KR101245908B1 - 초흡수체 진출이 적은 신축성 흡수 복합체 - Google Patents

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리사 마리 제이콥슨
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명의 용품은 엘라스토머 중합체 섬유의 매트릭스 내에 유효하게 함유된 일정량의 초흡수성 입자(32)를 포함하는 신축성 흡수 복합체(30)을 포함한다. 특정 면에서, 복합체 용품은 복합체의 총 중량을 기준으로 약 60 중량% 이상의 초흡수성 입자 및 약 40 중량% 이하의 엘라스토머 중합체 섬유를 포함할 수 있다. 다른 면에서, 복합체 용품은 높은 신축성을 제공할 수 있다. 추가적인 측면은 낮은 진출 값을 제공한다. 특정 구성형태는 예를 들면 약 30 % 이상의 신축성 값을 제공할 수 있다. 추가적인 측면은 약 2 % 이하의 진출 값을 제공하는 구성형태를 포함할 수 있다. 다른 면에서, 본 발명은 약 1.2 % 이하의 진출 값을 제공할 수 있다. 추가의 면에서, 흡수 복합체는 열 가공가능한 처리-재료로 된 코팅을 갖는 초흡수성 입자를 포함할 수 있다. 추가적인 측면은 수용성인 처리-재료를 포함할 수 있다.
엘라스토머 중합체 섬유, 신축성 흡수 복합체, 높은 신축성, 낮은 진출 값

Description

초흡수체 진출이 적은 신축성 흡수 복합체{STRETCHABLE ABSORBENT COMPOSITE WITH LOW SUPERABSORBENT SHAKE-OUT}
본 발명은 흡수 복합체 용품에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 개인 위생 용품, 예를 들면 흡수 여성 위생 용품, 성인 실금자용 용품, 소아 배변훈련용 팬츠, 유아 기저귀 등에 혼입될 수 있는 흡수 복합체에 관한 것이다.
배출된 체액을 흡수하도록 의도된 흡수 제품이 당 업계에 공지되어 있다. 상기 흡수 제품은 일반적으로 체액을 흡수하고 보유할 수 있는 섬유상 덩어리 또는 다른 흡수체를 포함한다. 유사하게, 뇨, 혈액 및(또는) 월경액과 같은 액체를 흡수 및 보유하는데 여성 위생 용품이 사용되어 왔음은 잘 알려져 있다. 흡수 용품은 흡입층, 분포층, 보유층 등과 같은 액체-취급층들로 이루어진 다양한 시스템을 포함하였다. 흡수 용품은 또한 증가된 흡수능을 제공하기 위해 유효량의 초흡수성 재료를 포함하였다. 추가로, 흡수 용품은 힌지 작용을 제공하기 위해 또는 원하는 액체의 흐름을 보내거나 또는 억제하기 위하여 용품의 신체측 표면 상에 분포된 엠보스 패턴들을 포함하였다. 다른 배치의 흡수 용품들은 착용자의 속옷 내 선택된 위치에서 용품을 제자리에 보유하는 것을 도울 수 있는 날개부를 포함하였다. 각종 패스너를 사용하여 보통의 사용 동안에 날개부를 원하는 구성형태로 고정하였 다. 패스너는 접착제 패스너 뿐만 아니라 서로 맞물리는 기계식 패스너를 포함하였고, 기계식 패스너는 종래의 후크-앤드-루프 패스너를 포함하였다. 흡수 용품의 각종 성분들의 특정 배치들은 바람직한 수준의 연신성 또는 엘라스토머 신축성을 제공하도록 구성되었다.
그러나, 종래의 흡수 시스템은 섬유상 매트릭스 내에 초흡수성 입자들의 원하는 수준의 수용과 함께 원하는 수준의 신축성을 제공하지 못하였다. 이러한 종래의 흡수 시스템이 섬유들의 매트릭스 내에 초흡수성 입자들을 포함하는 복합체를 제공하도록 구성될 때 복합체는 원하는 수준의 신축성 및 입자 수용을 제공하지 못하였다. 초흡수성 재료의 입자들이 관련된 섬유들의 매트릭스 내에 적절하게 고정 및 보유되지 못하였고, 흡수 복합체는 과도한 양의 입자 진출(振出)(shake-out)을 나타냈다. 그 결과, 이러한 종래의 시스템은 복합체로부터 떨어져 나온 초흡수성 입자들을 함유하고 입자들이 사용자의 신체와 접촉하는 것을 막기 위하여 차단 재료들로 된 추가적인 엔벨로프 구조를 필요로 하였다.
<발명의 간단한 설명>
일반적으로 말하면, 본 발명은 엘라스토머 중합체 섬유의 매트릭스 내에 유효하게 함유된 일정량의 초흡수성 입자를 포함하는 신축성 흡수 복합체를 포함하는 용품을 제공한다. 특정 면에서, 복합체 용품은 흡수 복합체의 총 중량을 기준으로 약 60 중량% 이상의 초흡수성 입자 및 약 40 중량% 이하의 엘라스토머 중합체 섬유를 포함할 수 있다. 다른 면에서, 복합체 용품은 높은 신축성을 제공할 수 있다. 복합체 용품의 추가적인 측면은 낮은 진출을 제공하도록 구성될 수 있다. 본 발명 의 특정 구성형태는 약 30 % 이상의 신축성 값을 제공할 수 있다. 추가적인 측면은 약 2 % 이하의 진출 값을 제공할 수 있다. 다른 면에서, 본 발명은 약 1.2 % 이하의 진출 값을 제공할 수 있다. 추가의 면의 흡수 복합체는 열 가공가능한 처리-재료로 된 코팅을 갖는 초흡수성 입자를 포함할 수 있다. 추가적인 측면은 수용성인 처리-재료를 포함할 수 있다.
각종 특징 및 구성형태를 원하는 배치로 혼입함으로써, 본 발명의 용품은 예를 들면 신축성, 흡수능 및 입자-수용의 원하는 조합을 갖는 개선된 흡수 복합체를 제공할 수 있다. 용품은 개선된 맞음새 및 안락함을 제공할 수 있다. 용품은 또한 원하는 수준의 흡수능 및 신축성을 또한 제공하면서 추가적인 차단층 또는 수용 성분들에 대한 필요를 제거함으로써 보다 효율적으로 제조될 수 있다.
본 발명의 각종 특징, 측면 및 이점들은 하기하는 상세한 설명, 첨부된 특허청구의 범위 및 수반되는 도면을 참고로 하여 보다 잘 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 흡수 복합체를 포함하는 대표적인 개인 위생 용품의 신체측의 부분적으로 잘라낸 대표적인 상부 평면도를 나타낸다.
도 1A는 도 1에 대표적으로 나타낸 용품을 관통하는 길이방향 단면의 대표적인 도면을 나타낸다.
도 2는 날개형 측면 패널을 포함하는 대표적인 개인 위생 용품의 신체측의 대표적인 상부 평면도를 나타낸다.
도 3은 본 발명의 흡수 복합체를 포함하는 다른 대표적인 개인 위생 용품의 신체측의 부분적으로 잘라낸 대표적인 상부 평면도를 나타낸다.
도 3A는 도 3에 대표적으로 나타낸 용품을 관통하는 길이방향 단면의 대표적인 도면을 나타낸다.
도 4는 엘라스토머성 흡수 복합체 웹을 제조하기 위한 대표적인 방법 및 장치를 나타낸다.
본 명세서에서 사용될 때 용어 "포함한다(comprises)", "포함하는(comprising)" 및 원형 용어 "포함한다(comprises)"로부터의 다른 파생어들은 언급된 임의의 특징, 구성요소, 정수(integers), 단계 또는 성분들의 존재를 명시하고, 1개 이상의 다른 특징, 구성요소, 정수, 단계, 성분 또는 이들 군의 존재 또는 첨가를 배제하지 않는 변경할 수 있는 용어임을 알아야 한다.
용어 "입자", "입자들", "미립자", "미립자들" 등은 재료가 일반적으로 별개의 단위들의 형태로 있는 것을 의미한다. 단위들은 과립, 분말, 구, 미분 재료 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 입자들은 예를 들면 입방체, 막대-유사형, 다각형, 구형 또는 반구형, 원형 또는 반원형, 모난 형, 불규칙형 등과 같은 임의의 바람직한 형태를 가질 수 있다. 큰 최대 치수/최소 치수 비를 갖는 구형, 예를 들면 침, 플레이크 및 섬유도 또한 본원에서 포함되도록 의도된다. 용어 "입자" 또는 "미립자"는 또한 하나 초과의 개별 입자, 미립자 등을 포함하는 응집물을 포함할 수 있다. 추가적으로, 입자, 미립자 또는 이들의 임의의 바람직한 응집물은 하나 초과의 유형의 재료들로 구성될 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "부직포"는 인터레잉되었지만 식별가능한 반복되는 방식으로 인터레잉되지는 않은 개개의 섬유 또는 필라멘트의 구조를 갖는 직물 웹을 말한다.
본원에 사용된 용어 "스펀본드" 또는 "스펀본디드 섬유"는 용융 열가소성 재료가 방사구의 다수의 미세한, 일반적으로 원형인 모세관으로부터 필라멘트로서 압출하고, 그 후에 압출된 필라멘트의 직경을 급격하게 감소시킴으로써 형성되는 섬유를 말한다.
본원에서 사용된 용어 "멜트블로운 섬유"는 용융된 열가소성 재료를 다수개의 미세한, 일반적으로 원형인 다이 모세관을 통해, 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하여 그의 직경을 감소시키는 고속의 일반적으로 가열된 가스(예를 들면, 공기) 스트림으로 용융 실 또는 필라멘트로서 압출시킴으로써 제조된 섬유를 말한다. 그후에, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 상에 퇴적되어 무작위로 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다.
본원에서 사용된 "코폼"은 공기-현탁된 셀룰로스 섬유를 멜트블로운 섬유의 스트림 내로 동시에 블로잉하면서 멜트블로운 중합체 재료를 공기 성형하여 제조된 멜트블로운 섬유 및 셀룰로스 섬유의 블렌드를 설명하기 위한 것이다. 코폼 재료는 또한 다른 재료, 예를 들면 초흡수성 입자들을 포함할 수도 있다. 목재 섬유를 함유하는 멜트블로운 섬유는 유공 벨트에 의해 제공되는 바와 같은 성형 표면 상에 수집된다. 성형 표면은 성형 표면 상에 놓여진, 스펀본디드 직물 재료와 같은 기체-투과성 재료를 포함할 수 있다.
"엘라스토머성" 및 "탄성"은 천연 고무의 성질과 비슷한 성질을 나타내는 재료 또는 복합체를 말하는데 상호 교환가능하게 사용된다. 엘라스토머 재료는 일반적으로 신축되거나 또는 다른 방식으로 변형된 다음, 신축 또는 변형력이 제거된 후 그의 형태의 상당 부분을 회복할 수 있다.
"중합체"는 단일중합체, 공중합체, 예를 들면 블록, 그라프트, 랜덤 및 번갈기 공중합체, 삼원공중합체 등, 및 이들의 블렌드 및 변형물을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 게다가, 달리 구체적으로 제한되지 않는 한, 용어 "중합체"는 재료의 모든 가능한 배위적 이성질체를 포함한다. 이들 배위는 이소택틱, 신디오택틱 및 어택틱 대칭을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
어구 "복합 액체"는 불균질한 물리적 및(또는) 화학적 성질들을 갖는 다수개의 성분들을 포함하는 점탄성 액체인 것으로 일반적으로 특성화되는 액체를 설명한다. 복합 액체의 취급에 있어서 흡수체 또는 흡수 재료의 효능에 도전하는 것이 다수개의 성분들의 불균질한 특성이다. 복합 액체와는 대조적으로, 뇨, 생리 식염수, 물 등과 같은 단순 액체는 비교적 낮은 점도를 갖고, 균질한 물리적 및(또는) 화학적 성질을 갖는 하나 이상의 성분들을 포함하는 것으로 일반적으로 특성화된다. 균질한 특성을 갖는 결과로서, 단순 액체의 하나 이상의 성분들은 흡수 또는 흡착 동안에 실질적으로 유사하게 거동하지만, 단순 액체의 일부 성분들은 다른 것들보다 더 쉽게 흡수 또는 흡착될 수 있다.
비록 복합 액체가 불균질한 성질을 갖는 특정 성분들을 포함하는 것으로 본원에서 일반적으로 특성화되지만, 복합 액체의 각 특정 성분은 일반적으로 균질한 성질을 갖는다. 예를 들면 3개의 특정 성분, 즉 적혈구, 혈액 단백질 분자 및 물 분자를 갖는 대표적인 복합 액체를 생각해 보자. 관찰시에, 당 업계의 통상의 숙련인은 그들의 일반적으로 불균질한 특성들에 따라 3개의 특성 성분들 각각을 쉽게 구별할 수 있다. 게다가, 적혈구 성분과 같은 특정 특이적 성분을 관찰할 때, 당 업계의 통상의 숙련인은 적혈구의 일반적으로 균질한 특성을 쉽게 인식할 수 있다.
어구 "흡수 용품"은 체액을 흡수 및 포함할 수 있는 기구를 말하며, 보다 구체적으로, 신체로부터 배출되는 각종 액체를 흡수 및 포함하기 위하여 피부에 맞대어 또는 근처에 놓여지는 기구를 말한다. 용어 "일회용"은 본원에서 한번의 사용 후에 세탁되거나 또는 다른 방식으로 보관되거나 또는 흡수 용품으로 재사용되지 않는 흡수 용품을 설명하는데 사용된다. 이러한 일회용 흡수 용품의 예는 수술용 드레이프, 가운 및 멸균 랩을 포함하는 보건 위생 관련 제품; 여성 위생 제품(예를 들면, 생리대, 팬티라이너, 탐폰, 음순간 기구 등), 유아용 기저귀, 소아용 배변훈련용 팬츠, 성인 실금자용 제품 등; 뿐만 아니라 흡수성 와이프 및 커버 매트를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다.
일회용 흡수 용품은 표면시트, 표면시트에 연결된 이면시트 및 표면시트와 이면시트 사이에 위치하고 보유된 흡수체 코어를 포함할 수 있다. 표면시트는 흡수 용품에 의해 보유 또는 보관되도록 의도되는 액체에 유효하게 투과성이고, 이면시트는 의도된 액체에 실질적으로 불투과성 또는 다르게는 유효하게 불투과성일 수 있거나 또는 그렇지 않을 수 있다. 흡수 용품은 또한 다른 성분, 예를 들면 액체 흡상층, 액체 흡입층, 액체 분포층, 전달층, 차단층, 랩핑층 등, 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일회용 흡수 용품 및 그의 성분들은 신체-접촉 표면 및 가먼트-접촉 표면을 제공하도록 기능할 수 있다. 본원에서 사용된 신체-접촉 또는 신체측 표면은 보통의 사용 동안 착용자의 신체를 향해 배치되거나 또는 신체에 인접하게 위치하도록 의도된 용품의 표면 또는 성분을 의미하는 반면에, 바깥쪽의, 외부-접촉 또는 가먼트측 표면이 반대쪽에 있고, 보통의 사용 동안에 착용자의 신체로부터 먼쪽을 향하게 배치되도록 의도된다. 이러한 외부 표면은 흡수 용품을 착용하였을 때 착용자의 속옷을 향해 또는 속옷에 인접하게 위치하도록 배열될 수 있다.
도 1 내지 3A는 본 발명을 혼입하도록 구성될 수 있는, 대표적으로 나타낸 개인 위생 흡수 용품과 같은 적합한 용품(20)의 예를 예시한다. 용품은 흡수체 구조물을 포함할 수 있고, 흡수체는 흡수 복합체 성분(30)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 흡수 복합체는 상당량의 신축성을 갖고, 초흡수성 재료(SAM)의 입자들을 포함한다. 추가적으로, 초흡수성 입자들은 섬유의 매트릭스 내에 유효하게 함유될 수 있다. 따라서, 용품은 섬유의 매트릭스와 함께 유효하게 함유된 일정량의 초흡수성 입자(32)를 포함하는 신축성 흡수 복합체(30)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 섬유상 매트릭스는 유효량의 엘라스토머 중합체 섬유(34)를 포함할 수 있다. 특정 면에서, 복합체(30)은 복합체의 총 중량을 기준으로 약 60 중량% 이상의 초흡수성 입자 및 약 40 중량% 이하의 엘라스토머 중합체 섬유를 포함할 수 있다. 다른 면에서, 신축성 복합체는 높은 신축성 값을 제공할 수 있다. 신축성 복합체의 추가적인 측면은 뚜렷하게 낮은 진출 값을 제공하는 구성형태를 포함할 수 있다. 본 발명의 특정 구성형태는 예를 들면 약 30 % 이상의 신축성을 제공할 수 있다. 추가적인 측면은 약 2 % 이하의 진출 값을 제공하는 구성형태를 포함할 수 있다. 또 다른 면에서, 본 발명은 약 1.2 % 이하의, 약 1 % 이하의 또는 약 0.5 % 이하의 진출 값을 제공할 수 있다. 본 발명의 흡수 복합체의 추가의 면은 열 가공가능한 처리-재료로 된 코팅을 갖는 초흡수성 입자를 포함할 수 있다. 추가적인 측면은 수용성인 처리-재료를 포함할 수 있다.
바람직한 배치에서, 예를 들면 용품(20) 및 그의 관련 성분들(예를 들면, 흡수 복합체(30))은 용품의 지정된 y축을 따른 길이방향의 종방향(22), 용품의 지정된 x축을 따른 가로 방향의 측방향으로 연장되는 횡방향(24) 및 용품의 지정된 z-방향(23)을 따른 두께 치수를 가질 수 있다. 추가적으로, 용품은 제1 및 제2의 길이방향 양쪽 말단부(72 및 72a) 및 말단부들 사이에 위치한 중간부(76)을 포함할 수 있다. 대표적으로 나타낸 바와 같이, 용품의 길이방향 치수는 용품의 측방향 치수보다 상대적으로 더 크다. 용품(20)은 추가로 신체측 커버 또는 표면시트(26) 및 외부 커버 배플 또는 이면시트(28)을 포함할 수 있다. 흡수 구조물은 표면시트와 이면시트 성분들 사이에 위치할 수 있고, 표면시트 및 이면시트는 실질적으로 공통 경계의 것일 수 있거나 또는 아닐 수 있다. 특정 구성형태는 흡수체의 말단 연부를 지나 연장되는 표면시트 및 이면시트를 포함할 수 있고, 표면시트 및 이면시트의 연장부는 서로 부착되어 주변 결합을 제공할 수 있다. 바람직한 배열에서, 표면시트는 액체 투과성일 수 있고, 이면시트는 유효하게 액체 불투과성일 수 있다. 또 다른 면에서, 흡수체 구조물은 엘라스토머 흡수 복합체(30)을 포함할 수 있고, 추가적인 흡수 성분, 예를 들면 흡입 성분, 분포 성분, 성형 성분, 보유 성분 등, 뿐만 아니라 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 용품에 사용된 성분들 중 임의의 것 또는 모두는 신축성 흡수 복합체(30)에 의해 나타내지는 것과 유사한 엘라스토머 특성을 갖도록 구성될 수 있다. 각종 성분들, 특히 흡수 성분은 액체 흡입 시간, 흡수체 포화능, 흡수체 보유능, 용품의 두께 및 x-y 방향을 따른 액체 분포, 형태 유지 및 미관의 바람직한 조합을 제공하도록 선택적으로 구성되고 배치된 흡수능을 갖는 대응하는 구성형태, 밀도의 구성형태, 기본 중량의 구성형태 및(또는) 크기의 구성형태를 가질 수 있다.
그의 각종 특징 및 구성형태들을 단독으로 및 유효한 조합으로 혼입함으로써, 본 발명의 용품은 신축성, 흡수능 및 입자-수용의 바람직한 조합을 갖는 개선된 흡수 복합체를 제공할 수 있다. 용품은 조기 누출을 일으키기 쉽지 않을 수 있고, 착용자에게 안락함 및 맞음새의 개선, 보호의 개선 및 확신의 증가를 제공할 수 있다. 추가적으로, 용품은 보다 효율적으로 바람직한 수준의 흡수능 및 입자들의 적은 진출을 제공하도록 제조될 수 있다. 예를 들면, 용품은 과도한 양의 느슨한 초흡수성 입자들을 함유하기 위한 추가적인 차단층 또는 랩핑 성분들에 대한 요구를 없애는 것을 도울 수 있다.
흡수 복합체 성분(30)은 유효량의 엘라스토머 중합체를 포함할 수 있다. 특정 면에서, 엘라스토머 중합체 섬유의 양은 신축성 흡수 복합체(30)의 총 중량을 기준으로 최소 약 5 중량% 이상일 수 있다. 중합체 섬유의 양은 다르게는 약 7 중량% 이상일 수 있고, 임의로는 바람직한 이점들을 제공하기 위해 약 10 중량% 이상일 수 있다. 다른 면에서, 엘라스토머 중합체 섬유의 양은 최대 약 40 중량% 이하일 수 있다. 중합체 섬유의 양은 다르게는 약 25 중량% 이하일 수 있고, 임의로는 바람직한 이점들을 제공하기 위해 약 15 중량% 이하일 수 있다.
엘라스토머 중합체 섬유의 양이 바람직한 값 밖에 있는 경우, 다양한 단점들이 발생할 수 있다. 불충분한 양의 멜트블로운 중합체 섬유는 부적절한 수준의 구조적 일체성 및 엘라스토머성 신축 및 수축할 수 있는 부적절한 능력을 제공할 수 있다. 과도하게 높은 양의 멜트블로운 섬유는 초흡수성 입자들을 너무 빽빽하게 보유하여 충분한 양의 팽윤을 가능하게 하지 못할 수 있다. 초흡수성 입자들의 제한된 팽윤은 복합체의 흡수능을 과도하게 제한할 수 있다. 멜트블로운 중합체가 일반적으로 소수성인 경우, 과도하게 많은 양의 멜트블로운 섬유는 복합체가 액체를 습득하는 흡입 속도를 바람직하지 못하게 제한할 수 있고, 흡수 복합체의 다른 부분으로의 액체의 분포를 제한할 수 있다.
중합체 섬유의 엘라스토머 재료는 경우에 따라, 올레핀 엘라스토머 또는 비-올레핀 엘라스토머를 포함할 수 있다. 예를 들면, 엘라스토머 섬유는 올레핀계 공중합체, 폴리에틸렌 엘라스토머, 폴리프로필렌 엘라스토머, 폴리에스테르 엘라스토머, 폴리이소프렌, 가교결합된 폴리부타디엔, 이블록, 삼블록, 사블록 또는 다른 다블록 열가소성 엘라스토머 및(또는) 가요성 공중합체, 예를 들면 수소첨가 부타디엔-이소프렌-부타디엔 블록 공중합체를 포함하는 블록 공중합체; 스테레오블록 폴리프로필렌; 에틸렌-프로필렌-디엔 삼원공중합체 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 단량체(EPDM) 고무, 에틸렌-프로필렌 랜덤 공중합체(EPM), 에틸렌 프로필렌 고무(EPR), 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 및 에틸렌-메틸 아크릴레이트(EMA)를 포함하는 그라프트 공중합체; 및 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS), 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS), 스티렌-이소프렌-부타디엔-스티렌(SIBS), 스티렌-에틸렌/부틸렌-스티렌(SEBS), 또는 스티렌-에틸렌/프로필렌-스티렌(SEPS)와 같은 이블록 및 삼블록 공중합체를 포함하는 스티렌 블록 공중합체(텍사스주 휴스톤의 크라톤 인크.(Kraton Inc.)로부터 상품명 크라톤(KRATON) 엘라스토머 수지 하에, 또는 엑슨모빌 케미칼 캄파니(ExxonMobil Chemical Company)의 계열사인 덱스코(Dexco)로부터 상품명 벡터(VECTOR)(SIS 및 SBS 중합체) 하에 얻을 수 있음); 동적 가황 엘라스토머-열가소성수지 블렌드와 열가소성 엘라스토머의 블렌드; 열가소성 폴리에테르 에스테르 엘라스토머; 이오노머 열가소성 엘라스토머; 이.아이. 듀퐁 드 네모아스 캄파니(E.I. Du Pont de Nemours Co.)로부터 상품명 라이크라(LYCRA) 폴리우레탄 하에 입수가능한 것 및 노베온, 인크.(Noveon, Inc.)로부터 입수가능한 에스탄(ESTANE)을 포함하는 열가소성 탄성 폴리우레탄; 아토 케미칼 캄파니(Ato Chemical Company)로부터 상품명 페박스(PEBAX) 폴리에테르 블록 아미드 하에 입수가능한 폴리에테르 블록 아미드를 포함하는 열가소성 탄성 폴리아미드; 이.아이. 듀퐁 드 네모아스 캄파니로부터 상품명 하이트렐(HYTREL) 하에 및 인디애나주 에반스빌의 디에스엠 엔지니어링 플라스틱스(DSM Engineering Plastics)로부터 아르니텔(ARNITEL) 하에 입수가능한 것 및 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Co.)로부터 상표명 어피니티(AFFINITY) 하에 입수가능한, 약 0.89 그램/세제곱센티미터 미만의 밀도를 갖는 단일-부위 또는 메탈로센-촉매된 폴리올레핀을 포함하는 열가소성 탄성 폴리에스테르; 및 이들의 조합물을 포함한다.
본원에 사용된 삼블록 공중합체는 ABA 구조를 갖는데, 여기서 A는 타입 A의 몇개의 반복 단위들을 나타내고, B는 타입 B의 몇 개의 반복 단위들을 나타낸다. 상기에서 언급한 바와 같이, 스티렌 블록 공중합체의 몇몇 예는 SBS, SIS, SIBS, SEBS 및 SEPS이다. 이들 공중합체에서, A 블록은 폴리스티렌이고, B 블록은 고무 성분이다. 일반적으로 이들 삼블록 공중합체는 수 천으로부터 수십만까지 변할 수 있는 분자량을 갖고, 스티렌 함량은 삼블록 공중합체의 중량을 기준으로 5% 내지 75% 범위일 수 있다. 이블록 공중합체는 삼블록과 유사하지만, AB 구조를 갖는다. 적합한 이블록은 A 블록 대 B 블록의 비가 동일한 삼블록 분자량의 대략 절반인 분자량을 갖는 스티렌-이소프렌 이블록을 포함한다.
바람직한 배치에서, 중합체 섬유는 스티렌 블록 공중합체, 탄성 폴리올레핀 중합체 및 공중합체 및 EVA/AMA 유형 중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 재료를 포함할 수 있다.
특정 배치에서, 예를 들면 중합체 섬유의 엘라스토머 재료는 크라톤 인크.로부터의 크라톤 블렌드 G 2755; 및 엑슨모빌 케미칼 캄파니로부터 상품명 비스타맥스(VISTAMAXX) 상품 표시 하에 입수가능한 다양한 상업용 등급의 저 결정도 저 분자량 메탈로센 폴리올레핀을 포함할 수 있다. 크라톤 재료는 스티렌 에틸렌-부틸렌 스티렌 중합체, 에틸렌 왁스 및 점착성부여 수지의 블렌드인 것으로 생각된다. 비스타맥스 재료는 메탈로센 프로필렌 에틸렌 공중합체인 것으로 생각된다.
다른 특징으로, 중합체 섬유는 유효량의 계면활성제를 포함한다. 계면활성제는 임의의 유효한 방식으로 중합체 섬유와 합해질 수 있다. 계면활성제를 합하기 위한 다양한 기술들은 종래적인 것으로 당 업계의 통상의 숙련인에게 공지되어 있다. 예를 들면, 계면활성제는 사용된 중합체와 배합되어 멜트블로운 섬유를 형성할 수 있다. 특정 특징으로, 계면활성제는 섬유들의 냉각시 섬유들의 외부 표면으로 유효하게 이동 또는 응리되도록 구성될 수 있다. 다르게는, 계면활성제는 섬유들이 성형된 후에 중합체 섬유에 인가되거나 또는 중합체 섬유와 합해질 수 있다.
중합체 섬유는 계면활성제 및 섬유의 총 중량을 기준으로 유효량의 계면활성제를 포함한다. 특정 면에서, 중합체 섬유는 물 추출로 측정하였을 때, 최소 약 0.1 중량% 이상을 포함할 수 있다. 계면활성제의 양은 다르게는 약 0.15 중량% 이상일 수 있고, 임의로는 바람직한 이점들을 제공하기 위해 약 0.2 중량% 이상일 수 있다. 다른 면에서, 계면활성제의 양은 일반적으로 최대 약 2 중량% 이하일 수 있다. 계면활성제의 양은 다르게는 약 1 중량% 이하일 수 있고, 다르게는 개선된 성능을 제공하기 위해 약 0.5 중량% 이하일 수 있다.
계면활성제의 양이 바람직한 범위 밖에 있는 경우, 다양한 단점들이 발생할 수 있다. 예를 들면, 과도하게 적은 양의 계면활성제는 소수성 멜트블로운 섬유가 흡수된 액체로 습윤될 수 없게 할 수 있다. 과도하게 높은 양의 계면활성제는 계면활성제가 섬유로부터 세척되어 나가게 하여 복합체의 액체를 수송할 수 있는 능력을 바람직하지 못하게 방해할 수 있다. 계면활성제를 배합하거나 EH는 다른 방식으로 열가소성 중합체에 내부적으로 첨가한 경우, 과도하게 높은 양의 계면활성제가 중합체 섬유의 열등한 형성을 야기하는 조건을 생성할 수 있다.
바람직한 구성형태로, 계면활성제는 폴리에틸렌 글리콜 에스테르 응축물 및 알킬 글리코시드 계면활성제를 포함하는 군으로부터 선택된 1종 이상의 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 계면활성제는 40% 물 및 60% d-글루코스, 데실, 옥틸 에테르 및 올리고머로 구성될 수 있는 글루코폰(GLUCOPON) 계면활성제일 수 있다.
분무 부착된(sprayed-on) 계면활성제의 특정 예는 0.20 Kg의 클루코폰 220 UP 계면활성제 및 0.36 Kg의 알코벨(ALCHOVEL) 베이스 N-62 계면활성제와 혼합된 16 L의 열수(약 45 ℃ 내지 50 ℃)를 포함하는 물/계면활성제 용액을 포함할 수 있다. 이것은 1:3 비의 글루코폰 220 UP 계면활성제 대 알코벨 베이스 N-62 계면활성제이다. 글루코폰 220 UP는 미국 오하이오주 신시내티에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 코그니스 코포레이션(Cognis Corporation)으로부터 입수가능하다. 아코벨 베이스 N-62는 미국 델라웨어주 뉴 캐슬에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 유니퀘마(Uniqema)로부터 입수가능하다. 분무-첨가된 계면활성제를 사용할 때, 비교적 보다 적은 양의 분무-첨가된 계면활성제는 바람직한 초흡수성 입자들의 수용을 제공하는데 바람직할 수 있다. 과도한 양의 액체 계면활성제는 용융된 엘라스토머 멜트블로운 섬유에 대한 초흡수성 입자들의 바람직한 부착을 방해할 수 있다.
엘라스토머 섬유 중합체와 배합될 수 있는 내부 계면활성제 또는 습윤제의 한 예는 마페그(MAPEG) DO 400 PEG (폴리에틸렌 글리콜) 에스테르를 포함할 수 있다. 이 재료는 미국 텍사스주 프리포트에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 바스프(BASF)로부터 입수가능하다. 기타 내부 계면활성제는 폴리에테르, 지방산 에스테르, 비누 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
특정 면에서, 유효량의 중합체 섬유는 최소 약 8 미크론(㎛) 이상의 섬유 직경을 가질 수 있다. 다른 특징은 유효량의 중합체 섬유가 최대 약 20 미크론(㎛) 이하의 섬유 직경을 갖는 구성형태를 가질 수 있다. 추가의 특징에서, 흡수 복합체(30) 중의 20 중량% 이하, 바람직하게는 약 15 중량% 이하의 멜트블로운 엘라스토머 중합체 섬유가 8 ㎛ 이상의 섬유 직경을 갖는다. 또 다른 특징은 약 20 중량% 이하, 바람직하게는 약 15 중량% 이하의 엘라스토머 중합체 섬유가 약 20 ㎛ 초과의 섬유 직경을 갖는 구성형태를 가질 수 있다.
작은 중합체 섬유(섬유 직경 약 8 ㎛ 미만)의 양 또는 비율이 너무 큰 경우, 흡수 복합체(30)은 부적절한 수준의 신축성을 나타낼 수 있다. 과도하게 많은 양의 작은 중합체 섬유는 또한 초흡수성 입자들을 과도하게 고정시켜 초흡수성 입자들 내에서 바람직한 양의 팽윤을 허용하지 못할 수 있다. 추가로 보다 작은 섬유는 응력 결정화될 수 있고, 신축성 복합체(30)의 장력(모듈러스)이 너무 높을 수 있다.
큰 중합체 섬유(섬유 직경 약 20 ㎛ 초과)의 양 또는 비율이 너무 큰 경우, 흡수 복합체(30)은 부적절한 수준의 입자 수용을 나타낼 수 있다. 멜트블로운 엘라스토머 섬유는 충분한 양의 섬유 표면적을 제공하지 못할 수 있고, 초흡수성 입자는 엘라스토머 중합체 섬유의 매트릭스 내에 적절하게 포함 및 보유되지 못할 수 있다.
다른 특징으로, 엘라스토머 중합체 섬유는 선택된 용융 유량(MFR)을 갖는 중합체 재료로부터 제조될 수 있다. 특정 면에서, MFR은 최대 약 300 이하일 수 있다. 다르게는, MFR은 약 230 또는 250 이하일 수 있다. 다른 면에서, MFR은 최소 약 20 이상일 수 있다. MFR은 다르게는 약 100 이상일 수 있으며, 임의로는 바람직한 성능을 제공하기 위해 약 175 또는 180 이상일 수 있다. 설명된 용융 유량은 10분 당의 흐름 그램의 단위(g/10분)를 갖는다. 용융 유량 파라미터는 공지되어 있으며, 종래의 기술에 의해, 예를 들면 시험 ASTM D-1238-70 "압출 플라스토미터" 표준 조건 "L" 230 ℃ 및 2.16 ㎏의 인가된 힘을 사용하여 측정될 수 있다.
신축성 흡수 복합체의 추가의 특징은 바람직한 변형 신장율을 제공하기 위해 비교적 적은 표준화 하중 값이 요구되는 구성형태를 포함할 수 있다. 신축성 흡수 복합체의 바람직한 배치는 선택된 엘라스토머 재료로부터 제조된 섬유들을 포함하도록 구성될 수 있다. 이러한 엘라스토머 재료가 멜트블로운 섬유 웹으로 성형될 때, 생성되는 섬유상 웹은 신축될 때 적은 표준화 하중을 제공할 수 있다. 바람직한 특징으로, 엘라스토머 재료로부터 성형된 신축성 섬유상 웹은 약 30 % 이상의 변형 신장율을 제공할 수 있다. 섬유상 웹의 낮은 표준화 하중 값은 또한 보다 큰 수준의 신장율에서 제공될 수 있다. 바람직하게는, 낮은 표준화 하중 값은 약 100% 이하의 응력에서 계속해서 제공될 수 있다. 본 명세서의 목적상, 하중은 멜트블로운 웹의 기본 중량의 각 65 g/㎡ 증가분에 대하여 표준화된, 65 g/㎡의 기본 중량에 대하여 및 1 인치(2.54 ㎝)의 폭에 대하여 표준화된다(g/인치):
(그램 단위의 하중 ÷ 인치 단위의 샘플 폭) * (65 g/㎡ ÷ g/㎡ 단위의 샘플 기본 중량)
특정 면에서, 표준화 하중 값은 최대 약 300 g/인치 이하일 수 있다. 표준화 하중은 다르게는 약 250 g/인치 이하일 수 있고, 임의로는 바람직한 성능을 제공하기 위해 약 210 g/인치 이하일 수 있다. 표준화 하중 값은 확인된 중합체를 포함하는 멜트블로운 웹에 의해 생성된 그램-힘 단위의 수축성 인장 하중을 나타낸다. 선택된 엘라스토머 재료로부터 구성된 멜트블로운 웹에 의해 제공된 표준화 하중 값의 예는 표 A에 기재되어 있다.
중합체 100% 신장율에서의 하중: 기본 중량 65 g/㎡ 당의 g/인치 (g/인치)
크라톤 G2755 141.83
PLTD 1723, 2.2 psig 368.48
PLTD 1723, 4 psig 419.40
PLTD 1776, 2.2 psig 315.58
PLTD 1776, 4 psig 356.95
PLTD 1777, 2.2 psig 253.63
PLTD 1777, 4 psig 299.74
PLTD 1778, 2.2 psig 201.36
PLTD 1778, 4 psig 233.59
PLTD = 미국 텍사스주 휴스톤의 엑슨모빌 케미칼 캄파니로부터 입수가능한 프로필렌-기재 개발 엘라스토머
표 A 중의 인장 값은 멜트블로운 웹에 대한 모듈러스 버젼을 제공한다. 올레핀 중합체의 PLTD 1778 등급과 같은 올레핀 엘라스토머로 제조된 웹이 크라톤 합성 고무로 만들어진 웹의 낮은 수축력에 근접하는 수축력을 나타낼 수 있음을 알 수 있다. 또한, 수축성 인장 하중은 각 중합체 코드 표시 옆에 파운드/제곱인치 게이지(psig)로 기재된 1차 공기 압력에 의해 제공되는 바와 같이, 멜트블로잉 작업 동안에 섬유가 형성될 때 섬유에 놓여지는 연신력에 의해 영향받는다는 것을 알 수 있다. 추가적으로, 1차 공기 압력 값이 높을수록 다소 더 작은 직경 섬유를 생성할 수 있음을 알 수 있다.
중합체 섬유는 독특한 용융-온도에서 가공된 일정량의 용융 중합체(중합체-용융물)로부터 제조될 수 있다. 특정 면에서, 용융-온도는 최소 약 200 ℃ 또는 약 204 ℃(약 400 ℉) 이상일 수 있다. 용융-온도는 다르게는 약 235 ℃ 이상일 수 있고, 임의로는 개선된 성능을 제공하기 위해 약 240 ℃ 이상일 수 있다. 다른 면에서, 용융-온도는 최대 약 268 ℃(약 515 ℉) 또는 315 ℃ 이하 또는 그 이상일 수 있다. 용융-온도는 다르게는 약 260 ℃ 이하일 수 있고, 임의로는 바람직한 효능을 제공하기 위해 약 255 ℃ 이하일 수 있다.
선택된 용융-온도는 용융 섬유가 멜트블로잉 다이를 떠난 후에 보다 긴 시간 동안 중합체 섬유가 유효하게 연질이고 점착성이게 유지되는 것을 도울 수 있다. 이러한 보다 긴 시간은 초흡수성 입자의 연질의 고온 중합체 재료 내로의 증가된 침투를 가능하게 할 수 있고, 중합체 섬유가 중합체 섬유에 부착된 초흡수성 입자들로 고화 및 켄칭을 끝내게 할 수 있다. 용융-온도가 너무 낮을 경우, 코팅된 초흡수성 입자들은 적절하게 활성화될 수 없고 멜트블로운 섬유에 부착될 수 없다. 용융-온도가 너무 높을 경우, 멜트블로운 섬유는 열등한 형성을 나타낼 수 있고(있거나) 과도하게 감소된 스트레치 특성을 나타낼 수 있다.
추가적으로, 용융-온도는 엘라스토머 중합체 재료의 바람직한 특성이 과도하게 열화되기 시작하는 열화 온도 미만이도록 적절하게 조절된다. 특정 구성형태에서, 예를 들면 엘라스토머 중합체 재료는 최소 약 315 ℃(약 600 ℉) 이상의 열화-온도를 가질 수 있다.
흡수 구조물(예를 들면, 흡수 복합체(30))은 또한 상당량의 기본 초흡수성 재료(예를 들면, 본 명세서에서 기재되는 임의의 바람직한 표면 처리 이전의 초흡수체)를 포함할 수 있고, 기본 초흡수성 재료는 바람직하게는 입자 또는 미립자 형태일 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 초흡수성 재료는 당 업계에 공지되어 있고, 임의의 유효한 형태, 예를 들면 미립자 형태일 수 있다. 일반적으로 말하자면, 초흡수성 재료는 수-팽윤성, 일반적으로 수-불용성의 히드로겔-형성 중합체 흡수성 재료일 수 있고, 이것은 생리 식염수(예를 들면 0.9 중량%의 염화나트륨) 중에서 그의 중량의 약 15배 이상, 바람직하게는 약 20배 이상, 보다 바람직하게는 약 40배 이상, 및 가능하게는 약 60배 이상을 흡수할 수 있다. 히드로겔-형성 중합체 흡수 재료는 유기 히드로겔-형성 중합체 재료로부터 제조될 수 있고, 이것은 천연 재료, 예를 들면 한천, 펙틴 및 구아검; 개질된 천연 재료, 예를 들면 카르복시메틸 셀룰로스, 카르복시에틸 셀룰로스, 키토산염, 및 히드록시프로필 셀룰로스; 및 합성 히드로겔-형성 중합체를 포함할 수 있다. 합성 히드로겔-형성 중합체는 예를 들면 폴리아크릴산의 알칼리 금속 염, 폴리비닐 알콜, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐 모르폴리논, 비닐 술폰산의 중합체 및 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리비닐 아민, 폴리4급 암모늄, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 피리딘 등을 포함한다. 다른 적합한 히드로겔-형성 중합체는 가수분해된 아크릴로니트릴 그라프트 전분, 아크릴산 그라프트 전분 및 이소부틸렌 말레산 무수물 공중합체 및 이들의 혼합물을 포함한다. 히드로겔-형성 중합체는 바람직하게는 가볍게 가교결합되어 재료가 실질적으로 수불용성이게 만든다. 가교결합은 예를 들면 조사에 의해 또는 공유, 이온, 반 데르 바알스 또는 수소 결합에 의할 수 있다. 적합한 기본 초흡수성 재료는 각종 상업적 공급업자, 예를 들면 다우 케미칼 캄파니, 데구사 수퍼업소버, 인크.(Degussa Superabsorber, Inc.), 바스프, 인크. 및 기타로부터 입수가능하다. 초흡수성 재료는 바람직하게는 흡수 시스템의 지정된 저장 또는 보유 부분 내에 포함될 수 있고, 임의로는 흡수 용품의 다른 성분 또는 부분에 사용될 수 있다.
흡수 복합체(30) 중의 초흡수성 재료의 양은 복합체의 총 중량에 대하여 측정하였을 때, 최소 약 60 중량% 이상일 수 있다. 초흡수성 재료의 양은 다르게는 약 65 중량% 이상일 수 있고, 임의로는 개선된 이점을 제공하기 위해 약 70 중량% 또는 75 중량% 이상일 수 있다. 다른 면에서, 초흡수성 재료의 양은 최대 약 95 중량% 이하, 또는 그 이상일 수 있다. 초흡수성 재료의 양은 다르게는 약 90 중량% 이하일 수 있고, 임의로는 바람직한 효능을 제공하기 위해 약 85 중량% 이하일 수 있다.
초흡수체의 양이 바람직한 값 밖인 경우, 흡수 복합체는 높은 흡수능 및 적은 벌크의 부적절한 조합을 가질 수 있다. 많은 양의 다른 흡수성 재료, 예를 들면 목재펄프가 바람직한 수준의 흡수성을 제공하기 위해 필요할 수 있고, 이들 다른 재료들은 흡수 복합체의 두께를 과도하게 증가시킬 수 있고, 복합체의 신축성을 과도하게 감소시킬 수 있다.
초흡수성 입자는 추가로 독특한 표면 처리 재료를 포함할 수 있다. 특정 면에서, 표면 처리는 표면 처리 재료를 이용한 기능성 코팅을 포함할 수 있다. 특정 면에서, 표면 처리는 열 가공가능한 중합체를 포함할 수 있다. 다른 면에서, 표면 처리는 수용성인 중합체를 포함할 수 있다. 코팅은 초흡수성 입자의 기능성 표면 처리를 제공하기 위해 적절한 경우, 불연속 또는 실질적으로 연속적일 수 있다.
일반적으로 말하자면, 처리-재료는 바람직하게는 초흡수성 입자들을 지정된 웹 성형 영역으로 이동시키는 공기 또는 다른 기체의 온도보다 큰 용융-온도를 가질 수 있다. 코팅 중합체는 바람직하게는 코팅 중합체의 융점 또는 연화점 이상의 온도에서 유효량의 점착성을 제공할 수 있다. 바람직한 특징에서, 표면 처리 재료는 최소 약 60 ℃ 이상인 처리-재료 융점 온도를 가질 수 있다. 따라서, 처리 재료는 적합하게 활성화되고 연화되어 멜트블로운 웹-성형 공정 동안에 유효하게 접착성으로 될 수 있고, 초흡수성 입자는 흡수된 복합 재료의 형성된 웹 중에 혼입된 섬유에 보다 효과적으로 부착될 수 있다. 처리 재료는 다르게는 약 70 ℃ 이상의 융점 온도를 가질 수 있고, 임의로는 약 80 ℃ 이상의 융점 온도를 가질 수 있다. 다른 특징으로, 처리-재료의 융점 온도는 약 100 ℃ 이하, 또는 그 이상일 수 있다. 추가의 면에서, 처리-재료 융점 온도는 약 220 ℃ 이하일 수 있고, 다르게는 개선된 성능을 제공하기 위해 약 150 ℃ 이하일 수 있다.
처리-재료의 융점 온도가 바람직한 값 밖인 경우, 처리된 초흡수성 입자들은 과도하게 함께 달라붙어 바람직하지 못하게 응집될 수 있다. 과도하게 함께 달라붙은 초흡수성 입자들은 흡수 복합체(30)을 제조하는데 사용된 웹-성형 공정의 효율 및 효능을 바람직하지 못하게 감소시킬 수 있다.
표면 처리는 또한 친수성이고 수용성인 중합체를 포함할 수 있다. 특정 면에서, 코팅 중합체는 임의의 유효한 도포 기술을 사용하여 초흡수성 입자 상에 용액-코팅될 수 있다. 이러한 용액 코팅 기술은 종래적인 것으로 당 업계에 공지되어 있다. 코팅 중합체의 수용해도는 코팅 중합체와 입상 초흡수체 사이의 보다 큰 응집혁을 제공하는 것을 유리하게 도울 수 있다. 보다 큰 응집력은 코팅 중합체의 열 가공성과 보다 효과적으로 협력할 수 있다. 그 결과, 초흡수성 입자들은 엘라스토머 중합에 섬유의 매트릭스로 보다 효과적으로 보유 및 포함될 수 있다.
기본 초흡수성 재료는 바람직한 열가소성을 나타내는 1종 이상의 약제를 포함하는 처리 재료로 유효하게 표면 처리될 수 있다. 처리된 초흡수성 재료의 표면 상의 선택된 약제 또는 약제들은 가열시, 예를 들면 본원에서 기재된 멜트 블로잉 공정 동안에 열기 또는 다른 물체의 고온 표면과 접촉시 유효하게 연화 또는 용융될 수 있다. 가열된 표면-처리 재료는 열가소성 엘라스토머 섬유 및 셀룰로스 목재 펄프 섬유와 같은 흡수 복합체 내에 혼입된 섬유와 유효하게 결합을 형성할 수 있다. 따라서, 흡수 복합체(30)을 제조하는 공정에서 사용된 모든 성분들 사이에서의 멜트 블로운 상호작용을 촉진할 수 있다. 표면 처리 재료는 초흡수성 입자 보유의 보유력을 상당히 향상하는 것을 도울 수 있고, 초흡수성 입자의 진출을 감소하는 것을 도울 수 있다.
임의의 유효한 열가소성제는 열 접착성을 향상시키기 위해 초흡수성 재료의 표면 상에 코팅된 표면 처리 재료 내로 혼입될 수 있다. 본 발명의 특정 면은 본 명세서의 시험 방법 부분에서 추가로 설명되는, 바람직한 열 접착성 지수(TSI) 값을 갖는 초흡수성 재료를 제공하도록 구성된 표면 처리 재료를 포함할 수 있다. 본 발명의 특정 면은 약 40 이상의 TSI 값을 나타내는 초흡수성 재료를 포함할 수 있다. TSI 값은 다르게는 약 60 이상일 수 있고, 임의로는 개선된 이점을 제공하기 위해 약 80 이상일 수 있다. TSI 파라미터가 바람직한 값 밖인 경우, 흡수 복합체(30) 내 섬유와 초흡수성 입자 사이에 불충분한 부착이 있을 수 있다. 그 결과, 흡수 복합체는 과도한 양의 미립자 진출을 나타낼 수 있다.
종래의 구조에서, 표면 코팅된 초흡수체는 소수성, 열가소성 코팅 재료, 예를 들면 폴리올레핀 표면 코팅을 혼입하였다. 그러나, 상기 표면 처리된 초흡수체는 바람직한 수준의 점착성 및 결합 일체성을 나타내지 못하였다. 코팅된 초흡수체의 이전의 배치의 어려움을 극복하기 위하여, 본 발명은 본 명세서에서 기재된 측면 및 특징들 중 하나 이상을 혼입하도록 구성될 수 있다.
특정 특징으로, 표면 처리 재료는 열 가공처리가능한 친수성 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 본 발명의 추가의 특징은 수용성 중합체를 포함하는 표면 처리 재료를 혼입할 수 있다. 추가의 특징으로, 본 발명은 코팅과 입자들 사이의 강한 결합을 촉진하고 초흡수성 입자들 상에 처리 재료를 위치시키는 용액 코팅 공정을 포함할 수 있다. 다양한 독특한 인자들은 표면 코팅에 의해 제공되는 열 점착성의 효능에 영향을 미칠 수 있다. 이러한 인자들은, 예를 들면 선택된 열-점착성 코팅 재료의 응집 강도; 코팅 재료에 의해 제공되는 결합 강도; 및 표면 코팅 재료에 의해 형성된 결합의 총 수를 포함할 수 있다. 적은 응집력을 갖는 열 가공처리가능한 코팅 중합체는 초흡수성 입자들과 인접하는 입자들 또는 섬유들 사이에 완벽한 결합이 형성될 때조차도 부적절한 일체성 및 부적절한 진출 내성을 제공할 수 있다. 예를 들면, 왁스는 열 용융가능한 중합체이지만, 불충분한 응집성을 제공한다. 저 응집성 왁스 재료는 매우 쉽게 인렬되고, 대응하는 결합들은 쉽게 파단가능하다. 결합 강도는 2개의 재료 사이의 계면에서 결합을 분리하는데 요구되는 총 에너지를 말한다. 일반적으로, 동일한 성질의 재료들은 보다 높은 결합 강도를 갖기 쉽다. 예를 들면, 친수성 중합체는 소수성 중합체보다는 다른 친수성 중합체와 보다 강한 결합을 형성한다.
결합 일체성의 증대를 도울 수 있는 2개의 중합체들 사이의 중요한 계면구조는 명명법에 의해 상호침입 중합체 그물구조(IPN)로 언급된 구조이다. IPN은 계면을 통해 다른 중합체 사슬 내로 침투하는 중합체의 거대분자 사슬, 또는 그 반대의 경우에 관한 것이다. 이러한 침투 그물구조는 결합 강도를 촉진할 수 있고, 대표적으로는 단지 혼화성 중합체들 사이에서만 발생한다. 한 중합체를 다른 중합체 상에 코팅하는데 사용된 방법은 바람직한 IPN 구조의 형성에 영향을 미칠 수 있다. 예를 들면, 열 가공가능한 수용성 중합체(예를 들면, 히드록시프로필 셀룰로스, HPC, 또는 폴리에틸렌 옥시드, PEO)가 기본 초흡수성 중합체(예를 들면, 가교결합된 소듐 폴리아크릴레이트) 상에 코팅되거나 또는 다르게 도포될 때, 2개의 주요한 코팅 기술이 있다. 한 도포 기술은 HPC 또는 PEO의 미세한 액적을 초흡수성 입자의 표면 상에 분무하는 것이다. 두번째 기술은 HPC 또는 PEO를 물에 용해시켜 용액을 형성한 다음 용액을 건조 초흡수성 입자와 혼합하여 입자가 용액을 흡수할 수 있게 하는 것이다. 제1 기술은 대표적으로는 IPN의 형성없이 코팅을 형성한다. 제2 기술은 코팅 기술의 작업 동안 물 분자의 초흡수성 입자 내로의 확산 및 침투, 및 초흡수성 입자의 팽윤으로 인하여 표면 코팅 재료와 초흡수성 입자 사이의 계면에서 IPN의 형성을 촉진할 수 있다.
초흡수성 복합체에 형성된 결합의 총 수에 관한 인자는 코팅 재료의 형태에 의존할 수 있다. 소수성 중합체 재료가 초흡수성 입자의 표면 상에 코팅될 때, 소수성 중합체는 초흡수성 중합체 재료롸 코팅 중합체 재료 사이의 혼화성의 부족으로 인하여 입자 표면 상에 액적을 형성하기 쉽다. 이러한 형태는 코팅 중합체의 이용 효율을 저하시킬 수 있다(이 효율은 코팅 재료에 의해 피복되는 코팅된 표면적에 비례한다). 친수성 코팅 재료(예를 들면, 친수성, 열 가공성 및 수용성인 중합체)는 초흡수성 중합체와 더 큰 혼화성을 가질 수 있고, 코팅 재료의 보다 연신성인 박층을 보다 잘 형성할 수 있다. 코팅층은 이자가 용액 코팅 공정에 의해 코팅될 때 초흡수성 입자의 전체(또는 대략적으로 전체) 외부 표면을 피복할 수 있다. 생성되는 형태는 감소된 양의 코팅 재료를 사용하는 열 점착성 코팅 재료에 의해 코팅되는 상당히 많은 양의 입자 표면적을 형성할 수 있다. 그 결과, 코팅 재료는 상당히 더 높은 효율로 이용될 수 있다. 코팅 재료의 보다 높은 이용 효율은 초흡수성 입자와 흡수 복합체 내 다른 입자들 및(또는) 섬유들 사이에 형성된 결합의 수를 증가시킬 수 있다.
초흡수성 입자들은 예를 들면 또한 열 가공성인 표면 처리 재료를 포함할 수 있다. 추가적으로, 표면 처리 재료는 수용성일 수 있다. 열 가공성 및 수용성 코팅 재료(예를 들면, 코팅 중합체)는 용융 또는 연화 온도(즉, Tm)를 갖고 물 중에 용해될 수 있다. 적합한 열 가공성 및 수용성 중합체는 개질된 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌 옥시드, 폴리프로필렌 옥시드, 에틸렌 옥시드-프로필렌 옥시드 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜 공중합체, 폴리아크릴산 공중합체, 4차 암모늄 아크릴레이트, 메타크릴레이트 또는 아크릴아미드 공중합체, 개질된 다당류, 예를 들면 히드록시프로필 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 메틸 에틸 셀룰로스, 폴리에틸렌 이민, 뿐만 아니라 이들의 혼합물 또는 다른 조합물을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 선택된 중합체의 분자량은 중요할 수 있다. 일반적으로, 보다 높은 분자량의 중합체는 바람직한 보다 높은 고유 응집력을 제공할 수 있다. 그러나, 코팅 중합체의 분자량이 너무 높을 때, 코팅 중합체의 수용액은 과도한 수준의 점도를 가질 수 있고, 이것은 잠재적으로 바람직한 표면 처리 작업을 행하는데 있어서 어려움을 발생시킬 수 있다. 본 발명의 특정 면에서, 열 가공성 및 수용성 표면 처리(예를 들면, 코팅) 중합체의 분자량은 최소 약 5,000 이상의 분자량일 수 있다. 분자량은 다르게는 약 10,000 이상일 수 있고, 임의로는 약 50,000일 수 있다. 다른 면에서, 표면 처리 재료의 분자량은 최대 액 10,000,000 이하일 수 있다. 분자량은 다르게는 약 1,000,000 이하일 수 있고, 임의로는 개선된 이점들을 제공하기 위해 약 500,000 이하일 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 열 가공성 및 수용성 표면 처리 재료는 바람직하게는 표면 처리 재료의 수용액을 사용하여 바람직한 IPN의 형성을 촉진함으로써 초흡수성 입자의 표면 상에 코팅될 수 있다. 표면 처리 재료(예를 들면, 중합체)가 유효한 수용액으로 용해될 때, 용액은 선택된 농도의 표면 처리 재료를 가질 수 있다. 특정 특징으로, 용액 중의 표면 처리 재료의 농도는 최소 약 0.01 중량% 이상일 수 있다. 표면 처리 재료의 농도는 다르게는 약 0.1 중량% 이상일 수 있고, 임의로는 개선된 이점들을 제공하기 위해 약 0.5 중량% 이상일 수 있다. 다른 면에서, 표면 처리 재료의 농도는 최대 20 중량% 이하 또는 그 이상일 수 있다. 표면 처리 재료의 농도는 다르게는 약 10 중량% 이하일 수 있고, 임의로는 개선된 효능을 제공하기 위하여 약 5 중량% 이하일 수 있다.
표면 처리 재료의 분자량 및(또는) 농도가 바람직한 값 밖인 경우, 처리 재료는 코팅된 중합체의 초흡수성 중합체 재료 내로의 바람직한 더 깊은 침투를 적절하게 제공하지 못할 수 있다. 그 결과, 초흡수성 재료는 불충분한 수준의 열 점착성, 결합 강도 및 흡수성을 나타낼 수 있다.
선택된 양의 열 가공성 및 수용성 표면 처리 재료를 초흡수성 입자의 표면 상에 코팅하여 코팅된 초흡수성 입자의 바람직한 전반적인 열 접착성을 제공할 수 있다.
특정 면에서, 코팅된 초흡수성 재료의 전체 건조 중량에 관하여 측정되었을 때, 코팅 양은 최소 약 0.1 중량% 이상일 수 있다. 코팅 양은 다르게는 약 0.3 중량% 이상일 수 있고, 임의로는 개선된 이점들을 제공하기 위하여 약 0.5 중량% 이상일 수 있다. 다른 면에서, 표면 처리 재료의 코팅 양은 최대 약 10 중량% 이하, 또는 그 이상일 수 있다. 코팅 양은 다르게는 약 7 중량% 이하일 수 있고, 임의로는 개선된 효능을 제공하기 위해 약 5 중량% 이하일 수 있다.
표면 처리된 초흡수성 재료는 선택된 수준의 높은 흡수성을 보유할 수 있다. 특정 면에서, 표면 처리된 초흡수성 입자들은 약 15 g/g의 원심분리 보유능(CRC)을 나타낼 수 있다. 원심분리 보유능은 다르게는 약 20 g/g 이상일 수 있고, 임의로는 개선된 성능을 제공하기 위해 약 25 g/g 이상일 수 있다. 원심분리 보유능 시험은 본 명세서의 시험 방법 부분에서 상세하게 설명된다.
엘라스토머 흡수 복합체는 한정된 별개의 양의 친수성 섬유, 예를 들면 셀룰로스 또는 셀룰로스 섬유를 추가로 포함할 수 있다. 친수성 섬유의 양은 0 중량% 초과의 양으로 있을 수 있고, 본 발명의 특정 구성형태에서, 바람직한 이점들을 제공하기 위하여 약 5 중량% 또는 7 중량% 이상일 수 있다. 다른 면에서, 셀룰로스 또는 다른 친수성 섬유의 양은 엘라스토머 흡수 복합체의 총 중량을 기준으로 최대 약 35 중량% 이하일 수 있다. 친수성 섬유의 양은 다르게는 최대 약 25 중량% 이하일 수 있고, 임의로는 약 15 중량% 이하일 수 있다.
선택된 양의 셀룰로스 또는 다른 친수성 섬유는 증가된 수준의 액체 흡입 및 흡상의 제공에 도움을 줄 수 있다. 그러나 과도한 양의 친수성 섬유는 바람직하지 못하게 복합 구조를 강화시켜 탄성, 신축 및 회복과 같은 특성을 과도하게 제한할 수 있다. 추가적으로, 과도하게 많은 양의 친수성 섬유는 연신 및 신축 동안 흡수 복합체의 과도한 균열을 초래할 수 있다.
셀룰로스 섬유는 화학 목재 펄프, 예를 들면 술파이트 및 술페이트(때로는 크라프트라 불림) 펄프, 뿐만 아니라 기계 펄프, 예를 들면 분쇄된 목재, 열기계 펄프 및 화학열기계 펄프를 포함할 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 보다 구체적으로, 펄프 섬유는 면, 대표적인 목재 펄프, 셀룰로스 아세테이트, 레이온, 열기계 목재 펄프, 화학 목재 펄프, 박리된 화학 목재 펄프, 유액분비식물 풀솜 및 이들의 조합물을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는다. 침엽수 및 활엽수 모두로부터 유도된 펄프가 사용될 수 있다. 추가로, 셀룰로스 섬유는 목재 펄프 섬유와 함께 천연 식물 섬유, 면 섬유, 미결정질 셀룰로스, 미세피브릴화 셀룰로스 또는 이들 재료 중 임의의 것과 같은 친수성 재료를 포함할 수 있다. 적합한 셀룰로스 섬유는 예를 들면, NB 416 표백된 서던 연목 크라프트 펄프(미국 워싱톤주 페더럴 웨이에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 웨이어해우서 캄파니(Weyerhaeuser Co.)로부터 입수가능함); CR 54 표백된 서던 연목 크라프트 펄프(미국 사우쓰 캐롤라이나주 그린스빌에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 보워터, 인크.(Bowater Inc.)로부터 입수가능함); SULPHATATE HJ 화학적으로 개질된 경목 펄프(미국 조지아주 제섭에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 레이요니어 인크.(Rayonier Inc.)로부터 입수가능함); NF 405 화학적으로 처리된 표백된 서던 연목 크라프트 펄프(웨이어해우서 캄파니로부터 입수가능함); 및 CR 1654 혼합된 표백된 서던 연목 및 경목 크라프트 펄프(보워터, 인크.로부터 입수가능함)를 포함할 수 있다. 본 발명의 흡수 복합체의 바람직한 구성형태는 예를 들면 약 0 내지 35 중량% 범위 내인 펄프 섬유 함량을 포함할 수 있다.
추가의 특징으로, 엘라스토머 섬유 및 초흡수성 입자를 갖는 형성된 흡수 복합체는 초흡수성 입자의 수용의 개선에 도움을 주기 위하여 후 열처리를 받을 수 있다. 특정 열 처리에서, 형성된 흡수 복합체는 5분의 기간 동안 100 ℃의 온도에 있을 수 있다. 다른 바람직한 처리에서, 형성된 흡수 복합체는 60분 동안 70 ℃의 온도에 있을 수 있다. 흡수 복합체는 수축성이고, 보다 구체적으로는 엘라스토머성 신축성일 수 있다. 특정 면에서, 흡수 복합체는 약 30 % 이상의 신축성 값을 가질 수 있다. 특정 면에서, 신축성 값은 최소 약 50 % 이상일 수 있다. 신축성 값은 다르게는 약 60 % 이상일 수 있고, 임의로는 개선된 이점들을 제공하기 위하여 약 75 % 이상일 수 있다. 다른 면에서, 신축성 값은 최대 약 300 % 이상일 수 있다. 신축성 값은 다르게는 약 200 % 이하일 수 있고, 임의로는 바람직한 효능을 제공하기 위하여 약 100 % 이하일 수 있다.
신축성 파라미터가 바람직한 값 밖에 있는 경우, 복합체는 바람직한 수준의 맞음새 및 사용자의 형태에 대한 일치성을 제공하기에 충분하게 가요성이지 못할 수 있다. 복합체(30)을 포함하는 제품의 착용이 보다 어려울 수 있다. 예를 들면, 배변훈련용 팬츠 제품은 사용 전에 우연히 많이 신축될 수 있고, 흡수 시스템은 찢어지거나 또는 인렬될 수 있다. 그 결과, 흡수 복합체는 과도한 누출 문제를 나타낼 수 있다.
전체 층 또는 다른 성분의 신축성은 본 명세서의 시험 방법 부분에서 설명되는 복합체 신축성 시험을 사용하여 측정될 수 있다. 바람직한 특징으로, 선택된 바람직한 신축성 값은 시험편의 폭 1 인치 당 150 그램-힘(gmf)의 신축력(0.58 N/㎝)을 인가하였을 때 달성될 수 있다.
본 발명의 다른 특징은 중합체 섬유의 형성 동안에 엘라스토머 중합체 섬유와 합쳐진 초흡수성 입자들을 포함할 수 있고, 중합체 섬유의 형성은 멜트블로잉 작업을 포함하였다. 흡수 복합체(30)이 셀룰로스 섬유를 포함하는 경우, 초흡수성 입자들은 셀룰로스 섬유와 유효하게 혼합될 수 있고, 혼합물은 이어서 멜트블로운 중합체 섬유와 유효하게 합쳐질 수 있다.
신축성 흡수 복합체는 엘라스토머 섬유의 매트릭스 중에서의 초흡수성 입자들의 개선된 유지 및 보유를 제공할 수 있다. 특정 면에서, 흡수 복합체(30)은 최대 약 2 % 이하의 초흡수체 진출 값을 제공하도록 구성될 수 있다. 제공된 진출 값은 다르게는 약 1.2 % 이하일 수 있고, 임의로는 개선된 이점들을 제공하기 위해 약 1 % 이하일 수 있다. 추가의 특징으로, 진출 값은 약 0.8 % 이하, 또는 개선된 이점들을 추가로 제공하기 위해 약 0.5 % 이하일 수 있다. 흡수 복합체의 초흡수체 진출 값을 측정하는데 적합한 기술은 본 명세서의 시험 방법 부분에 기재한 진출 시험을 사용할 수 있다.
멜트블로운 섬유를 포함하는 부직 섬유 웹을 제조하기 위한 기술 및 시스템은 당 업계에 공지되어 있다. 예를 들면, 적합한 기술은 앤더슨(R.A. Anderson)의 미국 특허 제4,100,324호에 개시되어 있다. 다른 적합한 기술은 조저(W.A. Georger)의 미국 특허 제5,350,624호 및 조저의 미국 특허 제5,508,102호에 기재되어 있다. 많은 양의 초흡수체를 함유하는 흡수성 엘라스토머 멜트블로운 웹은 맥도웰(D.J. McDowall)의 미국 특허 제6,362,389호에 기재되어 있다. 이들 문헌들의 전체 내용은 본원에서 일치하는 방식으로 참고문헌으로 인용된다. 멜트블로잉 기술은 선택된 섬유 및 초흡수성 입자들을 유효하게 혼합할 수 있는 난류를 제공하도록 종래의 노하우에 따라 쉽게 조절될 수 있다. 바람직한 배치에서, 입자 및 선택된 섬유들은 신축성 흡수 복합체 재료의 웹을 형성하는 공정 동안에 실질적으로 균질하게 혼합될 수 있다. 기술은 또한 선택된 섬유 및 초흡수성 입자들의 바람직한 중량%를 제공하도록 종래의 지식에 따라 쉽게 조절될 수 있다.
도 4를 살펴보면, 신축성 흡수 복합체 웹(51)을 형성하기 위한 멜트블로잉 공정 및 장치는 공정 및 장치의 공정 순서를 따라 길이방향으로 연장되는 지정된 기계 방향(74) 및 횡으로 연장되는 지정된 측방향의 횡-데클 방향(70)을 가질 수 있다. 본 발명의 목적상, 기계 방향은 특정 성분 또는 재료가 장치 및 공정의 특정 국소 위치를 따라 및 이를 관통하여 길이 방향으로 수송되는 방향이다. 횡-데클 방향(70)은 일반적으로 방법 및 장치를 통해 수송되는 재료의 평면 내에 놓여질 수 있고, 국소적 기계-방향에 대해 수직으로 정렬된다. 따라서, 도 4에 대표적으로 나타낸 배치를 참고할 때, 기계-방향(74)는 도면의 시트 평면에 대해 수직으로 연장된다. 대표적으로 나타낸 바와 같이, 공정 및 장치는 경우에 따라, 바람직한 양의 셀룰로스 섬유를 제공하는 종래의 섬유화기(54); 초흡수성 입자(32)의 유효 공급(56); 및 초흡수성 입자 및 존재하는 경우, 셀룰로스 섬유를 성형 공정의 협동부 내로 보내는 전달 슈트(58)을 포함할 수 있다. 초흡수체 공급 시스템(56)은 바람직한 유량의 입자를 공정에 제공하기 위한 임의의 종래의 계량 장치를 포함할 수 있다. 성형 공정은 바람직한 엘라스토머 중합체 섬유 및 복합체 웹이 그 위에 형성될 수 있는 유공 성형 표면(52)를 제공하는 멜트블로잉 다이 시스템(60)을 추가로 포함할 수 있다. 성형 표면은 예를 들면 성형 벨트에 의해 또는 일반적으로 회전가능한 성형 드럼의 원통형의 주변 표면에 의해 제공될 수 있다. 복합체 웹(51)은 실질적으로 연속적인 작업으로 형성될 수 있고, 웹은 임의의 혼입된 셀룰로스 섬유 뿐만 아니라 엘라스토머 중합체 섬유(34)의 매트릭스 내에 함유된 유효하게 보유된 초흡수성 입자들을 포함할 수 있다.
특정 구성형태에서, 선택된 공정 파라미터들은 신축성 흡수 복합체(30) 내에 바람직한 특성을 제공하도록 적절하게 조절될 수 있다. 예를 들면:
용융-온도: 보다 높은 용융-온도는 혼입된 입자들의 보다 양호한 수용을 제공할 수 있다(진출이 더 적음). 엘라스토머 중합체는 보다 오랫동안 용융된 채로 머무를 수 있고, 이에 의해 입자들이 용융된/연화된 중합체와 부딪쳐서 부착될 기회를 증가시킬 수 있다.
다이-대-다이 폭: 이 파라미터는 도 4에 대표적으로 나타낸 거리(64)이다. 다이-대-다이 폭(64)가 작을수록 혼입된 입자들의 더 많은 수용을 제공할 수 있다. 멜트블로운 중합체 섬유는 초흡수성 입자와 접촉하기 전에 더 작은 거리를 이동하고, 입자들은 여전히 연질이고 점착성인 중합체 재료에 의해 보다 쉽게 연결되고 포획될 수 있다. 다이-대-다이 폭 거리(64)는 예를 들면 약 11.4-17.8 ㎝(약 4.5-7 인치) 범위 내일 수 있다. 바람직한 구성형태로, 다이-대-다이 폭은 약 14 ㎝(약 5.5 인치)일 수 있다.
상대 습도: 보다 낮은 상대 습도는 혼입된 입자들의 보다 많은 수용을 제공할 수 있다. 주위의 액체 습기는 입자들과 중합체 섬유 사이의 부착을 방해할 수 있다. 입자들은 중합체 대신에 액체에 우선적으로 부착될 수 있다.
외부 계면활성제: 외부에서 인가된(예를 들면 분무 부착된) 계면활성제는 보다 많은 입자들의 수용을 제공할 수 있다. 액체 계면활성제는 입자들과 중합체 섬유 사이의 부착을 방해할 수 있다. 입자들은 중합체 대신에 액체에 우선적으로 부착될 수 있다.
진공: 이 파라미터는 웹 성형 작업 동안에 복합체 웹 및 유공 성형 표면 아래에 생긴 진공량(예를 들면, 물 인치 단위로 측정됨)이다. 보다 고 진공은 보다 많은 입자들의 수용을 제공할 수 있다. 보다 고 진공은 보다 치밀하고 보다 많이 함께 고정된 구조의 제공에 도움을 줄 수 있다.
섬유 직경/주요 공기 압력: 이 파라미터는 대표적으로 멜트블로잉 다이(60)의 선단에 혼입된 공기 채널의 배출구에 가깝게 생긴 성형 기체(예를 들면, 공기)의 공기압이다. 주요 공기압은 예를 들면 "psig"(평방인치 당 파운드 - 게이지) 단위로 나타낼 수 있다. 예를 들면, 대표적으로 0.4 내지 1.0 마하(Mach) 범위내인 선택된 배출 공기 속도가 멜트블로잉 다이 내에 사용된 주요 공기압 및 공기 갭 간격에 따라 공기 배출구에 제공될 수 있다. 공기 갭 간격은 멜트블로잉 다이 선단의 나이프 연부로부터 멜트블로잉 다이 내의 공기 플레이트의 내부 연부까지 측정한다. 대표적인 배치에서, 공기 갭 간격은 약 0.015 내지 0.084 인치 범위 내에 있을 수 있다. 보다 높은 1차 공기압은 보다 작은 섬유를 생성시킬 수 있고, 입자들의 보다 많은 수용에 도움을 줄 수 있다. 보다 작은 섬유는 입자들이 부착할 수 있는 표면적 양을 증가시킬 수 있다. 보다 작은 섬유는 또한 보다 가요성이고, 초흡수성 입자들 주위에서 보다 쉽게 얽힐 수 있다.
다이 각: 이 파라미터는 도 4에 대표적으로 나타낸 각(66)이다. 수평으로부터의 각이 크면 중합체와 입자들 사이의 접촉을 감소시킬 수 있다. 감소된 접촉은 복합체 중의 입자들의 수용을 감소시킬 수 있고, 또한 초흡수성 입자들의 수용을 열화시킬 수 있는 비 균질(적층) 시트를 생성시킬 수도 있다. 다이 각(66)은 예를 들면 수평으로부터 약 35도 내지 65도 범위 내일 수 있다. 특정 배치에서, 다이 각은 수평으로부터 약 45도일 수 있다.
성형 높이(다이-대-테이블): 이 파라미터는 멜트블로잉 다이(60)과 성형 표면(52) 사이의 거리(62)이다. 보다 낮은 성형 높이는 보다 많은 입자들의 수용을 제공할 수 있다. 섬유 얽힘이 보다 신속하게 형성될 수 있고 복합체 웹 내의 입자들의 보유 및 고정에 도움을 줄 수 있다. 성형 높이(62)는 예를 들면 약 25.4-40.6 ㎝(약 10-16 인치) 범위 내일 수 있다. 특정 배치는 약 33 ㎝(약 13 인치)의 성형 높이를 혼입할 수 있다.
슈트 높이(슈트 대 테이블): 이 파라미터는 전달 슈트(58)의 출구와 성형 표면(52) 사이의 최소 거리(68)이다. 보다 낮은 슈트 높이(68)은 입자들이 테이블과 부딪히기 전에 중합체 섬유에 충분히 부착되는 한, 보다 많은 입자들의 수용을 제공할 수 있다. 입자들의 속도는 입자들을 사용된 멜트블로잉 다이의 시스템의 중간 영역으로 똑바로 아래로 슛팅하여 엘라스토머 중합체 섬유를 형성할 수 있고, 입자들을 보다 신속하게 용융 중합체 내로 이동시킬 수 있다. 섬유 및 입자들이 테이블에 부딪힐 때, 슈트 길이(68)은 예를 들면 약 25.4-46 ㎝(약 10-18 인치) 범위 내일 수 있다. 공정 및 장치의 특정 배치는 약 41.3 ㎝(약 16.25 인치)의 슈트 높이를 포함할 수 있다.
추가적으로, 공정 및 장치의 구성형태는 경사 길이(50)을 제공할 수 있다. 공정 및 장치의 특정 면은 약 4-6 인치(약 10-16.3 ㎝) 범위 내의 경사 길이를 제공하도록 구성될 수 있다. 바람직한 배치에서, 경사 길이는 바람직한 이점들을 제공하기 위해 약 5 인치(약 13 ㎝)일 수 있다.
공정 및 장치는 또한 선택된 슈트 각을 제공하도록 배치될 수 있다. 본 발명의 각종 구성형태에서, 전달 슈트(58)의 유출 개구는 단축 및 장축을 가질 수 있다. 도 4에 대표적으로 나타낸 바와 같이, 단축은 일반적으로 횡-데클 방향(70)을 따라 연장될 수 있고, 장축은 도면 시트의 평면에 일반적으로 수직으로 연장될 수 있다. 슈트 각은 전달 슈트의 장축과 국소 기계 방향 사이의 각이다. 0도의 슈트 각은 예를 들면 공정 및 장치의 기계-방향을 따라 정렬된 전달 슈트(58)의 장축을 가질 수 있다. 추가적으로, 장축은 성형 표면의 횡-데클 방향(70)을 따라 대략 중앙에 위치할 수 있다. 20도의 슈트 각은 전달 슈트가 가질 수 있는 전달 슈트의 위치에서 국소 기계 방향으로부터 20도 멀어지게 회전된 전달 슈트의 장축을 갖는다. 전달 슈트의 장축은 또한 성형 표면의 횡-데클 방향(70)을 따라 실질적으로 중앙에 위치할 수 있다. 특정 면에서, 슈트 각은 약 0도 내지 90도의 범위 내에 있을 수 있다. 공정 및 장치의 바람직한 배치는 바람직한 성능을 제공하도록 약 20도의 슈트 각을 포함할 수 있다.
본 발명의 추가의 특징은 복합 웹 재료의 형성 후에 별도의 경화 작업을 받은 엘라스토머 흡수 복합체(30)을 포함할 수 있다. 경화 작업은 별도의 경화 시간을 포함할 수 있고, 별도의 경화 온도를 추가로 포함할 수 있다. 특정 면에서, 경화 시간은 최소 약 5분 이상일 수 있다. 경화 시간은 다르게는 약 10분 이상일 수 있고, 임의로는 바람직한 이점들을 제공하기 위해 약 30분 이상일 수 있다. 다른 면에서, 경화 시간은 최대 약 75분 이하, 또는 그 이상일 수 있다. 경화 시간은 다르게는 약 70분 이하일 수 있고, 임의로는 바람직한 효능을 제공하기 위해 약 60분 이하일 수 있다.
다른 면에서, 흡수 복합체(30)은 최소 약 60 ℃ 이상인 경화 온도를 받을 수 있다. 경화 온도는 다르게는 약 70 ℃ 이상일 수 있고, 임의로는 개선된 성능을 제공하기 위해 약 80 ℃ 이상일 수 있다. 다른 면에서, 경화 온도는 최대 약 130 ℃ 이하 또는 그 이상일 수 있다. 경화 온도는 다르게는 약 120 ℃ 이하일 수 있고, 임의로는 개선된 효능을 제공하기 위해 약 100 ℃ 이하일 수 있다.
경화 시간 및(또는) 경화 온도가 바람직한 값 밖인 경우, 초흡수성 입자는 흡수 복합체 중의 섬유와 충분히 결합되지 못할 수 있고, 흡수 복합체는 과도한 수준의 입자 진출을 나타낼 수 있다. 다른 효과로, 흡수 복합체는 불충분한 수준의 신축성을 나타낼 수 있다.
흡수 복합체(30)은 0.05 psi(0.345 KPa)의 구속압 하에서 측정하였을 때 선택된 밀도를 가질 수 있다. 특정 특징에서, 흡수 복합체 밀도는 최소 약 0.1 그램/세제곱센티미터(g/㎤) 이상일 수 있다. 흡수 복합체의 밀도는 다르게는 약 0.25 g/㎤ 이상일 수 있고, 임의로는 약 0.3 g/㎤ 이상일 수 있다. 다른 특징에서, 흡수 복합체 밀도는 약 0.4 g/㎤ 이하일 수 있다. 샘플 밀도는 흡수 복합체의 진출 값에 영향을 미칠 수 있다. 밀도가 높을수록 흡수 복합체로부터의 초흡수체 진출을 감소시키는데 도움이 될 수 있다. 신축성 흡수 복합체의 바람직한 구성형태는 약 0.20 내지 0.35 g/㎤ 범위 내의 밀도를 가질 수 있다.
앞에서 언급한 바와 같이, 용품(20)은 추가로 이면시트 및 액체 투과성 표면시트를 포함할 수 있다. 추가적으로, 초흡수성 입자 및 엘라스토머 중합체 섬유의 매트릭스를 포함하는 흡수 복합체(30)은 표면시트와 이면시트 사이에 유효하게 샌드위치될 수 있다.
용품(30) 내에 포함될 수 있는 신체측 라이너 또는 표면시트(26)은 임의의 유효 재료로 구성된 층을 포함할 수 있고, 복합 재료일 수 있다. 예를 들면, 표면시트 층은 직물, 부직물, 중합체 필름, 필름-직물 라미네이트 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 부직물의 예는 스펀본드 직물, 멜트블로운 직물, 코폼 직물, 카디드 웹, 본디드-카디드-웹, 이성분 스펀본드 직물 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물을 포함한다. 표면시트 층을 구성하는데 적합한 재료의 다른 예들은 레이온, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론 또는 다른 열-결합성 섬유들의 본디드 카디드 웹, 폴리올레핀, 예를 들면 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌의 공중합체, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 지방족 에스테르, 예를 들면 폴리락트산, 미세 천공 필름 웹, 그물 재료 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 바람직한 배치에서, 표면시트 층은 유효하게 액체 투과성이도록 구성될 수 있다.
적합한 표면시트 층 재료의 보다 구체적인 예는 코텍스(KOTEX) 브랜드 팬티라이너용 표면시트 소재로서 사용되고 독일 D95120 슈바르첸바하/사알레 포스트파하 1144의 주소를 갖는 사업체인 블리스토프베르크 크리스티안 하인리히 산들러 게엠베하 앤드 캄파니. 카게(Vliesstoffwerk Christian Heinrich Sandler GmbH & Co. KG)로부터 입수할 수 있는 것과 같은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 구성된 본디드-카디드-웹을 포함할 수 있다. 적합한 재료의 다른 예는 부직물 재료 및 중합체의 복합 재료이다. 복합 재료는 대표적으로는 스펀본드 재료의 웹 상으로의 중합체의 압출에 의해 일반적으로 형성되는 일체식 시트 형태이다. 바람직한 배치에서, 표면시트 층(26)은 용품이 흡수하거나 또는 다른 방식으로 취급하도록 의도되는 액체에 관하여 유효하게 액체-투과성이도록 구성될 수 있다. 유효한 액체-투과성은 예를 들면 표면시트 층 내에 형성되거나 또는 존재하는 다수개의 기공, 천공, 개구 또는 다른 오프닝, 뿐만 아니라 이들의 조합에 의해 제공될 수 있다. 개구 또는 다른 오프닝은 체액이 표면시트의 두께를 관통하여 이동하고 용품의 다른 성분들 내로(예를 들면, 흡수 구조물(30) 내로) 침투할 수 있는 속도의 증가에 도움을 줄 수 있다. 액체-투과성의 선택된 배치는 바람직하게는 용품의 신체측 상에 위치하도록 지정된 표면시트 층의 적어도 유효한 부분 상에 존재한다. 표면시트 층(26)은 안락함 및 일치성을 제공할 수 있고, 신체 배설물을 신체로부터 멀리 및 흡수 구조물(30)을 향해 보내는 기능을 할 수 있다. 바람직한 특징에서, 표면시트 층(26)은 그의 구조 내에 액체를 거의 또는 전혀 보유하지 않도록 구성될 수 있고, 여성 착용자의 신체-조직에 인접하는 비교적 편안하고 비-자극적인 표면을 제공하도록 구성될 수 있다. 표면시트 층(26)은 표면시트 층의 표면과 접촉하는 체액에 의해서도 또한 쉽게 침투되는 임의의 재료로 구성될 수 있다.
표면시트(26)은 또한 재료 표면의 표면 에너지를 증가시키거나 또는 월경액의 점탄성을 감소시키기 위한 및 표면시트를 체액에 대하여 보다 친수성 및 보다 습윤성이도록 만들기 위한 계면활성제 및(또는) 월경액 개질제로 처리된 신체측 표면의 적어도 일부를 가질 수 있다. 계면활성제는 도착하는 체액이 표면시트 층을 보다 쉽게 침투하도록 할 수 있다. 계면활성제는 또한 도착하는 체액, 예를 들면 월경액이 표면시트 층을 관통하여 용품의 다른 성분들 내로(예를 들면, 흡수체 구조물 내로) 침투하기 보다는 표면시트 층으로부터 흘러나오게 되는 경향을 감소시킬 수도 있다. 특정 구성형태에서, 계면활성제는 흡수체의 상부 신체측 표면 위에 놓여지는 표면시트(26)의 상부 신체측 표면의 적어도 일부를 가로질러 실질적으로 균일하게 분포될 수 있다.
표면시트(26)은 인접하는 표면들 전부 또는 일부를 서로 결합시킴으로써 흡수 구조물(30)에 관하여 고정된 관계로 유지될 수 있다. 당 업계의 통상의 숙련인에게 공지된 각종 경합 물품들을 이용하여 이러한 고정된 관계를 달성할 수 있다. 이러한 물품의 예는 2개의 인접하는 표면들 사이에 다양한 패턴의 접착제 도포, 흡수체의 인접하는 표면의 적어도 일부분에서 표면시트의 인접하는 표면의 일부분과의 얽힘, 또는 표면시트의 인접하는 표면의 적어도 일부분의 흡수체의 인접하는 표면의 일부분으로의 융합을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
표면시트(26)은 대표적으로는 흡수 구조물의 상부 신체측 표면 위에서 연장되지만, 다르게는 흡수 구조물을 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸거나 또는 에워싸도록 용품 주위에 연장될 수 있다. 다르게는, 표면시트(26) 및 이면시트(28)은 흡수 구조물(30)의 말단 주변 연부를 지나 바깥쪽으로 연장되는 말단 주변부를 가질 수 있고, 연장되는 주변부들은 함께 연결되어 흡수 구조물을 부분적으로 또는 전적으로 둘러싸거나 또는 에워쌀 수 있다.
용품 중에 포함될 수 있는 이면시트(28)은 임의의 유효 재료로 구성된 층을 포함할 수 있고, 경우에 따라, 선택된 수준의 액체 투과성 또는 액체 불투과성을 갖거나 또는 갖지 못할 수 있다. 특정 구성형태에서, 배플 또는 이면시트(28)은 유효하게 액체-불투과성 이면시트 구조를 제공하도록 구성될 수 있다. 이면시트는 예를 들면 중합체 필름, 직물, 부직물 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물 또는 복합물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 이면시트는 직물 또는 부직물에 적층된 중합체 필름을 포함할 수 있다. 특정 특징으로, 중합체 필름은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물로 구성될 수 있다. 추가적으로, 중합체 필름은 미세-엠보싱될 수 있다. 바람직하게는, 이면시트(28)은 용품으로부터, 특히 흡수체(예를 들면 저장 또는 흡수 구조물(30))로부터 공기 또는 수증기의 충분한 통과를 유효하게 가능하게 하는 반면 체액의 통과는 차단할 수 있다. 적합한 이면시트 재료의 예는 통기성 미공질 필름, 예를 들면 대한민국 충청남도 공주시 중안면 사본리에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 한진 인쇄, 한진 피앤씨 캄파니 리미티드(Hanjin Printing, Hanjin P&C Company Limited)로부터 입수가능한 한진(HANJIN) 통기성 이면시트를 포함할 수 있다. 이면시트 재료는 딤플 엠보싱되고 47.78%의 탄산칼슘, 2.22%의 TiO2, 및 50%의 폴리에틸렌을 함유하는 통기성 필름이다.
특정 특징에서, 중합체 필름은 최소 약 0.025 ㎜ 이상의 두께를 가질 수 있고, 다른 특징에서 중합체 필름은 최대 약 0.13 ㎜ 이하의 두께를 가질 수 있다. 이성분 필름 또는 다른 다성분 필름도 또한 사용될 수 있을 뿐 아니라 이들을 유효하게 액체-불투과성이게 만들도록 처리된 직물 및(또는) 부직물도 또한 사용될 수 있다. 다른 적합한 이면시트 재료는 독립 기포 폴리올레핀 포옴을 포함할 수 있다. 예를 들면, 독립 기포 폴리에틸렌 포옴이 사용될 수 있다. 이면시트 재료의 또 다른 예는 상업적으로 시판되는 코텍스 브랜드 팬티라이너 상에 사용되는 폴리에틸렌 필름과 유사한 재료이고, 미국 일리노이주 샤움버그에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 플라이언트 코포레이션(Pliant Corporation)으로부터 입수가능하다.
용품 중에 포함되는 흡수체 구조물은 바람직한 수준의 흡수성 및 저장능 및 바람직한 수준의 액체 습득 및 분포를 제공하도록 유효하게 구성될 수 있다. 보다구체적으로, 흡수체는 액체, 예를 들면 뇨, 월경액, 다른 복합액 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물을 보유하도록 구성될 수 있다. 대표적으로 나타낸 바와 같이, 흡수체는 흡수성 섬유 및(또는) 흡수성 미립자 재료의 매트릭스를 포함할 수 있고, 흡수성 섬유는 천연 및(또는) 합성 섬유를 포함할 수 있다. 흡수체는 또한 월경액 또는 월경기간 사이의 액체를 개질할 수 있는 하나 이상의 성분들을 포함할 수 있다.
바람직한 구성형태에서, 엘라스토머 흡수 복합체(30)은 비 보유능 및 총 보유능을 제공할 수 있다. 전체 층 또는 다른 성분의 비 보유능은 본 명세서의 시험 방법 부분에서 설명되는 원심분리 보유능 시험을 사용하여 측정될 수 있다. 전체 층 또는 다른 성분의 총 흡수 보유능은 그의 비 포화능에 상기 성분의 총 중량을 곱하여 측정할 수 있다.
임의적인 배치로, 선택된 구성형태의 가먼트 접착제, 예를 들면 1개 이상의 스트립 영역이 용품의 가먼트측 상에 분포되어 용품을 착용자의 속옷에 고정시키는 것을 도울 수 있다. 대표적으로는, 가먼트 접착제는 이면시트의 가먼트측 상에 분포되고, 이형 재료의 1개 이상의 층 또는 시트들은 사용 전의 보관을 위해 접착제를 덮기 위하여 가먼트 접착제 위에 제거가능하게 놓여질 수 있다.
용품(20)은 용품의 바람직한 구성형태에 따라, 바람직한 "이어" 또는 "날개"부를 제공할 수 있는 측면 패널(42) 시스템을 포함할 수 있다. 측면 패널은 용품의 선택된 성분, 예를 들면 표면시트 및(또는) 이면시트로부터 단일적으로 제조될 수 있고, 용품의 선택된 부분을 따라 측면 영역의 지정된 구역에 일체식으로 연결된다. 예를 들면 성인 또는 유아 실금자용 제품에서, 측면 패널은 개별 제품의 길이방향 말단 영역으로부터 측방향으로 연장되도록 연결될 수 있고, 착용자의 허리를 유효하게 둘러싸도록 구성될 수 있다. 여성 위생 제품에서, 측면 패널은 용품의 중간부(76)으로부터 측방향으로 연장되도록 연결될 수 있고, 용품을 제 자리에 고정시키는 것을 돕기 위하여 착용자의 속옷의 측면 연부 주위에 유효하게 랩핑 및 고정되도록 구성될 수 있다. 다르게는, 측면 패널 또는 날개는 뒤이어 용품(20)의 지정된 부분에 부착되거나 또는 다른 방식으로 유효하게 연결되는 별도로 제공된 부재일 수 있다.
측면 패널(42)는 임의의 유효한 구성을 가질 수 있고, 임의의 유효한 재료로 된 층을 포함할 수 있다. 추가로, 각 측면 패널은 복합 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 측면 패널은 스펀본드 직물 재료, 이성분 스펀본드 재료, 넥킹된 스펀본드 재료, 넥-스트레칭된-본디드-라미네이트(NBL) 재료, 멜트블로운 재료, 본디드 카디드 웹, 열 본디드 카디드 웹, 통기 본디드 카디드 웹 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물을 포함할 수 있다.
각 측면 패널(42)는 임의의 유효한 방식으로 용품의 대응하는 측면 영역에 연결될 수 있다. 예를 들면, 측면 패널은 표면시트(26), 이면시트(28) 또는 다른 용품 성분, 뿐만 아니라 이들의 임의의 조합에 연결될 수 있다. 예시된 실시예에서, 각 측면 패널(42)는 이면시트(28)의 바깥쪽의 가먼트측 표면에 연결되지만, 임의적으로는 이면시트의 신체측 표면에 연결될 수도 있다. 측면 패널은 열 용융형 접착제로 부착될 수 있지만, 임의의 다른 유효한 접착제 또는 부착 메카니즘이 다르게 사용될 수 있다.
다른 특징에서, 각 측면 패널 부분(42) 또는 사용된 측면 패널 부분의 임의의 바람직한 조합물은 용품의 지정된 랜딩 대역 또는 체결 표면에 협동적으로 연결된 패널-패스너 성분을 포함할 수 있다. 패널-패스너는 서로 맞물리는 기계식 패스너 시스템, 접착제 패스너 시스템 등, 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다.
각 측면 패널(42)는 예를 들면 서로 맞물리는 기계식 체결 시스템의 루프 또는 다른 "자형" 성분을 포함할 수 있다. 다르게는, 각 측면 패널은 기계식 패스너 시스템의 후크 또는 다른 "웅형" 성분을 포함할 수 있다. 임의의 유효한 후크 성분이 사용될 수 있다. 예를 들면, 적합한 후크 성분 재료는 J-후크, 머쉬룸-헤드 후크, 압정-헤드 후크, 야자나무 후크, 다수개의 J-후크 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물을 포함할 수 있다. 다르게는, 측면 패널(42)들 중 하나 또는 둘 모두는 유효 접착제를 혼입하는 패널-패스너 시스템을 포함할 수 있다. 접착제는 용매-기재 접착제, 열 용융형 접착제, 감압 접착제 등, 뿐만 아니라 이들의 조합물일 수 있다.
본 발명의 다양한 배치에서, 후크 성분은 특별하게 선택된 후크 농도 또는 밀도(단위 면적 당의 후크수)를 갖도록 구성될 수 있다. 특정 면에서, 후크 밀도는 최소 약 1500 후크/in2(약 232 후크/㎠) 이상일 수 있다. 후크 밀도는 다르게는 약 2000 후크/in2(약 310 후크/㎠) 이상일 수 있고, 임의로는 개선된 성능을 제공하기 위해 약 3000 후크/in2(약 465 후크/㎠) 이상일 수 있다. 다른 면에서, 후크 밀도는 최대 약 7000 후크/in2(약 1085 후크/㎠) 이하일 수 있다. 후크 밀도는 다르게는 약 6000 후크/in2(약 930 후크/㎠) 이하일 수 있고, 임의로는 개선된 성능을 제공하기 위해 약 5000 후크/in2(약 775 후크/㎠) 이하일 수 있다.
적합한 후크 재료의 예는 미국 뉴햄프셔주 맨체스터에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 벨크로, 유.에스.에이.(Velcro, U.S.A.)로부터 상업적으로 입수가능한 85-시리즈 및 61-시리즈 후크 재료를 포함할 수 있다. 후크 재료는 약 775 후크/㎠의 후크 밀도를 가질 수 있다.
특정 배치에서, 루프 성분의 재료는 다수개의 별도의 미결합 영역을 형성하는 연속 결합 영역을 갖는 부직물을 포함할 수 있다. 직물의 불연속 미결합 영역 내의 섬유 또는 필라멘트들은 필름 또는 접착제의 지지체 또는 배킹층이 요구되지 않도록 각 미결합 영역을 에워싸거나 또는 둘러싸는 연속 결합 영역에 의해 치수적으로 안정화된다. 미결합 영역은 상보적인 후크 재료의 후크 엘레멘트를 수용하여 맞물릴 수 있도록 충분히 개방되거나 또는 크게 남아있는 미결합 영역 내에서 섬유들 또는 필라멘트들 사이에 공간을 제공하도록 구체적으로 디자인된다. 특히, 패턴미결합 부직물 또는 웹은 단일 성분 또는 다-성분 멜트-스펀 필라멘트로 형성된 스펀본드 부직 웹을 포함할 수 있다. 부직물의 적어도 한 표면은 연속 결합 영역에 의해 둘러싸여지거나 또는 에워싸여진 다수개의 별도의 미결합 영역을 포함할 수 있다. 연속 결합 영역은 미결합 영역 내의 섬유 또는 필라멘트들은 결합 또는 융합이 실질적으로 없도록 남겨두면서 미결합 영역으로부터 결합 영역 내로 바깥쪽으로 연장되는 섬유 또는 필라멘트 부분들을 함께 결합 또는 융합시킴으로써 부직 웹을 형성하는 섬유 또는 필라멘트들을 치수적으로 안정화시킨다. 결합 영역 내의 융합 또는 결합도는 바람직하게는 부직 웹이 결합 영역 내에서 비-섬유성이 되도록 하기에 충분하여, 미결합 영역 내의 섬유 또는 필라멘트들이 후크 엘레멘트를 수용 및 맞물리도록 하기 위한 "루프"로서 작용하게 한다. 적합한 점-미결합 직물의 예는 전체 내용이 이와 일치하는 방식으로 본원에서 참고문헌으로 인용되는, 발명의 명칭이 PATTERN-UNBONDED NONWOVEN WEB AND PROCESS FOR MAKING THE SAME인 1999년 1월 12일에 특허된(변리사 참조 번호 12,232) 스톡스(T. J. Stokes) 등의 미국 특허 제5,858,515호에 기재되어 있다.
용품(20)의 구성에서, 각종 성분들은 임의의 유효한 고정 메카니즘 또는 시스템으로 함께 조립 및 고정될 수 있다. 예를 들면, 바람직한 부착 또는 고정은 접착제 결합, 응집성 결합, 열 결합, 초음파 결합, 핀, 스냅, 스테이플, 리벳, 스티치, 용접, 지퍼 등, 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다.
시험 방법
복합체 신축성 시험
재료의 신축성을 측정하기 위하여, 소정량의 신장율을 선택하였다: 예를 들면, 30%, 50%, 100% 등. 신축의 양은 대응하는 신축 비를 제공한다: 예를 들면, 130%, 150%, 200% 등. 각 수준의 신축성 시험을 위해, 3개의 시험편을 시험하고, 샘플이 각 수준의 신축성을 갖는 것으로 간주되기 위해서는 3개 모두가 통과해야만 한다. 선택된 양의 신축을 발생시키기 위해 필요할 때, 충분한 양의 신축력이 시험편에 인가된다. 각 시험편은 비록 시험편이 손상되지 않았다 하더라도 단지 한번만 시험한다.
복합체의 신축성을 3 사이클 후에 측정하는데, 각 사이클은 (a) 소정의 연신비로 신축시키고, (b) 신축력을 해제시키고, 이에 의해 신축된 복합체가 그의 원래의 치수로 다시 수축될 수 있게 하는 것을 포함한다.
신축성은 다음 등식에 따라 정의된다:
신축성 = (Le-Lo)x100%/Lo
상기 식 중, Le는 연신(즉, 소정의 비에서) 후의 길이이고, Lo은 원래의 샘플 길이이다. 소정의 신축성을 갖는 것으로 정성분석되어야 하는 샘플의 경우, 샘플은 하기 요구조건들을 모두 입증할 수 있어야 한다:
(1) 샘플은 소정의 스트레치 비에 도달할 수 있어야 한다.
(2) 샘플은 3번째 신축 사이클에서 측정하였을 때 인가된 신축력이 제거된 후 1분 간격 내에 연신의 70% 이상 수축될 수 있어야 한다. 수축 퍼센트는 다음과 같이 정의된다:
수축 (%) = {1-(Lf-Lo))/(Le-Lo)} x 100%
상기 식 중, Lf는 1분 동안 힘을 해제시킨 후 샘플 길이이고, Le는 연신(즉, 소정의 비에서) 후의 길이이고, Lo은 연신 전의 원래의 샘플 길이이다.
(3) 샘플은 제1 및 제2 연신 후에 제1 기준을 충족해야 하고, 동일한 시험편 상에서의 제3 연신 후에 제2 기준을 충족해야 한다(시험을 수행하는데 있어서, 수축 기준은 단지 제3 연신 후에만 측정된다).
바람직하게는, 샘플은 신축성 시험 후에 가시적인 구조적 결함, 예를 들면 과도한 공극 또는 균열을 나타내지 않는다.
흡수 복합체를 3 인치(7.62 ㎝) x 7 인치(17.78 ㎝) 시험편으로 절단하였다. 메사추세츠주 캔톤의 인스트론 코포레이션(Instron Corporation)으로부터 입수가능한 인스트론(INSTRON) 4443을 사용하여 신축성을 측정하였다. 실질적으로 동등한 시험 장치가 임의적으로 사용될 수 있다. 각 시험편을 2개의 클램프로 수직으로 장비 상에 장착하고, 클램프의 위치들을 시험편 상에 표시하였다. 2개의 클램프 사이의 거리(Lo)는 4 인치(10.16 ㎝)이었다. 상부 클램프를 500 ㎜/분의 속도로 위쪽으로 이동시키고 소정의 연신 길이(Le)에서 5초 동안 유지시킴으로써 시험편을 신축시켰다. 5초간 유지 후, 상부 클램프를 원래의 위치로 되돌리고, 시험편을 자유로이 수축시켰다. 상부 클램프를 10초 동안 그의 원래의 위치로 되돌린 후 신축의 제2 사이클을 시작하고 이어서 제3 사이클을 시작하였다. 제2 및 제3 사이클에 대한 신축 및 수축 절차는 제1 사이클과 동일하였다. 제3 신축의 완료 후 시험편을 장비로부터 제거하여 벤치 상에 두었다. 시험편을 1분 동안 이완시킨 후 2개의 표시 사이의 거리(Lf)를 측정하였다. 각 흡수 복합체의 경우, 시험편을 제조하여 흡수 복합체의 기계 방향(MD) 및 횡-기계 방향(CD) 모두에 관하여 신축성 시험을 행하였다. CD 및 MD 방향으로부터 측정된 보다 낮은 신축성 값을 선택하여 흡수 복합체의 신축성으로 하였다.
진출 시험
샘플 재료의 진출 값을 측정하는데 적합한 장치 및 방법은 10/3/2002에 공개된, 발명의 명칭이 HIGH SUPERABSORBENT CONTENT WEBS AND A METHOD FOR MAKING THEM인 PCT 공개 WO 02/076520에 기재되어 있다. 이 문헌의 전체 내용은 본원에서 참고문헌으로 인용된다.
웹 샘플을 조절되는 방식으로 교반하고 샘플로부터 웹 질량의 총 손실을 측정하는 것을 포함하는 진출 시험 방법을 사용하여 초흡수체/섬유 웹의 초흡수성 재료(SAM)의 이동 및 탈출에 대한 감수성을 측정할 수 있다. 신축성 흡수 복합체의 샘플을 9 인치(22.86 ㎝)의 길이 및 4 인치의 폭(10.16 ㎝)을 갖는 직사각형 판의 형태로 제조한다. 샘플은 흡수 복합체가 의도하는 최종-제품 용품에 혼입될 때 나타내게 되는 밀도를 갖는다. 진출 시험을 행하기 전에 샘플 재료의 공기성형 과정 동안에 사용된 임의의 티슈 또는 다른 층들을 모든 시험편으로부터 제거한다.
미국 오하이오주 멘토에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 더블유.에스. 타일러 인크.(W.S. Tyler Inc.)로부터 입수가능한 모델 # RX-24 포터블 시이브 쉐이커(PORTABLE SIEVE SHAKER)(본원에서는 이후 "RX-24"로 언급됨)를 사용하여 진출 시험을 수행할 수 있다. 진탕기 장치는 미국 특허 출원 공개 2002/0183703 A1(변리사 참조 번호. 15275)에 대응하는 PCT 공개 WO 02/076520에 기재된 방식으로 변형된다. 이 문헌의 전체 내용은 이와 일치하는 방식으로 본원에서 참고문헌으로 인용된다. 진출 시험에 사용하기 위하여, RX-24는 웹 샘플을 진탕시켜 진탕 동안에 손실된 웹 재료의 질량에 기초하여 초흡수성 재료(SAM)의 이동에 대한 웹의 저항성을 측정하게 하는 것이다. 진탕기 장치에 대한 변형은 PCT 공개 WO 02/076520에 기재된 방식으로 가이드 프레임을 변화시키는 것을 포함한다. 이 PCT 공개에 기재된 가이드 프레임에 대한 변화 외에, 변형된 샘플 홀더를 진출 시험에 사용하였다. 샘플 홀더는 2 부분품의 메쉬 스크린 및 폴리아크릴레이트 플레이트로 된 프레임을 가졌다. 프레임은 17 인치(43.18 ㎝)의 길이, 11.5 인치(29.21 ㎝)의 폭 및 0.20 인치(0.51 ㎝)의 두께를 가졌다. 프레임은 15.25 인치(38.74 ㎝)의 길이 및 6.25 인치(15.88 ㎝)의 폭을 갖는 직사각형 오프닝을 가졌고, 오프닝은 프레임 내에서 실질적으로 중앙에 있다. 오프닝보다 약간 더 큰 치수를 갖는 메쉬 스크린의 한 부분품는 프레임의 각 면 상에 유효하게 연결되어(예를 들면, 덕트 테이프로) 시험 샘플을 보유하였다. 메쉬 스크린은 0.4 ㎝ x 0.4 ㎝ 사각형 오프닝을 가졌고, 샘플 홀더의 총 중량은 약 500 그램이었다. 실질적으로 동등한 진탕기 시스템이 임의로 사용될 수 있다.
진출 시험을 수행하기 위하여, 흡수 복합체 샘플을 샘플 홀더의 중앙에 두고, 변형된 RX-24 상에 샘플을 지지하는데 사용된 와이어 스크린 상에 샘플 홀더를 수평으로 납작하게(즉, 바닥에 평행하게) 두었다. 이어서 RX-24는 5분 동안의 기간 동안에 분 당 대략 520 사이클의 빈도수로 웹을 진탕시킨다. 티슈 페이퍼 또는 다른 재료의 임의의 시트가 웹 샘플의 리프팅 또는 취급을 용이하게 하기 위하여 샘플 위 또는 아래에 위치하는 경우, 이들 시트들을 진탕 전에 제거한다.
시험의 진탕 부분 완료 후, 하기 식에 따라, 흡수 복합체 샘플의 전체 나머지 질량을 샘플을 지지 스크린 상에 처음 두었을 때의 샘플의 원 질량과 비교하여 질량 손실 및 초흡수체 손실을 구하였다:
질량 손실(%) = 100% x ((Mo-Mend)+Mo)
상기 식에서,
Mo = 진탕 시험 전의 샘플 질량(예를 들면, 그램);
Mend = 시험 후에 남아있는 샘플 질량(예를 들면, 그램)
샘플로부터 손실된 질량은 일반적으로 지지 스크린 내의 오프닝을 통해 떨어지게 될 것이다. 스크린 상에 남아있는 임의의 질량은 질량 손실로 계산된다. 진출 값(%)은 상기한 진탕 조건에서 제조된 전체 질량 손실(%)이다.
상기한 내용은 특정 타입의 장치를 사용하여 진탕 시험을 수행하는데 바람직한 한 방법을 상세하게 설명하였지만, 당 업계의 통상의 숙련인은 웹에 인가된 교반이 개시된 진출 시험에 의해 달성되는 것과 웹 손실의 면에서 동일한 결과를 생성하게 되는 동등한 시험을 가능하게 하는 다른 장치를 제작할 수 있을 것이다. 따라서, 진출 시험의 범위는 웹 손실을 측정하기 위한 임의의 등가의 시험 방법을 포함할 것이다.
원심분리 보유능 ( CRC ) 시험
원심분리 보유능(CRC) 시험은 포화되고 조절된 조건 하에서 원심분리를 행 한 후에 그 안에 액체를 보유할 수 있는 초흡수성 재료의 능력을 측정한다. 얻어지는 보유능은 샘플의 그램 중량 당 보유된 액체의 그램(g/g)으로 말해진다. 시험되어야 하는 샘플을 미국 표준 30 메쉬 스크린을 통해 사전체질하여 미국 표준 50 메쉬 스크린 상에 보유된 입자들로부터 제조된다. 그 결과, 샘플은 약 300 내지 약 600 미크론(마이크로미터) 범위 내 크기의 입자들을 포함한다. 입자들은 손으로 또는 자동으로 사전체질될 수 있고, 시험할 때까지 밀폐된 기밀 용기 중에 보관될 수 있다.
시험 용액(증류수 중의 0.9 중량% 염화나트륨)이 샘플에 의해 자유로이 흡수되도록 하면서 샘플을 함유하게 되는 투수성 백에 사전체질된 샘플 0.2 ± 0.005 그램을 넣어 보유능을 측정한다. 미국 컨넥티컷주 윈저 락스의 덱스터 코포레이션(Dexter Corporation)으로부터 모델 명칭 1234T 열-밀봉가능한 여과지로서 입수가능한 것과 같은 열-밀봉가능한 티 백 재료가 대부분의 용도에 잘 적용된다. 백 재료의 12.7 ㎝ x 7.62 ㎝(5 인치 x 3 인치) 샘플을 반으로 접고 개방 연부들 중 2개를 열 밀봉하여 6.35 ㎝ x 7.62 ㎝(2.5 인치 x 3 인치) 직사각형 파우치를 형성함으로써 백을 제조한다. 열 시일은 재료의 연부 안쪽 약 0.635 ㎝(0.25 인치)이어야 한다. 샘플을 파우치 중에 넣은 후, 파우치의 남아있는 개방 연부도 또한 열 밀봉된다. 빈 백도 또한 대조용으로 사용한다. 시험을 위해 3개의 샘플(예를 들면 채워지고 밀봉된 백)을 제조한다. 채워진 백은 밀폐된 용기에 바로 넣는 경우(이 경우, 채워진 백은 제조로부터 30분 이내에 시험해야 함)가 아니라면, 제조로부터 3분 이내에 시험해야 한다.
백을 7.62 ㎝(3 인치) 오프닝을 갖는 2개의 폴리테트라플루오로에틸렌(예를 들면, 테플론(TEFLON) 재료) 코팅된 유리섬유 스크린(미국 뉴욕주 피터스버그에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 타코닉 플라스틱스, 인크.(Taconic Plastics, Inc.)로부터 입수가능함) 사이에 넣고, 23 ℃의 시험 용액의 팬 중에 담궈 백이 완전히 습윤될 때까지 스크린이 확실히 아래에 유지시켰다. 습윤 후, 샘플을 약 30 ± 1분 동안 용액 중에 둔 후, 이들을 용액으로부터 제거하여 비흡수성 평면 표면 상에 임시로 두었다. 여러 번의 시험을 위해, 팬을 비우고 24개의 백이 팬 중에 포화된 후 새로운 시험 용액으로 재충전시켜야 한다.
이어서 샘플에 약 350의 g-힘을 가할 수 있는 적합한 원심분리기 바스켓에 습윤 백을 넣었다. 적합한 원심분리기는 물 수집 바스켓, 디지칼 rpm 게이지, 및 백 샘플을 보유 및 배수하는데 적합한 기계가공된 배수 바스켓을 갖는 헤래우스 라보퓨지(HERAEUS LABOFUGE) 400이다. 다수개의 샘플을 원심분리하는 경우, 샘플들은 회전시 바스켓의 균형을 맞추기 위하여 원심분리기 내에서 마주보는 위치에 위치시켜야 한다. 백(습윤 백, 빈 백 포함)을 약 1,600 rpm(예를 들면, 약 350의 표적 g-힘을 달성하기 위해)에서 3분 동안 원심분리시킨다. 백을 제거하고 칭량하는데, 빈 백(대조용)을 먼저 칭량한 후, 샘플을 포함하는 백을 칭량한다. 백 그 자체에 의해 보유된 용액을 고려하여, 샘플에 의해 보유된 용액의 양이 샘플의 그램 당 보유된 액체의 그램으로 표현된, 샘플의 비 원심분리 보유능(CRC)이다. 보다 구체적으로, 비 보유능은 하기 식에 따라 구한다:
[(원심분리후 샘플 & 백 중량)-(원심분리후 빈 백 중량)-(건조 샘플 중량)]/(건조 샘플 중량)
3개의 샘플을 시험하여 결과를 평균내어 초흡수성 재료의 보유능(CRC)을 구한다. 샘플을 23±1 ℃ 및 50±2% 상대 습도에서 시험한다.
열 점착성 지수( TSI ) 시험
시험 전의 초흡수성 입자들을 300 미크론 내지 600 미크론의 입자 크기 범위를 갖도록 사전체질하였다. 체질한 초흡수성 입자 5 그램을 칭량하여 100 ml 파이렉스(PYREX) 유리 비이커에 첨가하였다. 비이커를 부드럽게 진탕하여 비이커의 바닥 상에 초흡수성 샘플의 균일한 층을 형성하였다. 이어서 비이커를 10분 동안 150 ℃의 대류 오븐 중에 넣었다. 비이커를 오븐에서 꺼내어 비이커의 온도가 다시 실온으로 될 때까지 15분 이상 동안 실온에서 냉각시켰다. 냉각된 비이커를 거꾸로 하여 비이커로부터 떨어져 나오는 모든 초흡수성 입자들을 수집한다. 비이커 중의 초흡수체의 원래의 중량 및 비이커로부터 떨어져 나온 초흡수체의 양을 사용하여 하기 식에 따라 열 점착성 지수(TSI)를 구하였다:
TSI = (Woriginal-Wfallen)/Woriginal x 100
하기 실시예는 본 발명의 특정 구성형태를 설명하고, 본 발명의 보다 상세한 이해를 제공하기 위하여 제시된다. 실시예는 본 발명의 범위를 임의의 방식으로 제한하려는 것이 아니다. 전체 내용을 완전히 고려하여, 특허 청구의 범위 내의 다른 배치들은 당 업계의 통상의 숙련인에게 쉽게 자명해질 것이다.
열 가공성, 수용성 중합체 코팅을 갖는 초흡수성 입자들을 다음을 따라 제조하였다:
제1 코팅 중합체 1 용액은 별도로 제조된 2개의 단량체 용액 1A 및 1B의 제1 조합을 포함하였다:
용액 No. 1A를 다음과 같이 제조하였다: 22.0 그램의 (3-아크릴아미도프로필)트리메틸 암모늄 클로라이드(0.08 몰)의 75% 용액을 70 그램의 탈이온수에 첨가한 후, 43 그램의 히드록시에틸 메타크릴레이트(0.32 몰) 및 12 그램의 PEG 200(분자량 200)을 첨가하였다. 이어서, 0.36 그램(1.02 x 10-3 몰)의 아스코르브산을 용액에 첨가하였다. 이 혼합물을 아스코르브산이 용해되고 혼합물이 23 ℃로 냉각될 때까지 약 23 ℃의 수욕 중에서 약 60 rpm으로 자기 교반 막대로 교반하였다.
용액 No. 1B를 다음의 방식으로 제조하였다: 22.0 그램의 (3-아크릴아미도프로필)트리메틸 암모늄 클로라이드(0.08 몰)의 75% 용액을 70 그램의 탈이온수에 첨가한 후, 43 그램의 히드록시에틸 메타크릴레이트(0.32 몰) 및 12 그램의 PEG 200(분자량 200)을 첨가하였다. 이어서, 0.74 그램의 30% 수성 과산화수소를 첨가하였다. 이 혼합물을 약 23 ℃의 수욕 중에서 약 60 rpm으로 자기 교반 막대로 교반하여 23 ℃로 냉각된 투명 용액을 제공하였다.
용액 No. 1B를 자기 교반 막대로 교반하면서 용액 No. 1A에 첨가하였다. 열전쌍을 사용하여 온도를 모니터하고 반응 발열을 관찰하였다. 중합 발열이 없음이 명백하여 혼합물을 수욕 내에 넣고 온도를 35분의 시간에 걸쳐 70 ℃로 상승시켰다. 1분 동안에 걸쳐 74 ℃로의 온도 상승에 의해 발열이 확인되었고, 용액은 매우 점성으로 되었다. 반응 비이커를 용액 No. 1B를 용액 No. 1A에 첨가한 시간으로부터 90분 후에 수욕으로부터 제거하였다. 300 그램의 탈이온수를 첨가하여 중합체 농도를 약 26%로 감소시켰다.
제2 코팅 중합체 2 용액은 별도로 제조된 2개의 단량체 용액 2A 및 2B의 제2 조합을 포함하였다:
용액 No. 2A를 다음과 같이 제조하였다: 73.2 그램(1.016 몰)의 아크릴산을 100 그램의 물(40% 중화) 및 0.5 그램의 아스코르브산 중의 12 그램의 폴리에틸렌 글리콜(분자량 = 200) 및 16.3 그램의 수산화나트륨에 첨가하였다. 이 용액을 아스코르브산의 용해 후에 얼음욕 중에서 냉각시켰다.
용액 No. 2B를 다음과 같이 제조하였다: 28.8 그램의 (3-아크릴아미도프로 필)트리메틸 암모늄 클로라이드(0.10 몰)의 75% 용액을 100 그램의 탈이온수에 첨가한 후, 12 그램의 PEG 200(분자량 200)을 첨가하였다. 이 용액에 1.04 그램의 30% 수성 과산화수소를 첨가하였다.
용액 No. 2B를 자기 교반 막대로 교반하면서 얼음욕 중에서 용액 No. 2A에 첨가하였다. 열전쌍을 사용하여 온도를 모니터하고 반응 발열을 관찰하였다. 혼합 약 5분 후에 중합 반응이 시작되었다. 일단 발열 반응이 검출되었으면, 물을 점차적으로 첨가하여 용액 점도를 교반에 적합하게 유지시켰다. 총 300 그램의 물을 20분에 걸쳐 첨가하였다. 2개의 단량체 용액 2A 및 2B의 혼합 후 약 8분에 65 ℃의 최대 중합 온도가 관찰되었다. 중합체의 농도는 물의 증발에 의해 약 22%인 것으로 밝혀졌다.
일정량의 초흡수성 입자를 코팅 중합체 1로 코팅하고, 다른 양의 초흡수성 입자를 코팅 중합체 2로 코팅하였다. 각 양의 코팅된 초흡수성 입자의 코팅을 위해 하기 방법들이 사용되었다.
각 사용된 코팅 중합체 용액을 증류수로 6.67 %로 희석하였다. 750 그램의 선택된 중합체 용액을 캐나다 온타리오 노쓰 요크의 호바트 캐나다(Hobart Canada)로부터 입수가능한 호바트(HOBART) 믹서, 모델 N-50의 혼합 용기에 첨가하였다. 용액을 "3"의 속도 셋팅으로 교반하면서, 500 그램의 초흡수체를 첨가하였다. 혼합물은 약간 팽윤된 초흡수체의 푹신한 덩어리가 되었다. 팽윤된 초흡수체를 80 ℃에서 3일 동안 건조시킨 다음, 미국 뉴저지주 핵켄색에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 씨.더블유. 브라벤더(C.W. Brabender)로부터 입수가능한 그래뉴-그라인더 (GRANU-GRINDER)로 해응리시켰다. 이어서 입자들을 체질하여 850 미크론보다 큰 입자들을 제거하였다.
표 1, 2 및 3 중의 샘플들을 사용된 주요 공기 온도(PAT)에서의 얼마간의 변동이 있는 것을 제외하고는 동일한 공정 조건 하에서 제조하였다. 표 1 및 3 중의 샘플을 약 280 ℃의 PAT로 제조하였다. 표 2에서, 상이한 탄성 중합체의 경우, 주요 공기 온도를 변화시켰고, 표 2에 기재된 값을 가졌다. 표 1, 2 및 3 중의 샘플의 경우, 탄성 중합체-초흡수체-펄프 중량 비는 15:75:10이었고, 모든 샘플의 경우, 기본 중량은 425 그램/제곱미터(g/㎡)이었다. 샘플에 사용된 펄프는 미국 조지아주 제섭에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 레이오니어 인크.로부터 상업적으로 입수가능한 술파테이트 HJ 목재펄프이었다. 표 1 및 3의 샘플 중에 사용된 엘라스토머 중합체는 미국 텍사스주 휴스톤의 크라톤 인크.로부터 입수가능한 크라톤 G2755 엘라스토머이었다. 초흡수체 SXM 9543, SXM 9394 및 페이버(FAVOR)는 모두 미국 노쓰 캐롤라이나주 그린스보로에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 데구싸 수퍼업소버 인크.로부터 입수가능하다. 이극성 초흡수체 E1239-11은 미국 버지니아주 포츠마우스에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 바스프 인크.로부터 입수가능하다.
다양한 SAM을 갖는 복합체 진출
샘플 No. SAM 타입 진출 % 신축성 %
1 SXM 9543 4.10 100
2 SXM 9394 1.33 100
3 BASF 이극성 E1231-99 1.90 100
4 페이버 880 3.38 100
주: 표 1의 모든 샘플은 75 중량%의 초흡수성 재료, 15 중량%의 크라톤 G2755 엘라스토머 섬유 및 10 중량% 술페이트-HJ 목재펄프를 함유하였다.
샘플 No. 엘라스토머 중합체
 온도(℃) 진출(%)
 신축성(%) 공급업체
용융 온도 Tm 주요 공기 온도
5 에스코렌(ESCORENE) UL 7710 (EVA) 138-204 140-218 4.80 50 엑슨모빌 케미칼 캄파니, 미국 텍사스주 휴스톤
6 이그잭트(EXACT) (PE) 4023 210-263 229-279 2.51 100 엑슨모빌 케미칼 캄파니, 미국 텍사스주 휴스톤
7 보스톤 화합물(80% 어피니티 PE 플라스토머 8185/15% 3M 점착성부여제 레그라레즈(LEGLAREZ) 1126/5% 도울렉스(왁스) 2503 204-232 224-252 5.58 50 다우 케미칼, 미국 미시간주 프리포트
8 크라톤 G2755 249-274 279-281 1.33 100 크라톤 인크., 텍사스주 휴스톤
9 다우(200MI) PE 플라스토머 XUS59800.05 132-209 162-267 1.45 50 다우 케미칼, 미국 미시간주 프리포트
10 다우(500MI) PE 플라스토머 XUS59800.05 151-218 177-218 10.9 50 다우 케미칼, 미국 미시간주 프리포트
11 PLTD 1723(프로필렌-기재 개발 엘라스토머) 243 243-274 2.06 50 엑슨모빌 케미칼 캄파니, 미국 텍사스주 휴스톤
주: 표 2의 모든 샘플은 75 중량%의 SXM 9394 초흡수체, 15 중량%의 엘라스토머 중합체 섬유 및 10 중량% 술페이트-HJ 목재펄프를 함유하였다.
EVA = 에틸렌 비닐 아세테이트
PE = 폴리에틸렌
표 3에서, 샘플 13 및 16의 초흡수성 재료는 중합체 1로 표면 처리하였다. 샘플 14 및 17 중의 초흡수성 재료는 중합체 2로 표면 처리하였다.
중합체로 코팅된 SAM을 갖는 복합체 진출
샘플 No.
 초흡수체 유형
 SAM 진출(%) 신축성 (%)
비-경화 *열-경화
12 SXM 9543 8.55 5.67 100
13 중합체 1로 코팅된 SXM 9543 4.77 3.93 100
14 중합체 2로 코팅된 SXM 9543 2.78 1.92 100
15 SXM 9543 8.47 5.73 100
16 중합체 1로 코팅된 SXM 9543 4.80 3.19 100
16 중합체 2로 코팅된 SXM 9543 1.89 1.16 100
샘플 12, 13 및 14는 100 ℃에서 5분 동안 경화되었고; 샘플 15, 16 및 17은 70 ℃에서 60분 동안 경화되었다.
제3 코팅 중합체 3 용액은 유니온 카아바이드(Union Carbide)로부터 입수가능한 폴리옥스 N3000, 폴리에틸렌 옥시드를 포함하였다. 1,250 그램의 증류수 중에 25 그램의 폴리에틸렌 옥시드(PEO)를 용해시켜 코팅 용액을 제조하였다. 폴리옥스 N3000의 건조 분말을 1,250 그램의 증류수를 함유하는 호바트 믹서 모델 N-50의 혼합 용기(캐나다 온타리오 노쓰 요크의 호바트 캐나다로부터 입수가능함) 내에 믹서를 교반 셋팅 "1"에서 교반하면서 서서히 첨가하였다. 균질한 용액이 얻어질 때까지 용액을 교반하였다. 이어서 500 그램의 건조 초흡수성 입자들을 제조한 용액이 상기한 교반 셋팅으로 교반하면서 첨가하였다. 코팅된 팽윤된 초흡수성 입자들을 입자들이 완전히 건조될 때까지 80 ℃에서 건조하였다. 건조된 처리된 초흡수성 재료를 미국 뉴저지주 핵켄색에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 씨.더블유. 브라벤더로부터 입수가능한 그래뉴-그라인더로 해응리시켰다. 이어서 코팅된 초흡수성 입자들을 체질하여 850 미크론보다 큰 입자들을 제거하였다.
제4 코팅 중합체 4 용액은 헤르클레스 인크.(Hercules Inc.)로부터 입수가능한 클루셀(KLUCEL) GF, 히드록시프로필 셀룰로스를 포함하였다. 히드록시프로필 셀룰로스(HPC)를 유효 용액에 용해시켰다. 용액 레시피, 건조 초흡수체 및 코팅 중합체 용액의 상대량, 및 중합체 용액의 도포 방법 및 후속되는 건조된 코팅된 초흡수성 재료의 후속 가공처리는 코팅 중합체 3의 경우에 사용된 것과 동일하였다.
제5 코팅 중합체 5 용액은 별도로 제조된 2개의 단량체 용액 5A 및 5B의 조합을 포함하였다:
용액 No. 5A를 다음과 같이 제조하였다: 144 그램(2.0 몰)의 아크릴산을 200 그램의 물(10% 중화) 중의 15 그램의 폴리에틸렌 글리콜(분자량 = 8000) 및 8.0 그램의 수산화나트륨에 첨가하였다. 이어서, 2.0 그램의 아스코르브산을 첨가하고, 이 용액을 아스코르브산의 용해 후에 얼음욕 중에서 냉각시켰다.
용액 No. 5B를 다음과 같이 제조하였다: 144 그램(2.0 몰)의 아크릴산을 200 그램의 물(10% 중화) 중의 83 그램의 폴리에틸렌 글리콜(분자량 = 8000) 및 8.0 그램의 수산화나트륨에 첨가하였다. 4.0 그램의 30% 수성 과산화수소도 또한 첨가하였다.
용액 No. 5B를 자기 교반 막대로 교반하면서 얼음욕 중에서 용액 No. 5A에 첨가하였다. 열전쌍을 사용하여 온도를 모니터하고 반응 발열을 관찰하였다. 혼합 약 5분 후에 중합 반응이 시작되었다. 일단 발열 반응이 검출되었으면, 물을 점차적으로 첨가하여 용액 점도를 교반에 적합하게 유지시켰다. 총 700 그램의 물을 20분에 걸쳐 첨가하였다. 2개의 단량체 용액 5A 및 5B의 혼합 후 약 10분에 75 ℃의 최대 중합 온도가 관찰되었다. 중합체 완료된 후, 300 그램의 물 중의 96 그램(0.2 몰)의 디에탄올 메틸 아민의 용액을 첨가하여 중합체를 30 몰%로 추가로 중화시켰다. 중합체 농도는 물의 증발에 의해 약 22.3%인 것으로 밝혀졌다.
제6 코팅 중합체 6 용액은 별도로 제조된 2개의 단량체 용액 6A 및 6B의 조합을 포함하였다:
용액 No. 6A를 다음과 같이 제조하였다: 86.4 그램(1.2 몰)의 아크릴산을 100 그램의 물(30% 중화) 중의 43 그램의 폴리에틸렌 글리콜(분자량 = 200) 및 14.4 그램의 수산화나트륨에 첨가하였다. 이어서, 0.5 그램의 아스코르브산을 첨가하고, 이 용액을 아스코르브산의 용해 후에 얼음욕 중에서 냉각시켰다.
용액 No. 6B를 다음과 같이 제조하였다: 97 그램의 (2-아크릴로일옥시 에틸)트리메틸 암모늄 클로라이드(0.4 몰)의 80% 용액을 150 그램의 탈이온수에 첨가하였다. 이 용액에 1.04 그램의 30% 수성 과산화수소를 첨가하였다.
용액 No. 6B를 자기 교반 막대로 교반하면서 30 ℃에서 용액 No. 6A에 첨가하였다. 열전쌍을 사용하여 온도를 모니터하고 반응 발열을 관찰하였다. 혼합 약 2분 후에 중합 반응이 시작되었다. 일단 발열 반응이 검출되었으면, 물을 점차적으로 첨가하여 용액 점도를 교반에 적합하게 유지시켰다. 총 250 그램의 물을 20분에 걸쳐 첨가하였다. 2개의 단량체 용액 6A 및 6B의 혼합 후 약 5분에 60 ℃의 최대 중합 온도가 관찰되었다. 중합체 농도는 물의 증발에 의해 약 22%인 것으로 밝혀졌다.
일정량의 초흡수성 입자를 코팅 중합체 5로 코팅하고, 다른 양의 초흡수성 입자를 코팅 중합체 6으로 코팅하였다. 각 양의 코팅된 초흡수성 입자의 코팅을 위해 하기 방법들이 사용되었다.
각 사용된 코팅 중합체 용액을 증류수로 6.67 %로 희석하였다. 750 그램의 선택된 중합체 용액을 캐나다 온타리오 노쓰 요크의 호바트 캐나다로부터 입수가능한 호바트 믹서, 모델 N-50의 혼합 용기에 첨가하였다. 용액을 "3"의 속도 셋팅으로 교반하면서, 500 그램의 초흡수체를 첨가하였다. 혼합물은 약간 팽윤된 초흡수체의 푹신한 덩어리가 되었다. 팽윤된 초흡수체를 80 ℃에서 3일 동안 건조시킨 다음, 미국 뉴저지주 핵켄색에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 씨.더블유. 브라벤더로부터 입수가능한 그래뉴-그라인더로 해응리시켰다.
표 4는 코팅 중합체 2, 코팅 중합체 3 (PEO), 코팅 중합체 4 (HPC), 코팅 중합체 5 및 코팅 중합체 6을 사용하는 표면 처리된 초흡수체(예를 들면, SXM 9543 및 SXM 9394)의 CRC 및 TSI 데이타를 나타낸다.
표면 처리된 초흡수성 재료의 흡수성(CRC) 및 TSI
초흡수체(SAM) 조성물 처리된 SAM의 특성
SAM 코팅 조성물 양 CRC (g/g) TSI(%)
SXM 9543 NA 0 23.0 0
SXM 9543 중합체 1 10%
SXM 9543 중합체 2 10% 20.4 1.6
SXM 9543 중합체 3 5% 22.0 100
SXM 9543 중합체 4 5% 22.0 100
SXM 9394 NA 0 27.0 0
SXM 9394 중합체 2 10% 24.0 9.8
SXM 9394 중합체 3 5% 26.0 100
SXM 9394 중합체 4 5% 26.0 100
SXM 9394 중합체 5 10% 23.4 15.3
SXM 9394 중합체 6 10% 23.3 4.2
표 5에서, 멜트블로운 섬유 중의 엘라스토머 중합체는 미국 텍사스주 휴스톤에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 엑슨모빌 케미칼 캄파니로부터 입수가능한 비스타맥스 2210이었다. 펄프는 미국 워싱톤주 페더럴 웨이에 위치한 사무실을 갖는 사업체인 웨이어해우서 캄파니로부터 입수가능한 NB 416이었다. 흡수 복합체의 기본 중량은 약 500 그램/제곱미터이었다. 샘플 19 및 21 중의 초흡수성 재료는 5% PEO(중합체 3)에 의해 코팅된 SXM 9394이었고, 샘플 23 및 25 중의 초흡수성 재료는 5% PEO(중합체 3)에 의해 코팅된 SXM 9543이었다. 표 5 중의 샘플을 약 206 ℃의 주요 공기 온도(PAT)로 제조하였다.
중합체로 코팅된 SAM을 갖는 복합체 진출
샘플 No. 초흡수체(SAM) 유형
 펄프 중량%
 비스타맥스 2210 중량% SAM 중량% SAM TSI(%) 진출(%) 신축성(%)
비-경화 열-경화
18 SXM 9394 10 15 75 0 2.60 2.15 30
19 중합체 3으로 코팅된 SXM 9394 10 15 75 100 1.15 0.92 30
20 SXM 9394 0 17 83 0 2.60 2.35 50
21 중합체 3으로 코팅된 SXM 9394 0 17 83 100 1.50 0.81 50
22 SXM 9543 10 15 75 0 11.10 8.22 30
23 중합체 3으로 코팅된 SXM 9543 10 15 75 100 7.76 3.45 30
24 SXM 9543 0 17 83 0 18.84 14.50 50
25 중합체 3으로 코팅된 SXM 9543 0 17 83 100 6.59 3.03 50
주: 가열 경화를 70 ℃에서 60분 동안 수행하였다.
표 6에서, 탄성 중합체는 비스타맥스 2210 중합체이었고; 펄프는 NB 416 펄프이었고; 탄성 중합체/SAM/펄프 중량비는 15:75:10이었고; 기본 중량은 500 그램/제곱미터이었다. 표 6 중의 샘플을 약 221 ℃의 주요 공기 온도(PAT)로 제조하였다.
중합체로 코팅된 SAM을 갖는 복합체 진출
샘플 No. SAM 유형 SAM TSI (%) 진출(%) 신축성(%)
비-경화 열-경화
25 SXM 9394 0.0 2.02 1.76 30
26 중합체 2로 코팅된 SXM 9394 9.8 3.85 3.86 30
27 중합체 5로 코팅된 SXM 9394 15.3 5.30 4.59 30
28 중합체 6로 코팅된 SXM 9394 4.2 4.53 3.73 30
주: 가열 경화를 70 ℃에서 60분 동안 수행하였고; 표 6의 모든 샘플은 75 중량%의 SAM, 10 중량%의 펄프 섬유 및 15 중량%의 비스타맥스 2210 탄성 중합체를 함유하였다.
비교를 제공하기 위하여, 초흡수성 입자 및 목재펄프 플러프와 함께 제조된 종래의 공기성형된 흡수 복합체 샘플을 수용 티슈와 함께 및 없이 시험할 수 있다. 공기성형 시스템 중에서 초흡수성 입자 및 매트릭스 섬유를 합쳐서 혼합하고, 한데 섞인 초흡수성 입자 및 매트릭스 섬유의 웹을 레잉 다운하여 공기성형된 흡수 복합체를 제조하였다. 한데 섞인 초흡수성 입자 및 매트릭스 섬유의 웹을 티슈의 다공성 시트 상에 직접 형성하였다. 적합한 다공성 티슈의 한 예는 미국 위스콘신주 니나의 어메리칸 티슈, 인크.(American Tissue, Inc.)로부터 입수가능한 9.8 파운드(약 17 그램/제곱미터) 백색 성형 티슈로 표시된다. 성형 티슈의 제2 시트를 공기성형된 복합체의 상부에 두었다. 이어서 공기성형된 흡수 복합체를 적합한 압착 장치, 예를 들면 카버 프레스(Carver Press)를 사용하여 원하는 밀도로 압착하였다. 하기 표 7의 샘플 29 및 30의 SAM/펄프 공기성형된 흡수 복합체를 75% SXM 9394 초흡수성 재료 및 25% CR 1654 목재펄프(보워터 인크.로부터 입수가능함)로 만들었다. 공기성형된 흡수 복합체의 기본 중량은 약 500 그램/제곱미터이었고, 샘플을 약 0.27 g/㎤의 밀도로 압착시켰다. 흡수 복합체 각 면 상의 성형 티슈의 시트를 포함하는 시험편 상에서 및 티슈 시트를 포함하지 않은 흡수 복합체의 시험편 상에서 진출 시험을 행하였다.
티슈를 갖는 및 갖지 않는 SAM/펄프 공기성형된 복합체 진출
샘플 No. 샘플 시험 조건 펄프 중량% SAM 중량% 진출 (%) 신축성 (%)
29 티슈와 함께 25 75 15.7 0
30 티슈 없이 25 75 80.0 0
당 업계의 통상의 숙련인은 본 발명이 그의 범위로부터 벗어나지 않고서 많은 변형 및 변화를 만들 수 있음을 알 것이다. 따라서, 상기 기재된 상세한 설명 및 실시예는 단지 예시를 위한 것으로 어떤 방식으로든 첨부된 특허청구의 범위에서 기재되는 바와 같은 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

Claims (20)

  1. 엘라스토머 중합체 섬유의 매트릭스 내에 유효하게 함유되고 열가소성 코팅이 연속적으로 된 일정량의 초흡수성 입자를 포함하는 신축성 흡수 복합체를 포함하는 용품이며,
    상기 복합체가 복합체의 총 중량을 기준으로 60 중량% 이상의 초흡수성 입자 및 40 중량% 이하의 엘라스토머 중합체 섬유를 포함하고,
    상기 열가소성 코팅은 폴리에틸렌 옥시드, 폴리프로필렌 옥시드, 에틸렌 옥시드-프로필렌 옥시드 공중합체, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 에틸렌 글리콜-프로필렌 글리콜 공중합체, 개질된 다당류, 폴리에틸렌 이민, 및 이들의 조합물로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 재료를 포함하고,
    상기 열가소성 코팅을 갖는 초흡수성 입자는 15 g/g 이상의 원심분리 보유능(CRC)을 나타내고,
    상기 열가소성 코팅은 60 ℃ 내지 150 ℃의 융점 온도를 가지며,
    상기 복합체가 30 % 이상의 신축성 값 및 2 % 이하의 진출 값을 제공하며,
    상기 엘라스토머 중합체 섬유는 100 g/10분 이상의 용융 유량을 갖는 중합체 재료로부터 제조된 것인 용품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복합체가 1.2 % 이하의 진출 값을 제공하는 것인 용품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 복합체가 0.8 % 이하의 진출 값을 제공하는 것인 용품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 복합체가 5 중량% 이상의 엘라스토머 중합체 섬유를 포함하는 용품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중합체 섬유가 올레핀 엘라스토머 재료를 포함하는 것인 용품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중합체 섬유가 계면활성제를 포함하는 것인 용품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중합체 섬유가 중합체 섬유 및 계면활성제의 총 중량을 기준으로 0.1 중량% 이상의 유효 계면활성제를 포함하는 것인 용품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 복합체가 일정량의 셀룰로스 섬유를 추가로 포함하고, 셀룰로스 섬유의 양이 복합체의 총 중량을 기준으로 5 중량% 이상 및 35 중량% 이하인 것인 용품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 초흡수성 입자가 40 이상의 열 접착성 지수(TSI) 및 20 g/g 이상의 원심분리 보유능(CRC) 값을 갖는 것인 용품.
  10. 제1항에 있어서, 상기 초흡수성 입자가 60 이상의 TSI 및 20 g/g 이상의 CRC 값을 갖는 것인 용품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 초흡수성 입자가 80 이상의 TSI 및 20 g/g 이상의 CRC 값을 갖는 것인 용품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 중합체 섬유가 최대 20 ㎛ 이하 및 최소 8 ㎛ 이상인 섬유 직경을 갖는 것인 용품.
  13. 제1항에 있어서, 20 중량% 이하의 상기 중합체 섬유가 20 ㎛ 초과의 섬유 직경을 갖고, 20 중량% 이하의 상기 중합체 섬유가 8 ㎛ 미만의 섬유 직경을 갖는 것인 용품.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복합체가 1.2 % 이하의 진출 값을 제공하고,
    상기 중합체 섬유는 200 ℃ 이상의 온도에서 가공된 일정량의 중합체-용융물로부터 제조된 것인 용품.
  15. 제1항에 있어서, 상기 초흡수성 입자는 상기 중합체 섬유의 형성 동안에 중합체 섬유와 합쳐지고, 중합체 섬유의 형성은 멜트블로잉 작업을 포함하는 것인 용품.
  16. 제1항에 있어서, 상기 복합체가 50 % 이상의 신축성 값을 갖는 용품.
  17. 제1항에 있어서, 상기 복합체가 최대 300 % 또는 그 이상의 신축성 값을 갖는 용품.
  18. 제1항에 있어서, 액체-투과성 표면시트 및 이면시트를 추가로 포함하고, 상기 엘라스토머 중합체 섬유의 매트릭스 및 상기 초흡수성 입자가 표면시트와 이면시트 사이에 유효하게 샌드위치되어 있는 용품.
  19. 제1항에 있어서,
    상기 흡수 복합체가 흡수 복합체의 총 중량을 기준으로 5 중량% 내지 25 중량%의 엘라스토머 중합체 섬유 및 15 중량% 이하의 셀룰로스 섬유를 포함하고,
    상기 흡수 복합체가 계면활성제를 추가로 포함하고,
    상기 열가소성 코팅이 열가공성 및 수용성이며,
    상기 엘라스토머 중합체 섬유는 200 ℃ 내지 315 ℃의 온도를 갖는 일정량의 중합체-용융물로부터 제조된 것인 용품.
  20. 제1항에 있어서, 상기 개질된 다당류는 히드록시프로필 셀룰로스, 메틸 셀룰로스, 메틸 에틸 셀룰로스로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상인 용품.
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