KR101656901B1 - 전도성 웹 및 그의 제조 방법 - Google Patents

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토마스 마이클 알레스
데이비스 당 에이치 난
듀안 조셉 슈코스키
마이클 존 레코스케
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

전도성 부직 웹이 개시된다. 부직 웹은 전도성 섬유와 조합된 펄프 섬유를 함유한다. 하나의 실시양태에서, 웹은 웨트레이드 티슈 또는 종이 제조 방법으로 제조된다. 웹에 함유된 펄프 섬유는 연목 섬유를 포함할 수 있고, 전도성 섬유는 탄소 섬유를 포함할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 베이스 웹은 약 100 Ohms/square 미만의 저항을 갖도록 제조될 수 있다. 일단 제조되면, 전도성 물질은 슬릿으로 절단되고, 이어서 스풀에 권취된다. 스풀로부터, 전도성 슬릿은 임의의 적절한 제품을 만들기 위한 공정으로 공급될 수 있다.

Description

전도성 웹 및 그의 제조 방법{CONDUCTIVE WEBS AND PROCESS FOR MAKING SAME}
흡수 용품, 예를 들어 기저귀, 배변훈련용 팬티, 실금 제품, 여성용 위생 제품, 수영복 내의 등은 통상 액체 투과성 신체측 라이너, 액체 불투과성 외부 커버, 및 흡수 코어를 포함한다. 흡수 코어는 통상 외부 커버와 라이너 사이에 위치되어 착용자에 의해 배출되는 액체(예를 들어 소변)를 흡수하고 보유한다.
흡수 코어는, 예를 들어 초흡수성 입자로 제조될 수 있다. 많은 흡수 용품, 특히 킴벌리 클라크 코포레이션에 의해 상표명 하기스TM(HUGGIESTM)로 판매되는 흡수 용품은 액체 흡수에 매우 효과적이어서, 가끔 흡수 용품에 체액이 누설되었는지를 판단하기 어렵다.
따라서, 다양한 유형의 수분 또는 습윤 표시기를 흡수 용품에 사용할 것이 제안되었다. 습윤 표시기는 부모 또는 보호자가 젖은 기저귀 상태를 조기에 인식하는 것을 돕도록 설계된 경보 장치를 포함할 수 있다. 상기 장치는 청각 신호를 생성할 수 있다.
과거에, 예를 들어 습윤 표시기는 전력 공급기 및 경보 장치에 부착된 흡수 용품에 포함된 개방 회로를 포함했다. 전도성 물질, 예를 들어 소변이 흡수 용품에서 감지되면, 개방 회로는 폐쇄되어 경보 장치를 작동시킨다. 개방 회로는, 예를 들어 금속 와이어 또는 포일로부터 제조될 수 있는 2개의 전도성 요소를 포함할 수 있다.
그러나, 흡수 용품이 제조되는 공정 속도로 흡수 용품에 습윤 표시기를 효과적이고 신뢰성 있게 포함시키는 것은 문제점이 있었다. 따라서, 흡수 용품에 용이하게 포함될 수 있는 향상된 습윤 센서에 대한 필요가 있다.
추가적으로, 비금속 물질로부터 제조된 습윤 표시기에 사용하기 위한 전도성 요소에 대한 필요도 있다. 예를 들어, 흡수 용품에 금속 성분을 포함시키는 것은 여러 문제점들을 야기할 수 있다. 예를 들어, 일단 흡수 용품이 포장되면, 흡수 용품은 통상 금속 오염물질이 패키지 내에 우발적으로 포함되지 않았음을 보장하도록 금속 감지기 검사를 받는다. 그러나, 금속으로 습윤 표시기의 전도성 요소를 제조하는 것은 금속 감지기가 허위 양성 반응(false positive)을 표시하도록 할 수 있다. 흡수 용품에 금속 전도성 요소를 포함시키는 것은 또한 착용자가 역시 금속 감지기를 포함하는 보안 게이트를 통과하려고 시도하는 경우 문제점을 야기할 수도 있다.
요약
본 발명은 일반적으로 많은 용도에 사용될 수 있는 전도성 부직 웹에 관한 것이다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 부직 웹은 흡수 용품에 포함된 습윤 감지 장치의 전도성 요소를 형성하는데 사용될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 전도성 부직 웹은 전도성 섬유와 조합된 상당량의 펄프 섬유를 함유하고, 종이 제조 방법을 통해 형성된다. 그 후, 생성된 웹은 흡수 용품 제조 시 흡수 용품에 용이하게 포함되어 용품 내에 개방 회로를 형성할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 2개의 스트립 또는 전도성 부직 웹의 구역이 흡수 용품에 포함되어 개방 회로를 형성한다. 전도성 물질이 2개의 스트립 또는 전도성 구역 사이로 연장되면, 신호 장치가 작동되어 전도성 물질의 존재를 표시하는 신호를 생성할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 전도성 웹은 흡수성 용품을 위한 습윤 감지 시스템에 포함되는 것뿐만 아니라 많은 다른 용도에 사용될 수 있음이 이해될 것이다. 예를 들어, 전도성 웹은 전도성 요소로서 그리고/또는 안테나로서 임의의 적절한 전자 장치에 사용될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 전도성 부직 물질은 약 50 중량% 이상의 양으로 펄프 섬유를 함유하는 부직 베이스 웹을 포함한다. 임의의 적절한 펄프 섬유가 사용될 수 있다. 하나의 특정 실시양태에서, 예를 들어, 펄프 섬유는 약 350 mL 이상의 캐나다 표준 여수도(CSF)를 갖는 연목 섬유를 포함한다. 연목 섬유는 약 85 중량% 이상의 양으로 부직 베이스 웹에 존재할 수 있다.
본 발명에 따르면, 부직 베이스 웹은 펄프 섬유와 혼합될 수 있는 전도성 섬유, 예를 들어 탄소 섬유를 더 포함한다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 탄소 섬유는 펄프 섬유와 균질하게 혼합된다. 탄소 섬유는 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 베이스 웹 내에 존재할 수 있다. 탄소 섬유는 약 1 ㎜ 내지 약 6 ㎜의 길이를 가질 수 있고, 약 85% 이상, 예를 들어 약 88% 이상의 순도를 가질 수 있다. 순도는 탄소 섬유에 함유된 탄소의 양을 지칭한다.
베이스 웹은 약 60 gsm 미만, 예를 들어 약 15 gsm 내지 약 40 gsm의 기본 중량을 가질 수 있다. 베이스 웹은 또한 크레이핑되지 않은 것일 수 있고, 길이 방향으로 약 5900 gf 이상의 인장 강도를 가질 수 있다. 베이스 웹은 약 2 cc/g 미만, 예를 들어 약 1 cc/g 미만의 벌크를 가질 수 있다. 베이스 웹은 또한 약 100 Ohms/square 미만의 저항을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서, 베이스 웹은 습윤 증강제(wet strength agent)를 포함할 수 있다. 습윤 증강제는, 예를 들어 폴리아미노아미드-에피클로로히드린 수지를 포함할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 부직 물질은 약 3 ㎜ 내지 약 10 ㎜의 폭을 갖는 슬릿으로 절단될 수 있다. 슬릿은 스풀에 권취될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서 슬릿은 스풀에 트래버스 권취(traverse winding)될 수 있다.
베이스 웹은 웹에 함유된 탄소 섬유의 양에 따라 일반적으로 회색 또는 검정색을 가질 것이다. 하나의 실시양태에서, 베이스 웹은 임의의 적절한 색으로 염색될 수 있다. 예를 들어, 웹은 파란색 색조 또는 자주색 색조로 염색될 수 있다.
본 발명은 또한 전도성 종이 웹의 제조 방법에 관한 것이다. 방법은 다공성 형성 표면 상에 섬유의 수성 현탁액을 퇴적시켜 습윤 웹을 형성하는 단계를 포함한다. 섬유의 수성 현탁액은 탄소 섬유와 혼합된 연목 섬유를 포함한다. 탄소 섬유 및 연목 섬유는 상술된 바와 같을 수 있다.
일단 다공성 형성 표면 상에 퇴적되면, 웹은 평탄화되고 그 후 건조될 수 있다. 웹은, 예를 들어 캘린더링 롤을 통해 공급됨으로써 평탄화될 수 있다. 캘린더링 롤은 약 950 PLI 이상의 압력을 인가할 수 있다. 웹은 임의의 적절한 건조 장치를 사용하여 건조될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 웹은 웹에 열을 전달하는 하나 이상의 건조 실린더에 인접하게 배치될 수 있다. 별법으로, 웹은 통기(through-air) 건조될 수 있다.
건조된 후, 웹은 약 3 ㎜ 내지 약 10 ㎜의 폭을 갖는 복수의 슬릿으로 슬릿팅될 수 있다. 각각의 슬릿은 개별 스풀에 권취될 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 측면을 이하에 더욱 상세히 서술한다.
당업자에게 최선의 모드를 포함한 본 발명의 전체 및 가능한 개시는, 특히 첨부 도면을 참조하여 명세서의 나머지 부분에 개시된다:
도 1은 본 발명에 따른 크레이핑되지 않은 통기 건조된 웹의 형성 방법의 하나의 실시양태의 측면도이다;
도 2는 본 발명에 따른 전도성 웹의 형성 방법의 다른 실시양태의 측면도이다;
도 3은 본 발명에 따라 제조된 흡수 용품의 하나의 실시양태의 후방 사시도이다;
도 4는 도 3에 도시된 흡수 용품의 전방 사시도이다;
도 5는 비체결, 비절첩 및 펼쳐진 상태인 용품이 착용자로부터 바깥을 향하는 용품의 표면을 도시하는, 도 3에 도시된 흡수 용품의 평면도이다;
도 6은 착용 시 착용자를 향하는 흡수 용품의 표면을 도시하되 부분적으로 절취하여 내부의 특징을 도시하는, 도 5와 유사한 평면도이다;
도 7은 신호 장치의 하나의 실시양태를 추가로 포함하는, 도 3에 도시된 실시양태의 사시도이다;
도 8은 본 발명에 따른 전도성 웹의 형성 방법의 또 다른 실시양태의 측면도이다;
도 9는 본 발명에 따라 제조된 부직 물질을 개별 스풀에 권취되는 복수의 슬릿으로 슬릿팅하는 방법의 하나의 실시양태의 측면도이다;
도 10은 도 9에 도시된 슬릿을 권취하는데 사용되는 스풀의 하나의 실시양태의 측면도이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 또는 유사한 특징 또는 요소를 나타내려는 의도이다.
본 서술이 단지 예시적인 실시양태의 설명이고 본 발명의 더 넓은 측면을 제한하려는 의도가 아님을 당업자들은 이해할 것이다.
일반적으로, 본 발명은 전도성 섬유를 함유하는 부직 웹에 관한 것이다. 전도성 섬유는, 예를 들어 웹이 하나 이상의 방향에서 전기적으로 전도성을 가지도록 웹에 포함될 수 있다. 예를 들어, 부직 웹은 길이 방향으로, 폭 방향으로 또는 임의의 적합한 방향으로 전류를 전달할 수 있도록 제조될 수 있다.
본 발명에 따르면, 전도성 부직 웹은 상당량의 펄프 섬유를 함유할 수 있고, 종이 제조 방법을 이용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 전도성 섬유는 펄프 섬유 및 물과 조합되어 섬유의 수성 현탁액을 형성하고, 그런 다음 다공성 표면 상에 퇴적되어 전도성 티슈 웹을 형성할 수 있다. 티슈 웹의 전도성은 특정 전도성 섬유를 선택하고 웹 내의 특정 위치에 섬유를 위치시키고 다양한 다른 인자 및 변수를 조절함으로써 조절될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들면, 부직 웹에 포함된 전도성 섬유는 쵸핑된 탄소 섬유를 포함한다.
본 발명에 따라 전도성 부직 물질을 제조한 후 복수의 슬릿으로 절단하고 그 후 스풀에 권취할 수 있다. 각각의 슬릿은, 예를 들어 약 1 ㎜ 내지 약 15 ㎜, 예를 들어 약 3 ㎜ 내지 약 10 ㎜의 폭을 가질 수 있다. 일단 스풀에 권취되면, 각각의 슬릿은 이 후 임의의 적절한 제품으로 통합될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 부직 웹은 많은 상이한 용도에 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 전도성 부직 물질은 임의의 적합한 전자 장치에 포함될 수 있다. 예를 들어, 부직 웹은 연료 전지 막으로, 배터리 전극으로 사용될 수 있거나, 또는 인쇄 전자 기기(printed electronics)에 사용될 수 있다. 예를 들어, 하나의 특정 실시양태에서, 전도성 섬유는 임의의 적합한 최종 사용 용도를 위해 베이스 웹 내에 패턴화된 회로를 형성할 수 있다.
하나의 특정 실시양태에서, 본 발명에 따라 제조된 전도성 부직 웹은 흡수 용품 내에 습윤 감지 장치를 형성하는데 사용될 수 있다. 습윤 감지 장치는, 예를 들어 흡수 용품 내에서 전도성 물질, 예를 들어 소변 또는 대변이 감지되면, 신호, 예를 들어 청각 신호 및/또는 시각 신호를 방출하도록 구성될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 본 발명에 따라 제조된 하나 이상의 부직 웹은 흡수 용품 내에 전도성 요소를 형성하여, 용품 내에 전도성 물질이 존재하는 경우 폐쇄되도록 구성된 개방 회로를 생성하도록 구성될 수 있다.
흡수 용품은, 예를 들어 기저귀, 배변훈련용 팬티, 실금 제품, 여성용 위생 제품, 의료용 가먼트, 붕대 등일 수 있다. 일반적으로, 개방 회로를 포함하는 흡수 용품은 일회용이고, 이는 흡수 용품이 세탁되거나 또는 달리 재사용을 위해 저장되기보다는 제한 사용 후 폐기되도록 설계되는 것을 의미한다.
본 발명의 부직 웹으로부터 제조된 흡수 용품 내에 포함된 개방 회로는 신호 장치에 부착되도록 구성된다. 신호 장치는 개방 회로에 전력을 공급하고, 또한 체액의 존재를 사용자에게 표시하는 몇몇 유형의 청각 및/또는 시각 신호를 포함할 수 있다. 흡수 용품 자체는 일회용이지만, 신호 장치는 다른 용품에서 재사용될 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 베이스 웹은 전도성 섬유를 펄프 섬유와 조합하여 부직 웹을 형성함으로써 제조된다. 하나의 실시양태에서, 웹을 형성하는데 티슈 제조 방법 또는 종이 제조 방법이 사용된다.
본 발명에 따라 사용될 수 있는 전도성 섬유는 특정 용도 및 원하는 결과에 따라 달라질 수 있다. 부직 웹을 형성하는데 사용될 수 있는 전도성 섬유는 탄소 섬유, 금속 섬유, 전도성 중합체 또는 전도성 물질을 함유하는 중합체 섬유로부터 제조된 섬유를 포함하는 전도성 중합체 섬유, 금속 코팅된 섬유, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 금속 섬유는, 예를 들어 구리 섬유, 알루미늄 섬유 등을 포함한다. 전도성 물질을 함유하는 중합체 섬유는 전도성 물질로 코팅된 열가소성 섬유 또는 전도성 물질로 함침되거나 또는 블렌딩된 열가소성 섬유를 포함한다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 은으로 코팅된 열가소성 섬유가 사용될 수 있다.
부직 물질에 포함된 전도성 섬유는 임의의 적합한 길이 및 직경을 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 전도성 섬유는 약 100:1 내지 약 1,000:1의 종횡비를 가질 수 있다.
부직 웹에 포함된 전도성 섬유의 양은 많은 상이한 인자, 예를 들어 웹에 포함된 전도성 섬유의 유형 및 웹의 최종 용도에 따라서 달라질 수 있다. 전도성 섬유는, 예를 들어 약 1 중량% 내지 약 90 중량%, 또는 그 이상의 양으로 부직 웹에 포함될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 전도성 섬유는 약 5 중량% 내지 약 15 중량%, 예를 들어 약 8 중량% 내지 약 12 중량%의 양으로 부직 웹 내에 존재할 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 탄소 섬유는 전적으로 탄소로부터 제조된 섬유 또는 섬유가 전기적으로 전도성을 가지기에 충분한 양의 탄소를 함유하는 섬유를 포함한다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 폴리아크릴로니트릴(또는 PAN) 중합체로부터 형성된 탄소 섬유가 사용될 수 있다. 특히, 탄소 섬유는 폴리아크릴로니트릴 PAN 중합체 섬유의 가열, 산화 및 탄화에 의해 형성된다. 이러한 섬유는 통상 고 순도를 가지며 비교적 고 분자량의 분자를 함유한다. 예를 들어, 섬유는 약 85 중량% 초과의 양의 탄소를 함유할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 탄소 섬유의 순도는 약 85% 내지 약 95%, 예를 들어 약 88% 내지 약 92%일 수 있다. 고 순도 섬유는 더 우수한 전도성을 갖지만, 고 순도 섬유는 더 비쌀 수 있다. 반면에, 상술된 순도 범위를 갖는 섬유를 사용하여 충분한 전기적 특성을 얻을 수 있다.
폴리아크릴로니트릴 PAN 중합체 섬유로부터 탄소 섬유를 형성하기 위해서, 폴리아크릴로니트릴 PAN 섬유는 우선 산소 분위기, 예를 들어 공기 중에서 가열된다. 가열 시, 폴리아크릴로니트릴 PAN 중합체 내의 시아노 부위는 테트라히드로피리딘의 반복 시클릭 단위를 형성한다. 가열이 지속되면, 중합체는 산화되기 시작한다. 산화 시, 수소가 방출되어 탄소가 방향족 고리를 형성하게 된다.
산화 후, 섬유는 산소 결핍 분위기에서 더 가열된다. 예를 들어, 섬유는 약 1,300 ℃ 초과, 예를 들어 1,400 ℃ 초과, 예를 들어 약 1,300 ℃ 내지 약 1,800 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 가열 시, 섬유는 탄화된다. 탄화 시, 인접 중합체 사슬은 서로 결합하여 거의 순수한 탄소의 라멜라 저면 구조체를 형성한다.
폴리아크릴니트릴계 탄소 섬유는 많은 상업적인 공급원으로부터 입수 가능하다. 예를 들어, 이러한 탄소 섬유는 미국 테네시주 록우드 소재의 토호 테낵스 어메리카, 인크.(Toho Tenax America, Inc.)로부터 얻을 수 있다.
탄소 섬유를 제조하는데 사용된 다른 원료는 레이온 및 석유 피치이다.
특히 유리하게, 형성된 탄소 섬유는 임의의 적합한 길이로 쵸핑될 수 있다. 본 발명의 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 쵸핑된 탄소 섬유는 약 1 ㎜ 내지 약 6 ㎜, 예를 들어 약 2 ㎜ 내지 약 5 ㎜의 길이를 갖는 베이스 웹에 포함될 수 있다. 상기 섬유는 약 3 마이크로미터 내지 약 15 마이크로미터, 예를 들어 약 5 마이크로미터 내지 약 10 마이크로미터의 평균 직경을 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 탄소 섬유는 약 3 ㎜의 길이 및 약 7 마이크로미터의 평균 직경을 가질 수 있다.
하나의 실시양태에서, 부직 베이스 웹에 포함되는 탄소 섬유는 수용성 사이징(sizing)을 갖는다. 사이징은 0.1 내지 10 중량%의 양일 수 있다. 수용성 사이징은 폴리아미드 화합물, 에폭시 수지 에스테르 및 폴리(비닐 피롤리돈)일 수 있지만 이에 제한되지는 않는다. 이 방식으로, 사이징은 물 중에 탄소 섬유가 혼합될 때 용해되어 부직 웹 형성 전에 물 중에 탄소 섬유의 양호한 분산을 제공한다. 또한, 사이징은 공정 중에 첨가될 때 섬유가 공수(airborne)되는 것을 조절함으로써 섬유의 취급을 보조한다.
본 발명에 따른 전도성 부직 웹의 형성 시, 상기한 전도성 섬유는 티슈 또는 종이 제조 방법에 사용되기에 적합한 다른 섬유와 조합된다. 전도성 섬유와 조합된 섬유는 비목재 섬유, 예를 들어 면, 아바카, 양마, 사바이 그래스, 아마, 에스파르토 그래스, 짚, 황마 대마, 버개스, 밀크위드 솜 섬유, 해조류 섬유 및 파인애플 잎 섬유; 및 연목 섬유, 예를 들어 북방 및 남방 연목 크라프트 섬유를 포함하는 낙엽수 및 침엽수로부터 얻을 수 있는 것과 같은 목재 또는 펄프 섬유; 경목 섬유, 예를 들어 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무 및 사시나무(이에 제한되지는 않음)를 포함하는 임의의 천연 또는 합성 셀룰로오스계 섬유를 포함할 수 있다. 펄프 섬유는 고 수율(high-yield) 또는 저 수율 형태로 제조되고, 크라프트, 설파이트, 고 수율 펄핑 방법 및 다른 공지된 펄핑 방법을 포함한 임의의 공지된 방법으로 펄핑될 수 있다. 1988년 12월 27일자로 라마넨(Laamanen) 등에게 허여된 미국 특허 제4,793,898호; 1986년 6월 10일자로 장(Chang) 등에게 허여된 미국 특허 제4,594,130호; 및 미국 특허 제3,585,104호에 개시된 섬유 및 방법을 포함한, 유기 용매 펄핑 방법으로부터 제조된 섬유가 또한 사용될 수 있다. 1997년 1월 21일자로 고든(Gordon) 등에게 허여된 미국 특허 제5,595,628호에 예시된 안트라퀴논 펄핑에 의해 유용한 섬유가 또한 제조될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 연목 섬유가 부직 물질의 생산에 사용된다. 연목 섬유는 더욱 긴 경향이 있고, 이는 제조 및 전환 중 입자 배출을 감소시킨다. 더욱 긴 펄프 섬유는 전도성 섬유, 예를 들어 탄소 섬유와 더욱 우수하게 교락되는 경향이 있다.
부직 물질 내에 포함되는 펄프 섬유, 예를 들어 연목 섬유는 또한 각각의 섬유 상의 결합 부위의 양을 증가시키도록 정제될 수 있다. 결합 부위의 증가는 완성된 물질에서 전도성 섬유와 펄프 섬유의 기계적 교락을 증가시킨다. 이는 처리 중 탄소 섬유 탈락(fallout)이 감소된 아주 평탄한 균일한 종이를 가능하게 한다. 정제 작업은 또한 부직 물질의 전체 강도를 증가시킨다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 펄프 섬유는 약 350 mL 초과, 예를 들어 약 375 mL 초과의 캐나다 표준 여수도를 가질 수 있다. 예를 들어, 펄프 섬유는 약 350 mL 내지 약 600 mL의 캐나다 표준 여수도를 갖도록 정제될 수 있다.
50 건조중량% 이하 또는 약 5 건조중량% 내지 약 30 건조중량%와 같은 섬유의 일부는 합성 섬유, 예를 들어 레이온, 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리비닐 알코올 섬유, 이성분 시스-코어 섬유, 다성분 바인더 섬유 등일 수 있다. 예시적인 폴리에틸렌 섬유는 (미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의) 헐큘레스, 인크.(Hercules, Inc.)로부터 입수 가능한 펄펙스®(Pulpex®)이다. 합성 셀룰로오스계 섬유 유형은 레이온(모든 변형체 포함) 및 비스코스 또는 화학적으로 개질된 셀룰로오스로부터 유도된 다른 섬유를 포함한다.
부직 웹에 열가소성 섬유를 포함시키는 것은 여러 장점 및 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 웹에 열가소성 섬유를 포함시키는 것은 웹이 인접 구조체에 열적으로 결합되게 할 수 있다. 예를 들어, 웹은, 예를 들어 스펀본드 웹 또는 멜트블로운 웹을 포함할 수 있는 기저귀 라이너와 같은 다른 부직 물질에 열적으로 결합될 수 있다.
광택 처리된(mercerized) 펄프, 화학적으로 강화 또는 가교된 섬유, 또는 술폰화된 섬유와 같이 화학적으로 처리된 천연 셀룰로오스계 섬유가 또한 사용될 수 있다. 제지 섬유의 이용 시 양호한 기계적인 특성을 위해, 섬유는 비교적 손상되지 않고 크게 정제되지 않거나 또는 단지 약간 정제되는 것이 바람직할 수 있다. 광택 처리된 섬유, 재생된 셀룰로오스계 섬유, 미생물에 의해 제조된 셀룰로오스, 레이온, 및 다른 셀룰로오스계 물질 또는 셀룰로오스계 유도체가 사용될 수 있다. 적합한 섬유는 또한 재생 섬유, 버진 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본 발명에 사용될 수 있는 다른 제지 섬유는 종이 파단 또는 재생 섬유 및 고 수율 섬유를 포함한다. 고 수율 펄프 섬유는 약 65% 이상, 더 구체적으로는 약 75% 이상, 및 더 더욱 구체적으로는 약 75% 내지 약 95%의 수율을 제공하는 펄핑 방법에 의해 제조된 제지 섬유이다. 수율은 생성된 처리 섬유의 양을 초기 목재 질량의 백분율로 나타낸 것이다. 이러한 펄핑 방법은 표백된 화학 열 기계 펄프(BCTMP), 화학 열 기계 펄프(CTMP), 압력/압력 열 기계 펄프(PTMP), 열 기계 펄프(TMP), 열 기계 화학 펄프(TMCP), 고 수율 설파이트 펄프, 및 고 수율 크라프트 펄프를 포함하고, 이 모두는 생성된 섬유가 고 수준의 리그닌을 갖도록 한다. 고 수율 섬유는 전형적인 화학적으로 펄핑된 섬유에 대해 건조 및 습윤 상태 모두에서의 강성도가 잘 공지되어 있다.
일반적으로, 티슈 또는 종이 웹을 형성할 수 있는 임의의 방법이 전도성 웹의 형성에 이용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 종이 제조 방법은 엠보싱, 습윤 가압, 공기 가압, 통기 건조, 크레이핑되지 않은 통기 건조, 수엉킴, 에어 레잉뿐 아니라 당업계에 공지된 다른 단계를 이용할 수 있다. 티슈 웹은 50 중량% 이상, 예를 들어 60 중량% 이상, 예를 들어 70 중량% 이상, 예를 들어 85 중량% 이상의 양의 펄프 섬유를 함유하는 섬유 퍼니시(furnish)로부터 형성될 수 있다.
부직 웹은 또한 모순되지 않는 범위 내에서 본원에 참조로 인용된, 미국 특허 제4,514,345호(1985년 4월 30일자로 존슨(Johnson) 등에게 허여됨); 제4,528,239호(1985년 7월 9일자로 트로칸(Trokhan)에게 허여됨); 제5,098,522호(1992년 3월 24일자로 허여됨); 제5,260,171호(1993년 11월 9일자로 스머코스키(Smurkoski) 등에게 허여됨); 제5,275,700호(1994년 1월 4일자로 트로칸에게 허여됨); 제5,328,565호(1994년 7월 12일자로 라쉬(Rasch) 등에게 허여됨); 제5,334,289호(1994년 8월 2일자로 트로칸 등에게 허여됨); 제5,431,786호(1995년 7월 11일자로 라쉬 등에게 허여됨); 제5,496,624호(1996년 3월 5일자로 스텔츠 주니어(Steltjes, Jr.) 등에게 허여됨); 제5,500,277호(1996년 3월 19일자로 트로칸 등에게 허여됨); 제5,514,523호(1996년 5월 7일자로 트로칸 등에게 허여됨); 제5,554,467호(1996년 9월 10일자로 트로칸 등에게 허여됨); 제5,566,724호(1996년 10월 22일자로 트로칸 등에게 허여됨); 제5,624,790호(1997년 4월 29일자로 트로칸 등에게 허여됨); 및 제5,628,876호(1997년 5월 13일자로 에어스(Ayers) 등에게 허여됨) 중 임의의 것에 개시된 티슈 시트와 같이 조밀화되거나 또는 각인된 패턴일 수 있다. 이러한 각인된 티슈 시트는 각인 직물에 의해 드럼 건조기에 대해 각인된 조밀화된 영역, 및 각인 직물에 편향 도관에 상응하는 비교적 덜 조밀화된 영역(예를 들어 티슈 시트 내의 "돔")의 네트웍을 가질 수 있고, 여기서 편향 도관 위로 중첩된 티슈 시트는 편향 도관을 가로질러 공기 차압에 의해 편향되어 티슈 시트 내에 저 밀도 베개형 영역 또는 돔을 형성한다.
습윤 및 건조 증강제가 베이스 시트에 도포되거나 또는 포함될 수 있다. 본원에 사용된 "습윤 증강제"는 습윤 상태의 섬유들 사이의 결합을 고정하는데 사용된 물질을 의미한다. 전형적으로, 섬유가 종이 및 티슈 제품 내에 함께 유지되는 방법은 수소 결합 및 가끔 수소 결합과 공유 및/또는 이온 결합의 조합을 포함한다. 본 발명에서, 섬유의 결합이 섬유 대 섬유 결합 지점을 고정하고 습윤 상태의 중단에 대한 내성을 가지도록 할 물질을 제공하는 것이 유용할 수 있다. 본 출원에서, 습윤 증강제는 전도성 섬유, 예를 들어 탄소 섬유를 웹에 함유된 섬유의 나머지에 결합시키는 것을 보조한다. 이러한 방식으로, 전도성 섬유는 추가의 취급시에 웹으로부터 탈락되는 것이 억제된다.
티슈 시트 또는 시트에 첨가될 때 약 0.1 초과의 평균 습윤 기하학적 인장 강도/건조 기하학적 인장 강도 비를 제공하는 모든 물질은 본 발명의 목적을 위해 습윤 증강제로 지칭될 것이다. 전형적으로, 이들 물질은 영구 습윤 증강제 또는 "임시" 습윤 증강제로 지칭된다. 영구 습윤 증강제와 임시 습윤 증강제를 구별할 목적으로, 영구 습윤 증강제는 종이 또는 티슈 제품에 포함될 때, 5분 이상의 시간 동안 물에 노출된 후 종이 또는 티슈 제품이 원래의 습윤 강도의 50%를 초과하여 유지되도록 하는 수지로 정의될 것이다. 임시 습윤 증강제는 5분 동안 물에 포화된 후 원래의 습윤 강도의 50% 이하를 나타내는 것이다. 두 부류의 습윤 증강제가 본 발명에 적용된다. 펄프 섬유에 첨가된 습윤 증강제의 양은 섬유의 건조중량에 기준하여 약 0.1 건조중량% 이상, 더 구체적으로는 약 0.2 건조중량% 이상, 및 더 더욱 구체적으로는 약 0.1 내지 약 3 건조중량% 이상일 수 있다.
영구 습윤 증강제는 전형적으로 티슈 시트의 구조에 대해 다소 장기간의 습윤 탄성을 제공할 것이다. 대조되게, 임시 습윤 증강제는 전형적으로 저 밀도 및 고 탄성을 갖는 티슈 시트 구조를 제공하지만, 물 또는 체액에 노출되는 것에 대한 장기간 저항을 갖는 구조를 제공하지는 않을 것이다.
임시 습윤 증강제는 양이온성, 비이온성 또는 음이온성일 수 있다. 이러한 화합물은 (미국 뉴저지주 웨스트 패터슨 소재의) 사이텍 인더스트리즈(Cytec Industries)로부터 입수 가능한 양이온성 글리옥실레이트화 폴리아크릴아미드인 PAREZTM 631 NC 및 PAREZ® 725 임시 습윤 강도 수지를 포함한다. 이것 및 유사한 수지가 1971년 1월 19일자로 코샤(Coscia) 등에게 허여된 미국 특허 제3,556,932호 및 1971년 1월 19일자로 윌리암스(Williams) 등에게 허여된 미국 특허 제3,556,933호에 서술되어 있다. 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 헐큘레스, 인크.에 의해 제조된 헐코본드 1366(Hercobond 1366)은 본 발명에 따라 사용될 수 있는, 다른 상업적으로 입수 가능한 양이온성 글리옥실레이트화 폴리아크릴아미드이다. 임시 습윤 증강제의 추가의 예는 디알데히드 전분, 예를 들어 내셔널 스타치 앤 케미컬 컴퍼니(National Starch and Chemical Company)로부터의 코본드® 1000(Cobond® 1000), 및 모순되지 않는 범위 내에서 본원에 참조로 인용된, 2001년 5월 1일자로 슈뢰더(Schroeder) 등에게 허여된 미국 특허 제6,224,714호; 2001년 8월 14일자로 섀논(Shannon) 등에게 허여된 미국 특허 제6,274,667호; 2001년 9월 11일자로 슈뢰더 등에게 허여된 미국 특허 제6,287,418호; 및 2002년 4월 2일자로 섀논 등에게 허여된 미국 특허 제6,365,667호에 서술된 바와 같은 다른 알데히드 함유 중합체를 포함한다.
양이온성 올리고머 또는 중합체 수지를 포함하는 영구 습윤 증강제가 본 발명에 사용될 수 있다. 폴리아미노아미드-에피클로로히드린 수지로도 지칭되는 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린형 수지, 예를 들어 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 헐큘레스, 인크.에 의해 판매되는 키메네 557H(KYMENE 557H)는 가장 널리 사용되는 영구 습윤 증강제이고 본 발명에 사용되기에 적합하다. 이러한 물질은 미국 특허 제3,700,623호(1972년 10월 24일자로 케임(Keim)에게 허여됨); 제3,772,076호(1973년 11월 13일자로 케임에게 허여됨); 제3,855,158호(1974년 12월 17일자로 페트로비치(Petrovich) 등에게 허여됨); 제3,899,388호(1975년 8월 12일자로 페트로비치 등에게 허여됨); 제4,129,528호(1978년 12월 12일자로 페트로비치 등에게 허여됨); 제4,147,586호(1979년 4월 3일자로 페트로비치 등에게 허여됨); 및 제4,222,921호(1980년 9월 16일자로 반 에남(van Eenam)에게 허여됨)에 서술되었다. 다른 양이온성 수지는 포름알데히드와 멜라민 또는 요소의 반응에 의해 얻어진 폴리에틸렌이민 수지 및 아미노플라스트 수지를 포함한다. 티슈 제품의 제조에 영구 습윤 증강제와 임시 습윤 증강제를 모두 사용하는 것이 유리할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 비교적 다량의 습윤 증강제가 부직 물질 내에 포함된다. 습윤 증강제는 또한 제품의 건조 강도를 증가시킬 수 있다. 또한, 습윤 증강제는 전도성 섬유의 유지를 개선하기 위해 물질 내에서의 섬유의 화학적 교락을 돕는다. 부직 물질에 첨가되는 습윤 증강제의 양은 다양한 상이한 요인에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 예를 들어, 습윤 증강제는 약 1 kg/톤(mton) 내지 약 12 kg/톤, 예를 들어 약 5 kg/톤 내지 약 10 kg/톤의 양으로 첨가될 수 있다. 몇몇 실시양태들에서, 가능한 한 많은 습윤 증강제를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 이들 실시양태에서, 예를 들어, 습윤 증강제는 약 7 kg/톤 초과의 양으로, 예를 들어 약 8 kg/톤 초과의 양으로 첨가될 수 있다.
건조 증강제는 당업계에 잘 공지되어 있고, 개질된 전분 및 다른 다당류, 예를 들어 양이온성, 양쪽성 및 음이온성 전분 및 구아 검 및 로커스트 빈 검, 개질된 폴리아크릴아미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 당, 폴리비닐 알코올, 키토산 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 이러한 건조 증강제는 전형적으로 티슈 시트 형성 전에 섬유 슬러리에 또는 크레이핑 패키지의 일부로서 첨가된다.
부직 웹에 첨가될 수 있는 약품의 추가 유형은 보통 양이온성, 음이온성 또는 비이온성 계면활성제 형태의 흡수 보조제, 습윤제 및 가소제, 예를 들어 저 분자량 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리히드록시 화합물, 예를 들어 글리세린 및 프로필렌 글리콜을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 미네랄 오일, 알로에 추출물, 비타민 이, 실리콘, 일반적인 로션 등과 같은 피부 건강 혜택을 공급하는 물질이 또한 최종 제품에 포함될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 제품은 의도된 사용에 반하지 않는 임의의 공지된 물질 및 약품과 함께 사용될 수 있다. 이러한 물질의 예는 베이비 파우더, 베이킹 소다, 킬레이트화제, 제올라이트, 향수 또는 다른 냄새 차단제, 시클로덱스트린 화합물, 산화제 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 특히 유리하게, 전도성 섬유로서 탄소 섬유를 사용하는 경우, 탄소 섬유는 또한 냄새 흡수제로서 기능한다. 초흡수성 입자, 합성 섬유 또는 필름이 또한 사용될 수 있다. 추가의 선택사항은 염료, 광학적 증백제, 습윤제, 진정제 등을 포함한다.
본 발명에 따라 제조된 부직 웹은 섬유의 균질 단층을 포함할 수 있거나, 또는 층상 또는 적층 구성을 포함할 수 있다. 예를 들어, 부직 웹 겹은 2층 또는 3층의 섬유를 포함할 수 있다. 각 층은 상이한 섬유 조성을 가질 수 있다. 각 층에 함유된 특정 섬유는 일반적으로 형성될 제품 및 원하는 결과에 의존한다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 중간층은 전도성 섬유와 조합하여 펄프 섬유를 함유한다. 반면, 외부층은 연목 섬유 및/또는 경목 섬유와 같은 펄프 섬유만을 함유할 수 있다.
하나의 실시양태에서, 본 발명에 따라 제조된 부직 웹은 일반적으로 웨트레이드(wetlaid) 방법에 따라 제조된다. 이러한 실시양태에서, 섬유는 물과 조합되어 수성 현탁액을 형성하고 그 후 습윤 웹이 형성되는 다공성 형성 표면 상에 퇴적된다. 하나의 실시양태에서, 펄프 섬유를 함유하는 수성 현탁액이 우선 생산된다. 이어서, 수성 현탁액을 형성 표면 상에 퇴적시키기 전에 탄소 섬유와 같은 전도성 섬유가 펄프 섬유의 수성 현탁액 내에 주입된다. 예를 들어, 전도성 섬유는 섬유를 형성 표면 상에 퇴적시키기 전에 헤드박스에서 펄프 섬유의 수성 현탁액 내에 주입될 수 있다. 펄프 섬유의 수성 현탁액은 예를 들어 99 중량% 초과의 물을 함유할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 펄프 섬유의 수성 현탁액은 펄프 섬유를 1 중량% 미만의 양으로, 예를 들어 약 0.5 중량%의 양으로 함유한다. 전도성 섬유가 이어서 유사한 희박도(dilution)로 수성 현탁액 내에 주입될 수 있다. 예를 들어, 탄소 섬유를 약 0.5 중량%의 양으로 함유하는 탄소 섬유의 수성 현탁액이 펄프 섬유의 수성 현탁액 내에 주입될 수 있다.
전도성 섬유를 펄프 섬유의 수성 현탁액 내에 주입하는 것은 탄소 섬유의 플록(flock)의 형성을 감소시키는 것으로 확인되었다. 플록은 섬유들이 함께 혼합되는 시간의 양이 증가할 때 더욱 형성되기 쉬운 것(greater tendency)으로 밝혀졌다. 플록의 생성은, 예를 들어 생성된 물질 내에 취약 지점을 형성할 수 있고, 부직 물질이 추후에 처리될 때 습윤 파단을 초래할 수 있다.
일단 섬유의 수성 현탁액이 부직 웹으로 형성되면, 웹은 여러 기술 및 방법을 이용하여 처리될 수 있다. 예를 들어, 도 1를 참조하면, 크레이핑되지 않은 통기 건조된 티슈 시트의 제조 방법이 도시되어 있다. 하나의 실시양태에서, 크레이핑되지 않은 통기 건조 방법을 이용하여 부직 웹을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 형성 시 부직 웹의 크레이핑이 부직 웹 내의 전도성 섬유의 네트웍을 파괴함으로써 전도성 섬유에 손상을 야기할 수 있음을 알았다. 따라서, 부직 웹은 비전도성이 된다.
간소화를 위해, 여러 직물 런을 형성하는데 개략적으로 사용된 여러 인장 롤이 도시되지만, 도면부호가 붙여지지는 않았다. 도 1에 도시된 장치 및 방법으로부터의 변형이 일반적인 방법을 벗어나지 않고 이루어질 수 있음을 이해할 것이다. 성형 롤(39) 상에 위치된 성형 직물(38) 상으로 제지 섬유의 수성 현탁액의 스트림(36)을 주입하거나 또는 퇴적시키는, 제지 헤드박스(34), 예를 들어 적층된 헤드박스를 갖는 트윈 와이어 형성기가 도시되어 있다. 형성 직물은 웹이 약 10 건조중량%의 컨시스턴시(consistency)로 부분적으로 탈수될 때 신규 형성된 습윤 웹을 지지하고 공정 하류로 운반하도록 기능한다. 습윤 웹이 형성 직물에 의해 지지되는 동안, 습윤 웹의 추가의 탈수가, 예를 들어 진공 흡입에 의해 수행된다.
그런 다음, 습윤 웹은 형성 직물로부터 이송 직물(40)로 이송된다. 임의의 하나의 실시양태에서, 이송 직물은 웹에 증가된 신장을 부여하기 위하여 형성 직물보다 더 낮은 속도로 진행될 수 있다. 이는 통상 "러쉬" 이송으로 지칭된다. 2개의 직물들 사이의 상대 속도차는 0 내지 15%, 더 구체적으로는 약 0 내지 8%일 수 있다. 바람직하게는, 진공 슈(42)의 보조로 이송이 수행되어, 형성 직물 및 이송 직물은 진공 슬롯의 선단 연부에서 동시에 수렴 및 분기된다.
그런 다음, 웹은 상기한 고정 갭 이송을 선택적으로 다시 이용하여 진공 이송 롤(46) 또는 진공 이송 슈의 보조로 이송 직물로부터 통기 건조 직물(44)로 이송된다. 통기 건조 직물은 이송 직물에 비해 대략 동일하거나 또는 상이한 속도로 진행될 수 있다. 원한다면, 통기 건조 직물은 더 낮은 속도로 진행되어 추가로 신장성을 향상시킬 수 있다. 진공 보조로 이송을 수행하여 시트의 변형이 통기 건조 직물에 순응하는 것을 보장하고, 이에 따라 원한다면 원하는 벌크 및 외관을 생성할 수 있다. 적합한 통기 건조 직물은 본원에 참조로 인용된, 카이 에프 치우( Kai 　F. Chiu ) 등에게 허여된 미국 특허 제5,429,686호 및 웬트 ( Wendt ) 등에게 허여된 미국 특허 제5,672,248호에 서술되어 있다.
하나의 실시양태에서, 통기 건조 직물은 비교적 매끄러운 표면을 제공한다. 대안적으로, 직물은 높고 긴 형태의 너클(knuckle)을 함유할 수 있다.
통기 건조 직물과 접촉하는 웹의 측면은 전형적으로 부직 웹의 "직물 측면"으로 지칭된다. 상기한 웹의 직물 측면은 직물이 통기 건조기에서 건조된 후 통기 건조 직물의 표면에 순응하는 형상을 가질 수 있다. 반면, 종이 웹의 반대 측면은 전형적으로 "공기 측면"으로 지칭된다. 웹의 공기 측면은 전형적으로 일반적인 통기 건조 공정 동안 직물 측면보다 더 매끄럽다.
웹 이송에 사용된 진공의 수준은 약 3 내지 약 15 inHg(75 내지 약 380 ㎜Hg), 바람직하게는 약 5 inHg(125 ㎜Hg)일 수 있다. 진공 슈(음압)가 공급되거나 또는 진공으로 다음 직물 상으로 웹을 흡입하는 것에 더하여 또는 흡입하는 것의 대안으로서 다음 직물 상에 웹을 송풍하도록 웹의 반대 측면으로부터 양압을 사용하여 대체될 수 있다. 또한, 진공 롤 또는 롤들은 진공 슈(들)을 대체하는데 사용될 수 있다.
통기 건조 직물에 의해 지지되는 동안, 웹은 최종적으로 통기 건조기(48)에 의해 약 94% 이상의 컨시스턴시로 건조된 후 캐리어 직물(50)로 이송된다. 건조된 베이스시트(52)는 캐리어 직물(50) 및 임의의 캐리어 직물(56)을 사용하여 릴(54)로 전달된다. 임의의 가압 선회 롤(58)이 사용되어 캐리어 직물(50)로부터 직물(56)로의 웹의 이송을 용이하게 할 수 있다. 이를 위한 적합한 캐리어 직물은 알바니 인터내셔널(Albany International) 84M 또는 94M 및 애스텐(Asten) 959 또는 937이고, 이 모두는 미세 패턴을 갖는 비교적 매끄러운 직물이다. 도시되지는 않았지만, 릴 캘린더링 또는 이어지는 오프-라인 캘린더링이 사용되어 베이스시트의 매끄러움 및 부드러움을 향상시킬 수 있다. 웹의 캘린더링은 또한 전도성 섬유가 특정 평면 또는 특정 방향으로 배향되게 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 웹은 주로 모든 전도성 섬유가 X-Y 평면에 있고 Z 방향에는 있지 않도록 캘린더링될 수 있다. 이 방식으로, 웹의 전도성이 향상되면서 또한 웹의 부드러움이 향상될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 부직 웹(52)은 평탄한 상태에서 건조된 웹이다. 예를 들어, 웹이 매끄러운 통기 건조 직물 상에 있는 동안 웹을 형성할 수 있다. 크레이핑되지 않은 통기 건조된 직물의 제조 방법은, 예를 들어 전체가 본원에 참조로 인용된, 웬트 등의 미국 특허 제5,672,248호; 패링턴 등의 미국 특허 제5,656,132호; 린제이( Lindsay ) 및 부라진(Burazin)의 미국 특허 제6,120,642호; 헤르만스( Hermans ) 등의 미국 특허 제6,096,169호; 첸( Chen ) 등의 미국 특허 제6,197,154호; 및 하다( Hada ) 등의 미국 특허 제6,143,135호에 개시되어 있다.
도 1에서, 크레이핑되지 않은 통기 건조 웹의 제조 방법이 도시되어 있다. 그러나, 크레이핑을 이용하지 않는 임의의 적합한 방법 또는 기술이 전도성 부직 웹을 형성하는데 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 부직 웹을 형성하는데 사용될 수 있는 다른 방법이 도시되어 있다. 도 2에 도시된 실시양태에서, 신규 형성된 웹은 공정 동안 습윤 가압된다.
이 실시양태에서, 헤드박스(60)는 복수의 안내 롤(64)에 의해 지지되고 구동되는 형성 직물(62) 상에 섬유의 수성 현탁액을 방출한다. 헤드박스(60)는 도 1에 도시된 헤드박스(34)와 유사할 수 있다. 추가적으로, 섬유의 수성 현탁액은 상기한 전도성 섬유를 함유할 수 있다. 진공 박스(66)는 형성 직물(62) 아래에 배치되고, 섬유 퍼니시로부터 물을 제거하여 웹 형성을 보조하도록 구성된다. 형성 웹(68)은 형성 직물(62)로부터 와이어 또는 펠트일 수 있는 제2 직물(70)로 이송된다. 직물(70)은 복수의 안내 롤(72)에 의해 연속적인 경로 주위로의 움직임에 대해 지지된다. 직물(62)로부터 직물(70)로의 웹(68)의 이송이 용이하도록 설계된 픽업 롤(74)이 또한 포함된다.
이 실시양태에서, 웹(68)은 직물(70)로부터 양키 건조기와 같은 회전 가능한 가열된 건조기 드럼(76)의 표면으로 이송된다. 도시된 바와 같이, 웹(68)이 건조기 표면의 회전 경로의 일부를 통해 운반되면서, 웹에 열이 가해져 웹 내에 함유된 수분의 대부분이 증발하게 된다. 그런 다음, 웹(68)은 웹을 크레이핑하지 않고 건조기 드럼(76)으로부터 제거된다.
건조기 드럼(76)으로부터 웹(68)을 제거하기 위하여, 하나의 실시양태에서, 건조기 드럼의 표면에 또는 건조기 드럼과 접촉하는 웹의 측면에 이형제가 도포될 수 있다. 일반적으로, 웹의 크레이핑의 필요를 회피하도록 드럼으로부터 웹의 제거를 용이하게 하는 임의의 적합한 이형제가 사용될 수 있다.
사용될 수 있는 이형제는, 예를 들어 헐큘레스 케미컬 컴퍼니(Hercules Chemical Company)에 의해 상표명 REZOSOL로 판매되는 것과 같은 폴리아미도아민 에피클로로히드린 중합체를 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 특정 이형제는 모두 헐큘레스 케미컬 컴퍼니로부터 입수 가능한 Release Agent 247, Rezosol 1095, Crepetrol 874, Rezosol 974 및 ProSoft TQ-1003, 모두 버크맨 래보러토리즈(Buckman Laboratories)로부터 입수 가능한 Busperse 2032, Busperse 2098, Busperse 2091 및 Buckman 699, 및 모두 날코(Nalco)로부터 입수 가능한 640C release, 640D release, 64575 release, DVP4V005 release 및 DVP4V008 release를 포함한다.
도 1 또는 도 2에 도시된 바와 같은 부직 물질을 제조하는 공정 중, 웹은 평탄화되고 치밀화될 수 있다. 웹을 평탄화시키거나 치밀화시키기 위한 한가지 기술은 대향 캘린더 롤들의 닙을 통해 웹을 이송시키는 것이다. 시트를 평탄화시키고 치밀화시키는 것은 추가 처리 중 탄소 섬유의 탈락을 감소시키는 것으로 확인되었다. 웹을 평탄화시키는 것은 전체 캘리퍼 또는 두께를 감소시키고, 전도성 섬유 망상조직 및 균일도를 증가시킴으로써 물질의 전기 전도도를 증가시킨다. 물질의 두께를 감소시키는 것은 또한 제품 처리 중 물질 롤의 진행 시간을 증가시킬 수 있으며, 이는 효율, 폐기물 및 지연을 개선시킨다. 증가된 전도도는 완성된 물질 내에 함유되는 전도성 섬유의 전체적인 감소를 가능하게 할 수 있다.
웹을 캘린더링할 때, 웹은 건조 상태에서 또는 습윤 상태에서 캘린더링될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 캘린더 롤은 900 PLI 이상, 예를 들어 약 900 PLI 내지 약 1100 PLI의 압력을 인가할 수 있다. 예를 들어, 한가지 특정 실시양태에서, 캘린더링 롤에 의해 인가되는 압력은 약 950 PLI 내지 약 1000 PLI, 예를 들어 약 980 PLI의 압력일 수 있다.
대안적인 하나의 실시양태에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 웹을 건조시킬 뿐 아니라 웹을 평탄화시키고 조밀화시키는 복수의 건조 실린더에 대해 웹을 가압할 수 있다. 예를 들어, 도 8을 참조하면, 복수의 연속적인 건조 실린더(80)가 도시되어 있다. 이 실시양태에서, 6개의 연속적인 건조 실린더가 도시되었다. 그러나, 다른 실시양태에서, 더 많거나 또는 더 적은 건조 실린더가 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 8개 내지 12개의 연속적인 건조 실린더가 방법에 포함될 수 있다.
도시된 바와 같이, 임의의 적합한 방법에 따라 형성된 습윤 웹(82)은 제1 건조 실린더(80)와 맞물려 가압된다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 건조 실린더의 표면에 대해 웹을 가압하는데 직물 또는 적합한 컨베이어가 사용될 수 있다. 웹은 제2 건조 실린더와 맞물려 가압되기 전에 약 150˚ 이상, 예를 들어 약 180˚ 이상 건조 실린더 주위를 둘러싼다. 각 건조 실린더는 공정 동안 웹을 건조하기에 최적의 온도로 가열될 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 부직 웹은 웹이 사용되는 용도 및 원하는 결과에 따라 여러 상이한 특성 및 특징을 가질 수 있다. 예를 들어, 부직 웹은 약 15 gsm 내지 약 60 gsm 이상의 기본 중량을 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 부직 웹의 기본 중량은 약 30 gsm 내지 약 40 gsm일 수 있다.
일단 조밀화되고 평탄화되면, 부직 웹은 비교적 낮은 벌크로 제조될 수 있다. 예를 들어, 상기한 바와 같이, 일부 방법에서 웹은 형성될 때 조밀화될 수 있다. 이들 웹의 벌크는, 예를 들어 약 2 cc/g 미만, 예를 들어 약 1 cc/g 미만, 예를 들어 약 0.5 cc/g 미만일 수 있다.
시트 "벌크"는 마이크로미터로 나타낸 건조 티슈 시트의 캘리퍼를 g/m2으로 나타낸 건조 기본 중량으로 나눈 몫으로서 연산된다. 생성된 시트 벌크는 cm3/g으로 나타낸다. 더 구체적으로는, 캘리퍼는 10개의 대표적인 시트의 스택의 총 두께를 측정하고 스택의 총 두께를 10으로 나눈 것이고, 여기서 스택 내의 각 시트는 같은 면을 위로 하여 둔다. 캘리퍼는 [TAPPI test method T411 om-89 "Thickness (caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board" with Note 3 for stacked sheets]에 따라 측정된다. T411 om-89를 수행하는데 사용된 마이크로미터는 미국 오레곤주 뉴버그 소재의 엠베코, 인크.(Emveco, Inc.)로부터 입수 가능한 엠베코 200-A 티슈 캘리퍼 시험기(Emveco 200-A Tissue Caliper Tester)이다. 마이크로미터는 2.00 kPa(132 g/in2)의 하중, 2,500 ㎟의 가압(pressure foot) 면적, 56.42 ㎜의 가압 직경, 3초의 정지(dwell) 시간, 및 0.8 ㎜/초의 낮춤 속도를 가진다.
본 발명에 따라 제조된 부직 웹은 또한 취급을 용이하게 하기에 충분한 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 웹은 기계 방향 또는 길이 방향으로 약 5000 gf 초과, 예를 들어 약 5500 gf 초과, 예를 들어 약 6000 gf 초과의 강도(또는 피크 하중(peak load))를 가질 수 있다. 예를 들어, 부직 물질의 인장 시험이 예를 들어 300 ㎜/분 및 75 ㎜ 게이지 길이로 1인치 폭 시편에 수행될 수 있다.
부직 웹의 전도성은 또한 웹에 포함된 전도성 섬유의 유형, 웹에 포함된 전도성 섬유의 양, 및 전도성 섬유가 웹 내에 위치되거나 집중되거나 또는 배향되는 방식에 따라 달라질 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 부직 웹은 약 1500 Ohms/Square 미만, 예를 들어 약 100 Ohms/Square 미만, 예를 들어 약 80 Ohms/Square 미만의 저항을 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어, 부직 물질은 약 20 Ohms/Square 내지 약 80 Ohms/Square, 예를 들어 약 20 Ohms/Square 내지 약 40 Ohms/Square의 저항을 가질 수 있다.
시트의 전도성은 Ohm으로 나타낸 시트의 저항 측정값을 시트의 길이 대 폭의 비로 나눈 몫으로 연산된다. 생성된 시트의 저항은 Ohms/Square로 나타낸다. 더 구체적으로는, 저항 측정은 [ASTM F1896-98 "Test Method for Determining the Electrical Resistivity of a Printed Conductive Material"]에 따른다. ASTM F1896-98 수행에 사용된 저항 측정 장치 (또는 Ohm 측정기)는 플루크 앨리게이터 클립(Fluke alligator clip)(model AC120)에 장착된 플루크 멀티미터(Fluke multimeter)(model 189)이다: 모두 미국 워싱턴주 에버렛 소재의 플루크 코포레이션(Fluke Corporation)으로부터 입수 가능함.
탄소 섬유를 사용할 때, 생성된 부직 물질은 일반적으로 색이 회색 또는 검정색이다. 필요에 따라, 물질은 미적 특징을 개선하기 위해 특정 색조의 색으로 염색될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 물질은 자주색 색조 또는 파란색 색조로 염색될 수 있다. 사용될 수 있는 특정 염료는 PANTONE 264U 자주색 염료 또는 PANTONE 291U 파란색 염료를 포함한다.
본 발명에 따라 제조된 결과적인 전도성 웹은 한겹 제품으로 단독 사용될 수 있거나, 또는 다른 웹 또는 필름과 조합되어 다겹 제품을 형성할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 전도성 부직 웹은 다른 부직 웹과 조합되어 2겹 제품 또는 3겹 제품을 형성할 수 있다. 다른 부직 웹은, 예를 들어 전적으로 펄프 섬유로부터 제조될 수 있거나, 또는 상기한 방법 중 임의의 것에 따라 제조될 수 있다.
대안적인 하나의 실시양태에서, 본 발명에 따라 제조된 전도성 부직 웹은 접착제를 사용하여, 또는 달리 다른 부직 또는 중합체 필름 물질에 적층될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 전도성 부직 웹은 중합체 섬유, 예를 들어 폴리프로필렌 섬유로부터 제조된 스펀본드 웹 및/또는 멜트블로운 웹에 적층될 수 있다. 상기한 바와 같이, 하나의 실시양태에서, 전도성 부직 웹은 합성 섬유를 함유할 수 있다. 이 실시양태에서, 부직 웹은 합성 섬유, 예를 들어 멜트블로운 웹 또는 스펀본드 웹을 함유하는 대향 웹에 결합될 수 있다.
본 발명의 전도성 부직 물질이 형성된 후, 물질은 페어런트 롤에 권취될 수 있다. 형성된 물질의 폭은 사용된 티슈 또는 종이 제조 방법에 따라 변경될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로 물질은 약 60 인치 내지 약 100 인치의 폭을 가질 수 있다. 하나의 실시양태에서, 부직 물질은 다양한 용도에서 후속 사용을 위해 복수의 슬릿으로 절단된다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 물질은 약 3 ㎜ 내지 약 12 ㎜, 예를 들어 약 5 ㎜ 내지 약 8 ㎜의 폭으로 슬릿팅될 수 있다. 특히, 부직 물질은 원재료 비용을 최소화하면서 강도 및 전기적 특성을 유지하는 폭으로 슬릿팅될 수 있다.
물질의 슬릿팅은 전도성 섬유 탈락을 생성할 수 있기 때문에, 본 발명에 따르면 슬릿팅은 하나의 단계에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 본 발명에 따른 슬릿팅 방법의 일 예는 도 9에 도시된다. 도 9에 도시된 시스템은 물질로부터 탈락될 수 있는 임의의 자유 전도성 섬유를 포함 및 함유하도록 구성된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 전도성 부직 물질(85)로 이루어진 페어런트 롤(84)은 공정중에 풀린다. 하나의 실시양태에서, 페어런트 롤(84)은 웹의 표면에 어떠한 기구도 접촉하지 않도록 중심 구동되어 풀린다(center driven unwound). 반면에, 표면 구동 풀림 장치는 미끄러질 수 있고 표면 거칠기를 야기할 수 있고, 습윤 파단을 야기할 수 있는 공급 속도 불일치를 야기할 수 있다.
페어런트 롤(84)로부터, 부직 물질(85)은 우선 슬릿팅 장치(86)로 공급된다. 슬릿팅 장치는, 예를 들어 부직 물질의 전체 폭을 동시에 슬릿팅하는 회전식 슬리터를 포함할 수 있다. 회전식 슬리터(86)는, 예를 들어 생성된 슬릿을 형성하기 위한 목적하는 양만큼 서로 이격된 회전식 블레이드를 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 하나의 실시양태에서, 물질이 절단된 후, 생성된 슬릿은 제1 그룹의 슬릿(87)과 제2 그룹의 슬릿(88)으로 분리될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어 슬릿은 각각의 그룹에 함유된 개별 슬릿들 사이에 간격을 증가시키도록 교대의 방식으로 분할된다. 따라서, 슬릿의 반은 제1 그룹의 슬릿(87)을 형성하도록 위로 공급될 수 있고, 슬릿의 나머지 반은 제2 그룹의 슬릿(88)을 형성하도록 아래로 공급될 수 있다.
제1 그룹의 슬릿(87)은 그 후 제1 세트의 스풀(89)에 권취되고, 제2 그룹의 슬릿(88)은 제2 세트의 스풀(90)에 권취된다. 예를 들어, 제1 세트의 스풀(89)은 스풀(91)을 포함한다. 반면에, 제2 세트의 스풀(90)은 스풀(92)을 포함한다. 도시된 실시양태에서, 각 세트의 스풀은 4 개의 개별 스풀을 도시한다. 그러나, 제조되는 슬릿의 개수에 따라 더 많거나 더 적은 스풀이 시스템에 포함될 수 있음이 이해될 것이다.
그룹의 슬릿(87)이 하류로 공급됨에 따라, 각각의 개별 슬릿은 그 후 대응 스풀(91)에 권취된다. 예를 들어, 단일 슬릿(95)은 마지막 스풀(91)에 권취되는 것으로 도시된다.
스풀에 공급되기 위해서, 슬릿은 가이드 롤(96) 주위를 지나고, 그 후 장력 제어 장치(93)로 공급된다. 장력 제어 장치(93)는 권취 공정 중에 슬릿 상에 일정한 장력을 유지시킨다. 상대적으로 높은 물질의 인장 강도에 기인하여, 예를 들어, 전환 및 스풀에의 권취 동안에 웹 상을 가로지르는 작은 장력은 슬릿이 파단되게 할 수 있다. 따라서, 하나의 실시양태에서, 장력 제어 장치는 일정한 장력을 유지시키기 위해 각각의 슬릿과 조합될 수 있다.
하나의 실시양태에서, 예를 들어, 장력 제어 장치(93)는 일정하고 균일한 장력 하에 슬릿을 유지시키기 위해 슬릿(95)에 힘을 인가하는 댄서 롤을 포함할 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 슬릿(95)은 스풀(91)에 권취된다. 일단 스풀에 권취되면, 슬릿은 특정 용품 또는 제품의 제조를 위해 별개의 공정으로 풀릴 수 있다. 하나의 실시양태에서, 슬릿은 스풀(91)에 트래버스 권취될 수 있다. 트래버스 권취는 슬릿(95)을 취하고 코어의 길이를 횡단함으로써 스풀 코어에 슬릿을 적용시킨다. 트래버스 권취는 후속 풀림을 위해 평탄하고 균일한 롤을 만든다.
예를 들어, 도 10을 참조하면, 슬릿(95)이 스풀(91)에 권취되는 것으로 도시된다. 더 상세히 도시된 바와 같이, 시스템은, 슬릿(95)이 스풀에 권취됨에 따라 스풀(91)에 관하여 왕복 이동하는 트래버스 아암(94)을 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따라 제조된 부직 베이스 웹은 많은 용도에 사용될 수 있다. 예를 들어, 베이스 웹은 그의 능력이 전류를 전도하는데 사용될 수 있다.
하나의 특정 용도에서, 예를 들어, 전도성 부직 웹은 흡수 용품 내에 체액의 존재를 표시하도록 구성된 습윤 감지 장치에 포함될 수 있다. 습윤 감지 장치는, 예를 들어 전도성 부직 물질로부터 제조된 개방 회로를 포함할 수 있다. 개방 회로는 전도성 유체가 개방 회로를 폐쇄하는 경우 청각, 시각 또는 감각 신호를 방출하도록 구성된 신호 장치에 연결될 수 있다.
특정한 표적 전도성 유체 또는 체액은 특정 유형의 흡수 용품 및 원하는 용도에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 흡수 용품은 기저귀, 배변훈련용 팬티 등을 포함하고, 습윤 감지 장치는 소변의 존재를 표시하도록 구성된다. 대안적으로, 습윤 신호 장치는 기저귀 발진의 존재를 표시할 대사산물의 존재를 표시하도록 구성될 수 있다. 반면, 성인용 실금 제품 및 여성용 위생 제품의 경우, 습윤 신호 장치는 효모균 또는 소변 내의 특정 성분, 예를 들어 다당류의 존재를 표시하도록 구성될 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 예시적인 목적으로 본 발명에 따라 제조될 수 있는 흡수 용품(120)이 도시되어 있다. 흡수 용품(120)은 일회용일 수 있거나 또는 일회용이 아닐 수 있다. 본 발명이 본 발명의 범주를 벗어나지 않고 기저귀, 배변훈련용 팬티, 수영 팬티, 여성용 위생 제품, 실금 제품, 의료용 가먼트, 수술용 패드 및 붕대, 다른 개인 위생 또는 건강 가먼트 등(이에 제한되지는 않음)을 포함하는 개인 의복용으로 의도된 다양한 다른 흡수 용품에 사용하는 것이 적합함이 이해된다.
예시적인 목적으로만 본 발명의 여러 측면의 기저귀(120)와 같은 흡수 용품을 구성하기 위한 다양한 물질 및 방법은 일치하는(즉 상충하지 않는) 범위 내에서 본원에 참조로 인용된, 에이 플레처(A. Fletcher) 등에 의해 2000년 6월 29일자로 공개된 PCT 특허 출원 제WO 00/37009호; 1990년 7월 10일자로 반 곰펠(Van Gompel) 등에게 허여된 미국 특허 제4,940,464호; 1998년 6월 16일자로 브랜든(Brandon) 등에게 허여된 미국 특허 제5,766,389호; 및 2003년 11월 11일자로 올슨(Olson) 등에게 허여된 미국 특허 제6,645,190호에 개시되어 있다.
부분적으로 체결된 상태의 기저귀(120)를 도 3에 대표적으로 도시하고 있다. 도 3 및 도 4에 도시된 기저귀(120)는 또한 개방 및 비절첩 상태로 도 5 및 도 6에 도시되어 있다. 구체적으로, 도 5는 기저귀(120)의 외측면을 도시하는 평면도이고, 도 6은 기저귀(120)의 내측면을 도시한다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 기저귀(120)는 착용 시 용품의 전방으로부터 용품의 후방으로 연장되는 종방향(148)을 형성한다. 횡방향(149)은 종방향(148)의 반대이다.
기저귀(120)는 본원에서 전방 영역(122) 및 후방 영역(124)으로 달리 지칭된 한 쌍의 종단부 영역, 및 본원에서 가랑이 영역(126)으로 달리 지칭된, 전방 영역(122)과 후방 영역(124) 사이에서 종방향으로 연장되고 그들을 상호 연결하는 중심 영역을 형성한다. 기저귀(120)는 또한 사용 시 착용자를 향해 배치되도록 구성된(예를 들어 용품(120)의 다른 구성요소에 대해 위치된) 내면(128), 및 내면의 반대에 있는 외면(130)을 형성한다. 전방 영역(122) 및 후방 영역(124)은 착용 시 착용자의 허리 또는 중하부 몸통을 전체적으로 또는 부분적으로 덮거나 또는 둘러싸는 기저귀(120)의 부분이다. 가랑이 영역(126)은 일반적으로 착용 시 착용자의 다리들 사이에 위치되고 착용자의 하부 몸통 및 가랑이를 덮는 기저귀(120)의 부분이다. 흡수 용품(120)은 한 쌍의 횡방향 양측 연부(136), 및 각각 전방 허리 연부(138) 및 후방 허리 연부(139)로 나타낸 한 쌍의 종방향 양허리 연부를 갖는다.
도시된 기저귀(120)는 하나의 실시양태에서, 전방 영역(122), 후방 영역(124) 및 가랑이 영역(126)을 포함하는 섀시(132)를 포함한다. 도 3 내지 도 6을 참조하면, 섀시(132)는 외부 커버(140), 및 접착제, 초음파 결합, 열적 결합 또는 다른 종래의 기술에 의해 중첩식으로 외부 커버(140)에 접합될 수 있는 신체측 라이너(142)(도 3 및 도 6)를 포함한다. 도 6을 참조하면, 라이너(142)는 섀시(132)의 주연을 따라 외부 커버(140)에 적절히 접합되어 전방 허리 이음매(162) 및 후방 허리 이음매(164)를 형성할 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 라이너(142)는 외부 커버(140)에 적절히 접합되어 전방 영역(122) 및 후방 영역(124)에 한 쌍의 측면 이음매(161)를 형성할 수 있다. 라이너(142)는 일반적으로 흡수 용품의 착용 시 착용자의 피부를 향해 배치되도록 구성, 즉 용품(120)의 다른 구성요소에 대해 위치될 수 있다. 섀시(132)는 외부 커버(140)와 착용자에 의해 배출된 액체 신체 배출물을 흡수하는 신체측 라이너(142) 사이에 배치된, 특히 도 6에 도시된 흡수 구조체(144)를 추가로 포함할 수 있고, 신체 배출물의 횡방향 유동을 방지하도록 신체측 라이너(142)에 고정된 한 쌍의 보유 플랩(146)을 추가로 포함할 수 있다.
도 6에 도시된 탄성 보유 플랩(146)은 기저귀(120)의 적어도 가랑이 영역(126)에 직립(upright) 구성을 취하여 착용자의 신체에 대해 밀봉을 형성하는 부분적으로 비부착된 연부를 형성한다. 보유 플랩(146)은 섀시(132)의 전체 길이를 따라 종방향으로 연장될 수 있거나, 또는 섀시의 길이를 따라 부분적으로만 연장될 수 있다. 보유 플랩(146)에 적합한 구성 및 배열은 일반적으로 당업계에 잘 공지되어 있고, 본원에 참조로 인용된, 1987년 11월 3일자로 엔로(Enloe)에게 허여된 미국 특허 제4,704,116호에 서술되어 있다.
신체 배출물의 보유 및/또는 흡수를 더 향상시키기 위해서, 기저귀(120)는 또한 당업계에 공지된 다리 탄성 부재(158)(도 6)를 적절히 포함할 수 있다. 다리 탄성 부재(158)는 외부 커버(140) 및/또는 신체측 라이너(142)에 작동식으로 접합되고 흡수 용품(120)의 가랑이 영역(126)에 위치될 수 있다.
다리 탄성 부재(158)는 임의의 적합한 탄성 물질로 형성될 수 있다. 당업계에 잘 공지된 바와 같이, 적합한 탄성 물질은 천연 고무, 합성 고무 또는 열가소성 엘라스토머성 중합체의 시트, 스트랜드 또는 리본을 포함한다. 탄성 물질은 기재에 신장 및 부착되거나, 주름진 기재에 부착되거나, 또는 기재에 부착된 후, 예를 들어 열의 적용으로 탄성적으로 되거나 또는 수축되어 탄성 회복력(elastic retractive force)을 기재에 가할 수 있다. 하나의 특정 측면에서, 예를 들어, 다리 탄성 부재(158)는 상표명 LYCRA로 판매되고 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 인비스타(Invista)로부터 입수 가능한, 건식-스펀 응집된 복수의 멀티필라멘트 스판덱스 엘라스토머성 실을 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 흡수 용품(120)은 임의로 흡수 구조체(144)에 인접하게 위치되고 당업계에 공지된 방법에 의해, 예를 들어 접착제를 사용함으로써 용품(120) 내의 다양한 구성요소, 예를 들어 흡수 구조체(144) 또는 신체측 라이너(142)에 부착될 수 있는 서지 관리층(비도시)을 추가로 포함할 수 있다. 서지 관리층은 용품의 흡수 구조체에 빠르게 도입될 수 있도록 액체의 서지 또는 분출을 둔화시키고 분산시키는 것을 돕는다. 바람직하게는, 서지 관리층은 흡수 구조체의 저장 또는 보유 부분에 액체를 방출하기 전에 액체를 빠르게 수용하고 일시적으로 보유할 수 있다. 적합한 서지 관리층의 예가 미국 특허 제5,486,166호; 및 제5,490,846호에 서술되어 있다. 다른 적합한 서지 관리 물질이 미국 특허 제5,820,973호에 서술되어 있다. 이들 특허의 전체 개시 내용은 일치되는(즉 상충하지 않는) 범위 내에서 본원에 참조로 인용된다.
도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 흡수 용품(120)은 섀시(132)의 후방 영역에 부착된 한 쌍의 탄성 양쪽 측패널(134)을 추가로 포함한다. 특히 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 측패널(134)은 가먼트를 제 위치에 고정하기 위해 착용자의 허리 및/또는 엉덩이 주위로 신장될 수 있다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 탄성 측패널은 한 쌍의 종방향 양쪽 연부(137)를 따라 섀시에 부착된다. 측패널(134)은 임의의 적합한 결합 기술을 이용하여 섀시(132)에 부착 또는 결합될 수 있다. 예를 들어, 측패널(134)은 접착제, 초음파 결합, 열적 결합 또는 다른 종래의 기술에 의해 섀시에 접합될 수 있다.
대안적인 하나의 실시양태에서, 탄성 측패널은 또한 섀시(132)와 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 측패널(134)은 신체측 라이너(142)의, 외부 커버(140)의, 또는 신체측 라이너(142) 및 외부 커버(140) 모두의 연장부를 포함할 수 있다.
도면에 도시된 실시양태에서, 측패널(134)은 흡수 용품(120)의 후방 영역에 연결되고, 사용자 상의 제 위치에 용품을 고정할 때 용품의 전방 영역에 걸쳐 연장될 수 있다. 그러나, 측패널(134)이 대안적으로 용품(120)의 전방 영역에 연결되고, 용품이 착용될 때 후방 영역에 걸쳐 연장될 수 있음을 이해해야 한다.
도 3 및 도 4에 부분적으로 도시된 바와 같이 흡수 용품(120)을 체결 상태로 둔 채로, 탄성 측패널(134)은 체결 시스템(180)에 의해 연결되어 허리 개구(150) 및 한 쌍의 다리 개구(152)를 갖는 3차원 기저귀 구성을 형성할 수 있다. 착용자의 허리를 둘러싸는 허리 연부(138, 139)에 의해 용품(120)의 허리 개구(150)가 형성된다.
도면에 도시된 실시양태에서, 측패널은 체결 시스템에 의해 용품(120)의 전방 영역(122)에 해제 가능하게 부착될 수 있다. 그러나, 다른 실시양태에서, 측패널이 각 단부에서 섀시(132)에 영구적으로 접합될 수 있음을 이해해야 한다. 측패널은, 예를 들어 배변훈련용 팬티 또는 흡수성 수영복을 형성하는 경우 서로 영구적으로 결합될 수 있다.
탄성 측패널(134)은 각각 종방향 외연부(168), 기저귀(120)의 종방향 중심을 향해 배치된 다리 말단 연부(170), 및 흡수 용품의 종방향 단부를 향해 배치된 허리 말단 연부(172)를 갖는다. 흡수 용품(120)의 다리 말단 연부(170)는 횡방향(149)에 대해 적절히 만곡되고/되거나 각지게 하여 착용자의 다리 주위에 더 나은 착용성을 제공할 수 있다. 그러나, 본 발명의 범주를 벗어나지 않고, 후방 영역(124)의 다리 말단 연부와 같은 하나의 다리 말단 연부(170)만이 만곡되거나 또는 각지게 될 수 있거나, 또는 대안적으로, 다리 말단 연부의 어떤 것도 만곡되거나 또는 각지게 될 수 없음이 이해된다. 도 6에 도시된 바와 같이, 외연부(168)는 종방향(148)에 대체로 평행하고, 허리 말단 연부(172)는 횡축(149)에 대체로 평행하다. 그러나, 다른 실시양태에서, 외연부(168) 및/또는 허리 연부(172)가 원하는 대로 경사지거나 또는 만곡될 수 있음을 이해해야 한다. 궁극적으로, 측패널(134)은 섀시의 허리 영역(190)과 대체로 정렬된다.
체결 시스템(180)은 상응하는 제2 체결 구성요소(184)에 재체결 가능하게 결합되도록 구성된 횡방향으로 대향하는 제1 체결 구성요소(182)를 포함할 수 있다. 도면에 도시된 실시양태에서, 제1 체결 구성요소(182)는 탄성 측패널(134) 상에 위치되고, 제2 체결 구성요소(184)는 섀시(132)의 전방 영역(122) 상에 위치된다. 일 측면에서, 각 체결 구성요소(182, 184)의 전방 또는 외면은 복수의 결합 요소를 포함한다. 제1 체결 구성요소(182)의 결합 요소는 제2 체결 구성요소(184)의 상응하는 결합 요소와 반복적으로 결합 및 결합 해제되어 3차원 구성으로 용품(120)을 해제 가능하게 고정하도록 구성된다.
체결 구성요소(182, 184)는 흡수 용품에 적합한 임의의 재체결 가능한 체결구, 예를 들어 접착 체결구, 점착 체결구, 기계적인 체결구 등일 수 있다. 특정 측면에서, 체결 구성요소는 성능 향상을 위하여 기계적인 체결 요소를 포함한다. 적합한 기계적인 체결 요소는 기하학적 형상의 물질, 예를 들어 훅, 루프, 가시형, 버섯형, 화살표, 볼 온 스템(ball on stem), 수형 정합 구성요소 및 암형 정합 구성요소, 버클, 스냅 등을 상호 체결함으로써 제공될 수 있다.
예시된 측면에서, 제1 체결 구성요소(182)는 훅 체결구를 포함하고, 제2 체결 구성요소(184)는 상보적인 루프 체결구를 포함한다. 대안적으로, 제1 체결 구성요소(182)는 루프 체결구를 포함할 수 있고, 제2 체결 구성요소(184)는 상보적인 훅 체결구일 수 있다. 다른 측면에서, 체결 구성요소(182, 184)는 상호 체결하는 유사한 표면 체결구, 또는 접착 및 점착 체결 요소, 예를 들어 접착 체결구 및 접착제-수용 랜딩 구역 또는 물질 등일 수 있다. 훅 및 루프의 형상, 밀도 및 중합체 조성이 체결 구성요소들(182, 184) 사이의 원하는 결합 수준을 얻도록 선택될 수 있음을 당업자는 인식할 것이다. 적합한 체결 시스템이 또한 이전에 인용된, 에이 플레처 등에 의해 2000년 6월 29일자로 공개된 PCT 특허 출원 제WO 00/37009호, 및 이전에 인용된, 2003년 11월 11일자로 올슨 등에게 허여된 미국 특허 제6,645,190호에 개시되어 있다.
도면에 도시된 실시양태에서, 체결 구성요소(182)는 연부(168)를 따라 측패널(134)에 부착된다. 이 실시양태에서, 체결 구성요소(182)는 탄성 또는 연장 가능하지 않다. 그러나, 다른 실시양태에서, 체결 구성요소는 측패널(134)과 일체일 수 있다. 예를 들어, 체결 구성요소는 측패널(134)에 그의 표면 상에서 직접 부착될 수 있다.
가능하게는 탄성 측패널을 갖는 것에 더하여, 흡수 용품(120)은 다양한 허리 탄성 부재를 포함하여 허리 개구 주위에 탄성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 도면에 도시된 바와 같이, 흡수 용품(120)은 전방 허리 탄성 부재(154) 및/또는 후방 허리 탄성 부재(156)를 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 특히 흡수 용품(120)에 체액 표시 시스템, 예를 들어 습윤 감지 장치를 포함시키는 것에 관한 것이다. 이와 관련하여, 도 3 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 흡수 용품(120)은 제2 전도성 요소(202)로부터 이격된 제1 전도성 요소(200)를 포함한다. 이 실시양태에서, 전도성 요소는 교차 없이 흡수 용품의 전방 영역(122)으로부터 후방 영역(124)으로 연장된다. 본 발명에 따르면, 전도성 요소(200, 202)는 상기한 전도성 부직 물질로부터 제조될 수 있다. 도 4에 도시된 실시양태에서, 전도성 요소(200, 202)는 분리된 별개의 스트립 또는 시트를 포함한다. 예를 들어, 스트립은 예를 들어 약 3 ㎜ 내지 약 12 ㎜의 폭을 가질 수 있는, 도 9에 도시된 슬릿을 포함할 수 있다.
제1 전도성 요소(200)는, 예를 들어 전도성 유체가 전도성 요소들 사이에 위치될 때 폐쇄될 수 있는 개방 회로를 형성하기 위하여 제2 전도성 요소(202)와 교차하지 않는다. 그러나, 다른 실시양태에서, 제1 전도성 요소(200) 및 제2 전도성 요소(202)는 섀시 내의 센서에 연결될 수 있다. 센서는 온도의 변화를 감지하는데 사용될 수 있거나, 또는 특정 물질, 예를 들어 대사산물의 존재를 감지하는데 사용될 수 있다.
도 3에 도시된 실시양태에서, 전도성 요소(200, 202)는 흡수 용품(120)의 전체 길이로 연장된다. 그러나, 다른 실시양태에서, 전도성 요소가 가랑이 영역(126)으로만 연장될 수 있거나, 또는 체액의 감지가 의도된 흡수 용품의 임의의 특정 위치로 연장될 수 있음을 이해해야 한다.
전도성 요소(200, 202)는 전도성 요소가 흡수 용품(120)에 의해 흡수된 체액과 접촉하도록 위치되는 한 임의의 적합한 위치에서 섀시(132)에 포함될 수 있다. 이와 관련하여, 전도성 요소(200, 202)는 일반적으로 외부 커버(140) 내측에 놓여진다. 사실상, 하나의 실시양태에서, 전도성 요소(200, 202)는 흡수 구조체(144)를 향하는 외부 커버(140)의 내측면에 부착되거나 또는 적층될 수 있다. 그러나, 대안적으로, 전도성 요소(200, 202)는 흡수 구조체(144) 상에 위치되거나 또는 라이너(142) 상에 위치될 수 있다.
전도성 요소(200, 202)를 신호 장치에 용이하게 연결하기 위해서, 제1 전도성 요소(200)는 제1 전도성 패드 부재(204)를 포함할 수 있고, 제2 전도성 요소(202)는 제2 전도성 패드 부재(206)를 포함할 수 있다. 패드 부재(204, 206)는 소비자에 의해 섀시 상에 설치되도록 의도된 신호 장치와 전도성 요소에 의해 형성된 개방 회로 사이를 신뢰성 있게 연결하도록 제공된다.
흡수 용품(120) 상의 전도성 패드 부재(204, 206)의 위치는 신호 장치가 장착되기를 원하는 위치에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 도 3, 도 5 및 도 6에서, 전도성 패드 부재(204, 206)는 용품의 허리 개구를 따라 전방 영역(122)에 위치된다. 반면, 도 4에서, 전도성 패드 부재(204, 206)는 용품의 허리 개구를 따라 후방 영역(124)에 위치된다. 그러나, 다른 실시양태에서, 흡수 용품(120)이 각 전도성 요소(200, 202)의 각 단부에 위치된 전도성 패드 부재를 포함할 수 있음을 이해해야 한다. 이 방식으로, 사용자는 신호 장치를 용품의 전방 또는 후방 상에 설치할지를 결정할 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 패드 부재가 용품의 측면을 따라 또는 용품의 가랑이 영역을 향해 위치될 수 있음을 이해해야 한다.
도 7을 참조하면, 예시적인 목적으로 전도성 패드 부재(204, 206)에 부착된 신호 장치(210)가 도시되어 있다. 신호 장치(210)는 상응하는 전도성 패드 부재에 전기적으로 연결된 한 쌍의 양쪽 단자를 포함한다. 흡수 용품(120) 내에 체액이 존재하면, 전도성 요소(200, 202)에 의해 형성된 개방 회로는 폐쇄되어 신호 장치(210)를 작동시킨다.
신호 장치(210)는 회로가 폐쇄된 것을 사용자에게 표시하기 위해서 임의의 적합한 신호를 방출할 수 있다.
실시예
예시적인 목적으로만 본 발명에 따라 제조된 베이스 웹의 전도성을 이하에 설명한다.
본 발명에 따라 탄소 섬유를 함유하는 전도성 부직 웹을 제조하였다. 미국 조지아주 서배너에 위치된, 공개적으로 접근 가능한 헐티 어드밴스트 머티어리얼즈 디벨롭먼트 센터(HERTY Advanced Materials Development Center)에 위치된 포드리니어 36" 초지기(Fourdrinier 36" paper machine) 상에서 전도성 부직 웹을 제조하였다.
북방 표백된 연목 크라프트 섬유(테라스 베이 펄프 인크.로부터의 LL19), 남방 연목 크라프트 섬유(아라크루즈 셀룰로오스(Aracruz Celulose)로부터의 유칼립투스) 및 탄소 섬유의 균질의 블렌드를 함유하는 단층 웹을 제조하였다. 사용된 탄소 섬유는 3 ㎜의 절단 길이를 갖는 토호 테낵스로부터 얻은 테낵스 150(TENAX 150) 섬유였다. 웹을 제조하는데 사용된 섬유 퍼니시는 94 중량%의 목재 펄프 섬유 및 6 중량%의 탄소 섬유를 함유하였다. 목재 펄프 섬유 블렌드는 75 중량%의 연목 및 25 중량%의 경목을 함유하였다.
파인바 태클(Finebar tackle)을 갖는 16" 벨로잇 DD 정제기(16" Beloit DD refiner)를 사용하여 연목 퍼니시를 365 CSF까지 정제하였다. 12" 스프라우트 트윈 유동 정제기(12" Sprout Twin Flow refiner)를 사용하여 경목 퍼니시를 365 CSF까지 정제하였다. 건조 목재 펄프 섬유의 10 kg/Mton으로 퍼니시에 (미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의) 헐큘레스로부터의 키메네 6500(Kymene 6500)을 첨가하였다. 헤드박스에 공급된 스톡의 컨시스턴시는 약 2.43 중량%였다.
이하의 표에 나타낸 바와 같이, (미국 아이오와주 시더 래피즈 소재의) 펜포드 프로덕츠(Penford Products)로부터의 스타치 PG280(starch PG280) 및 (미국 미시건주 미드랜드 소재의) 다우 케미컬(Dow Chemical)로부터의 라텍스 CP620NA(latex CP620NA)(카르복시레이티드 스티렌-부타디엔 라텍스)로 형성된 전도성 부직 웹을 또한 양쪽 측면 상에 코팅하였다.
샘플의 제조 시, 습윤 형성된 웹을 제1 세트의 건조기 캔과 접촉시켰다. 제1 세트의 건조기 캔 이후, 웹을 사이즈 프레스를 통해 공급한 후 제2 세트의 건조기 캔과 접촉시켰다.
샘플에 대한 공정 조건을 이하에 나타내었다:
Figure 112011046992646-pct00001
그런 다음, 생성된 웹을 저항에 대해 시험하였다. 이하의 결과를 얻었다:
Figure 112011046992646-pct00002
테스트웍스 3 소프트웨어(TESTWORKS 3 software)가 구비된, 미국 미네소타주 에덴 프레어리 소재의 MTS에 의해 제조된 인장 시험기를 사용하여 샘플을 인장 강도에 대해 시험하였다. 시험기를 이하의 시험 조건으로 설정하였다:
게이지 길이 = 75 ㎜
크로스헤드 속도 = 300 ㎜/분
시편 폭 = 1 in(25.4 ㎜)
파단 시의 피크 하중을 물질의 인장 강도로서 기록하였다.
특히 첨부된 청구항에 개시되어 있는 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고, 당업자에 의해 본 발명에 이들 및 다른 변경 및 변형이 실시될 수 있다. 추가적으로, 다양한 실시양태의 측면이 전체적으로 또는 부분적으로 호환될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 당업자는 전술한 서술이 예시만을 위한 것이고 이러한 첨부된 청구항에 더 서술된 본 발명을 제한하려는 의도는 아님을 이해할 것이다.

Claims (20)

  1. 50 중량% 이상의 양의 펄프 섬유를 함유하는 부직 베이스 웹을 포함하는 부직 물질로서,
    펄프 섬유는 350 mL 이상의 캐나다 표준 여수도(Canadian Standard Freeness)를 갖는 연목 섬유를 포함하고, 부직 베이스 웹은 5 중량% 내지 15 중량%의 양으로 전도성 섬유를 더 포함하고, 전도성 섬유는 85% 이상의 순도를 갖는 탄소 섬유를 포함하고, 펄프 섬유는 탄소 섬유와 혼합되고, 베이스 웹은 길이 방향 및 폭 방향을 갖고, 베이스 웹은 5900 gf 이상의 길이 방향 인장 강도를 갖고, 베이스 웹은 40 gsm 미만의 기본 중량을 갖고 크레이핑되지 않은 것이고, 탄소 섬유는 1 ㎜ 내지 6 ㎜의 길이를 갖고, 베이스 웹은 0 cc/g 초과 2 cc/g 미만의 벌크를 갖고, 베이스 웹은 습윤 증강제(wet strength agent)를 함유하고, 베이스 웹은 100 Ohms/square 미만의 저항을 갖는 부직 물질.
  2. 제1항에 있어서, 3 ㎜ 내지 12 ㎜의 폭을 갖는 부직 물질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 습윤 증강제가 폴리아미노아미드-에피클로로히드린 수지를 포함하는 부직 물질.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 베이스 웹이 85 중량% 이상의 양으로 연목 섬유를 함유하는 부직 물질.
  5. 제2항에 있어서, 스풀에 권취되는 부직 물질.
  6. 제5항에 있어서, 스풀에 트래버스 권취(traverse winding)되는 부직 물질.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 염색되는 부직 물질.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 부직 웹이 15 gsm 이상의 기본 중량을 갖는 부직 물질.
  9. 다공성 형성 표면 상에 섬유의 수성 현탁액을 퇴적시켜 습윤 웹을 형성하는 단계 - 섬유의 수성 현탁액은 탄소 섬유와 혼합된 연목 섬유를 포함하고, 탄소 섬유는 1 ㎜ 내지 6 ㎜의 길이를 갖고 85% 이상의 순도를 갖고, 탄소 섬유는 존재하는 섬유의 총 중량을 기준으로 5% 내지 15%의 양으로 존재함 -;
    웹을 평탄화시키는 단계;
    웹을 건조시키는 단계; 및
    웹을 3 ㎜ 내지 10 ㎜의 폭을 갖는 복수의 슬릿으로 슬릿팅하는 단계 - 각각의 슬릿은 개별 스풀에 권취되고, 슬릿은 스풀에 트래버스 권취됨 -
    를 포함하고, 상기 웹은 0 cc/g 초과 2 cc/g 미만의 벌크를 갖는, 전도성 종이 웹의 제조 방법.
  10. 제9항에 있어서, 연목 섬유가 350 mL 초과의 캐나다 표준 여수도를 갖는 방법.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 탄소 섬유는, 웹이 형성될 때 탄소 섬유로부터 제거되는 수용성 사이징으로 코팅되는 방법.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 탄소 섬유가 88% 이상의 순도를 갖는 방법.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 슬릿이 1 g/cc 미만의 최종 벌크를 갖는 방법.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서, 웹이 950 PLI 이상의 압력에서 캘린더링에 의해 평탄화되는 방법.
  15. 제9항 또는 제10항에 있어서, 펄프 섬유의 수성 현탁액을 먼저 형성한 후, 섬유를 형성 표면 상에 퇴적시키기 전에 탄소 섬유를 수성 현탁액에 주입하는 방법.
  16. 제9항 또는 제10항에 있어서, 습윤 증강제를 웹에 혼입시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제9항 또는 제10항에 있어서, 건조된 웹이 롤로 권취되고, 롤은 그 후 웹이 슬릿팅될 때 중심 구동되어 풀리는 방법.
  18. 제17항에 있어서, 복수의 슬릿이 교대의 방식으로 분할되어 제1 그룹의 슬릿 및 제2 그룹의 슬릿을 형성하고, 제1 그룹의 슬릿은 제1 세트의 대응 스풀에 공급되고, 제2 그룹의 슬릿은 제2 그룹의 대응 스풀에 공급되는 방법.
  19. 제9항 또는 제10항에 있어서, 각각의 스풀은, 슬릿이 대응 스풀에 권취될 때 슬릿의 장력을 제어하기 위해 대응 웹 장력 장치와 조합되는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 장력 장치는, 슬릿이 스풀에 권취될 때 슬릿과 연통하는 댄서 롤을 함유하고, 슬릿을 스풀에 트래버스 권취하기 위해 스풀 상으로 슬릿을 유도하는 트래버스 아암을 더 포함하는 방법.
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