KR19990087599A - 상면시이트가 덜 들러붙는 흡수제품 - Google Patents

상면시이트가 덜 들러붙는 흡수제품 Download PDF

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크리스토퍼 필립 비윅-손택
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 액체 투과성 상면시이트, 흡수코어 및 통기성 배면시이트를 포함하는 흡수제품에 관한 것이다. 본 흡수제품은 상면시이트와 흡수코어 사이에 유체 접촉각 구배를 갖고, 착용자의 피부에 대해 들러붙는 경향이 적다.

Description

상면시이트가 덜 들러붙는 흡수제품
많은 소비자들이 흡수제품 분야, 특히 생리대 분야에서 높은 보호성 및 안락감 둘다를 줄 수 있는 제품을 필요로 한다.
개선된 안락감을 주는 매우 바람직한 수단중 하나는 흡수제품의 개발을 통한 것이며 이는 예를 들면 보다 얇은 제품을 사용함으로써 인체의 굴곡에 더 쉽게 들어맞게 하는 것이다. 이러한 제품의 단점은 착용자와 흡수제품간의 접촉이 증가된 결과로 피부와 제품간의 간격이 감소되어 제품 자체내에 있거나 제품과 착용자의 신체 사이에 있는 공기의 잔류 시간이 증가된다는 것이다. 결과적으로 제품내의 공기의 교환이 덜 빈번해진다. 착용자 피부의 온도가 증가함에 따라 땀이 나거나 불쾌감이 들 수 있고 이러한 문제점을 통상적으로 "들러붙음(stickiness)"이라고 한다. 스트레스가 있는 착용 조건, 즉 무덥고 습한 환경에서 착용할때, 착용 기간이 길어질때 또는 운동을 할 때, 들러붙음 때문에 궁극적으로는 흡수제품의 착용자 대향 표면이 착용자의 피부에 적어도 부분적으로 붙는 결과가 생긴다.
안락감의 측면에서 소비자의 요구를 충족시키는 또다른 수단은 특정 상면시이트를 사용하는 것이다. 상면시이트의 제조에 통상적으로 사용되는 물질은 부직 섬유층 또는 천공 성형된 필름으로 성형된 중합체이다. 이러한 상면시이트, 특히는 성형된 필름을 도입키는 일은 유체 포획, 재습윤성 감소 및 차폐능이라는 측면에서 매우 바람직하다. 그러나, 이들의 합성 성질은 흡수제품의 들러붙음에 상당히 기여를 한다. 더욱이, 바람직하지 못한 피부 감촉의 문제점은 흡수제품이 신체에 보다 잘 들어맞도록 개선됨에 따라 악화된다.
흡수제품에 통기성 배변시이트를 사용하는 것은 안락감을 개선시키기 위한 또다른 공지된 수단이다. 그러나, 중합체성 상면시이트 및/또는 개선된 신체 맞춤성을 갖는 흡수제품에 통기성 배면시이트를 도입하는 것은 제품의 바람직하지 못한 피부 감촉의 문제점을 만족스러울 정도로 해결하지는 못하는 것으로 밝혀졌다. 더욱이, 개구의 크기를 증가시키고/시키거나 배면시이트의 개방 면적을 증가시킴으로써 배면시이트의 통기성을 증가시키는 것은 상기 문제점을 해결하는데 효과적이지 못함이 밝혀졌으며 어떤 경우에는 사용자의 가멘트(garment)를 통한 습윤이 과도하게 증가되는 결과가 생긴다.
따라서, 개선된 피부 감촉을 제공하면서도 피부 들러붙음 문제를 감소시키는, 개선된 안락감과 신체 맞춤성을 갖는 흡수제품을 제공할 필요가 있다.
본 발명에 이르러, 이러한 문제점은 통기성 배면시이트를 중합체성 상면시이트와 함께 사용하되, 상면시이트와 코어 사이에 유체 접촉각 구배(fluid contact angle)가 있도록 함으로써 해결할 수 있음이 밝혀졌다. 이러한 구배는 실리콘 및 클로로플루오로카본과 같은 저 표면에너지 물질을 사용하거나 단지 저 표면에너지 처리하여 달성할 수 있다.
이러한 저 표면에너지 물질을 사용하면 제품이 신체에 밀착되면서도 흡수제품의 상면시이트의 소수성이 증가하여 상면시이트의 들러붙음이 감소된다고 생각된다. 더욱이 본 발명의 예상치 못한 장점은 통기성 배면시이트의 도입과 관련된 개선된 피부 감촉 잇점이며, 이는 저 표면에너지 처리된 상면시이트를 갖지 않는 흡수제품에서는 관찰되지 않는 것이다.
흡수제품에서 표면에너지 구배를 사용하는 것은 당해 분야에 잘 공지되어 있으며, 예를 들면 표면에너지 구배를 나타내는 유체 수송 웹을 개시하는, 계류중인 미국 특허 출원 제 08/442 935 호에 기재되어 있다.
발명의 요약
본 발명의 첫 번째 양태는 액체 투과성 상면시이트, 흡수코어 및 통기성 배면시이트를 포함하는 일회용 흡수제품에 관한 것이다. 코어는 상기 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치한다. 배면시이트, 코어 및 상면시이트는 각각 하나이상의 층을 갖고, 이 층들 각각은 착용자 대향 표면 및 가멘트 대향 표면을 갖고 이들 표면 각각은 유체 접촉각을 갖는다. 흡수제품은 코어의 착용자 대향 표면으로부터 연장되고 이를 포함하고, 상면시이트의 착용자 대향 표면을 포함하는 상부(top portion)를 갖는다. 상기 상부내의 하나이상의 층의 가멘트 대향 표면은 그에 인접한 층의 착용자 대향 표면의 유체 접촉각보다 더 큰 유체 접촉각을 갖는다. 배면시이트는 500㎛ 내지 5㎛의 평균 직경을 갖는 개구를 갖는 중합체성 필름을 포함하는 하나이상의 층을 포함한다.
본 발명의 두 번째 양태는 상부내의 하나이상의 상기 층의 착용자 대향 표면이 동일한 층의 가멘트 대향 표면의 유체 접촉각보다 더 큰 유체 접촉각을 갖는 흡수제품에 관한 것이다.
본 발명은 사용자의 피부에 덜 들러붙는, 기저귀, 생리대 및 실금자용 패드와 같은 일회용 흡수제품에 관한 것이다.
본 발명은 생리대, 아기 기저귀, 실금자용품 및 팬티라이너와 같은 일회용 흡수제품에 관한 것이다. 전형적으로 이러한 제품은 액체 투과성 상면시이트, 배면시이트 및 상기 상면시이트와 상기 배면시이트 사이에 위치된 흡수코어를 포함한다. 상면시이트, 배면시이트 및 흡수코어는 각각 착용자 대향 표면 및 가멘트 대향 표면을 갖는다. 상면시이트의 가멘트 대향 표면 및 배면시이트의 착용자 대향 표면은 흡수제품의 주변부에서 서로 연결되어 있다.
배면시이트
본 발명에 따른 흡수제품은 필수 구성요소로서 통기성 배면시이트를 포함한다. 배면시이트의 주 기능은 흡수구조물내에 흡수되고 보유된 배출물이 속바지, 팬티, 파자마 및 속옷과 같은, 흡수제품에 접촉하는 물품들을 적시는 것을 방지하는 것이다. 그러나, 그 외에도 본 발명의 통기성 배면시이트는 증기 및 공기 둘다를 배면시이트를 통해 수송시킴으로써 공기가 배면시이트 안팎으로 순환할 수 있게 한다.
본 발명에 따라 통기성 배면시이트는 하나이상의 기체 투과성 층을 포함한다. 적합한 기체 투과성 층은 2-차원적 평면 미세- 및 거대-다공성 필름, 거시적으로 확장된 필름 및 천공 성형된 필름을 포함한다. 본 발명에 따라 상기 층내의 개구는 임의의 형상을 가질 수 있으나, 바람직하게는 구형 또는 타원형이고 또한 다양한 크기를 가질 수 있다. 전형적으로 이러한 개구는 5㎛ 내지 500㎛의 평균 직경을 갖는다. 본원에서 사용하기에 적합한 2-차원적 평면 다공성 필름은 직경이 200㎛ 내지 5㎛인 개구를 갖는다. 2-차원적 평면 미세-다공성 층은 평균 직경이 150㎛ 내지 5㎛, 바람직하게는 120㎛ 내지 5㎛, 가장 바람직하게는 90㎛ 내지 5㎛의 개구를 갖는다. 2-차원적 평면 거대-다공성 층은 평균 직경이 90㎛ 내지 200㎛인 개구를 갖는다. 거시적으로 확장된 필름층 및 천공 성형된 층은 평균 직경이 75㎛ 내지 500㎛인 개구를 갖고 바람직하게는 전형적으로 총 배면시이트 표면적의 5% 이상, 바람직하게는 10% 내지 35%의 개방 면적을 가질 수 있다. 개구는 바람직하게는 층의 전 표면에 걸쳐 균일하게 분포되지만, 단지 특정 영역에만 개구를 갖는 층도 고안할 수 있다.
배면시이트의 적합한 2-차원적 평면 층은 당해 분야에 공지된 임의의 물질로 제조될 수 있지만, 바람직하게는 시판되는 중합체성 물질로부터 제조된다. 적합한 물질은 예를 들면 통기성 의복에 적용되는 것으로 당해 분야에 공지된 고레텍스(Goretex)(TM) 또는 심파텍스(Sympatex)(TX)형 물질이다. 기타 적합한 물질에는 미국 미네소타주 세인트폴 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 캄파니(Minnesota Mining and Manufacturing Company)의 XMP-1001이 포함된다. 본원에서 사용된 용어 "2-차원적 평면층"이란 깊이가 1.5㎜ 미만, 바람직하게는 1㎜ 미만, 더욱 바람직하게는 0.5㎜ 미만인 층을 말하며, 이 때 개구는 그의 길이를 따라 균일한 평균 직경을 갖고 층의 평면으로부터 돌출되어 있지 않다. 본 발명에서 배면시이트로서 사용하기 위한 천공된 물질은 EPO 293 482 및 여기에서 언급된 참고문헌에 기술된 것과 같은, 당해 분야에 공지된 임의의 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 천공된 물질을 또한 전기 스파크 또는 방전 공정을 사용하여 제조할 수 있다. 그외에도 이러한 임의의 방법에 의해 제조된 개구의 치수를, 배면시이트층의 평면을 가로질러 힘을 가함으로써(즉 층을 신장시킴으로써) 증가시킬 수 있다.
적합한 천공 성형된 필름에는 층의 가멘트 대향 표면의 수평 평면을 지나 코어쪽으로 연장되어 돌기를 형성하는 개별적인 개구를 갖는 필름이 포함된다. 돌기는 그의 종결 말단에서 오리피스(orifice)를 갖는다. 바람직하게는 상기 돌기는 미국 특허 제 3,929,135 호에 기술된 것과 유사한 깔때기 모양이다. 평면내에 위치된 개구 및 돌기 자체의 종결 말단에 위치된 오리피스는 환상 또는 비환상일 수 있지만, 단 돌기의 종결 말단에서 오리피스의 횡단면 치수 또는 면적은 층의 가멘트 대향 표면내에 위치된 개구의 횡단면 치수 또는 면적보다 작다. 바람직하게는 상기 천공 예비성형된 필름은 일방향성이어서(uni directional), 이들은 코어를 향해 완전히는 아니지만 적어도 실질적으로는 단일 방향으로 유체를 수송한다. 본원에서 사용하기에 적합한 거시적으로 확장된 필름은 예를 들면 미국 특허 제 4 637 819 호 및 미국 특허 제 4 591 523 호에 기술된 필름을 포함한다.
본 발명에 따라 배면시이트는 상기 기체 투과성 층외에도 부가적인 배면시이트 층을 포함할 수 있다. 상기 부가적인 층은 상기 기체 투과성 층 근처에 또는 그 위 아래에 위치된다. 부가적인 층은 배면시이트의 기체 투과성을 감소시키지 않는 임의의 물질로 되어 있을 수 있다. 바람직하게는 배면시이트의 제 2 층은 섬유상 직물 층이다.
배면시이트는 전형적으로 흡수구조물 전체에 걸쳐 연장되어 측부 플랩(sideflap), 측부 래핑 요소 또는 윙(wing)의 일부분 또는 전체를 이룰 수 있다.
흡수코어
본 발명에 따라, 흡수코어는 (a) 바람직하게는 선택적인 2차 유체 분배층을 갖는 선택적인 1차 유체 분배층; (b) 유체 저장층; (c) 저장층 아래에 놓인 선택적인 섬유상("더스팅"(dusting))층; 및 (d) 기타 선택적인 구성요소를 포함할 수 있다. 본 발명에 따르면 흡수코어는 최종 용도에 따라 임의의 두께를 가질 수 있다. 흡수제품이 생리대 또는 팬티라이너인 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 코어의 두께는 15㎜ 내지 1㎜, 바람직하게는 10㎜ 내지 1㎜, 가장 바람직하게는 7㎜ 내지 1㎜일 수 있다.
a. 1차/2차 유체 분배층
본 발명에 따른 흡수코어의 또다른 선택적 구성요소는 1차 유체 분배층 및 2차 유체 분배층이다. 1차 분배층은 전형적으로 상면시이트 아래에 놓이고 상면시이트와 유체 연통한다. 상면시이트는 포획된 유체를 이 1차 분배층에 수송하여 유체가 궁극적으로 저장층으로 이동하도록 한다. 1차 분배층을 통한 유체의 이러한 이동은 흡수제품의 두께를 통해서 뿐만 아니라 그 길이 및 너비 방향으로도 이루어진다. 선택적이지만 바람직한 2차 분배층은 전형적으로 1차 분배층 아래에 놓이고 이 1차 분배층과 유체 연통한다. 이 2차 분배층의 목적은 1차 분배층으로부터 유체를 쉽게 포획하여 이를 그 아래에 놓인 저장층으로 재빨리 수송하는 것이다. 이로써 그 아래에 있는 저장층의 유체 용량이 충분히 활용될 수 있다. 유체 분배층은 이러한 분배층에 전형적인 임의의 물질로 구성될 수 있다.
b. 유체 저장층
유체 저장층은 1차 또는 2차 분배층 아래에 있고 이들과 유체 연통한다. 유체 저장층은 임의의 통상적인 흡수물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 바람직하게는 유체 저장층은 통상적으로 적합한 담체와 함께 "하이드로겔", "초흡수제", "하이드로콜로이드"라고 불리는 흡수성 겔화 물질을 포함한다.
흡수성 겔화 물질은 수성 체액을 다량으로 흡수할 수 있고 추가로 이렇게 흡수된 체액을 적당한 압력하에서 보유할 수 있다. 흡수성 겔화 물질은 적합한 담체내에 균일하거나 비균일하게 분산될 수 있다. 적합한 담체가 흡수성 겔화 물질만큼 흡수성인 경우, 이를 단독으로 사용할 수도 있다.
본원에서 사용하기에 적합한 흡수성 겔화 물질은 가장 흔히는 실질적으로 비수용성이고, 약하게 가교결합되고, 부분적으로 중화된 중합체성 겔화 물질을 포함한다. 이러한 물질은 물과 접촉되면 하이드로겔을 형성한다. 이러한 중합체는 당해 분야에 잘 공지된 중합가능한 불포화 산-함유 단량체로부터 제조될 수 있다.
적합한 담체는 플러프(fluff) 및/또는 티슈 형태의, 천연, 개질되거나 합성된 섬유, 특히는 개질되거나 개질되지 않은 셀룰로스 섬유와 같은, 흡수구조물에 통상적으로 사용되는 물질을 포함한다. 적합한 담체는 흡수성 겔화 물질과 함께 사용될 수 있으나, 이들은 단독 또는 조합으로 사용될 수도 있다. 생리대 및 팬티라이너에서는 티슈 또는 티슈 라미네이트가 가장 바람직하다.
본 발명에 따라 제조된 흡수구조물의 실시양태는 티슈를 그 자체로 접어 형성한 이중층 티슈 라미네이트를 포함한다. 이들 층은 예를 들면 접착제, 기계적 인터록킹(interlocking) 또는 수소 다리 결합에 의해 서로 연결될 수 있다. 상기 층들 사이에 흡수성 겔화 물질 또는 기타 선택적인 물질이 함유될 수도 있다.
강화된 셀룰로스 섬유와 같은 개질된 셀룰로스 섬유를 사용할 수 있다. 합성 섬유를 사용할 수도 있는데 여기에는, 셀룰로스 아세테이트, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 아크릴(예를 들면 오를론(Orlon)), 폴리비닐 아세테이트, 비-가용성 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드(예를 들면 나일론(Nylon)), 폴리에스테르, 이성분 섬유, 삼성분 섬유, 이들의 혼합물 등으로 만들어진 것들이 포함된다. 바람직하게는 섬유 표면은 친수성이거나 친수성이도록 처리된다. 저장층은 액체 보유성을 개선시키기 위해서 펄라이트(Perlite), 규조토, 버미큘라이트(Vermiculite) 등와 같은 충진제 물질을 포함할 수도 있다.
흡수성 겔화 물질이 담체내에 균일하지 않게 분산되는 경우에도, 저장층은 국소적으로는 균일할 수 있다. 즉 저장층내에서 한 방향 또는 여러 방향으로 분포 구배를 가질 수 있다. 균일하지 않은 분포는 또한 흡수성 겔화 물질을 부분적으로 혹은 완전히 감싸는 라미네이트 또는 담체를 말하는 것일 수 있다.
c. 선택적 섬유("더스팅")층
본 발명에 따른 흡수코어내에 봉입되는 선택적인 구성요소는 저장층에 인접하거나, 바람직하게는 저장층 아래에 놓이는 섬유층이다. 이 섬유층은 전형적으로는 "더스팅" 층이라고도 불리는데, 왜냐하면 섬유층은 흡수코어를 제조하는 동안에 저장층내의 흡수성 겔화 물질이 침적되는 기재를 제공하기 때문이다. 실제로, 흡수성 겔화 물질이 섬유, 시이트 또는 스트립과 같은 거대 구조물 형태로 존재하는 경우에, 이러한 섬유 "더스팅"층은 필요가 없다. 그러나, 이러한 "더스팅"층은 유체를 패드의 길이를 따라 신속하게 흡상시키는 것과 같은 추가의 유체-취급 능력을 제공한다.
d. 흡수구조물의 기타 선택적인 구성요소들
본 발명에 따른 흡수코어는 흡수성 웹에 통상적으로 존재하는 기타 선택적인 구성요소를 포함할 수 있다. 예를 들면, 흡수코어의 각각의 층 내부 또는 각 층들 사이에 보강 스크림을 위치시킬 수도 있다. 이러한 보강 스크림은 유체 수송에 대한 계면 장애물을 형성하지 않도록 하는 구조를 가져야 한다. 흡수구조물이 열결합에 의해 통상적으로 달성되는 구조적 일체성을 갖게 되면, 보강 스크림은 열결합된 흡수구조물에 통상적으로 요구되지 않는다.
본 발명에 따른 흡수코어에 포함될 수 있고 바람직하게는 1차 또는 2차 유체 분배층에 가깝게 제공되거나 떨어져서 제공되는 기타 구성요소는 탈취제이다. 활성 탄소는 기타 탈취제, 특히 적당한 제올라이트 또는 클레이(clay) 물질로 코팅되거나 이와 함께 흡수구조물내에 선택적으로 도입될 수 있다. 이러한 구성요소들은 임의의 바람직한 형태로 도입될 수 있지만 종종 개별적인 입자로서 포함된다.
상면시이트
상면시이트는 단일층 또는 다층을 포함할 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 상면시이트는 상면시이트의 사용자 대향 표면을 제공하는 제 1 층 및 제 1 층과 흡수구조물/코어 사이의 제 2 층을 포함한다.
상면시이트 전체적으로 각각의 층은 개별적으로 유연하고 부드럽고 착용자의 피부에 무자극성일 필요가 있다. 또한 한 방향 또는 두 방향으로 연장되도록 하는 탄성 특성을 가질 수 있다. 본 발명에 따라 상면시이트는 상기 목적에 맞고 당해 분야에 공지된 임의의 물질, 예를 들면 부직물, 필름 또는 이들의 조합으로부터 제조될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 상면시이트의 하나이상의 층은 소수성의 액체 투과성 천공된 중합체성 필름을 포함한다. 바람직하게는 상부층은 액체를 착용자 대향 표면으로부터 흡수구조물을 향해 보다 쉽게 수송되도록 하는 개구를 갖는 필름 물질로 제조되고, 이에 대해서는 예를 들면 미국 특허 제 3 929 135 호, 미국 특허 제 4 151 240 호, 미국 특허 제 4 319 868 호, 미국 특허 제 4 324 426 호, 미국 특허 제 4 343 314 호, 미국 특허 제 4 591 523 호 및 미국 특허 제 4 780 352 호에 상세히 기술되어 있다. 한편으로는, 상면시이트층은 두 개의 섬유층 사이에 천공된 필름을 포함하는 라미네이트일 수 있다.
상면시이트는 전형적으로 흡수구조물 전체를 가로질러 연장되고 바람직한 측부 플랩, 측부 래핑 요소 또는 윙내로 연장되어 그 일부 또는 전체를 이룰 수 있다.
유체 접촉각
본 발명에 따라 흡수제품은 코어의 착용자 대향 표면으로부터 연장되고 이를 포함하며 상면시이트의 착용자 대향 표면을 포함하는 상부를 갖는다.
본 발명의 첫 번째 양태에 따르면, 상기 상부내의 임의의 층은 착용자 대향 표면 및 가멘트 대향 표면을 갖고, 이들 표면 각각은 유체 접촉각을 가지며, 상기 상부내의 상기 하나이상의 층의 가멘트 대향 표면은 그에 인접한 층의 착용자 대향 표면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 갖는다.
본 발명의 두 번째 양태에 따라, 상기 상부내의 임의의 층은 착용자 대향 표면 및 가멘트 대향 표면을 갖고, 이들 표면 각각은 유체 접촉각을 가지며, 상기 상부내의 상기 하나이상의 층의 착용자 대향 표면은 동일한 층의 가멘트 대향 표면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 갖는다.
이론적으로 접촉각 구배는 상기 상부내의 임의의 층의 임의의 표면(착용자 대향 또는 가멘트 대향) 사이에 존재할 수 있다. 따라서, 유체 접촉각 구배는 동일층의 착용자 대향 표면 및 가멘트 대향 표면을 가로질러 존재할 수 있거나, 상기 하부내의 하나이상의 층의 가멘트 대향 표면과 인접한 층의 인접한 표면 사이, 즉 착용자와 상면시이트의 제 1 층의 가멘트 대향 표면 사이에 존재할 수 있거나, 제 1 층의 가멘트 대향 표면과 상면시이트의 제 2 층의 착용자 대향 표면 사이에 존재할 수 있거나, 상면시이트의 착용자 대향 표면과 가멘트 대향 표면 사이 또는 임의의 후속되는 상면시이트 층들 사이에 존재할 수 있다. 또한, 각각 특정 접촉각 관계를 나타내는 층들을 조합하여 상기 상부내에 연속 접촉각 구배를 형성시킬 수 있음을 예견할 수 있다.
바람직하게는 상기 상부내의 두 개의 인접한 표면들간의 유체 접촉각의 차는 10°이상, 바람직하게는 20°이상이어야 하고, 보다 낮은 표면에너지를 갖는 표면은 약 90°이상, 바람직하게는 100°이상, 더욱 바람직하게는 110°이상, 가장 바람직하게는 120°이상의 유체 접촉각을 가져야 한다.
표면에너지 구배를 사용함과 관련된 원리는 본원에서 참고로 인용된, 계류중인 미국 특허 출원 제 08/268404 호, 미국 특허 제 08/326571 호 및 미국 특허 제 08/442935 호에 요약되어 있다.
본 발명에 따르면 표면을 보다 소수성으로 만듦으로서 층의 접촉각을 증가시킬 수 있다. 본 발명에 따른 상면시이트를 제조하기 위해서는, 폴리에틸렌의 시이트를 드럼상에 압출시키고, 여기서 진공 성형시켜 천공 성형된 필름으로 만들고 이어서 경우에 따라, 본원에서 참고로 인용된 1982년 9월 28일자로 토마스(Thomas) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,351,784 호; 1984년 6월 26일자로 토마스 등에게 허여된 미국 특허 제 4,456,570 호; 및 1985년 8월 13일자로 토마스 등에게 허여된 미국 특허 제 4,535,020 호에 교시된 내용에 따라 코로나(corona) 방전 처리시킨다. 천공 성형된 필름의 착용자 대향 표면을 비교적 낮은 표면에너지를 갖도록 하는 표면 처리에 적용시키고 바람직하게는 경화시킨다. 적합한 표면 처리 방법은 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 코닝(Dow Corning)으로부터 제조되고 실-오프(Syl-Off) 7677로서 시판되는 실리콘 릴리이스 코팅(silicone release coating) 100 중량부에 실-오프 7048로서 시판되는 가교결합제가 10중량부로 첨가된 것을 사용하는 것이다. 다른 적합한 표면 처리 방법은 미국 뉴욕주 워터포드 소재의 제네랄 일렉트릭 캄파니, 실리콘 프로덕츠 디비전(General Electric Company, Silicone Products Division)로부터 시판되는 두 개의 실리콘의 블렌드인 상표명 UV 9300 및 UV 9380C-D1의 100중량부:2.5중량부 블렌드를 포함하는 자외선 경화성 실리콘의 코팅이다. 이러한 실리콘 블렌드가 성형된 필름상에서 사용될 때, 코팅 수준은 표면적 1 평방 미터당 0.25g, 바람직하게는 0.5 내지 0.8g의 실리콘이지만, 기타 코팅 수준도 상면시이트의 성질과 유체의 특성 등에 따른 특정 용도에 적합한 것으로 밝혀졌다.
다른 적합한 처리 물질에는 플루오로중합체(예를 들면 "테플론(TEFLON)"이라는 상표로 시판되는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE))와 같은 불화 물질 및 클로로플루오로중합체가 포함되나 이에 국한되지는 않는다. 표면에너지를 낮추는데 적합한 것으로 판명된 다른 물질에는 광유, 라텍스, 파라핀 등과 같은 탄화수소가 포함되나, 실리콘 물질이 생물학적 적합성을 고려하는 흡수제품에 사용하기에 적합하다. 본원에서 사용된 "생물학적 적합성(biocompatible)"이란 당-단백질, 혈소판 등과 같은 생물학적 물질 또는 생물에 대해 낮은 고유 흡착도를 갖는, 달리 말하자면 낮은 친화력을 갖는 물질을 말하는 것이다. 이와 같은 물질은 사용 조건하에서, 다른 물질들에 비해 더 큰 정도로 생물학적 물질의 침착에 견디는 경향이 있다. 이러한 성질 때문에 이들은 후속적인 유체 취급시에 필요로 하는 표면에너지 성질을 보다 잘 유지할 수 있게 된다. 생물학적 적합성이 없으면, 생물학적 물질의 침착 경향이 증가하여 표면의 조도(roughness) 또는 비균일성이 증가되며, 견인력(drag force) 또는 유체 이동에 대한 저항성이 증가된다. 결과적으로, 생물학적 적합성은 견인력의 감소 또는 유체 이동에 대한 저항성의 감소에 상응하며, 유체가 표면에너지 구배 및 모세관 구조에 보다 빠르게 접근하도록 한다. 실질적으로 동일한 표면에너지를 유지함으로써 후속적인 또는 지속적인 유체 침착을 위해 원래의 표면에너지 차를 유지한다.
그러나, 생물학적 적합성은 저 표면에너지와 동의어는 아니다. 폴리우레탄과 같은 몇몇 물질은 어느 정도는 생물학적 적합성을 나타내지만 비교적 높은 표면에너지를 나타내기도 한다. 실리콘 및 불화 물질로서 현재 바람직한 물질은 유리하게 낮은 표면에너지 및 생물학적 적합성 둘다를 나타낸다.
폴리에틸렌 필름의 리본을 천공 성형된 필름으로 전환시키는 또다른 바람직한 방법은 물 등으로 이루어진 고압 유체 제트를 필름의 하나이상의 표면에 대해 적용시키고, 바람직하게는 그와 동시에 상기 필름의 반대쪽 면에 인접하게 진공을 가하는 것이다. 이러한 방법은 본원에서 참고로 인용된, 1986년 9월 2일자로 쿠로(Curro) 등에게 허여된, 일반 양도된 미국 특허 제 4,609,518 호; 1986년 12월 16일자로 쿠로 등에게 허여된 미국 특허 제 4,629,643 호; 1987년 1월 20일자로 오울렛(Ouellette) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,637,819 호; 1987년 7월 21일자로 린만(Linman) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,681,793 호; 1987년 9월 22일자로 쿠로 등에게 허여된 미국 특허 제 4,695,422 호; 1988년 10월 18일자로 쿠로 등에게 허여된 미국 특허 제 4,778,644 호; 1989년 6월 13일자로 쿠로 등에게 허여된 미국 특허 제 4,839,216 호; 및 1989년 7월 11일자로 리온스(Lyons) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,846,821 호에 보다 자세히 기술되어 있다. 천공 성형된 필름을 경우에 따라서는 코로나 방전 처리할 수도 있다. 천공 성형된 필름의 제 1 표면에 실리콘 릴리이스 코팅을 적용시키거나 프린팅시킬 수 있고 이를 바람직하게는 경화시킨다. 실리콘으로 처리된 표면의 표면에너지는 상면시이트의 비-처리 표면보다 낮다.
한편으로, 낮은 표면에너지를 나타내는 층, 예를 들면 천공된 중합체성 상면시이트 또는 라미네이트 상면시이트 층은, 제조 공정 동안에 이 층을 소수성으로 유지하기 위해서 제조 공정 동안에 이 층에 도입된 저 표면에너지 물질을 가질 수 있다. 라미네이트 상면시이트의 경우, 하나이상의 섬유층을 저 표면에너지 물질로 처리된 섬유로부터 제조하거나, 라미네이트 자체를 제조하기 전에 섬유층을 처리한다. 이어서 이러한 층은 상기 표면에 적용된 저 표면에너지 물질을 가질 수 있다. 전형적으로, 상기 층은 저 표면에너지 물질로 된 층의 총 중량의 5% 이상을 구성한다.
본 발명에 따르면, 상면시이트, 배면시이트 및 흡수코어와 같은 다양한 요소들을 당해 분야에 잘 공지된 수단에 의해 연결시킴으로써 흡수제품을 구성한다. 예를 들면 배면시이트 및/또는 상면시이트는 접착제의 균일한 연속층, 접착제의 패턴화된 층, 또는 접착제의 개별적인 선, 나선 또는 점의 임의의 배열에 의해 흡수코어에 연결되거나 서로 연결된다. 또다르게는, 요소들을 열결합, 가압결합, 초음파 결합, 동적 기계적 결합 또는 당해 분야에 공지된 또다른 임의의 적합한 연결 수단 및 그들의 조합을 사용하여 연결시킬 수 있다.
본 발명에 따라 흡수제품은 생리대, 팬티라이너, 성인 실금자용 제품 및 아기 기저귀에서 유용성을 갖는다. 특히 생리대 및 팬티라이너는 특히 본 발명에 적합하다. 본원에서 기술된 구성요소외에도 흡수제품은 제품의 용도에 따라 탄성 고정 수단 등을 포함할 수 있다.
참고
본 발명의 대표적인 실시예들을 다음에 상세히 기술할 것이며, 표 1에 접촉각을 나타낸다. 각 시험 샘플들을 동일한 조건하에서 제조하되, 특별한 개질 또는 첨가 사항은 상세히 설명되어 있다. 시험 샘플의 경우, 독일 슈발바흐 소재의 프록터 앤드 갬블 게엠베하(Procter and Gamble GmbH)에서 "오올웨이즈 울트라 노말(Always Ultra Normal)"이라는 상표명으로 생산되는 생리대를 통상적인 제조 공정에 따라 제조하였다.
실시예 1
실시예 1에서는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE){미국의 트레데가 필름 프로덕츠(Tredegar Film Products)에 의해 제조 코드 X-103 2025로서 공급됨}으로 이루어진 천공된 진공-성형된-필름 상면시이트를 선택한다. 착용자 대향 표면(Ws)을 약 2gm2의 기본 중량을 갖는 열 경화된 실리콘으로 처리한다. 이 실리콘은 다우 코닝 유에스에이(Dow Corning USA)에 의해 제조된 것이다{실-오프 7048 가교결합제/실-오프 7677 릴리이스 코팅제(혼합비 10%:90%)의 상표명으로서 시판됨}. 상면시이트를 흡수코어 및 이중층 통기성 배면시이트와 합한다. 저밀도 폴리에틸렌{미국의 트레데가 필름 프로덕츠에 의해 제조 코드 X-1522로서 공급됨}으로 제조된 일방향 원뿔꼴 천공된 필름(CPT)로 구성된 한 층의 배면시이트를 흡수코어와 접촉되게 놓는다. 흡수제품의 가멘트 대향 표면을 형성하는 배면시이트의 제 2 층은 부직 라미네이트{독일의 코로빈 게엠베하(Corovin GmbH)에 의해 제조되고 상표명이 MD 2005인 14MB/14SB}이다. 부직 라미네이트는 14gm2의 스펀본딩된 것과 14gm2의 용융취입된 것으로 이루어진다.
실시예 2
실시예 2는 상면시이트의 착용자 대향 표면(Ws) 및 가멘트 대향 표면(Gs)이 총 중량이 약 4gm2인 열경화된 실리콘으로 처리된다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다. 실리콘은 다우 코닝 유에스에이에 의해 제조된 것이다{실-오프 7048 가교결합제/실-오프 7677 릴리이스 코팅제(혼합비 10%:90%)의 상표명으로서 시판됨}. 상면시이트를 실시예 1에서 기술된 이중층 통기성 배면시이트와 합하였다.
실시예 3
실시예 3는 저밀도 폴리에틸렌 상면시이트로 구성된 천공된 진공-성형된-필름 상면시이트{미국의 트레데가 필름 프로덕츠에 의해 제조 코드 X-103 2025로서 공급됨} 대신에 천공된 라미네이팅된 부직 상면시이트{이탈리아의 팬텍스 에스.알.엘(Pantex s.r.l.)에 의해 제조 코드 팬텍스-에이치오(Pantex-HO)로서 공급됨}를 사용한다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다. 상면시이트의 착용자 대향 표면을 약 5gm의 기본중량을 갖는 열경화된 실리콘으로 처리한다. 실리콘은 다우 코닝 유에스에이에 의해 제조된 것이다{실-오프 7048 가교결합제/실-오프 7677 릴리이스 코팅제(혼합비 10%:90%)의 상표명으로서 시판됨}.
실시예 4
실시예 4는 통기성 배면시이트 구조물이 미세-천공된 필름{엑손 케미칼 캄파니(Exxon Chemical Company)에서 제조 코드 엑사이르(Exxaire) XBF-100W로서 공급됨}이라는 것만제외하고는 실시예 1과 동일하다.
접촉각의 결정
접촉각 시험은 고체 표면과 액적 사이의 상호작용을 평가하는 표준 시험이다. 한 방울의 액적이 표면상에서 이루는 접촉각은 액체의 성질, 그의 표면장력, 고체의 성질 및 표면 변형(aberration)외에도 액체-고체 상호작용과 같은 몇 개의 상호작용을 반영한다. 일반적으로 말하자면, 거친 표면상의 액적은 전형적으로 동일한 화학 조성을 갖는 매끄러운 표면상의 액적보다 큰 접촉각을 나타낸다. 물방울이 90°보다 큰 접촉각을 나타내는 경우, 그 표면은 액체에 대해서 "소수성"이라고 간주된다. 접촉각이 90°미만인 경우, 표면은 "친수성"이라고 간주된다.
접촉각 시험 방법의 기본 원리
액체가 표면상에서 이루는 접촉각을, 표면상의 액적의 광학적 분석에서부터 보다 복잡한 기술에 이르는 다양한 방법으로 결정할 수 있다. 본원에서 접촉각을 측정하는데 사용된 방법은 "윌헬르미 플레이트 테크닉(Wilhelmy Plate Technique)"이다. 이러한 방법의 원리는 고체 샘플을 물 용기에 띄우는 것이다. 이어서 샘플을 물속에 예정된 깊이로 서서히 담근 후에 꺼낸다. 샘플과 접촉된(침지 깊이가 0인) 물에 의해 나타난 저지력(retarding force)을 측정하고 접촉각의 코사인을 다음 식으로부터 계산한다:
상기 식에서 F는 천칭에 의해 결정된 침지 깊이 0일때의 샘플의 힘(mg)이고, P는 계면에서의 샘플의 둘레(㎝)이고; ST는 표면장력(dynes cm)이고; Cosθ은 접촉각의 코사인이고; g는 (측정 위치에서의) 중력가속도이다.
접촉각을 측정하는데 사용되는 장치는 미국 캘리포니아주 90701-2275 케리토스 소재의 칸 인스트루먼츠 인코포레이티드(Cahn Instruments, Inc.)에 의해 제조된 자동 "동적 접촉각 분석기(Dynamic Contact Angle Analyser)(모델 DCA-322))"이다. 평가된 각 물질에 대해서(표 1을 참조), 샘플(24㎜×30㎜)을 제조하고 장치의 사용설명서에 지시된 바와 같이 유리 슬라이드위에 부착시킨다. 물질 표면이 오염되는 것을 최소화하기 위해서 샘플을 건드리지 않도록 주의한다. 각 물질을 5회 측정하여 측정의 정확도를 기하고 제조상의 가변성 또는 표면 불규칙성의 영향을 최소화하도록 한다.
상술한 각 실시예의 액체/고체 물질과 표면(표면장력 감소 처리한 것)의 접촉각을 측정한다. 통상적으로 사용되는 다른 물질에 대해서도 추가 비교 실험을 수행하도록 한다.
실시예 표면 물질 표면 비-처리된 접촉각 처리된 접촉각
1 LDPE 필름 코드 X-103 2025(미국의 트레데가 필름 프로덕츠) Ws 102 121
2 LDPE 필름 코드 X-103 2025(미국의 트레데가 필름 프로덕츠) Ws & Gs 102 144
3 팬텍스-에이치오(이탈리아 피스토니아의 팬텍스 에스.알.엘.) Ws 109 141
4 LDPE 필름 코드 X-103 2025(미국의 트레데가 필름 프로덕츠) Ws 102 121
※ Ws는 착용자 대향 표면이고 Gs는 가멘트 대향 표면이다.
이 시험에서 사용된 시험 용액은 높은 친수성 및 높은 표면장력을 갖는 증류수이다. 이 증류수를 사용하면 생리혈 또는 뇨와 같은 분비물에서 전형적으로 측정되거나 측정되리라고 예상되는 것보다 높은 접촉각을 얻는다. 그러므로 상기 표 1에 나타내어진 절대 접촉각을 주의해서 볼 필요가 있다. 증류수를 사용했을 때 접촉각이 90°보다 크다는 것이, 물질의 기공이 생리혈 분비물에 대해서 음의(negative) 모세관력을 나타내리라는 것을 암시하는 것은 아니다. 그러나, 접촉각의 증가로 말미암아 문제의 물질을 통한 액체 수송의 정도/효율(모세관 또는 압출을 근간으로 할때)이 감소할 것이다.

Claims (17)

  1. 액체 투과성 상면시이트, 흡수코어 및 통기성 배면시이트를 포함하고;
    상기 흡수코어가 상기 상면시이트와 상기 배면시이트 사이에 위치하고, 상기 배면시이트, 상기 흡수코어 및 상기 상면시이트가 각각 하나이상의 층을 포함하고, 상기 각 층이 착용자 대향 표면과 가멘트(garment) 대향 표면을 갖고, 상기 각 표면이 유체 접촉각(fluid contact angle)을 갖고;
    상기 흡수코어의 상기 착용자 대향 표면으로부터 연장되고 이를 포함하며 상기 상면시이트의 착용자 대향 표면을 포함하는 상부(top portion)를 갖고;
    상기 상부내의 상기 하나이상의 층의 가멘트 대향 표면이 인접한 층의 착용자 대향 표면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 갖고;
    상기 배면시이트가 평균 직경이 500㎛ 내지 5㎛인 개구를 갖는 중합체성 필름을 포함하는 하나이상의 층을 포함하는
    일회용 흡수제품.
  2. 액체 투과성 상면시이트, 흡수코어 및 통기성 배면시이트를 포함하고;
    상기 흡수코어가 상기 상면시이트와 상기 배면시이트 사이에 위치하고, 상기 배면시이트, 상기 흡수코어 및 상기 상면시이트가 각각 하나이상의 층을 포함하고, 상기 각 층이 착용자 대향 표면과 가멘트 대향 표면을 갖고, 상기 각 표면이 유체 접촉각을 갖고;
    상기 흡수코어의 상기 착용자 대향 표면으로부터 연장되고 이를 포함하며 상기 상면시이트의 착용자 대향 표면을 포함하는 상부를 갖고;
    상기 상부내의 상기 하나이상의 층의 착용자 대향 표면이 동일한 층의 가멘트 대향 표면의 유체 접촉각보다 큰 유체 접촉각을 갖고;
    상기 배면시이트가 평균 직경이 500㎛ 내지 5㎛인 개구를 갖는 중합체성 필름을 포함하는 하나이상의 층을 포함하는
    일회용 흡수제품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상부내의 상기 층의 하나이상의 표면이 저 표면에너지 물질을 포함하는 일회용 흡수제품.
  4. 제 3 항에 있어서,
    저 표면에너지 물질이 경화성 실리콘, 플루오로중합체, 탄화수소 또는 그의 혼합물로부터 선택되는 일회용 흡수제품.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상부내의 상기 층의 가멘트 대향 표면 또는 착용자 대향 표면이 상기 표면 1평방 미터당 0.25g이상의 저 표면에너지 물질을 포함하는 일회용 흡수제품.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    배면시이트가 중합체성 천공 필름을 포함하는 제 1 층 및 섬유상 직물 층을 포함하는 제 2 층을 포함하는 일회용 흡수제품.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항중 어느 한 항에 있어서,
    제 1 층이 천공된 중합체성 필름 또는 2-차원적 평면 거대- 또는 미세-다공성 필름인 일회용 흡수제품.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항중 어느 한 항에 있어서,
    배면시이트의 제 1 층이 90㎛ 내지 200㎛의 평균 직경을 갖는 개구를 갖는 2-차원적 평면 필름인 일회용 흡수제품.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항중 어느 한 항에 있어서,
    배면시이트의 제 1 층이 5㎛ 내지 150㎛의 평균 직경을 갖는 개구를 갖는 2-차원적 평면 필름인 일회용 흡수제품.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,
    표면간의 접촉각의 차가 10°이상인 일회용 흡수제품.
  11. 제 10 항에 있어서,
    유체 접촉각의 차가 20°이상인 일회용 흡수제품.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항중 어느 한 항에 있어서,
    상면시이트의 상기 착용자 대향 표면의 유체 접촉각이 90°이상인 일회용 흡수제품.
  13. 제 12 항에 있어서,
    표면의 유체 접촉각이 100°이상인 일회용 흡수제품.
  14. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    바람직하게는 상기 상부내에 연속 유체 접촉각 구배를 갖는 일회용 흡수제품.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항중 어느 한 항에 있어서,
    생리대 또는 팬티라이너인 일회용 흡수제품.
  16. 저 표면에너지 물질을 상부내의 하나이상의 층의 표면에 적용시키는 단계를 포함하는, 제 1 항 또는 제 2 항에 따른 흡수제품의 제조 방법.
  17. 저 표면에너지 물질을 층내에 도입시키는 단계를 포함하는, 제 1 항에 따른 흡수제품의 제조 방법.
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