KR20000069335A - 단일 흡수층 - Google Patents

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KR20000069335A
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그레이프피터에이.
엘스톤콜린
번커다니엘티.
하워드프레드비.
매튜스제프리디.
나이에니샤로크에이.
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오그덴 브리안 씨.
웨어하우저컴퍼니
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Abstract

가교결합된 셀룰로스 섬유와 결합제로 구성되는 단일 흡수층을 개시한다. 바람직한 구체화에서, 결합제는 이상구조 결합섬유이다. 흡수용품에서 하나 또는 그 이상의 다른 층과 조합하여, 단일 흡수층은 빠르게 포착하고, 분포하고, 일시적으로 저장한 다음, 포착한 액체를 다른 액체 보유층으로 방출할 수 있다. 단일 흡수층의 제조방법이 또한 개시된다.

Description

단일 흡수층{UNITARY ABSORBENT LAYER}
목재펄프에서 유도된 셀룰로스 섬유는 다양한 흡수용품, 예를 들면, 기저귀, 요실금 제품 및 여성용 위생 제품에 사용된다. 흡수용품은 내구성을 위해 양호한 강도 특성을 가져야 할 뿐만 아니라, 액체에 대한 높은 흡수용량을 가지는 것이 바람직하다. 흡수용량에 더하여, 액체를 빠르게 흡수할 수 있는 능력도 흡수용품의 바람직한 성질이다. 예를 들면, 전용 액체 포착 구성요소를 포함하지 않는 기저귀와 다른 위생제품은 무시할 수 없는 소변 보유 문제뿐 아니라, 재습윤, 즉 사용 후 느껴지는 축축한 느낌을 허용한다.
높은 흡수용량, 빠른 액체 포착 및 월등한 재습윤 성능의 이로운 성질을 가지는 흡수용품을 제공하는 문제에 관한 하나의 해결책은 포착층이 하나 또는 그 이상의 다른 층과 결합한 흡수용품을 제조하는 것이었다. 예를 들면, 빠른 액체 포착성질을 가지는 하나의 층과 높은 흡수용량을 가지는 또 다른 층과의 결합은 두 층의 장점을 제공하는 제품을 낳는다.
종래의 포착층이 가진 인정되는 문제는 습윤되자 곧 와해되는 경향이다. 이러한 습윤와해는 구조의 투과성을 손상하고 흡수용품으로부터 액체의 누수를 초래할 수 있다.
기저귀 라인 상에 에어 레이드된 셀룰로스를 기본으로 한 포착층이 가진 또 다른 인정되는 문제는 상대적으로 저조한 건조 및 습윤 보전성이다. 이동 및/또는 습윤 중, 포착층은 갈라지고, 뭉치고, 분해될 수 있으며, 이들 모두는 층 간의 유체 이동에 나쁜 영향을 주고, 층의 유체-운용 능력에 심각한 지장을 준다. 게다가, 소비자는 뭉친 기저귀에는 부정적으로 반응한다.
고도로 가교결합된 셀룰로스 섬유를 포함하고 및/또는 합성섬유와 조합된 섬유편물을 형성하는 것은 섬유의 양털같은 성질로 인하여 어렵다는 것이 또한 인정되어온다. 게다가, 섬유의 낮은 밀도로 인하여, 기저귀라인 제조용으로 상당한 로울 수명을 가지는 그러한 다량의 편물을 제공하기는 어렵다.
따라서, 증가된 건조 및 습윤 보전성, 증가된 습윤와해에 대한 저항성을 가지고, 빠른 포착과 획득된 액체의 분포 및 향상된 재습윤 성능에 영향을 미치는 증가된 투과성과 다공성을 제공하는 흡수용품에 결합될 수 있는 포착층에 대한 필요성이 존재한다. 부피가 큰 편물과 관련하여 물질의 취급문제를 감소시키는 형태로 그러한 물질을 운반해야 하는 필요성도 또한 존재한다. 본 발명은 이들 필요성을 충족시키기를 시도하며, 그 이상으로 더 관련된 장점을 제공한다.
본 발명은 흡수층과 그것의 제조방법에 관련되며, 더 자세히, 단일 흡수층에 관련된다.
본 발명의 앞서 말한 측면과 많은 부수의 이점은 다음의 상세한 설명에 대한 참고자료에 의해서, 첨부한 도면과 함께하였을 때, 더 쉽게 인식되고 동시에 더 잘 이해될 것이다. 여기서:
도 1은 본 발명에 따라 제조된 단일 흡수층을 내포하는 하나의 흡수용품의 개략도이다;
도 2는 본 발명에 따라 제조된 단일 흡수층을 내포하는 또 다른 흡수용품의 개략도이다;
도 3은 본 발명에 따라 제조된 단일 흡수층을 내포하는 또 다른 흡수용품의 개략도이다;
도 4는 본 발명에 따라 제조된 단일 흡수층을 내포하는 또 다른 흡수용품의 개략도이다;
도 5는 본 발명에 따라 제조된 단일 흡수층을 내포하는 또 다른 흡수용품의 개략도이다;
도 6은 본 발명에 따라 제조된 대표적인 단일 흡수층을 내포하는 기저귀의 포착시간과 재습윤 성능을 비교하는 그래프이다; 그리고
도 7A과 7B는 각각 본 발명에 따라 제조된 대표적인 단일 흡수층과 습식 레이드 흡수층의 사진이다.
발명의 요약
본 발명은 섬유재료와 결합제를 포함하는 단일 흡수층이다. 바람직한 구체화에서, 흡수층은 가교결합된 셀룰로스 섬유와 다성분 결합섬유를 열적으로 접착시킨 혼합물을 포함한다. 흡수용품에서 하나 또는 그 이상의 다른 층과 조합하여, 단일 흡수층은 빠르게 포착하고, 분포하며, 일시적으로 저장한 다음 포착된 액체를 다른 액체 보유층으로 방출할 수 있다. 단일 흡수층은 발포법에 의해 제조할 수 있다.
바람직한 구체화의 상세한 설명
한 측면에서, 본 발명은 섬유재료와 결합제를 포함하는 단일 흡수층을 제공한다. 일반적으로, 섬유재료는 하나 또는 그 이상의 친수성 섬유를 포함하고, 선택적으로 합성섬유을 포함하는 소수성 섬유와 같은 추가의 섬유를 포함한다. 본 발명의 단일 흡수층은 종래의 포착층과 비교하여 증가된 습윤 및 건조 보전성과 향상된 공극크기의 균일성을 가진다. 본 발명의 단일 흡수층은 흡수용품의 액체포착률을 증가시키고, 재습윤 성능을 향상시키며, 습윤 및 건조 보전성을 증진시키기 위하여, 다양한 흡수제품 및 용품에 내포될 수 있다. 따라서, 단일 흡수층은 흡수제품 에서 포착층으로서 유용한 흡수층이다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 단일 흡수층을 생산하기 위한 발포법이 제공된다.
쉽게 유체를 포착하고 재습윤을 감소시킬 수 있는 포착층으로서의 역할을 하는 데 더하여, 증가된 투과성과 공극크기의 균일성으로, 본 발명의 단일 흡수층은 또한 액체로 적셔진 위치로부터 복합물의 도처에, 그리고 그 다음 최종적으로 고도의 흡수코어 또는 영구보유층에까지 액체를 이행하는 분포층으로서의 역할을 할 수도 있다. 게다가, 복합물의 섬유재료의 실질적 흡수용량으로, 단일 흡수층은 또한 저장층으로서의 역할을 할 수도 있다. 따라서, 흡수구조에서 다른 층과 조합하여 형성되었을 때, 단일 흡수층은 쉽게 액체를 다른 코어 또는 보유층에까지 방출할 수 있는 일시적인 저장층으로서의 역할을 한다. 여기에서 사용되는 "일시적인 저장"이라는 용어는 외부의 힘이 물질에서 유체를 끌어낼 때까지 액체를 보유하는 수용력을 일시적으로 제공하는 물질의 능력을 의미한다. 외부의 힘은 예를 들면, 더 큰 모세관압력이 될 수 있고, 그렇지 않으면, 이웃하는 저장층에 의해 발휘될 수 있다.
일반적으로, 본 발명의 단일 흡수층은 결합제와 조합된 섬유재료를 포함한다. 여기에서 사용되는 "섬유재료"라는 용어는 하나 또는 그 이상의 친수성 섬유를 포함하고, 선택적으로 합성섬유를 포함하는 소수성 섬유와 같은 추가의 섬유를 포함하는 어떤 재료를 의미한다. 합성 및/또는 소수성 섬유는, 전체 복합물이 상대적으로 친수성인 채로 있으며 본 발명의 단일 흡수층의 습윤 보전성과 투과 특성의 이로운 성질을 유지하도록 제공된 흡수층에 또한 포함될 수 있다. 바람직한 구체화에서 친수성 섬유는 셀룰로스 섬유, 더 바람직하게는 가교결합된 셀룰로스 섬유를 포함한다. 적당하고 바람직한 셀룰로스 섬유는 아래에서 설명된다. 셀룰로스 섬유는 전체 층의 중량상 약 5% 내지 약 95%, 바람직하게는 약 70% 내지 90%의 양으로 층에 존재할 수 있다.
위에서 언급된 셀룰로스 섬유에 더하여, 합성섬유도 또한 본 발명의 단일 흡수층에 포함될 수 있다. 적당한 합성섬유는 예를 들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET), 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 및 레이온 섬유를 포함한다.
합성섬유를 포함하는 본 발명의 단일 흡수층에서, 복합물의 성능은 합성섬유의 길이, 데니어(g/m) 및 물리적 성질을 포함하는 수많은 요인에 의존되는 것으로 밝혀졌다. 포착 복합물을 형성하는 데 유용한 적당한 합성섬유는 약 2 인치까지의 길이를 가질 수 있고, 바람직하게는 약 0.25 에서 약 1.5 인치 사이의 길이를 가질 수 있다. 본 발명의 단일 흡수층을 형성하는 발포법의 한가지 장점은 에어 레이드 및 습식 레이드 방법과는 달리, 상대적으로 긴 섬유를 이 방법으로 쉽게 수용할 수 있다는 점이다. 적당한 섬유는 약 40 데니어까지의, 바람직하게는 약 5에서 약 20 데니어 사이의 데니어를 가지는 섬유를 포함한다. 곧은 섬유가 포착 복합물의 형성에 이롭게 사용될 수 있는 반면, 바람직한 구체화에서, 섬유는 권축된다.
셀룰로스 섬유는 본 발명의 단일 흡수층의 기본적인 구성성분이다. 다른 원료에서도 입수가능하지만, 셀룰로스 섬유는 주로 목재펄프에서 유도된다. 본 발명에서 사용하기에 적당한 목재펄프 섬유는 이후의 표백을 수반하거나 수반하지 않거나 해서, 크래프트와 설파이트 방법과 같은 잘 알려진 화학방법으로부터 얻을 수 있다. 펄프 섬유는 열기계적, 화학열기계적 방법 또는 이들의 조합에 의해 또한 제조될 수 있다. 바람직한 펄프 섬유는 화학적 방법에 의해 제조된다. 지면 가까이의 목재 섬유, 재활용 또는 이차적인 목재펄프 섬유, 그리고 표백된 및 표백되지 않은 목재펄프 섬유가 사용될 수 있다. 바람직한 출발재료는 남부 소나무, 미송, 가문비 및 헴록과 같은 긴 섬유의 구과나무 종으로부터 제조된다. 목재펄프 섬유를 제조하는 것에 대한 상세한 사항은 당업자에게 잘 알려져 있다. 이들 섬유는, 본 발명의 양수인, Weyerhaeuser Company를 포함하여, 수많은 회사로부터 상업적으로 입수 가능하다. 예를 들면, 본 발명에 사용가능한 남부 소나무로부터 생산된 적당한 셀룰로스 섬유는 CF416, NF405, PL416, FR516 및 NB416의 명칭 하에 Weyerhaeuser Company로부터 입수할 수 있다.
본 발명에서 유용한 목재펄프 섬유는 또한 본 발명에 사용되기 전에 전처리할 수 있다. 이 전처리는 섬유에 증기를 쐬는 것과 같은 물리적 처리, 또는 예를 들어 디메틸디히드록시에틸렌유레아와 같은 종래의 다양한 가교결합제 중 하나를 사용하여 셀룰로스 섬유를 가교결합시키는 것과 같은 화학적 방법을 포함할 수 있다. 섬유의 가교결합은 예를 들면, 섬유의 탄성을 증가시키고, 그럼으로써 섬유의 흡수성을 향상시킬수 있다. 섬유는 또한 원하는 대로 꼬일 수도 있고, 주름질 수도 있다. 남부 소나무로부터 생산된 적당한 가교결합된 셀룰로스 섬유는 NHB416이라는 명칭 하에 Weyerhaeuser Company로부터 입수 가능하다. 가교결합된 셀룰로스 섬유와 이들의 제조방법은 참고자료로서 여기에 특별히 삽입된 "가교결합된 셀룰로스 제품과 이들의 제조방법"이라는 제목의 1993년 7월 6일에 발행된 미합중국 특허번호 5,225,047에 개시된다.
제한으로서 해석되어지지 않지만, 섬유의 전처리 예는 섬유의 표면화학을 변형시키는, 섬유에 연소억제제의 도포 및 계면활성제 또는 물과 용매와 같은 다른 액체를 포함한다. 다른 전처리는 항생물질, 색소, 밀도증가제 또는 유연제의 병합을 포함한다. 열가소성 및 열경화성 수지와 같은 다른 화학약품으로 전처리된 섬유도 또한 사용될 수 있다. 전처리의 조합도 또한 사용 가능하다. 유사한 처리가 또한 후처리과정에서 복합물의 생성 후에 적용될 수도 있다.
당기술에 공지된 입자 결합제 및/또는 밀도증가/유연 보조제로 처리한 셀룰로스 섬유가 또한 본 발명에 따라 사용될 수 있다. 입자 결합제는 다른것들은 물론 셀룰로스 섬유 초흡수성 중합체와 같은 다른 재료를 셀룰로스 섬유에 부착시키는 역할을 한다. 적당한 입자 결합제 및/또는 밀도증가/유연 보조제를 처리한 셀룰로스 섬유와 이들을 셀룰로스 섬유와 결합시키는 방법이 다음의 미합중국 특허와 특허출원에 개시되어있다: (1) "입자를 섬유에 결합시키는 데 사용되는 중합체 결합제"로 명칭된 특허번호 5,543,215; (2) "입자를 섬유에 결합시키는 데 사용되는 비중합체 유기 결합제"로 명칭된 특허번호 5,538,783; (3) "입자를 섬유에 결합시키기 위해 재활성 가능한 결합제로 제조되는 습식 레이드 섬유 시트"로 명칭된 특허번호 5,300,192; (4) "재활성가능한 결합제를 사용하여 입자를 섬유에 결합시키는 방법"으로 명칭된 특허번호 5,352,480; (5) "부피가 큰 섬유용 입자 결합제"로 명칭된 특허번호 5,308,896; (6) "섬유 밀도를 증진시키는 입자 결합제"로 명칭된, 1992년 8월 17일에 출원된 일련번호 07/931,279; (7) "입자결합제"로 명칭된 1993년 8월 17일에 출원된 일련번호 08/107,469; (8) "섬유에의 입자결합"으로 명칭된 1993년, 8월 17일에 출원된 일련번호 08/108,219; (9)"수용성입자를 섬유에 결합시키는 데 사용되는 결합제"로 명칭된 1993년, 8월 17일에 출원된 일련번호 08/107,467; (10) "입자결합제"로 명칭된 특허번호 5,547,745 (11)"섬유에의 입자결합"으로 명칭된 1993년, 8월 17일에 출원된 일련번호 08/108,218; (12) "부피가 큰 섬유용 입자 결합제"로 명칭된 특허번호 5,308,896, 이들 모두는 참고자료로서 여기에 특별히 삽입된다. 적당한 밀도증가/유연 보조제의 하나의 예는 70% 소르비톨 및 30% 글리세린의 혼합물이다. 혼합물을 복합물에 분사함으로써, 그리고, 로울코팅기에 복합물을 통과시킴으로써, 또는 당업자에게 친숙한 액체를 복합물에 가하는 다른 방법으로 복합물을 소르비톨과 글리세린으로 처리한다.
초흡수성 중합체와 같은 흡수용량을 증가시키는 재료도 또한 본 발명의 단일 흡수층에 결합될 수 있다. 여기에 사용되는 초흡수성 중합체는 팽창되고 수화된 겔(히드로겔)을 형성함으로써 다량의 유체를 흡수할 수 있는 중합체 물질이다. 초흡수성 중합체는 또한 적당한 압력하에서 상당한 양의 체액을 보유할 수 있다. 초흡수성 중합체는 세가지 클래스, 즉 전분 융합 코폴리머, 가교결합된 카르복시메틸셀룰로스 유도체 및 변형된 친수성 폴리아크릴레이트로 나누어진다. 그러한 흡수성 중합체의 예는 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 융합 코폴리머, 중화된 전분-아크릴산 융합 코폴리머, 비누화된 아크릴산 에스테르-비닐 아세테이트 코폴리머, 가수분해된 아크릴로니트릴 코폴리머 또는 아크릴아미드 코폴리머, 변형되어 가교결합된 폴리비닐알콜, 중화된 자가-가교결합하는 폴리아크릴산, 가교결합된 폴리아크릴레이트염, 카르복실레이트된 셀룰로스 및 중화되고 가교결합된 이소부티렌-무수 말레인산 코폴리머이다. 초흡수성 중합체 재료는 층의 전체 중량을 기본으로 하여 중량상, 약 5%까지, 바람직하게는 약 2%의 양으로 층의 섬유와 결합될 수 있다.
초흡수성 중합체로는 예를 들어, 버지니아, 포츠머스의 Hoechst-Celanese로부터의 전분 융합 폴리아크릴레이트 히드로겔 미세말이 시중에서 입수 가능하다. 이들 초흡수성 중합체는 다양한 크기, 형태 및 흡수성을 가진다. 이들은 IM 1000 및 IM 3500과 같은 상표명으로 Hoechst-Celanese로부터 입수가능하다. 다른 초흡수성 입자는 중합체이고 구형인 현탁액, 상표명 SANWET(Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha가 공급함), SUMIKA GEL (Sumitomo Kagaku Kabushiki Kaisha가 공급함)과, 용액과는 반대되는 것으로, 중합된 빻은 입자, FAVOR (노스 캐롤라이나, 그린스보로의 Stockhausen이 공급함) 및 NORSOCRYL (Atochem이 공급함)이 시판된다. 다른 초흡수성 중합체는 여기에 참고자료로서 특별히 삽입된 미합중국 특허번호 4,160,059; 미합중국 특허번호 4,676,784; 미합중국 특허번호 4,673,402; 미합중국 특허번호 5,002,814; 미합중국 특허번호 5,057,166; 미합중국 특허번호 4,102,340; 및 미합중국 특허번호 4,818,598에서 설명된다. 초흡수성 중합체가 내포된 기저귀와 같은 제품은 미합중국 특허번호 3,669,103 및 미합중국 특허번호 3,670,731에 나와있다.
본 발명의 단일 흡수층은 결합제와 섬유재료(즉, 선택적으로 하나 또는 그 이상의 소수성 및/또는 합성섬유와 조합된 하나 또는 그 이상의 친수성 섬유)를 결합시켜 형성된다. 여기서 사용되는 "결합제"라는 용어는 서로 얽히게 하는데 및/또는 섬유를 서로간에 및/또는 결합제의 섬유와 결합시키는 데 효과적인 시스템을 의미한다. 적당한 결합제는 열가소성 및 열경화성 결합제와 같은 결합제, 용매와 함께 사용되는 가용성 결합매체, 그리고 습윤강화제를 포함한다. 다른 방법으로, 흡수층의 친수성 섬유는 예를 들면, 히드로인텡글먼트, 엠보스가공, 연화가공, 바느질가공을 포함하는 기계적 과정을 통하여 서로 얽히고 또는 결합될 수 있다.
적당한 결합제는 아래에서 설명되는 셀룰로스 및 합성 섬유재료와 같은 접착제와 가용성 접착매체를 포함한다. 하나의 바람직한 구체화에서, 결합제는 CelbondR(Hoechst Celanese)와 D-271PR(DuPont)와 같은 합성섬유재료이다. 또 다른 바람직한 구체화에서, 결합제는 가용성 접착매체, 더 바람직하게는 용매 트리아세틴과 조합하여 사용되는 셀룰로스 아세테이트를 포함한다. 일반적으로, 결합제는 전체 복합물의 중량상, 약 30%까지, 바람직하게는 약 20%의 양으로 복합물에 함유된다.
본 발명에 따른 결합제 중 유용한 접착제는 (a)결합가능하고, 셀룰로스 섬유의 편물 전체에 분산 가능한 재료, (b)활성화되었을 때, 코팅가능하고 그렇지 않으면 섬유에 점착가능하거나 또는 접착 매트릭스를 형성하는 재료, 그리고 (c)비활성화되었을 때, 적어도 섬유 몇개를 서로 결합시킬 수 있는 재료들이다. 셀룰로스 섬유 편물에 접착제의 사용은 여기에 참고자료로서 특별히 삽입된, "밀도증가된 셀룰로스 섬유 패드와 그것의 제조방법"의 명칭으로 1994년 11월 10일에 출원된 미합중국 특허출원 일련번호 08/337,642에 개시된다.
적당한 접착제는 실온이상의 온도에서 용융되어 활성화되는 열가소성 재료를 포함한다. 이들 재료가 용융되면, 셀룰로스섬유의 적어도 일부를 함께 결합하여 코팅할 것이다. 열가소성 접착제가 이들의 융점이하의 온도로, 바람직하게는 실온보다 낮지 않은 온도로 냉각되어 비활성화되면, 용융상태에서 고체화되는 중 접착제는 셀룰로스 섬유를 매트릭스에 고정시키는 결과를 낳는다.
열가소성 재료가 바람직한 결합제이며, 입자, 에멀젼의 형태로, 또는 섬유로서 섬유와 결합할 수 있다. 적당한 섬유는 열가소성 중합체로부터 만들어진 것, 열가소성 중합체로 코팅된 셀룰로스 또는 다른 섬유, 그리고 섬유의 적어도 일부 구성성분이 열가소성 중합체로 이루어지는 다성분 섬유를 포함할 수 있다. 단일 및 다성분 섬유는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 다른 종래의 열가소성 섬유재료로부터 제조된다. 동일한 열가소성 물질이 입자 또는 에멀젼 형태로 사용될 수 있다. 많은 단일 성분 섬유가 시중에서 입수 가능하다. 적당한 다성분 섬유는 Hoechst Celanese Company로부터 입수 가능한 이상(異狀)구조 섬유(bicomponent fibers), CelbondR섬유를 포함한다. 적당한 코팅된 섬유는 라텍스 또는 Young et al.,에 1993년 7월 27일 발행된 미합중국 특허번호 5,230,959와 Young et al.,에 1991년 11월 12일 발행된 미합중국 특허번호 5,064,689에 개시된 다른 열가소성물질로 코팅된 셀룰로스 섬유를 포함할 수 있다. 열가소성 섬유는 바람직하게 레잉과정 전 또는 그 과정 중에 셀룰로스 섬유와 결합된다. 입자 또는 에멀젼 형태로 사용되었을 때, 열가소성물질은 레잉과정 전, 그 과정 중, 또는 그 후에 셀룰로스 섬유와 결합될 수 있다.
다른 적당한 열가소성 접착제는 에틸렌 비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 아크릴, 폴리비닐 아세테이트 아크릴레이트, 폴리비닐 디클로라이드, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 비닐 클로라이드, 폴리비닐 클로라이드, 스티렌, 스티렌 아크릴레이트, 스티렌 부타디엔, 스티렌 아트릴로니트릴, 부타디엔 아크릴로니트릴, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 에틸렌 아크릴산, 유레탄, 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 옥사이드 및 폴리이미드를 포함한다.
열경화성 재료도 또한 본 발명을 위한 훌률한 접착제로서 역할을 한다. 전형적인 열경화성 재료는 가교결합이 일어나는 온도까지 가열함으로써 활성화된다. 다른 방법으로, 수지를 셀룰로스 섬유에 적용시키기 전후에 적당한 가교결합 촉매와 결합시킴으로써 활성화시킬 수 있다. 열결화성 수지는 가교연결이 완전히 다 일어나도록 하거나 또는 가교결합이 중지되는 실온까지 냉각시킴으로써 비활성화될 수 있다. 가교결합이 일어났을 때, 열경화성 재료가 셀룰로스 섬유를 접착시키기 위한 매트릭스를 형성한다고 생각된다. 다른 형태의 접착제도 또한 사용할 수 있는 데, 예를 들면, 증기, 습기, 극초단파 에너지 및 다른 종래의 활성화수단과 접촉시킴으로서 활성화되는 것을 사용할 수 잇다.
본 발명에 적당한 열경화성 접착제는 페놀 수지, 폴리비닐 아세테이트, 유레아 포름알데히드, 멜라민 포름알데히드 및 아크릴을 포함한다. 다른 열경화성 접착제는 에폭시, 페놀성, 비스말레이미드, 폴리이미드, 멜라민 포름알데히드, 폴리에스테르, 유레탄 및 요소를 포함한다.
이들 접착제는 정상적으로 수성 에멀젼의 형태로 섬유와 결합한다. 이들은 레잉 과정 중 섬유와 결합할 수 있다. 다른 방법으로, 이들은 형성된 후, 느슨한 편물 상에 분사될 수 있다.
위에서 언급한 것과 같이, 본 발명에 따라 사용되는 결합제는 또한 펄프로 된 셀룰로스 섬유와 결합될 수 있는 가용성 접착매체, 또는 섬유 형태, 또는 입자 또는 과립 형태가 될 수 있다. 원한다면, 접착매체는 또한 셀룰로스 섬유와 같은 용매 불용성 섬유 위에 코팅될 수 있고, 그런 다음 펄프로 된 셀룰로스 섬유의 매트릭스 전체에 분포될 수 있다. 섬유로 이루어지며, 예를 들면, 종래의 에어 레이드 방법에 의해 솜털같은 편물을 형성하는 도중에 펄프로 된 셀룰로스 섬유와 혼합될 수 있는 접착매체가 현재 바람직하다. 셀룰로스 섬유 편물에 가용성 접착매체의 사용은 여기에 참고자료로서 특별히 삽입된 "향상된 강도를 가지는 섬유 편물과 그것의 제조방법"으로 명칭된 1996년 7월 3일 출원된 미합중국 특허출원 일련번호 08/669,406에 개시된다.
본 발명에 따라서 사용되는 용매는 상기 설명된 접착매체를 당연히 부분적으로 가용화시킬 수 있어야 한다. 용매는 접착매체를 부분적인 가용화 후 다시 고화시키기 위하여 접착매체의 표면에서 부분적으로 흩어지거나 또는 이동할 수 있어야 한다. 비휘발성 용매는 접착매체에 흡수됨으로써 대부분 흩어질 수 있다. 용매는 제한된 휘발성인 것이 바람직하고, 따라서 대기 중에서 손실되는 용매가 거의 또는 조금도 없을 것이다. 제한된 휘발성이라는 것은 용매가 29 kPa의 증기압 또는 25℃보다 낮은 온도를 가진다는 것을 의미한다. 제한된 휘발성 용매의 사용은 휘발성을 조절하는데 통상 필요한 경계를 완화시킬 수 있고, 접착매체를 부분적으로 가용화하는데 필요한 용매의 양을 감소시킨다. 게다가, 제한된 휘발성의 용매 사용으로, 가연성이며 주의해서 다루어야하는 휘발성 용매에서 마주치는 수반된 방법문제를 제거할 수 있다. 제한된 휘발성의 용매 사용은 또한 환경문제를 감소시킬 수 있다. 더욱이, 용매는 무독성이며, 접착매체의 전체 강도에 나쁜 영향을 주지 않고 접착매체 표면에서 흩어질 수 있는 것이 바람직하다.
바람직한 접착 매체와 제한된 휘발성을 가진 용매는 아래에 나타낸 표에서 목록된다.
접착매체 용매
셀룰로스 아세테이트 트리아세틴
프로판 디올 디아세테이트
프로판 디올
디프로피오네이트
프로판 디올 디부티레이트
트리에틸 시트레이트
디부틸 프탈레이트
셀룰로스 니트레이트 트리아세틴
셀룰로스 부티레이트 트리아세틴
비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 코폴리머 트리아세틴
폴리비닐 아세테이트가 코팅된 셀룰로스 섬유 트리아세틴
목록된 몇가지 접착매체 중, 셀룰로스 아세테이트가 가장 바람직하다. 셀룰로스 아세테이트 섬유의 제조 중, 가공이 섬유에 통상 적용된다. 자주 가공은 오일의 형태이다. 때때로 가공을 함으로써 접착매체로서의 성능을 감소시킬 수 있다. 가공은 접착의 강도 뿐 아니라 진전에도 나쁜 영향을 끼칠 수 있다. 접착섬유가 말리거나 꼬인 것에 반하여, 가능한 한 직선일 때, 셀룰로스 섬유와 더 많은 접촉점을 제공하고, 따라서, 최종의 편물이 더 나은 강도로 발전될 것이라는 사실이 밝혀졌다. 유사하게, 접착 섬유가 무리없이 가능하게 길이가 긴 한, 최종 편물의 강도가 증가한다. 앞서 밝힌 것에 덧붙여, 셀룰로스 에테르와 다른 셀룰로스 에스테르도 접착매체로서 또한 사용될 수 있다. 아세틸레이트된 펄프 섬유도 또한 접착매체로서 사용될 수 있으며, 어떤 일정한 수의 아세틸기로 치환될 수도 있다. 바람직한 치환도(D.S.)는 2 내지 3이 될 것이고 가장 바람직한 D.S.는 2.4가 될 것이다.
접착매체와 결합하여 사용되는 용매는 다양한 양으로 더해질 수 있다. 만약 용매가 너무 작거나 너무 많이 가해지게 되면 강도는 나쁜 영향을 받는다. 셀룰로스 아세테이트/펄프 무게비 10:90에서, 용매, 특히 트리아세틴은 펄프 섬유의 존재량을 기본으로 하여 6% 내지 17% 범위에서, 가장 바람직하게는 9% 내지 14% 범위의 양으로 가해졌을 때, 양호한 강도를 제공한다.
용매 프로판 디올 디아세테이트, 디프로피오네이트 및 디부티레이트의 바람직한 형태는 1,2와 1,3의 형태이다. 본 발명에 따라 사용되는 다른 적당한 용매는 부틸 프탈릴 부틸 글리콜레이트, N-시클로헥실-p-톨루엔설폰아미드, 디아밀 프탈레이트, 디부틸 프탈레이트, 디부틸 숙시네이트, 디부틸 타르트레이트, 디에틸렌 글리콜 디프로피오네이트, 디-(2-에톡시에틸)아디페이트, 디-(2-에톡시에틸)프탈레이트, 디에틸 아디페이트, 디에틸 프탈레이트, 디에틸 숙시네이트, 디에틸 타르트레이트, 디-(2-메톡시에틸)아디페이트, 디-(2-메톡시에틸)프탈레이트, 디메틸 프탈레이트, 디프로필 프탈레이트, 에틸 o-벤조일벤조에이트, 에틸 프탈릴 에틸 글리콜레이트, 에틸렌 글리콜 디아세테이트, 에틸렌 글리콜 디부티레이트, 에틸렌 글리콜 디프로피오네이트, 메틸 o-벤조일벤조에이트, 메틸 프탈릴 에틸 글리콜레이트, N-o 및 p-톨릴에틸설폰아미드, o-톨릴 p-톨루엔설포네이트, 트리부틸 시트레이트, 트리부틸 포스페이트, 트리부티린, 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트, 트리에틸렌 글리콜 디부티레이트, 트리에틸렌 글리콜 디프로피오네이트 및 트리프로피오닌이다.
본 발명의 복합물에서 유용한 결합제는 셀룰로스 섬유를 코팅하거나 스며들게 할 수 있는 중합체 작용제를 또한 포함한다. 적당한 작용제는 뉴저지, 브릿지워터, 내쇼날 Starch and Chemical Corp.으로부터 입수 가능한 것과 같은 질소 함유치환기(예, 아미노기)를 가지는 양이온성 변형된 전분; 라텍스; 폴리아미드-에피클로히드린 수지(예, 델라웨어, 윌밍톤, Hercules, Inc., Kymene557H), 폴리아크릴아미드 수지 (예를 들면, Coscia et al.,에 1971년 1월 19일 발행된 미합중국 특허번호 3,556,932에서 설명된 것과 Parez, 예를 들면 Parez631 NC의 상표명으로 코넷티컷, 스탠포드, American Cyanamid Co.,에 의해 시판되는 시중에서 입수 가능한 폴리아크릴아미드)와 같은 습윤강화제; 유레아 포름알데히드와 멜라민 포름알데히드 수지 및 폴리에틸렌이민 수지를 포함한다. 제지분야에서 사용되고, 본 발명에 일반적으로 사용가능한 습윤 강화 수지에 관한 일반적인 논의는 TAPPI 모노그래프 일련번호 29, "제지와 판지에서 습윤강화", Technical Association of the Pulp and Paper Industry (뉴욕, 1965)에서 발견할 수 있다. 다른 결합제는 점착시스템과 튼튼한 면포를 포함한다. 결합제로서 습윤 강화제를 포함하는 단일 흡수층의 구체화에서, 습윤강화제는 전체층의 중량상, 약 0.1% 내지 약 2.0%의 양으로, 바람직하게는 약 0.5% 내지 약 1.0%의 양으로 층에 존재한다.
바람직하게, 결합제는 단일 흡수층의 제조에서 형성된 친수성 섬유 내 또는 그 위에 완전히 통합된다. 결합제를 편물침적 후, 건조 후, 이들의 조합 후, 거품형성된 편물에 적용시킴으로써 편물 형성 이전에 펄프에 가할 수 있다.
첨가제도 또한 복합물이 형성되는 동안 본 발명의 단일 흡수층에 결합될 수 있다. 복합물이 형성되는 동안 첨가제를 결합시키는 장점은 이들이 일정량의 용매에 의해 포착 매트릭스에 부착되고, 접착 매체에 의해 매트릭스에 고정될 것이라는 것이다. 이것은 첨가제가 분산될 수 있고, 매트릭스 전체의 원하는 곳에 보유될 수 있다는 점에서 상당한 장점을 제공한다. 예를 들면, 첨가제는 매트릭스 전체에 균등하게 분산될 수 있고, 보유될 수 있다. 매트릭스에 결합될 수 있는 첨가제는 초흡수성 중합체와 같은 흡수용량 증진 재료, 점토, 지올라이트 및 활성 탄소와 같은 흡착제, 티타니움 옥사이드와 같은 광택제 및 중탄산나트륨과 같은 냄새 흡수제를 포함한다. 용매는 또한 접착매체에 의해 더 많은 미분말이 매트릭스에 부착되고 고정되기 때문에 첨가제 또는 펄프 그 자체로 인한 먼지를 감소시킬 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명은 발포법에 의해 단일 흡수층을 제조하는 방법을 제공한다. 단일 흡수층은 당기술에서 공지된 발포법에 의해서 본 발명에 따라 제조될 수 있다. Wiggins Teape에 양도되고 거품형성된 수성 섬유 현탁액으로부터 섬유 재료를 형성하는 것에 관련된 미합중국 특허번호 3,716,449; 3,839,142; 3,871,952; 3,937,273; 3,938,782; 3,947,315; 4,166,090; 4,257,754; 및 5,215,627과 라드폼 방법을 설명한 Society of Chemical Industry, Colloid and Surface Chemistry Group, R.J. Akers, Ed., Academic Press에 의해 조직된 심포지움의 회보 Foams, 1976 "고급 제지제조에서 섬유현탁 매체로서 수성 거품의 사용"을 보라. 이들 모두는 참고자료로서 여기에 특별히 삽입된다.
일반적으로, 하나의 구체화에서, 본 발명의 단일 흡수층을 만드는 방법은 섬유재료를 결합제와 결합시키고, 이어서 그 결과의 섬유 혼합물을 다공성 지지대 상에 침적시키는 것을 포함한다. 다른 방법으로, 섬유재료의 편물은 적당한 결합제로 처리될 수 있다. 어쨋든, 그런 다음 섬유재료와 결합제를 함유하는 침적된 편물은 본 발명의 단일 흡수층을 제공하기 위하여 섬유재료와 결합제 간의 결합(예, 열적 결합)을 결과하기에 충분한 조건에 둔다.
발포법에서, 섬유 혼합물은 계면활성제를 포함하는 수성 거품 슬러리이다. 적당한 계면활성제는 당기술에 공지된 이온성, 비이온성, 양성 계면활성제를 포함한다. 이 방법에서, 침적된 슬러리는 수분함유 복합물이고, 이들 방법은 다공성 지지대 위에 침적된 복합물에서 물의 적어도 일부를 제거하는 단계를 포함한다. 그런 다음 침적된 복합물은 섬유의 건조와 열적 결합을 결과하기 위해 예를 들면, 가열된다.
본 발명의 단일 흡수층은 발포법에 의해 제조된다. 제작을 위해, 단일 흡수층은 발포법, 바람직하게는 Ahlstrom Company(핀란드, 헬싱키)에 의한 방법에 의해 형성된다. 이 과정은 훌륭한 성능을 가진 제품을 제조할 때 바람직한 생산 효율성을 포함한다. 대표적인 발포법에 의한 본 발명의 대표적인 단일 흡수층의 제조는 실시예1 및 2에서 설명된다. 상기 언급된 방법에 의해 제조된 대표적인 단일 흡수층의 성능 특성은 실시예 4 및 5에서 설명된다.
발포법은 상대적으로 낮은 밀도와 상대적으로 높은 인장강도 둘다를 포함하는 섬유 편물을 제공한다. 실질적으로 동일한 구성성분으로 구성된 편물에서 발포로 형성된 편물은 일반적으로 에어 레이드 편물보다는 더 크고, 그리고 습식 레이드 편물보다는 더 낮은 밀도를 가진다. 유사하게, 발포로 형성된 편물의 인장강도은 실질적으로 에어 레이드 편물보다는 더 크며, 습식 레이드 편물의 강도에 근접한다. 열적으로 강화되는 섬유 편물, 예를 들면, 열처리 중 섬유간의 결합을 결과하는 이상(異狀)구조결합섬유(bicomponent binding fibers)를 포함하는 편물에서, 인장강도는 발포법에 덜 의존한다. 그러나 그러한 편물에서, 밀도는 발포법에 의존하여 다양화할 수 있다.
예를 들면, 본 발명의 대표적인 단일 흡수층의 습윤 및 건조 밀도는 아래의 표에서 습식 레이드 흡수층에 비교된다. 두 층은 가교결합된 셀룰로스 섬유(80 중량%)와 이상구조섬유(20 중량%)가 열적으로 결합된 혼합이다.
제조방법 건조 (g/cm3) 습윤 (g/cm3)
습식 레이드 0.042 0.084
발포 0.033 0.081
70 g/m2의 기본 중량을 가지는 본 발명의 대표적인 단일 흡수층과 위에서 언급된 습식 레이드 흡수층의 건조 인장강도는 아래의 표에서 비교된다.
제조 방법 MD Dry (g/in)
습식 레이드 431
발포 497
편물 밀도는 편물의 공극크기를 반영한다. 에어 레이드 편물의 공극크기는 습식 레이드 편물의 공극크기보다 일반적으로 더 크다. 발포법에 의해 형성된 편물의 공극크기는 습식 레이드 편물보다 일반적으로 더 크고 에어 레이드 편물보다는 더 작다. 발포법은 이 방법에 의해 형성된 편물의 특성의 더 큰 조절을 제공하는 데 더하여, 일반적으로 에어 및 습식 레이드 편물과 비교하여 실질적으로 균일한 공극크기를 갖는 섬유 편물을 제공한다. 대표적인 단일 흡수층과 상기 언급된 습식 레이드 흡수층의 균일성에서의 차이는 각각 도 7A와 7B에 나타난다. 도 7A에서 보여지는 것처럼, 발포로 형성된 층은 도 7B에서 보여지는 유사한 습식 레이드 층보다 상당히 더 균등하다. 습식 레이드 층과 비교하여 단일 흡수층의 향상된 형성은 도면으로부터 명백하다. 발포로 형성된 층의 균일성은, 층의 섬유가 가교결합된 셀룰로스 섬유이고, 이것은 그 형태때문에, 상대적으로 부피가 크고, 탄력성있고, 비균질적인 구조를 제공하는 것을 고려하면 예상하지 못한 것이다.
본 발명의 단일 흡수층은 일반적으로 약 10 내지 약 1500 g/m2, 바람직하게는 약 20 내지 약 500 g/m2의 기본 중량을 가진다. 더 바람직한 구체화에서, 흡수층은 약 40 내지 약 400 g/m2의 범위의 기본 중량을 가진다.
일반적으로 단일 흡수층은 약 0.02 내지 약 0.2 g/cm3, 바람직하게는 약 0.04 내지 0.10 g/m3의 밀도를 가진다. 하나의 구체화에서, 단일 흡수층은 밀도가 증가된 복합물이다. 일반적으로, 밀도증가 제품은 밀도가 증가되지 않은 제품에 비하여 향상된 액체 분포성을 가진다. 본 발명의 밀도증가 복합물을 제조하는 데 유용한 밀도증가법은 당업자에게 잘 알려져 있다. 예를 들면, 참고자료로서 여기에 특별히 삽입된 "밀도증가된 셀룰로스 섬유 패드와 그것을 제조방법"으로 명칭된 1994년 11월 10일에 출원된 미합중국 출원 일련번호 08/337,642를 보라. 본 발명의 밀도증가된 단일 흡수층은 일반적으로 약 0.1 내지 약 0.6 g/cm3, 바람직하게는 약 0.2 내지 약 0.4 g/m3의 밀도를 가진다.
바람직하게, 본 발명의 단일 흡수층은 밀도증가되지 않은 복합물이다. 따라서, 흡수층과 관련하여 사용되는 생산 방법은 바람직하게 흡수층 또는 흡수층이 내포된 흡수용품을 밀도증가 조건에 가하는 것을 포함하지 않는다. 예를 들면, 본 발명의 흡수층을 내포하는 기저귀의 제조에서, 흡수층은 기저귀에 예를 들어 캘린더 로울을 통과하는 것과 같은 압력을 적용시킨 후 바람직하게 기저귀에 내포된다.
단일 흡수층은 시트 및 로울을 포함하고 다양한 두께를 가지는 수많은 형태로 제조될 수 있다.
본 발명의 단일 흡수층은 종래의 포착층에 비하여 증가된 습윤 보전성(즉, 습윤와해에 대한 저항성 증가)을 가지는 것으로 일반적으로 특징적이다. 본 발명의 흡수층의 증가된 습윤 패드 보전성은 액체로 적셔졌을 때 습윤와해와 복합물의 찢어짐을 방지하고 그럼으로써 적셔진 동안 포착층이 내포된 흡수용품으로부터의 누수를 피한다. 예를 들면, 300 g/m2의 기본 중량을 가지는 본 발명에 따라 형성된 대표적인 습식 레이드 포착층은 약 400 g/inch의 습윤 인장강도를 가진다. 유사하게, 50 과 40 g/m2의 기본중량을 가지는 다른 대표적인 습식 레이드 포착층은 각각 120과 90 g/inch의 인장강도를 가진다. 비교적으로, 100% 가교결합된 섬유로 만들어지고, 300 g/m2의 기본중량을 가지는 에어 레이드 포착층의 인장강도는 인장강도 결정법의 감식한계이하이다. 인장강도 결정법은 실시예 5에서 설명된다.
본 발명의 단일 흡수층은 종래의 포착층과 비교하여 증가된 공극크기 균일성을 갖는다. 복합물의 균일한 공극크기는 액체로 적셔진 동안 유지되고 그럼으로써 포착된 액체를 복합물의 첫 습윤위치로부터 다른 위치로, 최종적으로는 액체가 마지막으로 흡수되는 흡수용품의 코어 또는 영구저장층으로 효과적으로 이행되고 분포되는 것을 촉진한다.
본 발명의 단일 흡수층은 유사하게 구성된 습식 레이드층보다 촉감에서 일반적으로 더 부드럽다. 본 발명의 대표적인 단일 흡수층과 위에서 언급한 습식 레이드 흡수층의 부드러움은 아래의 표에서 비교된다. 부드러움은 1(거친 표면 느낌)에서 10(부드러운 표면 느낌)의 부드러움 표시 단위를 다양한 물질에 대해 순위 매긴 25명의 패널에 의해 측정된다.
제조방법 부드러움 지표
습식 레이드 3.7
발포 5.4
흡수 구조의 성질에 의존하여, 단일 흡수층이 내포된 흡수용품은 코어층(즉, 영구저장층)과 같은 하나 또는 그 이상의 부가의 층을 포함할 수 있다(예를 들어 도 3-5를 보라). 그러한 구조에서, 포착복합물은 포착된 액체를 빠르게 흡수하는 것에 더하여, 포착된 액체를 일시적으로 저장하는 데 충분한 흡수 용량을 가지고, 따라서, 코어층이 포착복합물로부터 액체를 영구적으로 흡수하는데 충분한 시간을 제공한다.
위에서 밝힌 바와 같이, 단일 흡수층은 흡수 포착/분포 층으로서 흡수용품에 내포될 수 있다. 흡수층은 단일층으로 사용될 수 있고, 또는 도 1에 나타낸 것처럼 하나 또는 그 이상의 이차의 층과 조합하여 사용될 수도 있다. 도 1에서, 단일 흡수층(10)은 예를 들면 섬유편물로 구성된 저장층(20)과 조합하여 상부 포착/분포 층으로서 사용된다. 저장층(20)은, 원한다면 접착된 셀룰로스 섬유의 밀도 강화된 층으로 이루어질 수도 있다. 도 2에 나타낸 것처럼, 세번째층(30)(예, 코어 또는 보유층)이 또한 원한다면, 저장층(20)과 단일 흡수층(10)과 함께 사용될 수 있다. 원한다면, 보유층(30)은 또한 예를 들면, 밀도를 강화시킨 접착된 셀룰로스 섬유와 같은 섬유편물로 구성될 수도 있다.
다양한 적당한 구조물이 단일 흡수층으로부터 제조될 수 있다. 가장 일반적인 것은 기저귀, 여성용 생리대와 같은 여성용 위생용품 및 성인 요실금제품과 같은 흡수성 소비제품을 포함한다. 예를 들면, 도 3과 관련하여, 흡수용품(40)은 단일 흡수층(10)과 하부의 저장층(20)으로 이루어진다. 액체투과성 표면시트(16)가 단일 흡수층(10) 위에 놓이고, 액체 불투과성 뒷받침 시트(18)가 저장층(20) 아래에 놓인다. 단일 흡수층은 예를 들면, 기저귀에서 사용시 이로운 액체 포착 성능을 제공할 것이다. 포착 복합물의 모세관 구조(즉, 공극크기, 공극크기 균일성 및 투과성)가 여러번 습윤시 유체의 이동을 도울 것이다. 일반적으로, 저장층(20)은 섬유편물, 예를 들면, 셀룰로스 섬유의 강화된 편물을 포함하고 또한 저장층(20)의 흡수용량을 상당히 증가시키기 위하여 초흡수성 중합체와 같은 첨가제를 내포할 수 있다.
도 3의 용품은 저장층(20)에서의 결합제가 여전히 활성일 때, 단일 흡수층 (10)을 저장층(20)과 접촉시켜 조립할 수 있다. 이러한 방법으로 저장층(20)이 적어도 층(10)의 아래면에 접착될 것이고, 따라서, 이웃면을 접착시키기 위해 열용융 접착제를 사용해야하는 필요성을 없앨 수 있다.
층(10)과 저장층(20) 사이의 더 강한 접착을 층의 결합제가 여전이 활성일때, 층을 저장층과 접촉시킴으로써 달성될 수 있다. 유사하게, 저장층의 결합제가 여전히 활성일 때, 저장층(20)을 뒷받침 시트(18)에 놓으면 층(20)이 뒷받침 시트 (18)에 접착된다. 유사한 방법으로 층(10)은 거기서의 결합제가 여전히 활성일때, 표면시트를 층(10) 위에 놓아 표면시트(16)에 접착시킬수 있다. 층간의 결합은 일반적으로 층 경계면을 가로지르는 유체의 이행을 증진시키고, 더 촉진시킬 수 있다.
도 3에서의 구조는 기저귀나 여성용 생리대와 같은 전형적인 흡수용품을 예시하는 목적으로 보여진다. 통상의 기술 중 하나로 여기서 교시된 개념을 사용하여 다양한 다른 흡수 구조물을 제조할 수 있을 것이다. 예를 들어, 성인용 요실금 흡수구조용의 전형적인 구조물이 도 4에서 보여진다. 용품(50)은 표면시트(16), 단일 흡수층(10), 저장층(20) 및 뒷받침 시트(18)로 이루어진다. 표면시트(16)는 액체 투과성인 반면, 뒷받침 시트(18)는 액체 불투과성이다. 이 구조에서 극성, 섬유재료로 구성되는 액체 투과성 조직(22)은 포착복합물(10)과 저장층(20) 사이에 위치한다.
도 5와 관련하여, 또 다른 흡수용품은 뒷받침 시트(18), 저장층(20), 중간층 (24), 단일 흡수층(10) 및 표면시트(16)를 포함한다. 중간층은 용품의 보전성을 증가시키기 위해, 또는 포착층에서 저장층으로의 액체의 분포를 증진시키기 위해 분포층으로서 용품에 내포될 수 있다. 중간층(24)은 예를 들면, 용품이 형성되기 바로 전에 결합시키는 셀룰로스 아세테이트와 트리아세틴의 배합과 같이 밀도강화된 섬유 재료를 포함한다. 따라서 중간층(24)은 단일 흡수층과 저장층이 서로 접착되지 않은 것보다 상당히 더 많은 보전성을 가지는 흡수용품을 형성하기 위하여 단일 흡수층(10)과 저장층(20) 둘다에 접착될 수 있다. 층(24)의 친수성은 층(10), (24), (20) 사이에 친수성 구배를 만들기 위한 방법으로 조절될 수 있다. 독립적인 중간층은 층 대 층 접착을 위해서 필요하지 않다는 것을 이해해야 한다. 두 이웃층 중 하나 또는 두 층 모두 결합제를 포함할 때, 만약 접착매체가 여전히 활성일 때, 두 층을 서로 붙인다면, 두 층간의 접착이 생기고, 어떤 접착도 없는 복합물과 비교하여 더 강한 복합물을 제공한다.
본 발명의 단일 흡수층은 흡수층이 내포된 흡수제품 및 용품의 습윤 및 건조 보전성, 표면 건조, 재습윤 성능 및 포착비를 향상시킨다. 단일 흡수층은 또한 복합물이 내포된 흡수제품에 사용시 증가된 패드 보전성, 향상된 외양 및 습윤와해의 감소를 제공한다. 게다가, 단일 흡수층은 편물형태로 제조되고 운반될 수 있기 때문에, 흡수층을 포함하는 흡수제품 제조방법은 다량의 가교결합된 섬유 또는 솜털같은 펄프의 취급을 포함하는 제조방법에 비하여 단순하다.
아래의 실시예는 제한의 목적이 아니라, 예증의 목적으로 제공된다.
실시예 1
단일 흡수층 제조: 실험실적 발포법
본 실시예는 본 발명의 대표적인 단일 흡수층을 제조하는 실험실적 발포법을 예증한다. 본 실시예에서, 흡수포착층은 80% 가교결합된 셀룰로스 섬유 (Weyerhaeuser Co.)와 20% CelbondRT-105(Hoechst Celanese)로 구성된다.
섬유 제법
실험실용 크기의 Waring blender를 물 4L로 채우고 CelbondRT-105을 가했다. 합성섬유를 "개열"하기 위해 혼합물을 잠시동안 혼화하였다. 그 다음, 가교결합된 셀룰로스 섬유를 CelbondRT-105/물의 혼합물에 가하고 가교결합된 섬유를 "개열"하기 위하여 그리고 두 섬유를 혼합하기 위하여 적어도 1분동안 혼화하였다. 결과의 수성 섬유 혼합물은 약 0.1% 고체를 포함하였다.
가교결합된 셀룰로스 섬유-CelbondRT-105 혼합물을 콘테이너에 넣고, 약 0.2%의 고체를 가지는 수성 혼합물을 제조하기 위하여 물을 가했다. 그 다음, 그 결과의 혼합물을 에어를 잡아두는 날로 몇초간 혼화하였다. 계면활성제(Incronan 30, Croda, Inc.)를 섞인 혼합물에 가했다. 섬유 그람 당 약 1g의 활성 계면활성 고체를 가했다. 혼합물이 떠오르는 거품으로 믹서의 날의 높이를 천천히 높이면서 섞였다. 약 1분 후, 혼합을 끝낸 다음 또다시 1분 동안 일정한 믹서 날의 높이로 혼화한다. 그 결과의 거품-섬유 혼합물은 원래의 물-섬유 혼합물의 부피의 약 세 배의 부피를 가진다.
시트 형성
가교결합된 셀룰로스 섬유-CelbondRT-105 거품-섬유 혼합물을 경사진 확산 플레이트를 가지는 시트 주형에 급속히 부었다. 거품-섬유 혼합물을 가한 후, 플레이트를 주형에서 제거하고, 거품-섬유 높이를 감소시키기 위해 강한 진공을 가했다. 대부분의 눈에 보이는 거품이 사라진 다음, 그 결과의 시트를 주형에서 제거하고, 모든 과량의 거품과 물을 제거하기 위하여, 슬릿 코치 위로 형성 와이어를 따라서 통과시켰다.
대표적인 단일 흡수층은, 건조와 결합을 결과하기 위하여 그 결과의 축축한 시트를 관통 공기 건조기에 둠으로써 제조된다.
실시예 2
단일 흡수층 형성: 공업용 발포법
본 실시예는 본 발명의 대표적인 단일 흡수층을 형성하는 공업용 발포법을 예증한다. 본 실시예에서, 단일 흡수층은 80% 가교결합된 셀룰로스 섬유 (Weyerhaeuser Co.)와 20% CelbondRT-105(Hoechst Celanese)로 구성된다.
섬유 제법
거품-섬유 혼합물은 건조 섬유를 계면활성제와 섞고 에어를 잡아두는 날로 약 2분간 혼합함으로써 제조되었다.
시트 형성
양성 치환 펌프를 사용하여, 상기에서 설명한 것과 같이 제조된 거품성 섬유 슬러리를 가교결합된 셀룰로스 섬유-CelbondR섬유 혼합물이 아래 놓여진 경사진 다층 헤드박스에 펌프하였다. 와이어를 슬릿 코치 진공 위로 통과시켰다.
대표적인 단일 흡수층은 건조와 결합을 결과하기 위하여 그 결과의 축축한 시트를 관통 공기 건조기에 둠으로써 제조된다.
실시예 3
대표적인 단일 흡수층의 포착시간과 재습윤 측정방법
본 발명의 대표적인 단일 흡수층의 성능 특성은 단일 흡수층을 시중에서 입수 가능한 기저귀에 내포시키고 비교예 기저귀의 포착시간 및 재습윤과 비교함으로써 측정하였다. 비교예 기저귀는 300 g/m2의 기본 중량을 가지는 가교결합된 셀룰로스 편물을 포함하도록 변형된 시중에서 입수 가능한 기저귀이다. 포착시간과 재습윤은 아래에 설명되는 멀티플 도스 재습윤 시험에 따라 결정되었다.
간략히, 멀티플 도스 재습윤 시험은 각 세 번 액체로 적신 후, 흡수구조로부터 방출되는 합성 소변의 양과 각 세 액체 용량이 제품내로 이동하는 데 필요한 시간을 측정한다.
미리 무게를 단 흡수 구조의 샘플에서 구조의 코어의 중앙을 측정하고, 액체를 적실 위치를 위해 앞면에 1인치를 결정하고, "X"로 표시한 다음, 샘플의 표면 위 4인치에 액체 분출 깔대기(최소 100mL 용량, 5-7 mL/s 유속)를 놓아서 시험한다. 시중에서 입수할 수 있는 기저귀를 비교예로서 사용하고, 본 발명의 단일 흡수층을 내포하는 기저귀를 비교적인 평가를 위해 사용하였다. 단일 흡수층을 내포하는 기저귀는 절단하여, 단일 흡수층을 기저귀에 삽입함으로써 제조되었다.
일단 샘플이 제조되면, 시험을 다음과 같이 수행하였다. 테이블 표면 위, 액체 분출 깔대기 아래 샘플을 부직포 면을 위쪽으로 하여 평면으로 놓는다. 합성 소변 1회 분량(100 mL)으로 깔대기를 채운다. 샘플 위 "X"로 측정된 위치 상에 용량고리(5/32 인치 스테인레스 스틸, 2인치 ID x 3 인치 높이)를 놓는다. 용량고리 내 합성소변 첫 용량을 붓는다. 스톱워치를 사용하여, 깔대기 밸브가 열린 때부터 액체가 용량고리 바닥에서부터 제품 내로 이동할 때까지 포착시간을 초단위로 기록한다. 20분을 기다린다. 첫 용량을 붓고 20분을 기다리는 동안, 한 묶음의 여과지 (19-22g, Whatman #3, 11.0cm 또는 동등물, 시험전 최소한 2시간동안 실온 습기에 미리 노출시킴)의 무게를 잰다. 두번째 용량의 기다리는 시간동안 첫용량으로부터의 남겨진 어떤 건조여과지든 취하고, 추가의 건조지를 더하여 전체 29-32g으로 한다. 세번째 용량의 기다리는 시간동안, 어떤 건조지든 취하고 추가의 건조지를 더하여 전체 39-42g으로 한다. 한 묶음의 미리 무게를 잰 여과지(즉, 아래 표 1-9에서 건조 압지 중량)를 습윤부위 중앙에 놓고 이들 종이 상부에 원통형 추 (8.9 cm 직경, 9.8lb)을 놓는다. 2분 기다린다. 추를 제거하고, 종이의 무게를 잰다. 변화를 기록한다. 그 과정을 두번 더 반복한다(즉, 두번째 및 세번째 용량을 위해서).
재습윤은 각 액체 용량을 부은 후, 여과지로 다시 흡수되는 액체의 양으로 기록한다(즉, 습윤 여과지의 무게-건조 여과지의 무게).
액체포착시간은 액체가 세 용량 각각에서 제품내로 흡수되는데 필요한 시간(초)의 길이로서 기록된다.
본 시험에 사용되는 수성 용액은 상표명 RICCA로 National Scientific으로부터 입수 가능한 합성 소변이다. 합성 소변은 135 meq./l의 나트륨, 8.6 meq./l 칼슘, 7.7 meq./l 마그네슘, 1.94 중량% 요소(전체 중량을 기본으로 하여)에 더하여 다른 성분을 포함하는 염류 용액이다.
비교예 기저귀와 본 발명의 대표적인 단일 흡수층을 내포하는 기저귀의 멀티플 도스 재습윤 시험 결과는 실시예 4에서 설명된다.
실시예 4
대표적인 단일 흡수층의 포착시간과 재습윤 측정
이 실시예에서 습식 레이드 포착층과 본 발명의 대표적인 단일 흡수층의 포착시간과 재습윤 성능을 비교한다. 멀티플 도스 재습윤 시험을 70 g/m2의 기본 중량을 가지는 습식 레이드 섬유 패치 (80% 가교결합된 셀룰로스 섬유와 20% CelbondRT-105, Hoechst Celanese)를 내포하는 시중에서 입수가능한 완전한 기저귀 (Procter ＆ Gamble)와 실시예 1에서 상기 일반적으로 설명된 방법에 의해 제조된 대표적인 단일 흡수층(80% 가교결합된 셀룰로스 섬유와 20% CelbondRT-105, Hoechst Celanese)를 내포하는 기저귀로 실시예 5에서 상기 설명된 것처럼 수행하였다. 그 결과는 도 6에서 도식적으로 나타낸다.
실시예 5
대표적인 단일 흡수층의 습윤 인장강도의 측정
본 실시예는 에어 레이드 포착 조성물의 습윤 인장강도를 습식 및 발포 레이드 방법에 의해 제조된 본 발명의 대표적인 단일 흡수층에 비교한다.
습윤 인장강도를 에어 레이드 100% 가교결합된 셀룰로스 섬유 포착 패치 (300 g/m2의 기본 중량)와 발포법에 의해 제조된 대표적인 단일 흡수층(80% 가교결합된 셀룰로스 섬유와 20% CelbondRT-105)을 대상으로 측정하였다. 실시예 2에서 상기 일반적으로 설명된 것과 같이 제조된 40g/m2및 50 g/m2의 기본 중량을 가지는 대표적인 발포로 형성된 흡수층을 측정하였다.
복합물의 인장 강도는 하부 크로스헤드에 부착된 수평 지그 장치를 포함하는 정속 신장 (Constant rate of elongation, CRE)기계를 사용하여 복합물의 인장 및 신장 성질을 측정하는 수평인장 시험법으로 측정하였다.
시험되는 복합물은 적어도 24시간동안 상대습도 50%와 23℃의 조건에 두었다. 조절 후, 복합물 표본(10 cm x 10 cm)을 다이 절단기로 절단하였다. 수평 지그를 하부 크로스헤드에 단단하게 고정시켜 CRE 기계를 장치하였다. 그 다음 상부 조를 제거하고 25 kg의 하중 셀을 지그에 부착시켰다. 그 다음 CRE 비교예를 아래와 같이 맞추었다: 크로스헤드 속도 25.4 mm/min; 차트 속도 127 mm/min; 50.8 mm로 맞춘 클램프 사이의 표준 길이. 다음으로 CRE 기계의 눈금을 정하고, 충분한 공기압(약 30psi)을 클램프로 공급하였다. 시험전 즉시, 견본을 와이어 메시에 놓고 포화될 때까지 액체(합성 소변)로 적신다. 견본의 액체를 빠지게 한 후 지그 상에 조심스럽게 놓는다. 그 다음 복합물 견본을 지그에 클램크로 죄고 메시를 제거한다. 다음으로 CRE를 활성화시키고 견본이 찢어질 때까지 시험을 계속한다.
결과는 발포로 형성된 단일 흡수층이 에어 레이드 복합물보다 상당히 더 큰 습윤 인장 강도를 가지는 것으로 나타난다. 에어 레이드 복합물(300 g/m2의 기본 중량)이 시험법에 의해 측정되지 않는 습윤 인장 강도를 가지는 반면, 40 g/m2과 50 g/m2의 기본 중량을 가지는 대표적인 발포로 형성된 단일 흡수층은 각각 약 90 g/inch과 120 g/inch의 습윤 인장 강도를 가진다.
본 발명의 바람직한 구체화가 예증되고 설명되어지는 동안 본 발명의 사상과 범위에 벗어나지 않는 다양한 변화가 여기서 만들어질 수 있다는 것이 인식될 것이다.

Claims (33)

  1. 가교결합된 셀룰로스 섬유와 결합제로 이루어지는 흡수층에 있어서, 흡수층이 균일한 다공성 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  2. 제 1 항에 있어서, 가교결합되지 않은 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  3. 제 1 항에 있어서, 합성섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  4. 제 3 항에 있어서, 합성섬유가 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 나일론 및 레이온 섬유로 구성되는 군에서 선택되어지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  5. 제 3 항에 있어서, 합성섬유가 약 2 인치까지의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  6. 제 3 항에 있어서, 합성섬유가 약 0.25 내지 약 1.25 인치의 길이를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  7. 제 3 항에 있어서, 합성섬유가 약 5 내지 약 20 데니어를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  8. 제 3 항에 있어서, 합성섬유가 권축된 섬유인 것을 특징으로 하는 흡수층.
  9. 제 1 항에 있어서, 결합제가 전체 복합물의 약 10 내지 약 30 중량퍼센트의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  10. 제 1 항에 있어서, 결합제가 열가소성 및 열경화성 접착제로 구성되는 군에서 선택되어지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  11. 제 10 항에 있어서, 열가소성 접착제가 다성분 결합섬유인 것을 특징으로 하는 흡수층.
  12. 제 1 항에 있어서, 결합제가 폴리아미드-에피클로로히드린 수지와 폴리아크릴아미드 수지로 구성되는 군에서 선택되어지는 습윤 강화제인 것을 특징으로 하는 흡수층.
  13. 제 1 항에 있어서, 약 40 g/m2내지 약 400 g/m2의 기본 중량을 가지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  14. 제 1 항에 있어서, 약 0.04 g/m3내지 약 0.10 g/m3의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수층
  15. 제 1 항에 있어서, 초흡수성 중합체 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  16. 제 1 항에 있어서, 약 50 g/m2의 기본 중량과 약 120 g/inch의 인장 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  17. 제 1 항에 있어서, 약 40 g/m2의 기본 중량과 약 90 g/inch의 인장 강도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  18. 가교결합된 셀룰로스 섬유와 다성분 결합섬유로 이루어지는 흡수층에 있어서, 흡수층이 균일한 다공성 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  19. 제 18 항에 있어서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  20. 제 18 항에 있어서, 가교결합된 섬유와 결합섬유가 열적으로 접착되는 것을 특징으로 하는 흡수층.
  21. 가교결합된 셀룰로스 섬유와 결합제로 이루어지는 흡수층으로 이루어지는 흡수용품에 있어서, 흡수층이 균일한 다공성 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  22. (a) 액체 투과성 상부시트;
    (b) 가교결합된 셀룰로스 섬유와 결합제로 이루어지며, 균일한 다공성 구조를 가지는 흡수층; 및
    (c) 액체 불투과성 뒷받침시트;
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  23. (a) 액체 투과성 상부시트;
    (b) 가교결합된 셀룰로스 섬유와 결합제로 이루어지며, 균일한 다공성 구조를 가지는 흡수층;
    (c) 흡수성 섬유재료로 이루어지는 저장층; 및
    (d) 액체 불투과성 뒷받침시트
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  24. (a) 액체 투과성 상부시트;
    (b) 가교결합된 셀룰로스 섬유와 결합제로 이루어지며, 균일한 다공성 구조를 가지는 흡수층;
    (c) 흡수성 섬유재료로 이루어지는 저장층;
    (d) 흡수층과 저장층 사이에 위치한 중간층; 및
    (e) 액체 불투과성 뒷받침시트
    로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  25. 제 24 항에 있어서, 중간층이 액체 투과성 조직으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  26. 제 24 항에 있어서, 중간층이 분포층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  27. 제 26 항에 있어서, 분포층이 친수성 섬유와 결합제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  28. 제 27 항에 있어서, 친수성 섬유가 가교결합된 셀룰로스 섬유로 이루어지는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  29. 제 26 항에 있어서, 분포층이 초흡수성 중합체 재료를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  30. 제 22 항에 있어서, 용품이 여성용 케어 제품인 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  31. 제 23 항에 있어서, 용품이 기저귀인 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  32. 제 25 항에 있어서, 용품이 요실금 제품인 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  33. 제 26 항에 있어서, 용품이 기저귀인 것을 특징으로 하는 흡수용품.
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