KR101398256B1 - 섬유상 웹에 대한 세균 포획 처리 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 음으로 하전된 물질, 예컨대 세균 및 기타의 병원체를 유인 및/또는 포획할 수 있는 조성물을 포함하는 섬유상 웹에 관한 것이다. 정균 조성물은 1 이상의 계면활성제에 결합된, 다가 하전된 금속 이온, 예컨대 알루미늄 양이온이 될 수 있다. 계면활성제는 음이온성 계면활성제, 예컨대 알킬 설페이트가 될 수 있다. 또한, 본 발명은 음으로 하전된 물질을 포획할 수 있는 섬유상 웹을 형성하는 방법에 관한 것이다.
섬유상 웹, 계면활성제, 알콜, 가공 조제, 전자 풍부 화합물, 금속 양이온

Description

섬유상 웹에 대한 세균 포획 처리{BACTERIA CAPTURING TREATMENT FOR FIBROUS WEBS}
무수한 각종 유형의 섬유상 웹이 오늘날 시장에서 상업적으로 입수 가능하다. 이러한 섬유상 웹은 특수한 용도로 설계된 화학물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 섬유상 웹은 웹이 병원체, 예컨대 세균과 접촉시 이를 사멸시키도록 설계된 화학물질을 전달하는데 사용될 수 있다.
그러나, 화학물질에 대한 알러지 또는 독성 반응에 대한 염려와 통상의 항균제 및 약물 처리제에 대한 세균의 내성이 증가되는 것에 대한 염려가 증가될수록, 여전히 세균 제거 웹을 제공하면서 강력한 화학물질을 배제시키고자 하는 요구가 점차로 강해지고 있다.
다수의 병원체는 일반적으로 정전 하전되어 있다. 예를 들면, 대부분의 세균은 음으로 하전되어 있다. 그래서, 병원체, 예컨대 세균은 반대로 하전된 분자에 정전 인력을 갖기 쉬워진다. 예를 들면, 음으로 하전된 세균은 양으로 하전된 분자, 예컨대 양이온에 유인될 수 있다. 이러한 인력은 유인된 세균을 사멸시키지 못할 수 있으나, 환경으로부터 세균을 제거하는 것을 도울 수 있다.
그래서, 최근 강한 살균 약품에 바람직하지 못하게 노출되지 않으면서 오염 제거 효과를 제공할 수 있는 섬유상 웹에 대한 수요가 존재하고 있다. 또한, 정전 력을 사용하여 오염 제거 효과를 지닐 수 있는 웹에 대한 수요가 존재하고 있다.
발명의 개요
일반적으로, 본 개시는 음으로 하전된 물질을 포획할 수 있는 섬유상 웹 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 하나의 실시태양에서, 본 개시는 섬유상 웹이 음으로 하전된 물질을 유인 및 포획시킬 수 있도록 섬유상 웹에 도포된 조성물 및 섬유를 포함하는 섬유상 웹에 관한 것이다. 예를 들면, 조성물은 계면활성제, 알콜 및 가공 조제로 구성된 군으로부터 선택된 1 이상의 전자 풍부 화합물 및 1 이상의 다가 하전된 금속 양이온의 착체를 포함할 수 있다.
하나의 실시태양에서, 조성물은 다가 하전된 금속 양이온 및 1 이상의 계면활성제, 예컨대 1 이상의 다가 하전된 금속 양이온 및 1 이상의 계면활성제를 포함하는 착체를 포함할 수 있다. 예를 들면, 다가 하전된 금속 양이온은 알루미늄 양이온, 예컨대 알루미늄 염으로부터 공급된 알루미늄 양이온이 될 수 있다. 계면활성제는 음이온성 계면활성제 또는 비이온성 계면활성제가 될 수 있다. 음이온성 계면활성제는 1가 음이온성 계면활성제 또는 2가 음이온성 계면활성제가 될 수 있다.
본 발명은 기타의 특징 및 구체예는 하기에서 보다 상세하게 논의될 것이다.
이제, 본 발명의 실시태양을 참고로 하여, 1 이상의 예를 하기에서 설명하고자 한다. 각각의 예는 본 발명을 제한하는 것이 아니라, 본 발명을 설명하기 위하여 제공한다. 사실상, 각종 수정예 및 변형예는 본 발명의 범위 또는 정신으로부터 벗어남이 없이 본 발명에서 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게는 명백할 것이다. 예를 들면, 하나의 실시태양으로서 예시 또는 설명된 특징은 여전히 추가의 실시태양을 산출하기 위하여 또다른 구체예에 사용될 수 있다. 그래서, 본 발명은 이와 같은 수정예 및 변형예를 첨부한 청구의 범위 및 이의 균등 범위내에 포함시키고자 한다. 당업자라면, 본 개시는 예시의 실시태양만을 설명하며, 더 넓은 구체예가 예시의 구성을 구체화하는, 본 발명의 더 넓은 구체예를 제한하는 것이 아니라는 것을 이해할 것이다.
일반적으로, 본 개시는 정균 조성물을 포함하는 섬유상 웹에 관한 것이다. 정균 조성물은 병원체, 예컨대 세균을 웹에 유인 및/또는 포획할 수 있다. 그래서, 정균 조성물은 웹을 통한 세균의 전달을 방지하는 것을 돕도록 한다. 또한, 정균 조성물은 웹과 접촉할 수 있는 기타의 표면에 병원체가 퍼지는 것을 방지하는 것을 돕도록, 웹에 병원체를 거의 지지시킬 수 있다.
본 개시에 의하면, 정균 조성물은 강한 화학약품, 예컨대 특정의 살균제를 사용하지 않고도 물리적 수단 및 쿨롱 인력을 가하여 음으로 하전된 물질, 예컨대 세균 및 기타의 병원체를 유인 및 포획할 수 있다. 예를 들면, 정균 조성물은 음으로 하전된 물질, 예컨대 분자, 입자, 미생물, 세포, 진균, 음이온, 기타의 미생물, 병원체 등을 정전 유인 및/또는 포획할 수 있는 웹에 양의 알짜 전하를 제공할 수 있다. 또한, 정균 조성물은 웹에 포획된 세균의 번식 및 생장을 방해할 수 있다.
또한, 정균 조성물은 예컨대 화학적, 정전, 또는 물리적으로 웹의 섬유와 상호작용할 수 있다. 그래서, 정균 조성물은 웹의 섬유와 일체형이 될 수 있고, 웹에 매립될 수 있다.
예를 들면, 하나의 실시태양에서, 정균 조성물은 1 이상의 다가 하전된 금속 이온, 예컨대 알루미늄 양이온 및 1 이상의 계면활성제, 예컨대 음이온성 계면활성제의 착체를 포함할 수 있다. 용어 "착체"라는 것은 조합의 임의의 유형, 예컨대 결합된(이온 또는 공유), 결합된(ligate), 올리고머 등을 포함하는 것을 의미한다. 기타의 실시태양에서, 정균 조성물은 1 이상의 다가 하전된 금속 이온 및 1 이상의 전자 풍부 화합물, 예컨대 계면활성제, 알콜, 또는 기타의 가공 조제의 착체를 포함할 수 있다. 알콜의 적절한 예로는 옥탄올, 헥산올, 이소프로판올, 에탄올 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 가공 조제는 습윤제 계면활성제, 점도 조절제(예, 폴리비닐 피롤리돈, 에틸 히드록시 에틸 셀룰로스 등), 결합제, 표면 개질제, 염, pH 조절제 등을 포함하는 것을 의미한다.
임의의 하전된 금속 양이온, 예컨대 임의의 다가 하전된 금속 이온은 본 개시에 의하여 사용될 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 본 개시의 나머지 부분은 금속 양이온이 알루미늄 양이온인 특정의 실시태양에 관한 것으로서, 본 개시는 알루미늄 양이온에만 한정되는 것은 아닌 것으로 이해하여야 한다.
알루미늄 양이온은 일반적으로 원자가가 +3이다. 알루미늄 양이온은 세균을 비롯한 음으로 하전된 조성물을 정전 유인 및/또는 포획 및/또는 보유할 수 있는 섬유상 웹에 양전하를 제공할 수 있다. 알루미늄 양이온은 계면활성제, 예컨대 음이온성 계면활성제에 결합될 수 있다. 음이온성 계면활성제는 임의의 원자가, 예컨대 1가(-1), 2가(-2), 3가(-3) 등을 지닐 수 있다. 이러한 실시태양에서, 이온 결합된 분자는 0의 알짜 전하를 가질 수 있다. 그러나, 양전하가 Al 양이온에서의 양전하의 편재화 및 리간드/금속 이온 비의 균형에 의하여 웹에 제공될 수도 있다.
예를 들면, 알루미늄 양이온은 1가 음이온성 계면활성제에 이온 결합될 수 있는데, 일반적으로 화학식 AlR3 - nXn으로 나타낼 수 있으며, 여기서 R은 1가 음이온성 계면활성제이고, X는 초기 알루미늄 염으로부터의 나머지 반대이온이며, n은 0 내지 2의 정수이다.
또다른 예에서, 알루미늄 양이온은 2가 음이온성 계면활성제에 이온 결합될 수 있는데, 일반적으로 화학식 Al2R3 - nX2n으로 나타낼 수 있으며, 여기서 R은 2가 음이온성 계면활성제이고, X는 원래 알루미늄 염으로부터의 나머지 반대이온(원자가 -1)이며, n은 0 내지 2의 정수이다.
특정의 실시태양에서, 음이온성 계면활성제는 무엇보다도 선형 및 분지쇄형 알킬벤젠설포네이트; 선형 및 분지쇄형 알킬 설페이트; 선형 및 분지쇄형 알킬 에톡시 설페이트; 실리콘 포스페이트 에스테르, 실리콘 설페이트 및 실리콘 카르복실레이트, 예컨대 미국 조지아주 노르크로스에 소재하는 램번트 테크놀로지즈에서 제조하는 것이 될 수 있다. 또한, 음이온성 계면활성제는 지방산 염(나트륨 또는 칼륨 스테아레이트, 나트륨 또는 칼륨 올레에이트 등)으로부터 공급될 수 있다.
예를 들면, 일부 특정의 실시태양에서, 음이온성 계면활성제는 계면활성제에서의 알킬 쇄, 예컨대 알킬설페이트 음이온(또는 알킬설포네이트)를 포함할 수 있다. 알킬설페이트 음이온의 예로는 도데실 설페이트(SDS, 또한 라우릴 설페이트로서 공지됨, SLS), 테트라데실 설페이트(STS), 헥사데실 설페이트(SHS) 등이 있으나, 이에 한정되지는 않는다. 음이온성 계면활성제상에서의 알킬 쇄는 웹의 섬유와 물리적으로 또는 화학적으로 상호작용하여 섬유상 웹의 매트릭스에 계면활성제가 잔존하는 것을 돕는다. 예를 들면, 계면활성제는 웹에서의 섬유상에 불용성 침전물을 형성하기 위하여 금속 이온을 결합시킬 수 있다.
하나의 실시태양에서, 알루미늄 계면활성제는 가용성 알루미늄 염 및 계면활성제 처리제의 반응에 의하여 웹에 제공될 수 있다. 예를 들면, 반응은 침전물로서 알루미늄 계면활성제를 생성하는 침전 반응이 될 수 있다. 반응은 수용액중에서 실시될 수 있으며, 이는 가용성 알루미늄 염 및 가용성 계면활성제 처리제를 혼합하는데 사용될 수 있다. 일단 성분을 용액중에서 혼합하면, 알루미늄 계면활성제는 용액으로부터 침전될 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시태양에서, 반응은 웹이 수용액으로 포화된 상태로 실시되어 침전물이 웹의 섬유와 일체형이 되거나 및/또는 웹의 섬유에 매립되도록 한다.
하나의 실시태양에서, 가용성 알루미늄 염은 용액, 예컨대 수용액중에 존재할 경우 알루미늄 양이온을 제공하는 임의의 알루미늄 염이 될 수 있다. 그래서, 임의의 가용성 알루미늄 염(또는 다가 금속)을 사용할 수 있다. 예를 들면, 가용성 알루미늄 염은 알루미늄 클로로수화물, 알루미늄 클로로히드롤, 나트륨 알루미늄, 칼륨 알루미늄, 알루미늄 설페이트 등이 될 수 있다.
알루미늄 양이온은 임의의 전자 풍부 화합물과 착체를 형성할 수 있다. 예를 들면, 전자 풍부 화합물은 계면활성제 처리제, 알콜(장쇄 또는 단쇄) 또는 가공 조제가 될 수 있다.
하나의 실시태양에서, 계면활성제 처리제는 용액, 예컨대 수용액중에 존재할 경우 음이온성 계면활성제(또는 비이온성 계면활성제)를 제공하는 임의의 계면활성제 처리제가 될 수 있다. 예를 들면, 계면활성제 처리제는 음이온성 계면활성제에 이온 결합된 양이온이 될 수 있다. 양이온은 예를 들면 알칼리 양이온, 예컨대 나트륨 또는 알칼리 토금속 양이온이 될 수 있다. 일부 특정의 실시태양에서, 계면활성제 처리제는 나트륨 알킬벤젠설포네이트 또는 나트륨 알킬 설페이트, 예컨대 나트륨 도데실 설페이트, 나트륨 테트라데실 설페이트, 나트륨 헥사데실 설페이트 등이 될 수 있다.
하나의 실시태양에서, 알콜은 헥산올 또는 옥탄올이 될 수 있다. 알콜은 섬유상 웹, 특히 폴리올레핀 기재의 습윤화를 개선시키는 것을 도울 수 있거나 및/또는 균일하게 처리할 수 있다. 알콜은 조성물중의 성분의 총량을 기준으로 하여 약 0.1 중량% 내지 약 2 중량% 범위내로 배합물을 처리하는데 혼입될 수 있다.
특정의 실시태양에서, 가공 조제는 수용액중에서 혼합될 수 있다. 배합물은 물질을 음으로 포획하기 위한 기재에서의 함량에 대한 소정의 또는 예정된 첨가를 달성하기 위한 처리 과정에 의존하여 임의의 소정의 또는 필요한 농도 수준으로 희석할 수 있다. 예를 들면, 가공 조제는 약 0.75 중량% 내지 약 1.0 중량%로 존재할 수 있다.
본 개시의 정균 조성물은 임의의 섬유상 웹, 예컨대 직조 및 부직 웹에 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용한 바와 같이, 용어 "섬유" 또는 "섬유상"이라는 것은 세장형 개개의 천연 또는 합성 스트랜드(연속 필름층과 비교하여)를 지칭한다. 합성 섬유는 성형 오리피스, 예컨대 다이를 통하여 중합체를 통과시켜 형성된다. 특별한 언급이 없다면, 용어 "섬유" 또는 "섬유상"은 물질의 소정의 길이 및 연속 스트랜드, 예컨대 필라멘트를 갖는 불연속 스트랜드를 포함한다. 섬유상 물질은 비-직조 또는 직조의 임의의 하나 또는 이의 조합을 포함할 수 있다. 비-직조 물질이 제조면에서 바람직할 수 있다. 그러나, 합성 또는 천연 직물의 임의의 방법을 비롯한 직조 물질은 본 발명의 범위 및 정신에 포함된다.
본 명세서에서 사용한 바와 같이, 용어 "부직" 물질은 편성 직물에서와 같이 식별 가능한 방법으로가 아닌, 인터레이드 처리된 개개의 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직 직물 또는 웹은 다수의 공정, 예를 들면 멜트블로운 공정, 스펀본딩 공정, 본디드 카디드 웹 공정 등으로부터 형성되어 왔다. 부직 직물의 기본 중량은 일반적으로 평방 야드당 물질 온스(osy) 또는 1 ㎡당 그램(gsm) 단위로 나타내며, 유용한 섬유 직경은 일반적으로 미크론 단위로 나타낸다(주, osy에서 gsm으로 변환시키고자 할 경우 osy에 33.91을 곱한다).
부직 물질은 비-직조 멜트블로운 웹을 포함할 수 있다. 멜트블로운 섬유는 용융된 열가소성 물질을 복수의 미세하고, 일반적으로 원형인 다이 모세관을 통하여 용융된 섬유로서, 직경을 감소시키기 위하여 용융된 열가소성 물질의 섬유를 가늘게 하는 수렴 고속 기체(예, 공기) 흐름으로 압출시켜 형성되며, 상기 직경은 미세섬유 직경으로 감소될 수 있다. 그후, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 흐름에 의하여 실시되며, 무작위로 분배된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성하기 위하여 수집면에 부착된다. 이러한 과정은 예를 들면 미국 특허 제3,849,241호(Butin, et al.)에 개시되어 있다. 일반적으로, 멜트블로운 섬유는 연속 또는 불연속이 될 수 있으며, 일반적으로 직경이 10 미크론보다 작으며, 일반적으로 수집면에 부착시 점착성을 띠는 미세섬유가 될 수 있다.
부직 물질은 비-직조 스펀본드 웹을 포함할 수 있다. 스펀본디드 섬유는 용융된 열가소성 물질을, 압출된 섬유의 직경을 갖는 방사구의 복수의 미세하고 일반적으로 원형인 모세관으로부터 압출시킨 후, 예를 들면 유도(eductive) 연신 및/또는 기타의 주지의 스펀본딩 메카니즘에 의하여 신속하게 감소되어 형성된 직경이 작은 거의 연속인 섬유이다. 스펀본디드 부직 웹의 제조는 예를 들면 미국 특허 제4,340,563호(Appel. et al.), 미국 특허 제3,692,618호(Dorschner, et al.), 미국 특허 제3,802,817호(Matsuki, et al.), 미국 특허 제3,338,992호(Kinney), 미국 특허 제3,341,394호(Kinney), 미국 특허 제3,502,763호(Hartman), 미국 특허 제3,502,538호(Levy), 미국 특허 제3,542,615호(Dobo, et al.) 및 미국 특허 제5,382,400호(Pike, et al.)에 설명 및 예시되어 있다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 수집면에 부착시 점착성을 띠지 않는다. 스펀본드 섬유는 종종 직경이 약 40 미크론 미만이 될 수 있으며, 종종 약 5 내지 약 20 미크론이다.
웹은 웹, 예컨대 적층물의 조합이 될 수 있다. 예를 들면, 부직 물질은 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 적층물 또는 SMS 물질을 포함할 수 있다. 통상의 SMS 물질은 미국 특허 제4,041,203호(Brock et al.)에 기재되어 있다. 기타의 SMS 생성물 및 방법은 예를 들면 미국 특허 제5,464,688호(Timmons et al.), 미국 특허 제5,169,706호(Collier et al.) 및 미국 특허 제4,766,029호(Brock et al.)에 기재되어 있다. 일반적으로, SMS 물질은 2 개의 외부 스펀본드 웹 사이에 삽입된 멜트블로운 웹으로 이루어진다. 이러한 SMS 적층물은 킴벌리-클라크 코포레이션으로부터 예컨대 Spunguard(등록상표) 및 Evolution(등록상표)로 수년간 시판되어 왔다. SMS 적층물에서의 스펀본디드 층은 내구성을 제공하며, 내부 멜트블로운 층은 다공성 및 추가의 섬유와 같은 느낌을 제공한다.
또한, 적절한 비-직조 웹 물질은 본디드 카디드 웹 및 에어레이드 웹으로부터 생성될 수 있다. 본디드 카디드 웹은 코밍 또는 카딩 유닛을 통하여 이송되는 스테이플 섬유로부터 생성되며, 상기 유닛은 스테이플 섬유를 분리 또는 분해시키고 이를 정렬시켜 부직 웹을 형성한다. 일단 웹이 형성되면, 1 이상의 다수의 공지의 본딩 방법에 의하여 접합시킨다.
에어레이 처리는 섬유상 웹이 형성될 수 있는 또다른 공지의 방법이다. 에어레이 공정에서, 통상의 길이가 약 6 내지 약 19 ㎜ 범위내인 작은 섬유의 번들을 분리하고, 이를 공기 공급물에 분출시킨 후, 일반적으로 진공 공급의 보조하에 포밍 스크린에 부착시킨다. 그후, 무작위로 부착된 섬유를 공지의 본딩 기법을 사용하여 서로 접합시킬 수 있다.
하나의 특정의 실시태양에서, 본 개시의 섬유상 웹은 올레핀성 섬유를 포함할 수 있다. 올레핀성 섬유는 올레핀 중합체, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등으로 생성된다.
일반적으로, 올레핀성 섬유를 포함하는 웹은 부분적으로 올레핀성 섬유의 비극성 성질로 인하여 임의의 방법으로 병원체와 상호작용을 하지 않는다. 본 개시의 정균 염을 올레핀성 섬유상 웹에 매립시킴으로써, 정균 염에서의 하전은 병원체, 예컨대 세균을 포획할 수 있다. 그래서, 통상적으로 병원체와 상호작용하지 않는 올레핀성 섬유상 웹은 병원체와 상호작용뿐 아니라 병원체의 포획을 돕도록 개질될 수 있다. 생성된 올레핀성 섬유상 웹은 웹을 통한 병원체의 전달을 거의 방지하는 차단 웹으로서 작용할 수 있다.
또한, 본 개시는 세균을 포획할 수 있는 웹의 제조 방법에 관한 것이다. 하나의 실시태양에서, 정균 조성물은 알루미늄 양이온 및 음이온성 계면활성제를 반응시켜 형성될 수 있다. 예를 들면, 하나의 실시태양에서, 웹은 계면활성제 처리제, 예컨대 상기에서 논의된 계면활성제 처리제를 포함하는 1차 수용액으로 포화시킬 수 있다. 그후, 금속 양이온, 예컨대 알루미늄 양이온을 포함하는 2차 수용액을 젖은 웹에 첨가할 수 있다. 대안으로, 금속 양이온을 포함하는 용액을 먼저 첨가한 후, 계면활성제 용액을 포함하는 용액을 첨가할 수 있다.
하나의 특정의 실시태양에서, 웹을 우선 계면활성제 처리제를 포함하는 용액으로 포화시킨다. 특정 이론으로 한정하고자 하는 것은 아니나, 금속 양이온 용액 이전에 계면활성제 처리제 용액의 첨가는 적절한 혼합이 일어날 수 있다는 것을 확인하는 것으로 밝혀졌는데, 이는 대부분의 처리된 웹이 소수성이기 때문이다. 계면활성제 처리제 용액은 웹이 습윤화되도록 하여 금속 양이온을 포함하는 제2의 용액이 섬유에 스며들어 섬유를 코팅시키도록 한다.
알루미늄 양이온은 예를 들면 알루미늄 염 농도가 약 0.1% 내지 약 50%, 예컨대 약 5% 내지 약 25%인 수용액에 제공될 수 있다. 하나의 특정의 실시태양에서, 알루미늄 염 농도는 약 5% 내지 약 15%, 예컨대 약 10%가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 농도중 임의의 농도를 갖는 알루미늄 클로로수화물 및/또는 알루미늄 클로로히드롤의 수용액을 사용하여 알루미늄 양이온을 웹에 공급할 수 있다.
음이온성 계면활성제는 예를 들면 계면활성제 처리제 농도가 약 0.1% 내지 약 50%, 예컨대 약 5% 내지 약 25%인 수용액중에서 웹에 제공될 수 있다. 하나의 특정의 실시태양에서, 계면활성제 처리제 농도는 약 5% 내지 약 15%, 예컨대 약 10%가 될 수 있다. 예를 들면, 상기 농도중 임의의 농도를 갖는 나트륨 알킬설페이트, 예컨대 나트륨 도데실설페이트, 나트륨 테트라데실 설페이트 및/또는 나트륨 헥사데실 설페이트의 수용액을 사용하여 음이온성 계면활성제를 웹에 공급할 수 있다.
첨가의 순서와는 상관 없이, 일단 용액 모두를 웹에 첨가하면, 알루미늄 계면활성제 부가물 또는 화합물이 용액으로부터 침전된다. 웹은 용액으로 포화되기 때문에, 침전물은 웹의 섬유에 부착될 수 있다. 또한, 침전물은 물리적 수단을 사용하여 웹에 작업할 수 있다.
침전물이 형성된 후, 웹을 헹구어서 임의의 성긴 침전물 및 기타의 가용성 이온을 웹으로부터 제거하고, 건조시킨다. 예를 들면, 웹을 물로 헹구고, 공기 건조시킬 수 있다.
생성된 웹은 음으로 하전된 물질, 예컨대 세균을 웹으로 유인 및/또는 포획하는 것을 돕기 위하여 유효량의 알루미늄 계면활성제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 알루미늄 계면활성제는 웹의 기본 중량을 약 50% 이상, 예컨대 약 60% 내지 약 120%, 예컨대 약 75% 내지 약 100%만큼 증가시키는 함량으로 건조된 웹에 존재할 수 있다. 하나의 특정의 구체예에서, 예를 들면, 웹의 기본 중량은 약 80% 내지 약 90%만큼 증가시킬 수 있다.
본 개시의 정균 조성물, 예컨대 알루미늄 계면활성제는 웹의 성질을 거의 변경시키지 않으면서 웹에 첨가 및/또는 포함될 수 있다. 예를 들면, 부직 올레핀성 웹은 웹에 존재하는 알루미늄 계면활성제와의 차단 성질을 보유할 수 있다. 또한, 알루미늄 계면활성제가 소수성이 될 수는 있으나, 알루미늄 계면활성제를 포함하는 웹의 습윤성은 급격하게 변경되지 않는다.
본 개시의 정균 조성물로 처리한 웹은 웹이 사용될 수 있는 임의의 방법으로 사용될 수 있다. 특히, 처리된 웹은 오염 제거가 요구되는 것, 예컨대 수술용 가운, 안면 마스크, 개인 위생 흡수 물품(예컨대 기저귀, 성인 요실금 제품, 소아용 속팬츠, 여성용 케어 제품 등), 닦기 제품(예컨대 종이 타월, 냅킨, 화장지, 화장실용 티슈, 공업용 와이퍼 등), 보호용 의복 등에 사용될 수 있다.
실시예 1
처리한 웹의 음이온 유인 능력의 측정
스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 물질의 샘플은 미국 위스컨신주 니나에 소재하는 킴벌리 클라크 코포레이션의 상표명 Control* 커버 가운(기본 중량이 1.0 osy임)으로 시판되는 수술용 가운을 절단하여 생성하였다. SMS 적층물은 2 개의 외부 폴리프로필렌 스펀본드 웹 사이에 삽입된 폴리프로필렌 멜트블로운 웹을 포함한다.
SMS 기재는 20 중량%의 나트륨 도데실 설페이트(SDS)를 포함하는 수용액으로 습윤시킨다. 계면활성제 용액은 즉시 SMS 기재를 습윤화시킨다. 나트륨 도데실 설페이트 용액은 SMS 기재를 포화시키도록 한다.
그후, 50 중량%의 알루미늄 클로로수화물을 포함하는 수용액을 이미 포화되고 그리고 여전히 습윤화된 SMS 기재에 첨가한다. 침전물이 즉시 형성되었으며, 여기서 알루미늄 클로로수화물 용액을 계면활성제-침지시킨 SMS 기재에 도포한다. 합한 용액 및 생성된 침전물을 교반하고, 2 개의 용액이 섬유상 웹에 완전히 혼합될 때까지 폴리프로필렌 바아를 사용하여 손으로 혼합하였다. 결합되지 않은 침전물을 부직 SMS로부터 다량의 물을 사용하여 헹구어내고, SMS 기재가 공기 건조되도록 하였다.
처리된 SMS 웹이 음이온성 물질을 포획하는 능력은 물에 FD&C 청색 #1 염료를 사용하여 테스트하였다. 염료는 BF 굳리치에서 상표명 FD&C 청색 #1으로 시판하며 하기의 구조식을 갖는 음이온성 염료이다:
Figure 112008042364618-pct00001
테스트로서, 0.1 중량%의 FD&C 청색 #1 염료를 포함하는 수용액의 5 ㎕ 액적을, 처리한 SMS 물질의 표면 및 비교용 처리하지 않은 SMS 물질의 표면에 도포하였다. 액적은 처리된 웹 및 처리되지 않은 웹 모두의 표면에서 방울을 이루었다. 그후, 염료 용액은 물을 사용하여 SMS 물질 모두로부터 헹구어내었다.
일단 헹군 후, 액적이 처리한 SMS 웹과 접촉하는 부위는 청색 점이 되며, 이는 물로 헹구어낼 수 없다. 대조용(처리하지 않은) SMS 웹은 염료를 보유하지 않는다.
그후, 처리한 샘플 및 대조용 샘플을 시그마-알드리치 컴파니의 사업부인 플루카에서 시판하는 0.5 중량%의 Tween 20(비이온성 계면활성제는 폴리에틸렌 글리콜 소르비탄 모노라우레이트인 것으로 보고됨)을 포함하는 수용액을 사용하여 습윤시켰다. 비이온성 계면활성제 용액은 처리된 SMS 기재 및 대조용 SMS 기재 모두를 거의 즉시 습윤시켰다.
그후, 염료 용액을 습윤화된 SMS 기재(전술한 바와 같음)에 첨가하였다. 염료 용액 액적은 기재에 즉시 흡수되었다. 기재를 헹구면 염료는 처리된 SMS 기재에 퍼지거나 또는 헹구어지지 않은 대신, 웹 내부에 그리고 표면에 보유된다. 그 러나, 처리하지 않은 대조용 SMS 기재는 임의의 염료를 보유하지 못하였다.
실시예 2
처리 용액의 농도의 최적화
SMS 물질에 첨가한 전체 5 ㎕의 염료 용액을 포획하는데 필요한 적하량을 결정하기 위하여 하기를 실시하였다.
알루미늄 염 용액의 최적의 농도 측정:
실시예 1에 기재한 바와 같은 여러 개의 SMS 기재는 20 중량%의 나트륨 도데실 설페이트를 포함하는 수용액으로 습윤화시켰다. 그후, 알루미늄 클로로수화물을 포함하는 수용액을 각각의 SMS 기재에 첨가하고, 알루미늄 계면활성제로부터 침전되도록 하고, SMS 기재에 작업하고, 물로 잘 헹구고, 건조되도록 하였다. 알루미늄 클로로수화물을 포함하는 수용액의 농도는 50 중량%, 25 중량%, 10 중량%, 5 중량%, 1 중량%이다.
일단 건조되면, 각각의 처리된 기재를 실시예 1의 염료 용액을 사용하여 테스트하였다. 50 중량% 및 25 중량%의 알루미늄 클로로수화물 용액 모두로 처리한 기재는 물질의 공극을 차단하여 웹의 내부 부분으로 임의의 염료가 도달하지 못하게 한다. 10 중량%의 알루미늄 클로로수화물 용액으로 처리한 기재는 포획되어 도포된 5 ㎕의 염료 모두를 유지한다. 5 중량%의 알루미늄 클로로수화물 용액으로 처리된 SMS 물질을 포획하고, 도포된 염료의 일부가 유지되는 반면, 1 중량%의 알루미늄 클로로수화물 용액으로 처리된 SMS 물질은 포획되어 염료를 거의 유지하지 않았다.
알루미늄 염 용액의 최적 농도의 측정:
실시예 1에서 설명한 바와 같은 여러개의 SMS 기재를 10 중량%의 알루미늄 클로로수화물을 포함하는 수용액으로 습윤화시켰다. 그후, 나트륨 도데실 설페이트를 포함하는 수용액을 각각의 SMS 기재에 첨가하고, 알루미늄 계면활성제가 침전되도록 하고, SMS 기재에 작업하고, 물로 잘 헹구고, 건조되도록 하였다. 나트륨 도데실 설페이트를 포함하는 수용액의 농도는 20 중량%, 10 중량%, 5 중량%, 2 중량%, 1 중량%이다.
일단 건조되면, 각각의 처리된 기재를 실시예 1의 염료 용액을 사용하여 테스트하였다. 20 중량%의 나트륨 도데실 설페이트 용액으로 처리한 기재는 물질의 공극을 차단하여 웹의 내부 부분으로 임의의 염료가 도달되지 못하게 한다. 10 중량%의 나트륨 도데실 설페이트 용액으로 처리한 기재는 포획되어 도포한 5 ㎕의 염료 모두를 유지하였다. 5 중량%의 나트륨 도데실 설페이트 용액으로 처리한 SMS 물질은 포획되고, 도포된 염료의 일부가 유지되는 반면, 2 중량% 및 1 중량%의 나트륨 도데실 설페이트 용액으로 처리된 SMS 물질은 포획되어 염료를 거의 유지하지 않았다.
이러한 최적화 실험으로부터의 결과로서, 본 발명자들은 10% 농도(중량 기준)의 각각의 알루미늄 양이온 용액 및 계면활성제 처리제 용액이 바람직한 농도인 것으로 믿는다.
실시예 3
알루미늄 클로로수화물을 사용한 SMS 적층물의 처리
기재를 코팅시키기 위하여, 1.0 중량%의 알루미나 올리고머+99.0 중량%의 물/헥산올을 포함하는 500 ㎖의 수성 배합물을 생성하였다.
1 중량%의 알루미늄 클로로수화물 용액은 스톡 알루미늄 클로로수화물(미국 아칸소주 리틀락에 소재하는 GEO 스페셜티 케미칼즈로부터 공급됨) 용액(물중의 50 중량% 용액, 10 ㎖)을 탈이온수(485 ㎖) 및 헥산올(5 ㎖) 혼합물로 희석하여 생성하였다.
미국 위스컨신주 니나에 소재하는 킴벌리 클라크 코포레이션의 상표명 Control* 커버 가운(기본 중량이 1.0 osy임)으로 시판되는 수술용 가운으로부터 크기가 8"×12"인 SMS 무처리 기재를 절단하였다. SMS 적층물은 2 개의 외부 스펀본드 웹 사이에 삽입된 멜트블로운 웹을 포함한다.
SMS 기재의 처리는 "침지 및 압착" 프로토콜을 수반한다. 각각의 기재를 우선 평량하고(W전), 1 중량%의 알루미나 올리고머 용액에 담그고, 약 1 분간 교반하여 포화를 확인하였다. 그후, 처리한 기재를 압착하여 압착 압력을 위하여 5 lb 추가 장착된 Atlas Laboratory Wringer Type LW-1(미국 일리노이주 시카고에 소재하는 애틀라스 일렉트리칼 디바이시즈 컴파니)을 사용하여 과량의 처리 용액을 제거하였다. 처리한 기재를 85℃에서 2 시간 동안 가열하고, 실온으로 냉각되도록 하고, 탈이온수로 2회 세정하였다. 과량의 물을 상기의 동일한 "침지 및 압착" 프로토콜을 사용하여 제거하였다. 처리한 기재가 실온에서 공기 건조되도록 한 후, 다시 평량하였다(W후). 첨가량(중량%)은 하기의 수학식을 사용하여 계산하였다:
첨가량(%)=(W후-W전)/W전 %
무처리 SMS 대조예는 알루미나 올리고머 용액만을 사용하지 않고 탈이온수(485 ㎖) 및 헥산올(5 ㎖) 혼합물을 사용한 것을 제외하고 동일한 절차를 사용하여 생성하였다.
실시예 4
알루미늄 클로로수화물을 사용한 SB의 처리
크기가 8"×12"인 무처리 폴리프로필렌 스펀본디드 부직 웹(SB)(기본 중량이 0.9 osy임)은 안면 마스크를 제조하기 위하여 미국 위스컨신주 니나에 소재하는 킴벌리 클라크 코포레이션에서 제조하였다.
처리한 SB 기재 및 무처리 SB 기재는 상기 실시예 3에 기재한 바와 동일한 절차를 사용하여 생성하였다.
실시예 5
알루미늄 클로로수화물을 사용한 필름/SB 적층물의 처리
크기가 8"×12"인 폴리에틸렌 필름 및 폴리프로필렌 스펀본디드 부직 웹의 열 적층된 기재(0.8 osy SB를 갖는 0.6 mil 두께의 PE 필름)는 수술용 가운을 제조하기 위하여 미국 위스컨신주 니나에 소재하는 킴벌리 클라크 코포레이션에서 제조하였다.
처리한 필름/SB 열 적층 기재 및 무처리 필름/SB 열 적층 기재는 상기 실시예 3에 기재한 바와 동일한 절차를 사용하여 생성하였다.
실시예 6
처리한 기재 및 무처리 기재의 표면 하전을 측정하기 위하여 사용한 유동 제타 전위 분석
전해질 용액을 다공성 플러그 물질에 넣을 경우, 유동 전위는 Electro Kinetic Analyzer(미국 뉴욕주 홀츠빌에 소재하는 브룩히븐 인스트루먼츠 코포레이션)로 측정할 수 있는 확산층에서 이온의 이동으로 인하여 형성된다. 이러한 값은 문헌[D. Fairhurst and V. Ribitsch, Particle Size Distribution II, Assessment and Characterization, Chapter 22, ACS Symposium Series 472, Edited by Provder, Theodore, ISBN 0841221170]에 공개된 식에 의하여 제타 전위를 계산하는데 사용한다.
샘플 제조중에, 처리한 와이프 기재 및 무처리 와이프 기재는 2 개의 동일한 조각(120 ㎜×50 ㎜)으로 절단한 후, 이들 사이에 Teflon(등록상표) 스페이서를 사용하여 샘플 셀에 두었다. 샘플 셀을 기기에 장착한 후, 퍼징에 의하여 모든 기포를 제거하였다. 그후, KCl 용액(1 mM, pH=5.9, 온도=22℃)을 매체의 2 개의 층에 가하고, Ag/AgCl 전극을 사용하여 유동 전위를 측정하였다. 모든 샘플은 유사한 pH, 용액 전도율하에서 그리고 동일한 수의 스페이서를 사용하여 테스트하였다.
각각의 테스트를 4회 반복하고, 결과를 하기 표 1에 요약하였다.
표 1
Figure 112008042364618-pct00002
상기 데이타로부터 알 수 있는 바와 같이, 무처리 기재에 대한 제타 전위는 pH 약 5.9에서 음의 값이거나(무처리 SMS 대조예의 경우 -9.5 ㎷) 또는 낮은 값이다(무처리 SB 대조예의 경우 0.9 ㎷ 및 무처리 필름/SB 대조예의 경우 2.4 ㎷). 무처리 기재에 대한 음의 값 또는 낮은 값의 유동 제타 전위 값은 대부분의 세균과 무처리 기재 사이에 반발력 또는 낮은 포획 용량이 존재할 것이라는 것을 나타낸다. 처리후, 처리된 SMS에 대한 제타 전위는 음의 값으로부터 양의 값(+8.4 ㎷)이 되며, 처리된 SB 및 필름/SB 기재는 훨씬 더 큰 양의 값이 된다: 처리된 SB의 경우 +12.3 ㎷ 및 처리된 필름/SB의 경우 11.1 ㎷.
본 발명의 상기 및 기타의 수정예 및 변형예는 첨부한 청구의 범위에서 보다 구체적으로 설명된 본 발명의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 당업자에 의하여 실시될 수 있다. 또한, 각종 실시태양의 구체예는 전체적으로 또는 부분적으로 서로 교환하여 사용할 수 있는 것으로 이해하여야 한다. 추가로, 당업자는 상기의 설명은 단지 예이며, 본 발명을 제한하고자 하는 것이 아니며, 첨부한 청구의 범위에서 추가로 설명된다는 것을 숙지할 것이다.

Claims (19)

  1. 섬유, 및
    섬유상 웹이 음으로 하전된 물질을 유인 및 포획할 수 있도록 웹에 도포된 조성물을 포함하며,
    상기 조성물은 알루미늄 염과 계면활성제 처리제의 반응으로부터 형성된 착체를 포함하고, 상기 착체는 수용액에 불용성인 침전물이며,
    상기 알루미늄 염은 알루미늄 클로로수화물, 알루미늄 클로로히드롤, 칼륨 알루미늄, 나트륨 알루미늄 및 알루미늄 설페이트로 구성된 군으로부터 선택되고, 상기 계면활성제 처리제는 도데실 설페이트, 테트라데실 설페이트 및 헥사데실 설페이트를 구성된 군으로부터 선택된 음이온성 계면활성제를 포함하는, 섬유상 웹.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    올레핀성 섬유, 및
    섬유상 웹이 세균을 웹내로 유인 및 포획할 수 있도록 웹에 도포된 정균 조성물을 포함하며, 상기 정균 조성물은 알루미늄 염과 계면활성제 처리제의 반응으로부터 형성된 착체를 포함하는, 섬유상 웹.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항 또는 제6항에 있어서, 상기 착체가 양의 알짜 전하를 갖는 것인 섬유상 웹.
  11. 제1항 또는 제6항에 있어서, 착체가
    (a) AlR3-nXn 및
    (b) Al2R3-nX2n으로 구성된 군으로부터 선택되며, 여기서 R은 음이온성 계면활성제이고, X는 원자가가 -1인 비-계면활성제 반대이온이고, n은 0 내지 2의 정수인 것인 섬유상 웹.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 제1항 또는 제6항에 있어서, 웹이 스펀본드 웹, 멜트블로운 웹, 에어 레이드 웹, 습식 레이드 웹 및 이의 조합물 및 적층물로 구성된 군으로부터 선택된 부직 웹인 섬유상 웹.
  16. 올레핀성 섬유를 포함하며 초기 기본 중량을 갖는 섬유상 웹을 제공하는 단계;
    수용액에 불용성인 침전물인 착체를 함유하는 수용액으로 웹을 습윤화시키는 단계;
    과량의 액체를 웹으로부터 제거하는 단계; 및
    착체가 웹의 초기 기본 중량을 증가시키기에 충분한 양으로 웹상에 잔존하거나 또는 웹에 일체화 되도록 웹을 건조시키는 단계를 포함하는, 제1항 또는 제6항의 웹에 양의 알짜 전하를 제공하는 방법.
  17. 올레핀성 섬유를 포함하며 초기 기본 중량을 갖는 섬유상 웹을 제공하는 단계;
    계면활성제 처리제를 함유하는 제1 수용액으로 웹을 습윤화시키는 단계;
    알루미늄 염을 함유하는 제2 수용액으로 웹을 습윤화시키는 단계; 및
    금속-계면활성제 착체가 웹의 초기 기본 중량을 증가시키기에 충분한 양으로 웹상에 잔존하거나 또는 웹에 일체화 되도록 금속-계면활성제 착체를 용액으로부터 침전시키는 단계를 포함하며,
    상기 계면활성제 처리제는 도데실 설페이트, 테트라데실 설페이트 및 헥사데실 설페이트를 구성된 군으로부터 선택된 음이온성 계면활성제를 포함하고,
    상기 알루미늄 염은 알루미늄 클로로수화물, 알루미늄 클로로히드롤, 칼륨 알루미늄, 나트륨 알루미늄 및 알루미늄 설페이트로 구성된 군으로부터 선택되는, 제1항 또는 제6항의 웹의 제조 방법.
  18. 제17항에 있어서, 웹이 제1 수용액으로 포화된 상태에서 제2 수용액을 웹에 첨가하는 것인 방법.
  19. 제17항에 있어서, 웹이 제2 수용액으로 포화된 상태에서 제1 수용액을 웹에 첨가하는 것인 방법.
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