KR100358666B1 - 개인위생 흡수용품 등의 개량 서어지처리용 섬유상 부직웹 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이에 국한되는 것은 아니지만, 기저귀, 훈련용 팬티, 실금용 가먼트, 생리대, 붕대 등과 같은 개인 위생 흡수용품의 서어지 층으로 사용하기에 특히 매우 적합한 섬유상 부직웹에 관한 것이다. 이 섬유상 부직웹은 기본 중량이 20 g/m²이상이고, 공극 체적이 689 dyne/cm²압력에서 웹 g당 약 40 내지 약 60 cm³사이이며, 투과도가 약 5,000 내지 약 8,000 다르시이고, 다공도가 약 97.2% 내지 약 98.8%이고, 공극 체적당 표면적이 약 24 내지 약 49 cm²/cm³인 부직웹을 형성하는 서로 열접착된 복수개의 섬유들로 제조된다. 이 섬유상 부직웹은 포화 용량이 웹 g당 0.9% 생리식염수 용액 약 30 내지 약 50 g이고, 습윤 상태와 건조 상태에서의 압축 복원률이 약 60%이상일 것이다.

Description

개인 위생 흡수용품 등의 개량 서어지 처리용 섬유상 부직웹

본 발명은 특히 개인 위생 흡수용품 또는 흡수제품에 유용한 섬유상 부직웹에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 그의 독특한 디자인 변수로 인해, 신체 분비물이 개인 위생용품의 흡수부로 신속히 흡수되고, 보유된 후 분포되도록 디자인된 섬유상 부직웹에 관한 것이다.

개인 위생 흡수제품에 대해 요구되는 성능 목표에는 제품으로부터의 누출이 적고, 착용자에게 마른 감촉을 주는 것이 포함된다. 그러나, 일반적으로 흡수용품은 제품의 흡수 용적이 전부 이용되기 전에 파손된다. 실금자용 가먼트 및 일회용 기저귀 등과 같은 흡수 가먼트는 종종 다리와 허리 부위에서 누출이 일어난다. 누출은 제품의 여러 단점으로 인해 발생할 수 있는데, 그 중 한 단점은 흡수 시스템에 의한 체액 흡수가 특히, 제2 또는 제3 액체 배설물에 대해 불충분한 것이다.

배뇨 활동은 15 내지 20 ㎖/초 정도의 고비율과 280 cm/초 정도의 고속으로 일어날 수 있는 것으로 알려져 있다. 흡수성 겔화 입자와 셀룰로스 플러프 펄프의 혼합물로 이루어진 것과 같은, 종래의 기저귀 흡수 구조물은 웹 밀도와 겔화 입자의 농도를 기준으로, 초기에 체액을 단지 8 ㎖/초 이하의 비율로 흡수할 수 있다. 또한, 종래의 흡수 구조물의 초기 흡수율은 일단 그의 구조물 내로 액체 서어지(surge)를 수용하게 되면 나빠질 수 있다. 액체 이송과 흡수율 사이의 불균형에 의해 액체가 흡수체 코어(core)로 흡수되기 전에, 포 표면 위에 과도하게 고일(pooling)수 있다. 이 동안, 고인 액체는 기저귀의 다리 구멍으로부터 누출되어, 착용자의 의복과 침구류를 더럽힐 수 있다. 누출을 경감시키기 위한 시도에는 탄성 다리 주름과 같은 디자인 특징을 가진 물리적 장벽을 제공하는 것과, 일반적으로 액체 서어지가 발생하는 구조물 대역 중에 흡수재의 양 및(또는) 형상을 변화시키는 것이 포함된다. 또한, 흡수성 겔화 입자를 흡수체 구조물의 여러 부분에 액체 보유 용적을 증대시키기 위해 포함시켰지만, 이러한 흡수성 겔화 입자는 또한 흡수체 코어에 일반적으로 사용되는 목재 펄프 및 플러프 등과 같은 통상의 재료가 갖고 있는 빠른 흡수율을 갖지는 못한다. 그 결과, 현재의 기저귀에서 흡수체 코어 구조물 중의 흡수성 겔화 입자의 양이 증가됨에 따라, 종종 흡수율이 감소되는 경향이 있을 것이다.

카디드웹 및 스펀본드웹 등의 부직재가 흡수제품의 신체측 라이너로서 사용되어 왔다. 구체적으로, 매우 개방성인 다공성 라이너 구조물이 액체를 그들을 통해 신속히 통과시켜, 인체의 피부가 라이너 밑의 젖은 흡수체 패드와 격리되어 있도록 하는 것을 보조하기 위해 사용되었다. 또한, 두껍고 로프티(lofty)한 포 구조물로 구성된 것과 같은 다른 재료층이 웨트백 (wet back)을 감소시킬 목적으로 라이너와 흡수체 패드 사이에 개재되었다.

통상의 플러프 기재의 흡수 구조물에 있어서, 셀룰로스성 섬유는 습윤되면 복원력을 잃어서 붕괴될 수 있다. 그 결과, 젖은 구조물의 액체 흡수율이 너무 낮아져서 이후의 액체 서어지를 적절히 수용할 수 없게 될 수 있다. 흡수성 겔화 입자들이 섬유들 사이에 이격되어 혼입되어 있으면, 겔화 입자들은 팽윤하여 흡수된 체액을 방출시키지 않는다. 이때, 입자들이 팽윤하면 흡수 구조물의 공극 체적(void volume)을 감소시켜, 구조물이 액체를 신속히 흡수하는 능력을 감소시킬 수 있다.

제2 플러프 플레짓(pledget) 등의 보다 흡수성인 재료 또는 흡수성 겔화 입자를 첨가하는 것이 보유 용적을 증가시키기 위해 이용되었다. 그러나, 이러한 배열내의 원하는 액체의 의도 흡수율은 연속적인 액체 서어지 동안 충분히 유지되지 않을 수 있다.

상기 살펴본 바와 같이 여러 유형의 흡수 구조물이 개발되었음에도 불구하고, 일회용 기저귀 등의 흡수제품으로부터 누출 가능성을 적절히 감소시킬 수 있는 개선된 흡수 구조물이 여전히 요구된다. 따라서, 액체 서어지를 효과적으로 처리할수 있고, 사용하는 동안 액체를 보다 효과적으로 흡수하여 반복되는 유입량을 보유할 수 있는 재료와 이 재료에 의해 생성된 제품이 요구된다.

기저귀, 훈련용 팬티, 실금자용 가먼트 및 생리대 등의 개인 위생 흡수용품은 종종 제품의 단기 흡수 용적을 넘는 많은 양의 신체 분비물을 신속하게 수용하는 것이 필요하다. 그 결과, 본 발명자들은 이러한 개인 위생 흡수용품 중에 서어지층을 이용하는 것이 유리하다는 것을 발견하기에 이르렀다.

개인 위생 흡수용품은 일반적으로 체액 투과성 신체측 라이너와 액체 불투과성 배면층, 및 이들 사이에 개재된 흡수체 코어를 포함한다. 본 발명의 재료는 신체측 라이너와 흡수체 코어 사이에 배치된 서어지층으로서 사용된다. 또한, 본 발명의 서어지층이 라이너와 흡수제 코어에 부착되어 액체 이송을 촉진시키는 것이 도움이 된다.

원하는 방식으로 행하기 위해, 섬유상 부직웹은 기본 중량이 20 g/m²이상인 로프티 부직웹을 형성하기 위해 서로 열접착된 다수의 열가소성 섬유로 제조되거나 또는 이들 섬유를 포함해야 한다. 보다 개량된 실시양태에서는, 기본 중량은 약 40내지 약 68 g/m²범위일 것이다. 웹은 대개 크림핑(crimping)되고 일반적으로 2 이상의 섬유 데니어를 갖는 2성분 섬유만으로 제조될 수 있다. 별법으로, 웹을 2성분 섬유와 폴리에스테르 섬유와 같은, 섬유들과의 배합물로부터 제조할 수 있다. 이러한 실시양태에서, 웹에는 보통 2성분 섬유가 50중량%이상 포함될 것이다. 생성된 웹은 공극 체적이 689 dyne/cm²압력하에 약 40 내지 약 60 cm³/g이고, 투과도가 약 5,000 내지 약 8,000 다시(darcy)이고, 다공도가 약 97.2 내지 약 98.8%이며, 공극 체적당 표면적이 약 24 내지 약 49 cm²/cm³이고, 포화 용적이 웹 g당 0.9% 염수 약30 내지 약 50 g이고, 습윤 및 건조 상태에서의 압축 복원률이 약 60% 이상일 것이다.

제1도는 본 발명에 따른 재료의 투과도 값의 계산과 관련하여 사용된, 유체압력 대 시간의 그래프이다.

본 발명은 이에 국한되는 것은 아니지만, 기저귀, 훈련용 팬티, 실금자용 가먼트, 생리대, 붕대 등과 같은 개인 위생 흡수용품의 서어지층으로서 사용하기에 특히 매우 적합한 섬유상 부직웹에 관한 것이다.

개인 위생 흡수용품은 전형적으로 액체 투과성 신체측 라이너 및 액체 불투과성 배면층 또는 배플과 이들 사이에 개재된 흡수체 코어를 포함한다. 상기 논의한 바와 마찬가지로, 많은 이들 제품과 이들의 디자인에 대한 일반적인 문제점은 이들 제품이 충분히 짧은 시간 동안에 월경 및 소변 등의 체액 또는 분비물의 급속하고(하거나) 다수의 배설물을 누출시키지 않으면서 수용하지 않을 것이라는 점이다. 이러한 문제를 해결하려는 시도에서, 많은 제품 디자인은 라이너로부터 흡수된 특정 신체 분비물을 일시적으로 흡수하고 보유한 다음 방출시키기 위한 일종의 대시 포트(dash pot)로 작용하기 위해, 신체측 라이너와 흡수체 코어 사이에 일종의 추가층을 몇몇 포함한다. 본 발명은 특수하게 디자인되어, 개인 위생 흡수용품 또는 흡수제품 중에 포함될 때, 신체 분비물을 일시적으로 저장한 다음 분배시키기 위한 효과적인 수단을 제공하는 섬유상 부직웹에 관한 것이다. 이 재료는 서어지층으로 부른다.

본 발명의 섬유상 부직웹은 신체측 라이너와 흡수체 코어 사이에 개재되는서어지층으로서 사용된다. 원하는 경우, 다른 추가층을 전체 제품 디자인 중에 포함시킬 수는 있지만, 서어지층은 가장 전형적으로 신체측 라이너와 흡수체 코어 사이에 이들과 접촉하도록 배치된다. 체액 이송을 더 증대시키기 위해, 섬유상 부직웹 서어지층은 그의 외면의 바로 위와 바로 아래의 층들에 접착되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 적합한 접착 수단에는 이에 국한되는 것은 아니지만, 접착제 (수기재, 용매기재 및 열활성화 접착제), 열접착, 초음파 접착, 니들링(needling) 및 핀 천공 뿐만 아니라 전술한 접착 수단 또는 기타 적절한 접착 수단의 조합이 있다.

섬유상 부직웹을 형성하기 위해 사용되는 공정에는, 이후 더 기술되는 바와같이, 한정된 범위의 물성을 갖는 재료를 생성하는 공정이 있다. 적합한 공정에는 이에 국한되는 것은 아니지만, 에어레잉(airlaying), 스펀본딩 및 본디드카디드웹 성형 공정이 있다. 스펀본드 부직웹은 용융된 열가소성 재료를 압출시키는 필라멘트의 직경을 갖는 방사구(spinneret)에서 다수의 미세 모세관으로부터, 필라멘트로서 압출시킨 다음, 예를 들면, 비추출식 또는 추출식 유체 흡인 또는 기타 공지된 스펀본딩 메카니즘에 의해 신속하게 감소시킴으로써 형성되는 섬유로부터 제조된다. 스펀본드 부직웹의 제조는 애펠(Appel) 등의 미합중국 특허 제4,340,563호; 도쉬너(Dorschner) 등의 미합중국 특허 제3,692,618호; 키니(Kinney)의 미합중국 특허 제 3,338,992호 및 제3,341,394호; 레비(Levy)의 미합중국 특허 제3,276,944호; 피터슨(Peterson)의 미합중국 특허 제3,502,538호; 하트만(Hartman)의 미합중국 특허 제3,502,763호, 도보(Dobo) 등의 미합중국 특허 제3,542,615호; 및 하몬(Harmon)의 캐나다 특허 제803,714호 등의 특허(이들은 모두 본원에 참고문헌으로 채택한다)에 기재되어 있다.

스펀본드 공정은 또한, 예를 들면, 병렬 폴리에틸렌/폴리프로필렌 스펀본드 2 성분 섬유로부터 2성분 스펀본드 부직웹을 형성하기 위해 이용될 수 있다. 이러한 섬유 및 이들로부터 생성되는 웹을 형성하기 위한 공정에는 2성분 방사구로 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 모두를 별도로 공급하기 위한 1쌍의 압출기를 사용하는 것이 포함된다. 2성분 섬유를 제조하기 위한 방사구는 당업계에 잘 알려져 있으므로 본 명세서에서 상세히 기술하지 않는다. 일반적으로, 방사구에는 고융점 중합체와 저융점 중합체를 방사구 내의 각각의 섬유 형성 구멍으로 향하게 하기 위한 유동로를 형성하도록 배열된 구멍 패턴을 갖는 다수의 평판을 포함하는 스핀 팩(spin pack)을 포함하고 있는 하우징이 포함된다. 방사구는 하나 이상의 열로 배열된 구멍들을 가지며, 이 구멍은 중합체가 방사구를 통해 압출될 때 하방신장하는 섬유의 커튼을 형성한다. 섬유 커튼이 방사구를 빠져 나가면, 이들은 섬유를 적어도 부분적으로 급냉시켜서 신장하는 섬유 중에 잠재적인 나선형 크림프를 전개시키는 급냉 기체와 접촉된다. 종종, 급냉 공기는 약 7 내지 약 32℃ (약 45 내지 약 90℉)의 온도에서 약 30.48 내지 약 121.92 m/분 (약 100 내지 약 400 ft/분)의 속도로 섬유의 길이 방향에 거의 수직으로 향할 것이다.

섬유 흡인 유닛 또는 흡인기는 급냉 기체 하부에 위치하여 급냉된 섬유를 수용한다. 용융방사(meltspinning) 중합체에 사용하기 위한 섬유 흡인 유닛 또는 흡인기는 당업계에 잘 알려져 있다. 공정 중에 사용하기 적합한 예시적인 섬유 흡인 유닛으로는 마쓰끼(Matsuki) 등의 미합중국 특허 제3,802,817호에 개시된 유형의선형 섬유 흡인기, 및 도쉬너 등의 미합중국 특허 제3,692,618호와 데이비스(Davies) 등의 미합중국 특허 제3,423,266호에 개시된 유형의 추출 총(eductive gun)이 있다 (이들 문헌은 모두 본원에 참고문헌으로 채택한다). 일반적으로, 섬유 흡인 유닛은 그를 통해 섬유가 흡인 기체에 의해 흡인되는 긴 통로를 갖는다. 흡인 기체는 섬유 중의 중합체와 불리하게 반응하지 않는 공기 등의 임의의 기체일 수 있다. 흡인 기체는 급냉된 섬유를 흡인함에 따라 가열될 수 있고, 섬유를 내부의 잠재적인 크림프를 활성화시키기 위해 요구되는 온도까지 가열시킨다. 섬유 중의 잠재적인 크림프를 활성화시키기 위해 요구되는 온도는 약 43℃ (약 110℉) 내지 최대 저융점 성분 중합체 (이 경우 폴리에틸렌임)의 융점보다 낮은 온도 범위일 것이다. 일반적으로, 공기 온도가 더 높으면, 섬유의 단위 길이당 더 많은 수의 크림프가 제조된다.

흡인되고 크림핑된 섬유는 일반적으로 성형면 아래에 놓인 진공 장치의 도움하에, 연속 성형면 상에 무작위 방식으로 침적한다. 진공을 거는 목적은 섬유가 의도한 바와 달리 산포되는 것을 방지하고, 성형면 상으로 섬유를 인도하여 2성분 섬유의 균일한 비접착 웹을 형성하기 위한 것이다. 원한다면, 생성된 웹을 접착 공정을 거치기 전에 압축 롤러로 가볍게 압축시킬 수 있다.

2성분 스펀본드 웹을 접착시키기 위해서는, 통기(through-air) 접착기가 사용된다. 이러한 통기 접착기는 당업계에 잘 알려져 있으므로, 본 명세서에서 상세히 기재하지 않는다. 통기 접착기 중에서, 가열된 공기 흐름를 웹을 통해 인가하여, 웹을 2성분 섬유 중 저융점 성분의 융점보다 높지만, 고융점 성분의 융점 미만인 온도로 가열시킨다. 가열시키면, 웹 섬유의 저융점 중합체 부분은 용융되어, 섬유의 용융된 부분이 인접 섬유에 교차점에서 접착되는 반면, 섬유의 고융점 중합체 부분은 웹의 물리적 및 치수적 일체성을 유지하는데 도움이 된다.

본디드 카디드웹은 보통 베일(bale)로서 시판되는 스테이플 섬유로부터 제조된다. 베일을 섬유들을 해리시키는 피커(picker)에 놓는다. 이어서, 섬유를 종방향(machine direction)으로 배향된 섬유상 부직웹을 형성하기 위해, 스테이플 섬유들을 더욱 해리시켜 종방향으로 정렬시키는 코밍(combing) 또는 카딩(carding) 유닛을 통과시킨다. 일단 웹이 형성되면, 이어서 이를 여러 접착법 중 하나 이상으로 접착시킨다. 한 접착법은 분말 접착제를 웹 중에 분포시킨 다음, 보통 웹과 접착제를 열기(hot air)로 가열시킴으로써 활성화시키는 분말 접착법이다. 다른 접착법은 가열된 칼렌더 롤 또는 초음파 접착 장치를 사용하여, 비록 필요한 경우 웹을 그의 전체표면에 걸쳐 접착시킬 수 있지만, 보통 국소 접착 패턴으로, 섬유들을 함께 접착시키는 패턴 접착이다. 그러나, 2성분 스테이플 섬유를 사용할 때, 최선의 방법은 2성분 스펀본드 웹 형성 공정에 대해 상술된 바와 같은 통기 접착기를 사용하는 것이다.

본 발명에 따라 생성된 섬유상 부직웹의 물성의 특정 범위를 얻기 위해, 섬유상 부직웹의 섬유들을 함께 접착시키기 위해 사용되는 접착 공정은 성형 공정 동안 압축 수준 또는 구조물의 붕괴를 제어할 수 있는 통기 접착 등의 공정이어야 한다. 통기 접착에서, 웹은 가열된 공기가 웹을 통해 가압되어 섬유들을 용융시켜, 그들의 교차점에서 함께 접착시킨다. 전형적으로, 비접착 웹은 성형 와이어 또는드럼 상에 지지된다. 또한, 필요하다면 접착 공정 동안 섬유상 웹을 더 함유하도록 웹에 진공을 걸 수 있다.

평활 및(또는) 패턴 접착 롤을 사용하는 점 접착 및 패턴 접착 등의 접착 공정이 본 발명의 물성의 특정한 범위를 이끌어 낼 수 있기만 하면 이용될 수 있다. 어떠한 공정이 선택되든지, 접착 정도는 선택된 섬유/중합체에 의해 좌우될 것이지만, 어떤 경우, 웹 압축 정도는 가열 단계 동안 제어되는 것이 바람직하다.

에어레잉은 본 발명에 따른 섬유상 부직웹을 제조할 수 있는 다른 잘 알려진 공정이다. 에어레잉 공정에서, 길이가 보통 약 6 내지 약 19 mm 범위인 소섬유 번들은 공기 공급 중에 분리되고 도입된 다음, 흔히 진공을 제공하여 성형 스크린 상에 침적된다. 이어서, 무작위로 침적된 섬유들을, 예를 들면 열기 또는 분무 접착제를 사용하여 서로 접착시킨다.

이후 개괄하는 변수를 갖는 섬유상 부직웹을 형성하기 위해, 웹을 형성하는 섬유의 적어도 일부가 열 접착가능한 중합체로부터 제조되어야 한다. 용어 "열 접착가능한"은 부직웹을 형성하는 무작위로 침적된 섬유가, 열 접착가능한 섬유를 형성하는 중합체의 용융 또는 부분 연화로 인해 섬유들이 섬유 교차점에서 서로 접착하기에 충분한 정도의 열 또는 초음파 에너지를 받을 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 열 접착가능한 섬유를 형성하는데 적합한 중합체는 영구 융합되며, 대개 열가소성인 것으로 언급된다. 적합한 열가소성 중합체의 예로는 이에 국한되는 것은 아니지만 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 오르론, 아세테이트 및 폴리비닐 알콜뿐만 아니라 단일중합체, 공중합체 및 배합물이 있다. 또한, 습윤제/계면활성제를 섬유 형성 공정 동안 실록산과 함께 내부적으로, 또는 플루오로카본을 포함하는 음이온성 또는 비이온성 계면활성제와 함께 후처리로 외부적으로 섬유 및(또는) 이들에 의해 생성된 웹에 첨가할 수 있다. 이러한 습윤제/계면활성제 뿐만 아니라 이들의 용도는 잘 알려져 있어서, 본 명세서에서 상세히 기재하지 않는다.

상술한 중합체로부터 형성되는 섬유는, 에어레잉 공정, 접착 공정 및 카딩 공정 중에 사용되는 것과 같은 길이가 짧은 스테이플 섬유이거나, 또는 예를 들면, 스펀본드 공정에서 형성되는 것과 같은 보다 길고 보다 연속상인 섬유일 수 있다. 전형적인 스테이플 섬유의 길이는 약 38내지 약 51 mm범위이지만, 이 범위를 벗어난 길이도 또한 사용할 수 있다. 예를 들면, 에어레잉에는 전형적으로 길이가 약 6 내지 약 19 mm 범위인 섬유를 사용하는 것을 포함한다. 섬유 직경은 이후 기술하는 공극 체적당 표면적 변수에 의해 좌우될 것이다. 전형적으로, 섬유 직경은 약 1.5 내지 약 16 데니어 범위이고, 목표 범위는 약 3 내지 약 6 데니어일 것이다.

본 발명의 재료의 특정 구조물을 얻기 위해서, 섬유를 크림핑시키는 것이 바람직하다. 크림핑은 기계적으로 및 화학적으로 부여될 수 있어서, 그에 의해 지그재그형 또는 톱니형 및 나선형으로 크림핑된 섬유를 형성할 수 있다. 섬유 단면은 예를 들어, 2각(bilobal), 3각(trilobal) 및 X자형 단면을 포함하여 원형이거나 원형이 아닐 수 있다. 섬유는 일체형 또는 중공형일 수 있다. 또한, 이들은 단일 섬유 중합체, 또는 2구성물 및 2성분 또는 다성분 섬유에서 일반적으로 발견되는 것과 같은 다중 중합체로부터 제조될 수 있다. 2성분 섬유를 사용하는 경우, 섬유의 단면에는 예를 들어, 외피/코어(sheath/core)형, 병렬형 및 해중도(islands-in-the-sea)형 단면이 있다. 생성된 섬유상 부직웹은 어떠한 유형의 섬유(들)이 선택되든지 균일하게 혼합된 균질 단층 배합물이 될 것이다.

통기 접착 공정을 용이하게 하기 위해,본 발명자들은 병렬형, 외피/코어형 또는 해중도형 형태에서와 같이, 고융점 성분과 저융점 성분 모두를 갖는 2성분 섬유를 사용하는 것이 유리하다는 것을 발견하기에 이르렀다. 2성분 섬유 중 저융점 성분 또는 중합체는 섬유를 함께 접착시키기 위한 효과적인 수단을 제공하는 반면, 고융점 성분은 건조 및 습윤 상태 모두에서 재료의 구조적 강성과 개방성을 유지시키는데 도움이 된다. 예를 들면, 적합한 2성분 섬유는 스테이플 섬유이거나 보다 연속상의 스펀본드 형태로, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 및 폴리에틸렌/폴리에스테르 섬유를 포함한다. 본 발명에 따른 섬유상 부직웹은 전적으로 2성분 섬유만으로 제조될 수 있거나, 또는 2성분 섬유와 다른 섬유, 예를 들어 폴리에스테르, 나일론, 레이온 및 폴리올레핀 (예를 들어, 폴리프로필렌)을 포함하여 단성분 섬유와의 배합물로부터 제조될 수 있다. 또한, 단성분 섬유만으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따른 섬유상 부직웹은 웹의 총 중량을 기준으로 2성분 섬유를 50 중량% 이상 함유할 것이다. 전형적으로는, 이러한 2성분 섬유는 평균 데니어가 2 이상일 것이다.

본 발명의 재료를 특정 변수의 세트를 기준으로 디자인하였다. 이들 변수에는 기본 중량, 공극 체적, 투과도, 다공도, 공극 체적당 표면적, 친수도, 압축 복원력 및 포화 용적이 있다. 본 발명에 따른 섬유상 부직웹의 기본 중량은 실질적인상한값 없이 20 g/m²이상이고, 목표 범위는 약 40 내지 약 68 g/m²범위일 것이다. 섬유상 부직웹의 공극 체적은 구조물 중에 얼마나 많은 공기의 공간이 있는지의 척도이다. 다음 시험 과정에서 설명되는 바와 같이, 공극 체적은 689 dyne/cm²(0.01 1b/인치²)에서 측정되며 웹 g당 약 40 내지 약 60 cm³범위이고, 목표 범위는 웹 g당 약 45 내지 약 55 cm³범위일 것이다. 투과도는 그를 통하여 유체를 전도시키는 구조물의 능력을 나타낸다. 유체가 처음에 서어지 구조물로 들어갈 때, 유체 이동은 유체의 배설 속도의 운동량에 의한 가압된 흐름에 의해 지배된다. 모세관 현상은 유체 경로를 제어하기에는 시간이 충분하지 않을 수 있기 때문에 이 흐름 영역에서는 중요하지 않을 수 있으므로, 구조물을 통한 유체 흐름은 초기 배설물에 대한 구조물의 투과도에 의해 제어될 것이다. 투과도 값이 높은 것은 유체가 구조물을 통해 비교적 흐르기 쉽다는 것을 나타낸다. 본 발명에 따른 재료의 투과도는 약 4.8×10^-5내지 약 7.8×10^-5cm²(5,000 내지 8,000 다시) 범위일 것이다.

부직웹의 다공도는 웹의 총 체적에 대한 웹 내의 공극 공간의 양의 비이다. 본 발명에 따른 재료의 다공도는 689 dyne/cm²(0.01 lb/인치²)의 압력에서 측정하는 경우 약 97.2% 내지 약 98.8% 범위일 것이다.

공극 체적 (이는 689 dyne/cm²(0.01 lb/인치²) 압력에서 측정됨)당 표면적은 약 24 내지 약 49 cm²/cm³범위일 것이다. 투과도는 유체가 웹 내의 공극 공간을 점유하도록 하기 위해 강제 흐름하에 있을 때 섬유 표면들 상과 그 주변을 이동한 결과이다. 공극 체적당 표면적 (SA/VV)은 이들 섬유 표면이 서로에 대해 얼마나 가까이 위치하는 지를 나타낸다. 따라서, SA/VV에 의해 구조물의 투과도 양을 제어할 수 있다. SA/VV 값이 높은 것은 서로 가까이 배치된 표면적의 양이 많다는 것을 나타낸다. SA/VV를 증가시키는 것은 단위 중량당 표면적을 증가시키는, 보다 작은 섬유를 사용하거나 또는 구조물을 보다 치밀하게 제조하여 단위 중량당 공극 체적을 감소시킴으로써 성취할 수 있다. SA/VV가 증가되면, 유체가 구조물을 통과하기 위해서 보다 많은 표면들 상과 그 주변을 이동하도록 강제되기 때문에, 투과도는 감소한다. SA/VV가 너무 높게 되면, 투과도가 너무 낮아서 유체는 쉽게 서어지 구조물 중으로 들어가 그를 통하여 흐르지 않을 것이다. 따라서, SA/VV는 투과도가 약 4.8×10^-5cm²(5,000 다시)를 넘도록 49 cm²/cc 미만이어야 한다.

액체를 신속하게 흡수하기 위해, 전체 구조물은 친수 경향을 가져야 한다. 섬유의 적어도 일부는 90° 미만의 접촉각을 가져야 한다. 그 결과, 웹의 포화 용적이 웹 g당 0.9% 염수 50 g 미만인 경우, 본 발명에 따른 섬유상 부직웹은 충분한 친수 경향을 가질 것이다. 본 발명의 재료의 다른 중요한 특징은 습윤 및 건조 상태 모두에서의 그의 복원력이다. 본 발명의 독특한 특징은 급속 배설시 재료가 흡수할 수 있는 액체의 양이다, 또한, 일단 액체를 흡수하면, 본 발명의 재료는 쉽게 붕괴되지 않으며, 이러한 붕괴는 재료의 붕괴가 액체를 보유하는 용적을 감소시킨다는 점에서 재료의 전체 성능에 해로울 것이다. 본 발명에 따른 재료는 압축 복원률 값이 습윤 및 건조 상태 모두에서 약 60% 이상이어야 한다.

본 발명의 특성을 예시하기 위해, 일련의 재료를 형성한 다음, 이들이 상기 개략한 변수들을 만족시키는지에 관하여 시험하였다. 또한, 이어서, 이들 재료의 샘플을 기저귀 구조물 중에 배치하여, 누출 특성을 시험하였다. 시험 과정, 재료 및 시험 결과를 다음에 나타낸다.

공극 체적 및 압축 복원력/회복력 시험

공극 체적과 압축 회복력을 인스트론(INSTRON) 또는 신테크(SINTECH) 인장 시험기를 사용하여, 재료를 이동 압판과 고정 기판 사이에서 특정량의 힘을 사용하여 일정 속도로 압축시킨 후, 동일한 속도로 힘을 이완시키면서 저항력을 측정하였다. 바람직하게는, 압력 또는 힘과 압판의 위치를 기록하였다. 힘만을 기록하면, 압력은 하기 식을 사용하여 계산한다:

여기서, P = 압력 (Pa(파스칼) 단위),

F = 압판 상의 반대로 미는 힘 (N(뉴턴) 단위),

A_p= 압판의 면적 (cm²단위) (18.9 cm²).

주어진 압판 위치에 대한 공극 체적은 하기 식을 사용하여 계산한다:

여기서, VV = 재료의 공극 체적 (cm³/g 단위),

X₀= 기판으로부터 최초 압판 위치 (mm 단위),

X = 최초 위치로부터 압판 위치 (mm 단위),

A_m= 재료 면적 (cm²단위),

M = 재료 질량 (g 단위),

ρ_fiber= 섬유 밀도 (g/cm³단위).

다수의 섬유 유형을 사용하여 제조된 웹에 대해, 웹 섬유 밀도는 각각의 개별 섬유 밀도의 중량 평균이다:

여기서, Wt% = 웹 중 섬유 유형의 중량%, 또는

기판은 압판보다 크기가 더 커야 한다. 압판과 기판 사이의 높이가 0인 거리는 압판을 기판에 거의 닿을 때까지 내림으로써 설정한다. 이어서, 압판을 0인 거리로부터 의도한 최초 높이까지 올린다. 샘플에 대한 압력 0에서 시험이 시작되도록, 최초 압판 위치는 재료의 최초 두께보다 더 커야 한다. 재료는 압판과 동일한 크기이거나 더 클 수 있다.

이 시험을 위한 적합한 장치로서 다음의 것을 포함한다: 압축 시험기: 영국벅스 소재의 인스트론에 의해 제조된, 압축 시험 소프트웨어 및 1 kN 로드셀이 구비된 인스트론 모델 6021, 저울: 미합중국 뉴저지주 하이스타운 소재의 메틀러(Mettler)의 모델 PM4600.

본 명세서에서 공극 체적을 측정하기 위한 목적으로, 직경 4.9 cm인 원형 압판을 사용하여 재료를 기판에 대해 5.08 mm/분의 속도로 909 g 하중 (4,690 Pa 또는 0.68 lb/인치²의 압력)까지 압축시켰다. 이어서, 압판을 동일한 속도로 최초 출발 위치로 원위치시켰다. 압판의 최초 출발 위치는 기판으로부터 12.7 mm이었다. 재료 샘플을 10.2 cm×10.2 cm 크기로 절단하여 중심에서 시험하였다. 힘과 위치 데이타를 매 0.03분 또는 매 0.15 mm 마다 기록하였다. 별개의 재료 조각에 대해 5회 반복시험을 수행하였다.

습윤 공극 체적은 샘플을 시험 내내 0.9% 염수에 완전히 침수시킨 것을 제외하고는 건조 공극 체적과 유사하게 측정하였다. 미합중국 펜실베니아주 핏츠버그 소재의 피셔 사이언티픽(Fischer Scientific)의 카탈로그 #02-2O2D의 육각 폴리스티렌 칭량 접시와 같은 평저 용기를 기판에 놓고, 건조 공극 체적 측정 방법에서 기술한 바와 마찬가지로 압판을 거리 0으로하여 최초 위치를 설정하였다. 0.9% 염수를 용기에 첨가하여, 압판의 최초 위치에서 정확히 바닥면까지 채웠다. 공정 중 이 시점에, 로드 셀의 용기중량을 측정하였다. 적절한 염수는 미합중국 뉴저지주 리버데일 소재의 스티븐스 사이언티픽(Stephens Scientific)에서 제조하여, 미합중국 일리노이즈주 맥그로 파크 소재의 백스터 헬스케어(Baxter Healthcare)에서 카탈로그 #B3158-l로 시판하는 S/P 공인 블러드 뱅크(blood bank) 염수가 있다. 용기 중에 유체가 이 수준으로 있는 채로 로드 셀의 용기 중량을 측정하였다. 샘플을 압판 아래의 유체 중에 놓은 다음, 건조 공극 체적에 대해 상술한 바와 같이 시험을 수행했다. 부력은 압력에 거의 영향을 미치지 않는 것으로 밝혀졌지만, 원한다면 하기 식을 사용하여 각각의 압판 위치에서의 압력 판독값으로부터 부력을 뺄 수 있다:

여기서, P_B= 부력에 의한 압력 (P_a단위),

ρ_saline= 염수 (유체) 밀도 (g/cm³단위),

A_p= 압판 면적 (cm²단위) (18.9 cm²),

A_d= 접시 면적 (cm²단위),

X₀= 기판으로부터 최초 압판의 위치 (mm 단위),

X = 압판 위치 (mm 단위),

g = 표준 중력 가속도 (981 cm/초²).

0.01 = 환산 계수 = 0.1 cm/mm × 0.001 kg/g ×100 cm/m.

샘플에 대한 전체 압력은 다음과 같다:

P_sample= P_reading- PB

여기서, P_sample= 압판에 의한 샘플에 대한 압력 (Pa 단위),

P_reading= 신테크 또는 인스트론으로 판독한 압력 (Pa 단위),

P_B= 0.9% 염수에 의한 부력 압력 (Pa 단위).

본 명세서에서 공극 체적을 측정하기 위한 목적으로, 염수 120 ㎖를 용기 내에 넣고, 압판을 최초에 기판으로부터 12.7㎜로 설정하였다.

68.9 Pa (0.01 psi)에서 회복율%는 압력이 68.9 Pa일 때, 압축 및 회복시 압판 위치를 이용하여 계산하였다:

여기서, VV_{recovery 68.9 Pa}= 68.9 Pa 압력에서 회복시 공극 체적,

VV_{compress 68.9 Pa}= 68.9 Pa 압력에서 압축시 공극 체적.

다공도 계산

다공도는 웹의 총 체적에 대한 웹 중 공극 공간의 양의 비이거나, 또는 하기 식이다:

Φ = (1-ρ_web/ρ_fiber)×100%

여기서, Φ = 웹의 다공도 (치수 없음)

ρ_web= 웹 밀도 (g/cm³단위),

ρ_fiber= 섬유 밀도 (g/cm³단위).

웹을 밀도가 상이한 다수의 섬유 유형을 사용하여 제조하면, 총 섬유 밀도는 개별 섬유 밀도의 중량 평균이다:

ρ_fiber,Total= Wt%_fiber1×ρ_fiber1+ Wt%_fiber2×ρ_fiber2+ ‥‥

여기서, Wt% = 웹 중 섬유 유형의 중량%.

웹 밀도 대신 웹의 공극 체적을 사용하여 다공도를 계산할 수 있다:

여기서, VV = 웹의 공극 체적 (cm³/g 단위), 공극 체적은 상기 "공극 체적 및 압축 복원력/회복력 시험"의 제목하에 기술된 절차에 따라 계산된다.

재료는 구조물 중에서 보다 개방되게 되므로, 다공도는 빈 공간을 나타내는 점근선(asymptote)에 접근할 것이다.

투과도 시험

투과도는 압력 구배가 유체에 적용될 때, 유체가 구조물을 통해 쉽게 흐르는지 또는 어렵게 흐르는지를 나타낸다. 구조물을 통과하는 결과의 유속은 구조물의 투과도에 의해 제어된다. 재료의 두께를 관통하는 Z-방향에서 이들 샘플의 투과도는 밀러(Bernard Miller)와 클라크(David B. Clark)의 문헌[Textile ResearchJournal, 150-155 페이지 (1978년 3월), Liquid Transport Through Fabrics; Wetting and Steady-State Flow)에 상세하게 기술된 강제 흐름 시험법에 의해 측정되었다. 상기 문헌은 본 명세서에 참고문헌으로 채택한다.

시험을 수행하기 위해, 강제 흐름 저항 모니터를 상기 문헌의 지시에 따라 설치하였다. 강제 흐름 시험에서, 샘플을 실린더에 넣고, 유체를 피스톤에 의해 일정 속도로 재료를 통해 밀어넣고, 피스톤에 대한 배압을 기록하였다. 투과도는 다공질 매체를 통한 유체 흐름을 나타내는 다시의 법칙(Darcy's Law)을 사용하여 하기 식에 따라 계산하였다:

여기서, V = 겉보기 유속 또는 피스톤 속도 (cm/분 단위),

Q = 체적 유속 (cm³/초 단위),

A = 튜브 내경의 단면적 (31.7 cm²),

k_z= 재료의 투과도 상수,

dp = 압력 강하 - 평균 벽 저항 압력 (둘 모두 Pa 단위),

z = 재료 두께, 즉 모든 층의 합 (cm 단위),

dp/dz = 재료를 가로지르는 압력 구배 (Pa/cm 단위),

μ = 유체 점도 (cp 단위) (페네텍유(Penetek oil)에 대해 약 6 cp임).

이 식은 또한 다음과 같이 Z-방향의 투과도 (k_z)를 다시 단위에 대해 해석할수 있다.

시험에 대한 압력 강하는 압력 대 시간의 플롯을 사용하여 얻었다. 압력 강하는 제1도의 정지점 C와, 피스톤이 다시 출발하는 제1도의 점 D 사이의 압력 변화와 같다. 압력 강하로부터 공제하는 벽 저항은 실린더 내에 샘플 없이 시험을 수행하여, 동일 압력 강하를 측정함으로써 측정하였다. 벽 저항의 측정은 5회 수행한 다음 평균하였다.

재료 두께는 각각의 샘플에 대해 689 dyne/cm²(0.01 lb/인치²)의 최대 압력에서 상술한 압축 복원력 시험을 수행하거나, 또는 샘플의 기본 중량을 측정하고 압축복원력 시험에서 평균 비체적(역밀도)를 사용하여 얻을 수 있다. 후자의 방법에 대한 두께 계산은 다음 식에 따른다:

여기서, M = 재료 질량 (g 단위),

A_sample= 샘플 면적 (45.6 cm²),

V_{sp. 68.9 Pa}= 68.9 Pa (0.01 lb/인치²)에서 압축 복원력 시험으로부터의 재료의 평균 비 체적 (웹의 g당 cm³단위).

68.9 Pa에서 비체적의 표준 편차는 평균의 10% 미만이므로, 비체적이 일정하다는 가정은 타당한 것으로 생각된다. 비체적 표준 편차가 10%를 넘는 경우에는, 상술한 압축 복원력 시험을 이용하여 직접 측정하여야 한다. 2개 이상의 샘플이 적층된 경우, 샘플들은 성형시 그들의 종방향에 대해 동일한 방향으로 배향되고, 서로의 상단부에 거꾸로 적층되었다 (즉, 성형시 공기 측면에서 성형시 와이어 측면까지).

시험 기기와 관련하여 사용되는 장치로는 미합중국 뉴저지주 펜소오켄 소재의 루카스-쉐비츠사(Lucas-Schaevitz Company)의 압력 변환기 모델 #P3061-50WD를 포함한다. 이 압력 변환기는 50인치의 수압 (12,440 Pa)까지 측정가능하다. 사용된 추가 장치로는 오스트리아공화국 비비씨 고어츠 메트라와트(BBC Goerz Metrawatt)의 차트 기록기 모델 SE 120, 881221100; 미합중국 뉴욕주 홀콤 소재의 벨멕스사(Velmex, Inc.)의 슬라이드 및 모터 배치기(positioner) 모델 #B4036W1J; 미합중국 펜실베니아주 스테이트 칼리지 소재의 센트로이드사(Centroid Corporation)의 스텝퍼(stepper) 모터 제어기 모델 #14V 8K BASIC; 및 직렬(serial) 포트가 있는 컴팩(COMPAQ) 퍼스널 컴퓨터가 있다.

압력 측정의 보정은 실린더에 알려진 중량 또는 체적의 유체를 가하고, 압력 변환기 반응을 하기 식을 사용하여 이론 압력 증가와 비교해서 수행할 수 있다:

ΔP_theory= ρ×g×h = g×M/A×1000 cm/m×0.001 kg/g

여기서, ΔP_theory= 이론 압력 변화 (Pa 단위),

ρ = 유체 밀도 (g/cm³단위),

g = 표준 중력 가속도 (981 cm/초²),

h = 실린더에 첨가된 유체 높이 (cm 단위),

A = 실린더의 내면적 (cm²단위) (31.7 cm²),

M = 유체 질량 (g 단위).

변환기 및 스트립 차트 기록기로부터의 압력 변화를 하기 식을 사용하여 계산하였다:

여기서, ΔP_trans= 압력 변환기 판독값 (Pa 단위),

Chart_read= x-y 플로터의 차트 판독값 (등급수 단위),

FS_chart= x-y 플로터의 전체 눈금 (총 등급) (등급수 단위),

Chart_volt= 차트 기록기 전체 눈금 전압 설정치 (밀리볼트 단위),

PT_volt= 압력 변환기 전체 눈금 전압 범위 (밀리볼트 단위),

PT_pres= 압력 변환기 전체 눈금 압력 범위 (물 2.54 cm (1 인치) 단위).

투과도 데이타를 유도하는데 있어서, 샘플을 제 위치에 고정시키기 위해 스크린을 사용하지 않았다. 대신, 내경 6.35 cm의 실린더의 반조각 2개를 2개의 실린더 조각들 사이에 배치된 직경 7.62 cm의 샘플과 함께 나사로 죄었다. 유체로 광유를 사용하였다. 구체적으로, 광유는 미합중국 캘리포니아주 로스 앤젤레스 소재의 펜레코(Penreco)의 페네텍 공업 등급의 광유이었다. 광유는 점도가 약 6 센티포이즈이었다. 피스톤 속도는 20 cm/분이었다. 데이타 구획에 나타난 결과는 재료의 5개 개별 샘플에 대한 독립된 5회 시험 결과의 평균이었고, 다시 단위로 기록하였다.

공극 체적당 표면적 계산 (SA/VV)

원형 단면 스테이플 섬유들로 이루어진 포의 표면적은 직접 계산할 수 있다. 표면적을 하기 관계식을 사용하여 섬유 데니어로부터 계산한다:

여기서, SA = 표면적 (웹 또는 포 g당 cm²단위).

데니어 = 섬유 크기(데니어 단위), 길이 9000 m인 단일 섬유 중량 (g 단위),

ρ_fiber= 섬유 밀도 (g/cm³단위),

3363 = 데니어로 나눈 데니어의 제곱근으로부터 길이 (cm 단위)로 나눈 직경(cm 단위)의 제곱근으로의 전환 계수.

서어지 재료가 섬유의 배합물로 제조되는 경우, 재료의 단위 중량당 총 표면적은 중량 평균이다:

SA_total= Wt%_fiber1×SA_fiber1+ Wt%_fiber2×SA_fiber2+ …

여기서, SA_total= 웹의 총 표면적 (cm²/g 단위),

Wt%_{fiber 1}= 웹 중 섬유의 중량%,

SA_{fiber 1}= 섬유의 표면적 (cm²/g 단위).

변형된 단면의 스테이플 섬유, 변형된 단면의 용융 압출 섬유 등과 같은 변형된 단면의 섬유로 이루어진 웹 중의 섬유 표면적은 문헌[브루노어(Brunauer), 에머트(Emmett) 및 텔러(Teller), Journal of the American Chemical Society, 60권, 309 페이지, 1938년]의 BET법에 의해 측정할 수 있다 (이 문헌을 본 명세서에서 참고문헌으로 채택한다).

BET 기법은 섬유의 표면 상으로 기체 분자의 단분자층이 흡수되는 것과 관련된다. 섬유에 존재하는 기체의 양에 관한 계산에 의해 섬유 표면적값을 정량화한다. 이 방법은 종이, 충전제 및 여과재 등의 섬유상 웹에 대한 제지업에서는 매우 일상적으로 사용되고 있다.

이어서, SA/VV는 웹의 단위 중량당 공극 체적 (cm³/g)에 대한 단위 중량당 섬유 표면적 (cm²/g)의 비의 계산치이다. 따라서, SA/VV는 cm²/cm³단위이다.

포화 용적 시험

포화 용적 시험은 수평면에서 및 부하가 없는 조건하에 재료의 포화 용적을 측정한다. 부하가 없는 수평 포화 용적 시험은 재료의 작은 샘플을 취하여, 이를액체 환경 중에 놓고, 재료가 보유할 액체의 최대량을 측정한다. 얻어진 값은 재료의 공극 체적, 구멍 크기 분포 및 습윤성 사이의 상호작용의 결과이다.

장치 및 재료에는 적어도 15 cm 폭×20 cm 길이 ×5 cm 깊이 크기의 팬(pan)을 포함한다. 이 팬은 깊이가 10 cm 이하여야 한다. 적어도 12 cm 폭×12 cm 길이×1.3 cm 깊이 크기의 제2 팬은 깊이가 최대 10 cm를 넘지 않아야 한다. 팬은 칭량공정에 사용될 것이므로, 경량 재료로 제조되는 것이 가장 좋다. 또한, 0.01 g까지 판독가능한 저울이 필요한데, 이 저울은 기류가 판독에 영향을 미치지 않도록 덮개를 덮어야 한다. 마지막으로, 백스터 헬스케어사의 S/P 공인 블러드 뱅크 0.9% 염수 카탈로그 #B3158-1과 같은 염수가 필요하다.

샘플 제조에는 시험할 재료의 샘플을 절단하는 것을 포함한다. 샘플 크기는 10 cm×10 cm이어야 한다. 15 cm×20 cm×5 cm 크기의 제1 팬을 상기한 염수로 팬의 상단부로부터 1.3 cm 이내까지 채워야 한다.

각각의 샘플을 저울 상에서 개별적으로 칭량하고, 그 중량을 건조 중량으로 기록하였다. 이어서, 건조한 12 cm×12 cm×1.3 cm 크기의 팬의 용기 중량을 측정하고, 기록하여야 한다. 이어서, 유기 중량을 측정한 12 cm×12 cm×1.3 cm 크기의 팬을 15 cm×20 cm×5 cm 크기의 팬에 넣었다. 용기 중량을 측정된 팬을 놓는 표면상에 넘친 어떠한 액체도 닦아 내도록 주의해야 하는데, 이는 용기 중량에 영향을 미칠 것이기 때문이다.

샘플을 염수를 포함하는 팬에 넣고, 이것이 잠기게 될 때까지 또는 최대 15초 동안 (이중 먼저인 때)까지 용액내에 교란시키지 않게 유지시켰다. 샘플이 용액의 위에 뜨면, 떠오르는 샘플은 친수성이 불충분한 재료라는 표시이므로, 용액 내로 강제로 밀어넣지 않아야 한다. 일단 샘플이 완전히 잠기거나 또는 15초가 경과하면, 샘플을 염수로부터, 양손을 사용하여, 샘플을 중지와 인지로 한 측면의 한 모퉁이를 잡고, 엄지와 무명지로 동일 측면의 다른 모퉁이를 잡아 네 모퉁이 모두를 잡고 꺼내야 한다. 샘플을 용액으로부터 들어올려서, 가능한 한 빨리 용기 중량을 측정한 팬에 놓아야 한다. 이어서, 젖은 샘플을 칭량하고, 용기 중량을 빼서 습윤 중량을 기록해야 한다. 상기 과정을 반복하여, 모든 샘플을 시험한다. 특별한 주의로는 시험할 샘플이 대부분 염수 중으로 세척되는 계면활성제를 포함한다는 점이다. 따라서, 용액은 약 40개의 샘플을 적신 후 또는 팬 중 높이가 약 2.5 cm까지 떨어지면 교환해야 한다.

포화 용적을 계산하기 위해, 각각의 샘플에 대한 습윤 중량을 건조 중량으로 나눈 다음, 이 결과로부터 수 1을 빼서, 계산에 건조 중량이 기여하지 못하도록 한다. 결과의 수가 샘플 g당 액체의 g으로서 기록되는 재료의 포화 용적이다.

실시예

본 발명에 따른 재료의 변수를 평가하기 위한 시험 과정을 기술하면서, 일련의 샘플 재료를 제조하여 그 특성에 대해 시험했다. 이들 재료와 그들의 특성을 다음에 요약하여 기술한다. 2개의 샘플 재료를 모두 단일층 섬유상 부직웹으로서 제조하였다. 실시예 1과 실시예 2에 대한 목표 기본 중량은 약 50g/㎡ (gsm)이었다. 실제 기본 중량을 표 1에 나타내었다. 모든 샘플을 종래의 카딩 장치를 사용하여 제조한 다음, 2성분 섬유의 저융점 성분이 적어도 부분적으로 용융하여 그들의 교차점에서 서로 접착하기에 충분한 온도 및 시간으로 통기 접착시켰다.

실시예 1에서, 50.5 gsm의 섬유상 부직웹을 덴마아크 왕국의 대내클론 에이/에스(Danaklon a/s)의 4.4 데니어×38㎜ 연질 71 폴리프로필렌 섬유 60 중량%와 미합중국 노쓰 캐롤리나주 엥카 소재의 바스프사 직물부(BASF Corporation Fibers Division)의 3.0 데니어×38㎜ 폴리에틸렌 외피/폴리에스테르 코어 2성분 섬유 40 중량%의 균질 배합물을 사용하여 제조하였다. 실시예 중에 포함된 모든 섬유들과 마찬가지로 이들 두 섬유 모두는 섬유를 친수성으로 만드는 제조업자의 마감물을 포함하였다. 제조업자는 모든 섬유가 접촉각이 90° 미만이 되도록 하는 것을 목표로 하였다. 두 섬유를 균일하게 함께 혼합하고 카딩시킨 다음, 약 143℃ 온도에서 4초 동안 열기를 사용하여 접착시켜 전체 구조물을 접착시켰다. 이 재료의 공극 체적, 공극 체적당 표면적, 다공도, 투과도 및 포화 용적값을 표 1에 나타내었다.

실시예 2에서, 기본 중량이 48.8 gsm인 균질 단층 섬유상 부직웹을 훽스트 셀라니즈(Hoechst Celanese) 유형 295의 6.0 데니어 폴리에스테르 섬유 40 중량%와 바스프 3.0 데니어 폴리에틸렌 외피/폴리에스테르 코어 2성분 섬유 60 중량%를 사용하여 제조하였다. 섬유들의 균질 배합물을 135℃ 온도에서 약 4초 동안 열기를 사용하여 함께 접착시켰다. 접착 공정 동안, 샘플을 689 dyne/cm²압력에서 약 0.457내지 0.508 cm (약 180 내지 200 mil)의 최초 두께로부터 약 0.254 cm (약 100 밀)의 최종 열경화 두께까지 압축시켰다. 이 재료의 시험 결과를 표 1에 나타내었다.

실시예 3에서, 2층 구조물을 제조하였다. 이 2층 구조물은 본 출원인이 시판하고 있는 기저귀에 현재 사용되고 있는 재료와 매우 유사하다. 상부층은 약 17 g/m²이었고, 3 데니어의 바스프 폴리에틸렌 외피/폴리에스테르 코어 2성분 섬유를 포함했다. 제2층 또는 하부층은 훽스트 셀라니즈 6.0 데니어의 타입 295 폴리에스테르 섬유 60 중량%, 일본국 오사까 소재의 짓소사(Chisso Corporation)의 1.7 데니어×38 mm 폴리에틸렌 외피/폴리프로필렌 코어 타입 ES 2성분 섬유 1.7 데니어 35 중량%,및 2.0 데니어 짓소 타입 ES-HB 폴리에틸렌 외피/폴리프로필렌 코어 2성분 섬유 5 중량%의 균질 혼합물을 포함했다. 2층을 동일한 방식으로 실시예 2에서 기술된 재료와 동일한 조건을 사용하여 함께 접착시켰고, 생성된 재료는 기본 중량이 46.1 g/m²이었다. 샘플을 접착 공정 동안 감소된 두께까지 압축시키지 않았다. 재료의 두께는 689 dyne/cm²압력에서 약 0.281 cm (약 111 mil)이었다. 시험 결과를 표 1에 나타내었다

본 발명에 따른 섬유상 부직웹은 기본 중량이 20 g/m²이상이고, 공극 체적이 689 dyne/m²(0.01 lbs.psi) 압력에서 40 내지 60 cm³/g(웹)이며, 투과도가 약 5,000내지 약 8,000 다시이고, 다공도가 약 97.2% 내지 약 98.8%이고, 공극 체적당 표면적이 약 24 내지 약 49 cm²/cm³인 균일하게 혼합된 단층 구조물이어야 한다. 표 1을 참조하면, 실시예 1에서 정의한 재료는 공극 체적당 표면적, 다공도 및 투과도 값들이 모두 이 범위를 벗어났다는 것을 알 수 있다.

실시예 2는 본 발명의 모든 특성을 나타낸다. 또한, 실시예 2의 재료는 습윤 및 건조 압축 복원률의 정도가 충분하다. 실시예 2의 습윤 및 건조 복원률값은 각각 86% 및 81%이었다. 따라서, 이 재료는 습윤 또는 건조 상태의 압축 복원률이 60% 이상인 요구 조건을 만족시켰다.

실시예 3은 약 24내지 약 49 cm²/cc로 정의된 범위를 벗어난 값(19.4 cm²/cc)를 갖는다는 점에서 SA/VV 변수를 만족시키지 못하였다.

실시예 2를 하기스 울트라트림(HUGGIES Ultratrim) 스텝 4 기저귀 중에 신체측 라이너와 흡수체 코어 사이에 서어지 재료로서 배치시켰다. 서어지 재료는 미합중국 뉴저지주 브리지워터 소재의 내쇼날 스타치(National Starch Company)의 내쇼날 스타치 34-5563을 사용하여 라이너와 흡수체 코어 모두에 가볍게 접착시켰다. 본 발명에 따른 라이너와 서어지 재료 사이의 접착제 첨가 수준은 기저귀당 약 0.01 내지 0.04 g인 반면에, 서어지층과 티슈 래핑된 흡수체 코어 사이의 첨가 수준은 기저귀당 약 0.03 내지 0.05 g이었다. 이들 기저귀를 하기스 울트라트림 스텝4 기저귀를 대조용으로 하여 실제 사용 시험하였다. 본 발명에 따른 서어지층을 가진 기저귀는 남아에 대해 전체 누출이 13.0%이고, 여아에 대해 전체 누출이 3.4%인 반면, 대조용 기저귀는 남아에 대해 전체 누출이 15.6%이고, 여아에 대해 전체 누출이 4.6%인 것으로 밝혀졌다.

상기에서 본 발명을 상세하게 기술하였지만, 다음 특허 청구의 범위의 요지와 범위를 벗어나지 않는 한, 본 발명에 대해 여러 다른 수정 및 변경이 행해질 수 있다는 것은 명백하다.

제1도는 유체 압력 대 시간을 나타내는 그래프.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

C: 정지점 D: 재출발점

Claims (16)

1. 서로 열접착하여, 기본 중량이 20 g/m²이상이고, 공극 체적이 689 dyne/cm²압력에서 웹 g당 40 내지 60 cm³이며, 투과도가 약 5,000 내지 약 8,000 다시(darcy)이고, 다공도가 약 97.2% 내지 약 98.8%이며, 공극 체적당 표면적이 약 24 내지 약 49 cm²/cm³인 균일하게 혼합된 단일층 부직웹을 형성하는 다수의 열가소성 섬유를 포함하는 (comprising) 섬유상 부직웹.
2. 제1항에 있어서, 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 2성분 섬유를 포함하는 섬유상 부직웹.
3. 제2항에 있어서, 상기 2성분 섬유 중 적어도 일부가 2 데니어 이상인 섬유상 부직웹.
4. 제2항에 있어서, 폴리에스테르 섬유를 추가로 포함하는 섬유상 부직웹.
5. 제2항에 있어서, 상기 2성분 섬유가 크림핑(crimped)된 것인 섬유상 부직웹.
6. 제1항에 있어서, 상기 기본 중량이 약 40 내지 약 68 g/m²범위인 섬유상 부직웹.
7. 제1항에 있어서, 포화 용적이 웹 g당 0.9% 염수 약 30 내지 약 50 g범위인 섬유상 부직웹.
8. 제7항에 있어서, 압축 복원률이 약 60% 이상인 섬유상 부직웹.
9. 신체측 라이너 및 배면층과 이들 사이에 배치된 흡수체 코어(core)를 포함하고; 상기 신체측 라이너와 상기 흡수체 코어 사이에 배치된 서어지(surge)층을 추가로 포함하며, 이 서어지층은 서로 열접착하여, 기본 중량이 20 g/m²이상이고, 공극 체적이 689 dyne/cm²압력에서 웹 g당 약 40 내지 60 cm³이며, 투과도가 약 5,000 내지 약 8,000 다시이고, 다공도가 약 97.2% 내지 약 98.8%이며, 공극 체적당 표면적이 약 24 내지 약 49 cm²/cm³인 균일하게 혼합된 단일층 부직웹을 형성하는 다수의 열가소성 섬유를 포함하는 것인, 개인 위생 흡수용품.
10. 제9항에 있어서, 상기 웹이 그의 총 중량을 기준으로 50 중량% 이상의 2성분 섬유를 포함하는 것인 개인 위생 흡수용품.
11. 제10항에 있어서, 상기 2성분 섬유 중 적어도 일부가 2 데니어 이상인 개인 위생 흡수용품.
12. 제10항에 있어서, 상기 웹이 폴리에스테르 섬유를 추가로 포함하는 것인 개인 위생 흡수용품.
13. 제10항에 있어서, 상기 2성분 섬유가 크림핑된 것인 개인 위생 흡수용품.
14. 제9항에 있어서,상기 기본 중량이 약 40 내지 약 68 g/m²범위인 개인 위생 흡수용품.
15. 제9항에 있어서, 상기 웹은 포화 용적이 웹 g당 0.9% 염수 약 30 내지 약 50 g인 것인 개인 위생 흡수용품.
16. 제15항에 있어서, 상기 웹은 압축 복원률이 약 60% 이상인 것인 개인 위생 흡수용품.