KR100617328B1 - 천공된 중합체성 필름 웹 및 이 웹을 사용한 흡수 제품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 실질적인 3차원 표면 구조 및 다수의 유체 수송 천공을 구비한 천공된 중합체성 필름 웹에 관한 것이다. 한 실시양태에서, 유체 수송 천공은 표면 구조의 일체성을 실질적으로 보존하는 공정을 이용하여 형성된다. 웹의 제조방법이 또한 개시된다. 또한, 본 발명은 천공된 중합체성 필름 웹 물질 및 하위-겹을 이용하여 형성된 다겹 복합 구조를 포함한다. 또한, 본 발명은 바람직하게는 본 발명에 따른 상면시이트, 상기 상면시이트에 고정된 배면시이트, 및 상기 상면시이트 및 배면시이트 사이에 위치한 흡수 코어를 포함하는 흡수 제품에 관한 것이다.
Description
본 발명은 그 표면의 한쪽 이상에서 유연하고 실크같은 촉감을 나타내는 천공된 중합체성 필름 웹에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 본 발명에 따른 웹으로 이루어진 상면시이트를 도입한 흡수 제품에 관한 것이다.
일회용 흡수 제품 분야에서는 유연하고, 실크같고, 천같은 표면 느낌을 사용자에게 제공하여 착용 편안감 및 신뢰성을 향상시킨 일회용 기저귀, 생리대, 실금용 브리프, 붕대, 부상용 드레싱 등과 같은 흡수 기구를 구성하는 것이 극히 바람직하다는 것이 오래 전부터 알려졌다.
상기 과제를 해결하는 한 방법은 형성되고 천공된 열가소성 필름의 웹을 포함하는 커버링 또는 상면시이트를 노출된 착용자 접촉층 상에 사용하는 것이었다. 본원에 참고로 인용되는 라델(Radel) 등에게 1982년 8월 3일자로 발행되고 일반 양도된 미국 특허 제 4,342,314호에는 이러한 변형의 대표적인 형성된 필름이 개시되어 있다. 플라스틱같은 외관 및 감촉에 대한 소비자의 우려를 해결하기 위해, 상 기 변형의 웹은 더욱 천같고 심미적으로 좋은 외관을 생성한다는 관심에서 섬유같은 외관의 상호연결된 구조를 포함하도록 개발되었다. 게다가, 천공되고 형성된 열가소성 필름 웹은 미시적인 표면 텍스처(미세텍스처) 및/또는 미시적인 천공(미세천공)을 추가로 포함하여 상기 웹의 시각 및 촉각적 느낌을 더욱 증진시키도록 개발되었다. 이러한 변형의 대표적인 필름 웹은 아르(Ahr) 등에게 1984년 7월 31일자로 발행되고 일반 양도된 미국 특허 제 4,463,045호, 큐로(Curro) 등에게 1986년 12월 16일자로 발행된 제 4,629,643호, 및 큐로 등에게 1986년 9월 2일자로 발행된 제 4,609,518호에 개시되어 있으며, 그 개시내용은 본원에 참고로 인용된다.
다른 해결 방법은 상기 제품상의 커버링 또는 상면시이트로서 섬유 물질을, 단독으로 또는 다른 물질 상의 오버레이 또는 적층체로서 사용하는 것이었다. 이 변형의 대표적인 상면시이트 구조는 아지즈(Aziz) 등의 명의로 1997년 7월 1일자로 출판된 문헌[Statutory Invention Registration H1670]에 개시되어 있으며, 그 개시내용은 본원에 참고로 인용되어 있다. 이러한 섬유질 물질은 적당한 섬유 변형체의 직물 또는 부직물 웹 형태를 취할 수 있으며, 웹 그 자체 고유의 다공성 뿐만 아니라 불연속적으로 형성된 천공을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 이러한 섬유질 웹은 표면의 섬유 성질로 인해 심미적으로 좋고, 천같은 표면 외관 및 촉감을 나타낸다.
섬유 웹이 필름 웹보다 더 천같은 심미성을 갖는 경향이 있지만, 이들은 또한 섬유 틈새(interstice)에 유체를 보유하여 필름에 비해서 상면시이트가 습윤되게 하는 경향이 있다. 따라서 필요한 것은 섬유 웹같은 심미성을 가지는 필름계 웹이다. 상기 큐로 등의 특허는 상기 라델 등의 특허에 비해 이러한 목적에 대해 일부 진전이 있었지만, 본 발명만큼 유연한 필름 웹을 제조하지는 못한다.
발명의 요약
본 발명은 상기 필요성에 부합한다. 유연도와 실크성을 높이는 신규한 중합체성 필름 웹을 아래에 설명한다.
본 발명은 웹 표면중 하나 이상에 다수의 실질적인 3차원 표면 구조를 구비하고 다수의 유체 수송 천공을 구비한 천공된 중합체성 필름 웹에 관한 것이다. 웹 물질은 그 표면중 하나 이상에서 유연하고 실크같은 촉감을 나타내어 약 35보다 큰 유연도 지수 및/또는 약 25%보다 큰 압축률 지수를 가지도록 해야 한다.
본 발명의 다른 실시양태는 독특한 공정의 조합을 이용하여 3차원 표면 구조 및 유체 수송 천공을 갖는 중합체성 필름 웹을 제공하는 것을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 다겹(multi-ply) 복합 구조이다. 다겹 복합 구조는 둘 이상의 겹, 즉 신체 대향 표면 및 가멘트 대향 표면을 갖는 유체 투과성 열가소성 형성 필름 겹 및 유체 투과성 하위-겹을 포함한다. 열가소성 형성된 필름 겹은 본원에 청구되는 웹 물질을 포함할 수 있고 하위-겹은 상기 열가소성 형성 웹 겹의 가멘트 대향 표면에 인접해 있다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 다양한 투과도의 물질을 포함하는 다겹 복합 구조를 포함할 수 있다. 이 실시양태에서, 유체 수송 천공은 모든 겹에 공통된 유체 통로를 형성하도록 제공된다.
본 발명의 또 다른 실시양태는 임의의 개수의 층을 포함할 수 있다. 또한, 중간층 또는 층들은 임의의 열가소성 물질을 포함할 수 있다. 임의의 개수의 중간층들은 본 발명의 열가소성 형성 웹 겹을 형성하는데 이용될 수 있다.
본 발명의 웹 물질은 많은 이점을 제공한다. 선택된 제조 공정의 독특한 조합 및 사용된 물질은 더 유연하고, 실크같고, 본원에 기술되는 유연도 지수 및 압축률 지수로 측정시 종래의 필름 물질보다 더욱 천같은 중합체성 필름 웹을 제조할 수 있게 한다.
또한, 본 발명은 바람직하게는 본 발명의 웹 물질로부터 형성된 상면시이트, 상기 상면시이트에 고정된 배면시이트, 및 상기 상면시이트 및 배면시이트 사이에 위치한 흡수 코어를 포함하는 흡수 제품에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 열가소성 웹의 한 실시양태를 나타내는 평면 주사 전자 현미경 사진이다.
도 2는 본 발명에 따른 3차원 표면 구조 및 유체 수송 천공의 배열을 도시한 확대 단면 주사 전자 현미경 사진이다.
도 3은 (1) 종래 기술의 이중 수성형(hydroforming) 공정으로 제조된 웹 및 (2) 본 발명에 따라 제조된 웹을 도시한 평면 주사 전자 현미경 사진이다.
도 4는 (1) 종래 기술의 이중 수성형 공정으로 제조된 웹 및 (2) 본 발명에 따라 제조된 웹을 도시한 사시 주사 전자 현미경 사진이다.
도 5는 (1) 종래 기술의 이중 수성형 공정으로 제조된 웹 및 (2) 본 발명에 따라 제조된 웹을 도시한 단면 주사 전자 현미경 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 다겹 복합 구조의 한 실시양태를 도시한 단면도이다.
본 명세서가 본 발명을 구체적으로 지적하고 뚜렷하게 청구하는 청구의 범위로 마무리되지만, 본 발명은 유사한 참조 번호가 유사한 요소를 가리키는 첨부 도면과 하기 설명에 의해 더욱 잘 이해될 것이라 생각된다.
정의
본원에서, "친수성"이란 용어는 그 위에 침적된 수성 유체(예컨대, 수성 체액)에 의해 습윤될 수 있는 표면을 지칭하는데 사용된다. 친수성 및 습윤성은 전형적으로 수접촉각 및 유체의 표면 장력 및 연관된 고체 표면의 용어로 정의된다. 이는 문헌[American Chemical Society publication entitled Contact Angle, Wettability and Adhesion, edited by Robert F. Gould(Copyright 1964)]에서 상세히 논의되며, 이는 본원에 참고로 인용된다. 표면은 유체가 불연속적인 방울을 형성하도록 할 때 표면을 가로질러 자발적으로 퍼지는 경향이 있는 경우 유체에 의해 습윤된다(친수성이다)고 말한다. 반대로, 유체가 불연속적인 방울을 형성하는 경향이 있고 표면을 가로질러 자발적으로 퍼지지 않는 경우 "소수성"이라 간주한다. 본원에서, "친수성 웹 또는 층"은 일반적으로 약 50° 미만의 수접촉각을 갖는다. 본원에서, "소수성 웹 또는 층"은 일반적으로 약 50°보다 큰 수접촉각을 갖는다.
본원에서 "영구적인 친수성"이란 용어는 장시간에 걸쳐, 또는 계면활성제가 제거될 조건에 노출된 후에 낮은 접촉각을 유지하는 웹을 가리킨다. 이러한 필름은 폴리에테르 및 다른 중합체의 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 이러한 조성물은 웹이 영구적으로 친수성이도록 하여 계면활성제 처리할 필요 없이 웹 내구적 습윤성을 제공한다.
수접촉각은 표면 불균일성(예컨대, 조도(粗度)와 같은 화학 및 물리적 특성), 오염, 고체 표면의 화학/물리적 처리, 또는 고체 표면의 조성뿐만 아니라 물의 오염에 좌우된다. 또한, 고체의 표면 에너지가 수접촉각에 영향을 미친다. 고체의 표면 에너지가 감소함에 따라 수접촉각이 증가한다. 고체의 표면 에너지가 증가함에 따라 수접촉각이 감소한다.
본원에서, 표면 에너지 또는 접착 일의 차이에 적용되는 경우 "구배"라는 용어는 측정 거리에 걸쳐 발생하는 표면 에너지 또는 접착 일의 변화를 기술하도록 의도한 것이다. "불연속성"이란 용어는 "구배" 또는 전이의 유형을 지칭하도록 의도한 것으로, 여기서 표면 에너지 변화는 본질적으로 0의 거리에 걸쳐 발생한다. 따라서, 본원에서 사용되는 모든 "불연속성"은 "구배"의 정의 내에 있다.
또한, 본원에서 "모세관" 및 "모세관성"이란 용어는 일반적으로 하기 라플라스 공식(수학식 1)에 의해 표시되는 모세관 원리에 따른 유체 수송이 가능한 구조내의 통로, 천공, 기공 또는 공간을 지칭하는데 사용된다:
상기 식에서,
p는 모세관 압력이고;
R은 모세관의 내반경(모세관 반경)이고;
G는 dyne/cm로 측정된 액체의 표면 장력이고;
A는 °로 측정된 액체-고체 수접촉각이다.
본원에 참고로 인용된 문헌[Penetration of Fabrics by Emery I. Valko, found in Chapter III of Chem. Aftertreat. Text. (1971), pp. 83-113]에 언급된 바와 같이, A가 90°인 경우, A의 코사인은 0이고 모세관 압력은 없다. A가 90°보다 큰 경우, A의 코사인은 음이고 모세관 압력은 유체가 모세관으로 들어가는 것을 방해한다. A가 90°보다 작은 경우 A의 코사인은 양이고 모세관 압력에 의해 유체가 모세관으로 자발적으로 들어간다. 또한, p가 의미있는 값을 갖도록 R은 충분히 작아야 하는데, 이는 R이 증가함에 따라(더 큰 천공/모세관 구조) 모세관 압력이 감소하기 때문이다.
본원에서, "비혼화성"이란 용어는 두 물질 사이에 혼화성이 결여되어 각 상이 실질적으로 그의 고유의 특성을 유지하는 것을 나타낸다. 예시적인 특성은 유리 전이 온도 또는 융점을 포함한다. 비혼화성 물질의 다른 특징은 계면의 강도가 가장 약한 개별 상(물질)의 강도보다 상당히 약하다는 것이다. 따라서, 두 물질간의 접착은 각 물질의 최저 응집 에너지보다 훨씬 낮아 박리될 위험성이 높다.
"결속층"이란 용어는 두 비혼화성 물질을 결속 또는 결합시키는 물질을 포함하는 웹 겹중의 임의의 층을 지칭한다.
"상면시이트"란 용어는 일반적으로 흡수 제품의 착용자에 대향하는, 기저귀 또는 월경 패드와 같은 흡수 제품의 커버층을 지칭한다. 본원에서 "착용자-접촉층 또는 표면"이란 용어는 제품의 착용자에게 가장 근접한 상면시이트의 표면 또는 다른 흡수 제품 구성요소를 지칭한다. "가멘트-대향 층 또는 표면"이란 용어는 착용자로부터 이격되어 대향하는 상면시이트의 표면 또는 (흡수 제품에 사용되는 경우)다른 흡수 제품 구성요소를 지칭한다.
"Z-차원"이란 용어는 층, 구조 또는 제품의 길이 및 폭에 수직한 차원을 지칭한다. Z-차원은 일반적으로 층, 구조 또는 제품의 두께에 해당한다.
"3차원 표면 구조"란 용어는 웹 표면에 위치하여 웹의 유연하고 실크같은 감촉을 강화시키는 임의의 3차원 구조를 지칭한다. 이러한 구조의 예는 변형(aberration); 피브릴(fibril); 부조화(incongruity); 원뿔 구조; 및 천공을 포함하나 이에 한정되지는 않는다. 3차원 표면 구조를 제공하는 방법은 두 부류로 나눌 수 있는데, 1) 천공법; 및 2) 비천공법이다.
천공법은 진공 성형, 수성형, 니들 펀칭(솔리드 또는 중공), 하이드로소닉(hydrosonic) 처리, 초음파 처리, 및 이들의 임의의 조합을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
비천공법은 기계적 엠보싱, 플로킹(flocking), 점성 용융물의 박리 또는 임 의적으로 다공성 표면으로부터의 점성 용융물의 박리, 인쇄된 헤어, 브러싱, 및 이들의 임의의 조합을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
"유체 수송 천공"이란 용어는 웹 내에서 유체를 수송하는 웹중의 임의의 천공을 지칭한다. 유체 수송 천공 공정의 예는 기계적 엠보싱; 연신 파열; 진공 성형; 수성형; 하이드로커팅(hydrocutting); 니들 펀칭(솔리드 또는 중공); 하이드로소닉; 초음파; 슬리팅(slitting); 링-롤링(ring-rolling); 구조적 탄성유사 웹; 및 이들의 임의의 조합을 포함하나 이에 한정되지는 않는다.
본원에서 "유체 통로"란 용어는 유체 연통시킬 수 있는, 포위되거나 적어도 부분적으로 포위된 구조 또는 채널(channel)을 포괄하도록 의도된 것이다. 따라서 유체 통로는 "천공", "채널", "모세관"의 용어뿐만 아니라 다른 유사한 용어를 포괄하도록 의도된 것이다. 유체 투과성 물질에 고유한 통로는 다른 예이다. 유체 통로의 다른 많은 예들이 당해 분야에 존재하며 본 발명에 사용될 수 있다.
"단일층"이란 용어는 물질의 하나의 층을 포함하는 겹을 지칭한다.
"하위-겹"이란 용어는 신체 접촉 겹 아래에 위치한 겹을 지칭한다.
본원에서 "웹"이란 용어는 하나 이상의 겹을 포함하는 구조를 지칭한다.
본원에서 "층"이란 용어는 결합되어 겹을 형성하는 물질의 개별 층 또는 층들을 지칭한다.
본원에서 "겹"이란 용어는 물질의 하나 이상의 층을 포함하는 구조를 지칭한다.
본원에서 "표면"이란 용어는 층의 상부 또는 제 1 면 및/또는 층의 하부 또 는 제 2 면을 지칭한다.
본원에서, "유연도 지수"란 용어는 하기 기술되는 패널 유연도 시험에서 시험 물질에 의해 달성되는 패널 점수 단위를 지칭한다.
본원에서, "압축률 지수"란 용어는 하기 기술되는 캘리퍼 대 Z-압축 시험에서 시험 물질에 의해 달성되는 0.2psi에서의 % 압축률을 지칭한다.
본원에서, "흡수 제품"이란 용어는 신체 배출물을 흡수 및 보유하는 기구를 지칭하고, 더욱 구체적으로는 착용자의 신체에 대향하여 또는 근접하여 신체로부터 방출되는 다양한 배출물을 흡수 및 보유하는 기구를 지칭한다. 본원에서 "일회용"이란 용어는 세탁되거나 흡수 제품으로서 달리 재생되거나 재사용될 의도가 없는(즉, 1회 사용 후에 폐기되고, 바람직하게는 환경 친화적인 방식으로 재활용되거나 퇴비화 되거나 달리 처분되도록 의도된) 흡수 제품을 지칭한다. "일체형" 흡수 제품이란 개별 부품이 함께 일체화되어 통합된 전체를 형성함으로써 분리된 홀더 및 패드와 같은 분리된 조작용 부품이 필요하지 않도록 형성된 흡수 제품을 지칭한다.
본 발명의 천공된 중합체성 웹
본 발명의 천공된 중합체성 필름 웹은 (1) 웹 물질이 유연하고 실크같은 표면을 나타내어 착용자의 편안감을 개선시키도록 하는 다수의 실질적인 3차원 표면 구조를 구비하고 (2) 개선된 유체 처리를 위한 유체 수송 천공을 구비한 웹 물질이다.
도 1은 형성된 웹의 한 실시양태의 평면 주사 전자 현미경 사진이며, 본 발명의 웹의 3차원 표면 구조(100) 및 유체 수송 천공(110)을 도시한다. 도 2는 도 1의 선 A-A를 따라 절단한 확대된 단면 주사 전자 현미경 사진으로서, 본 발명에 따른 3차원 표면 구조(200) 및 유체 수송 천공(210)의 치수적인 관계를 도시한다. 3차원 표면 구조(200) 및 유체 수송 천공(210) 둘 다 크기는 변할 수 있다. 그러나, 바람직한 실시양태에서 3차원 표면 구조는 약 0.02 내지 0.2mm의 직경, 약 0.02 내지 0.2mm의 높이를 갖는 미세 천공, 및 약 0.05mm의 최소 직경을 갖는 유체 수송 천공을 포함한다. 당해 분야에 널리 공지된 바와 같이, 유체 수송 천공이 작을수록 충분한 유체 조작 특성을 보장하기 위해 더욱 친수성인 물질을 포함하는 천공이 필요할 것이다.
도 3 내지 5는 (1) 수성형 공정을 이용하여 3차원 표면 구조(300) 및 유체 수송 천공(310) 둘 다를 전개한 전형적인 종래 기술의 웹; 및 (2) 3차원 표면 구조(320)를 수성형을 이용하여 전개했지만 유체 수송 천공(330)는 기계적 천공 수단에 의해 전개한 전형적인 본 발명의 웹의 평면도, 사시도 및 단면도를 도시한 확대 주사 전자 현미경 사진이다. 상기 주사 전자 현미경 사진을 비교하면, 도 3에 도시된 본 발명의 3차원 표면 구조(320)가 이중-수성형 공정에 의해 전개된 3차원 표면 구조(310)에 비해 실질적으로 덜 손상됨을 알 수 있다.
본 발명의 한 측면은 흡수 제품의 상면시이트로서 사용하기 적합한 유체 투과성 웹이다. 바람직한 실시양태에서, 본 발명의 유체 투과성 웹은 다수의 미세천공을 함유한다. 비록 본 발명의 유체 투과성 웹이 본원에서는 흡수 제품의 상면시이트로서 사용되는 것으로 기술되지만, 당업자라면 본 발명의 유체 투과성 웹이 다른 용도, 예컨대 붕대, 농업용 커버링, 및 웹 또는 겹을 통해 유체 유동을 조정하 는 것이 바람직한 유사한 용도를 가질 수 있음을 인지할 것이다.
유체 수송 천공을 갖는 유체 투과성 웹을 제공함으로써 웹의 유체 취급 특성이 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 유체 수송 천공은 그들의 만들어진 대로의(as-made) 상태에 비해 3차원 표면 구조를 실질적으로 변하지 않은 채로 유지하는 방법을 사용하여 웹에 제공된다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 유체 수송 천공은 아래 논의되는 바와 갈이 기계적인 엠보싱 및 연신 파열에 의해 제공된다.
웹 물질 특징
전술한 바와 같이, 본 발명의 다른 측면은 본 발명의 중합체성 필름 웹을 포함하는 상면시이트이다. 본 발명의 중합체성 필름 웹을 위해, 따라서 그로부터 형성된 상면시이트를 위해 선택되는 물질은 바람직하게는 가공가능하고 시이트로 형성할 수 있다. 상면시이트가 인간 신체에 접촉하는 소비재에 사용되어야 하기 때문에, 중합체성 필름 웹에 사용되고 상면시이트를 형성하는데 사용되는 물질은 상피 또는 다른 인간 접촉에 대해 안전하다.
허용가능한 웹 물질의 예는 아르 등에게 1984년 7월 31일자로 발행되고 일반 양도된 미국 특허 제 4,463,045호, 및 큐로 등에게 1986년 12월 16일자로 발행된 제 4,629,643호에 개시되어 있으며, 그 개시내용은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 선택된 웹 물질은 웹 표면중 둘 이상 사이에 표면 에너지 구배를 생성한다. 언제나 본 발명의 상면시이트의 착용자-접촉 층 및 가멘트-대향 층이 상이한 층 특성(예컨대, 층중 하나는 소수성이고 다른 하 나는 친수성)을 갖는 물질을 포함하면, 표면 에너지 구배가 발생한다. 표면 에너지 구배는 유체 수송을 촉진시키는데 유용한 것으로 밝혀졌다. 표면 에너지 구배에 대한 알기 쉬운 설명은 리(Lee) 등에 의해 1999년 6월 24일자로 출원된 계류중인 미국 특허출원 제 09/344,161호에 기술되어 있으며, 그 개시내용은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명의 상면시이트의 성능 특성은 그로부터 상면시이트가 형성되는 열가소성 형성된 웹중의 친수성 층과 소수성 층의 배향에 따라 조종될 수 있다. 위에 기술된 바와 같이, 본 발명의 열가소성 형성된 웹 겹은 임의의 개수의 층을 포함할 수 있다. 상면시이트는 착용자-접촉 층이 소수성 층이고 가멘트-대향 층이 친수성("소수/친수"로 알려짐)이거나, 착용자-접촉 층이 친수성이고 가멘트 대향 층이 소수성("친수/소수"로 알려짐)이도록 형성될 수 있다. 또한, 친수성 및 소수성 층의 배향 둘 다를 변화시킴으로써, 상이한 이로운 특성을 갖는 많은 상이한 상면시이트 구조가 본 발명에 따라 형성될 수 있다.
본 발명의 다겹 복합 구조
전술한 바와 같이, 본 발명의 고압축률 웹은 상면시이트로 사용시에 유연하고 실크같은 촉감을 강화한다. 그러나, 이러한 고압축률 물질을 사용한 결과 상면시이트 물질과 인접 물질간의 공극 부피가 사용시 압력하에서 쉽게 사라진다. 이로 인해 유체 취급성이 불량해지는 부정적인 결과를 가져올 수 있다. 따라서, 전술한 본 발명의 웹을 비교적 비압축성인 하위-겹과 조합함으로써, 공극 부피가 보호되어 더 양호한 유체 취급성이 제공된다.
도 6에 도시된 다른 상면시이트 배향은 바람직한 유연도 및/또는 압축률 지수를 본원에 기술되는 바와 같이 나타내는 중합체성 필름 웹 물질을 포함하는 열가소성 형성된 필름 겹(610) 및 하위-겹(620)을 포함하여 다겹 복합 구조(600)를 형성한다.
다겹 복합 구조(600)는 다양한 비천공된 물질 및 천공된 물질의 조합을 이용하여 다겹 복합 구조(600)가 구조를 통해 유체를 수송하는 한 가변하는 투과도를 갖고 형성될 수 있다. 또한, 다겹 복합 구조(600)를 포함하는 물질은 표면 에너지 구배가 구조의 둘 이상의 외부 표면 사이에 형성되도록 형성될 수 있다. 구조의 바람직한 실시양태에서, 두 겹 모두는, 두 겹 모두에 공통된 유체 통로를 형성하는 유체 수송 천공을 구비한다. 다른 실시양태에서, 다겹 복합 구조(600)는 사용 동안 보호된 공극 부피를 유지하도록 형성된다.
하위-겹은 다양하고 상이한 물질 또는 그의 조합물을 포함할 수 있다. 적합한 하위-겹 물질은 1) 천공되고 형성된 웹; 2) 천같은 형성된 웹; 3) 부직물; 4) 직물; 5) 포움; 6) 셀룰로스성 웹; 및 7) 그의 조합물을 포함한다.
적당한 하위-겹 형성된 필름은 톰프슨(Thompson)에게 1975년 12월 30일자로 발행된 미국 특허 제 3,929,135호; 뮬란(Mullane) 등에게 1982년 4월 13일자로 발행된 미국 특허 제 4,324,246호; 라델 등에게 1982년 8월 3일자로 발행된 미국 특허 제 4,342,314호; 아르 등에게 1984년 7월 31일자로 발행된 미국 특허 제 4,463,045호; 및 베어드(Baird)에게 1991년 4월 9일자로 발행된 미국 특허 제 5,006,394호에 기술되어 있다. 특히 바람직한 형성된 웹은 상기 특허중 하나 이상 에 기술되어 있고 오하이오주 신시내티 소재의 더 프록터 앤드 갬블 캄파니(The Procter & Gamble Company)에 의해 "드라이-위브(DRI-WEAVE)"로서 생리대로 판매되고 있다.
다르게는, 천같은 형성된 필름은 하위-겹을 포함할 수 있다. 이 웹은 더 유연하고 더 천같은 느낌을 갖는다. 천같은 형성된 웹은 미세천공(상기와 같음), 표면 텍스처(아래 기술됨), 또는 표면 처리(아래 기술됨), 또는 그의 조합을 갖는 웹 표면을 제공함으로써 전개된다. 하위-겹은 또한 혈액, 생리액, 및/또는 소변을 수송할 수 있는 임의의 부직물 또는 직물 물질을 포함할 수 있다. 본원에 열거되지 않았으나 혈액, 생리액, 및/또는 소변을 수송할 수 있는 다른 물질이 본 발명에 포함될 수 있다.
본 발명의 열가소성 형성 웹 겹은 비혼화성 물질을 포함하는 임의의 인접 층 사이에 결속층이 있는 한 임의의 개수의 층을 포함할 수 있다. 또한, 중간층 또는 층들은 임의의 인접한 비혼화성 층 사이에 결속층이 있는 한 임의의 열가소성 물질을 포함할 수 있다. 임의의 개수의 중간층들이 본 발명의 열가소성 형성된 웹 겹을 형성하는데 사용될 수 있다.
제조 방법
본 발명의 중합체성 필름 웹은 통상적인 공압출된 웹-제조 장비에서 다층 웹을 제조하기 위한 통상적인 절차를 이용하여 처리될 수 있다. 일반적으로, 중합체는 주형 또는 취입 웹 압출법을 사용하여 용융 처리되어 웹이 될 수 있으며, 두 방법 모두가 문헌[Plastics Extrusion Technology-2nd Ed., by Allan A. Griff(Van Nostrand Reinhold-1976)]에 기술되어 있으며 본원에 참고로 인용된다. 주형 웹은 선형 슬롯 다이를 통해 압출된다. 일반적으로, 평평한 웹은 운동중인 폴리싱된 넓은 금속 롤(냉각 롤) 상에서 냉각된다. 상기 웹은 빨리 냉각되며, 첫번째 롤에서 박리되어 하나 이상의 보조 롤 위를 통과한 후 한 세트의 고무 코팅된 풀(pull) 또는 "홀-오프(haul-off)" 롤을 통과하고, 최종적으로 권취기에 이른다.
취입 웹 압출에서 용융물은 가는 환상의 다이 개구를 통해 상향 압출된다. 이 공정은 또한 관상 웹 압출이라 지칭된다. 공기를 다이의 중심을 통해 도입하여 관을 부풀려서 팽창하도록 한다. 내부 공기압, 압출 속도 및 홀-오프 속도의 동시 제어에 의해 일정한 크기로 유지되는 이동성 기포가 이와 같이 형성된다. 웹의 관을, 관을 둘러싸는 하나 이상의 냉각 고리를 통한 공기 취입에 의해 냉각한다. 다음에 한 쌍의 풀 롤을 통해 평탄화된 프레임 내로 관을 당겨 수축시킨 후 권취기 내로 보낸다.
공압출 공정은 다층 웹 구조를 달성하기 위해 하나 이상의 압출기 및 공압출 공급블록 또는 다중분기 다이 시스템 또는 상기 둘의 조합을 요한다. 본원에 참고로 인용되는, 각각 1979년 5월 1일 및 1980년 4월 8일자로 클로렌(Cloeren)에게 발행된 미국 특허 제 4,152,387호 및 제 4,197,069호는 공급블록 및 공압출의 다중분기 다이 원리를 개시하고 있다. 다중 압출기는 유동 채널을 통과한 중합체 부피에 대해 각각의 개별 유동 채널의 기하구조가 직접적인 관계로 정비례 변화하도록 이동성 유동 분할기를 채용할 수 있는 공급블록에 연결된다. 유동 채널은 그의 합류점에서 물질들이 동일한 속도 및 압력으로 유동하여 계면 응력 및 유동 불안정성을 최소화하도록 설계된다. 물질들이 공급블록에서 합류되면, 이들은 복합 구조물로서 단일 분기 다이 속으로 유동한다. 공급블록 및 다이 시스템의 다른 예는 문헌[Extrusion Dies for Plastics and Rubber, W. Michaeli, Hanser, New York, 2nd Ed., 1992]에 개시되어 있으며, 이는 본원에 참고로 인용된다. 상기 공정에서 용융물 점도, 정규 응력차, 및 물질의 용융 온도가 크게 달라지지 않는다는 것이 중요할 수 있다. 그렇지 않다면, 층 캡슐화 또는 유동 불안정성이 다이에서 발생할 수 있어 층 두께 분포의 제어가 불량해지고 다층 웹에서의 비평면 계면(예컨대 물고기 눈)으로부터의 결함이 발생할 수 있다.
공급블록 공압출 대신에 전술한 미국 특허 제 4,152,387호 및 제 4,197,069호, 및 클로렌에게 1985년 8월 6일자로 발행된 미국 특허 제 4,533,308호에 개시된 바와 같은 다중분기 다이 또는 베인(vane) 다이를 이용할 수 있으며, 상기 특허는 본원에 참고로 인용된다. 공급블록 시스템에서 용융물 스트림들이 함께 외측으로 보내어져 다이 몸체로 들어가기 전에, 다중분기 다이 또는 베인 다이에서 각 용융물 스트림은 다이 내에서, 중합체가 각자의 분기 내에서 독립적으로 퍼지는 그 자체의 분기를 갖는다. 공급물 스트림들은 다이 출구 근처에서 전체 다이 폭으로 각 용융물 스트림과 결합된다. 이동성 베인은 각 유동 채널을 통해 유동하는 물질의 부피에 정비례하도록 각 유동 채널의 출구의 조정성을 제공하여, 용융물이 동일한 속도, 압력 및 목적하는 폭으로 함께 유동하도록 한다.
용융물 유동 특성 및 중합체의 용융 온도가 광범위하게 변하기 때문에, 베인 다이를 사용하는 것이 여러 이점을 갖는다. 다이는, 용융 온도가 크게 상이한, 예 를 들어 175℉(80℃)에 달하게 상이한 중합체가 함께 처리될 수 있는 열 분리 특성을 그 자체가 제공한다.
베인 다이에서 각 분기는 특정한 중합체에 대해 설계되고 맞추어질 수 있다. 따라서 각 중합체의 유동은 오직 그의 분기의 설계에 의해서만 영향받으며, 다른 중합체에 의해 부과되는 힘에 의해 영향받지 않는다. 이는 크게 상이한 용융물 점도를 갖는 물질이 다층 웹으로 공압출되도록 해준다. 또한, 베인 다이는 개별 분기의 폭을 맞출 수 있도록 하여 내부층이 외부층에 의해 완전히 둘러싸여 노출된 가장자리가 남지 않도록 한다. 전술된 특허들도 더욱 복잡한 다층 구조를 달성하기 위한 공급블록 시스템 및 베인 다이의 조합된 사용을 개시한다.
당해 분야의 숙련자라면 본 발명의 웹 제조에 사용되는 압출기의 크기가 목적하는 생산 속도에 좌우되며 여러 크기의 압출기가 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 적당한 예는 24 또는 30의 길이/직경비를 갖는 1인치(2.5cm) 내지 1.5인치(3.7cm) 직경의 압출기를 포함한다. 더욱 큰 생산 수요가 있는 경우, 압출기 직경 범위는 상향 조정될 수 있다. 예를 들어, 약 2.5인치(6.4cm) 내지 약 4인치(10cm) 직경의 압출기를 사용하여 본 발명의 웹을 제조할 수 있다. 범용의 스크류를 사용할 수 있다. 적합한 공급블록은 단일 온도 대역의, 고정된 판 블록이다. 분배판은 특정한 층 두께를 제공하도록 가공된다. 예를 들어, 3층 웹의 경우, 상기 판은 80/10/10 두께 배열로 층을 제공하며, 적합한 다이는 "플렉스-립(flex-lip)" 다이 간격 조정을 갖는 단일 온도 대역 평탄 다이이다. 다이 간격은 전형적으로 0.020인치(0.5mm) 미만으로 조정되고 각 구획은 웹에 걸쳐 균일한 두께를 제공하도록 조정된다. 생산 수요에 따라 임의의 크기의 웹을 사용할 수 있으나, 10 내지 14인치(25 내지 35cm) 다이가 적합한 것으로 밝혀졌다. 냉각 롤은 전형적으로 수랭식이다. 가장자리 피닝(pinning)이 일반적으로 사용되며 종종 공기 나이프가 채용될 수 있다.
일부 공압출된 웹을 위해, 점성 친수성 물질을 냉각 롤 상에 배치하는 것이 필요할 수 있다. 점성 물질을 냉각 롤 상에 배치하는 경우, 다이와 냉각 롤 사이에 릴리스 페이퍼를 공급하여 점성 물질과 롤의 접촉을 최소화할 수 있다. 그러나, 바람직한 배치는 칠 롤로부터 이격된 측면 상에서 점성 물질을 압출하는 것이다. 이 배치는 일반적으로 물질이 칠 롤에 고착되는 것을 회피한다. 칠 롤 위에 위치한 여분의 스트리핑 롤은 또한 점성 물질의 제거를 도울 수 있고 또한 칠 롤 상의 추가적인 체류 시간을 제공할 수 있어 웹의 냉각을 도울 수 있다.
종종, 점성 물질은 하부스트림 롤에 고착될 수 있다. 이 문제점은 영향받는 롤상에 낮은 층 에너지(예: 테플론R(TeflonR)) 슬리브를 놓거나, 영향받는 롤 상에 테플론 테이프를 감거나, 또는 영향받는 롤 정면에 릴리스 페이퍼를 공급함에 의해 최소화될 수 있다. 최종적으로, 점성 물질이 권취 롤 상에서 그 자체에 블로킹될 것 같은 경우, 릴리스 페이퍼를 권취 직전에 가할 수 있다. 이는 권취 롤 상에 보관하는 동안 웹의 블로킹을 방지하는 표준적인 방법이다. 처리 보조제, 릴리스제 또는 오염물은 최소화되어야 한다. 일부 경우, 상기 첨가제는 층으로 피어나서 친수성 층의 층 에너지를 감소시킬 수 있다(접촉각을 증가시킴).
본 발명의 다층 웹을 제조하는 다른 방법은 개별 층중 하나에 적합한 물질을 포함하는 웹을 압출하는 것이다. 압출 방법은 평탄한 웹을 형성하기 위한 당해 기술에 공지된 바와 같은 압출 방법이 적합하다. 이러한 웹은 이어서 적층되어 이후 논의되는 방법을 사용하여 유체 투과성 웹으로 형성하는데 적합한 다층 웹을 형성한다. 인정되는 바와 같이, 고온 용융 접착제와 같은 적당한 물질을 사용하여 웹들을 결합하여 다층 웹을 형성할 수 있다. 바람직한 접착제는 선형 스티렌 이소프렌 스티렌("SIS") 고온용융 접착제와 같은 감압성 고온 용융 접착제이지만, 폴리아미드의 폴리에스테르 분말화된 접착제와 같은 다른 접착제, 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 낮은 잔여 단량체의 폴리우레탄과 같은 상용화제를 갖는 고온용융 접착제, 다른 고온용융 접착제, 또는 다른 감압성 접착제를 본 발명의 다층 웹을 제조하는데 사용할 수 있다. 웹을 결합하여 다층 웹을 형성하는 다른 방법은 초음파 결합, 열결합, 또는 당해 분야에 공지된 다른 임의의 적당한 방법을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
본 발명의 다층 형성된 웹 겹을 제조하는 또 다른 방법에서, 기반 웹 또는 담체 웹은 개별적으로 압출될 수 있으며 하나 이상의 층이 압출 피복 공정을 이용하여 그 위에 압출되어 본 발명에 따른 다층 형성된 웹 겹을 형성할 수 있다. 바람직하게는, 담체 웹은 압출기 속도와 대등한 속도로 압출 다이 아래를 통과하여 약 25마이크론 미만의 두께를 갖는 매우 얇은 웹을 형성한다. 용융된 중합체와 담체 웹이, 상기 용융된 중합체가 냉각되고 담체 웹과 결합됨에 따라 밀접하게 되도록 한다. 전술한 바와 같이, 결속층은 층간의 결합을 강화할 수 있다. 결속층은 전형적으로 두 인접층 모두와 결합할 수 있는 열가소성 물질을 포함한다. 결속층은 화학적 결합, 열가소성 쇄의 물리적 얽음, 및 이들의 조합을 포함하는 결합 방법(이에 한정되지 않음)을 사용하여 결합되어 인접 층이 된다. 또한, 접촉 및 결합은 일반적으로 층들을 두 롤 사이에 형성된 닙에 통과시킴으로써 강화된다. 결합은 웹에 접촉할 담체 웹의 층에 코로나(corona) 처리(당해 분야에 공지되었고 본원에 참고로 인용되는 문헌[Modern Plastics Encyclopedia Handbook, P. 236(1994)]에 기술됨)와 같은 층 처리를 수행함에 의해 더욱 강화될 수 있다.
열가소성 형성된 웹은 당해 분야에 공지된 임의의 공정을 사용하여 실질적으로 3차원 표면 구조를 구비할 수 있다. 웹에 3차원 표면 구조를 제공함으로써 더욱 유연하고 더욱 천같은 텍스처를 갖는 웹의 외표면이 제공되고, 더욱 천같은 외관을 갖는 웹이 제공되고, 웹 전체의 캘리퍼스가 증가한다. 3차원 표면 구조 처리의 예는 수성형, 진공 성형, 니들 펀칭(솔리드 또는 중공), 기계적 엠보싱, 플로킹, 초음파 처리, 다공성 표면으로부터 점성 용융물의 박리, 인쇄된 헤어, 브러싱, 및 이들의 임의의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
바람직한 실시양태에서, 미세천공을 포함하는 3차원 표면 구조는 형성된 웹 겹의 한 표면에 대해 물 등을 포함하는 고압 유체 제트를, 바람직하게는 형성된 웹 겹의 반대 표면 근처에는 진공을 인가하면서 적용하여 형성된다. 일반적으로, 형성된 웹 겹은 마주하는 층들을 갖는 성형 구조물의 하나의 층 상에 지지된다. 성형 구조물은 마주하는 층들이 그를 통해 서로에게 유체 연통되는 다수의 천공을 구비한다. 성형 구조물은 고정식이거나 이동식일 수 있지만, 바람직한 실시양태는 형성된 웹 겹이 진행 방향을 가지고 성형 구조물은 웹을 지지하면서 진행 방향으로 형성된 웹 겹을 운반하는 연속 공정의 일부로서 성형 구조물을 사용한다. 유체 제트 및, 바람직하게는 진공은 협력하여 웹 두께에 걸쳐 유체압 차를 제공하여 웹이 성형 구조물에 부합되도록 하고 성형 구조물 내의 천공과 일치하는 영역에서 파열되도록 한다.
이러한 천공 방법은 "수성형"으로 알려져 있고 큐로 등에게 1986년 9월 2일자로 발행되고 일반 양도된 미국 특허 제 4,609,518호; 큐로 등에게 1986년 12월 16일자로 발행된 미국 특허 제 4,629,643호; 우엘레트(Ouellette) 등에게 1987년 1월 20일자로 발행된 제 4,637,819호; 린만(Linman) 등에게 1987년 7월 21일자로 발행된 제 4,681,793호; 큐로 등에게 1987년 9월 22일자로 발행된 제 4,695,422호; 큐로 등에게 1988년 10월 18일자로 발행된 제 4,778,644호; 큐로 등에게 1989년 6월 13일자로 발행된 제 4,839,216호; 및 리온스(Lyons) 등에게 1989년 7월 11일자로 발행된 제 4,846,821호에 더욱 상세히 기술되어 있으며, 상기 각 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
전술한 바와 같이, 본 발명의 표면 처리된 웹은 또한 진공 성형, 펀칭과 같은 기계적 방법, 기계적 엠보싱, 플로킹, 하이드로소닉 처리, 초음파 처리, 점성 용융물의 박리 또는 임의적으로 다공성 표면으로부터의 점성 용융물의 박리, 인쇄된 헤어, 및 브러싱에 의해 형성될 수 있다.
진공 성형은 아르 등에게 1984년 7월 31일자로 발행된 미국 특허 제 4,463,045호에 개시되어 있으며, 그 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
기계적 방법의 예는 카터(Carter)에게 1989년 1월 17일자로 발행된 미국 특 허 제 4,798,604호, 팔룸보(Palumbo)에게 1988년 10월 25일자로 발행된 제 4,780,352호, 폴리티스(Politis)에게 1971년 3월 2일자로 발행된 제 3,566,726호, 위드런드(Widlund) 등에게 1987년 1월 6일자로 발행된 제 4,634,440호, 요한손(Johansson) 등에게 1997년 11월 6일자로 발행된 PCT 공개 공보 제 WO 97/40793호, 및 다비(Dabi) 등에게 발행된 유럽 특허 제 525,676호에 개시되어 있으며, 상기 각 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
기계적 엠보싱의 예는 하야시(Hayashi) 등에게 1998년 9월 9일자로 발행된 유럽 특허 제 862,904호, 츠지(Tsuji)에게 1998년 8월 19일자로 발행된 제 858,792호, 와타루(Wataru) 등에게 발행된 일본 특허 제 96-260,329호, 와타루 등에게 발행된 제 98-131,014호, 및 벤슨(Benson) 등에게 1999년 6월 29일자로 발행된 미국 특허 제 5,916,661호, 벤슨 등에게 1997년 5월 13일자로 발행된 제 5,628,097호에 개시되어 있으며, 상기 각 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
플로킹의 예는 첸 등에게 1998년 10월 1일자로 발행된 PCT 공개 공보 제 WO 98/42289호, 요한손 등에게 1998년 8월 27일자로 발행된 제 WO 98/36721호, 및 다카이(Takai) 등에게 1998년 9월 2일자로 발행된 유럽 특허 제 861,646호에 개시되어 있으며, 상기 각 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
초음파 처리의 예는 제임슨(Jameson) 등에게 1993년 12월 14일자로 발행된 미국 특허 제 5,269,981호에 개시되어 있으며, 그 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
점성 용융물의 박리의 예는 버터워스(Butterworth) 등에게 1976년 7월 6일자 로 발행된 미국 특허 제 3,967,623호에 개시되어 있다. 다공성 표면으로부터의 점성 용융물의 박리의 예는 칼혼(Calhoun) 등에게 1999년 2월 11일자로 발행된 PCT 공개 공보 제 99/06623호에 개시되어 있다. 상기 둘 모두의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
인쇄된 헤어의 예는 더크(Dirk) 등에게 1997년 9월 23일자로 발행된 미국 특허 제 5,670,110호에 개시되어 있으며, 그 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
브러싱의 예는 칼혼 등에게 1999년 2월 11일자로 발행된 PCT 공개 공보 제 WO 99/06623호에 개시되어 있으며, 그 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
중합체성 필름 웹은 당해 분야에 공지된 임의의 공정을 사용하여 유체 수송 천공을 구비할 수 있다. 웹을 천공함으로써 웹의 취급성이 증가하며, 더욱 천과 섬유같은 외관의 웹이 제공된다. 이러한 공정의 예는 기계적 엠보싱, 연신 파열, 진공 성형, 수성형, 하이드로커팅, 니들 펀칭(솔리드 또는 중공), 초음파 처리, 슬리팅, 링-롤링, 구조적 탄력유사 웹 형성, 및 이들의 임의의 조합을 포함하나 이에 한정되지 않는다.
바람직한 실시양태에서, 유체 수송 천공은 웹 물질의 기계적 엠보싱 및 연신 파열에 의해 웹에 제공된다. 기계적 엠보싱의 예는 전술하였다. 연신 파열의 예는 1997년 9월 4일자로 한손(Hansson)에게 발행된 PCT 공개 공보 제 WO 97/31601호, 및 상기 벤슨의 특허에 개시되어 있다. 상기 각 특허의 개시 내용은 천공에 대해서도 본원에 참고로 인용된다.
진공 성형, 수성형, 니들 펀칭 및 초음파 처리를 위한 방법은 전술하였다. 상기 각 특허의 개시 내용은 천공에 대해서도 본원에 참고로 인용된다. 초음파에 대해서는, 추가적인 방법이 호프(Hoff) 등에게 1999년 3월 9일자로 발행된 미국 특허 제 5,879,494호, 제임슨 등에게 1993년 12월 14일자로 발행된 제 5,269,981호, 및 제임슨 등에게 1993년 4월 7일자로 발행된 유럽 특허 제 5,355,579호에 개시되어 있다. 상기 각 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
하이드로커팅 방법은 투리(Turi) 등에게 1996년 10월 22일자로 발행된 미국 특허 제 5,567,736호, 및 제임스(James) 등에게 1998년 6월 23일자로 발행된 제 5,770,144호에 개시되어 있다. 상기 각 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
적합한 슬리팅 방법은 한손에게 1997년 9월 4일자로 발행된 PCT 공개 공보 제 WO 97/31601호에 개시되어 있으며, 그 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
링 롤링 또는 "예비-주름잡기(pre-corrugating)"의 적합한 공정은 시슨(Sisson)에게 1978년 8월 15일자로 발행된 미국 특허 제 4,107,364호, 사비(Sabee)에게 1989년 5월 30일자로 발행된 미국 특허 제 4,834,741호, 웨버(Weber) 등에게 1992년 12월 1일자로 발행된 미국 특허 제 5,167,897호, 부엘(Buell) 등에게 1992년 10월 20일자로 발행된 미국 특허 제 5,156,793호, 및 웨버에게 1992년 9월 1일자로 발행된 미국 특허 제 5,143,679호에 기술되어 있다. 그 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
셀프-잉(SELF-ing)의 적합한 방법은 채펠(Chappell) 등에게 1996년 5월 21일자로 발행된 미국 특허 제 5,518,801호에 기술되어 있다. 그 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
본 발명에 따른 흡수 제품
본원에서, "흡수 제품"이란 용어는 신체 배출물을 흡수 및 보유하는 기구, 더욱 구체적으로는 착용자의 신체에 대향하여 또는 근접하게 위치하여 신체로부터 배출되는 다향한 배출물을 흡수 및 보유하는 기구를 지칭한다. 본원에서 "일회용"이란 용어는 세탁되거나 흡수 제품으로서 달리 재생되거나 재사용될 의도가 없는(즉, 1회 사용 후에 폐기되고, 바람직하게는 환경 친화적인 방식으로 재활용되거나 퇴비화 되거나 달리 처분되도록 의도된) 흡수 제품을 기술하기 위한 것이다. "일체형" 흡수 제품이란 개별 부품이 함께 일체화되어 통합된 전체를 형성함으로써 분리된 홀더 및 패드와 같은 분리된 조작용 부품이 필요하지 않도록 형성된 흡수 제품을 지칭한다. 본 발명의 천공된 중합체성 필름 웹 및 다겹 복합 구조를 통합하는 흡수 제품의 예는 리 등에 의해 1999년 6월 24일 출원된 계류중인 미국 특허출원 제 09/344,161호(그 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다)에 기술된 바와 같은 생리대, 팬티라이너 및 기저귀를 포함한다.
시험 방법
유연도 지수
패널 유연도
개관
훈련된 채점자의 서술적인 분석 패널을 이용하여 일련의 시험 제품 또는 상면시이트 물질에 대해 보풀함(fluffy)으로서 정의되는 촉각적인 유연도를 비교한 다. 본원에서, 보풀함은 손가락 끝의 말초 신경이 샘플을 가볍게 쓰다듬음에 의해 자극될 때의 감각을 기술하는 속성이다. 100% 면 플란넬의 감촉이 극히 유연한, 보풀거리는 물질을 대표한다.
채점자
채점자는 모두 여성이며 촉각적인 유연도의 작은 차이를 식별하는 능력에 대해 선발되고 훈련받는다. 이 훈련의 일부로서, 각 채점자는 모든 평가에 사용되는 "주된"(즉, 가장 민감한) 손을 확인한다. 채점자는 검토 대 검토 기준으로 감시되고 시간에 따른 오차를 최소화하는데 필요한 만큼 재훈련된다.
채점 및 검정
생리 패드의 상면시이트를 평가할 경우, 패드를 상면시이트가 위로 오도록 단단한 조리대 표면상에 평평하게 놓는다. 상면시이트만의 평가를 수행하는 경우, 코어를 모의하기 위해 펠트 하위층을 사용한다. 적합한 물질은 뉴햄프셔주 햄프톤 소재의 쿠닌 펠트(Kunin Felt)로부터 구입가능한 54 폴리에스테르 펠트, 레인보우 클래식, 로얄 블루(Polyester felt, Rainbow Classic, Royal Blue)이다. 다른 하위층은 상이한 감각상의 결과를 가져올 수 있다.
채점자는 그들의 주된 손의 첫번째 세 손가락 끝을 세운 형태로 구부려 손가락 끝만이 시험 샘플의 표면과 접촉하도록 한다. 채점자는 부유하듯이 시험 샘플의 상면시이트 표면의 전체 길이에 걸쳐 전후방으로(5회) 쓰다듬는다. 채점자는 그들의 주되지 않은 손의 엄지, 검지 및 중지를 사용하여 시험 샘플의 가장자리를 반대 표면에 대하여 평평하게 잡아서 샘플을 제 위치에 유지시킨다. 공통적인 감 각상의 경험을 제공하고 보풀함의 강도 범위에서의 차이를 드러내는 기준 샘플 상에서 채점자를 훈련시키고 검정한다. 상대 강도는 6인치, 0 내지 60의 선 눈금으로 지시하며, 여기서 0은 전혀 보풀거리지 않는 것으로 정의하고 60은 매우 보풀거림으로 지정한다.
눈금을 상업적으로 구입가능한 두 생리대 제품으로 검정한다. 프록터 앤드 갬블(Procter and Gamble)의 드라이-위브(Dri-weave)(진공-성형된 필름 상면시이트)를 갖는 올웨이즈 울트라(Always Ultra)는 "10"의 보풀함 점수를 갖는 것으로 정의하며 카오(Kao)의 로리어 소프트 메시 슬림 레귤러(Laurier Soft Mesh Slim Regular)(부직물 상면시이트를 가짐)는 보풀함 눈금 상에서 "50"으로 정의한다.
장치
감각상의 평가를 위해 설계된 방은 채점자 격리를 위한 개별 부스를 갖는다. 부스는 평가동안 채점자가 샘플을 보는 것을 방지하기 위한 시각 차단막을 갖는다.
방법
6개 이하의 시험 샘플은 임의의 한 시험 기간 내에 평가될 수 있다. 샘플을 각 채점자에게 무작위적인 순서로 나눠준다. 나눠주기 전에 모든 샘플에 방향 표시를 하여 모든 채점자가 샘플을 동일한 방향에서 평가할 수 있도록 한다. 상면시이트만의 샘플을 평가할 경우, 먼저 샘플을 채점자에게 나눠주기 전에 펠트상에 매끄럽게 펼친다. 각 샘플은 단지 한번만 채점한다. 채점자는 등급을 선형 눈금으로 표시함에 의한 유연도에 대한 60점 스케일을 이용하여 각 샘플을 채점한다. 최소한 12명의 채점자가 각 샘플을 평가한다.
보고
시험된 각 샘플에 대해 평균 및 표준 편차를 계산한다. 평균으로부터 표준 편차의 2배보다 크게 벗어난 국외자는 배제한다. "유연도 지수"는 국외자를 배제한 각 샘플의 평균이다. 통계학적으로 중요한 차이를 결정하는 공지된 방법(예컨대 분산의 분석, 뉴만-큘스(Newman-Keuls) 다중 범위 시험 등)을 이용할 수 있다.
압축도 지수
캘리퍼스 대 Z-압축 프로토콜
A. 물질:
1. 최근접한 0.001인치를 측정할 수 있고 1 내지 2in2의 면적을 갖는 발(feet)을 가질 수 있는 스트레인 게이지(예컨대 아메스 캄파니 메카니칼 캘리퍼 게이지(Ames Co. mechanical caliper gauge(Jeweled Shockless Model # 482 Walthan, Mass., USA)).
2. 상기 발의 면적보다 큰 치수 또는 면적을 갖는 샘플.
B. 프로토콜:
1. 스트레인 게이지의 발 아래에 샘플을 배치하여 a) 샘플에 주름이 없고 b) 샘플 가장자리가 발의 가장자리 너머로 연장되도록 한다. 모든 측정은 73℉에서 수행한다.
2. 발을 하강시켜 0.06psi의 압력을 달성한다.
3. 10초 대기한 후 최근접 0.001인치까지 캘리퍼스를 기록한다.
4. 캘리퍼스를 기록한 직후에 중량을 가하여 0.1psi의 압력을 얻는다.
5. 0.2, 0.5, 0.75 및 1.0psi의 압력을 얻기에 충분한 중량을 가하는 것 외에는 단계 3 및 4를 반복한다.
6. 동일한 샘플 또는 3개의 새로운 샘플상의 3개의 추가적인 단면에 대해 단계 1 내지 5를 반복하고, 재시험하지 않는다.
계산:
1. 각 샘플에 대해 "압축률"(본원에서는 0.2psi에서의 % 압축도임)을 하기 수학식으로 계산한다:
"압축률"=[(L0-L)/L0]×100
상기 식에서, L0은 0.06psi에서의 캘리퍼스이고,
L은 0.2psi에서의 캘리퍼스이다.
2. 4개의 샘플의 "압축률"을 평균하여 "압축률 지수"를 계산한다.
시험 결과
하기 표에서 알 수 있듯이, 본 발명의 대표적인 천공된 중합체성 필름 웹은 종래 기술의 것보다 유연하고 압축이 잘 된다. 드라이-위브는 특히 플라스틱-감촉 상면시이트를 가지며 잘 압축되지 않는다. 이중 수성형된 종래 기술의 필름은, 비록 더 나은 촉감 및 압축률을 갖지만, 본 발명의 웹과 같이 유연하고, 실크같으며 천같지는 않다. 따라서, 3차원 표면 구조와 유체 수송 천공의 놀라운 조합에 의해, 부직물에서 흔한 모세관 망상구조에서의 바람직하지 않은 유체 보유 없이 부직 물과 유사한 심미감을 갖는 중합체성 필름 웹이 얻어질 수 있다.
상면시이트 | 유연도 지수 (패널 점수 단위) | 압축률 지수(%) |
종래 기술의 진공 성형된 필름(1) | 6 | 10 |
종래 기술의 수성형된 필름(2) | 33 | 22 |
본 발명의 실시예 2 | 47 | 44 |
본 발명의 실시예 3 | 41 | 41 |
(1) 프록터 앤드 갬블의 드라이-위브(진공-성형된 필름 상면시이트)를 갖는 올웨이즈 울트라 생리대로부터의 상면시이트 (2) 우엘레트(Ouellete) 등에게 2000년 2월 15일자로 발행된 미국 특허 제 6,025,049호에 따라 제조된 이중-수성형된 상면시이트 |
웹 제조예
압출된 3층 중합체성 필름 웹은 본원에 참고로 인용되는 리 등에게 1999년 6월 24일자로 출원된 계류중 미국 특허출원 제 09/344,161호에 따라 제조되어야 한다. 본 발명의 다른 실시양태는 전술된 다양한 특징(즉, 친수/친수, 소수, 친수, 표면 에너지 구배, 투과성 등)을 나타내는 물질과 함께 압출되었다.
웹 처리예
하기 실시예들은 3차원 표면 구조 및 유체 수송 천공을 갖는 웹을 제공하기 위한 중합체성 필름 웹의 처리를 예시한다. 하기 실시예는 본 발명의 바람직한 실시양태에 따른 영구적인 친수성을 갖는다. 본 발명의 다른 실시양태는 다양한 특성을 갖는 웹이다.
실시예 1
A. 3차원 표면 구조 처리
전술한 폴리에틸렌 층, 바이넬R(BynelR) 3860 층 및 50/50 하이트렐R(HytrelR) HTR 8171/하이트렐R HTR 8206 층(80/10/10 층 중량비)을 포함하는 압출된 3층 웹을 직경 약 7밀의 구멍을 갖는 100-메시 스크린 상에서 약 1,000lb/in2의 압력, 160℉의 온도 및 20fpm의 속도에서 수성형한다.
이러한 방식으로 만들어진 3차원 표면 구조는 약 3 내지 7밀 직경 및 5 내지 7밀 높이의 치수를 갖는 원뿔형 미세천공이다.
B. 유체 수송 천공 처리
상기 A로부터의 수성형된 웹을 바람직하게는 패터닝된 칼렌다 롤러 및 매끄러운 모루 롤러를 포함하는 "약화 롤러 배열(weakening roller arrangement)"(본원에 참고로 인용된 미국 특허 제 5,628,097호, 도 2 내지 3 참조)을 통해 공급한다. 롤러중 하나 또는 둘 다를 가열할 수 있다. 두 롤러 사이의 압력을 다수의 위치에서 웹을 약화시키고 용융안정화시키도록 조정할 수 있다. 이어서 웹을 적어도 어느 정도는 서로에게 상보적인 3차원 표면을 갖는 마주보는 압력 인가기를 채용하는 증량 연신 시스템에 의해 형성된 닙에 통과시킨다. 증량 연신 롤러는 롤러의 전체 둘레 주위로 연장되는 다수의 이 및 상응하는 홈을 갖는다. 웹을 CD에서 신장(tensioning) 처리함으로써, 약화된 용융-안정화된 위치가 파열하여 웹중의 약화된 용융 안정화된 위치와 일치하는 다수의 천공을 생성하도록 한다.
실시예 2
A. 3차원 표면 구조 처리 및 유체 수송 천공 처리
폴리에틸렌(1.05밀 두께, 50/50 저밀도 폴리에틸렌/선형 저밀도 폴리에틸렌) 을 포함하는 중합체성 필름을 상기 실시예 1의 단계 A 및 B에 따라 처리하였다.
실시예 3
A. 3차원 표면 구조 처리
폴리에틸렌(1.05밀 두께, 50/50 저밀도 폴리에틸렌/선형 저밀도 폴리에틸렌)을 포함하는 중합체성 필름을 상기 실시예 1에서와 마찬가지로 수성형하고 천공하였다.
B. 유체 수송 천공 처리
100 메시 수성형된 필름을 상호 구속가능한 암수 판(PGP Herringbone # 87, 오하이오주 신시내티 소재의 해링턴 프로덕트 디벨로프먼트 센터(Harrington Product Development Center) 제조) 사이에 배치하였다. 물질을 함유하는 상호 구속가능한 판 조립물을 수력학적 프레스(예컨대 오하이오주 데이톤 소재의 스코트 인더스트리얼 시스템즈 캄파니(Scott Industrial Systems Co.)의 Hydraulic press, Model # 6277/93) 내에 적재하였다. 이어서 암수 판을 압력이 약 2초 동안에 400psi에 도달할 때까지 구속하여 셀프잉(SELF: 미국 특허 제 5,518,801호에 교시된 구조적 탄성유사 필름(Structural Elastic-Like Film))을 수행하였다.
실시예 4
A. 3차원 표면 구조 처리
전술된 열가소성 웹을 상기 인용된 PCT 공개 공보 제 WO99/06623호의 실시예 1 내지 4에 기술된 바와 같이 삭마하여 피브릴화된 표면을 생성한다.
B. 유체 수송 천공 처리
상기 A로부터의 웹을 상기 실시예 1의 B와 같이 천공한다.
실시예 5
A. 3차원 표면 구조 처리
상기 실시예 1의 A로부터의 열가소성 수성형된 웹을 상기 인용된 PCT 공개 공보 제 WO99/06623호에 기술된 바와 같은 삭마 단계에서 처리하였다.
B. 유체 수송 천공 처리
상기 A로부터의 웹을 상기 인용된 PCT 공개 공보 제 WO98/36721호에 따라 니들을 사용하여 천공한다.
상기 실시예에서 서술된 단계는 종래 기술에 기술된 것을 제외한 임의의 순서 및 조합으로 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 실시예 1 내지 5에 기술된 천공된 중합체성 필름 웹은 또한 하위-겹에 인접하게 위치하거나 그에 결합되어 다겹 복합 구조를 형성한다. 이러한 구조를 생성할 때, 겹은 구조를 형성하기 전에 개별적으로 천공되거나 겹 사이에 공통된 유체 연통 통로를 생성함과 동시에 천공될 수 있다.
본 명세서 전체에서 언급된 모든 특허, 특허출원(및 발행된 임의의 특허 뿐만 아니라 임의의 공개된 외국 특허출원), 및 출판물의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다. 그러나, 본원에 참고로 인용된 문헌이 본 발명을 교시하거나 개시함을 인정하는 것은 명백히 아니다.
본 발명의 다양한 실시양태 및/또는 개별적 특징이 예시되고 기술되었으나, 당해 분야의 숙련자에게는 본 발명의 의의 및 범주로부터 벗어나지 않고 다양한 다 른 변화 및 변경이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다. 당해 분야의 숙련자에게 명백한 바와 같이, 전술된 개시 내용에서 교시된 실시양태 및 특징의 모든 조합이 가능하며 본 발명의 바람직한 실행이 될 수 있다. 따라서, 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 모든 변화 및 변경을 첨부된 청구의 범위에서 망라하도록 의도하였다.
Claims (21)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 천공된 중합체성 필름 웹의 제조방법으로서,a) 중합체성 필름 웹을 제공하는 단계;b) 수성형(hydroforming), 진공 성형, 니들 펀칭, 기계적 엠보싱, 플로킹(flocking), 초음파 처리, 인쇄된 헤어, 브러싱, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 제 1 공정을 제공하는 단계;c) 상기 제 1 공정과 다르고, 수성형, 진공 성형, 니들 펀칭, 기계적 엠보싱, 초음파 처리, 연신 파열, 하이드로커팅(hydrocutting), 하이드로소닉(hydrosonic) 처리, 초음파 처리, 슬리팅(slitting), 링-롤링(ring-rolling), 구조적 탄성유사 필름 형성 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 제 2 공정을 제공하는 단계;d) 상기 중합체성 필름 웹에 상기 제 1 공정을 이용하여, 변형(aberration), 피브릴(fibril), 부조화(incongruity), 원뿔 구조, 천공 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 3차원 표면 구조를 성형하는 단계; 및e) 상기 중합체성 필름 웹에 상기 제 2 공정을 이용하여, 유체 수송 천공을 성형하는 단계를 포함하는 방법.
- 천공된 중합체성 필름 웹의 제조방법으로서,a) 중합체성 필름 웹을 제공하는 단계;b) 고압 유체 제트를 포함하는 수성형 장치를 제공하는 단계;c) 서로 맞물리도록 서로 평행하게 배열됨으로써 웹을 엠보싱하여 액체 통로를 성형하는, 한 쌍의 제 1 및 제 2 롤을 포함하는 기계적 엠보싱 장치를 제공하는 단계;d) 상기 중합체성 필름 웹을 수성형하여, 변형, 피브릴, 부조화, 원뿔 구조, 천공 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 3차원 표면 구조를 상기 중합체성 필름 웹에 성형하는 단계; 및e) 상기 중합체성 필름 웹을 기계적 엠보싱하여, 상기 중합체성 필름 웹에 유체 수송 천공을 성형하는 단계를 포함하는 방법.
- 삭제
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 공정이 수성형, 진공 성형 및 이들의 조합으로부터 선택된 공정을 포함하고, 상기 제 2 공정이 니들 펀칭, 기계적 엠보싱, 연신 파열 및 이들의 조합으로부터 선택된 공정을 포함하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 2 공정의 니들 펀칭이 가열된 니들을 포함하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 2 공정이 가열 가능한 핀을 구비한 펀치 휠(wheel)을 포함하는 장치를 사용하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 2 공정이 스트레스 파열을 포함하는 방법.
- 제 6 항에 있어서,상기 중합체성 필름 웹이 부직물 웹 하위-겹을 추가로 포함하는 다겹 복합 구조인 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 기계적 엠보싱 장치가 가열되는 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 중합체성 필름 웹이 부직물 웹 하위-겹을 추가로 포함하는 다겹 복합 구조인 방법.
- 제 7 항에 있어서,상기 3차원 표면 구조가 원뿔 구조를 포함하는 방법.
- 천공된 중합체성 필름 웹의 제조방법으로서,a) 중합체성 필름 웹을 제공하는 단계;b) 진공 성형 장치를 제공하는 단계;c) 서로 맞물리도록 서로 평행하게 배열됨으로써 웹을 엠보싱하여 액체 통로를 성형하는, 한 쌍의 제 1 및 제 2 롤을 포함하는 기계적 엠보싱 장치를 제공하는 단계;d) 상기 중합체성 필름 웹을 진공 성형하여, 변형, 피브릴, 부조화, 원뿔 구조, 천공 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 3차원 표면 구조를 상기 중합체성 필름 웹에 성형하는 단계; 및e) 상기 중합체성 필름 웹을 기계적 엠보싱하여, 상기 중합체성 필름 웹에 유체 수송 천공을 성형하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 기계적 엠보싱 장치가 가열되는 방법.
- 제 17 항에 있어서,상기 중합체성 필름 웹이 부직물 웹 하위-겹을 추가로 포함하는 다겹 복합 구조인 방법.
- 흡수 제품의 천공된 상면시이트의 제조방법으로서,a) 변형, 피브릴, 부조화, 원뿔 구조, 천공 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 3차원 표면 구조가 성형된 중합체성 필름 웹을 제공하는 단계;b) 하위-겹을 제공하는 단계;c) 서로 맞물리도록 서로 평행하게 배열됨으로써 웹을 엠보싱하여 액체 통로를 성형하는, 한 쌍의 제 1 및 제 2 롤을 포함하는 기계적 엠보싱 장치를 제공하는 단계; 및d) 상기 중합체성 필름 웹 및 상기 하위-겹을 동시에 상기 기계적 엠보싱 장치를 통해 공급하여, 유체 수송 천공을 갖는 천공된 다겹 복합 구조를 성형하는 단계를 포함하는 방법.
- 제 20 항에 있어서,상기 기계적 엠보싱 장치가 가열되는 방법.
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