KR100473315B1 - 점탄성 유체의 조작을 개선하기 위한 재료의 처리법 - Google Patents

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KR100473315B1 KR10-1999-7001755A KR19997001755A KR100473315B1 KR 100473315 B1 KR100473315 B1 KR 100473315B1 KR 19997001755 A KR19997001755 A KR 19997001755A KR 100473315 B1 KR100473315 B1 KR 100473315B1
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Abstract

본 발명은 점탄성제 처리제를 포함하는 부직 웹을 포함하는 개선된 구조물에 관한 것이다. 월경과 같은 점탄성 유체에 의해 접촉되는 경우 처리된 웹은 유체의 점탄성을 변경하고 흡수 구조물 전체의 흡상 및 분포를 개선한다. 바람직한 점탄성제는 특히 알킬 사슬의 탄소 원자수가 8 내지 10인 알킬 폴리글리코시드이다. 부직웹의 건조 중량을 기준으로 고체 함침량 약 0.1% 내지 약 5.0%를 제공하도록 적용할 경우 신속한 유체 흡상 및 분포가 얻어질 수 있다. 기타 점탄성제가 개시되어 있다. 유리하게 처리제는 분무 코터 등과 같은 통상적인 적용 수단을 사용하여 하이 솔리드 조성물로서 또는 내부 첨가제로서 적용될 수 있다. 흡수 구조물은 예를 들어 월경을 흡수하기 위한 생리용 냅킨 및 외과용 드레이프와 같은 기타 혈액 취급 제품의 분포 층 성분으로서 특히 유용하다.

Description

점탄성 유체의 조작을 개선하기 위한 재료의 처리법 {TREATMENT OF MATERIALS TO IMPROVE HANDLING OF VISCOELASTIC FLUIDS}
신체 배설물 등과 같은 유체를 빠르게 흡수하고(하거나) 이동시킬 수 있는 재료를 위한 다수의 적용이 이루어져 왔다. 그 예로는 1회용 기저귀 및 용변 연습용 팬츠와 같은 1회용 신체 보호 제품, 생리용 냅킨 및 탬폰과 같은 여성용 위생 제품, 및 패드 및 내의와 같은 실금용 보호 제품이 있다. 와이퍼, 흡유 (oilsorb) 제품 및 기저귀 커버와 같은 기타 공업 제품은 예를 들면 반창고와 같은 건강 보호 아이템과 같은 필요 조건을 갖는다. 상기 유체들은 상이한 특성을 가지고 있기 때문에 상기 다수의 적용에 요구되는 일회성과 함께 경제성을 갖는 다수의 필요 조건을 충족시키는데 적합한 재료를 제공하는 것은 어렵다. 특히, 예를 들면 월경과 같은 유체는 종래의 흡수 및 분포 개념에 도전하는 점탄성을 갖는다. 이러한 유체의 점성 및(또는) 탄성 성분은 흡수 및(또는) 분포에 대한 독특한 필요 조건을 부여하는 경향이 있다. 이와 같은 필요 조건은 종종 점성 또는 탄성이 보다 작은 유체의 기타 성분에 대한 최고 성능과는 불일치하여, 이에 따라 전체 성능에서의 절충안이 통상적으로 요구된다. 예를 들면, 보다 덜 점탄성인 성분을 흡수하고 분포시키기 위한 이상적인 재료에서 기공 및 모세관 크기는 보다 많이 점탄성인 성분에 대하여 최고로 작용하는 것과는 상이하다. 이와 같은 모든 조건을 만족시키는 부직물, 발포체, 막 등에서 재료 구조물을 개발하기 위하여 많은 노력이 이루어져 왔지만, 완벽하게 성공적인 것은 아니었다. 또다른 방법은 유체 자체의 점탄성을 개질시키는 것이다. 다수의 방법들이 분자간 결합 및 거대분자의 물리적 엉킴성에 영향을 주는 시약을 포함하여 점탄성 유체의 벌크 특성을 개질하기 위하여 사용되어 왔다.
부직포 및 이의 제조물은 광대한 개발의 주체가 되어 다수의 적용을 위하여 광범위한 재료가 되었다. 예를 들면, 가벼운 베이스 중량(basis weight) 및 개방 구조의 부직물은 건조한 피부접촉을 제공하지만 또한 상이한 조성 및(또는) 구조의 부직물일 수 있는 보다 흡수성인 재료로 쉽게 유체를 투과시키는 라이너 직물로서 1회용 기저귀와 같은 신체 보호 아이템에 사용된다. 다수의 적용상 월경과 같은 점성 유체를 흡상 (wicking)하거나 전달하는 성능은 이의 또는 하부 재료의 흡수 특성을 최대로 사용하도록 유체를 분포시킴으로써 제품들을 효율적으로 수행시키는데 중요하다. 기타 적용을 위하여 보다 무거운 중량의 부직물이 살균하고자 하는 아이템용 포장제, 와이퍼, 또는 의학, 수의학 또는 공업적 용도를 위한 보호의와 같이 여과, 흡수 및 배리어 적용에 적합하게 만드는 기공 구조로 고안될 수 있다. 보다 무거운 중량의 부직물이 오락, 농업 및 건축 용도를 위해 개발되어 왔다. 그러나, 신규 부직물 및 용도가 계속적으로 밝혀지고 있음을 인지할 당업자들에게 알려질 실질적으로 무제한인 부직물 및 이의 용도 유형의 몇몇 예들이 존재한다. 또한 이의 용도에 적합한 목적하는 구조 및 조성을 갖는 부직물을 제조하기 위한 상이한 방법 및 장치가 개발되어 왔다. 이러한 방법의 예로는 하기에서 보다 상세히 설명되는 스펀본딩, 멜트블로잉, 카딩, 및 기타 방법이 있다. 본 발명은 당업자에게 명백해질 바와 같이 부직물에 대한 일반적인 적용을 갖고, 단지 예시되는 특정 부직물에 관한 참고 또는 실시예에 의해 제한되지 않는다.
형성된 대로 목적하는 특성을 모두 갖는 부직물을 항상 효율적으로 제조할 수 있는 것은 아니고, 단지 몇몇 예로서 종종 하나 이상의 유체에 의한 습윤성, 흡상 또는 분포 특성, 하나 이상의 유체에 대한 기피성, 정전 특성, 전도성 및 연화성과 같은 특성을 개선하거나 변경하기 위하여 부직물을 처리할 필요가 있다. 통상적인 처리 방법은 처리조에 부직물을 침지시키고, 부직물을 처리 조성물로 코팅하거나 분사하고, 부직물을 처리 조성물로 날염하는 단계를 포함한다. 통상적으로는 비용 및 기타 이유상 목적하는 효과를 허용될 수 있는 균일도로 생성하는 최소량의 처리 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들면 처리 조성물로 적용된 물을 제거하기 위하여 추가되는 건조 단계의 열은 부직물의 강도 특성에 역효과를 줄 뿐만 아니라 공정에 드는 비용을 부가할 수 있다는 것이 알려져 있다. 따라서, 바람직한 부직 웹 특성에 역효과를 주지 않지만 또한 목적하는 결과를 얻으면서 소정 처리를 효율적으로 및 효과적으로 적용할 수 있는 부직물을 위한 개선된 처리 방법 및(또는) 조성물을 제공하는 것이 요구된다. 보다 구체적으로, 생리용 냅킨과 같은 신체 보호 제품 적용에서의 액체의 흡입, 분포 및 흡수와 같은 유체 이동을 조절하기 위하여 점탄성 인설트 (insult) 액체의 점성 및(또는) 탄성과 같은 특성을 변경하는 특성을 갖으며 점탄성 유체와 사용하기 위해 조절된 것인 처리된 부직물을 제공하는 것이 요구된다.
<발명의 요약>
본 발명은 특히 월경, 점액, 혈액 산물, 배설물, 및 당업자들에게 명백할 것인 기타 점탄성 유체를 수용하는데 적합한 구조물에 관한 것이다. 본 발명의 구조물은 예를 들면 생리용 냅킨 및 탬폰과 같은 월경 흡수 장치와 같은 여성 위생 제품, 1회용 기저귀 및 용변 연습용 팬츠와 같은 영아 및 유아 보호 제품, 반창고, 실금용 제품 및 오일을 닦아내고 흡수하는 제품으로서 유용하다. 본 발명에 따라 구조물은 점탄성 유체와 접촉하도록 배치된 점탄성제 함유 합성, 종종 통상적으로는 소수성인 기재를 포함한다. 유리하게는 기재는 부직물이고, 예를 들면 스펀본딩, 멜트블로잉, 코포밍 또는 결합 카딩 웹일 수 있다. 사용될 수 있는 또다른 기재는 섬유와 같은 특성을 갖기 위해 피브릴화되거나, 천공되거나, 또는 다른식으로 처리된 발포체 및 막, 뿐만 아니라 이들 및(또는) 부직물의 라미네이트를 포함한다. 특정 적용에 따라 구조물은 신체 접촉 라이너, 라이너 및 흡수층 사이의 분포층, 흡수층으로서 또는 하나 이상의 이들 층에 사용될 수 있다. 접촉시킬 때 본 발명의 구조물은 유체의 점탄성을 변경하여 유체 흡입, 분포 및 흡수 특성을 개선한다. 바람직하게는 점탄성제는 사용에 있어서 무해하고 폐기시킬 때 환경 친화적인 것이다. 유용한 예로는 알킬 사슬의 탄소 원자수가 8 내지 10인 알킬 폴리글리코시드가 있다. 알킬 폴리글리코시드는 점탄성 유체의 점탄성을 변경할 뿐만 아니라 합성 표면의 습윤성을 증가시킨다. 점탄성제의 기타 예로는 소과 지질 추출 계면활성제 (Survanta, Ross Laboratories), 급성 호흡곤란증후군 및 낭포성섬유증을 치료하는데 사용되는 약물, 및 단백질 구조를 분해하는 파파인 또는 펩신과 같은 효소가 있다. 또한 몇몇의 덱스트린 및 덱스트란이 점탄성제로서 사용될 수 있다. 덱스트란 (마크로스)은 종종 박테리아 적용에 의해 수크로스로부터 제조된 사슬형 구조이고, 예를 들면 분자량이 200,000 이하인 글루코스 중합체이다. 공지된 바와 같이, 덱스트린 (전분 고무)은 통상적으로 전분이 단독으로 또는 질산과 함께 가열되는 경우에 종종 형성되는 고상 전분 유도체, 예를 들면 4000 MW 덱스트란(캐나다 스카보로우의 Polydex Pharmaceuticals, Ltd. 제품)이다. 통상적으로 소수성 기재는 필요한 경우 계면활성제에 의해 증가된 습윤성을 위해 부가적으로 또는 동시에 처리될 수 있다. 건조 및(또는) 압축이 최소화되는 것이 필요한 경우에는 하이 솔리드 분사의 사용이 유리하지만, 기재에 점탄성제를 첨가하는 것은 분사, 코팅, 침지 등과 같은 통상적인 방법에 의해 달성될 수 있다. 별법으로, 몇몇의 경우에 중합체 용융물에 점탄성제를 내부 첨가제로서 첨가하는 것이 유리할 수 있다. 사용된 점탄성제의 양은 기재의 베이스 중량 및 다공도와 같은 요인 뿐만 아니라 특정 최종 용도에 따라 좌우될 것이다.
도 1은 부직 웹의 일면 또는 양면에 적용하기에 유용한 본 발명의 처리 방법의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따라 처리된 직물의 커버를 혼입시킨 생리용 냅킨 형태의 대표적인 신체 보호 제품이다.
도 3은 점탄성제 첨가의 함수로서 점탄성 조성물의 탄성 응력 측정 그래프이다.
도 4는 점탄성제 첨가의 함수로서 점탄성 조성물의 점도 측정 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 재료에 대한 흡상 거리 시험을 다른 처리제와 비교하는 그래프이다.
도 6은 추가의 흡상 거리 비교를 나타내는 그래프이다.
<시험 방법>
점탄성 특성을 빌라스틱 (VILASTIC) 3 점탄성 분석기 (미국 78716 텍사스주 오스틴, P.O. Box 160261, VILASTIC SCIENTIFIC, INC 제품)를 위한 조작 매뉴얼에 특정화된 방법에 의해 측정하였다. 기구는 제조자가 캘리브레이션한 것이고 샘플 측정 전에 캘리브레이션을 체크하였다. 사용된 커플링 유체는 이뮤노살린 (Immunosaline, VWR Scientific)이었다. "Stretchr" 모드로 진동수 0.05 Hz에서 적분 시간 39초로 주위 조건하에 중간 드라이브 세팅 및 중간 크기 샘플 튜브 (스테인레스 스틸, 내부 반경 0.0916 ㎝ 및 길이 6.561 ㎝)로 측정하였다.
흡상 결과를 구엔 (Nguyen) 및 바가스 (Vargas)에 의한 미국 특허 제5,314,582호에 기재된 방법에 의해 측정하였다. 샘플을 제한하는데 중량을 사용하지 않으면서 주위 조건하에 수평 모드로 흡상을 수행하였다. 1 x 8 인치 샘플 (기계 방향으로 8 인치)을 5 개의 샘플 크기로 사용하였다. 결과를 20분 동안 흡상된 거리 (인치)로서 기록하였다.
하기 시험 방법을 사용하여 여성 보호 생리대의 흡입 성능을 평가하였다. 하바드 기구 주사기 펌프 (Harvard Apparatus Syringe Pump)를 사용하여 3 ㎖/분의 속도로 30-cc 주사기로부터 월경 유사물 250 ㎕ 점적량을 이동시켰다. 유체를 주사기에 부착된 1/16 인치 (I.D) 튜빙을 통해 이동시켰다. 플렉시글라스 (Plexiglas) 플레이트를 사용하여 시험 재료의 상부 표면에서 약간 위로 튜빙 단부의 위치를 조절하였다. 펌프를 설정하여 점적량을 이동시킨 후 다음 점적량의 이동 전에 30초 동안 멈추도록 하였다. 스톱워치를 사용하여 점적량이 상부 층을 통해 제품으로 완전히 침투하는데 걸리는 시간을 기록하였다. 전체 3 점적량 (750 ㎕)을 제품 상의 단일 시험 스폿으로 이동시켰다. 이어서 제품을 재위치시키고 제2 시험 스폿을 동일한 방법으로 인설팅하였다. 각 시험 코드를 5회 평가하였다.
유동학 및 흡상 연구에서 사용된 점탄성 유체는 유동 속도 100 cc/분으로 60 cc 1회용 주사기의 내외로 난백 50 cc를 유입 및 배출하고, 이 방법을 총 5 주기 반복함으로써 제조된 균질화된 난백 (유체 A)이거나, 또는 그 내용이 완전히 참고로서 포함되는 발명의 명칭 "Artificial Bodily Fluid"의 공동양도된 가출원 일련 번호 제60/046,702호 (1997년 5월 14일)에 기재된 바와 같은 합성 월경 유사물 (유체 B)이었다. 유체 B는 월경의 점탄성 및 기타 특성을 모방하도록 고안된 유체를 함유하였다. 유체인 혈액을 제조하기 위하여, 이 경우에는 섬유질 제거된 돼지 혈액을 30분 동안 3000 rpm으로 원심분리에 의해 분리시켰지만, 기타 방법 또는 속력 및 시간이 효율적인 경우에 사용될 수 있다. 혈장을 분리하여 따로 저장하고, 담황갈색 막을 제거하여 버리고 또한 굳어진 적혈구를 개별적으로 저장하였다. 계란, 이 경우에는 점보 계란을 분리하고 난황 및 환대를 버리고 난백을 보유하였다. 약 3분 동안 1000 미크론 나일론 메쉬를 통해 흰자위를 걸러냄으로써 난백을 농후하고 묽은 부분으로 분리하고 보다 묽은 부분을 버렸다. 별도의 메쉬 크기가 사용될 수 있고, 점도가 요구되는 정도 이상인 경우에 시간 또는 방법도 변화할 수 있음을 인지하여야 한다. 메쉬 상에 유지되는 난백의 농후한 부분을 수거하고 프로그램 가능한 주사기 펌프 상에 위치한 60 cc 주사기로 유입시키고 내용물을 5회 배출하고 재충전함으로써 균질화하였다. 이 실시예에서, 균질화 양을 주사기 펌프 속도 약 100 ㎖/분 및 튜빙 내부 직경 약 0.12 인치에 의해 조절하였다. 균질화 후 농후한 난백 점도는 150/초에서 약 20 센티포이즈였고, 이어서 이를 원심분리기에 넣고 회전시켜 약 10분 동안 약 3000 rpm으로 파편 및 공기 방울을 제거하였지만, 파편 및 방울을 제거하기 위한 임의의 효율적인 방법이 사용될 수 있다.
원심분리 후, 난백점소를 함유하는 농후한 균질화 난백을 주사기를 사용하여 300 cc 펜월 (Fenwal(R)) 트랜스퍼 팩에 첨가하였다. 이어서 돼지 혈장 60 cc를 트랜스퍼 팩에 첨가하였다. 트랜스퍼 팩을 잠그고 모든 공기 방울을 제거하고 약 2분 동안 표준 (또는 중간) 속도로 블렌딩되는 스토마처 (Stomacher) 랩 블렌더에 위치시켰다. 이어서 트랜스퍼 팩을 블렌더로부터 제거하고 돼지 적혈구 60 cc를 첨가하고 내용물을 약 2분 동안 또는 내용물이 균일하게 보일 때까지 손으로 혼련시켜 혼합하였다. 최종 혼합물의 헤마토크리트는 적혈구 함량 약 30 중량%를 나타내었는데, 일반적으로 실시예에 따라 제조된 인공 월경을 위해서는 적어도 28 내지 32 중량%이어야 한다. 난백 양은 약 40 중량%이었다.
인공 월경을 제조하는데 사용된 성분 및 장치는 쉽게 얻을 수 있다. 하기는 실시예에 사용된 아이템을 위한 물질의 리스트이지만 다른 물질이 거의 동등할 경우 사용될 수 있다.
혈액 (돼지): 펜실바니아주 17567 림스타운 스티븐스 로드 449 Cocalico Biologicals, Inc., (717) 336-1990.
펜월 트랜스퍼 팩 콘테이너, 300 ㎖, 연결기 장착, 코드 4R2014: 일리노이주 60015 디어필드, Baxter Healthcare Corporation, Fenwal Division.
하바드 기구 프로그램 가능한 주사기 펌프 모델 번호 55-4143: 메사츄세츠 01760 사우스 나틱 Harvard Apparatus.
스토마처 400 실험실용 블렌더 모델 번호 BA 7021, 계열 번호 31968: 영국 런던 Seward Medical.
1000 미크론 메쉬, 아이템 번호 CMN-1000-B: 플로리다주 33014-0650 마이애미 레이크, PO Box 4650, Small Parts, Inc.
헤모크리트를 측정하기 위한 헤마타 스탯-II 장치, 계열 변호 1194Z03127: 플로리다주 32714 알타몬트 스프링 1096 레이너 드라이브 Separation Technology, Inc.
<정의>
본원에 사용된 바와 같은 용어 "점탄성"은 온화하게 점성이고(이거나) 탄성인 하나 이상의 중요 성분을 갖는 조성물을 의미한다. "온화하게 점성"이란 성분의 점도가 정상 인간 혈장 점도 이상인 것을 의미한다. "탄성"이란 성분이 정상 인간 혈액 플라스마와 같거나 보다 큰 탄성을 갖는 것을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "점탄성제"는 유효량이 점탄성 조성물에 의해 접촉되는 경우에 예를 들면 이의 점성 및(또는) 탄성 특성을 감소시킴으로써 점탄성 조성물의 특성을 실질적으로 변경시키는 유기 시약을 의미한다. "실질적으로 변경함"이란 기재된 바와 같이 측정된 특성이 통계학적으로 상당한 양 이상으로 변화하는 것이고, 유리하게는 이 변화는 다수의 적용에 대하여 약 30 % 이상일 것이다.
본원에 사용된 바와 같이 "부직포 또는 부직 웹"이란 사이에 삽입되지만, 짜여진 직물에서와 같이 규칙적인 또는 확인가능한 방법으로 삽입되지 않는 개별적인 섬유 또는 실 구조를 갖는 웹을 의미한다. 이는 또한 직물과 같은 특성을 부여하기 위하여 피브릴화되거나 천공되거나 또는 다른 식으로 처리된 개별적인 필라멘트 및 스트랜드, 방사 또는 토우, 및 발포체 및 막을 포함한다. 부직포 또는 부직 웹은 예를 들면 멜트블로잉 방법, 스펀본딩 방법, 및 결합 카딩 웹 방법과 같은 다수의 방법으로부터 형성되어 왔다. 부직포 베이스 중량은 통상적으로 야드 제곱 당 재료 온스 (osy) 또는 미터 제곱 당 그램 (gsm)으로 나타내고, 유용한 섬유 직경은 통상적으로 미크론으로 나타낸다 (osy를 gsm으로 전환하기 위하여 osy에 33.91을 곱함).
본원에 사용된 바와 같운 용어 "마이크로섬유"는 평균 직경이 약 75 미크론 이하, 예를 들면 평균 직경이 약 0.5 미크론 내지 약 50 미크론인 작은 직경 섬유를 의미하거나, 보다 구체적으로는 마이크로섬유의 평균 직경은 약 2 미크론 내지 약 40 미크론일 수 있다. 종종 사용되는 섬유 직경의 또 다른 표현은 데니어인데, 이는 섬유 9000 미터 당 그램으로서 정의되고 미크론 단위의 섬유 직경을 제곱하고 그램/cc 단위의 밀도를 곱하고 0.00707을 곱하여 계산할 수 있다. 보다 낮은 데니어는 보다 섬세한 섬유를 나타내고 보다 큰 데니어는 보다 두껍거나 무거운 섬유를 나타낸다. 예를 들면 15 미크론으로서 제공된 폴리프로필렌 섬유 직경을 제곱하고 그 결과를 .89 g/cc을 곱하고 .00707을 곱함으로써 데니어로 전환할 수 있다. 따라서, 15 미크론 폴리프로필렌 섬유는 약 1.42 (152 x 0.89 x .00797 = 1.415) 데니어이다. 미국 외의 측정 단위는 보다 통상적으로 섬유 킬로미터 당 그램으로서 정의되는 "텍스"이다. 텍스는 데니어/9로서 계산될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "스펀본딩 섬유"는 예를 들면 아펠 (Appel) 등에 의한 미국 특허 제4,340,563호, 및 도르슈너 (Dorschner) 등에 의한 동 제3,692,618호, 매트수키 (Matsuki) 등에 의한 동 제3,802,817호, 키니 (Kinney)에 의한 동 제3,338,992호 및 제3,341,394호, 하트만 (Hartman)에 의한 동 제3,502,763호, 레비 (Levy)에 의한 동 제3,502,538호, 및 도보 (Dobo) 등에 의한 동 제3,542,615호에 기재된 바와 같이, 압출된 필라멘트 직경을 갖는 스피너레트의 다수의 세밀하며 통상적으로는 구형인 모세관으로부터 필라멘트로서 용융 열가소성 재료를 압출시킨 후, 빠르게 감소시킴으로써 형성되는 작은 직경 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유를 켄칭하고 수거 표면 상에 침착시키는 경우 일반적으로 점착성이 아니다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이고 평균 직경은 종종 7 미크론 초과, 보다 구체적으로 약 10 내지 20 미크론이다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "멜트블로잉 섬유"는 다수의 세밀하며 통상 구형인 다이 모세관을 통하여 용융 사 또는 필라멘트로서 용융 열가소성 재료를 수렴 고속의 통상 가열된 기체 (예, 공기) 스트림으로 압출함으로써 형성된 섬유를 의미하는데, 상기 스트림은 용융 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하여 직경을 감소시키며, 마이크로섬유 직경 정도로 감소시킬 수 있다. 이후, 멜트블로잉 섬유를 고속 기체 스트림에 의해 운반하고 여전히 점착성인 동안에 수거 표면에 침착시켜 불규칙적으로 분배된 멜트블로잉 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 방법은 예를 들면 부틴 (Butin)에 의한 미국 특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 멜트블로잉 섬유는 연속 또는 불연속일 수 있는 마이크로섬유이고, 일반적으로 평균 직경은 10 미크론 미만이다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "결합 카딩 웹" 또는 "BCW"는 당업자들에게 잘 알려져 있고, 예를 들면 본원에 참고로 포함된 알리칸 (Alikhan) 및 슈미트 (Schmidt)에 의한 공동양도된 미국 특허 제4,488,928호에 기재된 바와 같은 카딩 방법에 의해 형성된 부직 웹이다. 간단하게는, 카딩 방법은 예를 들면 스테이플 섬유와 결합 섬유 또는 코우밍 (combing)되거나 다른 식으로 처리된 벌키 배트에서의 기타 결합 성분의 블렌드를 출발 물질로 하여 일반적으로 균일한 베이스 중량을 제공하는 것을 포함한다. 이 웹을 가열하거나 다른 식으로 처리하여 접착 성분을 활성화시켜 통합된, 통상적으로는 로프트 부직 재료를 얻는다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "중합체"는 일반적으로 단일 중합체, 공중합체, 예를 들면 블록, 그래프트, 랜덤 및 교차 공중합체, 삼원중합체 등 및 이의 블렌드 및 변형물을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 구체적으로 다른 식으로 제한되지 않는 한 "중합체"는 모든 가능한 재료의 위치상 배열을 포함할 것이다. 이러한 배열은 이소택틱, 규칙 배열, 및 랜덤 대칭을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "단일성분" 섬유는 하나의 중합체만을 사용하여 하나 이상의 압출기로부터 제조된 섬유를 의미한다. 이는 소량의 첨가제가 색상, 방전성, 윤활성, 친수성 등을 위해 첨가된 하나의 중합체로부터 형성된 섬유를 제외함을 의미하는 것은 아니다. 첨가제, 예를 들면 색상을 위한 이산화티타늄은 일반적으로 5 중량% 미만 및 보다 통상적으로는 약 2 중량%로 존재한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "공액 섬유"는 개별적인 압출기로부터 압출되었으나 서로 스펀되어 하나의 섬유를 형성하는 2 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 의미한다. 또한 공액 섬유는 다성분 또는 2성분 섬유를 의미한다. 중합체는 공액 섬유가 단일성분 섬유일 수 있지만 일반적으로 서로 상이하다. 중합체는 공액 섬유의 단면적을 가로질러 실질적으로 일정하게 위치한 개별적 대역에 배열되고 공액 섬유의 길이를 따라 계속적으로 연장된다. 이러한 공액 섬유의 배열은 예를 들면 하나의 중합체가 다른 중합체로 둘러싸인 시드/코어 배열이거나 사이드 바이 사이드 배열 또는 "아일랜드 인 더 시" 배열일 수 있다. 공액 섬유는 카네코 (Kaneco) 등에 의한 미국 특허 제5,108,820호, 스트래크 (Strack) 등에 의한 동 제5,336,552호, 및 파이크 (Pike) 등에 의한 동 제5,382,400호에 개시되어 있다. 2개 성분 섬유에 대하여 중합체는 75/25, 50/50, 25/75 또는 임의의 바람직한 비율로 존재할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "2구성성분 섬유"는 블렌드로서 동일한 압출기로부터 압출된 2 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 의미한다. "블렌드"는 하기와 같이 정의된다. 2구성성분 섬유는 섬유의 단면적을 가로질러 상대적으로 일정하게 위치한 개별적 대역에 배열된 다양한 중합체 성분을 갖지 않고, 다양한 중합체는 일반적으로 섬유 전체 길이를 따라 연속적이지 않은 대신에 일반적으로 랜덤하게 시작되고 끝나는 피브릴 또는 프로토피브릴을 형성한다. 2구성성분 섬유는 종종 또한 다구성성분 섬유라 부른다. 이 일반적 유형의 섬유가 예를 들면 게스너 (Gessner)에 의한 미국 특허 제5,108,827호에 기재되어 있다. 2성분 및 2구성성분 섬유는 또한 교재 [Polymer Blends and Composites, John A. Manson and Leslie H. Sperling, 1976, Plenum Press, a division of Plenum Publishing Corporation of New York, IBSN 0-306-30831-2, 273 내지 277면]에 기재되어 있다.
본원에 사용된 바와 같이 중합체에 적용된 용어 "블렌드"는 2 이상의 중합체의 혼합물을 의미하며, "알로이"는 성분이 혼합될 수 없으나 상용될 수 있는 블렌드의 부류를 의미한다. "혼화성" 및 "비혼화성"은 각각 혼합 자유 에너지에 대한 음성 및 양성 값을 갖는 블렌드로서 정의된다.
또한, "상용화"는 알로이를 제조하기 위하여 비혼화성 중합체 블렌드의 계면 특성을 개질하는 방법으로서 정의된다.
본원에 사용된 바와 같이 통기 (through air) 결합 또는 "TAB"는 부직물, 예를 들면 웹 섬유가 제조되는 중합체 중 하나를 용융시키기에 충분히 고온인 공기가 웹을 통해 유입되는 2구성성분 섬유 웹을 결합시키는 방법을 의미한다. 공기 속도는 종종 1분 당 100 내지 500 피트 사이이고 정지 시간은 6초 정도일 수 있다. 중합체의 용융 및 재고상화는 결합을 제공한다. 통기 결합은 가변성을 제한하고 종종 제2 단계 결합 공정으로 간주된다. TAB는 결합을 달성하기 위하여 하나 이상의 성분을 용융시키는 것을 필요로 하기 때문에 2성분 섬유 웹 또는 접착 섬유, 분말 등을 함유하는 웹과 같이 2개 성분을 갖는 웹에 제한된다. TAB는 종종 BCW 재료를 결합시키는데 사용된다.
본원에 사용된 바와 같이 "열점 결합"은 가열된 칼렌더 롤 및 앤빌 롤 사이이에 결합시키고자 하는 직물 또는 섬유 웹을 통과시키는 것을 포함한다. 일반적으로 칼렌더 롤은 항상은 아니지만 일정 방식으로 패턴화되어 전체 직물은 전체 표면에 걸쳐 결합되지는 않는다. 이에 따라 칼렌더 롤을 위한 다양한 패턴이 미학적 이유 뿐만 아니라 기능적 이유를 위해 개발되어 왔다. 패턴의 하나의 예는 점들을 갖고, 한센 및 페닝 (Hansen and Pennings)에 의한 미국 특허 제3,855,046호에 개시된 바와 같이 약 200 결합/제곱 인치의 약 30 % 결합 영역이 있는 한센 페닝 또는 "H&P" 패턴이다. H&P 패턴은 평방 점 또는 핀 결합 영역을 갖는데, 각각 핀의 면 치수는 0.038 인치 (0.965 ㎜)이고, 핀 사이 간격은 0.070 인치 (1.778 ㎜)이고, 결합 깊이는 0.023 인치 (0.584 ㎜)이다. 얻어진 패턴의 결합 영역은 약 29.5 %이다. 또다른 통상적인 점 결합 패턴은 확장된 한센 및 페닝 또는 "EHP" 결합 패턴인데, 면 치수가 0.037 인치 (0.94 ㎜)이고, 핀 간격은 0.097 인치 (2.464 ㎜)이고, 깊이가 0.039 인치 (0.991 ㎜)인 평방 핀을 갖으며 15 % 결합 영역을 제공한다. "714"로서 표시되는 또다른 통상적인 점 결합 패턴은 각각의 핀의 면 치수가 0.023 인치이고, 핀 사이 간격은 0.062 인치 (1.575 ㎜)이고, 결합 깊이는 0.033 인치 (0.838 ㎜)인 평방 핀 결합 영역을 갖는다. 얻어진 패턴의 결합 영역은 약 15 %이다. 또다른 통상 패턴은 결합 영역이 약 16.9 %인 C-스타 패턴이다. C-스타 패턴은 횡방향 막대 또는 유성에 의해 차폐된 "코두로이 (corduroy)" 디자인을 갖는다. 기타 통상 패턴으로는 반복적이고 약간의 오프셋 다이아몬드가 있는 다이아몬드 패턴 및 이름이 제시하는 바와 같이, 예를 들면 윈도우 스크린처럼 보이는 철망 패턴을 포함한다. 통상적으로, 결합 영역 백분율은 직물 적층 웹 면적의 약 10 % 내지 약 30 %로 변한다. 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같이 스폿 결합은 라미네이트 층들을 함께 유지시킬 뿐만 아니라 각 층내의 필라멘트 및(또는) 섬유를 결합함으로써 각 개별적인 층에 대한 통합성을 부여한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "신체 보호 제품"은 기저귀, 용변 연습용 팬츠, 흡수 내의, 성인 실금용 제품, 생리용 와이프, 및 생리용 냅킨과 탬폰과 같은 여성 위생 제품을 의미한다.
본원에 사용된 바와 같은 용어 "친수성"은 중합체 재료가 표면 자유 에너지를 가져서 수성 매질, 즉 물이 주요 성분인 액상 매질에 의해 습윤될 수 있는 것을 의미한다. "소수성"이라 함은 정의된 바와 같은 친수성이 아닌 물질을 포함한다. "본래 소수성"이라 함은 소수성에 영향을 주는 첨가제 또는 처리제 없이 화학적 조성물 상태에서 소수성인 물질을 의미한다. 소수성 물질은 친수성으로 만들기 위하여 계면활성제 등으로 내부적으로 또는 외부적으로 처리될 수 있다는 것을 인지할 것이다.
또한 본 발명에 따른 부직물을 제조하는데 사용된 중합체는 각 층에 동일하거나 또는 개별적인 색상을 제공하는 안료와 같은 기타 물질과 블렌딩될 수 있다. 스펀본드 및 멜트블로운 열가소성 중합체를 위한 안료는 당업계에 잘 알려져 있는 내부 첨가제이다. 사용되는 경우 안료는 일반적으로 층의 약 5 중량% 미만의 양으로 존재하며, 기타 첨가제는 약 25 중량% 미만의 누적 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 직물이 제조되는 섬유는 예를 들면 당업계에 잘 알려진 2성분, 2구성성분 또는 중합체 블렌드 섬유를 제조하는 것을 포함하는, 멜트블로잉 또는 스펀본딩 공정에 의해 제조될 수 있다. 일반적으로 이 방법은 압출기를 사용하여 스테이플 길이이거나 보다 길 수 있는 섬유를 제공하기 위하여 중합체가 섬유화되는 스피너레트에 용융 열가소성 중합체를 제공한다. 이어서 섬유를 통상 기체역학적으로 인출하고, 이동 소공성 매트 도는 벨트 상에 침착시켜 부직포를 형성한다. 스펀본드 및 멜트블로잉 공정에서 제조된 섬유는 상기 정의된 바와 같은 마이크로섬유이다.
멜트블로잉 웹의 제조를 일반적으로 상기 및 참고에 기재하였다.
기재된 바와 같이 또한 부직물은 결합 카딩 웹일 수 있다. 결합 카딩 웹은 통상 짝 (bale)으로 시판되는 스테이플 섬유로부터 제조된다. 짝은 섬유를 분리하는 픽커 (picker)에 놓는다. 이어서, 섬유를 코우밍 또는 카딩 유닛을 통과시키는데, 이는 스테이플 섬유를 추가로 분열시키고 기계 방향으로 배열시켜 일반적으로 기계 방향으로 배향된 섬유상 부직 웹을 형성한다. 웹을 형성한 후, 이어서 이를 몇몇의 공지된 결합 방법을 하나 이상 사용하여 결합시킨다. 이러한 결합 방법 중 하나는 분말 접착제가 웹을 통해 분포된 후 통상적으로 고온 공기로 웹 및 접착제를 가열함으로써 활성화되는 것인 분말 결합이다. 또다른 적합한 결합 방법으로는 섬유를 통상적으로 국소적 결합 패턴으로 서로 결합하는데 가열 칼렌더 롤 또는 초음파 결합 장치를 사용하는 패턴 결합이 있지만, 웹은 필요한 경우 전체 표면에 걸쳐 결합될 수 있다. 또다른 적합한 결합 방법으로는 특히 2성분 스테이플 섬유를 사용하는 경우에 통기 결합이 있다.
본 발명에 사용된 직물은 다층 라미네이트일 수 있다. 다층 라미네이트의 예는 브로크 (Brock) 등에 의한 미국 특허 제4,041,203호, 콜리어 (Collier) 등에 의한 동 제5,169,706호, 및 본스라거 (Bornslaeger)에 의한 동 제4,374,888호에 개시되어 있는 바와 같은 스펀본드/멜트블로잉/스펀본드 (SMS) 라미네이트와 같이 몇몇의 층은 스펀본딩되고 몇몇은 멜트블로잉되는 것인 실시태양이다. 이러한 라미네이트는 이동 형성 벨트 상에 제1 스펀본드 직물층에 이어 멜트블로잉 직물층 및 마지막으로 또다른 스펀본드층을 순차적으로 침착시킨 후, 하기 기재된 방식으로 라미네이트를 결합시킴으로써 제조될 수 있다. 별법으로 직물층은 개별적으로 제조되고 롤에 수거되고 개별적인 결합 단계에서 합해질 수 있다. 이러한 직물의 통상적인 베이스 중량은 약 0.1 내지 12 osy (6 내지 400 gsm), 또는 보다 특히 약 0.75 내지 약 3 osy이다. 본 발명에 따른 처리는 부직물 제조 방법으로 인라인 또는 상기 제조된 기재 또는 부직물 상에 오프라인으로 수행될 수 있다.
일반적으로 스펀본드 부직포는 최종 제품에 추가되는 공정의 엄격성을 견디기에 충분한 구조적 통합성을 제공하기 위하여 제조되는 것과 동일한 방식으로 결합된다. 결합은 하이드로엔텡글먼트 (hydroentanglement), 니들링 (needling), 초음파 결합, 접착제 결합, 스티치결합, 통기 결합 및 열 결합과 같은 다수의 방식으로 달성될 수 있다.
몇몇의 적용상 웹에 코로나 처리를 적용하거나 또는 다른 식으로 점탄성제를 적용하기 전에 반응성종에 이를 노출시키는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 처리법은 본원에 참고로 포함되고, 야히아우이 (Yahiaoui), 닝 (Ning), 볼리안 (Bolian), 맥도월 (McDowall), 포츠 (Potts) 및 반 하우트 (Van Hout)에 의해 공동양도된 미국 특허 출원 제08/665,172호 (1996-6-14)에 기재되어 있다.
반응성종의 장은 다공성 소수성 중합체 기재에 대한 친수성 중합체 재료의 친화도를 증가시키는 역할을 한다. 반응성종의 장은 예를 들면 코로나장에 의한 것일 수 있다. 또다른 예로서 반응성종의 장은 플라스마장일 수 있다.
이론에 구속되는 것을 바라지 않지만 반응성종의 장에 다공성 소수성 중합체 기재를 노출하는 것은 기재의 표면을 변경시켜 기재 표면 에너지를 일시적으로 상승시킨다고 생각된다. 따라서, 처리 용액을 다공성 기재로 침투시키며; 즉 다공성 기재를 처리 용액으로 포화시킬 수 있다.
다공성 기재를 반응성종의 장에 노출시키는 것이 기재의 표면 에너지를 일시적으로 증가시키는데 바람직한 방법이지만, 다른 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 다공성 기재를 오존으로 처리하거나 또는 삼산화크롬 및 황산 함유 수성 매질과 같은 산화성 용액을 통과시킬 수 있다. 그러나, 기타 방법에 있어서는 다공성 기재의 붕괴를 방지하거나 최소화시키는데 주의하여야 한다.
반응성종의 장 세기는 섬유상 웹의 하나 이상의 치수에 걸쳐 조절된 방법으로 변화될 수 있다. 다공성 기재를 친수성 중합체 물질로 코팅할 경우, 코팅물의 친수 범위 또는 정도는 장 세기에 정비례한다. 따라서, 중합체 재료의 코팅물 친수도는 섬유상 웹의 하나 이상의 치수에 걸쳐 조절된 방법으로 변할 것이다.
반응성종의 장 세기는 공지된 방법에 의해 조절된 방식으로 쉽게 변화한다. 예를 들면, 세그먼트 전극을 갖는 코로나 장치가 사용될 수 있는데, 처리하고자 하는 샘플로부터 각 세그먼트의 거리는 독립적으로 변할 수 있다. 또다른 예로서 갭-그레디언트 (gap gradient) 전극계를 갖는 코로나 장치가 사용될 수 있는데; 이 경우에 하나의 전극은 전극 길이에 대해 수직인 축 주위를 회전할 수 있다. 또한 기타 방법이 사용될 수 있는데; 예를 들면 문헌 ["Fabrication of a Continuous Wettability Gradient by Radio Frequency Plasma Discharge", W.G. Pitt, J. Colloid Interface Sci., 133, No. 1,223, 1989; 및 "Wettability Gradient Surfaces Prepared by Corona Discharge Treatment", J. H. Lee 등, Transactions of the 17th Annual Meeting of the Society for Biomaterials, 1991/5/1-5, 133면, Scottsdale, Arizona]을 참고한다.
상기된 바와 같이 생리용 냅킨을 위한 분포 층과 같은 점탄성 유체를 포함하는 다수의 적용을 위해 처리된 부직물에 대한 중요한 인자는 제품 흡수도의 최대 잇점을 얻기 위하여 사용에 있어서 신속하게 월경을 흡상 또는 분포시키는 성능이다.
에톡실화 탄화수소, 실록산 및 이온성 계면활성제와 같은 종래 계면활성제 처리는 흡상을 보조하는 것으로 나타났지만, 본 발명의 메카니즘을 통한 것은 아니다. 이러한 통상적인 계면활성제는 습윤성을 증가시키지만, 본 발명의 수준으로 흡상을 개선하는 방식으로 월경 점탄성을 효율적으로 감소시킬 수는 없다. 본 발명에 따라 특정 알킬 폴리글리코시드와 같은 점탄성제의 사용이 인설트 유체의 점탄성을 감소시킬 뿐만 아니라 계면활성 특성을 제공하여 점탄성 유체를 신속하게 분포시킨다는 것을 알게 되었다. 최고 결과를 위해서 알킬 폴리글리코시드는 알킬 사슬에 탄소가 8 내지 10개 있고, 예를 들면 재료 총중량 및, 약 40 % 물을 함유하는 수성일 수 있는 알킬 폴리글리코시드 조성물 중량을 기준으로 하여 약 0.2 % 내지 약 5 %의 양으로 포함된다. 기타 점탄성제는 당업자들에게 명백할 것이고, 예를 들면 소과 지질 추출 계면활성제 (Survanta(R), Ross Laboratories), 및 파파인 및 펩신 뿐만 아니라 특정 덱스트린 및 덱스트란과 같은 단백질 분해 효소가 있다.
하기 표 1은 물 중 알킬 폴리글리코시드 60 중량% 용액으로서 얻어진 점탄성제, 글루코폰 (Glucopon) 220UP (Henkel Corporation 제품)이 첨가된 난백 기재의 점탄성 유체 (상기 시험 방법하에 "유체 A"로서 기재됨)의 유동학적 특성에 대한 효과를 나타낸다. 유동학적 측정을 글루코폰 220을 첨가하거나 첨가하지 않고 난백 기재 점탄성 유체 (유체 A)에 대하여 수행하였다. 글루코폰을 직접 첨가에 의해 점탄성 유체에 첨가하였고 24시간 이상 동안 간헐적으로 혼합하여 완전히 혼합시켰다. 점탄성 유체에 혼합된 글루코폰 220의 최종 농도는 1.0 %이었다. 또한 글루코폰 220 없는 점탄성 유체를 24시간 이상 동안 간헐적으로 혼합하여 글루코폰 함유 유체와 동일한 전단 결과를 반복하였다. 측정을 시험 방법 부분에 기재된 바와 같이 수행하였다. 스트레인 약 1에서 탄성 응력은 36 % 감소하였으며 전단 속도 약 0.1 s-1에서 점도는 30 % 감소하였다. 백분율은 대조구와 점탄성제 사이의 차이를 대조구로 나누고 결과에 100을 곱하여 얻었다.
특성
샘플 탄성 응력 (다인/㎠) 점도 (포이즈)
대조구 0.0848 0.423
점탄성제 0.0540 0.296
조건 약 1 (스트레인) 약 0.1 s-1(스트레인 속도)
표 2 및 도 3과 4는 제2 점탄성 유체 (유체 B)를 사용하는 유사한 실시예 (도 3 및 4의 수행 1)의 결과를 나타낸다. 이 실시예를 위하여 점탄성제 및 점탄성유체를 10회 전도시키고 1시간 동안 방치하거나 1분 동안 교반 막대를 사용하고 30분 이상 동안 방치하여 혼합하였다. 제조 차이가 있다해도 시험 결과에 약간의 영향만 주는 것으로 여겨진다. 이 경우에 점탄성 유체에 혼합된 글루코폰 220의 양은 약 1.0 % 이상이다. 스트레인 약 1에서 탄성 응력은 60 내지 100 % 범위 (장치의 감도 한계를 고려함)에서 감소하였고 전단 속도 약 0.1 s-1에서 점도는 약 77 % 감소하였는데, 이는 본 발명이 상이한 점탄성 유체에 적용될 수 있음을 나타낸다.
특성
샘플 탄성 응력 (다인/㎠) 점도 (포이즈)
대조구 0.3 0.09
점탄성제 0.106 0.1
시험 조건 스트레인 = 1 스트레인 속도 = 0.1 s-1
도 3 및 도 4는 첨가된 점탄성제 양의 함수로서 결과를 나타낸다. 명백하게 나타난 바와 같이 점탄성제 양은 점탄성 유체 (유체 B)의 탄성 응력 및 점도를 감소시키는 현저한 효과를 갖는다.
생리용 냅킨 적용이 매우 바람직한 용도를 나타내지만 본 발명은 다양한 점탄성 유체 조성물에 의한 감소된 점탄성도 처리 및 개선된 유체 조작에 적용될 수 있는 것으로 여겨진다.
표 3은 생리용 냅킨 구조물에 분포 층으로서 사용될 수 있는 유형의 결합 카딩 웹의 흡상 결과를 나타낸다. 시험 목적을 위해 구성된 결합 카딩 웹은 하기 기재된 바와 같이 제조된 통기 결합 카딩 웹, 또는 TABCW이다. 4개의 상이한 표면 처리제로 제조된 세척 직물 또는 동일한 직물을 시험하였다. 흡상 연구를 난백 기재 점탄성 유체로 수행하고 (상기 유체 A 시험 방법에 기재됨); 유체에 직물을 20분 노출시키는 동안 수평적으로 흡상된 거리를 측정하였다. 글루코폰 처리 TABCW 직물은 최대 흡상 거리를 나타내었다.
샘플 흡상 (in)
AVG STD DEV
재료 A 3.27 0.29
재료 B 1.63 0.19
재료 C 2.35 0.45
재료 D 0.53 0.22
웹은 길이 38 밀리미터인 3.0 데니어 폴리에틸렌 시드/폴리프로필렌 코어 2성분 스테이플 섬유를 100 중량% 포함한다. 2성분 섬유를 시쏘 코포레이션 (Chisso Corporation)으로부터 구입하여 벤더 섬유 피니시를 공급하였다. 스테이플 섬유를 오프너를 통해 모두 통과시키고 라인 속도 1분 당 15.24 미터 (1분 당 50 피트)로 웹에 카딩하기 전에 모두 균일하게 혼합하였다. 웹을 형성한 후 이를 공기 온도 131 ℃에서 통기 결합기 (드럼형)를 통과시켰다. 결합기에서 정지 시간은 3 내지 4.5초였다. 얻어진 웹의 베이스 중량은 100 gsm이고 밀도는 0.06 gm/㎤이었다. 이어서 웹을 롤 상에서 감았다.
재료 A는 세척하여 벤더 섬유 피니시를 제거하고 하기 기재된 바와 같이 2.0 % 글루코폰 220으로 처리된 것인 상기 기재된 웹이다. 재료 B는 세척하여 벤더 섬유 피니시를 제거한 후 하기 기재된 바와 같이 0.45 % 알긴산칼슘으로 처리된 것인 상기 기재된 웹이다. 재료 C는 벤더 섬유 피니시가 있는 상기 기재된 웹이다. 재료 D는 세척하여 벤더 섬유 피니시를 제거한 상기 기재된 웹이다.
도 5는 몇몇 기타 공지된 부직 웹 처리제를 사용한 흡상 거리 비교를 나타낸다. 베이스 웹은 상기 기재된 재료 A이고, 점탄성 유체는 월경 유사물 (유체 B)이다. 트리톤 (Triton) X-102는 알킬페놀 에톡실레이트 계면활성제이다 (Union Carbide 제품). Y12488은 에톡실화 폴리디메틸 실록산이다 (Osi 제품). 아코벨 (Ahcovel) N-62는 에톡실화 수소화 피마자유 및 소르비탄 모노올레이트의 블렌드이다 (ICI 제품). 각각 웹에 도포된 양은 계면활성제 0.6 중량% (활성 성분을 기준으로 함), 트리톤 102 0.5 중량%, Y12488 1 중량% 및 아코벨 1.5 중량%이었다. 나타난 바와 같이 15분 후에 측정된 결과는 본 발명에 따라 사용된 점탄성제가 흡상 거리를 실질적으로 증가시킴을 나타낸다.
덱스트란 (4000 MW 올리고당, 캐나다 토론토 스카보로우 소재의 Polydex Pharmaceuticals, Ltd.)과 같은 기타 점탄성제의 효과를 나타내기 위하여 상기 기재된 바와 같은 시쏘 2성분 섬유의 BCW 샘플을 5분 동안 0.6 토르로 공기 플라스마에서 전력 100 와트로 브란슨 (Branson)/PC 모델 PM 119 플라스마 처리기에서 산화시켰다. 이어서 플라스마에 의해 습윤 가능하게 된 직물을 처리 물질 수용액에 즉시 침지시켰다. 하기 표 4는 처리 물질 농도를 제공한다.
시험된 물질 농도 (wt./vol.)
덱스트란 (4,000 MW) 3 %
덱스트란 (4,000 MW) 0.6 %
알긴산나트륨 1 %
말토오스 3 %
과량의 용액을 진공 추출에 의해 포화 직물로부터 제거하였다 (진공이 인가된 슬롯 상에 포화 직물을 통과시킴). 진공 추출 후에 직물을 처리 용액 함침량 약 100 %를 측정하였다. 처리된 직물을 8 시간 동안 80 ℃에서 또는 일정 중량이 될 때까지 건조시킨 후 흡상에 대하여 시험하였다.
시험하고자 하는 계면활성제를 산화 단계가 생략되는 것을 제외하고는 상기 기재된 바와 같이 처리하였다. 용액 농도를 표 5에 나타내었다.
시험된 물질 농도 (wt./vol.)
글루코폰 600 (알킬 사슬의 탄소수가 12-18인 알킬 폴리글리코시드, 헨켈 제품) 3 %
트리톤 X-102 2 %
글루코폰 220 (알킬 사슬의 탄소수가 8-12인 알킬 폴리글리코시드, 헨켈 제품) 2 %
도 6은 이들 재료 및 재료 C ("HR6")에 대하여 유체 B를 사용하는 흡상 시험 결과를 나타낸다. 나타낸 바와 같이 알긴산나트륨 및 트리톤 X-102와 같은 계면활성제는 단독으로는 흡상 잇점을 감소시켰다. 그러나, 본 발명에 따른 점탄성제의 사용은 광범위한 흡상 개선을 제공하여 이 특성을 구체적인 용도에 이용하게 한다.
표 6은 특정 점탄성제의 선택이 점탄성 유체의 점도 또는 탄성도에 우수한 효과를 가질 수 있음을 나타낸다. 시험 용액 (대조의 경우 0.9 % 염수 용액) 1 그램을 유사물 9 그램과 15분 동안 저속 전도에 의해 혼합한 후 유체 B 샘플에 대하여 시험을 수행하였다. 나타낸 바와 같이 글루코폰 220은 점도 및 탄성도 모두에 대단한 영향을 미치며 덱스트란은 점도에 미치는 것보다 탄성도에 훨씬 큰 정도로 영향을 미친다.
유사물 (대조구) 유사물 중 1 % 글루코폰 유사물 중 1 % 덱스트란
전단 속도 0.1/초에서 측정된 점도 (포이즈) 0.461 0.110 0.390
전단 속도 0.01/초에서 측정된 탄성도 (포이즈) 0.566 약 0 0.275
재료 A를 웹을 샘플 10 인치 (약 25 ㎝) x 12 인치 (약 30 ㎝)로 절단함으로써 제조하였다. 샘플을 5분 동안 100 ℉ 수도물에 이어 1분 동안 탈이온수로 세척하여 실질적으로 모든 벤더 섬유 피니시를 제거하고 35 ℃에서 공기 순환 오븐에 밤새 건조시켰다. 이어서 샘플을 주위 온도 (20-25 ℃)에서 물 중 60 % 활성이며 공급된 바와 같은 글루코폰 220UP (헨켈 코포레이션) 200 g, 및 탈이온수 6000 g 중 헥산올 (위스콘신 밀워키 소재 알드리치 케미칼 캄퍼니 카탈로그 번호 H1, 330-3) 30 g을 포함하는 용액에 약 5초 동안 침지시켰다. 용액은 활성 글루코폰 220UP 2.0 중량%를 함유하였다. 과량 용액을 진공 추출에 의해 습윤 직물로부터 제거하였다 (즉, 진공을 인가한 슬롯 상에 습윤 직물을 통과시킴). 샘플은 진공 추출 후 용액 샘플 건조 중량을 기준으로 함침량 약 100 중량%를 함유하였다. 이어서 샘플을 오븐내에 35 ℃에서 밤새 건조하였다. 헥산올을 건조시키는 동안 완전히 제거하였다.
재료 B를 상기 기재된 공동양도된 미국 특허 출원 일련 번호 제08/665,172호 (1996년 6월 14일)에 기재된 것과 유사한 플라스마 방법에 의해 제조하였다. 웹을 세척하고 건조하여 재료 A에 대하여 상기 기재된 바와 같이 벤더 피니시를 제거하였다. 샘플을 4분 동안 0.6 토르에서 공기 플라스마에 전력 80 와트로 브란슨/IPC 모델 PM119 플라스마 처리기에서 산화시켰다. 이어서 샘플을 염화칼슘 이수화물 (위스콘신주 밀워키 소재의 알드리치 케미칼 캄퍼니 카탈로그 번호 22,350-6) 23.8 g 및 탈이온수 6000 g을 포함하는 용액에 약 30초 동안 침지시켰다. 용액은 염화칼슘 0.3 중량%를 함유하였다. 과량의 용액을 진공 추출에 의해 습윤 직물로부터 제거하였다 (즉, 진공을 인가한 슬롯 상에 습윤 직물을 통과시킴). 샘플은 진공 추출 후에 염화칼슘 용액 함침량 약 150 중량%를 함유하였다 (샘플 건조 중량을 기준으로 함). 여전히 습윤인 샘플을 약 30초 동안 탈이온수 6000 g 중 고점성 알긴산나트륨 (미저리주 세인트 루이스 소재의 시그마 케미칼 캄퍼니 카탈로그 번호 A-7128) 18.0 g 또는 0.3 중량%를 포함하는 용액에 약 30초 동안 침지시켰다. 과량의 용액을 진공 추출에 의해 습윤 샘플로부터 제거하였다. 샘플은 염화칼슘 및 알긴산나트륨 용액을 전체 약 300 % 함유하였는데, 이에 따라 샘플 섬유 상에 알긴산칼슘이 형성되었다. 이어서 샘플을 오븐내에 35 ℃에서 밤새 건조시켰다.
웹을 세척하여 벤더 피니시를 실질적으로 모두 제거하고 재료 A 및 B에 대하여 상기 기재된 바와 같이 건조시킴으로써 재료 D를 제조하였다.
알킬 폴리글리코시드 처리 조성물과 같은 점탄성제는 알킬 폴리글리코시드와 같은 개질제 활성에 주요 해로운 효과를 갖지 않는 한 바람직한 결과에 적절한 기타 첨가제를 함유할 수 있다. 이러한 첨가제의 예로는 에톡실화 탄화수소 또는 이온성 계면활성제와 같은 통상적인 계면활성제, 또는 저분자량 알콜과 같은 공습윤 보조제가 있다. 기재한 바와 같이 조성물을 건조 및 부가적인 비용 및 유해한 효과를 최소화하기 위하여 하이 솔리드, 유리하게는 80 % 이하 용매 또는 물로부터 바람직하게 적용한다. 처리 조성물은 목적하는 결과 및 적용에 따라 가변양으로 적용될 수 있다. 생리용 냅킨 분포 층 적용의 경우에, 예를 들면 직물 건조 중량을 기준으로 고상 함침량 약 0.1 내지 약 5.0 % 범위에서 효율적인 결과를 얻으며, 비용 및 성능의 관점에서는 약 0.2 내지 3.0 %가 유리하다. 또한, 당업자들에게 인식되는 바와 같이 다수의 기질 재료는 스펀본드, 멜트블로운, 카딩 웹 등과 같은 부직물, 뿐만 아니라 개선된 유체 분포가 요구되는 직포 웹 및 평편한 필름 등을 포함하여 본 발명에 따라 처리될 수 있다. 또한 몇몇의 점탄성제가 중합체 용융물에 직접적으로 또는 농축물 형태로 첨가되는 내부 첨가제로서 사용될 수 있음을 당 업계의 숙련자들은 인지할 것이다. 섬유를 형성한 후 이러한 첨가제는 섬유 표면으로 이동하고 목적하는 효과를 부여할 것이다. 첨가제의 내부 첨가의 추가되는 논의에 대하여 본 명세서에 전체적으로 포함되고, 공동양도된 미국 특허 제5,540,979호 ((1996년 7월 30일) 야히아우이, 포츠, 퍼킨스, 파우어 및 야스콤)를 참고할 수 있다. 기재 베이스 중량은 중요하지 않지만 적용에 따라 광범위하게 변화할 수 있다. 생리용 냅킨 분포 층 적용을 위한 스펀본드 및 결합 카딩 웹은 종종 일반적으로 베이스 중량 약 7 gsm 내지 약 175 gsm의 양으로 사용된다.
알킬 폴리글리코시드 점탄성제의 예로는 알킬 사슬의 탄소 원자수가 8 내지 10인 알킬 폴리글리코시드이고 헨켈 코포레이션 제품인 글루코폰 225 또는 220, 및 크로데스타 (Crodesta) SL-40 (수크로스 코코에이트, Creda 제품), TL 2141 (글루코폰 220 유사체, ICI 제품)이 있다.
도 1에 있어서, 이동 웹의 한면 또는 양면에 적용하기 위한 방법을 기재할 것이다. 당업자들은 본 발명이 인라인 처리 또는 개별적인 오프라인 처리 단계에 동일하게 적용 가능함을 인지할 것이다. 예를 들면 스펀본드 또는 멜트블로잉 부직물인 웹 (12)를 웹 (12)의 한면 (14)에 적용하기 위하여 지지 롤 (15), (16) 상에서 회전 분무 헤드 (22)를 포함하는 처리 스테이션에 보낸다. 또한 회전 분무 헤드 (18)을 포함할 수 있는 임의의 처리 스테이션 (환영으로 나타냄)을 사용하여 웹 (12)의 반대면 (22)에 적용할 수 있다. 각 처리 스테이션은 저장기 (도시하지 않음)로부터 처리 액체 (30)의 공급을 수용한다. 이어서 처리된 웹을 필요한 경우 건조기 캔 (25)를 통과시키거나 기타 건조 수단에 의해 건조시킨 후 롤로서 감거나 또는 의도하는 용도로 전환시킬 수 있다. 별도의 건조 수단으로는 오븐, 공기 통과 건조기, 적외선 건조기, 공기 송풍기 등이 있다.
도 2는 본 발명에 따라 분포 층을 포함하는 생리용 냅킨 구조물 형태의 신체 보호 제품을 나타낸다. 도시된 바와 같이 생리용 냅킨 (30)은 불침투성 백킹 (40), 흡수제 (38), 분포 층 (36), 및 커버 또는 신체 접촉 층 (34)를 포함한다. 필요한 경우에 또한 흡수제 (38)은 측면 유출에 대하여 개선된 보호를 위한 랩 (32)에 의해 바닥 및 측면에 포함될 수 있다. 본 발명에 따라 모든 커버, 분포 또는 흡수제 층은 점탄성제로 처리될 수 있다.
따라서, 본 발명에 따라 개선된 처리 방법 및 얻어진 처리된 부직물 및 이를 포함하는 상기 기재된 잇점을 제공하는 제품을 제공하였다. 본 발명은 특정 실시태양에 의해 예시되지만 이에 제한되는 것은 아니고 광범위한 청구범위내에 부합되는 모든 등가물을 포함한다.
본 출원의 우선권은 미국 가출원 제60/025,609호 (1996년 9원 4일)이다.

Claims (24)

  1. 정상 인간 혈장의 점도와 같거나 큰 점도를 가지며, 정상 인간 혈장의 탄성과 같거나 큰 탄성을 갖는 점탄성 유체와 접촉하도록 배치된 점탄성제 함유 합성 기재를 포함하는, 점탄성을 갖는 유체를 수용하는데 적합한 구조물.
  2. 제1항에 있어서, 합성 기재가 본질적으로 소수성 부직물인 구조물.
  3. 제2항에 있어서, 월경에 대한 빠른 흡상 속도를 갖고, 점탄성제는 알킬 사슬의 탄소 원자수가 8 내지 10인 알킬 폴리글리코시드인 구조물.
  4. 제3항 기재의 구조물을 포함하는 신체 보호 제품.
  5. 제4항에 있어서, 월경 흡수 장치로서의 신체 보호 제품.
  6. 구조물이 생리용 냅킨 분포 층을 포함하는 것인, 생리용 냅킨 형태의 제5항 기재의 월경 흡수 장치.
  7. 제3항에 있어서, 부직포가 스펀본드 부직물을 포함하는 것인 구조물.
  8. 제2항에 있어서, 점탄성제가 올리고당을 포함하는 것인 구조물.
  9. 제3항에 있어서, 점탄성제가 부직 웹 건조 중량을 기준으로 고상 함침량 약 0.1 내지 약 5.0 %로 존재하는 것인 구조물.
  10. 제9항 기재의 구조물을 포함하는 신체 보호 제품.
  11. 제10항에 있어서, 월경 흡수 장치로서의 신체 보호 제품.
  12. 구조물이 생리용 냅킨 분포 층을 포함하는 것인, 생리용 냅킨 형태의 제11항 기재의 월경 흡수 장치.
  13. 제4항에 있어서, 배설물 수용 장치로서의 신체 보호 제품.
  14. 제10항에 있어서, 배설물 수용 장치로서의 신체 보호 제품.
  15. 제13항에 있어서, 구조물이 기저귀 라이너를 포함하는 것인, 일회용 기저귀로서의 신체 보호 제품.
  16. 제14항에 있어서, 구조물이 기저귀 라이너를 포함하는 것인, 일회용 기저귀로서의 신체 보호 제품.
  17. 제13항에 있어서, 실금용 보호 제품으로서의 신체 보호 제품.
  18. 제14항에 있어서, 실금용 보호 제품으로서의 신체 보호 제품.
  19. 제2항에 있어서, 부직물이 프로필렌 중합체 스펀본드를 포함하는 것인 구조물.
  20. 제3항에 있어서, 부직물이 프로필렌 중합체 스펀본드를 포함하는 것인 구조물.
  21. 커버, 백킹 및 커버와 백킹 사이에 배치된 흡수제를 포함하며, 점탄성제 유효량 함유 분포 층이 사용하는 경우 월경이 접촉되는 위치에 상기 커버 및 흡수제 사이에 배치되는 생리용 냅킨.
  22. 점탄성제 유효량 함유 기재와 점탄성 유체를 접촉시키는 단계를 포함하는 것인 점탄성 유체의 흡수 방법.
  23. 점탄성 유체의 점성 및(또는) 탄성을 변경하기 위한 것인, 점탄성제를 포함하는 처리제.
  24. 제1항에 있어서, 합성 기재가 막을 포함하는 것인 구조물.
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