KR20000069532A - 기능적 흡수성 물질을 변경시키는 방법 - Google Patents

기능적 흡수성 물질을 변경시키는 방법 Download PDF

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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 유동 채널(40)을 형성하고 그리고 일 실시예에 있어서 유동 채널(40)상으로 융기되는 벨로우즈(45)를 형성하도록 절취 및 가열을 통해 형성되는 기능적 흡수성 물질(20)에 관한 것이다. 부가적으로, 흡수성 물질(20)로 부분적으로 절취되는 유동 채널(40)은 편안한 착용을 위해서 굽힘과 관련된 물질용 힌지 수단으로서 작용한다. 일 실시예에 있어서, 기능적 흡수성 물질(20)은 예를 들면 레이저에 의해 개별 가열 및 절취부(30)가 제공되며, 채널(40) 및 벨로우즈(45)는 상기 레이저에 의해 동시에 형성된다. 예를 들면 별개의 가열 및 절단 수단(30)을 이용하는 다른 실시예는 레이저를 이용하여 기능적 흡수성 물질(20)의 표면을 통해 부분적으로 채널(40)을 제공한다.

Description

기능적 흡수성 물질을 변경시키는 방법{ALTERING THE SURFACES OF FUNCTIONAL ABSORBENT MATERIALS FOR USE IN ABSORBENT ARTICLES}
공기층 섬유로 제조된 흡수성 패드와, 이러한 패드를 이용하는 일회용 기저귀, 실금 브리프, 생리용 냅킨은 종래 기술에 잘 공지되어 있다. 또한, 유체용의 배향성 유동 수단 또는 유체 유동용 채널을 구비한 이러한 패드는 본 기술분야에 잘 공지되어 있다. 모거(Moger)에게 1971년 4월 20일자로 허여된 "생리용 냅킨"이라는 명칭의 미국 특허 제 3,575,174 호에는 흡수성 면, 목재 펄프 섬유, 종이 워딩, 셀롤로스 섬유 및/또는 합성 섬유로서 채널을 제공하도록 상부 표면(즉, 상면시트)이 엠보싱처리된 종래의 물질로 제조된 흡수성 코어가 개시되어 있다. 엠보싱 처리외에, 흡수성 제품의 상부 표면을 통해 종래의 흡수성 코어에 채널이 형성되었다. 1975년 3월 18일자로 던칸(Duncan) 등에게 허여된 "흡수성 밴드"라는 명칭의 미국 특허 제 3,871,378 호에는 중앙 부분이 강 로드에 의해 압축된 패드가 개시되어 있다. 유체 유동용의 이러한 채널을 형성하는 부가적인 수단은 1975년 5월 6일자로 화이트헤드(Whitehead) 등에게 허여된 "박형 가요성 흡수성 패드"라는 명칭의 미국 특허 제 3,881,490 호에 개시되어 있으며, 이 특허에는 가열 및 가압에 의해 채널을 형성하는 것이 개시되어 있다. 이러한 채널을 형성하기 위한 다른 수단은 1978년 3월 21일자로 화이트헤드(Whitehead)에게 허여된 "다중층 구조체의 다이컷팅 형상 생리용 냅킨"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,09,739 호에 개시되어 있으며, 상기 특허에는 흡수성 패드를 절단하여 유동 채널을 형성하는 것이 개시되어 있다.
따라서, 엠보싱 처리, 양각화, 가열 및/또는 가압 및 절단은 종래의 흡수성 패드 구조체에 채널을 제공하기 위한 공지된 수단이다. 그러나, 이전에 공지된 것중에는 본 발명의 기능적 흡수성 물질에 이러한 유동 채널을 제공하는 것이 없다. 또한, 레이저와 같은 별개의 가열/절단 수단을 이용하여 기능적 흡수성 물질에 채널을 형성하는 장점은 공지되어 있지 않다.
기능적 흡수성 물질은 다이어(Dyer) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호와; "매우 높은 물대 오일 비를 가진 고 내부 위상 에멀션으로부터 제조된 수성 액체용 흡수성 폼 물질"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/370,922 호(데스마라이스 등등)와; "고 내부 위상 에멀션으로부터 야기된 절연용 폼 물질"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 08/484,272 호와; 참고로 본원에 인용하는 데스마라이스(DesMarais) 등의 미국 특허 제 5,563,179 호에 개시되어 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 개시된 수단중 어느 하나를 통해 기능적 흡수성 물질에 채널을 형성하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 채널이 기능적 흡수성 물질에 테로 형성되는 채널 및 벨로우즈를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 레이저에 의한 절단을 통해서 종래의 물질로 구성되는 흡수성 코어 구조체에 채널을 제공하는 것이다.
발명의 요약
따라서, 본 발명은 바람직하게 일회용 흡수성 제품에 이용되는 기능적 흡수성 물질의 영역에 유한 팽창부를 제공하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은 국부적 가열을 제공하여 기능적 흡수성 물질중 단지 유한 팽창이 가열 영역을 중심으로 이뤄지게 하도록 기능적 흡수성 물질에 가열원을 가하는 단계를 포함한다. 일 실시예에 있어서, 기능적 흡수성 물질은 하나 이상의 별개의 가열 영역 또는 가열 라인을 따라 가열된다. 특히, 기능적 흡수성 물질은 바람직하게 가열원인 국부적 가열원으로 이송된다. 가열원은 기능적 흡수성 물질의 적어도 하나의 가열 라인을 따라 초점이 맞춰진다. 최초에 각 가열 라인은 기능적 흡수성 물질의 표면상에 잔류하지만 이 표면을 통해서 기능적 흡수성 물질의 내부 부분내로 강하하고 수용가능한 모든 방향, 배향 또는 형상으로 될 수 있다. 다음에, 가열원은 하나 이상의 가열 라인을 따라 작동된다. 각각의 가열 라인에 있어서, 기능적 흡수성 물질의 상부 표면은 기화되고, 이에 의해 기능적 흡수성 물질이 적어도 부분적으로 관통 절취되어 유동 채널을 형성한다. 기화와 동시에, 기능적 흡수성 물질은 가열 라인에 바로 인접한 영역에서 가열되고, 기능적 흡수성 물질은 이들 인접한 영역의 가열로 인해서 채널로부터 외측으로 팽창되며, 이에 의해 각 채널의 양 측면상에 벨로우즈 또는 융기부를 형성한다.
가열 라인에 따른 기능적 흡수성 영역의 기화와 기능적 흡수성 물질의 인접한 또는 둘러싼 영역의 팽창으로부터, 유동 채널이 형성된다. 유동 채널은 기능적 흡수성 물질의 하나의 위치로부터 기능적 흡수성 물질의 다른 위치까지 유체를 이송하는 주 베뉴(primary venue)이다. 또한, 기능적 흡수성 물질이 국부적 가열원으로 가열되는 경우에, 유동 채널의 양 측면상의 유한 영역은 기능적 흡수성 물질의 본래 평평한 표면상으로 팽창된다. 이들 팽창된 영역은 유동 채널을 따라 유체를 이송하는 부분 테두리 또는 배리어 및 가이드로서 기능을 한다. 바람직하게, 2개의 팽창된 영역이 유동 채널의 양 측면에 형성되며(즉, 가열 라인), 그에 따라 유동 채널과 실질적으로 팽행한 그리고 나란하게 된다.
기능적 흡수성 물질의 다른 실시예에 있어서, 기능적 흡수성 물질내에 힌지 수단을 형성하기 위한 목적으로 국부적 가열원에 의해 하나 이상의 가열 라인이 형성된다. 이러한 형성시에, 힌지 수단은 기능적 흡수성 물질내의 힌지 수단을 따라 접혀지도록 협동한다. 기능적 흡수성 물질이 일회용 흡수성 제품과 유사하게 비강성 구조체의 일부분인 경우에, 제품의 개선된 착용감 및 보유성은 그 힌지 수단을 중심으로 기능적 흡수성 물질이 접힘으로서 부분적으로 성취될 수 있다.
또한, 기능적 흡수성 물질의 유효 표면적을 증가시키기 위한 방법이 개시된다. 이 방법은 기능적 흡수성 물질을 선긋기 수단에, 바람직하게는 레이저에 제공하는 단계를 포함한다. 다음에, 기능적 흡수성 물질은 소정의 위치에서 선이 그어지며, 이에 의해 기능적 흡수성 물질의 표면내에 압축된 영역을 형성하여 유체 유동을 용이하게 하고 기능적 흡수성 물질의 유효 표면적을 증가시킨다. 바람직한 선긋기 수단은 기능적 흡수성 물질의 일부분을 절취하기에 충분한 강도 및 파워를 제공하는 레이저이다.
본 발명의 다른 실시예는 흡수성 제품내의 기능적 흡수성 물질을 형상화하는 방법을 제공하는 것이다. 이 방법은 상면시트와, 이 상면시트에 결합된 배면시트와, 상기 상면시트와 배면시트 사이에 위치된 기능적 흡수성 물질을 포함하는 흡수성 제품을 국부적 가열원으로 이송하는 단계를 포함한다. 국부적 가열원이 기능적 흡수성 물질에 국부적 가열을 가하여 기능적 흡수성 물질을 유한 팽창 및/또는 물질에 선을 긋도록 국부적 가열원에 의해 가해진 열은 상면시트 또는 배면시트를 통해서 기능적 흡수성 물질에 가해진다.
본 발명은 유동 채널을 형성하도록 그리고 일 실시예에 있어서 유동 채널상으로 융기되는 벨로우즈 또는 융기부를 형성하도록 절취 및 가열을 통해서 형성된 기능적 흡수성 물질에 관한 것이다. 부가적으로, 기능적 흡수성 물질로 부분적으로 절취되는 유동 채널은 휨과 신체에 부합하도록 하는 물질용 힌지 수단으로서 기능을 한다.
본 명세서는 본 발명을 구성하는 요지를 특별히 지적하고 명료하게 청구하는 청구범위를 포함하지만, 본 발명은 유사한 구성요소에는 실질적으로 동일한 참조부호를 사용한 첨부 도면과 관련하여 취한 하기의 설명으로부터 보다 잘 이해될 수 있다.
도 1은 이송하고, 가열하고 그리고 채널 및 벨로우즈를 형성하는 3개의 단계에서의 기능적 흡수성 물질의 사시도,
도 1a는 도 1의 채널 및 벨로우즈의 형성의 단면도,
도 2는 이송하고, 가열하고 그리고 채널을 형성하는 3개의 단계에서의 기능적 흡수성 물질의 사시도,
도 2a는 도 2의 채널의 형성의 단면도,
도 3a는 채널 패턴을 도시하는 도면,
도 3b는 채널 패턴을 도시하는 도면,
도 3c는 채널 패턴을 도시하는 도면,
도 3d는 채널 패턴을 도시하는 도면,
도 4는 바람직한 흡수성 제품의 평면도.
본 발명은 바람직하게 일회용 흡수성 제품에 사용되는 기능적 흡수성 물질 또는 흡수성 폼의 영역에 유한 팽창부(finite expansion)를 제공하는 방법을 제공하는 것이다. 이러한 방법의 단계들은 기능적 흡수성 물질을 국부적인 가열을 제공하는 가열원에 노출시켜서 기능적 흡수성 물질의 유한 팽창만이 가열 영역을 중심으로 발생하게 하는 단계를 포함한다. 특히, 본 명세서에 있어서 기능적 흡수성 물질은 국부적 가열원에 의해 그 표면으로 변경된다. 본 명세서에 있어서 "기능적 흡수성 물질(functional absorbent material)" 또는 "흡수성 폼(absorbent foam)"이라는 용어는 고 내부 위상 에멀션(High Internal Phase Emulsions ; 이후에는 "HIPE"라고 함)으로 형성된 폼 물질을 의미한다. 바람직하게, HIPE 폼은 1995년 11월 29일자로 출원된 미국 특허 출원 제 08/563,866 호(데스마라이스 토마스 에이 등이 출원함)에 기재된 바와 같이 약 55:1 내지 약 100:1의 범위의 수상(water phase) 대 유상(oil phase)의 체적 대 중량비를 갖고 있으며, 상기 특허 출원은 참고로 본원에 인용한다. 선택적으로, HIPE 폼은 55:1 이하 범위의 수상 대 유상의 체적 대 중량비를 갖고 있다. 이러한 폼은 1995년 2월 7일자로 다이어(Dyer) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호의 공보에 광범위하게 개시되어 있으며, 상기 미국 특허는 참고로 본원에 인용한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 기능적 흡수성 물질(20)은 하나 이상의 개별 가열 영역 또는 라인(25)을 따라 가열된다. 특히, 기능적 흡수성 물질(20)은 국부적 가열원(30), 바람직하게 레이저(36)(도시하지 않음)로 이송된다. 가열원(30)은 기능적 흡수성 물질의 적어도 하나의 가열 라인(25)을 따라 초점이 맞춰진다. 각각의 가열 라인(25)은 기능적 흡수성 물질(20)의 표면(22)상에 잔류하며, 가능한 모든 방향, 배향 및 형상으로 될 수 있다. 다음에, 가열원(30)은 하나 이상의 가열 라인(25)을 따라 작동된다. 각각의 가열 라인(25)에 있어서, 기능적 흡수성 물질(20)의 표면(22)은 기화되며, 이에 의해 기능적 흡수성 물질(20)은 적어도 부분적으로 관통 절취되어 유동 채널을 형성한다. 가열 라인(25)을 따라 표면(22)의 기화가 이뤄지는 동시에, 기능적 흡수성 물질(20)은 가열 라인(25)에 바로 인접한 영역에서 가열되며, 기능적 흡수성 물질(20)은 가열로 인해서 채널(40)로부터 외측으로 팽창되며 이에 의해서 채널(40)의 각 측면상에 융기부 또는 벨로우즈(45)를 형성한다. 모든 특정 이론에 의해 한정되지 않기를 원하지만, 가열 라인(25)으로부터 전달된 열 에너지로 인해서 상기 융기부(45)가 형성되어 기능적 흡수성 물질(20)의 영역에서 팽창 효과를 발생시키며, 상기 열 에너지는 가열 라인(25)의 양 측면상의 중간 주변 영역에서의 습기를 방출한다. 이러한 팽창 효과는, 바람직하게는 레이저(36)인 가열원(30)이 모든 기능적 흡수성 물질에 정확한 파워, 초점 및/또는 강도를 제공하는 상술한 모든 HIPE 폼 비율 형태에 있어서 이뤄져야 한다.
가열 라인(25)을 따라 이뤄지는 기능적 흡수성 물질(20)의 기화와 기능적 흡수성 물질(20)의 주변 영역의 팽창으로 인해서 유동 채널(40) 및 벨로우즈(45)가 형성된다. 유동 채널(40)은 기능적 흡수성 물질(20)의 하나의 위치로부터 기능적 흡수성 물질(20)의 다른 위치까지 액체를 이송하는 주 베뉴(primary venue)이다. 따라서, 본 명세서에 있어서 기능적 흡수성 물질(20)이 국부적 가열원(30)으로 가열되는 경우에, 유동 채널(40)의 양 측면상의 유한 영역은 기능적 흡수성 물질의 표면상에서 팽창되어 도 1 및 도 1a에 도시된 바와 같이 융기부(45)를 형성한다. 이들 벨로우즈(45)는 유동 채널(40)을 따라 유체가 이송되는 것을 차단하는 부분 테두리부 또는 배리어와 가이드로서 기능을 한다. 바람직하게, 한쌍의 벨로우즈(45)는 유동 채널(40)의 양 측면상에[즉, 가열 라인(25)으로부터] 형성되며, 그에 따라 유동 채널에 실질적으로 평행하고 병렬로 된다.
도 1은 횡방향으로 가열된, 즉 기계가공방향에 직각으로 가열된 기능적 흡수성 물질(20)을 도시한 것이다. 이러한 가열은 기계가공방향으로 실행되는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 도 1은 기능적 흡수성 물질(20)의 가열과 채널(40) 및 벨로우즈(45)의 형성의 가시적인 이해를 위해 도시된 것이다.
도 1a는 도 1의 기능적 흡수성 물질(20)을 단면도로 도시한 것이다. 도 1a에서, 국부적 가열원(30)이 가열 라인(25)을 따라 기능적 흡수성 물질(20)의 표면(22)을 기화시키는 경우 채널(40)이 형성되는 것으로 명료하게 도시한 것이다. 또한, 이러한 채널(40)은 기능적 흡수성 물질(20)의 상부 표면(22) 아래에서 일정 거리에 위치되는 것이 바람직하다. 선택적으로, 채널(40)은 기능적 흡수성 물질(20)의 다른 비가열된 표면(22)과 유사한 표면 높이로 될 수 있다.
기능적 흡수성 물질(20)의 다른 실시예에 있어서, 하나 이상의 가열 라인(25)은 기능적 흡수성 물질(20)내에 힌지 수단(32)(도 1)을 형성하기 위해서 국부적 가열원(30)에 의해 형성된다. 이러한 형성시에, 힌지 수단(32)은 기능적 흡수성 물질(20)에서 이들 수단(32)을 따라 접혀지도록 협동할 수 있다. 기능적 흡수성 물질(20)이 일회용 흡수성 제품과 같이 단단하지 않은 구조체의 일부분인 경우에, 힌지 수단(32)을 중심으로 기능적 흡수성 물질(20)의 접혀짐으로 인해서 제품의 제품의 개선된 착용감 및 보유성이 부분적으로 성취된다. 본 발명에 있어서 힌지 수단(32)은 형성된 채널(40)과 영역 및 특성이 동일하다는 것에 주의해야 한다. 이러한 실시예에 있어서, 채널중 적어도 하나는 힌지 수단(32)으로서 특별하게 및/또는 부가적으로 이용되며, 유동 채널(40)로서 만으로는 작용하지 않는다.
본 실시예에서 기능적 흡수성 물질(50)의 표면적을 증가시키는 방법은 기능적 흡수성 물질(50)이 접촉시 팽창되는 파워, 강도 및/또는 초점을 갖지 않은 레이저인 선긋기 수단(60)에 기능적 흡수성 물질(50)을 제공하는 단계를 포함한다. 이러한 실시예에 있어서 목적은 기능적 흡수성 물질(50)의 표면에 선을 긋는 것이며, 그 표면상의 팽창을 야기시키지 않는다. 그러나, 다시 기능적 흡수성 물질(50)은 바람직하게 레이저인 가열원의 필요한 파워, 강도 및/또는 초점으로 주어진 기능적 흡수성 물질(20)과 동일하게 팽창될 수 있다는 것을 주의해야 한다. 다음에, 기능적 흡수성 물질(50)은 소정의 위치에 선을 그어서 기능적 흡수성 물질(50)의 표면내에 압축된 영역 또는 채널(70)을 형성하여 유체 유동을 용이하게 하고 기능적 흡수성 물질(50)의 유효 표면적을 증가시킨다. 바람직한 선긋기 수단(60)은 레이저이며, 이 레이저는 기능적 흡수성 물질(50)의 부분을 절취하기에 충분한 강도, 초점 및 파워를 제공한다.
도 2는 횡방향으로 그어진, 즉 기계가공방향에 직각으로 그어진 기능적 흡수성 물질(50)을 도시한 것이다. 이러한 선긋기는 기계가공방향으로 실행되는 것이 가장 바람직하다. 따라서, 도 2는 기능적 흡수성 물질(50)의 선긋기와 채널(70)의 형성의 가시적인 이해를 위해 도시된 것이다.
상술한 바와 같이, 바람직한 선긋기 수단은 레이저이며, 가장 바람직하게는 CO2레이저이다. CO2레이저 비임이 기능적 흡수성 물질(50)상에 초점이 맞춰지는 경우, 바람직하게 레이저는 기능적 흡수성 물질(50)을 특정 깊이로 절취할 것이다. 절취 깊이는 제조자에 의해 결정되는 웨브 속도, 레이저 파워(강도 및 와트수를 포함함) 및 레이저 포커스와 관련이 있다. 특정 패턴으로 절취를 배향시킴으로써, 흡수성 코어의 포집 특성이 개선될 수 있다. 절취부는 기능적 흡수성 물질(50)내에 채널(70)을 형성함으로써 기능적 흡수성 물질(50)의 유용한 표면적을 증가시키며, 상기 채널(70)은 배출물의 포집을 위해서 기능적 흡수성 물질(50)내에 적어도 2개의 부가적인 표면을 제공한다. 따라서, 이러한 기능적 흡수성 물질(50)에 선긋기를 하는 것은 배출물 포집을 향상시킨다. 용어 "배출물"은 착용자의 항문 및/또는 질의 공동으로부터 발생된 유체, 고체 및 반고체를 말한다. 또한, 기능적 흡수성 물질(50)내의 채널(70)은 유체보다 큰 포집 시간이 요구되는 액체형 BM과 같은 유체형 물질의 운동을 방해할 수 있다.
도 2a는 선이 그어진 기능적 흡수성 물질(50)의 단면을 도시하는 사시도이다. 이러한 사시도에 명확하게 도시된 바와 같이, 바람직하게 레이저인 선긋기 수단(60)은 기능적 흡수성 물질(50)의 표면층(52)을 통해 선을 긋거나 절취하여 채널(70)을 형성한다. 채널(70)은 기능적 흡수성 물질(50)의 일부분으로부터 다른 부분까지 유체를 이송하는데 사용될 수 있다. 또한, 채널(70)은 이전의 평평한 표면에 비해서 부가적인 표면적을 제공한다. 이러한 부가적인 표면적은 기능적 흡수성 물질(50)에서의 유체 포집성과, 또한 기능적 흡수성 물질(50)을 통해 분배를 증가시킨다. 일 실시예에 있어서, 선이 그어진 기능적 흡수성 물질(50)은 상면시트와 포집 층 또는 흡수성 코어 사이에 위치되어, 상면시트에 접촉하는 유체가 선이 그어진 기능적 흡수성 물질(50)쪽으로 빨아들여지고 상기 물질(50)에 의해 신속하게 분산된다. 즉, 유체는 선이 그어진 기능적 흡수성 물질(50)을 통해 하부 포집 층 및/또는 흡수성 코어로 신속하게 분산된다.
도 3a 내지 도 3d는 기능적 흡수성 물질(20) 또는 기능적 흡수성 물질(50)에 이용될 수 있는 채널(80)의 형상 및 배향의 실시예를 도시한 것이다. 도 3a 내지 도 3d에 도시된 바와 같이, 흡수성 물질내의 채널(80)은 선형, 곡선 및/또는 이들의 조합일 수 있다. 또한, 채널(80)은 수직, 수평 또는 모든 각도나 방향으로 정렬될 수 있다. 적당한 채널(80)의 디자인의 선택은 흡수성 제품의 사양에 따라서 제조자의 권한내에서 이뤄질 수 있다.
흡수성 제품 및 구조체에 유용한 것으로 본 발명에 따른 중합체 폼은 상대적으로 개방-셀형일 수 있다. 이것은 폼의 개별 셀이 인접한 셀과 완전하게 비차폐된 연통을 이루는 것을 의미한다. 이러한 실질적으로 개방-셀형 폼 구조체내의 셀은 폼 구조체내에서 하나의 셀로부터 다른 셀까지 유체가 쉽게 이송될 수 있을 정도로 큰 세포간 개구부 또는 "윈도우(windows)"를 갖고 있다. 이러한 개방-셀형 폼은 1996년 8월 27일자로 데스마라이스(DesMarais)에게 허여된 "수성 액체를 포집하기에 유용한 고 내부 위상 에멀션으로 제조된 흡수성 폼"이라는 명칭의 미국 특허 제 5,550,167 호와; 1995년 2월 7일자로 다이어(Dyer) 등에게 허여된 "수성 신체 액체용 얇은 단위 습윤 흡수성 폼 물질 및 그 제조 방법"이라는 명칭의 미국 특허 제 5,387,207 호와; 1993년 11월 9일자로 데스마라이스(DesMarais)에게 허여된 "수성 신체 액체용 흡수성 폼 물질 및 이러한 물질을 포함한 흡수성 제품"이라는 명칭의 미국 특허 제 5,260,345 호에 개시되어 있으며, 상기 특허들은 참고로 본원에 인용한다.
이러한 실질적으로 개방-셀형 폼 구조체는 대체로 망상 형상을 가지며, 개별 셀은 다수의 상호 연결되고 3차원으로 분기된 웨브에 의해 규정된다. 이러한 분기된 웨브를 형성하는 중합체 물질의 스트랜드를 "스트럿(struts)"이라고 할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서, 폼 물질은 폼 구조체의 셀의 적어도 80%가 적어도 하나의 인접한 셀과 유체 연통된다면 "개방-셀형"이며, 상기 셀은 사이즈가 적어도 1㎛이다.
개방-셀형에 부가하여, 이러한 중합체 폼은 충분하게 친수성이여서 폼이 이후에 규정되는 양의 수성 액체를 흡수할 수 있다. 폼 구조체의 내부 표면은 중합화후에 폼 구조체내에 잔류하는 잔류 친수성 표면활성제에 의해 또는 후술하는 바와 같이 선택된 후-중합화 폼 처리 절차에 의해서 친수성이 부여된다.
이러한 중합체 폼이 "친수성"으로 되는 범위는 흡수가능한 시험 액체와 접촉되는 경우 나타나는 "흡착력"에 의해 양이 정해질 수 있다. 이러한 폼에 의해 나타나는 흡착력은 예를 합성 오줌인 시험 액체의 중량 흡수도는 공지된 치수 및 모관 흡입 비표면적(capillary suction specific surface area)의 샘플로 측정되는 절차를 이용하여 영구적으로 결정될 수 있다. 이러한 절차는 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등등)의 시험 방법 부분에 상세하게 개시되어 있으며, 상기 특허는 참고로 인용한다. 본 발명의 흡수제로서 유용한 폼은 65±5 다인/㎝의 표면 장력을 가진 합성 오줌의 모관 흡수에 의해 결정된 바와 같이 약 15 내지 약 65 다인/㎝, 보다 바람직하게 약 20 내지 약 65 다인/㎝의 흡착력 수치를 나타내는 것들이다.
본 발명의 중합체 폼은 수성 액체와 접촉시에 이러한 유체를 팽창시키고 흡수하는 붕괴된(즉, 비팽창된) 중합체 폼의 형태로 제조될 수 있다. 이들 붕괴된 중합체 폼은 압축력, 및/또는 열적 건조 및/또는 진공 탈수를 통해서 중합체화 HIPE 폼으로부터 수상으로 표시되는 것으로 입수할 수 있다. 압축, 및/또는 열적 건조/진공 탈수 후에, 중합체 폼은 붕괴된 또는 비팽창된 상태로 된다.
압축 및/또는 열적 건조/진공 탈수에 이어서, 붕괴된 중합체 폼은 수성 액체로 습윤되는 경우 재팽창될 수 있다. 놀랍게도, 이들 중합체 폼은 예를 들면 적어도 약 1년까지의 상당한 시간 주기 동안에 이러한 붕괴된 또는 비팽창된 상태로 유지된다. 이러한 붕괴된/비팽창된 상태로 유지되게 하기 위한 중합체 폼의 성능은 모관력, 특히 폼 구조체내에 전개된 모관 압력에 의한 것이다. 본 명세서에 사용된 용어 "모관 압력(capillary pressures)"은 폼내의 기공의 좁은 범위내에서 매니스커스의 곡률로 인해서 액체/공기 인터페이스에 걸친 압력차를 말한다[채터지의 직물 과학 및 기술의 "흡수도"("Absorbency", Textile Science and Technology, Vol. 7, 1985, p. 36) 참조].
실용가능한 범위로 압축 및/또는 열적 건조/진공 탈수한 후에, 이들 중합체 폼은 본 발명에서 구체화된 수중투시 수화된 소금과 관련된 수화물의 물 뿐만 아니라 폼내에 흡수된 자유 워터를 포함하는 잔류 워터를 포함한다. 잔류 워터(수화된 소금에 의해 원조됨)는 결과적인 붕괴된 폼 구조체상에 모관 압력을 가하는 것으로 믿어진다. 본 발명의 붕괴된 중합체 폼은 72℉(22)℃와 50%의 상대 습도의 대기 상태에서 저장되는 경우 폼의 중량으로 적어도 약 4%, 전형적으로 약 4 내지 약 40%의 잔류 워터 함유량을 가질 수 있다. 바람직한 붕괴된 중합체 폼은 폼의 중량으로 약 5 내지 약 25%의 잔류 워터 함유량을 가질 수 있다.
이들 폼의 주 변수는 유리 전이 온도(Tg)이다. Tg는 폴리머의 유리 상태와 고무 상태 사이의 전이의 중간점을 나타낸다. 이용 온도 보다 높은 Tg를 가진 폼은 매우 강하지만, 매우 단단하고 부서지기 쉬운 가능성을 나타낼 수 있다. 또한, 이러한 폼은 오랜 주기 동안 붕괴된 상태로 저장된 후에 폴리머의 Tg 보다 냉각된 수성 유체로 습윤되는 경우 팽창된 상태로 복귀되는데 오랜 시간이 걸리는 것이 통상적이다. 기계적 특성, 특히 강도 및 탄성의 필요한 조합은 이러한 소망하는 성질을 갖게 하기 위해서 단성체 형태 및 레벨의 적절하게 선택되는 범위를 필요로 하는 것이 통상적이다.
본 발명의 폼에 있어서, Tg는 폼이 사용 온도에서 수용가능한 강도를 갖는 한 가능한한 낮아야 한다. 따라서, 단성체는 보다 낮은 Tg를 가진 대응하는 호모폴리머를 제공하는 가능한 정도까지 선택된다. 아크릴레이트 및 메타아크릴레이트 코모노머의 알킬 족의 체인 길이는 동족 호모폴리머 열의 Tg로부터 예상되는 것보다 길을 수 있다. 특히, 알킬 아크릴레이트 또는 메타아크릴레이트 호모폴리머의 동족 열은 8 카본 원자의 연쇄 길이에서 최소 Tg를 갖고 있다. 반대로, 본 발명의 코폴리머의 최소 Tg는 약 12 카본 원자의 연쇄 길이에서 발생된다(스티렌 모노머로 대체된 알킬이 알키 아크릴레이트 및 메타아크릴레이트 대신에 이용될 수 있으며, 이들 유용성은 현재 지극히 한정된다).
또한, 폴리머의 유리 전이 영역의 형상은 중요할 수 있다. 즉 온도의 기능을 좁히거나 넓게 한다. 특히 이러한 유리 전이 영역 형상은 폴리머의 사용 온도(통상적으로 대기 또는 신체 온도)가 Tg이거나 근방인 것에 관련이 있다. 예를 들면, 보다 넓은 전이 영역은 사용 온도에서 불완전한 전이를 의미할 수 있다. 전형적으로, 이러한 전이가 사용 온도에서 불완전하다면, 폴리머는 보다 큰 강성을 나타내며, 작은 탄성을 나타낸다. 반대로, 전이가 사용 온도에서 완전하다면, 폴리머는 수성 유체로 습윤되는 경우 압축으로부터 보다 빨리 복귀된다. 따라서, 소망하는 기계적 특성을 성취하기 위해서 Tg와 폴리머의 전이 영역의 폭을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 일반적으로, 폴리머의 Tg는 사용 온도보다 적어도 약 10℃ 낮다[Tg 및 전이 영역의 폭은 이후의 시험 방법 부분에 개시된 바와 같이 동적 기계적 분석(DMA) 측정으로부터의 손실 탄젠트 대 온도로부터 유도된다].
A. 폼 구조체내의 모관 압력 및 힘
붕괴된 상태에서, 폼 구조체내에서 발휘된 모관 압력은 압축된 폴리머의 탄성 복원 또는 모듈에 의해 발휘되는 힘과 적어도 동일하다. 달리 말하면, 붕괴된 폼을 비교적 얇게 유지하기 위해서 필요한 모관 압력은 "스프링 백(spring back)"이라고 하는 압축된 중합체 폼에 의해 발휘되는 상쇄력에 의해 결정된다. 중합체 폼의 탄성 복원 경향은 팽창된 폼이 그 본래의 팽창된 두께의 약 1/6(17%)으로 압축되고 다음에 이완된 응력값이 측정될 때까지 압축된 상태로 유지되는 응력 변형 실험으로부터 산정될 수 있다. 선택적으로 그리고 본 발명의 목적을 위해서, 이완된 응력값은 물과 같은 수성 액체와 접촉되는 경우 붕괴된 상태의 중합체 폼에서 측정한 것으로 산정된다. 이러한 선택적인 이완된 응력값은 이후에 폼의 "팽창 압력"이라고 한다. 본 발명의 붕괴된 중합체 폼에 대한 팽창 압력은 약 30kPa(킬로파스칼) 또는 그 이하이고, 전형적으로 약 7 내지 약 20kPa(킬로파스칼)이다. 폼의 팽창 압력을 산정하는 절차의 상세한 설명은 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등등)의 시험 방법 부분에 개시되어 있으며, 상기 특허는 참고로 본원에 인용한다.
본 발명의 목적을 위해서, 폼 체적당 비표면적은 붕괴된 상태로 유지될 규정된 폼 구조를 실험관찰로 규정하는데 특히 유용하다. 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등등)에는 폼 체적당 비면적이 상세하게 개시되어 있다. "폼 체적당 비표면적"은 폼 구조체의 모관 흡입 비표면적에 팽창된 상태의 폼 강도를 곱한 것이다. 폼 체적값당 비표면적은 ⓐ 유도된 폼 구조체의 습윤 동안에 측정된 모관 흡입 비표면적과, ⓑ 건조된 붕괴된 폼 구조체를 직접 측정하는 것이 아니라 포화로 습윤된 후의 팽창된 폼 구조체의 밀도로부터 유도된 "실험관찰"로서 특징지어 진다. 심지어, 폼 체적값당 특정 최소 비표면적은 붕괴된 상태로 유지되도록 폼 구조체의 성능과 서로 상관있을 수 있다. 적어도 약 0.025㎡/cc, 바람직하게 적어도 약 0.05㎡/cc, 가장 바람직하게는 적어도 약 0.07㎡/cc의 폼 체적값당 비표면적을 가진 본 발명에 따른 중합체 폼이 붕괴된 상태로 유지되는 것으로 실험관찰로 발견되었다.
일반적으로, "모관 흡입 비표면적"은 벌크 폼 물질(폴리머 구조체 물질에 고체 잔류 물질을 추가함)의 단위 중량당 특정 폼을 형성하는 중합체 망상직물의 시험액체 접근성 표면적의 수단이다. 모관 흡입 비표면적은 폼내의 셀 단위의 치수에 의해 그리고 폴리머의 밀도에 의해 결정되며, 그에 따라 이러한 표면이 흡수를 하는 범위까지 폼 망상직물에 의해 제공된 고체 표면의 전체 양을 양으로 하는 방법이다.
모관 흡입 비표면적은 적당한 모관 압력이 폼 구조체에서 설정되어 이것을 수성 유체로 습윤될 때까지 붕괴된 상태로 유지시키는냐에 특히 관련이 있다. 폼 구조체내에 형성된 모관 압력은 모관 흡입 비표면적에 비례한다. 폼 밀도 및 흡착력과 같은 다른 인자가 일정하다고 하면, 폼 구조체내의 모관 압력은 또한 그에 비례해서 증가한다(또는 감소한다).
본 발명의 목적을 위해서, 모관 흡입 비표면적은 공지된 중량 및 치수의 폼 샘플내에서 이뤄지는 저 표면 장력 액체(예를 들면, 에탄올)의 모관 흡수의 양을 측정함으로써 결정된다. 모관 흡입 방법을 거쳐 폼 비표면적을 결정하기 위한 이러한 절차의 상세한 설명은 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등등)의 시험 방법 부분에 개시되어 있으며, 상기 특허는 참고로 본원에 인용한다. 또한, 모관 흡입 비표면적을 결정하기 위한 모든 적당한 선택적인 방법이 이용될 수 있다.
흡수제로서 유용한 본 발명의 붕괴된 중합체 폼은 적어도 약 3㎡/g의 모관 흡입 비표면적을 가진 것이다. 전형적으로, 모관 흡입 비표면적은 약 3 내지 약 15㎡/g, 바람직하게는 약 4 내지 약 13㎡/g, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 11㎡/g의 범위이다. 이러한 모관 흡입 비표면적(약 0.010 내지 약 0.018g/cc의 팽창된 소망 평형도를 가짐)을 가진 폼이 오줌과 같은 수성 액체에 대한 흡수 성능, 액체 보유 및 액체 위킹 또는 분포 특성의 특히 바람직한 평형도를 대체로 가지고 있다. 또한, 이러한 모관 흡입 비표면적을 가진 폼은 이러한 수성 액체로 습윤되거나 또는 예를 들면 레이저와 같은 국부적 가열원과 같은 특정 형태의 가열 수단으로 가열될 때까지 붕괴된 비팽창된 상태로 폼을 유지하기 위해 충분한 모관 압력을 갖게 된다.
B. 자유 흡수 성능
본 발명의 흡수성 폼의 다른 중요한 특성은 자유 흡수 성능이다. "자유 흡수 성능(free absorbent capacity)"이란 주어진 폼 샘플이 그 샘플내의 고체 물질의 단위 중량당 셀 구조체내로 흡수되는 시험 액체(합성 오줌)의 전체 양이다. 수성 유체를 흡수하기 위한 흡수성 제품에 특히 유용하게 하기 위해서, 본 발명의 흡수성 폼은 건조 폼 물질의 그램당 합성 오줌 약 55 내지 100mL, 바람직하게 약 55 내지 약 75mL를 흡수하는 자유 흡수 성능을 가져야 한다. 폼의 자유 흡수 성능을 결정하기 위한 절차는 하기의 시험 방법 부분에서 개시된다.
C. 팽창 인자
수성 액체에 노출될 때, 본 발명의 붕괴된 폼은 팽창되고 유체를 흡수한다. 국부적 가열원에 노출될 시에, 붕괴된, 즉 기능적 흡수성 물질은 팽창된다. 본 발명의 폼은 그 팽창된 상태에서 다른 폼보다 많은 유체를 보유한다. 이들 폼이 그 전체 팽창된 두께의 약 1/6(17%)의 두께로 압축 탈수되는 경우에, 이들 폼은 이전의 HIPE 폼에서 가능한 것보다 얇은 상태를 유지되며 저장 효율 및 신축성이 부수적으로 증가된다. 이러한 것은 팽창된 폼을 보다 낮은 밀도로 되게 할 수 있다. 이러한 폼에 대한 "팽창 인자"는 적어도 약 6X이며, 즉 그 팽창된 상태에서의 폼의 두께는 붕괴된 상태에서의 폼의 두께의 적어도 약 6배이다. 전형적으로 본 발명의 붕괴된 폼은 약 6X 내지 약 10X의 범위의 팽창 인자를 가진다. 이와 비교해서, 종래의 보다 높은 밀도의 폼은 단지 4X 내지 5X의 팽창 인자를 갖고 있다.
본 발명의 목적을 위해서, 압축 탈수된 폼에 대한 팽창된 두께와 붕괴된 두께 사이의 관계는 하기의 식으로 실험적으로 표시될 수 있다.
두께팽창된= 두께붕괴된× 0.133 × W:O 비율
여기에서, 두께팽창된은 팽창된 상태의 폼의 두께이며, 두께붕괴된은 붕괴된 상태의 폼의 두께이며, W:O 비율은 폼이 제조되는 HIPE의 물대 오일의 비율이다. 따라서, 60:1의 물-대-오일 비를 가진 에멀션으로 제조된 전형적인 폼은 8.0의 예측된 팽창 인자를 가진다. 즉 폼의 팽창된 두께가 폼의 붕괴된 두께의 8배이다. 팽창 인자를 측정하기 위한 절차는 이후의 시험 방법 부분에 개시되어 있다.
D. 압축 편향에 대한 저항
본 발명의 흡수성 중합체 폼의 중요한 기계적 특성은 저항대 압축 편향(resistance to compression deflection : RTCD)에 의해 결정되는 바와 같이 팽창된 상태에서의 강도이다. 여기에서 폼에 의해 나타난 저항대 압축 편향은 폴리머 모듈 뿐만 아니라 폼 망상직물의 밀도 및 구조체의 함수이다. 다음에 폴리머 모듈은 ⓐ 폴리머 합성과, ⓑ 폼이 중합화되는 조건(예를 들면 특히 가교결합으로 얻어지는 중합물의 완전성)과, ⓒ 폴리머가 잔류 물질, 예를 들면 처리후의 폼 구조체내에 잔류하는 유화제에 의해 소성화되는 범위에 의해 결정된다.
기저귀와 같은 흡수성 제품에서의 흡수제로 유용하게 하도록 본 발명의 폼은 이러한 흡수성 물질이 유체의 흡수 및 보유시에 결합되어 사용되는 경우 만나게 되는 힘에 의한 변형 또는 압축에 적절하게 저항해야 한다. RTCD에 있어서 충분한 폼 강도를 갖지 않은 폼은 비장전 조건하에서 수용가능한 양의 신체 액체를 포집 및 저장할 수 있지만, 폼을 보유하는 흡수성 제품의 사용자에 의한 운동 및 활동에 의해 야기되는 압축 응력하에서 이러한 유체에 너무 쉽게 잠겨질 것이다.
본 발명의 중합체 폼에 의해 나타나는 RTCD는 소정의 온도 및 시간 주기 동안에 특정 규정된 압력하에서 유지되는 포화된 폼의 샘플에서 발생된 변형의 양을 결정함으로써 양론화될 수 있다. 이러한 특정 형태의 시험을 실행하는 방법은 이후에 시험 방법 부분에 개시되어 있다. 흡수제로서 유용한 폼은 RTCD를 나타내는 것으로서, 5.1kPa의 규정 압력은 65±다인/㎝의 표면 장력을 가진 합성 오줌이 자유 흡수 성능으로 적셔지는 경우 폼 구조체의 전형적으로 약 40% 또는 그 이하의 압축의 변형을 발생시킨다. 바람직하게, 이러한 조건에서 발생된 변형의 범위는 약 2 내지 25%, 보다 바람직하게 약 4 내지 약 15%, 가장 바람직하게 약 6 내지 약 10%이다.
E. 중합체 폼의 다른 특성
비교적 모노머-프리(monomer-free) 수상 방울을 둘러싸는 모노머 함유 유상을 중합함으로써 형성되는 폼 셀, 특히 셀은 형상이 실질적으로 종종 구형이다. 이러한 구형 셀의 사이즈 또는 "직경"은 일반적으로 폼을 특성화하기 위해 통상 사용되는 매개변수이다. 중합체 폼의 주어진 샘플내의 셀이 대략 동일한 사이즈일 필요는 없기 때문에, 평균 셀 사이즈, 즉 평균 셀 직경은 종종 지정될 수 있다.
폼의 평균 셀 사이즈를 결정하는데는 많은 기술이 이용될 수 있다. 그러나, 폼내의 셀 사이즈를 결정하기에 가장 유용한 기술은 폼 샘플의 주사 전자 포토마이크로그래프에 의거한 간단한 측정을 포함한다. 예를 들면 도 1은 본 발명에 따른 전형적인 HIPE 폼 구조체의 팽창된 상태를 도시한 것이다. 포토마이크로그래프상에 겹쳐진 것은 20㎛의 치수를 나타내는 스케일이다. 이러한 스케일은 가상 분석법을 거쳐 평균 셀 사이즈를 결정하는데 사용될 수 있다.
주어진 셀 사이즈 측정은 도 1에 도시된 바와 같이 팽창된 상태의 폼의 수평균 셀 사이즈에 의거한 것이다. 바람직하게, 본 발명에 따른 수성 유체용 흡수제로서 유용한 폼은 약 50㎛ 또는 그 이하의, 특히 약 5 내지 35㎛의 수평균 셀 사이즈를 가진다.
"폼 밀도"(즉 공기내의 폼 체적의 ㎤당 폼의 그램)는 건조를 기초로 지정된다. 예를 들면 HIPE 중합, 세척 및/또는 소수성화 한 후에 폼내에 잔류하는 잔류 소금 및 액체와 같은 흡수성 수용성 잔류 물질의 양은 폼 밀도를 계산하고 나타내는데 무시된다. 그러나, 폼 밀도는 중합화된 폼내에 존재하는 유화제와 같은 다른 수용성 잔류 물질을 포함한다.
폼 구조체의 단위 체적당 고체 폼 물질의 중량을 결정하는 모든 적당한 중량측정 절차가 폼 밀도를 측정하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등등)의 시험 방법 부분에 상세하게 개시된 ASTM 중량 측정 방법이 밀도 결정을 위해 이용될 수 있는 하나의 방법이다. 붕괴된 상태에서, 흡수제로서 유용한 본 발명의 중합체 폼은 약 01. 내지 약 0.2g/cc, 바람직하게 약 0.11 내지 약 0.15g/cc, 보다 바람직하게 약 0.12 내지 약 0.14g/cc의 범위인 건조 기본 밀도값을 가진다. 팽창된 상태에서, 흡수제로서 유용한 본 발명의 중합체 폼은 약 0.010 내지 약 0.018g/cc, 바람직하게 약 0.013 내지 약 0.018g/cc 범위의 건조 기본 밀도값을 가진다.
일반적으로 적당한 흡수성 폼이 특히 바람직하고 유용한 수성 유체 취급 및 흡수 특성을 나타낸다. 흡수성 폼과 가장 관련이 있는 유체 취급 및 흡수 특성은 ⓐ 폼 구조체를 통한 유체의 수직 위킹의 비율과, ⓑ 특정 기준 위킹 높이에서 폼의 흡수 성능과, ⓒ 폼이 접촉하게 되는 경쟁적인 흡수성 구조체로부터 유체를 배수(분할)하는 흡수성 폼 구조체의 성능이다.
수직 위킹, 즉 중력과 반대인 방향에서의 유체 위킹은 본 발명의 흡수성 구조체에 기여하는 특히 바람직한 성능이다. 이들 폼은 흡수될 유체가 제품의 흡수성 코어내에서 비교적 하부 위치로부터 비교적 보다 높은 위치까지 제품내에서 이동되게 하는 방법으로 흡수성 제품에서 종종 이용될 것이다. 따라서, 중력에 대항하여 유체를 위킹시키는 이들 폼의 성능은 흡수성 제품내의 흡수성 부품으로서의 기능과 특히 관련이 있다.
수직 위킹은 특정 사이즈의 폼의 시험 스트립을 통해서 5㎝의 수직 거리로 위킹시키는 용기에서 유색 시험 액체(예를 들면 합성 오줌)에 대해서 취한 시간을 측정함으로써 결정된다. 수직 위킹 절차는 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등등)의 시험 방법 부분에 보다 상세하게 개시되어 있지만, 37℃ 대신에 31℃에서 실행된다. 오줌을 흡수하기 위한 흡수성 제품에 특히 유용하게 되도록, 본 발명의 폼 흡수제는 약 30분이 안되어서 5㎝의 높이까지 합성 오줌(65±5다인/㎝)이 위킹되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 본 발명의 바람직한 폼 흡수제는 약 5분이 넘지 않고 5㎝의 높이까지 합성 오줌을 위킹시킨다.
수직 위킹 흡수 성능 시험은 수직 위킹 시험에서 사용된 샘플 표준 사이즈 폼 샘플의 각 1인치(2.54㎝) 수직 부분내에서 유지되는 흡수성 폼의 그램당 시험 유체의 양을 측정한 것이다. 이러한 결정은 샘플이 시험 유체를 평형상태(예를 들면 약 18시간 후에)로 수직으로 위킹시키게 된 후에 이뤄진 것이다. 수직 위킹 시험과 유사하게, 수직 위킹 흡수 성능은 참고로 본원에 인용하는 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등등)의 시험 방법 부분에 상세하게 개시되어 있다.
본 발명에 따른 유용한 흡수성 폼의 다른 중요한 특성은 모관 흡수 압력이다. 모관 흡수 압력은 유체를 수직으로 위킹시키기 위한 폼의 성능을 말한다,[피 케이 채터지와 에이취 브이 니구엔의 "흡수도"("Absorbency", Textile Science and Technology, Vol. 7); 피 케이 채터지와 에드워드 엘스비어와 암스테르담의 1985, 챕터 2 참조]. 본 발명의 목적을 위해서, 중요한 모관 흡수 압력은 수직으로 위킹되는 유체 로딩이 31℃의 평형 조건하에서 자유 흡수 성능의 50%가 되는 정수두이다. 정수두는 높이(h)의 유체(예를 들면 합성 오줌)의 칼럼으로 표시된다. 수성 유체를 흡수하기 위해서 흡수성 제품에 특히 유용하게 하기 위해서, 본 발명의 바람직한 흡수성 폼은 적어도 약 24.1㎝(9.5인치)의 모관 흡수 압력을 갖는 것이 일반적이다(본 발명의 폼은 통상 약 30 내지 약 40㎝의 흡수 압력을 갖고 있다).
G. 흡수성 제품
용어 "흡수성 제품"이란 제품의 오줌이나, 실금 착용자 또는 사용자에 의해 배출된 수성 대변 물질(액체형 배변)과 같은 유체 다른 유체(즉, 액체)를 흡수할 수 있는 소비 제품을 의미한다. 이러한 흡수성 제품의 예로는 일회용 기저귀, 실금 의복, 탐폰 및 생리용 냅킨과 같은 월경 제품, 일회용 용변훈련용 팬츠, 배드 패드 등을 포함한다. "일회용"이란 용어는 세탁이나 달리 저장되지 않으며 흡수성 제품으로서 다시 사용되지 않는 흡수성 제품을 설명하는 것이다(즉, 일회용 흡수성 제품은 한번 사용한 후에 폐기되며, 바람직하게 환경친화적인 방법으로 재생, 혼합 또는 처리되는 것을 말한다). "일체형" 흡수성 제품이란 별개의 홀더 및 패드와 같은 별개의 취급 부품이 필요하지 않게 하도록 조화된 일체를 형성하도록 함께 조합되어 개별 제품으로 형성되는 흡수성 제품을 말한다. 본 발명의 일체형 흡수성 제품의 바람직한 실시예가 도 4에서 실금 패드, 생리용 냅킨(120)으로 도시되어 있다. 명세서에 있어서, "생리용 냅킨" 또는 "냅킨"이란 용어는 여성들에 의해 일반적으로 비뇨생식기 영역 외부인 외음부 영역에 인접하여 착용되고 그리고 착용자 신체로부터의 월경 액체 또는 다른 질 삼출물(예를 들면, 혈액, 월경 및 오줌)을 흡수하고 보유하고자 하는 흡수성 제품을 말한다. 착용자 전정내에 부분적으로 그리고 착용자 전정의 부분적으로 외부에 잔류하는 음순간 기구도 또한 본 발명의 영역내에 있다. 본 명세서에 있어서, "외음부"라는 용어는 외부에서 보이는 여성 질을 말한다. 그러나, 본 발명은 팬티 라이너와 같은 다른 여성 위생 의복 또는 월경 패드나, 기저귀, 실금 패드 등과 같은 다른 흡수성 제품에도 적용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
도 4는 본 발명의 생리용 냅킨(120)을 펼친 상태로 도시한 평면도이며, 구조체의 일부분은 생리용 냅킨(120)의 구조를 보다 명료하게 도시하기 위해서 절취되어 있으며, 착용자에 접하거나 접촉하는 생리용 냅킨(120)의 부분이 관찰자쪽을 향해 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 바람직하게 생리용 냅킨(120)은 액체 투과성 상면시트(124)와, 이 상면시트(124)에 결합된 액체 불투과성 배면시트(126)와, 상기 상면시트(124)와 상기 배면시트(126) 사이에 위치된 흡수성 코어(128)를 포함한다.
생리용 냅킨(120)은 2개의 표면, 즉 신체에 접촉하는 표면(160) 또는 "신체측 표면"과, 상면시트(124)에 반대로 향한 의복측 표면(165)(도시하지 않음)을 갖고 있다. 도 4에 도시된 생리용 냅킨(120)은 신체측 표면쪽에서 본 것을 도시한 것이다. 신체측 표면(160)은 착용자의 신체에 접하여 착용되는 반면에, 의복측 표면(165)(도시하지 않음)은 상기 신체측 표면에 반대측으로서 생리용 냅킨(120)이 착용되는 경우에 착용자의 속옷에 접하여 위치되는 부분이다. 생리용 냅킨(120)은 2개의 중심선, 즉 종방향 중심선(200)과 횡방향 중심선(201)을 갖고 있다. 본 명세서에 있어서, "종방향(longitudinal)"이란 용어는 생리용 냅킨(120)을 착용할 경우 서있는 착용자를 좌측 신체 반부와 우측 신체 반부로 양분하는 수직 평면과 대체로 정렬된(예를 들면, 대략 평행한) 생리용 냅킨(120)의 평면내의 라인, 축 또는 방향을 말한다. 사용한 용어 "횡방향(transverse)" 또는 "측방향(lateral)"은 상호교환하여 사용할 수 있으며, 종방향과 대체로 직각을 이루는 생리용 냅킨(120)의 평면내에 있는 라인, 축 또는 방향을 말한다. 또한, 도 4는 생리용 냅킨(120)이 그 외측 에지에 의해 규정되는 주변부(112)를 구비한 것을 도시한 것이며, 종방향 에지는 참조부호(115)로 표시되어 있으며, 단부 에지는 참조부호(117)로 표시되어 있다.
상면시트, 배면시트 및 흡수성 코어는 다양하게 공지된 형태(소위 "튜브" 제품 또는 측면 플랩 제품을 포함함)로 조립될 수 있으며, 바람직한 생리용 냅킨 형상은 1990년 8월 21일자로 오스본(Osborn)에게 허여된 "박형 가요성 생리용 냅킨"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,950,264 호와, 1984년 1월 10일자로 데스마라이스(DesMarais)에게 허여된 "복합 생리용 냅킨"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,425,130 호와, 1982년 3월 30일자로 아르(Ahr)에게 허여된 "테두리를 구비한 일회용 흡수성 제품"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,321,924 호와, 1987년 8월 18일자로 반 틸버그(Van Tilburg)에게 허여된 "플랩을 구비한 형상 생리용 냅킨"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,589,876 호에 개시되어 있다. 상기 각 특허는 모두 참고로 본원에 인용한다. 도 4는 생리용 냅킨(120)의 바람직한 실시예로서, 상면시트(124) 및 배면시트(126)는 흡수성 코어(128)의 길이 및 폭 치수보다 대체로 큰 길이와 폭 치수를 갖고 있다. 상면시트(124) 및 배면시트(126)는 흡수성 코어(128)의 에지를 지나서 연장되어 주변부의 부분 뿐만 아니라 측면 플랩(154)을 형성하게 된다.
배면시트(126) 및 상면시트(124)는 각기 흡수성 코어(128)의 의복측 표면 및 신체측 표면에 위치되며, 바람직하게 본 기술분야에 숙련된 자들에게 공지된 부착 수단(도시하지 않음)에 결합되고 서로 결합된다. 예를 들면, 배면시트(126) 및/또는 상면시트(124)는 균일한 연속 접착제 층, 패턴화된 접착제 층 또는 접착제의 개별 라인, 나선형 또는 점의 어레이에 의해서 흡수성 코어(128)에 또는 서로 결합될 수 있다. 만족스러운 것으로 알려진 접착제는 미국 미네소타주 세인트 폴에 소재하는 에이취. 비. 풀러 캄파니(H. B. Fuller Company)에 의해 제조되어 HL-1258 또는 H-2031로 판매되는 것이 있다. 바람직하게 부착 수단은 1986년 3월 4일자로 미네톨라(Minetola) 등에게 허여된 "일회용 배설물 보유 의복"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,573,986 호에 개시된 바와 같은 접착제의 필라멘트의 개방 패턴 망상직물을 포함하며, 상기 특허는 참고로 본원에 인용한다. 필라멘트의 개방 패턴 망상직물의 예시적인 부착 수단은 1975년 스프라게 2세(Sprague, Jr.)에게 허여된 미국 특허 제 3,911,173 호와, 1978년 11월 22일자로 지에커(Zieker) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,785,996 호와, 1989년 6월 27일자로 워렌니쯔(Werenicz) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,842,666 호에 개시된 장치 및 방법에 의해서 나선형 패턴으로 꼬여진 접착제 필라멘트의 몇몇 라인을 포함한다. 상기 특허들은 참고로 본원에 인용한다. 선택적으로, 부착 수단은 본 기술분야에 숙련된 자들에게 공지된 바와 같이 가열 본드, 가압 본드, 초음파 본드, 동적 기계적 본드 또는 모든 다른 적당한 부착 수단이나 이들 수단의 조합체를 포함할 수 있다.
배면시트(126)는 액체(예를 들면, 월경액 및/또는 오줌)에 불투과성이며, 얇은 플라스틱 필름으로 제조되는 것이 바람직하지만, 다른 가요성 액체 불투과성 물질도 또한 사용될 수 있다. 본 명세서에 있어서, "가요성"이란 용어는 유연하고 사람의 신체의 일반적 형상 및 윤곽에 쉽게 부합되는 물질을 말한다. 배면시트(126)는 내측 표면(142)과, 이 내측 표면(142)에 대향된 외측 표면(144)을 구비한다. 배면시트(126)는 흡수성 코어(128)내에 흡수되어 보유되는 삼출물이 팬츠, 파자마 또는 속옷과 같은 생리용 냅킨(120)에 접촉하는 제품을 적시는 것을 방지한다. 따라서, 배면시트(126)는 직조 또는 부직 물질이나, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 열가소성 필름과 같은 중합체 필름이나, 필름 피복된 부직 물질과 같은 복합 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게, 배면시트(126)는 약 0.012㎜(0.5밀) 내지 약 0.051㎜(2.0밀)의 두께를 가진 폴리에틸렌 필름이다. 예시적인 폴리에틸렌 필름은 미국 오하이오주 신시네티 소재의 클로패이 코포레이션(Clopay Corporation)이 제조하여 상품명 P18-0401로 판매하는 것과, 미국 인디애나주 테레 휴트 소재의 스레드가, 인코포레이티드(Tredegar, Incorporated)가 제조하여 상품명 XP-39385가 있다. 바람직하게, 배면시트(126)는 보다 의복형 외형을 제공하기 위해서 양각화 및/또는 매트 마무리된다. 더욱이, 배면시트(126)는 흡수성 코어(128)로부터 증기가 빠져나가게 하며(즉, 통기성), 배면시트(126)를 통해 삼출물이 통과하는 것은 차단한다.
상면시트(124)는 유연하고 부드러운 느낌이고 착용자 피부에 무자극성이다. 더욱이, 상면시트(124)는 액체(예를 들면, 월경액 및/또는 오줌)를 그 두께부를 통해 쉽게 통과시키는 액체 투과성이다. 적당한 상면시트(124)는 직조 및 부직 물질; 천공된 열가소성 필름, 천공된 플라스틱 필름 및 하이드로폼형 열가소성 필름과 같은 중합체 물질; 다공성 폼; 그물모양 열가소성 필름; 및 열가소성 스크림과 같은 광범위한 물질로 제조될 수 있다. 적당한 직조 및 부직 물질은 천연 섬유(예를 들면, 목재 또는 면 섬유), 합성 섬유(예를 들면, 폴리에스터, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 섬유와 같은 중합체 섬유)로 구성될 수 있거나, 천연 섬유와 합성 섬유의 조합체로 구성될 수 있다. 바람직한 상면시트는 천공형성된 필름이다. 천공형성된 필름이 상면시트용으로 바람직한 이유는 이 필름이 신체 삼출물을 통과시키지만 비흡수성이며, 액체가 이를 통해 다시 통과되는 경향이 감소되고 착용자 피부를 재습윤시키는 경향이 작기 때문이다. 따라서, 신체와 접촉되어 있는 성형된 필름의 표면은 건조한 상태로 유지되며, 이에 의해서 신체가 더럽혀지는 것을 감소시키고, 착용자가 보다 편안한 느낌을 받게 된다. 적당한 성형 필름은 1975년 12월 30일자로 톰슨(Thompson)에게 허여된 "테이퍼형 모관부를 가진 흡수성 구조체"라는 명칭의 미국 특허 제 3,929,135 호와; 1982년 4월 13일자로 뮬란(Mullane) 등에게 허여된 "내변형형 상면시트를 구비한 일회용 흡수성 제품"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,324,246 호와; 1982년 8월 3일자로 라델(Radel) 등에게 허여된 "섬유형 성질을 나타내는 탄성 플라스틱 웨브"라는 명칭의 미국 특허 제 4,342,314 호와; 1984년 7월 31일자로 아르(Ahr)에게 허여된 "비광택성 가시 표면과 의복형 촉감을 나타내는 거시적으로 팽창된 3차원 플라스틱 웨브"라는 명칭의 미국 특허 제 4,463,045 호와; 1991년 4월 9일자로 바르드(Baird)에게 허여된 "다중층 중합체 필름"이라는 명칭의 미국 특허 제 5,006,394 호에 개시되어 있다. 이들 각 특허는 참고로 본원에 인용한다. 본 발명에 바람직한 상면시트는 상술한 특허중 하나 이상에 기재되고 미국 오하이오주 신시네티에 소재하는 "더 프록터 앤드 갬블 캄파니(The Procter ＆ Gamble Company)"에 의해 "드라이 위브(DRI-WEAVE)"로 판매되는 성형 필름이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 성형 필름 상면시트의 신체측 표면은 친수성이여서 신체측 표면이 친수성 아닌 경우 보다 액체가 상면시트를 통해 보다 신속하게 이송되는데 도움을 줌으로서, 월경 액체가 흡수성 코어내로 유동하여 흡수성 코어에 의해 흡수되기 보다는 상면시트에서 흘러나오는 경향을 감소시킨다. 바람직한 실시예에 있어서, 1991년 11월 19일자로 아지즈(Aziz) 등이 출원한 "부직 및 천공 필름 커버시트를 구비한 흡수성 제품"이라는 명칭의 미국 특허 출원 제 07/794,745 호에 개시된 바와 같은 성형 필름 상면시트의 중합체 물질에 표면활성제가 부가될 수 있으며, 상기 특허 출원은 참고로 본원에 인용한다. 선택적으로, 상면시트의 신체측 표면은 참고로 본원에 인용하며 상술한 오스본의 미국 특허 제 4,950,254 호에 개시된 바와 같이 표면활성제로 이것을 처리함으로써 친수성으로 제조할 수 있다.
사용시에, 생리용 냅킨(120)은 배면시트(126)의 외측 표면(144)에 고정된 부착 시스템(189)(도시하지 않음)에 의해 착용자 속옷에 위치되어 유지된다. 부착 시스템(189)은 이러한 목적을 위해서 공지된 모든 지지 수단 또는 부착 수단을 포함할 수 있다. 적당한 부착 시스템(189)은 접착제 층(190)이며, 때때로 팬티 체결 접착제로 불리기도 한다. 접착제 층(19)은 팬티의 가랑이 부분에 생리용 냅킨(120)을 고정시키기 위한 수단을 제공한다. 따라서, 배면시트(126)의 외측 표면(144)의 일부 또는 모두는 접착제 층(190)으로 피복된다. 이러한 목적을 위해서 본 기술분야에서 이용되는 모든 접착제 또는 아교가 본 발명에서 접착제(190)로 이용될 수 있으며, 압감 접착제가 바람직하다. 적당한 접착제로는 미국 오하이오주 콜롬부스에 소재하는 센튜리 어드헤시브즈 코포레이션(Century Adhesives Corporation)에 의해 제조된 Century A-305-IV(등록상표)와, 미국 뉴져지주 브릿지워터에 소재하는 내셔날 스타치 앤드 케미칼 캄파니(National Starch and Chemical Company)에 의해 제조된 Instant Lock 34-2823(등록상표)이 있다. 적당한 접착제는 미국 특허 제 4,917,697 호에 개시되어 있다. 생리용 냅킨(120)이 사용 위치에 위치되기 전에, 압감 접착제 층(190)은 제거가능한 박리 라이너(156)로 통상 피복되어, 접착제 층이 건조되거나 사용하기 전에 팬티의 가랑이 부분이 아닌 표면에 부착되는 것을 방지한다. 적당한 박리 라이너는 또한 상술한 미국 특허 제 4,917,496 호에 개시되어 있다. 이러한 목적을 위해 통상 사용되는 모든 상업적으로 입수가능한 박리 라이너가 본 발명에 이용될 수 있다. 적당한 박리 라이너의 비제한적인 예로는 미국 위스콘신주 맨아사에 소재하는 아크실 코포레이션(Akrosil Corporation)에 의해 제조되어 판매되는 BL30MG-A Silox E1/0 및 BL30MG-A Silox 4P/O가 있다. 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명의 생리용 냅킨(120)은 박리 라이너(156)를 제거하고, 그 후에 접착제 층(190)이 팬티에 접촉하도록 팬티내에 생리용 냅킨(120)을 위치시켜서 사용된다. 하나의 기능으로서, 접착제 층(190)은 사용 동안에 팬티내의 제 위치에 생리용 냅킨(120)을 유지시키는 것이다.
본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 도 4는 2개의 플랩(154)을 구비한 생리용 냅킨을 도시한 것이며, 각각의 플랩(154)은 흡수성 코어(128)의 측면 에지에 인접하고 에지로부터 횡방향으로 연장된다. 플랩(154)은 가랑이 영역내의 착용자 팬티의 에지상에 걸쳐지도록 형성되어, 플랩(154)은 착용자 팬티 및 엉덩이의 에지 사이에 위치된다. 플랩(154)은 적어도 2가지 목적을 위한 것이다. 첫째, 플랩은 바람직하게 팬티의 에지를 따라 이중 벽 배리어를 형성하여 착용자 신체 및 팬티가 월경액으로 더럽혀지는 것을 방지하는 것이다. 둘째, 플랩(154)은 의복측 표면상에 부착 수단이 제공되어, 플랩(154)이 팬티 아래로 다시 접히고 팬티의 의복측 측면에 부착되거나 하나의 플랩(154)이 다른 플랩에 부착될 수 있게 하는 것이다. 이러한 방법에서, 플랩(154)은 생리용 냅킨(120)을 팬티내에 적절하게 위치시켜 유지하는 작용을 한다.
플랩(154)은 상면시트(124) 및 배면시트(126)와 유사한 물질과, 티슈 또는 이들 물질의 조합체를 포함한 다양한 물질로 구성될 수 있다. 더우기, 플랩(154)은 생리용 냅킨(120)의 주 본체에 부착된 별개의 요소일 수 있거나, 상면시트(124) 및 배면시트(126)(즉, 일체형 구조체)의 연장부를 포함할 수 있다. 본 발명의 생리용 냅킨에 이용하기에 적당하거나 적합한 플랩을 구비한 다수의 생리용 냅킨은 1987년 8월 18일자로 반 틸버그(Van Tilburg)에게 허여된 "플랩을 구비한 형상 생리용 냅킨"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,687,478 호와, 1986년 5월 20일자로 반 틸버그(Van Tilburg)에게 허여된 "생리용 냅킨"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,589,876 호와, 1986년 8월 26일자로 마팅리(Mattingly)에게 허여된 "생리용 부착 수단"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,608,047 호에 개시되어 있다. 상기 미국 특허들은 참고로 본원에 인용한다.
본 발명의 중합체 폼은 다양한 흡수성 제품용의 흡수성 구조체(예를 들면 흡수성 콩)의 적어도 일부분으로서 특히 유용하다. 본 발명에서 흡수성 폼 구조체는 월경 패드, 실금용 패드 또는 의복과 같은 제품, 의복 차폐부 등등에 사용하기에 특히 적당하다.
가장 간단한 형태에서, 본 발명의 흡수성 제품은 바람직하게 액체 불투과성인 배킹 시트와, 이 배킹 시트와 관련된 하나 이상의 흡수성 폼 구조체만을 포함한다. 흡수성 폼 구조체 및 배킹 시트는 흡수성 폼 구조체가 흡수성 제품의 착용자의 유체 배출 영역과 배킹 시트 사이에 위치되게 하는 식으로 결합된다. 액체 불투과성 배킹 시트는 유체를 흡수성 제품내에 보유시킬 수 있는 것으로서 두께가 약 1.5밀(0.038㎜)인 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 모든 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 흡수성 제품 실시예의 흡수성 코어(128)는 이들 폼 구조체중 하나 이상으로 단독으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 흡수성 코어는 이것이 사용될 흡수성 제품의 형태에 잘 맞도록 또는 맞게 하도록 형성된 폼의 단일체 조각을 포함할 수 있다. 선택적으로, 흡수성 코어는 다수의 폼 조각 또는 입자를 포함할 수 있으며, 이들 조각 또는 입자는 함께 접착제로 접착되거나, 엔벨로프 티슈의 중첩에 의해 또는 흡수성 제품의 상면시트 및 배킹 시트에 의해서 함께 유지되는 비접착된 집합체로 간단히 구성될 수 있다.
본 발명에서 흡수성 제품의 흡수성 코어(128)는 본 발명의 하나 이상의 흡수성 폼 구조체 외에, 다른 예를 들면 종래의 요소 또는 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 본 발명에서 흡수성 제품은 흡수성 폼 구조체의 입자 또는 조각의 조합체, 예를 들면 공기층 혼합물과, ⓐ 목재 펄프 또는 다른 셀롤로스 섬유와, ⓑ 중합체 겔화제의 입자 또는 섬유와 같은 종래의 흡수성 물질을 포함하는 흡수성 코어를 이용할 수 있다.
흡수성 폼의 조합체와 다른 흡수성 물질을 포함하는 일 실시예에 있어서, 흡수성 제품은 다중층 흡수성 코어 형태를 이용할 수 있으며, 이 형태에서 본 발명의 하나 이상의 폼 구조체를 포함하는 코어 층은 다른 흡수성 구조체 또는 물질을 포함하는 하나 이상의 부가적인 별개의 코어 층과 조합하여 이용될 수 있다. 이들 다른 흡수성 구조체 또는 물질은 예를 들면 목재 펄프 또는 다른 셀롤로스 섬유의 공기층 또는 습윤층 웨브를 포함할 수 있다. 이들 다른 흡수성 구조체는 데스마라이스(DesMarais) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,563,179 호에 개시된 것과 같은 유체 포집/분배 부품으로서 유용한 흡수성 폼 또는 심지어 스폰지와 같은 다른 형태의 폼을 포함할 수도 있다. 상기 특허는 참고론 본원에 인용한다. 또한, 이들 다른 흡수성 구조체는 수성 유체를 포집하고 보유하는 것으로 흡수성 제품에 통상 이용되는 형태의 중합체 겔화제의 입자 또는 섬유를 예를 들면 80중량%까지 포함할 수 있다. 이러한 형태의 중합체 겔화제와 흡수성 제품에서의 이용은 참고로 본원에 인용하고 1988년 4월 19일잘 허여된 미국 특허 제 Re 32 649 호(브랜드 등등)에 상세하게 개시되어 있다.
이들 흡수성 제품의 실시예는 제품의 착용자의 유체 배출 영역에 위치된 유체 취급 층을 구비한 다중층 흡수성 코어를 이용한다. 유체 취급 층은 고 로프트 부직물의 형태일 수 있지만, 보강된 곱슬곱슬한 셀롤로스 섬유와 같은 변형된 셀롤로스 섬유의 층을 포함하고 중합체 겔화제의 유체 포집/분배 층의 약 10중량%까지 포함하는 유체 포집/분배 층의 형태이다. 이러한 바람직한 흡수성 제품의 유체 포집/분배 층에 사용된 변형된 셀롤로스 섬유는 화학적 및/또는 열적 처리에 의해 보강되고 곱슬곱슬하게 된 목재 펄프 섬유가 바람직하다. 이러한 변형된 셀롤로스 섬유는 1990년 6월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,935,622 호(라시 등등)에 개시된 것과 같은 흡수성 제품에 이용되는 것과 동일한 형태이며, 상기 특허는 참고로 본원에 인용한다.
또한, 이들 다중층 흡수성 코어는 본 발명의 폼 구조체를 포함하는 제 2, 즉 보다 낮은 유체 저장/재분배 층을 포함할 수 있다. 본 발명의 목적을 위해서, 다중층 흡수성 코어의 "상부" 층은 착용자의 신체에 비교적 근접한 층이며, 예를 들면 제품 상면시트에 가장 근접한 층이다. 반대로 용어 "하부" 층은 착용자의 신체로부터 비교적 먼 다중층 흡수성 코어의 층이며, 예를 들면 제품 배면시트에 가장 근접한 층이다. 전형적으로 이러한 하부 유체 저장/재분배 층은 (상부) 유체 취급 층 하부에 있도록 그리고 이와 유체 연통되도록 흡수성 코어내에 위치된다. 보강된 곱슬곱슬한 셀롤로스 섬유를 포함하는 상부 유체 포집/분배 층 하부에 있는 하부 유체 저장/재분배 층에서 본 발명의 흡수성 폼 구조체를 이용할 수 있는 흡수성 제품은 1992년 9월 15일자로 허여된 미국 특허 제 5,147,345 호(영 등등)에 보다 상세하게 개시되어 있으며, 상기 특허는 참고로 본원에 인용한다. 또한, 다중층 코어는 발명의 명칭이 유체 조정용 흡수성 제품이며 1995년 8월 30일에 출원한 미국 특허 출원 제 08/521,556 호(게리 딘 등등)(참고로 본원에 인용함)에 따라 제조되며, 여기에서 유체 저장/재분배 층은 본 발명에 따른 흡수성 폼을 포함한다.
본 발명의 흡수성 폼 구조체를 포함하는 생리용 냅킨은 종래의 기술을 이용하여 제조되지만, 종래의 기저귀 통상 사용되는 목재 펄프 섬유 웨브("에어펠트") 또는 변형된 셀롤로스 코어 흡수제를 본 발명의 하나 이상의 폼 구조체로 대체 또는 추가시킴으로써 제조될 수 있다. 따라서, 본 발명의 폼 구조체는 상술한 단일층 또는 다양한 다중층 코어 형태에서 기저귀에 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 조립된 흡수성 제품내의 적어도 상부 표면으로부터의 기능적 흡수성 물질을 변경(또는 형성)하는 방법을 제공한다. 이 방법은 상면시트, 이 상면시트에 결합된 배면시트 및 상기 상면시트와 배면시트 사이에 위치된 기능적 흡수성 물질을 포함하는 흡수성 제품을 국부적 가열원으로 이송하는 단계를 포함한다. 국부적 가열원에 가해진 열은 상면시트를 통해 기능적 흡수성 물질에 가해져서, 국부적 가열원은 기능적 흡수성 물질에 국부적 가열을 제공함으로써 국부적 가열을 가하는 지점의 바로 주변의 영역에서의 물질을 유한적으로 팽창시킨다.
상술한 방법에 있어서, 기능적 흡수성 물질에 선을 긋고 팽창시키는데 사용된 레이저는 규정된 파워 및 강도 레벨과, 레이저 비임 직경으로 설정되어, 레이저가 상면시트 또는 배면시트를 통해서 기능적 흡수성 물질까지 통과하게 한다. 즉, 레이저는 상면시트 또는 배면시트 물질에 선을 긋거나, 절단하거나, 천공시키거나 또는 연소시키지 않으면서 상면시트 또는 배면시트를 통해 통과할 것이다. 바람직하게, 레이저로부터의 열은 단지 최소의 열만이 상면시트 또는 배면시트로 전달되고, 가장 바람직하게는 열이 상면시트 또는 배면시트에 전혀 전달되지 않는다.
본 발명의 흡수성 폼 구조체를 이용할 수 있는 다른 형태의 흡수성 제품은 용변훈련용 팬츠와 같은 형상 착용 제품을 포함한다. 이러한 형상 착용 제품은 브리프 또는 셔츠의 형태에서 새시로 형성된 부직 가요성 기재를 포함하는 것이 일반적이다. 다음에, 본 발명에 따른 흡수성 폼 구조체는 이러한 새시의 가랑이 영역에 고정되어 "흡수성 코어"로서 기능을 하게 된다. 이러한 흡수성 코어는 엔벨로프 티슈 또는 다른 액체 투과성 부직 물질로 종종 오버랩된다. 따라서, 이러한 코어 오버랩핑은 형상 착용 흡수성 제품용의 "상면시트"로서 기능을 한다.
형상 착용 제품의 새시를 형성하는 가요성 기재는 천 또는 종이나, 다른 종류의 부직 기재 또는 성형 필름을 포함할 수 있으며, 탄성화된 또는 달리 신장될 수 있다. 이러한 용변훈련용 팬츠 제품의 레그 밴드 또는 웨이스트 밴드는 종래의 형태로 탄성화되어 제품의 착용감을 향상시킬 수 있다. 이러한 기재는 그 위에 하나의 표면을 처리 또는 피복시킴으로써 또는 이러한 가요성 기재를 다른 비교적 액체 불투과성 기재로 적층시킴으로써 비교적 액체 투과성 또는 적어도 액체를 쉽게 투과시키지 않게 되어 전체 새시는 비교적 액체 불투과성으로 된다. 이러한 상황에서, 새시 자체는 형상 착용 제품용의 "배면시트"로서 작용한다. 이러한 종류의 전형적인 용변훈련용 팬츠 제품은 1986년 10월 26일자로 허여된 미국 특허 제 4,619,649 호(로버츠)에 개시되어 있으며, 상기 특허는 참고로 본원에 인용한다.
상술한 바와 같이, 레이저는 본 발명에 있어서의 바람직한 가열원이다. 모든 "레이저"(즉, 방사선의 자극적 방사에 의한 광선 증폭을 지속시킴)는 광원이며, 특히 3×1010㎝/s의 속도로 전파되는 전자기 방사선의 형태이며, 전계를 진동시킴으로써 특성화된다.
설명한 가열을 위해서 많은 레이저 형태가 적당할 수 있지만, 가스 레이저가 이러한 가열을 위해서 바람직하다. 가스 레이저는 많은 장점을 갖고 있다. 우선, 레이저 광선을 발생시키도록 본 발명에서 사용된 가스는 균질성이다. 또한, 레이저 설계시에 중요한 고려사항인 열을 제거하는 것이 비교적 쉬운데, 그 이유는 가열된 가스가 레이저 작용이 발생되는 영역을 벗어나 유동할 수 있기 때문이다.
사용되는 바람직한 가스 레이저는 CO2레이저이다. CO2레이저는 연속 또는 맥동 레이저 방사를 제공할 수 있다. 이러한 레이저 형태는 용접, 드릴링, 가열 및 가열 처리시에 산업용을 이용되어 왔다. CO2레이저는 분자 에너지 레벨로 협동하고 이산화탄소, 질소 및 헬륨의 혼합물을 이용하는 분자 레이저이다. 이산화탄소 레이저의 작동은 전자 방출시에 전자의 충돌에 의해 질소 레이저의 진동 레벨의 여기시키고, 다음에 이산화탄소 분자의 진동 레벨로 공명 에너지 전달이 이어진다.
CO2레이저는 CO2레이저 비임이 기능적 흡수성 물질상에 초점이 맞춰지고 적어도 표면층을 기화시키고, 이에 의해 물질을 절취 또는 천공시키기 때문에 본 발명의 기능적 흡수성 물질을 가열하는데 특히 유용하다. 기능적 흡수성 물질내에서 열은 가열 인가 지점으로부터 전달된다. 이러한 가열은 기능적 흡수성 물질의 바로 주변 영역내의 물질이 팽창되게 한다. 절취 및 팽창의 정도는 웨브 속도, 레이저 파워 및 레이저 초점에 관련이 있다. 상술한 바와 같이, 개별 "배리어" 또는 "채널"은 이러한 방법으로 형성될 수 있다.
레이저의 사용의 다른 적용에 있어서, CO2레이저 비임은 기능적 흡수성 물질상에 초점이 맞춰져서 기능적 흡수성 물질을 특정의 소정 깊이까지만 절취하고나 선을 그을 수 있다. 이러한 절취 깊이는 웨브 속도, 레이저 파워 및 레이저 초점과 관련이 있다. 특정 패턴으로 절취부를 배향시킴으로서, 물질의 포집 특성이 개선될 수 있다. 또한, 절취부는 물질(포집도 증가)의 유용한 표면적을 증가시키며, 또한 유체형 물질(액체형 BM)의 운동을 방해하여 포집 시간을 보다 길게 한다.
상술한 양 방법은 연속적 또는 간헐적 작동되는 고정 비임을 사용하여 기능적 흡수성 물질에 기계가공방향 절취부를 형성할 수 있다. 선택적으로, 상술한 방법은 안내되는 레이저 비임(연속적 또는 간헐적)을 이용하여 도 3a 내지 도 3d에 부분적으로 도시된 바와 같은 패턴의 모든 조합 또는 수를 제공할 수 있다. 또다른 실시예에 있어서, 다중 비임을 사용하여 보다 신속한 변경 및 다양한 형태를 이들 물질에 형성할 수 있다. 채널을 형성하기 위해서 절취의 사이즈나 모든 레이저 절취의 형태는 본 발명의 어떠한 부분도 형성하지 않으며, 본 기술분야에 숙련된 자들에 의해서 자체의 필요한 사양으로 변경될 수 있다.
물질 특성 및 레이저 파장은 절취를 조장하여 레이저 에너지의 흡수를 향상시키도록 조정될 수 있거나, 물질이 레이저 에너지를 "통과시키게" 하여 레이저 에너지의 흡수를 감소시키도록 조정될 수 있다. 다중층 구조체, 예를 들면 흡수성 제품에 있어서, 물질에 악영향을 주거나 제 1 물질 아래의 물질을 절취(또는 변경)시키지 않고 물질의 상부 층을 통해 레이저가 통과하기 쉽게 한다. 이미 조립된 제품에서 변경이 이뤄질 수 있는데, 예를 들면 조립된 생리용 냅킨은 제조 라인 하방으로 이동한다.
이용할 수 있는 가스 레이저의 변형 형태로는 엑시머 레이저이다. 엑시머 레이저는 고 피크 파워를 가진 맥동 단파장 레이저의 성능에 영향을 주는 광 스펙트럼의 자외선 부분에서의 레이저 기술이다. 엑시머 레이저의 첨단 예는 크립톤 플루오르화물 레이저이다.
이상에서는 본 발명의 특정 실시예에 관하여 예시하고 설명하였으나, 당업자라면 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않는 한도내에서 다양하게 변경실시할 수도 있을 것이다. 따라서, 첨부된 특허청구의 범위는 본 발명의 범위내에 해당되는 모든 변형예를 포괄하는 것이다.

Claims (5)

  1. 기능적 흡수성 물질의 적어도 상부 표면을 변경시키는 방법에 있어서,
    국부적 가열원을 상기 기능적 흡수성 물질에 제공하는 단계와,
    상기 국부적 가열원을 상기 국부적 흡수성 물질에 가함으로써 상기 국부적 가열원을 바로 둘러싸는 유한 영역내의 상기 기능적 흡수성 물질을 팽창시키는 단계를 포함하며, 상기 국부적 가열원은 바람직하게 레이저이며, 보다 바람직하게 CO2레이저인 것을 특징으로 하는
    기능적 흡수 물질 변경 방법.
  2. 흡수성 제품내의 기능적 흡수성 물질의 적어도 상부 표면을 변경시키는 방법에 있어서,
    상면시트와, 상기 상면시트에 결합된 배면시트와, 상기 상면시트와 상기 배면시트 사이에 위치된 기능적 흡수성 물질을 포함하는 흡수성 제품을 국부적 가열원으로 이송하는 단계와,
    상기 국부적 가열원을 상기 국부적 흡수성 물질에 가함으로써 상기 국부적 가열원을 바로 둘러싸는 유한 영역내의 상기 기능적 흡수성 물질을 팽창시키는 단계를 포함하며, 상기 국부적 가열원은 바람직하게 레이저이며, 보다 바람직하게 CO2레이저인 것을 특징으로 하는
    기능적 흡수 물질 변경 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 기능적 흡수성 물질은 상기 개별 가열원을 중심으로 가열되며, 상기 가열 라인은 상기 기능적 흡수성 물질로 부분적으로 절취되어 유체 통과용 유동 채널을 형성하며, 바람직하게 상기 각 유동 채널은 상기 기능적 흡수성 물질의 적어도 2개의 팽창된 영역에 의해 테두리가 형성되며, 상기 팽창된 영역은 상기 각 유동 채널을 중심으로 유체 유동의 부분 억제부를 제공하며, 상기 각 팽창된 영역은 상기 가열 라인과 실질적으로 병렬이고 평행한
    기능적 흡수 물질 변경 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 각 부분 가열 절취 라인은 힌지 수단을 포함하며, 상기 기능적 흡수 물질은 상기 힌지 수단을 중심으로 접혀지고, 상기 기능적 흡수성 물질은 다수의 부분적으로 절취된 가열 라인으로부터 형성된 다수의 힌지 수단을 포함하는 것이 바람직한
    기능적 흡수 물질 변경 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기능적 흡수성 물질은 개별 지점에서 가열되어, 기능적 흡수성 물질의 영역은 각 개별 가열 지점을 중심으로 실질적으로 원주방향으로 팽창되어, 그 내의 유체 및 고체용 원형 배리어 수단을 형성하는
    기능적 흡수 물질 변경 방법.
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