KR100928172B1

KR100928172B1 - 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트 및 이를 사용한 흡수체 제품

Info

Publication number: KR100928172B1
Application number: KR1020037014140A
Authority: KR
Inventors: 스즈끼미가꾸
Original assignee: 가부시키가이샤 니혼규슈다이기쥬쓰겡뀨쇼
Priority date: 2001-05-02
Filing date: 2002-05-02
Publication date: 2009-11-25
Also published as: EP1403037A1; CN1505560A; BR0209454A; JPWO2002090106A1; CN1230294C; US20040102124A1; EP1403037A4; WO2002090106A1; WO2002090106B1; JP4175114B2; KR20030092116A; MXPA03010068A

Abstract

다공성 버퍼 시트와 내수압이 100㎜H₂O 이상인 내수성 부직포가 접합, 일체화된 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트가 제공된다. 이 고통기성, 내수성 배리어 시트는 통기성을 갖는 시트 형상 흡수체와 조합하여 흡수 코어를 구성함으로써, 흡수체 제품 자체도 고통기성으로 할 수 있다. 이 다공성 버퍼 시트는 바람직하게는 요철 구조를 가지며, 그 정상부의 구경과 저부의 구경이 다른 깔때기 형상의 개공 구조를 갖는 개공 필름으로, 그 구경이 짧은 측의 구경이 진원형에 근사했을 때에 1㎜ 이하이며 개공 수가 20개/㎠ 이상이다.

Description

고통기성ㆍ내수성 배리어 시트 및 이를 사용한 흡수체 제품{HIGHLY PERMEABLE AND WATER RESISTANT BARRIER SHEET, AND ABSORBER PRODUCT USING THE BARRIER SHEET}

본 발명은 다공성 버퍼 시트와 내수성 부직포의 접합체로 이루어진 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트에 관한 것이다.

흡수체 제품에서 물크러짐, 발진은 착용에 수반하여 발생되는 큰 문제점으로, 이를 해결하기 위해서 표면재를 연구하여 사이드부나 엔드부에 통기 존을 형성하거나, 백 시트에 각종 소재 조합을 이용하는 등 여러가지 연구가 이루어져 왔는데, 아직 근본적으로 해결되지는 않았다.

백 시트에 통기성을 부여한 이른바 흡수성 백 시트(breathable back sheet)에 대해서도 미세 섬유 웨브의 적층체, 겔 블럭을 이용한 방법 등에 대해서 이미 수많이 제안되었는데, 현재 상업적으로 채택되고 있는 유일한 유효 수단은 이른바 통기성 PE 필름을 백 시트로서 사용하는 것이다. 그러나, 통상적인 통기성 필름의 통기도는 MVTR(Moisture Vapor Transfer Ratio) ASTM E96-63F, E96-80B로 표시한 수치로 3.0∼5.0㎥/24hrㆍ㎡ 정도이다.

한편, 속옷 등의 물크러짐에 관한 연구에 따르면, 물크러짐을 방지하는 목적 에서 벨로스 효과에 의한 표면 공기류를 존재시키기 위해서는, 높은 통기성과 동시에 속옷 표면과 피부 표면 사이에 2㎜ 이상의 공극이 필요한 것으로 알려져 있다. 통상적인 속옷의 경우에는, 통기도를 Gurley 법(ISO5636/5)으로 나타내면, 치밀한 조직이어도 100㎖를 1.0초 이하에 통과하는 통기성을 갖는다. 통기성 필름과의 비교를 위해 통기도(ASTM D-737)로 나타내면, 보통은 1㎥/minㆍ㎡ 이상, 얇은 것은 10㎥/minㆍ㎡ 이상의 통기도를 가지며, 젖은 상태에서도 적어도 0.5㎥/minㆍ㎡ 이상의 통기도를 갖고 있다. 이 통기도는 상기 기술한 통기성 필름의 300배 가까운 값에 상당한다. 이런 점에서도 흡수체 제품에 물크러짐ㆍ발진을 발생시키지 않는 고도의 통기성을 갖게 하는 것이 얼마나 어려운지를 알 수 있다.

게다가 현재의 기저귀로 대표되는 흡수체 제품은 신체에 되도록 간극없이 밀착되도록 설계되어 있기 때문에, 벨로스 효과를 발휘시키는 공극은 거의 없으며 표면의 공기류는 거의 존재하지 않는다. 또한, 흡수체 자체도 펄프/SAP의 두꺼운 층을 갖기 때문에, 체액을 흡수한 뒤에는 그나마 통기성 필름이 갖는 약간의 통기성도 도움이 되지 않게 되는 것이 현 상황이고, 이와 같은 상태를 나타내는 흡수체 제품을 착용하면, 제품 내의 습도, 온도도 상승하여 물크러짐ㆍ발진이 잘 발생하게 되는 것은 당연하다고 할 수 있다.

또한, 무리하게 누출 발생의 리스크까지 각오하여 통기구(ventilation hole)를 사이드나 앞뒤 또는 가장자리끝에 형성하자는 제안도 있으나, 그 통기구를 통해 배출물이 초래하는 냄새가 누출된다는 새로운 문제점이 발생한다.

즉, 고도의 통기성을 가지며 또한 물크러짐ㆍ발진을 발생시킬 위험이 적은 흡수체 제품을 가능하게 하기 위해서는, 백 시트의 통기도를 높이는 것은 중요하지만, 그것만으로는 충분하지 않고 흡수체 자체에도 안정된 통기성 구조를 부여할 필요가 있다.

발명의 개시

본 발명의 목적은 큰 통기성과 고도의 누출 방지 효과라는 상반되는 기능을 양립시킨 신규 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 개구 직경이 1㎜ 이하이며 개구 수가 10개/㎠ 이상인 다공성 버퍼 시트와 내수압이 100㎜H₂O 이상인 내수성 부직포와 접합, 일체화한 접합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트가 제공된다.

바람직한 다공성 버퍼 시트는 20개/25㎜ 이상의 세포 수를 가지며 두께가 3㎜ 이하인 연속 기포를 갖는 고통기성 발포 시트이다.

다른 바람직한 다공성 버퍼 시트는 정상부의 구경(口徑)과 저부의 구경이 다른 다수의 깔때기 형상의 중공 돌기를 형성한 개공(開孔) 필름으로서, 중공 돌기의 정상부의 구경이 진원형에 근사했을 때에 1㎜ 이하이며 개공 수가 10개/㎠ 이상이다.

또, 바람직한 내수성 부직포는 PE (Polyethylene), PP (Polypropylene), PET (Polyethylene terephthalate) 및 폴리우레탄 및 그 유도체 중 어느 하나 단독 또는 임의의 조합의 혼합체를 원료 베이스로 하여 형성된 스판 본드 웨브와 멜트 블론 웨브의 복층체이다. 상기 스판 본드 웨브(S)와 멜트 블론 웨브(M)의 복층체의 층 구성이 SMS (spunbond/melt blown/spunbound), SMMS(spunbond/melt blown /melt blown/spunbound), SMMMS (spunbond/melt blown/melt blown//melt blown /spunbound) 또는 SMSMS (spunbond/melt blown/spunbond/melt blown/spunbound) 이다.

또한, 본 발명은 분말형, 입자형 또는 섬유형의 SAP (Super Absorbent Particle) 및 플러프 펄프 중 적어도 하나를 흡수체 성분으로서 함유하는 흡수 코어를 갖는 흡수체 제품으로, 상기 흡수체 성분의 층에 접하여 배치된 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트를 구비하고, 상기 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트는 다공성 버퍼 시트와 내수압이 100㎜H₂O 이상인 내수성 부직포의 접합체로 이루어지며 상기 다공성 버퍼 시트가 정상부의 구경과 저부의 구경이 다른 다수의 깔때기 형상의 중공 돌기를 형성한 개공 필름으로, 상기 중공 돌기의 정상부의 구경이 진원형에 근사했을 때에 1㎜ 이하이며 개공 수가 10개/㎠ 이상이고, 그 중공 돌기의 정상부가 상기 흡수 코어에 접하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 흡수체 제품을 제공한다.

이와 같은 흡수체 제품에서 상기 버퍼 시트는 상기 흡수 코어의 하면 전체, 양 사이드부 및 상기 흡수 코어의 표면 부분의 일부를 피복하도록 배치되고, 상기 흡수 코어의 하면이 상기 내수성 부직포에 접합, 일체화된다.

상기 버퍼 시트는 상기 흡수 코어의 하면 전체 및 양 사이드부까지를 피복하고, 그 하면부에서 상기 내수성 부직포에 접합, 일체화될 수도 있다. 또는, 상기 버퍼 시트는 상기 흡수 코어의 하면에 전개 배치되고 그 전체면에서 상기 내수성 부직포와 접합 일체화되어 백 시트로서 기능하도록 구성될 수도 있다.

상기 흡수 코어의 전체 흡수면 중 그 흡수 유지 능력을 넘어 배출체액이 공급되거나 국부적으로 압력이 집중되는 부위에, 내수압이 높은 무통기성 필름 또는 내수압이 높은 통기성 필름에 의해 보강이 이루어질 수도 있다.

상기 흡수체 제품에서 상기 내수압이 높은 필름과 상기 버퍼 시트가 서로 그 가장자리부만 겹쳐지도록 조합되어 상기 내수성 부직포와 접합, 일체화될 수도 있다.

상기 흡수체 제품에서 상기 흡수성 내수성 시트가 두께가 0.5㎜ 이하이며 구성 성분인 상기 내수성 부직포가 30g/㎡∼10g/㎡인 SMS 또는 SMMS이고, 상기 친수성(親水性) 시트가 30g/㎡∼10g/㎡인 목재 펄프를 주성분으로 하는 티슈 페이퍼이며, 또한 상기 SAP가 입경 500㎛ 이하의 입자형 SAP를 80g/㎡∼20g/㎡ 함유하는 것이다.

상기 흡수 코어는 그 총 중량의 50% 이상을 SAP가 차지하고 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 흡수 코어는 부직포 및 이에 담지(擔持)된 SAP로 이루어진 시트 형상 복합체이다.

다른 바람직한 흡수 코어는 플러프 펄프와 SAP의 혼합체로 이루어진 에어레이드법에 의해 시트 형상으로 형성된 시트 형상 흡수체이다.

또, 본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트에 있어서, 「내수성」은 이 분야에서 일반적인 기준으로 이용되고 있는 내수압으로 표시한 경우, 100㎜H₂O 이상, 바람직하게는 150㎜H₂O 이상일 필요가 있다. 그러나, 통상적인 필름과 같은 2000㎜H₂O 이상이나 되는 높은 내수성은 필요 없고, 이른바 투수 저항성이라는 레벨이면 된다.

도 1은 본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트에 적용되는 개공 필름의 일례를 나타낸 사시도로, 그 필름은 요철을 갖고 있다.

도 2는 도 1의 요철 필름에 흡수 코어를 조합한 경우의 액 거동을 나타낸 설명도이다.

도 3은 본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트에 적용되는 정상부에 개공을 형성한 요철 개공 필름의 외관을 나타낸 사시도이다.

도 4는 도 3의 요철 개공 필름의 부분 노치 측면도이다.

도 5는 요철 개공 필름의 팽출부의 정상부에 형성된 개공의 각각 다른 형상 및 분포예를 나타낸 설명도이다.

도 6(a), 도 6(b) 및 도 6(c)는 요철 필름의 각 팽출부에 형성된 개공의 각각 다른 위치를 나타낸 사시도이다.

도 7은 폴리우레탄 폼의 열 압축, 흡수에 의한 두께의 변화를 예시하는 설명도이다.

도 8은 개공 필름 및 내수성 부직포를 흡수 코어와 조합한 경우의 배치 관계를 나타낸 도면이다.

도 9는 내수성 부직포와 버퍼 시트를 조합한 구조에 존재하는 2 종류의 공극을 나타낸 모식도이다.

도 10은 도 9에 나타낸 버퍼 시트와 내수성 부직포와 흡수 코어의 구조에서 흡수 코어의 액의 흡수 개시부터 종료에 이르는 흡수 사이클을 나타낸 흐름도이다.

도 11(a)은 고흡수성 수지를 주성분으로 하는 흡수층, 고흡수성 수지를 담지 하는 부직포 형상 기초재 및 고흡수성 수지 상호 사이와 고흡수성 수지 및 부직포 형상 기초재 사이를 결합시키는 결합재 성분의 3 성분으로 이루어진 시트 형상 흡수체를 나타낸 평면도이고, 도 11(b)는 도 11(a)의 시트 형상 흡수체의 종단면도이다.

도 12(a)는 버퍼 시트가 흡수 코어의 하면 전체와 양 사이드부, 그리고 흡수 코어의 표면 부분의 일부를 덮도록 피복한 제품 모델을 나타낸 단면도이고, 도 12(b)는 버퍼 시트가 흡수 코어의 하면 전체와 양 사이드부까지를 피복하고, 그 하면부에서 내수성 부직포와 접합, 일체화되어 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트로 한 제품 모델을 나타낸 단면도이며, 도 12(c)는 버퍼 시트와 내수성 부직포를 접합, 일체화하여 구성한 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트가 흡수 코어의 하면에 전개 배치되어 있는 제품 모델을 나타낸 단면도이다.

도 13(a)는 흡수 코어의 양 사이드는 시트 형상 흡수체를 백 형상으로 사중으로 폴딩한 구조를 나타낸 설명도이고, 도 13(b)는 사이드부에 액체 불투과성 보강 필름을 배치한 예를 나타낸 설명도이다.

도 14(a)는 흡수 코어의 중앙부에서 시트 형상 흡수체를 삼중으로 한 구조를 갖는 흡수체 제품을 나타낸 설명도이고, 도 14(b)는 중앙부에 보강 필름을 배치한 구조를 갖는 흡수체 제품을 나타낸 설명도이다.

도 15는 필름이 존재하는 부분의 버퍼 시트는 생략하고, 버퍼 시트와 필름 부분을 일부 겹쳐서 내수성 부직포와 접합한 흡수체 제품의 예를 나타낸 개략적 종단면도이다.

도 16은 본 발명의 흡수체 제품에 적용되는 백업 시트를 나타낸 개략적 종단면도이다.

도 17은 백업 시트를 부가한 본 발명의 흡수체 제품의 일례를 나타낸 개략적 종단면도이다.

도 18은 백업 시트를 부가한 본 발명의 흡수체 제품의 다른 예를 나타낸 개략적 종단면도이다.

도 19는 내수성 평가를 위해 사용되는 내수성 평가장치의 전체를 나타낸 측면도이다.

도 20은 도 19의 평가장치의 평가 샘플 장착 부분을 확대해서 나타낸 측면도이다.

도 21은 본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트에 액체 분배 유닛을 조합하고, 이를 흡수 코어와 겹쳐서 구성한 흡수체 제품 모델을 나타낸 단면도이다.

도 22는 버퍼 시트를 사용하지 않은 흡수체 제품의 제품 모델의 흡수 테스트에서 흡수액의 존재 상태를 해석해서 얻은 물질 수지를 나타낸 설명도이다.

도 23은 버퍼 시트를 사용한 흡수체 제품의 제품 모델의 흡수 테스트에서 흡수액의 존재 상태를 해석해서 얻은 물질 수지를 나타낸 설명도이다.

발명을 실시하기 위한 최선의 형태

다공성 버퍼 시트와 내수성 부직포의 접합에 의해 얻은 새로운 컨셉에 기초한 본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트 그 자체에 대해서 먼저 설명하고, 이어서 상기 배리어 시트와 흡수 코어와 조합하여 얻은 흡수체 제품에 대해서 설명한 다.

다공성 버퍼 시트

본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트의 제 1 구성 성분은 다공성 버퍼 시트이다. 이 버퍼 시트는 흡수체 제품 중에서 일측면은 흡수 코어 바로 아래에 배치되고, 타측면은 내수성 부직포와 일체적으로 결합된 상태에서 사용되기 때문에, 다음과 같은 조건을 만족시킬 필요가 있다.

(1) 상측 흡수 코어와 하측 내수성 부직포의 통기성에 영향을 미치지 않을 정도로 충분한 통기성을 갖는 것

(2) SAP에 흡수되지 않고 흡수 코어를 통과해서 오는 미흡수수(未吸收水: 이른바 자유수)를 일시적으로 트랩하는 기능을 갖는 것

이 트랩 기능은 톱 시트에 근접하여 흡수 코어 상부에 배치되는 종래의 서페이스 애퀴지션(표면 일시 저장) 기능과 구별하기 위해 바텀 애퀴지션(저부 일시 저장) 기능이라고 한다. 이 바텀 애퀴지션 효과를 갖는 버퍼 시트에 트랩된 미흡수수는 시간 경과와 함께 다시 상부 흡수 코어의 SAP 층에 재흡수되고 이어서 고정된다.

여기서, 버퍼 시트가 갖는 바텀 애퀴지션 기능이란 상기 기술한 바와 같이 흡수 코어의 저부에 흡수 코어로부터의 미흡수액을 일시 저장하는 기능이다. 흡수 코어의 주성분인 SAP는 초기 흡수 속도가 느리기 때문에 일시적으로 흡수 코어에서 누출되어 하부로 나오는 액은 종래의 필름형 백 시트에 접하면, 그 표면을 흐르며 중력 법칙에 의해 가장 낮은 부분에 모여 그 액이 간극에서 누출되게 된다. 그래서, 균일하게 분할하고 또한 액을 이동시키지 않도록 트랩할 필요가 있다.

예컨대, 도 1에 나타낸 바와 같은 요철을 갖도록 성형한 시트를 백 시트로 하여 흡수 코어에 접하게 배치한 경우, 도 2에 나타낸 바와 같이 액은 오목부의 깊이와 수에 따라 분할되고, 그 결과로서 액의 트랩 기능을 갖게 되고, 표면 전체에 걸쳐 균일화되게 채워진다. 이와 같은 기능은 일반적으로 바텀 애퀴지션 기능이라고 한다.

또, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같은 요철 시트는 양호한 바텀 애퀴지션 기능은 갖고 있으나, 통기성이 없으므로 본 발명의 목적에는 적합하지 않다.

(3) 어느 정도의 내수 저항을 갖는 것

버퍼 시트 위 또는 버퍼 시트의 공극 내에 트랩된 미흡수수를 하부의 내수성 부직포에 이행시키는 양은 되도록 적게 하는 것이 바람직하다. 그와 같은 액의 스토퍼 기능으로서 버퍼 시트는 고통기성을 저해하지 않는 범위에서 내수 저항을 갖는 것이 필요하다.

(4) 액류를 분획ㆍ미분화하는 다세포 또는 다요철 구조를 갖는 것

흡수 코어에서 누출되어 일시적으로 버퍼 시트에서 저장되는 자유수(미흡수수)는 국부적으로 채워지는 것이 아니라 버퍼 시트가 갖는 다분할 구조에 의해 더 미세 분류화되고, 내수성 부직포에 국부적 부하를 가하지 않도록 버퍼 시트의 액에 접하는 부분의 전체면에 걸쳐 자유수가 저장되는 것

(5) 흡수 코어에 가해지는 가중, 압력을 완화시켜 하부의 내수성 부직포에 가해지는 수압을 내리는, 이른바 버퍼 효과 다른 표현으로 말하면 쿠션 효과를 갖 는 것

다공성 버퍼 시트의 구성

고통기성이며 내수 저항에 의한 액의 스토퍼로서의 기능을 발휘하기 위해서는, 버퍼 시트는 다공질인 동시에 포어 크기가 미세한 것이 바람직하다. 아울러, 표면 장력이 작용하는 소수성, 바람직하게는 발수성 재료로 구성되어 있는 것이 요망된다. 포어 크기로는 바람직하게는 1㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 0.5㎜ 이하이다.

다공질체를 구성하는 재질의 예로는, PE, PP, PET, 합성 고무, 우레탄, EVA (Ethylene vinyl acetate) 등과 같은 단일 중합체, 공중합체 및 이들 블렌드체 또는 이들 재료의 성형체를 실리콘, 테프론(등록 상표) 등의 발수제로 표면 처리한 것을 들 수 있다.

자유수(미흡수수)를 저부에 트랩시키는 이른바 바텀 애퀴지션 기능을 충분히 발현시키기 위해서는, 부피가 크고 내부 용적이 커서 액의 물리적 보유 기능이 큰 구조가 필요하다. 이와 같은 바텀 애퀴지션 기능을 크게 하기 위해서는, 단순하게 말하면 되도록 부피가 크고 외관상 비중이 작은 구조가 바람직하다. 그러나, 그렇게 하면 흡수체 제품은 두꺼워진다. 흡수체 제품의 콤팩트화는 무시할 수 없는 요구이고, 이와 같은 두꺼운 흡수체 제품은 시장의 요구에 적합하지 않다. 따라서, 두께에 대해서도 자연히 한계가 있다. 보다 두께가 있고 부피가 큰 버퍼 시트는 흡수 코어에 가해지는 가중이 내수성 부직포에 가해지는 것을 방지하는 쿠션 효과를 갖고 있기 때문에, 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 바람직한 면도 있으나, 흡수 코어의 두께가 1㎜ 이하인 초박(超薄) 구조 흡수체 제품을 고려하 면, 그것에 사용하는 버퍼 시트의 두께는 적어도 3㎜ 이하, 바람직하게는 1㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다. 1㎜ 이하의 두께로 상기 버퍼 시트의 효과를 안정적으로 발휘시키기 위해서는, 가압시에도 크게 변형되지 않을 정도의 강성이 높은 것으로 하거나 또는 건조시의 사용 전까지는 1㎜ 이하로 압축 변형시켜 얇은 상태를 유지하지만, 흡습, 흡수에 의해 부피가 회복되는 특성을 갖고 있는 것도 요구된다.

버퍼 시트의 또 하나의 중요한 기능은 액의 분류, 분할에 의한 흐름의 균일화이다. 본 발명에 사용되는 버퍼 시트로서의 다공질 구조는 상부 애퀴지션층으로서 통상적인 흡수체 제품에 많이 이용되고 있는 스루 에어 공정에서 얻어지는 균질의 부피가 큰 부직포 형상의 것이 아니라, 요철로 성형된 플라스틱 필름과 같은 요철부를 다수 갖는 것 또는 연속된 기포를 갖는 폼과 같은 다세포 셀을 갖는 구조의 것이 바람직하다.

이와 같은 조건을 만족시키는 재료의 전형적인 예는 연속 기포를 갖는 발포 우레탄의 시트로서, 다른 예는 요철 구조를 갖는 플라스틱제 개공 필름이다.

요철 구조를 갖는 개공 필름으로서 대표적인 것은 저부와 정상부가 개공 직경이 다른 이른바 깔때기형 형상의 요철을 다수 형성한 개공 필름이다. 이 개공 필름은 생리용 냅킨의 톱 시트로서 개공 직경이 큰 사이드를 위로 하여 액의 수용부측에 배치하고, 액의 유입을 쉽게 하는 동시에 아래로부터의 역류를 방지하도록 배치하여 스테인 프리성이 높은 표면재로서 일반적으로 사용되고 있다. 또, 그 표면에 추가로 부피가 큰 투수성 부직포를 복합시킨 복합 재료도 일본 특허공표공보 2001-501883호(Tredegar사)에 기재되어 있으며 표면재로서 사용되고 있다.

본 발명에서는 그 개공 필름을 반대 방향, 즉 개공 직경이 작은 측을 위로 향하게 배치하고, 흡수 코어 하부에서 흡수 코어를 하부에서부터 지지하도록 배치하여 액 유입에 저항을 부여하는 동시에 하부로부터 액이 잘 이동하기 쉬운 상태로 하는 것이 큰 특징의 하나다. 즉, 이와 같은 배치 구조는 흡수 코어에서 리크된 미흡수액이 버퍼 시트 내로 넘치고, 그 결과 이 개공으로부터 내수성 부직포측에도 이 미흡수액이 더 리크되었다 하더라도 SAP의 흡수력 회복에 따라 이 리크액이 재흡수되는 경우에 개공을 통해 흡수 코어로 액을 쉽게 이동시키기 위해서 필요한 구조이다.

도 3은 본 발명에서 바람직하게 사용되는 요철을 갖는 개공 필름(10)의 외관을 나타내고, 도 4는 그 일부를 확대한 단면도이다. 도시된 개공 필름(10)은 적당한 분포 밀도로 형성된 다수의 깔때기형 팽출부(11)를 가지고, 이 팽출부(11)의 직경이 큰 쪽(저부)에는 직경 φb를 갖는 저부 개공(12)이, 그리고 정상부에는 그보다 작은 직경 φt를 갖는 정상부 개공(13)이 각각 형성되어 있다. 직경 φb와 φt의 직경 비(φb/φt)는 바람직하게는 1.1∼3.0 범위에서 선택된다. 또, 인접하는 팽출부(11) 간의 간격은 L, 높이는 H, 두께는 T로 표시되어 있다. 바람직한 높이 H는 3㎜ 또는 그 이하이다. 두께 T는 원료 필름의 두께로, 바람직하게는 0.01∼0.5㎜이다. 또, 두께 및 높이의 측정은 다이에이 과학 정기 제조의 FS 60A를 사용하여 최저 가중 조건인 3g/㎠ 하중 하에서 행하였다. 그 이유는 되도록 무가중에 가까운 조건에서 두께를 표시하는 것을 의도했기 때문이다.

이와 같은 개공 필름(10)에서 중요한 점은 첫째 깔때기형 팽출부(11)의 정상 부에 형성된 작은 쪽의 개공(13)의 개공 직경이다. 이 개공 직경은 후술하는 바와 같이 흡수 코어에 흡수된 수성액이, 흡수 코어가 그 능력을 넘었을 때 이 개공에서 넘친 수성액을 백업 시트측의 내수성 부직포측으로 배출하는 배출구멍이 되기 때문에, 그 개공 직경은 통기성을 손상시키지 않는 범위에서 작은 것이 바람직하다. 바람직한 개공 직경은 개공 형상을 진원에 근사시켰을 때의 직경으로 표시하면, 2㎜ 이하, 바람직하게는 1㎜ 이하이다. 이와 같은 조건에서는 흡수 코어를 통과하여 하부층으로 스며든 수성액(미흡수수)은 요철이 있는 개공 필름의 오목부에 트랩되고, 거기에서 넘칠 때까지는 미세 구멍의 표면 장력에 따른 저항에 의해 직접 내수성 부직포로 유출되는 것이 저지된다. 그러나, 그 개공 직경이 2㎜를 초과하면, 흡수 코어에서 하부층으로 이행된 수성액은 내수 저항을 나타내지 않고 직접적으로 버퍼 시트의 개공을 통해 내수성 부직포측으로 바이 패스되어 트랩 효과, 즉 바텀 애퀴지션(bottom acquisition) 효과를 의미 없는 것으로 해버린다.

개공 필름의 단위 면적당 개공 수도 본 발명에서 중요한 요인의 하나이다. 개공 필름의 경우에는, 후술하는 발포 시트와 비교하면 상대적으로 구멍 수가 적으므로 개공 수가 중요해진다. 또, 개공 수는 내수성 부직포로 넘쳐 유출되는 미흡수수의 분할, 분류 수에도 밀접하게 관계된다. 개공 수는 개수/㎠ 단위로 표현하면, 바람직하게는 10개/㎠ 이상, 더욱 바람직하게는 20개∼300개/㎠이다. 10개/㎠ 미만인 경우에는, 균일한 분배 방류 효과를 내기는 어렵고, 따라서 버퍼 효과도 낮아진다.

도 5는 개공 필름의 정상부의 개공의 분포예를 나타낸 것으로, 개공 필름 A, B 및 C는 모두 PE제 개공 필름으로서, 비교적 조직이 성기고 두꺼운 개공 필름 A는 Tredegar사(미국)가 제조한 것이고, 비교적 조직이 미세한 개공 필름 B는 Avgol사(이스라엘)가 제조한 것이며, 개공 필름 C는 Tredegar사가 제조한 조직이 더 미세한 것이다.

본 발명에서 개공 필름에 형성된 개구 형상에 대해서는 특별히 제한되지 않지만, 개공 위치는 바텀 애퀴지션 기능에 다소의 영향을 미칠 가능성이 있다. 보다 양호한 바텀 애퀴지션 효과를 얻기 위해서는, 도 6(a)에 나타낸 바와 같이 팽출부의 정상부에 개공(13)을 형성하는 것이 바람직하다. 그러나, 가압 하에서 내수 저항을 크게 하기 위해서는, 도 6(b)에 나타낸 바와 같이 팽출부의 측면에 형성하는 것이 바람직하고, 이 경우 도 6(c)에 나타낸 바와 같이 하나의 팽출부에 2개의 개공(13)을 형성할 수도 있고, 필요에 따라 3개 이상을 형성할 수도 있다. 개공을 평출부의 측면에 형성한 경우에는, 가압에 의해 변형되었을 때에 개공(13)의 형상이 편평해지므로 오히려 바람직한 경우도 있다.

한편, 발포 시트는 PE, PP, 폴리우레탄, PET, 합성 고무 등의 소수성 발포체로 이루어진 시트로서, 연속 기포를 갖는 통기성이 높은 것이어야 한다. 일반적으로는 적어도 5㎥/minㆍ㎡(ASTM D-737)의 통기도를 갖고 있는 것으로, 셀 수 및 발포도로 표시하면, 다음과 같은 물성값을 갖는 것이 바람직하다.

공극률: 70%∼99%

셀 수: 20개/25㎜∼80개/25㎜

발포도: 15배∼50배

발포 시트의 두께에 대해서는 상기 기술한 개공 필름과 마찬가지로 3㎜ 이하, 바람직하게는 1㎜ 이하의 것이 바람직하다. 그러나, 3㎜를 초과하는 두께의 것이라도 가압 압축에 의해 박층화된 것이라면 바람직하게 사용할 수 있다.

즉, 바람직한 부피가 큰 상태란 상품으로 포장된 상태는 물론 개봉된 상태 또는 착용 상태에서도, 되도록 얇은 상태를 유지하며 체액 배출시의 습윤화에 따라 흡수 코어의 흡수 팽윤(膨潤), 팽화(膨化)에 서로 호응하여 이 버퍼 시트도 팽윤화, 부피가 큰 것이 바람직하다.

버퍼 시트로는 일본 공개특허공보 2001-19777호에 개시되어 있는 바와 같은 압축 회복성이 있고 부피가 큰 것이어도 되는데, 오히려 조직의 파괴를 수반하지 않고 항구적(恒久的)으로 변형되는 이른바 「가라앉히기(permanent set in fatigue)」쉬운 것이 바람직하다. 이와 같은 압축에 의한 박층화는 발포 스폰지와 같은 재료의 경우 비교적 쉽다. 예컨대, PE, PP 등의 열가소성 중합체의 발포체라면 유리전이점 이상, 열용융 온도 이하의 온도에서 프레스함으로써 1/10∼1/5 정도까지 압축이 가능하다. 열가소화 온도가 높은 폴리우레탄 폼의 경우에도 가열 하에서 고압으로 처리함으로써 1/5 정도로 압축화가 가능하다. 셀룰로오스 스폰지와 같이 열가소성이 없는 스폰지라도 습분을 가진 상태에서 가열 가압 처리함으로써 역시 1/5 정도까지 압축할 수 있다. 이들 압축화된 스폰지도 사용시에 체중에 의한 가압 하에서 흡수하면, 발포 셀의 함수(含水)에 의해 부피가 원래 수준 근처까지 회복된다.

도 7은 폴리우레탄 폼의 열 압축 및 흡수의 과정에서 두께의 변화를 예시하고 있다. 미압축 폴리우레탄 폼의 두께 P가 예컨대 8㎜인 경우, 열 압축에 의해 압축된 폼의 두께 Q는 2㎜까지, 즉 1/4 정도로 압축된다. 이 압축 상태의 폼은 건조시에는 안정적으로 2㎜ 두께를 유지하고 있으나, 이를 버퍼 시트로서 사용하여 가압 흡수한 후에는 그 두께 S는 6㎜ 정도까지 회복된다. 이 경우의 두께는 건조시의 두께로서 본 예에서는 2㎜로 표현한다.

내수성 부직포

다음으로, 본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트의 제 2 구성 성분인 내수성 부직포의 컨셉과 그 성질에 대해서 설명한다.

내수성 부직포는 상기 기술한 버퍼 시트와 조합하여 버퍼 시트의 개구에서 빠져 나간 액을 더 트랩시켜 계 밖으로 누출되는 것을 방지하는 역할을 한다. 따라서, 내수성 부직포를 구성하는 소재는 개공 필름이나 스폰지와 비교하여 현저히 미세한 다공 구조를 가지며 또한 고통기성인 것이 요구된다. 이와 같은 성능을 갖는 것으로서, 구성 섬유의 데닐이 작고 치밀한 조직을 갖는 부직포가 있다.

이와 같은 부직포로는 상기 기술한 바와 같이 다공성인 동시에 물에 대하여 웨트성이 적고 어느 정도의 투수 저항을 갖는 되도록 얇고 균일한 소수성, 발수성 부직포가 바람직하다. 그 예로는, PE, PP, PET, 폴리우레탄 및 그 유도체 또는 그 혼합물을 원료로 한 멜트 블론 부직포, 스판 본드 부직포 또는 그 복합체인 SMS, SMMS 및 SMSMS를 들 수 있다. 부직포의 단위 면적당 중량은 10g/㎡∼30g/㎡ 범위가 바람직하다. 내수압은 높은 것이 바람직하지만, 후술하는 바와 같이 버퍼 시트와 조합하여 효과적으로 작용하는 것이 보다 중요하므로, 부직포 단층으로 적어도 100㎜H₂O 이상, 바람직하게는 150㎜H₂O 이상이다. 이와 같은 의미에서는 바람직한 부직포는 스판 본드 웨브(S)와 보다 치밀한 섬유를 구성 성분으로 하는 멜트 블론 웨브(M)의 복합체인 SMS, 그리고 멜트 블론층이 차지하는 비율이 상대적으로 많으며, 또한 균일화된 SMMS, SMMMS, SMSMS와 같은 복합체로, 스판 본드층을 구성하는 필라멘트의 데니어는 2d 이하인 것이 바람직하다.

내수성을 더 안정화시키기 위해서, 내수성 부직포의 표면을 실리콘, 테프론(등록 상표) 등의 발수재로 처리할 수도 있다.

내수성 부직포와 버퍼 시트의 일체화

본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트에 있어서, 상기 내수성 부직포와 버퍼 시트는 서로 밀착 상태에서 접합, 일체화되어 있을 필요가 있다. 일체화를 위해서는, 버퍼 시트 및 내수성 부직포는 접합제 또는 융착제로 결합될 수도 있는데, 바람직하게는 부직포 및 버퍼 시트의 통기성을 저해하지 않도록 통상 위재(衛材) 용도에 사용되는 핫멜트 수지를 스프레이 코팅, 커텐 코팅과 같은 핫멜트 어플리케이터에 의해 섬유형화된 상태에서 이를 결합재로서 사용하는 것이 추장된다. 또, 개공 필름 또는 발포체의 제조 공정과 멜트 블론 공정을 연계시킨 공정에서 제조된 개공 필름/멜트 블론 복합체 또는 발포 시트/멜트 블론 복합체를 사용할 수도 있다.

내수성 부직포는 상기 기술한 바와 같이 버퍼 시트의 복합 적층 상태에서 사 용되고, 이 적층화에 의해 단층과는 전혀 다른 특성을 갖게 된다.

다음 표 1은 단층의 내수성 부직포, 단층의 버퍼 시트 및 그 복층체인 배리어 시트의 각 내수압의 실측값을 나타낸 것이다. 그 결과에서, 버퍼 시트가 되는 개공 필름이 갖는 내수압은 매우 낮은 것이지만, 적층화에 의해 내수성이 대폭 향상됨을 알 수 있다.

구성 재료		내수압(㎜H₂O)
내수성 부직포	SMMS(22g/㎡)	220
버퍼 시트	개공 필름 A	5
	개공 필름 B	12
	개공 필름 C	25
	폴리우레탄 폼	30
배리어 시트	개공 필름 A/SMMS	260
	개공 필름 B/SMMS	390
	개공 필름 C/SMMS	430
	폴리우레탄 폼/SMMS	330

표 1의 결과는 비교적 개공이 작은 개공 필름 B 및 개공 필름 C에 내수성 부직포로서의 SMMS를 배치한 샘플이, 현저히 높은 내수압을 나타냄을 시사하고 있다.

다음으로, 본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트를 흡수 코어와 조합하여 구성한 흡수체 제품을 도 8을 참조하여 설명한다. 도 8은 개공 필름(10) 및 내수성 부직포(20)를 흡수 코어(30)와 조합한 경우의 배치 관계를 나타내고 있다. 이 구성에서 예컨대 표 1에 나타낸 바와 같은 내수압이 220㎜H₂O인 SMMS로 이루어진 내수성 부직포(20)에, 내수압이 25㎜H₂O인 개공 필름(10: 도 5의 개공 필름 C)을 조합한 경우, 개개의 요소의 내수압은 합계해도 245㎜H₂O에 불과하지만, 접합, 일체화된 것의 내수압을 실제로 측정하면, 430㎜H₂O로 2배 가까이 내수압이 향상되었음이 판명되었다. 이런 점은 개공 필름/SMMS를 조합한 구조를 채택함으로써, 개공 필름(10)의 물 저항 구조와 존재하는 공기층의 복합 효과가 발현되고, 내수성 부직포(20)에 대하여 일종의 수압 완화 효과를 갖게 되는 것이 하나의 이유로 추측된다.

트랩수의 재흡수 메커니즘

버퍼 시트와 내수성 부직포의 접합 구조에서 더 중요한 점은 바텀 애퀴지션 효과 및 트랩된 미흡수액의 SAP 함유 흡수 코어로의 재흡수의 메커니즘이다.

도 9는 내수성 부직포(20)와 개공 필름(10)의 버퍼 시트를 조합한 구조에 존재하는 2 종류의 공극, 즉 버퍼 시트인 개공 필름의 오목부에 존재하는 공극 A 부분과 내수성 부직포(20)와 개공 필름(10)의 버퍼 시트의 볼록부 사이에 존재하는 공극 B 부분을 나타낸 모식도이다.

또한, 도 10은 버퍼 시트를 구비한 도 9에 나타낸 바와 같은 구조에서 흡수 코어 액의 흡수 개시부터 종료에 이르는 흡수 사이클을 나타낸 것이다. 배출된 체액은 처음에 흡수 코어 표면에 확산되고 이어서 SAP 층에 흡수되며, 흡수되지 않은 액이 더 하부층으로 이동된다. 공급된 체액을 SAP가 미처 다 흡수하지 못함으로써 발생된 미흡수액은 버퍼 시트의 다수의 셀 형상 오목부를 갖는 A부에 먼저 트랩되어 도 10의 (Ⅰ)의 상태가 된다. 미흡수액이 더 많아지면, A부는 가득 차게 되어 오목부 전체로 확산되면서 또한 넘친 액은 개공부로부터 오버 플로되어 B부를 채우게 된다. 이것이 (Ⅱ)의 상태이다.

그러나, 시간 경과에 따라 상측 SAP 층에 흡수 여력이 발생하기 때문에, 먼 저 A 부분에 존재하는 액부터 코어로 재흡수된다. 이어서, B 부분의 액도 개공을 역류한 후 재흡수된다. 그것이 (Ⅲ)의 상태이다. 나아가, 시간의 경과와 함께 A부, B부의 액의 대부분은 흡수 코어 내에 재흡수되고, A부, B부도 거의 원래의 공극으로 되돌아가 다음 배출액에 대비하게 된다. 그것이 (Ⅳ)의 상태이다.

내수성 부직포에 가해지는 부하가 최대인 시기에는 (Ⅱ)에서 A부, B부가 모두 가득 차게 될 때이며, 시간 경과와 함께 부하는 경감된다. 그러나, 최대로 가득 채워졌을 때에도 수압으로서 받는 양은 자유수압으로서 2㎜H₂O∼3㎜H₂O의 미미한 수압에 불과하므로 충분히 내수성 부직포에서 누출 방지 효과를 볼 수 있다.

상태 (Ⅰ)∼(Ⅳ)의 각각에서 버퍼 시트의 A부 및 B부의 기능 분담 비율을 수치로 다음 표 2에 나타낸다. (Ⅰ)의 상태는 A부, B부 각각의 능력 100% 중 A부의 80∼90%만이 사용된 상태를 의미하고, (Ⅱ)의 상태는 A부, B부 모두 가득 차게 되어 100% 이용되고 있는 상태를 의미하며, (Ⅲ)은 A부의 재흡수가 시작되어 A부의 절반이 흡수되고, 그 영향으로 인해 B부도 일부 재흡수된 상태를 의미한다. (Ⅳ)는 대부분의 액의 재흡수가 종료되어 다음 배출을 기다리는 상태를 모델적으로 나타낸 것이다.

	상태
A부 또는 B부	(Ⅰ)	(Ⅱ)	(Ⅲ)	(Ⅳ)
A부	80∼90%	100%	50%	0%
B부	0%	100%	80%	0%

이상 버퍼 시트와 내수성 부직포를 조합한 복층 구조를 갖는 배리어 시트의 누출 방지 효과에 대해서 설명했는데, 다음에 이 배리어 시트가 흡수 코어와 조합하여 구성된 흡수체 제품에 대해서 설명한다.

본 발명의 흡수체 제품에 바람직한 흡수 코어

본 발명의 흡수체 제품에 사용되는 바람직한 흡수 코어의 하나는 SAP 함유량이 높은 흡수 코어로서, 또한 예컨대 일본 공개특허공보 평10-168230호, 동 2000-201975호에 기재되어 있는 바와 같은 고흡수성 수지를 주성분으로 하는 흡수층, 고흡수성 수지를 담지하는 부직포 형상 기초재 및 고흡수성 수지 상호 사이와 고흡수성 수지 및 부직포 형상 기초재 사이를 결합시키는 결합재 성분의 3 성분으로 이루어진 시트 형상 흡수체이다.

이와 같은 시트 형상 흡수체의 일례를 도 11에 나타낸다. 도 11에서 부호 31은 부직포 기초재, 32는 이 부직포 기초재의 표면에 라인형상으로 형성된 SAP 층을 나타내고, SAP 층(32)이 존재하는 영역은 흡수 영역상(P 상), 존재하지 않는 영역은 통기 저항이 매우 작은 확산/애퀴지션 영역상(Q 상)으로서 기능한다. 이와 같이 상호 기능이 다른 상이 접하는 연속상으로 존재하는 시트 형상 흡수체는 본 발명에 바람직한 것이다.

이 시트 형상 흡수체의 Q 상은 흡수 전이나 흡수 후에도 자유롭게 공기가 통과할 수 있는 통기 구조를 갖고 있다. 또, 이 시트 형상 흡수체는 SAP 함유량이 80%∼90%를 차지하기 때문에, 이른바 초초박형 구조를 갖는 흡수 코어에 속하는데, 이와 같은 흡수 코어는 콤팩트성은 매우 우수한 반면, 초기의 흡수 속도가 느리다는 결점도 있다. 이 때문에 종래에는 흡수 코어의 상부에 부피가 큰 부직 포나 플러프 펄프로 이루어진 서페이스 애퀴지션층을 형성하고, 거기서 일시적으로 액을 트랩시킨 후 SAP 층에 액을 공급하는 방식을 채택해 왔다. 그러나, 서페이스 애퀴지션층에서만 액을 트랩시키고자 하면, SAP 층의 이용 효율이 나빠지고, 필연적으로 애퀴지션층을 보다 두껍고 면적을 보다 넓게 할 필요가 있어, 결과적으로 비용 상승을 수반하며 또한 콤팩트화의 장점도 감쇄하게 된다. 본 발명은 이와 같은 문제점을 바텀 애퀴지션 효과를 갖는 버퍼 시트를 형성함으로써 해결한다.

예컨대, 건강한 유아의 배뇨 속도는 100㎖/30초 정도이다. 따라서, 당연히 배뇨 속도와 흡수 코어의 흡수 속도 사이의 속도 차이를 조절하는 기능이 필요하게 된다. 이와 같은 경우에, 본 발명은 특히 효과적으로 작용한다. 흡수 속도의 차이를 조절하는 하나의 해결 수단은 본 발명자들이 일본 특허출원 2001-43494호에서 제안한 액체 분배 유닛을 이용하여 흡수 코어 표면 전체에 액을 급속히 확산시켜 면적 이용 효율을 높이는 것이다. 이 과제를 위한 또 하나의 해결 수단은 버퍼 시트가 갖는 하부 바텀 애퀴지션 효과를 이용하여 미흡수수를 트랩시킴으로써, 상기 기술한 속도 차이를 없애는 것이다. 따라서, 제 1 해결 수단인 액체 분배 유닛과 제 2 해결 수단인 버퍼 시트를 조합함으로써, 흡수 속도는 대폭 개선될 수 있다. 이 구체적인 효과에 대해서는 도 21의 흡수체 제품에 대한 실시예에서 상세하게 설명한다.

흡수 코어와 배리어 시트의 배치 관계

상기 기술한 바와 같은 SAP를 고농도로 함유한 시트 형상 흡수체 및 본 발명의 배리어 시트의 조합에 관한 실시예에 대해서 도 12를 참조하여 설명한다.

도 12(a)에 나타낸 예에서는 버퍼 시트로서 사용한 PE 개공 필름(10)이 흡수 코어(30)의 하면 전체와 양 사이드부, 그리고 흡수 코어(30)의 표면 부분의 일부를 덮도록 피복함으로써 흡수 코어(30)의 대부분을 피복하는, 이른바 코어 래핑의 역할도 한다. 개공 필름(10)의 하면은 내수성 부직포(20)를 구성하는 PP의 SMMS와 EVA계 핫멜트(도면에서는 생략)에 의해 접합, 일체화되어 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트로서 기능한다. 이와 같은 흡수 코어 구조를 갖는 흡수체 제품은 버퍼 시트의 사용 면적은 커지지만, 버퍼 시트 중 흡수 코어(30) 상면에 존재하는 부분은 액체 분배 유닛(LDU)으로서의 기능을 발휘하고, 사이드부에서부터 하면에 걸친 영역에서는 액을 쉽게 재흡수하는 코어 래핑으로서 작용하고, 또한 하면 영역에서는 내수성 부직포와 복합되어 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트로서 백업 시트로서 작용한다는 다기능성을 발휘한다.

도 12(b)는 버퍼 시트로서 사용한 PE 개공 필름(10)이 흡수 코어(30)의 하면 전체와 양 사이드부까지를 피복하고, 그 하면부에서 내수성 부직포(20)인 PP의 SMMS를 EVA계 핫멜트(도면에서는 생략)에 의해 접합 일체화하여 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트로서 기능시키도록 구성한 예를 나타내고 있다. 이와 같은 흡수 코어 구조를 갖는 흡수체 제품에 있어서, 버퍼 시트 즉 개공 필름(10)은 흡수 코어(30)의 사이드부에서부터 하면에 걸친 영역에서는 액의 재흡수를 쉽게 하는 코어 래핑 기능을 나타내고, 하면 영역에서는 내수성 부직포(20)와 복합되어 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트로서 백업 시트의 기능을 발휘한다.

도 12(c)에 나타낸 예에서는 PE 개공 필름(10)으로 이루어진 버퍼 시트와 PP의 SMMS로 이루어진 내수성 부직포(20)를 접합, 일체화하여 구성한 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트는 흡수 코어(30)의 하면에 폭넓게 전개 배치되어 있으며 백 시트로서 기능한다.

고통기성ㆍ내수성 배리어 시트에 대한 부하가 과대해졌을 때의 대응

본 발명과 같은 구조를 갖는 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트에서는 흡수 코어의 주성분인 SAP의 흡수 유지성이 중요하고, SAP의 흡수 유지 능력을 넘어 배출체액이 공급된 경우 또는 국부적으로 압력이 집중된 경우, 그 오버 로드가 된 부위에서 누출되는 경우가 있다. 이와 같은 사태에 대응하기 위해서, 미리 그 부위에 보다 내수압이 높은 무통기성 필름 또는 내수압이 높은 통기성 필름으로 보강해 두는 것도 유효하다. 보강 위치 및 면적은 임의로 선택할 수 있으나, 보강 부분이 너무 많아지거나 면적이 너무 큰 경우에는, 본 발명의 배리어 시트의 존재 의의가 감쇄되므로 주의해야 한다.

도 13 및 도 14는 무통기성 필름 또는 내수성이 높은 통기성 필름으로 보강하는 예를 나타내고 있다. 도 13(a)의 예에서는 흡수 코어의 양 사이드는 시트 형상 흡수체를 뱅크 형상으로 사중으로 폴딩한 구조로 되어 있다. 어린이용이나 어른용 기저귀를 상정하면, 체중은 이 폴딩된 4층부에 집중으로 가해지기 때문에, 사이드가 누출되기 쉬워진다. 이와 같은 경우에는, 도 13(b)와 같이 사이드부에 액체 불투과성 보강 필름(40)을 배치함으로써, 이 부분의 누출을 없앨 수 있다. 본 예의 경우, 보강 필름(40)으로서 두께가 15㎛인 PE 필름이 고통기성 ㆍ내수성 배리어 시트(100)와 흡수 코어(30) 사이에 배치되어 있다. 물론 이 필름은 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트를 구성하는 개공 필름(10)과 내수성 부직포(20) 사이에 두어도 된다.

도 14(a)의 예에서는 흡수 코어(30)는 중앙부에서 시트 형상 흡수체를 삼중으로 한 구조로 되어 있다. 이 경우에는, 흡수하는 액량도 중앙부에 많아지고 하중도 중앙부에 집중되기 때문에, 도 14(b)에 나타낸 바와 같이 중앙부에 보강 필름(40)을 배치함으로써 누출될 염려를 없앨 수 있다. 본 예의 경우, 보강 필름(40)은 15㎛의 PE 필름이 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트와 흡수 코어(30) 사이에 설치되어 있다. 이와 같이 필름의 보강은 길이 방향이나 폭 방향으로 국부적이어도 된다.

버퍼 시트에 필름을 부가하는 실시 형태예에 대해서 설명했는데, 버퍼 시트에 필름을 겹치면, 그 부분의 누출 방지 기능이 중복 상태가 되고 비용이 상승되므로, 필름이 존재하는 부분의 버퍼 시트는 생략하고, 도 15에 나타낸 바와 같이 개공 필름(10)과 보강 필름(40)을 일부 겹쳐 내수성 부직포(20)와 핫멜트(21)를 사용하여 접합시켜 사용하는 것도 유효한 수단이다.

누출 방지 안정성을 보다 향상시킨 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트

어른용 기저귀의 병상용, 어린이용 기저귀의 나이트용 등의 부하가 큰(Heavy duty) 용도에 사용하는 경우 또는 흡수체가 펄프 리치한 계의 경우에는, 자유수가 항시 대량으로 존재하기 때문에 안정된 누출 방지 효과를 유지할 필요가 있다. 이 경우에는 상기 항과 같은 필름을 부가하는 방식에서는 보강 필름 부분이 증가하 고 통기성이 손상되는 경우도 있으므로 바람직하지 않다. 이와 같은 경우에는 복잡한 구조로 되고 비용도 상승되지만, 흡수성이 있는 내수성 시트를 백업 시트(응원(應援)시트)로서 한층 더 추가함으로써, 통기성을 유지하면서 누출 방지성을 더 확보할 수 있다. 흡수성 내수성 시트란 도 11에 나타낸 바와 같은 SAP의 코팅 패턴을 갖는 시트 형상 흡수체를 보다 얇게 하면서 보다 플렉시블하게 한 것으로, 도 16과 같은 구조를 갖고 있다. 즉, 수분 확산성을 갖는 티슈와 같은 친수성 시트(22) 위에 SAP(32)가 라인 패턴으로 얇게 코팅되고, 그 코팅면에 핫멜트(21)에 의해 내수성 부직포(20)가 접합되어 있는 3층 구조를 갖는 것으로, 흡수성을 가지며 내수성을 가지므로 흡수성 내수성 시트(50)라고 한다. 백업 시트란 누출되는 비상 사태에 대응하기 위한 응원 효과를 목적으로 한 것으로, 얇고 플렉시블한 것이 바람직하고, 두께는 최대 1㎜ 이하, 바람직하게는 0.5㎜ 이하로 하는 것이 바람직하다.

흡수성 내수성 시트(50)는 되도록 얇고 내수성을 갖는 것이 바람직하고, 사용되는 SAP는 입자형이며 입경이 500㎛ 이하, 바람직하게는 입경이 300㎛ 이하인 미세한 것을 사용하고, 코팅량도 100g/㎡ 이하, 바람직하게는 20∼80g/㎡로 하여 얇고 굴곡되기 쉬운 구조로 한 것이 바람직하다.

내수성 부직포로는 위에서 설명한 바와 같은 소수성 섬유로 이루어진 SMS, SMMS이면 되고, 본 예에서는 13g/㎡의 비교적 얇은 것을 사용하고 있다.

친수성 시트는 누출된 액을 균일하게 확산시키기 위한 것으로, 목재 펄프, 레이온, 면 등과 같은 셀룰로오스계 섬유로 이루어진 40g/㎡ 이하의 비교적 얇은 것으로, 바람직하게는 30∼10g/㎡의 것이 바람직하다. 본 예에서는 15g/㎡의 목재 펄프로 이루어진 티슈 페이퍼를 사용하여 구성되어 있다.

이와 같은 흡수성 내수성 시트(50)는 백업 시트(응원 시트)로서 사용한다. 이 백업 시트를 부가한 흡수체 제품의 실시 태양예를 도 17 및 도 18에 나타낸다.

먼저, 도 17의 예에서는 흡수체는 SAP/펄프의 혼합체로, 이른바 울트라신 타입의 흡수체 구성이고, SAP는 약 35% 함유하며 그 이외에는 플러프 펄프이다. 이 경우에는, 자유수의 존재가 비교적 많으므로, 버퍼 시트, 내수성 부직포로 이루어진 내수성 배리어 시트 아래에, 추가로 도 16에 나타낸 흡수성 내수성 시트(50)를 백업 시트로서 부가하였다. 이와 같은 구조를 사용함으로써 누출에 대한 저항성은 대폭 향상된다. 또, 도 17에서 부호 10은 개공 필름, 20은 내수성 부직포, 30은 흡수 코어를 각각 나타낸다.

도 18의 예에서는 흡수 코어(30)는 SAP 함유량이 10% 이하이며 플러프 펄프가 주성분으로 되어 있는 흡수체 구성이기 때문에, 자유수의 존재가 매우 많다. 이 경우에는, 플러프 펄프 주체의 흡수 코어(30)를 흡수성 내수성 시트(50)로 래핑하고, 이 흡수성 내수성 시트에서 제 1 단의 자유수 포착을 행한 후에 버퍼 시트와 내수성 부직포로 이루어진 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트로 누출 방지성을 확보한다. 사용된 흡수성 내수성 시트도 통기성이 우수하므로 본 발명의 특징인 흡수체 제품이 갖는 고통기성을 크게 저해하는 일은 없다. 도 18에서 도 17과 동일하거나 동등한 부분은 동일한 참조 부호로 나타낸다.

통기성 및 그 평가법

본 발명에서 개공 필름도 내수성 부직포와 마찬가지로 통기성이 매우 높은 소재이며, 따라서 그 복합체인 본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트도 통기성이 매우 높아서 종래의 통기성 백 시트류와 비교하여 수백배나 되는 속옷류에 가까운 통기성을 갖고 있기 때문에, MVTR에 의한 통기성 평가를 적용하기는 어렵다. 그래서, ASTM(D-737)에 의한 통기성 테스트와 Gurley 법(ISO 5636/5)에 의한 통기성 테스트를 행하였다. 그 결과, 대부분의 예에서 다음과 같은 우수한 통기성을 나타냈다. ASTM(D-737)에 의한 통기성 테스트는 면적이 1㎡인 샘플을 1분간 투과하는 공기량(㎥)으로 나타내고, Gurley 테스트는 100㎖의 공기가 투과되는 시간을 초수(sec)로 나타내고 있다.

ㆍ통기성 테스트(㎥/min, ㎡) 1㎥ 이상

ㆍGurley 테스트(sec/100㎖) 1sec 이하

이와 같은 결과에서 본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트가 나타내는 통기성을 유지하면서의 내수성 거동은, 종래의 백 시트에 적용된 통기 수단에 의한 호흡의 메커니즘과는 전혀 다름을 알 수 있을 것이다.

내수성 테스트의 방법

다음으로, 내수성 평가 방법에 대해서 설명한다.

도 19는 평가 장치의 전체를 나타내고, 도 20은 상기 평가 장치의 평가 샘플 장착 부분을 확대해서 나타내고 있다.

샘플 크기는 5㎝×5㎝ 이상으로 하고, 샘플 설치는 다음과 같이 행한다.

1) 잭(61) 위의 유리판(62)에 여과지(형: No.2, 크기: 15㎝×15㎝, 이하 동 일하게 함: 63)를 2장 겹쳐 깐다.

2) 여과지(63)의 중심부에 SAP 코팅면이 위가 되도록 샘플(64)을 놓는다.

3) 샘플(64) 위에 샘플(64)보다 작은 티슈(4㎝×4㎝ 이상: 65)를 깐다.

4) 다음으로 아크릴 파이프(66)를 다음과 같이 설치한다.

5) 아크릴 파이프(66)와 일체화된 아크릴 대좌(67) 하면의 구멍(20㎜φ)에 맞춘 쿠션용 패킹(68)을 붙인다.

6) 스탠드(69)의 클램프(70)로 아크릴 파이프(66)를 지지하며 샘플(64)의 중심부에 아크릴 파이프(66) 하단의 구멍이 맞도록 위치를 조절한다. 이 경우에 샘플(64)에 수직이 되도록 지지한다.

7) 아크릴 파이프(66)의 위치 결정에 계속해서 클램프(70)를 조여 아크릴 파이프(66)의 위치를 고정시킨다.

8) 잭(61)을 상승시켜 유리판(62)과 아크릴 파이프(66) 하단의 아크릴 대좌(67) 사이에 쿠션용 패킹(68)을 통해 액이 누출되지 않도록 조인다.

이어서, 다음 순서로 내수압을 측정하여 내수성을 평가한다.

먼저, 아크릴 파이프의 상측 선단으로부터 세정 병에 넣은 측정액(0.9% NaCl 수용액, 식용 청색 1호로 착색)을 조용히 소량(예컨대 2∼3㎖) 넣는다. 이 경우, 샘플면이 충분히 흡액되어 있음을 확인한다.

이 상태에서 1분간 방치하여 샘플면의 SAP 입자를 팽윤시킨다. 이 경우에도 측정 액이 누출되지 않음을 확인한다.

다음으로, 아크릴 파이프의 상측 선단에 깔때기(72)를 부착하고 측정액을 첨 가해 간다. 유리판 위의 여과지에 액이 누출되었을 때 아크릴 파이프의 눈금을 읽어 내수압(P)으로 한다. 10㎜H₂O 단위로 읽는 것으로 한다.

또, 상기 평가는 유리판(62) 아래에 배치된 미러(73)로 적절하게 관찰하면서 행한다.

(흡수 코어에 본 발명의 배리어 시트를 조합한 흡수체 제품 모델의 흡수 거동의 해석)

본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트에 흡수 코어와 겹쳐서 흡수체 제품 모델을 준비하였다. 이 제품 모델의 구조를 도 21에 나타내고, 그 중에서 부호 10은 개공 필름, 20은 내수성 부직포, 30은 흡수 코어, 60은 탄성 엘리먼트를 각각 나타낸다. 또, 흡수 코어(30)의 중앙부 상면에는, 필요에 따라 형성된 톱 시트(301) 및 액체 분배 유닛(302)이 배치되어 있다. 이 경우의 액체 분배 유닛은 개공 필름을 사용하고 있고, 그 사용 면적은 톱 시트(301)와 비교해서 되도록 작을수록 효과가 있다.

＜내수성 부직포＞

내수성 부직포는 PP 스판 본드 웨브와 PP 멜트 블론 웨브의 적층체인 SMMS(Avgol사 제조)를 준비하였다. SMMS의 구성은 S가 6g, M이 4g이고, 이를 SMMS의 구성에 적층 일체화한 것으로, 단위 면적당 중량은 20g/㎡, 내수압은 180㎜H₂O였다.

＜버퍼 시트＞

도 5의 개공 필름 샘플(B)(Avgol사 제조)를 사용하였다. 이 시트는 거의 통기 저항을 나타내지 않을 정도로 통기성은 높다.

＜흡수 코어＞

스판리스 기초재 위에 SAP를 코팅한 메거진(등록 상표) 흡수 코어(TOKUSHU PAPER MFG. CO.,LTD, 제조)를 준비하였다. 이것은 일본 특허공보 제3016367호에 기초하여 제조한 것으로, 메거진(등록 상표)의 구성은 SAP 150g/㎡, 부직포 형상 기초재 40g/㎡, SAP의 코팅 폭 7㎜, 간격 3㎜(7/3)이며 전체 단위 면적당 중량 190g/㎡였다. 이 메거진(등록 상표)은 흡수 코어(30)를 구성하기 위해서, 100㎜×270㎜로 커팅되고 양 측부에서는 그것이 삼중이 되도록 폴딩되고, 중앙부에는 톱 시트(301) 및 분배 유닛(302)이 배치되었다. 이 흡수 코어(30)의 흡수량은 450㎖, 보유량은 320㎖였다. 또, 이 흡수 코어(30)는 부직포 형상 기초재만으로 이루어진 부분이 존재하기 때문에 높은 통기성을 가졌다.

흡수 코어(30)의 하면 전체를 덮도록 PE 개공 필름(10)으로 이루어진 버퍼 시트가 그 정상부에서 흡수 코어(30)의 하면에 접하도록 배치되고, 또한 버퍼 시트 하면에 내수성 부직포(SMMS)가 접합, 일체화되었다.

이 제품 모델에 300㎖의 생리식염수를 100cc씩 10분 간격으로 3회에 걸쳐 첨가하고, 흡액량, 버퍼 시트로의 이행량 등 흡수액의 존재 상태를 해석하여 물질 수지를 비교하였다. 그 결과를 도 22 및 도 23에 나타낸다.

도 22의 다공성 버퍼 시트를 사용하지 않은 계에서는 흡수 코어에서 포착할 수 없었던 미흡수액은 내수성 부직포(백업 시트)로 유출되었다. 흡수 직후와 방치하고 10분 후의 변화는 톱 시트에 함유된 미흡수액이 흡수 코어에 재흡수될 뿐이었다. 흡수되지 않고 방출되는 유출량은 1회째 23㎖, 2회째 25㎖, 3회째 30㎖로 300㎖ 중 합계 78㎖가 백업 시트측으로 한번에 유출되었다. 이 흐름은 정류(整流)도 분배도 이루어지지 않고, 또한 체중 하에서 가압되기 때문에 백업 시트에 큰 부하가 가해져 누출될 위험성도 높아진다. 따라서, 내수압이 높고 반면 필연적으로 통기성이 낮은 PE 필름과 같은 소재를 사용해야만 했다.

반면에, 다공성 버퍼 시트와 내수성 부직포를 조합한 도 23의 계에서 관찰하면, 먼저 제 1 회째의 100㎖가 공급되면 흡수 직후에는 톱 시트에 5㎖, 흡수 코어에 75㎖, 그리고 미흡수수 19㎖가 버퍼 시트에 트랩되고, 거기에서 리크된 1㎖만이 더 분배되어 개구부에서 백업 시트측으로 리크되었다. 누출된 액은 내수성 부직포 위에 물방울 형상으로 존재할 뿐이었다. 물론 이 내수성 부직포에서 외부로 누출되는 일은 없었다. 다음 공급이 행해질 때까지 동안에 흡수 코어의 SAP가 팽윤되어 흡수 여력을 갖게 되고, 버퍼 시트 주변에 존재하는 상기 기술한 A 공극, B 공극으로부터 미흡수액을 빨아 올려 재흡수하였다. 이로써, 버퍼 시트 주변의 공극은 비게 되어 제 2 회째의 액을 받아 들일 준비가 되었다.

제 2 회째의 공급이 시작되면 제 1 회째와 동일한 사이클을 반복하고, 제 3 회째 액의 흡수를 종료하면 총 300㎖ 중 5㎖가 다분할된 상태에서 내수성 시트로의 부하로서 시트 형상으로 잔존하게 되었다.

그 결과는 버퍼 시트의 배치 유무에 따라 다음과 같은 차이가 있다.

(1) 백업 시트측으로의 부하량이 78㎖에서 5㎖로 대폭 감소된다.

(2) 버퍼 시트가 없으면 부하량 78㎖가 집중적으로 백업 시트 일부에 부하가 가해지는 반면에, 본 발명의 버퍼 시트의 사용에 따라 5㎖가 다시 수십분의 1로 재분할되어 백업 시트의 부하가 된다.

(3) 버퍼 시트가 없으면 착용자의 체중이 직접 수압으로 되어 백업 시트에 가해지지만, 다공성 버퍼 시트에 의해 압력의 분산과 완화가 일어나 간접적으로 균일화되기 때문에, 백업 시트에 가해지는 압력은 미소한 것이 된다.

상기 버퍼 시트와 내수성 부직포를 구비한 흡수체 제품 모델을 실제로 좌위에서의 착용 상태에서 300㎖ 흡수시킨 후, 50㎏ 체중을 가하고 5분간 경과시킨 후에 누출을 관찰한 결과, 전혀 누출은 발생하지 않았다.

본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트는 고통기성과 동시에 내수성을 갖는 것으로, 이를 백업 시트로서 적용한 어린이용 기저귀, 어른용 기저귀, 여성용품 및 애완동물용품 등의 흡수체 제품은 물크러짐, 발진 등이 적은 우수한 사용 감각, 쾌적성을 부여한다.

본 발명의 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트는 매우 높은 통기성을 갖고 있음에도 불구하고, 양호한 내수성을 발휘하므로, 어린이용 기저귀는 물론 어른용 기저귀 그 밖의 흡수체 제품에 적용할 수 있다.

Claims

개구 직경이 1㎜ 이하이며 개구 수가 10개 ~ 300개/㎠ 인 다공성 버퍼 시트와, 스판 본드 및 멜트 블론의 복합체로 이루어지고 내수압이 100 ~ 2,000㎜H₂O 인 내수성 부직포를 전체 영역에서 서로 접합, 일체화한 접합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트.
제 1 항에 있어서, 상기 다공성 버퍼 시트가 20개/25㎜ ~ 80개/25㎜의 세포 수를 가지며 두께가 3㎜ 이하인 연속 기포를 갖는 고통기성 발포 시트로 이루어진 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트.
제 1 항에 있어서, 상기 다공성 버퍼 시트가 정상부의 구경과 저부의 구경이 다른 다수의 깔때기 형상의 중공 돌기를 가지며, 상기 중공 돌기의 정상부의 구경이 진원형에 근사했을 때에 1㎜ 이하이며, 개공 수가 10개 ~ 300개/㎠ 인 개공 필름으로 이루어지고, 또한 상기 다공성 버퍼시트의 상기 중공 돌기의 상기 저부측에 상기 내수성 부직포가 접합되어 있는 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내수성 부직포가 PE, PP, PET 및 폴리우레탄 및 그 유도체 중 어느 하나 또는 임의의 조합의 혼합체를 원료 베이스로 하여 형성된 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트.
제 4 항에 있어서, 상기 스판 본드(S)와 멜트 블론(M)의 복층체의 층 구성이 SMS, SMMS, SMMMS 또는 SMSMS인 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트.
분말형, 입자형 또는 섬유형의 SAP 및 플러프 펄프 중 적어도 하나를 흡수체 성분으로서 함유하는 흡수 코어를 갖는 흡수체 제품으로서,

상기 흡수체 성분의 층에 접하여 배치된 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트를 구비하고,

상기 고통기성ㆍ내수성 배리어 시트는 개구 직경이 1㎜ 이하이며, 개구 수가 10개 ~ 300개/㎠ 인 다공성 버퍼 시트와, 스판 본드 및 멜트 블론의 복합체로 이루어지고 내수압이 100 ~ 2,000 ㎜H₂O 인 내수성 부직포를 전체 영역에서 서로 접합, 일체화한 접합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 흡수체 제품.
제 6 항에 있어서, 상기 버퍼 시트가 정상부의 구경과 저부의 구경이 다른 다수의 깔때기 형상의 중공 돌기를 형성한 개공 필름으로서, 상기 중공 돌기의 정상부의 구경이 진원형에 근사했을 때에 1㎜ 이하이며 개공 수가 10개 ~ 300개/㎠ 이고, 그 중공 돌기의 정상부가 상기 흡수 코어에 접하도록 배치되어 있는 흡수체 제품.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 버퍼 시트가 상기 흡수 코어의 하면 전체, 양 사이드부 및 상기 흡수 코어의 표면 부분의 일부를 피복하도록 배치되고, 상기 흡수 코어의 하면이 상기 내수성 부직포에 접합, 일체화되어 있는 흡수체 제품.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 버퍼 시트가 상기 흡수 코어의 하면 전체 및 양 사이드부까지를 피복하고, 그 하면부에서 상기 내수성 부직포에 접합, 일체화되어 있는 흡수체 제품.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 버퍼 시트가 상기 흡수 코어의 하면에 전개 배치되어 그 전체면에서 상기 내수성 부직포와 접합, 일체화하여 내수성 배리어로서 기능하도록 구성되어 있는 흡수체 제품.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 흡수 코어의 전체 흡수면 중 그 흡수 유지 능력을 넘어 배출체액이 집중 공급되는 부위 또는 국부적으로 압력이 집중되는 부위에, 내수압이 높은 무통기성 필름 또는 내수압이 높은 통기성 필름에 의해 부분 보강이 이루어져 있는 흡수체 제품.
제 11 항에 있어서, 상기 내수압이 높은 필름과 상기 버퍼 시트가 서로 그 가장자리부만 겹쳐지도록 조합되어, 상기 내수성 부직포와 접합, 일체화되어 있는 흡수체 제품.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 배리어 시트에 백업 시트로서 추가로 흡수성 내수성 시트를 부가함으로써 내수 안정성을 향상시켜 이루어진 흡수체 제품.
제 13 항에 있어서, 상기 흡수성 내수성 시트가 상기 내수성 부직포와 수분 확산성을 갖는 친수성 시트 사이에 개재되어 있는 SAP 층으로 구성된 3 층 구조를 갖는 흡수체 제품.
제 14 항에 있어서, 상기 흡수성 내수성 시트가 두께가 0.01 ~ 0.5㎜ 이고, 구성 성분인 상기 내수성 부직포가 30g/㎡∼10g/㎡인 SMS 또는 SMMS이며, 상기 친수성 시트가 30g/㎡∼10g/㎡인 목재 펄프를 주성분으로 하는 티슈 페이퍼이며, 또한 상기 SAP가 입경 500㎛ 이하의 입자형 SAP를 80g/㎡∼20g/㎡ 함유하는 것인 흡수체 제품.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 흡수 코어의 총 중량의 50% ~ 90% 를 상기 SAP가 점유하고 있는 흡수체 제품.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 흡수 코어가 부직포 및 이에 담지(擔持)된 SAP로 이루어진 시트 형상 복합체인 흡수체 제품.
제 6 항 또는 제 7 항에 있어서, 상기 흡수 코어가 플러프 펄프와 SAP의 혼합체로 이루어지며 에어레이드법에 의해 시트 형상으로 형성된 시트 형상 흡수체인 흡수체 제품.