KR100695847B1 - 흡수 용품에 사용하기 위한 성형 셀룰로스계 웹의 제조 방법 - Google Patents

흡수 용품에 사용하기 위한 성형 셀룰로스계 웹의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

성형 에어레드 웹 및 다른 성형 섬유 웹을 포함하는 흡수 용품의 제조 방법이 설명된다. 성형 웹은 개선된 신체 맞음새 및(또는) 개선된 유체 처리를 제공할 수 있다. 예를 들면, 성형 에어레드 웹은 용품이 측면으로부터 압착되었을 때 신체와의 양호한 접촉 및 개선된 맞음새를 제공하기 위하여 중앙의 길이방향 상승부(22) 및 중앙의 상승부(22)로부터 길이방향으로 떨어진 굴곡 대역(32)을 갖도록 성형될 수 있다. 결합제 재료가 에너지원에 의해 활성화되고 웹이 성형 지지체를 향하여 지탱될 때 성형이 달성될 수 있다. 에너지원은 마이크로파, 열풍, 가열된 금속 표면, 자외선, 초음파 에너지 등을 포함할 수 있다.
흡수 용품, 셀룰로스계 웹, 성형 에어레드 웹, 성형 섬유 웹, 신체 맞음새, 유체 처리, 결합제, 성형 지지체

Description

흡수 용품에 사용하기 위한 성형 셀룰로스계 웹의 제조 방법 {Method of Making Molded Cellulosic Webs for Use in Absorbent Articles}
본 출원은 1999년 10월 14일에 출원된 임시 출원 일련 번호 제60/159629호, "Shaped Airlaid Layers for Personal Care Article("SLICK" Concept)"의 우선권 권리를 주장한다.
<발명의 요약>
감열 결합제 재료(열가소성 또는 열 경화성)를 포함하는 에어레드(airlaid) 웹은 웹에 에너지를 도입한 후 또는 도입하는 동안에 결합제 재료를 포함하는 편평한 에어레드 웹을 성형 지지체를 향하여 지탱하여 웹이 성형 지지체와 같은 모양이 되게 하여 웹을 성형 지지체의 형태로 고정시키는 결합을 형성시키는 온라인 방법(online process)에 의해 개선된 신체 맞음새 및 흐름 조정을 제공하는 유용한 입체적인 형태로 성형될 수 있음을 발견하였다. 웹은 공기의 힘, 웹 그 자체의 장력, 벨트 또는 와이어에 의해 도입되는 장력, 성형 지지체와 같은 모양이 되는 제2 표면과 같은 이재료 표면으로부터의 속박하는 힘 등에 의해 성형 지지체를 향하여 지탱될 수 있다. 성형 지지체는 금속(예를 들면, 알루미늄, 강, 구리, 놋쇠, 티타늄 등), 유리, 세라믹, 플라스틱, 복합 재료 등일 수 있고, 기체 투과성 또는 불투과성일 수 있다.
본 발명의 방법은 흡수 용품에 신체 맞음새 및 흐름 조정을 모두 제공하는 형태를 취하는 성형 흡수 구조물을 공업적 속도로 제조할 수 있게 한다.
본 발명의 영역 내의 성형 에어레드 구조물은 분출된 체액에 대한 입구를 제공하는 홈파인 수직 갭을 가질 뿐만 아니라, 흐르는 체액을 수용하여 배향시킬 뿐만 아니라 잘 몸과 같은 모양이 되도록 사용시에 용품의 굴곡을 유도하는데 적합한 해부학적으로 같은 모양이 되는 형태를 갖는 것을 포함한다. 후자의 개념에 따른 용품은 예를 들면 중앙의 가늘고 긴 상승부(hump), 1개 이상의 길이방향의 유로(flow channel) 및 측면으로부터 압박받을 때 용품이 몸 쪽으로 휘어지도록 하는 중앙 상승부 옆으로 다수개의 횡방향 굴곡 대역(이하 설명됨)을 가질 수 있다. 상기 용품은 동적 사용 상태 동안에 착용자의 몸에 꼭 맞아서 안락함 및 누출 방지를 모두 제공하는데 적용될 수 있다.
에너지는 마이크로파 복사선, 고주파 에너지 또는 다른 전자선원에 의해, 뿐만 아니라 열풍에 의해 또는 열 표면을 이용한 전도에 의해 도입될 수 있다. 마이크로파 에너지가 도입될 때, 웹은 높은 쌍극자 능률에 의해 마이크로파 복사선에 비교적 민감한(순수한 셀룰로스 그 자체와 비교하였을 때) 경화성 수지 또는 열가소성 결합제 섬유와 같은 결합제 재료를 혼입시킬 수 있다. 한 실시태양에서, 마이크로파 에너지는 이동하는 웹이 마이크로파 에너지가 웹으로 집중되는 마이크로파 공명 챔버 내의 오프닝을 관통할 때 이동하는 웹에 도입된다. 다른 실시태양에서는, 마이크로파 에너지가 웹을 성형하는데 적합한 입체적인 구조를 갖는 마이크로파-투명 창이 말단부에 있는 회전하는 마이크로파 호온을 통해 웹에 도입된다. 회전하는 호온은 웹이 호온 근처에 있거나 또는 호온과 접촉하는 동안에 웹과 함께 움직인다. 광범위의 다양한 다른 실시태양들도 또한 이하에서 기재되는 바와 같이 본 발명의 영역 내에 속한다.
별법으로는, 에너지는 웹을 관통하는 열 기체의 형태로, 또는 1개 이상의 열 성형 표면으로부터의 전도에 의해, 또는 초음파 에너지, 적외선 에너지 등의 도입에 의해 도입될 수 있다. 에너지는 결합제 재료를 가열시켜, 열가소성 결합제의 경우에는 에어레드 웹 내의 섬유들을 결합시키기 위하여 결합제 재료의 일부분의 융해를 촉진시키거나, 또는 열경화성 재료 또는 열경화성 가교결합제의 경우에는 경화를 촉진시킨다. 얻어진 성형 에어레드 웹은 흡수 용품 내로의 혼입에 적합한 별개의 단편들로 절단될 수 있다. 에어레드 웹 단편은 하기하는 특성들 중의 1개 이상을 가질 수 있다: 실질적으로 균일한 밀도, 성형되지 않은 웹의 원래 두께보다 50% 이상 더 큰 겉보기 두께, 0.5 mm 이상의 전체 표면 깊이(Overall Surface Depth)(이하 정의됨), 1 mm 이상의 표면 높이, 성형되지 않은 웹의 것보다 50% 이상 더 큰 습윤 압축 벌크, 길이방향으로 가늘고 긴 중앙 상승부 및 상승부와 1개 이상의 에어레드 웹 단편의 길이방향 단부 사이의 1개 이상의 횡방향 굴곡 대역, 및 에어레드 웹 단편 상의 융기 구조물에 의해 형성된 1개 이상의 길이방향 유로.
본 명세서에서 사용된 "에어레드 웹"은 대표적으로는 결합제 섬유가 존재하는 매트 상으로의 공기 연행된 섬유의 퇴적을 포함하고 대표적으로는 치밀화 및 열 결합이 이어지는 방법에 의해 주로 형성된 섬유 구조물이다. 전통적인 열 결합된 에어레드 구조물(존재하는 비점착성 결합제 재료로 형성되고 실질적으로 열 결합된 것) 외에, 본 발명에 따른 용어 "에어레드"의 영역은 또한 중합체 섬유가 여전히 점착성인 동안에 공기 연행된 건조 분산된 셀룰로스계 섬유를 멜트블로운 합성 중합체 섬유와 결합시켜서 제조된 공성형물(coform)을 포함할 수 있다. 또한, 이어서 결합제 재료가 첨가되는 공기성형된(airformed) 웹은 본 발명에 따른 용어 "에어레드"의 영역 내에 속하는 것으로 간주될 수 있다. 결합제는 스프레이 노즐, 직접 주입 또는 함침, 진공 흡입, 포옴 함침 등에 의해 액체 형태로(예를 들면 수용액 또는 용융물) 공기성형된 웹에 첨가될 수 있다. 고상 결합제 입자도 또한 기계적 또는 압축공기식 수단에 의해 첨가될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 "공기성형된 웹"은 예를 들면 햄머밀링 방법에 의해 분리된 다음 상당량의 결합제 섬유가 존재하지 않고서 다공성 표면 상에 퇴적된 플러프 펄프로부터의 것과 같은 셀룰로스계 섬유를 포함하는 매트를 말한다. 예를 들면 많은 기저귀 중에서 흡수 코어로 사용된 에어펠트 재료가 공기성형된 재료의 대표적인 예이다.
한 실시태양에서, 본 발명의 흡수 용품은 방수 열가소성 결합제 재료의 일부분을 그 안에 갖는 입체적인 성형 셀룰로스계 에어레드 웹을 포함하는 상부 흡수층을 갖는다. 성형 에어레드 웹은 성형 전에 실질적으로 균일한 기초 중량 및 두께를 가질 수 있지만, 착용자의 몸과 같은 모양이 되는데 매우 적합한 독특한 프로필을 제공하는 다수개의 융기 영역을 갖도록 성형된다. 성형 웹은 또한 상부 흡수층 바로아래에 상당한 공극률을 제공하고 용품의 측면으로의 누출을 막는데 적용될 수 있다. 몇몇 실시태양에서는, 성형 에어레드 웹이 길이방향으로 가늘고 긴 타원체 형태를 갖는 중앙의 상승부, 및 횡방향으로 연장되는 성분을 갖고 중앙 상승부와 성형 에어레드 웹의 1개 이상의 길이방향 단부 사이에 배치된 다수개의 성형 굴곡 대역을 포함하는 몸쪽 표면 지형을 갖는다. 성형 굴곡 대역은 처음에 편평한 용품이 용품의 길이방향 축을 따라 착용자의 몸 형태와 용이하게 같은 모양이 되게 하는 것을 돕는다.
한 실시태양에서는, 고온 기체가 성형되어야 하는 영역 내의 웹을 관통하여 결합제 재료가 활성화되도록 하여(예를 들면, 결합제 섬유와 같은 열가소성 재료의 경우, 셀룰로스계 섬유를 적어도 부분적으로 용융시키고 함께 결합시켜) 웹을 주형이 형성하는 형태로 유지시킬 때 열 성형이 달성된다. 음파가 기체의 열 전달을 향상시키는 펄스 연소계로부터 발생된 열 기체에서 발견되는 바와 같이, 열 기체의 진동 흐름에 역흐름 성분을 제공함으로써 열 전달을 추가로 도울 수 있다. 본 발명에 적합한 열 기체의 진동 흐름을 제공하는 예시적인 시스템은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1998년 7월 1일에 특허된 스팁(G.K. Stipp)의 미국 특허 제6,085,437호에 기재되어 있다.
웹의 성형이 공기압과 대조적으로 딱딱한 표면으로부터의 기계적 압력의 도입을 포함할 때, 웹은 웹에 대한 손상을 감소시키고 보다 높은 강도 및 성형 선예도(definition)를 달성하기 위하여 성형을 위한 기계적 힘이 완전히 도입되기 전에 가열될 수 있다. 이러한 예열은 임의의 공지된 방법, 예를 들면 증기 주입, 웹을 관통하는 열풍, 방사성 또는 고주파 에너지의 도입 등으로 달성될 수 있다. 별법으로는, 딱딱한 표면 그 자체를 가열시켜 결합제 재료를 활성화시키기에 충분한 웹의 가열을 야기시킬 수 있다.
웹은 전도에 의해 가열될 수 있지만, 고벌크 셀룰로스계 웹은 열등한 전도체이고, 짧은 가열 시간의 제한 하에서 웹의 균일한 처리가 항상 가능하지 않을 수 있다. 웹이 원하는 형태로 유지되는 동안에 다른 형태의 열이 도입될 수 있다. 적합한 형태로는 초음파 에너지; 특히 에어레드 웹 중의 결합제 재료가 고주파 에너지에 감응하기 쉬울 때, 고주파 에너지, 예를 들면 마이크로파; 및 웹을 관통하거나 또는 웹 상에 충돌하는 고온 기체로부터의 대류 가열을 들 수 있다.
많은 결합제 재료의 경우, 결합제 재료의 효과적인 활성화를 위해서는 약 90 ℃ 이상의 온도로의 가열이 필요하다. 예를 들면, 많은 열가소성 결합제 재료는 약 95 ℃ 내지 200 ℃, 보다 구체적으로는 약 100 ℃ 내지 약 170 ℃, 및 가장 구체적으로는 약 110 ℃ 내지 150 ℃의 온도 범위에 걸쳐 활성화되게 된다. 온도가 보다 높을수록, 성형 선예도가 보다 높다. 지나친 온도는 웹을 태우거나 또는 다른 해를 예방하기 위하여 피해야 한다.
<고주파 가열(마이크로파)>
고주파 에너지, 마이크로파 또는 웹에 에너지를 도입하는 다른 전자 수단의 사용은 웹의 또는 웹 중의 임의의 결합제 재료의 보다 균일한 처리를 가능하게 할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 "고주파"(RF) 에너지는 300 Hz 내지 300 GHz의 스펙트럼역 내의 전자선을 포함한다. "마이크로파 복사선"은 30 MHz 내지 300 GHz의 스펙트럼역에 걸쳐있는 RF선의 부분집합이다. 마이크로파 에너지의 대표적인 주파수는 연방 통신 위원회(FCC)가 허용한 ISM 밴드인 915 MHz 내지 2450 MHz(2.45 GHz)이다. 마이크로파 가열에 대한 일반적인 원리는 문헌[R.C. Metaxas and R.J. Meredith in Industrial Microwave Heating, Peter Peregrinus, LTD, London, 1983]에 제공되어 있다. 마이크로파 가열 시스템의 디자인에 유용한 연장은 안소프트 코포레이션(Ansoft Corp., 미국 펜실베니아주 피츠버그)에 제공한 HFSS(등록상표) 소프트웨어이다.
한 실시태양에서, 에어레드 웹에 충분한 에너지를 도입하는 것은 웹 중의 성분들이 열가소성 결합제 재료를 융해시키거나 또는 용융시키기 충분하게 가열될 수 있도록 하는 마이크로파의 도입을 포함한다. 예를 들면, 에어레드 웹은 쌍극성 중합체, 예를 들면 폴리우레탄, 이소시아네이트, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리에스테르 및 이들의 유도체, 또는 이들로부터 제조된 혼합물 또는 공중합체의 입자 및(또는) 섬유를 포함할 수 있다. 마이크로파 복사선의 도입은 쌍극성 중합체가 다른 덜 쌍극성인 열가소성 재료를 융해시키거나 또는 이들이 융해되도록 하기 충분하게 가열될 수 있게 한다. 예를 들면, 폴리에스테르 코어 및 폴리올레핀 외피를 갖는 외피-코어 이성분 섬유는 코어의 용융 또는 분해없이 외피의 용융을 야기시키기 충분하게 코어를 가열시키게 하는 마이크로파 복사선을 받을 수 있다. 별법으로는, 외피가 코어보다 더 마이크로파 영향을 받기 쉬울 수 있다. 예시적인 마이크로파 에너지의 도입은 브랜든(R.G. Brandon), 첸(F.M. Chen) 및 보그트(R.E. Vogt)의 일반 소유의 PCT 공개 WO 99/22686호, "Composite Material with Elasticized Portions and a Method of Making the Same", 1999년 6월 29일에 특허된 미국 특허 제5,916,203호에서 찾아볼 수 있다. 이동하는 웹에 에너지를 도입하기 위하여 마이크로파 챔버를 제공하는 것의 추가의 세부사항들은 모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 1996년 7월 16일에 특허된 헤드릭(Hedrick) 등의 미국 특허 제5,536,921호; 미국 특허 제6020580호; 및 1980년 11월 18일에 특허된 울프버그 (Wolfberg) 등의 미국 특허 제4,234,775호에 기재되어 있다.
본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1999년 9월 28일에 특허된 조인스(Joines) 등의 미국 특허 제5,958,275호는 웹과 같은 이동하는 평면 재료에 마이크로파 에너지를 도입하는데 유용한 몇몇 실시태양들을 제공한다. 웹은 한 노출 세그먼트에서 전자장의 피이크 및 밸리(valley)가 다른 노출 세그먼트에서의 피이크 및 밸리를 벌충할 수 있도록 하는 조절가능하게 가변적인 경로 길이를 갖는 마이크로파 챔버 내의 슬롯을 관통한다. 예를 들면, 마이크로파 챔버는 마이크로파 에너지의 균일한 도입을 확실하게 하기 위하여 웹 위를 수회 통과하게 만드는 꾸불꾸불한 형태를 가질 수 있다. 특수 초우크 플랜지가 전자파 에너지의 탈출을 막는다. 마이크로파 챔버 내 노출 세그먼트들 사이에 1개 이상의 롤러가 전자파 에너지의 탈출을 막기 위하여 외부 표면으로 둘러싸여있을 수 있다.
본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있고 2000년 6월 27일에 출원된 일반 소유의 보그트의 미국 특허 출원 일련번호 제09/603714호에 기재되어 있는 장치에 관한 한 실시태양에서는, 도파관에 의해 마이크로파 에너지가 이동하는 웹이 통과하는 선을 따라 또는 평면 내로 에너지를 집중시키는데 적합한 공명실 내로 향하게 된다. 예를 들면 웹이 챔버의 직경을 따라 이동하여 실린더의 대향하는 면들을 따라 있는 슬롯을 통해 들어가고 나가게 되는 원통형 챔버가 적합할 수 있다. 사분 의 일 파장 초우크가 슬롯을 통한 마이크로파 복사선의 과도한 누출을 방지하기 위하여 슬롯으로부터 바깥쪽으로 연장된다. 마이크로파 에너지가 TM010 모드로 챔버를 채우도록 튜닝하였을 때, 에너지는 효율적인 에너지 전달을 위하여 실린더의 축을 따라 웹 내로 집중된다(TM 모드는 일반적으로 본 발명에서 웹의 마이크로파 가열에 유용할 것으로 기대된다. TEM 모드도 사용될 수 있지만, 챔버로부터 마이크로파의 누출을 일으키기 쉽다). 웹은 마이크로파 에너지에 비교적 덜 영향을 받는 테플론 (Teflon)(등록상표)과 같은 재료의 벨트 상에 운반될 수 있거나, 또는 웹은 캐리어 벨트(carrier belt) 상에 있지 않으면서 챔버를 관통할 수 있다.
마이크로파 가열을 위한 원통형 공명실의 사용 및 실린더 중의 개구와 도파관의 커플링에 대한 일반적인 원리는 문헌[R.C. Metaxas and R.J. Meredith in Industrial Microwave Heating, Peter Peregrinus, LTD, London, 1983, pp. 183-195]에 제공되어 있다. 일반적으로, 마이크로파 에너지의 실린더 내로의 효율적인 전달 및 분포를 제공하기 위하여 직사각형 도파관이 실린더 중앙의(예를 들면, 웹이 수평 직경을 따라 실린더의 중앙을 통해 이동할 때 실린더의 중앙부의 상부 또는 바닥 상에서) 개구를 통해 메워진다.
본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 2000년 2월 1일에 특허된 루이스(Lewis) 등의 미국 특허 제6,020,580호는 본 발명에 사용될 수 있거나 또는 본 발명에 사용하기 위하여 보그트(미국 특허 출원 일련번호 제09/603714호)에 따라 적용될 수 있는 원통형 형태와 같은 가늘고 긴 챔버를 갖는 적합한 마이크로파 어플리케이터(applicator)를 기재하고 있다. 가늘고 긴 챔버에 연결된 도파관은 마이크로파 전력을 가늘고 긴 챔버 내로 커플링시킨다. 가늘고 긴 챔버의 횡단면적은 재료의 가공처리 동안에 마이크로파 장 균일성 및 공명 모드, 적합하게는 길이 독립적 모드 TM010을 조절하고 유지하도록 기계적으로 조절될 수 있다. 어플리케이터는 따라서 웹을 가공처리하기 위하여 큰 면적에 걸쳐 실질적으로 균일한 장 분포를 갖는 마이크로파 에너지를 제공한다.
열가소성 결합제 재료의 가열 및 활성화 외에, 마이크로파 또는 자외선 형태의 전자선은 예를 들면 액체 형태인 수지를 경화시키는 데에도 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 에어레드 웹은 액체 결합제 계가 함침되거나 또는 분무된 다음, 액체 결합제를 경화시키기 위해 복사선이 도입될 때 웹을 입체적인 형태로 성형시키기 위하여 가벼운 압력의 도입이 이어질 수 있다. 열은 또한 몇몇 결합제계를 경화시키기 위하여 도입될 수 있는데, 이 때 열은 통기 건조(through drying) 또는 고온 기체가 웹 내로 들어가는 다른 대류 수단, 적외선, 전도 등에 의해 도입된다. 섬유 예비성형물 내의 수지의 마이크로파 및 UV 경화의 예는 모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 1992년 12월 08일에 특허된 버클리(D.T. Buckley)의 미국 특허 제5,169,571호 및 1994년 8월 16일에 특허된 미국 특허 제5,338,169호에서 찾아볼 수 있다. 본 발명에서 가치있는 대류 열 전달의 한 형태가 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1999년 10월 5일에 특허된 헤이네스(Haynes) 등의 미국 특허 제5,962,112호에 기재된 바와 같은 열기 나이프(hot air knife) 또는 HAK이다.
웹을 성형시키기 위하여 웹에 적당한 압력 및 마이크로파를 동시에 도입하는 방법은 표면들 중의 하나가 벌키 웹을 향하여 압착되는, 마이크로파 투명 고상 재료 또는 마이크로파 창을 사용함으로써 달성될 수 있다. 적합한 마이크로파 창 및 창용 냉각 시스템은 본 명세서에서 전체 내용을 참고문헌으로 인용하고 있고 1993년 7월 20일에 특허된 처칠랜드(M.T. Churchland)의 미국 특허 제5,228,947호, "Microwave Curing System"에 기재되어 있다.
상기한 예들은 대표적으로 고정 마이크로파 장치를 통과하는 웹에 관한 것이지만, 웹을 가열시키기 위한 마이크로파 에너지 또는 다른 에너지원은 소정의 길이 또는 시간 동안 웹과 함께 이동하기 위하여 회전 휘일 또는 이동하는 벨트 또는 트랙과 같은 이동하는 구조물에 장착될 수 있다(또는 고정 원으로부터의 에너지가 회전하는 장치 내로 유도되고 이로부터 분포될 수 있다). 다수개의 에너지원이 이동하는 구조물 상에 제공될 수 있다. 이어서 웹의 일부분이 이동하는 에너지 원에 의해 처리될 수 있고, 에너지원으로부터 분리시, 에너지원은 이동하는 웹의 다른 부분을 처리하기 위하여 재위치될 수 있다. 예를 들면, 10개 이상의 마이크로파원이 무한 트랙 상에서 이동하여, 임의의 시간에 5개 이상이 웹 부분에 작용할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 방식으로 웹은 에너지가 웹에 도입되는 동시에 이동하는 성형 지지체에 의해 성형될 수 있다.
예로서, 이동하는 웹은 각각 마이크로파 에너지가 도입될 때 웹을 향하여 압착될 수 있는 마이크로파 투명 창이 말단부에 있는 다수개의 마이크로파 호온을 갖는 터릿(turret) 상에서 회전할 수 있다. 호온은 회전하는 터릿의 중심으로 이어지는 도파관에 의해 1개 이상의 고정원으로부터 마이크로파 에너지가 공급될 수 있거나 또는 1개 이상의 마이크로파원이 회전하는 터릿 내에 설치될 수 있다. 웹이 마이크로파 창을 향하여 압착될 때 웹의 입체적인 형태가 결합제 재료가 다시 냉각되면 섬유들을 함께 결합시키는 결합제 재료의 융합에 의해 제자리에 고정될 수 있다. 별법으로는, 결합제 재료는 열경화성 또는 경화성이어서, 에너지의 도입 동안에 겪게 되는 섬유들을 함께 입체적인 형태로 고정시키기 위한 가열시에 고화되거나 또는 활성화될 수 있다. 웹이 이재료 표면과 마이크로파 호온 사이에 머무를 때 마이크로파 누출을 막고 웹 또는 그 안의 결합제 재료의 가열에 효과적인 공명을 만드는 것을 돕기 위하여 마이크로파 반사성 이재료 표면이 존재할 수 있다.
터릿으로부터 방사상으로 바깥쪽으로 공급되는 마이크로파 에너지를 사용할 때, 웹은 마이크로파 투명 또는 마이크로파 반사성일 수 있는 벨트, 예를 들면 금속 메쉬를 그안에 갖는 벨트와 함께 성형 지지체를 향하여 지탱될 수 있다.
본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1999년 12월 14일에 특허된 버클리의 미국 특허 제6,001,300호는 또한 마이크로파 에너지에 투과성인 성형 표면을 통해 마이크로파 에너지를 입체적인 주형 내로 도입하기 위한 방법을 설명한다. 도파관을 사용하여 에너지를 균일하게 분배시킨다. 마이크로파 창은 열 응력으로부터의 균열의 위험을 감소시키기 위하여 다수개의 세그먼트들을 포함할 수 있다. 창은 또한 버클리의 특허에 기재된 원리를 따라, 마이크로파 에너지가 처리하고자 하는 물품의 소정의 부분으로 향하게 하는 렌즈와 같은 형태를 취할 수 있다. 본 발명의 경우, 마이크로파 창은 대향하는 성형 지지체와 협력적인 관계로 편평하거나 또는 대향하는 입체적인 표면 또는 편평한 표면과 협력적인 관계로 입체적일 수 있다. 예를 들면, 마이크로파창은 마이크로파 에너지가 도입되어 마이크로파 영향을 받기 쉬운 결합제 재료를 웹의 셀룰로스계 섬유에 융합시킬 때 웹에 입체적인 패턴을 부여하도록 함께 작용하는 대향하는 암형(female) 표면과 맞춰지는 수형(male) 성형 표면일 수 있다. 얻어진 성형 웹은 실질적으로 균일한 밀도를 가질 수 있거나 또는 패턴 내에 상이한 밀도를 갖는 2개 이상의 대역을 갖도록 성형될 수 있다.
마이크로파 에너지의 도입 전에, 웹의 마이크로파 복사선에 대한 감수성을 증가시키고 및(또는) 셀룰로스계 섬유의 성형적성을 증가시키기 위하여 소량의 수분, 특히 이온을 포함하는 물을 웹에 제공할 수 있다. 예를 들면, 웹에 2 내지 10 중량%의 물을 첨가하는 물 스프레이가 마이크로파의 에너지 흡수 및(또는) 웹의 일치성(conformability)을 개선시키는데 효과적일 수 있다. 물은 그라비어 인쇄, 분무기, 미세 물 젯, 또는 다른 기술에 의해 웹에 균일하게 또는 보다 많은 성형 또는 가열이 필요한 웹의 별개의 대역들에 첨가될 수 있다. 도입된 마이크로파 에너지는 임의의 바람직하지 못한 물 첨가량을 건조시켜 버릴 수 있거나 또는 통기 건조 또는 다른 수단에 의한 추가의 건조가 적용될 수 있다.
<대표적인 결합제 재료>
다음의 2가지 군의 결합제 재료가 고려될 수 있다: 열가소성 고상 재료(입자 또는 섬유), 및 섬유들 사이에 건조한 내수성 결합을 제공하는 열 또는 다른 에너지원의 도입에 의해 경화될 수 있는 액체(예를 들면 수지 또는 용액). 결합제 재료는 셀룰로스계 웹의 건조 질량의 약 50% 이하, 예를 들면 약 5% 내지 45% 또는 5% 내지 25% 또는 6% 내지 15%를 구성할 수 있다.
고상 결합제 재료의 경우, 재료가 섬유 매트 그자체를 파괴시키지 않거나 또는 적합하지 않게 만들지 않는 온도에서 융해될 수 있는 한, 임의의 공지된 열가소성 재료가 결합제로서 사용될 수 있다. 열에 의한 활성화 시에 열가소성 결합제는 연질로 되지만, 냉각시에는 그의 보통의 냉각된 상태로 되돌아간다. 대표적인 상기 열가소성 결합제 재료는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 아크릴 등이다. 결합제 재료는 소수성 또는 친수성일 수 있다. 친수성 섬유는 고유적으로 친수성일 수 있거나 또는 친수성 코팅으로 처리된 합성 소수성 섬유일 수 있다. 친수성 결합제 섬유의 예는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1998년 12월 15일에 특허된 앤저(Anjur) 등의 미국 특허 제5,849,000호에 제공되어 있다.
결합제 재료는 일성분 섬유 또는 이성분 중합체 섬유, 예를 들면 대략 제1 성분의 융점으로 가열시에 제1 성분이 융해되어 근처의 셀룰로스계 섬유와 결합할 수 있는 반면에 제2 성분은 결합제 섬유의 일체성을 유지할 수 있도록 제2 성분보다 낮은 융점을 갖는 제1 성분을 갖는 외피/코어 섬유 또는 나란히형 이성분 섬유일 수 있다. 예로는 헤르클레스, 인크.(Hercules, Inc.)(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 다나클론 (DANAKLON)(등록상표) 이성분 섬유; 또는 PET(폴리(에틸렌 테레프탈레이트)) 코어 섬유 및 활성화된 코-폴리에틸렌 외피, 예를 들면 미국 노쓰 캐롤라이나주 살리스버리 소재의 코사 인크.(KoSA Inc)[이전에 트레비라 인크. (Trevira Inc.) 및 이전에 획스트 셀라니즈(Hoechst-Celanese)]가 상품명 T-255 및 T-256 하에 제조한 셀본드(CELBOND)(등록상표) 섬유를 들 수 있다. 다른 유용한 결합제 섬유는 문헌["Copolyester Polymer for Binder Fibers", Nonwovens World, 4월-5월 1999년, pp. 120-124]에서 헤일(W. Haile) 등이 설명한 코폴리에스테르 섬유 또는 이에스 화이버비젼스 인크.(ES FiberVisions Inc.)(미국 델라웨어주 윌밍톤)가 제조한 재료를 포함한다. 외피/코어 섬유 외에, 다수개의 중합체들을 갖는 결합제 섬유의 성분들은 나란히형 배열, 파이 배열 또는 "아일랜드 인 더 시 (islands-in-the-sea)" 배열 또는 블렌드로 배열될 수 있다. 복합 섬유들은 가네코(Kaneko) 등의 미국 특허 제5,108,820호, 스트랙(Strack) 등의 미국 특허 제5,336,552호 및 파이크(Pike) 등의 미국 특허 제5,382,400호에 설명되어 있다. 이성분 섬유의 경우, 중합체들은 75/25, 50/50, 25/75의 비로 또는 임의의 다른 바람직한 비로 존재할 수 있다. 섬유들은 또한 본 명세서에서 전체 내용을 참고문헌으로 인용하고 있고, 종래적이지 않은 형태를 갖는 섬유를 설명하는 호글(Hogle) 등의 미국 특허 제5,277,976호 및 라그만(Largman) 등의 미국 특허 제5,057,368호에 기재되어 있는 것과 같은 형태를 가질 수도 있다.
단성분 섬유는 예로서 헤르클레스 인크.(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)에 의해 펄펙스(PULPEX)(등록상표) 섬유로 시판되는 폴리에틸렌 미세섬유 또는 이스트맨 (Eastman)의 코델(Kodel)(등록상표) 410 결합제 섬유를 포함할 수 있다. 이 섬유는 양호한 결합을 위해서는 약 132 ℃의 최소 온도를 필요로 한다. 이스트맨 케미칼 캄파니(Eastman Chemical Company)로부터의 CoPET B는 약 110 ℃ 이상의 활성화 온도를 갖는 다른 상업적으로 입수할 수 있는 결합제 재료이다(이 재료는 또한 외피로서 사용될 수도 있다. 예를 들면, 유용한 이성분 섬유는 35% CoPET B 및 65% PET 코어를 갖는 동시압출된 외피/코어 이성분이다).
결합제 재료는 또한 마이크로파 에너지가 도입될 때 결합제 재료가 셀룰로스계 섬유보다 많이 가열되도록 높은 유전손 상수(예를 들면, 1 kHz의 주파수에서 측정하였을 때 약 1 내지 1,000)를 갖는 마이크로파 감응성 재료일 수도 있다(셀룰로스는 1 kHz에서 약 0.06의 유전손률을 가질 수 있다). 예시적인 재료로는 폴리아미드 또는 폴리비닐 메틸 기재 열 용융형 접착제 및 당 업계에 공지된 다른 열가소성수지를 들 수 있다. 폴리에테르 블록 아미드, 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 관련 화합물도 또한 높은 유전손률을 가질 수 있다. 재료는 셀룰로스의 것보다 훨씬 더 큰 유전손률을 가질 수 있다.
결합제 재료는 또한 에너지(예를 들면, 마이크로파 에너지, 열, 자외선, 전자 비임 조사 등)의 도입시에 경질로 되거나 또는 가교결합되는 액체 수지, 슬러리, 콜로이드성 현탁액 또는 용액으로 가해질 수도 있다. 예를 들면, 프리맨 (Freeman) 44-7010 결합제의 희석된 형태인 프리맨 케미칼 코포레이션 (Freeman Chemical Corp.)의 스타이폴(Stypol) XP44-AB12-51B는 앞에서 참고문헌으로 인용한 1999년 12월 14일에 특허된 미국 특허 제6,001,300호에서 버클리 등이 사용한 마이크로파 감응성 결합제이다. 버클리 등은 또한 프리맨 케미칼로부터 입수할 수 있는 하기하는 UV 감응성 결합제: 80497(느린 계), 747-10(중간 계) 및 19-4837(빠른 계)를 설명한다.
다양한 타입의 열경화성 결합제, 예를 들면 폴리비닐 아세테이트, 비닐 아세테이트, 에틸렌-비닐 클로라이드, 스티렌 부타디엔, 폴리비닐 알콜, 폴리에테르 등, 뿐만 아니라 엘라스토머 라텍스 에멀젼이 당 업계에 공지되어 있다. 액체 분산액의 형태로 가하는데 적합한 대표적인 열경화성 결합제 재료는 에틸렌 및 아크릴산의 공중합체, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 비닐클로라이드 중합체, 비닐리덴 클로라이드 중합체, 경화성 아크릴 라텍스 조성물, 미국 켄터키주 42029 칼버트 시티 P.O. Box 97 소재의 에어 프로덕츠 앤드 케미칼즈(Air Products & Chemicals)로부터 입수할 수 있는 "에어플렉스 (Airflex)" 등을 포함한다.
가교결합되지 않는 라텍스는 사용 후에 역시 수세가능한 흡수 용품을 제조하는데 유용할 수 있다. 예를 들면, 경화 온도가 표시된 온도(예를 들면, 많은 라텍스들의 경우 130 ℃ 이하) 아래로 유지되는 경우, 또는 pH가 라텍스 가교결합제와 비혼화성인 수준(예를 들면, 8 이상, 보다 구체적으로는 8.5 내지 10.8의 pH)으로 유지되는 경우 상당한 가교결합을 야기시키지 않으면서 가교결합제가 존재하는, 시판되는 라텍스 공급원이 사용될 수 있다. 별법으로는, 가교결합 억제제가 가열될 때 조차도 가교결합을 막도록 첨가될 수 있다. 예를 들면 중탄산나트륨이 유용한 가교결합 억제제일 수 있다. 또한 별법으로는, 라텍스는 건조 상태에서 강도를 제공할 수 있고 수세되었을 때 신속하게 붕괴될 수 있는 가능성이 있도록 적셔졌을 때 감소된 정도의 강도를 제공할 수 있는 수분산성 필름이 건조시에 형성될 수 있도록 실질적으로 가교결합제 없이(대표적으로는 NMA) 제조될 수 있다.
셀룰로스계 섬유와 함께 사용하기 적합한 수용성 비콜로이드성 양이온성 열경화성 결합제가 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있고 1986년 10월 14일에 특허된 폴(Pall) 등의 미국 특허 제4,617,124호에 기재되어 있는데, 여기서는 폴리아미도/폴리아미노에피클로로히드린 수지 및 폴리아민에피클로로히드린 수지, 예를 들면 헤르클레스 인코포레이티드(미국 델라웨어주 윌밍톤)가 제조한 폴리컵(Polycup)(등록상표) 시리즈의 수지 및 키멘(Kymene)(등록상표) 557을 모두 포함하는 에폭시 기재 형태가 바람직한 것으로 말하고 있다. 에피클로로히드린을 폴리알킬렌 폴리아미드 및 에틸렌 디클로라이드의 축합 생성물과 반응시켜 관련 재료들을 제조할 수 있다. 이러한 타입의 조성물들이 미국 특허 제3,855,158호에 기재되어 있으며, 몬산토 인크.(Monsanto Inc.)의 제품인 산토-레스(Santo-res)(등록상표) 31이 그 예이다. 이러한 특정 타입의 결합제 수지의 다른 형태는 에피클로로히드린을 폴리디알릴 메틸 아민과 반응시켜 에폭시드 관능성 4급 암모늄 수지를 제조함으로써 제조된다. 이러한 종류의 조성물들은 미국 특허 제3,700,623호에 기재되어 있으며, 그 예는 헤르클레스 인코포레이티드의 제품인 레진(Resin) R4308이다. 미국 특허 제3,855,158호 및 제3,700,623호의 내용은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용된다.
모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 1999년 9월 7일에 특허된 폼플런(Pomplun) 등의 미국 특허 제5,948,710호의 공성형 제품에 사용된 것 및 1999년 6월 29일에 특허된 잭슨(Jackson) 등의 미국 특허 제5,916,678호에 기재된 것과 같은 수 분해성 결합제 섬유가 사용될 수 있다.
폴리카르복실산도 또한 열 경화성 결합제 재료로 사용될 수 있다. 예를 들면, 본 명세서에서 그의 전체 내용이 참고문헌으로 인용되어 있고 1999년 10월 25일에 출원된 선(Sun) 및 린드세이(Lindsay)의 일반 소유의 미국 특허 출원 일련번호 제09/426300호, "Patterned Application of Polymeric Reactive Compounds to Fibrous Webs"는 셀룰로스계 웹에 첨가되어 양호한 강도 및 결합을 위해 섬유들 사이에 가교결합을 야기시킬 수 있는 중합체 음이온 반응성 화합물을 기재하고 있다. 중합체 반응성 화합물은 5원 고리 형태의 환식 무수물을 형성할 수 있는 인접하는 원자(특히 인접하는 탄소 원자) 상의 카르복실산 기를 갖는 단량체를 포함하는 공중합체, 삼원공중합체, 블록 공중합체, 단일중합체 등과 같은 중합체일 수 있고, 말레산 또는 그의 유도체가 상기 단량체의 특정 실시태양을 나타낸다. 따라서 말레산 또는 말레산 무수물의 공중합체가 유용한 중합체 반응성 화합물이다. 중합체의 상당한 부분이 카르복실산 기들이 인접하는 탄소들 상에 존재하도록 하기 위하여 두-미(head to tail)보다는 두-두(head to head) 결합되는 단량체를 포함하는 경우 본 발명에 유용한 폴리아크릴산이 제조될 수 있다. 말레산 또는 무수물과 아크릴산 또는 그의 유도체와의 공중합체도 또한 유용한 중합체 반응성 화합물이다. 에어레드 웹 중의 섬유들을 결합시키는데 적합한 폴리카르복실산을 포함하는 유용한 시판되는 화합물은 말레산, 비닐 아세테이트 및 에틸 아세테이트의 삼원공중합체인, 에프엠씨 코포레이션(FMC Corporation)으로부터의 벨크린(BELCLENE)(등록상표) DP80이다.
폴리카르복실산을 이용한 경화에 유용한 촉매는 인 함유 산의 알칼리 금속 염, 예를 들면 알칼리 금속 차아인산염, 알칼리 금속 아인산염, 알칼리 금속 폴리포스폰산염, 알칼리 금속 인산염 및 알칼리 금속 술폰산염을 포함한다. 유용한 금속 폴리포스폰산염은 소듐 헥사메타포스페이트 및 알칼리 금속 차아인산염, 예를 들면 차아인산나트륨을 포함할 수 있다. 촉매를 사용하여 결합 형성을 촉진시킬 때, 촉매는 대표적으로는 폴리카르복실산의 약 5 내지 약 20 중량% 범위의 양으로 존재한다. 보다 구체적으로는, 촉매는 폴리카르복실산의 약 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 각종의 적합한 촉매들이 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1989년 4월 11일에 특허된 웰치(Welch) 등의 미국 특허 제4,820,307호에 기재되어 있다. 다른 유용한 촉매로는 인산나트륨, 황산나트륨, 이미다졸, 카르보디이미드, 트리에틸 아민 및 불포화 디카르복실산의 염을 들 수 있다.
폴리카르복실 가교결합제를 이용한 셀룰로스계 직물의 오븐 경화는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1991년 8월 27일에 특허된 키친스(Kitchens) 등의 미국 특허 제5,042,986호에 기재되어 있다. 경화는 약 150 내지 240 ℃에서 5초 내지 30분 동안에 수행되며 실제로 사용되는 것으로 보고된 가장 적은 시간은 15초이다. 훨씬 더 신속한 방법(플래쉬 경화)은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1999년 10월 25일에 출원된 선 및 린드세이의 일반 소유의 동시계류중인 미국 특허 출원 일련번호 제09/425810호, "Flash Curing of Fibrous Webs Treated with Polymeric Reactive Compounds"에 기재되어 있다.
섬유 웹을 형성하기 위하여 액체 또는 용액으로 가해지는 결합제들은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1997년 3월 11일에 특허된 한센(Hansen) 등 의 미국 특허 제5,609,727호에 기재되어 있는 임의의 결합제들을 포함할 수 있다.
결합제 재료는 비용 및 성능 특성에 대하여 선택될 수 있다. 결합제는 임의적으로 경우에 따라 다양한 충전제, 안료, 염료 등을 함유할 수 있다.
결합제 재료는 또한 생분해성일 수 있고 폴리락트산 및 생분해성 폴리에스테르를 포함할 수 있다.
<대표적인 구조 변형물>
본 발명에 사용된 성형 에어레드 웹은, 윤곽을 나타내는(contoured) 흡수 층의 한 면이 전형적으로 편평한, 질량의 불균일한 분포에 의해 흡수 용품에 윤곽선을 제공하기 위한 많은 이전의 시도들과는 대조적으로, 웹의 양면 상에서 모두 비평면적 표면을 가질 수 있다. 몇몇 실시태양에서 단지 1개의 표면이 아니라 전체 웹의 입체적인 구조는 추가의 흡수능을 제공하고 유체 흐름의 유도를 돕기 위하여 각 성형 에어레드 웹의 양 면 상에 모두 유로 및 공극을 제공할 수 있다.
웹의 밀도는 실질적으로 균일할 필요는 없고, 유체 수송을 위한 모관 압력 구배를 제공하기 위해 밀도 구배를 가질 수 있다. 예를 들면, 웹의 바깥 부분이 보다 높은 밀도를 가질 수 있거나 또는 웹의 하부층이 고밀도 대역을 향하여 유체를 우선적으로 흡상하기 위하여 보다 높은 밀도를 가질 수 있다. 웹은 하부층 중에 폴리올레핀 섬유 부분을 갖고 상부 층에 실질적으로 모두 셀룰로스계 섬유를 갖는 것과 같이 조성이 이질성일 수 있다. 상기 웹은 다양한 섬유들을 웹의 성형 동안의 상이한 위치 또는 시간에 에어레잉 공정 내로 도입시킴으로써, 또는 다수개의 층들을 결합시켜 1개의 일체식 층을 형성시킴으로써 제조될 수 있다. 몇몇 실시태 양에서는, 섬유 웹의 상부 층이 피부에 건조한 느낌을 만들기 위하여 하부층보다 더 소수성일 수 있다.
1개 이상의 성형 에어레드 웹이 사용될 때, 각 성형 에어레드 웹의 형태는 코어 중의 다른 성형 에어레드 웹과 동일하거나 또는 유사할 수 있거나, 또는 한 층이 다른 층과 상이할 수 있다. 예를 들면, 한 에어레드 웹에서 큰 사인곡선의 피크(예를 들면, 4 mm보다 큰 기준선 폭, 2 mm보다 큰 높이, 한 그리드(grid) 이격됨)가 형성될 수 있는 반면, 다른 층은 상이한 주파수를 갖는 사인파로 성형되거나 또는 인접하는 층들 사이의 공극률을 증가시키고 차례로 끼워 넣어지는 것 (nesting)을 막기 위하여 모두 상이한 패턴을 가질 수 있다. 2개 이상의 에어레드 웹 중의 성형 영역들의 상호작용이 중앙의 상승부를 생성시킨다. 층들의 재료 특성들은 쿠션과 같은 느낌으로 내리눌릴 수 있지만 해방되었을 때, 심지어는 습윤시에, 부분적으로는 에어레드 웹이 입체적인 상태에 있으면서 결합제 재료의 가열 또는 경화로부터 형성된 에어레드 웹 중의 결합에 의해 튀어나올 수 있도록 상승부 레질리언스(resiliency)를 제공할 수 있다.
상승부의 몸쪽 표면은 흡수 영역으로 사용될 수 있다. 한 실시태양에서, 상승부는 적어도 부분적으로는 유체 흡수시에 중앙 충전 효과를 촉진시키고 유체가 상승부로부터 용품의 길이방향의 측면으로 옆으로 이동하는 것을 막기 위한 흡상 차단층에 의해 흡수 코어의 주변 부분으로부터 격리된다. 따라서, 흡수 코어는 성형 에어레드 웹의 다수개의 층들에 의해 형성된 상승부를 포함하는 중앙 흡수 부재를 수용하기 위한 중앙의 공극 또는 함몰부(depression)를 갖는 외부 흡수 부재를 포함할 수 있고, 이 때 흡상 차단층, 예를 들면 중합체 필름이 중앙 흡수 부재와 외부 흡수 부재 사이의 유체 소통을 막거나 방해하기 위하여 중앙의 공극을 라이닝하고 있다. 이 실시태양에서 흡상 차단층은 수직 거리에 걸쳐있는 중앙 흡수 부재와 외부 흡수 부재 사이에서 직접적으로 흐름 차단층을 제공할 뿐만 아니라, 흡수 코어가 측방향으로 압축되어 함께 모이게 될 때 중앙 흡수 부재와 외부 흡수 부재 사이의 유체 소통을 막는 것을 도울 수 있는 흡상 차단층의 불쑥 나온 곳(ledge) 또는 수평 성분을 형성하기 위하여 외부 흡수 부재의 몸쪽 표면 상에서 중앙 흡수 부재로부터 바깥쪽으로 연장된다. 흡수 코어 내에 흡상 차단층을 사용하는 제품 디자인 및 구성에 대한 원리는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1998년 10월 2일에 출원된 일반 소유의 동시 계류중인 첸(Chen) 등의 미국 특허 출원 일련번호 제09/165875호, "Absorbent Article Having Integral Wicking Barriers"에 기재되어 있다.
흡상 차단층이 중앙 흡수 부재 및 외부 흡수 부재를 갖는 구조물과 함께 사용될 때, 흡수 코어의 중앙 부분이 주변의 흡수 코어의 바깥 부분으로부터 완전히 분리될 필요는 없다. 각 층은 흡수 코어 내의 상승부에 기여하는 윤곽을 이룬 중앙 부분을 갖는 단일의 흡수 층일 수 있으며, 이 때 흡상 차단층은 중앙 부분을 완전히 격리시키지 않고서 용품의 길이방향 측면으로부터 상승부를 길이방향으로 분리시킨다. 흡수 용품의 가랑이 영역에서 단일의 흡수층의 바깥 부분을 그의 중앙 부분으로부터 분리시키기 위한 흡상 차단층의 사용은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1999년 10월 1일에 출원된 일반 소유의 동시계류중인 린드세이(J.D. Lindsay) 등의 미국 특허 출원 일련번호 제09/411261호, "Absorbent Article with Unitary Absorbent Layer for Center Fill Performance"에 보다 상세하게 설명되어 있다. 단일의 흡수층은 바깥 부분 및 안쪽 부분을 갖고 흡상 차단층이 이들 사이의 경계부를 형성하지만, 안쪽 및 바깥 부분은 별개의 부재들이라기 보다는 여전히 연속적이다.
임의의 공지된 표면시트 재료가 본 발명의 흡수 용품에 사용될 수 있다. 성형이 완료된 후에 표면시트가 성형 에어레드 웹에 첨가될 수 있지만, 몇몇 실시태양에서는 표면시트가 성형 전에 에어레드 웹 상에 배치될 때 윤곽을 나타내는 표면의 특히 양호한 시각적인 형성이 달성될 수 있다. 따라서, 한 실시태양에서는 열가소성 섬유, 예를 들면 폴리올레핀 재료를 포함할 수 있는 표면시트가 에어레드 웹 상에 배치된 후에, 에어레드 웹을 입체적인 형태를 갖도록 영구적으로 성형시키는 성형 단계가 이어진다. 성형 단계는 에너지가 에어레드 웹에 도입되어 그 안의 열가소성 결합제 재료의 결합 또는 활성화 또는 수지의 열 경화를 야기시킬 때 2개의 대향하는 성형 표면(예를 들면 협력적으로 연결된 수형 및 암형 패턴) 사이에서 표면시트 및 에어레드 웹을 변형시키는 것을 포함할 수 있다. 셀룰로스계 웹의 성형에 높은 온도, 예를 들면 160 ℃ 이상, 180 ℃ 이상, 200 ℃ 이상 또는 230 ℃ 이상이 요구될 때, 바람직하지 못한 용융을 막기 위하여 고온 중합체가 표면시트 중에 사용될 수 있다. 대표적인 고온 중합체로는 폴리에스테르, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 폴리아미드 섬유, 예를 들면 나일론 66 또는 MII 섬유[머티어리얼 이노베이션, 인크.(Material Innovation, Inc.), 미국 뉴저지주 레오니아 소재], 아라미드 섬유, 예를 들면 케블라(Kevlar)(등록상표) 등을 들 수 있다.
표면시트는 또한 천공되거나 또는 에어레드 웹과 함께 동시천공될 수도 있고, 추가로 슬릿, 예를 들면 흡수 용품 중의 에어레드 웹의 측면을 따라 있는 길이방향 슬릿이 제공될 수 있다.
다른 실시태양에서는, 에어레드 웹은 유명한 시드니 오페라 하우스의 독특한 단면 형태와 유사한 융기된 "조가비(clamshell)" 구조물을 포함하며, 이 때 솟아오른 아치형의 돌기는 급작스럽게 수직 거리에 걸쳐있는 개방된 개구를 가질 수 있는 절벽과 같은 벼랑("홈파인 갭")으로 끝난다. 이 실시태양에서는, 에어레드 웹의 융기된 부분이 에어레드 웹 중의 슬릿 또는 다른 브레이크(break)와 결합하여 융기된 부분이 슬릿 또는 브레이크의 각 측면 상에서 상이한 상승에 의해 형성된 수직 갭을 형성할 수 있게 한다(수평적 위치로 지탱되었다고 가정하였을 때, 용품의 평면에 대하여 수직). 수직 갭이 흡수 용품의 중앙 쪽을 향하고 있을 때, 그렇지 않을 경우 용품으로부터 흐를 수 있는 유체가 저지되어 트랩핑되는 한편, 융기된 아치형 구조물은 개선된 신체 맞음새를 제공할 수 있고, 액체 흐름을 막기 위한 차단층 또는 댐으로서 사용된다. 이러한 "조가비" 구조를 형성하는데 있어서, 에어레드 웹을 먼저 슬릿팅한 다음, 융기된 부분 바로아래의 공극으로 개방되는 수직 갭을 갖는 융기 부분을 형성하도록 성형시킬 수 있다.
본 발명의 가능한 용도는 사람의 체액의 흡수, 분배 및 보유를 위한 흡수 용품을 포함한다. 예로는 여성 위생 패드 및 관련 월경 기구 또는 "초박형" 패드 및 팬티라이너 및 맥시패드를 포함하는 생리대를 들 수 있다. 초박형 생리대의 예는 각각 그의 전체 내용이 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있고 1997년 7월 22일에 특허된 디팔마(DiPalma) 등의 미국 특허 제5,649,916호 및 오스본(Osborn)의 미국 특허 제4,950,264호 및 제5,009,653호에 기재되어 있다. 마찬가지로, 본 발명은 기저귀, 일회용 배변훈련용 속팬츠, 일회용 실금자용 팬츠 또는 풀업스(pull-ups), 월경용 팬츠, 다른 일회용 의류, 예를 들면 실금용 팬츠, 침대 패드, 땀 흡수 패드, 구두 패드, 붕대 등에 적용될 수 있다. 본 발명은 또한 사람의 몸 상에 착용되어야 하는 의류의 특정 부분, 개구수술 백용 가스켓, 및 의료용 흡수체 및 상처 드레싱에 적합한 용품 중에 포함될 수 있다. 본 발명의 용품은 상당한 누출 보호, 유체 중앙 충전(center-fill) 흡수 성능, 및 흡수 용품에 바람직한 다른 특성을 제공할 수 있다.
특히 여성 위생 패드의 경우, 본 발명은 안락함 및 맞음새의 면에서 놀라운 이점들을 제공한다. 겹쳐진 또는 중첩된 융기 영역을 갖는 성형 에어레드 웹의 2개 이상의 층들의 결합은 일반적으로 흡수 코어 중에 사실상 추가의 재료가 필요하지 않을 때, 중앙의 거즈(pledge) 또는 다른 삽입물 주위에 상부 층을 성형함으로서 형성된 것으로 보이는 흡수 코어 내의 예리하게 형성된 상승부를 생성시킨다. 추가로, 상승부는 쿠션과 같은 탄성적인 느낌을 갖고, 젖었을 때 조차도 눌려진 후에 다시 튀어오를 수 있지만, 에어레드 층 바로아래 중앙 거즈의 삽입에 의해 생성된 상승부보다 더 안락하고 순응적이다. 추가로, 상승부는 그 바로아래에 실질적인 공극을 갖고, 각 층의 형태 및 함께 차례로 끼워 넣어지려는 층들의 경향에 따라 상승부를 구성하는 에어레드 웹의 층들 사이에 상당한 공극을 가질 수 있다. 몇몇 실시태양에서는 차례로 끼워 넣어지지 않는 패턴을 사용하여 상승부 내에 또는 상승부 바로아래에 공극을 증가시키고 상승부의 레질리언스를 개선시킬 수 있다.
본 발명의 성형 에어레드 웹은 기저귀 및 관련 용품 중에서 누출을 막기 위하여 개선된 신체 맞음새를 제공하면서 큰 부피의 뇨를 흡수하는데 유용한 신규의 흡수 재료를 제공할 수 있다. 추가로, 실시태양들은 또한 기저귀 내에서 유동성 배변을 수용하여 성형 에어레드 웹의 형태 중의 수직 갭을 통해 접근할 수 있는 융기된 유체 트랩 바로아래의 공극 중에 변 물질을 보유하는데 적합하게 제조될 수 있다.
본 발명의 성형 에어레드 웹은 중앙의 융기된 상승부를 갖는 구조물로 제한되지 않고, 체액, 예를 들면 유동성 배변 또는 뇨를 수용하는데 사용되는 중앙의 함몰부를 갖는 다소 뒤집어진 형태를 가질 수 있다. 성형 웹은 보다 큰 흡수 재료의 부분이 다른 재료, 예를 들면 탄성 주름(예를 들면, 성형 웹의 길이방향 연부 주위에서 주 흡수 코어 중에 배치된 탄성 주름)과 상호작용하여 사용시에 특히 남성 실금자용 삼각팬티의 경우 사용자의 가랑이 영역 주위에 꼭 맞는 컵과 같은 형태를 형성하도록 흡수 용품 중에 넣어질 수 있다. 남성 실금용 기구에 사용하기 위한 한 실시태양에서, 성형 웹은 생리대의 경우에 종종 바람직한, 신체 형태를 향하여 볼록해지기 보다는 몸을 향하여 오목해지는 중앙의 성형 돔(dome)을 갖는다. 탄성 주름과의 상호작용을 통하여 가랑이 영역에 컵과 같은 형태를 형성하는 직사각형 거즈를 적용시키는 방법은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1990년 2월 27일에 특허된 밀러(Miller) 등의 미국 특허 제4,904,249호, "Absorbent Undergarment with Fluid Transfer layer and Elasticized Crotch Design"에 기재되어 있다. 거즈를 성형 에어레드 웹으로 대체하여 상기 용품에 유용한 효과를 달성할 수 있다.
<정의>
본 명세서에서 사용된 용어 "활성화시킨다"는 에너지원으로부터 에너지를 받는 섬유 웹 중의 결합제 재료에 관하여 사용될 때 결합제 재료가 섬유들의 개선된 결합이 가능한 상태로 전환되는 것을 의미한다. 결합제 재료는 열가소성 재료의 경우 결합제 재료의 적어도 일부분이 에너지의 도입시에 점성으로 되어 흐르고 재고화된 후에 섬유들을 함께 결합시킬 때 활성화된다고 말할 수 있다. 결합제가 처음에 액체, 분산액, 슬러리 또는 다른 액체와 같은 재료인 경우, 결합제 재료는 비교적 경질(예를 들면 가교결합되거나 또는 경화됨) 또는 실질적으로 고체로 될 때 활성화된다. 따라서, 열경화성 수지 및 열가소성 재료 모두 열의 도입에 의해 활성화될 수 있지만, 열가소성 결합제 재료의 경우 셀룰로스계 웹은 열 도입이 중단된 후에 점성의 가열된 열가소성 재료가 재고화될 때까지 완전히 경화되지 않는다.
본 명세서에서 사용된 "벌크" 및 "밀도"는 달리 구체적으로 언급하지 않는 한, 7.62 cm(3 인치) 직경의 원형 평판을 사용하여 0.34 kPa(0.05 psi)의 하중에서 행한 두께 측정치 및 샘플의 오븐 건조 질량에 기준한다. 샘플의 두께 측정은 적어도 4시간 동안의 상태조절 후에 TAPPI 상태조절된 방(50% 상대습도 및 23 ℃)에서 행해진다. 샘플은 접촉하는 평판의 면적 하에서 반드시 편평하고 균일해야 한 다. 벌크는 cc/g 단위의 섬유의 질량 당 부피로 표현되고 밀도는 그의 역인 g/cc이다.
성형 에어레드 웹 및 그의 융기된 구조물의 높이, 융기 또는 두께에 관한 다른 측정치들은 이하 도 1과 관련하여 정의된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "셀룰로스계"는 셀룰로스를 주 구성성분으로 갖는, 구체적으로는 셀룰로스 또는 셀룰로스 유도체 50 중량% 이상을 포함하는 임의의 재료를 포함하는 것을 의미한다. 따라서, 이 용어는 면, 대표적인 목재 펄프, 비목질 셀룰로스계 유도체, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 레이온, 열기계적 목재 펄프, 화학적 목재 펄프, 박리된 화학적 목재 펄프, 유액분비식물 또는 세균성 셀룰로스를 포함한다.
본 명세서에서 사용된 흡수 용품의 "가랑이 영역"은 몸통의 가장 아랫부분 근처의 사용자의 가랑이에 가장 근접한 용품의 영역을 말하며, 용품의 전면 및 후면 부분 사이에 있게 된다. 대표적으로, 가랑이 영역은 용품의 횡방향 중심선을 함유하며 일반적으로는 길이 방향으로 대략 7 내지 10 cm에 걸쳐있다.
본 발명의 많은 용품들은 착용자의 가랑이 근처에 착용되도록 의도되고 따라서 가랑이 영역을 갖는다. 그러나, 본 발명은 또한 가랑이 영역이 존재하지 않을 수 있는 겨드랑이밑 패드 또는 상처 드레싱과 같은 다른 용품에도 적용될 수 있다. 상기 경우, 용품은 "표적 영역"으로 불리는, 유체 흡수가 일어나도록 의도되는 영역을 가지게 된다. 표적 영역의 길이방향의 길이 및 표적 영역의 길이에 수직인 용품의 전체 횡방향 폭을 포함하는 용품 부분은 본 명세서에서 "표적 대역"으로 정 의된다. 가랑이에 착용되도록 의도된 용품의 경우, 용어 "표적 대역" 및 "가랑이 영역"은 일반적으로 동의어인 반면, 유체 흡수에 의도된 영역이 일반적으로 흡수 용품 중에서 실질적으로 중앙이기 때문에 "표적 영역"은 일반적으로 길이방향 측면 근처의 흡수 코어 부분을 배제시킨다.
본 명세서에서 사용된 용어 "연장가능한"이란 x-y 평면에서 그들의 치수 중의 적어도 하나가 10% 이상, 임의적으로 20% 이상 증가할 수 있는 용품을 말한다. x-y 평면은 용품의 면들에 일반적으로 평행한 평면이다. 연장가능한 용품의 제조를 위한 원리는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1997년 3월 18일에 특허된 오스본의 미국 특허 제5,611,790호에 기재되어 있다. 흡수 코어를 포함하는 생리대의 경우, 예를 들면 용품 및 흡수 코어는 길이 및 폭 모두가 연장가능할 수 있다. 그러나, 흡수 용품은 이들 방향들 중 단지 하나에서만 연장가능할 수 있다. 용품은 적어도 길이방향으로 연장가능할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "내굴곡성의"로 수식되는 구성요소는 단지 축방향 힘만을 지지하게 되는 구성요소와는 대조적으로 굴곡 능률을 지지하게 되는 구성요소를 말한다. 마찬가지로, 본 명세서에서 사용된 "내굴곡성"은 재료 또는 용품의 유연성을 나타내는 수단으로 본 명세서에서 그의 전체 내용을 참고문헌으로 인용하고 있고 1997년 4월 29일에 특허된 앤저 등의 미국 특허 제5,624,423호에 상세하게 기재된 원형 굴곡 방법(Circular Bend Procedure)에 따라 측정된다. 내굴곡성은 실제로 ASTM D4032-82 원형 굴곡 방법을 본딴 최대 굴곡 강성의 측정치이다. 앤저 등의 원형 굴곡 방법은 시험표본의 한 면이 오목하게 되고 다른 면이 볼 록하게 되는 재료의 동시적인 다방향성 변형이다. 원형 굴곡 방법은 내굴곡성에 관한 힘 값을 제공하고, 동시에 모든 방향에서 강성을 평균한다. 안락함을 위해서, 흡수 용품은 약 1,500 그램 이하, 보다 구체적으로는 약 1000 그램 이하, 더욱 더 구체적으로는 약 700 그램 이하 및 가장 구체적으로는 약 600 그램 이하의 내굴곡성을 가질 수 있다. 성형 성능을 위해서는 중앙 흡수 부재 및 외부 흡수 부재는 약 30 그램 이상, 보다 구체적으로는 약 50 그램 이상, 및 가장 구체적으로는 약 150 그램 이상의 내굴곡성을 가질 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "굴곡 대역"은 웹의 형태 때문에 용이하게 굴곡될 수 있어 웹이 착용자의 몸과 같은 모양이 되게 하는 에어레드 웹의 영역을 말한다. 길이방향의 축을 따른 양호한 신체 맞음새를 위해서는, 횡방향으로 연장되는 굴곡 대역이 바람직하다. 굴곡 대역은 대표적으로는 성형 에어레드 웹의 성형된 기하형태에 의해 형성되며, 2개의 곡선 영역 사이의 꼭지점에, 또는 재료 특성 또는 재료 곡선의 급작스런 변화가 일어나는 영역에 대응하는 재료의 얇은 연장된 영역일 수 있다. 예를 들면, 단부에서 연결된 2개의 아래로 오목한 반원 형태를 갖는(왼쪽으로 90도 만큼 회전한 숫자 "3"과 유사한) 길이방향 단면 프로필에서, 2개의 반원이 연결되는 재료의 중앙 부분은 꼭지점과 같은 품질을 갖는다. 수학에서 꼭지점은 물리적인 치수를 갖지 않지만, 인접하는 융기 구조물 사이의 꼭지점과 같은 영역은 한정된 폭(예를 들면 연결되는 반원의 단부들 사이의 거리)을 갖는 영역, 예를 들면 약 5 mm 이하, 보다 구체적으로는 약 2 mm 이하, 더욱 더 구체적으로는 약 0.2 mm 내지 약 2 mm, 및 가장 구체적으로는 약 0.3 mm 내지 약 1 mm의 한 정된 길이를 갖는 돔과 같은 융기된 영역들 사이의 비교적 편평한 밴드일 수 있다. 꼭지점과 같은 영역을 갖는 길이방향 프로필 형태의 일부분이 실질적으로 횡방향으로 연장되는 경우(마치 프로필 형태가 횡방향으로 압출된 것처럼), 에어레드 웹은 꼭지점과 같은 영역을 포함하고 굴곡 대역으로 사용되는 라인 또는 밴드에 대하여 길이방향 축을 따라 접혀질 수 있다. 굴곡 대역은 또한 주변 영역들의 기계적 특성과 굴곡 대역의 기계적 특성의 상호작용이 사용시에 용품의 굴곡 대역 주위에서의 굴곡을 촉진시키도록, 엠보싱 또는 열 또는 초음파 결합에 의해 치밀화된, 또는 슬릿팅에 의해 약화되거나 또는 접는 것에 주름잡혀진 영역일 수도 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "수평의"는 용품의 몸쪽 표면에 실질적으로 평행하거나 또는 등가적으로 용품의 수직 방향에 실질적으로 수직인(용품이 수평 평면에 놓여지도록 지탱될 수 있을 때) 용품의 평면내의 방향을 말하며, 용품의 횡방향 및 길이방향, 뿐만 아니라 중간 방향을 포함한다. 용품 내의 성분들의 배향은 달리 구체적으로 언급하지 않는 한, 용품이 수평 표면 상에서 실질적으로 편평하게 놓여졌을 때 결정된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "소수성"은 적어도 90도의 공기 중의 물의 접촉각을 갖는 재료를 말한다. 대조적으로, 본 명세서에서 사용된 용어 "친수성"은 90도 미만의 공기 중의 물의 접촉각을 갖는 재료를 말한다.
본 명세서에서 사용된 "전체 표면 깊이(Overall Surface Depth)"는 입체적 웹의 표면 상에서 일어나는 융기 차이의 지형학적 측정치이다. 측정 원리 및 적합한 장치는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1999년 11월 23일에 특허된 첸 등의 미국 특허 제5,990,377호, "Dual-Zoned Absorbent Webs에 기재되어 있다. 몸쪽 표면이 위를 향하도록 하여 수평 표면 상에 놓여지는 성형 에어레드 웹에 대한 모와레(moire) 간섭계로부터 높이 데이타를 관찰함으로써 측정이 이루어진다. 개구부를 제외한 성형 에어레드 웹의 상부 표면(몸쪽 표면) 상에서 발견되는 높이의 극치(최대 및 최소)를 포함하는 프로필 라인을 취하여 분석한다. 높이의 극치를 포함하는 평면적인 프로필에서 90% 재료 라인(프로필을 따른 라인의 길이의 90%가 샘플의 표면 바로아래에 있도록 하는 높이에 있는 라인)과 10% 재료 라인(프로필을 따른 라인의 길이의 10%가 샘플의 표면 위에 있도록 하는 높이에 있는 라인) 사이의 융기 차이가 전체 표면 깊이이다. 약 1.5 mm보다 큰 전체 표면 깊이의 경우, 미국 특허 제5,990,377호에 기재된 시판되는 모와레 간섭계는 1회의 측정으로 가능한 것보다 큰 높이 범위에 걸쳐 데이타를 얻기 위하여 상이한 초점 평면으로 행한 2개 이상의 스캔(scan)으로부터의 데이타의 조합을 필요로 할 수 있거나 또는 보다 큰 수직 스팬(span)을 갖는 모와레 간섭계가 사용될 수 있다. 전체 표면 깊이는 약 0.5 mm 이상, 보다 구체적으로는 약 1 mm 이상, 더욱 더 구체적으로는 약 3 mm 이상, 더욱 더 구체적으로는 약 6 mm 이상, 및 가장 구체적으로는 약 12 mm 이상일 수 있으며, 예시적인 범위는 4 mm 내지 10 mm, 또는 5 mm 내지 15 mm, 또는 2 mm 내지 25 mm이다. 전체 표면 깊이 값은 이하 설명되는 보다 간단한 표면 높이 측정치와 관련되지만, 대표적으로 전체 표면 깊이는 다소 보다 낮은 수치 값을 갖는다.
본 명세서에서 사용된 "거즈"는 흡수 코어의 각 폭 및 길이보다 더 작은 폭 및 길이 중의 적어도 하나를 갖는 흡수 코어 내의 흡수체 삽입물을 말한다. 거즈는 일반적으로 흡수 용품의 인접하는 층의 변형 또는 성형을 야기시키는데 사용되고, 본 발명에서는 착용자의 몸에 대한 개선된 맞음새를 위하여 패드 중에 중앙의 상승부를 생성시키거나 패드를 성형하는데 유용할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "생리대"는 몸으로부터 방출된 각종 배설물(예를 들면, 혈액, 월경 및 뇨)을 흡수하고 함유하도록 의도된 외음부 영역에 인접하게 여성이 착용하는 용품을 말한다. 본 발명을 생리대의 형태로 나타내고 설명하였지만, 본 발명은 또한 다른 여성 위생 또는 월경 패드, 예를 들면 팬티라이너 또는 다른 흡수 용품, 예를 들면 기저귀 또는 실금용 패드에 적용가능하다. 본 명세서에서 사용된 용어 "여성 위생 패드"는 생리대와 동의어이다.
본 명세서에서 사용된 "표면 높이"는 성형 전에 성형 에어레드 웹이 편평한 수평 표면 상에 놓여졌을 때 성형 에어레드 웹의 최고 영역의 높이(편평한 표면에 대하여 융기가 일어남)와 성형 에어레드 웹의 국부 두께 사이의 차이이다. 성형 전에 웹이 실질적으로 균일한 두께를 갖지 못할 경우, 성형 후에 최대치가 일어나게 되는 영역에서 최대 융기로부터 빼야 하는 국부 두께가 측정된다. 융기는 모와레 간섭계를 포함하는 임의의 적합한 방법으로 또는 성형 에어레드 웹의 임의의 눈에 띌 만한 변형을 일으키지 않을 정도로 충분히 작은 힘을 도입하는 접촉 스타일러스(contact stylus)의 사용으로 측정될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "횡방향"은 흡수 용품의 평면 내에 놓여지는 선, 축 또는 방향을 말하며, 일반적으로는 길이방향에 대하여 수직이다. z-방향은 일반적으로 길이방향 및 횡방향 중심선 모두에 대하여 직각이다. 용어 "측방향"은 실질적으로 주로 횡방향 성분을 갖는 평면내 방향을 말한다. 마찬가지로, "안쪽을 향하는 측방향 압축"은 실질적으로 횡방향으로 도입된, 용품의 길이방향 측면으로부터 그의 길이방향 중심선을 향하는 압축을 말한다.
도 1은 본 발명에 따른 성형 에어레드 웹의 한 형태를 묘사한다.
도 2는 도 1의 웹의 횡방향 단면을 묘사한다.
도 3은 성형 에어레드 웹의 한 형태를 묘사한다.
도 4는 성형 에어레드 웹의 한 형태의 단면을 묘사한다.
도 5는 개구부 및 소수성 재료를 포함하는 성형 에어레드 웹의 한 형태의 단면을 묘사한다.
도 6은 성형 에어레드 웹의 한 형태의 투영도를 묘사한다.
도 7은 성형 에어레드 웹을 포함하는 흡수 용품의 한 형태의 상면도이다.
도 8은 도 7의 용품의 단면도이다.
도 9는 홈파인 갭을 갖는 조가비 구조 및 성형된 함몰부를 갖는 성형 에어레드 웹의 한 형태를 나타낸다.
도 10은 웹이 마이크로파 챔버에서 예열된 다음 성형 롤에 대하여 성형된, 열가소성 결합제 재료를 포함하는 웹의 성형 방법의 한 형태의 개략도이다.
도 11은 에어레드 웹의 열 성형에 이용된 통기 건조 시스템의 한 형태를 나타낸다.
도 12는 웹이 입체적인 형태로 고정될 때 회전 성형 장치의 에너지 투과성 표면을 통해 에너지가 웹에 도입되는 회전 성형 장치의 한 형태를 묘사한다.
도 13은 흡수 용품의 제조 방법의 일부분으로서, 예비성형된 편평한 에어레드 웹으로부터 성형 에어레드 웹의 제조 방법의 한 형태에 대한 흐름도이다.
도 14는 본 발명에 따라 에어레드 웹을 성형하는데 사용된 금속 판의 사진이다.
도 15는 도 14의 판을 디자인하는데 사용된, 맞춰지는 수형 및 암형 판의 컴퓨터 도면이다.
도 16은 도 1의 것과 유사한 디자인을 갖는 에어레드 웹을 성형하는데 사용된 기체 투과성 성형 시스템이다.
도 17은 도 15의 성형 시스템 상에서 성형된 에어레드 웹의 한 구역의 사진이다.
도 18은 성형 에어레드 웹을 포함하는 흡수 용품을 묘사한다.
도 19는 웹에 홈파인 갭을 생성시키기 위하여 열을 도입하기 전에 에어레드 웹 내의 슬롯을 개방된 채로 유지하기 위한 간단한 방법의 한 형태를 묘사한다.
<도면의 상세한 설명>
도 1은 특히 여성 위생용 생리대에 사용하기 적합한, 본 발명에 따른 성형 에어레드 웹(2)을 묘사한다. 성형 에어레드 웹(20)은 제1 오목하게 들어간 가늘고 긴 고리(24), 환형 융기된 고리(26) 및 인접하는 융기된 영역(28)을 분리시키는 오목하게 들어간 영역(30)을 갖는 다수개의 융기된 영역(28)에 의해 둘러싸여진 중앙의 길이방향 상승부(22)를 포함하며, 이 때 융기된 영역에 의해 둘러싸여진 오목하게 들어간 영역(30)(예를 들면 융기된 영역(28) 또는 환형 융기된 고리(26)의 길이방향 단부(29))이 횡방향 굴곡 대역(32)을 형성한다. 웹(20)은 길이방향 측면(34) 및 길이방향 단부(36)를 갖는다. 길이방향 측면(34) 근처의 연부 영역(44)은 나타낸 실시태양에서는 비교적 편평하지만, 역시 윤곽을 나타낼 수도 있다.
오목하게 들어간 가늘고 긴 고리(24)는 융기된 구조물과 주변의 웹(20) 사이의 전이 영역의 예이다. 전이 영역은 웹의 편평한 부분과 또는 가장 솟아오른 구조물 내의 웹과 재료 특성, 예를 들면 강성, 밀도, 기초 중량, 화학물질 첨가량, 열 결합도 등이 상이할 수 있거나 또는 일반적으로 웹과 실질적으로 동일한 특성을 가질 수 있다. 전이 영역은 중앙의 상승부(22) 또는 다른 융기된 구조물의 레질리언스를 증가시키기 위하여 성형 에어레드 웹(20)의 다른 부분에 대하여 선택적으로 강화될 수 있다. 강화는 결합제 재료 및 가교결합제 또는 추가의 흡수 재료를 포함하는 재료의 첨가에 의해, 또는 치밀화(예를 들면, 전이 영역으로부터 멀리 떨어진 웹(20)보다 약 30% 이상 더 큰 밀도를 제공)에 의해 달성될 수 있다.
웹(20)은 일반적으로 수 불투과성 배면시트 및 액체 투과성 표면시트와 함께 그들 사이에 샌드위치된 흡수 코어를 포함하는, 생리대(나타나 있지 않음)와 같은 흡수 용품 중에 혼입될 수 있다. 표면시트는 부직 웹, 개구 필름 등일 수 있다. 소수성 재료가 성형 에어레드 웹(20) 상에 직접 배치되어 표면시트의 이점을 제공할 수 있다. 예를 들면, 성형 에어레드 웹(20)의 몸쪽 표면을 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1999년 11월 23일에 특허된 첸 등의 미국 특허 제5,990,377호에 기재되어 있는 바와 같이, 불연속 대역에서 소수성 재료로 처리할 수 있거나, 또는 2000년 3월 15일에 공개된 유럽 특허 출원 제0 985 741 A1호에 기재되어 있는 디아고스티노(R. D'Agostino)의 플라즈마 처리 방법을 포함하여, 당 업계에 공지된 임의의 방법에 의해 플루오로카본 물질로 처리할 수 있다.
도 2는 실질적으로 균일한 기초 중량 본포를 갖는 도 1의 성형 에어레드 웹(20)의 횡방향 단면을 묘사한다. 웹(20)의 상부 표면(38)의 형태는 이 실시태양에서는 바닥 표면(40)의 형태와 실질적으로 일치하지만, 특히 웹(20)이 불균일한 기초 중량 분포를 가질 때 2개의 표면이 일치할 필요는 없다. 웹(20)은 대표적인 국부 두께 L(웹(20) 그 자체의 두께, 여기서는 성형 전의 웹(20)의 두께를 말함) 및 성형 웹(20)이 차지하는 추가의 높이를 반영하는 보다 큰 겉보기 두께 A를 갖는다. 전체 웹(20)의 겉보기 두께 A는 성형 에어레드 웹(20)이 실질적으로 압축적인 하중 없이 평면 상에 편평하게 놓여있을 때 아래에 놓여있는 평면에 대한, 가장 높은 구조물(여기서는 중앙 상승부(22))의 높이이다. 웹(20)의 겉보기 두께 A는 국부 두께 L보다 크고, 연부 영역(44)의 두께보다 크다. 겉보기 두께(또는 임의의 특정 구조물의 높이)는 아래에 놓여있는 편평한 표면에 대하여 가장 높은 구조물의 높이를 측정하는데 있어서 스핀들이 표면과 접촉할 때 0의 하중을 도입하도록 조절된 미투토요(Mitutoyo) 두께 게이지[미투토요 디지매틱 인디케이터(Mitutoyo Digimatic Indicator), 모델 543-525-1, 미국 일리노이주 오로라 소재의 미투토요 코포레이션 오브 어메리카(Mitutoyo Corp. of America)]와 같은 게이지로 측정할 수 있다.
"국부 두께" L은 웹(20)의 한 표면 상의 한 지점으로부터 대향하는 표면까지의 최소 거리이고, 일반적으로는 성형에 의해 부여된 육안으로 보이는 성형을 고려하지 않고서 성형 에어레드 웹(20)의 두께와 매우 근접한다. 편평한 영역의 국부 두께는 대표적인 안정화된 에어레드 웹이 상당한 변형을 일으키지 않는 하중인 0.01 psi의 도입된 하중에서 0.5 인치 직경의 2개의 평행한 평판 사이에서 그 영역이 차지하는 두께로서 측정될 수 있다.
성형 에어레드 웹(20) 중의 중앙 상승부(22)의(또는 다른 융기된 구조물의) "표면 높이" S도 또한 보여진다.
비 A/L는 약 1.5 이상, 보다 구체적으로는 약 2 이상, 더욱 더 구체적으로는 약 4 이상 및 가장 구체적으로는 3 내지 7일 수 있다. 표면 높이 S는 약 1 mm 내지 약 25 mm, 예를 들면 5 mm 내지 15 mm, 또는 3 mm 내지 10 mm일 수 있다.
도 3은 환형 융기된 고리(26) 밖의 오목하게 들어간 영역(30)이 환형 융기된 고리(26)로 길이방향으로 연장되지 않는 것을 제외하고는 도 1의 것과 유사한 성형 에어레드 웹(20)을 묘사한다.
별법의 실시태양에서, 임의의 융기된 영역(28)의 평면내 곡선은 도 3에 묘사된 것으로부터 실질적으로 변화될 수 있고, 여전히 본 발명의 영역 내에 속한다. 예를 들면, 묘사된 바와 같이 중앙의 상승부(22)를 향하여 오목해지기 보다는 융기된 영역(28)은 볼록해질 수 있거나, 또는 직선의 횡방향 선 또는 볼록, 오목 및 직선의 조합 또는 보다 복잡한 형태, 예를 들면 사인곡선과 같은 형태 등일 수 있다.
도 4는 길이방향 상승부(22) 및 각 측면에 2개의 보다 작은 융기된 영역(26, 28)을 갖는 성형 에어레드 웹(20)의 다른 단면을 묘사한다.
도 5는 큰 중앙 길이방향 상승부(22)가 추가로 개구부(46) 및 개구부(46) 사이의 영역에서 길이방향 상승부(22)의 몸쪽 표면 상에 소수성 물질(48)의 부착물을 포함하는 성형 에어레드 웹(20)의 다른 단면을 묘사한다. 소수성 물질(48)은 성형 에어레드 웹이 몸을 향하여 착용되도록 의도된 흡수 용품에 사용될 때 피부에 건조하고 깨끗한 감촉을 증진시키는 한편, 개구부(46)는 성형 에어레드 웹(20) 바로아래 및 아래에 놓여지는 흡수 재료(나타나 있지 않음) 내로의 또는 길이방향 상승부(22) 바로아래의 공극 내로의 유체의 신속한 유입이 가능하게 한다.
도 6은 그의 진폭이 웹(20)의 중앙으로부터 멀어질수록 차차 약해지는 사인곡선 파와 같은 형태를 갖고, 다른 융기된 영역(28) 및 오목하게 들어간 영역(24)에 의해 둘러싸여진 가장 높은 진폭을 갖는 중앙 상승부(22)를 생성시키는 성형 에어레드 웹(20)의 투영도를 묘사한다. 상기 웹(20)은 기저귀와 같은 흡수 용품에 사용하기 위한, 천공되거나 또는 천공되지 않은 다수개의 성형 에어레드 웹(20)의 퇴적물(stack) 중의 하나일 수 있다.
도 7은 이전의 도면의 성형 에어레드 웹(20) 중의 어느 하나가 혼입될 수 있지만, 구체적으로는 도 5의 성형 에어레드 웹(20)의 단순한 구조(개구부 및 소수성 물질을 뺀 것)를 묘사하는 흡수 용품(70)의 상면도를 묘사한다. 용품(70)은 용품(70)의 주변(86)에서 배면시트(74)에 부착되고 아래에 놓여지는 성분들을 보여주기 위하여 부분적으로 절단해 낸 액체 투과성 표면시트(72)와 그들 사이에 배치된 흡수 코어(90)를 포함한다. 코어(90)는 중앙 상승부(22) 및 중앙 상승부와 비교적 보다 편평한 영역(44) 사이의 전이 영역(54)(오목하게 들어간 영역일 수 있음)을 포함하는 상부 성형 에어레드 웹(20), 중앙 상승부(22) 바로아래의 중앙 거즈(82) 및 중앙 거즈(82) 바로아래의 하부 흡수층(84)을 포함한다. 중앙 거즈(82)는 용품(70)의 가랑이 영역(88) 내에 위치한다.
예시적인 표면시트(72)는 1996년 7월 9일에 특허된 커비(Kirby) 등의 미국 특허 제5,533,991호; 1982년 8월 3일에 특허된 라델(Radel) 등의 미국 특허 제4,342,314호 및 1984년 7월 31일에 특허된 아르(Ahr) 등의 미국 특허 제4,463,045호에 따라 제조될 수 있다. 표면시트(72)는 예를 들면 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1983년 8월 9일에 특허된 매튜(Matthews) 등의 미국 특허 제4,397,644호에 기재되어 있는 바와 같이 유체가 흡수 코어 내로 향하도록 하는 것을 돕기 위하여 추가의 전달층을 포함할 수 있고, 당 업계에 공지된 임의의 첨가제로 처리될 수 있다.
배면시트(74)는 일반적으로 액체에 불투과성이고, 따라서 흡수 코어(90)로부터 방출될 수 있는 월경액 또는 다른 신체 배설물들이 몸 또는 사용자의 옷을 더럽히는 것을 막는다. 이러한 목적을 위하여 당 업계에서 사용되는 임의의 배면시트 재료가 본 발명에 이용될 수 있다. 적합한 재료는 임의적으로는 사이즈제(sizing agent) 및 습윤 강도제로 처리된, 엠보싱되거나 또는 엠보싱되지 않은 폴리에틸렌 필름 및 적층 티슈이다. 상당한 응축없이 수분 증발이 일어나도록 하는 통기성 필름도 또한 사용될 수 있다. 배면시트(74)는 엠보싱되거나 또는 냄새 억제 물질이 제공될 수 있다. 배면시트(74)는 또한 표면시트(72)에 비하여 소수성인 부드러운 천과 같은 재료로 이루어질 수 있다. 천과 같은 배면시트 재료의 예는 1984년 10월 9일에 특허된 누크(Wnuk)의 미국 특허 제4,476,180호에 기재되어 있는 것과 같은 폴리에스테르 부직 재료 및 필름의 라미네이트이다. 배면시트는 약 0.012 mm 내지 약 0.051 mm의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름일 수 있다. 전자방사를 또한 사용하여 통기성이지만 액체 불투과성인 조립체 중에서 미세한 데니어의 섬유를 생성시킬 수 있다. 배면시트(74) 및 다른 성분들은 생분해가능하고 및(또는) 수세가능하다.
도 8은 횡방향 중심선을 따라 자른 도 7의 용품(70)의 횡단면도를 제공한다. 성형 에어레드 웹(20)의 중앙 상승부(22)는 용품(70)의 몸쪽 표면에 형태를 제공한다. 중앙 상승부(22) 바로아래에는 배면시트(74)와 성형 에어레드 웹(20)의 의류쪽 표면 사이에 공극(80)이 있다. 공극(80) 바로아래에는 용품(70)의 중앙 부분에서의 흡수능을 증가시키고 중앙 상승부(22)에 추가된 레질리언스 수준을 제공하는데 사용되는 중앙 흡수 거즈(82)가 배치된다. 성형 에어레드 웹(20) 및 중앙 거즈(82) 모두 하부 흡수층(84) 위에 배치된다.
성형 에어레드 웹(20), 중앙 거즈(82) 및 하부 흡수층(84)을 포함하여, 흡수 코어(90)의 재료는 각각 각종의 다양한 흡수 재료를 포함할 수 있다. 중앙 거즈(82) 및 하부 흡수층(84)은 각각 셀룰로스계 섬유 및 열경화성 결합제 재료로 제조된 열 결합된 에어레이드(TBAL)를 포함하여 습식 레잉된, 에어레드 또는 부직 재료, 다수겹의 티슈, 분쇄한 섬유 또는 플러프 펄프, 공성형물, 티슈 및 초흡수체 입자의 라미네이트, 연질의 흡수 포옴, 초탄 등을 포함할 수 있다.
한 실시태양에서, 흡수 코어(90)는 2개 이상의 에어레드 웹, 예를 들면 상부 성형 에어레드 웹(20) 및 중앙 거즈(82) 또는 하부 흡수층(84)일 수 있는 제2 하부 에어레드 웹, 또는 다수개의 성형 에어레드 웹을 포함한다. 각 웹은 약 80 gsm 내지 약 400 gsm의 기초 중량을 가질 수 있다.
1개 이상의 성형 에어레드 웹 외에, 흡수 코어(90)의 성분들은 분쇄한 섬유의 셀룰로스계 에어레드 웹(일반적으로 "에어펠트"로 불림); 셀룰로스-초흡수체 혼합물 또는 복합체; 셀룰로스계 섬유를 포함하는 히드로인탱글드 웹; 합성 섬유 및 제지 섬유의 복합체, 예를 들면 1989년 11월 7일에 특허된 래드반스키 (Radwanski) 등의 미국 특허 제4,879,170호에 기재되어 있는 바와 같은 공성형물; 레이온; 리오셀(lyocell) 또는 다른 용매 방사된 친수성 섬유, 예를 들면 1998년 3월 10일에 특허된 개논(Gannon) 등의 미국 특허 제5,725,821호; 재생 셀룰로스 포옴을 포함하는 셀룰로스계 포옴; 고 내부상 에멀젼(HIPE)으로부터 제조된 친수성 연질 포옴 또는 흡수 포옴, 예를 들면 1997년 12월 2일에 특허된 데스마레이스 (DesMarais)의 미국 특허 제5,692,939호에 기재되어 있는 포옴; 섬유-포옴 복합체; 라미네이트의 한 단부로부터 다른 단부까지 크기 및(또는) 농도에서 구배를 갖는 초흡수체 입자를 포함하는 티슈 라미네이트; 1998년 5월 22일에 출원된 일반 소유의 동시계류중인 미국 특허 출원 일련번호 제09/083,873호, "Fibrous Absorbent Material and Methods of Making the Same"에 기재되어 있는 첸 등의 포옴-구조화 섬유 흡수 재료; 흡수 부직 웹; 면; 모 또는 케라틴 섬유; 초탄 및 다른 흡수성 식물성 물질 등을 포함할 수 있다.
한 실시태양에서, 흡수 코어(90)의 적어도 한 성분은 성형된 입체적인 고벌크 습식 레잉된 셀룰로스계 웹, 예를 들면 첸 등의 1997년 8월 15일에 출원된 일반 소유의 미국 특허 출원 일련번호 제08/912,906호, "Wet Resilient Webs and Disposable Articles Made Therewith" 또는 1995년 3월 21일에 특허된 수달(S.J. Sudall) 및 엥겔(S.A. Engel)의 미국 특허 제5,399,412호에 설명되어 있는 바와 같은 크레이핑되지 않은 통기 건조된 웹을 포함한다. 크레이핑되지 않은 티슈는 습윤시에 하중 하에서 우수한 습윤 레질리언스 및 고벌크를 나타낸다.
흡수 코어(90) 성분용 셀룰로스계 섬유의 유용한 공급원은 목재 섬유, 예를 들면 표백된 크라프트 연목 또는 경목, 고수율 목재 섬유, 및 화학열기계적 펄프 섬유; 사탕수수의 설탕 짜낸 찌끼; 유액분비식물; 밀 짚; 케나프; 삼; 파인애플 잎 섬유; 또는 초탄을 포함한다. 고수율 섬유, 예를 들면 BCTMP는 플래쉬 건조되고 습윤시에 실질적으로 팽창되는 치밀한 패드로 압축될 수 있다. 습윤시에 팽창되는 고수율 섬유 패드, 뿐만 아니라 치밀화된 재생 셀룰로스 및 컬링된 화학적으로 강화된 셀룰로스 섬유가 본 발명의 흡수 코어에 사용될 수 있다. 흡수 코어(90)의 다른 성분 또는 에어레드 웹 중의 섬유는 가교결합될 수 있다. 예를 들면, 1999년 8월 17일에 특허된 콜티스코 주니어(Koltisko, Jr.) 및 마코우이(K.B. Makoui)의 미국 특허 제5,938,995호는 탄성 에어레드 웹을 제조하기 위하여 중합체 결합 재료의 첨가 전에 또는 첨가와 함께 에어레드 매트에 첨가되는 가교결합제의 사용을 설명한다.
도 9는 유동하는 배변의 조절에 도움을 주기 위하여 기저귀(나타나 있지 않 음)에 사용하도록 의도된 성형 에어레드 웹(20)을 묘사한다. 성형 에어레드 웹(20)은 웹 중의 슬릿(94)에 의해 근처의 편평한 영역(92)으로부터 분리된 융기된 성형 영역인 "조가비" 구조물(90)을 포함한다. 성형 동안, 융기된 조가비 구조물은 성형되어 슬릿(94)에서 수직 갭(96)을 생성시키고, 이것은 유체 또는 슬러리가 이 내로 들어갈 수 있는 수직 갭이 형성되기 때문에 "홈파인 갭"으로 불려질 수도 있다. 조가비 구조물(90)은 따라서 도 9의 성형 에어레드 웹(20)을 포함하는 흡수 용품의 착용자의 몸으로부터 멀리 유체를 붙잡아 수용할 수 있게 하는, 수직 갭(96)에 의해 플랩 하에서 유체 또는 슬러리의 유입을 허용하는 플랩으로 사용될 수 있다. 달리 말하면, 웹(20)은 슬릿(94)의 다른 면 상의 웹(20)의 이전에 인접한 부분보다 실질적으로 상이한 높이를 갖도록 성형된, 슬릿(94)의 한 면 상의 웹(20) 부분에 대하여 오프닝을 제공하는 방식으로 성형되고 슬릿팅된다.
성형 에어레드 웹이 속박되지 않았을 때 수직 갭(96)의 높이는 약 0.3 cm 내지 약 6 cm, 보다 구체적으로는 약 0.5 cm 내지 약 4 cm일 수 있다. 함몰된 영역(98)은 편평한 영역(92)에 대하여 약 0.5 cm 내지 약 3 cm, 보다 구체적으로는 약 0.5 cm 내지 약 1.5 cm의 깊이를 가질 수 있고, 추가로 인접하는 조가비 구조물이 제공될 수도 있다.
유동성 배변의 수용을 추가로 돕기 위하여 성형 에어레드 웹(20) 중에 성형 함몰된 영역(98)이 또한 제공될 수도 있다.
본 발명의 성형 에어레드 웹(20)은 다양한 목적으로 기저귀에 혼입될 수 있다. 2개 이상의 얇은 성형 에어레드 웹(20)의 퇴적물, 예를 들면 도 4 또는 도 5의 것은 특히 성형 에어레드 웹(20)이 낮은 밀도(예를 들면 0.1 g/cc 미만), 낮은 기초중량(예를 들면 200 gsm 미만, 예를 들면 60 내지 130 gsm)을 갖고 천공될 때, 뇨의 신속한 흡수를 위한 서지 재료로서 사용할 수 있다. 고로프트 중앙 상승부를 갖는 성형 에어레드 웹(20)도 또한 비뇨생식 영역에 대한 기저귀의 흡수 코어의 개선된 접촉을 제공하기 위하여 사용될 수 있다.
도 10은 성형 에어레드 웹(20)을 포함하는 흡수 용품의 제조용 기계의 성형 구역(100)의 한 형태를 묘사한다. 에어레드 웹(20)은 화살표(118)가 지시하는 방향으로 이동하여, 먼저 마이크로파 발생기(104), 직사각형 단면을 갖는 금속 덕트(duct)일 수 있는 도파관(106) 및 이동하는 웹(20)에 마이크로파를 도입하기 위한 마이크로파 챔버(108)를 포함하는 마이크로파 예열 장치(102)로 들어간다. 도파관(106)은 개구(나타나 있지 않음)를 통해 마이크로파 에너지를 마이크로파 챔버(108) 내로 향하게 한다. 챔버는 에너지를 웹(20) 내로 효율적으로 향하게 하기 위하여 챔버(108) 중의 마이크로파 공명을 가능하게 하는 형태를 가질 수 있다. 묘사된 바와 같이, 마이크로파 챔버(108)는 웹 위 및 아래에 2개의 반원형 구역(110)을 포함하여 원통형 챔버(108)을 형성하고, 이것은 앞에서 참고문헌으로 인용하고 있는, 2000년 2월 1일에 특허된 루이스 등의 미국 특허 제6,020,580호의 내용에 따라 양호한 공명을 달성하도록 튜닝될 수 있다. 챔버(108)로부터 마이크로파 에너지의 누출은 챔버(108)로부터 바깥쪽으로 연장되는 사분의 일 파 초우크(114)에 의해 감소된다. 초우크(114)는 문헌[R.C. Metaxas and R.J. Meredith, Industrial Microwave Heating, Peter Peregrinus, LTD, London, 1983, pp. 288-289]에 기재되어 있는 바와 같이 제조될 수 있고, 웹의 한 측면 상에서 사분의 일 파장 간격으로 이격된 횡방향으로 움직이는 일련의 얇은 바아와 함께, 웹의 대향하는 측면 상에서 연마된 금속(예를 들면, 알루미늄) 데드플레이트 (deadplate)를 포함한다. 초우크(114) 내의 바아의 구성을 위해 대표적인 마이크로파 흡수 재료가 아철산염이다.
웹 주위에 저압 닙을 형성하는 롤(나타나있지 않음)은 또한 챔버(108)로부터 마이크로파 에너지의 누출을 추가로 방지하기 위하여 챔버 근처에 위치할 수 있다.
챔버(108) 내로의 개구 및 도파관(106)의 기하형태를 위한 원리는 문헌[Metaxas and Meredith, pp. 183-195]에 제공되어 있다.
도 10에서, 웹은 캐리어 벨트없이 챔버(108) 내로 들어가는 것으로 묘사되어 있지만, 캐리어 벨트(나타나있지 않음)가 사용될 수 있다. 캐리어 벨트는 적합하게는 웹(20) 또는 웹(20)의 결합제 재료의 가열의 방해를 감소시키기 위하여 마이크로파에 대한 낮은 감수성을 갖는다.
예열 후에, 예열된 웹(20)은 웹(20)이 이에 대하여 상이한 공기 압력에 의해 성형될 수 있는 입체적인 다공성 표면(124)을 갖는 흡입 롤인 성형 롤(122) 위를 웹이 통과하는 성형 장치(12)로 들어간다. 가열된 덕트(126)로부터 열기가 제공되어 웹(20)의 성형을 추가로 도울 수 있다. 성형 롤(122)은 약 수은 1 인치 이상, 구체적으로는 약 3 인치 이상, 더욱 더 구체적으로는 약 8 인치 이상 및 가장 구체적으로는 약 10 내지 약 20 인치 수은의 진공 압력을 제공할 수 있다.
별법의 실시태양(나타나있지 않음)에서, 성형 롤(122)은 적어도 가장 솟아오른 구조물의 밀도가 웹(20)의 편평한 영역과 실질적으로 동일하도록, 성형 에어레드 웹(20) 내에서 필요할 경우 실질적으로 균일하 밀도를 여전히 유지하면서 예열된 웹(20)을 변형 및 성형시킬 수 있는 함께 맞춰지는 수형 및 암형 성형 패턴을 갖는 롤을 포함하는 닙으로 대체된다. 닙에서 롤의 표면은 가열되거나 또는 가열되지 않을 수 있다.
본 발명의 이러한 또는 많은 다른 형태에서, 높은 처리 속도가 얻어질 수 있다. 예를 들면, 흡수 용품은 약 0.3 m/s, 보다 구체적으로는 약 0.5 m/s, 및 가장 구체적으로는 약 1 m/s 이상, 예를 들면 약 0.6 m/s 내지 약 6 m/s 범위의 평균 기계 속도로 생산 라인 중에서 가공처리될 수 있다. 본 발명의 영역 내의 고속 가공 처리 방법의 부분집합은 보다 느린 성형 방법, 예를 들면 용품을 손으로 압축기 중에 넣고 긴 기간 동안 전도만으로 가열시키는 방법에 비하여 경제적인 이점을 제공할 수 있다. 일반적으로, 성형 에어레드 웹(20)으로의 가공처리는 자동화 장치 상에서 공업적으로 관련된 가공처리 속도 및 생산률로 행해질 수 있고, 상당한 손 조작 또는 웹의 취급을 필요로 하지 않고서 일어날 수 있다.
도 11은 진공 시스템에 연결된 통기 건조 롤(130) 또는 다른 다공성 롤을 사용하여 웹(20)이 웹(20)에 바람직한 형태를 부여하는데 적합한 입체적인 직물(148) 상에 있을 때 웹(20) 전체에 걸쳐 상이란 공기 압력을 부여할 수 있다. 화살표(118)로 나타내어지는 바와 같이 이동하는 웹(20)은 캐리어 직물(136)에 의해 성형 구역(100)으로 가게 되고, 이로부터 웹(20)은 진공 슈(138)를 갖는 전달 지점에서 입체적인 직물(148)(성형 지지체)로 전달된다. 이어서 웹(20)은 입체적인 직물(148)에 의해, 모두 화살표(119)로 나타내어지는 바와 같이 통기 건조 롤(130) 내로 및 웹(20) 내로 흐르는 공기를 제공하는 열풍 구역(152) 및 임의적인 냉각 공기 구역(154)을 갖는 후드(150) 내로 운반된다. 각종 롤(140, 142, 144)은 직물(136, 148)의 이동을 유도한다.
후드(150)의 열풍 구역(152)에 의해 공급된 열풍은 웹(20) 중의 결합제 재료를 활성화시키고(결합제 재료의 이전에 고체인 열가소성 성분의 용융을 야기시키거나 또는 액상 결합제 재료의 경화를 야기시키고), 웹(20)이 입체적인 직물(148)의 구조에 일치하도록, 부여된 상이한 압력 하에서 셀룰로스계 웹(20)의 일치성을 향상시키는데 사용된다. 이어서 가열된 웹(20)은 임의의 열가소성 결합제 재료를 재고화시켜 입체적인 직물(148)에 의해 부여된 웹(20)의 형태로 고정시키기 위하여 후드(150)의 임의적인 냉각 공기 구역(154)에 의해 냉각될 수 있다. 이어서 성형 에어레드 웹(20)은 절단되어 최종 흡수 용품을 위한 다른 성분들과 함께 놓여질 수 있는, 흡수 용품을 제조하기 위한 기계의 추가의 부분으로 진행될 수 있다.
입체적인 직물(148)은 그의 형태에 대하여 상당한 깊이를 갖는 직물, 예를 들면 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 치우(Chiu) 등의 미국 특허 제5,429,686호의 조각된 통기 건조 직물; 본 명세서에서 참고문헌을 인용하고 있고 2000년 6월 27일에 특허된 린드세이 및 부라진(Burazin)의 부직포 성형 지지체; 또는 직물 지지체의 표면 상에 폴리우레탄과 같은 중합체를 압출시켜 형성된 직물, 예를 들면 다음의 특허들[1992년 10월 15일에 공개된 WO 92/17643; 1992년 12월 1일에 특허된 세이어즈(Sayers) 등의 미국 특허 제5,167,771호; 또는 1988년 4월 26일에 특허된 레프코비츠(Lefkowitz)의 미국 특허 제4,740,409호] 중의 어느 하나에 기재된 것들을 포함하여, 미국 위스콘신주 애플톤 소재의 보이쓰 페이브릭스(Voith Fabrics)의 스카파 스펙트라(SCAPA Spectra)(등록상표) 직물(예를 들면, 리브드 스펙트라(Ribbed Spectra)(등록상표)의 이름 하에 시판되는 직물); 또는 본 발명에서 성형 지지체로서 사용하기 적합한 다른 입체적인 직물일 수 있다.
후드(150)의 열풍 구역(152)은 또한 웹을 성형하기 위하여 열풍만을 제공하는 대신에 증기를 제공할 수도 있다. 증기는 재료를 연화시켜 그의 성형성을 증가시키는데 사용될 수 있고, 수분을 필요로 하는 특정 결합제 재료의 경우에 유리하다. 예를 들면, 증기는 결합제, 예를 들면 백커 폴리머 시스템즈(Wacker Polymer Systems)(독일 부르그하우젠 소재)의 비넥스(VINNEX)(등록상표) 건조 에멀젼 분말(DEP) 결합제를 연화 및(또는) 팽윤시킬 수 있어 라텍스 기재 결합제를 이용한 개선된 결합으로 이어질 수 있다. 한 실시태양에서는, 발포 입자들이 증기가 입자와 접촉할 때 함께 융합되는 증기 처리 장치가 1999년 10월 19일에 특허된 나이토(M. Naito) 등의 미국 특허 제5,968,430호에 기재되어 있는 바와 같이 사용된다. DEP 결합제들은 웹의 제조 동안 또는 후에 에어레드 웹 중에 부착되어 나중에 성형 동안 또는 성형 전에 수분으로 활성화된 후, 건조 및 결합제 재료의 경화가 이어질 수 있다. 라텍스 또는 다른 가교결합성 결합제 재료의 경화가 요망될 때, 경화 동안의 웹 온도는 130 ℃ 이상, 보다 구체적으로는 150 ℃ 이상, 더욱 더 구체적으로는 약 160 ℃ 이상 및 가장 구체적으로는 약 140 ℃ 내지 약 200 ℃일 수 있다. 몇몇 경우에, 제품의 개선된 유연성 또는 수분산성을 위하여 웹의 피크 온도를 제한함으로써 가교결합도가 제한될 수 있다. 예를 들면, 건조 및(또는) 경화는 180 ℃를 초과하지 않는, 보다 구체적으로는 160 ℃를 초과하지 않는, 더욱 더 구체적으로는 140 ℃를 초과하지 않는, 및 가장 구체적으로는 120 ℃를 초과하지 않는 온도에서 수행될 수 있다.
증기가 사용될 때, 이것은 혼합물이 약 10 중량% 이상, 또는 50 중량% 이상 또는 90 중량% 이상의 증기를 포함하도록 공기와 혼합될 수 있다.
별법의 실시태양에서, 도 11의 후드(150)는 앞에서 참고문헌으로 인용된 1999년 10월 5일에 특허된 헤이네스 등의 미국 특허 제5,962,112호에 기재되어 있는 바와 같이, 1개 이상의 열기 나이프(나타나있지 않음)로 대체되거나 또는 증대된다.
도 12는 웹(20)이 회전 성형 장치(160) 상에서 성형 지지체(162)에 대하여 입체적인 형태로 변형될 때 웹(20)에 에너지의 도입을 가능하게 하는 회전 성형 장치(160)를 갖는 성형 구역(100)을 묘사한다. 에너지는 성형 지지체(162)의 에너지 투과성 표면(168)을 통해 다수개의 도관(166)을 통해 중앙 에너지원(164)으로부터 도입된다. 도입된 에너지는 웹(20) 중의 결합제 재료를 활성화시켜 고상 결합제 재료가 용융되도록 하거나 또는 액상 결합제 재료가 경화되도록 하여, 웹(20)이 이어지는 사용시에 습윤되었을 때에도 성형 지지체(162)에 의해 부여된 입체적인 형태를 보유할 수 있다(성형된 형태가 효과적으로 보유되도록 하기 위하여 열가소성 결합제 재료가 사용될 때 회전 성형 장치(160)를 나온 후 및 임의의 후속되는 압축 작업 전에 성형 웹(20)의 어느 정도의 냉각이 필수적일 수 있다).
인가된 에너지는 마이크로파 형태일 수 있으며, 이 경우 도관(166)은 도파관일 수 있고 성형 지지체(162)의 에너지 투과성 표면(168)이 적합한 재료(예를 들면, 테플론(Teflon)(등록상표) 또는 낮은 쌍극자 능률을 갖는 다른 중합체)로 만들어진 마이크로파 투명 또는 마이크로파 반투명 창이다. 마이크로파 반사성 이재료 또는 수용 벽(나타나있지 않음)을 사용하여 마이크로파 복사선의 누출을 막기 위하여, 및 몇몇 경우에는 웹(20) 상에 집중된 마이크로파 에너지의 공명을 만드는 것을 돕기 위하여 회전 성형 장치(160)의 대부분을 둘러쌀 수 있다. 마이크로파 흡수 초우크(나타나있지 않음)도 또한 처리 영역 근처에 설치될 수 있다.
에너지는 또한 UV-투명(또는 UV-반투명) 창(168)을 관통하는 자외선 형태일 수도 있다. 에너지는 또한 적외선, 일반적인 고주파선, 또는 심지어는 열풍 형태일 수 있으며, 이 경우 에너지 투과성 표면(168)은 공기가 웹(20) 내로 흐를 수 있게 하는 와이어 메쉬와 같은 문자 그대로 다공성 매체이다.
웹(20)은 외부 벨트(172)로 회전 성형 장치(160)에 대하여 제 자리에 지탱된다. 벨트(172)는 웹(20)의 성형을 돕는다. 이것은 도입되는 에너지에 대하여 투명, 불투명 또는 반사성일 수 있다. 마이크로파 에너지의 경우, 벨트(172)는 마이크로파 에너지가 벨트(172)를 통과하여 웹(20)을 향해 다시 이재료(나타나있지 않음)로부터 반사되도록 하기 위하여 고유전 재료가 실질적으로 없을 수 있거나, 또는 마이크로파 에너지를 다시 도관(166)을 향해 반사시키거나 또는 웹(20) 내로 유도하기 위하여 금속성일 수 있다. 열풍이 에너지원(164)로부터 흐를 때, 벨트 (172)는 열풍이 웹(20)을 관통할 수 있도록 투과성일 수 있다. 벨트(172)는 또한 불투과성일 수도 있다. 벨트(172) 중의 장력은 약 1000 N/m 내지 50,000 N/m 범위일 수 있고, 회전 성형 장치(160) 상에서 웹(20)에 대하여 약 0.5 kPa 내지 50 kPa의 압력을 도입할 수 있다.
회전 성형 장치(160)의 노출 영역 중의 보호판(174)이 에너지 누출의 예방을 돕는다. 추가로, 회전 성형 장치(160)는 에너지가 회전 성형 장치(160)의 노출 영역으로 들어갈 때 에너지가 도관에 도입되지 않는 곳으로 내부적으로 입구가 나 있을 수 있으며, 여기서 웹(20)은 더이상 회전 성형 장치(160)와 접촉하지 않는다.
나타낸 바와 같이 성형 웹(20)은 중앙의 길이방향 상승부(22)를 특징으로 하는 성형 구역 및 흡수 용품에 사용하기 적합한 다른 구조를 갖는 것을 포함하여, 각종 복잡한 형태를 가질 수 있다.
도 13은 본 발명의 성형 에어레드 웹을 포함하는 흡수 용품을 제조하기 위한 기본적인 방법을 요약하는 다이어그램이다. 먼저, 덴마크의 단 웹 인터내셔날(Dan Web International)의 단 웹 공기 성형기(Dan Web air former) 장치의 사용을 포함하여 당 업계에 공지된 임의의 방법을 사용하여 또는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1974년 7월 23일에 특허된 미국 특허 제3,825,381호에 기재되어 있는 더닝(Dunning) 등의 방법 및 장치에 따라 편평한 에어레드 웹을 제조한다. 에어레드 웹은 균일한 두께 및 기초 중량을 갖도록 제조될 수 있거나 또는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 2000년 8월 8일에 특허된 토네이(Toney) 등의 미국 특허 제6,098,249호의 방법을 포함하여 당 업계에 공지된 임의의 방법을 통해 다양한 밀도 및 기초 중량을 갖는 영역들을 갖도록 제조될 수 있다.
상업적으로 입수할 수 있는 에어레드 웹은 미국 위스콘신주 그린 베이 소재의 포트 제임스 코포레이션(Fort James Corporation)이 판매하는 에어텍스 (AIRTEX)(등록상표) 395 에어레드 웹이다. 에어텍스(등록상표) 395 에어레드 웹은 아크릴 결합제에 의해 함께 고정된 100% 미처리 연목이다. 캐나다 온타리오 소재의 콘서트 패브리케이션 리미티드(Concert Fabrication Ltd.)도 또한 열가소성 결합제 재료로 함께 고정된 각종 치밀화된 에어레드 웹을 제조하고 있다. 특히 유용한 에어레드 셀룰로스-중합체 복합체 재료는 펄프 섬유 및 중합체의 공성형물, 수압식으로 엉킨 혼합물, 예를 들면 전체 내용이 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있는, 1989년 11월 7일에 특허된 래드반스키 등의 미국 특허 제4,879,170호; 앤더슨(Anderson) 등의 미국 특허 제4,100,324호; 및 조저 (Georger) 등의 미국 특허 제5,350,624호에 기재되어 있는 재료이다. 웹은 열 결합될 수 있고 균일한 기초 중량으로 갖도록 편평할 수 있거나 또는 증가된 또는 감소된 기초 중량을 갖는 영역을 가질 수 있다.
에어레드 웹은 수송의 용이함을 위해 롤 상품으로 롤링되어 흡수 용품이 제조되는 제조 공장으로 보내질 수 있다. 제조 공장(에어레드 웹이 제조된 제1 제조 시설에 대하여 제2 제조 시설)은 성형 에어레드 웹으로의 전환 및 조립체의 흡수 용품으로의 전환을 위해 롤 상품이 반드시 이송되어야 하는 별도의 시설일 수 있다. 흡수 용품을 제조하기 위한 제조 공장에서, 에어레드 웹은 풀어져서 온라인 가공처리되고, 여기서 흡수 용품 내로의 혼입 전에 벌키한 입체적인 구조가 제공된다. 에어레드 웹이 제조되는 시설에서보다 오히려 이 공장에서 고벌크 형태를 첨 가하는 것이 운반 비용을 절감시키고 성형 에어레드 웹이 제품의 특정 요구사항에 따라 맞게 제조될 수 있게 한다. 도 13은 웹의 온라인 성형에 대한 3개의 별법을 묘사한다. 제1 별법에서, 웹은 경화성 수지로 처리된 다음, 성형되고, 이 때 수지가 경화되어 섬유들을 제자리에 고정시켜 성형 웹을 제공한다. 제2 별법에서는, 웹은 예열된 열가소성 결합제 재료를 포함하며, 이 때 웹은 결합제 재료가 다시 경질로 되기 전에 성형된 다음, 웹을 냉각시켜 구조물을 제자리에 고정시킨다. 제3 별법에서는, 웹은 동시에 성형되고 가열되어 열가소성 결합제 재료의 융합을 야기시키고, 그 후에 웹의 냉각이 열 활성화된 결합제 재료의 결합 때문에 구조물을 제자리에 고정시킨다. 특히 제3 별법에 적합한 한 실시태양에서, 열가소성 표면시트는 표면시트가 가열 동안에 부분적으로 에어레드 웹에 결합되고 성형 동안에 에어레드 웹의 표면과 완전히 같은 모양이 되도록 성형 전에 에어레드 웹과 결합된다.
성형 에어레드 웹의 흡수 용품 내로의 혼입은 다른 흡수 성분에 인접하는 1개 이상의 성형 에어레드 웹 층, 예를 들면 1개 이상의 티슈층, 편평한 에어펠트 또는 에어레드 웹, 흡수 포옴 등을 위치시켜 흡수 코어를 형성시킨 다음, 흡수 코어에 표면시트 및 배면시트를 첨가함으로써 행해질 수 있다. 흡수 코어는 앞에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1998년 10월 2일에 출원된 일반 소유의 첸 등의 미국 특허 출원 일련번호 제09/165875호, "Absorbent Article Having Integral Wicking Barriers"의 내용에 따라, 흡수 코어의 중앙 부분을 외부 흡수 부재와 분리시키기 위하여 액체 불투과성 차단층 재료의 층을 포함할 수 있다. 따라서, 성형 에어레드 웹 또는 성형 에어레드 웹의 퇴적물을 중앙의 길이방향 상승부를 포함하는 직사각형 또는 타원형과 같은 특정 형태로 절단하여, 중합체 흡상 차단층(예를 들면 폴리올레핀 필름) 위에 위치시키고, 외부 흡수 부재로 사용되는 플러프 펄프(에어펠트)의 웹과 같은 흡수 재료의 보다 큰 구역에서 중앙 공극 컷(cut) 내로 삽입시키고, 이에 의해 흡상 차단층은 성형 에어레드 웹의 측면과 일렬이 되고 성형 에어레드 웹(들)과 주변의 외부 흡수 부재 사이의 수직 거리에 걸쳐있는 차단층을 형성한다. 흡상 차단층은 또한 흡수 용품의 중앙으로부터 그의 길이방향 측면 쪽으로의 유체의 누출을 추가로 막기 위하여 외부 흡수 부재의 표면 상에서 수평으로 연장될 수 있다. 이어서 복합체 코어가 아래에 놓여지는 배면시트 및 위에 놓여지는 표면시트에 부착될 수 있다.
다수개의 성형 에어레드 웹의 결합은 각 층 사이에 다수개의 공극을 갖는 흡수 구조물을 형성시킬 수 있고, 이 때 공극은 유체를 수용하여 유체의 흐름을 바람직한 방향으로 향하게 할 수 있다. 다수개의 성형 에어레드 웹은 퇴적물의 중앙 부분이 최대 높이를 갖는 반면 길이방향 측면 근처에서 퇴적물이 비교적 낮은 높이를 갖도록 하는 방식으로 퇴적될 수 있다.
도 14는 본 발명에 따른 에어레드 웹(20)을 성형하는데 사용된 윤곽을 나타내는 알루미늄 판을 묘사한다. 나타낸 판은 맞춰지는 수형-암형 세트의 암형 형태이다. 판은 평면에서 5 인치 x 10 인치의 치수를 갖고, 윤곽을 형성하지 않은 영역의 두께는 0.5 인치이다. 판은 점차 가늘어져서 특징부가 그 위에 성형되는 웹의 중앙 상승부에 대응하는 판의 중앙으로부터 멀리 이동하는 판의 표면 내로 블렌딩되는, 동심원성 고리의 패턴으로 기계가공된다. 중앙 상승부를 형성하는 가장안쪽 고리는 타원형 형태를 갖고, 가장 바깥쪽 구성요소는 반원의 단부를 갖는 직사각형과 닮았다. 4개의 사이에 끼워져 있는 형태들은 안쪽에서 바깥쪽으로 이동하면서 점차적으로 타원형으로부터 둥글게된 직사각형으로 변한다. 중앙 및 가장바깥쪽 고리는 수형의 경우 판의 윤곽을 나타내지 않은 표면 위 0.156 인치 및 암형의 경우 표면 아래 0.156 인치이다. 연속적인 고리들은 외부로부터 안쪽으로 갈수록 보다 적게 연속적으로 돌출된다. 이것은 각각 0.156", 0.141", 0.125", 0.109", 0.093" 및 0.156"의 돌출부를 생성시킨다. 암형은 수형의 반대이다.
판은 예열되고 2개의 판 사이에 위치하는 에어레드 웹은 전도성 열 전달이 웹 중의 열가소성 결합제 재료의 적어도 부분적인 용융을 야기시킬 때 성형될 수 있다.
도 15는 위에서 말한 2개의 맞춰지는 금속 판의 CAD(Computer Aided Design) 도면으로, 이 금속판의 기계가공된 암형 형태가 도 14에 나타나 있다. 도면은 솔리드웍스 코포레이션(SolidWorks Corp.)(미국 메사추세츠주 콩코드 소재)으로부터의 솔리드웍스(SolidWorks) 99 소프트웨어로 제조하였다.
도 16은 에어레드 웹을 성형시키는데 사용된 통기 건조 장치의 사진이다. 금속 판에는 사진의 바닥에서 진공 라인에 연결된 다수개의 홀들이 제공되어 있다. 솟아오른 금속 밴드는 도 1에 나타낸 바와 같은 에어레드 웹을 성형하는데 적합한 동심원성 고리를 형성하기 위하여 판의 표면으로부터 상승된다. 에어레드 웹을 판 위에 위치시키고, 진공을 만들어, 전기 에어 건(송풍 건조기와 유사)으로부터 열풍이 웹에 도입되어 결합제 재료를 연화시키고 효과적인 성형을 야기시킨다.
도 17은 도 16의 장치 상에서 성형 후의 에어레드 웹의 단면을 나타낸다. 웹은 횡방향 중심선을 따라 측면으로부터 약간 안쪽으로 압착되어, 중앙의 길이방향 상승부가 윗쪽으로 벗어나게 되고 용품의 길이방향의 단부 역시 윗쪽으로 굴곡되도록 한다.
도 18 및 19는 이하 실시예와 관련하여 보다 상세하게 논의된다.
<다른 대표적인 형태 및 추가의 성분>
본 발명의 흡수 용품은 내부적으로(흡수 재료 내로 또는 차단층 재료 상에 재료를 첨가하는 것에 의한 경우) 또는 외부적으로(추가의 층들과 결합시키는 것에 의한 경우), 냄새 흡수제, 활성탄 섬유 및 입자, 베이비 파우더, 제올라이트, 향수, 난연제, 초흡수체 입자(초흡수체 섬유 및 필름, 뿐만 아니라 유리 과립 재료 또는 섬유 또는 흡수 용품의 다른 성분에 부착된 초흡수체 부착물을 포함), 부직포 재료, 플라스틱 필름 또는 개구 필름, 압출된 웹, 독립 기포 포옴, 접착제 스트립 및 테이프, 티슈 웹, 전자 장치, 예를 들면 습윤 또는 누출을 나타내는 알람 및 다른 습윤 지시제, 불투명제, 충전제, 에어로겔, 사이즈제, 항균제, 효소, 이온 교환 재료 또는 효소 억제제, 예를 들면 암모니아의 생산을 막는 유레아제 억제제를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는 다른 기능성 재료와 결합될 수 있다.
흡수 용품의 피부 안락함은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있고 1999년 12월 30일에 출원된 일반 소유의 후아드(Huard) 등의 미국 특허 출원 일련번호 제09/475825호; 1984년 10월 23일에 특허된 차우쎄(Chaussee)의 미국 특허 제4,478,853호; 1999년 2월 16일에 특허된 루우(Luu) 등의 미국 특허 제5,871,763 호; 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있고 1975년 11월 18일에 특허된 워담(Wortham)의 미국 특허 제3,920,015호; 및 2000년 9월 19일에 특허된 로에(Roe) 등의 미국 특허 제6,120,783호에 기재되어 있는 것과 같은 공지된 피부 보호 물질의 첨가로 향상될 수 있다.
흡수 코어 중의 또는 성형 에어레드 웹 그 자체 상의 융기된 구조물은 피부 건강 및 안락함을 증진시키기 위하여, 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1999년 11월 23일에 특허된 첸 등의 미국 특허 제5,990,377호에 따라 피부 건조도를 증대시키는 소수성 약제를 포함하는 약제로 처리할 수 있다. 흡수 용품 중의 융기된 구조물 바로아래의 공극은 비어있는 채로 남겨질 수 있거나 또는 추가의 흡수 재료, 예를 들면 셀룰로스계 섬유의 거즈, 초흡수체 입자, 냄새 흡수제, 예를 들면 제올라이트 또는 이들의 혼합물로 충전될 수 있다.
몇몇 실시태양에서는, 안전, 건강 및 가공처리의 용이함을 위하여, 성형 에어레드 웹이 가교결합된 섬유가 실질적으로 없거나 또는 글루타르알데히드, 글리옥살 또는 다른 포름알데히드 형성 재료와 같은 재료로 가교결합된 섬유가 실질적으로 없는 것이 바람직하다. 흡수 용품 또는 그의 성형 에어레드 웹은 포름알데히드 형성 물질, 예를 들면 라텍스 함유 메틸올 기재 가교결합제, CTMP 또는 BCTMP 펄프, 멜라민 기재 수지 등이 없을 수 있다. 흡수 용품 또는 성형 에어레드 웹은 또한 천연 라텍스 또는 합성 라텍스 중의 1종 이상이 없는 것을 포함하여, 라텍스 또는 라텍스들이 실질적으로 없는 것일 수도 있다. 천연 라텍스는 예를 들면 알레르기원일 수 있고, 몇몇 실시태양에서는 완전히 제거될 수 있다.
몇몇 실시태양에서는, 흡수 코어 또는 그의 전체 용품이 계면활성제가 없는 것일 수 있지만, 계면활성제는 또한 흡수 코어의 한 표면에 또는 표면시트에 계면활성제를 첨가함으로써 부여된 표면 에너지에 구배를 갖는 흡수 코어에서와 같이, 다른 실시태양에서는 사용될 수도 있다.
성형 에어레드 웹은 또한 충전제 입자 및 다른 고상물, 예를 들면 활석, 탄산칼슘, 규조토, 아연 염, 실리카, 운모, 제올라이트, 활성탄 등을 포함할 수 있거나 또는 상기한 고상물들 중의 임의의 1종 이상이 없는 것일 수 있다.
몇몇 실시태양에서, 흡수 용품은 전체 용품이 부드럽고 유연하도록, 플라스틱 성형 기구와 같은 경질 재료가 없는 것일 수 있다.
몇몇 실시태양에서는, 성형 에어레드 웹은 엠보싱되지 않는다(실질적으로 치밀화된 영역이 없음, 예를 들면 성형 에어레드 웹의 평균 국부 밀도에 대한 성형 에어레드 웹의 임의의 부분의 최대 국부 밀도의 비가 약 3 미만, 보다 구체적으로는 약 2 미만 및 가장 구체적으로는 1.5 미만이다).
<일반적인 흡수 용품 제조 방법>
일반적으로, 생리대, 기저귀 등의 제조에 이미 사용된 제조 라인과 유사한 자동화 장치를 약간 변형시켜 사용하여 본 발명을 제조할 수 있다. 제조 라인 중의 다양한 단위 작업이 기계의 완전한 재구성을 필요로 하지 않고서도 이동될 수 있고 다른 모듈로 대체될 수 있는 모듈 시스템이 사용될 수 있다.
일반적으로, 성형 에어레드 웹을 제조하는데 사용된 에어레드 재료는 롤 상품으로 제공되게 되지만, 흡수 용품을 제조하는 제조 시설 중에서 온라인으로 제조 될 수 있다. 제조 라인은 햄머밀, 픽커, 또는 플러프 펄프 매트의 형성 또는 에어레잉 공정에 적합한 섬유의 제조를 위한 당 업계에 공지된 다른 섬유화기를 포함할 수 있다. 흡수 코어 내로 혼입되어야 하는 롤 형태의 흡수 재료는 에어레드 웹, 공성형물, 기계적으로 연화된 펄프 시트, 티슈 웹, 면 등을 포함할 수 있다. 에어레드 웹의 예시적인 제조 방법은 1999년 12월 14일에 특허된 라이초우(Lychou)의 미국 특허 제6,000,102호, "Apparatus for Air-Laying of Fibrous Material or Granules"의 것을 포함한다.
마찬가지로, 흡수 용품의 부직포 또는 필름 성분들도 또한 일반적으로 롤 형태로 제공된다. 롤 상품을 풀어서 다이 절단, 슬릿터, 또는 물 젯과 같은 방법을 사용하여 일정 형태로 절단하고, 대표적으로는 스프레이 접착제, 초음파 호온 또는 가열된 엠보싱 구성요소와의 접촉 또는 당 업계에 공지된 다른 결합 수단에 의해 제공된 선택된 영역에서의 온라인 결합으로 성분들을 서로 적절한 관계로 위치시킨다. 성분들은 한 작업으로부터 다른 작업으로 연속 벨트 상에서 이동할 수 있고, 진공 픽업 슈즈(vacuum pick up shoes), 공기 젯, 기계적 핀서(pincers) 등으로 추가로 수송될 수도 있다.
특히 중요한 것은 주로 흡수 층으로서 사용하기 위한, 또는 성형 에어레드 웹의 다층 조립체 내로의 조립체용 성형 에어레드 웹의 형성이다. 한 실시태양에서, 예를 들면 약 5 중량% 내지 약 20 중량%의 열경화성 결합제 재료를 포함하는 에어레드 웹이 롤 형태로 제공되고, 이로부터 일정 길이의 에어레드 웹이 롤이 없어져서 대체될 때까지 연속적으로 취출된다.
에어레드 웹은 섬유가 퇴적될 때 섬유를 수용하는데 적합한 다공성 지지체를 사용하여 입체적인 형태를 갖도록 직접적으로 형성될 수 있다. 성형된 섬유 수용 지지체는 대표적으로는 진공 롤 상에서 이격되어 있을 때 가장 유용하며, 이 때 매우 투과성인 티슈의 웹이 입체적으로 성형된 웹을 지지체로부터 분리시키는 것을 돕기 위하여 롤 위에 놓여진다. 이러한 방식으로, 에어레드 섬유는 불균일한 기초 중량을 가질 뿐만 아니라 가변적인 두께를 갖도록 퇴적되기 쉽다. 이어서 결합제 재료를 포함하는 섬유들의 느슨한 매트는 열에 의해 또는 초음파 결합 또는 당 업계에 공지된 다른 수단에 의해 결합될 수 있다. 이러한 방식으로 제조된 성형 에어레드 웹은 양면 형태를 갖고, 이 때 한 면(일반적으로 의류쪽 표면)은 비교적 편평하게 되기 쉽고 대향하는 면(일반적으로 몸쪽 표면)은 입체적이다. 이러한 방식으로 형성된 매트는 몇몇 실시태양에서 유용한 특성이 부족하여, 의류쪽 표면의 경우 몸쪽 표면에 대응하는 형태를 갖지 않는다(즉, 몸쪽 표면은 몸쪽 표면의 역이 아니거나, 또는 달리 말하면, 성형 에어레드 웹은 퇴적된 배열에서 실질적으로 서로 맞물릴 수 있는 퇴적가능한 형태가 부족하다).
보다 퇴적가능한 기하형태를 갖는 성형 에어레드 웹은 롤 형태로 제공된 기존의 성형 에어레드 재료에 의해 제조될 수 있다. 풀어진 에어레드 웹의 일정길이가 흡수 용품을 조립하는 장치를 통과할 때, 이것은 회전하는 마운트와 같은 성형 지지체 상에 배치되고, 여기서 이것은 충분한 에너지가 웹에 도입되어 결합제 재료가 부분적으로 용융되고 셀룰로스계 섬유와 접촉시에 융합될 때 성형 지지체의 형태와 같은 모양이 된다. 충분한 에너지는 에어레드 웹이 용이하게 성형될 수 있도록, 결합제 재료가 연화되는 상당한 성형력의 도입 전에 에어레드 웹에 도입될 수 있다.
다공성 성형 지지체는 성형된 와이어 스크린 또는 홀이 미세하게 드릴링되어 있는 금속 표면일 수 있고, 진공원과 공기 소통 관계에 있다. 진공원은 충분한 압력을 도입하여 성형 에어레드 웹을 지지체에 대하여 변형시킨다. 별법으로는, 성형 지지체로부터 멀리 떨어져 도입된 증가된 공기압은 웹을 지지체에 일치시키는데 필요한 압력 차이를 야기시킬 수 있다. 성형 에어레드 웹의 한 면 상의 도입된 양의 압력 및 다른 면 상의 진공압의 병행이 또한 효과적일 수 있다. 에어레드 웹이 변형될 때, 열풍은 열경화성 결합제 재료의 적어도 부분적인 용융을 야기시키기에 충분한 시간 동안 웹을 관통한다. 앞에서 설명한 바와 같이 다른 에너지원도 또한 도입될 수 있지만, 도입의 용이함 및 적은 비용 때문에 열풍이 일반적으로 바람직하다.
성형 지지체에 대한 웹의 변형은 또한 공기압보다는 또는 공기압 외에, 기계적인 압력의 도입로 달성될 수 있지만, 공기압이 웹이 성형된 후에 웹에서 실질적으로 균일한 밀도를 유지한다는 이점을 갖는다. 웹이 2개의 대향하는 표면 사이에서 압착되어 기계적 압력을 도입할 때, 웹은 실질적으로 균일하게 압축된다. 열풍은 표면이 모두 다공성인 경우에 웹을 관통할 수 있지만, 초음파 에너지 또는 전도에 의해 도입된 열 에너지가 또한 도입될 수 있으며, 이 때 전도는 열 표면 또는 표면들 근처에서의 과도한 열 결합을 야기시킬 수 있는 z 방향 온도 구배가 부여될 수 있기 때문에 열을 전달하는데에는 덜 바람직한 매체이다. 전도가 사용되는 경우, 웹은 열 롤 또는 접촉 열 판 또는 다른 열 표면을 둘러쌀 수 있다.
결합제 재료를 부분적으로 용융시키기 위하여 열이 도입된 후에, 급작스런 냉각 공기가 웹을 관통하여 에어레드 웹이 성형 지지체와의 접촉으로부터 제거되기 전에 결합제 재료를 경화시키는 것을 돕는다. 에어레드 웹은 성형 전, 후 또는 동안에 일정 형태로 절단될 수 있다. 이어서 웹을 배면시트, 표면시트 및 하부 흡수층 또는 경우에 따라 다른 성형 에어레드 웹을 포함하는 다른 구성요소들에 연결시켜 흡수 용품을 형성시킨다.
경우에 따라, 웹은 열 성형 전, 후 또는 동안에 천공되거나, 엠보싱되거나, 줄이거나, 주름잡거나, 파형으로 되거나, 니들펀칭되거나, 퍼프-엠보싱되거나 (perf-embossed), 칼렌더링되거나, 기계적으로 연화되거나, 브러슁되거나, 접어 금을 내거나 또는 계면활성제와 같은 화학 첨가제로 처리될 수 있지만, 웹을 흡수 용품 내로 혼입시키기 위하여 별개의 구역들로 절단하기 전에 무상 웹 상에서 많은 기계적 웹 처리가 적합하게 행해진다. 유용한 엠보싱 디자인은 길이 방향의 사인파 패턴, 원 또는 꽃과 같은 인식할 수 있는 패턴을 형성하는 일련의 도트, 및 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1998년 10월 2일에 출원된 일반 소유의 동시계류중인 미국 특허 출원 일련번호 제09/165,875호, "Absorbent Article with Center Fill Performance"(특히, 그 안의 도 22A 참조)에 묘사된 나팔꽃 모양으로 벌어진 중앙선을 포함한다. 슬릿, 폴드(fold), 크리스(crease), 엠보싱 (embossment) 등도 또한 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고 1998년 10월 2일에 출원된 일반 소유의 동시계류중인 미국 특허 출원 일련번호 제09/165,871호, "Absorbent Article Having Good Body Fit Under Dynamic Conditions"에 나타낸 패턴으로 도입될 수 있다.
성형이 완료된 후에, 표면시트 및 배면시트가 에어레드 웹에 연결될 수 있지만, 표면시트가 성형 에어레드 웹의 표면 형태와 밀접하게 같은 모양이 되도록 표면시트가 성형 전에 적합하게는 접착제로 에어레드 웹에 부착되는 경우에 흡수 용품에서 크게 개선된 성형 에어레드 웹 지형의 가시적인 형성이 달성될 수 있음을 발견하였다. 표면시트가 성형 단계 동안 용융에 의해 그의 유용함을 상실하지 않도록 주의를 기울여야 한다.
한 실시태양에서, 셀룰로스계 하부 흡수층, 예를 들면 플러프 펄프에 스탬핑 또는 컷팅에 의해 중앙의 공극이 제공되며, 공극은 중앙의 거즈 및 성형 에어레드 웹 또는 거즈 위에 배치된 성형 에어레드 웹들의 다층 조립체를 수용하는 크기를 갖는다. 임의적인 흡상 차단층이 성형 에어레드 웹 또는 성형 에어레드 웹의 다층 조립체의 삽입 전에 중앙 공극 또는 함몰부의 길이방향 측면 벽 위에 놓여져서 흡수 용품의 중앙 부분에 차단층 기능을 제공할 수 있다. 이어서 용품에 표면시트 및 배면시트가 다른 임의적인 구성요소들과 함께 제공된다.
앞에서 인용한 특허들 외에, 각종 성분들의 조립 및 흡수 용품의 구성에 유용한 방법이 1986년 3월 25일에 특허된 오쉐프스키(Oshefsky) 등의 미국 특허 제4,578,133호, "Method and Apparatus for Applying Discrete Strips to a Web of material"; 1996년 10월 1일에 특허된 러쉐르(Ruscher) 등의 미국 특허 제5,560,793호, "Apparatus and Method for Stretching an Elastomeric material in a Cross machine Direction"; 1997년 1월 7일에 특허된 굳맨(Goodman) 등의 미국 특허 제5,591,298호, "Machine for Ultrasonic Bonding"; 및 1997년 8월 12일에 특허된 딜닉(Dilnik)의 미국 특허 제5,656,111호, "Method for Construction of Mechanical Fastening Tapes"에 추가로 설명되어 있다.
흡수 용품의 몇몇 예를 하기 표 1에 열거한 재료들로 제조하였다.
실시예에 대한 흡수 용품의 구성에 사용된 기본 재료
성분 제조업체 설명
표면시트
스펀본드 재료 킴벌리-클라크 코포레이션 (Kimberly-Clark Corp.) 계면활성제(하기됨) 0.3% 첨가량을 갖는 0.6 osy 폴리프로필렌 스펀본드 웹, 핀 천공됨
계면활성제 처리 아이씨아이 어메리카즈, 인크. (ICI Americas, Inc.) 소르비탄 모노올레에이트를 갖는 에톡실화 피마자유
접착제 내셔날 스타치 앤드 케미칼 캄파니 (National Starch and Chemical Co.) NS-34 시리즈: 슬롯-피복됨, 핀스트라이프 패턴, 약 5 gsm 이하의 양으로 도입됨
플러프 알리안스 포레스트 프로덕츠 (Alliance Forest Products) 햄머밀로 분쇄된 쿠사 리버(Coosa River) CR54 박리된 연목 펄프
에어레잉-초흡수체 웹
완료된 웹 콘서트 패브리케이션, 리미티드 500 gsm의 기초 중량 및 약 0.1 g/cc의 밀도를 갖는 50% 연목 섬유, 45% 초흡수체 입자, 5% 결합제 섬유
섬유 웨이어해우서 캄파니 (Weyerhaeuser Co.) 0% NB-416 표백된 서던 연목 크라프트, 50% 가교결합된 서던 연목 크라프트
결합제 섬유 코사, 인크.(미국 노쓰캐롤라이나주 살리스베리) 셀본드(Celbond) #255: PET 코어, 활성화된 코폴리에틸렌 외피, 50/50 코어/외피 비, 동심원성, 2.8 dpf, T-255 섬유 마무리처리
초흡수제 입자 스톡하우센(Stockhausen) 과립 초흡수체 입자
치밀화 에어레드 웹
완료된 웹 콘서트 패브리케이션, 리미티드 0.08-0.2 g/cc의 전체 밀도를 갖는 90% 연목 섬유 및 20% 결합제 섬유
섬유 웨이어해우서 캄파니 NB-416: 표백된 서던 연목 크라프트
결합제 섬유 코사, 인크.(미국 노쓰캐롤라이나주 살리스베리) 셀본드 #255: PET 코어, 활성화된 코폴리에틸렌 외피, 50/50 코어/외피 비, 동심원성, 2.8 dpf, T-255 섬유 마무리처리
공성형물 킴벌리-클라크 코포레이션 60% 표백된 크라프트 서던 연목, 40% 폴리에틸렌, 135 gsm의 기초 중량
불투과성 흡상 차단층
폴리올레핀 필름,백색 에디슨 플라스틱스 캄파니 (Edison Plastics Co.) 저밀도 폴리에틸렌, 18 gsm, 두께 약 1 mil
배면시트
폴리올레핀 필름 에디슨 플라스틱스 캄파니 저밀도 폴리에틸렌, 20 gsm, 미세한 사각형 패턴으로 엠보싱되고, 한 면 상에 접촉 접착제로 코팅된 후 2 mil 게이지
접착제 내셔날 스타치 앤드 케미칼 캄파니 NS-34 시리즈, 15 gsm 이하 첨가됨, 슬롯-피복됨, 핀스트라이프 패턴
의류 접착제 내셔날 스타치 앤드 케미칼 캄파니 NS-34 시리즈, 45 gsm 이하 첨가됨, 슬롯-피복됨, 2개의 15 mm 측면 라인
박리지 아크로실 인크.(Akrosil Inc.) 한 면이 실리콘 박리제로 피복되고 다른 면이 인쇄된 백색 기재 시트
<실시예 1: 통기 성형>
에어레드 웹(표 1에 설명한 바와 같음) 175 gsm을 흡수 코어의 하부층으로 사용하였다. 175 gsm 에어레드 하부 흡수 부재를 길이가 약 21.5 cm 및 횡방향 중심선에서의 폭이 약 6 cm인 덤벨 형태로 절단하였다. 덤벨 형태의 하부 흡수 부재를 접촉 접착제가 제공되어 있는 중합체 필름을 포함하는 배면시트(표 1에 설명되어 있는 바와 같음) 상에 위치시켰다. 하부층 위에 18.7 cm x 3.7 cm의 치수를 갖는 치밀화된 에어레드 웹의 성형된 둥글게 된 직사각형 중앙 스트립을 놓았다. 치밀화된 에어레드 스트립은 표 1에 기재된 바와 같았고, 약 0.1 g/cc의 밀도 및 약 175 gsm의 기초 중량을 가졌다. 열풍이 미국 위스콘신주 브룩필드 소재의 밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션(Milwaukee Electric Tool Corp.)의 가변 온도 열 건(Variable Temperature Heat Gun), No. 8977로부터 웹에 도입되는 동안에 도 16의 장치를 향하여 시트를 잡아당기는 진공압으로 성형을 행하였다. 6 인치 폭 x 11 인치 길이 x 3 인치 높이의 금속 진공 상자에 연결된 NILFISK GMPC 115 샵 백(Shop Vac)[미국 펜실베니아주 맬버른 소재 닐피스크-어드밴스(Nilfisk-Advance)]으로 진공을 가하였다. 다이 컷팅되기 전에 성형되지 않은 에어레드 재료를 도 16과 관련하여 설명한 바와 같이 성형 주형의 상부 위에 놓았다. 성형된 영역으로부터 먼 측면들을 에어레드 웹의 횡방향 수축을 막기 위하여 성형 표면의 한 면 상의 웨이트(약 7 파운드의 전체 질량)로 억압하였다. 진공 공급원을 켰다. 공기가 웹을 통하여 흐를 때, 가변 온도 열 건을 사용하여 열풍를 웹에 도입하였다. 건을 일정하게 이동시켜 웹의 성형 표면과의 일치성이 가시적으로 증가될 때까지 균일한 가열을 제공하였다. 에어레드 웹이 가시적으로 소정의 형태로 성형된 것으로 보일 때, 열원을 제거하고 진공 공급원에 의해 공기가 계속해서 웹을 관통하게 하여 웹을 냉각시키고 결합제 섬유를 고화시켰다.
이어서 표 1에 설명한 스펀본드 표면시트를 연부들이 하부 흡수 부재를 지나 연장되도록, 전체 용품 위에 위치시켰다. 접착제는 성형 에어레드 웹 상에서 커버를 제자리에 고정시켰다. 이어서 적층된 구조물을 하부 흡수 부재보다 큰 치수(길이 24.4 cm, 횡방향 중심선에서의 너비 8 cm)를 갖는 덤벨 형태의 다이로 절단하여 부분적으로는 중합체 필름 상의 접촉 접착제에 의해 제공된 양호한 일체성을 갖는 흡수 용품 중의 하부 흡수 부재 주위에 커버 재료 및 배면시트 재료의 림(rim)을 제공하였다. 절단 후, 패드는 도 18에 나타낸 일반적인 외관을 가졌다.
<실시예 2>
2개의 성형 에어레드 웹을 사용하여 흡수 코어를 제조한 것을 제외하고는 실시예 1의 방법과 유사하게 흡수 용품을 제조하였다. 상부층은 225 gsm의 기초 중량 및 0.12 g/cc의 밀도를 가진 반면, 하부 층은 175 gsm의 기초 중량 및 0.12 g/cc의 동일한 밀도를 가졌다. 2개의 웹을 모두 처음에 실시예 1에서 설명한 바와 같이 도 16의 열풍 장치로 성형하였다. 성형 에어레드 웹의 표면 높이는 약 6.5 mm이었고, 웹 두께는 약 1.5 mm이었다. 성형 후, 상부층을 육상경기 트랙 형태(단부가 반원인 직사각형) 202 mm 길이 및 54 mm 폭으로 절단하였다. 하부층을 74 mm의 최대 폭을 갖는 말단 잎 및 폭이 64 mm인 좁은 중앙을 갖고 길이가 226 mm인 모래시계 형태로 절단하였다. 상부층을 하부층 위에서 중앙에 오도록 하고, 이 때 전달 지연층이 2개의 에어레드 웹 사이에 위치한다. 전달 지연층은 0.8 파운드/평 방 야드의 기초 중량, 2.2 데니어의 섬유를 갖고, 표 1에 열거한 바와 같이 0.3% 첨가량의 계면활성제로 처리된 핑크 스펀본드 웹이었다. 전달 지연층을 폭 70 mm 및 길이 226 mm로 절단하였다. 전달 지연층을 상부층 아래에서 중앙에 오도록 하고, 전달 지연층의 초과된 폭을 사용하여 상부 흡수층의 측면을 랩핑하였다. 약 3 mm 폭 및 226 mm 길이의 양면 테이프 스트립을 사용하여 랩핑된 전달 지연층을 상부층의 상부 표면에 부착시켰다. 테이프 스트립을 상부층의 상부 표면 및 전달 지연층의 접혀진 부분 사이에 위치시켰다.
177 mm x 35 mm의 티슈의 길이방향 스트립을 하부층 바로아래에서 중앙에 위치시키고, 조립체를 배면시트 위에 및 개구 스펀본드 커버 시트(0.6 온스/평방 야드, 핀 천공된 54 mm 폭의 중앙 영역) 아래에 위치시키고, 이 때 배면시트의 접착제 재료가 용품의 둘레 주위에서 커버 시트를 연결시킨다. 조립체를 길이 238 mm, 및 말단 잎에서의 최대 폭 86 mm, 중앙(가랑이 영역에서의 횡방향 중심선)의 최소 폭 76 mm를 갖는 모래시계 형태의 다이 중에서 중앙에 위치시켰다. 생성된 흡수 용품은 도 18의 용품의 일반적인 외관을 가졌다. 전달 지연층은 용품의 측면으로부터의 누출 방지를 돕기 위한 흡상 차단층으로 사용될 수 있을 것으로 생각된다. 또한, 티슈층은 사용자의 다리에 의해 측면으로 옆으로 압축되었을 때 하부층이 배면시트로부터 멀어져서 몸쪽으로 굴곡될 수 있도록, 하부층의 중앙 부분과 배면시트 사이의 접착제 결합을 막음으로써 신체 맞음새를 향상시키는 것으로 여겨진다.
<실시예 3>
에어펠트 층으로부터 절단한 거즈를 상부 흡수층과 전달 지연층 사이에 삽입 시키는 것을 제외하고는 실시예 2에 따라 용품을 제조하였다. 에어펠트층(결합되지 않은 플러프 층을 형성하기 위한 햄머밀링 후에 공기에 의해 퇴적된 분쇄된 표백 연목 크라프트 섬유)은 340 gsm의 기초 중량 및 칼렌더링 후에 0.17 g/cc의 밀도를 가졌다.
<실시예 4>
하부 흡수층을 성형 에어레드 웹보다는 오히려 에어펠트로부터 제조한 것을 제외하고는 실시예 2에 따라 용품을 제조하였다. 에어펠트 웹은 사인파 패턴으로 엠보싱된 400 gsm 연목층이었고, 상부 표면 상에서 티슈층에 추가로 결합되었다. 가랑이 영역에 각각 약 70 mm 길이 및 2 mm 폭을 갖고 약 40 mm 이격된 2개의 직선 엠보싱된 선들이 또한 제공되었고, 티슈와 함께 제자리에 엠보싱되었다.
<실시예 5>
하부 흡수층을 에어펠트의 고리로부터 제조된 외부 흡수층으로 대체시키고, 전달 지연층을 필름이 흡상 차단층으로 사용될 수 있도록 외부 흡수 부재의 중앙 공극을 라이닝하도록 양면 상에 모두 접착제를 갖는 백색 중합체 필름으로 대체시키는 것을 제외하고는 실시예 3에 따라 용품을 제조하였다. 외부 흡수층은 실시예 3의 거즈의 340 gsm 플러프로부터 제조된 에어펠트(340 gsm의 기초 중량)로부터 제조하였다. 이것을 길이 226 mm, 잎 폭 74 mm 및 중앙 폭 64 mm이고, 길이가 188 mm 및 폭이 44 mm인 직사각형 홀을 갖는 외부 모래시계 형태를 갖는 환형 모래시계 형태로 절단하였다. 백색 필름(표 1의 불투과성 흡상 차단층, 양면에 모두 접착제가 제공됨)은 최종 용품보다 더 넓고 더 길어서, 용품의 최종 절단시에 용품과 동 일한 치수를 갖게 된다. 필름을 에어펠트 고리 위에 위치시켰다. 이어서 길이 177 mm 및 폭 35 mm의 티슈 스트립을 넓은 필름 위에 위치시키고, 에어펠트 고리 중의 중앙 공극에 대하여 중심을 맞추고, 상부 흡수층(성형 에어레드 웹)을 거즈 위에서 중앙에 오도록 하였다. 이어서 복합체 코어를 배면시트와 표면시트 사이에 샌드위치시키고 실시예 2의 용품과 동일한 치수로 절단하였다.
<실시예 6: 맞춰지는 판을 이용한 열 성형>
도 14와 관련하여 위에서 설명한 성형된 금속판을 표 1에 설명한 바와 같이 열가소성 결합제 섬유를 포함하는 175 gsm 치밀화된 에어레드 웹의 열 성형에 사용하였다. 판들을 가열된 프레스[Model 8-14.5, 미국 위스콘신주 밀워키 소재의 보스톤 일렉트릭 히팅(Boston Electric Heating)]의 대향하는 프레스 표면들을 향하는 관계로 장착시키는데, 하부 표면 상에는 암형 판 및 상부 표면 상에는 수형 판을 장착시켰다. 프레스 표면에는 스크류를 사용하여 성형판들을 하부 및 상부 프레스 표면에 타이트하게 장착시키기 위한 드릴링된 홀이 제공되어 있다.
가열기를 190 ℉의 온도로 설정하여 충분한 시간을 주어 성형판들을 가열시켰다(적어도 30분). 표 1에 따른 175 gsm 에어레드 웹의 구역인 에어레드 스트립을 하부(암형) 성형 표면 위에 놓았다. 가열된 프레스에 대한 행정을 4 초로 설정하였다. 시작 단추를 눌러 그들 사이에 에어레드 웹이 있도록 평판들을 함께 하였다. 행정이 완료되었을 때, 평판들을 다시 그들의 초기 위치로 돌려보내고, 성형 에어레드 웹을 판으로부터 조심스럽게 제거하여 냉각시켜 결합제 섬유들을 고화시켰다.
겉보기에는 실질적으로 균일한 밀도를 갖는, 잘 형성된 성형 에어레드 웹이 이러한 방식으로 생성되었다.
이러한 방식으로 제조된 성형 에어레드 웹을 절단하여 실시예 2 및 3에 따라 흡수 용품 내에 넣었다.
<실시예 7: 홈파인 갭>
도 19는 홈파인 갭(96)이 제공되어 있는 성형 에어레드 웹(20)을 묘사한다. 0.14 g/cc의 밀도 및 250 gsm의 기초 중량을 갖도록 표 1의 치밀화 에어레드 웹(20)의 시트를 선택하였다. 이것을 5.5 cm 폭 및 23 cm 길이의 스트립으로 절단하였다. 4 cm의 길이를 갖는 횡방향 슬릿(94)을 스트립(20)의 길이방향 중심에서(길이방향 축에 직각으로) 절단하여 슬릿(94)은 스트립(20)의 길이방향 측면으로부터 동일한 거리에 단부를 가졌다. 유리 현미경 슬라이드(188)를 그의 측면 상에서 켜고, 도 19에 나타낸 바와 같이 슬릿 내로 밀어넣었다. 슬라이드는 2.3 cm의 폭(및 7.3 cm의 길이)을 가져서, 높이가 약 2.3 cm인 에어레드 웹 중의 아치(190)를 제공한다.
이어서 에어레드 웹(20)의 아치모양 영역(190)을 최대의 약 75%로 가열 셋팅된 1400 W 열풍 건(가변 온도 열 건, No. 8977, 미국 위스콘신주 브록필드 소재의 밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션)으로 가열시키는데, 이 때 에어레드 스트립(20)의 표면적의 중앙 30%를 포함하여 아치 전체에 걸쳐 도입된 열풍을 분포시키기 위하여 건의 부드러운 진동과 함께 30초 동안의 기간에 걸쳐 15 cm의 거리로부터 공기가 도입된다. 조립체를 실온(23 ℃, 50% 상대 습도)에서 60초 동안 냉각되도록 하였다. 스트립(20)의 나머지와 동일한 평면으로 압축된 후에도 그의 안정성을 유지한 아치(190)는 약 1.5 cm의 높이로 다시튀어오를 수 있다. 이 아치(190)는 유동성 대변, 또는 다른 체액 또는 다상 물질(슬러리 등)을 수용하는데 적합하다.
<실시예 8: 마이크로파 시도>
앞에서 참고문헌으로 인용하고 2000년 2월 1일에 특허된 루이스 등의 미국 특허 제6,020,580호의 원리에 따라 구성된, 10 cm 직경 및 사분의 일 파 초우크를 갖는 슬릿 원통형 공명실로 마이크로파를 보내는 직사각형 도파관(약 4 cm x 9 cm 단면)을 사용하여 6 kW 제너레이터를 갖는 리차드슨 일렉트로닉스(Richardson Electronics)(미국 일리노이주 라폭스)로부터의 2450 MHz 마이크로파 장치를 구성하였다(역시 도 10 참조). 표 1에 따라 열가소성 결합제 섬유 및 175 gsm의 기초 중량을 갖는 4 인치 폭의 에어레드 웹의 릴을 제공하였다. 에어레드 웹을 풀어서 챔버를 관통시키고 공명실을 통해 웹을 당기기 위하여 가변 속도 드라이브로 기계적으로 구동된 권취 롤에 부착시켰다. 일단 웹이 공명실을 통해 이동하기 시작하면, 마이크로파 발생기에 대한 전원을 켜서 웹을 가열시켰다. 웹 속도는 약 150 피트/분 내지 800 피트/분 범위이고, 전력량은 1.5 kW 내지 6.7 kW 범위이다. 마이크로파 에너지는 웹을 신속하게 가열시켜, 600 피트/분의 웹 속도에서 105 ℃ 이상의 웹 온도를 달성하였다(어느 정도의 냉각이 일어난 후에, 챔버로부터 2 피트 다운스트림에서 105 ℃ 표면 온도를 측정하였다). 웹을 보다 높은 온도, 예를 들면 150 ℃ 또는 175 ℃로 가열시키기 위해서는 관찰된 이 속도에서 보다 높은 전력이 필요하였다.
비록 이 실시예에서는 캐리어 벨트가 사용되지 않았지만, 관련 실시태양에서 웹을 지지하거나 또는 섬유 웹의 절단 구역을 공명실로 운반하기 위하여 마이크로파 투과성인 벨트를 사용할 수 있다.
<실시예 9>
5% 라텍스로 결합된 표백된 서던 연목 크라프트 에어레드 웹을 약 150 gsm의 기초 중량 및 2.3 mm의 두께를 갖도록 제조하였다. 건조한 편평한 웹 1조각을 2% 벨클린(등록상표) DP80(중합체 음이온 반응성 화합물, FMC Corp.) 및 1% 차아인산나트륨 촉매를 포함하는 수용액으로 150%의 습윤 첨가량으로(섬유 g 당 용액 1.5 g) 분무하였다. 웹을 105 ℃에서 건조시킨 다음 175 ℃에서 3분 동안 경화시켰다. 다른 조각은 처리하지 않은 채로 두었다. 미처리 에어레드 웹 및 경화된 처리된 웹을 모두 물로 포화시키고, 평방 인치 당 0.9 파운드의 하중으로 15분 동안 압착시킨 다음, 각각 공기 건조시켰다. 처리된 에어레드 웹은 그의 원 두께의 67%를 보유한 반면, 미처리된 웹은 그의 원 두께의 단지 29%만을 보유하여, 중합체 음이온 반응성 화합물이 습윤 레질리언스를 제공하고 웹의 벌크를 보존하는데 있어서 성공적이었음을 보여주었다.
예시의 목적으로 제공된 상기 실시예들은 본 발명의 영역을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다는 것을 알 수 있을 것이다. 비록 본 발명의 단지 몇 개의 예시적인 실시태양들만을 상기에서 상세하게 설명하였지만, 당 업계의 통상의 숙련인은 본 발명의 새로운 내용 및 이점에서 물질적으로 벗어나지 않고서 예시적인 실시태양에 많은 변형이 가능함을 용이하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 모든 변형은 하기하는 특허 청구의 범위 및 그의 모든 등가물에서 정의되는 본 발명의 영역 내에 포함되어야 한다. 추가로, 몇몇 실시태양들, 특히 바람직한 실시태양들의 이점들을 모두 달성하지 못하는 많은 실시태양들이 고안될 수 있으며, 특정 이점의 부재가, 이 실시태양이 본 발명의 영역 밖에 있음을 반드시 의미하는 것으로 간주되지는 않음을 알아야 한다.

Claims (56)

  1. a) 셀룰로스계 섬유 및 고체 결합제 재료를 포함하는 흡수 웹을 제공하는 단계,
    b) 초 당 0.3 내지 6미터의 평균 기계 속도로 흡수 용품을 제조 기계를 통해 이동시키는 단계,
    c) 웹이 이동할 때 에너지원으로 결합제 재료를 가열하여 결합제 재료가 점성이 되도록 결합제 재료의 온도를 상승시키는 단계,
    d) 결합제 재료가 여전히 점성인 동안에 웹을 성형 표면에 대하여 변형시켜 2 내지 25 mm의 전체 표면 깊이를 갖는 입체적인 형태를 부여하는 단계,
    e) 흡수 웹의 가열을 감소시켜 결합제 재료가 냉각되도록 하는 단계,
    f) 배면시트와 표면시트 사이에 흡수 웹을 배치시키는 단계, 및
    g) 표면시트 부분을 배면시트 부분에 부착시키는 단계
    를 포함하는, 공업용 제조 기계를 이용한 흡수 용품의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 결합제 재료의 가열이 고주파 에너지에 의해 이루어지는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 고주파 에너지가 마이크로파를 포함하고, 상기 결합제 재료가 마이크로파 감응성인 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 결합제 재료의 가열이 튜닝가능한 마이크로파 공명 챔버를 통해 웹을 통과시키는 것을 추가로 포함하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 튜닝가능한 마이크로파 공명 챔버가 원통형 단면을 갖는 것인 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 결합제 재료의 가열이 성형 표면으로부터 전도에 의한 열에 의해 이루어지는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 결합제 재료의 가열이 가열된 유체의 흐름이 웹을 향하도록 하는 것을 포함하는 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가열된 유체가 진동 성분과 함께 그의 속도로 이동하는 방법.
  9. 제7항에 있어서, 상기 성형 표면이 기체 투과성이고, 가열된 기체가 웹을 관통하는 것인 방법.
  10. 제7항에 있어서, 상기 가열된 유체가 20 내지 100 중량%의 증기를 포함하는 방법.
  11. 제7항에 있어서, 상기 가열된 유체가 90 내지 100 중량%의 열풍을 포함하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 성형 표면이 입체적인 통기 건조 직물, 입체적인 와이어 메쉬, 및 미세한 홀이 제공되어 있는 입체적인 경질 표면으로부터 선택된 다공질 부재를 포함하는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 웹의 가열 및 웹의 변형이 동시에 일어나는 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 웹의 가열이 웹의 변형 전에 일어나는 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 웹의 가열이 웹의 변형 후에 일어나는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 상기 성형 표면에 대한 웹의 변형 전에 흡수 웹 위에 표면시트를 배치시키는 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 처리 전의 흡수 웹이 편평한 방법.
  18. 제1항에 있어서, 상기 결합제 재료가 셀룰로스보다 더 큰 유전손 상수를 갖는 것인 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 결합제 재료가 이성분 섬유를 포함하는 것인 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 웹의 최대 온도가 결합제의 가열 동안에 160 ℃를 넘지 않는 방법.
  21. a) 제1 제조 부위에서 5 내지 50%의 열가소성 결합제 재료를 또한 포함하는 셀룰로스 섬유의 편평한 에어레드(airlaid) 웹의 권취 롤을 제공하는 단계,
    b) 제2 제조 부위에서 롤을 풀어서 흡수 용품을 제조하기 위한 제조 시스템의 성형 구역에 에어레드 웹을 공급하는 단계,
    c) 성형 구역 내에서 에어레드 웹을 가열시키는 단계,
    d) 성형 구역 내에서 가열된 에어레드 웹을 성형 지지체에 대하여 변형시켜 5 내지 25 mm의 표면 높이를 갖는 입체적인 형태를 갖는 성형 에어레드 웹을 생성시키는 단계, 및
    e) 성형 에어레드 웹을 액체 불투과성 배면시트에 부착시키는 단계
    를 포함하는 흡수 용품의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 상기 성형 에어레드 웹이 성형에 의해 부여된 중앙의 길이방향 상승부(hump) 및 다수개의 횡방향 굴곡 대역을 포함하는 방법.
  23. 제21항에 있어서, 상기 웹의 가열이 웹에 대한 마이크로파 에너지에 의해 이루어지는 방법.
  24. 제21항에 있어서, 상기 웹의 가열이 웹을 관통하는 열풍에 의해 이루어지는 방법.
  25. 제21항에 있어서, 상기 웹의 가열 및 웹의 변형이 동시에 일어나는 방법.
  26. 제21항에 있어서, 상기 웹의 가열이 웹의 변형 전에 일어나는 방법.
  27. 제21항에 있어서, 상기 웹의 가열이 웹의 변형 후에 일어나는 방법.
  28. 삭제
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 삭제
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  34. 삭제
  35. 삭제
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  37. 삭제
  38. 삭제
  39. a) 각각 2개의 길이방향 측면을 갖고, 각각의 웹이 셀룰로스계 섬유 및 결합제 재료를 포함하는 제1 및 제2 에어레드 웹을 제공하는 단계,
    b) 웹의 길이방향 측면 근처에서는 비교적 편평하고 웹의 중앙 근처에서는 보다 많이 윤곽을 나타내는 입체적인 형태를 갖도록 각 웹을 성형 표면에 대하여 변형시키는 단계,
    c) 성형 표면에 대하여 변형되어 있는 동안에 각 웹을 충분히 가열시켜 결합제 재료가 셀룰로스계 섬유에 결합되도록 하는 단계,
    d) 제2 웹 위에 제1 웹을 배치시켜 성형 에어레드 웹의 퇴적물을 형성시키는 단계,
    e) 배면시트 위에 성형 에어레드 웹의 퇴적물을 배치시키는 단계,
    f) 성형 에어레드 웹의 퇴적물 위에 표면시트를 배치시키는 단계, 및
    g) 표면시트를 배면시트에 부착시키는 단계
    를 포함하는 흡수 용품의 제조 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 성형 에어레드 웹의 퇴적물보다 더 넓고, 중앙의 공극이 그 안에 있는 외부 흡수 부재를 제공하는 단계, 중앙 공극 위에 흡상 차단층을 배치시키는 단계, 및 성형 에어레드 웹의 퇴적물의 일부 또는 전부가 중앙의 공극 내에 있도록 중앙의 공극 위에 성형 에어레드 웹의 퇴적물을 배치시키는 단계를 추가로 포함하고, 상기 배면시트 위에 성형 에어레드 웹의 퇴적물을 배치시키는 단계가 외부 흡수 부재, 흡상 차단층 및 성형 에어레드 웹의 퇴적물의 조합물을 배면시트 위에 배치시키는 것을 포함하는 방법.
  41. 제39항에 있어서, 상기 에어레드 웹 중 하나 또는 둘 다에 개구부를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  42. 제39항에 있어서, 상기 제1 웹에 대한 성형 표면의 입체적인 형태가 상기 제2 웹에 대한 성형 표면의 형태와 상이한 방법.
  43. 제39항에 있어서, 상기 제1 웹에 대한 성형 표면의 입체적인 형태가 상기 제2 웹에 대한 성형 표면의 형태와 동일한 방법.
  44. a) 롤 상에 셀룰로스계 섬유 및 열가소성 결합제 재료를 포함하는 연속적인 길이의 에어레드 웹을 제공하는 단계,
    b) 에어레드 웹의 일정 길이를 성형 지지체를 포함하는 자동화 성형 장치 내로 이송시키는 단계,
    c) 에어레드 웹 중의 결합제 재료를 가열시키는 단계,
    d) 중앙의 상승부(hump)를 포함하는 형태를 에어레드 웹에 부여하도록 에어레드 웹을 성형 지지체에 대하여 변형시키는 단계,
    e) 성형 지지체로부터 웹을 제거하는 단계,
    f) 열가소성 결합제 재료가 냉각되도록 하는 단계,
    g) 성형 지지체에 의해 부여된 형태가 열가소성 결합제 재료에 의해 완제품 흡수 용품에서 안정화되어 있는 에어레드 웹을 자동화 성형 장치로부터 제거하는 단계,
    h) 에어레드 웹을 절단하여 성형 흡수 부재를 형성하는 단계, 및
    i) 성형 흡수 부재를 배면시트 및 표면시트에 부착시키는 단계
    를 포함하는, 자동화 기계에 의한 성형 흡수 용품의 온라인 제조 방법.
  45. 제44항에 있어서, 상기 에어레드 웹을 배면시트와 표면시트 사이에 배치시키기 전에 에어레드 웹에 인접하게 1개 이상의 추가의 흡수 재료층을 배치시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  46. 제45항에 있어서, 상기 1개 이상의 추가의 흡수 재료층 중의 하나 이상이 성형 에어레드 웹을 포함하는 방법.
  47. 제45항에 있어서, 상기 1개 이상의 추가의 흡수 재료층 중의 하나 이상이 흡수 포옴을 포함하는 방법.
  48. 제44항에 있어서, 상기 에어레드 웹에 에너지를 도입하는 단계가 열풍을 웹을 통해 통과시키는 것을 포함하는 방법.
  49. 제44항에 있어서, 상기 에어레드 웹에 도입되는 에너지가 열 에너지, 초음파 에너지, 고주파 에너지, 자외선 에너지, 전자 비임 에너지 및 적외선 에너지 중의 하나를 포함하는 방법.
  50. 제44항에 있어서, 상기 성형 지지체가 회전하는 성형 지지체이고, 상기 회전하는 성형 지지체에 대하여 에어레드 웹을 변형시키는 단계가 성형 지지체 전체에 진공압을 도입하는 것을 포함하는 방법.
  51. 제44항에 있어서, 상기 성형 흡수 부재가 길이방향 측면을 갖고, 상기 성형 지지체에 의해 부여된 형태가 추가로 중앙의 상승부(hump)와 성형 흡수 부재의 길이방향 측면 사이에 배치된 한 쌍의 상승된 길이방향 구성요소들을 추가로 포함하는 방법.
  52. 제44항에 있어서, 에어레드 웹을 성형 부재에 대해 변형시킬 때, 수형(male) 엠보싱 구성요소를 에어레드 웹에 대하여 압축시켜 에어레드 웹 중의 치밀화된 굴곡 라인을 형성시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  53. a) 롤 상에 셀룰로스계 섬유 및 결합제 재료를 포함하는 연속적인 길이의 에어레드 웹을 제공하는 단계,
    b) 에어레드 웹의 일부분에 슬릿을 제공하는 단계,
    c) 웹이 슬릿 주위에서 에어레드 웹의 높이에 단계적인 변화를 부여하는 성형 지지체에 대하여 성형되도록, 성형 지지체를 포함하는 자동화 성형 장치 내로 일정 길이의 에어레드 웹을 이송시키는 단계,
    d) 에어레드 웹에 충분한 에너지를 도입하여 결합제 재료를 활성화시키는 단계,
    e) 성형 지지체에 의해 부여된 형태가 결합제 재료에 의해 완제품 흡수 용품에서 안정화되어 있는 에어레드 웹을 자동화 성형 장치로부터 제거하는 단계,
    f) 에어레드 웹을 절단하여 에어레드 웹의 성형 부분을 포함하는 성형 흡수 부재를 형성하는 단계, 및
    g) 성형 흡수 부재를 배면시트에 부착시키는 단계
    를 포함하는, 홈파인 갭이 있는 흡수 코어를 갖는 흡수 용품의 제조 방법.
  54. 제53항에 있어서, 상기 결합제 재료가 열경화성 재료를 포함하는 것인 방법.
  55. 제53항에 있어서, 상기 결합제 재료가 열가소성 재료를 포함하는 것인 방법.
  56. 제53항에 있어서, 상기 도입된 에너지가 마이크로파 에너지, 자외선 에너지 및 열풍으로부터 선택된 것인 방법.
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