KR100968655B1 - 개선된 이온 작동성 양이온 중합체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 용품 - Google Patents

개선된 이온 작동성 양이온 중합체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 용품 Download PDF

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켈리 디. 브랜햄
마이클 알. 로스토코
글렌 칼하운
로드 웨스톤
프레데릭 제이. 랭
케빈 포셀
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 이온 작동성 수분산성 양이온 중합체에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이온 작동성 수분산성 양이온 중합체의 제조 방법 및 그의 결합제 조성물로서의 응용성에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 이온 작동성 수분산성 결합제 조성물을 포함하는 섬유 함유 직물 및 웹, 및 그의 수분산성 개인 위생 제품, 예를 들면 습윤 와이프 중에서의 응용성에 관한 것이다.
양이온 중합체, 수분산성, 웹

Description

개선된 이온 작동성 양이온 중합체, 이의 제조 방법 및 이를 이용한 용품{IMPROVED ION TRIGGERABLE, CATIONIC POLYMERS, A METHOD OF MAKING SAME AND ITEMS USING SAME}
본 발명은 이온 감응성 또는 작동성 수분산성 또는 수용성 양이온 중합체 및 중합체 제제에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이온 감응성 또는 작동성 수분산성 또는 수용성 양이온 중합체 및 중합체 제제의 제조 방법 및 그의 일회용 용품을 위한 결합제 조성물로서의 응용성에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 양이온 중합체 또는 중합체 제제를 포함하는 이온 감응성 또는 작동성 수분산성 결합제 조성물을 포함하는 습윤 와이프와 같은 일회용 용품에 관한 것이다.
수년 동안, 사용후 폐기처리성의 문제점이 일회용 용품, 예를 들면 기저귀, 습윤 와이프, 실금자용 의류 및 여성 위생 제품을 제공하는 산업을 성가시게 해오고 있다. 이러한 문제를 처리하는데 있어서 많은 진보가 이루어져 왔지만, 약점 중 하나가 물 중에서 쉽게 용해 또는 붕해되지만 여전히 충분한 사용중 강도를 갖는 경제적인 응집성 섬유 웹을 만들 수 없었다는 것이다(예를 들면, U.K. 특허 문헌 2,241,373 및 U.S. Pat. No. 4,186,233 참조). 이러한 제품이 없을 경우, 사용자가 제품을 변기 아래로 물과 함께 흘려보냄으로써 버릴 수 있는 능력이, 없어지 지는 않더라도 크게 감소된다. 게다가, 제품 성분들 중 대부분이 매우 생분해성 또는 광분해성일 수 있지만, 이들은, 분해된다 하더라도 오랜 기간에 걸쳐 분해되는 플라스틱 내에 캡슐화되거나 또는 이들과 함께 결합되어 있기 때문에 제품이 매립지 내에서 붕해될 수 있는 능력은 매우 제한된다. 따라서, 만약 플라스틱이 물의 존재하에 붕해된다면, 내부 성분들은 플라스틱 캡슐화 또는 결합의 파열의 결과로서 분해될 수 있다.
일회용 제품, 예를 들면 기저귀, 여성 위생 제품 및 성인 실금자용 위생 제품은 변기 아래로 수세시켜 버려지도록 만들어 질 수 있다. 일반적으로 이러한 제품은 뇨 또는 월경액과 같은 유체가 제품의 흡수 코어에 의해 흡수될 수 있도록 유체를 신속하게 통과시켜야 하는 신체측 라이너를 포함한다. 대표적으로는, 신체측 라이너는 응집성 섬유 웹일 수 있으며, 이들은 바람직하게는 많은 특성들, 예를 들면 부드러움 및 유연성을 갖는다. 신체측 라이너 물질의 섬유 웹은 대표적으로는 일반적으로 무작위의 다수개의 섬유들을 습식 또는 건식(에어) 레잉하고 이들을 결합제 조성물로 함께 연결하여 응집성 웹을 형성함으로써 형성될 수 있다. 지난 결합제 조성물들은 이러한 기능을 잘 수행하였다. 그러나, 이들 조성물을 함유하는 섬유 웹은 분산성이 아니기 쉽고 대표적인 가정의 하수처리 시스템에서 문제점들을 가져온다.
지난 결합제 조성물보다 더 분산성일 수 있고 보다 환경적으로 타당한 최근의 결합제 조성물들이 개발되어 왔다. 결합제 조성물의 한 분류는 물 중에서 반대 용해성을 갖는 중합체 물질을 포함한다. 이들 결합제 조성물은 온수 중에서는 불 용성이지만, 변기 내에서 발견되는 것과 같은 냉수 중에서는 가용성이다. 많은 중합체들이 수성 매질 중에서 담점 또는 반대 용해 특성을 나타낸다는 것이 잘 알려져 있다. 이들 중합체는 몇몇 문헌에서 (1) 증발 지연제로서(JP 6207162); (2) 상응하는 온도 변화와 관련된 예리한 색 변화로 인해 온도 지시계로서 유용한 온도 감응성 조성물로서(JP 6192527) ; (3) 특정 온도에서는 불투명이고 특정 온도 이하로 냉각되었을 때 투명하게 되는 열 감응성 물질로서(JP 51003248 및 JP 81035703); (4) 양호한 흡수 특성을 갖고 쉽게 제거할 수 있는 상처 드레싱으로서(JP 6233809); 및 (5) 수세가능한 개인 위생 제품 중에서의 물질로서[1996년 4월 23일에 리차드 여(Richard S. Yeo)에게 특허허여되고 킴벌리-클라크 코포레이션(Kimberly-Clark Corporation)에 양도된 U.S. Pat. No. 5,509,913]를 비롯한 다양한 용도에 대해 인용되어 있다.
흥미로운 다른 최근의 결합제는 이온 감응성인 한 군의 결합제를 포함한다. 일본 도쿄의 리온 코포레이션(Lion Corporation)에 양도된 몇몇 U.S. 및 유럽 특허들은 아크릴산 및 알킬 또는 아릴 아크릴레이트를 포함하는 이온 감응성 중합체를 개시한다(본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는 U.S. Pat. No. 5,312,883, 5,317,063 및 5,384,189, 뿐만 아니라 유럽 Pat. No. 608460A1 참조). U.S. Pat. No. 5,312,883에서는, 삼원공중합체가 수세가능한 부직 웹에 적합한 결합제로 개시된다. 부분적으로 중화된 아크릴산, 부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트를 포함하는 개시된 아크릴산-기재 삼원공중합체가 전 세계의 일부 지역에서 수세가능한 부직 웹에 사용하기 적합한 결합제이다. 그러나, 부분적으로 중화된 삼 원공중합체 중에 소량의 아크릴산나트륨이 존재하기 때문에, 이들 결합제는 약 15 ppm 초과의 Ca2+ 및(또는) Mg2+를 함유하는 물 중에서 분산될 수 없다. 약 15 ppm 초과의 Ca2+ 및(또는) Mg2+를 함유하는 물 중에 놓여질 때, 상기한 결합제 물질을 사용한 부직 웹은 30 g/in 초과의 인장 강도를 유지하고, 이것은 웹의 "분산성"에 나쁜 영향을 미친다. 이러한 기능불이행에 대해 제시된 메카니즘은 각 칼슘 이온이 분자내에서 또는 분자들사이에서 2개의 카르복실레이트기와 결합한다는 것이다. 분자내 회합은 중합체 사슬이 꼬이도록 하고, 이것은 결국 중합체 침전을 가져온다. 분자간 회합은 가교결합을 일으킨다. 분자내이던 또는 분자간이던 이러한 회합이 일어나는 경우, 삼원공중합체는 약 15 ppm 초과의 Ca2+ 및(또는) Mg2+를 함유하는 물 중에서 용해될 수 없다. 삼원공중합체의 카르복실레이트 기와 칼슘 이온 사이의 강한 상호작용으로 인하여, 이러한 회합이 비가역적이기 때문에 복합체의 해리는 매우 어렵다. 그러므로, 고농도의 Ca2+ 및(또는) Mg2+ 용액에 노출된 상기한 중합체는 칼슘 농도가 감소되는 경우조차도 물 중에서 분산되지 않게 된다. 이것은 미국 전역에 걸쳐 대부분의 지역은 약 15 ppm 초과의 Ca2+ 및(또는) Mg2+를 함유하는 경수를 갖기 때문에 상기 중합체의 수세가능한 결합제 물질로서의 적용을 제한시킨다.
본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 킴벌리 클라크에 양도된 US 특허 6,423,804 B1에서는, 상기 언급한 리온 코포레이션의 특허들의 아크릴산 삼원공중 합체의 변형이 개시되어 있다. 구체적으로는, 6,423,804 B1은 개질되지 않은 리온 중합체와 비교하여, 상대적으로 경수, 예를 들면 최대 200 ppm의 Ca2+ 및(또는) Mg2+ 중에서 개선된 분산성을 갖는 술포네이트 음이온 개질된 아크릴산 삼원공중합체를 개시한다. 습윤된 시트는 유연하고 부드럽다. 그러나, 리온 코포레이션의 이온 감응성 중합체 및 상기 언급한 특허의 술포네이트 음이온 개질된 아크릴산 삼원공중합체는 습윤 와이프와 같은 개인 위생 제품용 결합제로서 사용될 때, 대표적으로는 감소된 초기 시트 습윤성, 증가된 건조 시트 강성도, 증가된 시트 타착성, 감소된 결합제 분무성 및 상대적으론 높은 제품 비용을 갖는다.
분산성 개인 위생 제품에 대한 다른 접근법이 일본 도쿄의 카오 코포레이션(Kao Corporation)의 U.S. Pat. No. 5,281,306에 개시된다. 이 특허는 카르복실기를 갖는 수용성 결합제로 처리된 수분산성 섬유를 포함하는 수붕해성 클린싱 시트, 즉 습윤 와이프를 개시한다. 이 클린싱 시트는 5%-95%의 수혼화성 유기 용매 및 95%-5%의 물을 함유하는 클린싱제로 처리된다. 바람직한 유기 용매는 프로필렌 글리콜이다. 클린싱 시트는 습윤 강도를 보유하고 유기 용매 기재 클린싱제 중에서 분산되지 않지만, 물 중에서 분산된다. 이 시트는 이들 용매가 시트에 사용중 습윤 강도를 보장하므로 이들 수준의 유기 용매를 가져야 한다. 이러한 용매가 없을 경우, 시트는 거의 사용중 강도를 갖지 않고, 습윤 와이프로서 효과적이지 않다. 그러나, 이러한 많은 양의 유기 용매의 사용은 제품이 사용될 때 미끈거리는 사용후 감촉(greasy after-feel)을 가져오고, 이들 유기 용매는 보다 많은 양에서는 피 부에 불쾌감을 야기시킬 수 있다.
비록 많은 특허들이 수분산성 또는 수세가능한 물질을 위한 다양한 이온 및 온도 감응성 조성물을 개시하지만, 부드러움, 유연성, 입체성 및 탄성; 체온에서 체액(분변 포함)의 존재하에 흡상 및 구조적 일체성; 및 제품이 하수관의 구부러진 곳에서 또는 나무 뿌리와 엉키지 않게 되도록 변기에서 수세한 후의 진정한 섬유 분산을 갖는 분산성 제품을 필요로 하고 있다. 게다가, 당 업계에서는 연수 및 경수 지역을 포함하는 전세계의 모든 지역에서 수분산성을 갖는 수세가능한 제품을 필요로 한다. 또한, 함께 사용되는 제품의 습윤성을 감소시키지 않고 비교적 쉽고 균일하게 제품에 적용되어 그 내로 침투되도록 분무될 수 있는 수분산성 결합제를 필요로 한다. 마지막으로, 보관 동안에 안정하고 사용 동안에 바람직한 수준의 습윤 강도를 보유하고 비교적 또는 실질적으로 유기 용매가 없는 습윤 조성물로 습윤되는 수분산성 수세가능한 습윤 와이프를 필요로 한다. 이러한 제품은 제품 안정성 및 환경적 염려, 지난 제품들이 해내지 못했던 것들의 손상없이 합리적인 비용으로 요구된다.
<발명의 요약>
본 발명은 문헌에 기재된 현재 입수가능한 이온 감응성 중합체 및 다른 중합체와 관련된 상기한 문제점들을 해결하기 위해 개발된 작동성 양이온 중합체 및 중합체 제제에 관한 것이다. 본 발명의 결합제는 건조 상태에서 강도를 제공하지만, 보다 중요하게는 이온 작동성(ion triggerability)에 의해 습윤 상태에서 원하는 정도의 강도를 유지하는 것을 돕는다. 습윤 용액 중의 조절된 농도의 염은 결합제 를 불용화시켜 웹용 접착제로서 기능할 수 있게 한다. 습윤 와이프가 폐수 스트림 내로 버려졌을 때, 염 농도가 희석되어 결합제는 가용성으로 되고 강도는 임계 수준 이하로 떨어진다. 본 발명의 이온 작동성 중합체 제제는 중합체가 약 0.3 중량% 이상의 농도의 1가 및(또는) 2가 염 용액과 같은 특정 유형 및 농도의 불용화제를 포함하는 습윤 조성물 중에 불용성이지만, 최대 200 ppm(백만 중의 부)의 칼슘 및 마그네슘 이온을 갖는 경수를 비롯한 물로 희석되었을 때에는 가용성이도록 "작동제 특성"을 갖는다.
칼슘 이온에 의한 이온 가교 결합 때문에 경수 중에서 분산성을 상실하는 일부 이온 감응성 중합체 제제와는 달리, 본 발명의 작동성 양이온 중합체 제제는 몇 ppm 농도의 칼슘 및(또는) 마그네슘 이온에 비감응성이고 pH 변화에 비감응성이다. 결과적으로, 본 발명의 중합체 제제를 함유하는 수세가능한 제품은 경수 또는 연수 중에서 분산성을 유지한다.
결합제 조성물은 고농도의 2가 금속 이온의 사용을 필요로 하지 않고 유일의 또는 주요한 작동제로서 염화나트륨을 이용하여 최적 수준의 습윤 강도를 제공한다. 또한, 작동제 특성을 제공하는데 필요한 염화나트륨 양은 특정 조건 하에서 매우 낮다(≤1%). 작동제 활성을 일으키는데 필요한 1가 염의 이러한 낮은 양 때문에, 이들 결합제는 이제 외부적 작동제의 사용 없이도 뇨, 월경, 및 다른 생물학적 유체의 존재하에 충분한 강도를 유지할 수 있다. 그러므로, 이들은 사전습윤된 제품을 넘어서 개인 위생 분야에 훨씬 더 적합할 수 있다. 또한, 본 발명의 결합제는 또한 그들의 용해도 특성 때문에 건조 티슈 제품에 대해 첨가된 염 없이 습윤 강도 및(또는) 일시적 습윤 강도를 제공하는데 적합할 수도 있다. 또한, 개선된 결합제의 특성은 독성 때문에 바람직하지 않고, 반응성에 있어서 일치하지 않거나 또는 결합제 성능에 악영향을 미칠 수 있는 비이온 친수성 공단량체의 사용 없이 생길 수 있다.
본 발명의 중합체 제제는 각종 개인 위생 제품에서 신체측 라이너, 유체 분배 물질, 유체 흡입 물질(서지) 또는 커버 가공소재와 같은, 용도를 위한 에어-레잉 및 습식 레잉된 부직포용 구조 성분 및 결합제로서 유용하다. 본 발명의 중합체 제제는 수세가능한 개인 위생 제품, 특히 피부 클리닝 또는 처치, 화장 제거, 매니큐어액 제거, 의료용 처치와 같은 개인용 습윤 와이프, 및 또한 클리닝제, 소독제 등을 포함하는 와이프를 비롯하여 경질 표면 클리닝, 자동차 보호에 사용하기 위한 와이프용 결합제 물질로서 특히 유용하다. 수세가능한 제품은 보관 및 사용 동안에는 일체성 또는 습윤 강도를 유지하고, 변기에 버려진 후 염 또는 이온 농도가 임계 수준 이하로 떨어질 때 파손 또는 분산된다. 처치에 적합한 기재는 티슈, 예를 들면 크레이핑된 또는 크레이핑되지 않은 티슈, 코폼 제품, 히드로인탱글드 웹, 에어레이드 매트, 플러프 펄프, 부직웹 및 이들의 복합체를 포함한다. 본 발명에 사용되는 크레이핑되지 않은 티슈 및 성형된 입체적 티슈 웹의 제조 방법은 모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는, 공동 소유의 미국 특허 출원 제08/912,906호, "Wet Resilient Webs and Disposable Articles Made Therewith"[첸(F. -J. Chen) 등, 1997년 8월 15일 출원]; 1995년 7월 4일에 치우(Chiu) 등에 특허허여된 미국 특허 제5,429,686호; 1995년 3월 21일에 수달(S. J. Sudall) 및 엔 젤(S. A. Engel)에 특허허여된 미국 특허 제5,399,412호; 1997년 9월 30일에 웬트(Wendt) 등에 특허허여된 미국 특허 제5,672,248호; 및 1997년 3월 4일에 패링톤(Farrington) 등에 특허허여된 미국 특허 제5,607,551호에서 찾아볼 수 있다. 상기 특허들의 성형된 티슈 구조는 습윤 와이프에서 양호한 클리닝을 제공하는데 있어서 특히 도움이 될 수 있다. 양호한 클리닝은 또한 다른 기재 중에서의 어느 정도의 텍스쳐에 의해서, 뿐만 아니라 텍스쳐있는 직물 상에서의 엠보싱, 성형, 습윤 및 통기 건조 등에 의해서도 촉진될 수 있다. 본 발명의 양이온 중합체 및 중합체 제제는 중합체 및 중합체 제제가 섬유에 대해 실질적인 것이기 때문에 섬유 물질용 결합제로서 특히 유용하다.
섬유 및 다른 임의 선택적인 물질들을 함유하는 공기흐름을 실질적으로 건조한 상태에서 전형적으로 수평으로 이동하는 와이어 성형 스크린 상으로 계량공급함으로써 에어레이드 물질이 형성될 수 있다. 섬유 및 열가소성 물질의 혼합물을 에어레잉하기 위한 적합한 시스템 및 장치는 예를 들면, 모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는, U.S. Pat. No.4,157,724[퍼슨(Persson), 1979년 6월 12일 특허허여되고, 1984년 12월 25일에 Re.U.S. Pat. No.31,775로 재특허허여됨]; U.S. Pat. No.4,278,113(퍼슨, 1981년 7월 14일 특허허여됨); U.S. Pat. No.4,264,289[데이(Day), 1981년 4월 28일 특허허여됨); U.S. Pat. No.4,352,649[제이콥슨(Jacobsen) 등, 1982년 10월 5일 특허허여됨]; U.S. Pat. No.4,353,687[호슬러(Hosler) 등, 1982년 10월 12일 특허허여됨]; U.S. Pat. No.4,494,278[크로이어(Kroyer) 등, 1985년 1월 22일 특허허여됨]; U.S. Pat. No.4,627,806[존슨(Johnson), 1986년 12 월 9일 특허허여됨]; U.S. Pat. No.4,650,409[니스트리(Nistri) 등, 1987년 3월 17일 특허허여됨]; U.S. Pat. No.4,724,980[팔레이(Farley), 1988년 2월 16일 특허허여됨]; 및 U.S. Pat. No.4,640,810[라우르센(Laursen) 등, 1987년 2월 3일 특허허여됨]에 개시되어 있다.
본 발명은 또한 상기한 독특한 중합체 제제를 결합제 조성물로 사용하여 대표적인 경수 또는 연수에서 발견되는 것보다 실질적으로 더 큰 특정 농도의 1가 및(또는) 2가 이온과 같은 제1 이온 조성물을 갖는 유체 중에서 안정한, 커버 가공소재(라이너), 흡입(서지) 물질 및 습윤 와이프를 포함하는 수분산성 부직포를 제조하는 방법에 대해 기술한다. 결과의 부직포는 맞춰진 이온 감응성 때문에 수세가능하고 수분산성이고, 미국 및 전세계에 걸쳐 화장실 내에서 발견되는 물의 경도와는 무관하게 작동될 수 있다.
본 발명은 추가로 습윤 와이프에 적합한 습윤 조성물을 개시한다. 본 발명의 중합체 제제를 사용하는 습윤 와이프는 보관 동안에 안정하고 사용 동안에 바람직한 수준의 습윤 강도를 보유하며, 유기 용매가 비교적 없거나 또는 실질적으로 없을 수 있는 습윤 조성물 또는 클리닝제로 습윤된다. 본 명세서에서 사용된 용어 "실질적으로 없는"은 단지 미약하고 중요하지 않은 양을 함유하는 것을 의미한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 이점들은 하기하는 개시된 실시태양들에 대한 상세한 설명 및 첨부된 특허 청구의 범위를 살펴 본 후 명백해질 것이다.
본 발명은 작동성 양이온 중합체 또는 중합체 조성물을 사용하여 실시된다. 작동성 양이온 중합체 조성물은 이온 감응성 양이온 중합체 조성물이다. 효과적인 이온 감응성 또는 작동성 양이온 중합체 또는 양이온 중합체 제제가 수세가능한 또는 수분산성 개인 위생 제품에 사용하기 적합하도록 하기 위해서는, 제제는 바람직하게는 (1) 기능적이어야, 즉 조절된 조건 하에서 습윤 강도를 유지하고 전세계적으로 화장실 및 싱크대에서 발견되는 것과 같은 연수 또는 경수 중에서 적당한 기간의 시간 내에 녹거나 또는 분산되어야 하고; (2) 안전(독성이 아님)해야 하고; 및 (3) 비교적 경제적이어야 한다. 상기한 요인들 외에도, 습윤 와이프와 같은 부직포 기재를 위한 결합제 조성물로 사용될 때 이온 감응성 또는 작동성 제제는 바람직하게는 (4) 상업적 기준으로 가공처리가능, 즉 분무(결합제 조성물이 고전단에서 비교적 낮은 점도를 가질 것을 필요로 함)에 의해서와 같이 대규모로 비교적 신속하게 적용될 수 있어야 하고; (5) 허용가능한 수준의 시트 또는 기재 습윤성을 제공해야 하고; (6) 감소된 수준의 시트 강성도를 제공해야 하고; 및 (7) 점착성이 감소되어야 한다. 본 발명의 습윤 와이프를 처리하는 습윤 조성물은 상기한 이점들 중 일부를 제공할 수 있고, 그 외에도, (8) 개선된 피부 보호, 예를 들면 감소된 피부 자극 또는 다른 이점, (9) 개선된 촉질성 및 (10) 사용시 피부 상에서의 윤활성(피부 미끄러움)과 마찰 사이에 균형을 제공함으로써 양호한 클리닝의 촉진 중 하나 이상을 제공할 수 있다. 본 발명의 이온 감응성 또는 작동성 양이온 중합체 및 중합체 제제 및 이들로 제조한 용품, 특히 상기한 특정 습윤 조성물을 포함하는 습윤 와이프는 상기한 기준 중 다수 또는 모두를 충족시킬 수 있다. 물론, 본 발명의 범위 내에 속하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시태양들의 이점들 모두가 충족되어야 할 필요가 있는 것은 아니다.
이온 작동성 양이온 중합체 조성물
본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체는 최대 4개의 탄소 길이의 알킬 측쇄 크기를 갖는 1종 이상의 소수성 비닐 단량체와 비닐-관능성 양이온 단량체의 중합 생성물이다. 바람직한 실시태양에서, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체는 무작위적 방식으로 혼입된 최대 4개의 탄소 길이의 알킬 측쇄 크기를 갖는 1종 이상의 소수성 비닐 단량체와 비닐-관능성 양이온 단량체의 중합 생성물이다. 추가로, 4개의 탄소 또는 그 이상의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 알킬 히드록시, 폴리옥시알킬렌 또는 다른 관능기를 갖는 소량의 다른 비닐 단량체가 사용될 수 있다. 이온 작동성 양이온 중합체는 티슈, 에어레이드 펄프, 및 다른 부직 웹용 접착제로서 기능하며 염 용액, 특히 염화나트륨 중에서 충분한 사용시의 강도(대표적으로는 > 300 g/in.)를 제공한다. 부직 웹은 또한 수돗물(금속 이온으로 최대 200 ppm의 경수를 포함함) 중에서 분산성이어서, 24시간 이내 또는 그 전에 그의 습윤 강도의 대부분을 상실한다(< 30-75 g/in.).
본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체에 대한 일반식을 하기 나타낸다:
Figure 112005011677371-pct00001
상기 식 중, x = 1 내지 약 15 몰%, y = 약 60 내지 약 99 몰%, 및 z = 0 내지 약 30 몰%이고, Q는 Cl-C4 알킬 암모늄, 4차 Cl-C4 알킬 암모늄 및 벤질 암모늄으로부터 선택되고, Z는 -O-, -COO-, -OOC-, -CONH-, 및 -NHCO-로부터 선택되고, Rl, R2, R3은 독립적으로 수소 및 메틸로부터 선택되고, R4는 Cl-C4 알킬이고, R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌, 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다. 본 발명의 비닐-관능성 양이온 단량체는 바람직하게는 [2-(아크릴옥시)에틸] 트리메틸 암모늄 클로라이드(ADAMQUAT); [2-(메타크릴옥시)에틸] 트리메틸 암모늄 클로라이드(MADQUAT); (3-아크릴아미도프로필) 트리메틸 암모늄 클로라이드; N,N-디알릴디메틸 암모늄 클로라이드; [2-(아크릴옥시)에틸] 디메틸벤질 암모늄 클로라이드; [2-(메타크릴옥시)에틸] 디메틸벤질 암모늄 클로라이드; [2-(아크릴옥시)에틸] 디메틸 암모늄 클로라이드; [2-(메타크릴옥시)에틸] 디메틸벤질 암모늄 클로라이드를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 전구 단량체, 예를 들면 비닐피리딘, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 및 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트도 또한 가능하고, 이들은 중합되고 후중합 반응을 통해 4차화될 수 있다. 상이한 반대-이온을 제공하는 단량체 또는 4차화(quaternization) 시약, 예를 들면 브롬화물, 요오드화물 또는 메틸 술페이트도 또한 유용하다. 소수성 비닐 단량체와 공중합될 수 있는 다른 비닐-관능성 양이온 단량체도 또한 본 발명에서 유용하다.
본 발명의 이온 감응성 양이온 중합체에 사용하기 바람직한 소수성 단량체는 분지쇄 또는 직쇄 C1-C18 알킬 비닐 에테르, 비닐 에스테르, 아크릴아미드, 아크릴레이트 및 양이온 단량체와 공중합될 수 있는 다른 단량체를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 본 명세서에서 사용된 단량체 메틸 아크릴레이트는 소수성 단량체인 것으로 간주된다. 메틸 아크릴레이트는 20 ℃에서 물 중에서 6 g/100 ml의 용해도를 갖는다.
바람직한 실시태양에서, 결합제는 하기 화학식을 갖는 1종 이상의 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 양이온 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 중합 생성물이다:
Figure 112005011677371-pct00002
상기 식 중, x = 1 내지 약 15 몰%, y = 약 60 내지 약 99 몰%, 및 z = 0 내지 약 30 몰%이고, R4는 메틸 및 에틸이고, R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌, 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시태양에서, 이온 작동성 중합체는 하기 화학식을 갖는다:
Figure 112005011677371-pct00003
상기 식 중, x = 1 내지 약 15 몰%, y = 약 85 내지 약 99 몰%이고, R4는 Cl-C4 알킬이다. 가장 바람직한 실시태양에서는, R4가 메틸일 때, x = 3 내지 약 6 몰%이고, y = 약 94 내지 약 97 몰%이다.
본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체는 중합체의 궁극적인 용도에 따라 변하는 평균 분자량을 가질 수 있다. 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체는 몰 당 약 10,000 내지 약 5,000,000 그램 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다. 보다 구체적으로는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체는 몰 당 약 25,000 내지 약 2,000,000 그램 범위의 중량 평균 분자량, 또는 보다 구체적으로는 몰 당 약 200,000 내지 약 1,000,000 그램 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다.
본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체는 각종의 중합 방법에 따라, 바람직하게는 용액 중합 방법에 따라 제조될 수 있다. 중합 방법에 적합한 용매는 저급 알콜, 예를 들면 메탄올, 에탄올 및 프로판올; 상기한 1종 이상의 저급 알콜과 물의 혼합 용매; 및 1종 이상의 저급 케톤, 예를 들면 아세톤 또는 메틸 에틸 케톤과 물의 혼합 용매를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
본 발명의 중합 방법에서, 임의의 유리 라디칼 중합 개시제가 사용될 수 있다. 특정 개시제의 선택은 중합 온도, 용매 및 사용된 단량체를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 많은 인자들에 따라 변할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 중합 개시제는 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디히드로클로라이드, 2,2'-아조비스(N,N'-디메틸렌이소부틸아미딘), 과황산칼륨, 과황산암모늄, 및 수성 과산화수소를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 중합 개시제의 양은 바람직하게는 존재하는 단량체의 총 중량을 기준하여 약 0.01 내지 5 중량% 범위일 수 있다.
중합 온도는 중합 용매, 단량체 및 사용된 개시제에 따라 변할 수 있지만, 일반적으로는 약 20 ℃ 내지 약 90 ℃ 범위이다. 중합 시간은 일반적으로는 약 2 내지 약 8 시간 범위이다.
본 발명의 추가의 실시태양에서, 상기한 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 수세가능한 및(또는) 수세가능하지 않은 제품용 결합제 물질로서 사용된다. 미국 전역에 걸쳐 수세가능한 제품 내 결합제 물질로서 효과적이기 위해서는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 안정을 유지하고, 건조 동안 또는 비교적 고농도의 1가 및(또는) 2가 이온의 농도에서 그들의 일체성을 유지하지만, 최대 약 200 ppm 또는 그 이상의 2가 이온, 특히 칼슘 및 마그네슘을 함유하는 물 중에서는 가용성으로 된다. 바람직하게는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 1가 및(또는) 2가 이온을 함유하는 1종 이상의 무기 및(또는) 유기 염 약 0.3 중량% 이상을 함유하는 염 용액 중에서 불용성이다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 1가 및(또는) 2가 이온을 함유하는 1종 이상의 무기 및(또는) 유기 염 약 0.3 중량% 내지 약 10 중량%를 함유하는 염 용액 중에서 불용성이다. 더욱 더 바람직하게는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 1가 및(또는) 2가 이온을 함유하는 1종 이상의 무기 및(또는) 유기 염 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%를 함유하는 염 용액 중에서 불용성이다. 특히 바람직하게는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 1가 및(또는) 2가 이온을 함유하는 1종 이상의 무기 및(또는) 유기 염 약 1.0 중량% 내지 약 4.0 중량%를 함유하는 염 용액 중에서 불용성이다. 적합한 1가 이온은 Na+ 이온, K+ 이온, Li+ 이온, NH4+ 이온, 저분자량 4급 암모늄 화합물(예를 들면, 임의의 측기 상에 5개 미만의 탄소를 갖는 것), 및 이들의 조합물을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 적합한 다가 이온은 Zn2+, Ca2+ 및 Mg2+을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 1가 및 2가 이온은 NaCl, NaBr, KCl, NH4Cl, Na2SO4, ZnCl2, CaCl2, MgCl2, MgS04, NaN03, NaS04CH3, 및 이들의 조합물을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 유기 및 무기 염으로부터 유도될 수 있다. 대표적으로는, 알칼리 금속 할로겐화물은 비용, 순도, 저 독성, 및 입수용이성 때문에 가장 바람직하다.
미국 화학 협회(the American Chemical Society)가 행한 최근의 연구에 기초하면, 미국 전역에 걸쳐 물 경도는 크게 변화하여, CaCO3 농도가 연수의 경우 거의 0으로부터 매우 경수의 경우 약 500 ppm CaCO3 (약 200 ppm Ca2+ 이온)까지의 범위에 달한다. 중합체 제제가 나라 전역(및 전세계)에 걸쳐 확실하게 분산성이도록 하기 위해서는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 바람직하게는 최대 약 50 ppm Ca2+ 및(또는) Mg2+ 이온을 함유하는 물 중에서 가용성이다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 바람직하게는 최대 약 100 ppm Ca2+ 및(또는) Mg2+ 이온을 함유하는 물 중에서 가용성이다. 더욱 더 바람직하게는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 바람직하게는 최대 약 150 ppm Ca2+ 및(또는) Mg2+ 이온을 함유하는 물 중에서 가용성이다. 더욱 더 바람직하게는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 바람직하게는 최대 약 200 ppm Ca2+ 및(또는) Mg2+ 이온을 함유하는 물 중에서 가용성이다.
보조-결합제 중합체
상기한 바와 같이, 본 발명의 양이온 중합체 제제는 단일의 작동성 양이온 중합체 또는 적어도 하나가 작동성 중합체인 2종 이상의 상이한 중합체들의 혼합물로부터 형성된다. 제2 중합체는 보조-결합제 중합체일 수 있다. 보조-결합제 중합체는 작동성 양이온 중합체와 병용될 때 보조-결합제 중합체가 바람직하게는 작동성 양이온 중합체 중에 대부분 분산되도록, 즉 작동성 양이온 중합체가 바람직하게는 연속상이고 보조-결합제 중합체가 바람직하게는 불연속상이도록 하는 양 및 유형의 것이다. 바람직하게는, 보조-결합제 중합체는 또한 몇가지의 추가적인 결정기준을 충족시킬 수 있다. 예를 들면, 보조-결합제 중합체는 유리 전이 온도, 즉 이온 작동성 양이온 중합체의 유리 전이 온도보다 더 낮은 Tg를 가질 수 있다. 게다가 또는 다르게는, 보조-결합제 중합체는 물 중에 불용성일 수 있거나, 또는 이온 작동성 양이온 중합체의 전단 점도를 감소시킬 수 있다. 보조-결합제는 작동성 중합체의 고체 질량에 대해 약 45% 이하, 구체적으로는 약 30% 이하, 보다 구체적으로는 약 20% 이하, 더욱 더 구체적으로는 약 15% 이하, 및 가장 구체적으로는 약 10% 이하의 양으로 존재할 수 있으며, 예시적인 범위는 약 1% 내지 약 45%, 또는 약 25% 내지 약 35%, 뿐만 아니라 약 1% 내지 약 20% 또는 약 5% 내지 약 25%이다. 존재하는 보조-결합제의 양은 수불용성 결합 또는 필름을 형성할 수 있는 잠재력을 갖는 보조-결합제의 경우, 보조-결합제가 처리된 기재의 분산성을 위태롭게 하는 충분히 가교결합된 또는 불용성 결합을 생성시킬 수 없는 불연속 상을 유지하도록 충분히 낮아야 한다.
필수적이지는 않지만 바람직하게는, 보조-결합제는 이온 작동성 양이온 중합체와 병용될 때 이온 작동성 양이온 중합체 및 보조-결합제 중합체가 분무가능할 정도로 이온 작동성 양이온 중합체의 전단 점도를 감소시키게 된다. 분무가능하다는 것은 중합체가 분무에 의해 부직포 기재에 적용될 수 있으며, 기재 전체에 걸친 중합체의 분포 및 중합체의 기재 내로의 침투가 중합체 제제가 기재에 균일하게 적용되도록 하는 것을 의미한다.
몇몇 실시태양에서, 이온 작동성 양이온 중합체 및 보조 결합제 중합체의 혼합물은 이들이 적용된 물품의 강성도를 이온 작동성 양이온 중합체만을 갖는 물품과 비교하여 감소시킬 수 있다.
본 발명의 보조-결합제 중합체는 중합체의 궁극적인 용도에 따라 변하는 평균 분자량을 가질 수 있다. 바람직하게는, 보조-결합제 중합체는 몰 당 약 500,000 내지 약 200,000,000 그램 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다. 보다 바람직하게는, 보조-결합제 중합체는 몰 당 약 500,000 내지 약 100,000,000 그램 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다.
보조-결합제 중합체는 에멀젼 라텍스 형태일 수 있다. 상기 라텍스 에멀젼에 사용된 계면활성제 시스템은 이온 작동성 양이온 중합체의 분산성을 실질적으로 방해하지 않도록 하는 것이어야 한다. 그러므로, 약하게 음이온성, 비이온성 또는 양이온성 라텍스가 본 발명에 유용할 수 있다. 한 실시태양에서, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 약 55 내지 약 95 중량%의 이온 작동성 양이온 중합체 및 약 5 내지 약 45 중량%의 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)를 포함한다. 보다 바람직하게는, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 약 75 중량%의 이온 작동성 양이온 중합체 및 약 25 중량%의 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)를 포함한다. 특히 바람직한 비-가교결합 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)는 미국 뉴저지주 브리지워터의 내셔날 스타치 앤드 케미칼 캄파니(National Starch and Chemical Co.)로부터 입수가능한 더-오-셋(Dur-O-Set)(등록상표) RB이다.
라텍스 보조-결합제 또는 임의의 잠재적으로 가교결합성 보조-결합제가 사용될 때, 라텍스는 섬유상 기재와 함께 결합하여 물품의 분산성을 방해하는 실질적인 수불용성 결합을 형성하지 않도록 해야 한다. 따라서, 라텍스는 N-메틸올-아크릴아미드(NMA)와 같은 가교결합제가 없거나, 또는 가교결합제용 촉매가 없거나 또는 둘 모두 없을 수 있다. 다르게는, 용품이 보통의 가교결합 온도로까지 가열될 때조차도 가교결합이 손상되도록 가교결합제를 방해하거나 또는 촉매를 방해하는 억제제가 첨가될 수 있다. 이러한 억제제는 유리 라디칼 스캐빈저, 메틸 히드로퀴논, t-부틸카테콜, pH 조절제, 예를 들면 수산화칼륨 등을 포함할 수 있다. 일부 라텍스 가교결합제, 예를 들면 N-메틸올-아크릴아미드(NMA)의 경우, 예를 들면 8 또는 그 이상의 pH와 같은 상승된 pH가 보통의 가교결합 온도(예를 들면, 약 130 ℃ 이상)에서 가교결합을 방해할 수 있다. 또한 다르게는, 라텍스 보조-결합제를 포함하는 물품은 가교결합이 일어나는 온도 범위 이하의 온도로 유지될 수 있어, 가교결합제의 존재가 가교결합을 가져오지 않거나, 또는 가교결합도가 용품의 분산성이 위태롭게 되지 않도록 충분히 낮게 유지된다. 또한 다르게는, 가교결합성 라텍스의 양은 가교결합의 경우에서조차도 용품이 분산성으로 남아있도록 역가 수준 이하로 유지될 수 있다. 예를 들면, 이온 감응성 결합제 중의 별개의 입자들로 분산된 소량의 가교결합성 라텍스는 완전히 가교결합될 때조차도 분산성을 허용할 수 있다. 후자의 실시태양의 경우, 라텍스의 양은 20 중량% 이하, 보다 구체적으로는 이온 감응성 결합제에 대해 약 15 중량% 이하일 수 있다.
라텍스 화합물은, 가교결합성이거나 또는 그렇지 않거나, 보조-결합제를 필요로 하지 않는다. 유용한 비-가교결합 라텍스 에멀젼이 그 안에 분산된 성공적인 이온 감응성 결합제 필름의 SEM 현미경사진은 라텍스 보조-결합제 입자들이 이온 감응성 결합제 중에서 별개의 실체로서 유지되어, 가능하게는 부분적으로는 충전제 물질로 사용될 수 있음을 보여주었다. 임의적으로는 첨가된 계면활성제/분산제를 포함하는, 작동성 결합제 중의 분산된 무기질 또는 입상 충전제를 비롯하여 다른 물질들이 유사한 역할을 제공할 수 있을 것으로 생각된다. 예를 들면, 한 구체화된 실시태양에서, 약 0.4 미크론 입자들을 갖는 스티렌/디비닐벤젠 공중합체인 미국 뉴저지주 피스캐터웨이의 프리스퍼스, 인크.(Presperse, Inc.)로부터의 이유동성 갠즈펄(Ganzpearl) PS-8F 입자는 작동성 결합제의 기계적, 촉질성, 및 광학적 특성을 개질시키기 위하여 약 2 내지 10 중량%의 양으로 작동성 결합제 중에 분산될 수 있다. 다른 충전제 유사 접근법은 금속, 유리, 탄소, 무기질, 석영 및(또는) 플라스틱, 예를 들면 아크릴계 또는 페놀계의 미립자, 미소구 또는 마이크로비드(microbead) 및 그들의 내부 내에 밀봉된 불활성 기체상 대기를 갖는 중공 입자를 포함할 수 있다. 예로는, 가열될 때 실질적으로 팽창되는 스웨덴의 익스팬셀(Expancel)로부터의 익스펜셀(EXPANCEL) 페놀계 미소구, 또는 미국 펜실베니아주의 피큐 코포레이션(PQ Corporation)으로부터 입수가능한 PM 6545로 공지된 아크릴계 미소구를 들 수 있다. 작동성 결합제 중에 용해된 CO2를 비롯한 발포제는 작동성 결합제의 매트릭스 중의 기체 버블로서 도움이 되는 불연속성을 제공하여, 작동성 결합제 중의 분산된 기체상이 보조-결합제로 사용될 수 있게 할 수 있다. 일반적으로, 결합제와 혼화성이지 않는 임의의 상용성 물질, 특히 그 자신의 접착성 또는 결합성을 갖는 것은, 이들이 제품의 수분산성을 방해하는 방식으로 섬유들을 연결시키는 실질적인 공유 결합을 부여하는 상태로 제공되지 않는 경우, 보조-결합제로서 사용될 수 있다. 그러나, 추가적인 이점들, 예를 들면 감소된 스프레이 점도도 또한 제공하는 물질이 특히 바람직할 수 있다. 접착성 보조-결합제, 예를 들면 가교결합제를 함유하지 않거나 또는 감소된 양의 가교결합제를 함유하는 라텍스는 승온에서의 건조를 비롯한 광범위의 가공처리 조건에 걸쳐 양호한 결과를 제공하는데 있어서, 특히 도움이 되는 것으로 밝혀졌다.
보조-결합제 중합체는 결합제 혼합물의 적용 후에 기재의 습윤성을 개선시키는 표면 활성 화합물을 포함할 수 있다. 작동성 중합체 제제로 처리된 건조 기재의 습윤성은, 작동성 중합체 제제의 소수성 부분이 건조 동안에 공기 상을 향해 선택적으로 배향되게 될 수 있어, 계면활성제가 습윤 조성물에 첨가되지 않는 경우 습윤 조성물이 나중에 적용될 때 습윤되기 어려울 수 있는 소수성 표면을 생성시키기 때문에 일부 실시태양에서 문제가 될 수 있다. 보조-결합제 중합체 중의 계면활성제 또는 다른 표면 활성 성분들은 작동성 중합체 제제로 처리된 건조된 기재의 습윤성을 개선시킬 수 있다. 보조-결합제 중합체 중의 계면활성제는 작동성 중합체 제제를 상당히 방해하지 않아야 한다. 따라서, 결합제는 계면활성제가 존재할 때 사전함습된 와이프 중에서 양호한 일체성 및 촉질성을 유지해야 한다.
한 실시태양에서, 효과적인 보조-결합제 중합체는 이온 작동성 양이온 중합체 제제의 일부를 대신하여, 보조-결합제 중합체가 결여되어 있고 이온 작동성 양이온 중합체 제제를 주어진 인장 강도를 달성하기에 충분한 수준으로 포함하는, 다른 면에서는 동일한 사전함습된 와이프에 비하여, 보다 낮은 강성도, 보다 양호한 촉질성(예를 들면, 윤활성 또는 매끈매끈함), 또는 감소된 비용 중 적어도 하나를 갖는 사전함습된 와이프에서 주어진 강도 수준이 달성될 수 있게 한다.
다른 보조-결합제 중합체
독일 부르그하우젠의 백커 폴리머 시스템즈(Wacker Polymer Systems)의 건조 에멀젼 분말(Dry Emulsion Powder)(DEP) 결합제, 예를 들면 결합제의 비넥크(VINNEK)(등록상표) 시스템이 본 발명의 일부 실시태양에 적용될 수 있다. 이들은 액상 에멀젼으로부터 형성된 재분산가능한 이유동성 결합제 분말이다. 분산액으로부터의 작은 중합체 입자들은 분말 입자 형태의 수용성 보호 콜로이드의 보호 매트릭스 중에 제공된다. 분말 입자의 표면은 무기질 결정의 소판에 의한 케이킹(caking)에 대해 보호된다. 그 결과, 일단 액상 분산액 중에 있는 중합체 입자는 이제, 수분의 첨가에 의해 물 중에 재분산될 수 있거나 또는 팽윤된 접착성 입자로 바뀔 수 있는 이유동성 건조 분말 형태로 입수가능하다. 이들 입자는 에어레잉 공정 동안에 이들을 섬유와 함께 퇴적시킨 다음, 나중에 10% 내지 30% 수분을 첨가하여 입자가 팽윤되어 섬유에 부착되게 함으로써 고로프트 부직포에 적용될 수 있다. 이것은 웹 중의 건조 비점착성 섬유가 일단 함습되면 츄잉검과 같이 끈적끈적하게 되는 것을 의미하는, "츄잉검 효과"로 불릴 수 있다. 극성 표면 및 다른 표면에 대한 양호한 접착성이 얻어진다. 이들 결합제는 건조되고 건조 상태에서 응집을 막는 약제로 처리된 라텍스 에멀젼으로부터 형성된 이유동성 입자로서 입수가능하다. 이들은 공기 중에 연행되어 에어레잉 공정 동안 섬유와 함께 퇴적될 수 있거나, 또는 정전 수단에 의해, 직접 접촉에 의해, 중력 공급 장치에 의해 및 다른 수단에 의해 기재에 적용될 수 있다. 이들은 결합제가 건조되기 전 또는 후에 결합제와 별도로 적용될 수 있다. 액체 또는 증기로서의 수분과의 접촉은 라텍스 입자들을 재수화시키고, 이들이 팽윤되어 섬유에 부착되게 한다. 건조 및 승온(예를 들면, 160 ℃ 이상)으로의 가열은 결합제 입자가 가교결합되게 및 내수성으로 되게 하지만, 보다 낮은 온도(예를 들면, 110 ℃ 이하)에서의 건조는 사전함습된 와이프의 수분산성을 심각하게 손상시키지 않으면서 어느 정도의 섬유 결합 및 필름 형성을 초래할 수 있다. 따라서, 건조 시간 및 온도를 제한하는 것과 같이, 보조-결합제 중합체의 경화를 조절함으로써 가교결합제의 양을 감소시키지 않고서도 시판 제품을 사용하여 상당한 가교결합 없이 어느 정도의 결합을 제공할 수 있을 것으로 생각된다.
문헌[Dr. Klaus Kohlhammer in "New Airlaid Binders," Nonwovens Report International, Sept. 1999, issue 342, pp. 20-22,28-31]에 지적된 바와 같이, 건조 에멀젼 결합제 분말은 기존의 기재에 물질을 도포하는 것에 대항하여 이들이 웹의 성형 동안 부직포 또는 에어레이드 웹 내로 쉽게 혼입될 수 있어, 보조-결합제 중합체의 배치에 대하여 증가된 조절을 가능하게 한다는 이점을 갖는다. 따라서, 부직포 또는 에어레이드 웹은 이미 그 안에 건조 에멀젼 결합제를 갖게 제조된 후 이온 작동성 양이온 중합체 제제 용액을 적용할 때 함습화될 수 있으며, 이 때 건조 에멀젼 분말은 점착성으로 되고 기재의 결합에 기여한다. 다르게는, 건조 에멀젼 분말은 기재가 작동성 결합제로 처리되고 건조된 후 여과 메카니즘에 의해 기재 중에 트랩핑될 수 있으며, 이 때 건조 에멀젼 분말은 습윤 조성물의 적용시에 점착성이 부여된다.
다른 실시태양에서, 건조 에멀젼 분말은 이온 작동성 양이온 중합체 용액이 웹 상에 분무될 때 분말의 적용에 의해 또는 건조 에멀젼 분말 입자를 이온 작동성 양이온 중합체 분말 용액 내에 첨가 및 분산시키고, 그 후에 혼합물을 분무에 의해 웹 상에 적용함으로써, 또는 포옴 도포 방법에 의해 또는 당 업계에 공지된 다른 기술에 의해 작동성 중합체 제제 용액 내로 분산된다.
결합제 제제 및 이를 함유하는 직물
본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제가 결합제로서 사용될 수 있다. 본 발명의 작동성 결합제 제제는 임의의 섬유 기재에 적용될 수 있다. 결합제는 수분산성 제품 중에 사용하기 특히 적합하다. 적합한 섬유 기재의 예로는 부직포 및 직물을 들 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다. 많은 실시태양에서, 특히 개인 위생 제품에서, 바람직한 기재는 부직포이다. 본 명세서에서 사용된 용어 "부직포"는 매트-유사 방식으로 무직위로 배열된 개별 섬유 또는 필라멘트의 구조를 갖는 직물을 말한다(종이 포함). 부직포는 에어레잉 방법, 습식 레잉 방법, 히드로인탱글링 방법, 스테이플 섬유 카딩 및 본딩, 및 용액 방사를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 각종 방법으로부터 제조될 수 있다.
작동성 결합제 조성물은 임의의 공지된 적용 방법에 의해 섬유 기재에 적용될 수 있다. 결합제 물질을 적용하는데 적합한 방법은 인쇄, 분무, 정전 분무, 코팅, 플러디드 닙(flooded nip), 계량 프레스 롤, 함침 또는 임의의 다른 기술에 의한 것을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 결합제 조성물의 양을 계량하여 섬유 기재 내에 균일하게 분배시키거나 또는 섬유 기재 내에서 불균일하게 분배될 수 있다. 결합제 조성물은 전체 섬유 기재에 걸쳐 분배될 수 있거나, 또는 작은 다수개의 가깝게 이격된 영역들 내에 분배될 수 있다. 대부분의 실시태양에서는, 결합제 조성물의 균일한 분배가 바람직하다.
섬유 기재로의 용이한 적용을 위해, 작동성 결합제를 물 중에 또는 비수성 용매, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 아세톤 등 중에 용해시킬 수 있으며, 물이 바람직한 용매이다. 용매 중에 용해된 결합제의 양은 사용된 중합체 및 직물 용도에 따라 변할 수 있다. 바람직하게는, 결합제 용액은 결합제 조성물 고상물을 최대 약 50% 함유한다. 보다 바람직하게는, 결합제 용액은 결합제 조성물 고상물 약 10 내지 30 중량%, 특히 결합제 조성물 고상물 약 15-25 중량%를 함유한다. 가소제, 향료, 착색제, 소포제, 살균제, 방부제, 표면 활성제, 증점제, 충전제, 유탁제, 점착부여제, 점착방지제 및 유사한 첨가제들이 바람직할 경우 결합제 조성물의 용액 내로 혼입될 수 있다.
일단 작동성 결합제 조성물이 기재에 가해지면, 기재를 임의의 종래의 수단에 의해 건조시킨다. 일단 건조되면, 응집성 섬유 기재는 미처리의 습식 레잉된 또는 에어레이드 기재의 인장 강도와 비교하여 개선된 인장 강도를 나타내면서, 또한 최대 약 200 ppm의 2가 이온 농도를 갖는 연수 또는 경수 중에 넣어져 교반될 때 신속하게 "떨어지거나" 또는 붕해될 수 있는 능력을 갖는다. 예를 들면, 섬유 기재의 건조 인장 강도는 결합제를 함유하지 않는 미처리된 기재의 건조 인장 강도와 비교할 때 25% 이상 만큼 증가될 수 있다. 보다 구체적으로는, 섬유 기재의 건조 인장 강도는 결합제를 함유하지 않는 미처리된 기재의 건조 인장 강도와 비교할 때 100% 이상 만큼 증가될 수 있다. 더욱 더 구체적으로는, 섬유 기재의 건조 인장 강도는 결합제를 함유하지 않는 미처리된 기재의 건조 인장 강도와 비교할 때 500% 이상 만큼 증가될 수 있다.
본 발명의 바람직한 특징은, 생성된 섬유 기재 중의 존재하는 결합제 조성물의 양, "첨가량"이 전체 기재 중량의 단지 작은 부분만을 나타내는 경우 인장 강도의 개선이 행해진다는 것이다. "첨가량"의 양은 특정 용도에 대해 변할 수 있지만, "첨가량"의 최적량은 사용 동안에 일체성을 갖고 또한 물 중에 침지될 때 신속하게 분산되는 섬유 기재를 가져온다. 예를 들면, 결합제 성분은 대표적으로는 기재의 총 중량의 약 5 내지 약 65 중량%이다. 보다 구체적으로, 결합제 성분은 기재의 총 중량의 약 7 내지 약 35 중량%이다. 더욱 더 구체적으로, 결합제 성분은 기재의 총 중량의 약 10 내지 약 20 중량%이다.
본 발명의 부직포는 양호한 사용중 인장 강도, 뿐만 아니아 이온 작동성을 갖는다. 바람직하게는, 본 발명의 부직포는 내마모성이고 상기 개시한 이온의 유형 및 특정량을 함유하는 수용액 중에서 상당한 인장 강도를 보유한다. 이러한 후자의 특성 때문에, 본 발명의 부직포는 전세계 어느 지역에서나 사용후 수세식 변기 중에 던져질 수 있는, 일회용 제품, 예를 들면 생리대, 기저귀, 성인 실금자용 제품, 및 건조 및 사전함습된 와이프(습윤 와이프)에 매우 적합하다.
상기 직물을 형성하는 섬유는 천연 섬유, 합성 섬유 및 이들의 조합물을 비롯한 각종 물질로부터 제조될 수 있다. 섬유의 선택은 예를 들면 최종 직물의 최종 용도 및 섬유 비용에 의존한다. 예를 들면, 적합한 섬유 기재는 면, 아마, 황마, 대마, 모, 목재 펄프 등과 같은 천연 섬유를 들 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다. 유사하게, 재생 셀룰로스계 섬유, 예를 들면 비스코스 레이온 및 쿠프람모늄 레이온, 변형 셀룰로스계 섬유, 예를 들면 셀룰로스 아세테이트, 또는 합성 섬유, 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴 등의 단독 또는 이들의 조합물로부터 유도된 것이 마찬가지로 사용될 수 있다. 바람직할 경우, 상기한 섬유들 중 1종 이상의 블렌드도 또한 사용될 수 있다. 목재 펄프 섬유들 중에서는, 연목 및 경목 섬유를 비롯한 임의 공지된 제지 섬유가 사용될 수 있다. 섬유는 예를 들면, 화학적으로 펄프화되거나 또는 기계적으로 펄프화되거나, 표백되거나 또는 표백되지 않거나, 미사용이거나 또는 재활용이거나, 고수율이거나 또는 저수율, 등일 수 있다. 실켓가공되거나, 화학적으로 강성화되거나 또는 가교결합된 섬유들도 또한 사용될 수 있다.
합성 셀룰로스 섬유 유형은 모든 종류의 레이온 및, 라이오셀(Lyocell)과 같이, 재생 셀룰로스 및 용매-방사된 셀룰로스를 비롯한 화학적으로 개질된 셀룰로스 또는 비스코스로부터 유도된 기타 섬유를 포함한다. 화학적으로 처리된 천연 셀룰로스계 섬유, 예를 들면 실켓가공된 펄프, 화학적으로 강성화된 또는 가교결합된 섬유, 또는 술포네이트 섬유가 사용될 수 있다. 미사용 섬유 뿐만 아니라 재활용 섬유가 사용될 수 있다. 마이크로브(microbes) 및 다른 셀룰로스 유도체에 의해 생성된 셀룰로스가 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "셀룰로스계"는 주요 구성성분으로서 셀룰로스를 갖는, 구체적으로는 셀룰로스 또는 셀룰로스 유도체를 50 중량% 이상 포함하는 임의의 물질을 포함하는 의미이다. 따라서, 이 용어는 면, 전형적인 목재 펄프, 비목질 셀룰로스계 섬유, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 레이온, 열기계적 목재 펄프, 화학적 목재 펄프, 박리된 화학적 목재 펄프, 유액분비식물(milkweed) 또는 세균성 셀룰로스를 포함한다.
본 발명의 작동성 결합제는 또한 다른 섬유 또는 입자에 적용될 수도 있다. 본 발명의 작동성 결합제로 처리될 수 있는 다른 섬유는 카르복시메틸 셀룰로스, 키틴 및 키토산으로부터 제조된 것과 같은 섬유를 포함한다. 본 발명의 작동성 결합제는 또한 입자, 예를 들면 소듐 폴리아크릴레이트 초흡수성 입자에 적용될 수도 있다. 초흡수성 입자는 주로 개인 위생 품목에 사용되는 섬유 기재, 특히 부직포 상에 또는 내로 혼입된다.
섬유 길이는 본 발명의 직물을 제조하는데 있어서 중요하다. 수세가능한 제품과 같은 일부 실시태양에서, 섬유 길이는 더욱 중요하다. 섬유의 최소 길이는 섬유 기재를 형성하기 위해 선택된 방법에 의존한다. 예를 들면, 섬유상 기재가 카딩에 의해 형성되는 경우, 섬유의 길이는 일반적으로 균일성을 확실히 하기 위해 약 42 mm 이상이어야 한다.
섬유 기재가 에어-레잉 또는 습식 레잉에 의해 형성되는 경우, 섬유 길이는 바람직하게는 약 0.2 내지 6 mm일 수 있다. 비록 50 mm 초과의 길이를 갖는 섬유가 본 발명의 범위내일지라도, 약 15 mm 초과의 길이를 갖는 상당량의 섬유가 수세가능한 직물 내에 있을 경우, 비록 섬유들이 물 중에서 분산되고 분리되게 되더라도, 그들의 길이는 섬유들의 "로프"("ropes")를 형성하기 쉽고, 이것은 가정용 변기 내에서 물과 함께 내려보낼 때에는 바람직하지 못하다. 그러므로, 이들 제품의 경우, 섬유 길이가 약 15 mm 이하이어서, 섬유가 변기를 통해 물과 함께 내려보내질 때 "로프"를 형성하는 경향을 갖지 않게 되는 것이 바람직하다. 비록 다양한 길이를 갖는 섬유들이 본 발명에 적용될 수 있지만, 바람직하게는 섬유가 물과 접촉시 서로로부터 쉽게 분산되도록 섬유는 약 15 mm 이하의 길이를 갖는다. 섬유, 특히 합성 섬유는 또한 크림핑될 수 있다.
본 발명의 직물은 단일층 또는 다수개의 층들로부터 형성될 수 있다. 다수개의 층의 경우, 층들은 일반적으로 인접한, 또는 표면-대-표면 관계로 위치하고, 모든 또는 일부의 층들이 인접 층들에 결합될 수 있다. 본 발명의 부직 웹은 또한 다수개의 별개의 부직 웹들로부터 형성될 수 있으며, 이 때 별개의 부직 웹들은 단일 또는 다수개의 층들로부터 형성될 수 있다. 부직포가 다수개의 층들을 포함하는 경우, 부직 웹의 전체 두께에 결합제가 적용될 수 있거나, 또는 각 개별 층이 별도로 결합제 적용받은 다음 다른 층들과 인접한 관계로 합해져서 최종 부직 웹을 형성할 수 있다.
한 실시태양에서, 본 발명의 직물 기재는 클린싱 및 체액 흡수 제품, 예를 들면 생리대, 기저귀, 성인 실금자용 제품, 수술용 드레싱, 티슈, 습윤 와이프 등 내로 혼입될 수 있다. 이들 제품은 흡수성 섬유 물질로 된 1개 이상의 층들을 포함하는 흡수 코어를 포함할 수 있다. 코어는 또한 섬유 티슈, 거어즈, 플라스틱 그물질(netting) 등과 같은 유체-투과성 요소로 된 1개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이들은 일반적으로 코어의 성분들을 함께 붙잡기 위한 랩핑 물질로서 유용하다. 추가적으로, 코어는 코어를 관통하는 및 제품의 외부 표면 상으로의 유체의 흐름을 배제시키기 위하여 유체-불투과성 요소 또는 차단층 수단을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 차단층 수단도 또한 수분산성이다. 상기한 수분산성 결합제와 실질적으로 동일한 조성을 갖는 중합체의 필름이 이러한 목적에 특히 적합하다. 본 발명에 따르면, 흡수 코어의 층들, 유체-투과성 요소, 랩핑 물질 및 유체-불투과성 요소 또는 차단층 수단을 비롯한 상기한 제품 성분들 각각을 형성하는데 유용하다.
본 발명의 작동성 결합제 제제는 에어레이드 부직포의 섬유들을 결합하는데 특히 유용하다. 이들 에어레이드 물질은 신체측 라이너, 유체 분배 물질, 유체 흡입 물질, 예를 들면 서지 물질, 흡수성 랩 시트 및 각종 수분산성 개인 위생 제품용 커버 가공소재에 유용하다. 에어레이드 물질은 사전함습된 와이프(습윤 와이프)로서 사용하기에 특히 유용하다. 에어레이드 부직포의 경우 기본 중량은 평방 미터 당 약 20 내지 약 200 그램("gsm")이고, 스테이플 섬유는 약 0.5-10의 데니어 및 약 6-15 밀리미터의 길이를 갖는다. 서지 또는 흡입 물질은 약 6 데니어 이상을 갖는 스테이플 섬유가 이들 제품을 제조하는데 사용되도록 보다 양호한 탄성 및 보다 높은 로프트를 필요로 한다. 서지 또는 흡입 물질에 대한 바람직한 최종 밀도는 입방 센티미터 당 약 0.025 그램 ("g/cc") 내지 약 0.10 g/cc이다. 유체 분배 물질은 보다 낮은 데니어를 갖는 섬유를 사용하여 약 0.10 내지 약 0.20g/cc의 바람직한 범위의 보다 높은 밀도를 가질 수 있고, 가장 바람직한 섬유는 약 1.5 미만의 데니어를 갖는다. 와이프는 일반적으로 약 0.025 g/cc 내지 약 0.2 g/cc의 섬유 밀도 및 약 20 gsm 내지 약 150 gsm, 구체적으로는 약 30 내지 약 90 gsm, 및 가장 구체적으로는 약 60 gsm 내지 약 65 gsm의 기본 중량을 가질 수 있다.
본 발명의 부직포는 또한 생리대, 기저귀, 수술용 드레싱, 티슈 등과 같은 상기 체액 흡수 제품 내로 혼입될 수 있다. 한 실시태양에서, 작동성 결합제는 체액 중의 1가 이온의 농도가 용해에 필요한 수준 이상, 즉 1 중량% 초과이기 때문에 체액과 접촉시 용해되지 않도록 하는 것이다. 부직포는 그의 구조, 부드러움을 보유하고, 실제 사용에 만족스러운 인성을 나타낸다. 그러나, 최대 약 200 ppm 또는 그 이상의 농도의 2가 이온, 예를 들면 Ca2+ 및 Mg2+ 이온을 갖는 물과 접촉하게 될 때, 결합제는 분산된다. 이어서 부직포 구조는 쉽게 깨어지고 물 중에서 분산된다.
본 발명의 한 실시태양에서, 부직포의 사용중 인장 강도는 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제를 포함하는 결합제 물질을 갖는 부직포를 형성하고, 이어서 부직포에 1종 이상의 1가 및(또는) 2가 염을 적용시킴으로써 향상된다. 염은 고상 분말을 직물에 가하고 염 용액을 직물 상에 분무하는 것을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 당 업게의 통상의 숙련인에게 공지된 임의의 방법에 의해 부직포에 가해질 수 있다. 염의 양은 특정 용도에 따라 변할 수 있다. 그러나, 직물에 가해진 염의 양은 대표적으로는 직물의 총 중량을 기준하여 약 0.3 중량% 내지 약 10 중량%이다. 본 발명의 염-함유 직물이 여성용 패드, 수술용 드레싱 및 기저귀를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 각종의 직물 용도에 사용될 수 있다.
당 업계의 통상의 숙련인은 본 발명의 결합제 제제 및 섬유 기재가 체액과 접촉하도록 디자인된 흡수성 개인 위생 제품을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는 각종의 다양한 제품들의 제조에 유리하게 사용될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다. 이러한 제품은 단지 단일층의 섬유 기재만을 포함할 수 있거나, 또는 상기한 바와 같은, 요소들의 조합물을 포함할 수 있다. 비록 본 발명의 결합제 제제 및 섬유 기재가 개인 위생 제품에 특히 적합하다 할지라도, 결합제 제제 및 섬유 기재는 각종의 다양한 소비재에 유리하게 사용될 수 있다.
당업계에 공지된 다른 결합제 시스템과는 달리, 본 발명의 이온 작동성 양이온 중합체 제제는 승온의 요구없이 결합제로서 활성화될 수 있다. 섬유 웹 내에서 결합제의 양호한 분배를 달성하는데 있어서 건조 또는 수분 제거가 유용하지만, 결합제가 결합제로서 사용되기 위하여 높은 활성화 에너지를 갖는 가교결합 또는 다른 화학 반응을 필요로 하지 않기 때문에 승온 그 자체가 필수적이지는 않다. 오히려, 가용성 불용화 화합물, 대표적으로는 염과의 상호작용이 결합제를 불용성으로, 즉 "염석"("salted out")되게 할 정도로 충분하거나, 또는 중합체의 양온과 염 사이의 상호작용에 의해 활성화된다. 따라서, 건조 단계는 경우에 따라 피할 수 있거나, 또는 실온 건조 또는 동결 건조와 같은 저온의 수분 제거 작업으로 대체될 수 있다. 승온은 일반적으로 건조에 도움을 주지만, 건조는 가교결합 반응을 유도하는데 보통 필요한 것보다 낮은 온도에서 행해질 수 있다. 따라서, 기재가 노출되거나 또는 기재가 올라갈 수 있는 최대 온도는 200 ℃, 180 ℃, 160 ℃, 140 ℃, 120 ℃, 110 ℃, 105 ℃, 100 ℃, 90 ℃, 75 ℃ 및 60 ℃ 중 어느 하나 이하일 수 있다. 시판되는 라텍스 에멀젼과 같은 중합체 시스템은 또한 160 ℃ 이상의 온도에서의 반응에 적합한 가교결합제를 포함할 수 있지만, 보다 낮은 최대 온도를 유지하는 것이 그렇지 않을 경우 사전함습된 와이프의 수분산성을 방해하는 중합체 중에서의 과도한 강도의 전개를 막는데 유리할 수 있다.
습윤 와이프 습윤 조성물 및 이를 함유하는 습윤 와이프
본 발명의 한 특히 흥미로운 실시태양은 상기한 작동성 결합제 조성물 및 섬유 물질로부터 사전함습된 와이프 또는 습윤 와이프를 제조하는 것이다. 와이프의 경우, 섬유 물질은 직물 또는 부직포의 형태일 수 있지만, 부직포가 보다 바람직하다. 부직포는 바람직하게는 목재 펄프 섬유와 같은 비교적 단섬유로부터 형성된다. 섬유의 최소 길이는 부직포를 형성하기 위해 선택된 방법에 의존한다. 부직포가 습식 또는 건식 방법에 의해 형성되는 경우, 섬유 길이는 바람직하게는 약 0.1 밀리미터 내지 15 밀리미터이다. 바람직하게는, 본 발명의 부직포는 접착제 또는 결합제 물질에 의해 함께 결합되지 않을 때 비교적 낮은 습윤 응집 강도를 갖는다. 상기 부직포가 수돗물 및 하수 중에서 그의 결합 강도를 상실하는 결합제 조성물에 의해 함께 결합될 때, 직물은 수세 및 하수관을 통한 이동에 의해 제공되는 교반에 의해 쉽게 붕괴되게 된다.
완제품 와이프는 바람직하게는 접혀진 상태에서, 방습 엔벨로프 중에 개별적으로 포장될 수 있거나 또는 습윤 조성물이 와이프에 적용된 상태에서 방수 포장 내에 임의의 바람직한 수의 시트들을 보유하는 용기 중에 포장될 수 있다. 완제품 와이프는 또한 습윤 조성물이 와이프에 적용된 상태에서 롤 상에 임의의 바람직한 수의 시트들을 보유하는 방습 용기 내에서 분리가능한 시트들의 롤으로서 포장될 수 있다. 롤은 코어가 없을 수 있고, 중공 또는 충실한 것일 수 있다. 중공 중심을 갖거나 또는 딱딱한 중심을 갖지 않는 롤을 비롯한 무-코어 롤은, 에스알피 인더스트리, 인크.(SRP Industry, Inc.)(캘리포니아주 산 호세); 시미즈 매뉴팩처링(Shimizu Manufacturing)(일본)의 것들, 및 1987년 5월 26일에 기에트만(Gietman)에 특허허여된 U.S. Pat. No.4,667,890에 개시된 장치들을 비롯하여, 공지된 무-코어 롤 권취기로 제조될 수 있다. 충실-권취된 무-코어 롤은 주어진 부피에 대해 보다 많은 제품을 제공할 수 있고, 광범위의 다양한 디스펜서에 적용될 수 있다.
건조 직물의 중량에 대하여, 와이프는 바람직하게는 약 10 % 내지 약 400 %의 습윤 조성물, 보다 바람직하게는 약 100 % 내지 약 300 %의 습윤 조성물, 및 더욱 더 바람직하게는 약 180 % 내지 약 240 %의 습윤 조성물을 함유할 수 있다. 와이프는 창고보관, 운송, 소매상의 전시 및 소비자에 의한 저장과 관련된 기간들에 걸쳐 그의 바람직한 특성들을 유지한다. 따라서, 저장수명은 2개월 내지 2년 범위일 수 있다.
습윤-포장된 물질, 예를 들면 와이프 및 타월렛 등을 포함하기 위한 다양한 형태의 불투과성 엔벨로프 및 보관 수단들이 당 업계에 공지되어 있다. 이들 중 어느 하나를 본 발명의 사전함습된 와이프를 포장하는데 사용할 수 있다.
바람직하게는, 본 발명의 사전함습된 와이프는 하기 특성들 중 1가지 이상을 갖는 수성 습윤 조성물로 습윤된다:
(1) 본 발명의 상기한 이온 작동성 결합제 조성물과 혼화성이고;
(2) 사전함습된 와이프가 전환, 보관 및 사용(폐기처리 포함) 동안의 그의 습윤 강도, 뿐만 아니라 변기 내에서의 분산성을 유지할 수 있게 하고;
(3) 피부 자극을 일으키지 않고;
(4) 와이프의 점착성을 감소시키고 촉질성, 예를 들면 피부 미끄러움 및 "로션과 같은 감촉"을 제공하고; 및
(5) "함습 클린싱" 및 다른 피부 건강 이점을 제공하는 비히클로서 작용한다.
본 발명의 한 면은 수분산성 결합제의 강도가 감소되기 시작하는, 불용화제가 물로 희석될 때까지, 수분산성 결합제의 강도를 유지하는 불용화제를 함유하는 습윤 조성물이다. 수분산성 결합제는 본 발명의 임의의 작동성 결합제 조성물 또는 임의의 다른 작동성 결합제 조성물일 수 있다. 습윤 조성물 중의 불용화제는 염, 예를 들면 각종 작동성 중합체에 대해 개시한 것, 1가 및 다가 이온들을 모두 갖는 염의 블렌드 또는 임의의 다른 화합물일 수 있으며, 이들은 수분산성 조성물에 사용중 및 보관 강도를 제공하고, 물 중에서 희석되어 작동제가 보다 약한 상태로 작동될 때 기재의 분산이 가능하게 할 수 있다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 이온 감응성 중합체에 대한 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 0.3 중량%의 불용화제를 함유한다. 구체적으로는, 습윤 조성물은 약 0.3 중량% 내지 약 10 중량%의 불용화제를 함유할 수 있다. 더욱 더 구체적으로는, 습윤 조성물은 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 불용화제를 함유할 수 있다. 보다 정확하게는, 습윤 조성물은 약 1 중량% 내지 약 4 중량%의 불용화제를 함유할 수 있다.
본 발명의 습윤 조성물은 추가로 와이프의 강도 및 분산성 기능이 위태롭게 되지 않도록 하는, 불용화제 및 수분산성 결합제와 혼화성인 각종의 첨가제들을 포함할 수 있다. 습윤 조성물 중의 적합한 첨가제로는 하기의 것들을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다: 피부 보호 첨가제; 취기 조절제; 결합제의 점착성을 감소시키는 점착방지제; 미립자; 항균제; 방부제; 습윤제 및 클리닝제, 예를 들면 세제, 계면활성제, 일부 실리콘; 피부연화제; 피부 상에서의 개선된 촉질 감각(예를 들면 윤활성)을 위한 표면 감촉 개질제; 방향제; 방향 가용화제; 유탁제; 형광 증백제; UV 흡수제; 약제; 및 pH 조절제, 예를 들면 말산 또는 수산화칼륨.
피부-보호 첨가제
본 명세서에서 사용된 용어 "피부-보호 첨가제"는 사용자에게 1가지 이상의 이익, 예를 들면 기저귀 발진 및(또는) 분변 효소에 의해 야기되는 다른 피부 손상이 생길 확률의 감소를 제공하는 첨가제들을 나타낸다. 이들 효소, 특히 트립신, 키모트립신 및 엘라스타제는 음식물을 소화시키기 위하여 위장관에서 생성되는 단백질분해 효소이다. 예를 들면, 유아에서는, 분변이 묽은 경향이 있고, 다른 물질들 중에서도 특히 세균 및 어느 정도의 양의 분해되지 않은 소화 효소를 함유하기 쉽다. 이들 효소는, 이들이 임의의 상당한 기간 동안 피부와 접촉한 상태로 있게 되면, 그 자체로서 불편하고 피부가 미생물에 의해 감염되기 쉽게 할 수 있는 자극을 야기시키는 것으로 밝혀졌다. 대책으로서, 피부-보호 첨가제는 효소 억제제 및 하기 기재되는 금속이온봉쇄제를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 5 중량% 미만의 피부-보호 첨가제를 함유할 수 있다. 보다 구체적으로는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%의 피부-보호 첨가제를 함유할 수 있다. 더욱 더 구체적으로는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 0.01 중량% 내지 약 0.05 중량%의 피부-보호 첨가제를 함유할 수 있다.
각종의 피부-보호 첨가제들이 본 발명의 습윤 조성물 및 사전함습된 와이프에 첨가되거나 또는 그 안에 포함될 수 있다. 본 발명의 한 실시태양에서, 입자 형태의 피부-보호 첨가제가 분변 효소 억제제로서 제공되도록 첨가되어 분변 효소에 의해 야기되는 피부 손상 및 기저귀 발진의 감소에 있어서 잠재적인 이점을 제공한다. 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는, 2000년 4월 18일에 슐츠(Schulz) 등에 특허허여된 U.S. Pat. No.6,051,749은 분변 효소를 억제하는데 유용한 것으로 말해지는, 직물 또는 부직 웹 중에서의 친유기성 점토를 개시한다. 하기하는 점토들 중 1종 이상과 장쇄 유기 4차 암모늄 화합물의 반응 생성물을 비롯한 이러한 물질들이 본 발명에 사용될 수 있다: 몬모릴로나이트, 벤토나이트, 바이델라이트, 헥토라이트, 사포나이트 및 스테벤사이트.
트립신 및 다른 소화 또는 분변 효소를 억제하는 것 및 우레아제의 억제제를 비롯한 다른 공지된 효소 억제제 및 금속이온봉쇄제들이 본 발명의 습윤 조성물에서 피부-보호 첨가제로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 효소 억제제 및 항균제들이 체액 중에서의 취기의 형성을 막기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 역시 취기 흡수에 있어서 한 역할을 하는 것으로 말해지는 우레아제 억제제가 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는, 1998년 6월 25일 공개된 트린(T. Trinh)의 세계 특허 출원 제98/26808호, "Absorbent Articles with Odor Control System"에 의해 개시된다. 상기 억제제는 본 발명의 습윤 조성물 및 사전함습된 와이프 내로 혼입될 수 있으며, 전이 금속 이온 및 이들의 가용성, 예를 들면 은, 구리, 아연, 철 및 알루미늄 염을 포함한다. 보레이트, 피테이트 등과 같은 음이온도 또한 우레아제 억제를 제공할 수 있다. 잠재적 가치를 갖는 화합물로는 염소산은, 질산은, 아세트산수은, 염화수은, 질산수은, 메타붕산구리, 브롬산구리, 브롬화구리, 염화구리, 이크롬산구리, 질산구리, 살리실산구리, 황산구리, 아세트산아연, 붕산아연, 피트산아연, 브롬산아연, 브롬화아연, 염소산아연, 염화아연, 황산아연, 아세트산카드뮴, 붕산카드뮴, 브롬화카드뮴, 염소산카드뮴, 염화카드뮴, 포름산카드뮴, 요오드산카드뮴, 요오드화카드뮴, 과망간산카드뮴, 질산카드뮴, 황산카드뮴, 및 염화금을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다.
우레아제 억제 특성을 갖는 것으로 개시된 다른 염들로는 철 및 알루미늄 염, 특히 질산염, 및 비스무스 염을 들 수 있다. 히드록삼산 및 그의 유도체; 티오우레아; 히드록실아민; 피트산의 염; 각종의 탄닌, 예를 들면 캐럽(carob) 탄닌 및 그의 유도체, 예를 들면 클로로겐산 유도체를 비롯한, 다양한 종의 식물들의 추출물; 천연 발생 산, 예를 들면 아스코르브산, 시트르산 및 그의 염; 페닐 포스포로 디아미데이트/디아미노 인산 페닐 에스테르; 치환된 포스포로디아미데이트 화합물을 비롯한 금속 아릴 포스포르아미데이트 착체; 질소 상에서의 치환이 없는 포스포로아미데이트, 붕산 및(또는) 그의 염, 특히 보락스 및(또는) 유기보론산 화합물; 유럽 특허 출원 제408,199호에 개시된 화합물; 나트륨, 구리, 망간 및(또는) 아연 디티오카르바메이트; 퀴논; 페놀; 티우람; 치환된 로다닌 아세트산; 알킬화 벤조퀴논; 포름아르니딘 디술파이드; 1:3-디케톤 말레산 무수물; 숙신아미드; 프탈산 무수물; 펜산; /N,N-디할로-2-이미다졸리디논; N-할로-2-옥사졸리디논; 티오- 및(또는) 아실-포스포릴아미드 및(또는) 그의 치환된 유도체, 티오피리딘-N-옥시드, 티오피리딘, 및 티오피리미딘; 디아르니노포스피닐 화합물의 산화된 황 유도체; 시클로트리포스파자트리엔 유도체; 옥심의 오르토-디아미노포스피닐 유도체; 브로모-니트로 화합물; S-아릴 및(또는) 알킬 디아미도포스포로티올레이트; 디아미노포스피닐 유도체; 모노- 및(또는) 폴리포스포로디아미드; 5-치환된-벤족사티올-2-온; N-(디아미노포스피닐)아릴카르복사미드; 알콕시-1,2-벤조티아진 화합물 등을 포함하는 다른 우레아제 억제제들이 트린에 의해 개시된다.
일광 차단제 및 UV 흡수제, 창상 치료제, 약제, 베이킹 소다(그의 캡슐화된 형태 포함), 비타민 및 그의 유도체, 예를 들면 비타민 A 또는 E, 식물성약제, 예를 들면 개암나무 추출물 및 알로에 베라, 알란토인, 피부연화제, 소독제, 주름 조절 또는 노화방지 효과를 위한 히드록시산, 일광차폐제, 태닝 촉진제, 피부 담색화제, 소취제 및 발한방지제; 피부 이익 및 다른 용도를 위한 세라마이드, 수렴제, 보습제, 매니큐어액 제거제, 방충제, 항산화제, 방부제, 소염제 등을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는 많은 다른 피부-보호 첨가제들이 본 발명의 습윤 조성물 및 사전함습된 와이프 내로 혼입될 수 있는데, 단 이들 첨가제는 그와 관련된 이온 감응성 결합제 조성물, 특히 본 발명의 이온 감응성 결합제 조성물과 적합성이어야 한다(즉, 이들이 물 중에서의 분산성을 허용하면서, 물 중에서의 희석 전에 사전함습된 와이프의 습윤 상태에서 강도의 상당한 손실을 야기시키지 않아야 한다).
피부 보호 및 다른 이득을 위한 유용한 물질들이 문헌[McCutcheon's 1999, Vol. 2: Functional Materials, MC Publishing Company, Glen Rock, NJ]에 열거되어 있다. 피부 보호를 위한 많은 유용한 식물성약제들은 미국 텍사스수 루이스빌의 액티브 오가닉스(Active Organics)에 의해 제공된다.
취기 조절 첨가제
본 발명의 습윤 조성물 및 사전함습된 와이프 중에 사용하기 적합한 취기 조절 첨가제로는 아연 염; 활석 분말; 캡슐화된 향료(마이크로캡슐, 마크로캡슐, 및 리포좀, 소포체 또는 마이크로에멀젼 중에 캡슐화된 향료); 킬레이트제, 예를 들면 에틸렌디아민 테트라아세트산; 제올라이트; 활성화 실리카, 활성탄 과립 또는 섬유; 활성 실리카 입자; 폴리카르복실산, 예를 들면 시트르산; 시클로덱스트린 및 시클로덱스트린 유도체; 키토산 또는 키틴 및 그의 유도체; 산화제; 항미생물제, 예를 들면 은-담지 제올라이트(예를 들면, 상표명 HEALTHSHIELDTM 하에 판매되는, 미국 메사추세츠주 비벌리에 위치한 비에프 테크놀로지드(BF Technologies)의 것); 트리클로산; 다공질규조토; 및 이들의 혼합물을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 신체 또는 신체 배설물로부터의 냄새를 조절하는 것 외에도, 처리된 기재의 임의의 냄새를 차폐 또는 조절하기 위하여 취기 조절 전략들이 또한 사용될 수 있다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 5 중량% 미만의 취기 조절 첨가제를 함유한다. 보다 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%의 취기 조절 첨가제를 함유한다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.03 중량% 내지 약 1 중량%의 취기 조절 첨가제를 함유한다.
본 발명의 한 실시태양에서, 습윤 조성물 및(또는) 사전함습된 와이프는 유도체화 시클로덱스트린, 예를 들면 용액 중의 히드록시프로필 베타-시클로덱스트린을 포함하는데, 이것은 와이핑 후에 피부 상에 남아서 취기-흡수층을 제공한다. 다른 실시태양에서는, 일반적으로 취기를 생성하는 많은 프로테아제 및 다른 효소의 기능에 필수적인 금속 기와 결합하는 킬레이트제의 작용으로 예시화되는, 취기-조절 첨가제의 적용에 의해 취기원이 제거되거나 또는 중화된다. 금속 기의 킬레이팅은 효소의 작용을 방해하여 제품 중에서의 악취의 위험성을 감소시킨다.
부직 웹 및 셀룰로스계 섬유에 대한 키토산 또는 키틴 유도체의 적용에 대한 원리는 문헌[S. Lee 등, "Antimicrobial and Blood Repellent Finishes for Cotton and Nonwoven Fabrics Based on Chitosan and Fluoropolymers", Textile Research Journal, 69 (2); 104-112, Feb. 1999]에 기재된다.
점착방지제
상승된 염 농도가 작동성 결합제의 점착성을 감소시킬 수 있지만, 다른 점착성 감소 수단이 종종 바람직하다. 따라서, 점착방지제를 습윤 조성물 중에 사용하여 작동성 결합제의, 가능한 어떠한 점착성을 감소시킬 수 있다. 적합한 점착방지제는 접착제-유사 중합체로 처리된 2개의 인접한 섬유 시트들 사이의 점착성을 감소시키는 것으로 당 업계에 공지된 임의의 물질, 또는 피부 상에서의 접착제-유사 중합체의 끈적거리는 느낌을 감소시킬 수 있거나, 제품 박리력을 감소시킬 수 있거나, 또는 계량분배력을 감소시킬 수 있는 임의의 물질을 포함한다. 점착방지제는 건조 형태의 고상 입자로서, 현탁액으로서 또는 입자들의 슬러리로서 적용될 수 있다. 부착은 분무, 코팅, 정전 부착, 충돌, 여과(압력 차이는 기재를 관통하도록 입자-적재된 기체상을 구동시켜 여과 메카니즘에 의해 입자들을 부착함) 등에 의할 수 있고, 기재의 하나 이상의 표면 상에 균일하게 적용될 수 있거나, 또는 기재의 표면들 또는 표면의 일부분 상에 일정 패턴(반복 또는 무작위 패턴)으로 적용될 수 있다. 점착방지제는 기재 두께 전체에 걸쳐 존재할 수 있지만, 한 또는 두 표면에 집중될 수 있고, 실질적으로 단지 기재의 한 또는 두 표면 상에만 존재할 수 있다.
구체적인 점착방지제로는 분말, 예를 들면 활석 분말, 탄산칼슘, 운모; 전분, 예를 들면 옥수수 전분; 라이코포듐 분말; 무기질 충전제, 예를 들면, 이산화티탄; 실리카 분말; 알루미나; 일반적인 금속 산화물; 베이킹 파우더; 다공질규조토 등을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 광범위의 다양한 플루오르화 중합체, 실리콘 첨가제, 폴리올레핀 및 열가소성수지, 왁스, 16개 이상의 탄소를 갖는 것과 같은 알킬 측쇄를 갖는 화합물을 비롯한 제지 산업에 공지된 박리제 등을 비롯한, 저 표면 에너지를 갖는 중합체 및 다른 첨가제도 또한 사용될 수 있다. 금형 및 양초 제조를 위한 이형제로서 사용된 화합물, 뿐만 아니라 건조 윤활제 및 플루오르화 이형제도 또한 고려될 수 있다.
한 실시태양에서, 점착방지제는 스프레이 제품으로서 밀러-스테펜슨(Miller-Stephenson)(컨넥티컷주 댄버리)이 시판하는 PTFE 이형제 건조 윤활제 MS-122DF에 사용된, 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 예를 들면 PTFE 텔로머(telomer)[크라이톡스(KRYTOX)(등록상표) DF] 화합물을 포함한다. 예를 들면, PTFE 입자들은 사전함습된 와이프의 권취 이전에 기재의 한 면에 분무에 의해 적용될 수 있다. 한 실시태양에서, 점착방지제는 롤로의 권취 이전에 기재의 단지 한 표면에 적용된다.
습윤 조성물은 바람직하게는 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 25 중량% 미만의 점착방지제를 함유한다. 보다 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%, 보다 구체적으로는 약 5% 이하의 점착방지제를 함유한다. 더욱 더 구체적으로, 습윤 조성물은 약 0.05 중량% 내지 약 2 중량%의 점착방지제를 함유한다.
점착방지제로서 작용하는 것 이외에, 전분 화합물은 또한 사전함습된 와이프의 강도 특성을 개선시킬 수 있다. 예를 들면, 겔화되지않은 전분 입자, 예를 들면 친수성 타피오카 전분은 습윤 조성물의 중량에 대해 약 1 중량% 이상의 양으로 존재할 때, 사전함습된 와이프가 전분이 존재하지 않을 때 가능한 것보다 더 낮은 염 농도에서 동일한 강도를 유지할 수 있게 한다. 따라서, 예를 들면 주어진 강도는 전분이 없을 때 필요한 4% 양의 염과 비교하여 전분 존재시에는 습윤 조성물 중의 2% 염으로 달성될 수 있다. 전분은 습윤 조성물 내에서 전분의 분산을 개선시키기 위하여 라포나이트의 현탁액에 전분을 첨가함으로써 적용될 수 있다.
미립자
본 발명의 습윤 조성물은 고상 입자 또는 미립자의 첨가에 의해 추가로 개질될 수 있다. 적합한 입자로는 운모, 실리카, 알루미나, 탄산칼슘, 카올린, 활석 및 제올라이트를 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 입자는 경우에 따라, 결합제 시스템에 대한 입자의 인력 또는 가교화를 향상시키기 위하여 스테아르산 또는 다른 첨가제로 처리될 수 있다. 또한, 일반적으로 제지 산업에서 보유 조제로서 사용되는 2성분 미립자 시스템도 또한 사용될 수 있다. 상기 2성분 미립자 시스템은 일반적으로 웹의 섬유에 대한 입자의 가교화가 형성되도록 콜로이드성 입자 상, 예를 들면 실리카 입자, 및 수용성 양이온 중합체를 포함한다. 습윤 조성물 중의 미립자의 존재는 1가지 이상의 유용한 기능, 예를 들면 (1) 사전함습된 와이프의 불투명도의 증가; (2) 사전함습된 와이프의 유동학의 개질 또는 점착성의 감소; (3) 와이프의 촉질성의 개선; 또는 (4) 입자 담체, 예를 들면 다공성 담체 또는 마이크로캡슐을 통해 피부로 바람직한 약제의 전달을 제공할 수 있다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 25 중량% 미만의 입자를 함유한다. 보다 구체적으로, 습윤 조성물은 약 0.05 중량% 내지 약 10 중량%의 미립자를 함유한다. 더욱 더 구체적으로는, 습윤 조성물은 약 0.1 중량% 내지 약 5 중량%의 미립자를 함유한다.
마이크로캡슐 및 다른 전달 비히클
피부-보호제; 의약; 긴장완화 촉진제, 예를 들면 유칼립투스; 향료; 피부 보호제; 취기 조절 첨가제; 비타민; 분말 및 다른 첨가제를 사용자의 피부에 제공하기 위하여 마이크로캡슐 및 다른 전달 비히클이 본 발명의 습윤 조성물 중에 또한 사용될 수 있다. 구체적으로는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 25 중량% 이하의 마이크로캡슐 또는 다른 전달 비히클을 함유할 수 있다. 보다 구체적으로, 습윤 조성물은 약 0.05 중량% 내지 약 10 중량%의 마이크로캡슐 또는 다른 전달 비히클을 함유할 수 있다. 더욱 더 구체적으로는, 습윤 조성물은 약 0.2 중량% 내지 약 5.0 중량%의 마이크로캡슐 또는 다른 전달 비히클을 함유할 수 있다.
마이크로캡슐 및 다른 전달 비히클은 당 업계에 공지되어 있다. 예를 들면, 폴리-포어(POLY-PORE)(등록상표) E200[일리노이주 알링톤 하이츠의 켐달 코포레이션(Chemdal Corp.)]은 전달 비히클의 중량의 10배 이상으로 첨가제를 함유할 수 있는 연질 중공구를 포함하는 전달제이다. 폴리-포어(등록상표) E200과 함께 사용되는 것으로 보고된 공지된 첨가제로는 벤조일 퍼옥시드, 살리실산, 레티놀, 레티닐 팔미테이트, 옥틸 메톡시신나메이트, 토코페롤, 실리콘 화합물(DC 435), 및 광유를 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 다른 유용한 전달 비히클은 실리콘(DC 435) 및 광유와 함께 사용되는 것으로 보고된, 폴리-포어(등록상표) L200으로 시판되는 스폰지-유사 물질이다. 다른 공지된 전달 시스템은 시클로덱스트린 및 그의 유도체, 리포좀, 중합체 스폰지 및 분무-건조된 전분을 포함한다.
마이크로캡슐 중에 존재하는 첨가제들은 와이프가 피부에 적용될 때까지 환경 및 습윤 조성물 중의 다른 약제와 격리되고, 와이프가 피부에 적용될 때 마이크로캡슐이 파손되어 그의 충전물을 피부 또는 다른 표면으로 전달한다.
방부제 및 항균제
본 발명의 습윤 조성물은 또한 방부제 및(또는) 항균제를 함유할 수 있다. 몇몇 방부제 및(또는) 항균제, 예를 들면 맥스타트(Mackstat) H 66[일리노이주 시카고의 맥킨타이어 그룹(McIntyre Group)으로부터 입수가능함]은 세균 및 곰팡이의 생장을 막는데 우수한 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다. 다른 적합한 방부제 및 항균제로는 DMDM 히단토인[예를 들면, 글리단트 플러스(Glydant Plus)TM, 뉴저지주 페어 론의 론자, 인크.(Lonza, Inc.)], 요오도프로피닐 부틸카르바메이트, 카톤(Kathon)[펜실베니아주 필라델피아의 롬 앤드 하스(Rohm and Hass)], 메틸파라벤, 프로필파라벤, 2-브로모-2-니트로프로판-1,3-디올, 벤조산, 벤즈알코늄 클로라이드, 벤제토늄 클로라이드 등을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 2 중량% 미만의 방부제 및(또는) 항균제를 함유한다. 보다 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%의 방부제 및(또는) 항균제를 함유한다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 0.5 중량%의 방부제 및(또는) 항균제를 함유한다.
습윤제 및 클리닝제
각종의 습윤제 및(또는) 클리닝제가 본 발명의 습윤 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 습윤제 및(또는) 클리닝제로는 세제 및 비이온성, 양쪽성, 양이온성 및 음이온성 계면활성제를 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 3 중량% 미만의 습윤제 및(또는) 클리닝제를 함유한다. 보다 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 2 중량%의 습윤제 및(또는) 클리닝제를 함유한다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.1 중량% 내지 약 0.5 중량%의 습윤제 및(또는) 클리닝제를 함유한다. 적합한 양이온 계면활성제는 세틸 트리메틸 암모늄 클로라이드 및 세틸 트리메틸 암모늄 브로마이드 같은 4차 암모늄 알킬 할로겐화물을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
아미노산 기재 계면활성제 시스템, 예를 들면 L-글루탐산 및 다른 천연 지방산으로부터 유도된 것은 다른 비이온 계면활성제와 비교하여 상대적으로 안전하고 개선된 촉질성 및 보습 특성을 제공하면서 사람의 피부에 pH 적합성 및 양호한 세정력을 제공한다. 계면활성제의 한 기능은 건조 기재의 습윤 조성물로의 습윤을 개선시키는 것이다. 계면활성제의 다른 기능은 사전함습된 와이프가 오염된 영역과 접촉할 때 욕실 오염물을 분산시키고 그들의 기재 내로의 흡수를 향상시킬 수 있다. 계면활성제는 추가로 화장 제거, 일반적인 개인 클린싱, 경질 표면 클린싱, 취기 조절 등에 도움을 줄 수 있다. 아미노산 기재 계면활성제의 한 시판되는 예는 일본 도쿄의 아지노모토 코포레이션(Ajinomoto Corp.)에 의해 아미소프트(Amisoft) 명칭 하에 시판되는 아실글루타메이트이다.
적합한 비이온 계면활성제는 프로필렌 옥시드와 프로필렌 글리콜의 축합에 의해 형성된 소수성(친유성) 폴리옥시알킬렌 기재와 에틸렌 옥시드의 축합 생성물을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 이들 화합물의 소수성 부분은 이것을 수불용성을 만들기 위하여 충분히 높은 분자량을 갖는다. 이러한 소수성 부분에 폴리옥시에틸렌 성분을 첨가하면 전반적으로 분자의 수용성이 증가하고, 폴리옥시에틸렌 함량이 축합 생성물의 총 중량의 약 50%가 되는 지점까지 생성물의 액체 특성이 보유된다. 이러한 유형의 화합물의 예는 상업적으로 입수가능한 플루로닉(Pluronic) 계면활성제[바스프 바이언도테 코포레이션(BASF Wyandotte Corp.), 특히 폴리옥시프로필렌 에테르가 약 1500-3000의 분자량을 갖고 폴리옥시에틸렌 함량이 분자 중량의 약 35-55%인 것, 즉 플루로닉 L-62를 포함한다.
다른 유용한 비이온 계면활성제로는 C8-C22 알킬 알콜과 알콜 1 몰 당 에틸렌 옥시드 2-50 몰의 축합 생성물을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 이러한 타입의 화합물의 예는 C11-C15 2차 알킬 알콜과 알콜 1 몰 당 에틸렌 옥시드 3-50 몰의 축합 생성물을 포함하며, 이들은 올린 케미칼즈(Olin Chemicals)로부터 폴리-터전트(Poly-Tergent) SLF 시리즈로서 또는 유니온 카아바이드(Union Carbide)로부터 터지톨(TERGITOLS)(등록상표) 시리즈, 즉 터지톨(등록상표) 25-L-7로서 상업적으로 입수가능하고, 이것은 약 7몰의 에틸렌 옥시드와 C12-C15 알칸올의 축합에 의해 형성된다.
본 발명의 습윤 조성물에 사용될 수 있는 다른 비이온 계면활성제는 C6-C12 알킬 페놀의 에틸렌 옥시드 에스테르, 예를 들면 (노닐페녹시)폴리옥시에틸렌 에테르를 포함한다. 약 8-12 몰의 에틸렌 옥시드와 노닐페놀의 축합에 의해 제조된 에스테르, 즉 이게팔(IGEPAL)(등록상표) CO 시리즈[가프 코포레이션((GAF Corp.) 시리즈]가 특히 유용하다. 추가의 비이온 표면 활성제로는 덱스트로스(D-글루코스) 및 직쇄 또는 분지쇄 알콜의 축합 생성물로서 유도된, 알킬 폴리글리코시드(APG)를 들 수 있지만 이들로 제한되지는 않는다. 계면활성제의 글리코시드 부분은 높은 히드록실 밀도를 갖는 친수성을 제공하며, 이것은 수 용해성을 향상시킨다. 추가로, 글리코시드의 아세탈 연결의 고유의 안정성은 알칼리성 시스템 중에서의 화학 안정성을 제공한다. 게다가, 일부 비이온 표면 활성제와는 달리, 알킬 폴리글리코시드는 담점을 갖지 않아서, 히드로트로프없이 제제화할 수 있게 하고, 이들은 매우 순할 뿐만 아니라 쉽게 생분해가능한 비이온 계면활성제이다. 이러한 군의 계면활성제는 호라이즌 케미칼(Horizon Chemical)로부터 상표명 APG-300, APG-350, APG-500, 및 APG-500 하에 입수가능하다.
실리콘은 순수한 형태로, 또는 마이크로에멀젼, 마크로에멀젼 등으로서 입수가능한 다른 군의 습윤제이다. 한 예시적인 비이온 계면활성제 군은 실리콘-글리콜 공중합체이다. 이들 계면활성제는 폴리(저급)알킬렌옥시 사슬을 디메틸폴리실록산올의 유리 히드록실 기에 첨가하여 제조되며, 다우 코닝 코포레이션(Dow Corning Corp)으로부터 다우 코닝(Dow Cornming) 190 및 193 계면활성제(CTFA명: 디메티콘 코폴리올)로 입수가능하다. 이들 계면활성제는 용매로 사용되는 임의의 휘발성 실리콘과 함께 또는 실리콘 없이, 다른 계면활성제에 의해 생성된 발포를 조절하고 또한 금속, 세라믹 및 유리 표면에 반짝거림을 부여하는 기능을 한다.
음이온 계면활성제도 또한 본 발명의 습윤 조성물에 사용될 수 있다. 음이온 계면활성제는 그들의 높은 세정력 때문에 유용하고, 수용성 고급 지방산 알칼리 금속 비누, 예를 들면 소듐 미리스테이트 및 소듐 팔미테이트와 같은 8 내지 22개의 탄소 원자의 알킬 치환체를 갖는 음이온 세제 염을 포함한다. 음이온 계면활성제의 바람직한 군은 알킬기 중에 약 1 내지 16개의 탄소 원자를 갖는 고급 알킬 단핵 또는 다핵 아릴 술포네이트의 염과 같은 소수성 고급 알킬 성분(대표적으로는 약 8 내지 22개의 탄소 원자를 함유)을 함유하는 수용성 황산화 및 술폰화 비이온 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 세제 염을 포함하고, 이들의 예는 바이오-소프트(Bio-Soft) 시리즈, 즉 바이오-소프트 D-40[스테판 케미칼 캄파니(Stepan Chemical Co.)]로서 입수가능하다.
다른 유용한 음이온 계면활성제로는 알킬 나프탈렌 술폰산[메틸 나프탈렌 소듐 술포네이트, 페트로(Petro) AA, 페트로케미칼 코포레이션(Petrochemical Corporation)]; 황산화 고급 지방산 모노글리세리드, 예를 들면 코코아유 지방산의 황산화 모노글리세리드의 나트륨염 및 우지 지방산의 황산화 모노글리세리드의 나트륨염; 약 10 내지 18개의 탄소 원자를 함유하는 황산화 지방 알콜의 알칼리 금속 염(예를 들면, 소듐 라우릴 술페이트 및 소듐 스테아릴 술페이트); 소듐 C14-C16-알파올레핀 술포네이트, 예를 들면 바이오-터지(Bio-Terge) 시리즈(스테판 케미칼 캄파니); 황산화 에틸렌옥시 지방 알콜의 알칼리 금속 염(약 3 몰의 에틸렌 옥시드와 C12-C15 n-알칸올의 축합 생성물의 나트륨 또는 암모늄 술페이트; 즉, 네오돌(the Neodol) 에톡시술페이트[쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Co.)]; 저분자량 아릴올 술폰산의 고급 지방 에스테르의 알칼리 금속 염, 예를 들면 이소티온산의 나트륨염의 지방산 에스테르, 지방 에탄올아미드 술페이트; 아미노 알킬 술폰산의 지방산 아미드; 예를 들면, 타우린의 라우르산 아미드; 뿐만 아니라 수많은 다른 음이온 유기 표면 활성제, 예를 들면 소듐 자일렌 술포네이트, 소듐 나프탈렌 술포네이트, 소듐 톨루엔 술포네이트, 및 이들의 혼합물을 들 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다.
추가의 유용한 군의 음이온 계면활성제는 시클로헥세닐 고리가 추가의 카르복실산 기로 치환된, 8-(4-n-알킬-2-시클로헥세닐)-옥탄산을 포함한다. 이들 화합물 또는 이들의 칼륨 염은 웨스트바코 코포레이션(Westvaco Corporation)으로부터 디애시드(Diacid) 1550 또는 H-240으로 상업적으로 입수가능하다. 일반적으로, 이들 음이온 표면 활성제는 그들의 알칼리 금속염, 암모늄 또는 알칼리 토금속염의 형태로 사용될 수 있다.
실리콘 입자의 마크로에멀젼 및 마이크로에멀젼
습윤 조성물은 추가로 실리콘 입자의 수성 마이크로에멀젼을 포함할 수 있다. 예를 들면, 2000년 3월 14일에 특허허여된 U.S. Pat. No.6,037,407, "Process for the Preparation of Aqueous Emulsions of Silicone Oils and/or Gums and/or Resins"은 수성 마이크로에멀젼 중의 유기폴리실록산을 개시한다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 5 중량% 미만의 실리콘 입자의 마이크로에멀젼을 함유한다. 보다 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.02 중량% 내지 약 3 중량%의 실리콘 입자의 마이크로에멀젼을 함유한다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.02 중량% 내지 약 0.5 중량%의 실리콘 입자의 마이크로에멀젼을 함유한다.
실리콘 에멀젼은 일반적으로 임의의 공지된 코팅 방법에 의해 사전함습된 와이프에 적용될 수 있다. 예를 들면, 사전함습된 와이프는 습윤 조성물 중의 불용화 화합물과 화합성인 수분산성 또는 수혼화성의 실리콘 기재 성분을 포함하는 수성 조성물로 보습될 수 있다. 추가로, 와이프는 수분산성 결합제를 갖는 섬유의 부직 웹을 포함할 수 있는데, 이 때 웹은 실리콘 기재 술포숙시네이트를 포함하는 로션으로 보습된다. 실리콘 기재 술포숙시네이트는 많은 양의 계면활성제 없이도 부드럽고 효과적인 클린싱을 제공한다. 추가적으로, 실리콘 기재 술포숙시네이트는 가용화 기능을 제공하고, 이것은 지용성 성분, 예를 들면 방향 성분, 비타민 추출물, 식물 추출물 및 정유의 침전을 막는다.
본 발명의 한 실시태양에서, 습윤 조성물은 실리콘 코폴리올 술포숙시네이트, 예를 들면 디소듐 디메티콘 코폴리올 술포숙시네이트 및 디암모늄 디메티콘 코폴리올술포숙시네이트를 포함한다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 2 중량% 미만의 실리콘 기재 술포숙시네이트, 보다 바람직하게는 약 0.05 중량% 내지 약 0.30 중량%의 실리콘 기재 술포숙시네이트를 포함한다.
실리콘 에멀젼을 포함하는 제품의 다른 예로, 다우 코닝 9506 분말이 또한 습윤 조성물 중에 존재할 수 있다. 다우 코닝 9506 분말은 디메티콘/비닐디메티콘 크로스-중합체를 포함하는 것으로 생각되고, 피지를 조절하는데 있어서 유용한 것으로 말해지는 구형 분말이다["New Chemical Perspectives", Soap and Cosmetics, Vol. 76, No. 3, March 2000, p. 12]. 따라서, 피지를 조절하는데 있어서 효과적인 분말을 전달하는 수분산성 와이프도 또한 본 발명의 영역 내에 속한다. 실리콘 에멀젼의 제조 원리는 1997년 3월 20일에 공개된 WO97/10100에 개시되어 있다.
피부연화제
본 발명의 습윤 조성물은 또한 1종 이상의 피부연화제를 함유할 수 있다. 적합한 피부연화제로는 PEG 75 라놀린, 메틸 글루세트 20 벤조에이트, C12-C15 알킬 벤조에이트, 에톡실화 세틸 스테아릴 알콜, 람벤트(Lambent) 왁스 WS-L, 람벤트 WD-F, 세티올(Cetiol) HE[헨켈 코포레이션(Henkel Corp.)], 글루캄(Glucam) P20[아머콜(Amerchol)], 폴리옥스(Polyox) WSR N-10(유니온 카아바이드), 폴리옥스 WSR N-3000(유니온 카아바이드), 루비쿼트(Luviquat)[바스프(BASF)], 핀솔브(Finsolv) SLB 101[파인텍스 코포레이션(Finetex Corp.)], 밍크유, 알란토인, 스테아릴 알콜 , 에스톨(Estol) 1517[유니케마(Unichema)] 및 핀솔브 SLB 201(파인텍스 코포레이션)로 시판되는 제품을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다.
피부연화제는 또한 습윤 조성물로의 습윤 이전 또는 후에 용품의 표면에 적용될 수 있다. 이러한 피부연화제는 습윤 조성물 중에 불용성일 수 있고 힘에 노출될 때를 제외하고는 고정적일 수 있다. 예를 들면, 와셀린 기재 피부연화제는 일정 패턴으로 한 표면에 적용될 수 있고, 그 후 나머지 표면이 와이프가 포화되도록 습윤된다. 이러한 제품은 클리닝 표면 및 대향하는 피부 처치 표면을 제공할 수 있다.
본 발명의 상기 제품 및 다른 제품들 중의 피부연화제 조성물은 소성 또는 유체 피부연화제, 예를 들면 1종 이상의 탄화수소(예를 들면, 와셀린), 광유 등, 식물성 및 동물성 지방(예를 들면, 라놀린, 인지질 및 그들의 유도체) 및(또는) 실리콘 물질, 예를 들면 1999년 4월 6일에 오스본 3세(Osborn, III) 등에 특허허여된 U.S. Pat. No. 5,891,126에 개시된 폴리실록산 피부연화제를 비롯한 1종 이상의 알킬 치환된 폴리실록산 중합체를 포함할 수 있다. 임의적으로, 친수성 계면활성제는 코팅된 표면의 습윤성을 개선시키기 위하여 소성 피부연화제와 병용될 수 있다. 본 발명의 일부 실시태양에서는, 액상 탄화수소 피부연화제 및(또는) 알킬 치환된 폴리실록산 중합체가 지방산 또는 지방 알콜로부터 유도된 1종 이상의 지방산 에스테르 피부연화제와 배합 또는 병용될 수 있을 것으로 간주된다.
본 발명의 한 실시태양에서, 피부연화제 물질은 피부연화제 블렌드의 형태이다. 바람직하게는, 피부연화제 블렌드는 1종 이상의 액상 탄화수소(예를 들면 와셀린), 광유 등, 식물성 및 동물성 지방(예를 들면, 라놀린, 인지질 및 그들의 유도체)와 실리콘 물질, 예를 들면 1종 이상의 알킬 치환된 폴리실록산 중합체의 혼합물을 포함한다. 보다 바람직하게는, 피부연화제 블렌드는 액상 탄화수소(예를 들면, 와셀린)의 디메티콘과의 또는 디메티콘 및 다른 알킬 치환된 폴리실록산 중합체와의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 일부 실시태양에서는, 액상 탄화수소 피부연화제 및(또는) 알킬 치환된 폴리실록산 중합체의 블렌드가 지방산 또는 지방 알콜로부터 유도된 1종 이상의 지방산 에스테르 피부연화제와 배합될 수 있을 것으로 간주된다. 스탠다물(Standamul) HE(헨켈 코포레이션, 뉴저지주 호보켄)로서 입수가능한 PEG-7 글리세릴 코코에이트도 또한 고려될 수 있다.
본 발명의 습윤 조성물에 유용한 수용성의 자가유화 피부연화제 오일은 1987년 9월 1일에 스미스(Smith) 등에 특허허여된 U.S. Pat. No.4,690,821(본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 개시된 바와 같이, 폴리옥시알콕실화 라놀린 및 폴리옥시알콕실화 지방 알콜을 포함한다. 폴리옥시알콕시 사슬은 바람직하게는 혼합된 프로필렌옥시 및 에틸렌옥시 단위를 포함하게 된다. 라놀린 유도체는 전형적으로는 약 20-70개의 상기한 저급-알콕시 단위를 갖는 반면, C12-C20-지방 알콜은 약 8-15개의 저급-알킬 단위로부터 유도체화되게 된다. 이러한 유용한 한 라놀린 유도체는 라넥솔(Lanexol) AWS[PPG-12-PEG-50, 크로다, 인크.(Croda, Inc.), 뉴욕주 뉴욕)이다. 한 유용한 폴리(15-20)C2-C3-알콕실레이트는 프로세틸(Procetyl) AWS(크로다, 인크.)로서 공지된 PPG-5-세테쓰(Ceteth)-20이다.
본 발명의 한 실시태양에 따르면, 피부연화제 물질은, 만약 있다면, 습윤 조성물의 바람직하지 못한 촉질 특성을 감소시킨다. 예를 들면, 디메티콘을 비롯한 피부연화제 물질은 습윤 조성물 중의 이온 감응성 결합제 또는 다른 성분들에 의해 야기되는 점착성 수준을 감소시킬 수 있어서, 점착방지제로서 제공된다.
바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 25 중량% 미만의 피부연화제를 함유한다. 보다 구체적으로는, 습윤 조성물은 약 5 중량% 미만, 가장 구체적으로는 약 2 중량% 미만의 피부연화제를 포함할 수 있다. 더욱 바랍직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 8 중량%의 피부연화제를 함유할 수 있다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.2 중량% 내지 약 2 중량%의 피부연화제를 함유할 수 있다.
한 실시태양에서, 본 발명의 습윤 조성물 및(또는) 사전함습된 와이프는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는, 1985년 12월 17일에 스미스 등에 특허허여된 U.S. Pat. No.4,559,157에 개시되어 있는 바와 같이, 1종 이상의 다가 알콜 피부연화제 및 1종 이상의 유기 수용성 세제를 포함하는 수성상 중에 분산된 1종 이상의 피부연화제 왁스 가용화제 및 1종 이상의 피부연화제 오일을 함유하는 오일상을 포함하는 수중유 에멀젼을 포함한다.
표면 감촉 개질제
표면 감촉 개질제를 사용하여 제품의 사용 동안에 피부의 촉질성 감각(예를 들면, 윤활성)을 개선시킨다. 적합한 표면 감촉 개질제는 시판되는 박리제 및 유연제, 예를 들면 지방산 측기를 갖는 4차 암모늄 화합물, 실리콘, 왁스 등을 비롯한 티슈 제조 분야에서 사용되는 유연제를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 유연제로서의 유용성을 갖는 예시적인 4차 암모늄 화합물은 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는 1971년 1월 12일에 허베이(Hervey) 등에 특허허여된 U.S. Pat. No.3,554,862; 1979년 3월 13일에 에마누엘슨(Emanuelsson) 등에 특허허여된 U.S. Pat. No.4,144,122; 1996년 11월 12일에 앰풀스키(Ampulski) 등에 특허허여된 U.S. Pat. No.5,573,637; 및 1994년 10월 9일에 헬렌스텐(Hellsten) 등에 특허허여된 U.S. Pat. No.4,476,323에 개시되어 있다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 2 중량% 미만의 표면 감촉 개질제를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%의 표면 감촉 개질제를 함유한다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 0.05 중량%의 표면 감촉 개질제를 함유한다.
방향제
각종 방향제가 본 발명의 습윤 조성물에 사용될 수 있다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 2 중량% 미만의 방향제를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%의 방향제를 함유한다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 0.05 중량%의 방향제를 함유한다.
방향 가용화제
추가로, 각종 방향 가용화제가 본 발명의 습윤 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 방향 가용화제로는 폴리소르베이트 20, 프로필렌 글리콜, 에탄올, 이소프로판올, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디프로필렌 글리콜, 디에틸 프탈레이트, 트리에틸 시트레이트, 아머록솔(Ameroxol) OE-2(아머콜 코포레이션), 브리즈(Brij) 78 및 브리즈 98[아이씨아이 서팩턴츠(ICI Surfactants)], 알라솔브(Arlasolve) 200(아이씨아이 서팩턴츠), 칼팩스(Calfax) 16L-35[파일럿 케미칼 캄파니(Pilot Chemical Co.)], 캡멀(Capmul) POE-S[아비텍 코포레이션(Abitec Corp.)], 핀솔브(Finsolv) 서브스탠셜(SUBSTANTIAL)(파인텍스) 등을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 2 중량% 미만의 방향 가용화제를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%의 방향 가용화제를 함유한다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 0.05 중량%의 방향 가용화제를 함유한다.
유탁제
적합한 유탁제로는 이산화티탄 또는 다른 광물 또는 안료, 및 합성 유탁제, 예를 들면 리액토파큐(REACTOPAQUE)(등록상표) 입자[사우쓰 캐롤라이나주 체스터의 시쿠어 케미칼즈 인크.(Sequa Chemicals, Inc.)로부터 입수가능함]를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 2 중량% 미만의 유탁제를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%의 유탁제를 함유한다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 0.05 중량%의 유탁제를 함유한다.
pH 조절제
본 발명의 습윤 조성물에 사용하기 적합한 pH 조절제로는 말산, 시트르산, 염산, 아세트산, 수산화나트륨, 수산화칼륨 등을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 적절한 pH 범위는 피부 상의 습윤 조성물로부터 발생되는 피부 자극을 최소화시킨다. 바람직하게는, 습윤 조성물의 pH 범위는 약 3.5 내지 약 6.5이다. 보다 바람직하게는, 습윤 조성물의 pH 범위는 약 4 내지 약 6이다. 바람직하게는, 와이프 제품, 즉 직물 부분 및 습윤 조성물 부분을 포함하는 완전한 습윤 와이프 제품의 전반적인 pH는 약 4.5-5.5, 바람직하게는, 약 5.0이다. 바람직하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준하여 약 2 중량% 미만의 pH 조절제를 함유한다. 더욱 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 1 중량%의 pH 조절제를 함유한다. 더욱 더 바람직하게는, 습윤 조성물은 약 0.01 중량% 내지 약 0.05 중량%의 pH 조절제를 함유한다.
비록 상기한 성분들 중 1종 이상으로부터 형성된 다양한 습윤 조성물이 본 발명의 습윤 와이프와 함께 사용될 수 있지만, 한 실시태양에서는, 습윤 조성물은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이, 습윤 조성물의 중량%로 주어진, 하기 성분들을 함유한다.
습윤 조성물 성분
습윤 조성물 성분 중량%
탈이온수 약 86 내지 약 98
불용화 화합물 약 2 내지 약 20
방부제 약 2까지
계면활성제 약 2까지
실리콘 유화제 약 1까지
피부연화제 약 1까지
방향제 약 0.3까지
방향 가용화제 약 0.5까지
pH 조절제 약 0.2까지
본 발명의 다른 실시태양에서, 습윤 조성물은 하기 표 2에 나타낸 바와 같이, 습윤 조성물의 중량%로 주어진, 하기 성분들을 함유한다.
습윤 조성물 성분
습윤 조성물 성분의 분류 특정 습윤 조성물 성분 성분명 중량%
비히클 탈이온수 약 86 내지 98
불용화 화합물 염화 나트륨(위스콘신주 밀워키 소재 밀포트 엔트(Millport Ent.) 약 2 내지 20
방부제 글리세린, IPBC 및 DMDM 히단토인 맥스타트 H-66(일리노이주 시카고 소재 맥킨타이어 그룹) 약 2까지
계면활성제 아실 글루타메이트 CS22(일본 도쿄 소재 아지노모토) 약 2까지
실리콘 에멀젼(점착방지제/피부 감촉제) 디메티코놀 및 TEA 도데실벤젠 술포네이트 DC1785(미시간 미드랜드 소재 다우 코닝) 약 1까지
피부연화제 PEG-75 라놀린 솔루란 L-575(뉴저지주 미들섹스 소재 아머콜) 약 1까지
방향제 방향제 드라고코(Dragoco) 0/708768(미네소타 로즈빌 소재 드라고코(Dragoco)) 약 0.3까지
방향 가용화제 폴리소르베이트 20 글렌서프(Glennsurf) L20(미네소타주 세인트 폴 소재 글렌 코포레이션(Glenn Corp.)) 약 0.5까지
pH 조절제 말산(pH 5까지)(뉴저지주 테트라보로 소재 하만 & 리머(Haarman & Reimer) 약 0.2까지
본 발명의 다른 실시태양에서, 습윤 조성물은 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 습윤 조성물의 중량%로 주어진, 하기 성분들을 함유한다.
예시적인 습윤 조성물
습윤 조성물 성분의 분류 특정 습윤 조성물 성분 성분명 중량%
비히클 탈이온수 약 93
불용화 화합물 염화아연 약 1
방부제 글리세린, IPBC 및 DMDM 히단토인 맥스타트 H-66 약 1
계면활성제 아실 글루타메이트 CS22/ECS22P 약 1
실리콘 에멀젼 디메티코놀 및 TEA 도데실 벤젠 술포네이트 DC1784/DC1785 약 0.5
피부연화제 PEG-75 라놀린 솔루란 L-575 약 0.25
방향제 방향제 드라고코 방향제 0/708768 약 0.05
방향 가용화제 폴리소르베이트 20 글렌서프 L20 약 0.25
pH 조절제 말산(pH 5까지) 약 0.07
본 발명의 상기한 습윤 조성물들은 본 발명의 상기한 작동성 결합제 조성물들 중 어느 하나와 함께 사용될 수 있음을 알아야 한다. 추가로, 본 발명의 상기한 습윤 조성물은 종래의 결합제 조성물을 비롯한 임의의 결합제 조성물과, 또는 분산성이거나 또는 분산성이 아닌 임의의 공지된 섬유 또는 흡수성 기재와 함께 사용될 수 있다.
강도 특성
본 발명의 한 실시태양에서, 습윤 와이프는 표 2에서 상기한 습윤 조성물과, 약 75 중량%의 표백된 크래프트 섬유 및 25 중량%의 상기한 임의의 본 발명의 이온 감응성 또는 작동성 결합제 조성물을 포함하는(여기서, 중량%는 건조 부직포의 충 중량을 기준으로 함) 에어레이드 섬유 물질을 사용하여 제조된다. 이들 실시태양에서 건조 부직포의 중량에 대한 부직포에 첨가되는 습윤 조성물의 양은 바람직하게는 약 180 중량% 내지 약 240 중량%이다. 본 발명의 추가의 실시태양에서, 습윤 와이프는 표 1에서 상기한 습윤 조성물과, 약 80 중량%의 연목 섬유 및 20 중량%의 본 발명의 이온 감응성 결합제를 포함하는 에어레이드 섬유 물질을 사용하여 제조된다. 이들 실시태양에서 건조 부직포의 중량에 대한 부직포에 첨가되는 습윤 조성물의 양은 바람직하게는 약 180 중량% 내지 약 240 중량%이다. 본 발명의 추가의 실시태양에서, 습윤 와이프는 표 1에서 상기한 습윤 조성물과, 약 90 중량%의 연목 섬유 및 10 중량%의 본 발명의 이온 감응성 결합제를 포함하는 에어레이드 섬유 물질을 사용하여 제조된다. 이들 실시태양에서 건조 부직포의 중량에 대한 부직포에 첨가되는 습윤 조성물의 양은 바람직하게는 약 180 중량% 내지 약 240 중량%이다.
바람직하게는, 본 발명의 습윤 와이프는 0.5 중량% 초과의 일가 및(또는) 이가 염, 예를 들면 NaCl, ZnCl2 및(또는) CaCl2 또는 이들의 혼합물을 함유하는 10 중량% 내지 400 중량%의 습윤 와이프 용액으로 침지될 때 약 100 g/in 이상의 사용중 습윤 인장 강도, 및 최대 200 ppm 농도의 Ca2+ 및(또는) Mg2+를 함유하는 연수 또는 경수 중에 24시간 미만 동안, 바람직하게는 약 1 시간 동안 침지된 후, 약 30 g/in 미만의 인장 강도를 갖는다. 핸드시트 기재의 경우, 횡 데클(cross deckle) 습윤 인장 강도(CDWT)를 기록하였다. 기계 방향 습윤 인장 강도(MDWT)는 연속 성형기 상에서 제조된 기재에 대해 기록하였다.
보다 바람직하게는, 본 발명의 습윤 와이프는 0.5 중량% 초과의 일가 및(또는) 이가 염, 예를 들면 NaCl, ZnCl2 및(또는) CaCl2 또는 이들의 혼합물을 함유하는 10 중량% 내지 400 중량%의 습윤 와이프 용액으로 침지될 때 약 300 g/in 이상의 사용중 습윤 인장 강도, 및 최대 200 ppm 농도의 Ca2+ 및(또는) Mg2+를 함유하는 연수 또는 경수 중에 24시간 미만 동안, 바람직하게는 약 1 시간 동안 침지된 후, 약 75 g/in 미만의 인장 강도를 갖는다.
가장 바람직하게는, 본 발명의 습윤 와이프는 0.5 중량% 초과의 일가 및(또는) 이가 염, 예를 들면 NaCl, ZnCl2 및(또는) CaCl2 또는 이들의 혼합물을 함유하는 10 중량% 내지 400 중량%의 습윤 와이프 용액으로 침지될 때 > 300 g/in의 사용중 습윤 인장 강도, 및 최대 200 ppm 농도의 Ca2+ 및(또는) Mg2+를 함유하는 연수 또는 경수 중에 24시간 미만 동안, 바람직하게는 약 1 시간 동안 침지된 후, 약 30 g/in 미만의 인장 강도를 갖는다.
수세가능한 습윤 와이프보다 높은 기본 중량을 갖는 제품은 비교적 높은 습윤 인장 강도를 가질 수 있다. 예를 들면, 사전함습된 타월 또는 경질-표면 클리닝 와이프와 같은 제품은 70 gsm 이상, 예를 들면 80 gsm 내지 150 gsm의 기본 중량을 가질 수 있다. 상기 제품은 500 g/in 이상의 CDWT 값, 및 침지 후, 약 150 g/in 이하, 보다 구체적으로는 약 100 g/in 이하, 가장 구체적으로는 약 50 g/in 이하의 값을 가질 수 있다.
습윤 와이프의 제조 방법
본 발명의 사전함습된 와이프는 몇가지 방식으로 제조될 수 있다. 한 실시태양에서는, 작동성 중합체 조성물이 수용액 또는 현탁액의 일부로서 섬유 기재에 적용되는데, 여기서는 물을 제거하고 섬유의 결합을 촉진시키기 위하여 후속 건조가 필요하다. 구체적으로, 건조 동안 결합제는 섬유들의 교차점으로 이동하여 이들 영역에서 결합제로서 활성화되게 되어, 기재에 허용가능한 강도를 제공한다. 예를 들면, 하기 단계들이 적용될 수 있다:
1. 고도로 결합되지 않은 흡수 기재의 제공(예를 들면, 미결합 에어레이드, 티슈 웹 카디드 웹, 플러프 펄프 등).
2. 전형적으로는 액체, 현탁액 또는 포옴의 형태로, 작동성 중합체 조성물의 기재로의 적용.
3. 기재의 결합을 촉진시키기 위한 기재의 건조. 기재는 최대 기재 온도가 약 100 ℃ 내지 220 ℃를 초과하지 않도록 건조될 수 있다.
4. 습윤 조성물의 기재로의 적용.
5. 롤 형태 또는 스택의 습윤된 기재를 넣고 제품을 포장.
작동성 중합체 조성물의 기재로의 적용은 분무를 사용하여; 포옴 도포에 의해; 조 중에 담구어; 커튼 코팅에 의해; 와이어가 감긴 봉을 사용하여 코팅 및 계량에 의해; 플러디드 닙을 통해 기재를 통과시켜; 결합제 용액으로 코팅된 사전-계량된 습윤된 롤과 접촉시켜; 기재로의 전달을 행하기 위하여 스폰지 또는 펠트와 같은 작동성 중합체 조성물을 함유하는 변형가능한 담체를 향해 기재를 압착시킴으로써; 그라비어, 잉크젯 또는 플렉소인쇄와 같은 인쇄에 의해; 및 당 업계에 공지된 임의의 다른 수단에 의할 수 있다.
결합제 또는 보조-결합제 중합체를 적용하기 위해 포옴의 사용시, 혼합물은 전형적으로는 발포제로 거품을 내고, 기재 상에 균일하게 펴바른 후, 진공을 인가하여 기재를 통해 거품을 당긴다. 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하는, 1977년 4월 19일에 위츠마(Wietsma)에 특허허여된 U.S. Pat. No.4,018,647, "Process for the Impregnation of a Wet Fiber Web with a Heat Sensitized Foamed Latex Binder"의 것을 비롯한 임의의 공지된 포옴 적용 방법을 사용할 수 있다. 위츠마는 실록산 옥시알킬렌 블록 공중합체 및 유기폴리실록산을 포함하는 관능성 실록산 화합물과 같은 감열제를 첨가함으로써 발포된 라텍스가 열 과민화되는 방법을 개시한다. 적용가능한 감열제의 구체적인 예 및 이들의 격자의 열 과민화를 위한 용도가 모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는 U.S. Pat. No.3,255,140; 3,255,141; 3,483,240 및 3,484,394에 기재되어 있다. 감열제의 사용은 발포된 라텍스 결합제를 적용하는 이전의 방법과 비교하여 매우 부드럽고 직물 유사 촉감을 갖는 제품을 생성시키는 것으로 말해진다.
첨가되는 감열제의 양은 특히, 사용된 라텍스의 유형, 바람직한 응결 온도, 기계 속도 및 기계의 건조 구역 내의 온도에 의존하고, 일반적으로는 라텍스의 건조 중량 상의 건조 물질로서 계산하였을 때, 약 0.05 내지 약 3 중량%의 범위이게 되지만, 더 많거나 또는 더 작은 양이 사용될 수 있다. 감열제는 라텍스가 물의 비점 훨씬 아래에서, 예를 들면 35 ℃ 내지 95 ℃의 범위, 또는 약 35 ℃ 내지 65 ℃ 범위 내의 온도에서 응결하게 되도록 만드는 양으로 첨가될 수 있다.
이론에 제한되길 바라지는 않지만, 작동성 결합제 용액의 적용 후 및 습윤 조성물의 적용 전의 건조 단계는, 수분이 빠져나갈 때 결합제를 섬유 교차점으로 몰아냄으로써 섬유 기재의 결합을 향상시키고, 따라서 결합제의 효율적인 사용을 촉진시키는 것으로 여겨진다. 그러나, 다른 방법에서는, 상기 열거한 건조 단계가 생략되고 작동성 중합체 조성물이 기재로 적용된 후 상당한 중간의 건조없이 습윤 조성물이 적용된다. 이러한 방법의 한 형태에서는, 작동성 중합체 조성물은 선택적으로 섬유에 부착되어, 임의 선택적인 압착 단계에서 기재로부터 결합제의 상당한 손실없이 과량의 물이 제거될 수 있게 한다. 다른 형태에서는, 습윤 조성물의 적용 이전에 상당한 물 제거가 일어나지 않는다. 또 다른 방법에서는, 작동성 중합체 조성물 및 습윤 조성물이 동시에 적용되며, 임의적으로 염 또는 결합제를 추가로 불용성으로 만드는 다른 불용화제의 후속 첨가가 이어진다.
본 발명은 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위에 대한 제한을 부여하는 방식으로 간주되어서는 안되는 하기 실시예에 의해 추가로 예시된다. 오히려, 본 명세서를 읽은 후에 본 발명의 본질 및(또는) 첨부된 특허청구의 범위로부터 벗어나지 않고서 당 업계의 통상의 숙련인이 스스로 제시할 있는 각종의 다른 실시태양, 변형 및 등가물을 포함할 여지가 있음을 명백하게 이해해야 한다.
본 명세서에서 사용된 웹의 "두께"는 측정되는 샘플에 0.05 psi의 총 하중을 전달하는 미투토요 디지매틱 인디케이터(Mitutoyo Digimatic Indicator)[일본 도쿄 108 미나토구 시바 5-쪼메 31-19의 미투토요 코포레이션(Mitutoyo Corporation)]의 스핀들에 연결된 3 인치 아크릴 플라스틱 디스크로 측정된다. 미투토요 디지매틱 인디케이터는 디스크가 납작한 표면 상에 있을 때 0이 된다. 적어도 아크릴 디스크만큼의 크기를 갖는 샘플을 디스크 아래에 놓았을 때, 인디케이터의 디지탈 판독치로부터 두께 값을 얻을 수 있다. 본 발명의 수분산성 기재는 임의의 적합한 두께, 예를 들면 약 0.1 mm 내지 5 mm를 가질 수 있다. 습윤 와이프의 경우, 두께는 0.2 mm 내지 약 1 mm, 보다 구체적으로는 약 0.3 mm 내지 약 0.8 mm의 범위일 수 있다. 예를 들면, 웹 성형 동안 또는 후에 압착 롤의 인가에 의해, 결합제 또는 습윤 조성물을 인가한 후 압착에 의해, 또는 롤 상품을 형성할 때 권취 인장을 조절함으로써 두께를 조절할 수 있다.
두께를 측정하기 위해 가압판(platen) 방법의 사용은 육안적 수준의 평균 두께를 제공한다. 특히 제품이 엠보싱되었거나 또는 다른 방식으로 입체적인 텍스쳐가 제공되었을 때 국소적 두께는 변할 수 있다.
<실시예>
실시예 1
양이온 중합체 합성
양이온 아크릴레이트 중합체를 30%-40% 총 단량체 고상물의 메탄올, 에탄올 또는 75/25 아세톤/물 혼합물 중에서 합성하였다. 바조(Vazo)-52[듀폰(DuPont)]을 유리 라디칼 개시제로서 이용하였다. 대표적인 실험실 방법을 하기한다.
아세톤(VWR, 펜실베니아주 웨스트체스터) 399 g 및 탈이온(DI)수 125 g을 3 L 4목 둥근 바닥 플라스크에 충전시켰다. 플라스크를 얼음조 중에서 냉각시키고 질소로 20분 동안 버블링하여 산소를 제거하였다. 단량체 공급물을 첨가하기 전에 반응 플라스크를 환류(약 60 ℃)로 가열하고 반응 동안 질소 하에 유지시켰다. ADAMQUAT MC-80[아토피나 케미칼즈(Atofina Chemicals), 펜실베니아주 필라델피아] 39.6 g을 42.0 g의 DI수로 희석하고 반응 플라스크 내로 공급할 때 질소로 버블링하였다. 메틸 아크릴레이트(아토피나 케미칼즈, 펜실베니아주 필라델피아) 267.7 g 및 바조-52 0.6 g을 126.1 g의 아세톤 중에 용해시켰다. 이 용액을 얼음조 중에서 냉각시키고 이를 반응 플라스크 내로 공급할 때 질소로 버블링시켰다. 단량체 용액을 기계식 계량투여 펌프를 사용하여 4시간에 걸쳐 반응 플라스크 내로 공급하고 추가의 2시간 동안 환류에서 유지시켰다. 약 5시간에 걸쳐 증류하여 아세톤을 제거하고, 아세톤이 제거될 때 DI수를 첨가한다. 약 0.2% 잔류 아세톤 및 약 23% 고상물을 갖는 수용액이 얻어졌다.
실시예 2
중합체 합성
중합체를 앞서 실시예 1에서 기재한 바와 같이 배치(batch) 또는 반배치 반응에 의해 합성하였다.
샘플 제조
2개의 상이한 베이스시트 물질, 즉 UCTAD 티슈 및 열-결합된 에어레이드 부직포를 사용하여 결합제 성능을 평가하였다.
UCTAD 티슈
약 33 gsm의 기본 중량을 갖는 크레이핑되지 않은 통기 건조된 티슈 기재를 사용하여 15%-30% 첨가량에서 결합제 샘플을 평가하였다. UCTAD 베이스시트는 물 중에서 잔류 습윤 강도를 갖지 못하였다. 균일한 및 일관된 양의 각 결합제를 가압 스프레이 유닛을 통해 기재에 적용하였다. 이 핸드시트 스프레이 유닛은 액체 또는 에멀젼 결합제를 사용하는 시판되는 에어레이드기(airlaid machine)의 작동과 매우 유사하지만, 훨씬 더 작은 규모로 디자인된다. 장치를 실험실 후드 하에 위치할 수 있는 작은 프레임의 하우징 내에 봉하였다. 유닛은 유닛의 중앙에 정지 샘플 홀더(10"xl3") 및 샘플 홀더 바로 위에 이동가능한 스프레이 헤더(spray header)를 갖는다. 적용 과정 동안 결합제를 웹 내로 끌어당기는 것을 돕기 위하야 샘플 홀더 구역 아래에 진공 상자를 설치한다. 핸드-시트를 진공 상자 위에 두어 스프레이 헤드를 결합제가 납작한 V-자형 패턴으로 분무될 때 기재 전체에 걸쳐 이동시킨다. 결합제는 스프레이 캐비넷 밖에 위치하는 가압 저장 용기 내에 포함되어 고압 연질 배관을 통해 스프레이 노즐로 전달된다. 그의 스프레이 노즐[스프레잉 시스템즈 캄파니(Spraying Systems Company)] 조립체를 갖는 스프레이 헤더를 벨트 구동 슬라이드 조립체를 사용하여 샘플 상에서 이동시켜 바람직한 적용 균일성 및 속도를 제공한다. 스프레이 헤더는 180 fpm에 근접한 속도로 작동될 수 있고, 스프레이 분무화 압력은 200 psig로 높게 설정될 수 있다. 샘플을 손으로 제거하여 표시한 온도에서 표시한 시간 동안 워너 매티스(Werner Mathis), 모델(Model) LTV 통기 건조기(Through-Air Dryer)(TAD)에서 건조시켰다. 결합제를 갖는 샘플의 최종 기본 중량은 약 39-40 gsm이었다.
열-결합된 에어레이드 부직포
약한 열-결합된 에어레이드(TBAL) 부직포 시험 기재를 웨이어하우서(Weyerhauser) NF405 목재 펄프 및 코사(KoSA) T-255 결합제 섬유로부터 제조하였다. 결합제 섬유는 폴리에스테르 코어 및 약 130 ℃에서 용융되는 폴리에틸렌 외피를 가졌다. 에어레이드 웹을 약 4% 결합제 섬유를 사용하여 형성하고 외피의 용융 온도 이상에서 열 결합시켰다. TBAL 베이스시트는 51 gsm의 평균 기본 중량 및 1.0 mm의 평균 칼리퍼를 가졌다. TBAL 기재는 물 중에서 약 30 g/in.의 잔류 CD 습윤 강도를 가졌다. 적용 및 건조 방법은 UCTAD 샘플에 대해 설명한 바와 같다. 결합제를 갖는 샘플의 최종 기본 중량은 약 63-64 gsm이었다.
인장 시험
신테크(SinTech) 1/D 인장 시험기와 테스트웍스(Testworks) 3.03 버젼 소프트웨어를 모든 샘플 시험기에 사용하였다. 공기압식 그립을 갖는 100 뉴튼 하중 셀을 이용하였다. 2 in.의 게이지 길이 및 12 in./분의 크로스헤드 속도를 사용하였다. 샘플 반복시험편들의 최대 하중 값(g/in. 단위)을 기록하고 평균하여 측정이 어떻게 행하여졌는지에 따라 기계-방향 습윤 인장 강도(MDWT) 또는 횡-데클 습윤 인장 강도(CDWT)로 보고하였다.
각 샘플의 사용중 강도는 1) 원하는 염 유형 및 농도를 갖는 염 용액 또는 염을 함유하는 제제화된 습윤 용액 중에 인장 샘플을 침지시키거나, 또는 2) 상기한 용액들 중 하나를 고정된 첨가량(대표적으로는 200%-300%)으로 가하여 모의하였다. 샘플을 수 시간 동안 평형화되도록 한 후에 인장 강도를 측정하였다. "사용중"으로 처리된 샘플을 과량(대표적으로는 800 mL)의 탈이온수 또는 명시된 경도 수준(금속 이온으로서)을 갖는 경수 내로 이동시켜 이들이 인장 강도를 측정하기 전에 표시된 양의 시간 동안 침지되도록 하여 폐기처리 강도 또는 분산성을 평가하였다.
작동제 특성: UCTAD 및 TBAL 샘플
아래의 표 4 내지 16은 TBAL 및 UCTAD 베이스시트 상의 다양한 양이온 결합제의 성능을 입증한다. 표 중의 번호는 특정 결합제를 말하여 a/b 접미사는 TBAL (a) 또는 UCTAD (b) 베이스시트 상에 결합제를 적용한 것을 나타낸다.
표 4 및 표 5는 5-10 몰%의 양이온 단량체 MADQUAT를 기재로 하여 배치 중합 조건 하에서 제조된 양이온 결합제의 작동성 인장 특성을 입증하며, 중합체 조성물 중의 우세한 단량체는 메틸 아크릴레이트 또는 에틸 아크릴레이트(6b)이다. 양이온 아크릴레이트 또는 다른 양이온 비닐 화합물 및 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트(4개 이상의 탄소 원자를 함유하는 측쇄를 가짐)로 이루어지고(1a) NaCl 중에서가 아니라 ZnCl2 중에서 효과적으로 작동시키는 작동성 양이온 결합제를 비교용으로 나타낸다. TBAL 베이스시트 상의 1a와 비교할 때, 표 1 중의 모든 결합제들이 보다 큰 4% NaCl 중에서의 사용중 CDWT(160 내지 290 g/in 범위)를 나타냈으며, 1시간 후 200 ppm 경수 중에서의 침지 후에 CDWT에 있어서의 작동개시된 저하가 있었다. 이들 결과는 UCTAD 상에 결합제를 적용한 표 5의 경우에서도 반복되어, 사용중 CDWT는 4% NaCl의 경우 100 내지 351 g/in 범위이고 200 ppm 경수로 이동시에 인장 손실이 있었다. 이들 결합제들은 또한 NaCl 이외의 ZnCl2, CaCl2, 또는 MgCl2와 같은 염을 함유하는 용액으로 습윤시에 유용한 인장 특성을 보여준다.
번호 코드 결합제 조성물(몰%) 설명 베이스시트 시트내 결합제 (중량%) 습윤 용액 습윤 용액에서의 CDWT (g/in) 200 ppm 경수 용액에서 1시간 침지후의 CDWT(g/in)
1a 8394-064 20% MADQUAT, 80% 부틸 아크릴레이트 메탄올중의 반배치, 4시간 공급. 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 41±33 -
2a 8312-3 5% MADQUAT, 95% 메틸 아크릴레이트 배치 조건 T=60℃ 메탄올내 23% 고상물, 0.2% 바조-52 TBAL 20 4% NaCl 160±7 48±9
4% ZnCl2 451±50 88±21
3a 8312-14 5% MADQUAT, 5% 2-에틸헥실 아크릴레이트, 90% 메틸 아크릴레이트 배치 조건 T=60℃ 메탄올내 27% 고상물, 0.19% 바조-52 TBAL 22 4% NaCl 290±65 231±59
4a 8312-15 4% MADQUAT, 96% 메틸 아크릴레이트 배치 조건 T=60℃ 메탄올내 30% 고상물, 0.2% 바조-52 TBAL 22 4% NaCl 278±32 176±5
5a 8312-16 5% MADQUAT, 10% 부틸 아크릴레이트, 80% 메틸 아크릴레이트 배치 조건 T=60℃ 메탄올내 29% 고상물, 0.19% 바조-52 TBAL 23 4% NaCl 265±16 136±24
4% ZnCl2 380±21 132±26
Figure 112005011677371-pct00004
표 6 및 표 7은 바람직하게는 큰 규모의 산업적 실시에 바람직한 반배치 단량체 첨가 방법을 통해 합성된 결합제들에 대한 예를 보여준다. 표 6의 결합제들은 137 내지 336 g/in 범위내의, TBAL 베이스시트상의 4% NaCl 중에서의 사용중 CDWT를 제공하며, 이 모두는 200 ppm 경수로 이동후 1 내지 16시간에 걸쳐 상당한 인장 감소를 갖는다. 유사한 결과가 표 7의 UCTAD 베이스시트상의 결합제들에 대해서도 관찰되었다.
번호 코드 결합제 조
성물(몰%)		 설명 베이스시트 시트내 결합제(중량
%)		 습윤 용액 습윤 용액
에서의
CDWT (g/in)		 200 ppm 경수 용액에서 1시간 침지후의 CDWT (g/in)
7b 8312-17 5% MADQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 배치 조건 T=60℃ 메탄올내 40% 고상물. 2시간 공급, 4시간 유지, 0.2% 바조-52 TBAL 22 4% NaCl 336±40 127±23
105±17(6시간)
169±16(16시간)
4% ZnCl2 461±37 169±14
8a 1408-019 5% MADQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 메틴올내 반배치 조건 TBAL 25 4% NaCl 225±34 57±16
9a 8312-19 5% MADQUAT, 5% 부틸 아크릴레이트, 90% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건
T=60℃ 메탄올내 40% 고상물. 2시간 공급, 4시간 유지, 0.2% 바조-52		 TBAL 22 4% NaCl 245±27 87±22
10a 8312-20 5% MADQUAT, 5% 2-에틸헥실 아크릴레이트, 5% 2-메톡시에틸 아크릴레이트, 85% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건
T=60℃ 메탄올내 40% 고상물. 2시간 공급, 4시간 유지, 0.2% 바조-52		 TBAL 23 4% NaCl 137±8 82±10
번호 코드 결합제 조
성물(몰%)		 설명 베이스시트 시트내 결합제 (중량%) 습윤 용액 습윤 용액
에서의 CDWT (g/in)		 200 ppm 경수 용액에서 1시간 침지후의 CDWT (g/in)
7b 8312-17 5% MADQUAT, 95% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건 T=60℃ 메탄올내 40% 고상물. 2시간 공급, 4시간 유지, 0.2% 바조-52 UCTAD 20 4% NaCl 412±24 88±7
4% ZnCl2 598±41 102±11
8b 1408-019 5% MADQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 메틴올내 반배치 조건 UCTAD 25 4% NaCl 395±49 37±5
9b 8312-19 5% MADQUAT, 5% 부틸 아크릴레이트, 90% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건 T=60℃ 메탄올내 40% 고상물. 2시간 공급, 4시간 유지, 0.2% 바조-52 UCTAD 20 4% NaCl 285±16 92±12
10b 8312-20 5% MADQUAT, 5% 2-에틸헥실 아크릴레이트, 5% 2-메톡시에틸 아크릴레이트, 85% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건 T=60℃ 메탄올내 40% 고상물. 2시간 공급, 4시간 유지, 0.2% 바조-52 UCTAD 20 4% NaCl 291±15 93±11
표 8 및 표 9는 양이온 단량체 반대이온의 영향을 입증한다. 번호 11a/11b는 염화물 반대이온을 갖는 양이온 ADAMQUAT 단량체에 기재한 결합제에 대한 작동제 특성을 입증하는 반면, 번호 12a/12b는 메틸 술페이트 반대이온을 제외하고는 동일한 중합체에 대한 작동제 특성을 입증한다. 두 표에서 보여주는 바와 같이, 염화물 이온 함유-결합제가 메틸 술페이트 물질보다 더 잘 수행된다. 메틸 술페이트 반대이온이 염화물만큼은 효과적이지 못하지만, 유용한 및 작동성 강도 특성을 메틸 술페이트로, 특히 UCTAD 베이스시트 상에서 여전히 얻을 수 있다.
번호 코드 결합제 조
성물(몰%)		 설명 베이스시트 시트내 결
합제(중량
%)		 습윤 용액 습윤 용액
에서의 CDWT (g/in)		 200 ppm 경수 용액
에서 1시간 침지후
의 CDWT (g/in)
11a 1408-114 5% ADAMQUAT, (염화물). 95% 메틸 아크릴레이트 메탄올내 반배치, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 325±26 9±15
12a 1408-111 5% ADAMQUAT, (염화물). 95% 메틸 아크릴레이트 메탄올내 반배치, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 122±8 12±6
번호 코드 결합제 조
성물(몰%)		 설명 베이스시트 시트내 결합제 (중량%) 습윤 용액 습윤 용액
에서의 CDWT (g/in)		 200 ppm 경수 용액
에서 1시간 침지후
의 CDWT (g/in)
11b 1408-114 5% ADAMQUAT, (염화물). 95% 메틸 아크릴레이트 메탄올내 반배치 UCTAD 20 4% NaCl 514±47 54±25
12b 1408-111 5% ADAMQUAT, (메틸 술페이트). 95% 메틸 아크릴레이트 메탄올내 반배치 UCTAD 20 4% NaCl 285±44 18±2
표 10 및 표 11은 5% ADAMQUAT/95% 메틸 아크릴레이트 결합제 조성물의 합성에서 중합 개시제 양의 변화에 대한 영향을 입증한다. 유사한 중합 조건에 있어서, 개시제 양의 감소는 전형적으로 더 높은 분자량을 초래한다. 번호 13a/13b, 14a/14b, 및 15a/15b는 개시제 양의 감소에 따른 사용중 CDWT 값의 증가를 보여주며, 증가된 분자량은 더 높은 사용중 강도에 우호적임을 나타낸다. 동일한 샘플에 대해, 잔류 인장 강도에서의 대등한 증가가 200 ppm 경수에서의 1시간 침지 후에 관찰되었다. 그러나, 이 잔류 강도는 번호 13b, 14b 및 15a/15b에서 보여주는 바와 같이 근원적으로 유동적이며, 24시간 후의 잔류 CDWT 값이 실질적으로 저하되었다.
번호 코드 결합제 조성물 (몰%) 설명 베이스시트 시트내 결합제 (중량%) 습윤 용액 습윤 용액에서의 CDWT (g/in) 200 ppm 경수 용액
에서 1시간 침지후
의 CDWT (g/in)
13a 1408-146 5% ADAMQUAT, 95% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 278±25 47±1
14a 1408-156 5% ADAMQUAT, 95% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.147% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 298±23 103±29
15a 1408-163 5% ADAMQUAT, 95% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.074% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 409±15 245±30(1시간)
68±3(24시간)
번호 코드 결합제 조
성물(몰%)		 설명 베이스시트 시트내 결합제 (중량%) 습윤 용액 습윤 용액에서의 CDWT (g/in) 200 ppm 경수 용액
에서 1시간 침지후
의 CDWT (g/in)
13b 1408-146 5% ADAMQUAT, 95% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 UCTAD 20 4% Nacl 505±13 67±15(1시간)
14b 1408-156 5% ADAMQUAT, 95% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.147% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 UCTAD 20 4% Nacl 571±16 221±37(24 시간)
53±18(24 시간)
15b 1408-163 5% ADAMQUAT, 95% 메틸 아크릴레이트 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.074% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 UCTAD 20 4% Nacl 626±36 461±46
172±10
68±3(24
시간)
표 12는 고정된 개시제 양에서의 5% ADAMQUAT/95% 메틸 아크릴레이트 결합제 조성물의 합성에서의 단량체 고상물의 증가에 대한 영향을 보여준다. 증가된 단량체 고상물은 전형적으로 증가된 중합체 분자량 뿐만 아니라 개선된 단량체 전환을 초래한다. 번호 16a 및 17a는 약 100g/in 만큼 13a보다 더 높은 사용중 강도를 입증하고, 1시간 후 경수에서는 약간 더 높은 잔류 CDWT를 나타낸다. 그러나, 이러한 잔류 강도는 24시간 경수 노출 후에 뚜렷히 저하된다.
번호 코드 결합제 조
성물(몰%)		 설명 베이스시트 시트내 결합제 (중량%) 습윤 용액 습윤 용액
에서의 CDWT (g/in)		 200 ppm 경수 용액
에서 1시간 침지후
의 CDWT (g/in)
13a 1408-146 5% ADAMQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 278±25 47±1
16a 1453-048 5% ADAMQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 35% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 386±30 99±17(1시간)
19±8(24시간)
17a 1453-082 5% ADAMQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 40% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 6시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 370±21 94±17(1 시간)
0±8(24 시간)
표 13은 5% ADAMQUAT/95% 메틸 아크릴레이트 조성물로부터의 중합체 조성물의 추가의 개질시 결합제의 인장 특성에 대한 영향을 입증한다. 13a 결합제와 비교해 볼때, 4% ADAMQUAT/96% 메틸 아크릴레이트(18a)로의 조성물 변화는 경수(1 시간) 중에서의 초기의 더 높은 잔류 CDWT(24시간 후 허용가능한 수준으로 저하됨), 뿐만 아니라 사용중 CDWT의 상대적인 증가를 초래한다. 샘플 18a와 유사한 결합제 성능을 15% 메틸 아크릴레이트를 메틸 메타크릴레이트로 치환한 것에 의한 13a 조성물의 변형을 통해 얻었다. 샘플 13a와 비교하여 샘플 18a 및 19a의 특성에 있어서의 변화는 보다 소수성 및/또는 보다 강성(19a의 경우) 주쇄 구조 때문일 수 있다. 비교적, 이러한 결합제 조성물, 18a 및 19a는 15a 결합제에 대한 사용중 강도 및 분산성에 관하여 유사하게 수행된다. 유사한 결과가 또한 샘플 13b와 18b를 비교하는 UCTAD 베이스시트에 대한 표 14에서 관찰되었다.
번호 코드 결합제 조
성물(몰%)		 설명 베이스시트 시트내 결합제 (중량%) 습윤 용액 습윤 용액
에서의 CDWT (g/in)		 200 ppm 경수 용액
에서 1시간 침지후
의 CDWT (g/in)
13a 1408-146 5% ADAMQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 278±25 47±1
18a 1453-062 4% ADAMQUAT,
96% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 35% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 429±23 237±30(1시간)
40±20(24시간)
19a 1453-054 5% ADAMQUAT,
15% 메틸 메타크릴레이트, 80% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 35% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 408±27 211±26(1 시간)
56±14(24 시간)
번호 코드 결합제 조
성물(몰%)		 설명 베이스시트 시트내 결합제 (중량%) 습윤 용액 습윤 용액에서의 CDWT (g/in) 200 ppm 경수 용액에서 1시간 침지후의 CDWT (g/in)
13b 1408-146 5% ADAMQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 UCTAD 20 4% NaCl 505±13 47±15(1시간)
39±4(24시간)
18b 1453-082 5% ADAMQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 35% 고상물, 0.22% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 UCTAD 20 4% NaCl 602±8 298±12(1 시간)
54±12(24 시간)
표 15는 사용중 강도 및 분산성에 대한 중합체 조성물의 영향을 다시 입증한다. 1% 이상의 친수성 ADAMQUAT 단량체를 함유하는 20a의 결합제 조성물로 결합제 조성물 15a를 개질하면 감소된 사용중 CDWT 및 경수에서의 1시간 침지후 약간 더 빠른 분산성 운동성을 갖지만, 24시간 침지 후 유사한 최종 잔류 CDWT 값을 갖는 결합제를 생성시켰다. 사용중 CDWT의 감소는 15a 결합제와 비교하여 20a 결합제의 더 많은 친수성 구조 때문일 수 있다.
번호 코드 결합제 조성물(몰%) 설명 베이스시트 시트내 결합제 (중량%) 습윤 용액 습윤 용액에서의 CDWT (g/in) 200 ppm 경수 용액에서 1시간 침지후
의 CDWT (g/in)
15a 1408-163 5% ADAMQUAT,
95% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.074% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 409±15 245±30(1시간)
68±3(24시간)
20a 1453-007 6% ADAMQUAT,
94% 메틸 아크릴레이트		 반배치 조건, 아세톤/물 내 30% 고상물, 0.074% 개시제, 4시간 공급, 2시간 유지 TBAL 25 4% NaCl 329±11 156±36(1 시간)
66±4(24 시간)
표 16은 5% ADAMQUAT/95% 메틸 아크릴레이트 결합제 25%를 함유한 TBAL 핸드시트에 대한 습윤-인장 감소 특성을 입증한다. DI수 또는 200 ppm 경수에 건조 베이스시트를 넣으면 24시간 이내에 약 400 g/in으로부터 70-100 g/in까지 상대적으로 느린 CDWT 감소를 가져왔다.
인장 감소 프로필 및 최종 인장 강도는 결합제 조성물, 결합제 첨가량 수준 및 베이스시트 구조를 선택함으로써 추가로 맞춰질 수 있다.
시간(h) 탈이온수내의 MDWT (g/in) 200 ppm 경수내의 MDWT (g/in)
0.0833 359±24 452±24
0.25 316±13 345±137
0.5 313±29 278±136
1 285±40 306±120
2 204±91 251±18
3 189±39 227±29
19 67±7 127±24
24 64±14 100±38
작동제로서 나트륨 염화물을 사용하여 필요한 습윤 인장 강도 및 분산성을 제공하는것 외에도, 이러한 새로운 물질들은 짧은 알킬 사슬의 본질적으로 보다 습윤성인 성질 때문에 베이스시트 또는 기재의 증가된 습윤성을 제공한다. 이는 습윤 용액이 더 빠른 작업 속도로 적용될 수 있게 하고 제조 작업 속도의 개선에 대한 긍정적인 암시를 갖는다.
실시예 3
두 결합제는 본 발명의 결합제에 대한 비교예를 제공한다. 제1 결합제는 미국 특허 번호 6,423,801 B1(본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 기재된 이온 감응성, 술포네이트 음이온 개질된 아크릴산 공중합체(SSB), 및 뉴저지 브리지워터의 내쇼날 스타치 앤 케미칼 코(National Starch and Chemical Co.)사에 의해 제조된 비-가교결합 에틸렌-비닐 아세테이트 라텍스, DUR-O-SET(등록상표) -RB의 75/25 (w/w) 혼합물이다. 하기 설명에서 "SSB/RB"로 명명되는 이 결합제 패키지는 미국 특허 번호 6,429,261 B1(본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 기술되어 있다. 이는 에어레이드 및 다른 기재에 대한 이온 감응성, 작동성 결합제로서 역할을 하지만, 본 발명과 비교시 많은 단점으로 어려움을 겪는다. 이들은 더 높은 Tg (더 높은 건조 베이스시트 강성도로 이어짐) 및 낮은 습윤성 또는 유체 흡수; 습윤 상태에서 더 높은 시트 점착성 및 습윤 제품에 대한 열악한 pH 조절을 포함한다.
제2의 결합제, DUR-O-SET(등록상표) 엘리트-22는 뉴저지 브리지워터의 내쇼날 스타치 앤 케미칼 코.사에 의해 제조된 부드러운 자가-가교결합 에틸렌-비닐 아세테이트 에멀젼이다. 이는 높은 습윤 또는 사용중 강도를 제공하지만, 베이스시트를 비-분산성으로 만든다. 이 결합제는 하기 설명에서 "엘리트-22"로 언급된다.
예비-성형된 기재
원형 제품에서의 결합제 성능 평가를 결합제를 실시예 2에서 기술한 바와 같이 두개의 상이한 예비-성형된 베이스시트 재료, 즉 UCTAD 티슈 및 열-결합된 에어레이드 부직포 베이스시트에 가함으로써 처음으로 조사하였다.
연속적인 에어레이드 베이스시트 형성 및 건조 베이스시트 특성
에어레이드 기재 재료들을 24인치 너비를 갖는 실험적인 에어레이드기 상에서 연속적으로 형성하였다. 두개의 성형 헤드를 갖는 단웹(DanWeb) 에어레이드 성형기를 이용하여 표 17에 나열된 물리적인 특성을 갖는 기재를 제조하였다. 펄프 시트 형태의 웨이어하우서 NF405 표백된 연목 크래프트 섬유를 해머밀에서 섬유화시키고 200-300 fpm에서 움직이는 와이어 상으로 침전시켰다. 새로 형성된 웹은 가열된 압축 롤에 의해 원하는 수준으로 치밀화되고 상부 면에 소정의 결합제 제제를 분무하는 오븐 와이어로 이동시켜 웹의 건조 섬유 질량에 비해 약 반 정도의 원하는 결합제 고상물을 가하였다.
스프레이는 약 100 psi에서 작동하는, 일리노이주 휘톤 소재 스프레잉 시스템즈 코.에서 제조된 일련의 퀵 비젯(Quick Veejet)(등록상표) 노즐, 노즐 유형 600050를 통해 가해졌다. 웹 위의 스프레이 붐(boom)은 8 인치의 선단에서 와이어까지의 거리로 5.5 인치 중심 상에서의 5개의 상기 노즐을 제공하였다. 이러한 배열은 결합제에 대한 스프레이 콘들의 100% 오버랩을 생산하였다. 각 결합제를 약 15% 결합제 고상물에서 담체로서의 물로 분무하였다.
습윤 웹을 395 ℉에서 작동하는 약 30 피트 길이의 오븐 구역을 통해 운반하여 결합제를 건조시켰다. 이어서, 웹을 뒤집은 다음 또 다른 와이어로 이동하여 두번째 스프레이 붐 아래를 통과시켜 웹의 건조 섬유 질량에 비해 20% 결합제 고상물의 총 중량%를 위한 원하는 결합제 고상물의 나머지 반을 첨가하였다. 이어서 웹을 상기 기술된 바와 같이 두번째 오븐 구역을 통과시켜 기재의 건조를 완료시켰다.
각 코드의 중앙 12 인치를 세 개의 4 인치 너비로 슬릿하여 후속 실험에 대해 준비하였다.
비교용 결합제 SSB/RB 및 엘리트-22를 95 몰% 메틸 아크릴레이트(M) 및 5 몰% [2-(아크릴록시)에틸] 트리메틸 암모늄 클로라이드(U)로 구성된 양이온, 염 감응성 결합제(제품명 LX-7170-02하에 보스틱 파인들리 인크(Bostik Findely, Inc.)에 의해 제공됨)와 비교하였다. 중합체를 0.074% 바조-52 개시제로 30% 총 고상물에서 아세톤/물(75/25) 중에서 제조하였다.
제조는 더 큰 규모였으나, 다른 면에서는 상기 설명된 방법과 유사하였다. 하기 설명에서, 본 발명에 따른 이 결합제를 MU-5라고 부른다.
표 17의 조사는 각 코드가 약 60 gsm의 기본 중량, 약 0.8 mm 칼리퍼, 및 약 2,000 g/in의 MD 건조 인장 강도(MDDT)를 가졌음을 나타낸다. 그러므로, 다른 건조 및 습윤 베이스시트 특성에서의 차이점은 각각의 결합제의 성능 차이 때문이다.
-- 건조 에어레이드 베이스시트 특성
코드 결합제 결합제 첨가량 기본 중량(gsm) 칼리퍼(mm) MDDT(g/in)
202 SSB/RB 20% 60.8 0.76 2162
208 MU-5 20% 58.9 0.77 2010
213 엘리트-22 20% 59.7 0.75 2013
습윤 제품 전환
습윤 용액을 각 코드의 4 인치 슬릿에 가하고, 미국 특허 번호 6,429,261(본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 기술된 것과 같은 방법으로 롤으로 권취하여 상기 기술된 습윤 베이스시트 물질을 습윤 무코어 롤로 전환하였다. 다르게는, 습윤 용액을 핸드-헬드-에어로솔 또는 펌프-작용 분무기를 통해 원하는 크기의 시트에 가하였다. 목표 첨가량은 건조 베이스시트의 중량에 대해 전형적으로 약 100% 내지 400%였다. 더 전형적으로는, 첨가량은 건조 베이스시트의 중량에 대해 약 200% 내지 300%였다. 실험 샘플 대부분의 경우에는, 용액 첨가량이 200%-250%였다.
최소한, 수성 습윤 용액은 와이프에 적합한 습윤 인장을 제공하는데 필요한 충분한 양의 염을 함유해야 한다.
염 뿐만 아니라, 제제화된 습윤 용액은 하기하는 것들을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는 다른 성분들을 포함할 수 있다: 계면활성제, 방부제, 방향제, 피부연화제, pH 조절제, 기포제, 피부 보호 첨가제, 및 취기 조절 첨가제. "C01"로 명명된, 예시적인 제제화된 습윤 용액의 성분을 표 18에 나타낸다.
-- 제제화된 습윤 용액, C01의 예
성분 분류 성분 공급자 양
비히클 탈이온수 -- 93.58
작동제 NaCl 밀포트 엔, 위스콘신주 밀워키 4.00
계면활성제 및 방부제 맥켄뎃 EN64 맥인티레 그룹, 일리노이주 시카고 2.25
방향제 코쿤 방향제 퍼머리치, 뉴저지주 플랜스보로 0.10
pH 조절제 말산 하만 & 레이머, 뉴저지주 테트라보로 0.07
습윤 인장 강도 및 작동제 특성
신테크(SinTech) 1/D 인장 시험기와 테스트웍스(Testworks) 3.03 버젼 소프트웨어를 모든 샘플 시험기에 사용하였다. 공기압식 그립을 갖는 100 뉴튼 하중 셀을 이용하였다. 2 in.의 게이지 길이 및 12 in./분의 크로스헤드 속도를 사용하였다. 샘플 반복시험편들의 최대 하중 값(g/in. 단위)을 기록하고 평균하여 측정이 어떻게 행하여졌는지에 따라 기계-방향 습윤 인장 강도(MDWT) 또는 횡-데클 습윤 인장 강도(CDWT)로 보고하였다. 너무 약해서 잡거나 측정할 수 없는(전형적으로 20 g/in 미만) 샘플들에 대해 최대 하중을 "0"으로 기록하였다.
각 샘플의 사용중 강도는 상기 기술된 바와 같이 원하는 첨가량에서 염 용액 또는 제제화된 습윤 용액을 가하여 모의하였다. 샘플을 수 시간 동안 평형화되도록 한 후에 인장 강도를 측정하였다. "사용중"으로 처리된 샘플을 과량(대표적으로는 800 mL)의 탈이온수 또는 명시된 경도 수준(금속 이온으로서)을 갖는 경수 내로 이동시켜 이들이 인장 강도를 측정하기 전에 표시된 양의 시간 동안 침지되도록 하여 폐기처리 강도 또는 분산성을 평가하였다.
NaCl 용액으로의 핸드시트 습윤 강도 및 분산성
표 19는 특정 양이온 결합제에 대한 TBAL 및 UCTAD 핸드시트 원형에 대한 데이타를 나타낸다. 이 데이타는 결합제 제조와 조성물에 따라, TBAL 핸드시트가 300-400 g/in를 초과하는 사용중 인장 강도를 생산하였고 경수에서 <50 g/in의 잔류 강도로 감소하였음을 나타낸다. UCTAD 티슈 핸드시트 또한 높은 수준의 사용중 인장 강도 (500-600 g/in)를 생산하였고 경수에서 대략 동일한 낮은 수준의 잔류 강도로 감소하였다.
Figure 112005011677371-pct00005
NaCl 용액으로의 에어레이드 습윤 강도 및 분산성
표 20은 0.5 중량% 내지 4.0 중량%의 NaCl 용액에서의 분산성 에어레이드 코드의 MDWT를 상술한다. 결합제 SSB/RB를 갖는 코드 202는 2% NaCl 이하에서 훨씬 낮은 사용중 MDWT를 나타낸다. 2% 또는 그 이상에서는, 대략 일정하게 유지된다. 습윤된 스트립을 탈이온수 또는 경수에 넣은 후에, MDWT는 습윤 용액에 존재하는 NaCl %와는 상관없이 본질적으로 0까지 저하된다. 반대로, MU-5 코드는 심지어 0.5% NaCl만큼 낮은데서도 여전히 상당한 정도의 사용중 강도를 유지하였다. 또한, 비교할만한 염 양에서는 SSB/RB에 비하여 증가된 사용중 MDWT를 제공하였다. 운동학적으로 더 느리게 분산되고, 탈이온수에 대해 경수 중에서 더 높은 정도의 잔류 강도를 유지하였다. 이러한 효과의 자세한 사항은 현재 완전히 이해되지는 않았지만, 중합체 주쇄내 소량의 에스테르 가수분해에 기인할 수 있다.
-- 200% 용액 첨가량에서 NaCl 용액 내에서의 에어레이드 코드에 대한 MDWT
코드 결합제 습윤 용액 MDWT (g/in) 사용중(T=0) 및 침지
침지 용액 시간(시간)
0 1 5
202 SSB/RB 1% NaCl --- 63±2 --- ---
202 SSB/RB 2% NaCl --- 404±33 --- ---
202 SSB/RB 3% NaCl --- 440±22 --- ---
202 SSB/RB 4% NaCl 경수(200 ppm) 387±47 0 ---
208 MU-5 0.5% NaCl --- 228±18 --- ---
208 MU-5 1% NaCl 탈이온수 477±57 130±30 21±5
208 MU-5 2% NaCl 탈이온수 536±61 159±40 57±8
208 MU-5 3% NaCl 탈이온수 520±70 190±19 85±8
208 MU-5 4% NaCl 탈이온수 590±48 230±18 107±10
208 MU-5 1% NaCl 경수(200 ppm) 477±57 190±8 121±10
208 MU-5 2% NaCl 경수(200 ppm) 536±61 234±27 145±22
208 MU-5 3% NaCl 경수(200 ppm) 520±70 242±22 158±13
208 MU-5 4% NaCl 경수(200 ppm) 590±48 256±30 156±3
작동제 활성을 만드는데 필요한 1가 염의 낮은 양 때문에, 본 발명의 결합제는 이제 뇨, 월경액 및 다른 생물적 유체 존재하에 외부 작동제의 사용 없이 충분한 강도를 유지할 수 있다. 그러므로, 사전-습윤된 제품을 넘어 개인 위생 분야에 훨씬 더 적합할 것이다.
습윤 강도 및 다른 염 용액과의 분산성
표 21 및 표 22는 다양한 염 용액 중에서의 MU-5 코드 #208의 MDWT 값을 세술하였다. 이 데이타는 성능이 NaCl 성능과 유사하고 다양한 2가 및 1가 염이 MU-5에 대한 작동제로 잘 기능함을 나타낸다. 사용중 강도는 4% 염에서 적어도 약 500 g/in 및 2% 염에서 적어도 약 400 g/in이다. 분산성은 운동학적으로 더 느리고 샘플은 탈이온수에 대해 경수 중에서 약간 더 높은 정도의 잔류 강도를 유지한다.
-- 200% 용액 첨가량에서 다양한 4% 염 용액 내에서의 에어레이드 코드에 대한 MDWT
코드 결합제 습윤 용액 MDWT (g/in) 사용중(T=1) 및 침지
침지 용액 시간(시간)
0 1 5
208 MU-5 4% NaCl 탈이온수 590±48 230±18 107±10
208 MU-5 4% NaCl 경수(200 ppm) 590±48 256±30 156±3
208 MU-5 4% Na2SO4 탈이온수 498±35 255±23 154±9
208 MU-5 4% Na2SO4 경수(200 ppm) 498±35 239±9 132±4
208 MU-5 4% Na2SO4 탈이온수 528±81 158±17 63±6
208 MU-5 4% Na2O4 경수(200 ppm) 528±81 209±33 133±22
208 MU-5 4% CaCl2 탈이온수 507±102 214±6 120±3
208 MU-5 4% CaCl2 경수(200 ppm) 507±102 208±33 145±11
208 MU-5 4% ZnCl2 탈이온수 613±92 229±9 126±7
208 MU-5 4% ZnCl2 경수(200 ppm) 613±92 251±28 164±12
-- 다양한 2% 염 용액 ~ 200% 용액 첨가량에서의 에어레이드 코드에 대한 MDWT
코드 결합제 습윤 용액 MDWT (g/in) 사용중(T=1) 및 침지
침지 용액 시간(시간)
0 1 5
208 MU-5 2% NaCl 탈이온수 536±61 159±40 57±8
208 MU-5 2% NaCl 경수(200 ppm) 536±61 234±27 145±22
208 MU-5 2% Na2SO4 탈이온수 399±52 209±20 120±10
208 MU-5 2% Na2SO4 경수(200 ppm) 399±52 200±16 129±3
208 MU-5 2% NaSO4CH3 탈이온수 482±79 128±7 46±4
208 MU-5 2% NaSO4CH3
경수(200 ppm) 482±79 202±8 126±10
208 MU-5 2% CaCl2 탈이온수 480±87 160±9 73±14
208 MU-5 2% CaCl2 경수(200 ppm) 480±87 208±23 139±17
208 MU-5 2% ZnCl2 탈이온수 518±70 163±9 93±3
208 MU-5 2% ZnCl2 경수(200 ppm) 518±70 200±18 136±14
C01용액으로의 습윤 강도 및 분산성
표 23은 제제화된 C01 습윤 용액에서 에어레이드 코드의 MDWT를 세술하였다. 평균적으로, MU-5 코드는 SSB/RB 코드보다 약 25% 더 높은 강도를 나타내었다. SSB/RB 코드는 더 빨리 분산되었고 잔류 강도 수준은 MU-5코드에서 더 높았다. 그러나, C01 용액을 갖는 MU-5의 탈이온수 및 경수 분산성에서 약간의 차이점이 나타났다. 경수에서, 강도는 24시간 후 70 g/in 미만으로 감소하였다.
225% 용액 첨가량에서 C01 습윤 용액 내에서의 에어레이드 코드에 대한 MDWT
코드 결합제 습윤 용액 MDWT (g/in) 사용중(T=0) 및 침지
침지 용액 시간(시간)
0 0.25 0.5 1 5 24
202 SSB/RB C01 탈이온수 453±22 5±1 0 0 0 0
202 SSB/RB C01 경수(200ppm) 453±22 5±1 0 0 0 0
208 MU-5 C01 탈이온수 569±28 298±7 264±17 216±7 132±7 86±9
208 MU-5 C01 경수(200ppm) 569±28 298±17 269±16 234±2 142±4 67±5
213 엘리트-22 C01 --- 1048±38 --- --- --- --- ---
에어레이드 베이스시트 강성도
상기 나타낸 바와 같이, 베이스시트가 건조 및 습윤 상태 모두에서 낮은 강성도를 갖는 것이 바람직하다. 건조 상태에서, 베이스시트가 전환 및 취급, 특히 습식-권취 및 무코어 롤 제작에 관하여, 보다 유연성으로 남아 있는 것이 바람직하다. 또한, 습윤 상태에서의 낮은 제품 강성도도 바람직하다. 더 유연성인 습윤 제품은 사용시 몸 및 손에 더 좋은 감촉 및 순응을 준다. 또한, 덜 강성인 와이퍼 시트는 교란운동 및 흐름에 덜 저항성이어서 막힘없이 가정용 연관 설비를 더 잘 깨끗하게 할 수 있을 것이다. 건조 베이스 시트 및 습윤 제품 강성도는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용된, 킴벌리-클라크에 양도된 동시계류중인 미국 특허 출원 일련 번호 09/900,698에 기술된 바와 같은 컵 크러쉬 시험(Cup Crush Test)에 의해 특성화된다. 표 24는 세 개의 베이스시트에 대한 컵 크러쉬 결과를 보여준다. 건조 상태에서, SSB/RB 결합제를 갖는 코드 202가 더 높은 총 크러쉬 에너지 및 최대 하중 값으로 나타나는, 다른 코드보다 더 강성이다. 양이온 MU-5 결합제는 낮은 Tg, 엘리트-PE 결합제와 유사한 건조 총 크러쉬 에너지 및 최대 하중 결과를 나타냈다. 습윤 상태에서, 엘리트-PE 결합제를 갖는 코드는 결합제의 가교결합 성질로 인해 가장 높은 총 크러쉬 에너지 및 최대 하중을 나타냈다. MU-5 및 SSB/RB 코드는 습윤 상태에서 대략 필적할 만한 값을 나타냈다.
건조 및 습윤 에어레이드 코드에 대한 총 컵 크러쉬 에너지 값
코드 결합제 건조 총 크러쉬 에너지(g*mm) 표준 편차 습윤 총 크러쉬 에너지(g*m
m)		 표준 편차 건조 최대 하중(g) 표준 편차 습윤 최대 하중(g) 표준 편차
202 SSB/RB 3619 372 177.4 21.6 417.4 39.6 27.2 3.7
208 MU-5 1985 104 243.6 16.6 222.7 23.0 34.6 2.2
213 엘리트-22 1790 313 404.5 32.8 210.9 32.1 50.3 5.3
컵 크러쉬는 제품의 부드러움 및 유연성의 척도이기 때문에, 그 값이 더 낮을수록, 더 부드럽고 더 유연성으로 될 것이고, 따라서 더 바람직한 제품이 될 것이다. 건조 상태에서, 약 500 g 미만의 최대 하중 및 약 4000 g*mm 미만의 총 크러쉬 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 건조 최대 하중이 400 g 미만이고 총 크러쉬 에너지는 약 3000 g*mm 미만이어야 한다. 가장 바람직하게는, 건조 최대 하중이 약 300 g 미만이고 총 크러쉬 에너지는 약 2000 g*mm 미만이어야 한다.
본 발명의 습윤 와이프는 바람직하게 약 40 g 미만의 컵 크러쉬 및 약 450 g*mm 미만의 습윤 총 크러쉬 에너지를 갖는다. 더 바람직하게는, 습윤 와이프는 약 30 g 미만의 컵 크러쉬 및 약 350 g*mm 미만의 습윤 총 크러쉬 에너지를 갖는다. 심지어 더욱 바람직하게는, 습윤 와이프는 약 20 g 미만의 컵 크러쉬 및 약 250 g*mm 미만의 습윤 총 크러쉬 에너지를 갖는다.
습윤성
상기 나타낸 바와 같이, 건조 베이스시트가 높은 정도의 습윤성을 갖는 것이 바람직하다. 이는 습식-권취 및 무코어 롤 제작에 관련하여 특히 중요하다. 열등한 습윤성은 습윤 작업내에서 웹의 열등한 제어 및 습식-권취 과정내 작업 속도의 감소로 이어진다. 자동 적하-계량투여 시스템 및 CCD 카메라를 갖는, 드랍 쉐입(Drop Shape) 분석기(DSA-10)[크루스(Kruss) USA, 노쓰 캐롤라이나주 샬로테]를 건조 베이스시트 습윤성을 평가하는데 사용하였다. DSA는 고속 사진촬영을 사용하여 적하 접촉 및 다공성 기재 내로의 흡수를 포착한다. 이들 영상들을 제조자에 의해 제공된 소프트웨어로 평가할 수 있고 접촉 각 및 부직포, 예를 들면 본 발명의 에어레이드 기재에 대한 유체 흡입 시간을 측정하는데 사용할 수 있다.
표 25는 MU-5 코드가 다른 면에서 유사한 물리적 특성을 갖는 베이스시트 코드에 대한 최상의 습윤성, 또는 최단의 적하 흡수 시간을 가짐을 나타낸다. MU-5에 대한 짧은 흡수 시간은 습식-권취 과정내 더 높은 작업 속도로 진행할 수 있는 가장 높은 확률을 가짐을 나타낸다.
C01 습윤 용액을 사용한 건조 에어레이드 코드에 대한 DSA 흡수 시간
코드 결합제 DSA 흡수 시간(분) 표준 편차
202 SSB/RB 125 62
208 MU-5 65 13
213 엘리트-22 120 16
본 발명의 목적에 따라, 베이스시트가 약 150 ms 미만의 DSA 흡수 시간을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 베이스시트가 약 100 ms 미만의 DSA 흡수 시간을 가진다. 더욱 바람직하게는, 베이스시트가 약 75 ms 미만의 DSA 흡수 시간을 가진다.
점착성
낮은 제품 점착성 또는 끈적거림은 또 다른 바람직한 특성이다. 낮은 점착성은 제품 배출의 용이함 뿐만 아니라 좋은 소비자 감촉 및 촉질성을 제공한다. C01 습윤 용액으로 습윤된 베이스시트 샘플의 시트-대-시트 접착성을 스테이블 마이크로시스템즈(Stable Microsystems) TA-XT21 텍스쳐(Texture) 분석기[뉴욕주 스카스데일 소재 텍스쳐 테크놀로지스 인크(Texture Technologies Inc.)]로 측정하였다. 5 kg 하중 셀을 0.1 g 힘 분해로 사용하였다. 사용된 프로브는 유연성 물질에 대한 점착성 및 잡착성에 대한 텍스쳐 테크놀로지스 TA-310 지표가능한(indexable) 릴리즈 라이너 리그(Release Liner Rig)이었다. 하부 가압판 리그는 사용하지 않았지만, 텍스쳐 테크놀로지스 TA-96 더블 클렘 셋트로부터의 가압판 리그로 대체하였다. 게다가, 0.25 cm 두께 스텐레스 강 블록을 가압판 클램프 리그 내부의 물질 플랫폼으로 사용하였다. 각 시험 리그에 플렉시글라스 간격조정판(Plexiglas shim)(약 2.5 cm x 4.4 cm x 0.25 cm)를 구비하여 클램핑된 시험 물질과의 최대 접촉 면적을 제공하였다. 하기 시험 과정을 사용하였다.
각 시트는 네 개의 2.5 cm(1") 너비 구역으로 구분하였다(롤의 기계 방향으로). 샘플을 빨리 자른 다음, 샘플 컨테이너로 되돌려 습윤 용액의 건조를 방지하였다. 시험의 첫 시행 전에, 하중 셀을 텍스쳐 분석기에 대해 개요된 과정을 따라 검정하였다.
시트의 한 스트립을 스텐레스 강 블록(이 실험에 사용된 블록은 둥근 연부 및 평활한 연부를 가짐)의 평활한 연부 위에 길이방향으로 빨리 늘어뜨렸다. 각 시트를 블록의 중앙에 놓이도록 조절하였다. 소량의 인장을 시트에 손으로 인가하였다. 플렉시글라스 간격조정판 중 하나를 강 블록의 기저부 근처 스트립의 아랫 부분에 위치시켰다. 블록의 상부 표면으로부터 하부 표면으로 두번째 간격조정판을 슬라이딩시킴으로써 스트립의 다른 면에 인장을 인가하였다. 인장을 유지하는 동안, 블록/시트/간격조정판 장치를 가압판 클램프에 위치시켰다. 조립체를 중앙에 위치시켜 플렉시글라스 간격조정판과 접촉하는 클램프 조를 사용하여 제 위치로 조였다.
시트의 두번째 스트립을 TA-310 프로브 상에 늘어 뜨려 중앙에 놓았다. 소량의 시트 인장을 손으로 인가하였다. 한 플렉시글라스 간격조정판을 스트립과 인장 스크류 사이에 슬라이딩시킨 후 아래로 조였다. 두번째 간격조정판을 프로브의 다른 면에 슬라이딩시키고 아래로 조였다. 이 단계 동안, 시트 인장을 스트립과 프로브 사이에 어떠한 갭도 가지지 못할 정도로 유지하였다. 추가적으로, 간격조정판을 프로브 단부로부터 같은 거리에서 유지하여 시험 동안 시트에 인가되는 일정한 압력을 유지하였다. 이어서 프로브를 하중 셀에 부착시켰다. 시험을 위하여 가압판 리그를 미세하게 조정하여 스트립을 정렬하였다. 상기 단계들을 3분 이내에 완료하여 시트가 확실하게 건조되지 않도록 하였다.
텍스쳐 엑스퍼트 익시드(Texture Expert Exceed) 소프트웨어를 사용하여 표 26에서의 하기 파라미터를 사용하는 점착력 대 거리 곡선을 만들었다.
점착성 시험에 대한 데이타 습득 파라미터
시험 파라미터 설명 값
시험 유형 수행된 시험 유형 접착성
시험전 속도 작동제힘 도달전 인장 프레임 속도 1.0 mm/s
시험 속도 작동제힘 도달후 인장 프레임 속도 0.1 mm/s
시험후 속도 시험 시간 도달후 인장 프레임 후퇴 속도 10 mm/s
힘 시험기에 의해 인가된 힘 200 g
시간 힘이 샘플에 인가된 시간(체류 시간) 10 s
후퇴 거리 시험 완료후 프로브의 후퇴 거리 30 mm
작동제 시험 속도 시작에 필요한 힘(상기 참조) 0.5 g
데이타 습득 비율 시험으로부터 데이타를 습득한 초당 포인트 단위의 비율 500 pps
최대 점착력을 이 방법을 사용하여 결정하였고 데이타를 표 27에 나타내었다. SSR/RS 결합제를 갖는 코드 202는 가장 높은 점착력을 가졌고 MU-5 코드보다 상당히 더 높았다. 코드 213은 결합제의 비-분산, 가교결합 성질로 인해 가장 낮은 점착력을 나타내었다.
C01 용액(225%)을 갖는 에어레이드 샘플에 대한 최대 점착력 데이타
코드 결합제 최대 점착력(g) 표준 편차
202 SSB/RB 35.3 6.6
208 MU-5 7.1 1.2
213 엘리트-22 1.8 0.6
본 발명의 목적을 위해, 습윤 베이스시트는 약 50 g 미만의 최대 점착력을 갖는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 습윤 베이스시트는 약 35 g 미만의 최대 점착력을 가진다. 더욱 바람직하게는, 습윤 베이스시트는 약 10 g 미만의 최대 점착력을 가진다.
제품 pH
제품으로부터 제공되거나 또는 표시되는 습윤 용액의 pH를 쉽게 조절하는 것이 또한 바람직하다. 목적은 제품과 접촉하는 피부에 적합한 또는 최적의 pH를 제공하는 것이다. 정상 피부에 대한 pH 범위는 약 4.5-5.5이고 최적의 습윤 용액은 순한 클린싱을 보장하기 위해 이 범위 내에서 제제화되어야 한다. 이상적으로는, 표시된 용액의 pH는 제제화된 용액의 pH에 가깝게 유지되어야 한다. 다시 말해, 제품의 표시된 pH를 단지 습윤 용액의 pH로만 제어하는 것이 바람직하다.
아큐펫(Acufet)(등록상표) 고체 상태 전극[피셔 사이언티픽(Fisher Scientific), 펜실베니아주 피츠버그]을 갖는 아큐멧(Acumet)(등록상표) AR25 pH 미터를 사용하여 상기 기술된 C01 습윤 용액으로 습윤된 에어레이드 코드에 대한 표시된 pH 값을 측정하였다. 네 개의 4 x 4.5 인치 시트를 60 mL 주사기 내에 넣고 이로부터 투명 폴리에틸렌 백 내로 용액을 압착하였다. 이 과정을 각 코드에 대해 두번 이상 반복하였다. 각 샘플에 대한 pH를 측정하였고 값들을 평균하였다. 이러한 값들을 하기 표 28에 열거하였다. SSB/RB 코드는 뚜렷한 pH의 하향 이동을 나타내었다. SSB 결합제는 습윤 용액에 고유의 양자 공급원을 제공하는 중합체 주쇄 중의 다량의 카르복실산 잔류물을 함유하여, 표시된 pH를 감소시킨다. 엘리트-PE 코드는 더 작은, 더 완만한 pH 하향 이동을 나타낸다. MU-5 코드에 대한 pH 값은, 비록 결합제 pH가 제공받은 대로의 SSB보다 더 낮음에도 불구하고, 약간의 pH 상향 이동을 제공하였다. 이는 MU-5가 고유의 산 공급원을 갖지 못하여 표시된 pH가 습윤 용액 pH에 의해 쉽게 조절되었음을 나타낸다.
-- C01 용액(225%)을 갖는 에어레이드 샘플에 대한 표시된 pH 값
코드 결합제 유형 결합제 pH 습윤 용액 pH 표시된 pH △pH
202 SSB/RB 4.2 5.0 3.7±0.1 -1.3
208 MU-5 3.4 5.0 5.2±0.1 +0.2
213 엘리트-22 --- 5.0 4.6±0.1 -0.4
건조 베이스시트의 일시적인 습윤 강도
상기에서 나타낸 바와 같이, MU-5 에어레이드 코드는 작동제 활성을 생성시키기 위하여 낮은 양의 염을 필요로 한다. 또한, 본 발명의 결합제는 그의 용해도 특성 때문에 건조 티슈, 타월, 및 다른 제품들에 추가되는 염 없이 습윤 강도 및/또는 일시적인 습윤 강도를 제공하는데 적합할 수 있다. 이는 하기 표 29에 예시된다. 표 29는 MU-5 에어레이드 코드에 대한 다양한 양의 경수에서의 즉각적인 습윤 인장 강도 및 인장 강도 감소를 보여준다. 약 400 g/in의 즉각적인 습윤 인장 강도가 나타났다. 24시간 또는 그 이하의 시간 후에, 습윤 인장 강도는 물의 경도 수준에 따라 약 70-100 g/in으로 떨어졌다. 강도는 DI 또는 연수에서 >20 g/in로 떨어졌다.
-- 분산성 에어레이드 코드에 대한 순간적인 습윤 인장 및 습윤 인장 감소
코드 결합제 습윤 용액 다른 경도 수준의 물에 놓인 건조 베이스시트의 MDWT(g/in)
침지 용액 경도(ppm) 시간(시간)
0 0.08 0.25 0.5 1 3 5 15 16 17 23
208 MU-5 없음 0 462±17 384±17 316±21 256±16 208±10 86.4±11 26.3±6.0 17.2±5.4 --- --- ---
208 MU_5 없음 66 468±8.1 426±8.2 328±4.3 271±31 254±18 164±28 130±26 --- --- --- 73.1±13
208 MU-5 없음 125 388±10 346±46 306±29 236±15 210±9.7 140±15 119±2.9 --- 78±1.9 --- ---
208 MU-5 없음 200 439±51 378±21 370±11 311±34 274±18 185±17 162±17 --- --- 124±1.5 105±11
202 SSB/RB 없음 0 46±4 --- --- 0 --- --- --- --- --- --- ---
상기한 내용은 단지 본 발명의 특정의 개시된 실시태양에 관한 것으로 첨부된 여기에 대하여 특허청구의 범위에 기재된 바와 같은 본 발명의 본질 및 영역에서 벗어나지 않고서 수많은 변형 또는 변화가 이루어질 수 있음을 물론 알 수 있을 것이다.

Claims (57)

  1. 하기 화학식을 갖는 중합체를 포함하는 결합제 조성물을 포함하는 결합제 물질; 및
    섬유 물질
    을 포함하며, 1가 또는 2가 염을 0.3 중량% 내지 10 중량% 함유하는 염 수용액 중에서는 분산성이 아니며, 200 ppm 이하의 칼슘 또는 마그네슘 이온을 함유하는 물 중에서는 분산성인 부직포.
    Figure 112009076991218-pct00006
    상기 식 중, x = 1 내지 15 몰%, y = 60 내지 99 몰%, 및 z = 0 내지 30 몰%이고, Q는 Cl-C4 알킬 암모늄, 4차 Cl-C4 알킬 암모늄 및 벤질 암모늄으로부터 선택되고, Z는 -O-, -COO-, -OOC-, -CONH-, 및 -NHCO-로부터 선택되고, Rl, R2, R3은 독립적으로 수소 및 메틸로부터 선택되고, R4는 Cl-C4 알킬이고, R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌, 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다.
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  14. 제1항에 있어서, 상기 결합제 조성물이 하기 화학식을 갖는 1종 이상의 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 양이온 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 중합 생성물인 부직포.
    Figure 112009076991218-pct00007
    상기 식 중, x = 1 내지 15 몰%, y = 60 내지 99 몰%, 및 z = 0 내지 30 몰%이고, R3은 수소 및 메틸로부터 선택되고, R4는 Cl-C4 알킬이고, R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌, 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다.
  15. 제1항에 있어서, 상기 결합제 조성물이 하기 화학식을 갖는 것인 부직포.
    Figure 112009076991218-pct00008
    상기 식 중, x = 1 내지 15 몰%, y = 85 내지 99 몰%이고, R4는 Cl-C4 알킬이다.
  16. 제15항에 있어서, 상기 결합제 조성물에서 x = 3 내지 6 몰%이고, y = 94 내지 97 몰%이고, R4는 메틸인 부직포.
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  34. 섬유 물질; 및
    하기 화학식을 갖는 조성물을 포함하는, 상기 섬유 물질을 일체 웹으로 결합시키기 위한 결합제 조성물
    을 포함하며, 상기 섬유 물질은 1가 또는 2가 염을 0.3 중량% 내지 10 중량% 함유하는 염 수용액 중에서는 분산성이 아니며, 상기 섬유 물질은 200 ppm 이하의 칼슘 또는 마그네슘 이온을 함유하는 물 중에서는 분산성인
    섬유 기재.
    Figure 112009076991218-pct00009
    상기 식 중, x = 1 내지 15 몰%, y = 60 내지 99 몰%, 및 z = 0 내지 30 몰%이고, Q는 Cl-C4 알킬 암모늄, 4차 Cl-C4 알킬 암모늄 및 벤질 암모늄으로부터 선택되고, Z는 -O-, -COO-, -OOC-, -CONH-, 및 -NHCO-로부터 선택되고, Rl, R2, R3은 독립적으로 수소 및 메틸로부터 선택되고, R4는 Cl-C4 알킬이고, R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌, 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다.
  35. 제34항에 있어서, 상기 조성물이 하기 화학식을 갖는 1종 이상의 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 양이온 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 중합 생성물인 섬유 기재.
    Figure 112009038972417-pct00010
    상기 식 중, x = 1 내지 15 몰%, y = 60 내지 99 몰%, 및 z = 0 내지 30 몰%이고, R3은 수소 및 메틸로부터 선택되고, R4는 Cl-C4 알킬이고, R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌, 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다.
  36. 제34항에 있어서, 상기 조성물이 하기 화학식을 갖는 섬유 기재.
    Figure 112009038972417-pct00011
    상기 식 중, x = 1 내지 15 몰%, y = 85 내지 99 몰%이고, R4는 C1-C4 알킬이다.
  37. 제36항에 있어서, 상기 x = 3 내지 6 몰%, y = 94 내지 97 몰%이고, R4는 메틸인 섬유 기재.
  38. 제34항의 섬유 기재를 포함하는 수분산성 용품.
  39. 제35항의 섬유 기재를 포함하는 수분산성 용품.
  40. 제36항의 섬유 기재를 포함하는 수분산성 용품.
  41. 제37항의 섬유 기재를 포함하는 수분산성 용품.
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