KR100818867B1 - 얇은, 고용량의 다층 흡수성 코어 - Google Patents

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로리 타손 호움즈
마이클 존 니에메이어
로렌스 호웰 소여
로버트 알란 스티븐스
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 얇은, 고용량의 다층 흡수성 재료에 관한 것이다. 상부층은 흡입 특성을 나타내는 반면, 하부층은 분포 특성을 나타낸다. 상부층 및 하부층은 둘다 플러프 펄프 및 초흡수성 재료의 고밀도 배합물이며, 하부층이 상부층 보다 더 큰 밀도를 갖는다. 상부층은 적합하게는 드럼-성형되고, 하부층은 적합하게는 에어-레이드되고, 추가층은 상부층과 하부층 사이에 삽입되거나 또는 상부층 위에 추가될 수 있다. 흡수성 재료는 기저귀, 배변연습용 팬츠, 여성 위생용품, 실금용품 및 수영복과 같은 흡수성 제품에서 분별되는 흡수성 보호를 제공하는데 이용될 수 있다.
플러프 펄프, 초흡수성 재료, 상부층, 하부층, 흡수성 제품

Description

얇은, 고용량의 다층 흡수성 코어{Thin, High Capacity Multi-Layer Absorbent Core}
본 발명은 얇은, 고밀도, 고용량의 다층 흡수성 재료 및 그러한 재료의 제조 방법에 관한 것이다.
고흡수성 재료를 포함하는 많은 공지된 흡수성 복합재는 고흡수성 재료를 비교적 저농도로 포함한다. 즉, 많은 흡수성 복합재는 에어레이드 셀룰로오스 섬유 및 약 20 중량% 미만의 고흡수성 재료를 포함한다. 이는 몇가지 요인으로 인한 것이다.
많은 고흡수성 재료는 사용 중에 액체가 흡수성 복합재에 가해지는 속도로 액체를 흡수할 수가 없다. 따라서, 고흡수성 재료가 액체를 흡수할 수 있을 때까지 비교적 고농도의 섬유상 재료가 그것을 임시로 보유할 필요가 있다. 또한, 섬유는 겔-블록킹이 일어나지 않도록 고흡수성 재료의 입자를 분리하는 작용을 한다. 겔-블록킹은 고흡수성 재료의 입자가 팽윤 중에 변형되어 그 입자 사이 또는 입자와 섬유 사이의 간극을 차단하여 간극을 통한 액체의 유동을 방지하는 상황을 의미한다.
1992년 9월 15일자로 켈렌버거 (Kellenberger)에게 허여된 미국 특허 제5,147,343호는 겔 블록킹의 문제점을 피하기에 적합한 흡수성 복합재를 개시한다. 미국 특허 제5,147,343호는 초흡수제가 21,000 dynes/㎠ 이상의 제한 압력 하에 있는 동안 재료 g 당 27 ㎖ 이상의 0.9 중량% 염화 나트륨 수용액을 흡수할 수 있는 초흡수성 재료의 사용을 개시한다. 초흡수성 재료가 분리 입자 형태인 경우, 약 50 중량% 이상의 초흡수성 재료는 습윤시에 다공성 섬유 매트릭스의 중간 기공 크기 보다 더 큰 크기를 갖는다. 설명된 흡수성 복합재는 약 90 중량% 이하의 초흡수성 재료를 함유하는 것을 말한다.
비교적 저농도의 고흡수성 재료 및 비교적 고농도의 섬유상 재료의 존재는 비교적 두꺼운 흡수성 복합재를 생산하게 한다. 일부 예에서는, 일회용 흡수성 가먼트에서 비교적 두꺼운 흡수성 복합재의 사용이 적절하다. 그러나, 최근에는 전통적인 흡수성 복합재에 비해 얇지만 여전히 동일한 흡수 용량을 갖는 흡수성 복합재의 생산이 점차적으로 요망된다. 특히, 분리 및 누출이 부모, 및 청소년 및 성인 실금용 제품의 사용자에게 있어 가장 염려되는 부분이다. 또한, 유아 및 토들러 제품과 다르게, 청소년 및 성인 팬츠는 고도로 습윤되는 표적 영역에서 최대의 흡수 용량을 필요로 한다. 그러므로, 얇고 높은 흡입 (intake) 능력을 가진 흡수성 복합재가 절실히 요망된다.
비교적 얇은 흡수성 복합재를 생산하기 위해 지속적 증가량의 고흡수성 재료를 흡수성 복합재에 혼입시키게 되었다. 그 이유는 그러한 고흡수성 재료의 흡수 용량이 일반적으로 섬유상 재료의 흡수 용량 보다 몇배 더 크기 때문이다. 예를 들면, 목재 펄프 플러프의 섬유상 매트릭스는 목재 펄프 플러프 g 당 약 7-9 g의 액체 (예를 들면, 0.9 중량% 염수)를 흡수할 수 있는 반면, 고흡수성 재료는 고흡수성 재료 g 당 약 15 g 이상, 바람직하게는 약 20 g 이상, 종종 약 25 g 이상의 액체, 예를 들면 0.9 중량% 염수를 흡수할 수 있다.
1992년 9월 22일자로 켈렌버거 등에게 허여된 미국 특허 제5,149,335호는 비교적 고농도의 초흡수성 재료를 함유하는 흡수성 구조체에 관한 것이다. 특별하게는, 미국 특허 제5,149,335호는 초흡수성 재료를 비교적 고농도로 이용하고자 할 때 소정의 흡수 특징을 갖는 초흡수성 재료의 사용을 기재한다. 특별하게는, 초흡수성 재료는 재료 g 당 약 15 g 이상의, 5-분 부하 흡수성 (Absorbency Under Load) 값 및 약 60초 미만의 자유-팽윤 속도를 갖는 것으로 설명된다.
1999년 2월 2일자로 탄 (Tan) 등에게 허여된 미국 특허 제5,866,242호는 하나 이상의 층이 초흡수성 재료를 함유하지 않는 다층 흡수성 재료에 관한 것이다.
얇은 흡수성 복합재를 생산하고자 할 때, 종종 유체 흡입 성능, 용량 및 유연성과 같은 다른 필요한 특질이 희생된다. 얇은 형태로 고용량을 얻기 위해 흡수성 재료를 치밀화할 때, 아주 종종 단단한 점이 재료내에 발생하여 재료 내에 강성이 형성된다. 한편, 저밀도를 갖는 얇은 재료가 제조될 때, 결과 재료는 유연하지만, 얇은 저밀도 재료는 낮은 흡수 용량을 갖는다. 유연한 저밀도의 고용량 재료는 일반적으로 두껍고 부피가 크며 착용자에게 불편하게 보이고 느껴진다.
따라서, 얇고 높은 유체 흡수 용량을 가진 흡수성 재료를 필요로 하고 있다.
또한 표적 영역에서 최대 유체 흡수 용량을 가진 분별 흡수층이 있는 흡수성 가먼트를 필요로 하고 있다.
발명의 요약
본 발명은 높은 유체 흡수 용량을 가진 현저하게 얇은 제품을 얻게 하는, 고농도의 초흡수제를 가진 다층의 고밀도 연질 재료로 제조된 흡수성 재료, 및 그러한 흡수성 재료의 제조 방법에 관한 것이다. 상부층은 흡입 특성을 유지하며 분포된 하부의 보유층 보다 더 낮은 밀도를 갖도록 설계된다. 상부층은 펄프 플러프 및 초흡수성 재료 (SAM)의 드럼 성형된 복합재이다. 하부층은 절단되어 다층 흡수성 재료의 필요한 위치에 놓여진 펄프 플러프 및 SAM의 에어-레이드 복합재이다. 드럼 성형된 상부층과 고밀도 에어-레이드 하부층을 함께 사용하면 부피가 줄고 전체 용량의 흡입 성능을 유지하면서 형태에 적합하고 편안한 유연한 연질 재료의 생산이 가능하게 된다. 상부층 또는 하부층과 유사한 추가의 흡수제 층은 상부 및 하부층 사이에 삽입될 수 있다. 일단 다층 흡수성 재료가 형성되면, 복합 흡수성 재료는 티슈로 랩핑되고 치밀화될 수 있다.
흡수성 재료는 약 1 내지 7 ㎜의 벌크 두께, 및 본원에 기재된 액체 포화 용량 시험 절차를 이용하여 측정된, 흡수성 재료 g 당 0.9 중량% 염화 나트륨 용액 약 14 내지 40 g의 흡수 용량을 갖는다. 적합하게는, 흡수성 재료는 흡수성 재료 g 당 0.9 중량% 염화 나트륨 용액 16 g 이상, 더욱 적합하게는 18 g 이상의 흡수 용량을 갖는다. 상부층은 약 20 내지 80 중량%의 초흡수성 재료를 함유할 수 있고 0.1 내지 0.4 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 하부층은 약 10 내지 80 중량%의 초흡수성 재료를 함유할 수 있고 0.2 내지 0.5 g/㎤의 밀도를 가질 수 있다. 고농도의 초흡수성 재료 및 고밀도를 갖는 상부층은 양호한 흡입 성능을 유지하고 아주 고밀도의 하부층과 함께 상승적으로 작용한다. 상부층은 하부층을 향한 저면을 갖고, 하부층은 상부층의 저면을 향한 상면을 가지며, 상부층의 저면의 표면적은 하부층의 상면의 표면적보다 더 크다.
흡수성 재료는 상부층을 드럼 성형하고 드럼 성형된 상부층을 오프라인 성형된, 예를 들면 에어레이드 하부층에 결합시킴으로써 제조될 수 있다.
본 발명의 특징 및 이점은 분별되게 얇은, 다층의 고용량 흡수성 재료를 제공하는 것이다. 본 발명의 또다른 특징 및 이점은 흡수성 가먼트의 표적 영역에서 최대 흡수 용량을 제공할 수 있는 얇은, 다층의 고용량 흡수성 재료를 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 흡수성 재료의 한 실시태양의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 흡수성 재료의 다른 실시태양의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 흡수성 재료의 또다른 실시태양의 사시도이다.
도 4는 제품을 착용할 때 착용자를 향하는 제품의 표면을, 흡수성 재료를 포함한 기본적인 특징을 나타내기 위해 부분적으로 절단해서 나타내는, 부분적으로 해체되어 연신된 편평한 상태의 유아의 배변연습용 팬츠의 평면도이다.
도 5는 흡수성 재료를 제조하는데 사용되는 장치의 평면도이다.
도 6은 실시예 1에 사용된 흡수성 패드 시험 샘플의 평면도이다.
도 7은 실시예 1에 사용된 흡수성 패드 대조용 샘플의 평면도이다.
도 8은 흡수성 구조체의 액체 포화 보유 용량을 결정하기 위한 장치의 예시이다.
도 9는 흡수성 재료의 부하 흡수성 (AUL)을 결정하기 위한 장치의 예시이다.
도 10 및 11은 초흡수성 겔 층 투과성 (GBP)을 결정하기 위한 장치의 예시이다.
도 12는 흡수성 구조체의 흡입 및 유출 특성을 결정하기 위한 장치의 예시이다.
정의
본 명세서의 내용에서, 아래의 각 용어 또는 구는 다음 의미(들)를 포함할 것이다.
"에어-레이드"는 셀룰로오스 타입 섬유와 같은 섬유, 및 초흡수성 재료가 베이스 시트로서 철망 상에 배열되고 베이스 시트가 접착제로 분무되거나 또는 열 활성화 섬유, 분체 등과 배합되는, 재료의 제조 방법을 의미한다. 별법으로, 베이스 시트는 베이스 시트 성분 사이에 상당한 수소 결합을 형성하기에 충분한 열 및 압력으로 캘린더링될 수 있다. 따라서, 에어-레이드 재료는 본디드 재료이다.
"베이스 시트"는 넓은 폭의 흡수성 재료를 형성하기 위한 오프-라인 재료 생산 방법으로부터 얻은 흡수성 재료 웹을 의미한다. 베이스 시트 폭은 일반적으로 흡수성 제품에 사용되는 흡수성 재료 폭의 배수이다. 베이스 시트는 일반적으로 흡수성 제품에 적절한 폭으로 잘려지고 가공에 적절한 롤 또는 포장으로 다시 감겨진다.
"본디드"는 두 요소의 접합, 점착, 연결, 부착 등을 의미한다. 두 요소는 그들이 서로에게 직접적으로 결합될 때 또는 각각이 중간 요소에 직접 결합될 때와 같이 서로에게 간접적으로 결합될 때 함께 결합되는 것으로 간주될 것이다.
"드럼-성형"은 셀룰로오스 타입 섬유와 같은 섬유, 및 초흡수성 입자가 드럼 성형기 내에서 응집층으로 형성되는, 재료를 제조하기 위한 소비자 제품 가공 작업의 일체 부분인 온라인 방법을 의미한다.
"높은 겔 강도"는 0.65를 넘는, 적합하게는 0.75를 넘는, 또는 적합하게는 0.85를 넘는 겔 강도 값을 가진 재료를 의미하며, 여기서 겔 강도는 0.9 AUL 용량을 원심분리 보유 용량 (CRC)으로 나눔으로써 결정된다.
단일 층을 언급할 때의 "층"은 두께 내의 단일 평면 요소와 임의의 다른 평면 요소 사이에 임의의 계면이 전혀 없이 두께를 갖는 단일 평면 요소를 의미한다.
"종방향" 및 "횡방향"은 도 4에 종축 및 횡축으로 표시된 바와 같은 통상적인 의미를 갖는다. 종축은 제품의 면에 놓여지고 제품이 착용될 때 서있는 착용자를 좌측 및 우측 신체 절반으로 양분하는 수직면과 일반적으로 평행이다. 횡축은 종축과 일반적으로 수직인 제품의 면에 놓여진다. 예시된 제품은 횡방향으로 보다 종방향으로 더 길다.
"하부층"은 층의 면 내에서 액체를 흡수하고 분포시키며 그 안에 액체를 보유하는 흡수성 재료의 층을 의미한다. 하부층은 전형적으로 상부층 아래에 위치되므로 상부층이 유입 액체에 더 가깝다. 하부층은 상부층 보다 더 높은 밀도를 가질 수 있다.
"멜트블로운 섬유"란 용융된 열가소성 재료를 다수개의 미세한, 일반적으로 원형인 다이 모관을 통해, 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 섬세화 (纖細化)시켜 그의 직경을 감소시켜 미세섬유 직경이 될 수 있게 하는 집중 고속의 열기 (예 를 들면, 공기) 흐름에 용융 실 또는 필라멘트로서 압출시킴으로써 제조된 섬유를 의미한다. 그후에, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 흐름에 의해 운반되고 수집 표면 상에 퇴적되어 불규칙하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 그러한 방법은 예를 들면 부틴 (Butin) 등의 미국 특허 제3,849,241호에 기재되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속적 또는 불연속적일 수 있는 미세섬유이며, 일반적으로 약 0.6 데니어 미만이며, 수집 표면 상에 퇴적될 때 일반적으로 점착성이다. 본 발명에 사용된 멜트블로운 섬유는 바람직하게는 실질적으로 연속적인 길이를 갖는다.
"중합체"는 단독중합체, 공중합체, 예를 들면 블록, 그래프트, 랜덤 및 교대 공중합체, 삼원공중합체 등 및 그의 블렌드 및 변형을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 특별하게 제한되지 않으면 용어 "중합체"는 재료의 모든 가능한 기하학적 형태를 포함할 것이다. 이 형태는 이소택틱, 신디오택틱 및 어택틱 대칭을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
"펄프 플러프" 또는 "플러프 펄프"는 셀룰로오스 섬유로 제조된 재료를 의미한다. 섬유는 천연 또는 합성, 또는 그의 혼합 섬유일 수 있다. 재료는 전형적으로 경량이며 흡수 특성을 갖는다.
"초흡수제" 또는 "초흡수성 재료"는 가장 바람직한 조건 하에서 0.9 중량% 염화 나트륨을 함유하는 수용액에서 그의 중량의 약 15배 이상, 바람직하게는 그의 중량의 약 30배 이상을 흡수할 수 있는 수팽윤성, 수불용성 유기 또는 무기 재료를 의미한다. 초흡수성 재료는 천연, 합성 및 개질된 천연 중합체 및 재료일 수 있다. 또한, 초흡수성 재료는 실리카겔과 같은 무기 재료, 또는 가교 결합된 중합체 와 같은 유기 화합물일 수 있다.
"표면"은 공기, 가스 및(또는) 액체에 대해 투과성이든 불투과성이든, 임의의 층, 필름, 직물, 부직물, 라미네이트, 복합재 등을 포함한다.
"상부층"은 액체를 흡입하고, 액체의 일부를 유지하고 하부층이 나머지 액체를 탈착하도록 하는 흡수성 재료의 층을 의미하며, 여기서 하부층은 상부층 아래에 액체의 유입 방향과 반대편에 위치한다. 상부층은 하부층 보다 더 낮은 밀도를 가질 수 있다.
이들 용어는 명세서의 나머지 부분에서 추가의 용어로 정의될 수 있다.
본 발명은 고농도의 초흡수제를 가진 다층의 고밀도 연질 재료로 제조된 흡수성 재료에 관한 것이다. 본 발명의 흡수성 재료는 적합하게는 흡수성 제품에 합체될 수 있다. 용어 "흡수성 제품"이란 기저귀, 배변연습용 팬츠, 수영복, 흡수성 언더팬츠, 유아 와이프, 실금용품, 여성 위생용품 및 의료용 흡수성 제품 (예를 들면, 흡수성 의료용 가먼트, 언더패드, 붕대, 드레이프 및 의료용 와이프)을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 본원에 사용된 용어 "실금용품"은 아동용 흡수성 속옷, 자폐증 아동 또는 지체 장애의 결과로서 방광/장 조절 문제를 가진 다른 사람과 같은 특별한 필요를 가진 아동 또는 청소년용 흡수성 가먼트, 및 노년 실금자용 흡수성 가먼트를 포함한다.
도 1에 대해서 보면, 본 발명의 흡수성 재료 (20)의 샘플이 예시되어 있다. 흡수성 재료 (20)는 착용자를 향하고 (또는) 접촉하도록 구성된 상부층 (22), 및 상부층 (22)에 인접한 하부층 (24)을 포함한다. 도 2에 나타낸 별법의 실시태양에서, 중간층 (26)이 상부층 (22)과 하부층 (24) 사이에 위치될 수 있다. 도 3에 나타낸 또다른 실시태양에서, 추가층 (28)이 상부층 (22) 위에 위치될 수 있다. 상부층 (22) 및 하부층 (24) 이외에, 흡수성 재료 (20)는 흡수성 재료 (20)가 부피가 너무 커지지 않는다면 실제로 임의 수의 중간층 (26) 및(또는) 추가층 (28)을 포함할 수 있다. 상부층 (22)은 일반적으로 흡입 특성을 유지하도록 설계되지만, 하부층 (24)은 일반적으로 분포 및 보유 특성을 유지하도록 설계된다. 따라서, 유체 흡입 성능은 더 높은 밀도 수준에서 감소하는 경향이 있으므로 일반적으로 하부층 (24)이 상부층 (22) 보다 더 높은 밀도를 갖도록 설계된다. 그러나, 전체 제품 성능이 유지되기만 한다면 상부층은 하부층과 동등하거나 또는 더 높은 밀도를 가질 수 있다. 상부층 (22)은 적합하게는 고농도의 초흡수성 재료 및 고밀도를 갖지만 양호한 흡입 성능을 유지하고 고밀도 하부층 (24)과 함께 상승적으로 작용한다.
본 발명의 또다른 실시태양에서, 하부층 (24)은 상부층 (22) 보다 더 작을 수 있고 불연속일 수 있다. 즉, 하부층 (24)은 더 작은, 특별한 형태의 단편으로 절단되거나 또는 수개의 단편으로 절단되고 고흡수 용량이 가장 필요한 면에 놓여짐으로써 고흡수능이 필요하지 않은 면에서의 벌크 두께를 최소화하게 된다.
흡수성 재료 (20)는 일반적으로 압축적이고, 편안하고, 착용자의 피부에 대해 비자극적이며 액체 및 특정 신체 배설물을 흡수하고 유지할 수 있다. 흡수성 재료 (20)의 각 층은 셀룰로오스 플러프 펄프와 혼합된, 고농도의 초흡수성 재료 (SAM)를 함유한다. 상부층 (22)에서, 초흡수제 농도는 상부층 (22)의 총 중량을 기준으로 약 20 내지 약 80 중량%, 적합하게는 25 내지 75 중량%, 더욱 적합하게는 30 내지 70 중량%일 수 있다. 따라서, 플러프 펄프의 농도는 층 (22)의 총 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%, 적합하게는 25 내지 75 중량%, 더욱 적합하게는 30 내지 70 중량%일 수 있다. 하부층 (24)에서, 초흡수제 농도는 하부층 (24)의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 80 중량%, 적합하게는 15 내지 80 중량%, 더욱 적합하게는 20 내지 80 중량%일 수 있다. 따라서, 플러프 펄프의 농도는 층 (24)의 총 중량을 기준으로 20 내지 90 중량%, 적합하게는 20 내지 85 중량%, 더욱 적합하게는 20 내지 80 중량%일 수 있다. 임의의 중간층 (26) 또는 추가층 (28)은 적합하게는 상부층 (22) 또는 하부층 (24)에 존재하는 수준과 비교할 만한 농도 범위의 초흡수성 재료를 갖는다.
흡수성 재료 (20)는 약 0.5 내지 7.5 밀리미터 (㎜), 적합하게는 약 1 내지 7 ㎜의 벌크 두께를 갖는다. 상부층 (22)의 벌크 두께는 적합하게는 약 0.2 내지 6.8 ㎜, 더욱 적합하게는 약 0.3 내지 6.5 ㎜이다. 하부층 (24)의 벌크 두께는 적합하게는 약 0.3 내지 6.8 ㎜, 더욱 적합하게는 약 0.5 내지 6.7 ㎜이다.
언급된 바와 같이, 상부층 (22)의 밀도는 하부층 (24)의 밀도 보다 더 작으므로 상부층 (22)이 최대의 흡입을 제공하게 된다. 적합하게는, 상부층과 하부층 사이의 밀도 차이는 약 0 내지 0.4 g/㎤ (g/㏄), 더욱 적합하게는 약 0.05 내지 0.35 g/㏄, 바람직하게는 약 0.15 내지 0.25 g/㏄이다. 더욱 상세하게는, 상부층 (22)의 밀도는 약 0.05 내지 0.45 g/㏄, 적합하게는 약 0.1 내지 0.4 g/㏄의 범위이다. 하부층 (24)의 밀도는 약 0.15 내지 0.55 g/㏄, 적합하게는 약 0.2 내지 0.5 g/㏄의 범위이다. 임의의 중간층 (26) 또는 추가층 (28)은 적합하게는 상부층 (22) 또는 하부층 (24)의 밀도와 비교할만한 수준의 밀도를 갖는다. 예를 들면, 한 실시태양에서 추가층 (28)은 하부층 (24)과 동일하거나 유사한 밀도를 가질 수 있으며, 추가층 (28)과 하부층 (24) 사이에 상부층 (22)이 위치하여 상부층 (22)이 흡입층으로서 작용하고 추가층 (28) 및 하부층 (24) 둘다가 분포층으로서 작용한다.
다른 경우에, 상부층 (22)은 하부층 보다 더 높은 밀도를 가질 수 있다. 밀도 차이는 0.0 g/㎤ (g/㏄) 내지 약 0.2 g/㏄일 수 있다.
본 발명의 흡수성 재료 (20)에 사용된 초흡수성 재료는 가해진 하중 하에 액체를 흡수할 수 있어야 한다. 본원에 사용된, 특정 초흡수성 재료의 부하 흡수성 (AUL) 값은, 일정한 제한 하중 하에 있는 동안 60분 내에 초흡수성 재료 1 g이 흡수할 수 있는 염화 나트륨 수용액 (0.9 중량% 염화 나트륨)의 g 단위의 양을 의미한다.
본 발명의 흡수성 재료 (20)는 적합하게는 약 14 내지 40 g 유체/흡수성 재료 g, 더욱 적합하게는 약 16 내지 38 g/g, 가장 적합하게는 약 18 내지 32 g/g의 포화 흡수 용량을 갖는다. 더욱 상세하게는, 상부층 (22)은 적합하게는 약 14 내지 40 g/g, 더욱 적합하게는 약 16 내지 38 g/g, 가장 적합하게는 약 18 내지 32 g/g의 흡수 용량을 갖는다. 하부층 (24)은 적합하게는 약 14 내지 40 g/g, 더욱 적합하게는 약 16 내지 32 g/g, 가장 적합하게는 약 18 내지 32 g/g의 흡수 용량을 갖는다. 포화 흡수 용량의 결정 방법은 아래에 상세히 설명되어 있다.
셀룰로오스 플러프 펄프는 적합하게는 목재 펄프 플러프를 포함한다. 목재 펄프 플러프는 합성, 중합성, 멜트블로운 섬유로 또는 멜트블로운 섬유 및 천연 섬유의 혼합 섬유로 교체될 수 있다. 바람직한 한 유형의 플러프는 유.에스. 알리앙스 (U.S. Alliance, Childersburg, Alabama, U.S.A.)로부터 상품명 CR1654로 판매되는 것으로서 주로 연목 섬유를 함유하는 표백된 고흡수성 황산염 목재 펄프이다. 와이어하우저 (Weyerhaeuser of Federal Way, Washington, U.S.A.)로부터 상품명 ND-416으로 판매되는 특별한 치밀화 펄프는 몇몇 가공 상의 이점을 제공할 수 있다.
적합한 초흡수성 재료는 천연, 합성 및 개질된 천연 중합체 및 재료로부터 선택될 수 있다. 초흡수성 재료는 실리카겔과 같은 무기 재료, 또는 한천, 펙틴, 구아 검 등과 같은 천연 재료, 및 합성 히드로겔 중합체와 같은 합성 재료를 포함한 유기 화합물일 수 있다. 그러한 히드로겔 중합체는 예를 들면 폴리아크릴산의 알칼리 금속염; 폴리아크릴아미드; 폴리비닐 알코올; 에틸렌 말레산 무수물 공중합체; 폴리비닐 에테르; 히드록시프로필셀룰로오스; 폴리비닐 모르폴리논; 비닐 술폰산, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 피리딘의 중합체 및 공중합체 등을 포함한다. 다른 적합한 중합체는 가수분해된 아크릴로니트릴 그래프트된 전분, 아크릴산 그래프트된 전분 및 이소부틸렌 말레산 무수물 공중합체 및 그의 혼합물을 포함한다. 히드로겔 중합체는 바람직하게는 약하게 가교 결합되어 재료를 실질적으로 수불용성으로 만든다. 가교 결합은 예를 들면, 조사에 의해 또는 공유, 이온, 반데르 바알스 또는 수소 결합에 의한 것일 수 있다. 초흡수성 재료는 입자, 섬유, 플레이크, 구 등을 포함한, 흡수성 구조체에 사용하기에 적합한 임의의 형태일 수 있다. 본 발명의 한 실시태양에서, 초흡수성 재료는 히드로콜로이드, 바람직하게는 이온성 히드로콜로이드의 입자를 포함한다.
전형적으로, 초흡수성 재료는 물에서 그의 중량의 약 15배 이상, 바람직하게는 그의 중량의 약 25배 이상을 흡수할 수 있다. 적합한 초흡수성 재료는 각종 공급업체, 예를 들면 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Company located in Midland, Michigan, U.S.A.) 및 스톡하우젠 게엠바하 (Stockhausen GmbH & Co. KG, D-47805 Krefeld, Federal Republic of Germany)로부터 구입가능하다. 본 발명에 유용한 특정 SAM 중의 하나는 스톡하우젠 게엠바하로부터 판매되는 FAVOR(등록상표) SXM 9543이다. 이러한 SAM은 본 발명의 흡수성 패드 (20)에서의 양호한 가공성 및 기능적 성능을 제공한다. 다른 적합한 유형의 초흡수성 재료는 본원에 참고로 포함된, 1997년 2월 11일자로 멜리우스 (Melius) 등에게 허여된 미국 특허 제5,601,542호; 1999년 12월에 출원되어 킴벌리-클라크 코포레이션에게 양도된 미국 특허 출원 제09/475,829호; 및 1999년 12월에 출원되어 킴벌리-클라크 코포레이션에게 양도된 미국 특허 출원 제09/475,830호에 기재되어 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 특정 초흡수성 재료의 예는 스톡하우젠으로부터 상품명 FAVOR(등록상표) SXM 77 및 FAVOR(등록상표) SXM 880으로 판매되는 폴리아크릴레이트 재료 및 다우 케미칼 (Dow Chemical, USA)로부터 상품명 드라이테크 (DryTech) 2035로 판매되는 폴리아크릴레이트 재료이다. 이들 초흡수성 재료에 대한 겔 강도 및 투과성 데이타는 표 1에 기록되어 있다.
초흡수성 겔 강도 및 투과성
초흡수제 겔 강도 투과성 (e-9 ㎠)
FAVOR(등록상표) SXM 9543 0.9 300
FAVOR(등록상표) SXM 880 0.7 80
FAVOR(등록상표) SXM 77 0.6 15
드라이테크 2035 0.4 40

초흡수성 재료는 비팽윤된 상태로 미국 재료 시험 협회 (ASTM) 시험 방법 D-1921에 따른 체질 분석에 의해 결정된, 약 50 미크론 내지 약 1,000 미크론, 바람직하게는 약 100 미크론 내지 약 800 미크론의 최대 단면 직경을 갖는 입자 형태일 수 있다. 상기 범위 내에 드는 초흡수성 재료의 입자는 고체 입자, 다공성 입자를 포함할 수 있거나, 또는 기재된 크기 범위의 입자내로 응집된 더 작은 많은 입자를 포함한 응집된 입자일 수 있음을 이해하여야 한다. 흡수성 재료 (20)는 흡수성 재료의 본래의 상태 및(또는) 형태를 유지하는 적합한 티슈 랩에 의해 랩핑되거나 둘러싸여질 수 있다.
도 4는 가먼트를 착용할 때 착용자를 향하는 배변연습용 팬츠의 표면을 나타내는, 그 안에 본 발명의 흡수성 재료가 포함된 유아의 배변연습용 팬츠 (40)를 부분적으로 해체되어 연신된 편평한 상태로 나타낸다. 흡수성 샤시 (14)는 한쌍의 횡방향으로 대향된 측면 연부 (136), 및 전방 허리 연부 (138) 및 후방 허리 연부 (139)로 불리우는 한쌍의 종방향으로 대향된 허리 연부를 한정한다. 배변연습용 팬츠가 체결된 위치일 때 (도시하지 않음), 흡수성 샤시는 또한 전방 허리 연부 (138) 및 후방 허리 연부 (139)를 따라 허리 개방부를 한정하며 횡방향으로 대향된 측면 연부 (136)를 따라서 2개의 다리 개방부를 한정한다. 샤시 (14)는 또한 거의 사각형인 복합 구조체 (133), 한쌍의 횡방향으로 대향된 전방 측면 패널 (134) 및 한쌍의 횡방향으로 대향된 후방 측면 패널 (234)을 포함한다. 복합 구조체 (133) 및 측면 패널 (134 및 234)은 일체로 형성될 수 있거나, 또는 도 4에 나타낸 바와 같이 2개 이상의 분리 요소를 포함할 수 있다.
예시된 복합 구조체 (133)는 외부 커버 (44), 중첩된 관계로 외부 커버에 연결된 신체측 라이너 (42), 및 외부 커버 (44)와 신체측 라이너 (42) 사이에 위치된 본 발명의 흡수성 재료 (20)를 포함한다. 사각형의 복합 구조체 (133)는 전방 및 후방 허리 연부 (138 및 139)의 일부를 형성하는 대향 선형 말단 연부 (145), 및 흡수성 샤시 (14)의 측면 연부 (136)의 일부를 형성하는 대향 직선, 또는 곡선 측면 연부 (147)를 갖는다. 참고로, 배변연습용 팬츠 (20)의 종축 및 횡축의 방향을 나타내는 화살표 (48 및 49)가 도 4에 예시되어 있다.
액체 투과성 신체측 라이너 (42)는 외부 커버 (44) 및 흡수성 재료 (20) 위에 놓인 것으로 예시되지만 (도 4), 외부 커버 (44)와 동일한 크기를 가질 필요는 없다. 신체측 라이너 (42)는 바람직하게는 유아의 피부에 유연하고, 부드러운 느낌을 주며 비자극적이다. 또한, 신체측 라이너 (42)는 착용자에게 비교적 건조한 표면을 제공하고 액체가 그의 두께를 통해 쉽게 투과되도록 하기 위해, 흡수성 재료 (20) 보다 덜 친수성일 수 있다. 흡수성 재료 (20) (도 4)는 외부 커버 (44)와 신체측 라이너 (42) 사이에 위치되며, 그 성분들은 당 업계에 공지된 바와 같이 접착제와 같은 임의의 적합한 수단에 의해 함께 접합될 수 있다.
흡수성 샤시 (14)는 또한 흡수성 재료 (20)와 서로 대면하는 표면을 따라서 주로 액체를 수용하고. 임시 저장하고 (또는) 운반하도록 설계된 다른 재료를 포함하여 흡수성 재료 (20)의 흡수 용량을 최대화하게 된다. 하나의 적합한 재료는 서지층 (도시하지 않음)으로 불리우며, 그것은 예를 들면 약 50 g/㎡의 기초 중량을 가진 재료일 수 있으며, 코사 코포레이션 (KoSa Corporation, in Salisbury, North Carolina, U.S.A.)으로부터 판매되는 폴리에스테르 코어/폴리에틸렌 외피를 포함하는 3 데니어 이성분 섬유 60% 및 코사 코포레이션으로부터 판매되는 6 데니어 폴리에스테르 섬유 40%의 균질 블렌드의 통기-본디드-카디드 웹을 포함할 수 있다.
외부 커버 (44)는 바람직하게는 실질적으로 액체 불투과성이고, 탄성이고, 연신성이거나 비연신성인 재료를 포함한다. 외부 커버 (44)는 단일층의 액체 불투과성 재료일 수 있지만, 바람직하게는 층 중의 적어도 하나가 액체 불투과성인 다층 라미네이트 구조를 포함한다. 예를 들면, 외부 커버 (44)는 적합하게는 라미네이트 접착제 (도시하지 않음)에 의해 함께 접합된 액체 투과성 외층 및 액체 불투과성 내층을 포함할 수 있다. 연속적으로 또는 비드, 분무, 팽행 와선으로서 불연속적으로 이용될 수 있는 적합한 라미네이트 접착제는 핀들레이 어드헤시브, 인크. (Findley Adhesives, Inc. of Wauwatosa, Wisconsin, U.S.A.) 또는 내셔날 스타치 앤 케미칼 캄파니 (National Starch and Chemical Company, Bridgewater, New Jersey, U.S.A.)로부터 구입할 수 있다. 액체 투과성 외층은 임의의 적합한 재료일 수 있으며 바람직하게는 일반적으로 직물상 조직을 제공하는 것일 수 있다. 그러한 재료 중의 한가지 예는 20 gsm (g/㎡) 스펀본드 폴리프로필렌 부직 웹이다. 외층은 액체 투과성 신체측 라이너 (42)를 제조하는 재료로 제조될 수도 있다. 외층이 반드시 액체 투과성이어야 할 필요는 없지만, 그것은 착용자에게 비교적 직물상 조직을 제공하는 것이 바람직하다.
외부 커버 (44)의 내층은 액체 및 증기 둘다에 대해 불투과성이거나, 또는 액체 불투과성이고 증기 투과성일 수 있다. 내층은 바람직하게는 플라스틱 박막으로부터 제조되지만, 다른 연질 액체 불투과성 재료가 사용될 수도 있다. 내층, 또는 단일층일 때의 액체 불투과성 외부 커버 (44)는 배설물이 침대 시트 및 의복과 같은 제품 뿐만 아니라 착용자 및 보호자를 젖게 하는 것을 방지한다. 액체 불투과성 내층으로서 사용하기에 적합한 액체 불투과성 필름, 또는 단일층 액체 불투과성 외부 커버 (44)는 헌츠만 패키징 (Huntsman Packaging of Newport News, Virginia, USA)로부터 판매되는 0.02 ㎜ 폴리에틸렌 필름이다. 외부 커버 (44)가 단일층 재료이면, 더욱 직물상 외관을 얻기 위해 엠보싱 및(또는) 무광택 표면 마무리될 수 있다. 이미 언급된 바와 같이, 액체 불투과성 재료는 일회용 흡수성 제품의 내부로부터 증기가 빠져나가도록 하면서 여전히 액체가 외부 커버 (44)를 통과하는 것은 방지할 수 있다. 적합한 "통기성" 재료는 코팅되거나 또는 필요한 정도의 액체 불투과성을 부여하도록 달리 처리된 미공성 중합체 필름 또는 부직물로 구성된다. 적합한 미공성 필름은 미쯔이 토아쯔 케미칼스, 인크. (Mitsui Toatsu Chemicals, Inc., Tokyo, Japan)로부터 판매되는 PMP-1 필름 재료, 또는 3M 캄파니 (3M Company, Minneapolis, Minnesota)로부터 판매되는 XKO-8044 폴리올레핀 필름이다. 다양한 액체 투과도를 가진 다른 유사한 재료는 스펀본드 멜트블로운 웹, 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 소수성, 균일하게 형성된 스펀본드, 또는 이성분 웹이다. 차단 및 투과성의 균형은 섬유 크기 및 기초 중량으로 조정될 수 있다.
신체측 라이너 (42)는 합성 섬유 (예를 들면, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 섬유), 천연 섬유 (예를 들면, 목섬유 또는 면섬유), 천연 및 합성 섬유의 혼합 섬유, 다공성 발포체, 망상 발포체, 천공 플라스틱 필름 등과 같은 다양한 웹 재료로 제조될 수 있다. 각종 직물 및 부직물이 신체측 라이너 (42)에 사용될 수 있다. 예를 들면, 신체측 라이너는 폴리올레핀 섬유의 멜트블로운 또는 스펀본디드 웹으로 구성될 수 있다. 신체측 라이너는 또한 천연 및(또는) 합성 섬유로 구성된 본디드-카디드 웹일 수도 있다. 신체측 라이너는 실질적으로 소수성 재료로 구성될 수 있고, 소수성 재료는 임의로 계면활성제로 처리되거나 또는 필요한 정도의 습윤성 및 친수성을 부여하도록 달리 가공될 수 있다. 예를 들면, 재료는 롬 앤 하스 캄파니 (Rohm and Haas Co.)로부터 상품명 트리톤 (Triton) X-102로 판매되는 약 0.28 중량% 계면활성제로 표면 처리될 수 있다. 다른 적합한 계면활성제는 유니퀘마 인크. (Uniqema Inc., a division of ICI of New Castle, Delaware)로부터 아코벨 (Ahcovel)이라는 상품명으로 판매되며 신시내티 (Cincinnati, Ohio)에서 생산되어 코그니스 코포레이션 (Cognis Corporation of Ambler, Pennsylvania)으로부터 글루코폰 (Glucopon) 220이라는 상품명으로 판매된다. 계면활성제는 분무, 인쇄, 브러쉬 코팅 등과 같은 임의의 통상의 수단에 의해 이용될 수 있다. 계면활성제는 전체 신체측 라이너 (42)에 도포되거나 또는 신체측 라이너의 특정 부분에, 예를 들면 종방향 중심선을 따라 중앙 부분에 선택적으로 도포될 수 있다.
적합한 액체 투과성 신체측 라이너 (42)는 약 27 gsm의 기초 중량을 가진 부직 이성분 웹이다. 부직 이성분은 스펀본드 이성분 웹, 또는 본디드 카디드 이성분 웹일 수 있다. 적합한 이성분 스테이플 섬유는 치쏘 코포레이션 (CHISSO Corporation, Osaka, Japan)으로부터 판매되는 폴리에틸렌/폴리프로필렌 이성분 섬유를 포함한다. 이러한 특정 이성분 섬유에서, 폴리프로필렌은 섬유의 코어를 형성하고 폴리에틸렌은 섬유의 외피를 형성한다. 멀티-로브, 사이드-바이-사이드, 바다 중 섬 (islands-in-the-sea) 등과 같은 다른 섬유 배향이 가능하다. 외부 커버 (44) 및 신체측 라이너 (42)가 엘라스토머 재료를 포함할 수 있긴 하지만, 일부 실시태양에서는 외부 커버, 신체측 라이너 및 흡수성 어셈블리가 일반적으로 탄성이 아닌 재료를 포함하는, 복합 구조체가 일반적으로 비탄성인 것이 바람직할 수 있다.
이미 언급된 바와 같이, 예시된 배변연습용 팬츠 (40)는 흡수성 샤시 (14)의 각 측면 상에 배치된 전방 및 후방 측면 패널 (134 및 234)을 가질 수 있다 (도 4). 이들 횡방향으로 대향된 전방 측면 패널 (134) 및 횡방향으로 대향된 후방 측면 패널 (234)은 흡수성 샤시 (14)의 복합 구조체 (133)에 영구적으로 결합될 수 있고 체결 시스템 (80)에 의해 서로에게 박리가능하게 부착될 수 있다. 더욱 상세하게는, 도 4에 가장 잘 나타낸 바와 같이 전방 측면 패널 (134)은 부착 선 (69)을 따라 복합 구조체 (133)의 직선 측면 연부 (147)에 영구적으로 결합되어 그 너머로 횡방향으로 연장될 수 있으며, 후방 측면 패널 (234)은 부착 선 (69)을 따라 복합 구조체의 직선 측면 연부에 영구적으로 결합되어 그 너머로 횡방향으로 연장될 수 있다. 측면 패널 (134 및 234)은 접착제, 열 또는 초음파 결합과 같은 당업계의 숙련인에게 공지된 부착 수단을 이용하여 부착될 수 있다. 측면 패널 (134 및 234)은 또한 외부 커버 (44) 또는 신체측 라이너 (42)와 같이, 복합 구조체 (133)의 성분의 일부로서 형성될 수도 있다.
측면 패널 (134 및 234)의 각각은 재료의 하나 이상의 개별적인 분리 단편을 포함할 수 있다. 특별한 실시태양에서, 예를 들면 각 측면 패널 (134 및 234)은 이음매에서 연결되는 제1 및 제2 측면 패널 부분을 포함할 수 있으며, 그 부분 중의 적어도 하나는 엘라스토머 재료를 포함한다 (도시하지 않음). 대안으로, 각각의 개별적인 측면 패널 (134 및 234)은 중간 접힘 선을 따라 접어 포개진 단일 단편의 재료를 포함할 수 있다 (도시하지 않음).
측면 패널 (134 및 234)은 바람직하게는 배변연습용 팬츠 (40)의 횡축 (49)에 일반적으로 평행인 방향으로 연신될 수 있는 탄성 재료를 포함한다. 특정 실시태양에서, 전방 및 후방 측면 패널 (134 및 234)은 각각 원위 연부 (68)와 각각의 전방 또는 후방 중심 패널 (135 또는 235) 사이에 배치된 내부 부분 (78)을 포함할 수 있다. 도 4에 예시된 실시태양에서, 내부 부분 (78)은 원위 연부 (68)와 사각형 복합 구조체 (133)의 측면 연부 (147) 사이에 배치된다. 측면 패널 (134 및 234)의 탄성 재료는 내부 부분 (78)에 배치되어 측면 패널이 횡축 (49)에 대해 일반적으로 평행인 방향으로 탄성이 되게 한다. 더욱 바람직하게는, 각 측면 패널 (134 및 234)은 허리 말단 연부 (72)에서 다리 말단 연부 (70)까지 탄성이다. 더욱 상세하게는, 횡축 (49)에 대해 평행인 허리 말단 연부 (72)와 다리 말단 연부 (70) 사이에서, 부착 선 (69)에서 원위 연부 (68)까지의 길이 및 약 2 ㎝의 폭을 갖는 것으로 취한 측면 패널 재료의 개개의 샘플은 모두 탄성이다.
적합한 탄성 재료, 및 탄성 측면 패널을 배변연습용 팬츠에 합체하는 방법은 본원에 참고로 삽입된, 1990년 7월 10일자로 반 곰펠 (Van Gompel) 등에게 허여된 미국 특허 제4,940,464호; 1993년 7월 6일자로 포욜라 (Pohjola)에게 허여된 미국 특허 제5,224,405호; 1992년 4월 14일자로 포욜라에게 허여된 미국 특허 제5,104,116호; 및 1991년 9월 10일자로 보그트 (Vogt) 등에게 허여된 미국 특허 제5,046,272호에 기재되어 있다. 특정 실시태양에서, 탄성 재료는 스트레치-열적 라미네이트 (STL), 넥-본디드 라미네이트 (NBL), 가역적으로 넥킹된 라미네이트 또는 스트레치-본디드 라미네이트 (SBL) 재료를 포함한다. 그러한 재료의 제조 방법은 당업계의 숙련인에게 잘 알려져 있으며 본원에 참고로 삽입된, 1987년 5월 5일자로 위스네스키 (Wisneski) 등에게 허여된 미국 특허 제4,663,220호; 1993년 7월 13일자로 모르만 (Morman)에게 허여된 미국 특허 제5,226,992호; 및 1987년 4월 8일자로 테일러 (Taylor) 등의 명의로 공개된 유럽 특허 출원 EP 0 217 032호에 기재되어 있다. 별법으로, 측면 패널 재료는 다른 직물 또는 부직물, 예를 들면 외부 커버 (44) 또는 신체측 라이너 (42)에 적합한 것으로 상기한 것, 또는 연신성이지만 비탄성인 재료를 포함할 수 있다.
본원에 기재된 바와 같이, 배변연습용 팬츠 (40)의 각종 성분은 적합한 부착 수단, 예를 들면 접착제, 음파 및 열 결합 또는 그의 혼합 수단을 이용하여 함께 일체로 조립될 수 있다. 결과 제품은 높은 흡수 용량을 가진 분별되게 얇은 흡수 성 재료 (20)를 포함하는 흡수성 가먼트 (40)이다. 팬츠형 흡수성 가먼트 (40)는 기저귀, 배변연습용 팬츠, 수영복, 실금용 가먼트 등을 포함한 각종 용도에 맞는 크기로 제작될 수 있다.
본 발명의 흡수성 재료 (20)의 상부층 (22)은 도 5에 나타낸 바와 같이 통상의 온라인 흡수제 드럼 성형기 (36)를 사용하여 생산될 수 있다. 더욱 상세하게는, SAM 및 플러프 펄프, 및 일부 경우에는 약 4 % 이하의 합성 섬유가 드럼 성형기 (36)의 성형 챔버 (30)에서 혼합될 수 있다. 드럼 성형기 (36)의 성형 드럼 (32) 상의 성형 스크린 (34)은 편평한 스크린이거나 다른 깊이 영역을 가진 성형된 스크린일 수 있다.
본 발명의 흡수성 재료 (20)의 하부층 (24)은 오프라인-성형된, 균질 혼합된, 에어-레이드 층, 롤 라미네이트 또는 기타 오프라인-성형된 흡수성 복합재일 수 있으며, 그 예로는 겔록 인터내셔날 (Gelock International, Dunbridge, Ohio)로부터 판매되는 겔록 (GELOCK)(등록상표) 라미네이트, 또는 EAM 코포레이션 (EAM Corporation, Jessup, Georgia)으로부터 판매되는 노바틴 (NovaThin)(등록상표) 복합재, 또는 콘서트 패브리케이션 (Concert Fabrication of Thurso, Quebec, Canada)로부터 판매되는 에어레이드 복합재를 함유하는 초흡수제가 있다. 임의의 추가층 (28) 또는 중간층 (26)은 적합하게는 상부층 (22)과 같이 드럼 성형되거나 또는 하부층 (24)과 같이 에어-레이드 또는 기타 오프라인-성형된 복합재일 수 있거나, 또는 임의의 다른 적합한 형태로 생산될 수 있다.
층 형성된 흡수성 재료 (20)의 온라인 성형은, 도 5에 도시된 바와 같이 하 부층 (24)을 연속 스트립으로 권출하고 상부층 (22)을 하부층 (24) 상에 놓음으로써 이루어질 수 있다. 별법으로, 상부층 (22)은 형성되어 캐리어 장치 상에 놓여질 수 있으며 그후에 하부층 (24)이 상부층의 노출된 표면에 붙여질 수 있다. 복합 흡수성 재료 (20)는 그후에 티슈로 랩핑되고 온라인 디벌커 (de-bulker)에 의해 치밀화될 수 있다.
또다른 대안으로서, 컷 앤 플레이스 (cut and place) 기술을 이용하여 상부층 (22) 상에 하부층 재료 (24)를 붙일 수 있다. 하부층 (24)은 상부층 (22)의 전체 길이에 또는 상부층 길이의 일부에 붙여질 수 있다. 하부층 (24)은 상부층 (22)의 길이를 따른 임의의 위치에 맞추어질 수 있다. 복합 흡수성 재료 (20)는 그후에 티슈로 랩핑되고 온라인 디벌커에 의해 치밀화될 수 있다. 별법으로, 하부층 (24)은, 상부층 (22)이 치밀화하며 또는 치밀화하지 않고 티슈로 랩핑된 후에 핫-멜트 접착제를 이용하여 상부층 (22)에 붙여지고 적층되어 복합 흡수제 (20)를형성할 수 있다.
상부층 (22)의 온라인 성형 과정 중에, SAP 및 펄프 플러프의 혼합물은 형성된 상부층 (22)의 치밀화를 개선시키고 가능하게는 더 낮은 연부 압축 또는 강성을 제공하기 위해 가습될 수 있다. 흡수성 복합재 치밀화 과정에서의 열 및 습도의 이용은 예를 들면 본원에 참고로 삽입된, 2001년 4월 10일자로 멜리우스 (Melius) 등에게 허여된 미국 특허 제6,214,274호에 교시되어 있다. 또한, 패턴이 흡수성 재료 (20) 상에 엠보싱되어 강성을 감소시킬 수도 있다.
이 공정에서는 상업적 생산 속도를 실시할 수 있다. 치밀화 과정은 이미 논 의된 바와 같이 드럼-성형된 SAM/플러프 패드를 더 많거나 적게 압축하도록 조정될 수 있다.
고밀도 에어-레이드 하부층 (24) 및 드럼 성형된 상부층 (22)을 함께 사용하면 부피가 줄고 흡수성 제품에 필요한 전체 흡수 용량의 흡입능을 유지하면서 형태에 적합하고 편안한 유연한 연질 흡수성 재료 (20)의 생산이 가능하게 된다.
실시예 1
본 발명의 다층 흡수성 재료를 몇가지 배합으로 생산하고 본원에 기재된 다중 인설트 (insult) 크레이들 시험 절차에 따라서 시험하였다. 이 시험은 흡수성 구조체의 흡입 및 유출 특성을 평가한다. 사용된 흡수제 (플러프) 재료는 유.에스. 알리앙스로부터 판매되는 CR1654였다. 사용된 초흡수성 재료는 스톡하우젠으로부터 판매되는 FAVOR(등록상표) SXM 9543 (코드 A) 또는 FAVOR(등록상표) SXM 880 (코드 B)을 이용하는 견본 패드였다. 샘플은 30 내지 60 중량%의 초흡수성 재료를 가진, 700 내지 1150 g/㎡ (gsm)의 흡수성 재료로부터 생산되었다. 예시적 샘플 및 대조용 패드의 상세한 설명은 아래 표 2에 기록하였다.
샘플 조성물
샘플 설명
코드 A 이중층 흡수성 패드 디자인. 상부층은 드럼 성형된 FAVOR(등록상표) SXM 9543의 초박막 편평 초흡수성 복합재였다. 하부층은 EAM 코포레이션 (EAM Corporation, Jessup, Georgia)으로부터 판매되는 노바틴 (NovaThin)(등록상표) 흡수제였다. 하부층은 약 0.38 g/㏄의 밀도를 가졌다. 패드 형태는 도 6에 나타내었다. 플러프/초흡수제 층의 밀도는 약 0.3 g/㏄였다.
코드 B 드럼 성형된 균일 (단일층) 플러프 및 FAVOR(등록상표) SXM 880 초흡수성 흡수제 패드. 코드 B는 결과 비교시에 성능의 척도로서 표적 대조용으로 참조된다. 패드 형태는 도 7에 나타내었다. 패드의 밀도는 약 0.18 g/㏄였다.
도 6 및 7은 코드 A 및 B의 흡수성 패드의 각각의 형태를 나타낸다. 각 패드의 정확한 치수는 다음과 같다: 도 6: 치수 a = 70 ㎜; b = 90 ㎜; c = 115 ㎜; d = 105 ㎜; e = 170 ㎜; f = 160 ㎜; g = 450 ㎜. 도 7: 치수 a = 70 ㎜; b = 90 ㎜; c = 120 ㎜; d = 115 ㎜; e = 205 ㎜; f = 140 ㎜; g = 470 ㎜.
코드 A 및 B는 다중 인설트 크레이들 시험을 이용하여 흡입/유출능에 대해 시험되었다. 결과는 아래 표 3에 나타내었다.
다중 인설트 크레이들 시험 데이타
샘플 인설트 이후의 유체 유출 g 유지되는 유체 (g) 용량 (g/g)
100 ㎖ 75 ㎖ 75 ㎖ 75 ㎖ 75 ㎖
코드 A 23.4 1.7 5.6 16.0 24.7 337.3 8.7
코드 B 2.6 2.6 13.0 17.7 26.8 345.3 8.1
완성 제품은 표 2에 기재된 바와 같은 흡수제로 시판되는 팬츠 제조기에서 생산되었다. 각각의 흡수제 시스템은 표 2에서 흡수제에 대해 기재된 바와 동일한 조성의 100 gsm 서지 재료를 사용하였다. 이 제품의 흡수제는 표 2에서와 동일한 방식으로 시험되고, 결과는 아래 표 4에 나타내었다. 코드 C는 표 2에서의 코드 A와 동일한 조성을 가지며 코드 D는 표 2에서의 코드 B와 동일한 조성을 갖는다.
완성 가먼트에 대한 다중 인설트 크레이들 시험 데이타
샘플 인설트 이후의 유체 유출 g 유지되는 유체 (g) 용량 (g/g)
100 ㎖ 75 ㎖ 75 ㎖ 75 ㎖ 75 ㎖
코드 C 0.5 0.1 3.0 11.8 23.9 374.1 331.0
코드 D 0 4.4 22.4 36.4 41.6 305.9 264.3
두 실험 모두에서 첫번째 인설트가 대조 코드 (B 및 D)에 대해서 보다 실험 코드 (A 및 C)에 대해 더 높은 유출을 나타내긴 하지만, 나중의 인설트에서는 실험 코드가 대조 코드와 비교하여 동등하거나 감소된 유출을 나타낸다. 이 결과는 각 실험 코드의 흡수 성능이 흡수된 유체의 총량 및 유체 유출의 총합량 면에서 상응하는 대조 코드의 성능을 능가함을 나타낸다.
실시예 2
이 실시예에서는, 흡수성 복합재를 PULL-UPS(등록상표) 일회용 배변연습용 팬츠 제조기에서 시험 제품으로 가공하였다. 기계 상의 인라인 성형 드럼을 이용하여 복합재의 SAM/플러프 층을 형성하고 추가의 권출 장치를 인라인으로 놓아서 권출하고 EAM 노바틴 (등록상표) 복합 흡수성 패드를 추가하였다. 모든 흡수성 패드를 팬츠 조립 전에 티슈로 랩핑하였다. 이 복합재 내의 흡수성 재료 성분은 FAVOR(등록상표) SXM 880 SAM, CR1654 목재 펄프, 및 EAM 코포레이션 (EAM Corporation, Jessup, Georgia)으로부터 판매되는 노바틴 (등록상표) 복합재 넘버 4000255를 포함하였다. SAM/플러프 성분을 서지 재료에 인접하게 위치시키고 약 0.2 g/㏄로 치밀화하였다. EAM 복합재는 사용자로부터 가장 먼 외부 커버에 인접하게 두었다. 팬츠를 다음 흡수성 복합재로 제조하였다:
팬츠 A - 대조용. PULL-UPS(등록상표) 일회용 배변연습용 팬츠, 크기 3, 흡 수성 복합재에 약 13.0 g의 SAM 및 약 16.5 g의 플러프를 가짐.
팬츠 B - EAM에 의해 제공되는 그의 흡수 용량의 약 50%를 가진 시험 팬츠.
팬츠 C - EAM에 의해 제공되는 그 흡수 용량의 약 65% 및 감소된 흡수 용량을 가진 시험 팬츠.
다음을 제외하고는, 표준 팬츠 재료를 모든 제품에 사용하였다.
· 실험 팬츠 (팬츠 B 및 C)에 대한 서지 재료는 코사 코포레이션으로부터 판매되는, Bico/PET 이성분 T-256, T-295 (6/6 데니어, 60/40)의 섬유 블렌드였다 (80 gsm).
· 대조용 팬츠 (팬츠 A)에 대한 서지 재료는 코사 코포레이션으로부터 판매되는, 폴리에스테르 코어/폴리에틸렌 외피를 포함하는 3 데니어 이성분 섬유 60% 및 6 데니어 폴리에스테르 섬유 40%의 균질 블렌드의 통기-본디드-카디드 웹이었다 (50 gsm).
· 플랩 탄성을 대조용의 적합 파라메터에 맞도록 620 데시텍스에서 740 데시텍스로 변화시켰다.
팬츠를 57명의 남성 대상에게 시험하였다. 각종 조건 하의 누출 백분율을 모든 코드에 대해 확인하였다. 파괴점 중앙 유체 하중을 습윤 및 건조 제품의 질량 차이에 의해 결정하였다. 결과 시험 제품의 설명을 아래 표 5 및 6에 나타내었다.
흡수제 설명
팬츠 흡수제 성분 중량 EAM 크기 (㎜) 포화 용량 (g) 팬츠 두께, 전방 (㎜)
SAM 플러프 EAM
A 13.0 16.5 0.0 -- 569 5.0
B 7.5 9.5 14.2 76 x 439 613 4.1
C 1.5 6.5 17.4 102 x 436 523 4.2
대상 시험 결과
팬츠 깨어있을 때의 누출 % 낮잠 잘 때의 누출% 밤중의 누출% 총합 누출% 누출 전에 보유된 유체 (g)
A 2.1 12.7 10.4 6.0 479
B 1.4 4.7 11.1 5.0 513
C 3.0 10.3 14.2 7.6 455
표 6의 데이타는 팬츠 B가 18%의 전방 흡수제 두께의 감소에도 불구하고 팬츠 A (대조군)와 동등한 누출을 나타내었음을 보여준다. 감소된 흡수 용량을 가진 팬츠 C는 대조용 팬츠 A 보다 더 많은 누출을 나타내었지만, 그의 성능은 통계적으로 다르지 않은 것으로 밝혀졌다.
액체 포화 보유 용량 시험 절차
액체 포화 보유 용량은 다음과 같이 결정된다. 약 7 중량% 미만의 함수량을 가진 시험 재료를 칭량하고 실온 (약 23 ℃)에서 초과량의 0.9 중량% 염수에 잠기게 한다. 시험될 재료는 약 20분 동안 잠기게 하였다. 20분 동안 잠기게 한 후에, 재료를 제거하고, 도 8에 도시된 바와 같이 0.25 inch (0.6 ㎝) 개구를 가진 테플론 (TEFLON)(등록상표) 코팅된 유리섬유 스크린 (Taconic Plastics Inc. (Petersburg, NY 소재)로부터 시판됨) 상에 놓고, 다시 진공 박스 (130) 상에 놓고 연질 고무 댐 재료 (132)로 덮는다. 예를 들어, 진공 게이지 (136) 및 진공 펌프 (138)를 이용하여 약 5분 동안 진공 박스에서 약 0.5 lb/inch2 (약 3.5 킬로파스칼) 의 진공을 만든다. 그후에, 시험되는 재료 (131)를 스크린으로부터 제거하고 칭량한다. 시험되는 재료에 의해 보유되는 액체의 양은 재료의 습윤 중량에서 재료의 건조 중량을 빼서 결정하고 (진공을 가한 후에), 보유 액체 g 단위의 절대 액체 포화 보유 용량으로서 보고한다. 필요시에, 보유된 액체의 중량을 시험 액체의 밀도를 이용하여 액체 부피로 전환하고, 보유 액체 ㎖ 단위의 액체 포화 보유 용량으로서 보고한다. 상대적인 비교를 위하여, 이 절대 액체 포화 보유 용량 수치를 재료 (131)의 건조 중량으로 나누어서 시험 재료 g 당 보유 액체 g 단위의 특정 액체 포화 보유 용량을 얻는다. 히드로겔 형성 중합체 재료 또는 섬유와 같은 재료가 진공 박스에 있는 동안 유리섬유 스크린을 통해 빠져나온다면, 더 작은 개구를 가진 스크린이 사용되어야 한다. 별법으로, 티백 또는 유사 재료 단편을 재료와 스크린 사이에 놓아서 티백 또는 유사 재료에 의해 보유되는 액체에 대한 최종 수치를 조정할 수 있다.
부하 흡수성 (AUL) 시험 절차
초흡수성 재료의 부하 시의 액체 흡수 능력은 다음과 같이 결정된다. 도 9를 참고로 하면, 문헌 [Lichstein at pages 129-142 of the INDA Technological Symposium Proceedings, March. 1974.]에 기재된 시스템 뿐만 아니라 M/K 시스템스 (M/K systems, Danners, MA)로부터 판매되는 GATS (중량 흡수성 시험 시스템)와 유사한 요구 흡수성 시험기 (Demand Absorbency Tester; DAT) (110)가 사용된다. 2.5 ㎝ 직경 면 내로 제한된 배출구 (114)를 가지며 부하 흡수성 (AUL) 장치 (116)로 덮인 다공성 판 (112)이 사용된다. 일렉트로밸런스 (118)를 사용하여 초흡수성 입자 (120)로의 유체의 흐름을 측정한다. 이 시험을 위하여, 이용된 유체는 실온 (약 23 ℃)에서 사용된 0.9 중량% 염화 나트륨을 함유하는 수용액이다.
초흡수성 입자를 함유하는데 사용된 특별한 AUL 장치 (116)는 반드시 중심이 맞도록 규격화된 1 inch (2.54 ㎝) 내경의 열가소성 관으로 제조된 실린더 (122)로 이루어진다. 100 메쉬 스테인레스 망 (124)을 접착제로 실린더 (122) 바닥에 부착한다. 별법으로, 스테인레스 망 (124)을 적열이 될 때까지 불꽃으로 가열하고 그후에 실린더를 냉각될 때까지 망 위에 두어서 스테인레스 망 (124)을 실린더 (122) 바닥에 융착시킬 수 있다. 융착이 이루어지지 못하였거나 또는 그것이 파손되었다면 남땜 인두를 이용하여 실 (seal)을 마무리할 수 있다. 편평하고 평활한 바닥을 유지하고 실린더 내부를 변형시키지 않도록 주의를 기울여야 한다. 4.4 g의 피스톤 (126)은 1 inch 직경의 고체 재료 (예를 들면, Plexiglass (TM))로 제조되고 실린더 (122) 내에 끼지 않고 꼭 맞도록 정밀하게 만들어진다. 피스톤 (126)을 이용하여 0.01 lb/inch2의 제한 하중을 제공한다. 분동 (128)을 이용하여 더 큰 제한 하중을 제공한다. 상기 논의된 바와 같이, 더 큰 제한 하중은 0.29 lb/inch2, 0.57 lb/inch2 및 0.90 lb/inch2이다. 따라서, 100, 200 및 317 g의 분동을 이용하여 각각의 제한 하중 (4.4 g 피스톤 (126)과 별도)을 제공한다. 중량이 0.160 (±0.005) g인 초흡수성 입자 샘플을 AUL 시험하는데 이용한다. 샘플은 U.S. 표준 30 메쉬를 통해 예비 체분별되고 U.S. 표준 50 메쉬 (300-600 미크론) 상에 보유되는 과립체로부터 취한다. 시험될 때 입자는 약 5 중량% 미만의 함수량을 갖는다.
이 시험은 판 (112) 상에 3 ㎝ 직경의 GF/A 유리 여과지 (130)을 놓아서 개시한다. 여과지는 DAT (110)의 배출구 (114)에서 넘쳐 탈수가 일어나지 않고 포화되도록 하면서 잘 접촉하도록 하기 위해 실린더 (122)의 내경 보다는 크고 외경 보다는 더 작도록 만든다. 입자 (120)를 칭량지 상에서 칭량하고 AUL 장치 (116)의 바닥에 있는 망 (124)에 놓았다. 장치 (116)를 흔들어 망 (124) 상에 입자를 고르게 하였다. 입자가 실린더 (122)의 벽에 들러붙지 않도록 주의를 기울여야 한다. 실린더 (122) 내의 입자 (120) 상에 피스폰 (126) 및 임의로 분동 (128)을 누르지 않고 조심스럽게 놓은 후에, AUL 장치 (116)를 유리 여과지 (130) 상에 놓는다. 함침 유체의 양 (g)은 차트 기록계를 이용하여 수동으로 직접, 또는 데이타 획득 또는 개인 컴퓨터 시스템으로 직접 시간의 함수로서 모니터한다.
60분 후에 함침된 유체의 양 (g)을 샘플의 건조 중량 (0.160 g)으로 나눈 것이 샘플 g 당 함침 유체 g (g/g)인 AUL 값이다. 유체의 함침 속도가 또한 측정될 수 있다. 즉각적인 최종 판독의 정확성을 위하여 두가지로 체크한다. 첫째, 피스톤 (126)의 상승 높이에 실린더 (122)의 단면적을 곱한 것이 함침 유체의 부피와 동일해야 한다. 두번째, AUL 장치 (116)를 시험 전과 후에 칭량하여 얻은 중량 차이는 함침 유체의 중량과 거의 동일해야 한다. 제공된 샘플에 대해 최소 3회의 시험을 실시하고 평균하여 AUL 값으로 정한다.
벌크 및 밀도 시험 절차
시험될 흡수성 패드의 부분을 0.2 psi 중압 하에 놓고 이 부분 내의 흡수제의 벌크를 기록한다. 압축되는 면적은 2 inch x 2 inch (5.08 ㎝ x 5.08 ㎝) 사각 형 보다 더 커야 한다. 흡수제 벌크를 위한 적합한 시험기는 0.2 psi의 중압을 가한 3 inch 직경의 황동 발이 장치된 스타렛-타입 (Starret-type) 벌크 시험기이다. 압축되는 면에서 분동의 둘레를 표시한다. 분동을 제거하고, 예를 들어 다이 컷에 의해 2 inch x 2 inch 사각형을 테두리 부분내에서 잘라내었다. 흡수성 패드 상에 존재하는 임의의 티슈를 제거하고, 사각형을 칭량한다. 밀도는 다음 계산에 의해 결정된다: 밀도 = 흡수제 질량 g / (5.08 ㎝)2 x (벌크 (㎝ 단위))
원심분리 보유 용량 시험 절차 (CRC 시험)
본원에 사용된 바와 같이, 원심분리 보유 용량 (CRC)은 조절된 조건 하에서 원심분리된 후의 초흡수성 재료의 흡수 용량의 척도이다. 시험될 초흡수제 샘플은 U.S. 표준 #30 메쉬를 통해 예비 체분별되고 U.S. 표준 #50 메쉬 상에 보유되는 초흡수성 재료로부터 취한다. 그러므로, 초흡수성 재료는 300 내지 600 미크론의 입자 크기를 갖는다. 입자는 수동으로 또는 자동으로 예비 체분별될 수 있다.
CRC는 시험 용액 (0.9% NaCl 용액)이 샘플에 의해 자유롭게 흡수되도록 하면서 0.200 g의 시험될 샘플 재료 (5 중량% 미만의 함수량)를 샘플을 함유할 수투과성 백에 놓아서 측정할 수 있다. 히트-실링 가능한 티백 재료 (등급 542, Kimberly-Clark Corporation (Neenah, WI 소재)로부터 시판됨)는 대부분의 용도에 대해 잘 기능한다. 백은 백 재료의 5 inch x 3 inch 샘플을 반으로 접고 개방 연부 중 두군데를 히트-실링함으로써 2.5 inch x 3 inch 사각형 파우치로 형성된다. 히트 실은 재료의 연부에서 약 0.25 inch 안쪽이어야 한다. 샘플을 파우치 내에 넣은 후에, 파우치의 나머지 개방 연부도 또한 히트-실링한다. 비어있는 백도 또한 대조용으로서 샘플 백과 함께 시험되도록 제조된다. 3개의 샘플 백은 각 초흡수성 재료에 대해 시험된다.
실링된 백을 1/4 inch 개구를 갖는 2개의 테플론 코팅된 유리섬유 스크린 (Taconic Plastics, Inc., Petersburg, NY) 사이에 놓고 73.4 ±2 ℉에서 0.9% NaCl 용액의 팬에 잠기게 하여 백이 완전히 습윤될 때까지 스크린을 아래에 유지한다. 습윤시킨 후, 샘플을 30분 동안 용액 내에 유지하고, 그후에 샘플을 용액으로부터 제거하고 비흡수제인 편평한 표면 상에 임시로 놓았다.
그후에, 샘플에 350의 g-힘을 가할 수 있는 적합한 원심분리기 배스킷 내에 습윤 백을 놓았다. (적합한 원심분리기는 수분 수집 배스킷, 디지탈 rpm 게이지 및 편평한 백 샘플을 유지하고 배수하기에 적합하게 가공된 배수 배스킷을 가진 클레이 아담스 다이낙 (Clay Adams Dynac) II, 모델 #0103). 샘플은 회전될 때 배스킷의 균형을 잡기 위해 원심분리기 내에 대향 위치에 놓여져야 한다. 백은 1600 rpm을 목표로 하지만 1500-1900 rpm의 범위내에서 3분 동안 원심분리한다 (350의 목표 g-힘). 백을 제거하고 칭량하는데, 비어있는 백 (대조용)을 먼저 칭량하고 이어서 초흡수성 재료를 함유하는 백을 칭량한다. 백 재료 만으로 보유되는 유체를 고려하여, 초흡수성 재료에 의해 흡수되고 보유된 유체의 양이, 초흡수성 재료 g 당 유체 g으로서 표시되는 초흡수성 재료의 원심분리 보유 용량이다.
초흡수성 겔 층 투과성 시험
겔 층 투과성 (GBP) 시험을 수행하기에 적합한 피스톤/실린더 장치는 도 10 및 11에 나타내어져 있다. 도 10에 대해서 보면, 장치 (220)는 실린더 (222) 및 피스톤 (일반적으로 224로서 표시됨)으로 이루어진다. 도 10에 나타낸 바와 같이, 피스톤 (224)은 샤프트 (226)의 종축 아래로 뚫린 동심 원통형 호울 (228)을 가진 원통형 렉산 (LEXAN) 샤프트 (226)로 이루어진다. 샤프트 (226)의 양 단부는 제1 및 제2 단부 (230, 232)를 제공하도록 가공된다. 분동 (234)이 제1 단부 (230) 상에 있고 그의 중심에 뚫린 원통형 호울 (236)을 갖는다. 제2 단부 (232) 상에는 원형 피스톤 헤드 (240)가 삽입되어 있다. 피스톤 헤드 (240)는 실린더 (222) 내부에 수직으로 이동되도록 하는 크기를 갖는다.
도 11에 나타낸 바와 같이, 피스톤 헤드 (240)에는 각각 7개 및 14개의 약 0.375 inch (0.95 ㎝) 원통형 호울을 함유하는 내부 및 외부 동심 고리 (각각 화살표 242 및 244로 표시됨)가 있다. 이들 동심 고리 각각의 호울은 피스톤 헤드 (240)의 상부에서 바닥까지 뚫려있다. 피스톤 헤드 (240)는 또한 샤프트 (226)의 제2 단부 (232)를 받아들이도록 그의 중앙에 뚫린 원통형 호울 (246)을 갖는다.
실린더 (222)의 바닥 단부에는 부착 전에 팽팽하게 이축 연신된 400 메쉬 스테인레스 스크린 (248)이 부착된다. 피스톤 헤드 (240)의 양 단부에는 부착 전에 팽팽하게 이축 연신된 400 메쉬 스테인레스 스크린 (250)이 부착된다. 흡수성 재료 (252)의 샘플은 스크린 (248) 상에 지지된다.
실린더 (222)는 투명 렉산 (LEXAN) 막대 또는 해당 물체로부터 뚫려 있으며 6.00 ㎝ (면적 = 28.27 ㎠)의 내경, 약 0.5 ㎝의 벽 두께 및 약 5.0 ㎝의 높이를 갖는다. 피스톤 헤드 (240)는 렉산 막대로부터 가공된다. 그것은 약 0.625 inch (1.59 ㎝)의 높이 및 최소의 벽 간극을 가지면서 여전히 자유롭게 미끄러지게 실린더 (222) 내에 꼭 맞도록 하는 크기의 직경을 갖는다. 피스톤 헤드 (240)의 중앙 내의 호울 (246)은 샤프트 (226)의 제2 단부 (232)에 대해 나사형 0.625 inch (1.59 ㎝)의 개구 (18 나사산/inch)를 갖는다.
샤프트 (226)는 렉산 막대로부터 기계로 가공되고 0.875 inch (2.22 ㎝)의 외경 및 0.250 inch (0.64 ㎝)의 내경을 갖는다. 제2 단부 (232)는 약 0.5 inch (1.27 ㎝)의 길이를 가지며 피스톤 헤드 (240) 내의 호울 (246)에 매치되도록 나사산이 새겨진다. 제1 단부 (230)는 약 1 inch (2.54 ㎝)의 길이 및 0.623 inch (1.58 ㎝)의 직경을 가져서 스테인레스 분동 (234)을 지지하는 환상 쇼울더를 형성하게 된다.
환상 스테인레스 분동 (234)은 0.625 inch (1.59 ㎝)의 내경을 가지므로 샤프트 (226)의 제1 단부 (230) 상에 쑥 끼워지고 그 안에 형성된 환상 쇼율더 상에 놓인다. 피스톤 (244) 및 분동 (134)의 총합 중량은 약 596 g이며, 그것은 28.27 ㎠의 면적에 대해 0.30 psi (20,685 dynes/㎝)의 압력에 해당한다. 유체가 피스톤/실린더 장치를 통해 흐를 때, 실린더 (222)는 일반적으로 16 메쉬, 경질 스테인레스 지지체 스크린 (도시하지 않음) 또는 해당 물체 상에 놓인다.
피스톤 및 분동은 분동의 바닥에서부터 실린더의 상부까지의 측정치를 얻기 위해 비어 있는 실린더에 놓여진다. 이러한 측정치는 0.01 ㎜까지 판독할 수 있는 칼리퍼를 사용하여 얻어진다. 이러한 측정치는 후에 흡수성 재료 (252) 샘플의 층 높이를 계산하는데 사용될 것이다. 비어 있는 각 실린더를 측정하고 피스톤 및 분 동이 사용되는 트랙을 유지하는 것이 중요하다. 흡수성 재료 샘플이 팽윤될 때 동일한 피스톤 및 분동이 측정에 사용되어야 한다.
GBP 측정에 사용되는 흡수제 층은 GBP 실린더 장치 내의 약 0.9 g의 흡수성 재료 샘플을 (건조 흡수성 재료는 팽윤 전에 실린더 스크린 상에 골고루 펼쳐져야 함) 약 15분 동안 유체, 전형적으로 0.9% (v/v) 수성 NaCl로 팽윤시킴으로써 형성된다. U.S. 표준 30 메쉬를 통해 예비 체분별되고 U.S. 표준 50 메쉬 상에 보유되는 흡수성 재료 집단으로부터 흡수성 재료 샘플을 취한다. 그러므로, 흡수성 재료는 300 내지 600 미크론의 입자 크기를 갖는다. 입자는 수동으로 또는 예를 들면 로탑 머케니칼 시브 세이커 모델 B (RoTap Mechanical Sieve Shaker Model B; W.S. Tyler, Inc. (Mentor, OH, USA 소재)로부터 시판됨)로 자동으로 예비 체분별될 수 있다.
15분 말기에, 실린더를 유체로부터 제거하고 피스톤/분동 조립체를 흡수성 재료 샘플 상에 놓는다. 흡수성 재료의 팽윤된 샘플의 두께는 마이크로미터로 분동의 바닥에서 실린더의 상부까지 측정함으로써 결정된다. 비어 있는 실린더로 이렇게 측정할 때 얻어진 값을 흡수성 재료의 샘플을 팽윤한 후에 얻어진 값에서 뺀다. 결과 값이 흡수성 재료의 팽윤된 샘플 층의 높이 H이다.
GBP 측정은 유체 높이가 흡수성 재료 (252) 샘플의 바닥에서 4.0 ㎝ 위로 될 때까지 유체를 실린더 (222)에 첨가함으로써 개시된다. 이러한 유체 높이는 시험 내내 유지된다. 시간에 대한 흡수성 재료 (252)의 샘플을 통과하는 유체의 양은 중량식으로 측정된다. 시험 처음 2분 동안에는 매초 마다 또한 나머지 동안에는 매 2초 마다 데이타를 모은다. 데이타를 시간에 대한 흡수성 재료 샘플 층을 통과하는 유체의 양으로서 플롯팅할 때, 언제 정상 유량이 얻어졌는지는 당업계의 숙련인에게 자명하게 된다.
일단 유량이 정상이 된 후에 수집된 데이타 만이 유량 계산에 사용된다. 흡수성 재료 (252) 샘플을 거치는 유량 Q는 시간 (초 단위)에 대한 흡수성 재료 샘플을 통과하는 유체 (g 단위)의 선형 최소 제곱 적합에 의해 g/s 단위로 결정된다. ㎠ 단위의 투과성은 다음 방정식에 의해 얻어진다: K=[Q*(H*μ)]/[A*ρ*P] (여기서, K = 겔층 투과성 (㎠); Q = 유량 (g/초); H = 흡수성 재료 샘플 층의 높이 (㎝); μ = 액체 점도 (포이즈); A = 액체 유동 단면적 (㎠); ρ = 액체 밀도 (g/㎤); 및 P = 정수압 (dynes/㎠) (정상적으로는 약 3,923 dynes/㎠)).
다중 인설트 크레이들 시험 절차
이 시험에서, 흡수성 재료는 착용자의 신체 굴곡을 모의하기 위해 아크릴 크레이들에 놓여진다. 그러한 크레이들 (300)은 도 12에 예시되어 있다. 크레이들 (300)은 나타낸 바와 같이 도면의 면내로 33 ㎝의 폭을 가지며 단부는 막혀져 있다. 크레이들 (300)은 19 ㎝의 높이, 상부 아암 사이의 30.5 ㎝의 내부 거리 및 상부 아암 사이의 60°의 각을 갖는다. 크레이들 (300)은 최저점에서 6.5 ㎜ 폭의 슬롯을 가지며, 그 면내로 크레이들의 길이가 계속된다.
시험은 인설트 유체가 흡수되지 않고 샘플에서 유출되는 것과는 대조적으로 흡수성 재료가 인설트를 얼마나 빨리 흡수할 수 있는지를 결정하도록 설계된다. 크레이들 (300)은 유체의 푸울링을 최소화하도록 약간 기울여지도록 (아래에 설명 됨) 셋팅한다. 시험될 재료를 칭량한다. 임의의 티슈 랩의 평균 중량은 재료를 랩핑하는데 사용된 것과 동일한 기초 중량 및 치수를 가진 10개 이상의 티슈 단편을 개별적으로 칭량하고 개개의 티슈 중량을 평균하여 결정되어야 한다. 평균 티슈 중량을 건조 재료의 총 중량으로부터 뺀다. 전방, 중간 및 후방 단부에서의 재료의 두께는 벌크 및 밀도 시험란에 기재된 방법을 이용하여 결정된다.
서지 재료의 단편을 240 ㎜ x 62 ㎜의 크기로 절단하고 서지가 상부층의 상면 상에 중앙에 놓이고 전방 연부가 흡수제의 전방 단부로부터 47 ㎜에 놓이도록 흡수성 재료의 각 단편 위에 놓는다. 이 시험에서, 모든 샘플에 대해 60 중량%의 2.0 데니어 T-256 타입 이성분 섬유 및 40 중량%의 3.0 데니어 폴리에스테르 섬유 (KoSa 제품)로 구성된, 85 gsm의 기초 중량을 가진 서지층을 사용하였다. 서지를 그의 긴 연부를 따라서 양면 테잎을 사용하여 상부층의 상면에 부착한다. 인설트 지점은 흡수성 복합재의 전방으로부터 5.5 inch에 표시하고, 흡수성 복합재의 중앙을 표시한다.
크레이들 (300)의 바닥 슬롯에 흡수성 복합재의 중앙이 오도록 재료를 크레이들 (300)에 놓는다. 기지 중량의 플라스틱 포획 용기를 크레이들 (300) 아래에 놓는다. 흡수제의 횡축이 도 4에 예시된 바와 같이 수평 위에 7.5°의 각도로 유지되도록 크레이들 (300)의 한 다리를 버티어 놓는다.
20분으로 설정된 타이머를 시작하고, 재료에 0.9 w/v% 염수 100 mL로 약 10 mL/초의 속도로 즉시 인설트한다. 염수 전달 펌프의 노즐은 표시된 인설트 지점에서 오리피스를 흡수성 복합재 표면에 대해 수직으로 하여 흡수성 복합재 표면으로 부터 약 0.5 ㎝ 떨어져 유지한다.
인설트 전달 이후에, 포획 용기 내의 임의의 유출 유체의 질량을 확인하고 기록한다. 포획 용기 내에 있지 않는 임의의 유출은 칭량된 종이 타월로 닦고 그후에 습윤 타월을 다시 칭량한다. 습윤 및 건조 상태의 타월의 질량 차이는 용기 내의 유출 질량에 추가된다. 설정된 20분이 경과된 후에, 75 mL의 염수를 사용하여 인설트 및 유출 절차를 반복한다. 추가의 75 mL 인설트를 20분 간격으로 제공하고 총 5회 인설트가 전달될 때까지 유출량을 칭량한다. 다섯번째 인설트 이후에, 샘플의 습윤 중량을 확인한다.
예시의 목적으로 제공된 상기 실시태양의 세부 사항이 본 발명의 영역을 제한하는 것으로 해석되어서는 안됨을 이해할 것이다. 본 발명의 몇가지 예시적인 실시태양이 위에 상세히 설명되었지만, 업계의 숙련인은 본 발명의 새로운 교시 및 이점을 실질적으로 벗어나지 않고 예시적 실시태양에서 많은 변형이 가능함을 쉽게 이해할 것이다. 따라서, 그러한 모든 변형은 다음 청구의 범위 및 그에 대한 모든 해당사항에 정의된 본 발명의 영역 내에 포함되어야 한다. 또한, 일부 실시태양, 특히 바람직한 실시태양의 이점을 모두 얻지 못하는 많은 실시태양이 있을 수 있지만, 특별한 이점이 없다는 것을, 반드시 그러한 실시태양이 본 발명의 영역 밖에 있음을 의미하는 것으로 해석하지 않아야 한다.


Claims (56)

  1. 펄프 플러프 및 20 내지 80 중량%의 초흡수성 재료를 포함하는 드럼-성형된 상부층; 및
    펄프 플러프 및 10 내지 80 중량%의 초흡수성 재료를 포함하는 에어-레이드된 하부층
    을 포함하며, 흡수성 재료가 0.5 내지 7.5 ㎜의 두께, 및 흡수성 재료 g 당 0.9 w/v% 염수 14 내지 40 g의 흡수 용량을 가지며, 하부층이 상부층 보다 더 큰 밀도를 갖는 흡수성 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상부층이 0.05 내지 0.45 g/㎤의 밀도를 갖는 흡수성 재료.
  3. 제1항에 있어서, 상부층이 0.1 내지 0.4 g/㎤의 밀도를 갖는 흡수성 재료.
  4. 제1항에 있어서, 하부층이 0.15 내지 0.55 g/㎤의 밀도를 갖는 흡수성 재료.
  5. 제1항에 있어서, 하부층이 0.2 내지 0.5 g/㎤의 밀도를 갖는 흡수성 재료.
  6. 제1항에 있어서, 상부층의 밀도와 하부층의 밀도의 차이가 0.01 내지 0.40 g/㎤인 흡수성 재료.
  7. 제1항에 있어서, 상부층의 밀도와 하부층의 밀도의 차이가 0.05 내지 0.35 g/㎤인 흡수성 재료.
  8. 제1항에 있어서, 상부층의 밀도와 하부층의 밀도의 차이가 0.15 내지 0.25 g/㎤인 흡수성 재료.
  9. 제1항에 있어서, 상부층이 20 내지 70 중량%의 초흡수성 재료를 포함하는 흡수성 재료.
  10. 삭제
  11. 제1항에 있어서, 흡수성 재료가 1 내지 7 ㎜의 두께를 갖는 흡수성 재료.
  12. 제1항에 있어서, 흡수성 재료가 흡수성 재료 g 당 0.9 w/v% 염수 16 g 이상의 흡수 용량을 갖는 흡수성 재료.
  13. 제1항에 있어서, 흡수성 재료가 흡수성 재료 g 당 0.9 w/v% 염수 18 g 이상의 흡수 용량을 갖는 흡수성 재료.
  14. 제1항에 있어서, 상부층과 하부층 사이에, 펄프 플러프 및 초흡수성 재료를 포함하는 중간층을 더 포함하는 흡수성 재료.
  15. 제1항에 있어서, 상부층 위에, 펄프 플러프 및 초흡수성 재료를 포함하는 추가층을 더 포함하는 흡수성 재료.
  16. 제1항에 있어서, 상부층이 하부층을 향한 저면을 갖고, 하부층이 상부층의 저면을 향한 상면을 가지며, 상부층의 저면의 표면적이 하부층의 상면의 표면적보다 더 큰 흡수성 재료.
  17. 제1항에 있어서, 하부층이 불연속적인 흡수성 재료.
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 제1항의 흡수성 재료를 포함하는 흡수성 제품.
  21. 제1항의 흡수성 재료를 포함하는 기저귀.
  22. 제1항의 흡수성 재료를 포함하는 배변연습용 팬츠.
  23. 제1항의 흡수성 재료를 포함하는 여성 위생용품.
  24. 제1항의 흡수성 재료를 포함하는 실금용품.
  25. 제1항의 흡수성 재료를 포함하는 수영복 가먼트.
  26. 펄프 플러프 및 20 내지 80 중량%의 초흡수성 재료를 포함하는 드럼-성형된 상부층; 및
    펄프 플러프 및 10 내지 80 중량%의 초흡수성 재료를 포함하는 에어-레이드된 하부층
    을 포함하며, 흡수성 재료가 0.5 내지 7.5 ㎜의 두께, 및 흡수성 재료 g 당 0.9 w/v% 염수 14 내지 40 g의 흡수 용량을 가지며, 하부층이 상부층의 밀도와 동일한 밀도를 갖는 흡수성 재료.
  27. 허리 개방부 및 제1 및 제2 다리 개방부를 한정하는 샤시
    를 포함하며, 상기 샤시가 적어도 액체 투과성 신체측 라이너, 흡수성 어셈블리 및 실질적으로 액체 불투과성인 외부 커버층을 포함하고,
    상기 흡수성 어셈블리가 20 내지 80 중량%의 초흡수성 재료와 배합된 펄프 플러프의 드럼-성형된 상부층 및 10 내지 80 중량%의 초흡수성 재료와 배합된 펄프 플러프의 에어-레이드된 하부층을 포함하며, 하부층이 상부층 보다 더 큰 밀도를 가지며, 흡수성 어셈블리가 0.5 내지 7.5 ㎜의 두께 및 흡수성 재료 g 당 0.9 w/v% 염수 14 내지 40 g의 흡수 용량을 갖는 흡수성 가먼트.
  28. 제27항에 있어서, 흡수성 어셈블리의 상부층이 0.1 내지 0.4 g/㎤의 밀도를 갖는 흡수성 가먼트.
  29. 제27항에 있어서, 흡수성 어셈블리의 하부층이 0.2 내지 0.5 g/㎤의 밀도를 갖는 흡수성 가먼트.
  30. 제27항에 있어서, 흡수성 어셈블리의 상부층이 20 내지 70 중량%의 초흡수성 재료를 포함하는 흡수성 가먼트.
  31. 삭제
  32. 제27항에 있어서, 흡수성 어셈블리가 1 내지 7 ㎜의 두께를 갖는 흡수성 가먼트.
  33. 제27항에 있어서, 흡수성 재료가 흡수성 재료 g 당 0.9 w/v% 염수 16 g 이상의 흡수 용량을 갖는 흡수성 가먼트.
  34. 제27항에 있어서, 흡수성 재료가 흡수성 재료 g 당 0.9 w/v% 염수 18 g 이상 의 흡수 용량을 갖는 흡수성 가먼트.
  35. 제27항에 있어서, 흡수성 어셈블리가 상부층과 하부층 사이에, 펄프 플러프 및 초흡수성 재료를 포함하는 중간층을 더 포함하는 흡수성 가먼트.
  36. 제35항에 있어서, 중간층이 드럼-성형된 흡수성 가먼트.
  37. 제35항에 있어서, 중간층이 에어-레이드된 흡수성 가먼트.
  38. 제27항에 있어서, 흡수성 어셈블리가 상부층 위에, 펄프 플러프 및 초흡수성 재료를 포함하는 추가층을 더 포함하는 흡수성 가먼트.
  39. 제38항에 있어서, 추가층이 드럼-성형된 흡수성 가먼트.
  40. 삭제
  41. 삭제
  42. 제27항에 있어서, 하부층이 불연속적이고 흡수성 어셈블리의 필요한 위치에 놓여지는 흡수성 가먼트.
  43. 허리 개방부 및 제1 및 제2 다리 개방부를 한정하는 샤시
    를 포함하며, 상기 샤시가 적어도 액체 투과성 신체측 라이너, 흡수성 어셈블리 및 실질적으로 액체 불투과성인 외부 커버층을 포함하고,
    상기 흡수성 어셈블리가 20 내지 80 중량%의 초흡수성 재료와 배합된 펄프 플러프의 드럼-성형된 상부층 및 10 내지 80 중량%의 초흡수성 재료와 배합된 펄프 플러프의 에어-레이드된 하부층을 포함하며, 하부층이 상부층의 밀도와 동일한 밀도를 가지며, 흡수성 어셈블리가 0.5 내지 7.5 ㎜의 두께 및 흡수성 재료 g 당 0.9 w/v% 염수 14 내지 40 g의 흡수 용량을 갖는 흡수성 가먼트.
  44. 10 내지 80 중량%의 초흡수성 재료와 배합된 펄프 플러프를 포함하는 에어-레이드된 제1 흡수성 재료를 제공하는 단계;
    초흡수성 재료 및 플러프 펄프를 온라인 드럼 성형기의 성형 챔버에서 균질 혼합하는 단계;
    균질 혼합된 초흡수성 재료 및 플러프 펄프가 성형 챔버를 빠져나갈 때 균질 혼합된 초흡수성 재료 및 플러프 펄프로부터의 제2 흡수성 재료를 드럼 성형기의 성형 드럼 상의 성형 스크린 상에 형성하는 단계;
    제2 흡수성 재료가 성형 스크린을 떠난 후에 제2 흡수성 재료를 0.25 g/㎤ 이상의 밀도로 압축하는 단계; 및
    제1 흡수성 재료 및 제2 흡수성 재료를 함께 결합시키는 단계
    를 포함하는, 복합 흡수성 재료의 제조 방법.
  45. 삭제
  46. 제44항에 있어서, 제1 흡수성 재료가 롤 굿 라미네이트 (roll good laminate)를 포함하는 방법.
  47. 제44항에 있어서, 제1 흡수성 재료와 제2 흡수성 재료를 함께 결합시키기 전에 제2 흡수성 재료를 제1 흡수성 재료 상에 놓는 단계를 더 포함하는 방법.
  48. 제44항에 있어서, 제1 흡수성 재료와 제2 흡수성 재료를 함께 결합시키기 전에 제2 흡수성 재료를 캐리어 장치 상에 놓고 제1 흡수성 재료를 캐리어 장치 상의 제2 흡수성 재료에 놓는 단계를 더 포함하는 방법.
  49. 제44항에 있어서, 복합 흡수성 재료를 티슈로 랩핑하는 단계를 더 포함하는 방법.
  50. 제44항에 있어서, 제2 흡수성 재료를 티슈로 랩핑하는 단계를 더 포함하는 방법.
  51. 제44항에 있어서, 제1 흡수성 재료와 제2 흡수성 재료를 함께 결합시키기 전 에 제1 흡수성 재료가 제2 흡수성 재료의 일부에 불연속적으로 놓여지는 방법.
  52. 제44항에 있어서, 추가량의 균질 혼합된 초흡수성 재료 및 펄프 플러프를 제1 흡수성 재료의 적어도 한 면내로 향하게 하는 단계를 더 포함하는 방법.
  53. 제44항에 있어서, 복합 흡수성 재료 상에 패턴을 엠보싱하는 단계를 더 포함하는 방법.
  54. 제44항에 있어서, 복합 흡수성 재료를 0.5 내지 3.0 ㎜의 두께로 압축하는 단계를 더 포함하는 방법.
  55. 제44항에 있어서, 제3 흡수성 재료를 복합 흡수성 재료에 결합시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  56. 제44항에 있어서, 드럼-성형된 제3 흡수성 재료를 복합 흡수성 재료에 결합시키는 단계를 더 포함하는 방법.
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