KR101296014B1 - 개선된 냄새 제어를 갖는 흡수 용품 - Google Patents

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윌리엄 앤쏘니 조저
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바오 트롱 도
스테파니 미셸 마틴
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Abstract

냄새 제어제 입자를 흡수 용품에 혼입하는 기술이 제공된다. 더 구체적으로 말하자면, 냄새 제어 입자는 흡수 용품의 흡수 코어의 에어포밍된 섬유 매트릭스 내에 "균질하게"(즉, 실질적으로 균일한 방식으로) 분포된다. 이러한 균질하게 분포된 냄새 제어 입자를 함유하는 흡수 코어는 악취 화합물과 접촉하기 위한 더 큰 표면적을 가질 수 있고, 따라서 냄새 감소의 가능성을 증가시킨다.
흡수 용품, 냄새 제어 입자, 고흡수성 입자, 흡수 코어

Description

개선된 냄새 제어를 갖는 흡수 용품{ABSORBENT ARTICLES WITH IMPROVED ODOR CONTROL}
여러 가지 이유로 흡수 용품에는 냄새 제어제가 혼입되어 왔다. 예를 들어, 맥도날드(MacDonald)의 미국 특허 출원 공개 2003/0203009는 금속 이온으로 개질된 고표면적 입자로부터 형성된 냄새 제어제를 기술한다. 이러한 개질된 입자는 냄새를 감소시키는 데 효과적이긴 하지만, 그럼에도 불구하고 이 냄새 제어제를 흡수 용품에 혼입하려는 시도를 할 때는 문제가 발생할 수 있다. 예를 들어, 고정되어 있지 않은 입자들을 소변 또는 다른 체액으로부터의 냄새를 효능 있게 흡착하기 위해 요망되는 위치에 보유하기가 어려운 경우가 종종 있다. 게다가, 흡수 용품에 냄새 제어제를 별도로 첨가하는 것은 자본 설비를 위한 투자를 필요로 하고, 따라서 공정 복잡성을 증가시킨다.
따라서, 현재, 냄새 제어제를 흡수 용품에 혼입하는 개선된 기술에 대한 필요가 존재한다.
본 발명의 한 실시태양에 따르면, 냄새 제어 성질을 갖는 흡수 용품이 게재된다. 이 용품은 냄새 제어 입자가 균질하게 분포된 플러프 펄프 섬유의 매트릭스를 함유하는 에어포밍(airforming)된 웹을 포함하는 흡수 코어를 포함한다.
본 발명의 다른 한 실시태양에 따르면, 냄새 제어 성질을 갖는 흡수 웹을 형성하는 방법이 게재된다. 이 방법은 섬유 시트를 냄새 제어 입자를 포함하는 코팅 제제로 처리하고, 시트를 섬유화하여 다수의 개개의 섬유를 형성하고, 섬유를 기체 스트림에 연행시키고, 이어서 섬유를 형성 표면 상에 침착시키는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 한 실시태양에 따르면, 냄새 제어 성질을 갖는 흡수 웹을 형성하는 방법이 게재된다. 이 방법은 고흡수성(superabsorbent) 물질을 냄새 제어 입자를 포함하는 코팅 제제로 처리하고, 섬유 시트를 섬유화하여 다수의 개개의 섬유를 형성하고, 섬유를 기체 스트림에 연행시키고, 처리된 고흡수성 물질을 연행된 섬유와 상호혼합하고, 이어서 섬유 및 처리된 고흡수성 물질을 형성 표면 상에 침착시키는 것을 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 양상을 아래에서 더 상세히 논의한다.
당업계의 통상의 기술을 가진 자를 겨냥한 가장 좋은 방식을 포함하는 본 발명에 대한 충분하고 권능적인 게재가 첨부된 도면을 언급하는 명세서의 나머지에 더 구체적으로 나타나 있다:
도 1은 본 발명에 이용될 수 있는 형성 장치의 한 실시태양의 개략도.
도 2는 본 발명의 한 실시태양에 따라 형성될 수 있는 흡수 용품의 투시도.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일 또는 유사한 특징 또는 요소를 나타내는 것을 의도한다.
대표적인 실시태양에 대한 상세한 설명
이제, 하나 이상의 예를 아래에 나타낸 본 발명의 다양한 실시태양들을 상세히 언급할 것이다. 각 예는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라 설명하기 위해 제공된 것이다. 사실상, 본 발명의 범위 또는 정신에서 벗어남이 없이 본 발명에 다양한 변경 및 변화를 가할 수 있음이 당업계 숙련자에게는 명백할 것이다. 예를 들어, 한 실시태양의 부분으로서 예시되거나 또는 기술된 특징을 다른 한 실시태양에 이용해서 추가의 한 실시태양을 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 변경 및 변화를 망라하는 것을 의도한다.
일반적으로 말하자면, 본 발명은 흡수 용품에 냄새 제어 입자를 혼입하는 기술에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하자면, 냄새 제어 입자는 흡수 용품의 흡수 코어의 에어포밍된 섬유 매트릭스 내에 "균질하게" 분포된다(예를 들어, 실질적으로 균일한 방식으로 분포된다). 이러한 균질하게 분포된 냄새 제어 입자를 함유하는 흡수 코어는 악취 화합물과 접촉하기 위한 더 큰 표면적을 가질 수 있고, 따라서 냄새 감소의 가능성을 증가시킨다.
I. 냄새 제어 입자
흡수 용품에 냄새 제어를 부여할 수 있는 다양한 냄새 제어 입자 중 어느 것도 본 발명에 따라 이용될 수 있다. 예를 들어, 무기 산화물 입자, 예를 들어 실리카, 알루미나, 지르코니아, 산화마그네슘, 이산화티탄, 산화철, 산화아연, 산화구리, 제올라이트, 점토(예: 스멕타이트 점토), 이들의 조합, 및 기타 등등이 본 발명의 일부 실시태양에 이용될 수 있다. 이러한 무기 산화물 입자의 다양한 예는 맥도날드의 미국 특허 출원 공개 2003/0203009, 맥도날드 등의 미국 특허 출원 공 개 2005/0084412, 맥도날드 등의 2005/0085144, 맥그래쓰(McGrath) 등의 미국 특허 출원 공개 2005/0084464; 우(Wu) 등의 미국 특허 출원 공개 2005/0084474, 및 도(Do) 등의 미국 특허 출원 공개 2005/0084438에 기술되어 있고, 이들 문헌은 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다.
무기 산화물 입자는 요망되는 결과에 의존해서 다양한 형태, 모양 및 크기를 가질 수 있다. 예를 들어, 입자는 구, 크리스탈, 막대, 디스크, 관, 끈 등의 모양으로 있을 수 있다. 요망된다면, 입자는 상대적으로 비다공성이거나 또는 솔리드일 수 있다. 즉, 입자는 약 0.5 ml/g 미만, 일부 실시태양에서는 약 0.4 ml/g 미만, 일부 실시태양에서는 약 0.3 ml/g 미만, 일부 실시태양에서는 약 0.2 ml/g 내지 약 0.3 ml/g의 기공 부피를 가질 수 있다. 입자의 평균 크기는 일반적으로 약 500 ㎛ 미만, 일부 실시태양에서는 약 100 ㎛ 미만, 일부 실시태양에서는 약 100 nm 미만, 일부 실시태양에서는 약 1 내지 약 50 nm, 일부 실시태양에서는 약 2 내지 약 50 nm, 일부 실시태양에서는 약 4 내지 약 20 nm이다. 본원에서 사용되는 입자의 평균 크기는 그의 평균 길이, 폭, 높이 및/또는 직경을 의미한다. 게다가, 입자는 또한 높은 표면적, 예를 들어 약 50 ㎡/g 내지 약 1000 ㎡/g, 일부 실시태양에서는 약 100 ㎡/g 내지 약 600 ㎡/g, 일부 실시태양에서는 약 180 ㎡/g 내지 약 240 ㎡/g의 표면적을 가질 수 있다. 표면적은 흡착 기체로서 질소를 이용하는 물리적 기체 흡착(B.E.T) 방법[브루아나우어(Bruanauer), 에메트(Emmet), 및 텔러(Teller), Journal of American Chemical Society, Vol. 60, 1938, p.309]에 의해 결정할 수 있다. 이론에 의해 제한되게 하려는 의도는 없지만, 이러한 작은 크 기 및 높은 표면적을 갖는 입자는 많은 악취 화합물에 대한 흡착 성능을 개선할 수 있는 것으로 믿어진다. 게다가, 입자의 솔리드 성질, 즉 낮은 기공 부피는 그의 냄새 흡착 특성을 희생시킴이 없이 입자의 균일성 및 안정성을 증진할 수 있는 것으로 믿어진다.
입자의 "제타 전위"도 또한 요망되는 바에 따라서 다양할 수 있다. 예를 들어, 입자는 음의 제타 전위, 예를 들어 약 0 mV 미만, 일부 실시태양에서는 약 -10 mV 미만, 일부 실시태양에서는 약 -20 mV 미만의 제타 전위를 가질 수 있다. 음의 제타 전위를 갖는 입자의 상업적으로 입수가능한 예는 닛산 케미칼(Nissan Chemical)(미국 텍사스주 휴스턴)로부터 입수가능한 실리카 나노입자인 스노우텍스(Snowtex)-C, 스노우텍스-O, 스노우텍스-PS 및 스노우텍스-OXS를 포함한다. 별법으로, 입자는 약 +20 mV 초과, 일부 실시태양에서는 약 +30 mV 초과, 일부 실시태양에서는 약 +40 mV 초과의 제타 전위를 가질 수 있다. 양의 표면 전하를 가짐으로써, 입자는 이온 인력을 통해 음의 표면 전하를 운반하는 섬유(예: 셀룰로오스 섬유)에 부착되기에 매우 적합하다. 입자와 섬유 표면 간의 전하 차(판데르 발스 힘 포함)에 의존해서, 일부 응용에서 그 결합은 상대적으로 영구적이고 실질적일 수 있다. 따라서, 입자는 화학 결합제 또는 다른 부착 구조를 이용하지 않고도 섬유에 부착될 수 있다.
양의 제타 전위는 다양한 상이한 방법으로 본 발명의 입자에 부여될 수 있다. 한 실시태양에서는, 입자가 양전하를 띤 물질로만 형성된다. 예를 들어, 본 발명에 따르면 냄새 감소를 위해 알루미나 입자가 이용될 수 있다. 몇 가지 적당 한 알루미나 입자는 앤도(Ando) 등의 미국 특허 5,407,600에 기술되어 있고, 이 특허는 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다. 게다가, 상업적으로 입수가능한 알루미나 입자의 예는 예를 들어 닛산 케미칼 인더스트리즈 엘티디.(Nissan Chemical Industries Ltd.)로부터 입수가능한 알루미나졸 100, 알루미나졸 200 및 알루미나졸 520을 포함한다. 별법으로, 양의 제타 전위는 코어 물질의 표면에 존재하는 연속 또는 불연속 코팅에 의해 부여될 수 있다. 몇몇 경우에서, 실제로 이들 입자는 양전하를 띤 물질로만 형성된 입자보다 다양한 pH 범위에 대해 더 나은 안정성을 가질 수 있다. 한 특별한 실시태양에서, 예를 들어, 입자는 알루미나로 코팅된 실리카 입자로부터 형성된다. 이러한 알루미나로 코팅된 실리카 입자의 상업적으로 입수가능한 예는 닛산 케미칼(미국 텍사스주 휴스턴)로부터 입수가능한 스노우텍스-AK이다.
또, 무기 산화물 입자는 그의 냄새 제어 성질을 개선하기 위해 1 종 이상의 전이 금속으로 개질될 수 있다. 더 구체적으로 말하자면, 이론에 의해 제한되게 하려는 의도는 없지만, 전이 금속은 악취 화합물을 포집 및/또는 중성화하기 위한 하나 이상의 활성 부위를 제공하는 것으로 믿어진다. 활성 부위는 자유로울 수 있거나, 또는 악취 분자와 접촉할 때 그에 의해 대체될 수 있도록 물 분자 또는 다른 리간드에 약하게 결합될 수 있다. 게다가, 입자는 다른 악취 화합물을 흡착하는 데 유용한 큰 표면적을 여전히 갖는다. 본 발명에 이용될 수 있는 적당한 몇 가지 전이 금속의 예는 스칸듐, 티탄, 바나듐, 크롬, 망간, 철, 코발트, 니켈, 구리, 아연, 은, 금 및 기타 등등을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 단일 금속, 뿐 만 아니라 이핵, 삼핵 및 클러스터 시스템도 이용될 수 있다.
전이 금속은 다양한 방법으로 입자에 적용될 수 있다. 예를 들어, 간단히 입자를 구리 이온(Cu+2), 은 이온(Ag+), 금 이온(Au+ 및 Au+3), 철(II) 이온(Fe+2), 철(III) 이온(Fe+3) 및 기타 등등을 함유하는 것들과 같은 염 형태의 적당한 전이 금속을 함유하는 용액과 혼합할 수 있다. 이러한 용액은 일반적으로 금속 화합물을 용매에 용해하여 그 결과로 용액 중에 유리 금속 이온을 생성함으로써 제조한다. 일반적으로, 금속 이온은 전위차 때문에 입자 쪽으로 끌어당겨져서 입자 상에 흡착되고, 즉 그들은 "이온" 결합을 형성한다. 그러나, 많은 경우에서, 금속과 입자 사이에 형성된 결합의 강도를 더 증가시키는 것, 예를 들어 배위 및/또는 공유 결합을 형성하는 것이 요망된다. 이온 결합이 여전히 존재하긴 하지만, 배위 또는 공유 결합의 존재는 여러 가지 이익을 가질 수 있고, 예를 들어 어떠한 금속이든 사용 동안에(예: 세척 후) 자유롭게 남아 있을 가능성을 감소시킬 수 있다. 게다가, 입자에 대한 금속의 강력한 부착은 또한 냄새 흡착 효과성을 최적화한다.
요망된다면, 1 종 초과의 전이 금속이 입자에 결합될 수 있다. 이것은 일부 금속이 다른 금속들보다 특이적인 악취 화합물 제거에 더 나을 수 있다는 점에서 이점을 갖는다. 마찬가지로, 다양한 악취 화합물의 효과적 제거를 위해 상이한 종류의 개질된 입자를 조합해서 이용할 수 있다. 한 실시태양에서는, 예를 들어, 구리로 개질된 실리카 입자가 망간으로 개질된 실리카 입자와 조합해서 사용된다. 두 가지의 상이한 개질 입자를 조합해서 사용함으로써, 많은 악취 화합물을 더 효 과적으로 제거할 수 있다. 예를 들어, 구리로 개질된 입자는 황 및 아민 냄새를 제거하는 데 더 효과적일 수 있고, 한편 망간으로 개질된 입자는 카르복실산을 제거하는 데 더 효과적일 수 있다. 전이 금속 대 입자의 비는 요망되는 결과를 달성하기 위해 선택적으로 변화시킬 수 있다. 대부분의 실시태양에서, 예를 들어, 전이 금속 대 입자의 몰비는 약 10:1 이상, 일부 실시태양에서는 약 50:1 이상, 일부 실시태양에서는 약 100:1 이상이다.
무기 산화물 입자 이외에, 다른 미립자 냄새 제어제도 본 발명에 이용될 수 있다. 예를 들어, 냄새 제어 특성을 갖는 퀴논 분말도 본 발명에 이용될 수 있다. 퀴논 분말은 퀴논 화합물을 오븐에서 건조시킨 후 건조된 물질을 밀링(milling) 장치, 예를 들어 볼 밀, 비드 밀, 진동 밀, 샌드 밀, 콜로이드 밀 등을 이용해서 분말로 전환시킴으로써 제조할 수 있다. 적당한 분산제는 예를 들어 나프탈렌 술폰산 및 포름알데히드의 축합 생성물, 리그노술포네이트 또는 비이온성 및 음이온성 표면 활성 화합물일 수 있다. 생성된 분말은 일반적으로 약 0.01 ㎛ 내지 약 20 ㎛, 일부 실시태양에서는 약 0.5 ㎛ 내지 약 10 ㎛, 일부 실시태양에서는 약 0.03 ㎛ 내지 약 6 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는다. 본원에서 사용되는 입자의 평균 크기는 그의 평균 길이, 폭, 높이 및/또는 직경을 의미한다. 적당한 몇 가지 안트라퀴논 분말은 노베온 힐톤 데이비스, 인크.(Noveon Hilton Davis, Inc.)(미국 오하이오주 신시내티) 및 시그마-알드리치 케미칼 코., 인크.(Sigma-Aldrich Chemical Co., Inc.)(미국 미주리주 세인트 루이스)로부터 상업적으로 입수가능하다.
일반적으로 말하자면, 퀴논은 퀴노이드 고리를 갖는 화합물 부류, 예를 들어 안트라퀴논, 나프타퀴논, 벤조퀴논, 히드로퀴논 및 기타 등등을 의미한다. 안트라퀴논은 예를 들어 다음 화학식을 갖는다.
Figure 112008030890091-pct00001
화학식에 나타낸 숫자 1 - 8은 관능기의 치환이 일어날 수 있는 융합 고리 구조 상의 위치를 나타낸다. 융합 고리 구조 상에서 치환될 수 있는 이러한 관능기의 몇 가지 예는 할로겐기(예: 염소 또는 브롬기), 술포닐기(예: 술폰산염), 알킬기, 벤질기, 아미노기(예: 일차, 이차, 삼차 또는 사차 아민), 카르복시기, 시아노기, 히드록시기, 아인산기 등을 포함한다. 이온화 능력을 초래하는 관능기는 종종 "발색단"이라고 불린다. 발색단에 의한 고리 구조의 치환은 그 화합물의 흡광 파장의 이동을 일으킨다. 따라서, 발색단의 유형(예를 들어, 히드록실, 카르복실, 아미노 등) 및 치환 정도에 의존해서, 다양한 색상 및 강도를 갖는 폭넓고 다양한 퀴논이 생성될 수 있다. 또, 일부 유형의 화합물(예: 높은 분자량을 갖는 안트라퀴논)을 수용성이 되도록 하기 위해 술폰산과 같은 다른 관능기도 이용될 수 있다.
안트라퀴논 화합물은 확인을 위해 때로는 "표준"이라고도 불리는 그의 색지수(CI) 번호로 분류될 수 있다. 예를 들어, "CI" 번호로 분류되는 본 발명에 이용될 수 있는 몇 가지 적당한 안트라퀴논은 산성 염료 블랙 48, 산성 염료 블루 25(D&C 그린 제 5 호), 산성 염료 블루 40, 산성 염료 블루 41, 산성 염료 블루 45, 산성 염료 블루 80, 산성 염료 블루 129, 산성 염료 그린 25, 산성 염료 그린 27, 산성 염료 그린 41, 산성 염료 바이올렛 43, 매염 염료 레드 11(알리자린), 매염 염료 블랙 13(알리자린 블루 블랙 B), 매염 염료 레드 3(알리자린 레드 S), 매염 염료 바이올렛 5 (알리자린 바이올렛 3R), 알리자린 콤플렉손, 천연 염료 레드 4(카르민산), 분산 염료 블루 1, 분산 염료 블루 3, 분산 염료 블루 14, 천연 염료 레드 16(퍼퓨린), 천연 염료 레드 8, 반응성 염료 블루 2(프로시온 블루 HB), 반응성 염료 블루 19(레마졸 브릴리언트 블루 R), 및 기타 등등을 포함한다. 산성 염료 블루 25, 산성 염료 그린 41, 산성 염료 블루 45, 매염 염료 바이올렛 5, 산성 염료 블루 129, 산성 염료 그린 25 및 산성 염료 그린 27의 구조가 아래에 나타나 있다.
Figure 112008030890091-pct00002
Figure 112008030890091-pct00003
Figure 112008030890091-pct00004
Figure 112008030890091-pct00005
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Figure 112008030890091-pct00007
Figure 112008030890091-pct00008
상기한 바와 같이, 다른 퀴논도 또한 본 발명에 이용될 수 있다. 예를 들어, 하기 화학식을 갖는 나프타퀴논이 이용될 수 있다.
Figure 112008030890091-pct00009
나프타퀴논 화합물의 1 - 6 번 위치는 상기한 방식으로 관능기로 치환될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 이용될 수 있는 나프타퀴논 화합물의 적당한 예는 하기 화학식을 갖는 1,4-나프타퀴논 및 1,2-나프타퀴논을 포함한다:
Figure 112008030890091-pct00010
이론에 의해 제한되게 하려는 의도는 없지만, 많은 화합물에 의해 발생되는 냄새는 악취 화합물로 및/또는 악취 화합물로부터 전자 전달에 의해 제거되는 것이라고 믿어진다. 구체적으로 말하자면, 환원/산화 ("산화환원") 반응에 의한 악취 화합물의 산화가 그와 관련된 특징적인 냄새의 발생을 억제하는 것이라고 믿어진다. 일부 퀴논 화합물이 냄새를 제거할 수 있다는 발견은 그들이 산화환원 반응에서 산화제로서 기능할 수 있는 능력 때문인 것으로 믿어진다. 많은 흔한 악취 화합물(예: 에틸 메르캅탄)은 산화환원 반응에 의해 산화될 수 있다(즉, 전자를 줄 수 있다). 산화되었을 때, 종종 이러한 화합물과 관련된 냄새가 제거되거나 또는 적어도 적어진다. 또, 산화환원 반응에 의한 퀴논 화합물의 환원은 쉽게 가역성이고, 따라서 환원된 퀴논 화합물은 공지된 어떠한 산화제로도(예를 들어, 산소, 공기 등) 산화될 수 있는 것으로 믿어진다. 환원/산화 반응은 신속하고, 실온에서 일어날 수 있다. 따라서, 냄새 제어 메카니즘이 퀴논 화합물을 소모할 수 있긴 하지만, 그들은 공기에의 노출에 의해 간단히 재생될 수 있다. 따라서, 퀴논 화합물이 요망되는 색을 부여할 수 있는 능력에 유의하게 영향을 줌이 없이 장기간 냄새 제어를 달성할 수 있다.
악취 화합물을 산화할 수 있는 능력 이외에도, 일부 퀴논 화합물의 화학 구조는 냄새 제거를 개선하는 데 도움을 줄 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 비치환 고리를 갖는 안트라퀴논 화합물은 각 고리가 관능기로 치환된 것들보다 더 잘 냄새를 억제할 수 있다. 흥미롭게도, "제 1" 고리(5번 내지 8 번 위치)에서 치환되지 않은 안트라퀴논 화합물은 냄새 감소에 특히 효과적인 것으로 보인다. 제 1 고리의 위치에서 치환되지 않은 안트라퀴논 화합물의 적당한 예는 산성 염료 블루 25, 산성 염료 블루 129, 산성 염료 그린 25, 및 산성 염료 그린 27을 포함하지만, 이들에 제한되지 않으며, 이들 염료의 구조는 위에 나타나 있다. 다른 예시적인 냄새 제어 퀴논 화합물은 맥도날드 등의 미국 특허 출원 공개 2005/0131363에 기술되어 있고, 이 문헌은 전체를 모든 목적으로 본원에 혼입한다.
상기한 실시태양에서, 냄새 제어제는 악취 화합물과의 접촉에 이용될 수 있는 표면적을 증가시키고 섬유 응용을 촉진하기 위해 고유적으로 미립자 형태를 갖는다. 그러나, 몇몇 경우에서, 냄새 제어 입자는 운반체 입자를 냄새 제어제로 예비처리함으로써 형성될 수 있다. 예를 들어, 운반체 입자는 상기한 것과 같은 퀴논 화합물로 처리될 수 있다. 요구되지는 않지만, 운반체 입자도 또한 냄새 제어 성질을 가질 수 있다. 한 실시태양에서, 예를 들어, 운반체 입자는 무기 산화물 입자일 수 있다. 고흡수성 입자도 또한 유용한 운반체 입자로서 기능을 할 수 있다. 고흡수성 입자는 0.9 중량% 염화나트륨을 함유하는 수용액에서 그의 중량의 약 20 배 이상, 일부 경우에서는 그의 중량의 약 30 배 이상을 흡수할 수 있는 수팽창성 물질이다. 고흡수성 입자는 천연, 합성 및 개질된 천연 중합체 및 물질일 수 있다. 합성 고흡수성 물질 중합체의 예는 폴리(아크릴산) 및 폴리(메타크릴산)의 알칼리 금속 및 암모늄 염, 폴리(아크릴아미드), 폴리(비닐 에테르), 비닐 에테르 및 알파-올레핀과의 무수말레산 공중합체, 폴리(비닐 피롤리돈), 폴리(비닐모르폴리논), 폴리(비닐 알콜), 및 이들의 혼합물 및 공중합체를 포함한다. 추가의 고흡수성 물질은 천연 및 개질된 천연 중합체, 예를 들어 가수분해된 아크릴로니트릴 그래프팅된 전분, 아크릴산 그래프팅된 전분, 메틸 셀룰로오스, 키토산, 카르복시메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 셀룰로오스, 및 천연 검, 예를 들어 알기네이트, 크산탄 검, 로쿠스트 빈 검 및 기타 등등을 포함한다. 천연 및 완전 또는 부분 합 성 고흡수성 중합체의 혼합물도 본 발명에 유용할 수 있다. 특히 적당한 고흡수성 중합체는 하이소브(HYSORB) 8800AD (바스프(BASF), 미국 노쓰캐롤라이나주 샤로테) 및 페이버(FAVOR) SXM 9300 (데구사 슈퍼업소버(Degussa Superabsorber), 미국 노쓰캐롤라이나주 그린스보로)이다.
사용되는 특별한 냄새 제어 입자와 상관없이, 그들을 용매에 분산해서 코팅 제제를 형성한 후 섬유에 적용한다. 성분을 분산하거나 또는 용해할 수 있는 어떠한 용매도 적당하고, 그 예로는 물; 알콜, 예를 들어 에탄올 또는 메탄올; 디메틸포름아미드; 디메틸 술폭시드; 탄화수소, 예를 들어 펜탄, 부탄, 헵탄, 헥산, 톨루엔 및 크실렌; 에테르, 예를 들어 디에틸 에테르 및 테트라히드로푸란; 케톤 및 알데히드, 예를 들어 아세톤 및 메틸 에틸 케톤; 산, 예를 들어 아세트산 및 포름산; 및 할로겐화 용매, 예를 들어 디클로로메탄 및 사염화탄소; 뿐만 아니라 이들의 혼합물이 있다. 코팅 제제 중의 용매의 농도는 일반적으로는 경제적으로 실행가능한 적용 방법을 허용할 정도로 충분히 높다. 그러나, 용매의 양이 너무 많으면, 냄새 제어 입자의 양이 너무 적어서 요망되는 냄새 감소를 제공하지 못할 수 있다. 사용되는 용매의 실제 농도는 일반적으로 냄새 제어 입자의 유형 및 그들이 적용되는 섬유에 의존하겠지만, 그럼에도 불구하고 그들은 전형적으로는 코팅 제제의 약 40 중량% 내지 약 99 중량%, 일부 실시태양에서는 약 65 중량% 내지 약 98 중량%, 일부 실시태양에서는 약 80 중량% 내지 약 96 중량%의 양으로 존재한다. 코팅 제제에 첨가되는 냄새 제어 입자의 양은 요망되는 냄새 감소의 양 및 코팅 용액에 분산되거나 또는 용해될 수 있는 최대 농도에 의존해서 달라질 것이다. 예를 들어, 냄 새 제어 입자는 코팅 제제의 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%를 구성할 수 있다. 또한, 코팅 제제의 고형물 함량은 요망되는 냄새 감소의 정도를 달성하도록 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 코팅 제제는 약 1% 내지 약 60%, 일부 실시태양에서는 약 2% 내지 약 35%, 일부 실시태양에서는 약 4% 내지 약 20%의 고형물 함량을 가질 수 있다. 제제의 고형물 함량을 변화시킴으로써, 냄새 제어 입자의 존재를 조절할 수 있다. 예를 들어, 더 높은 수준의 냄새 제어 입자를 갖는 코팅 제제를 형성하기 위해서는, 적용 공정 동안 더 큰 백분율의 입자가 제제에 혼입되도록 상대적으로 높은 고형물 함량을 제제에 제공할 수 있다.
II. 섬유 처리
상기한 바와 같이, 본 발명의 냄새 제어 입자는 흡수 용품의 흡수 코어 형성에 이용되는 친수성 섬유와 같은 섬유의 매트릭스 내에 균질하게 분포될 수 있다. 친수성 섬유는 천연 및/또는 합성 플러프 펄프 섬유를 포함할 수 있다. 플러프 펄프 섬유는 크라프트 펄프, 설파이트 펄프, 열기계 펄프 등일 수 있다. 게다가, 플러프 펄프 섬유는 높은 평균 섬유 길이의 펄프, 낮은 평균 섬유 길이의 펄프, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 적당한 높은 평균 길이의 플러프 펄프 섬유의 한 예는 연질목재 크라프트 펄프 섬유를 포함한다. 연질목재 크라프트 펄프 섬유는 침엽수로부터 유래되고, 삼나무(redwood), 향나무(red cedar), 솔송나무(hemlock), 미송 (Douglas-fir), 전나무(true firs), 소나무(예: 남부 소나무), 가문비나무(예: 검은 가문비나무), 이들의 조합 및 기타 등등을 포함해서 북부, 서 부, 및 남부 연질목재 종과 같은(하지만, 이들에 제한되지 않음) 펄프 섬유를 포함한다. 북부 연질목재 크라프트 펄프 섬유가 본 발명에 이용될 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적당한 상업적으로 입수가능한 남부 연질목재 크라프트 펄프 섬유의 한 예는 웨이어하우저 컴파니(Weyerhaeuser Company)(미국 워싱톤 페더랄 웨이 소재)로부터 "NB-416"이라는 상표명으로 입수가능한 것들을 포함한다. 본 발명에 사용하기 위한 다른 적당한 플러프 펄프는 보워터 코프.(Bowater Corp.)(미국 사우쓰캐롤라이나주 그린빌 소재)로부터 쿠스업소브(CoosAbsorb) S 펄프라는 상표명으로 입수가능한 연질목재 섬유를 주로 함유하는 표백 술페이트 목재 펄프이다. 낮은 평균 길이의 섬유도 또한 본 발명에 이용될 수 있다. 적당한 낮은 평균 길이의 펄프 섬유의 예는 경질목재 크라프트 펄프 섬유이다. 경질목재 크라프트 펄프 섬유는 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등과 같은(하지만, 이들에 제한되지 않음) 펄프 섬유를 포함한다. 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유는 연성을 증가시키고, 밝기를 증진하고, 투명도를 증가시키고, 위킹(wicking) 능력 증가를 위한 시트의 기공 구조를 변화시키는 데 특히 요망된다.
게다가, 합성 섬유도 이용될 수 있다. 합성 섬유를 형성하는 데 이용될 수 있는 몇 가지 적당한 중합체는 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 및 기타 등등; 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리(글리콜산)(PGA), 폴리(락트산)(PLA), 폴리(β-말산)(PMLA), 폴리(ε-카프로락톤)(PCL), 폴리(ρ-디옥사논)(PDS), 폴리(3-히드록시부티레이트)(PHB) 및 기타 등등; 및 폴리아미드, 예를 들어 나일론 및 기타 등등을 포함하지만, 이들에 제한되 지는 않는다. 합성 또는 천연 셀룰로오스 중합체는 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 에테르, 셀룰로오스 니트레이트, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 에틸 셀룰로오스, 재생 셀룰로오스, 예를 들어 비스코스, 레이온 및 기타 등등을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 대마, 짚, 아마, 버개스(bagasse) 및 이들의 혼합물로부터 생기는 섬유를 포함하는 비목재 섬유도 본 발명에 이용될 수 있다.
섬유 매트릭스 내에 냄새 제어 입자를 균질하게 분포시키기 위해서는, 다양한 적용 기술 중 어느 것이라도 이용될 수 있다. 예를 들어, 냄새 제어 입자는 플러프 펄프의 건조 랩 시트(dry lap sheet)에 국소 적용할 수 있다. 이어서, 건조 랩 시트를 이 시트를 다수의 개개의 섬유로 쪼개는 섬유화 공정으로 처리할 수 있다. 이어서, 이들 개개의 섬유를 형성 챔버에 공급할 수 있고, 이 형성 챔버가 섬유를 유공 표면 상에 침착시켜서 에어포밍된 웹을 형성한다. 섬유화 공정에 의해 부여되는 격렬한 혼합 때문에, 따라서 냄새 제어 입자가 웹 구조 전체에 걸쳐서 균질하게 분포된다. 추가로, 냄새 제어제로 예비 코팅된 고흡수성 물질이 별도로 형성 챔버에 주입될 수 있고, 여기서 그것이 섬유와 혼합할 것이다.
이제, 상기 기술의 다양한 특이적인 실시태양을 더 상세히 기술할 것이다. 그러나, 기술된 실시태양은 단지 예시적인 것에 지나지 않고, 다양한 다른 실시태양이 또한 본 발명에 의해 고려된다는 점을 이해해야 한다. 이 점에서, 도 1을 참고로 하여, 본 발명에 이용될 수 있는 형성 장치 (20)의 한 실시태양을 도시한다. 나타낸 바와 같이, 장치 (20)은 섬유화기 (44), 예를 들어 회전식 햄머밀, 회전가 능 피커 롤(picker roll) 또는 다른 통상의 섬유화 장치를 포함한다. 플러프 펄프의 건조 랩 시트 (80)이 다수의 개개의 섬유를 형성하는 섬유화기 (44)에 공급된다. 본 발명의 한 실시태양에서, 건조 랩 시트는 통상의 기술, 예를 들어 인쇄, 침지, 분사, 용융 압출, 용매 코팅, 분말 코팅 및 기타 등등을 이용해서 냄새 제어 입자로 예비 처리된다. 냄새 제어 입자의 덮음 백분율(percent coverage) 및 부가 (add-on) 수준은 최종 웹 내에 어떠한 요망되는 분포도 달성하도록 선택적으로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 냄새 제어 입자의 덮음 백분율은 주어진 표면의 면적의 약 50% 초과, 일부 실시태양에서는 약 80% 초과, 일부 실시태양에서는 약 100%일 수 있다. 마찬가지로, 냄새 제어 입자는 전형적으로 펄프 섬유 중량을 기준으로 하여 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시태양에서는 약 1 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 적용된다.
일단 섬유화되면, 개개의 섬유는 기체 매질(예를 들어, 공기)의 스트림에 의해 연행되고, 이어서 형성 챔버 (32) 내로 분출되거나 또는 다른 방식으로 도입된다. 형성 챔버 (32)는 섬유화기 (44) 아래에 있는 것으로 도시되어 있긴 하지만, 그것은 또한 다른 어떠한 위치에도 있을 수 있고, 예를 들어 그 측면에 또는 섬유화기 (44)로부터 떨어져 있는 먼 곳에 위치할 수 있다. 형성 챔버 (32)는 기체에 의해 연행되는 섬유를 조종하고 집결시키며, 스트림에 요망되는 속도 프로파일을 제공할 수 있다. 다양한 적당한 형성 챔버 형태가 예를 들어 브리슨(Bryson)의 미국 특허 4,927,582 및 벤투리노(Venturino) 등의 미국 특허 6,630,096에 기술되어 있고, 이들 특허는 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다.
또, 장치 (20)은 이동할 수 있는 유공 형성 표면 (22)를 포함하고, 이 표면 상에 섬유 웹 (50)이 형성된다. 전형적으로, 형성 표면 (22)는 유공 공기투과성 물질, 예를 들어 와이어 형성 천, 스크린, 천공된 플레이트, 포, 벨트, 드럼 등에 의해 제공된다. 적당한 형성 벨트는 더 페이퍼 컨버팅 머신 코.(the Paper Converting Machine Co.)(미국 위스콘신주 그린 베이) 및 커트 쥐. 조아, 인크.(Curt G. Joa, Inc.)(미국 위스콘신주 쉬보이간 폴스)로부터 상업적으로 입수가능하다. 도시된 실시태양에서, 형성 표면 (22)는 형성 드럼 (40)에 의해 제공된다. 사용 중, 형성 드럼 (40)은 구동 메카니즘(나타내지 않음)에 작동적으로 연결된 드럼 구동 섀프트(나타내지 않음)에 의해 요망되는 방향으로 회전한다. 구동 메카니즘은 구동 섀프트에 직접 또는 간접 커플링된 전기 또는 다른 모터를 포함할 수 있다. 요망되는 경우, 형성 표면 (22)는 형성 드럼 (40)의 주변을 따라서 원주 에 분포되는 일련의 개별적으로 제거가능한 형성 구역을 포함할 수 있다. 이러한 형성 구역은 생성되는 섬유 웹에 형성되는 선택된 반복 패턴을 임의로 제공할 수 있다. 반복 패턴은 흡수 용품에 조립 또는 다른 배치가 의도된 개개의 흡수 패드의 요망되는 모양에 상응할 수 있다. 적당한 형성 드럼 시스템은 엔로(Enloe) 등의 미국 특허 4,666,647, 엔로의 미국 특허 4,761,258, 및 한(Hahn) 등의 미국 특허 6,330,735에 더 상세히 기술되어 있고, 이들 특허는 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다.
형성 드럼 (40)의 내부 공간은 형성 챔버 (32) 내에 놓인 형성 표면 (22)의 부분에 위치하는 아치형 세그먼트의 일반적 형태를 갖는 진공 대역을 포함할 수 있다. 도시된 실시태양에서, 예를 들어, 진공 대역은 형성 챔버 (32)에 인접하여 위치하고, 진공 덕트 (24)에 의해 제공되는 특징들을 포함할 수 있다. 형성 챔버 (32)의 경계 내에 놓인 형성 드럼 (40)의 부분은 형성 표면 (22)의 투하 대역의 한계를 정하거나 또는 그것을 다른 방식으로 제공할 수 있다. 이러한 진공 투하 대역은 예를 들어 회전가능 드럼 (40)의 원주의 원통형 표면 부분을 구성할 수 있다. 통상의 진공원(예: 진공 펌프, 배기 송풍기 등)에 의해 진공 투하 대역의 표면에 차압이 부과되어 형성 표면 (22) 아래에 상대적으로 낮은 압력을 제공한다. 진공원의 영향하에서, 운송하는 기체 스트림이 형성 표면 (22)를 통해서 형성 드럼 (40)의 내부 안으로 끌어 들여지고, 이어서 진공 공급 도관 (42)를 통해 통과하여 드럼 밖으로 나간다. 기체에 의해 연행된 섬유가 유공 형성 표면 (22)에 충돌할 때, 기체(예: 공기)가 형성 표면 (22)를 통과함으로써 섬유가 표면에 보유되어 섬유 웹 (50)을 형성한다.
요망된다면, 이어서 드럼 회전이 섬유 웹 (50)을 스카핑(scarfing) 대역으로 건네줄 수 있고, 이 대역에서는 과잉 두께를 예정된 정도로 트리밍하여 제거할 수 있다. 더 구체적으로 말하자면, 스카핑 시스템은 그 안에 놓인 스카핑 챔버 (48) 및 스카핑 롤 (46)을 포함할 수 있다. 스카핑 롤 (46)은 투하된 섬유 웹 (50)의 이동 방향과 반대 방향으로 회전한다. 별법으로, 스카핑 롤 (46)은 롤러 표면에 근접한 형성 드럼의 표면에 대한 롤러 표면의 동방향 움직임을 제공하도록 회전할 수 있다. 어느 경우이든, 스카핑 롤 (46)의 회전 속도는 과잉 섬유 물질을 마모시 키기 위해 형성된 섬유 웹 (50)의 접촉 표면에 대해 유효한 스카핑 작용을 제공하도록 선택된다. 요망된다면, 제거된 섬유 물질은 요망되는 바에 따라 형성 챔버 (32) 또는 섬유화기 (44)로 다시 재순환시킬 수 있다. 추가로, 스카핑 롤 (46)은 웹 물질을 웹의 종방향인 기계 방향을 따라서 및/또는 웹의 측방향인 횡방향을 따라서 재배열 및 재분포시킬 수 있다.
스카핑 작업 후, 섬유 웹 (50)을 운송하는 형성 표면 (22)의 부분을 형성 드럼 시스템의 임의의 압력 블로우 오프(blow-off) 대역으로 이동시킬 수 있다. 블로우 오프 대역에서는, 기체(예: 공기)가 압력 하에서 도입되고, 블로우 오프 대역과 정렬된 형성 표면의 부분 상의 섬유 웹에 대해 바깥 방향으로 방사상으로 향할 수 있다. 기체 압력은 섬유 웹이 형성 표면 (22)로부터 적당한 웹 수송 메카니즘 상으로 방출되게 할 수 있다. 웹 수송 장치는 형성 드럼 (40)으로부터 섬유 웹 (50)을 받아서 그것을 추가의 가공을 위해 운송할 수 있다. 적당한 웹 수송 장치는 컨베이어 벨트, 진공 드럼, 수송 롤러, 전자기 부상 컨베이어, 유체 부상 컨베이어 또는 기타 등등, 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다. 나타낸 바와 같이, 예를 들어, 웹 수송 장치는 롤러 (53) 둘레에 배치된 컨베이어 벨트 (52)를 포함할 수 있다. 특별한 한 실시태양에서는, 진공 흡인 상자 (122)가 컨베이어 벨트 (52) 아래에 위치하여 형성 표면 (22)로부터 웹 (50)을 제거하는 것을 돕는다. 진공 상자 (122)는 벨트 (52) 쪽으로 통하게 열리고, 컨베이어 벨트 (52) 내의 천공구멍을 통하여 기체를 끌어당긴다. 이러한 기체 유동은 또한 웹 (50)을 형성 표면 (22)로부터 멀어지게 끌어당긴다. 진공 상자 (122)는 블로우 오프 대역에서 정 압을 사용하든 또는 사용하지 않든 이용할 수 있다. 제거된 섬유 웹 (50)은 일련의 상호연결된 패드를 제공할 수 있고, 각 패드는 각 개개의 패드가 형성된 형성 표면 (22)의 다양한 상응하는 부분에 의해 제공되는 윤곽과 실질적으로 부합하는 선택된 표면 윤곽을 가질 수 있다.
웹 (50)을 추가로 가공하기 위해 다양한 통상의 장치 및 기술이 이용될 수 있다는 것이 쉽게 명백해질 것이다. 예를 들어, 선택된 투하된 섬유 용품을 제공하기 위해 섬유 웹 (50)을 예정된 길이로 절단하는 데 다양한 통상의 장치 및 기술이 이용될 수 있다. 절단 시스템은 예를 들어 다이 컷터, 워터 컷터, 회전식 날, 왕복식 날, 에너지 빔 컷터, 입자 빔 컷터 또는 기타 등등, 뿐만 아니라 이들의 조합을 포함할 수 있다. 절단 후, 분리된 섬유 패드 (50)은 추가의 가공 작업을 위해 수송 및 전달될 수 있다.
건조 랩 시트 상으로의 예비 처리에 추가하여 또는 그와 함께, 악취 제어 입자는 또한 웹 형성과 실질적으로 동시에 적용될 수 있다. 예를 들어, 악취 제어 입자는 고흡수성 물질 상에 예비코팅된 후 형성 챔버 (32)에 도입될 수 있다. 고흡수성 물질에 적용되는 악취 제어 입자의 양은 요망되는 효과를 달성하기 위해 일반적으로 다양할 수 있다. 예를 들어, 악취 제어 입자는 고흡수성 물질의 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 양으로 적용될 수 있다. 그 후, 처리된 고흡수성 물질이 형성 챔버 (32)에 전달될 수 있다. 섬유와 상호 혼합할 때, 따라서 악취 제어 입자는 생성된 섬유 웹 (50) 내에 균질하게 분포될 수 있 다. 게다가, 한 섬유 웹에 냄새 제어 입자로 처리된 섬유 및 고흡수성제 둘 모두가 있을 수 있다. 이러한 경우, 냄새 제어 입자는 동일하거나 또는 상이할 수 있다.
고흡수성 물질(임의로, 냄새 제어 입자로 예비 코팅됨)은 통상의 메카니즘, 예를 들어 파이프, 채널, 스프레더(spreader), 노즐 및 기타 등등 뿐만 아니라 이들의 조합을 이용하여 형성 챔버 (32)에 도입할 수 있다. 도시된 실시태양에서, 예를 들어, 장치 (20)은 악취 제어 입자를 형성 챔버 (32)에 정량 주입하는 노즐 (54)를 포함할 수 있다. 노즐 (54)는 유압식 분사 시스템, 공기 분무식 분사 시스템, 초음파 분사 시스템 및 기타 등등과 같은 분사 시스템의 통상의 어떠한 성분도 될 수 있다. 요망되는 배열에서는, 분사 패턴의 최장 치수가 일반적으로 장치의 횡단면을 따라서 정렬되는 편평형 패턴 분사 노즐이 이용될 수 있다. 적당한 편평형 패턴 분사 노즐은 스프레잉 시스템즈 코.(Spraying Systems Co.)(미국 일리노이주 휘튼)로부터 입수가능한 유니제트(등록상표)(UNIJET®) 분사 노즐이다. 특별한 배열에서, 분사 노즐은 약 0.25 내지 2.5 mm의 범위 내인 분사 오리피스 직경을 가질 수 있다.
분사 노즐 (54)는 형성 표면 (22) 위로 일정 거리를 두고 있을 수 있고, 이 거리는 노즐 (54)의 유출 오리피스의 중심과 교차하고 분사 노즐 (54)의 국지적 위치에서 형성 표면 (22)에 대해 수직으로 연장하는 기준 직선을 따라서 측정한다. 이 거리는 요망되는 결과를 달성하기 위해 선택적으로 변화시킬 수 있다. 거리가 너무 짧으면, 분사 공정이 흡수 웹의 형성에 지나친 방해를 주어서 노즐에 막힘 가 능성을 증가시킬 수 있다. 다른 한편, 그 거리가 너무 길면, 노즐로부터 악취 제어 입자의 요망되는 분포 스트림을 유지시키기가 어려울 수 있다. 따라서, 그 거리는 전형적으로 약 10 mm 내지 약 250 mm, 일부 실시태양에서는 약 40 mm 내지 약 200 mm이고, 일부 실시태양에서는 약 80 mm 내지 약 150 mm이다.
냄새 제어 입자가 플러프 펄프에 적용될 때, 전형적으로 그것은 처리된 플러프 펄프 섬유의 약 0.01 중량% 내지 약 25 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 중량% 내지 약 15 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.5 중량% 내지 약 10 중량%를 구성한다. 또한, 처리된 플러프 펄프 섬유는 처리되지 않은 플러프 펄프 섬유 또는 다른 섬유, 중합체 또는 고흡수성 물질과 블렌딩되어 섬유 웹을 형성할 수 있다. 이러한 경우, 처리된 펄프 섬유의 백분율은 섬유 웹의 약 5 중량% 내지 약 100 중량%, 일부 실시태양에서는 약 10 중량% 내지 약 100 중량%, 일부 실시태양에서는 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 범위일 수 있다. 섬유 웹 중의 냄새 제어 입자의 총량은 마찬가지로 웹의 약 0.01 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.1 중량% 내지 약 10 중량%, 일부 실시태양에서는 약 0.5 중량% 내지 약 5 중량%의 범위일 수 있다. 고흡수성제의 함량은 섬유 웹의 0% 내지 약 90%의 범위일 수 있다.
III. 흡수 용품
본 발명에 따라서 형성될 때, 형성된 섬유 웹은 1 종 이상의 냄새를 감소 또는 억제할 수 있는 냄새 제어 입자를 함유한다. 게다가, 웹 내에 균질하게 분포되기 때문에, 냄새 제어 입자는 웹의 전체 표면에 걸쳐서 악취 화합물과 더 잘 접촉 할 수 있다. 이러한 악취 감소 웹은 다양한 응용에 이용될 수 있다. 특별한 한 실시태양에서, 예를 들어 섬유 웹은 흡수 용품에 이용될 수 있다. "흡수 용품"은 일반적으로 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 어떠한 용품도 의미한다. 일부 흡수 용품의 예는 개인 위생 흡수 용품, 예를 들어 기저귀, 용변 훈련용 속팬츠, 흡수 언더팬츠, 실금 가먼트, 여성 위생 제품(예: 위생용 냅킨), 수영복, 아기용 와이프, 및 기타 등등; 의료용 흡수 용품, 예를 들어 가먼트, 개창 물질, 언더패드, 침대 패드, 붕대, 흡수 드레이프 및 의료용 와이프; 음식 공급용 와이퍼; 의류 용품 및 기타 등등을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 이러한 흡수 용품을 형성하는 데 적당한 물질 및 방법은 당업계 숙련자에게 잘 알려져 있다. 전형적으로, 흡수 용품은 실질적으로 액체 불투과성 층 (예: 외부 커버), 액체 투과성 층(예: 몸쪽 라이너, 서지층 등), 및 흡수 코어를 포함한다. 본 발명의 처리된 섬유 웹은 액체 전달(비저류) 및 흡수 층들 중 어느 것이든 그들 중 하나 이상으로 이용될 수 있고, 바람직하게는 흡수 코어를 형성하는 데 이용된다. 예를 들어, 처리된 섬유 웹은 전체 흡수 코어를 형성할 수 있다. 별법으로, 처리된 섬유 웹은 하나 이상의 추가 층을 포함하는 흡수 복합체의 층과 같이 코어의 일부만을 형성할 수 있다(예를 들어, 습식형성된 종이 웹, 코폼 웹 등). 어느 것이든 상관없이, 섬유 웹 내에 함유된 냄새 제어 입자는 흡수 코어에 의해 흡수된 악취 화합물(예: 소변)과 접촉할 수 있고, 이렇게 함으로써 용품에 의해 방출되는 악취의 양을 감소시킬 수 있다.
이제, 본 발명에 따라 형성될 수 있는 흡수용품의 다양한 실시태양을 더 상 세히 기술할 것이다. 오직 예시의 목적으로, 흡수 용품을 도 2에 기저귀 (1)로서 나타내었다. 그러나, 상기한 바와 같이, 본 발명은 실금용품, 위생용 냅킨, 팬티 기저귀, 생리대, 어린이용 용변훈련용 속팬츠 및 기타 등등과 같은 다른 유형의 흡수 용품으로 실시될 수 있다. 도시된 실시태양에는, 체결되지 않은 형태의 모래시계 모양을 갖는 기저귀 (1)이 나타나 있다. 그러나, 일반적으로 직사각형 모양, T-모양, 또는 I-모양과 같은 다른 모양도 물론 이용될 수 있다. 나타낸 바와 같이, 기저귀 (1)은 외부 커버 (17), 몸쪽 라이너 (5), 흡수 코어 (3) 및 서지층 (7)을 포함하는 다양한 성분으로 형성된 섀시(2)를 포함한다. 그러나, 다른 층들도 본 발명에 이용될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 마찬가지로, 본 발명의 일부 실시태양에서는 도 2에 언급된 층들 중 하나 이상이 제거될 수도 있다.
외부 커버 (17)은 전형적으로 액체에 대해 실질적으로 불투과성인 물질로부터 형성된다. 예를 들어, 외부 커버 (17)은 얇은 플라스틱 필름 또는 다른 유연성 액체 불투과성 물질로부터 형성될 수 있다. 한 실시태양에서, 외부 커버 (17)은 약 0.01 mm 내지 약 0.05 mm의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름으로부터 형성된다. 좀더 천과 유사한 감촉이 요망된다면, 외부 커버 (17)은 부직 웹에 적층된 폴리올레핀 필름으로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 약 0.015 mm의 두께를 갖는 신장박화된(stretch-thinned) 폴리프로필렌 필름을 폴리프로필렌 섬유의 스펀본드 웹에 열로 적층시킬 수 있다. 폴리프로필렌 섬유는 필라멘트 당 약 1.5 내지 2.5의 데니어를 가질 수 있고, 부직웹은 약 17 g/㎡의 기초 중량을 가질 수 있다. 또, 외부 커버 (17)은 폴리에틸렌/폴리프로필렌 이성분 섬유와 같은 이성분 섬유를 포함 할 수 있다. 추가로, 외부 커버 (17)은 또한 액체에 대해 불투과성이지만 기체 및 수증기에 대해 투과성(즉, "통기성")인 물질을 함유할 수 있다. 이것은 증기는 흡수 코어 (3)으로부터 새어나가게 하지만 액체 분비물은 외부 커버 (17)을 통해 통과하지 못하게 한다.
또, 기저귀 (1)은 몸쪽 라이너 (5)를 포함한다. 몸쪽 라이너 (5)는 일반적으로 흡수 코어 (3)에 보유된 액체로부터 착용자 피부를 격리시키는 것을 돕는 데 이용된다. 예를 들어, 라이너 (5)는 전형적으로 순응적이고 부드러운 감촉을 주고 착용자 피부에 비자극적인 몸쪽으로 면하는 표면을 나타낸다. 전형적으로, 라이너 (5)는 또한 그의 표면이 착용자에게 상대적으로 건조한 채로 있도록 흡수 코어 (3)보다 덜 친수성이다. 라이너 (5)는 액체가 그의 두께를 통해 쉽게 침투할 수 있도록 액체 투과성일 수 있다. 몸쪽 라이너 (5)는 폭넓고 다양한 물질, 예를 들어 다공성 발포체, 망상 구조 발포체, 개구를 갖는 플라스틱 필름, 천연 섬유(예: 목재 또는 면 섬유), 합성 섬유(예: 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 섬유), 또는 이들의 조합으로부터 형성될 수 있다. 일부 실시태양에서는, 직포 및/또는 부직포가 라이너 (5)에 이용된다. 일부 실시태양에서, 몸쪽 라이너 (5)는 폴리올레핀 섬유의 멜트블로운 또는 스펀본디드 웹으로부터 형성될 수 있다. 라이너 (5)는 또한 천연 및/또는 합성 섬유의 본디드-카디드 웹일 수 있다. 추가로, 라이너 (5)는 요망되는 수준의 습윤성 및 친수성을 부여하기 위해 임의로 계면활성제로 처리되거나 또는 다른 방식으로 가공된 실질적으로 소수성인 물질로 이루어질 수 있다. 계면활성제는 분사, 인쇄, 브러쉬 코팅, 발포 및 기타 등등과 같은 통상의 어떠한 방법 으로도 적용될 수 있다. 계면활성제가 이용될 때, 그것은 라이너 (5) 전체에 적용될 수 있거나, 또는 라이너 (5)의 특별 구역, 예를 들어 기저귀의 종방향 중심선을 따라서 중앙 구역에 선택적으로 적용될 수 있다. 라이너 (5)는 피부 건강을 개선하기 위해 착용자 피부에 전달되도록 구성된 조성물을 추가로 포함할 수 있다. 라이너 (5)에 사용하기에 적당한 조성물은 크르지식(Krzysik) 등의 미국 특허 6,149,934에 기술되어 있고, 이 특허는 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다.
도 2에 도시된 바와 같이, 기저귀 (1)은 또한 흡수 코어 (3)에 신속하게 도입될 수 있는 액체의 서지 또는 거쉬(gush)를 감속 및 확산시키는 것을 돕는 서지층 (7)을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 서지층 (7)은 액체를 흡수 코어 (3)의 저장 또는 저류 부분으로 방출하기 전에 액체를 신속하게 받아들여서 일시적으로 보유한다. 도시된 실시태양에서, 예를 들어, 서지층 (7)은 몸쪽 라이너 (5)의 내향 표면 (16)과 흡수 코어 (3) 사이에 삽입된다. 별법으로, 서지층 (7)은 몸쪽 라이너 (5)의 외향 표면 (18)에 위치할 수 있다. 전형적으로 서지층 (7)은 높은 액체 투과성을 갖는 물질로부터 제작될 수 있다. 적당한 물질은 다공성 직포 물질, 다공성 부직포 물질 및 개구를 갖는 필름을 포함할 수 있다. 몇 가지 예로는 폴리올레핀 섬유, 예를 들어 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르 섬유의 유연성 다공성 시트; 스펀본디드 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르 섬유의 웹; 레이온 섬유의 웹; 합성 또는 천연 섬유의 본디드 카디드 웹 또는 이들의 조합을 포함하지만 이들에 제한되지 않는다. 적당한 서지층 (7)의 다른 예는 엘리 스(Ellis) 등의 미국 특허 5,486,166 및 엘리스 등의 미국 특허 5,490,846에 기술되어 있고, 이들 특허는 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다.
상기 성분 이외에도, 기저귀 (1)은 또한 당업계에 알려진 다양한 다른 성분들을 함유할 수 있다. 예를 들어, 기저귀 (1)은 또한 흡수 코어 (3)의 섬유 구조의 완전성 유지를 돕는 실질적으로 친수성인 티슈 랩시트(wrapsheet)(도시되지 않음)를 함유할 수 있다. 티슈 랩시트는 전형적으로 흡수 코어 (3) 둘레에서 적어도 그의 두 주요 페이싱(facing) 표면 위에 놓이고, 크레이핑된 와딩(wadding) 또는 높은 습윤강도를 갖는 티슈와 같은 흡수성 셀룰로오스 물질로 이루어진다. 티슈 랩시트는 흡수 코어 (3)의 흡수 섬유 덩어리에 액체를 신속하게 분포시키는 것을 돕는 위킹층을 제공하도록 구성될 수 있다. 흡수 섬유 덩어리의 한쪽 면의 랩시트 물질을 섬유 덩어리의 반대쪽 면에 위치하는 랩시트에 결합시켜서 흡수 코어 (3)을 효과적으로 가둘 수 있다.
게다가, 기저귀 (1)은 또한 흡수 코어 (3)과 외부 커버 (17) 사이에 놓이는 통풍층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 통풍층이 사용될 때, 그것은 외부 커버 (17)을 흡수 코어 (3)으로부터 격리시키는 것을 도울 수 있어서, 외부 커버 (17)의 눅눅함을 감소시킨다. 이러한 통풍층의 예는 블래니(Blaney) 등의 미국 특허 6,663,611에 기술된 것들과 같은 통기성 라미네이트(예: 통기성 필름에 적층된 부직포 웹)를 포함할 수 있고, 이 특허는 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다.
일부 실시태양에서, 기저귀 (1)은 또한 기저귀 (1)의 측부 가장자리 (32)로 부터 허리 영역 중 하나로 뻗는 1 쌍의 귀 모양 부분 (도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 귀 모양 부분은 선택된 기저귀 성분과 일체를 이루도록 형성될 수 있다. 예를 들어, 귀 모양 부분은 상부 표면을 제공하는 데 이용된 물질로부터 외부 커버 (17)과 일체를 이루도록 형성될 수 있다. 다른 구성에서, 귀 모양 부분은 외부 커버 (17)에, 상부 표면에, 외부 커버 (17)과 상부 표면 사이에, 또는 다양한 다른 구성으로 연결되고 조립된 부재들에 의해 제공될 수 있다.
도 2에 대표적으로 도시된 바와 같이, 기저귀 (1)은 또한 신체 분비물의 측방향 흐름에 대해 배리어를 제공하여 그것을 함유하도록 구성된 1 쌍의 봉쇄 플랩 (12)를 포함할 수 있다. 봉쇄 플랩 (12)는 흡수 코어 (3)의 측부 가장자리에 인접하여 몸쪽 라이너 (5)의 측방향으로 맞은 편에 있는 측부 가장자리 (32)를 따라서 위치할 수 있다. 봉쇄 플랩 (12)는 흡수 코어 (3)의 전체 길이를 따라서 종방향으로 뻗을 수 있거나, 또는 흡수 코어 (3)의 길이를 따라서 일부분에만 뻗을 수 있다. 봉쇄 플랩 (12)가 흡수 코어 (3)보다 길이가 더 짧을 때, 그것은 샅 영역 (10)에서 기저귀 (1)의 측부 가장자리 (32)를 따라서 어느 곳에라도 선택적으로 놓일 수 있다. 한 실시태양에서, 봉쇄 플랩 (12)는 신체 분비물을 더 잘 함유하기 위해 흡수 코어 (3)의 전체 길이를 따라서 뻗는다. 이러한 봉쇄 플랩 (12)는 일반적으로 당업계 숙련자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 봉쇄 플랩 (12)를 위한 적당한 구조 및 배열은 엔로(Enloe)의 미국 특허 4,704,116에 기술되어 있고, 이 특허는 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다.
기저귀 (1)은 신체 분비물의 누출을 추가로 방지하고 흡수 코어 (3)을 지지 하기 위해 측부 가장자리 (32)에 부착된 1 쌍의 다리 탄성 부재 (6)과 같은 다양한 탄성 또는 신장성 물질을 포함할 수 있다. 게다가, 1 쌍의 허리 탄성 부재 (8)이 기저귀 (1)의 종방향으로 맞은 편에 있는 허리 가장자리 (15)에 부착될 수 있다. 일반적으로, 다리 탄성 부재 (6) 및 허리 탄성 부재 (8)은 착용자와 긍정적 접촉 관계를 유지하고 기저귀 (1)로부터 신체 분비물 누출을 효과적으로 감소 또는 제거하기 위해 사용 중에 착용자의 다리 및 허리 둘레에 꼭 맞기에 적합하게 되어 있다. 본원에서 사용되는 "탄성" 및 "신장성"이라는 용어는 신장될 수 있고, 이완될 때는 그의 원래 모양으로 되돌아갈 수 있는 어떠한 물질도 포함한다. 이러한 물질을 형성하는 데 적당한 중합체는 폴리스티렌, 폴리이소프렌 및 폴리부타디엔의 블록 공중합체; 에틸렌의 공중합체, 천연 고무 및 우레탄 등을 포함하지만, 이들에 제한 되지 않는다. 특히 적당한 것은 크라톤 폴리머즈(Kraton Polymers)(미국 텍사스주 휴스턴)에서 크라톤(등록상표)(Kraton®)이라는 상표명으로 판매하는 스티렌-부타디엔 블록 공중합체이다. 다른 적당한 중합체는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 신장성 에틸렌-프로필렌 공중합체 및 이들의 조합을 비제한적으로 포함하는 에틸렌의 공중합체를 포함한다. 또한, 상기한 것들의 공압출된 복합체, 및 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 면 및 다른 물질의 스테이플 섬유가 엘라스토머성 멜트블로운웹으로 통합된 엘라스토머성 스테이플 통합 복합체도 적당하다. 또, 일부 엘라스토머성 단일 부위 또는 메탈로센 촉매형 올레핀 중합체 및 공중합체도 측부 패널에 적당하다.
또, 기저귀 (1)은 하나 이상의 체결도구 (30)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 2에서는 착용자를 둘러서 하나의 허리 개구부 및 1 쌍의 다리 개구부를 생성하기 위해 허리 영역의 맞은 편에 있는 측부 가장자리에 2 개의 유연성 체결도구 (30)이 도시되어 있다. 체결도구 (30)의 모양은 일반적으로 다양할 수 있지만, 예를 들어 일반적으로 직사각형 모양, 정사각형 모양, 원형 모양, 삼각형 모양, 타원형 모양, 선형 모양 및 기타 등등을 포함할 수 있다. 체결도구는 예를 들어 후크 물질을 포함할 수 있다. 한 특별한 실시태양에서, 각 체결도구 (30)은 유연성 배면제(backing)의 내부 표면에 부착된 후크 물질의 분리된 단편을 포함한다.
기저귀 (1)의 다양한 영역 및/또는 성분들은 접착제, 초음파, 열 결합 등과 같은 공지된 어떠한 부착 메카니즘을 이용해서도 함께 조립될 수 있다. 적당한 접착제는 예를 들어 핫멜트 접착제, 감압 접착제 및 기타 등등을 포함할 수 있다. 접착제가 이용될 때, 접착제는 균일한 층으로, 패턴화된 층으로, 분사된 층으로, 또는 분리된 선, 소용돌이 곡선 또는 점 중 어느 것으로도 적용될 수 있다. 도시된 실시태양에서는, 예를 들어, 외부 커버 (17) 및 몸쪽 라이너 (5)가 접착제를 이용해서 서로 간에 및 흡수 코어 (3)에 조립된다. 별법으로, 흡수 코어 (3)은 통상의 체결도구, 예를 들어 버튼, 후크-루프형 체결도구, 접착 테이프 체결도구, 및 기타 등등을 이용해서 외부 커버 (17)에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 다른 기저귀 성분, 예를 들어 다리 탄성 부재 (6), 허리 탄성 부재 (8) 및 체결도구 (30)도 어떠한 부착 메카니즘을 이용하든 기저귀 (1)에 조립될 수 있다.
기저귀의 다양한 형태를 위에서 기술하였지만, 다른 기저귀 및 흡수 용품 형 태도 본 발명의 범위 내에 포함된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 다른 적당한 기저귀 형태는 메이어(Meyer) 등의 미국 특허 4,798,603; 베마딘(Bemardin)의 미국 특허 5,176,668; 부루에머(Bruemmer) 등의 미국 특허 5,176,672; 프록스마이어(Proxmire) 등의 미국 특허 5,192,606; 및 한슨(Hanson) 등의 미국 특허 5,509,915, 뿐만 아니라 웬첼(Wentzel) 등의 미국 특허 출원 공개 2003/120253에 기술되어 있고, 이들 모든 문헌은 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다. 게다가, 본 발명은 결코 기저귀에 제한되는 것이 아니다. 사실상, 다른 개인 위생 흡수 용품, 예를 들어 용변훈련용 속팬츠, 흡수 언더팬츠, 성인용 실금 제품, 여성용 위생 제품(예: 위생용 냅킨), 수영복, 아기용 와이프, 및 기타 등등; 의료용 흡수 용품, 예를 들어 가먼트, 개창 물질, 언더패드, 붕대, 흡수 드레이프 및 의료용 와이프; 음식 공급용 와이퍼; 의류 용품; 및 기타 등등을 포함하지만 이들에 제한되지 않는 다른 어떠한 흡수 용품도 본 발명에 따라 형성될 수 있다. 이러한 흡수 용품의 몇 가지 예가 부엘(Buell)의 미국 특허 5,197,959; 부엘의 미국 특허 5,085,654; 라본(Lavon) 등의 미국 특허 5,634,916; 부엘 등의 미국 특허 5,569,234; 테일러(Taylor) 등의 미국 특허 5,716,349; 오스본 3세(Osborn, III)의 미국 특허 4,950,264; 오스본 3세의 5,009,653; 오스본 3세의 5,509,914; 디팔마(DiPalma) 등의 미국 특허 5,649,916; 밴 틸버그(Van Tillburg)의 미국 특허 5,267,992; 밴 틸버그의 미국 특허 4,687,478; 맥네어(McNair)의 미국 특허 4,285,343; 매팅리(Mattingly)의 미국 특허 4,608,047; 키타오카(Kitaoka)의 미국 특허 5,342,342; 헤론(Herron) 등의 미국 특허 5,190,563; 위드런드(Widlund) 등의 미국 특허 5,702,378; 스넬러(Sneller) 등의 미국 특허 5,308,346; 키엘피코우스키(Kielpikowski)의 미국 특허 6,110,158; 블래니(Blaney) 등의 미국 특허 6,663,611; 및 패터슨(Patterson) 등의 WO 99/00093에 기술되어 있고, 이들 문헌은 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다. 다른 적당한 용품은 펠(Fell) 등의 미국 특허 출원 공개 2004/0060112 A1, 뿐만 아니라 다미코(Damico) 등의 미국 특허 4,886,512; 쉐로드(Sherrod) 등의 미국 특허 5,558,659; 펠 등의 미국 특허 6,888,044; 및 프레이버거(Freiburger) 등의 미국 특허 6,511,465에 기술되어 있고, 이들 문헌은 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다. 또, 냄새 제어 입자는 멜리우스(Melius) 등의 미국 특허 6,706,945에 기술된 바와 같이 습식 형성된 흡수 복합체로 형성되는 섬유에도 넣을 수 있다. 게다가, 냄새 제어 입자는 또한 크라우트크래머(Krautkramer) 등의 미국 특허 6,582,413에 기술된 것과 같은 엘라스토머성 흡수 복합체에 혼입될 수 있고, 이 특허는 전체를 모든 목적으로 본원에 참고로 혼입한다.
본 발명의 냄새 제어 입자의 효과성은 다양한 방법으로 측정할 수 있다. 예를 들어, 냄새 제어 입자에 의해 흡착된 악취 화합물의 백분율을 본원에 기재하는 헤드스페이스 기체 크로마토그래피 시험에 따라서 결정할 수 있다. 일부 실시태양에서, 본 발명의 악취 제어 입자는 메르캅탄(예: 에틸 메르캅탄), 암모니아, 아민(예: 트리메틸아민(TMA), 트리에틸아민(TEA) 등), 술피드(예: 황화수소, 디메틸 디술피드(DMDS) 등), 케톤(예: 2-부타논, 2-펜타논, 4-헵타논 등), 카르복실산(예: 이소발레르산, 아세트산, 프로피온산 등), 알데히드, 테르페노이드, 헥산올, 헵탄 알, 피리딘 및 기타 등등과 같은 한 특정 악취 화합물의 약 1% 이상, 일부 실시태양에서는 약 2% 이상, 일부 실시태양에서는 약 5% 이상을 흡착할 수 있다. 악취 제어 입자 중 어떠한 유형이든 한 유형의 표면 화학이 모든 유형의 악취 화합물을 감소시키는 데 적당할 수는 없고, 하나 이상의 악취 화합물의 낮은 흡착은 다른 악취 화합물의 양호한 흡착에 의해 상쇄될 수 있다는 것을 인식하여야 한다.
본 발명은 하기 실시예와 관련해서 더 잘 이해할 수 있다.
시험 방법
실시예에서는 정량적 및 정성적 냄새 시험을 이용하였다. 실시예에서 정량적 냄새 흡착은 "헤드스페이스 기체 크로마토그래피"라고 알려진 시험을 이용해서 결정하였다. 헤드스페이스 기체 크로마토그래피 시험은 어질런트 테크놀로지(Agilent Technology) 7694 헤드스페이스 샘플러를 갖는 어질런트 테크놀로지즈 (Agilent Technologies) 5890, 시리즈 II 기체 크로마토그래프(어질런트 테크놀로지즈(Agilent Technologies)(독일 왈드브론))로 수행하였다. 헬륨을 운반 기체로 이용하였다(주입구 압력 : 87.5 kPa; 헤드스페이스 바이알 압력 : 108.9 kPa; 공급 라인 압력 : 413.4 kPa). 30 m의 길이 및 0.25 mm의 내경을 갖는 DB-624 칼럼을 악취 화합물에 이용하였다. 이러한 칼럼은 제이 앤드 더블유 사이언티픽, 인크.(J&W Scientific, Inc.)(미국 캘리포니아주 폴섬)로부터 입수가능하다.
헤드스페이스 기체 크로마토그래피에 이용되는 작업 변수를 하기 표 1에 나타내었다
헤드스페이스 기체 크로마토그래피 장치의 작업 변수
헤드스페이스 변수

대역 온도(℃)
 오븐 37
루프 85
TR. 라인 90


사건 지속 시간 (분)


 GC 사이클 시간 10.0
바이알 평형 시간 10.0
가압 시간 0.20
루프 충전 시간 0.20
루프 평형 시간 0.15
주입 시간 0.30

바이알 변수
 최초 바이알 1
최종 바이알 1
진탕 미작동
시험 절차는 22.1 cc 헤드스페이스 바이알에 냄새 제어제 약 5 mg을 넣는 것을 포함하였다. 시린지를 이용해서, 분취량의 악취 화합물도 바이알에 넣었다. 시험은 2.014 ㎍(2.4 ㎕)의 에틸 메르캅탄 및 2.178 ㎍(3 ㎕)의 트리에틸아민 (TEA)로 수행하였다. 각 샘플을 3개 1조로 시험하였다. 이어서, 바이알을 캡 및 마개로 밀폐하고, 37 ℃ 헤드스페이스 기체 크로마토그래피 오븐에 넣었다. 2 시간 후, 중공 바늘을 마개를 통해 바이알 안으로 삽입하였다. 이어서, 헤드스페이스의 1 cc 샘플(바이알 내부의 공기)를 기체 크로마토그래프에 주입하였다. 처음에는, 분취량의 악취 화합물만을 갖는 대조 바이알을 시험하여 0% 악취 화합물 흡착을 정의하였다. 샘플에 의해 제거된 헤드스페이스 악취 화합물의 양을 계산하기 위해, 샘플이 있는 바이알로부터의 악취 화합물의 피크 면적을 악취 화합물 대조 바이알로부터의 피크 면적과 비교하였다.
또, 정성적 냄새 감소는 소변 냄새에 대해 평가하였다.
실시예 1
펄프시트 처리를 위해 개질된 실리카 입자를 제조하였다. 실리카 입자는 닛산 케미칼 어메리카(미국 텍사스주 휴스턴)로부터 상업적으로 입수가능한 콜로이드성 실리카 나노입자인 스노우텍스-OXS이었다. 이 입자는 4 내지 6 nm의 평균 입자 크기 및 200 내지 500 ㎡/g의 BET(Brunauer, Emmett, Teller) 방법을 이용하여 측정한 표면적을 가졌다. 실리카 입자는 다음과 같이 전이 금속으로 개질하였다. 스노우텍스-OXS 용액(324 g의 SiO2, 3.62x10-3 mole의 SiO2 입자, 약 3ℓ의 스노우텍스-OXS 원액)을 NaHCO3 용액(500 ㎖의 물 중의 13.44 g의 NaHCO3, 0.04 M 최종 농도(4ℓ))으로 약 pH 8이 될 때까지 희석하였다. 격렬하게 교반하면서 물 500 ㎖ 중의 염화철(III) 육수화물(FeCl3·6H2O) 97.9 g(0.362 mole)의 용액을 첨가 깔때기로 스노우텍스-OXS 용액에 첨가하였다. 최종 실리카 농도는 7.5 중량%이었다. 철 코팅된 실리카 입자 용액은 금속 염 첨가 후 엷은 오렌지색으로 변하였고, 실온에서 2 시간 동안 교반하였다.
실시예 2
NB-416 남부 연질목재 펄프시트(웨이어하우저 코.(미국 워싱턴주 페더럴 웨이)로부터 입수가능함)를 실시예 1의 입자 용액으로 처리하였다. 구체적으로 말하자면, 용액을 NB-416 펄프시트 양면에 펄프 1 g 당 45.9 mg의 철 코팅 실리카 입자를 얻도록 분사하였다. 처리된 펄프시트를 50 ℃에서 하룻밤동안 건조시켰다. 이어서, 처리된 펄프시트를 카마스 래보라토리 햄머밀(Kamas Laboratory Hammermill) 모델 H-01 펄프 섬유화기를 이용해서 섬유화하여 플러프 펄프를 형성하였다.
실시예 3
고흡수성 물질 처리를 위해 개질된 실리카 입자를 제조하였다. 실리카 입자는 닛산 케미칼 어메리카(미국 텍사스주 휴스턴)로부터 상업적으로 입수가능한 콜로이드성 실리카 나노입자인 스노우텍스-OXS이었다. 이 입자는 4 내지 6 nm의 평균 입자 크기 및 200 내지 500 ㎡/g의 표면적을 가졌다. 실리카 입자는 다음과 같이 전이 금속으로 개질하였다. 스노우텍스-OXS 용액(216 g의 SiO2, 2.41x10-3 mole의 SiO2 입자, ~ 2ℓ의 스노우텍스-OXS 원액)을 NaHCO3 용액(1 ℓ중의 13.44 g의 NaHCO3, 0.04 M 최종 농도(4ℓ))으로 약 pH 8이 될 때까지 희석하였다. 격렬하게 교반하면서 물 1ℓ중의 염화철(III) 육수화물(FeCl3·6H2O) 65.25 g(0.241 mole)의 용액을 첨가 깔때기로 OXS 용액에 첨가하였다. 최종 실리카 농도는 5 중량%이었다. 철 코팅된 실리카 입자 용액은 금속 염 첨가 후 엷은 오렌지색으로 변하였고, 실온에서 2 시간 동안 교반하였다.
실시예 4
하이소브(등록상표)(Hysorb®) 8800AD 고흡수성제(바스프(BASF)(미국 노쓰캐롤라이나주 샤롯테)로부터 입수가능함)를 실시예 3의 입자 용액으로 처리하였다. 구체적으로 말하자면, 600 g의 용액을 1 갈론 호바트(등록상표)(Hobart®) 혼합기 모델 N50 (호바트 캐나다(Hobart Canada)(캐나다 온타리오)에서 제조함)에 첨가하였다. 이어서, 150 g의 증류수를 혼합기에 첨가하였다. 혼합기를 느린 속도(눈금 1)로 교반하였다. 교반하면서 혼합기에 500 g의 건조한 하이소브(등록상표) 8800AD 고흡수성 입자를 첨가하였다. 약 30 초 동안 교반한 후, 팽윤된 고흡수성제를 스테인리스스틸 팬(25.4 cm x 50.8 cm 또는 10 인치 x 20 인치)에 쏟았다. 이어서, 처리된 고흡수성제를 60 ℃ 오븐에서 3 일 동안 건조시켜서 고흡수성제 1 g 당 철 코팅 실리카 입자 60 mg을 얻었다. 응집되지 않은 처리된 고흡수성 입자를 시험을 위해 150 ㎛ 내지 850 ㎛의 입자 크기를 얻도록 체질하여 분리하였다.
실시예 5
하이소브(등록상표) 8800AD 고흡수성제(바스프(미국 노쓰캐롤라이나주 샤로테)로부터 입수가능함)를 실시예 3의 입자 용액으로 처리하였다. 구체적으로 말하자면, 460 g의 용액을 1 갈론 호바트(등록상표) 혼합기에 첨가하였다. 290g의 증류수를 혼합기에 넣었다. 혼합기를 느린 속도(눈금 1)로 교반하였다. 교반기를 작동시킨 상태에서 혼합기에 500 g의 건조한 하이소브(등록상표) 8800AD 고흡수성 입자를 첨가하였다. 약 30 초 동안 교반한 후, 팽윤된 고흡수성제를 스테인리스스틸 팬(25.4 cm x 50.8 cm 또는 10 인치 x 20 인치)에 쏟았다. 이어서, 처리된 고흡수성제를 60 ℃ 오븐에서 3 일 동안 건조시켜서 고흡수성제 1 g 당 철 코팅 실리카 입자 45.9 mg을 얻었다. 응집되지 않은 처리된 고흡수성 입자를 시험을 위해 150 ㎛ 내지 850 ㎛의 입자 크기를 얻도록 체질하여 분리하였다.
실시예 6
웨이어하우저 NB-416 펄프시트를 시그마-알드리치(Sigma-Aldrich)(미국 미주리주 세인트 루이스)로부터 입수가능한 의약화장품법(Drug & Cosmetic) 승인 안트라퀴논계 염료인 산성 염료 그린 25로 처리하였다. 산성 염료 그린 25 용액을 형성하기 위해, 물 4ℓ를 4 ℓ 병에 첨가하고, 그 다음 40g(0.0642 mole)의 산성 염료 그린 25를 첨가하였다. 최종 산성 염료 그린 25 농도는 1 중량%이었다. 산성 염료 그린 25 용액을 NB-416 펄프시트의 양면에 펄프 1 g 당 16.5 mg의 산성 염료 그린 25를 얻도록 분사하였다. 처리된 펄프시트를 50 ℃에서 하룻밤동안 건조시켰다. 이어서, 처리된 펄프시트를 카마스 래보라토리 햄머밀 모델 H-01 펄프 섬유화기를 이용해서 섬유화하여 플러프 펄프를 형성하였다.
실시예 7
개질된 실리카 입자를 제조하였다. 실리카 입자는 닛산 케미칼 어메리카(미국 텍사스주 휴스턴)로부터 상업적으로 입수가능한 콜로이드성 실리카 나노입자인 스노우텍스-AK이었다. 입자는 10 내지 20 nm의 평균 입자 크기 및 200 내지 500 ㎡/g의 표면적을 갖는다. 실리카 입자를 다음과 같이 산성 염료 그린 25로 개질하였다. 물 3.733ℓ를 4ℓ 병에 첨가하고, 그 다음 40 g의 산성 염료 그린 25를 첨가하였다. 용액을 격렬하게 진탕하여 용해한 후, 스노우텍스-AK 입자(초기, 물 중의 ~15 중량%) 267 ㎖를 첨가하여 1 중량% 스노우텍스-AK의 최종 용액 농도를 생성하였다.
실시예 8
웨이어하우저 NB-416 펄프시트의 양면에 펄프 1 g 당 29.4 mg의 산성 염료 그린 25 코팅 실리카 입자를 얻도록 실시예 7의 용액을 분사함으로써 웨이어하우저 NB-416 펄프시트를 실시예 7의 용액으로 처리하였다. 이어서, 처리된 펄프시트를 카마스 래보라토리 햄머밀 모델 H-01 펄프 섬유화기를 이용해서 섬유화하여 플러프 펄프를 형성하였다.
실시예 9
처리된 펄프시트 및 고흡수성제가 악취 화합물을 흡착하는 효과성을 입증하였다. 실시예 2, 4, 5, 6 및 8의 물질을 상기한 냄새 흡착에 대해 시험하였다. 비교 목적으로, 처리되지 않은 섬유화된 NB-416 플러프 펄프 및 하이소브 8800AD 고흡수성제도 시험하였다. 그 결과를 샘플 1 g 당 제거된 악취 화합물 mg, 즉 상대 흡착 효율로 하기 표 2 및 3에 나타내었다.
트리에틸아민 제거
샘플 상대 흡착 효율
하이소브(등록상표) 8800AD -0.40
실시예 4의 철/OXS 처리 하이소브(등록상표) 8800AD 3.80
실시예 5의 철/OXS 처리 하이소브(등록상표) 8800AD 3.00
NB-416 플러프 펄프 0.74
실시예 2의 철/OXS 처리 NB-416 15.20
실시예 6의 산성염료 그린 25 처리 NB-416 1.10
실시예 8의 AG 25/AK 처리 NB-416 2.30
에틸 메르캅탄 제거
샘플 상대 흡착 효율
하이소브(등록상표) 8800AD -0.80
실시예 4의 철/OXS 처리 하이소브(등록상표) 8800AD 0.20
실시예 5의 철/OXS 처리 하이소브(등록상표) 8800AD -0.10
NB-416 플러프 펄프 0.58
실시예 2의 철/OXS 처리 NB-416 1.30
실시예 6의 산성염료 그린 25 처리 NB-416 0.20
실시예 8의 AG 25/AK 처리 NB-416 1.50
알 수 있는 바와 같이, 처리되지 않은 펄프 및 고흡수성 물질에 비해서 개선된 냄새 제어가 관찰되었다. 그 효과는 에틸 메르캅탄의 경우보다 트리에틸아민의 경우에 더 강력하였다.
실시예 10
플러프 펄프 및 고흡수성제를 균질하게 에어포밍하여 흡수 복합체로 형성하였다. 이어서, 형성된 흡수 복합체를 벨로이트 휠러(Beloit Wheeler) 모델 700 벌크축소 유닛을 이용해서 압축하였다. 생성된 물질을 하기 표 4에 나타내었다.
에어포밍된 흡수 복합체
펄프 유형 고흡수성제 고흡수성제
%		 펄프
g/㎡		 고흡수성제
g/㎡		 밀도
(g/㎤)
NB-416 하이소브(등록상표) 8800AD 27 398 147 0.12
NB-416 하이소브(등록상표) 8800AD 50 193 193 0.24
NB-416 실시예 4의 철/OXS 처리
하이소브(등록상표) 8800AD		 27 398 147 0.12
NB-416 실시예 5의 철/OXS 처리
하이소브(등록상표) 8800AD		 50 193 193 0.24
실시예 2의
처리된 NB-416		 하이소브(등록상표) 8800AD 50 193 193 0.24
실시예 8의
처리된 NB-416		 하이소브(등록상표) 8800AD 50 193 193 0.24
실시예 11
처리된 펄프시트 및 고흡수성제를 에어포밍된 흡수 복합체로 전환하였을 때 그들이 악취 화합물을 흡착하는 효과성을 입증하였다. 실시예 10의 물질을 상기한 바와 같이 냄새 흡착에 대해 시험하였다. 그 결과를 하기 표 5 및 6에 샘플 1 g 당 제거된 악취 화합물 mg, 즉 상대 흡착 효율로 나타내었다.
트리에틸아민 제거
펄프 유형 고흡수성제 고흡수성제(%) 상대 흡착 효율
NB-416 하이소브(등록상표) 8800AD 27 1.21
NB-416 하이소브(등록상표) 8800AD 50 1.11
NB-416 실시예 4의 철/OXS 처리
하이소브(등록상표) 8800AD		 27 2.94
NB-416 실시예 5의 철/OXS 처리
하이소브(등록상표) 8800AD		 50 2.70
실시예 2의
철/OXS 처리
NB-416		 하이소브(등록상표) 8800AD 50 4.12
실시예 8의
AG25/AK 처리
NB-416		 하이소브(등록상표) 8800AD 50 1.73
에틸 메르캅탄 제거
펄프 유형 고흡수성제 고흡수성제(%) 상대 흡착 효율
NB-416 하이소브(등록상표) 8800AD 27 0.12
NB-416 하이소브(등록상표) 8800AD 50 -0.05
NB-416 실시예 4의 철/OXS 처리
하이소브(등록상표) 8800AD		 27 0.13
NB-416 실시예 5의 철/OXS 처리
하이소브(등록상표) 8800AD		 50 0.06
실시예 2의
철/OXS 처리
NB-416		 하이소브(등록상표) 8800AD 50 0.25
실시예 8의
AG25/AK 처리
NB-416		 하이소브(등록상표) 8800AD 50 0.05
알 수 있는 바와 같이, 처리되지 않은 펄프 및 고흡수성 물질에 비해 개선된 냄새 제어를 관찰하였다.
실시예 12
소변 냄새를 감소시키는 가능성을 결정하기 위해, 37 ℃에서 6 시간 동안 인큐베이션한 후 코닝(Corning)(미국 매사츄세츠주 액톤)으로부터 입수가능한 폴리에테르술폰(PES) 막을 이용해서 여과하여 모은 여성 소변을 10 ㎖씩 사용하여 실시예 10의 흡수 복합체로부터의 직경 76 mm(3 인치) 원에 인설트를 가하였다. 이어서, 평가 전에 물질을 1 qt 나사 뚜껑이 달린 메이슨 유리병(mason jar)에서 인큐베이션하였다. 4 명의 평가자가 소변 냄새에 대해 1 내지 10의 점수로 패드에 점수를 매겼으며, 낮은 숫자는 소변 냄새가 적게 나고 높은 숫자는 소변 냄새가 많이 나는 것을 의미한다. 그 결과를 하기 표 7에 나타내었다.
소변 냄새 제어 점수 매김
펄프 유형 고흡수성제 고흡수성제
%		 평가자 1 평가자 2 평가자 3 평가자 4
NB-416 하이소브(등록상표) 8800AD 27 9 8 10 8
NB-416 하이소브(등록상표) 8800AD 50 10 8 7 7
NB-416 실시예 4의 철/OXS 처리
하이소브(등록상표) 8800AD		 27 4 8 5 1
NB-416 실시예 5의 철/OXS 처리
하이소브(등록상표) 8800AD		 50 4 8 3 2
실시예 2의
처리된 NB-416		 하이소브(등록상표) 8800AD 50 1 1 1 2
실시예 8의
처리된 NB-416		 하이소브(등록상표) 8800AD 50 5 10 3 10
알 수 있는 바와 같이, 처리되지 않은 펄프 및 고흡수성 물질에 비해 소변 냄새가 감소함을 관찰하였다.
본 발명을 그의 특이한 실시태양들에 관해서 상세히 기술하였지만, 당업계 숙련자가 상기 내용을 이해할 때 그들은 이들 실시태양에 대한 변경, 변화 및 균등물을 쉽게 도출해낼 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구의 범위 및 그의 균등물의 범위인 것으로 평가되어야 한다.

Claims (22)

  1. 플러프 펄프 섬유의 매트릭스로부터 형성된 에어포밍(airforming)된 웹을 포함하는 흡수 코어를 포함하고,
    플러프 펄프 섬유가 냄새 제어 입자로 처리된 것이고,
    냄새 제어 입자가 웹 내에 균질하게 분포된 악취 제어 성질을 갖는 흡수 용품.
  2. 제 1 항에 있어서, 냄새 제어 입자가 무기 산화물 입자인 흡수 용품.
  3. 제 2 항에 있어서, 무기 산화물 입자가 실리카, 알루미나 또는 둘 모두를 함유하는 흡수 용품.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 무기 산화물 입자가 전이 금속으로 개질된 흡수 용품.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 냄새 제어 입자가 퀴논 화합물을 함유하는 흡수 용품.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 냄새 제어 입자가 운반체 입자에 적용된 냄새 제어제를 함유하는 흡수 용품.
  7. 제 6 항에 있어서, 운반체 입자가 무기 산화물 입자인 흡수 용품.
  8. 제 6 항에 있어서, 냄새 제어제가 퀴논 화합물을 함유하는 흡수 용품.
  9. 제 6 항에 있어서, 운반체 입자가 고흡수성(superabsorbent) 입자인 흡수 용품.
  10. 제 9 항에 있어서, 냄새 제어제가 고흡수성 입자 상에 코팅된 흡수 용품.
  11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 냄새 제어 입자가 에어포밍된 웹의 0.01 내지 20 중량%의 양으로 존재하는 흡수 용품.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수 코어가 에어포밍된 웹으로 이루어진 흡수 용품.
  13. 냄새 제어 입자를 포함하는 코팅 제제로 섬유 시트를 처리하고,
    시트를 섬유화하여 다수의 개개의 섬유를 형성하고,
    섬유를 기체 스트림에 연행(entraining)시키고,
    이어서, 섬유를 형성 표면 상에 침착시키고, 여기에서 냄새 제어 입자가 웹 내에 균질하게 분포되는 것을 포함하는 냄새 제어 성질을 갖는 흡수 웹 형성 방법.
  14. 냄새 제어 입자를 포함하는 코팅 제제로 고흡수성 입자를 처리하고,
    섬유 시트를 섬유화하여 다수의 개개의 섬유를 형성하고,
    섬유를 기체 스트림에 연행시키고,
    처리된 고흡수성 입자를 연행된 섬유와 상호혼합하고,
    이어서, 섬유 및 처리된 고흡수성 입자를 형성 표면 상에 침착시키고, 여기에서 처리된 고흡수성 입자가 웹 내에 균질하게 분포되는 것을 포함하는 냄새 제어 성질을 갖는 흡수 웹 형성 방법.
  15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 냄새 제어 입자가 무기 산화물 입자인 방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 무기 산화물 입자가 실리카, 알루미나 또는 둘 모두를 함유하는 방법.
  17. 제 15 항에 있어서, 무기 산화물 입자가 전이 금속으로 개질되는 방법.
  18. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 냄새 제어 입자가 퀴논 화합물을 함유하는 방법.
  19. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 냄새 제어 입자가 코팅 제제의 0.01 내지 20 중량%를 구성하는 방법.
  20. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 용매가 코팅 제제의 40 내지 99 중량%를 구성하는 방법.
  21. 삭제
  22. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서, 섬유 시트가 플러프 펄프 시트인 방법.
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