KR100375477B1 - Z-방향액체전달매체 - Google Patents

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버나드 코헨
리 커비 제임슨
로저 브라드쇼 3세 퀸시
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

약 50 %이상의 섬유가 일반적으로 웹의 길이 및 폭에 수직인 방향으로 정렬된 상태로 길이, 폭 및 두께를 갖는 섬유 웹에 관한 것이다. 웹은 각각의 틈이 최상부와 최저부를 갖는 일정 간격을 두고 배치된 복수개의 틈을 한정하고 각각의 틈은 웹의 한 표면에서부터 웹의 전체 두께의 50 % 이상으로 연장된다. 틈의 최저부를 한정하는 웹의 일부분의 밀도는 틈의 최상부를 한정하는 웹의 일부분의 밀도 보다 크다. 틈의 최상부를 한정하는 웹의 일부분은 실질적으로 섬유의 말단으로 이루어질 수 있다. 또한, 틈의 최저부를 한정하는 웹의 일부분은 주로 연속적인 섬유로 이루어질 수 있다. 섬유 웹은 멜트브로운 부직 웹 또는 넥-스트레치트, 멜트브로운 부직 웹일 수 있다. 섬유 웹은 기저귀, 실금용품, 생리대 및 탐폰과 같은 여성용 위생 제품, 필터 성분 등과 같은 흡수용품의 성분으로서 사용될 수 있다. 웹은 섬유 정렬 방향으로 향상된 액체의 분배를 제공한다.

Description

Ｚ-방향 액체 전달 매체 {Z-Direction Liquid Transport Medium}
본 발명은 액체 전달 매체, 및 흡수용품의 구성성분인 액체 전달 매체에 관한 것이다.
흡수용품은 현재 광범위한 용도로 사용되나, 이들 중 많은 것은 제한적인 용도 또는 단 한가지 용도만을 위해 의도된다. 이러한 대표적인 제품으로는 기저귀; 실금자용 제품; 생리대 및 탐폰과 같은 여성용 위생 용품; 필터 부재; 와이프(wipes); 수술용 가운 및 드레이프(drape); 보호용 패드, 붕대와 같은 환부용 드레싱 등이 있다. 이들 많은 제품은 일반적으로 외부 커버로 불리는 한 층의 패브릭, 종종 부직 웹에 의해 덮인 흡수 코어를 갖는다. 일반적으로 외부 커버는 손을 대거나 만지거나, 또는 신체-접촉 제품에서 사용 중에 피부와 접하게 된다.
많은 흡수용품은 적어도 어느 정도 제품이 노출되는 액체의 분배에 관련된다. 액체 분배는 특히 사용하는 동안과 사용후의 외형 등의 미적 특성에 다소 영향을 미치므로 중요하다.
종종 위킹(wicking)이라고 불리는 액체 분배는 일반적으로 액체 배설 위치로부터 흡수용품의 나머지 부분으로 액체를 이동시키는 것을 포함한다. 분배는 실제로 흡수용품의 더 많은 부분을 액체의 흡수에 이용가능하도록 만든다. 분배는 어느 방향으로도 일어날 수 있지만, Z 방향(즉, 제품의 두께를 통해)으로의 분배가,착용시 또는 취급시 피부에 대해 마른 느낌과 사용후 외형과 같은 편안함과 미적 요소를 고려할 때 특히 중요하다. 사용후 외형은 혈액 또는 멘스와 같은 유색물질을 흡수하기 위해 사용되는 제품에 있어서 특히 중요하다.
과거에 Z-방향 위킹성을 향상시키기 위해 현저한 연구와 개발 노력이 있었다. 많은 발전이 있었지만, Z-방향 액체 분배를 더욱 향상시켜야 하는 여지가 여전히 남아있다.
<발명의 요약>
본 발명은 약 50% 이상의 섬유가 웹의 길이와 폭에 전체적으로 수직인 방향으로 정렬된, 길이, 폭 및 두께를 갖는 섬유상 웹을 제공하여 상기 논의한 난점과 문제점의 일부를 극복하기 위한 것이다. 웹은 각각 최상부(top)와 최저부(bottom)를 갖는 다수의 이격된 틈(gap)들을 한정하고, 이들 각각의 틈들은 웹의 한 표면에서부터 웹의 두께를 따라 약 50% 이상 연장된다. 틈의 최저부를 한정하는 웹 부분의 밀도는 틈의 최상부를 한정하는 웹 부분의 밀도 보다 더 크다. 섬유상 웹을 구성하는 섬유는 섬유상 웹이 노출될 수 있는 액체에 의해 습윤될 수 있다.
틈의 최상부를 한정하는 웹 부분은 실질적으로 섬유의 말단 단부들로 이루어질 수 있다. 또한, 틈의 최저부를 한정하는 웹 부분은 실질적으로 연속 섬유로 구성될 수 있다.
섬유상 웹은 멜트블로운 부직 웹, 또는 넥-연신된(neck-stretched), 멜트블로운 부직 웹일 수 있다. 섬유가 요구되는 방향으로 유의적으로 배향된 다른 재료를 사용할 수도 있다.
섬유상 웹을 구성하는 섬유는 친수성일 수 있다. 별법으로, 섬유가 친수성 표면을 가질 수 있다. 후자의 경우, 섬유는 계면활성제로 처리되고 코로나(corona) 장에 노출된 것이 바람직하다.
섬유상 웹의 일 실시태양은 각각 최저부와 최상부를 갖고 섬유상 웹으로 이루어진, 다수의 전체적으로 V자형인 홈(trough)들을 한정하는 Z-방향 액체 운반 매체이다. 섬유상 웹의 섬유는 각 홈의 최상부로부터 최저부까지 전체적으로 연장되는 방향으로 유의적으로 배향된다. 또한, 섬유는 매체가 노출될 수 있는 액체에 의해 습윤될 수 있다. 더욱이, 각 홈의 최저부에서 웹의 밀도는 홈의 나머지 부분에서의 웹의 밀도 보다 더 크다. 마지막으로, 각 홈의 최상부의 섬유는 인접한 홈들의 최상부의 섬유로부터 실질적으로 불연속적이다.
Z-방향 액체 운반 매체는 섬유들이 한 방향으로 유의적으로 배향되고, 매체가 노출될 수 있는 액체에 의해 습윤될 수 있는 섬유상 웹을 제공하는 것을 포함하는 방법으로 제조할 수 있다. 이 섬유상 웹을, 섬유들이 각 홈의 최상부로부터 최저부까지 전체적으로 연장되는 방향으로 유의적으로 배향되고, 각 홈의 최저부의 웹의 밀도가 홈의 나머지 부분의 웹의 밀도 보다 더 크며, 각 홈의 최상부의 섬유가 인접한 홈들의 최상부의 섬유로부터 실질적으로 불연속적인 방식으로, 각각 최저부와 최상부를 갖는 다수의 홈들로 형성시킨다.
본 발명의 섬유상 웹은 기저귀, 실금자용 제품, 및 생리대와 탐폰과 같은 여성용 위생 용품 뿐만 아니라 필터 부재 등과 같은 흡수용품의 구성성분으로서 사용할 수 있다. 예를 들어, 섬유상 웹은 생리대와 같은 흡수용품의 외부 커버와 흡수코어 사이에서 흡수 코어로의 유체의 분배를 돕기 위해 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 섬유상 웹의 일 실시태양의 도식적 부분 사시도이다.
도 2는 본 발명의 섬유상 웹을 제조하기 위해 사용할 수 있는 주름 프레임 (corrugating frame)의 도식적 평면도이다.
도 3은 주름진 웹이 프레임 상에서 형성되는 방법을 설명하는, 도 2의 주름 프레임의 도식적 부분 사시도이다.
도 4는 도 2의 주름 프레임 상에 형성되는 주름진 웹의 도식적 부분 사시도이다.
도 5는 도 4의 주름진 웹으로부터 얻어진 본 발명의 섬유상 웹의 도식적 부분 사시도이다.
도 6은 그의 구성성분으로서 도 5의 섬유상 웹을 포함하는 여성용 생리대의 도식적 사시도이다.
본 명세서에서 "종방향"은 웹이 형성될 때 웹-형성 장치를 통한 부직 웹의 움직임과 본질적으로 평행한 방향, 즉 부직 웹이 형성될 때 형성 와이어 방향과 평행한 방향을 의미한다. "횡방향"은 종방향을 교차하는 방향, 즉 종방향에 수직인 방향을 의미하는 것으로 사용된다.
본 명세서에서 "Z-방향"은 제품의 두께를 관통하는 방향, 즉 섬유의 정렬 방향을 의미한다. 즉, Z-방향은 흡수용품 (또는 부직 웹과 같은 그의 구성성분)의길이와 폭, 또는 종방향과 횡방향에 수직이다.
"홈"은 그의 일반적인 의미를 갖는 것으로 의도된다. 그러나, 이 용어는 높이에 대한 길이 또는 폭 등의 치수 관계를 의미하거나, 홈에 의해 한정되는 공간을 나타내지는 않는다.
"액체"는 임의의 액체를 의미하는 것으로 사용된다. 실질적으로, 액체는 가장 흔히 물이다. 본 발명의 섬유상 웹이 흡수용품에서 사용될 때, 액체는 대개 소변, 혈액, 멘스, 혈청 등의 인체 분비물일 것이다.
섬유상 웹은 약 50% 이상의 섬유가 웹의 길이와 폭에 전체적으로 수직인 방향으로 정렬되어 있는, 길이, 폭 및 두께를 갖는다. 예로서, 섬유상 웹은 한 방향으로 유의적으로 배향된 섬유로 이루어진 웹일 수 있다. 일반적으로, 전술한 바와 같은 섬유 배향 조건이 충족되는 임의의 섬유상 웹을 사용할 수 있다.
예컨대, 재료는 섬유를 한 방향으로 유의적으로 배향시키는 용융-압출 공정으로 제조된 부직 웹일 수 있다. 멜트블로잉은 섬유 배향 방향이 종방향인, 그러한 방법의 한 예이다. 멜트블로운 부직 웹은 섬유들의 유의한 배향을 일으키는 것으로 알려져 있으나, 주로 성형 와이어 상에 섬유 침적의 랜덤한 특성 때문에 이러한 배향 정도를 확실히 측정할 수는 없다. 그러나, 실질적으로 횡방향으로 배향된 섬유의 수에 대한 실질적으로 종방향으로 배향된 섬유의 수의 비는 1:1 보다 큰 것으로 추정된다.
다른 예로서, 재료는 넥-연신된, 멜트블로운 부직 웹일 수 있다. 넥-연신은 연신 방향으로 섬유의 배향을 증가시키는 공지된 방법이다 (예를 들어, 본원에 참고로 인용된 모만(Morman)의 미국 특허 제4,695,122호 참조).
다른 예로서, 재료는 수력 스피닝에 의해 형성된 웹일 수 있다. 그러한 웹은 종방향으로 주로 배향된 필라멘트들로 이루어진다 (예를 들어, 본원에 참고로 인용된 안더슨(Anderson)의 미국 특허 제5,244,723호 참조). 필라멘트들의 고도한 배향으로 인해, 수력 스펀 웹을 하나 이상의 지지 웹과 함께 사용하는 것이 바람직하다. 예컨대, 수력 스펀 웹은 멜트블로운, 코폼드, 스펀본디드, 또는 카디드 본디드 웹과 같은 다른 부직 웹에 결합될 수 있다. 별법으로, 수력 스펀 웹은 2개의 다른 부직 웹들 사이에 샌드위치될 수 있고, 이들 중 하나 또는 둘 모두는 멜트블로운 웹 또는 넥-연신된, 멜트블로운 웹일 수 있다.
일반적으로, 웹의 섬유들은 섬유로 형성시킬 수 있는 임의의 조성물로 이루어질 수 있다. 즉, 섬유는 천연 섬유 또는 합성 재료로 제조된 섬유일 수 있다. 천연 섬유는 예컨대, 셀룰로오스 및 셀룰로오스 유도체, 양모 및 면화 등을 포함한다. 합성 재료는 열경화성 및 열가소성 중합체를 포함한다. "중합체"는 2가지 이상의 중합체의 블렌드 및 2종 이상의 상이한 출발 재료 또는 단량체로부터 제조된 교대, 랜덤, 블록 및 그라프트 공중합체를 포함하는 것을 의미한다.
열경화성 중합체의 예로는 단지 예시적인 것으로서 알키드 수지, 예를 들어 프탈산 무수물-글리세롤 수지, 말레산-글리세롤 수지, 아디프산-글리세롤 수지 및 프탈산 무수물-펜타에리트리톨 수지; 알릴계 수지, 여기서, 디알릴 프탈레이트, 디알릴 이소프탈레이트, 디알릴 말레에이트 및 디알릴 클로렌데이트와 같은 단량체는 폴리에스테르 화합물에서 비휘발성 가교 결합제로서 작용한다; 아미노 수지, 예를들어 아닐린-포름알데히드 수지, 에틸렌 우레아-포름알데히드 수지, 디시안디아미드-포름알데히드 수지, 멜라민-포름알데히드 수지, 술폰아미드-포름알데히드 수지 및 우레아-포름알데히드 수지; 에폭시 수지, 예를 들어 가교 결합된 에피클로로히드린-비스페놀 A 수지; 페놀계 수지, 예를 들어 노볼락(Novolac) 및 레졸을 포함하는 페놀-포름알데히드 수지; 및 열경화성 폴리에스테르, 실리콘 및 우레탄을 포함한다.
열가소성 중합체의 예로는 단지 예시적인 것으로서 엔드-켑드(end-capped) 폴리아세탈, 예를 들어 폴리(옥시메틸렌) 또는 폴리포름알데히드, 폴리(트리클로로아세트알데히드), 폴리(n-발레르알데히드), 폴리(아세트알데히드), 폴리(프로피온알데히드) 등; 아크릴계 중합체, 예를 들어 폴리아크릴아미드, 폴리(아크릴산), 폴리(메타크릴산), 폴리(에틸 아크릴레이트), 폴리(메틸 메타크릴레이트) 등; 플루오로카본 중합체, 예를 들어 폴리(테트라플루오로에틸렌), 과플루오르화 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리(클로로트리플루오로에틸렌), 에틸렌-클로로트리플루오로에틸렌 공중합체, 폴리(비닐리덴 플루오라이드), 폴리(비닐 플루오라이드) 등; 폴리아미드, 예를 들어 폴리(6-아미노카프론산) 또는 폴리(-카프로락탐), 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드), 폴리(헥사메틸렌 세바크아미드), 폴리(11-아미노운데칸산) 등; 폴리아르아미드, 예를 들어 폴리(이미노-1,3-페닐렌이미노이소프탈로일) 또는 폴리(m-페닐렌 이소프탈아미드) 등; 파릴렌, 예를 들어 폴리-p-크실릴렌, 폴리(클로로-p-크실릴렌) 등; 폴리아릴 에테르, 예를 들어 폴리(옥시-2,6-디메틸-1,4-페닐렌) 또는 폴리(p-페닐렌 옥사이드) 등; 폴리아릴 술폰, 예를 들어 폴리(옥시-1,4-페닐렌술포닐-1,4-페닐렌옥시-1,4-페닐렌-이소프로필리덴-1,4-페닐렌), 폴리(술포닐-1,4-페닐렌옥시-1,4-페닐렌술포닐-4,4'-비페닐렌) 등; 폴리카르보네이트, 예를 들어 폴리(비스페놀 A) 또는 폴리(카르보닐디옥시-1,4-페닐렌이소프로필리덴-1,4-페닐렌) 등; 폴리에스테르, 예를 들어 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(테트라메틸렌 테레프탈레이트), 폴리(시클로헥실렌-1,4-디메틸렌 테레프탈레이트) 또는 폴리(옥시메틸렌-1,4-시클로헥실렌메틸렌옥시테레프탈로일) 등; 폴리아릴 술피드, 예를 들어 폴리(p-페닐렌 술피드) 또는 폴리(티오-1,4-페닐렌) 등; 폴리이미드, 예를 들어 폴리(피로멜리트이미도-1,4-페닐렌) 등; 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리(1-부텐), 폴리(2-부텐), 폴리(1-펜텐), 폴리(2-펜텐), 폴리(3-메틸-1-펜텐), 폴리(4-메틸-1-펜텐), 1,2-폴리-1,3-부타디엔, 1,4-폴리-1,3-부타디엔, 폴리이소프렌, 폴리클로로프렌, 폴리아크릴로니트릴, 폴리(비닐 아세테이트), 폴리(비닐리덴 클로라이드), 폴리스티렌 등; 및 상기한 것들의 공중합체, 예를 들어 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌(ABS) 공중합체 등을 포함한다.
섬유는 천연적으로 친수성일 수 있으며, 즉 섬유를 친수성으로 만들기 위해 용융 첨가물 또는 국소 처리제를 첨가하지 않고도 친수성일 수 있다. 별법으로, 섬유를 친수성으로 만들기 위해 용융 첨가물 또는 국소 처리제를 사용함으로써, 소수성 중합체로부터 섬유를 제조할 수 있다. 용융 첨가제는 본 명세서에 참고로 인용된 예컨대, 웨버(Weber)의 미국 특허 제3,973,068호; 웨버의 동 제4,070,218호; 및 노흐(Nohr)와 맥도날드(MacDonald)의 동 제4,923,914호에 기재된 바와 같이 사용할 수 있다. 섬유를 제조하기 위해 소수성 중합체를 사용하는 경우, 중합체는 예로서 상기한 바와 같은 폴리올레핀일 수 있다. 특히 바람직한 폴리올레핀은 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌이다. 그러나, 섬유를 제조하기 위해 친수성 중합체를 사용하여도 예컨대, 계면활성제로 섬유를 처리하는 것을 배제시키지 않는다.
한 방향으로 유의적으로 배향시키는 것 이외에, 웹의 섬유들은 계면활성제로 처리하고 코로나 장에 노출시킬 수 있다. 일반적으로, 계면활성제는 음이온성, 양이온성 및 비이온성 계면활성제를 포함한 본 분야의 숙련자에게 공지된 임의의 계면활성제일 수 있다. 음이온성 계면활성제의 예는 특히 직쇄 및 분지쇄 나트륨 알킬벤젠술포네이트, 직쇄 및 분지쇄 알킬 술페이트, 및 직쇄 및 분지쇄 알킬 에톡시 술페이트를 포함한다. 양이온성 계면활성제는 예시적인 것으로서 수지(tallow) 트리메틸암모늄 클로라이드를 포함한다. 비이온성 계면활성제의 예는 단지 예시적인 것으로서 알킬 폴리에톡실레이트; 폴리에톡실화 알킬페놀; 지방산 에탄올 아미드; 및 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 알코올의 복합 중합체를 포함한다. 바람직하게는, 계면활성제는 비이온성 계면활성제이다.
"계면활성제"는 단독 계면활성제 또는 2종 이상의 계면활성제들의 혼합물을 포함한다. 2종 이상의 계면활성제들의 혼합물을 사용하는 경우, 혼합물 중에 존재하는 계면활성제들이 서로 상호적합성이면 계면활성제는 동일 또는 상이한 종으로부터 선택할 수 있다.
일반적으로, 계면활성제는 대개 Z-방향 위킹을 바람직하게 증가시키기에 충분한 양으로 사용될 것이다. 이러한 양은 넓게 변할 수 있다. 실질적인 방법으로서, 재료의 섬유 상에 존재하는 계면활성제의 양은 섬유의 중량을 기준으로 약 0.1 내지 약 5 중량%의 범위일 것이다. 바람직하게는, 섬유 상에 존재하는 계면활성제의 양은 약 0.5 내지 약 3 중량%의 범위일 것이다.
마지막으로, 재료의 섬유들은 바람직하게는 코로나 장에 노출될 수 있다. 본 명세서에서 "코로나 장"은 이온화된 가스의 코로나 장을 의미한다. 섬유를 코로나 장에 노출시키면 대개 Z-방향, 즉 섬유 배향 방향으로 액체의 분배를 증진시키는데 있어서 계면활성제의 효능을 증가시킨다. 섬유를 계면활성제로 처리한 후 코로나 장에 노출시키는 것이 특히 효과적이다.
일반적으로, 코로나 장의 발생과 섬유의 노출은 본 분야의 숙련자에게 공지된 방법에 따라 수행된다. 섬유가 노출되는 에너지 밀도는 1제곱피트 당 약 1 내지 약 500 와트-분 (w-min/ft2)의 범위일 수 있고, 이는 1제곱미터 당 약 0.6 내지 약 323 킬로주울 (kJ/㎡)과 대략 동일하다. 바람직하게는, 에너지 밀도는 약 15 내지 약 350 w-min/ft2(약 10 내지 약 226 kJ/㎡) 범위일 것이다.
국소적으로 적용된 계면활성제와 후속적인 코로나 장 노출의 조합은 본 명세서에 참고로 인용된 벨(Bell) 등의 미국 특허 제5,102,738호와 코헨(Cohen) 등의 동 제5,112,690호에 개시되어 있다.
본 발명의 섬유상 웹의 일 실시태양은 각각 최저부와 최상부를 갖고 섬유상 웹으로 이루어진 다수의 전체적으로 V자형인 홈들을 한정하는 Z-방향 액체 전달 매체로서, 상기 섬유는 각 홈의 최상부로부터 최저부까지 전체적으로 연장되는 방향으로 유의적으로 배향되고, 각 홈의 최저부에서 웹의 밀도는 홈의 나머지 부분에서 웹의 밀도 보다 더 크며, 각 홈의 최상부의 섬유는 인접한 홈들의 최상부의 섬유로부터 실질적으로 불연속적이다.
본 실시태양의 V자형 홈들 중 하나를 도 1의 사시도에 도식적으로 예시하였다. 도 1은 제1 측부 (104)와 제2 측부 (106)로 이루어진 분기된 최상부 (102) 및 최저부 (108)을 갖는 홈 (100)을 보여준다. 제1 측부 (104)는 면 (110)을 갖고, 제2 측부 (106)는 면 (112)를 갖는다. 각 면들 (110, 112)은 실질적으로 홈 (100)을 구성하는 섬유의 말단 단부들로 이루어진다.
본 발명의 섬유상 웹을 제조하기 위해 사용되는 방법은 원하는 구체적인 실시태양에 크게 의존할 것임은 본 분야의 숙련자에게는 쉽게 명백해질 것이다. 예컨대, 상기한 Z-방향 액체 운송 매체는 다수의 방법으로 제조할 수 있다. 예컨대, 각각 전체적으로 V자형인 홈은 개별적으로 제조될 수 있고, 이어서 다수의 홈들을 필요에 따라 조립할 수 있다. 각각의 홈은 홈에 대해 요구되는 형태의 그루브(groove) 또는 노치(notch)를 갖는 판 위에 섬유상 웹 단편을 배치시켜 제조할 수 있다. 이어서, 섬유상 웹 단편을 딱딱한 얇은 시트를 사용하여 그루브 또는 노치로 밀어 넣을 수 있다. 필요한 경우, 측부들을 임의의 원하는 높이로 다듬을(trim) 수 있다. 별법으로, 그루브 또는 노치로 밀어 넣을 때 측부들이 원하는 높이에 있도록 섬유상 웹 단편의 크기를 조절할 수 있다. 다른 예로서, 섬유상 시트를 앞뒤로 접거나 주름잡은 다음, 한 면을 연마시켜 실시예에 나타낸 바와 같이 다수의 홈들을 제공할 수 있다.
원하는 실시태양이 상기한 바와 같은 Z-방향 액체 운반 매체를 포함하는 경우, 다수의 홈들에 대해 하나 이상의 지지 부재를 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 예컨대, 하나 이상의 지지 스트립을 홈의 최저부에 결합시킬 수 있다. 별법으로, 부직 웹과 같은 시트 재료를 각 홈을 따라 선택된 지점에서만 또는 그의 전체 길이를 따라 홈의 최저부에 결합시킬 수 있다. 또한, 다수의 홈들은 홈을 제자리에 유지시키기 위해 2개의 시트 사이에, 1 또는 2개 시트 모두에 홈을 결합시키거나 결합시키지 않고 샌드위치시킬 수 있다. 지지 부재에 추가로 또는 지지 부재 대신, 예를 들어 결합제 또는 접착제, 또는 저융점 성분을 포함하는 2성분계 섬유 등을 이용함으로써 섬유간 접착을 이용할 수 있다.
본 발명은 하기 실시예에 의해 더욱 설명한다. 하지만, 하기 실시예는 어떠한 방식으로도 본 발명의 취지 또는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
각각 상기한 바와 같이 다수의 전체적으로 V자형인 홈들을 한정하는 3개의 Z-방향 액체 전달 매체를 제조하였다. 각 매체는 폴리프로필렌으로부터 제조된, 1제곱미터 당 약 51 g (g/㎡)의 기초 중량을 갖는 넥-연신된, 멜트블로운 부직 웹 샘플로부터 제조하였다. 부직 웹의 각 샘플은 약 10 ㎝×40 ㎝ 크기이었다. 제1 매체 (매체 A)는 어떠한 방식으로도 처리되지 않은 대조물로서 작용하는 부직 웹으로부터 제조하였다. 제2 매체 (매체 B)는 폴리에톡실화 알킬페놀 비이온성 계면활성제인 Triton X-102 (유니온 카바이드 코포레이션(Union Carbide Corporation; 코네티컷주 댄버리) 제품)로 부직 웹의 중량을 기준으로 약 0.6 중량%의 수준으로 국소적으로 처리한 부직 웹으로부터 제조하였다. 부직 웹을 물 중 계면활성제 약 0.12 중량% 용액 500 ㎖에 담그고, 용액으로부터 샘플을 제거하고, 샘플을 30-lb (13.6-㎏) 닙 세팅을 갖는 아틀라스 래버래토리 링거(Atlas Laboratory Wringer) (아틀라스 일렉트릭 디바이스 컴파니(Atlas Electric Devices Company; 일리노이주 시카고) 제품)을 통해 통과시키고, 샘플을 증기 후드에서 공기 건조시켜 제조하였다. 제3 매체 (매체 C)는 먼저 매체 B에 대해 설명한 바와 같이 계면활성제로 처리한 후 코로나 장에 노출시킨 부직 웹으로부터 제조하였다. 이러한 노출은 1제곱미터 당 219 킬로주울 (kJ/㎡)의 에너지 밀도 수준으로 공기 중에서 수행하였다. 샘플의 양면을 모두 코로나 장에 노출시켰다.
코로나 노출은 CXC-5 파워 서플라이(Power Supply)를 구비한 코로텍 래버래토리 코로나 트리팅 스테이션(Corotec Laboratory Corona Treating Station) (코로텍 코포레이션(Corotec Corporation; 코네티컷주 콜린스빌) 제품)으로 수행하였다. 트리팅 스테이션에서는 전극으로서 한 쌍의 회전 금속 롤을, 롤의 축을 수직면으로 배치하면서 이용하였다. 2개의 롤은 모두 원주가 약 30.5 ㎝ (12 인치)이고, 직경이 약 9.7 ㎝ (3.8 인치)이었다. 최상부 롤은 애노드이고 최저부 롤은 캐소드였다. 최저부 롤은 최상부 롤과 접촉하여 있는 2 ㎜ 두께의 고무 유전성 슬리브(sleeve)를 구비하여, 전극들 사이에 2 ㎜의 공간을 제공한다. 최상부 롤의 길이는 약 33 ㎝ (13 인치)이고 최저부 롤의 길이는 약 40.6 ㎝ (약 16 인치)이었다. 롤들을 초 당 약 6.1 ㎝ (분 당 12 피트)의 선속도로 반대 방향으로 회전시켰다.
각각의 매체는 본원에서 편의상 주름 프레임으로 부르는 것을 보조로 사용하여 제작하였다. 주름 프레임의 도식적 평면도를 도 2에 나타냈다. 프레임 (200)은 실을 1 ㎝ 당 약 5개 (1 인치 당 약 13개) 갖는 직경 약 1.3 ㎝ (0.5 인치)의, 실을 건 스테인레스강 막대로부터 제작된 제1의 한 쌍의 평행 측면 부재들 (202, 204)로 이루어진다. 프레임 (200)은 제2의 한 쌍의 평행 측면 부재들 (206, 208)에 의해 완성되었다. 제2의 한 쌍의 평행 측면 부재들 (206, 208)은 또한 실을 1 ㎝ 당 약 5개 (1 인치 당 약 13개) 갖는 직경 약 1.3 ㎝ (0.5 인치)의, 실을 건 스테인레스강 막대로부터 제작되었지만, 연신을 단순화하기 위해 측면 부재들 (206, 208)은 직사각형 바(bar)로서 도시하였다 (각 측면 부재들 (202, 204)는 각 측면 부재들 (206, 208)에, 이들 측면 부재 (206, 208)의 각 단부에 배치된 T자형 커플러에 의해 연결되었다). 각각의 측면 부재들은 인접한 측면 부재들과 90°각을 형성하였다. 직경 약 0.4 ㎜ (0.016 인치)의 스테인레스강 와이어 (210)를 제1의 한 쌍의 평행 측면 부재들 (202, 204) 주위에 7∼10 ㎝ (3∼4 인치) 거리를 두고 나선형으로 감았다. 와이어 (210)의 두 말단들 (212, 214)은 프레임 (200)의 대각선 코너로 향하며, 제 위치에 클램프로 고정되었다 (클램프는 도시하지 않음). 즉, 와이어들은 와이어의 평행 길이들로 이루어진 2개의 평행한 평면들을 형성하였다.
주름 프레임 상에서 주름진 웹을 형성하는 것을 도 2의 주름 프레임의 도식적 부분 사시도인 도 3에 도시하였다. 정지판 (stop plate; 302)를 와이어들의 두 평면들 (304, 306) 사이에 놓아, 와이어들의 하부면 (306) 위에 유지되도록 하였다. 정지판 두께는 두께 약 4.8 ㎜ (약 0.19 인치)의 홈들을 제공하도록 선택하였다. 넥-연신된, 멜트블로운 부직 웹 (308)의 각 샘플을 웹의 긴 치수가 와이어와 수직이 되도록 하여 와이어들의 상부면 (304)에 놓았다. 웹 (308)의 일부 (310)을 제1 금속 박판 (316)을 사용하여 인접한 와이어들 (312, 314) 사이에 밀어 넣고, 금속판 (316)에 압력을 유지하여 정지판 (302)에 대항하여 유지시켰다. 제1 금속판 (316)을 제자리에 유지시키면서, 웹이 정지판 (302)에 도달할 때까지 웹을 제2 금속 박판 (320)을 사용하여 와이어 (314)와 다음 인접 와이어 (318) 사이에 밀어 넣었다. 제1 금속 박판 (308)을 제거하고, 이를 (편의상 도 3에서 판 (322)으로 도시함) 사용하여 웹을 와이어 (318)과 다음 인접 와이어 (324) 사이에 밀어 넣었다. 샘플의 전체 폭이 주름질 때까지 이 과정을 반복하였다. 각각의 경우, 금속 박판에 의해 충분한 압력을 유지하여, 웹을 인접한 와이어들 사이에 밀어 넣어 형성시킨 각각의 홈의 최저부에서 및 최상부 와이어 상의 각 벤드(bend)에서 모두 웹을 압축시켰다. 이어서, 정지판 (302)을 제거하였다.
약 3 ㎜ (⅛ 인치)의 스코치 브랜드 매직 멘딩 테이프(Scotch Brand Magic Mending Tape)의 3개 스트립들을 주름진 웹을 가로질러 긴 치수에 수직으로 (즉, 주름에 수직으로) 놓았다. 1개의 스트립을 중앙에 놓고, 다른 2개의 스트립들을 각 말단에서 약 1.3 ㎝ (약 0.5 인치) 떨어뜨려 배치하였다. 이어서, 주름진 웹을 조심스럽게 제거하여, 테이프 스트립들이 최저부에 놓이도록 뒤집었다. 도 4는 바로 전에 기재한 주름진 웹의 도식적 부분 사시도이다. 도면에서, 주름진 웹 (400)의 일부는 최저부 (402)와 최상 벤드부 (404)를 갖는 일련의 평행 주름들로 이루어진다. 또한, 테이프 스트립 (406)을 도시하였다.
웹의 상부 (즉, 도 4에서 최상 벤드부 (404))를 50호 사포로 조심스럽게 연마하여, 각각의 홈들이 인접한 홈들과 전체적으로 독립되도록 하기에 충분한 양의 부직 웹을 제거하였다. 본 발명의 생성된 구조인 섬유상 웹을 도 5에서 도식적 사시도로 도시하였다. 섬유상 웹 (500)의 일부는 도 1에 도시된 바와 같이 일련의 홈들로 이루어진다. 각 홈의 최상부의 섬유들은 인접한 홈들의 최상부 (502)의 섬유로부터 실질적으로 불연속적이다. 또한, 테이프 스트립 (504)을 도시하였다.
이어서, 3개의 매체 각각에 대한 혈액 위킹성을 시험하였다. 각 경우에 시험은 도 6에 도시된 바와 같이, 코텍스 맥시 패드(Kotex Maxi Pad) (킴벌리-클라크 코포레이션 (위스콘신주 니나) 제품)로부터 라이너 또는 커버를 제거하고, 시험할 매체를 홈의 최저부가 코어에 향하도록 하여 패드의 흡수 코어의 최상부 위에 놓고, 매체 위에 커버를 놓아 수행하였다. 도 6은 그의 구성성분으로서 도 5의 섬유상 웹을 포함하는 여성용 생리대의 도식적 사시도이다. 패드 (600)는 흡수 코어 (602), 섬유상 웹 (604) 및 커버 (606)를 포함한다.
재조립한 맥시 패드를 물로 충전된 결장절개 주머니 (colostomy bag)의 최상부에 놓고, 이를 다시 실험실 잭(jack) 상에 놓았다. 결장절개 주머니의 개구부를 압력계에 연결시켰다. 실험실 잭을 올려 맥스 패드 조립체를 0.3 파운드/inch2게이지 (psig)의 압력으로 플렉스글라스판에 대항시켰다. 판은 그를 관통하는 구멍을 갖고, 여기에는 무딘 바늘이 놓여있다. 맥시 패드 조립체는 판의 바늘이 패드 커버의 대략 중앙에 놓이도록 판에 대해 배향되었다. 바늘은 얇은 튜브에 의해 소혈액을 함유한 시린지에 연결되었다. 시린지를 시간 당 약 8 ㎖의 유체를 전달하도록 설정된 시린지 펌프로 구동시켰다. 그러나, 실제로 전달된 혈액의 양은 혈액이 시린지로부터 얇은 튜브를 통해 플렉스판으로 움직일 때 겪는 저항에 다소 좌우된다. 소 혈액을 30분 동안 맥스 패드의 커버 상에 펌핑시켰다. 맥스 패드의 모든 구성성분들을 실험 전후에 칭량하였고, 매체를 각 경우에 사용한 후 이후 실험 A, B 및 C로서 확인하였다. 각 구성성분에 보유된 소 혈액의 양을 표 1에 요약하였다. 표에서 모든 중량은 g 단위이다. "퍼센트"는 예컨대 3개의 구성성분 모두에 존재하는 혈액의 총량의 퍼센트로 표현한, 각 구성성분에 존재하는 혈액의 양이다.
커버 퍼센트 = 100 [커버의 양/(커버의 양+매체의 양+코어의 양)]
소 혈액 위킹 결과
특징
실험 구성성분 초기 중량 최종 중량 양 퍼센트
A 커버 0.265 - - -
매체 A 0.854 - - -
코어 10.907 - - -
B 커버 0.247 0.365 0.118 4.4
매체 B 0.770 0.837 0.067 2.5
코어 11.145 13.618 2.473 93.0
C 커버 0.336 0.358 0.022 0.7
매체 C 0.771 0.861 0.090 2.9
코어 11.052 13.992 2.940 96.3
실험 A에서, 실험에서 5분 후에 커버를 매체 A 위에 배치시켰다. 최초 5분 후, 혈액은 매체 A의 중앙에서 바늘의 단부에 인접하게, 그리고 매체의 양 말단부에서 나타났다. 이어서, 커버를 매체 위에 놓고, 실험을 재개하였다. 30분 기간의 말기에, 혈적을 매체의 홈들에서 관찰하였다. 매체는 혈액으로 습윤되지 않았고, 혈액 침투를 허용하지 않았다.
실험 B에서, 커버에는 혈액이 넓게 퍼졌고, 양면이 균일하게 혈액으로 습윤된 것으로 나타났다. 매체 B는 홈 내로 하나의 작은 점만이 침투되어, 최상부에서 습윤되었다. 코어는 커버의 모서리로부터 흡수되면서, 매체에 의해 덮이지 않는 영역에서 주로 혈액을 흡수하였다.
마지막으로, 실험 C에서, 커버는 혈액의 작은 점을 갖고, 양면이 균일하게 습윤되었다. 매체 (매체 C)는 몇몇 홈들에서 혈액을 보유하였다. 매체의 최저부는 최상부보다 더 많이 습윤된 것으로 나타났다. 위킹은 주로 Z 방향에서 있었고, X 또는 Y 방향에서는 위킹이 거의 일어나지 않은 것으로 나타났다. 코어는 매체의 최저부 상의 얼룩과 크기가 유사한 얼룩 패턴을 보유하였고, 혈액은 코어의 전체 두께를 통해 침투하였다.
실험 B와 실험 C로부터, 계면활성제만으로 처리하면 커버에 보유되는 혈액의 양을 약 5% 미만으로 감소시킨 반면, 매체를 계면활성제와 코로나 장 모두로 처리하면 커버에 보유되는 혈액의 양을 약 1% 미만으로 감소시켰다. 각각의 경우, 매체에 보유된 혈액의 양은 약 3% 미만으로 유지되었다.
명세서는 그의 특정한 실시태양에 관하여 상세히 설명하지만, 본 분야의 숙련자는 상기한 설명을 이해하면 이들 실시태양에 대한 별법, 변형 및 등가의 것을 쉽게 생각할 수 있음이 이해될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구 범위와 그의 등가 범위로서 평가되어야 한다.

Claims (32)

  1. 길이, 폭 및 두께를 갖는 섬유상 웹으로서,
    상기 웹은 약 50% 이상의 섬유가 웹의 길이와 폭에 전체적으로 수직인 방향으로 정렬되고, 각각 최상부(top)와 최저부(bottom)를 갖는 다수의 이격된 틈(gap)들을 한정하며, 상기 각각의 틈들은 상기 웹의 한 표면에서부터 웹의 두께를 따라 약 50% 이상 연장되며,
    상기 틈의 최저부를 한정하는 웹 부분의 밀도는 틈의 최상부를 한정하는 웹 부분의 밀도 보다 더 크며, 상기 섬유는 섬유상 웹이 노출될 수 있는 액체에 의해 습윤될 수 있는 것인 섬유상 웹.
  2. 제1항에 있어서, 틈의 최상부를 한정하는 웹 부분이 실질적으로 섬유의 말단 단부들로 이루어지는 것인 섬유상 웹.
  3. 제2항에 있어서, 틈의 최저부를 한정하는 웹 부분이 실질적으로 연속 섬유를 포함하는 것인 섬유상 웹.
  4. 제3항에 있어서, 상기 섬유가 친수성인 섬유상 웹.
  5. 제3항에 있어서, 상기 섬유의 표면이 친수성인 섬유상 웹.
  6. 제5항에 있어서, 상기 섬유가 계면활성제로 처리되고 코로나 장에 노출된 것인 섬유상 웹.
  7. 제3항에 있어서, 상기 웹이 멜트블로운 부직 웹을 포함하는 것인 섬유상 웹.
  8. 제3항에 있어서, 상기 웹이 넥-연신된(neck-stretched), 멜트블로운 부직 웹을 포함하는 것인 섬유상 웹.
  9. 제3항에 있어서, 상기 다수의 이격된 틈들이 실질적으로 서로 평행한 것인 섬유상 웹.
  10. 제3항에 있어서, 상기 섬유가 계면활성제로 처리되고 코로나 장에 노출된 것이며; 상기 웹이 넥-연신된, 멜트블로운 부직 웹을 포함하며; 상기 다수의 이격된 틈들이 실질적으로 서로 평행한 것인 섬유상 웹.
  11. 구성성분으로서 제1항의 섬유상 웹을 포함하는 흡수용품.
  12. 구성성분으로서 제3항의 섬유상 웹을 포함하는 흡수용품.
  13. 구성성분으로서 제6항의 섬유상 웹을 포함하는 흡수용품.
  14. 구성성분으로서 제8항의 섬유상 웹을 포함하는 흡수용품.
  15. 제14항에 있어서, 상기 섬유상 웹이 여성용 위생 용품의 구성성분인 흡수용품.
  16. 제15항에 있어서, 상기 여성용 위생 용품이 생리대인 흡수용품.
  17. 구성성분으로서 제9항의 섬유상 웹을 포함하는 흡수용품.
  18. 제17항에 있어서, 상기 섬유상 웹이 여성용 위생 용품의 구성성분인 흡수용품.
  19. 제18항에 있어서, 상기 여성용 위생 용품이 생리대인 흡수용품.
  20. 각각 최저부와 분기된 최상부를 갖고 섬유상 웹으로 이루어진 다수의 전체적으로 V자형인 홈(trough)들을 한정하는 Z-방향 액체 운반 매체로서,
    상기 섬유는 각 홈의 최상부로부터 최저부까지 전체적으로 연장되는 방향으로 유의적으로 배향되고; 이 섬유는 Z-방향 액체 운반 매체가 노출될 수 있는 액체에 의해 습윤될 수 있으며; 각 홈의 최저부에서 웹의 밀도는 홈의 나머지 부분에서의 웹의 밀도 보다 더 크고; 각 홈의 최상부의 섬유는 인접한 홈들의 최상부의 섬유로부터 실질적으로 불연속적인 것인 Z-방향 액체 운반 매체.
  21. 제20항에 있어서, 각 홈의 최저부의 섬유가 실질적으로 연속적인 것인 Z-방향 액체 운반 매체.
  22. 제20항에 있어서, 상기 섬유가 친수성인 Z-방향 액체 운반 매체.
  23. 제20항에 있어서, 상기 섬유의 표면이 친수성인 Z-방향 액체 운반 매체.
  24. 제23항에 있어서, 상기 섬유가 계면활성제로 처리되고 코로나 장에 노출된 것인 Z-방향 액체 운반 매체.
  25. 제20항에 있어서, 상기 섬유상 웹이 멜트블로운 부직 웹을 포함하는 것인 Z-방향 액체 운반 매체.
  26. 제20항에 있어서, 상기 섬유상 웹이 넥-연신된, 멜트블로운 부직 웹을 포함하는 것인 Z-방향 액체 운반 매체.
  27. 제20항에 있어서, 상기 다수의 홈들이 실질적으로 서로 평행한 것인 Z-방향 액체 운반 매체.
  28. 제20항에 있어서, 상기 섬유가 계면활성제로 처리되고 코로나 장에 노출된 것이며; 상기 섬유상 웹이 넥-연신된, 멜트블로운 부직 웹을 포함하며; 다수의 홈들이 실질적으로 서로 평행한 것인 Z-방향 액체 운반 매체.
  29. 섬유들이 한 방향으로 유의적으로 배향되고, Z-방향 액체 운반 매체가 노출될 수 있는 액체에 의해 습윤될 수 있는 섬유상 웹을 제공하고;
    상기 섬유상 웹을, 섬유들이 각 홈의 최상부로부터 최저부까지 전체적으로 연장되는 방향으로 유의적으로 배향되고, 각 홈의 최저부의 웹의 밀도가 홈의 나머지 부분의 웹의 밀도보다 더 크며, 각 홈의 최상부의 섬유가 인접한 홈들의 최상부의 섬유로부터 실질적으로 불연속적인 방식으로, 각각 최저부와 분기된 최상부를 갖는 다수의 홈들로 형성시키는 것을 포함하는, Z-방향 액체 전달 매체의 형성 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 섬유상 웹이 멜트블로운 부직 웹을 포함하는 것인 방법.
  31. 제29항에 있어서, 상기 섬유상 웹이 넥-연신된, 멜트블로운 부직 웹을 포함하는 것인 방법.
  32. 제29항에 있어서, 상기 다수의 홈들이 실질적으로 서로 평행한 것인 방법.
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