KR100668018B1 - 니트 및 자유 유동성 입자를 갖는 흡수 용품 - Google Patents

니트 및 자유 유동성 입자를 갖는 흡수 용품 Download PDF

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엠마누엘 씨. 대매이
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Abstract

섬유상 니트 및 다른 자유 유동성 입자를 포함하는 흡수 용품이 기재된다. 한 실시태양에서는, 다른 흡수 부재와 함께 탁월한 신체 적합성 및 양호한 유체 취급 성능을 제공하는, 특정 부분에 자유 유동성 입자를 포함하는 흡수 용품이 기재된다. 또다른 실시태양에서는, 니트와 용품의 세로측 사이의 흡상 차단층과 커플링된 섬유상 니트의 양호한 흡수 및 유체 취급 성능의 조합 효과에 의해 양호한 누출 조절이 제공된다. 임의의 중앙 상승 부재가 니트를 포함하는 부분을 위쪽으로 수직으로 구부러지도록 가압할 때 제품의 형태가 더 개선될 수 있다. 셀룰로스 니트를 제조하고 이들을 흡수 용품에 혼입하는 방법 또한 기재된다.
섬유, 흡수 용품, 셀룰로스 섬유, 디스퍼징, 니트 컨디셔너, 자유 유동성 입자

Description

니트 및 자유 유동성 입자를 갖는 흡수 용품 {Absorbent Articles with Nits and Free-Flowing Particles}
본 발명은 다음의 계류중인 출원들의 부분 계속 출원이다: 1998년 10월 2일에 출원된 일련 번호 제09/165,875, "Absorbent Article with Center Fill Performance"; 역시 1998년 10월 2일에 출원된 일련 번호 제09/165,871, "Absorbent Article Having Good Body Fit Under Dynamic Conditionbs"; 1999년 4월 16일에 출원된 가출원 일련 번호 제60/129752호, "Method of Making an Absorbent Article Containing Eucalyptus Nits"; 및 역시 1999년 4월 16일에 출원된 가출원 일련 번호 제60/129746호, "Absorbent Article with Nits and Free-Flowing Particles".
신체 배설물 수집용 흡수 용품은 통상적으로 체액을 수집하기 위한 주 흡수 재료로서 부피가 큰 섬유상 흡수 웹을 포함한다. 이들 웹은 습윤시 종종 붕괴되어 용품이 습윤화된 후 보이드 부피가 감소되며 신체 적합성이 떨어진다. 이들은 또한 착용자의 신체에 잘 맞지 않는 경우가 종종 있다. 따라서, 과거 방법들의 여러가지 한계점들을 극복할 수 있는 개선된 흡수 용품 또는 흡수 재료가 필요하다. 보다 구체적으로는, 개선된 신체 적합성, 정합성, 습윤시 보이드 부피의 유지 또는 흡수성 중 한가지 이상을 제공할 수 있는 개선된 재료 및 용품이 필요하다.
도 1은 흡수 용품에 사용하기 위한 자유 유동성 입자를 제조하기 위한 가공 단계들의 일례를 예시하는 흐름도이다.
도 2는 길이방향의 니트 파우치를 포함하는 흡수 부재를 나타내는 본 발명의 생리대의 횡단면도를 나타낸다.
도 3은 자유 유동성 입자를 포함하고 중앙 흡수 부재로부터 외측 흡수 부재로의 유체 흐름을 방해하는 흡상 차단층을 추가로 포함하는 정합성 흡수 부재를 갖는 본 발명의 흡수 용품의 횡단면도이다.
도 4A 및 4B는 용품을 착용하였을 때 파우치가 상부 흡수층이 윗방향으로 굴곡하기 쉽도록 만드는, 상부 흡수층 바로 아래에 자유 유동성 입자 또는 니트 파우치를 갖는 2가지 형태의 흡수 용품의 횡단면도를 나타낸다.
도 5는 2개의 흡수층 사이에 배치되는 자유 유동성 입자 또는 니트 파우치를 포함하는 생리대의 부분 파단도이다.
도 6A 내지 6C는 흡수층 상에 배치된 자유 유동성 입자 또는 니트의 중앙 파우치가 정합성 흡수 부재로 사용될 수 있는 실시태양을 나타낸다.
도 7은 자유 유동성 입자의 내부 파우치를 갖는 중앙 흡수 부재 및 흡상 차단층을 포함하는 흡수 코어의 파단도를 나타낸다.
도 8은 니트 및(또는) 다른 자유 유동성 입자로 충전된 중앙 필로우(pillow)를 포함하는 패드의 부분 단면도를 나타낸다.
도 9는 자유 유동성 입자의 안식각을 측정하기 위한 간단한 장치를 나타낸다.
도 10은 안식각을 자유 유동성 입자의 파일(pile)로 측정하는 방법을 보여준다.
도 11은 자유 유동성 입자의 투과도를 측정하는데 사용된 장치를 나타낸다.
도 12는 도 11의 장치의 밑면도를 나타낸다.
도 13은 2회 디스퍼징된 니트를 포함하는 흡수 용품의 제조 방법에 대한 흐름도이다.
도 14는 2종 이상의 니트를 갖는 흡수 용품의 제조 방법에 대한 흐름도이다.
도 15는 본 발명에 따라 제조된 유칼립투스 니트의 SEM 현미경사진이다.
도 16은 섬유가 니트 표면으로부터 돌출되어 있는 유칼립투스 니트의 SEM 현미경사진이다.
도 17은 모울(Maule) 디스퍼징기로 제조한 유칼립투스 니트의 횡단면도의 SEM 현미경사진이다.
정의 및 시험 방법
본 명세서에서 사용된 용어 "흡수 용품"은 신체 배설물과 같은 액체를 흡수해서 수용하는 고안물을 말하며, 보다 구체적으로는 신체로부터 배출되는 각종 배설물을 흡수해서 수용하기 위하여 착용자의 신체에 대향하여 또는 착용자의 신체에 근접하게 위치하는 고안물을 말한다.
본 명세서에서 사용된 "생분해가능한"이란 화합물이 미생물 및(또는) 자연적 인 환경 요인에 의해 궁극적으로 이산화탄소 및 물 또는 생물 자원으로 완전히 분해될 수 있는 능력을 말한다. 한 실시태양에서, 자유 유동성 입자는 실질적으로 생분해가능하다. 다른 실시태양에서는 흡수 용품 전체가 실질적으로 생분해가능하다.
본 명세서에서 사용된 "벌크" 및 "밀도"는 달리 언급하지 않는 한, 7.62 cm(3 인치) 직경의 원형 가압판으로 0.34 kPa(0.05 psi)의 하중에서 행해진 샘플의 오븐 건조 질량 및 두께 측정치에 기초한다. 샘플의 두께 측정치는 4 시간 이상 동안 상태조정 후 TAPPI 상태조정된 방(50% 상대 습도 및 23 ℃)에서 행해진다. 샘플은 접촉 가압판의 면적 하에서 본질적으로 편평하고 균일해야 한다. 벌크는 cc/g 단위의 섬유 질량 당의 부피로 표현되고, 밀도는 그 역, g/cc이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "셀룰로스(celluosic)"는 셀룰로스를 주 구성성분으로 갖는, 구체적으로는 50 중량% 이상의 셀룰로스 또는 셀룰로스 유도체를 포함하는 임의의 물질을 포함하는 것을 의미한다. 따라서, 이 용어는 면화, 대표적인 목재 펄프, 비목재 셀룰로스 섬유, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 레이온, 열기계 목재 펄프, 화학 목재 펄프, 탈결합된 화학 목재 펄프, 유액분비식물, 세균 셀룰로스 등을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 "탈결합제"는 건조될 때 셀룰로스 섬유들 사이에서 일어나는 정상적인 수소 결합을 방해하는데 사용될 수 있는 화학약품이다. 탈결합제는 일반적으로 지방 부분 또는 알킬 사슬 또는 수소 결합을 방해하는 다른 성분을 갖는 분자를 포함한다. 많은 경우에, 탈결합제는 종종 4급 아민기를 포함하는 양 이온계이다. 그러나, 특성상 양이온계, 비이온계 또는 음이온계일 수 있는 탈결합제를 사용하는 것은 본 발명의 영역 내이다. 이론으로 한정되길 바라지는 않지만, 탈결합제는 수소 결합을 방해하는 것 외에, 섬유와 웹 중에 존재하는 다른 화학약품 사이의 이온 및 공유 결합도 또한 방해할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "기저귀"는 착용자의 아랫 몸통 주위에 착용되는, 일반적으로 유아 및 실금자가 착용하는 흡수 용품을 말한다.
용어 "일회용"은 본 명세서에서 세탁되거나 또는 그렇지 않을 경우 흡수 용품으로 재사용되거나 또는 저장되지 않는 흡수 용품을 설명하는데 사용된다(즉, 흡수 용품은 한 번 사용후에 버려지며, 임의적으로 재활용되거나, 퇴비를 만들거나, 또는 다르게는 환경 우호적인 방식으로 버려진다).
본 명세서에서 사용된 용어 "디스퍼징(disperging)"은 섬유끼리 과도한 손상을 주지 않고서 서로에 대하여 마찰되도록 하는 증가된 콘시스턴시(consistency) (예를 들면, 8% 초과, 대표적으로는 10% 콘시스턴시 초과, 예를 들면 약 12% 내지 약 25% 또는 약 18% 내지 약 42%)에서 습윤 섬유의 기계적 가공처리를 말한다. 일반적으로 혼련기 또는 디스퍼징기로 알려진 장치가 사용될 수 있지만, 2개의 용어는 모두 본 명세서에서 사용되는 용어 "디스퍼징기"에 포함된다. 이 가공처리에서, 섬유는 주로 비틀리거나 또는 곱슬거리게 된다. 디스퍼징은 종종 제지 분야에서는 "분산"으로 불려지는데, 여기서는 섬유 특성을 변형시키고 재활용 작업에서 잉크 제거를 향상시키기 위해 적용되어 왔다. 이하에 디스퍼징 작업을 (본 발명 이전에는 전형적으로 바람직하지 못한 것으로 되어 있던) 섬유상 니트의 계획적인 생성에 적용시키는 방법들이 제공된다.
본 명세서에서 사용된 "분산제"는 미세한 고체 입자들을 현탁액 상태로 유지시키는 것을 돕고 유체 매질 중에서 그들의 응집 또는 침강을 억제하는 화학적 화합물이다. 용어 "분산제"는 본 명세서에서 사용될 때 섬유의 기계적 가공처리를 말하는 상기한 용어 "디스퍼징" 및 "분산"과 혼동되어서는 안된다. 각종 예시적인 분산제들은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 1998년 8월 18일에 허여된 태너(Tanner) 등의 미국 특허 제5,795,377호에 기재되어 있다. 기계적 교반의 도움을 받아, 분산제도 또한 입자들의 응집물의 파괴를 촉진시켜 입자 현탁액을 형성시킬 수도 있다. 전반적으로, 당 업계에서 공지된 분산제들은 유체 매질 중에서 고체 입자들의 침강, 침착, 침전, 단결, 응집, 응고, 부착 또는 케이크형성을 막는데 유용하다. 적합한 분산제로는 폴리카르복실레이트, 폴리술포네이트, 폴리술페이트 및 폴리포스페이트를 포함하는 유기 고분자전해질; 무기 술포네이트, 폴리포스페이트 및 실리케이트; 및 극성 기 함유 중합체, 예를 들면 폴리아크릴아미드 및 폴리올을 들 수 있다. 합성 중합체 분산제의 예는 에틸렌 불포화 단량체와 모노-에틸렌 불포화 카르복실산 또는 그들의 부분적으로 중화된 염의 공중합체이다. 유용한 모노 불포화 카르복실산의 예로는 아크릴산, 메타크릴산, 말레산, 말레산 무수물, 이타콘산, 이타콘산 무수물, 푸마르산, 말레산, 푸마르산 및 이타콘산의 반 에스테르 또는 반 아미드, 크로톤산, 1-18개의 탄소 원자를 갖는 알킬기를 함유하는 알킬 아크릴레이트 및 메타크릴레이트, 비닐 에스테르, 비닐방향족 화합물, 디엔 등을 들 수 있다. 모노에틸렌 불포화 카르복실산의 단일중합체 또는 이들 단량 체들의 혼합물도 또한 사용될 수 있다. 예로는 아크릴산 및 메타크릴산 단일중합체 및 아크릴산/메타크릴산 공중합체를 들 수 있다. 사용할 수 있는 폴리아크릴아미드의 예로는 폴리아크릴아미드 및 폴리메타크릴아미드 및 1-18개의 탄소 원자를 갖는 알킬기를 함유하는 그들의 N 및 N,N 디알킬 유도체를 들 수 있다.
술폰산 함유 중합체 분산제의 예로는 모노에틸렌 불포화 술폰산(또는 그의 염)의 단일중합체 및 이들과 상기한 에틸렌 불포화 단량체들과의 공중합체를 들 수 있다. 적합한 술폰화 함유 단량체는 방향족 술폰산(예를 들면, 스티렌 술폰산, 2-비닐 에틸벤젠술폰산, 2-비닐-3-브로모벤젠술폰산, 2-알릴벤젠-술폰산, 비닐페닐 메탄술폰산), 헤테로시클릭 술폰산(예를 들면, 2-술포-4-비닐-푸란 및 2-술포-5-알릴푸란), 및 방향족 술폰산(예를 들면, 에틸렌술폰산 및 1-페닐에틸렌 술폰산)을 포함한다. 입상 혼합물 또는 슬러리의 유동학에 변화를 초래하는데 유용한 다른 술폰화 중합체는 칼슘 리그노술포네이트, 포름알데히드 개질된 나프탈렌 술포네이트, 술폰화 멜라민-포름알데히드 중합체 및 다른 술폰화 중합체를 포함한다.
본 명세서에서 사용된 "등가 니트 입자 크기"는 니트가 구형 형태인 것으로 추정하였을 경우 니트의 등가 직경의 척도임을 뜻한다. 등가 니트 입자 크기는 예를 들면, 니트 샘플을 체질함으로써 정량화될 수 있다. 별법으로는, 개별 니트에 대한 등가 니트 입자 크기는 니트 샘플을 유리판 위에 두고 고해상도 사진을 찍는 상 분석 방법에 의해 결정될 수 있다. 니트의 측정된 면적으로부터, 등가 니트 입자 크기는 니트의 횡단면이 원형인 것으로 가정함으로써 계산할 수 있다. 본 발명에 유용한 니트는 약 150 마이크로미터 초과 내지 약 10 밀리미터(mm) 미만, 보다 구체적으로는 약 250 마이크로미터 초과 내지 약 5 mm 미만, 적합하게는 약 300 마이크로미터 내지 약 2 mm 미만의 등가 입자 크기를 갖는다.
본 명세서에서 사용된 용어 "연장가능한"은 x-y 평면에서 그들의 치수 중의 적어도 하나가 적어도 10% 만큼 및 구체적으로는 적어도 20% 만큼 증가할 수 있는 용품을 말한다. x-y 평면은 용품의 면들과 일반적으로 평행한 면이다. 용어 연장가능한 물품은 신축성 및 탄성적으로 신축성(아래에서 정의됨)인 물품을 포함한다. 예를 들면 흡수 코어를 포함하는 생리대의 경우, 용품 및 흡수 코어는 길이 및 폭 모두에 있어서 연장가능할 수 있다. 그러나, 흡수 용품은 이들 방향들 중의 하나, 예를 들면 길이 방향에서만 연장가능할 수 있다. 흡수 코어를 포함하는 흡수 용품은 연장가능한 것 외에, 또한 "신축성"일 수도 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "신축성"은 연신력이 용품에 인가될 때 연장가능하고 약간의 내신축성을 제공하는 용품을 말한다. 용어 "탄성적으로 신축성" 또는 "탄성적으로 연장가능한"은 동의어이다. 본 명세서에서 사용된 이들 용어들은 평면내 연신력이 제거되었을 때 용품 또는 흡수 섬유상 구조가 그의 연장되지 않은 (원) 치수를 향해 돌아가려고 하게 됨을 의미한다. 그러나, 그의 연장되지 않은 치수로까지 돌아갈 필요는 없다. 그의 연장되지 않은 치수와 최대 연장된 치수 사이의 이완된 치수로 돌아갈 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "섬유" 또는 "섬유상"은 상기 입상 물질의 길이 대 직경 비가 약 10보다 크고, 구체적으로는 약 20보다 큰 입상 물질을 말한다. 역으로, "비섬유" 또는 "비섬유상" 물질은 상기 입상 물질의 길이 대 직경 비가 약 10 또는 그 미만인 입상 물질을 말한다.
본 명세서에서 사용된 벌크 물질(예를 들면, 용품의 흡수 성분)은, 1 cm x 1 cm의 횡단면을 갖는 25 cm 길이 물질의, TAPPI-상태조정된(23 ℃에서 50% 상대습도) 직선형 스트립이 5 cm 직경의 봉 주위에서 3초 동안에 걸쳐 굴곡을 일으키기 위하여 스트립의 단부들에 6 뉴튼 초과의 힘을 인가할 필요없이 파괴되지 않고서 180도 굴곡될 수 있을 때(봉의 둘레의 약 50%를 감쌀 수 있을 때) "가요성"인 것으로 간주된다. 스트립을 5초 동안 봉 상에 둔 상태로 유지한 다음 스트립을 봉으로부터 제거한 후에도 30도 이상의 각으로 굴곡된 채로 남아 있는 경우(즉, 완전한 직선형 스트립이 0도의 각을 형성한다면, 스트립 단부의 직선 부분이 서로에 대하여 30도 이상의 각으로 있도록 스트립이 변형된 경우) 이 물질은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 "형태 보유성"이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "자유 유동성"은 입자들이 사람의 몸에 착용된 생리대의 사용시에 전형적으로 겪게 되는 전단력(손가락을 해당 입자들 중에 둔채 손가락들을 함께 부드럽게 마찰시킴으로써 얻어지는 것과 유사한 힘)에 반응하여 쉽게 유동할 수 있는 능력을 말한다. 경목 니트 및 폴리메틸우레아(PMU) 입자(하기됨)와 같은 건조된 느슨한 과립 물질들은, 변형될 수는 있지만 일반적으로 자유로이 유동하지는 않는 점토와 같은 물질과는 대조적으로 상기 조건 하에서 일반적으로 자유 유동성이다. 구체적으로, 자유 유동성 입자들은 건조 상태에서 약 70도 미만 및 구체적으로는 약 60도 미만의 안식각(이하 설명됨)을 갖게 된다. 유사하게, 자유 유동성 입자들은 일반적으로, 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있는 ASTM Test Method D6128-97, "Standard Shear Testing Method for Bulk Solids Using the Jenike Shear Cell"에 명시되어 있는 바와 같이, 입자들을 제니크(Jenike) 전단 유동 시험에 따라 측정하였을 때, 높은 단결 압력(σ1) 대 응집 강도(fc) 비를 갖게 된다. 이 시험은 몇몇 하중 하에서의 입자내 전단력을 관찰하고 입자들의 단결 압력 및 응집 강도, 뿐만 아니라 내부 마찰의 유효각(δ) 및 내부 마찰의 운동각(φ)를 얻기 위하여 모어(Mohr) 원 분석을 사용한다. 가장 흥미로운 것은 본 명세서에서 "유동 계수"로 명명되는 단결 압력 대 응집 강도의 비이다. 약 1 이하의 유동 계수는 유동성이 거의 없거나 또는 비유동성인 물질을 나타낸다. 자유 유동성 입자들은 일반적으로 약 2 초과, 특히 약 2.5 초과, 보다 특히 약 3 초과, 및 가장 특히 약 3.5 내지 약 10의 유동 계수를 갖게 된다. 매우 높은 유동성 및 낮은 응집 강도를 갖는 물질인 건조한 과립 모래는 약 10의 유동 계수를 가질 수 있다. 제니크 전단 시험은 제니크 앤드 요한슨, 인크.(Jenike & Johanson, Inc.)(미국 매사추세츠주 웨스트포드 소재)에 의해 상업적으로 수행된다. 한 실시태양에서, 본 발명의 입자들은 또한 약 67도 이하, 특히 약 60도 이하, 및 가장 특히 약 57도 이하의 내부 마찰의 유효각(δ)을 갖는다. 과립 입자들의 유동학적 특성을 취급하는 유용한 원칙들은 문헌[K. Shinohara in "Fundamental and Rheological Properties of Powders", Chapter 4 in Handbook of Powder Science and Technology, ed. by M.E. Fayed and L. Otten, 2nd ed, Chapman & Hall, New York, 1887, pp. 96-145]에 설명되어 있다.
본 명세서에서 사용된 "고수율 펄프 섬유"는 약 65% 이상의 수율, 보다 구체적으로는 약 75% 이상의 수율, 및 더욱 더 구체적으로는 약 75 내지 약 95%의 수율을 제공하는 펄프화 가공처리에 의해 제조된 펄프의 제지 섬유이다. 수율은 초기 목재 질량의 %로 표현되는 가공처리된 섬유의 생성된 양이다. 고수율 펄프는 모두 높은 양의 리그닌을 함유하는, 표백된 화학열기계 펄프(BCTMP), 화학열기계 펄프(CTMP), 압력/압력 열기계 펄프(PTMP), 열기계 펄프(TMP), 열기계 화학 펄프(TMCP), 고수율 술파이트 펄프, 및 고수율 크라프트 펄프를 포함한다. 특징적인 고수율 섬유는 약 1% 이상, 보다 구체적으로는 약 3% 이상, 더욱 더 구체적으로는 약 2% 내지 약 25%의 질량의 리그닌 함량을 가질 수 있다. 마찬가지로, 고수율 섬유는 예를 들면 20보다 큰 카파 값을 가질 수 있다. 한 실시태양에서 펄프화 및 임의적인 표백 단계 후 및 건조 다발 또는 웹으로 성형되기 전의, 고수율 펄프 섬유는 상당히 대부분이 비교적 손상되지 않은 섬유로 이루어지고, 높은 자유도[200 캐나다 표준 자유도(Canadian Standard Freeness)(CSF) 이상, 보다 구체적으로는 250 CSF 이상, 더욱 더 구체적으로는 400 CSF 이상] 및 낮은 미분 함량(제지 분야의 통상의 숙련인에게 공지된 브릿 자(Britt jar) 시험에 의해 25% 미만, 보다 구체적으로는 20% 미만, 더욱 더 구체적으로는 15% 미만 및 더욱 더 구체적으로는 10% 미만)를 특징으로 할 수 있다. 한 실시태양에서, 고수율 섬유는 주로 연목이고, 노던(northern) 연목 BCTMP일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "소수성"은 공기 중에서의 물의 접촉각이 90도 이상인 물질을 말한다. 대조적으로 본 명세서에서 사용된 용어 "친수성"은 공기 중에서의 물의 접촉각이 90도 미만인 물질을 말한다. 칸(CAHN) 표면력 분석기(SFA 222)를 사용하여 친수성을 측정할 수 있으며, 당 업계에 공지된 다른 각종 장치들도 사용할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "니트(nit)"는 일반적으로 엉킨 섬유를 포함하는 입상의 물질을 말한다. 니트는 또한 때때로 "넵(nep)", "섬유 묶음(bundle)" 또는 "섬유 플레이크(flake)"로 언급되기도 한다. 니트는 또한 니트를 형성하는 엉킨 섬유들 사이에서 그의 구조 내에 모관 또는 보이드를 포함하며, 불규칙한 형태를 가질 수 있지만, 타원 또는 구와 같은 보다 규칙적인 형태가 얻어질 수 있다. 니트는 일반적으로 니트들의 한 덩어리 내에서 폭넓은 기공 크기 분포를 야기시키는 크기 범위를 나타내지만, 니트들 사이에서의 기공이 클수록 니트 내의 기공은 작다. 이 기공 크기 분포는 점액 및 월경과 같은 점탄성 물질의 양호한 흡수를 가능하게 하며, 양호한 흡수성 및 유체 보유성을 위해 필요한 작은 기공들을 제공하면서 유체의 급작스런 분출물의 양호한 흡수를 제공할 수 있다. 일반적으로, 니트 및 다른 자유 유동성 입자들은 일반적으로 에어레잉, 플러프 펄프 또는 티슈의 기공 크기의 상한치보다 더 큰, 입자 크기 정도의 유효 크기를 갖는 다수의 기공들을 제공한다.
본 명세서에서 사용된 "제지 섬유"는 모든 공지된 셀룰로스 섬유 또는 셀룰로스 섬유를 포함하는 섬유 믹스를 포함한다. 본 발명의 웹을 제조하는데 적합한 섬유는 비목질 섬유, 예를 들면, 면, 마닐라삼, 케나프(kenaf), 사바이풀(sabai grass), 아마, 아프리카나래새, 짚, 황마, 삼, 사탕수수의 설탕 짜낸 찌끼, 유액 분비 식물 풀솜 섬유 및 파인애플 잎 섬유; 셀룰로스를 생산할 수 있는 세균; 리오셀, 레이온 또는 다른 인조 셀룰로스 섬유; 및 노던 및 서던 연목 크라프트 섬유와 같은 연목 섬유; 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무 및 사시나무포플러와 같은 경목 섬유를 포함하는, 낙엽수 및 침엽수로부터 얻어지는 것과 같은 목질 섬유를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는 생물 자원으로부터의 임의의 천연 또는 합성 셀룰로스 섬유를 포함한다. 목질 섬유는 고수율 또는 저수율 형태로 제조될 수 있으며, 크라프트, 술파이트, 고수율 펄프화 방법을 포함하는 임의의 공지된 방법 및 다른 공지된 펄프화 방법으로 펄프화될 수 있다. 한 실시태양에서, 니트는 2개 이상의 별도의 생물 자원, 예를 들면 경목 및 연목 섬유, 또는 목재 기재 섬유 및 면, 또는 유칼립투스 섬유 및 삼 섬유 등으로부터의 셀룰로스 섬유를 포함하며, 이 때 각 자원으로부터의 섬유는 섬유의 질량을 기준하여 10% 이상 또는 20% 이상 또는 30% 이상의 양으로 존재할 수 있다.
1998년 12월 27일에 허여된 라아마넨(Laamanen) 등의 미국 특허 제4,793,898호; 1986년 6월 10일에 허여된 창(Chang) 등의 미국 특허 제4,594,130호; 및 미국 특허 제3,585,104호에 기재되어 있는 섬유 및 방법을 포함하여, 오르가노솔브(organosolv) 펄프화 방법으로부터 제조된 섬유가 또한 사용될 수 있다. 유용한 섬유는 또한 1997년 1월 21일에 허여된 고든(Gordon) 등의 미국 특허 제5,595,628호에 예시되어 있는 안트라퀴논 펄프화에 의해 제조될 수도 있다.
표백된 제지 섬유를 사용하는 실시태양에서, 임의의 공지된 표백 방법이 사용될 수 있다. 모든 다양한 형태의 레이온 및 비스코스 또는 화학적으로 개질된 셀룰로스로부터 유도된 다른 섬유를 포함하는 합성적으로 제조된 셀룰로스 섬유도 또한 사용될 수 있다. 화학적으로 처리된 천연 셀룰로스 섬유, 예를 들면 머서가공된 펄프, 화학적으로 강화 또는 가교결합된 섬유 또는 술폰화 섬유가 사용될 수 있다. 한 실시태양에서, 섬유는 대체로 정제되지 않거나 또는 단지 가볍게만 정제된다(예를 들면, 인가되는 정제 에너지가 섬유의 톤 당 3 hp-일 미만). 재활용된 섬유 또는 미사용 섬유 또는 이들 2가지 모두가 사용될 수 있지만, 한 실시태양에서는 섬유들이 본질적으로 미사용 섬유들로만 이루어진다. 머서가공된 섬유, 재생 셀룰로스 섬유, 미생물에 의해 생산된 셀룰로스, 레이온 및 다른 셀룰로스 물질 또는 셀룰로스 유도체가 사용될 수 있다. 적합한 제지 섬유들은 또한 재활용된 섬유, 미사용 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "중합 웹"은 주로 중합 물질로 이루어진 다공질 또는 비다공질 층을 말하며, 부직 웹, 플라스틱 필름, 중합 필름, 천공 필름 또는 포옴으로 된 층일 수 있다. 중합 웹은 흡상 차단층, 배플층, 배면시트로 사용될 수 있고, 충분히 액체 투과성인 경우 흡수 용품의 상부시트로 사용될 수 있다. 중합 웹은 약 50 중량% 이상의 중합 물질, 보다 구체적으로는 약 80 중량% 이상의 중합 물질, 및 가장 구체적으로는 약 90 중량%의 중합 물질로 이루어질 수 있다. 이 물질의 예에는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리비닐 화합물 및 폴리아미드, 및 이들의 공중합체 또는 혼합물을 포함한다. 항균제, 냄새 제거 첨가제, 무기 충전제 입자, 계면활성제, 안료 및 염료, 피부연화제 등을 포함하여 많은 첨가제 및 화합물들이 중합 웹에 첨가될 수 있거나 또는 중합체 성분들의 일부일 수 있다. 웹은 또한 특정 입자 또는 체액 성분들의 보유를 개선하기 위하여 일렉트렛을 갖도록 처리될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "생리대"는 신체로부터 배출되는 다양한 배설물(예를 들면, 혈액, 월경 및 뇨)을 흡수하여 수용하기 위한, 외음부에 인접하게 여성이 착용하는 용품을 말한다. 본 발명을 생리대 형태로 나타내고 설명하지만, 본 발명은 또한 다른 여성 위생 또는 월경 패드, 예를 들면 팬티라이너 또는 탐폰, 또는 다른 흡수 용품, 예를 들면 기저귀 또는 실금용 패드에도 적용될 수 있음을 알아야 한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "여성용 위생 패드"는 생리대와 동의어이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "계면활성제"는 1종의 계면활성제 또는 2종 이상의 계면활성제의 혼합물을 포함한다. 2종 이상의 계면활성제들의 혼합물이 사용되는 경우, 계면활성제들은 단, 혼합물 중에 존재하는 계면활성제들이 서로 상용성이기만 하면, 동일하거나 또는 상이한 분류로부터 선택될 수 있다. 일반적으로, 계면활성제는 음이온계, 양이온계, 비이온계 및 양성 계면활성제를 포함하여 당 업계에 공지된 임의의 계면활성제일 수 있다. 음이온계 계면활성제의 예는 특히, 직쇄 및 분지쇄 소듐 알킬벤젠술포네이트; 직쇄 및 분지쇄 알킬 술페이트; 직쇄 및 분지쇄 알킬 에톡시 술페이트; 및 실리콘 포스페이트 에스테르, 실리콘 술페이트, 및 실리콘 카르복실레이트, 예를 들면 미국 조지아주 노르크로스에 위치하는 람벤트 테크놀로지즈(Lambent Technologies)에 의해 제조된 것을 포함한다. 양이온계 계면활성제의 예로서는 우지 트리메틸암모늄 클로라이드, 및 보다 일반적으로는 실리 콘 아미드, 실리콘 아미도 4급 아민, 및 실리콘 이미다졸린 4급 아민을 들 수 있다. 비이온계 계면활성제의 예로서는 알킬 폴리에톡실레이트; 폴리에톡실화 알킬페놀; 지방산 에탄올 아미드; 디메티콘 코폴리올 에스테르, 디메티코놀 에스테르, 및 디메티콘 코폴리올, 예를 들면 람벤트 테크놀로지즈가 제조한 것; 및 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드 및 알콜의 복합 중합체를 들 수 있다. 양성 계면활성제의 한 예시적인 분류는 람벤트 테크놀로지즈(미국 조지아주 노르크로스)가 제조한 실리콘 암포테릭스이다.
본 명세서에서 사용된 "수분 보유 값(WRV)"은 본 발명의 목적에 유용한 몇몇 섬유를 특성화하는데 사용될 수 있는 척도이다. WRV는 섬유 0.5 그램을 탈이온수 중에 분산시키고, 밤동안 침지시킨 다음, 섬유를 바닥에 0.15 mm (100 메쉬) 스크린을 갖는 4.83 cm(1.9 인치) 직경의 튜브 중에서 1000 g에서 20분 동안 원심분리시켜서 측정한다. 샘플을 칭량한 다음 105 ℃에서 2 시간 동안 건조시킨 다음 다시 칭량하였다. WRV는 (습윤 중량 - 건조 중량)/건조 중량이다. 본 발명의 목적에 유용한 섬유는 약 0.7 이상, 보다 구체적으로는 약 1 내지 약 2의 WRV를 가질 수 있다. 고수율 펄프 섬유는 대표적으로는 약 1 이상의 WRV를 갖는다.
본 명세서에서 사용된 물질은 이들이 과량의 물 중에서 실질적으로 용해되어용액을 형성하고, 이에 의해 그의 초기 형태를 상실하여 수용액 전체에 걸쳐 본질적으로 분자적으로 분산되어 있게 될 때 "수용성"인 것으로 간주되게 된다. 대체로, 가교결합이 물질을 수불용성으로 만들기 쉽기 때문에 수용성 물질은 상당한 정도의 가교결합은 없게 된다. "수불용성"인 물질은 상기한 정의에 따라 수용성이 아닌 것이다. 본 발명에서 압축된 물질은 습윤시에 팽창이 가능하도록 수용성 물질과 결합될 수 있다. 수용성 접착제를 사용하여 본 발명의 성분들을 결합시킬 수 있다. 몇몇 실시태양에서는 접착제 및 흡수 성분들도 또한 수용성일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "습윤 강도제"는 습윤 상태에서 섬유들 사이의 결합을 보호하고, 보강하고 또는 고정화시키는데 사용되는 물질이다. 대표적으로는, 종이 및 티슈 제품 중에서 섬유들을 고정시키는 수단은 수소 결합, 때때로 수소 결합과 공유 결합 및(또는) 이온 결합의 조합을 포함한다. 본 발명의 한 실시태양에서, 습윤 보강 첨가제들을 사용하여 섬유-대-섬유 결합점을 고정화시켜 이들을 습윤 상태에서 내파괴성으로 만든다. 이 경우, 본 명세서에서 사용된 용어 "습윤 상태"는 제품이 물 또는 다른 수용액으로 대체적으로 포화될 때의 상태를 말하지만, 수분 함유 체액, 예를 들면 뇨, 혈액, 점액, 월경, 설사, 림프액 및 다른 신체 배설물로 상당히 포화된 것을 의미할 수도 있다.
본 발명에 적용할 수 있는, 종이 및 보드에 습윤 강도를 부여하기 위하여 제지 공업에서 일반적으로 사용되는 많은 물질들이 있다. 이들 물질은 당 업계에서 "습윤 강도제"로 알려져 있으며, 다양한 제조원으로부터 상업적으로 입수할 수 있다. 본 발명의 목적상, 종이 웹 또는 시트에 첨가될 때 0.1을 초과하는 평균 습윤 기하 인장 강도:건조 기하 인장 강도 비를 갖는 시트를 제공하게 되는 임의의 물질이 습윤 강도제로 명명되게 된다.
적합한 영구적인 습윤 강도제는 대표적으로는 그들 자신과, 또는 셀룰로스 또는 목질 섬유의 다른 구성성분들과 가교결합할 수 있는 수용성, 양이온성의 올리 고머 또는 중합체 수지이다. 이러한 목적에 가장 널리 사용되는 물질은 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린 타입 수지로 알려진 중합체 군이다. 이들 물질은 카임(Keim)의 특허들(미국 특허 제3,700,623호 및 미국 특허 제3,772,076호)에 기재되어 있으며, 미국 델라웨어주 윌밍톤에 위치한 헤르클레스, 인크.(Hercules, Inc.)에 의해 키멘(KYMENE) 557H 폴리아민-에피클로로히드린 수지로 판매된다. 관련 물질들이 미국 노쓰 캐롤라이나주 샤롯테에 위치한 헨켈 케미칼 캄파니(Henkel Chemical Co.) 및 미국 조지아주 애틀란타에 위치한 조지아-퍼시픽 레진즈, 인크.(Georgia-Pacific Resins, Inc.)에 의해 시판되고 있다. 다른 유용한 습윤 강도제들은 페트로비치(Petrovich)의 특허들(미국 특허 제3,885,158호; 미국 특허 제3,899,388호; 미국 특허 제4,129,528호 및 미국 특허 제4,147,586호) 및 반 에남(van Eenam)의 특허(미국 특허 제4,222,921호)에 기재되어 있는 것들을 포함하여, 몬산토(Monsanto)가 개발하여 산토 레스(SANTO RES)(등록상표) 라벨 하에 시판하고 있는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지를 포함한다. 비록 소비재에 일반적으로 사용되지는 않지만, 폴리에틸렌이민 수지도 또한 본 발명의 제품에서 결합점들을 고정화시키는데 적합할 수도 있다. 다른 군의 영구적인 타입의 습윤 강도제로는 포름알데히드와 멜라민 또는 우레아와의 반응에 의해 얻어지는 아미노플라스트 수지를 예로 들 수 있다.
양이온성 습윤 강도제의 효능은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 1999년 8월 10일에 허여된 통 순(Tong Sun) 및 린드세이(J.D. Lindsay)의 미국 특허 제5,935,383호, "Method for Improved Wet Strength Paper"에 따라 셀룰로스 섬 유를 반응성 음이온성 화합물로 처리함으로써 향상될 수 있다.
흡수 및 역습윤 시험
흡수 및 역습윤 시험은 합성 월경 모조물 2 ml를 흡수하기 위한 흡수 시간을 나타낸다. 이 시험 방법은 시험하고자 하는 건조 과립 물질 3.0 그램 및 과립 흡수 재료 바로아래에 초흡수성 입자 소량을 포함하는, 9.5 cm의 주축 및 4 cm의 부축을 갖는 타원 형태의 부직 덮개 안에 있는 니트 또는 다른 자유 유동성 입자에 대하여 적용된다.
타원형 파우치는 입자들과 접촉하게 되는 표면 상에 파인리(Finely) 접착제 2525A 15 gsm으로 처리된, 독일의 코로빈 게엠베하(Corovin GMBH)가 제조한 20 gsm SMS(스펀본드-멜트블로운-스펀본드 라미네이트) 웹을 포함하는 하면을 갖는다. 이 20 gsm 웹을 타원형 홀이 그 안에 있는, 길이 9.5 cm, 폭 4 cm 및 깊이 9 mm의 평판을 포함하는 다이 엘레멘트 상에 놓는다. 다이 엘레멘트 안 공간의 깊이 9 mm 벽은 수직이다. 웹은 홀 내로 처지게 된다. 이어서 미결정질 셀룰로스 코팅된 초흡수성 입자를 아래에 놓여있는 판의 타원형 홀 위의 영역에서 웹의 접착제 상에 편다. 코팅된 초흡수성 입자들은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 1999년 4월 16일에 출원된, 공동 소유의 동시계류중인 출원 번호 제60/129744호, "Superabsorbent-containing Composites"에 따라, 펑셔날 푸즈(Functional Foods)로부터의 셀룰로스 분말 타입 XL110로 처리된 스톡하우센 (Stockhausen) 880 초흡수성 입자[미국 사우쓰 캐롤라이나주 그린보로 소재 스톡하우센 인크.(Stockhausen Inc.) 제품]로부터 제조된다. 그 후에, 건조 니트 3.0 그램을 20 gsm SMS 층 위의 니트 깊이가 아래에 놓여있는 판의 홀에서 실질적으로 균일하도록 초흡수성 입자 위에 도포한다. SMS 층 및 니트의 층을 킴벌리-클라크 코포레이션(Kimberly-Clark Corp.)(미국 위스콘신주 니나 소재)으로부터 프리즘 12T로 입수할 수 있는 40 gsm 스펀본드 이성분 (폴리에틸렌/폴리프로필렌) 웹으로 덮는다. 이어서, 가열된 엘레멘트가 아래에 놓여있는 판의 타원형 홀 주위에서 SMS 웹의 둘레와 접촉하도록 함으로써 하부 SMS 및 상부 이성분 웹을 가열 실링시킨다. 따라서 2개의 웹이 함께 열 결합되어 니트 및 초흡수성 입자를 포함하는 타원 형태의 파우치를 형성한다. 파우치는 두께가 약 6 mm 내지 약 9 mm이다. 파우치를 본질적으로 폴리프로필렌 60% 및 표백된 크라프트 연목 섬유 40%로 이루어진, 길이 210 mm 및 폭 65 mm의 모래시계 형태의 코폼(coform) 층 상에 둔다. 코폼 층을 배면시트로 사용되는 20 미크론 두께의 폴리에틸렌 웹에 접착제로 부착시킨다. 커버 소재를 접착제로 코폼 층 및 배면시트에 부착시키고, 용품을 코폼 층과 동일한 폭 및 길이로 다이 절단하여 생리대를 형성하였다. 2 밀리미터 연부 접합선을 코폼 층 내에서 엠보싱시키며, 코폼 층의 연부로부터 2 밀리미터 떨어져 있다.
흡수 용품의 파우치를, 슬롯이 유체가 흡수 재료 내로 흡수될 수 있을 때까지 유체를 보유하기 위한 통으로 사용되도록, 투명 아크릴 블록 내로 절단된 5.04 cm x 1.27 cm 크기의 직사각형 전달 슬롯을 갖는 유체 저장기에서 전달된 가공처리된 돼지 피[미국 펜실베니아주 림스타운 소재 코칼리코 인크.(Cocalico)로부터 얻음] 2 ml로 적셨다. 블록은 162 g의 질량을 갖고, 7.3 cm x 7.5 cm의 발자국(샘플에 대한 접촉 영역)을 갖고, 이 때 전달 슬롯은 발자국 내에서 중앙에 위치한다. 슬롯은 파우치의 길이 방향으로 배향되고, 그의 길이방향 중심선 위에 놓여진다. 블록의 표면은 유체의 흡수가 실질적으로 흡수 재료의 파우치에 인접한 슬롯 영역 상에서 일어나도록 흡수 재료의 표면 상에 평평하게 놓여진다. 유체 2 ml를 흡수하는 시간을 시각적 관찰에 기초하여, 스톱와치를 사용하여 초 단위로 측정한다. 시간측정은 유체 2 ml가 슬롯으로 들어가서 흡수 재료와 접촉할 때 시작하여 유체가 흡수 재료의 커버 또는 상부 표면 내로 완전히 통과되었을 때 끝난다. 보다 적은 흡수 시간은 특정 재료의 보다 신속한 흡수 속도를 나타낸다.
일단 재료가 적셔졌으면, 역습윤도 또한 측정할 수 있다. 슬롯을 갖는 플라스틱 블록을 유체가 흡수된 후 1분 동안 재료 상에 놓아 둔다. 1 분 후, 블록을 제거하고 재료를 8분 동안 방해하지 않고 그대로 둔다. 이어서, 포트 제임스(Fort James)(미국 버지니아주 리치몬드) 베리굳(Verigood)(등록상표) 브랜드 압지 재료의 예비칭량한 조각을 시험표본의 상부 상에 두어 3분 동안 3.45 kPa(0.5 psi)의 압력을 가하였다. 3분의 간격 후에, 압지를 제거하여 칭량하고, 압지의 초기 중량을 빼서 압지가 흡수한 월경액의 양을 그램 단위로 얻었다. 값이 보다 클수록 시험한 특정 재료의 역습윤도가 더욱 크다는 것을 나타낸다.
각 시험표본에 대하여 총 3번의 역습윤 및 흡수 측정을 행한다.
원심분리 보유능의 측정 방법
본 명세서에서 사용된 원심분리 보유능의 측정 방법은 원심분리력을 인가한 후에 흡수 재료의 샘플이 보유하는 시험 유체의 양을 측정한다. 보유된 유체의 양은 보유 그램 당 그램으로 계산된다. 시험은 대표적으로는 TAPPI 표준 조건 하에 서 행해진다.
일반적으로, 이 방법에 따른 시험은 흡수 재료의 샘플 0.5 g을 변형된 실린더 내에 넣고, 흡수 재료의 샘플을 60분 동안 소정의 유체에 노출시킨 다음, 실린더를 원심분리 내에 넣어 과량의 유체를 제거한다. 결과를 계산하여 흡수 재료의 샘플 그램 당 흡수된 유체의 그램을 얻었다.
하기 장치 및 재료가 원심분리 보유능 측정 방법에 사용된다:
ㆍ 1999년 3월 16일에 허여된 에취터(Achter) 등의 미국 특허 제5,883,231호에 기재되어 있는 인공 월경액(모조물). 미국 특허 제5,883,231호에 기재되어 특허청구된 모조물은 미국 펜실베니아주 17567 림스타운 피.오. 박스 265 스티븐스 로드 449 소재 코칼리코 바이올로지칼즈 인크.(Cocalico Biologicals, Inc.)로부터 상업적으로 입수할 수 있다.
ㆍ 미국 미네소타주 55123 세인트 폴 브리지워터 드라이브 3874 소재 글로벌 메디칼 인스트루멘테이션, 인크.(Global Medical Instrumentation, Inc.)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 소벌(Sorvall) RT 6000D 원심분리기.
ㆍ 미국 메사추세츠주 02494 니드햄 하이츠 세컨드 애비뉴 300 소재 인터내셔날 이큅먼트 캄파니(International Equipment Co.)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 4개의 200 ml 스크류 탑 원심분리 병.
ㆍ 0.001 g까지 읽을 수 있는 저울(주: 기준은 정확도를 보장하기에 적절한 빈도수로 재확인되어야 하고, NIST 규격에 준하여야 한다).
ㆍ 4개의 50 ml 파이렉스(Pyrex) 비이커.
ㆍ 미국 오하이오주 44890 윌라드 콘웰 애비뉴 1145 브이더블유알 사이언티픽 프로덕츠(VWR Scientific Products)로부터 상업적으로 입수할 수 있는, 1초까지 읽을 수 있는 실험실 타이머, 60분 용량.
ㆍ 300 홀/in2 스크린이 바닥에 부착되어 있는, 높이 9 cm, 내경 3.1 cm, 외경 4.8 cm의 4개의 변형된 렉산(Lexan) 실린더.
ㆍ 미국 오하이오주 44890 윌라드 콘웰 애비뉴 1145 브이더블유알 사이언티픽 프로덕츠로부터 상업적으로 입수할 수 있는, 직경 8 인치, 높이 2 인치의 미국 표준 50 스크린 체, 카탈로그 번호 57334-464.
ㆍ 인치 당 4개의 홀 또는 모조물이 배수될 수 있게 하는 개방 공간을 갖는 스텐레스 강 스크린.
시험표본 제조:
미국 표준 50 스크린 체를 사용하여 샘플을 300 내지 600 미크론 크기로 분별화시켜 흡수 재료를 제조한다. 분별화된 샘플을 흡수 재료의 샘플 또는 샘플들이 제조되었을 때 사용하기 위하여 실링된 실질적으로 기밀 용기 중에 저장한다. 변형된 실린더를 저울 위에 놓고 중량을 측정한다. 이어서, -30/+50 입자 크기의 분별화된 샘플 0.5 g을 변형된 실린더들 중 하나에 넣는다. 이 중량을 샘플 중량으로 기록한다. 흡수 재료의 샘플을 함유하는 변형된 실린더를 칭량하여 이 중량을 건조 실린더 중량으로 기록한다. 추가의 흡수 재료 샘플들을 앞의 단계들에 따라 3개의 나머지 변형된 실린더 안에 넣는다.
모조물을 냉장 장치로부터 꺼내어 회전기 상에 놓은 다음, 30분 동안 부드럽게 회전시켜 내용물들을 철저하게 혼합시키고 모조물을 실온으로 하였다.
시험 방법의 단계들은 다음과 같다:
1. 모조물 10 ml를 50 ml 파이렉스 비이커 내에 넣었다.
2. 흡수 재료의 샘플을 함유하는 변형된 실린더를 50 ml 파이렉스 비이커 내에 넣었다.
3. 모조물 15 ml를 변형된 실린더 내에 부었다. 이것은 흡수 재료의 샘플이 위 및 아래 모두로부터 모조물에 접근할 수 있게 하였다.
4. 필요한 경우 흡수 재료의 임의의 바람직한 추가의 샘플들에 대하여 단계 2 및 3을 반복하였다.
5. 4 단계를 완료한 후에, 타이머를 60분으로 설정하여 시작하였다.
6. 60분이 경과한 후에, 변형된 실린더를 파이렉스 비이커로부터 제거하여 60초 동안 스텐레스 강 스크린 상에 놓았다.
7. 60초 후에, 변형된 실린더를 스텐레스 강 스크린으로부터 제거하여 200 ml 원심분리 병 안에 넣었다.
8. 원심분리 병들을 1,200 rpm에서 3 분 동안 원심분리기 중에 넣었다.
9. 3분 후, 변형된 실린더들을 원심분리 병으로부터 제거하여 흡수 재료의 샘플을 함유하는 변형된 실린더를 칭량하였다. 이 중량을 습윤 실린더 중량으로 기록하였다.
이어서 각 흡수 재료 샘플의 원심분리 보유능을 하기 식에 따라 계산하였다:
Figure 112001026392962-pct00001
하기 실시예들 중의 어느 하나에 기록된 원심분리 보유능은 2개의 샘플(즉, n=2)의 평균이다. 본 발명의 자유 유동성 입자들은 1.5 g/g 이상, 구체적으로는 2 g/g 이상, 가장 구체적으로는 약 2.2 g 이상의 원심분리 보유능을 가질 수 있다.
원료 흡수 속도 및 역습윤 시험 방법
본 명세서에서 사용된 원료 흡수 속도 및 역습윤 시험 방법은 하기하는 흡수 재료들의 2가지 특성들 중의 어느 하나를 측정한다:
1. 흡수 속도 - 공지된 양의 흡수 재료가 공지된 양의 유체의 여러번의 배설을 흡수하는데 걸리는 초 단위의 시간의 양, 및
2. 역습윤 - 압지를 흡수 재료의 상부에 놓고 알려진 압력을 소정의 기간 동안 인가하였을 때 흡수 재료로부터 방출되는 그램 단위의 유체의 양.
이 방법에 따른 시험은 흡수 재료 10 ml가 여러번의 유체 배설(1 또는 2 ml)을 흡수하는데 필요한 초 단위의 시간을 측정하기 위하여 스톱와치를 사용하는 것으로 이루어진다. 하바드 주사기 펌프(Harvard Syringe Pump)[미국 메사추세츠주 홀리스톤 소재 하바드 어패러터스 인크.(Harvard Apparatus, Inc.)]는 유체 2 ml를 흡수 재료 10 ml 상에 계량분배하고, 이 때 시험기가 동시에 스톱와치를 작동시키도록 프로그램된다. 유체 2 ml가 흡수 재료 내에 흡수될 때 스톱와치를 중지시킨다. 이어서 2 ml의 두번째 배설을 계량분배시키고 시간을 측정하였다. 두번째 배 설 다음에 세번째 배설이 이어지는데, 이번에는 1 ml로 이루어지며, 역시 시간을 측정하였다. 이것은 총 5 ml의 3회의 배설을 야기시킨다. 이어서 시험기는 세번째 배설의 흡수로부터 60초 동안 기다린 후, 예비칭량된 압지를 흡수 재료 10 ml 상에 놓고 0.5 psi의 압력을 60초 동안 인가한다. 60초 후, 압지를 재칭량하여, 압지가 흡수한 그램 단위의 유체를 역습윤 양으로 간주한다. 시험은 대표적으로는 TAPPI 표준 조건 하에서 행한다.
장치 및 재료:
ㆍ 미국 메사추세츠주 01760 사우쓰 내틱 소재 하바드 어패러터스로부터 상업적으로 입수할 수 있는 하바드 어패러터스 프로그램가능한 주시가 펌프, 모델 번호 44.
ㆍ 이 경우 유체는 제한하는 것이 아닌 한 예로서, 본 명세서의 내용과 일치하는 참고문헌으로 본 명세서에서 인용하고 있는 1999년 3월 16일에 허여된 에취터 등의 미국 특허 제5,883,231호에 기재되어 있는 인공 월경액(모조물)이다. 미국 특허 제5,883,231호에 기재되어 특허청구된 모조물은 미국 펜실베니아주 17567 림스타운 피.오. 박스 265 스티븐스 로드 449 소재 코칼리코 바이올로지칼즈 인크.로부터 상업적으로 입수할 수 있다.
ㆍ 미국 위스콘신주 54414 버남우드 소재 엔시엘 오브 위스콘신, 인크.(NCL of Wisconsin, Inc.)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 일회용 플라스틱 칭량 보트, 부품 번호 W-D 80055.
ㆍ 미국 뉴욕주 러더포드 소재 벡톤 디킨슨(Becton Dickenson)으로부터 상업 적으로 입수할 수 있는 60 cc 일회용 주사기; 미국 일리노이주 60648 시카고 소재 콜-파머 인스트루먼트 캄파니(Cole-Parmer Instrument Company)로부터 상업적으로 입수할 수 있는, 0.12" 내경을 갖는 크기 16의 타이곤(Tygon) 튜브, 부품 번호 6409-16; 및 역시 콜-파머 인스트루먼트 캄파니로부터 상업적으로 입수할 수 있는 1/8" (0.32 cm) 외경 호스, 바브(barb) 크기, 부품 번호 R-3603.
ㆍ 미국 오하이오주 44890 윌라드 콘웰 애비뉴 1145 브이더블유알 사이언티픽 프로덕츠로부터 상업적으로 입수할 수 있는, 5.5 cm 압지, 카탈로그 번호 283103-015.
ㆍ 100 ml 파이렉스 비이커를 취하고, 이것을 임의의 적합한 물질로 717.5 그램까지 충전시켜 0.5 psi 하중을 얻도록 만든 분동(weight).
ㆍ 0.001 g까지 읽을 수 있는 저울(주: 기준치는 NIST 추적가능해야 하며, 정확도를 보장하기에 적절한 빈도수로 재확인되어야 한다).
ㆍ 0.1초까지 읽을 수 있는 스톱와치(주: 스톱와치는 NIST 추적가능해야 한다).
ㆍ 20 ml까지 읽을 수 있는 눈금 실린더.
ㆍ 타이곤 튜브의 삽입을 위하여 그의 중심에 홀을 드릴링한 투명 아크릴 판(일회용 플라스틱 칭량 보트의 상부 상에 지지될 수 있을 정도로 충분한 크기를 가짐).
시험표본 제조:
모조물을 냉장 장치로부터 꺼내어 회전기 상에 놓은 다음, 30분 동안 부드럽 게 회전시켜 내용물들을 철저하게 혼합시키고 모조물을 실온으로 하였다.
눈금 실린더를 저울 위에 놓고 중량을 측정한다. 흡수 재료 10 ml를 눈금 실린더 내로 도입시켰다. 눈금 실린더를 저울로부터 제거하였다. 눈금 실린더의 바닥을 실험실 작업대 위에 또는 유사한 경화 표면 상에 10회 부드럽게 두드려서 침강을 유도하였다. 시각적 관찰을 하여 눈금 실린더 내에 흡수 재료 10 ml가 있는지를 확인하였다. 흡수 재료 10 ml를 칭량 보트 내에 붓고 흡수 재료를 부드럽게 평평하게 하였다.
하바드 주사기 펌프를 프로그램 모드로 설정하였다. 주입 속도를 250 ml/시 로 설정하고, 표적 부피를 2 ml로 설정하였다. 직경은 주사기 크기를 보정하도록 설정하였다. 하바드 주사기 펌프를 모조물 60 ml로 충전시켰다.
시험 방법의 단계들은 다음과 같다:
1. 타이곤 튜브의 한 단부를 아크릴 판의 홀을 통해 삽입시켰다.
2. 아크릴 판을 흡수 재료 10 ml를 함유하는 칭량 보트 상에 놓았다. 타이곤 튜브는 흡수 재료의 중심 위에 중심이 오도록 해야 한다.
3. 동시에 스톱와치를 작동시키고 모조물 처음 2 ml 배설물의 개량분배를 시작하였다.
4. 모조물이 흡수 재료에 의해 흡수될 때 스톱와치를 중지시켰다. 스톱와치 상의 판독값을 초 단위로 "배설 1"로 기록하였다. 모조물이 5분 이내에 시험되는 흡수 재료에 의해 흡수되지 않을 경우(즉, 모조물이 흡수 재료의 상부 상에 고여있을 때), 시험을 중단하고 300+ 초로 기록하였다.
5. 동시에 스톱와치를 작동시키고 모조물 두번째 2 ml 배설물의 개량분배를 시작하였다.
6. 모조물이 흡수 재료에 의해 흡수될 때 스톱와치를 중지시켰다. 스톱와치 상의 판독값을 초 단위로 "배설 2"로 기록하였다. 모조물이 5분 이내에 시험되는 흡수 재료에 의해 흡수되지 않을 경우(즉, 모조물이 흡수 재료의 상부 상에 고여있을 때), 시험을 중단하고 300+ 초로 기록하였다.
7. 동시에 스톱와치를 작동시키고 모조물의 개량분배를 시작하였다. 그러나, 이 경우, 하바드 주사기 펌프는 모조물 1 ml를 개량분배한 후에 중단된다.
8. 모조물 1 ml가 흡수 재료에 의해 흡수될 때 스톱와치를 중지시켰다. 스톱와치 상의 판독값을 초 단위로 "배설 3"으로 기록하였다. 역시, 모조물이 5분 이내에 시험되는 흡수 재료에 의해 흡수되지 않을 경우(즉, 모조물이 흡수 재료의 상부 상에 고여있을 때), 시험을 중단하고 300+ 초로 기록하였다.
9. 세번째 배설물의 흡수 후에 60초를 기다린다.
10. 2조각의 압지를 칭량하고 이 중량을 "BP 건조"로 기록한다.
11. 단계 9에 나타낸 60초의 종반에, 0.5 psi 분동을 압지 상에 부드럽게 놓고 스톱와치를 작동시킨다.
12. 60초 후, 분동을 제거하여 압지를 재칭량한다. 압지의 이 중량을 "BP 습윤"으로 기록한다.
위에서 개략적으로 나타낸 3 내지 12 단계들을 모조물이 더 이상 흡수 재료에 의해 흡수되지 않을 때까지(즉, 모조물이 흡수 재료의 상부 상에 고여있고 5 분 이내에 흡수되지 않을 때까지) 반복하였다.
시험 방법의 역습윤 부분의 결과를 그램 단위로 기록하고 다음과 같이 계산하였다:
(BP 습윤) - (BP 건조) = 역습윤
안식각 시험
본 명세서에서 사용된 "안식각(angle of repose)"은 조절된 환경 하에서 제조된 자유 유동성 입자들의 파일(pile)의 면들에 의해 형성된 수평면에 대한 각을 말한다. 일반적으로, 낮은 안식각은 용이하게 유동할 수 있는 능력을 나타내는 한편, 높은 안식각은 입자들이 잘 유동하지 않거나 또는 부착되기 쉬움을 의미한다. 본 발명의 자유 유동성 입자들에 적합한 안식각 측정을 도 9 및 10을 사용하여 설명하고자 한다. 도 9는 원통형 플랫포옴(110) 상에 형성된 입자들의 파일의 안식각의 측정을 가능하게 하는 장치(100)를 묘사한다. 장치는 106 mm의 높이를 갖는 분말 깔때기(102)[날진(Nalgene)(등록상표) 80 mm 플라스틱 깔때기, 브이더블유알 사이언티픽 프로덕츠 카탈로그에서 카탈로그 번호 30252-955]를 포함한다. 분말 깔때기(102)는 폭이 104 mm인 상부 개구(104)를 갖는다. 하부 자루(stem)(108)는 21 mm의 외경, 33 mm의 길이를 갖고, 하부 개구(106)가 제공되어 있다. 깔때기 안에 놓여진 입자들은 15.2 cm의 직경 D를 갖는 놋쇠 실린더(110)로 떨어진다. 연부들은 입자들이 실린더로부터 떨어지는 것을 방해할 수 있는 거칠음 또는 다른 불균일함이 없다. 실린더(110)는 깔때기(102)의 축을 축 중심으로 한다. 실린더(110)의 상면은 깔때기(102)의 하부 개구(106) 아래로부터 15 cm의 거리 L를 두고 위치 한다. 실린더(110)는 아래에 놓여지는 플랫포옴으로부터 쌓여서 실린더(110)의 상면 높이까지 도달하지 않고 입자들이 옆으로 흩어지게 할 수 있도록 충분히 큰 높이를 갖는다. 적어도 5 cm의 높이가 권장된다. 분말 깔때기(102)는 고리스탠드로 고정된다. 깔때기(102) 및 원통형 플랫포옴(110)은 모두 수평으로 놓여 있어야 한다.
시험을 행하기 위하여, 100 입방 센티미터의 입자들을 깔때기(102)에 붓는다. 입자들은 중력 하에 자유낙하하여 도 10에 나타낸 바와 같이 아래의 실린더 상에 파일을 형성한다. 실린더(110)의 상면의 수평면에 대한 실린더(110) 상의 입자 파일(120)의 높이 H를 측정한다. 이어서 이 입자에 대한 안식각 θr은 H/R의 원호 탄젠트[여기서, R은 실린더(110)의 반경(D/2)임]로 주어진다. 이 측정을 5회 반복하여 평균을 산출한다.
안식각을 측정하는데 있어서 수분의 효과를 고려해야 한다. 달리 언급하지 않는 한, 안식각은 대표적으로는 셀룰로스 니트의 경우에 5% 미만의 수분 함량을 야기시키게 되는 상대 습도 30%, 23 ℃에서 공기와 평형상태인 실질적으로 건조한 입자에 대하여 측정하는 것으로 가정한다. 니트에 대한 수분 증가의 효과는 니트를 증가된 양의 수분 함량으로 하였을 때의 안식각을 측정함으로써 관찰될 수 있다. 예를 들면, 약 50%의 상대 습도에서 니트를 상태조절하면 대부분의 경우, 니트는 약 5 내지 7%의 수분 함량으로 될 수 있고, 보다 높은 상대 습도를 사용하여 수분 함량을 추가로 상승시킬 수 있다. 약 10% 이상의 수분 함량의 경우, 니트가 교반될 때 니트에 미세한 연무의 탈이온수를 인가하여 니트 내에서 수분이 균일하게 재분포되도록 하기 위하여 15분 동안 그대로 둬야 할 필요가 있다. 일단 습윤되면, 니트를 다시 안식각에 대하여 측정한다.
입자들이 가교를 형성하여 깔때기로부터 자유로이 흐르지 못할 경우, 하부 배출구(106) 위의 10 cm 높이에서 깔때기(102)의 직경 주위 3군데의 균일하게 이격된 위치에서 약 0.5초 간격으로 3회 깔때기의 외부 표면을 부드럽게 침으로써 부드럽게 두드리는 것을 행할 수 있다. 치는 것은 단지 입자들을 움직일 수 있을 정도의 힘으로 행한다. 가교형성이 계속해서 문제가 될 경우, 입자들을 서서히 깔때기(102) 내로 똑똑 떨어지게 하여 이들이 자루(108)를 통해 실린더의 플랫포옴(11) 상으로 떨어지게 할 수 있다.
탈결합제 없는 니트 및 니트 표면으로부터 돌출되는 상당한 양의 느슨한 섬유들을 갖는 니트는 건조시에 약 70도의 높은 안식각을 갖게 되지만, 본 발명에 여전히 유용할 수 있다. 보다 높은 정도의 유동성이 요망될 때, 본 발명에 유용한 자유 유동성 입자들은 건조시에 약 60도 이하, 보다 구체적으로는 약 55도 이하, 및 가장 구체적으로는 약 47도 이하의 안식각을 갖고, 이 때 예시적인 범위는 10 내지 40도 또는 약 25도 내지 약 38도이다. 몇몇 실시태양에서는, 50%(건조 섬유 100 그램 당 물 50 그램) 및 심지어는 100%의 수분 함량에서, 입자들은 여전히 약 75도 미만의 안식각을 갖게 되고, 건조 입자들의 경우 여전히 위에서 명시한 범위 내일 수 있다. 수분 함량이 5%로부터 100%로 증가될 때, 안식각은 15도 이하, 구체적으로는 10도 이하, 및 가장 구체적으로는 6도 이하 만큼 증가될 수 있다.
겔층 투과도(GBP) 시험
겔층 투과도(Gel Bed Permeability, GBP) 시험을 수행하는데 적합한 피스톤/실린더 장치를 도 11 및 12에 나타낸다. 도 11을 살펴보면, 장치(420)는 실린더(422) 및 일반적으로 (424)로 표시되는 피스톤으로 이루어진다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 피스톤(424)은 샤프트의 길이방향 축 아래로 구멍을 뚫은 동심원 원통형 홀(428)을 갖는 원통형 렉산(LEXAN)(등록상표) 샤프트(426)로 이루어진다. 샤프트(426)의 양 단부는 모두 기계가공되어 단부(430 및 432)를 제공한다. (434)로 표시되는 분동은 단부(430) 상에 놓여지고, 그의 중심을 관통하여 구멍뚫린 원통형 홀(436)을 갖는다. 원형의 피스톤 헤드(440)가 다른 단부(432) 상에 삽입된다. 피스톤 헤드(440)는 실린더(422) 내에서 수직으로 이동하도록 하는 크기를 갖는다. 도 12에 나타낸 바와 같이, 피스톤 헤드(440)에는 각각 7개 및 14개의 0.95 cm(0.375 인치) 원통형 홀을 함유하는, 일반적으로 화살표 (442) 및 (444)로 표시되는 내부 및 외부 동심원 고리가 제공된다. 이들 동심원 고리 각각의 홀은 피스톤 헤드(440)의 상부로부터 바닥으로까지 구멍뚫려진다. 피스톤 헤드(440)는 또한 샤프트(426)의 단부(432)를 수용하기 위해 그의 중심에서 구멍뚫린 원통형 홀(446)을 갖는다.
부착 전에 이축으로 팽팽하게 연신된 No. 400 메쉬 스텐레스 강 클로쓰 (cloth) 스크린(448)이 실린더(422)의 하부 단부에 부착된다. 피스톤 헤드(440)의 하부 단부에는 부착 전에 이축으로 팽팽하게 연신된 No. 400 메쉬 스텐레스 강 클로쓰 스크린(450)이 부착된다. (452)로 표시되는 흡수 재료의 샘플을 스크린(448) 상에 지지시킨다.
실린더(422)를 투명 렉산(LEXAN)(등록상표) 봉 또는 등가물로부터 구멍뚫었는데, 6.00 cm의 내경(면적 = 28.27 cm2), 0.5 cm의 벽 두께, 및 5.0 cm의 높이를 갖는다. 피스톤 헤드(440)를 렉산(등록상표) 봉으로부터 기계가공시킨다. 이것은 최소한의 벽 간격으로, 하지만, 여전히 자유로이 슬라이딩할 수 있게 실린더(422) 내에 꼭 맞도록 하는 크기의 직경 및 0.625 인치(1.59 cm)의 높이를 갖는다. 피스톤 헤드(440)의 중심의 홀(446)은 샤프트(426)의 단부(432)에 대하여 나사산이 있는 0.625 인치(1.59 cm) 개구(18 나사산/인치)를 갖는다. 샤프트(426)는 렉산(등록상표) 봉으로부터 기계가공되고, 0.875 인치(2.22 cm)의 외경 및 0.250 인치 (0.64 cm)의 내경을 갖는다. 단부(432)는 0.5 인치(1.27cm) 길이이고, 피스톤 헤드(440) 내의 홀(446)과 일치하도록 나사산을 갖는다. 단부(430)는 2.54 cm(1 인치) 길이 및 직경 1.58 cm이고, 스텐레스 강 분동(434)를 지지하기 위한 환형 숄더를 형성한다. 환형 스텐레스 강 분동(434)는 1.59 cm(0.623 인치)의 내경을 가져서, 샤프트(426)의 단부(430) 상으로 미끄러져서 그 안에 형성된 환형 숄더 상에 위치한다. 피스톤(424) 및 분동(434)의 합한 중량은 596 g과 같고, 이것은 28.27 cm2의 면적에 대하여 20,685 다인/cm2(0.30 psi)의 압력과 동일하다.
용액이 피스톤/실린더 장치를 따라 흐를 때, 실린더(422)는 일반적으로 16 메쉬 경질 스텐레스 강 지지 스크린(나타나 있지 않음) 또는 등가물 상에 위치한다.
피스톤 및 분동을 빈 실린더 중에 넣어 분동의 바닥으로부터 실린더의 상부까지의 측정치를 얻는다. 이 측정은 0.01 mm까지 읽을 수 있는 칼리퍼를 사용하여 행한다. 이 측정치를 나중에 사용하여 겔층의 높이를 계산한다. 각 비어있는 실린더를 측정하고 피스톤 및 분동이 사용된 트랙을 유지하는 것이 중요하다. 동일한 피스톤 및 분동이 겔이 팽윤되었을 때의 측정에 사용되어야 한다.
GBP 실린더 장치 중에서 흡수 재료 3.0 g을 0.9%(w/v) 수성 NaCl로 15분 동안 팽윤시켜(건조 중합체는 팽윤 전에 실린더의 스크린 상에 균일하게 도포되어야 한다) GBP 측정에 사용된 흡수체 층을 형성시킨다. 미국 표준 #30 메쉬를 통해 예비스크리닝되어 미국 표준 #50 메쉬 상에 보유된 흡수 재료의 집단으로부터 샘플을 얻었다. 그러므로, 흡수 재료는 300 내지 600 미크론의 입자 크기를 갖는다. 입자들을 손으로 예비스크리닝시키거나 또는 예를 들면 미국 오하이오주 멘터 소재 더블류. 에스. 타일러, 인크.(W. S. Tyler, Inc.)로부터 상업적으로 입수할 수 있는 로-탭 메카니칼 시브 쉐이커 모델 B(Ro-Tap Mechanical Sieve Shaker Model B)로 자동적으로 예비스크리닝시킬 수 있다.
상기 기간의 종반에, 실린더를 유체로부터 제거하여 피스톤 분동 조립체를 겔 층 상에 놓았다. 팽윤된 층의 두께를 마이크로미터로 분동의 바닥으로부터 실린더의 상부까지를 측정함으로서 결정하였다. 빈 실린더를 이용하여 이러한 측정하였을 때 얻은 값을 겔을 팽윤시킨 후에 얻은 값으로부터 뺐다. 얻어진 값은 겔층의 높이 H이다.
GBP 측정은 용액이 겔 층(452)의 바닥 위 4.0 cm 높이를 얻을 때까지 실린더(422)에 NaCl 용액을 첨가함으로써 개시된다. 겔층(452)을 통과하는 유체의 양 대 시간을 중력계로 측정하였다. 시험의 처음 2분 동안에는 매 초마다 및 나머지 기간에 대해서는 매 2초마다 데이타 점들을 수집하였다. 데이타를 층을 통과하는 유체의 양 대 시간으로 플롯팅할 때, 당 업계의 통상의 숙련인들은 정상 유속이 얻어질 때를 잘 알 수 있다. 유속이 정상 상태로 된 이후에 수집된 데이타만을 유속 계산에 사용한다. 겔층(452)을 통과하는 유속 Q는 겔을 통과하는 유체(그램 단위로 측정됨) 대 시간(초 단위)의 선형 최소제곱 맞춤법(linear least-square fit)에 의해 g/초 단위로 측정된다.
cm2 단위의 투과도는 하기 수학식에 의해 얻어진다.
K = [Q*(H*Mu)]/[A*Rho*P]
상기 식 중, K = 겔층 투과도(cm2); Q = 유속(g/sec); H = 겔층의 높이(cm); Mu = 액체 점도(포아즈); A = 액체 흐름에 대한 횡단면적(cm2); Rho = 액체 밀도(g/cm3); 및 P = 유체 정력학적 압력(다인/cm2)(보통 3923 다인/cm2).
AUL 및 자유 팽윤 시험
"하중 하 흡수도"(AUL)는 기계적 하중 하에서 재료의 액체 보유능의 척도이다. 이것은 약 2 kPa(0.3 파운드/평방 인치)의 인가된 하중 또는 구속력 하에서 재료 1 그램이 1 시간 내에 흡수할 수 있는, 0.9 중량% 염화나트륨을 함유하는 수용액의 그램 단위의 양을 측정하는 시험에 의해 결정된다.
AUL 장치는 미국 메사추세츠주 대너스 소재의 엠케이 시스템즈(M/K Systems)로부터 입수할 수 있는, GATS(Gravimetric-Absorbency Test System)와 유사한, 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 1992년 9월 15일에 허여된 켈렌버거(Kellenberger)의 미국 특허 제5,147,343호에 설명되어 있는 바와 같은 요구 흡수도 시험기(DAT)를 포함한다. 2.5 cm 직경 면적 내로 제한된 포트를 사용하는 편평한 다공성 판을 사용하여, 다공성 판의 상부에 어떠한 수압 헤드도 없도록(양의 압력 및 흡입 모두 없음) 저장조로부터 다공성 판으로 전달된 액체 식염수 용액, 0.9 (w/w)% 염화 나트륨을 제공하였다. 따라서, 유체는 다공성 판으로부터 액체를 이동시키기 위하여 상당한 모관 압력 차단층을 극복하지 않고서도 흡수체 내로 흡수될 수 있다. 판으로부터 흡수된 유체를 저장조로부터의 액체로 대체시키는데, 이 저장조는 저장조로부터 제거되어 흡수체 내로 흡수되는 액체의 양을 측정하는 전자 저울 상에 놓여진다. 다공성 판 상의 샘플은 동심성을 확실히 하기 위하여 약간 기계가공된 2.54 cm(1 인치) 내경 열가소성 튜브 구역 내에 위치한다. 0.15 mm 개구를 갖는 스텐레스 강 와이어 클로쓰(100 메쉬)를 실린더의 바닥에 융합시켜 샘플 및 그 안의 임의의 미립자들을 구속시켰다. 주위를 기울려 바닥을 평평하고 평활하게 유지하고 실린더의 내부를 찌그러뜨리지 않도록 한다. 피스톤("스페이서 디스크") 4.4 g을 2.54 cm(1 인치) 직경의 고상 물질(예를 들면, 투명 플라스틱)로부터 제조하고 기계가공하여 실린더 내에서 결합 없이 꼭 맞도록 한다(즉, 직경을 2.527 cm로 감소시킨다). 피스톤 상에 놓여진 표준 100 gm 분동을 사용하여 유아 기저귀에서 흔히 경험하게 되는 구속 하중인 21,000 다인/평방 cm(약 0.3 psi)를 제공하였다. 포옴 유사 섬유 재료 또는 포옴을 사용하여 이 시험을 수행하기 위하여, 재료 샘플을 샘플 튜브 내에서 자유로이 꼭 맞을 수 있도록 2.54 cm(1 인치)보다 약간 작은 직경을 갖는 원형 디스크로 절단하였다. 샘플 중량은 약 0.05 g 내지 약 0.16 g이어야 한다.
3 cm 직경의 GF/A 유리 필터 종이를 다공성 판 상에 놓아(종이는 실린더의 내경보다는 크고 외경 보다는 작은 크기를 가짐), 양호한 접촉을 보장하면서, DAT의 포트 상에서 증발을 제거한 다음 포화가 일어나도록 함으로써 시험을 시작하였다. 시험하고자 하는 재료를 AUL 장치의 바닥의 와이어 클로쓰 상에 놓는다. 이어서 샘플을 플라스틱 스페이서 디스크로 덮고, 이것을 사용하여 샘플이 시험 동안에 방해받지 않도록 하면서 또한 샘플 전체에 하중을 균일하게 인가하도록 한다. 피스톤 및 분동을 실린더 내의 샘플 상에 조심스럽게 위치시킨 후, AUL 장치를 유리 필터 종이 상에 놓는다. 유체 흡수 양을 스트립 차트 리코더를 사용하여 직접 손으로 또는 직접 데이타 습득 시스템으로, 시간의 함수로서 모니터한다.
1 시간 후에 측정된 유체 흡수 양이 시험된 재료의 건조 그램 당의 액체 그램으로 표현되는 AUL값이다.
본 발명의 재료의 AUL은 6 그램/그램 이상, 보다 구체적으로는 약 10 그램/그램 이상, 더욱 더 구체적으로는 약 15 그램/그램 이상, 및 가장 구체적으로는 약 25 그램/그램 이상이고, 예시적인 범위는 약 9 내지 약 40 그램/그램이다. 초흡수 재료 또는 팽윤가능한 결합제 물질의 첨가 없이 높은 AUL 값이 달성될 수 있지만, 특히 높은 AUL 값은 초흡수 재료를 흡수체 구조 내로 혼입시킴으로써 가능하다.
본 명세서에서 사용된 "자유 팽윤능"(Free Swell Capacity, FS)은 무시가능한 인가된 하중 하에서 재료 1 그램이 1 시간 내에 흡수할 수 있는, 0.9 중량% 염화나트륨을 함유하는 수용액의 그램 단위의 양을 측정하는 시험의 결과이다. 이 시험은 분동 100 gm을 샘플 상에 두지 않는 것을 제외하고는 위의 AUL 시험에 대해 설명한 바와 동일하게 행해진다.
본 발명의 자유 팽윤능은 8 이상, 보다 구체적으로는 10 이상, 더욱 구체적으로는 20 이상, 및 가장 구체적으로는 30 그램/그램 이상일 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "자유 팽윤:AUL 비"는 AUL에 대한 자유 팽윤능의 비이다. 이것은 일반적으로 1보다 크게 된다. 그 값이 클수록, 재료가 압축성 하중에 보다 감응성이게 되고, 이것은 샘플이 하중 하에서 그의 잠재적인 보이드률 및 모관 흡입 능력을 유지할 수 없음을 의미한다. 본 발명의 재료는 약 4 이하, 보다 구체적으로는 약 2 이하, 더욱 더 구체적으로는 약 1.5 이하, 및 가장 구체적으로는 약 1.3 이하의 "자유 팽윤:AUL비"를 갖고, 예시적인 범위는 약 1.2 내지 약 2.5이다.
흡수 용품 내에 함유된 느슨한 섬유 "니트"와 같은 자유 유동성 흡수 입자들의 사용을 통해 흡수 용품에서 우수한 유체 흡수 및 조절 특성이 달성될 수 있음을 발견하였다. 자유 유동성 입자들의 파우치를 흡수 용품 중의 다른 요소들과 커플링시켰을 때 유체 취급, 흡수성 및(또는) 신체 적합성에 있어서의 이점이 얻어질 수 있다. 예를 들면, 디스퍼징시켜 섬유들을 작은 별개의 묶음들로 엉키게 함으로 써 기계적으로 형성된 제지 섬유를 포함하는 셀룰로스 섬유상 니트를 사용하였을 때 양호한 결과가 얻어졌다.
니트의 제조
니트 제조의 몇몇 기본적인 면들은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 1998년 9월 18일에 허여된 조지-우드 (Goerg-Wood) 등의 미국 특허 제5,800,417호, "Absorbent Composition Comprising Hydrogel-Forming Polymeric Material and Fiber Bundles"에 기재되어 있다.
본 발명에 따른 니트의 제조 방법의 한 실시태양은 도 1의 흐름도에 일반적으로 예시된다. 대표적으로는 10% 초과, 보다 구체적으로는 약 20% 이상, 가장 구체적으로는 약 30% 이상이고, 예시적으로는 32% 내지 약 55%의 범위를 갖는 증가된 콘시스턴시의 습윤 섬유가 먼저 제공된다. 임의의 제지 섬유, 뿐만 아니라 니트를 형성할 수 있는 다른 셀룰로스 또는 흡수성 중합체 섬유가 사용될 수 있다. 한 실시태양에서는, 경목 섬유가 니트의 주 섬유 성분이다. 관련 실시태양에서는, 니트의 제조에 짧은 제지 섬유를 사용하는데, 이 때 섬유는 카자아니(Kajaani) FS-200 장치를 이용한 섬유 길이 측정에 기초하였을 때 3.5 mm 미만, 구체적으로는 약 2 mm, 및 보다 구체적으로는 약 0.2 mm 내지 약 1.7 mm의 중량 평균 길이를 갖는다.
증가된 콘시스턴시의 섬유를 제공하는 것은 묽은 섬유 현탁액을 보다 농축되게 제조하기 위하여 탈수 단계를 필요로 할 수 있다. 예를 들면, 낮은 콘시스턴시의 슬러리는 벨트 압착기 중에서 탈수될 수 있다. 벨트 압착기는 콤린 샌더슨 (Komline Sanderson)(미국 뉴저지주 피팩)의 벨트 필터 프레스와 같은 임의의 적합 한 상업적으로 입수할 수 있는 장치일 수 있다. 가공처리되는 재료의 부피에 따라, 몇 개의 벨트 압착기들을 평행하게 배열하여 원하는 용량을 제공할 수 있다. 벨트 압착기로부터의 화이트 워터의 진행은 다시 펄프화 장치 또는 물을 필요로 하는 다른 밀 부분으로 돌아갈 수 있다. 벨트 압착기의 유출구에서, 필터 케이크는 대표적으로는 25 내지 45% 고형분, 보다 구체적으로는 30 내지 45% 고형분 및 가장 구체적으로는 35 내지 40% 고형분을 가질 수 있다. 묽은 섬유 슬러리의 콘시스턴시를 증가시키기 위한 다른 탈수 수단으로는 원심분리 여과, 스크류 압착, 여과 및 제지기 상에서의 압착, 스크린 필터, 플래쉬 건조, 증발 건조 등을 포함한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 기계적 에너지가 본 발명의 디스퍼징 과정 동안에 섬유에 인가되어 섬유 엉킴을 일으킨다. 펄프에 고전단을 인가할 수 있는 일축 또는 이축 디스퍼징기가 사용될 수 있다. 고전단 처리는 약 1분 또는 그 이상 동안 지속될 수 있다(즉, 장치를 통과하는 섬유의 평균 보유 시간은 약 1분 또는 그 이상일 수 있다). 디스퍼징에 적합한 구체적인 장치의 예로는 비비스(BIVIS) 기계[프랑스 퍼미니 세덱스 소재 클렉스트랄 캄파니(Clextral Company)로부터 상업적으로 입수할 수 있음] 및 모울 샤프트 디스퍼징기(Maule shaft disperger), 예를 들면 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 1998년 6월 30일에 허여된 패링턴 쥬니어(Farrington, Jr.) 등의 미국 특허 제5,772,845호, "Soft Tissue"에 상세하게 설명되고 예시되어 있으며, 이탈리아 토리노 소재 잉. 에스. 모울 앤드 시. 에스.피.에이.(Ing. S. Maule & C. S.p.A.)가 제조한 모울 타입 GR 11을 들 수 있다.
예를 들면 문헌[David W. Hostetter in "Comparing Kneading and Disk Dispersion", PaperAge, Nov. 1995, p.16]에 기재되어 있는 것과 같은 제지 펄프의 고 콘시스턴시 처리를 위한 다른 공지된 디스퍼징기도 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 호스테터(Hostetter)는 제지 분야용 대표적인 디스크 디스퍼징기 및 혼련기들은 대표적으로 60 내지 90 kWh/톤의 동력 요구치의 경우, 약 30% 콘시스턴시 주위에서 전단 작용에 의해 작동한다고 설명하고 있다. 디스크 분산(또는 디스퍼징)은 일반적으로 95 ℃ 이상에서 가장 효과적이고, 따라서 디스크 디스퍼징기는 종종 가열 스크류 콘베이어와 같은 가열 장치 다음에 온다. 이들은 대표적으로는 1200 내지 1800 rpm에서 작동된다. 한 예는 보이쓰 슐저(Voith Sulzer) "HTD" 디스퍼징기(미국 위스콘신주 애플톤)인데, 이것은 자동 동력 조절 및 섬유에 대한 전단의 대부분이 일어나는 갭에 대한 조절을 갖는다. 최상의 결과를 위해서는, 디스크 디스퍼징기는 일반적으로 니트 형성을 촉진시키기 위하여 섬유에 인가되는 에너지 및 체류 시간을 증가시키도록 낮은 처리량으로 작업되어야 한다. 고전단에의 노출이 짧은 기간 동안일 때, 적합한 니트를 생성시키기 위하여 추가의 디스퍼징 단계들이 필요할 수 있다.
혼련기(본 명세서에서 사용된 디스퍼징기의 구체적인 형태로 간주됨)는 일반적으로 약 40 ℃ 내지 70 ℃와 같은 저온에서 작동되고, 200 내지 1000 rpm의 회전 속도를 갖는 1축 및 2축 디자인으로 입수할 수 있다. 혼련 대역에서의 보유 시간은 디스크 분산과 비교하였을 때 길고, 컬 또는 엉킴을 부여하는데 있어서 효과적일 수 있다. 혼련기의 한 예는 보이쓰 슐저 KD-500 혼련 디스퍼징기(상기한 호스테터의 참고문헌에서 이렇게 명명함-혼련은 본 발명의 목적상 디스퍼징의 한 형태 로 간주될 수 있음)이다. 알스트롬(Ahlstrom) MDR(등록상표) 혼련기도 또한 사용될 수 있다. 혼련기의 다른 예는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 1974년 9월 17일에 허여된 야스이(Yasui) 등의 미국 특허 제3,836,336호에 제공되어 있다. 혼련기는 일반적으로 디스크 디스퍼징기 또는 다른 디스퍼징기와 유사한 동력 레벨에서 작동되지만, 본 발명의 목적을 위해서는 보다 높은 동력 레벨에서 작동될 수 있다.
이전의 상업적인 작업에서, 혼련기, 디스크 디스퍼징기 및 샤프트 디스퍼징기를 포함하는 모든 형태의 디스퍼징기는 일반적으로 상업적인 종이 제조에 바람직하지 못한 니트의 형성을 피하는 방식으로 실행되어 온 것으로 생각된다. 그러나, 본 발명의 목적상, 니트 형성은 예를 들면 증가된 에너지 레벨, 증가된 체류 시간(처리량과 관련), 및 증가된 콘시스턴시 중의 한 가지 이상에서의 작업에 의해 촉진된다. 주어진 장치에서, 에너지, 처리량 및 콘시스턴시의 간단한 최적화가 니트 생성을 최대화시키는데 응용될 수 있다. 추가로, 인가된 동력, 처리 속도 및 온도를 주어진 장치가 바람직한 입자 밀도, 흡수능 및 크기 분포를 달성할 수 있도록 최적화시킬 수 있다. 화학적 첨가제(니트 컨디셔너)도 또한 하기되는 바와 같이 유용하지만 선택적인 역할을 할 수 있다. 구체적으로는, 90 킬로와트-시/톤(kWh/t) 이상의 에너지 레벨이 인가될 수 있다. 보다 구체적으로는, 섬유를 디스퍼징시키기 위한 에너지 레벨은 하기하는 범위들 중의 어느 하나일 수 있다: 약 95 kWh/t 이상, 약 140 kWh/t 이상, 약 200 kWh/t 이상, 약 95 kWh/t 내지 약 600 kWh/t, 및 약 110 kWh/t 내지 약 300 kWh/t.
비비스 디스퍼징기에서는, 50%보다 큰 콘시스턴시가 막힘 없이 사용될 수 있다. 이 장치는 일반적으로 각각의 샤프트가 재료의 흐름 방향으로 배향된 몇개의 스크류 날개에 이어 배압을 생성시키기 위해 반대 방향으로 배향된 몇개의 스크류 날개를 갖는, 가압 2축 스크류 샤프트 디스퍼징기로 설명될 수 있다. 스크류 날개는 재료가 노치를 통과하여 일련의 날개로부터 다른 날개로 갈 수 있도록 노치화되어 있다. 섬유-대-섬유 접촉을 최대화시키기 위하여 사용된 특정 기계에 대하여 가능한 한 높은 콘시스턴시를 이용할 수 있거나 또는 추구하는 특정 제품 특성을 위하여 콘시스턴시를 최적화시킬 수 있다.
디스퍼징기로 들어가는 섬유 현탁액의 온도는 약 20 ℃ 이상, 구체적으로는 약 50 ℃ 이상, 보다 구체적으로는 약 70 ℃ 이상 및 가장 구체적으로는 약 90 ℃ 이상일 수 있다. 디스퍼징(일반적으로 제지 섬유의 기계적 처리 분야에서는 "분산하는" 또는 "분산"과 동의어)은 유입 에너지에 따라 온도를 증가시키게 된다. 분산 직후 펄프의 온도는 약 50 ℃ 이상, 보다 구체적으로는 약 80 ℃ 이상일 수 있으며, 예시적인 범위는 90 ℃ 내지 130 ℃, 보다 구체적으로는 약 100 ℃ 내지 약 115 ℃이다. 온도에 대한 상한치는, 대기압에서 작동되는 장치 내의 수성 섬유 현탁액이 물의 비점 이상으로 가열될 수 없기 때문에, 장치가 가압되는지 여부에 의해 결정된다. 디스퍼징기의 작동에 대한 다른 원리들은 본 명세서에서 본 발명의 내용과 반대되지 않는 부분을 참고문헌을 인용하고 있는, 1994년 9월 20일에 허여된 허만스(Hermans) 등의 미국 특허 제5,348,620호, "Method of Treating Papermaking Fibers for Making Tissue"에 기재되어 있다.
디스퍼징기(예를 들면, 비비스 또는 모울 장치)로부터의 유출 콘시스턴시는 약 20% 내지 약 75%, 구체적으로는 약 40% 내지 약 60%, 보다 구체적으로는 약 45% 내지 약 55%일 수 있다. 미터 톤 당 약 90 킬로와트 이상의 특정 에너지 값의 경우 양호한 결과가 얻어질 수 있지만, 몇몇 니트는 미터 톤 당 25 내지 90 킬로와트와 같이 낮은 에너지 유입량 및 미터 톤 당 약 300 또는 600 킬로와트와 같은 훨씬 더 높은 특정 에너지 레벨에서도 또한 제조될 수 있을 것으로 예상된다. 사실상 유출 콘시스턴시는 47% 내지 55%의 범위를 갖지만, 앞에서 정의한 바와 같이 보다 낮거나 보다 높은 값들도 본 발명의 영역 내에 속한다.
니트 컨디셔너 및 입자 컨디셔너
도 1에 나타낸 바와 같이, 한 실시태양에서 니트(뿐만 아니라 다른 자유 유동성 입자)는 디스퍼징 동안 섬유-섬유 상호작용을 변화시키기 위하여 및(또는) 일단 흡수 용품 내로 혼입되면 입자-입자 상호작용을 변화시키기 위하여 적어도 부분적으로는 탈결합제, 윤활제, 왁스, 실리콘 화합물, 또는 다른 소수성 재료와 같은 니트 컨디셔너(또는 보다 일반적으로는 "입자 컨디셔너")로 처리된다. 예를 들면, 니트 컨디셔너 또는 입자 컨디셔너는 입자의 자유 유동성을 개선시킬 수 있다. 상기 컨디셔너 및 다른 화학약품들은 입자의 제조 및 처리 동안의 임의의 적합한 시간에 첨가될 수 있다. 니트의 경우, 니트 컨디셔너는 펄프화기중에서 펄프가 처음으로 붕해되어 제조될 때, 펄프 콘시스턴시가 증가되는 탈수 과정 동안 또는 후에, 디스퍼징기의 유입구에서(예를 들면 공급 스크류에서) 첨가될 수 있거나, 또는 니트 컨디셔너 및 다른 화학약품들은 디스퍼징기 그 자체의 몇개의 대역들 중의 어느 하나로 주입될 수 있거나 또는 니트의 형성후, 예를 들면 건조 전, 동안 또는 후에 니트에 첨가될 수 있다. 또한, 니트 건조 동안 또는 후의 화학약품 첨가는 선택적으로 표면 상으로 행해질 수 있고, 입자 입자 상호작용을 효과적으로 변형시킬 수 있다.
놀랍게도, 습윤 섬유로부터 섬유상 니트의 제조 전 또는 동안에 탈결합제 또는 윤활제의 첨가는 니트의 입자 크기 분포를 감소시키고 원하는 입자 크기 범위 내의 니트의 수율을 증가시킬 수 있는 것으로 발견되었다. 제지 분야에서 공지된 탈결합제를 첨가하여 얻어지는 이점 외에, 니트의 가공처리 동안에 공지된 계면활성제 또는 분산제들을 첨가함으로써 니트 특성에서의 이점이 달성될 수도 있다. 이론으로 제한되길 바라지는 않지만, 윤활제, 예를 들면 왁스, 오일 및 실리콘 화합물, 또는 계면활성제 또는 분산제, 예를 들면 트리톤(Triton) X-100은 디스퍼징 작업 동안에 존재할 때 섬유들 사이의 표면 상호작용을 변화시켜 엉킨 섬유로부터 형성되는 니트의 크기를 감소시킬 수 있을 것으로 생각된다. 역시, 이론으로 제한되길 바라지는 않지만, 윤활제, 탈결합제, 분산제 및 계면활성제 중의 하나 이상이 제지 섬유의 고 콘시스턴시 디스퍼징 동안에 유효량으로 존재하는 것은 니트 사이의 마찰을 감소시켜 니트가 서로를 지나쳐 보다 용이하게 유동될 수 있게 하여, 니트의 분리 및 니트 표면으로부터 돌출되는 섬유의 양이 감소된 니트의 생성을 보다 촉진시키는 국소적인 속도 장 또는 전단 장이 생성될 수 있게 하는 것으로 생각된다.
이론으로 제한되길 바라지는 않지만, 섬유상 니트의 표면 상의 탈결합제는 섬유 사이의 결합 또는 덩어리형성(clumping)을 방해하여 니트의 서로에 대한 윤활성을 향상시킬 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 니트의 외부 표면 상에 선택적으로 위치하는 탈결합제는 니트의 섬유 재료 전체에 걸쳐 균일하게 인가된 탈결합제보다 흡수 용품의 성능 면에서 보다 효과적일 것으로 생각된다. 그러나, 니트의 제조에 있어서, 펄프 전체에 걸쳐 존재하는 탈결합제는 종종 니트의 크기를 바람직한 범위로 감소시킴으로써 니트의 크기 분포를 개선시키는 것으로 밝혀졌다. 역시, 이론으로 제한되길 바라지는 않지만, 탈결합제의 존재는 디스퍼징 공정 동안에 섬유의 윤활성을 증가시켜 뭉치들이 보다 작은 크기의 묶음으로 부서지도록 할 수 있는 것으로 생각된다. 따라서, 예를 들면 탈결합제 없이 약 1 mm의 평균 입자 크기를 야기시킬 수 있는 공정은 0.5% 내지 2%의 탈결합제가 존재할 때(건조 섬유 질량에 기초한 중량%) 약 0.6 mm의 평균 입자 크기를 생성시킬 수 있다.
그러므로 탈결합제의 적용은 하기하는 2가지 방식 중의 어느 하나 또는 2가지 방식 모두로 행해질 수 있다: (1) 니트 형성 및 니트 크기를 조절하기 위하여 디스퍼징 전에 또는 동안에 섬유 또는 섬유 슬러리에 탈결합제를 첨가, 및 (2) 니트가 기계적 공정에 의해 형성된 후 및 니트의 건조 전, 후 또는 동안에 니트의 적어도 일부분의 표면에 탈결합제(또는 지방 성분을 포함하는 다른 소수성 물질 또는 화합물) 첨가.
많은 탈결합제들은 제품에 그의 효능을 제공하는 동일한 지방 긴 사슬 부분에 의해 야기되는 소수성의 결과로 흡수성을 감소시키기 쉽다. 이러한 문제점을 극복하기 위하여, 몇몇 제조업자들은 제품을 다소 보다 친수성으로 만들기 위하여 에틸렌 또는 프로필렌 옥시드의 부가물을 형성하였다. 탈결합제의 화학에서 관심을 끄는 것은 특허 문헌들에 널리 설명되어 있는 것에서 찾아볼 수 있다. 하기 열거되는 미국 특허들은 샘플을 제공하는 것으로 제한적인 것은 아니다: 허베이(Hervey) 등, 미국 특허 제3,395,708호 및 제3,554,862호; 포스블라드(Forssblad) 등, 미국 특허 제3,677,886호; 엠마뉴엘슨(Emanuelsson) 등, 미국 특허 제4,144,122호; 오스본 (Osborne, III), 미국 특허 제4,351,699호; 및 헬스텐(Hellsten) 등, 미국 특허 제4,476,323호. 상기한 특허들은 모두 양이온성 탈결합제에 대해 설명한다. 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 라우르센 (Laursen)의 미국 특허 제4,303,471호는 대표적인 비이온성 탈결합제로 간주될 수 있는 것들을 설명한다.
적합한 탈결합제는 미국 특허 제3,972,885호 및 제4,144,122호에 따라 제조한 것으로 생각되는 에카 노벨 인크.(Eka Nobel Inc.)가 제조한 베로셀(Berocell) 596 및 584 (4급 암모늄 화합물); 세렉스 케미칼 캄파니(Sherex Chemical Company)가 제조한 아도젠(Adogen) 442(디메틸 이수소첨가된 우지 암모늄 클로라이드); 퀘이커 케미칼 캄파니(Quaker Chemical Company)가 제조한 콰소프트(Quasoft) 203(1급 암모늄 염); 악조 케미칼 캄파니(Akzo Chemical Company)가 제조한 아르콰드(Arquad) 2HT75(이(수소첨가된 우지) 디메틸 암모늄 클로라이드)를 포함하여 당 업계에 공지된 임의의 많은 4급 암모늄 화합물 및 다른 연화제를 포함할 수 있다. 티슈 제조 분야에 공지된 연화제도 또한 본 발명에 적합한 탈결합제 또는 소수성 물질로 사용될 수 있으며, 비제한적으로 지방산, 왁스, 4급 암모늄 염, 디 메틸 이수소첨가된 우지 암모늄 클로라이드, 4급 암모늄 메틸 술페이트, 카르복실화 폴리에틸렌, 코카미드 디에탄올 아민, 코코 베타인, 소듐 라우로일 사르코시네이트, 부분적으로 에톡실화된 4급 암모늄 염, 디스테아릴 디메틸 암모늄 클로라이드, 메틸-1-올레일 아미도에틸-2-올레일 이미다졸리늄 메틸술페이트[위트코 코포레이션(Witco Corporation)으로부터의 배리소프트(Varisoft) 3690] 등을 포함할 수 있다.
대전방지제는 대표적으로 유용한 탈결합제와 유사한 측쇄를 가지며, 역시 존재할 수 있다. 몇몇 경우에, 대전방지 화합물은 특히 제조 동안에 건조 상태에서의 니트의 정전기 유도된 덩어리형성을 감소시키는데 유용하다.
특정 성질, 특히 습윤시 덩어리형성에 대한 내성 및 건조시 유용한 촉감의 자유 유동성을 제공하는데 있어서의 특정 성질을 갖는 니트를 제공하는데 실리콘 화합물이 유용할 수 있다. 유용한 실리콘 화합물은 실리콘 기재 탈결합제, 대전방지제, 유연제, 계면활성제 등을 포함하며, 이들 중 다수는 문헌[A.J. O'Lenick, Jr. and J.K. Parkinson, in "Silicone Compounds: Not Just Oil Phases Anymore", Soap/Cosmetics/Chemical Specialties, Vol. 74, No. 6, June 1998, pp. 55-57]에 기재되어 있는 바와 같이, 람벤트 테크놀로지즈 인크.로부터 얻을 수 있다. 예시적인 실리콘 화합물은 실리콘 쿠어츠(quats), 예를 들면 디메티콘 코폴리올 화학에 기초한 실리콘 알킬아미도 4급 화합물(이들은 연화제, 대전방지제 및 탈결합제로서 유용할 수 있음); 윤활성을 제공할 수 있는 포스페이트 에스테르를 포함하는 실리콘 에스테르; 매우 윤활성이고 물 중의 미세에멀젼으로 첨가될 수 있는 디메티코놀 스테아레이트 및 디메티콘 코폴리올 이소스테아레이트; 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드 또는 폴리술폰산과의 실리콘 공중합체; 실리콘 이에티오니에이트; 실리콘 카르복실레이트; 실리콘 술페이트; 실리콘 술포숙시네이트; 실리콘 암포테릭스; 실리콘 베타인; 및 실리콘 이미다졸린 쿠어츠를 포함한다. 상기 화합물을 설명하는 관련 특허들로는, 모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 하기 특허들을 들 수 있다: 미국 특허 제5,149,765호; 제4,960,845호; 제5,296,434호; 제4,717,498호; 제5,098,979호; 제5,135,294호; 제5,196,499호; 제5,073,619호; 제4,654,161호; 제5,237,035호; 제5,070,171호; 제5,070,168호, 제5,280,099호; 제5,300,666호; 제4,482,429호, 제4,432,833호(친수성 4급 아민 탈결합제를 설명함) 및 제5,120,812호. 친수성 탈결합제들은 소수성 탈결합제와 유사한 방식으로 및 동일한 투여량으로 첨가될 수 있다.
비록 탈결합제 또는 윤활제로 사용되는 화학 첨가제가 응집의 예방, 입자 응집도의 감소, 정전기의 예방(특히 몇몇 양이온성 탈결합제의 경우), 및 디스퍼징 동안의 니트 크기에 대한 양호한 조절 중의 어느 한 가지 이상을 위하여 니트의 제조에 유용할 수 있지만, 다른 계면 활성 화합물도 또한 디스퍼징 동안의 니트 형성을 조절하는데 있어서 중요한 역할을 할 수 있다. 따라서, 당 업계에 공지된 각종 계면활성제 및 분산제들도 또한 디스퍼징 동안에 첨가되어 섬유-섬유 상호작용을 변화시키거나, 니트-니트 상호작용을 변화시키거나 또는 펄프 현탁액에서 응집을 조절할 수 있으며, 이것은 모두 니트 크기 또는 건조 입자의 물성을 조절하는데 있어서 잠재적인 이점이 된다.
계면활성제는 음이온성, 양이온성 또는 비이온성일 수 있으며, 본 발명의 건강 및 특성 요건에 모순되지 않는, 당업자에게 공지되어 있는 임의의 것일 수 있다.
니트는 파우치의 흡수능을 추가로 증가시키기 위하여 또는 파우치의 내용물들의 거시적 기계적 또는 물성 또는 유체 취급 성능을 조절하기 위하여 흡수 용품의 파우치 내에서 다른 약제와 합해질 수 있다. 추가의 흡수능을 제공할 수 있는 물질은 초흡수성 입자, 특히 월경의 흡수에 사용되는 초흡수체, 셀룰로스 섬유, 초흡수체 섬유 및 필름 및 초흡수체 처리된 티슈의 1개 이상의 층을 포함한다. 니트는 또한 일정 %의 무기 물질 또는 광물, 예를 들면 점토(예를 들면, 카올린 클레이, 벤토나이트 등), 탄산칼슘, 제올라이트, 베어미클라이트, 이산화티탄, 운모, 활석, 알루미나, 실리카, 중탄산나트륨 등을 포함할 수 있다. 특정 목적을 위하여 다른 첨가제, 예를 들면 냄새 제거제, 이온 교환 수지, 항균제, 키토산 및 키틴 입자 또는 첨가제, 효소, 계면활성제, 가소제, 예를 들면 폴리올 등이 첨가될 수 있다. 첨가량은 바람직한 목적을 달성할 수 있도록 변화될 수 있지만, 예로서는 건조 섬유를 기준으로 한 중량%의 경우 하기하는 범위들 중의 하나로부터 선택될 수 있다: 1% 내지 50%, 2% 내지 10%, 1% 내지 5%, 10% 미만, 약 5% 미만, 2% 미만, 약 0.2% 내지 약 3% 및 실질적으로 0%.
일반적으로 폴리메틸 우레아 구 또는 자유 유동성 입자의 경우, 특히 다른 보다 규칙적인 형태의 입자들이 유동성을 향상시키기 위하여 존재할 때 베어미클라이트 및 점토 입자들이 존재할 수 있다. 예를 들면, 입상 물질의 부피의 약 20% 이상, 구체적으로는 약 30% 이상, 보다 구체적으로는 약 40% 이상이 실질적으로 구형 또는 타원형 자유 유동성 입자에 의한 것일 때, 비구형 입자, 예를 들면 베어미클라이트가 바람직한 특성들을 유지할 수 있도록 하면서 존재할 수 있다. 마찬가지로, 입상 물질의 질량의 40% 이상, 구체적으로는 50% 이상이 니트일 때에는, 점토 또는 베어미클라이트가 순수한 광물에 의재 제공되는 물성학적 단점 없이 존재할 수 있다.
니트의 건조
디스퍼징 후, 니트는 일반적으로 도 1에 나타내 바와 같이 이들을 건조시키기 위하여 추가의 에너지의 입력을 필요로 한다. 몇몇 실시태양에서, 니트는 일단 건조되면, 실질적으로 다수개의 니트들의 덩어리가 없다. 따라서, 건조 동안 몇몇 형태의 교반이 유용할 수 있다. 건조 후에 덩어리를 파괴시키기 위한 교반이 또한 실행될 수 있다. 니트가 압출되거나 또는 그들의 함습 상태로 디스퍼징기로부터 제거되면, 이들은 건조 동안에 또는 이들이 니트 사이의 수소 결합이 형성되기 힘들 정도로 충분히 건조될 때까지 교반되어 느슨한 상태를 유지할 수 있다. 고전단 공기 건조기 또는 유동상 건조기가 사용될 수 있으며, 이 때 탱크, 드럼, 회전 건조기 또는 베드 교반기 중의 니트 바로아래로부터 가열된 공기의 젯이 발생되어 니트를 교반시키고 이들을 느슨한 상태로 유지하는 것을 돕는다. 한 실시태양에서, 디스퍼징기의 배출 포트에 인접한 공기의 젯은 즉시 니트를 파괴시키고 교반 및 건조가 모두 시작되도록 한다. 마찬가지로, 니트는 가열된 가스의 니트 내로의 통과를 가능하게 하는 회전 드럼 또는 텀블러 내로 던져지거나, 이송되거나 또는 공기 압적으로 송풍될 수 있다. 회전 건조기 장치, 특히 교반 수단 또는 스포일러 바를 갖는 것이 또한 니트가 건조되고 니트를 균일하게 건조시키는 것을 도울 때 니트의 덩어리형성을 막는 것을 돕는 건조기의 운동 또는 기계적 교반을 위하여 유용할 수 있다. 입자들을 추가로 교반시키기 위하여 건조기 중에서 고속 공기 젯의 주기적인 방출이 유용할 수 있다. 임의의 많은 시판되는 입자 건조기, 유동상 시스템, 및 고전단 건조기가 당 업계의 통상의 숙련인에게 공지된 원리를 사용하여 니트를 건조시키기 위한 목적에 사용될 수 있다. 예로는 카르맨(Carman)(등록상표) 유동상 프로세서, 예를 들면 모델 FBP-1322, 어드저스트-에이-플로우(Adjust-A-Flow)(등록상표) 진동 공급기, 및 진동 빈 배출기(Vibrating Bin Dischargers)를 포함하여 카르맨 인더스트리이즈, 인크.(Carman Industries, Inc.)의 입자 가공 장치를 들 수 있다(카르맨 인더스트리이즈의 웹 페이지 참조).
유동상 건조기의 유용한 예는 스웬슨 프로세스 이큅먼트(Swenson Process Equipment)(미국 일리노이주 60426 래쓰롭 애비뉴 하베이 15700)의 유동상 건조기 또는 스웬슨 회전 건조기 및 플래쉬 건조기이다.
유용한 건조기 수단의 다른 예로는 프로세살, 인크.(Processall, Inc.)(미국 오하이오주 신시내티 소재)의 "플로우(plow) 건조기"를 들 수 있는데, 이것은 고전단 또는 입자 분해 없이 입자들을 유동화시키기 위하여 주로 기계적 수단을 사용한다. 유동화는 혼합 엘레멘트들이 부착되어 있는 샤프트 수단에 의해 달성된다. 이 장치는 용기 내에서 제품들을 들어올려 분리시키도록 디자인된, 일련의 회전 엘레멘트(플로우)를 갖는 샤프트를 갖는 용기를 포함한다. 블레이드의 디자인, 엘레 멘트들의 수 및 간격 및 속도가 모두 유동화에 기여한다. 플로우 혼합기 내에서 윗방향으로 이동하는 공기 젯의 인가는 기계적 작용만에 비하여 이점들을 제공하는 것으로 생각된다. 따라서, 니트는 저전단 기체상 유동화 및 탱크 중에서의 회전 플로우 엘레멘트들의 작용의 병행에 의해 건조될 수 있다. 이러한 방식으로, 응집물들은 파괴되어 신속한 건조가 달성될 수 있다. 그러나, 프로세살 U-MAX 회전 진공 건조기(미국 오하이오주 신시내티)에 의해 예시되는 바와 같이, 기계적 전단이 보통 가스 스트림에 의해 제공되는 전단의 대부분을 대신할 수 있다.
증가된 콘시스턴시의 섬유에 적합한 기계적 에너지를 인가한 후에, 섬유는 일반적으로 작고 조밀한 묶음(니트)로 엉키게 된다. 니트는 어메리칸 소사이어티 포 테스팅 앤드 머티어리얼즈(American Society fot Testing and materials)(ASTM) 시험 방법 D-1921에 따른 체 분석으로 측정하였을 때, 약 50 마이크로미터 내지 약 1000 마이크로미터, 보다 구체적으로는 약 100 마이크로미터 내지 약 850 마이크로미터, 보다 구체적으로는 약 300 마이크로미터 내지 약 850 마이크로미터, 가장 구체적으로는 약 300 마이크로미터 내지 약 600 마이크로미터의 평균 입자 크기를 가질 수 있다. 한 실시태양에서, 15 중량% 미만, 보다 구체적으로는 5 중량% 미만의 니트들은 2 mm 초과 또는 50 마이크로미터 미만의 입자 크기를 갖는다. 보다 구체적으로는, 니트의 5 중량% 미만이 1 mm 초과의 입자 크기를 갖는다. 가장 구체적으로는, 니트의 1중량% 미만이 1 mm 초과의 입자 크기를 갖는다. 별법으로는, 90 중량% 이상, 보다 구체적으로는 95 중량% 이상의 건조 니트 또는 건조 자유 유동성 입자들이 체 분석(예를 들면 ASTM 방법 D-1921)으로 측정하였을 때 하기하는 범위 들 중의 어느 하나의 입자 크기를 갖는다: 100 마이크로미터 내지 850 마이크로미터, 100 마이크로미터 내지 800 마이크로미터, 300 마이크로미터 내지 850 마이크로미터, 300 마이크로미터 내지 600 마이크로미터. 체 분석으로 측정한 입자들은 보다 작은 입자들의 응집성 응집물들을 포함할 수 있음을 알아야 한다.
니트의 제조 방법은 가장 큰 니트를 제거하고(하거나) 작은 섬유 또는 다른 바람직하지 못한 입자들을 제거하기 위하여 건조 후에 후속 처리, 예를 들면 분류, 체질, 스크리닝, 키질 등을 추가로 포함할 수 있다. 스크리닝, 체질 등에 의한 니트의 입자 크기에 의한 분류가 행해질 수 있다. 분류 또는 분리는 또한 최대 유효 표면적 또는 공기역학적 저항을 갖는 입자를 제거하기 위하여 또는 입자들을 밀도에 따라 분류하기 위하여 공기역학적 방법(예를 들면 유동상 중에서의 연행)에 의해 수행될 수도 있다. 입자들의 밀도에 따라 공기 또는 다른 유체 중에 연행된 입자들을 분류하는데 사이클론(Cyclones)이 효과적일 수 있다. 입자들의 분류 및 크기 감소를 위해 유용한 몇 가지 원리들은 문헌["Size Reduction of Solids: Crushing and grinding Equipment," by L.G. Austin and O. Trass, Chapter 12 in Handbook of Powder Science and technology, ed. by M.E. Fayed and L. Otten, 2nd ed, Chapman & Hall, New York, 1887, pp. 586-634(pp. 610-611에 특히 강조되어 있음)]에 기재되어 있다. 니트는 다른 방법, 예를 들면 스크리닝, 예를 들면 문헌[N. McCauley in "Vibrating and Gyratory Screeners: Proper Installation Yields Top Performance" in Powder and Bulk Engineering, Dec. 1999, pp. 35-39] 에 기재되어 있는 것과 같은 진동 또는 회전 스크리너에 의해; 텔소닉 울트라소닉스(Telsonic Ultrasonics)(미국 뉴저지주 브리지포트)의 소노스크린(SonoScreen)(등록상표) 장치를 이용한 것과 같은 초음파 체질 또는 보르트-시브(Vort-Siv)(등록상표) 모델 RBF-10 회전 체[미국 오하이오주 살렘 소재 엠엠 인더스트리이즈(MM Industries)]과 같은 회전 체를 포함하는 체질; 스터트번트, 인크.(Sturtevant, Inc.)(미국 메사추세츠주 하노버)의 NSP 파우더라이저 (Powderizer)(등록상표) 또는 마술렉스(Marsulex)(등록상표) 공기 분류기[미국 펜실베니아주 레바논 소재 마술렉스 인바이런멘탈 테크놀로지즈(Marsulex Environmental Technologies)] 또는 시시이 테크놀로지즈(CCE Technologies)(미국 미네수타주 이건)의 원심분리 공기 분류기 등을 이용한 것과 같은 공기 분류에 의해 분류될 수 있다. 한 실시태양에서, 2가지 이상의 입자 크기로의 분류는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 2000년 1월 18일에 허여된 미쯔무라(Mitsumura) 등의 미국 특허 제6,015,648호, "Gas Stream Classifier and Process for Producing Toner"에 기재되어 있는 바와 같이 코안다(Coanda) 효과 가스 스트림 입자 분류기로 수행한다.
건조 니트는 대표적으로는 섬유의 임계 밀도 이상의 밀도를 가져서, 습윤시 개별 니트가 실질적인 부피를 잃지 않고 오히려 팽윤될 수 있어 증가된 보이드률 또는 흡수 용품 내에서 니트 파우치의 개선된 신체 적합성을 야기시킬 수 있다. 히드로겔 형성 재료(초흡수성 입자)와 혼합된 니트는 특히 습윤시에 실질적으로 팽윤되기 쉽고 그 메카니즘을 통해 신체 적합성을 개선시킬 수 있다.
다른 자유 유동성 입자
셀룰로스 니트 외에, 자유 유동성 입자들을 형성하는데 유용한 물질들은 1998년 10월 8일에 공개된 레이델(M. Raidel)의 국제 특허 공개 제WO 98/43684호, "Absorbent Item"에 기재되어 있는 바와 같은 폴리메틸 우레아 구를 포함한다. 구형일 수 있거나 또는 화학 약제 또는 액체를 보유 또는 방출하기 위하여 비이드 내에 기공을 포함하는 구의 마모에 의해 형성될 수 있는 손으로 만져볼 수 있는 중합체 비이드인, 문헌[A.J. Disapio et al. in "Microporous Macrobeads Provide New Opportunities in Skin Care", Soap and Cosmetics, Vol. 75, No. 2, Feb. 1999, pp. 42-47]에 기재되어 있는 바와 같은 미공질 마크로비이드도 또한 사용될 수 있다. 미공질 마이크로비이드는 일반적으로 표면 특성, 보이드률 등을 조절하기 위하여 첨가된 단량체와의 아크릴레이트 공중합체로부터 제조된다. 예를 들면, 에스테르 풍부 단량체들은 매우 호지성 표면으로 된다. 본 발명에 유용한 마크로비이드에 대한 입자 크기는 약 100 내지 500 미크론, 또는 약 300 내지 600 미크론일 수 있다. 미공질 마크로비이드는 단독으로 또는 니트, 미소구, 비이드 또는 PMU 입자와의 혼합물로 사용될 수 있다. 실리카의 다공질, 중공 또는 단단한 구 및 다른 광물, 뿐만 아니라 자유 유동성 성능을 위해 사용된 다른 입자도 또한 사용될 수 있다. 실리콘, 활석, 플루오르화 중합체 등과 같은 대전방지제로 코팅된 입자들도 또한 건조 상태에서 양호한 유동성을 제공할 수 있다.
자유 유동성 입자들은 흡수성이지만 실질적으로 비팽윤성일 수 있다(즉, 50% 중량%의 수분으로 습윤되었을 때, 집합된 입자들의 벌크 부피는 20% 미만으로 증가하거나 또는 200% 수분 흡수시에 입자들의 벌크 부피는 25% 미만으로 증가한다). 유효량의 자유 유동성 입자들이 다공질 파우치 내에 배치되거나 또는 흡수 용품의 착용자의 신체측에 가까운 웹은 반드시 다공성인 2개의 웹 재료 사이에 구속될 때, 자유 유동성 입자들은 월경 및 다른 체액의 흡수를 위한 효과적인 흡수 수단으로서 그리고 착용자의 안락함 및 신체에 대한 양호한 적합성을 유지하기 위한 신체-정합 수단으로서 모두 사용될 수 있다. 한 실시태양에서, 자유 유동성 입자들은 습윤시에 조차도, 특히 윤활제, 탈결합제, 계면활성제, 분산제 또는 소수성 물질 중의 1종 이상으로 이미 처리되었을 때, 이동가능하게 유지될 수 있고, 넓은 범위의 포화 값에 걸쳐 전단 또는 압축력에 반응하여 유동할 수 있어, 니트가 신체와 정합하여 안락함을 제공할 수 있게 한다.
2종류 이상의 자유 유동성 입자들이 합해질 수 있다. 흡수 용품 중에 존재하는 입자들의 종류는 입자 크기, 표면 평활도, 습윤 특성, 탈결합제 또는 대전방지제 또는 다른 덩어리형성방지제의 존재; 밀도, 섬유 타입, 보풀거림, 피브릴화도 등과 같은 물리적 성질이 상이할 수 있다. 예를 들면 약 300 마이크로미터 내지 2 mm, 구체적으로는 약 400 마이크로미터 내지 약 1 mm의 입자 크기를 갖는, 포옴 고무 또는 폴리우레탄 포옴의 규칙적인 또는 불규칙적인 형태의 입자와 같은 연질의 변형가능한 포옴의 작은 조각들을 포함하여 다른 입자 또는 약제들이 안락함, 압축성 및 촉감을 위하여 첨가될 수 있다. 포옴 또는 다른 첨가된 입자들은 그 자체가 매우 자유 유동성이지 않거나 또는 전혀 자유 유동성이지 않을 수 있지만, 충분량의 자유 유동성 입자들과 혼합되었을 때 혼합물은 자유 유동성을 나타낼 수 있다. 다른 실시태양에서, 1가지 종류 이상의 니트가 미소구, 구형 광물, 코팅된 입자 등 과 같은 다른 입자들과 합해질 수 있다.
흡수 용품 내로의 혼입
니트 또는 다른 자유 유동성 입자들의 제조에서 건조 및 다른 가공단계 후에, 체액 또는 다른 액체 흡수용 흡수 용품 내로 입자들을 혼입한다. 한 실시태양에서, 제지 섬유를 포함하는 니트는 오일 또는 다른 엎질러진 액체를 흡수하기 위한 연장된 흡수 패드 중의 흡수 재료로 사용될 수 있다. 예시적인 흡수 피그(pig)들은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 1998년 7월 22일에 출원된 코튼(J.D. Cotton), 태너(J.J. Tanner) 및 린드세이(J.D. Lindsay)의 동시계류중인 특허 출원 번호 제09/119602호 "An Elongated Liquid Absorbent Pad and System for Collecting Leaks and Spills"에 세술되어 있다. 특히, 자유 유동성 입자, 예를 들면 연장된 액체 투과성 웹, 예를 들면 스펀본드 웹 중에 넣어진 유칼립투스 니트 또는 술파이트 연목 니트는 공업용 또는 작업실 셋팅에서 엎질러진 오일 및 다른 누출액을 수용하는데 적합한 연장된 흡수 피그의 내부 흡수 재료를 형성할 수 있다. 자유 유동성 입자들은 누출 예방 및 유체의 흡수를 최대화시키기 위하여 피그가 종종 고르지 않은 주변과 정합할 수 있게 한다.
본 발명의 자유 유동성 입자들은 자유 유동성 입자들의 습윤시에 조차도 높은 보이드률을 유지하면서도 몸의 존재에 반응하여 변형되어 유동할 수 있는 능력을 이용하여, 많은 흡수 용품, 특히 착용자의 신체와 정합하도록 사용되는 것에서 유용할 수 있다. 따라서, 본 발명의 자유 유동성 입자들은 생리대("초박형" 패드 및 팬티라이너 및 맥시패드를 포함하여 여성 위생 용품 및 관련 월경 기구), 실금 용 패드, 기저귀, 월경 팬츠, 유아용 일회용 속옷(배변 훈련용 속팬츠), 가슴 패드, 침대 패드, 땀 흡수 패드, 헬멧 라이너, 문합술 백용 신체 접촉 흡수체, 상처 드레싱 등에서 흡수 성분으로 사용될 수 있다.
도 2는, 본 실시태양에서는 나타낸 횡단면에 수직인 길이방향을 갖는 생리대인 흡수 용품(20)의 횡방향 중심선을 따른 횡단면을 예시한다. 용품(20)은 상부시트(24) 및 액체 불투과성 배면시트(26) 사이에 배치되는 흡수 코어(22)를 포함하고, 배면시트(26)는 생리대(20)의 둘레(28)에서 상부시트(24)와 결합된다. 상부시트(24)는 당업계에 공지되어 있는 임의의 액체 투과성 커버 소재, 예컨대 부직웹 또는 천공 필름, 또는 본원에 참고로 인용되며 1997년 12월 22일에 출원된, 공동 소유의 동시계류중인 첸(Chen) 등의 일련 번호 제08/997,287호, "Dual-Zoned Absorbent Webs"의 것들을 포함하여, 소수성 물질부로 처리된 친수성 습윤 레이드 기초시트와 같은 기타 물질들이 포함된다.
흡수 코어(22)는 정합성 흡수 부재(30), 상부 흡수체층(32) 및 하부 흡수체층(34)를 포함한다. 정합성 흡수 부재(30)는 니트와 같은 자유 유동성 입자(38)의 길이방향 파우치(36)를 포함한다. 자유 유동성 입자(38)는 초흡수성 입자 또는 셀룰로스 재료 외의 다른 분말 또는 과립 재료가 실질적으로 없거나 또는 경우에 따라 초흡수성 입자 또는 다른 과립 물질과 합해질 수 있다.
도 2에 예시한 실시태양에서, 상부 흡수체층(32)은 착용자의 다리에 의해 길이방향 면으로부터 생리대(20)의 안쪽으로 향하는 측방향 압축이 상부 흡수체층(32)를 착용자의 몸을 향하여 위쪽으로 굴곡되기 쉽게 되어 정합성 흡수 부재(30)가 양호한 신체 적합성 및 흡수 부재로서의 효과적인 작용을 위하여 신체에 대하여 제자리에 고정되는 것을 돕는, 상부 흡수체층(32)이 위로 볼록한 위치로 고정되도록 하부 흡수체층(34)보다 횡방향으로 더 넓다.
상부 흡수체층 (32) 및 하부 흡수체층 (34), 뿐만 아니라 자유 유동성 입자(38)과 별도의 임의의 다른 흡수 성분은 독립적으로 생리대 또는 다른 흡수 용품에서 유용한 것으로 공지된 임의의 다공성 흡수 재료, 예를 들면 1겹 이상의 습식레잉된 또는 에어레잉된 티슈; 세분된 섬유의 셀룰로스 에어레잉된 웹(일반적으로 "에어펠트"로 명명됨); 다른 건식 레잉된 및 에어레잉된 웹; 코폼; 크레이핑된 셀룰로스 옷솜; 피트 모스; 흡수 포옴, 예를 들면 미국 특허 제5,914,125호의 친수성 폴리에테르 폴리우레탄 포옴 및 고 내부상 에멀젼(HIPE) 또는 1997년 12월 2일에 허여된 데스마레이스(DesMarais)의 미국 특허 제5,692,939호, 1998년 12월 22일에 허여된 스톤(K.J. Stone) 등의 미국 특허 제5,851,648호 또는 1998년 8월 18일에 허여된 다이어(Dyer) 등의 미국 특허 제5,795,921호에 기재되어 있는 것을 포함하여 다른 수단으로부터 제조된 포옴; 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 1998년 5월 22일에 출원된 첸(F.J. Chen) 등의 공동 소유의 동시계류중인 미국 특허 출원 번호 제09/083,873호, "Fibrous Absorbent Material and Methods of Making the Same"에 기재되어 있는 포옴 구조 섬유 흡수 재료; 흡수 스폰지; 합성 스테이플 섬유; 중합체 섬유; 히드로겔 형성 중합체 겔화제, 섬유-포옴 복합체; 흡수 부직 웹; 면; 양모; 케라틴 섬유; 또는 임의의 등가물 또는 이들 재료의 혼합물일 수 있다. 상부 흡수체층(32) 및 하부 흡수체층(34)은 또한 초흡수성 입자, 초 흡수성 입자로 코팅되거나 또는 여기에 부착된 섬유 또는 다른 초흡수 재료를 포함할 수도 있다.
니트는 30% 이상의 경목 섬유, 구체적으로는 약 30 중량% 이상의 유칼립투스 섬유, 보다 구체적으로는 60 중량% 이상의 경목 섬유를 갖는 제지 섬유를 포함할 수 있다. 이 니트는 건조 상태에서 72도 미만 구체적으로는 약 60도 미만의 안식각을 가질 수 있고, 한 실시태양에서는, 50%의 수분 함량에서 조차도 상기한 범위의 안식각을 가질 수 있다.
정합성 흡수 부재(30)는 용품(20)의 길이방향으로 연장될 수 있고, 2 이상, 보다 구체적으로는 약 3 이상, 더욱 더 구체적으로는 약 4 이상, 및 가장 구체적으로는 약 4 내지 약 8의 가로세로비를 가질 수 있다. 정합성 흡수 부재(30)의 폭은 약 2 cm 이상 또는 약 5 cm 이하, 보다 구체적으로는 약 4 cm 이하일 수 있지만, 약 8 cm 이상, 보다 구체적으로는 약 10 cm 이상, 및 가장 구체적으로는 약 15 cm 이상의 길이를 갖는다. 동일한 치수 사항들을 파우치(36) 그 자체에도 또한 구체적으로 적용할 수 있다.
입자(38)들의 파우치(36)에 의한 첨가된 두께와는 별도로, 흡수 용품(20)의 두께는 약 2 mm 내지 약 50 mm, 보다 구체적으로는 약 3 mm 내지 약 25 mm, 보다 구체적으로는 약 3 mm 내지 약 15 mm, 및 가장 구체적으로는 약 4 mm 내지 약 10 mm일 수 있다. 초박형 용품은 약 6 mm 미만의 두께를 가질 수 있다.
다양한 타입의 자유 유동성 입자(38)각 용품 중의 1개 이상의 파우치(36) 내로 혼입될 수 있거나 또는 함께 균일하게 또는 구배형으로 혼합될 수 있다. 자유 유동성입자들의 혼합에 대한 원리 및 장치는 문헌[B.H. Kaye in "Mixing of Powders", Chapter 11 in Handbook of Powder Science and Technology, ed. by M.E. Fayed and L. Otten, 2nd ed. Chapman & Hall, New York, 1887, pp. 568-585]에 기재되어 있다.
파우치(36)는 자유 유동성 입자(38)를 완전히 둘러싸기 위해 사용된 부직 웹 또는 티슈 웹일 수 있다. 그러나, 입자(38)에 대한 완전한 덮개 또는 엔벨로프를 형성하는 단일 재료일 필요는 없지만, 자유 유동성 입자(38)을 둘러쌀 수 있는 실링된 부피를 형성하기 위하여 다수개의 웹 또는 흡수층의 상호작용에 의해 형성될 수 있다. 예를 들면, 파우치(36)는 배면시트(26), 자유 유동성 입자를 수용하기 위한 중앙의 보이드(44)를 포함하는 외측 흡수 부재(42), 및 상부시트(24)의 상호작용에 의해 형성될 수 있고, 이에 의해 각종 성분들의 부착이 자유 유동성 입자(38)가 용품(20)을 빠져나가는 것을 막는데 사용된다.
한 실시태양에서, 흡수 용품(20)은 건조시 또는 습윤시의 자유 유동성, 흡수도, 정합성, 다발형성억제성 등과 같은 다양한 특성들 사이에 균형을 얻기 위하여 제1 타입의 자유 유동성 입자(38) 및 제2 타입의 입자(나타나 있지 않음)를 포함하는 실질적으로 느슨한 흡수 재료의 포켓을 포함한다. 제3 타입의 입자(나타나 있지 않음) 또는 더욱 많은 타입의 입자들도 또한 존재할 수 있다. 한 실시태양에서, 제1 타입의 입자(38)는 임의적으로 포켓 중의 흡수 재료의 질량의 50% 이상을 구성하는 경목 니트이다. 제2 타입의 입자는 다른 셀룰로스 니트, 예를 들면 제1 타입의 입자보다 실질적으로 더 큰 입자 크기를 갖는 연목 니트일 수 있다. 제2 타입의 입자들은 제1 타입과 마찬가지로 소량(예를 들면 건조 중량의 5% 미만, 또는 건조 중량의 1% 미만)의 실리콘 또는 임의적으로 입자들의 표면에 위치하여 습윤시 입자들의 달라붙음 또는 덩어리형성을 방지하는 것을 돕는 다른 소수성 물질로 처리될 수 있다. 따라서, 한 실시태양에서, 중앙 흡수 부재(46)는 섬유 타입, 평균 입자 크기(미국 시험 및 재료 협회(ASTM) 시험 방법 D-1021에 따른 체 분석으로 측정됨), 재 함량, 화학 첨가제 함량, 수분 보유 값 및 입자들의 표면의 습윤 각으로부터 선택된 물질 특성이 실질적으로 상이한 제1 타입의 자유 유동성 입자(38) 및 제2 타입의 자유 유동성 입자를 포함하는 섬유 재료의 느슨한 니트를 포함한다. 초흡수성 입자 및 냄새 제거 물질이 제2 타입 또는 제3 타입의 입자로서 또는 제2 또는 제3 타입의 인자들을 포함하는 복합체 또는 혼합물의 일부분으로서 존재할 수 있다. 초흡수체 또는 히드로겔 형성 재료가 니트와 함께 혼입될 때, 이들은 흡수 조성물 내의 초흡수체 또는 히드로겔 형성 중합 물질 및 니트의 총 중량을 기준하여, 0 초과 100 중량% 미만, 구체적으로는 약 5 내지 약 95 중량%, 보다 구체적으로는 약 15 내지 약 85 중량%, 더욱 구체적으로는 약 20 내지 약 50 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 한 실시태양에서, 10% 미만의 초흡수성 입자들이 습윤시에 조차도 니트의 자유 유동성 특성을 유지하는 것을 돕기 위하여 소수성 물질로 처리된 니트에 존재한다.
한 실시태양에서, 니트 또는 다른 자유 유동성 입자(38), 예를 들면 중공 구는 단지 예로서 약 2 mm 이하, 보다 구체적으로는 약 0.7 mm 이하의 입자 크기를 갖는, 폴리우레탄 포옴 또는 포옴 고무 재료와 같은 연질 포옴의 조각들을 포함하는 변형가능한 입자와 합해질 수 있다. 둥근 입자들이 사용될 수 있다. 함께 합해진 연질의 변형가능한 입자들은 충전된 파우치(36)의 촉감성을 개선시키는 것을 도와서, 신체에 대하여 착용하였을 때 보다 부드러운 감촉 및 보다 안락함을 가능하게 할 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 흡수 부재들 중의 하나에 사용하기 위한 자유 유동성 입자(38)는 특히 보다 큰 크기의 자유 유동성 입자들이 사용될 때, 개선된 안락함을 위하여 및 알갱이와 같은 감촉을 피하기 위하여 1종 이상의 변형가능한 물질, 특히 미립자 형태와 혼합될 수 있다.
상부시트(24)는 흡수 용품에서 상부시트로 유용한 것으로 공지된 임의의 물질일 수 있다. 예시적인 상부시트는 1996년 7월 9일에 허여된 커비(Kirby) 등의 미국 특허 제5,533,991호; 1982년 8월 3일에 허여된 라델(Radel) 등의 미국 특허 제4,342,314호; 및 1984년 7월 31일에 허여된 아르(Ahr) 등의 미국 특허 제4,463,045호에 따라 제조될 수 있다. 상부시트(24)는 예를 들면 1983년 8월 9일에 허여된 매튜(Matthews) 등의 미국 특허 제4,397,644호에 기재되어 있는 바와 같이, 흡수 코어(22) 내로 유체를 직접 보내는 것을 돕기 위하여 추가의 전달층(나타나 있지 않음)을 포함할 수 있다. 상부시트(24)는 1999년 1월 27일에 공고된 패브리칸테(A. Fabbricante) 등의 유럽 특허 출원 893,517-A2, "Micro-Denier Nonwoven materials Made Using Modular Die Units"에 기재되어 있는 바와 같은 마이크로데니어 섬유로 된 1개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 상부시트(24)는 균일한 특성들을 가질 필요는 없지만, 우선적으로 다른 곳에서보다 중앙의 흡수 부재 상에서 보다 투과성 또는 액체 침투성 또는 습윤성일 수 있다.
배면시트(26)은 생리대와 같은 흡수 용품(20)에 의해 수거된 배출물이 용품(20)을 빠져나가서 착용자의 속옷 및 의류를 오염시키는 것을 막는 임의의 가요성 액체 불투과성 재료일 수 있다.
배면시트(26) 및 다른 성분들은 생분해가능하고 및(또는) 수세가능할 수 있다. 수세가능한 용품은 변기 내에 직접 버려서 파이프를 막히게 하지 않고 부패 시스템에 해를 끼치지 않고서 수세될 수 있는 것이다. 1997년 12월 30일에 허여된 위드런드(Widlund) 등의 미국 특허 제5,702,378호 및 1998년 10월 20일에 허여된 오스본(Osborn, III) 등의 미국 특허 제5,824,004호에 기재되어 있는 것을 포함하여 탄성 또는 신축성 필름 또는 커버 시트의 제조 분야에 공지된 임의의 방법이 사용될 수 있다.
도 3은 도 2와 관련된 흡수 용품(20)을 예시하며, 일반적으로 도 2의 도면 부호에 따른다. 그러나, 흡수 용품(20)의 흡수 코어(22)는 정합성 흡수 부재(30)와 함께 외측 흡수 부재(42)에 의해 측방향으로 둘러싸여지는 중앙 흡수 부재(46)를 형성하는 하부 흡수체층(34) 및 상부 흡수체층(32)을 수용하기 위한 중앙의 보이드(44)가 그 안에 있는 외측 흡수 부재(42)를 추가로 포함한다. 중앙 흡수 부재는 건조 니트 0.5 g 내지 약 10 g, 특히 약 2 g 내지 5 g을 포함할 수 있으며, 초흡수성 입자 또는 섬유 약 0 g 내지 5 g을 포함할 수 있다.
흡상 차단층(48)이 외측 흡수 부재(42)를 중앙 흡수 부재(46)로부터 분리시킨다. 흡상 차단층(48)은 중앙 흡수 부재(46) 내에 유체를 함유하는 것을 돕고, 그로부터 용품(20)의 길이방향 면으로부터 측방향 흐름을 감소시키기 위한 중합 필름, 또는 다른 가요성 소수성 또는 액체 불투과성 재료의 구역이다. 예를 들면, 흡상 차단층(48)은 폴리올레핀 필름, 유체 저항 부직 웹, 소수성으로 처리된 티슈 또는, 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 버언스(Burnes) 등의 공동 소유의 동시계류중인 미국 특허 출원 제60/079,657호, "An Absorbent System for Personal Care Products Having Controlled Placement of Visco-Elastic Fluids"에 기재되어 있는 전달 지연 차단층 재료일 수 있다.
흡상 차단층(48)에는 임의적으로 중앙 흡수 부재(46)로부터 외측 흡수 부재(42)로의 유체의 조절된 방출을 위한 개구가 제공된다. 예시된 바와 같이, 흡상 차단층(48)은 하부 흡수층(34) 바로 아래의 아래에 놓여지는 부분(50), 외측 흡수 부재(42)와 중앙 흡수 부재(46) 사이의 수직 거리에 걸쳐지는 수직 성분(52), 및 외측 흡수 부재(42)의 신체측 표면상 또는 그 위에서의 수평 거리에 걸쳐지는 수평 성분(54)를 갖는다. 흡상 차단층(48)은 용품(20)을 착용하여 측방향으로 압축될 때 측방향 흡상을 손상시킬 뿐만 아니라 2개의 흡수 부재(42, 46) 사이의 접촉을 막음으로써 외측 흡수 부재(42)와 중앙 흡수 부재(46) 사이의 유체 소통을 막는 것을 돕는다. 차단층 재료의 고유 흡수능은 약 1 이하, 보다 구체적으로는 약 0.5 미만, 보다 구체적으로는 약 0.3 미만, 및 가장 구체적으로는 약 0.1 미만일 수 있다. 흡상 차단층(48) 재료는 실질적으로 비흡수성일 수 있다.
외측 흡수 부재(42)는 중앙의 홀을 갖는 흡수 재료의 연속 조각일 수 있거나 또는 중앙의 보이드가 2개의 스트립 사이의 공간에 의해 형성되는 흡수 재료의 2개 의 길이방향 스트립일 수 있다.
도 4A 및 4B는 상부 흡수층(32) 및 상부 흡수층(32) 바로 아래에 배치되는 파우치(36) 내에 자유 유동성 입자(38)를 포함하는 파우치(36)을 포함하는 중앙 흡수 부재(46); 중앙 흡수 부재(46)를 수용하기 위한 중앙의 보이드(44)를 갖는 외측 흡수 부재(42); 중앙 흡수 부재(46)와 외측 흡수 부재(42) 사이에 배치된 흡상 차단층(48)을 또한 포함하는 흡수 용품(20)의 횡방향 횡단면을 예시한다. 파우치(36)는 상부 흡수층(32)보다 더 좁다. 따라서 상부 흡수층(32)은 용품(20)의 길이방향의 면으로부터 안쪽을 향하는 측방향 압축 동안에 착용자의 몸을 향하여 굴곡되기 쉽게 된 윗방향으로 볼록한 형태를 취하게 된다.
흡상 차단층(48)은 자유 유동성 입자(38)의 파우치(36) 아래에서 연장되고, 외측 흡수 부재(42)의 중앙의 보이드(44)의 내벽을 따른 수직 거리에 걸쳐지는 수직 성분(52)을 갖고, 및 추가로 외측 흡수 부재(42)의 신체측 표면상의 수평 거리에 걸쳐지는 수평 성분(54)를 갖는다. 흡상 차단층(48)은 중앙 흡수 부재(46)와 외측 흡수 부재(42) 사이의 흡상을 방해하기 위하여 상부 흡수층(32)의 길이방향 면을 따라 연장되는 실질적으로 액체 불투과성 부직 웹으로 된 2개의 스트립 또는 중합 필름으로 된 2개의 스트립과 같이 다수개의 구역을 포함할 수 있다.
도 4A에서, 외측 흡수 부재(42)는 외측 흡수 부재(42)를 완전히 관통하는 중앙의 보이드(44)에 의한 횡방향 중심성을 따라 나눠진 반면, 도 4B에서 외측 흡수 부재(42)는 나눠지지는 않지만, 횡방향 중심선을 따라 외측 흡수 부재(42)의 2개의 길이방향 면들을 결합시키는 중앙 흡수 부재(46) 바로 아래의 비교적 보다 얇은 아 래에 놓여지는 부분(50)을 포함한다. 도 4B에서는, 중앙의 보이드(44)는 오목부이고, 외측 흡수 부재(42)를 완전히 관통하는 홀이 아니다. 따라서, 파우치(36)는 흡수 재료 또는 입자 구속 재료(흡상 차단층(48)을 포함)로 된 2개 이상의 층들 사이에 배치될 수 있으며, 이 경우 자유 유동성 입자(38)는 도 4B의 실시태양에 예시한 파우치(36)를 필요로 하지 않고서 주변의 재료에 의해 구속될 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 흡수 용품(20)의 부분 파단도이다. 용품(20)은 아래에 놓여지는 성분들, 특히 본 도면에서 상부 흡수층(32)의 두께보다 실질적으로 더 큰 두께를 갖는 잘려진 타원형 형태로 예시된, 아래에 놓여지는 자유 유동성 입자들의 파우치(36)의 존재에 의한 중앙의 언덕을 그 안에 갖는 상부 흡수층(32)을 보여주기 위하여 잘려나간 상부시트(24)를 포함한다. 상부 흡수 부재(32)는 추가로 가랑이 영역(60)에 한 쌍의 임의적인 실질적으로 길이방향의 주름잡힌 선(56', 56")을 추가로 포함하며, 이 때 주름잡힌 선(56', 56")은 용품(20)의 길이방향 중심선 주위에 이격되어 있다. 주름잡힌 선(56', 56")은 파우치(36)의 길이방향 면의 횡방향으로 밖이고 상부 흡수 부재(32)의 길이방향 면(58', 58") 내에 있다. 주름잡힌 선(56', 56")은 또한 본 실시태양에서, 자유 유동성 입자의 파우치(36)보다 실질적으로 적은 두께를 갖는 아래에 놓여지는 하부 흡수 부재(34) 내로 연장된다. 따라서, 상부 흡수 부재(32) 및 하부 흡수 부재(34) 모두에서 주름잡힌 선(56', 56")은 하부 흡수 부재(34) 및 상부 흡수 부재(32)의 외부 길이방향 면의 윗방향 폴딩을 가능하게 하여 흡수 용품(20)이 착용되었을 때 사용자의 다리에 의해 안쪽방향으로 측방향 압축될 때 계곡 폴드(fold)를 형성할 수 있고, 한편 상승 된 파우치(36)은 측방향으로 안쪽으로 압축될 때 용품(20)에 전체적으로 W 형태를 제공하기 위한 중앙의 마운드(mound)의 형성에 도움을 준다(이 때 W 형태의 중앙 부분은 실질적으로 둥글 수 있다).
한 실시태양에서, 상부 흡수 부재(32) 및 파우치(36)는 수평 흡상 차단층(나타나 있지 않음)에 의해 하부 흡수 부재(34)로부터 부분적으로 분리될 수 있다.
도 6은 니트 또는 다른 자유 유동성 입자(38)의 파우치(36)가 상부 흡수층(32) 상에 배치되는 정합성 흡수 부재로 사용될 수 있는 몇가지 방식으로 나타내는 흡수 용품의 횡방향 중심선에 따른 횡단면도를 나타낸다. 도 6A에서, 파우치(36)는 상부 흡수층(32) 내의 중앙의 보이드(44) 안에 배치된다. 도 6B에서, 파우치(36)는 파우치(36) 바로 아래의 제2 층인 하부 흡수층(34)과 함께 상부 흡수층(32)를 완전히 관통하는 중앙의 보이드(44) 내에 배치된다. 하부 흡수층(34)은 측방향으로 안쪽으로 압축될 때 윗방향으로 굴곡되도록 배치되어 파우치(36)가 몸을 행하게 배향되는 윗방향이 볼록한 형태를 갖도록 예비성형된다. 도 6C에서, 상부 흡수층(32)은 길이방향 면으로부터 측방향으로 안쪽으로 압축될 때 윗방향으로 굴절되도록 예비성형된다. 상부 흡수층(32)은 하부 흡수층(34)이 윗방향 굴곡을 촉진시키기 위하여 스코어링되거나, 폴딩되거나, 스탬핑되거나 엠보싱되거나 하는 중앙의 성형선(62)을 갖는다. 중앙 힌지(66)를 포함하는 탄성 굴곡 엘레멘트(64)가 용품이 착용되었을 때 착용자의 몸을 향하여 흡수 용품이 굴곡되는 것을 추가로 조절하기 위하여 상부 흡수층(32) 바로 아래에 추가로 배치된다.
도 7은 본 발명에 따른 흡수 용품(나타나 있지 않음)에 사용하기 위한 흡수 코어(22)의 부분 파단도를 나타낸다. 흡수 코어(22)는 중앙 흡수 부재(46)을 수용하기 위한 중앙의 타원형 홀을 그 안에 갖는 외측 흡수 부재(42)를 포함한다. 외측 흡수 부재(42)는 흡수 재료의 외부의 환형 고리일 수 있다. 중앙 흡수 부재(46)는 그 안에 내부 보이드를 갖는 흡수 재료의 내부 환형 고리(68) 및 입자들이 정합성 흡수 부재(30)으로부터 빠져나가는 것을 막는 액체 투과성 파우치(36) 내의 니트 또는 자유 유동성 입자(38)를 포함하는 정합성 흡수 부재(30)를 포함한다.
외측 흡수 부재(42)와 중앙 흡수 부재(46) 사이에는 흡상층(48)이 있으며, 이것은 외측 흡수 부재(42)의 신체측 표면상 또는 그 위에 수평 성분(54) 및 수직 성분(52)을 포함한다.
도 8은 본 발명에 따라 니트를 포함하도록 사용된, 레이델 특허 출원(WO 98/01684)에 기초한 "필로우(pillow) 패드"를 나타낸다. 도 7은 패드(20)를 부분 단면도로 나타낸다. 패드(20)는 전방 영역(70), 중간 영역(72) 및 후방 영역(74)를 포함한다. 액체 투과성 상부시트(24) 및 액체 불투과성 배면시트(26)는 주변(28)에서 함께 결합된다. 흡수 코어(22)는 중앙 흡수 부재(46) 및 외측 흡수 부재(42)를 포함한다. 중앙 흡수 부재(46)는 셀룰로스 니트(38)를 그 안에 함유하는 파우치(36)을 포함한다. 파우치(36)는 부직 웹으로부터 제조될 수 있다.
도 8에 나타낸 실시태양에서, 파우치(36)는 거의 전체적으로 니트와 같은 자유 유동성 입자(38)로 충전된다. 니트를 이용한 완전한 충전은 니트가 습윤시에 실질적으로 팽창되지 못하기 때문에 사용시에 임의의 심각한 문제점을 부여하지 않 는다. 초흡수성 입자와 같은 실질적으로 팽윤성 물질이 또한 존재할 경우, 파우치(36)는 파열을 막기 위하여 단지 부분적으로만 흡수 재료로 충전될 수 있다. 별법으로는, 파우치(36)는 파우치(36) 내에서 자유 유동성 입자(38) 및 다른 흡수 재료들이 습윤될 때 파우치(36)이 팽창하도록 할 수 있는 탄성 재료 또는 주름 또는 폴드를 포함할 수 있다.
홈(76)이 용품(20)의 길이방향으로 연장된다. 흡수 코어의 파우치(36)는 파우치(36)를 중앙 챔버(80) 및 측방향 챔버(82, 84)로 어느 정도 분리시키게 되는 타이드-인(tied-in) 영역(78)을 포함한다. 개별 챔버의 한계결정 벽들은 결코 파우치(36)의 기저면에 도달하지 않아서, 개별 챔버들 사이에서는 제한된 정도의 물질 교환이 일어날 수 있다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 파우치(36)는 파우치(36)의 주변 가장자리(86)에서 상호연결되는 2개의 구역들을 포함한다. 이러한 구성은 파우치(36)의 아랫쪽 절반이 입자들로 충전된 다음, 윗쪽 절반은 파우치(36)의 아래쪽 절반 위에 놓아 자유 유동성 입자(38)를 실링시킬 수 있기 때문에 흡수 코어(22)를 자유 유동성 입자(38)로 충전시키는 것을 용이하게 한다.
도 8에 예시한 파우치(36)는 실질적으로 형태가 타원이고, 중앙 흡수 부재(46)의 하부 흡수층(34) 내의 추가의 흡수 재료에 의해 지지된다. 하부 흡수층(34)은 착용자의 안락함 및 흡수 코어(22)의 흡수도에 기여한다.
흡상 차단층(나타나 있지 않음)도 또한 중앙 흡수 부재(46) 및 외측 흡수 부재(42) 사이에 존재할 수 있다. 하부 흡수층(34)의 하부 표면은 바람직하게는 누 출 조절을 개선하기 위하여 흡상 차단층의 일부가 또한 흡수 용품(20)의 중간 영역(72)(가랑이 영역) 중의 외측 흡수 부재(42)의 신체측 표면 상에서 연장되도록 중앙 흡수 부재(46)의 주변 가장자리(86)을 지나도록 연장되는 중합 필름을 포함할 수 있다.
이론으로 제한되길 바라지는 않지만, 용품(20)이 월경 또는 혈액과 접촉하게 될 때 홈(76)은 유체를 길이방향으로 분포시키는 것을 돕고, 그 후 유체는 파우치(36) 내의 자유 유동성 입자(38)에 의해 흡수될 수 있을 것으로 생각된다. 홈(76)은 또한 흡수 용품(20)에 증가된 횡방향 가요성을 제공하여, 양호한 신체 적합성 및 안락함을 제공하면서 입자(38)들의 이동이 심각한 문제가 되지 않도록 임의의 하나의 챔버(80, 82, 84)의 유효 크기를 감소시킬 수 있을 것으로 생각된다.
도 9 및 10은 안식각 시험과 관련하여 앞에서 논의하였다.
도 11 및 12는 겔층 투과도 시험과 관련하여 앞에서 논의하였다.
도 13은 2개 이상의 별도의 단계로 섬유의 스트림이 1회 이상 디스퍼징되어 화학 및 공정 조건을 변화시켜 니트 특성에 대한 개선된 조절을 가능하게 하는 니트 제조 방법에 대한 흐름도를 예시한다. 디스퍼징의 제2 단계가 니트의 유동성 및 흡수성을 개선시키는 것을 도울 수 있음을 발견하였다. 따라서, 경목 섬유 또는 경목 섬유를 포함하는 슬러리는 모울 디스퍼징기, 비비스 디스퍼징기, 디스크 디스퍼징기, 또는 고 콘시스턴시 목재 펄프를 컬링 및 디스퍼징시킬 수 있는 다른 적합한 장치를 이용한 처리에 의해서와 같이 제1 디스퍼징 작업으로 실질적으로 컬링되거나 또는 니트로 성형될 수 있다. 기계적으로 처리된 섬유 또는 니트를 이어 서 임의적으로 건조시킨 후, 수분 함량을 조절하여 콘시스턴시를 약 18% 이상, 또는 20% 이상, 예를 들면 20% 내지 30%로 할 수 있다. 그 후, 섬유를 니트를 생성시키기에 적합한 에너지로 다시 디스퍼징시킨 다음, 건조시킨다. 예를 들면, 모울 샤프트 디스퍼징기를 사용하여 제1 단계에서 약 30% 이상의 배출 콘시스턴시를 갖는 니트를 생성시킨 다음, 고 콘시스턴시 펄프용 호바트(Hobart) 믹서 중에서의 추가의 기계적 가공처리를 위하여 콘시스턴시를 약 20% 내지 약 30%로 감소시킨다. 이론으로 제한되길 바라지 않지만, 상이한 가공처리 조건(상이한 콘시스턴시 또는 상이한 기계적 장치) 하에서의 제2 디스퍼징 단계는 제1 처리 조건 하에서 니트로 충분히 엉키게 될 수 없었던 섬유인, 제1 단계에서 형성된 니트의 표면으로부터 돌출되는 유리 섬유들을 제거하는 것을 도울 수 있는 것으로 생각된다.
2개 이상의 디스퍼징 단계의 사용은 특정 물체를 달성하기 위하여 증가된 가요성을 제공한다. 예를 들면, 제1 디스퍼징 단계에서의 니트 컨디셔너 및 디스퍼징기 조건들은 바람직한 크기 범위의 수율을 최대화시키기 위하여 플록 형성 및 초기 니트 크기를 조절하도록 디자인될 수 있다. 제2 디스퍼징 단계는 크기 분포를 추가로 개선시킬 수 있고, 니트의 몸체 보다는 니트 표면을 변화시키는데 목적을 둔 상이한 화학을 사용할 수 있다. 이러한 방식으로, 니트 특성에 대한 조절의 개선이 가능하다.
또한, 이론으로 제한되길 바라지는 않지만, 제1 디스퍼징 단계후의 건조 또는 부분적인 건조에 이어지는 재습윤, 제2 디스퍼징 단계 및 최종 건조가 섬유가 더이상 이전의 정도로 니트로부터 돌출되지 않도록 모 니트와 이전의 느슨한 섬유 의 수소 결합을 촉진시킬 수 있다. 부분적으로 건조된 니트의 재습윤 및 다시 한번 니트의 건조에 의해, 느슨한 섬유들이 이로부터 돌출되는 니트 내의 다른 섬유 및 느슨한 섬유 사이에 새로운 수소 결합이 형성될 수 있다. 니트가 단순히 습윤되어 재건조된 경우, 돌출되는 섬유와 다른 니트 사이에 새로운 수소 결합이 형성되어 덩어리를 야기시킬 수 있다. 니트들을 분리시키고 니트 사이에서보다는 동일한 니트 내의 섬유들 사이의 결합을 촉진시키기 위하여 역습윤 후에 디스퍼징 또는 기계적 전단이 필요하다. 제2 디스퍼징 단계 후에, 인접하는 니트들 사이에서의 엉킴이 기계적 작용에 의해 대체로 파괴되어, 보다 단단하고 보다 치밀한 니트가 형성되게 된다. 이어서 건조를 임의적으로는 추가의 덩어리형성을 예방하기 위하여 공기압식 또는 기계식 교반과 함께 완료시킬 수 있다.
추가로, 2개 이상의 디스퍼징 단계의 사용은 니트의 특성을 조절하기 위한 온도 및 화학의 추가의 조합을 제공한다. 예를 들면, 제1 디스퍼징 단계를 섬유가 팽윤되고 비교적 가요성인 증가된 pH(예를 들면 8 이상, 예를 들면 9 내지 11의 pH)에서 행할 수 있다. 이어서 제2 디스퍼징 단계를 보다 낮은 pH, 예를 들면 섬유들의 팽윤이 감소되고 섬유들이 니트로 붕괴되는 능력이 향상될 수 있는 약 4 내지 6의 pH 하에서 수행할 수 있다. 제1 디스퍼징 단계를 낮은 pH에서 행한 후에 증가된 pH에서의 제2 단계를 수행하는 역 방법에 의해서도 또한 이점들이 얻어질 수 있으며, 이 때 비교적 보다 둥근 또는 다른 바람직한 형태적 특성을 갖는 니트를 제조할 가능성이 많다.
니트를 2개 이상의 단계로 디스퍼징시킴으로써, 제1 화학약품을 제1 디스퍼 징 단계에서 첨가한 후에 제2 디스퍼징 단계에서는 제2 화학약품을 첨가한다. 이것은 음이온성 화합물 및 양이온성 화합물과 같이 2종의 화학약품이 동시에 첨가되었을 때 바람직하지 못한 반응을 일으키게 될 때 특히 유용할 수 있다. 예를 들면, 음이온성 항균 화합물 및 양이온성 습윤 강도제 또는 양이온성 탈결합제가 별도의 디스퍼징 단계에서 첨가될 수 있다. 또는 보통 서로 방해하거나 또는 침전을 일으키게 되는 2종의 하전된 화합물을 첨가할 수 있다.
도 14는 2종류 이상의 니트를 포함하는 흡수 용품을 제조하기 위한 흐름도를 예시한다. 제1 타입 및 제2 타입의 니트들을 니트 컨디셔너 존재하에 디스퍼징을 통해 제조한 다음 건조시켜 체질, 스크리닝 또는 다른 분류 방법에 의한 크기에 따른 분류와 같은 후처리 및 니트의 외부 표면의 일부분 상에 소수성 물질의 부착을 포함하는 화학적 처리에 독립적으로 노출될 수 있는 2개의 물질 스트림을 형성시킨다. 이어서 니트를 합하여 흡수 용품 내의 파우치를 충전시키는데 사용할 수 있다. 별법으로는, 니트들을 후처리들 중의 어느 하나 이전에 또는 심지어는 건조 전에 합할 수 있다. 후처리로서 크기 또는 다른 특성에 의한 분류가 행해질 때, 입자들의 분획물들이 거절되어 재활용되거나(예를 들면, 재펄프화되어 니트 제조에 사용되거나 또는 다른 가공처리에 사용됨) 또는 버려질 수 있다. 이것은 일반적으로 언급되지도 않은 본 발명의 모든 니트 제조 방법에 적용될 수 있다. 허용되는 것들을 사용하여 흡수 용품을 제조할 수 있다.
도 15 내지 17은 아래 실시예에서 나타낸 조건에 따라 제조된 유칼립투스 니트의 SEM 현미경사진을 나타낸다. 도 15는 다른 니트와 용이하게 엉키게 되는 니 트로부터 나오는 섬유들이 실질적으로 없는 둥근 타원형 니트를 나타낸다. 도 16에 나타낸 니트는 여전히 표면으로부터 나오는 섬유들이 비교적 없지만, 2개의 섬유들이 나와있는 것으로 나타나 있다. 도 17은 내부 구조를 보여주기 위하여 액체 질소 중에서 동결시킨 후에 블레이드로 절단한, 모울 디스퍼징기로 제조한 다른 유칼립투스 니트의 횡단면도이다.
다른 처리 및 첨가제
한 실시태양에서, 플록 배합을 촉진시키고 조절하기 위하여 공지된 양이온성 보유 조제가 니트 형성 전에 펄프 섬유에 첨가된다. 제지분야에 공지된 보유 조제는 각종 양이온성 중합체, 예를 들면 폴리아크릴아미드, 양이온성 전분, 개질된 구아검, 또는 이성분 보유 조제 시스템, 예를 들면 콤포질(COMPOZIL)(등록상표) 양이온성 중합체-콜로이드 실리카 미립자 시스템을 포함하며, 목재 섬유의 제지 슬러리로부터 형성된 니트의 크기를 조절하는데 있어서 유용할 수 있다. 관련 원리는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 문헌[S. Main and P. Simonson in "Retention Aids for High-speed Paper Machines", Tappi Journal Vol. 82, No. 4, pp. 78-84]에 논의되어 있다. 예를 들어, 매인(Main) 및 시몬슨(Simonson)의 방법에 따라, 양이온성 전분, 또는 폴리아크릴아미드와 같은 중합체를 펄프 슬러리에 첨가한 후, 후속적으로 음이온성 실리카 또는 기타 음이온성 화합물을 첨가하는 것이 작고 조밀한 플록 형성을 촉진하는 데 유용할 수 있으며, 한 실시태양에서 이는 본 발명의 니트를 형성하는 데 앞서 유용한 처리법이 될 수 있다. 특정 금속 이온을 포함하는 화합물, 예컨대 명반 또는 염화철(III)이 플록 형성을 촉진하고 조절 하는데 유용할 수도 있다.
첨가제는 기계적 공정 전에 마감재에 제공하거나, 또는 건조 전 분산 공정 또는 다른 기계적 처리 중에 삽입하거나, 또는 건조 전에, 후에 또는 중에 니트의 외면에 가할 수 있다. 윤활성을 개선시키고 입자의 덩어리형성을 막기 위한 첨가제의 경우에는 이들 첨가제가 입자의 표면에 우세하게 분배될 수 있으므로 입자 형성 후에, 경우에 따라서는 건조 공정 중에 또는 후에 입자들의 외측에 첨가제를 순수한 형태로 또는 용액으로 첨가할 수 있다. 상기 첨가제들은 스프레이에 의해, 습윤된 표면과의 접촉에 의해, 스트림을 입자들의 혼합된 층 내로 똑똑 흘려보냄으로써 등에 의해 첨가될 수 있다. 첨가제들은 처리된 입자들의 표면에 균일하게 또는 불균일하게 인가될 수 있고, 모든 또는 적합한 입자의 단지 일부분만 처리할 수 있다. 한 실시태양에서는, 입자들의 5% 내지 90%, 구체적으로는 약 10% 내지 70%, 보다 구체적으로는 10% 내지 50%, 및 가장 구체적으로는 약 10% 내지 약 30%가 처리된다.
한 실시태양에서, 니트는 첨가된 암모늄 지르코늄 카보네이트, 예를 들면 건조 섬유 질량 기준으로 0.3 내지 3 중량%로 디스퍼징된 후에, 임의적으로 유동상 또는 고전단 공기 건조기 중에서 승온(100℃ 초과)에서 처리되어 니트들 사이가 아닌 니트 내의 섬유들을 가교결합시켜 건조된 제품에서 느슨한 벌크 구조를 유지시킨다. 암모늄 지르코늄 카보네이트는 가교제로서 작용할 수 있고 윤활성을 부여할 수 있어, 니트에서의 자유 유동성 거동을 촉진시키고 임의적으로는 유용한 촉감성에 기여한다. 무기물 및 충전제, 예를 들면 점토 및 제올라이트도 또한 니트를 제 조하는데 있어서, 냄새 제거, 흡수성 조절, 항균 조절 또는 다른 목적으로 섬유에 첨가될 수 있다.
다른 실시태양에서, 니트는 탈결합제 및 가교제 모두로 처리된다. 구체적으로는, 니트의 건조 완료 전에 펄프에 탈결합제 및 잠재 가교제를 모두 첨가하는 것은 본 발명의 영역 내에 속한다. 이론으로 제한되길 바라지는 않지만, 몇몇 실시태양에서 탈결합제와 가교제 사이의 상호작용은 탈결합제의 바람직한 크기 범위의 니트 형성을 촉진시킬 수 있는 능력에 기인하는 것으로 예상될 수 있는 한편, 가교제는 니트가 습윤시에 그의 형태 및 크기를 유지할 수 있는 능력을 추가로 향상시키거나 또는 니트 중에서 바람직한 첨가제들을 부착시키거나 또는 보유하는데 사용될 수 있다. 탈결합제 및 가교제를 이용한 펄프 또는 섬유의 처리에 대한 유용한 원리들은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 1993년 7월 6일에 허여된 그래프(Graef) 등의 미국 특허 제5,225,047호, "Crosslinked Cellulose Products and Method for Their Preparation"에 기재되어 있다. 마찬가지로, 계면활성제 및 가교제 사이의 유리한 상호작용도 또한 본 발명에 따라 기대된다.
한 실시태양에서, 탈결합제 또는 계면활성제는 잠재 가교제의 첨가 전에 펄프에 첨가된다. 잠재 가교제는 약 10% 초과, 보다 구체적으로는 약 30% 초과의 수분 함량으로 있을 때 셀룰로스에 첨가될 수 있다. 가교결합은 후속되는 건조 동안 또는 건조 후의 승온에서의 추가의 경화 단계에서 실질적으로 완료된다.
잠재 가교제는 이 기능을 제공하는 하기하는 공지된 물질들로부터 선택될 수 있다. 유용한 타입은 우레아 유도체, 예를 들면 메틸올화 우레아, 메틸올화 환식 우레아, 메틸올화 저급 알킬 치환된 환식 우레아, 디히드록시 환식 우레아, 저급 알킬 치환된 디히드록시 환식 우레아, 메틸올화 디히드록시 환식 우레아 및 이들 타입의 혼합물로부터 선택될 수 있다. 유용한 잠재 가교제 물질은 디메틸올디히드록시에틸렌우레아(DMDHEU, 1,3-디히드록시메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논)이다. 이 물질은 안정한 형태로 용이하게 상업적으로 입수할 수 있다. 매우 적합한 다른 우레아 기재 물질은 디메틸올 우레아(DMU, 비스[N-히드록시메틸]우레아), 디히드록시에틸렌우레아(DHEU, 4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논), 디메틸올에틸렌 우레아(DMEU, 1,3-디히드록시메틸-2-이미다졸리디논), 및 4,5-히드록시-1,3-디메틸-2-이미다졸리디논(DDI, 디메틸디히드록시에틸렌우레아)을 포함한다.
우레아 기재 잠재 가교제 외에, 적합한 다른 물질은 폴리카르복실산 유기산이다. 이들 중에는 1,2,3,4-부탄테트라카르복실산이 있다.
상기한 모든 가교제는 시트 재료의 보통의 건조 중에 또는 이 시간 이후에 펄프나 니트를 승온, 통상적으로는 100 ℃가 넘는 온도로 상승시켜 셀룰로스와 반응시킬 수 있다.
중성 또는 산성 촉매가 잠재 가교제와 함께 가교제와 셀룰로스 사이의 반응 속도를 증가시키기 위하여 포함될 수 있다. 산성 염은 우레아 기재 물질이 사용될 때 촉매로서 특히 유용하다. 이들 염은 대표적으로는 염화암모늄, 황산암모늄, 염화알루미늄, 염화마그네슘 또는 이들의 혼합물 또는 많은 다른 유사한 물질일 수 있다. 인 함유 산의 알칼리 금속 염, 예를 들면 소듐 헥사메타포스페이트 및 소듐 하이포포스파이트가 추가의 옥살산과 함께 또는 없이 1,2,3,4-부탄 카르복실산에 유용한 촉매이다.
가교제는 대표적으로는 약 0.1% 내지 약 15%(건조 섬유의 질량을 기준으로 한 중량%), 구체적으로는 약 0.3% 내지 약 6%, 보다 구체적으로는 약 0.5% 내지 약 3% 범위의 양으로 존재한다. 유사하게, 탈결합제는 일반적으로 약 0.1% 내지 약 10%(건조 섬유의 질량을 기준으로 한 중량%), 구체적으로는 약 0.3% 내지 약 4%, 보다 구체적으로는 약 0.5% 내지 약 2% 범위의 양으로 존재한다. 일반적으로, 가교결합 반응이 완료된 후 펄프의 세척을 필요하지 않다.
한 실시태양에서, 섬유를 조밀한 자유 유동성 니트로 전환시키는 것은 디스퍼징 또는 혼련의 2이상의 단계로 가능할 수 있다. 일부 실험 작업에서, 디스퍼징 또는 고 콘시스턴시 기계적 전단의 제2 단계가 니트의 유동성 및 흡수성을 개선시키는 것을 도울 수 있음을 발견하였다. 따라서, 경목 섬유 또는 경목 섬유를 포함하는 슬러리는 모울 디스퍼징기, 비비스 디스퍼징기, 디스크 디스퍼징기, 또는 고 콘시스턴시 목재 펄프를 컬링 및 디스퍼징시킬 수 있는 다른 적합한 장치를 이용한 처리에 의해서와 같이 제1 디스퍼징 작업으로 실질적으로 컬링되거나 또는 니트로 성형될 수 있다. 기계적으로 처리된 섬유 또는 니트를 이어서 임의적으로 건조시킨 후, 수분 함량을 조절하여 콘시스턴시를 20% 이상, 예를 들면 20% 내지 30%로 할 수 있다. 그 후, 섬유를 니트를 생성시키기에 적합한 에너지로 기계적 혼련 또는 디스퍼징시킨 다음, 건조시킨다. 예를 들면, 모울 샤프트 디스퍼징기를 사용하여 제1 단계에서 약 30% 이상의 배출 콘시스턴시를 갖는 니트를 생성시킨 다음, 고 콘시스턴시 펄프용 호바트(Hobart) 믹서 중에서의 추가의 기계적 가공처리를 위하여 콘시스턴시를 약 20% 내지 약 30%로 감소시킨다. 이론으로 제한되길 바라지 않지만, 상이한 가공처리 조건(상이한 콘시스턴시 또는 상이한 기계적 장치) 하에서의 제2 디스퍼징 단계는 제1 처리 조건 하에서 니트로 충분히 엉키게 될 수 없었던 섬유인, 제1 단계에서 형성된 니트의 표면으로부터 돌출되는 유리 섬유들을 제거하는 것을 도울 수 있는 것으로 생각된다.
또한, 제1 디스퍼징 단계 후 건조 또는 일부 건조한 후, 재습윤화, 제2 디스퍼징 단계 및 최종 건조에 의해 이전에 느슨한 섬유와 모 니트와의 수소 결합을 촉진시켜 섬유들이 이전 정도로 니트로부터 돌출되지 않도록 할 수 있다고 여겨진다. 다시 말하면, 중간에 건조 단계를 거치는 디스퍼징 두 단계로 달성된 특히 양호한 니트 성질을 수소 결합 측면에서 설명할 수 있다고 생각된다. 일부 건조된 니트를 재습윤화하고 이 니트를 다시 건조함으로써, 느슨한 섬유와 이 느슨한 섬유가 돌출되는 니트에서의 다른 섬유 간에 새로운 수소 결합이 형성될 수 있다. 니트를 간단히 습윤화시키고 재건조시킨다면, 돌출 섬유와 다른 니트 간에 새로운 수소 결합이 형성되어 덩어리가 생긴다. 니트를 분리하고, 니트간의 결합이 아니라 동일한 니트에 있는 섬유간의 결합을 형성하기 위해 재습윤화 후에는 디스퍼징 또는 기계적 전단이 요구된다. 제2 디스퍼징 단계 후에는, 인접하는 니트간의 엉킴은 기계적 작용에 의해 대부분 파괴되고, 보다 단단하고 조밀한 니트가 형성될 것이다. 그후, 추가의 덩어리형성을 막기 위해 경우에 따라 교반하면서 건조를 완료할 수 있다. 그러나, 제2 디스퍼징 단계 후 니트의 콘시스턴시가 충분히 높다면, 예컨대 약 30% 이상, 특히 약 40% 이상이라면, 니트는 덩어리형성이 일어나는 경향이 적기 때문에 건조 중 상대적으로 적은 교반이 요구될 것이며, 특히 탈결합제가 존재하는 경우 그렇다.
또한, 두 단계 이상의 디스퍼징 단계를 이용함으로써 온도와 화학의 독특한 조합을 제공하여 니트의 특성을 보다 더 양호하게 만들 수 있다. 예를 들어, 제1 디스퍼징 단계는 높은 pH (예, pH>8, 예컨대 9 내지 11)에서 수행될 수 있으며, 이때 섬유는 팽창되어 비교적 유연성이 된다. 그후, 제2 디스퍼징 단계는 보다 낮은 pH, 예컨대 약 4 내지 6에서 수행될 수 있고, 이때 섬유의 팽윤성은 줄어들고 니트로 붕괴되는 섬유의 능력은 향상될 수 있다. 제1 혼련 또는 디스퍼징 단계를 낮은 pH에서 수행한 후, 제2 단계를 높은 pH에서 수행하는 반대 방법에 의해서도 비교적 더 원형이며 기타 유용한 형태학적 특성들을 갖는 니트를 제조할 수 있는 잠재력 등 잇점들이 얻어질 수 있다.
두 단계 이상에서 니트를 디스퍼징시키는 또다른 이점은 제1 화학물질을 제1 디스퍼징 단계에서 첨가한 후, 제2 화학물질을 제2 디스퍼징 단계에서 첨가할 수 있다는 점이다. 이는, 2가지 화학물질들을 동시에 첨가할 경우 원치않는 반응을 일으키는 경우, 예컨대 음이온성 화합물과 양이온성 화합물들의 경우 특히 이로울 수 있다. 예를 들어, 음이온성 항균 화합물과 양이온성 습윤 강도제 또는 양이온성 탈결합제를 별도의 디스퍼징 단계에서 첨가할 수 있다. 보통 서로 방해하거나 침전을 일으키는 두가지 충전 화합물들을 첨가할 수도 있다.
니트 특성 및 흡수 용품으로의 혼입
재료가 충분히 눌려져 있거나, 중앙 흡수 부재의 모양 유지 역할이 손상되지 않는 충분한 장력하에 있다면 니트나 다른 자유 유동성 흡수 재료를 중앙 흡수 부재에 사용할 수도 있지만, 일반적으로는 니트를 중앙 흡수 구역으로 혼입하여, 단일 흡수 제품으로 특히 상부 흡수 부재의 성분으로서 2이상의 형태의 니트 재료를 조합할 수 있다. 니트나 다른 자유 유동성 흡수 입자들을 밀봉된 파우치 또는 포켓 내에서 블렌드 또는 층형성할 수 있거나, 또는 2개 이상의 밀봉된 파우치 또는 포켓, 특히 길이 배향이며 폭보다 길이가 실질적으로 더 큰 포켓에 분배시킬 수 있다. 포켓 또는 파우치는 일반적으로 2개의 입자 구속층을 함께 결합시켜 형성되어 두 층 사이의 구역이 비어있어 입자들을 수용할 수 있다. 사용하는 표준 조건하에서 니트들이 용품을 빠져나갈 수 없도록 입자 구속층들은 일반적으로 상부시트, 배면시트, 에어레잉된 웹이나 티슈층과 같은 흡수 재료층, 중합 필름 또는 부직웹 등을 포함할 수 있다. 이들은 초흡수성 입자 및 섬유를 비롯한 재료의 기타 느슨한 입자 또는 칩; 니트 및 흡수성 중합체의 혼합물; 캡슐화 재료; 전분 글로블; 본원에 참고로 인용되며 1993년 3월 2일에 허여된 헤론(Herron) 등의 미국 특허 제5,190,563호에 기재된 것과 같은 느슨한 컬링 섬유 및(또는) 느슨한 가교된 섬유; 조밀화 BCTMP의 칩; 조밀화 셀룰로스 재료의 다른 칩 또는 입자, 특히 습윤화시 자유 유동성을 유지하는 흡수 재료, 예컨대 라이델(M, Raidel)의 국제 특허 출원 공개 제98/43684호 ("Absorbent Item", 1998년 10월 8일)에 기재된 재료 등을 포함하여, 다른 재료의 느슨한 입자 또는 칩에도 적용된다. 라이델은 특히 흡수 용량이 자유 유동성 흡수 재료 1 g 당 유체 약 10 g보다 큰 폴리메틸우레아의 중공 구와 같은 자유 유동성 재료의 사용을 개시하고 있다. 잠재적으로 유용한 자유 유동성 입자의 또다른 종류는 문헌 [A.J. Disapio 외, "Microporous Macrobeads Provide New Opportunities in Skin Care", Soap and Cosmetics, Vol. 75, No. 2, 1999년 2월, 42-47 페이지]에 기재되어 있는 것과 같은 미세다공성 마크로비드이며, 이들은 구형이거나, 또는 화학약품이나 액체를 보유 또는 방출하기 위한 비드 내에 기공을 포함하는 구들을 마찰시켜 형성할 있는 촉지성 중합 비드이다. 미세다공성 마크로비드는 통상 첨가된 단량체와 함께 아크릴레이트 공중합체로부터 제조하여 평면 특성, 보이드 부피 등을 조절한다. 예를 들어, 에스테르 풍부 단량체는 매우 친지성인 표면을 제공한다. 입자 크기는 약 100 내지 500 미크론, 또는 50 내지 100 미크론, 또는 약 50 미크론 미만일 수 있다. 다공성 마크로비드는 단독으로, 또는 니트, 미세구, 비드 또는 PMU 입자와 함께 사용할 수 있다.
각종 형태의 니트 또는 기타 자유 유동성 입자를 흡수 용품 중의 분리된 파우치 또는 층에 혼입시키거나, 또는 균일하게 또는 구배 형태로 함께 혼합할 수 있다. 자유 유동성 입자의 혼합에 대한 원리 및 장비는 문헌 [B.H. Kaye, "Mixing of Powders", Chapter 11 in Handbook of Powder Science and Technology, M.E. Fayer 및 L. Otten에 의해 편집, 2판, Chapman & Hall, New York, 1887, pp.568-585]에 기재되어 있다.
니트 및 다른 자유 유동성 입자들을 외측 흡수 부재에 있는 중앙 함몰부에 놓고, 흡수 재료나 밑에 있는 배면시트에 의해 밑에서 구속할 수 있으며, 그후 니트를 외측 흡수 부재의 주변부와 접착제로 부착되어 있는 포개진 상부시트에 의해 위에서 구속할 수 있다. 니트 또는 다른 자유 유동성 입자들의 다층을 첨가할 수 있다. 제1 니트층의 상부 구속부로서 기능하는 다공질 웹이 제2 층에 대한 하부 구속부로서 기능할 수 있으며, 이는 또한 니트나 입자를 구속하기에 충분히 작은 공극 크기를 갖는 상부시트 또는 다른 다공질 웹에 의해 위에서 구속될 수도 있다. 한 실시태양에서는, 너무 느슨해서 이동하는 것이 자유로운 입자는 사용시 신체에 잘 맞지 않을 수 있기 때문에 용품이 구속되지 않는 경우라도 니트는 포켓이나 파우치에 단단하게 포장되어 포켓 또는 파우치의 덮개부에서 약간의 양의 장력이 유지된다.
한 실시태양에서, 흡수 코어 및 임의로 중앙 흡수 부재는 제1 타입의 입자 및 제2 타입의 입자를 포함하는 사실상 느슨한 흡수 재료의 포켓을 가지고 있어 건조시 또는 습윤시 자유롭게 이동하는 능력, 흡수성, 정합성, 번칭(bunching)을 견디는 능력 등의 각종 특성 간에 균형이 얻어진다. 제3 타입의 입자 또는 그 이상 타입의 입자가 존재할 수도 있다. 한 실시태양에서, 제1 타입의 입자는 예를 들어 포켓 중에 있는 흡수 부재 질량의 50% 이상만을 포함하는 경목 니트이다. 제2 타입의 입자는 제1 타입의 입자보다 실질적으로 더 큰 입자 크기를 갖는 연목 니트와 같은 다른 셀룰로스 니트일 수 있다. 제1 타입과 마찬가지로 제2 타입의 입자를 소량 (예, 건조 질량 5% 미만, 특히 건조 질량 1% 미만)의 실리콘 또는 입자 표면에 우선적으로 잔류하여 습윤시 입자들이 늘어붙거나 덩어리가 형성되는 것을 막을 수 있는 기타 소수성 재료로 처리할 수 있다. 별법으로, 제2 타입의 입자는 카올린 또는 벤토나이트와 같은 셀룰로스와 광물질의 혼합물이거나 (그 결과 광물질이 없는 셀룰로스 섬유에 비해 높은 회 함량이 얻어짐), 가교 섬유 또는 가교 니트이거나 (각 경우 가교 니트의 수분 보유 값은 일반적으로 가교되지 않은 니트보다 실질적으로 적음), 또는 히드로겔 재료를 둘러싼 섬유와 같은 섬유-초흡수성 복합재일 수 있다. 유용한 가교제는 탄산지르코늄 암모늄이며, 이는 니트를 제조하기 전에 예를 들면 약 0.3 내지 3 중량%의 양으로 섬유 슬러리에 첨가할 수 있이며, 그후 니트를 승온하에 두어 가교시킬 수 있다. 탄산지르코늄 암모늄에 의해 제공된 윤활성은 흡수 용품에서 니트를 사용하는 데 이로울 수 있다. 또한, 카이멘(Kymene)과 같은 습윤 강도제가 니트의 습윤 특성을 조절하고, 습윤시 벌크성을 유지하거나 자유 유동성을 유지하게 하는 능력을 증가시키는 데 이로울 수 있다. 따라서, 한 실시태양에서, 중앙 흡수 부재는 섬유 형태, 평균 입자 크기 (American Society for Testing and Materilas (ASTM) 시험 방법 D-1921에 다른 시브 분석법으로 측정), 회 함량, 화학 첨가제 함량, 수분 보유 값 및 니트 표면의 습윤화 각 중에서 선택된 재료 특성에 있어서 실질적으로 구별되는 제1 종류의 니트와 제2 종류의 니트를 포함하는 섬유상 재료의 느슨한 니트를 포함한다. 초흡수성 입자 및 냄새 조절 재료가 제2 타입 또는 제3 타입의 입자로, 또는 제2 또는 제3 타입의 입자를 포함하는 믹스 또느 복합재의 일부로 존재할 수 있다. 초흡수체 또는 히드로겔-형성 재료가 니트와 함께 혼입되는 경우, 이들은 흡수 조성물 중의 초흡수체 또는 히드로겔-형성 중합 재료의 총량을 기준으로 0 초과 내지 100 중량% 미만, 특히 약 5 내지 약 95 중량%, 보다 특히 약 15 내지 약 85 중량%, 보다 더 특히 약 20 내지 약 50 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 한 실시태양에서, 습 윤시에라도 니트의 자유 유동성 성질을 유지하기 위해 소수성 재료로 처리된 니트의 경우 약 10% 미만의 초흡수성 입자가 존재한다.
한 실시태양에서, 니트 또는 중공구와 같은 자유 유동성 재료를 폴리우레탄 포옴 또는 포옴 고무 재료와 같은 연질 포옴의 조각을 포함하는, 입자 크기가 약 2 mm 이하, 보다 특히 약 0.7 mm 이하일 수 있는 변형가능한 입자와 조합한다. 몇몇 실시태양에서는 구형화 입자가 제조된다. 니트와 조합된 연질의 변형가능한 입자는 니트의 파우치의 촉감 특성을 개선시켜, 신체 착용시 보다 부드러운 느낌과 보다 편안한 느낌을 줄 수 있다. 일반적으로, 특히 더 큰 크기의 자유 유동성 입자를 사용하는 경우 편안한 느낌을 개선시키고 거친 느낌을 피하기 위해 본 발명의 흡수 부재 중 임의의 것에 사용하기 위한 니트 또는 다른 자유 유동성 입자를 한가지 이상의 변형가능한 재료, 특히 입상형의 재료와 조합할 수 있다.
니트가 용품에서 빠져나가거나 용품의 원치않는 부분으로 이동하지 않도록 니트를 둘러싸서 구속하는 스펀본드 웹과 같은 유연성이며, 액체 투과성인 섬유상 박층인 덮개에 니트를 밀봉할 수 있다. 덮개는 니트를 유지하기 위한 포켓 또는 파우치를 형성한다. 한 실시태양에서, 니트를 유지하는 포켓 또는 파우치는 실질적으로 용품의 세로축 근처 중심에 두고, 그의 가랑이 구역에 위치시킬 수 있다.
한 실시태양에서, 흡수 용품에 있는 니트는 신체측면에 향하도록 배치하고, 니트와 배면시트 사이에는 1종 이상의 흡수 웹을 갖는다. 니트, 또는 니트를 함유하는 포겟이나 파우치를 구속하며 니트를 용품의 세로축을 따라 유지시키는 것을 돕는, 외측 흡수 부재에 있는 중앙 보이드에 의해 형성된 프레임워크 내에 니트가 포함될 수 있다. 니트 밑에 있는 흡수 웹은 특히 흡수 웹이 중앙 상승 부재 (하기됨)인 경우 적당한 모양을 제공할 수 있으며, 착용자의 몸에 대하여 니트를 유지시킬 수도 있다. 별법으로, 비흡수성 중앙 상승 부재가 착용자의 신체측으로 압력을 주도록 하기 위해 이들을 니트 밑에 둘 수 있다.
니트 또는 자유 유동성 입자 밑에 있는 중앙 상승 부재와 함께 분리된 다수 포켓이, 패드의 중앙부가 중앙 상승 부재의 작용으로 올라갈 때 니트나 자유 유동성 입자가 옆으로 이동하는 경향을 줄일 수 있다. 한 실시태양에서, 입자 함유 포켓의 최대 가로(횡) 폭은 약 3 cm 미만, 특히 약 2 cm 미만이다. 본원에 참고로 인용되며 1991년 7월 9일 랑(T.B. Lang)에게 허여된 미국 특허 제5,030,314, "Apparatus for Forming Discrete Particulate Areas in a Composite Article"에서 초흡수 재료의 포켓 형성에 대해 알려져 있는 원리에 따라, 또는 당업계의 공지되어 있는 방법에 따라, 웹을 결합시키는 접착 재료 구역과 함께 2개의 섬유상 웹을 접착제로 적층시켜 니트의 분리된 포켓을 형성할 수 있다.
또다른 실시태양에서, 흡수 코어는 1997년 8월 15일에 출원된 첸 (F.-J. Chen) 등의 공동 소유된 US 특허 출원 일련 번호 제08/912,906호, "Wet Resilient Webs and Disposable Articles Made Therewith"; 1995년 7월 4일에 치우 (Chiu) 등에게 허여된 미국 특허 제5,429,686호; 1995년 3월 21일에 수달 (S. J. Sudall) 및 엔겔 (S. A. Engel)에게 허여된 미국 특허 제5,399,412호; 1997년 9월 30일에 웬트(Wendt) 등에게 허여된 미국 특허 제5,672,248호; 및 1997년 3월 4일에 파링톤(Farrington) 등에게 허여된 미국 특허 제5,607,551호 (이들 모두는 그 전체 내용이 참고로 본원에 인용됨)에 교시된 비크레이프성 통기 건조 웹과 같은 성형된, 3차원의 고벌크성 습윤 레이드 셀룰로스 웹을 포함한다. 이러한 비크레이프성 구조는 웹 표면을 따라 복수의 유동 채널을 제공할 수 있다. 중합 필름과 같은 다른 편평한 재료와 겹쳐지거나 층을 이룰 때, 보이드 공간은 여전히 티슈 웹의 표면과 인접하게 존재하여 티슈 웹 평면과 평행한 유체의 신속한 흐름을 가능하게 한다. 또한, 비크레이프성 티슈는 습윤시 하중하에 탁월한 습윤 탄력성 및 고벌크성을 나타낸다. 이론으로 한정되길 바라지는 않지만, 섬유들의 배열을 한정하는 수소 결합이 성형된 3차원 상태에서 형성되어 습윤시 이 구조가 편평한 상태로 이완되지 않기 때문에 습윤시 이러한 텍스쳐 웹의 3차원 표면 구조는 그들의 모양 및 벌크성을 유지할 수 있다.
코어의 흡수 성분
흡수 용품은 일반적으로 외측 흡수 부재 또는 외측 조형 부재를 포함하며, 추가로 외측 흡수 부재 또는 외측 조형 부재 위에, 안에 또는 밑에 위치한 중앙 흡수 부재를 포함하며, 중앙 흡수 부재는 자유 유동성 입자의 파우치를 포함한다. 자유 유동성 입자의 파우치가 흡수 스트립과 대향된 주 흡수 성분 (예, 약 10 g 이상의 흡수 용량)으로 기능하는 실시태양에서, 외측 흡수 부재 또는 외측 조형 부재는 자유 유동성 입자의 파우치를 포함하는 중앙 흡수 부재를 수용하기 위한 중앙 보이드 또는 함몰부를 가질 수 있으며, 중앙 보이드 또는 함몰부의 벽은 용품의 세로측으로 원치않는 변형이 일어나지 않도록 파우치에 측면 구속을 제공한다. 파우치는 외측 흡수 부재 또는 외측 조형 부재의 신체측 표면 상에 배치되거나, 신체측 을 향하지만 외측 흡수 부재 또는 외측 조형 부재 안의 중앙 보이드 내에 배치될 수 있다.
외측 조형 부재는 반드시 흡수성일 필요는 없으며 제품의 모양을 유지하며, 독립 기포 포옴, 또는 역시 임의의 흡수 재료일 수 있다. 중앙 흡수 부재가 적합한 용량을 가진다면, 특히 흡상 차단층이 외측 조형 부재로 누출되는 것을 방지하는 데 적당하다면, 외측 조형 부재는 유체를 흡수할 필요가 없어서 양호한 성능을 갖는 용품에 유용한 기능을 제공한다. 그러나, 외측 부재는 모양 유지 기능을 제공하면서도 흡수성일 수 있다. 중앙 흡수 부재가 적당한 흡수 용량을 갖는다면, 특히 흡상 차단층이 적합하다면, 외측 흡수 부재는 사용중에 상당히 젖게되지 않을 것이고, 이 경우 불량한 습윤 탄력성을 갖는, 통상의 플러프 펄프 또는 에어펠트와 같은 저가 재료를 성능 손실 없이 사용할 수 있다.
일반적으로, 흡수 코어는 일회용 생리대, 기저귀 및 기타 흡수 용품에서 보통 사용되는 다양한 액상 흡수 재료로 제조될 수 있다. 적합한 흡수 재료의 예에는 일반적으로는 에어펠트 또는 플러프 펄프라고 불려지는 분쇄 목재 펄프, 크레이핑 셀룰로스 옷솜, 흡수 포옴, 흡수 스폰지, 합성 스테이플 섬유, 중합 섬유, 히드로겔 형성 중합체 겔화제, 또는 임의의 등가물 또는 이들 재료의 혼합물이 포함된다.
외측 흡수 부재 또는 기타 부재를 비롯한 흡수 코어의 흡수 재료는 1겹 이상의 습식레잉된 또는 에어레잉된 티슈; 세분된 섬유의 셀룰로스 에어레잉된 웹(일반적으로 "에어펠트"로 명명됨); 다른 건식 레이드 웹; 크레이핑된 셀룰로스 옷솜; 흡수 포옴; 흡수 스폰지; 합성 스테이플 섬유; 중합 섬유; 히드로겔 형성 중합체 겔화제, 또는 임의의 등가물 또는 이들 재료의 혼합물을 포함할 수 있다. 다른 유용한 재료에는 셀룰로스-초흡수체 혼합물 또는 복합재; 셀룰로스 섬유를 포함하는 수압엉킨 웹; 합성 섬유와 제지 섬유의 복합재; 레이온; 본원에 참고로 인용되며, 1998년 3월 10일에 가논 (Gannon) 등에게 허여된 미국 특허 제5,725,821호에 기재된 것과 같은 리오셀 또는 기타 용매-스펀 친수성 섬유; 재생 셀룰로스 포옴을 비롯한 셀룰로스 포옴; 친수성의 유연성 포옴; 섬유-포옴 복합재; 흡수성 부직웹; 면화; 모; 케라틴 섬유; 피트 모스 및 기타 흡수성 식물 재료; 본원에 참고로 인용되며 1998년 5월 22일에 출원된, 공동 소유의 동시 계류중인 첸(Chen) 등의 미국 특허 출원 일련 번호 제09/083,873호, "Fibrous Absorbent Material and Methods of Making the Same"에 기재된 포옴 구조의 섬유상 흡수 재료; 또는 본원에 참고로 인용되는, 1997년 12월 2일에 데스마라이스(DesMarais)에게 허여된 미국 특허 제5,692,393호, 1998년 12월 22일에 스톤(K.J. Stone) 등에게 허용된 미국 특허 제5,851,648호, 또는 1998년 8월 18일에 다이어(Dyer) 등에게 허여된 미국 특허 제5,795,921호에 기재된 것과 같은 고 내부상 에멀젼(HIPE) 또는 다른 수단으로 제조된 흡수 포옴이 있다. 흡수 코어의 흡수 재료는 또한 그 전체내용이 본원에 참고로 인용되며 홀트맨(Holtman)에게 1986년 3월 25일에 허여된 미국 특허 제4,578,080호에 기재되어 있는 재료와 같이, 유체의 개선된 종방향 이송을 위한 주름진 흡수 재료를 포함할 수도 있다. 한 실시태양에서, 흡수 코어의 증가된 습윤 탄력성 및 일체성을 제공하기 위해 1층 이상의 흡수 코어는 셀룰로스 섬유 및 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 스테이플 섬유, 예컨대 약 5 내지 약 20 중량%의 스테이플 섬유를 포함한다.
시판되는 에어레잉 웹은 위스콘신 그린 베이에 소재한 제임스 리버 코포레이션 (James River Corporation)에 의해 시판되는 에어텍스(AIRTEX:상표) 395 에어레잉된 웹이다. 에어텍스 395 에어레잉된 웹은 아크릴산 결합제에 의해 함께 유지되는 100% 미사용 경목이다. 캐나다 온타리오의 콘서트 파브리케이션 엘티(Concert Fabrication Ltee) 또한 열가소성 결합 재료와 함께 유지되는 다양한 조밀화 에어레잉된 웹을 제조한다. 기타 유용한 조밀화 에어레잉 웹은 본원에 참고로 인용되는 탄(Tan) 등에게 1999년 2월 2일에 허여된 미국 특허 제5,866,242호에 기재되어 있는 초흡수성 입자 및 셀룰로스 섬유을 포함하는 적층 재료를 포함한다.
특히 유용한 셀룰로스-중합체 복합재는 1989년 11월 7일 라드완스키(Radwanski) 등에게 허여된 미국 특허 제4,879,170호, 1978년 7월 11일 앤더슨(Anderson) 등에게 허여된 미국 특허 제4,100,324호 및 1994년 9월 27일 조저(Georger) 등에게 허여된 미국 특허 제5,350,624호에 기재된 것과 같은 펄프 섬유와 중합체의 수압으로 엉킨 혼합물인 코폼, 또는 1998년 1월 27일 허여된 미국 특허 제5,711,970호에 있는 라우(Lau) 등의 방법에 의해 제조된 재료이며, 상기 특허 모두는 그 전체내용이 본원에 참고로 인용된다.
목재 섬유, 예컨대 표백된 그래프트 연목 또는 경목의 고수율 목재 섬유, 및 화학열기계 펄프 섬유; 사탕수수; 유액 분비 식물; 짚; 케나프; 대마; 또는 피트 모스를 비롯한 셀룰로스 재료의 임의의 적합한 형태가 흡수 코어의 흡수 재료에 포 함될 수 있다. 고수율 섬유는 흡수 부재를 제조하는 데 사용할 수 있으며, 고수율 에어펠트의 예가 본원에 참고로 인용되며 1981년 1월 27일 윌리암스(J.C. Williams)에게 허여된 미국 특허 제4,247,362호에 개시되어 있다. 섬유는 또한 가교, 술폰화, 머서화, 열처리, 열가소성 안정화제 섬유와 혼합, 또는 습윤 강도제와 처리될 수 있다. 본원에 참고로 인용되며 1999년 1월 12일에 통 선(Tong Sun) 및 셍 휴(Sheng Hu)에게 허여된 미국 특허 제5,858,021호 "Treatment Process for Cellulosic Fibers"에 따라 제조된 부식-처리 섬유가 양호한 흡습성 및 벌크 특성을 제공하는 데 특히 이로울 수 있다. 에어레잉 공정으로 함께 침착된 열가소성 섬유와 목재 섬유를 포함하는 코폼을 비롯한, 각종 섬유의 혼합물을 사용할 수 있다.
흡수 코어의 흡수 재료는 문헌 [K. Rahn 및 T. Heinze, "New Cellulosic Polymers by Subsequent Modification of 2,3-Dialehyde Cellulose", Cellulose Chemistry and Technology, 32: 173-183 (1998)]에 기재된 것들을 비롯한 공지된 임의의 셀룰로스 유도체, 예컨대 2,3-디알데히드 셀룰로스 또는 이로부터 유래되는 기타 셀룰로스 중합체을 비롯한 화학적으로 개질된 셀룰로스, 및 2,3-디알데히드 셀룰로스의 아황산수소나트륨의 부가물 또는 각종 카르복시 셀룰로스 화합물을 포함할 수 있다. 개질된 셀룰로스 화합물은 분말, 섬유 또는 필름 형태로 존재할 수 있다. 마찬가지로, 아세틸화 셀룰로스를 사용할 수 있으며, 또한 수성 3급 아민 N-옥시드 용매, 특히 N-메틸모르폴린 N-옥시드 (NMMO) 중의 다당류, 특히 셀룰로스의 용액으로부터 제조된 셀룰로스 섬유 또는 필름; 특히, 참고로 본원에 인용되며 1998년 11월 17일 피르고(H. Firgo)에게 허여된 미국 특허 제5837184호 "Process for the Production of Cellulose Fibres Having a Reduced Tendency to Fibrillation"에 기재된 것을 비롯한 리오셀 섬유를 사용할 수 있다.
흡수 코어는 또한 본원에 참고로 인용되며 1987년 3월 17일 오코너(O'Connor) 등에게 허여된 미국 특허 제4,650,481호에 기재된 주름진 퀼트 흡수 패드를 포함할 수 있다. 퀼트 형태는 덮개의 특정 부분과 함께 스티칭 또는 접합시켜 입자가 채워진 파우치로 얻을 수 있다.
본원에 참고로 인용되며 1998년 12월 1일 두트키위츠(J. Dutkiewicz) 등에게 허여된 미국 특허 제5,843,852호 "Absorbent Structure for Liquid Distribution"의 재료를 비롯한 흡상 플럭스가 큰 흡수 재료를 또한 본 발명에 사용할 수 있다. 멀티로발 섬유 또는 고 흡상 플럭스를 위한 복잡한 압출 단면적을 갖는 섬유 또한 본 발명에 포함될 수 있다.
연부 누출을 더 감소시키기 위해 제품은 또한 흡수 코어의 가장자리 둘레에 소수성 재료를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 소수성 섬유를 친수성 흡수 코어의 둘레와 같은 구별된 영역에 놓아 누출을 차단할 수 있으며, 그 예는 참고로 본원에 인용되며 1998년 10월 6일 버그퀴스트(R. Bergquist) 등에게 허여된 미국 특허 제5,817,079호 "Selective Placement of Absorbent Product Materials in Sanitary Napkins and the Like"에 기재되어 있다. 본 발명에 적용시킬 수 있는 관련 방법은 1977년 4월 5일 허여된 미국 특허 제4,015,604호에서 실라그(Csillag)에 의해 제시되었다. 제품의 각 측부 연단을 따라 세로로 연장되는 좁은 대역을 포함하지 만, 각 측부 연단은 서로 이격되어 있는 측부 누출 조절 수단을 갖는 흡수 제품이 기재되어 있다. 이 대역을 제품의 가먼트 대향면에서 신체 대향면까지 액상 소수성 재료로 함침시킨다. 소수성 함침물은 패드가 제조 장비를 통과할 때 친수성 패드에 가한다. 마찬가지로, 1971년 11월 2일에 레베스크(Levesque)에게 허여된 캐나다 특허 제884,608호는 측부 누출을 막기 위해 생리대 제품의 연부를 소수성 재료로 처리하는 방법에 관한 것이다. 레베스크의 방법에 따라, 흡수 재료의 연부 대역에 있는 흡수층은 기체 및 수증기 투과성 조건에서 유지하면서 소수성으로 만든다. 섬유를 소수성으로 만들기 위해 소수성 구역을 액상 방수 조성물로 코팅하거나, 또는 화학적으로 개질시킬 수 있다. 소수성 섬유 또는 소수성 재료를 흡수 코어의 세로 측부에 가하는 이러한 실시태양에서, 중합 필름과 같은 흡상 차단제는 흡수 코어의 가랑이 구역에 있는 소수성 영역 표면의 적어도 일부를 통과할 수 있다.
여리 실시태양에서, 니트의 중앙 파우치는 아래에 놓인 흡수층에 부착되서 중앙 흡수 부재를 형성하고, 중앙 흡수 부재는 외측 흡수 부재 안의 중앙 보이드 표면 상에 또는 그 안에 둔다. 흡상 차단제는 중앙 흡수 부재의 적어도 일부를 외측 흡수 부재와 분리시켜 두 부재간에 유체가 전달되는 것을 줄이기 위해 존재할 수도 있다.
흡상 차단제
흡상 차단제는 중앙 흡수 부재 또는 니트의 파우치에서부터 측면으로 인접하는 흡수 재료 또는 중앙 흡수 부재 밑의 흡수 재료까지, 또는 니트의 파우치로부터 흡상을 방지하기 위해 1종 이상의 차단 재료 단편을 포함한다. 차단 재료는 중합 필름 또는 플라스틱 필름; 부직 웹; 고무, 실리콘 또는 기타 비흡수 재료의 층; 또는 예를 들어, 글라신, 왁스 종이, 함침된 종이, 종이-중합체 복합재, 조밀화 티슈, 덜 친수성으로 만드는 내부 사이징을 함유하는 종이 또는 티슈, 왁스, 실리콘, 열가소성 재료 또는 폴리올레핀과 같은 소수성 재료로 처리된 종이 또는 티슈를 비롯한 덜 투과성인 종이 시트일 수 있다. 독립 기포 폴리우레탄 포옴 또는 실리콘 포옴과 같은 유연성의 소수성 포옴을 사용할 수도 있다. 유용한 차단 기능이 달성된다면, (계면활성제나 기타 친수성 처리가 없다는 것을 제외하고는 기저귀에서 서지층에 통상 사용되는 재료와 같은) 폴리올레핀의 본딘드 카디드 웹과 같은 소수성 웹을 또한 사용할 수 있다. 이러한 재료는 본원에 참고로 인용되는 공동 소유인 버른스(A.S. Burnes) 등의 미국 특허 출원 일련 번호 제60/079,657호 "An Absorbent System for Personal Care Products Having Controlled Placement of Visco-Elastic Fluids"에 개시되어 있는 이송 지연 차단 재료를 포함할 수 있다.
차단 재료는 또한 측부 흡상을 감소시키기 위해 외측 흡수 부재의 일부 또는 중앙 흡수 부재의 일부를 함침시키는 데 사용되는 소수성 재료를 포함할 수 있다. 이러한 소수성 재료는 접착제, 특히 용융시 흡수 용품에 가해진 고온 용융 접착제; 왁스; 왁스를 포함하는 페이스트 또는 에멀젼; 실리콘계 유체, 겔, 페이스트 또는 쵸크; 페놀 수지 또는 중앙 흡수 부재 또는 외측 흡수 부재의 섬유상 재료를 함침시킨 후 경화되는 기타 수지; 분말, 특히 소결 분말로 첨가되는 폴리올레핀 또는 기타 가소성 또는 소수성 재료을 포함하거나, 또는 접착제나 열 결합으로 적당히 고정시킬 수 있다. 용품의 측부 유체 흐름을 막을 수 있는 함침 재료 이외에, 유체 전달을 더 방지하기 위해 가랑이 영역에 있는 중앙 흡수 부재와 외측 흡수 부재 사이에, 특히 중앙 흡수 부재와 외측 흡수 부재 사이에 섬유상 통로를 제거하거나 절단하여 별도의 브레이크, 갭 또는 슬릿이 있을 수 있다.
외측 흡수 부재를 둘러서 흡상을 줄이거나 막기 위해 중앙 흡수 부재의 둘레의 일부를 따라 차단 재료를 둘 수 있다. 이러한 실시태양에서, 흡상 차단제는 중합 필름, 부직 웹, 열가소성 재료, 고온 용융 접착제 층, 또는 왁스와 같은 유연성 재료 등이 함침된 소수성 재료 박층을 중앙 흡수 부재의 둘레와 인접한 섬유에 포함할 수 있다. 흡상 차단제가 중합 필름 또는 부직 웹인 경우, 재료 스트립이 흡수 코어 표면에 놓여 중앙 흡수 부재 둘레의 적어도 일부를 따라 가시 차단제를 규정하도록 중앙 흡수 부재의 반경 크기보다 약간 크게 적당히 놓인 반경 크기를 가질 수 있다.
흡상 차단제를 포함하는 흡수 코어 구조 및 관련 구조의 예들이 공동 소유의 동시 계류 중인 1998년 10월 2일 출원된 일련 번호 제09/165,875호, "Absorbent Article with Center Fill Performance", 역시 1998년 10월 2일 출원된 일련 번호 제09/165,871호, "Absorbent article Having Good Body Fit Under Dynamic Conditions", 및 첸 등에 의해 1999년 10월 1일 출원된 일련번호가 알려지지 않은 출원 "Center-Fill Absorbent Article with a Wicking Barrier nad Central Rising Member"에 기재되어 있으며, 이들 모두 본원에 참고로 인용된다.
중앙 상승 부재
중앙 상승 부재는 일반적으로 중앙 흡수 부재 밑, 또는 특히 자유 유동성 입자로 충전된 파우치 밑, 및 배면시트 위에 있어서 흡수 용품이 용품의 세로 측부로부터 가랑이 영역에서 측방향으로 압축될 때 흡수 용품의 가랑이 영역에 있는 중앙 흡수 부재 (또는 그의 적어도 일부)를 위쪽으로 구부러지게 만드는 있는 구조체이다. 중앙 상승 부재는 결합선, 스코어마크, 굴곡점, 및(또는) "e"-폴디드 웹과 같은 접혀진 구역에 접착한 조밀화 에어레잉 펄프 섬유, 코폼 또는 1층 이상의 크레이핑 또는 비크레이핑 티슈와 같은 유연성 흡수 코어여서 중앙 상승 부재의 세로 측부로부터의 측방향 압축이 중앙 상승 부재의 적어도 일부를 위에 놓인 중앙 흡수 부재를 신체측으로 구부리거나 휘몰수 있는 충분한 힘 또는 탄성력으로 위쪽으로 구부릴 수 있다.
중앙 상승 부재는 벽 두께를 갖는 1겹 이상의 탄성 재료, 재료를 접거나 적층시키기 때문에 존재하는 탄성 재료 안의 내부 보이드를 포함할 수 있으며, 중앙 상승 부재의 상면을 윗쪽으로 바꾸어 놓는 것 처럼 측방향 압축 중에 내부 보이드의 z-방향 두께는 증가한다. 별법으로, 중앙 상승 재료는 그의 세로 측부가 중앙 상승 부재의 내부 세로 중앙선을 향해 안쪽으로 이동되는 경우 반대로된 V자형 또는 U자형을 형성하도록 접거나 주름을 잡은 단일층 재료이면서 내부 보이드가 없을 수 있다.
중앙 상승 부재는 본원에 참고로 인용되며 1994년 4월 5일 허여된 부엘(K.B, Buell)의 미국 특허 제5,300,055호에 기재된 열가소성 변형 요소를 포함할 수 있지만, 중앙 상승 부재는 조밀화 셀룰로스 웹과 같이 비열가소성 일 수도 있다. 따라 서, 생리대를 착용할 경우, 중앙 상승 부재의 신체 대향면이 위로 휘어진 윤곽을 갖도록 하기 위해 중앙 상승 부재는 굴곡 수단, 특히 세로로 연장되는 굴곡 힌지를 가질 수 있다. 또다른 실시태양에서, 변형 요소는 위로 휘어진 윤곽을 갖는 중앙 상승 부재의 신체 대향면이 중앙 영역에, 일반적으로는 생리대의 세로 측부 연단 사이에 대칭적으로 위치하는 "W"자형 단면적을 갖는 중앙 영역을 갖는다. 또다른 실시태양에서, 중앙 상승 부재는 위로 휘어진 윤곽의 신체 대향면을 갖는 컵모양의 전방 구역 및 후방 구역을 갖는다.
한 실시태양에서, 중앙 상승 부재는 용품의 세로축을 따라 배열된 중앙선을 갖는 "e"-폴디드 재료를 포함하는 납작한, 감겨진 티슈 또는 종이 구조일 수 있다 (용품의 세로축에 수직인 역방향으로 놓인 "e"-모양의 편평한 크로스-바). 용퓸의 세로 측부로부터 측방향 압축시, 납작한 "e"-모양은 위로 휘어지고, "e"-모양의 상부 루프는 거의 반원형 모양으로 풀어져서 착용자의 신체측으로 중앙 흡수 부재의 상부면을 휘감게한다.
중앙 상승 부재는 또한 본원에 참고로 인용되는 1994년 6월 28일 비스허(R.B. Visscher) 등에게 허여된 미국 특허 제5,324,278호에 기재되어 있는, 코어로부터 멀리 상부시트를 이동시키기 위해 액체 투과성 이격 구조체를 포함할 수 있다.
중앙 상승 부재 및 그들의 구조에 관한 상세한 예들은 그 전체내용이 참고로 본원에 인용되며, 공동 소유의 동시 계류 중인 첸 등에 의해 1999년 10월 1일 출원된 출원번호를 모르는 출원 "Center-Fill Absorbent Article with a Wicking Barrier and Central Rising Member"에 기재되어 있으며, 여기서는 또한 상부시트, 배면시트 및 흡수 코어의 기타 부재를 위한 옵션을 더 상세히 제공한다.
실시예 1: 비비스 디스퍼징기를 이용한 니트 제조
바히아 술(Bahia Sul) 유칼립투스 펄프 시트를 그루벤스(Grubbens) 펄프화기[중간 콘시스턴시 펄프화기 모델 01R, 셀우드 그루벤스 에이비(Cellwood Grubbens AB), 스웨덴]를 사용하여 약 6% 콘시스턴시로 붕괴시켰다. 펄프를 약 30분 동안 붕괴시켰다. 실험을 탈결합제와 함께 및 탈결합제 없이 수행하였다. 탈결합제를 첨가한 실험의 경우, 탈결합제를 5분 동안의 붕괴 후에 첨가하였다.
펄프화 종반에, 펄프를 약 4.5% 콘시스턴시로 희석시키고, 교반기를 작동하면서 비비스 장치의 덤프 실로 펌핑시켰다. 비비스 디스퍼징기(일반적으로 제조업체는 압출기로 명명함)는 프랑스 퍼미니 소재의 클렉스트랄 인크.가 제조한 모델 BC-45이었다. 펄프화기 덤프 펌프를 사용하여 펌핑을 달성하였다. 비비스 덤프 탱크 전달 펌프를 재순환 모드에 있도록 설정하였다. 안드리쯔 (Andritz) 벨트 압착기[연속 벨트 압착기, 모델 CPF 0.5 미터, P3, 안드리쯔-루트너 인크.(Andritz-Ruthner Inc.), 미국 텍사스주 알링톤 소재]를 사용하여 펄프를 탈수시키고 이것을 스크류 컨베이어 시스템 내로 배출시켰다. 일단 활성화되면, 비비스 덤프 탱크 전달 펌프를 차단하는 공급 밸브를 열고 재순환 밸브를 닫았다. 벨트 압착기를 원심분리시켜 2.5 cm 두께의 배출 매트를 제공하였다. 배출 콘시스턴시는 약 32%이었다. 이 매트를 벨트 압착기의 종반에 파괴 스크류에 의해 파괴시킨 다음, 스크류 컨베잉 시스템에 의해 비비스 압출기의 공급 호퍼로 전달시켰다.
펄프를 공급 호퍼의 바닥에서 이중 공급 스크류 시스템으로 추가로 붕괴시켰다. 붕괴된 펄프를 비비스 공급 스크류에 및 비비스 압출기 내로 직접 공급하였다. 비비스 압출기는 표 1에 제공한 내부 스크류 프로필을 갖는 이중 스크류 동시회전 압출기이다. 모든 스크류 엘레멘트들은 단일 날개이었다.
비비스 압출기내의 대역
비비스 대역 요소번호 스크류 형태 길이(mm) 피치(mm) 슬럿 폭(mm) 공급 1 T1F 100 50 무 공급 2 T1F 100 50 무 1 3 T1F 100 33 무 1 4 T1F 50 25 무 1 5 RH6 50 -15 6 2 6 T1F 100 33 무 2 7 T1F 50 25 무 2 8 RH6 50 -15 6 3 9 T1F 100 33 무 3 10 T1F 50 25 무 3 11 RH6 50 -15 6 배출 12 T1F 100 33 무 배출 13 T1F 100 33 무
모든 시험의 경우 2개의 추출 대역들을 사용하였다. 추출 판들을 대역 1 및 2에 장치하였다. 물 및 펄프 미분들을 이들 대역으로부터 추출하였다.
모든 샘플의 경우, 한 세트의 실험에서는 저-내지-중간 레벨로 및 다른 세트의 실험에서는 높은 비 에너지로 비 에너지를 조절하는 시도를 행하였다. 온도를 기록하였다. 최대 온도는 일반적으로 비 에너지와 직접적으로 상관되지만, 최대 온도는 시간이 지남에 따라 대역 1 쪽으로 이동하게 되었다.
상기 파라미터들에 대한 범위를 하기 표 2에 제공한다.
비비스 제조된 니트에 대한 고 및 저 프로세스 값
저 고 비 에너지(kW-h/T) 90.4 218.3 배출 콘시스턴시(%) 46.8 55.1 최대 온도(℃) 99 116
탈결합제는 미터 톤 당 2.78 kg(6.15 파운드)의 투여량으로 첨가된 4급 암모늄 화합물인 맥커늄(MacKernium)(등록상표) 516Q-60[미국 일리노이주 시카고 소재 맥른타이어 그룹, 리미티드.(Mclntyre Group, Ltd.)]이었다.
이어서 제조된 니트를 43 ℃에서 밤동안 오븐 건조시켰다.
실시예 2: 모울 디스퍼징기를 사용한 니트 제조
바히아 술 표백된 유칼립투스 크라프트 펄프 약 800 kg을 슐저 에스케르-와이스(Sulzer Escher-Wyss) 고 콘시스턴시 펄프화기[모델 ST-C-W, 이전에 슐저 에스케르-와이스 게엠베하(Sulzer Escher-Wyss Gmbh)이었던 보이쓰-슐저 페이퍼 테크.(Voith-Sulzer Paper Tech.), 서독 라벤스버그]를 사용하여 붕해시켰다. 펄프를 30분 동안 12% 내지 15% 콘시스턴시로 붕괴시켰다. 30분의 종반에, 펄프를 약 4% 콘시스턴시로 희석시키고, 제1실로 펌핑시켰다. 이어서 슬러리를 약 4%의 콘시스턴시에서 제1실로부터 블랙-클라우슨 이중 닙 티크너(Black-Clawson Double Nip Thickener)(등록상표)[모델 200, 블랙 클라우슨(Black Clawson), 미국 오하이오주 미들타운]로 펌핑시키고, 여기서 약 12% 콘시스턴시로 탈수시키고, 스크류 콘베이어를 통해 안드리쯔 (Andritz) 벨트 압착기(안드리쯔-루트너 인크., 미국 텍사스주 알링톤 소재)의 헤드박스에 공급하였다.
펄프는 벨트 압착기로부터 약 35% 콘시스턴시로 파괴 스크류로 배출된 다음 가열 스크류에 의해 모울 혼련기/디스퍼징기로 보내져 혼련기 유입 온도를 80 ℃로 상승시켰다. 혼련기 유출 온도는 약 100 ℃이었다. 혼련기에 대한 표적 비 에너지는 98 kW-hr/ton(5.5 마력-일/톤)이었다.
다음을 제외하고는 상기한 방법을 사용하여 1회 실험을 행하였다: 혼련기로의 유출 문을 닫았고, 혼련기를 48 rpm의 회전자 속도로 10분 동안 작동시켰다. 이것은 펄프에 보다 높은 에너지 유입을 야기시켰고, 이것은 니트가 보다 작고 니트의 표면으로부터 돌출되는 섬유가 더 적도로 하여 니트의 유동성을 개선시켰다.
실시예 3
세니브라, 인크.(Cenibra, Inc.)로부터의 표백된 크라프트 유칼립투스 펄프를 약 25 ℃(실온)의 유입 온도 및 20%의 유입 콘시스턴시에서 모울 디스퍼징기 중에서 디스퍼징시켜 니트를 형성시켰다. 디스퍼징 전에 베로셀(Berocell) 584 탈결합제를 3 kg/톤의 양으로 첨가하였다. 니트를 편평한 표면 상에 약 2 cm의 깊이로 도포하고 밤동안 공기 건조시켰다. 니트는 자유 유동성인 것으로 입증되었고, 니트 사이에 엉킴을 야기시킬 수 있는 니트의 표면으로부터 나오는 유리 섬유들이 실질적으로 없었다. 니트를 스크리닝하여 약 300 내지 850 미크론 사이의 크기 범위로 한 다음, 스펀본드 부직 웹 중에 넣어져서 가열 실링으로 실링하여 흡수 용품 내로의 혼입에 적합한 입상 파우치를 제조하였다.
실시예 4
아라크루즈, 인크.(Aracruz, Inc.)(브라질)로부터의 표백된 크라프트 유칼립투스 펄프를 약 25 ℃(실온)의 유입 온도 및 20%의 유입 콘시스턴시에서 모울 디스퍼징기(이탈리아 토리노 소재 잉. 에스. 모울 앤드 시. 에스.피.에이.가 제조한 모울 타입 GR 11) 중에서 디스퍼징시켜 니트를 형성시켰다. 니트를 맥커늄 516Q-60 탈결합제와 함께 및 탈결합제 없이 제조하였다. 첨가되었을 때, 탈결합제는 펄프의 미터 톤 당 맥커늄 516Q-60 탈결합제 2.78 kg(6.15 파운드)의 투여량으로 존재하였다. 니트를 모울 기계 상에서 제조하여 43 ℃에서 밤동안 오븐 건조시켰다. 니트를 아래의 표 3에 열거한 상이한 크기의 입자로 체질하였다. 300 내지 600 마이크로미터 크기 범위의 니트를 다른 실시예의 경우 흡수 용품의 후속되는 제조에 사용하였다. 상이한 입자 크기에서의 수율%는 탈결합된 대 탈결합되지 않은 유칼립투스 니트 사이의 상당한 차이를 보여준다. 비록 한 유용한 입자 크기 분포 범위가 300 미크론 내지 850 미크론이지만, 몇몇 실시태양의 경우 니트의 양호한 포함 및 제품 안락함을 위하여 유용한 범위는 300 내지 600 미크론일 수 있다. 몇몇 경우에, 니트가 클수록, 알갱이와 같거나 또는 불편한 것으로 인식되기 쉽다.
놀랍게도, 300 미크론 내지 600 미크론 입자 크기 범위에 대한 수율%는 탈결합제가 없을 때보다 탈결합제를 펄프에 첨가하였을 때 훨씬 더 높았다.
유칼립투스 니트에 대한 입자 크기 분포 및 수율
탈결합제 첨가 탈결합제 없음
스크린 번호 입자 크기, 미크론 스크린 당 %(n=4) 스크린 당 %(n=4)
20 >850 41.35 62.5
30 600-850 24.71 19.5
50 300-600 34.52 12.2
Pan <300 3.39 0.82
표 4는 위에서 제공된 원심분리 보유능의 측정 방법에 따라 측정하였을 때, 원심분리 보유능 값(n=2)의 면에서 탈결합된 대 탈결합되지 않은 유칼립투스 니트 사이의 차이를 나타낸다. 탈결합제의 첨가는 원심분리 보유능 값을 개선시키고, 탈결합제가 소수성을 가질 때 놀라운 결과가 얻어졌다. 탈결합제는 펄프의 미터 톤 당 2.78 kg(6.15 파운드)의 맥커늄 516Q-60이었다. 유칼립투스 니트를 모울 기계 상에서 제조하고 43 ℃에서 밤동안 오븐 건조시켰다. 대조용 코드는 탈결합되지 않은 베이어해우서(Weyerhaeuser) NB416 펄프 및 탈결합된 베이어해우서(Weyerhaeuser) NF405 펄프이었다. 탈결합제를 갖는 펄프 기재 재료는 보통 나타낸 바와 같이 원심분리 보유능을 감소시킨다.
모울 제조된 유칼립투스 니트에 대한 원심분리 보유능 값
탈결합 탈결합되지 않음
스크린 번호 입자 크기 CRC (g/g) CRC (g/g)
원료 그대로 300-850 2.3 1.4
20 850 2.6 1.6
30 600 2.0 1.6
50 300 2.3 1.5
NB416 NA - 5.7
NF405 NA 3.9 -
유칼립투스 니트의 유체 흡수 및 역류 값이 고려할 수 있는 다른 특성이다. 신속한 흡수 및 낮은 역류 값이 몇몇 실시태양에서 유용할 수 있다. 표 5는 위에서 제공된 원료 흡수 속도 및 역습윤 시험 방법에 따라 수행한, 원료(모울 제조된 유칼립투스 니트)에 대한 유체 흡수 및 역류를 나타낸다. 이 시험에서, 제3 배설은 1 ml인 반면, 처음의 2번은 유체 2 ml를 사용한다. 놀랍게도, 제2 배설물을 흡수하는데 필요한 시간은 일반적으로 제1 배설물에 필요한 시간과 대략 동일하고, 제3 배설물에 필요한 시간은 이것을 2 mL로 표준화시키기 위하여 2배로 하였을 때 제1 또는 제2 배설물에 필요한 것보다 단지 약간 더 크다. 달리 말하면, 원료 흡수 속도 및 역습윤 시험에서, 본 실시예의 니트는 여러번의 배설 후에 조차도 고속 으로 유체를 흡수할 수 있는 능력을 나타낸다.
표 5에서, 평균적으로 탈결합되지 않은 니트는 맥커늄 516Q-60 탈결합제를 갖는 것보다 더 높은 역류 값을 가졌다.
표 6은 상기에서 제공한 흡수 및 역습윤 시험에 따라 제조하여 측정하였을 때, 파우치 또는 "필로우 덮개" 내에 넣어진 유칼립투스 니트의 유체 흡수 및 역류를 나타낸다. 탈결합되지 않은 니트는 역시 맥커늄 516Q-60 탈결합제를 갖는 것보다 더 높은 역류 값을 가졌다. 플러프 기재 생성물은 보통 신속한 유체 흡수 및 높은 역류 값을 갖는다. 덮개에 넣어진 재료로 시험하였을 때 3번의 배설에 대한 흡수 시간은 여러번의 배설에 필요한 시간이 증가함을 나타내었다.
원료에 대한 모울 제조된 니트 흡수 시간 및 역류 값
스크린 번호 배설 1 (sec) 배설 2 (sec) 배설 3 (sec) 역류 3(g)
탈결합 As is 29.6 29.6 17.3 0.57
탈결합되지 않음 As is 26.5 29.3 15.1 0.67
탈결합 20 28.0 28.6 14.9 0.67
탈결합되지 않음 20 30.3 30.7 18.8 0.77
탈결합 30 28.1 30.5 17.7 0.85
탈결합되지 않음 30 28.0 29.4 15.9 0.59
탈결합 50 28.8 30.1 16.9 0.55
탈결합되지 않음 50 28.5 31.4 18.1 0.77
탈결합 30-50 29.0 33.2 19.6 0.92
탈결합되지 않음 30-50 29.2 30.6 16.5 0.62
포장된 물질에 대한 모울 제조된 니트 흡수 시간 및 역류
스크린 번호 배설 1(sec) 역류1(g) 배설 2(sec) 역류2(g) 배설 3(sec) 역류3(g)
탈결합 원료 그대로 10.8 0.15 23.5 0.24 53.6 0.42
탈결합되지 않음 원료 그대로 10.7 0.40 12.9 0.50 21.2 0.58
탈결합 20 10.7 0.05 22.5 0.13 40.0 0.33
탈결합되지 않음 20 8.7 0.26 11.4 0.38 16.1 0.52
탈결합 30 13.0 0.15 31.6 0.24 60.7 0.28
탈결합되지 않음 30 9.3 0.49 13.7 0.53 21.0 0.50
탈결합 50 10.0 0.13 33.7 0.17 57.0 0.27
탈결합되지 않음 50 11.4 0.54 21.3 0.67 35.6 0.63
탈결합 30-50 10.4 0.14 25.3 0.12 46.8 0.20
탈결합되지 않음 30-50 9.9 0.45 14.0 0.55 20.7 0.54
NB416 - 18.1 0.18 97.9 0.11 230.5 1.3
CF405 - 32.0 0.43 189.6 0.36 >300 NA
투과도 시험을 수행하여 3개의 대조용 재료와 비교하였을 때 탈결합된 유칼립투스 니트에 대한 허용되는 투과도 범위를 알아보았다. 대조용 재료는 탈결합되지 않은 유칼립투스 니트, 즉 베이어해우서 코포레이션(Weyerhaeuser Corporation)으로부터의 CF-405 펄프(탈결합된 펄프) 및 베이어해우서 코포레이션으로부터의 NB416 펄프이었다. 투과도를 측정하는데 사용된 시험 방법은 위에서 제공된 겔층 투과도이었고, 역류 시험 방법은 (파우치 내에 넣어진 니트의 경우) 위에서 제공된 흡수 및 역습윤 시험 방법이었다. 데이타를 하기 표 7에서 요약한다.
유칼립투스 니트에 대한 투과도 데이타
스크린 크기 역류 값 (g) 투과도 (10-9 cm2)
탈결합된 유칼립투스 니트 30-50 0.14 528
탈결합되지 않은 유칼립투스 니트 30-50 0.45 1372
CF-405 400 gsm, .076 g/cc로 치밀화됨 0.43 618
NB-416 400 gsm, .076 g/cc로 치밀화됨 0.18 549
높은 투과도는 신속한 유체 흡수를 가능하게 한다. 유칼립투스 니트에 대한 높은 투과도 값은 신체에 대하여 습윤 표면을 생성시키는 높은 역습윤 값과 상관된다. 보다 낮은 투과도는 신속한 유체 흡수를 가능하게 하지만 유체가 재료에 의해 흡수되어 보유될 수 있도록 하는 이용가능한 보이드률은 더 적다. 투과도 값이 더 적을수록 흡수체 층를 직접 관통할 수 있는 점탄성 유체는 더 적다. 몇몇 실시태양에서, 점탄성 유체는 니트와 함게 선택적으로 보유되어 보다 높은 용량 및 보다 낮은 역습윤 값을 생성시킨다. 사용된 투과도 범위는 약 7 x 10-7 cm2 이하, 예를 들면 약 3 x 10-7 cm2 내지 약 7-7 x 10 cm2, 보다 구체적으로는 약 4.5 x 7.0-7 cm2 내지 약 7-7 x 10 cm2 이하인 것으로 생각된다. 투과도 결과는 탈결합된 유칼립투스 니트가 처리된 및 처리되지 않은 플러프의 경우에 동일한 범위 내이었지만, 탈결합되지 않은 유칼립투스 니트 투과도 값 밖이었음을 보여주었다.
이어서 300 마이크로미터 내지 600 마이크로미터의 크기 범위 내에서 체질된 니트를 ASTM 시험 방법 D-6128에 따라 응집 강도에 대하여 시험하였다. ASTM 시험 방법 D6128-97, "Standard Shear Testing Method for Bulk Solids Using the jenike Shear Cell"에 명시된 바와 같이, 입자들에 대한 제니크 전단 유동성 시험에 따라 측정된 응집 강도(fc)에 대한 단결 압력(σ1)의 비인 유동 계수(FFC)를 얻었다. 시험을 탈결합제와 함께 및 탈결합제 없이 모울 제조된 니트에 대하여 행하였으며, 시험은 제니크 앤드 요한슨, 인크.(미국 메사추세츠주 웨스트포드 소재)가 수행하였다. 저, 중간 및 고 단결에 대한 결과를 표 8에 나타낸다. 단결 압력 σ1 및 응집 강도 "Str"는 모두 시험 회사가 보고한 파운드/평방 피트(psf) 및 kPa 2가지로 보고한다. 단위가 없는 FFC(유동 계수) 외에, 결과들은 또한 내부 마찰의 유효각(δ) 및 내부 마찰의 운동각(Φ)에 대해서도 나타내었다. 2보다 큰 및 또한 3보다 큰 유동 계수는 어느 정도의 자유 유동성 거동을 갖는 재료를 나타낸다. 실질적으로 보다 높은 유동성을 갖는 니트를, 예를 들면 하기 실시예 8에서와 같이 제조하여 더욱 더 높은 유동 계수를 가질 것으로 예측된다. 예를 들면, 본 발명에 사용하기 위한 매우 유동성인 입자들은 또한 3.5 이상의 유동 계수 또는 약 4 이상의 유동 계수를 가질 수 있다. 내부 마찰 유효각은 또한 유동성 또는 호퍼 흐름 내에서 가교형성 경향과 관련될 수 있다. 내부 마찰 유효각은 약 40도 내지 약 67도, 또는 약 40도 내지 약 60도일 수 있다. 이 경우 시험은 탈결합제와 함께 및 탈결합제 없는 니트에 대하여 측정된 파라미터들에서의 강한 차이를 나타내지 않았다.
체질한 모울 제조된 니트에 대한 제니크 전단 셀 데이타
단결 샘플 σ1, psf σ1, kPa Str., psf Str.,kPa FFC δ Φ 저 탈결합제 90 4.31 38 1.82 2.4 65° 57° 저 비탈결합 87 4.16 39 1.87 2.2 67° 60° 중 탈결합제 362 17.32 116 5.55 3.1 62° 56° 중 비탈결합 386 18.47 135 6.46 2.9 62° 56° 고 탈결합제 727 34.79 243 11.63 3 59° 52° 고 비탈결합 720 34.46 199 9.52 3.6 60° 54°
역시 제니크 앤드 요한슨에 의해 수행된 압축성 시험은 시험한 2가지 세트의 니트 모두에 대하여 최대 232 kg/입방 미터(14.5 파운드/입방 피트)의 밀도 값을 나타냈으며, 104 kg/입방 미터로부터 232 kg/입방 미터 사이의 범위를 갖는데, 이 러한 변화는 니트를 용기 내에 부었을 때 니트의 층 내의 가능한 보이드 때문이다.
실시예 5
유칼립투스 니트를 또한 상기한 비비스 장치 상에서 제조하였다. 표 9는 3개의 상이한 양의 맥커늄 516Q-60 탈결합제를 갖는 유칼립투스 니트에 대한 원심분리 보유능 값을 열거한다. 유칼립투스 니트를 43 ℃에서 밤동안 오븐 건조시켰다. 탈결합제의 증가는 니트의 흡수능을 감소시키지 않는 것으로 나타났다.
대조용 코드는 탈결합되지 않은 베이어해우서 NB416 펄프 및 탈결합된 베이어해우서 NF405 펄프이었다. 탈결합제를 갖는 펄프 기재 재료는 보통 나타낸 바와 같이 원심분리 보유능을 감소시킨다.
비비스 제조된 원심분리 보유능 값
샘플 입자 크기 탈결합제 양 (kg/미터 톤 펄프) CRC (g/g)
유칼립투스 니트 300-850 0.68 1.6
유칼립투스 니트 300-850 2.78 1.2
유칼립투스 니트 300-850 4.54 1.6
NB416 NA NA 5.7
NF405 NA NA 3.9
원료 흡수 속도 및 역습윤 시험 방법에 따라 측정하였을 때, 유체 흡수 및 역류 값을 측정하여, 표 10에 나타낸다. 이들 결과는 어떻게 특정 타입의 탈결합제가 탈결합제의 양과는 무관하게 유체 흡수를 억제하거나 또는 역류 값을 증가시키는지 나타낸다.
비비스 제조된 원료 흡수 시간 및 역류 값
샘플 탈결합제 양 (lbs./미터 톤 펄프) 에너지 레벨(Amp) 배설 1(sec) 배설 2(sec) 배설 3(sec) 역류 3 (g)
원료 그대로 1.5 58 28.1 30.0 20.9 0.90
원료 그대로 1.5 94 27.6 31.7 21.4 0.93
원료 그대로 6.17 67 28.8 29.6 15.9 0.81
원료 그대로 6.17 102 28.2 30.9 17.0 0.84
원료 그대로 10.0 62 28.1 31.6 18.9 0.94
원료 그대로 10.0 100 30.6 33.4 19.6 0.96
실시예 6
작은 규모의 비-월경용 시험을 실시예 4의 모울 제조된 탈결합되지 않은 및 탈결합된 유칼립투스 니트 상에서 실행하였다. 니트를 4개의 상이한 입자 크기에 대하여 체질하였다. 건조 니트 3.0 그램을 부직 파우치 내에 넣고 모든 연부 상에서 가열 실링시켰다. 파우치는 95 mm 길이 및 40 mm 폭이었다. 파우치는 형태가 타원형이고, 표면 상의 40 gsm(1.2 osy) 핑크 프리즘 및 바닥 상의 20 gsm 백색 SMS(스펀본드-멜트블로운-스펀본드 라미네이트)로 구성되었다. 파우치의 한 바닥 상에, 초흡수체 재료 0.5 그램을 접착제로 부착시켰다. 타원형 파우치를 예비절단하고 예비잡착제 분무한 모래시계 형태의 90 gsm 코폼 층을 중심에 및 상부에 두었다. 코폼층은 210 mm 길이 및 65 mm 폭이었고, 60% 폴리프로필렌 및 40% 펄프로 구성되었다. 코폼을 접착제로 20 미크론 두께의 배면시트로 사용되는 폴리에틸렌 웹에 부착시켰다. 20 gsm 스펀본드 커버를 파우치 및 코폼층의 상부에 놓았다. 커버 소재를 접착제로 코폼 및 배면시트에 부착시키고, 용품을 코폼과 동일한 폭 및 길이로 다이 컷하여 생리대를 형성시켰다. 2 밀리미터 연부 시일을 코폼 내에 엠보싱하며, 코폼 연부로부터 2 밀리미터 떨어져 있었다. 9명의 개체들이 각 코드를 1 시간 동안 건조한 상태로 및 1시간 동안 파우치의 중앙으로 주입된 아스트로 글리드(Astroglide)(등록상표) 5 밀리리터로 습윤된 상태로 착용하였다. 아스트로글리드(등록상표)를 주사기 및 바늘을 사용하여 파우치의 중심 내로 주입시키고, 파우치 내에 균일하게 분포시켰다. 아스트로글리드(등록상표)는 바이오필름, 인크.(BioFilm, Inc.)(미국 캘리포니아주 비스타 소재)가 제조한 개인용 윤활제이다. 개체들은 질문서를 완성하여 하기 속성들을 등급매겼다: 패드 안락함, 패드 유연성 및 벌크성. 여성들이 제품을 착용할 만하다고 하는지를 결정하는 것은 이들 속성들의 조합이다. 스케일은 1부터 7까지이고, 이 때 7은 제품의 안락함, 유연성 및 가장 적은 벌트성에 대한 최상의 등급이다. 개체들의 평균 속성 결과를 표 11 및 12에 요약한다. 하나의 유용한 유칼립투스 니트 입자 크기 범위는 20 내지 50 메쉬이고, 보다 구체적으로는 30 메쉬보다 크고 50 메쉬 미만이다.
탈결합된 니트에 대한 평균 개체 속성 등급
속성 20 스크린 30 스크린 30-50 스크린 50 스크린
패드 안락함 6.5 6.0 6.3 6.5
패드 유연성 6.5 6.7 6.6 6.6
벌크성 6.4 6.6 6.6 6.6
탈결합되지 않은 니트에 대한 평균 개체 속성 등급
속성 20 스크린 30 스크린 30-50 스크린 50 스크린
패드 안락함 6.5 6.5 6.6 6.7
패드 유연성 6.7 6.7 6.9 6.7
벌크성 6.2 6.6 6.6 6.6
실시예 7
약 0.1 g/cc의 밀도를 갖는 175 gsm 에어레잉된 치밀화된 웹을 약 21.5 cm의 길이 및 약 6 cm의 횡방향 중심선에서의 폭을 갖는 덤벨 형태로 절단하였다. 외측 흡수 부재의 중앙 영역을 다이 컷 작업으로 제거하여 42.7 cm 길이 및 3.7 cm 폭의 외측 흡수 부재 중에 중앙의 보이드를 제공하였다. 덤벨 형태의 외측 흡수 부재를 접촉 접착제가 제공되어 있는 20 gsm 폴리에틸렌 배면시트 상에 놓았다. 배면시트는 덤벨 형태의 흡수 웹보다 실질적으로 더 크다. 장미색의 20 gsm 폴리에틸렌 필름을 길이가 20.3 cm이고 폭이 4.7 cm인 둥글게 된 직사각형으로 다이 컷하여, 중앙 보이드 상에 중앙에 놓아 흡상 차단층으로 사용하였다. 이어서 느슨한 니트 3.3 그램을 흡상 차단층 상의 보이드 중에 직접 놓았다.
니트는 기계적으로 컬링되고 디스퍼징되어 직경 약 1 mm의 작고 치밀한 뭉치를 형성시킨 표백된 크라프트 유칼립투스 섬유로 제조되었다. 모울 디스퍼징기 중에서 습윤 상태(약 30% 콘시스턴시)로 이미 디스퍼징된 건조 유칼립투스 펄프 20 그램을 취한 다음, 펄프를 추가로 급습시켜 약 20%의 콘시스턴시로 하고 섬유들을 4.7 리터(5-쿼트) 호바트 믹서 중에서 1.5 시간 동안 두드려서 치밀한 니트를 생성시킴으로써 니트를 제조하였다. 이어서 습윤 니트를 표면 상에 도포하고 공기 건조시켰다. 도 15는 이 배치로부터의 특징적인 니트를 나타내는 주사 전자 현미경(SEM)으로부터의 현미경사진이다. 니트는 형태가 실질적으로 타원이고, 다른 니트와 엉킬 수 있는 니트의 표면으로부터 돌출되는 느슨한 섬유들이 실질적으로 없다. 어느 정도의 대조로, 도 16은 니트의 표면으로부터 나오는 돌출되는 섬유를 갖는 니트 형태를 나타낸다.
느슨한 건조 니트를 외측 흡수 부재의 보이드 내의 흡상 차단층 필름 상에 놓고 20 gsm 스펀본드 폴리프로필렌 상부시트로 덮고, 이것을 사용하여 니트를 제자리에 고정시키고 덮개의 상부 절반으로 작용하도록 한 반면에, 흡상 차단층은 덮 개의 하부 절반으로서 사용되었다. 상부시트에는 흡수 코어를 향하는 면에 접촉 접착제가 제공되어, 흡상 차단층의 수평 성분과 결합하도록 하여 시일을 형성하여 니트를 제자리에 고정시켰다. 상부시트는 또한 폴리에톡실화 수소첨가된 에톡실화 피마자유 45 중량% 및 소르비탄 모노올레에이트 55 중량%를 포함하는, 아이시아이 어메리카즈(ICI Americas)(미국 델라웨어주 윌밍톤)로부터 입수할 수 있는 계면활성제 0.3 중량%로 처리하였다.
상부시트가 부착된 후에, 전체 용품을 외측 흡수 부재(24.4 cm 길이, 횡방향 중심선에서 8 cm 폭)보다 더 큰 치수를 갖는 덤벨 형태의 다이로 다이 컷하여, 부분적으로는 중합 필름 상의 접촉 접착제에 의해 제공된 양호한 일체성을 갖는 흡수 용품 중에서 외측 흡수 부재 주위에 배면시트 재료 및 커버 재료의 림(rim)을 제공하였다.
착색된 차단층 재료의 루프는 투명한 상부시트(핑크 흡상 차단층의 수평 성분)를 통해 볼 수 있었다.
니트를 포함하는 중앙 흡수 부재는 정합성, 가요성이었고, 안락하고 부드러운 감촉을 가졌다.
실시예 8
니트를 먼저 20 gsm 스펀본드 폴리프로필렌 웹을 포함하는 덮개 중에 넣는 것을 제외하고는 일반적으로 실시예 7에 따라 생리대를 조립하였다. 생리중인 개체를 이용한 실험적 용도의 시험을 탈결합제로 처리한 니트, 뿐만 아니라 탈결합제로 처리하지 않은 니트를 사용하여 수행하였다. 사용된 제품의 가시적인 외관 및 누출에 기초하였을 때, 탈결합제로 처리한 니트를 포함하는 흡수 용품이 더 양호한 흡수 및 유체 취급 성능을 제공하였다.
임의의 특정 이론으로 한정되길 바라지 않지만, 월경 흡수의 개선은 유칼립투스 섬유 상에 양으로 대전된 표면을 만드는 유칼립투스 니트 공정에 탈결합제를 첨가하기 때문이라고 생각된다. 적혈구는 음으로 대전되어 있으며, 유칼립투스 니트 상의 양으로 대전된 표면이 혈액에 있는 음으로 대전된 성분들을 끌어당겨 보유한다고 생각된다. 통상적인 양이온성 탈결합제는 지방산의 4급 암모뉴염이다. 펄프 섬유를 처리하는 사람에게는 잘 알려져 있는대로, 탈결합제 수용액은 자발적으로 셀룰로스 표면을 피복할 것이다. 양이온성 탈결합제의 경우, 셀룰로스 표면은 그후 양으로 대전되고, 음으로 대전된 적혈 세포와 혈액 단백질을 보다 더 효과적으로 흡착할 것이다. 단백질 및 세포의 흡수가 나머지 유체의 점도 및 점탄성을 감소시켜 흡상력에 의해 흡수 코어 전체에서 유체의 흡수 및 분산을 개선시키는 것으로 생각된다.
적층 또는 구배 제품 디자인에서, 양으로 대전된 유칼립투스 니트는 흡수 구조체 바닥에 부착 또는 고정되어 있는 초흡수 재료 상부에 놓일 수 있다. 이러한 적층은 적혈 세포의 제거를 증가시키는 친수성의 대전 재료의 상부층 및 유칼립투스 니트에 의해 음으로 대전된 성분을 제공한다. 이후 바닥에 있는 초흡수체는 유칼립투스 니트에 의한 적혈 세포의 이런 필터링으로 인해 잔류 수분을 당기는 데 더 효과적이다. 초흡수층 전에 적혈구 용적율의 이러한 감소로 겔 블록킹이 감소되고 초흡수체의 팽윤능이 증가한다.
실시예 9
실시예 4의 탈결합제 없이 모울 제조된 건조 유칼립투스 니트의 2개의 100 g 부분을 취하여 각 부분을 수도물로 20% 콘시스턴시로 재습윤시켜 2개의 별도의 디스퍼징 작업에 노출되는 니트들을 제조하였다. 한 부분을 이어서 교반하는 동안에 5% 실리콘과 함께 염소화 용매를 포함하는 제품인, 미국 일리노이주 헤브론 소재의 크라운 인더스트리얼 프로덕츠(Crown Industrial Products)의 "5% 실리콘 이형제" 제품 3045(스프레이 캔 상에 1969의 저작권 날짜가 나타나 있음) 3 g으로 분무하였다. 스프레이 인가는 0.15%의 추정 실리콘 첨가량을 제공하였다. 이어서 니트의 2개의 부분들을 별도로 1.5 시간 동안 디스퍼징시켰다. 실리콘 처리된 니트를 키친에이드 클래식(KitchenAid Classic) 혼합기, 모델 K45SS(미국 미시간주 세인트 조셉) 중에서 가장 낮은 속도인 "교반"에서 디스퍼징시켰다. 실리콘이 없는 습윤 니트를 호바트 캐나다(Hobart Canada)(캐나다 온타리오주 노쓰 요크)의 4.7 리터(5 쿼트) 호바트 혼합기, 모델 N-50 중에서 디스퍼징시켰다. 2가지 경우 모두에서 디스퍼징은 1.5 시건 동안 수행하였다(키친에이드 및 호바트 혼합기는 모두 유사한 회전 속도 및 회전자를 갖는 본질적으로 동일한 장치인 것같다). 이어서 2개의 분획물 모두로부터의 니트를 105 ℃에서 약 2.5 시간 동안 건조시켰다.
처리 후, 2개의 분획물 모두는 실시예 4의 니트에 비하여 개선된 유동성을 가졌다. 그러나, 실리콘 처리된 니트는 몇 개의 상이한 특성을 가졌다. 입자 크기 분포는 실리콘을 갖지 않는 분획물의 것보다 미세하였고, 이것은 많은 수의 다입자 덩어리를 형성하였다. 체질은 표 13의 결과를 제공하였다. 큰 니트(850 미 크론 이상의 입자)의 질량의 약 절반을 갖는 실리콘 처리된 분획물의 경우, 실리콘이 없는 분획물과 비교하였을 때 제2 디스퍼징 단계 동안 실리콘의 존재가 새로운 입자 크기 분포를 촉진시킨 것 같다.
두번 디스퍼징된 니트에 대한 체 분석
스크린 번호 입자 크기, 미크론 실리콘 있음 실리콘 없음
20 >850 35.10 67.73
30 600-850 33.70 18.39
50 300-600 30.91 13.55
Pan <300 0.29 0.33
실리콘 없는 분획물에서의 덩어리 및 보다 큰 입자에도 불구하고, 이것은 원래의 모울 제조된 니트보다 양호한 유동성(플라스틱 백 내에 물질을 간단한 취하여 부음으로써 입증됨)를 가졌다. 그러나, 실리콘 처리된 분획물은 덩어리를 거의 갖지 않고, 응결되려는 경향이 거의 없었지만, 손 안에 놓은 모래와 유사하게 용이하게 유동하였다. 실리콘 처리된 분획물에 대한 안식각은 57도로 측정되었다. 실리콘이 없는 분획물은 51도의 약간 더 낮은 각을 나타냈지만, 측정 동안에 니트가 깔때기와 가교형성하여 이들을 강제로 깔때기로부터 밀어낼 필요가 있었다. 낮은 질량의 입자의 경우, 60도 이하의 안식각은 유동성 또는 입자들 사이에 강한 응집력이 없음에 대한 양호한 증거인 것으로 생각된다. 제한없이, 제2 디스퍼징 단계는 니트에 보다 많은 에너지를 첨가하여 치밀하고 압착된 구조를 생성시킴으로써, 느슨한 섬유들이 다시 니트와 접촉할 수 있도록 하는 새로운 전단 조건을 제공함으로써, 및 느슨한 섬유와 그들의 모 니트 사이에 수소 결합이 형성되도록 함으로써, 유동성을 개선시킨 것으로 생각된다. 추가로, 이론으로 제한되길 바라지는 않지 만, 실리콘의 첨가는 덩어리형성 예방을 돕고, 디스퍼징 동안에 니트의 보다 양호한 파괴가 가능하도록 하여 보다 작은 입자 크기를 생성시킬 수 있었으면서도 또한 건조 니트 사이의 윤활성을 향상시키는 것으로 생각된다. 다른 윤활제 및 탈결합제는 제1 또는 제2 디스퍼징 단계에서, 디스퍼징 동안에 양호한 입자 크기 분포를 촉진시키는데 있어서 유사한 효과를 가질 것으로 예측된다.
실시예 10 내지 16
예로서, 상기한 임의의 실시예에서 제조한 니트로부터 각종 여성 위생 제품을 제조할 수 있다. 실시예 10에서, 폴리올레핀 스펀본드 웹으로부터 제조된 예비절단 타원형 파우치는 니트로 및 임의로 제올라이트와 같은 냄새 제거 화합물로 충전될 수 있고, 연부 주위에서 초음파로 또는 열에 의해 실링될 수 있다. 파우치는 코폼, 에어레잉된 또는 플러프 배트와 같은 아래에 놓여지는 흡수층에 부착될 수 있다. 스펀본드 커버를 파우치 상에 놓고 접착제로 부착시켜 생리대를 형성한다.
실시예 11에서, 예비절단 타원형 파우치는 바닥의 초흡수체 층으로 충전될 수 있으며, 파우치의 하부 내부 표면 상의 접착제는 초흡수성 입자를 고정시키는 것을 돕고, 니트는 초흡수체의 표면 상에 놓여진다. 파우치는 코폼, 에어레잉된 또는 플러프 배트와 같은 흡수층에 부착된다. 스펀본드 커버가 파우치 상에 놓여져서 접착제로 부착된다. 활성화된 탄소 직물 구역도 또한 냄새 제거를 위하여 코폼에 부착될 수 있다.
실시예 12에서는, 액체 투과성 파우치를 함께 혼합되는 초흡수체 및 니트로 충전시키고, 파우치를 모든 연부 주위에서 실링시켰다. 파우치를 코폼, 에어레잉 된 또는 플러프 배트와 같은 흡수층에 부착시킨다. 스펀본드 커버를 파우치 위에 놓고 접착제로 부착시킨다.
실시예 13에서는, 니트층이 저 기초 중량(120 gsm 미만) 코폼 또는 에어레잉된 층과 스펀본드 커버 사이에 샌드위치되고, 연부 주위에서 열로 실링된다.
실시예 14에서는, 저 기초 중량(120 gsm 미만) 코폼 또는 에어레잉된 층과 배면시트 사이에 샌드위치된 유칼립투스 섬유를 포함하는 니트층으로부터 팬티라이너를 형성하였다. 스펀본드 커버를 흡수체 상에 놓고 팬티라이너를 연부 주위에서 열로 실링시킨다.
실시예 15에서는, 탐폰을 초흡수체와 함께 또는 초흡수체 없이 니트로 충전시키고, 부직 커버 소재를 니트 주위에 니트를 포함시키기 위하여 랩핑시킨다.
실시예 16에서는, 탐폰을 중심부에서 초흡수체와 함께 또는 초흡수체 없이 니트로 충전시키고, 에어레잉된 또는 플러프 배트의 층을 니트 주위에 랩핑시키고, 커버 소재 재료를 에어레잉된 또는 플러프 배트에 부착시킨다.
예시의 목적으로 제공된 상기한 실시예들은 본 발명의 영역을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 알아야 할 것이다. 비록 단지 몇 개의 본 발명의 실시태양을 상기에서 상세하게 설명하였지만, 당 업계의 통상의 숙련인들은 본 발명의 신규의 가르침 및 이점에서 물질적으로 벗어나지 않고서 예시적인 실시태양에서 많은 변형들이 가능함을 용이하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 모든 상기한 변형들은 하기되는 특허 청구의 범위 및 이들의 모든 등가물에서 정의되는 본 발명의 영역 내에 포함되는 것이다. 추가로, 많은 실시태양들이 몇몇 실시태양의 이점들 을 모두 달성하지 못할 수 있으며, 특정 이점의 부재가 상기 실시태양이 본 발명의 영역 밖임을 반드시 의미하지는 않음을 알 수 있다.

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  68. 제지 섬유, 및 니트 컨디셔너가 없는 니트에 비해 니트의 자유 유동성을 개선시키기에 효과적인 니트 컨디셔너를 포함하는 셀룰로스 니트를 포함하는 자유 유동성 입자가 적어도 일부 충전된 파우치를 포함하는 흡수 용품.
  69. 제68항에 있어서, 니트 컨디셔너가 탈결합제, 분산제, 윤활제 및 계면활성제 중에서 선택된 화학 첨가제를 포함하는 흡수 용품.
  70. 제69항에 있어서, 화학 첨가제가 탈결합제인 흡수 용품.
  71. 제70항에 있어서, 탈결합제가 양이온성 중합체를 포함하는 흡수 용품.
  72. 제69항에 있어서, 화학 첨가제가 친수성인 흡수 용품.
  73. 제69항에 있어서, 화학 첨가제가 소수성인 흡수 용품.
  74. 제68항에 있어서, 니트 컨디셔너가 실리콘 화합물을 포함하는 흡수 용품.
  75. 제74항에 있어서, 실리콘 화합물이 양쪽성인 흡수 용품.
  76. 제68항에 있어서, 니트 컨디셔너가 오일 또는 왁스를 포함하는 흡수 용품.
  77. 제68항 내지 제76항 중 어느 한 항에 있어서, 니트 컨디셔너의 질량이 니트 건조 질량의 0.1% 이상인 흡수 용품.
  78. 제68항에 있어서, 니트 컨디셔너가 음이온성 및 비이온성 계면활성제 중에서 선택된 계면활성제를 포함하는 흡수 용품.
  79. 제68항에 있어서, 니트가 10 g/g 이상의 하중 하 흡수도(AUL) 값을 갖는 흡수 용품.
  80. 제68항 내지 제76항, 제78항 및 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 니트가 1.5 이상의 원심분리 보유능 값을 갖는 흡수 용품
  81. 제68항 내지 제76항, 제78항 및 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 니트의 안식각(angle of repose)이 70°이하인 흡수 용품.
  82. 제68항 내지 제76항, 제78항 및 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 니트는 유칼립투스 섬유 50 중량% 이상을 포함하는 흡수 용품.
  83. 제68항 내지 제76항, 제78항 및 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 니트의 90 중량% 이상이 체 분석법으로 측정시 100 미크론 내지 800 미크론의 입자 크기 범위를 갖는 흡수 용품.
  84. 제68항 내지 제76항, 제78항 및 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 니트는 니트 컨디셔너를 첨가하지 않은 니트보다 더 큰 흡수능을 가지며, 니트 컨디셔너는 비흡수성인 흡수 용품.
  85. 제68항 내지 제76항, 제78항 및 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 니트는 850 미크론이 넘는 입자가 없는 흡수 용품.
  86. 제68항 내지 제76항, 제78항 및 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 파우치 안에 초흡수성 입자를 더 포함하는 흡수 용품.
  87. 제68항 내지 제76항, 제78항 및 제79항 중 어느 한 항에 있어서, 파우치의 폭이 3 cm 미만인 흡수 용품.
  88. 제68항 내지 제76항, 제78항 및 제79항 중 어느 한 항에 있어서,
    a) 액체 불투과성 배면시트;
    b) 배면시트에 부착되어 있는 액체 투과성 상부시트;
    c) 파우치를 포함하는 정합성 흡수 부재;
    d) 파우치를 측방향으로 둘러싸는 외측 조형 부재; 및
    e) 파우치의 적어도 일부와 외측 조형 부재 사이의 흡상 차단제
    를 포함하며, 세로축, 가로축, 2개의 세로측, 표적 대역 및 신체측을 갖는, 착용자의 신체에 사용하기 위한 흡수 용품.
  89. 제88항에 있어서, 자유 유동성 입자의 유동 계수가 2 이상인 흡수 용품.
  90. 제88항에 있어서, 흡상 차단제가 중합 필름인 흡수 용품.
  91. 제68항에 있어서,
    a) 액체 불투과성 배면시트;
    b) 배면시트에 부착되어 있는 액체 투과성 상부시트;
    c) 파우치를 포함하는 정합성 흡수 부재; 및
    d) 파우치를 측방향으로 둘러싸는 외측 조형 부재
    를 포함하며, 자유 유동성 입자의 유동 계수가 2 이상이며, 세로축, 가로축, 2개의 세로측, 표적 대역 및 신체측을 갖는, 착용자의 신체에 사용하기 위한 흡수 용품.
  92. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 파우치의 폭은 5 cm 미만이고, 길이는 10 cm 이상인 흡수 용품.
  93. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자가 경목 니트를 포함하는 흡수 용품.
  94. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자가 중합 비드, 중공구 및 광물 입자 중 하나를 포함하는 흡수 용품.
  95. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자가 니트 30 중량% 이상 및 광물 재료 30 중량% 이하를 포함하는 흡수 용품.
  96. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자는 점토가 없는 흡수 용품.
  97. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자의 25 질량% 이상이 300 미크론 초과의 입자 크기를 갖는 흡수 용품.
  98. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자의 평균 입자 크기가 300 미크론 내지 600 미크론인 흡수 용품.
  99. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자의 원심분리 보유능이 1.5 g/g 이상인 흡수 용품.
  100. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 파우치가 냄새 조절제를 더 포함하는 흡수 용품.
  101. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자가 냄새 조절제, 항미생물제 및 계면활성제 중 하나를 더 포함하는 흡수 용품.
  102. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자가 효소를 더 포함하는 흡수 용품.
  103. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 파우치 안에 초흡수성 입자를 더 포함하는 흡수 용품.
  104. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자가 셀룰로스 섬유, 및 탈결합제, 윤활제, 실리콘 화합물 및 계면활성제 중 하나를 포함하는 흡수 용품.
  105. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자가 4급 아민 탈결합제로 처리된 셀룰로스 섬유를 포함하는 흡수 용품.
  106. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자가 니트 표면의 적어도 일부에 소수성 물질을 첨가한 셀룰로스 니트를 포함하는 흡수 용품.
  107. 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항에 있어서, 자유 유동성 입자가 첨가된 소수성 물질 0.02 내지 4 중량%로 처리된 셀룰로스 니트를 포함하는 흡수 용품.
  108. 제1 종류의 셀룰로스 니트를 제조하는 단계;
    제2 종류의 셀룰로스 니트를 제조하는 단계;
    제1 종류의 셀룰로스 니트를 액체 투과성 파우치 내에 배치시키는 단계;
    제2 종류의 셀룰로스 니트를 액체 투과성 파우치 내에 배치시키는 단계; 및
    액체 투과성 파우치를 실링시켜 파우치로부터 니트가 빠져나가지 못하게 하는 단계
    를 포함하며, 제1 종류의 셀룰로스 니트는 화학 첨가제, 섬유 조성, 안식각 및 원심분리 보유능 값 중 한가지 이상에서 제2 종류의 셀룰로스 니트와 상이한, 제68항 내지 제76항, 제78항, 제79항 및 제91항 중 어느 한 항의 흡수 용품의 제조 방법.
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