KR20000070325A - 향상된 흡수성을 가지는 흡수구조물 - Google Patents

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Abstract

주로 제 2 재료로 구성되는 제 2 영역(20)과 직접 연결되게 위치한, 주로 제 1 재료로 구성되는 제 1 영역(19)을 나타내는 흡수용품용으로 의도된 흡수, 다공성구조물(4). 후퇴습윤각 θr는 제 2 재료보다 제 1 재료가 더 크고, 그럼으로써 두 영역(19,20) 사이의 액체이동은 적어도 다공성구조물(4)이 젖은 때, 제 1 영역(19)에서 제 2 영역(20)의 방향으로 일어난다.

Description

향상된 흡수성을 가지는 흡수구조물{ABSORBENT STRUCTURE HAVING IMPROVED ABSORPTION PROPERTIES}
논의되는 형태의 흡수용품용 흡수체의 구조와 관련하여, 하나의 커다란 문제점은 충분하게 큰 액체포착능력, 충분한 부분 및 전체 흡수용량 그리고 충분한 액체 분포능력의 최적의 결합을 이루는 것이다. 더욱이, 흡수용품이 흡수된 체액을 보유할 수 있어 재습윤, 즉 액체가 용품으로부터 다시 밖으로 흐르는 것을 방지하는 것이 필수적이다. 무엇보다도 기저귀와 요실금보호대의 또 다른 중요한 성질은 용품이 반복적으로 짧은 시간동안 배출된 상대적으로 많은 액체량을 수용하여 흡수할 수 있어야 하는 것이다.
일반적으로 발견되는 흡수용품용 흡수체의 한가지 형태는 셀룰로스 솜털 펄프의 하나 또는 몇개의 층으로 구성된다. 그러한 흡수체가 습윤될 때, 제일 먼저 액체로 젖는 흡수체의 영역이 본질적으로 모든 액체를 흡수할 것이다. 그럼으로써, 이 영역은 액체로 포화되고, 그 다음의 습윤이 일어났을 때, 흡수체는 배출된 모든 체액을 받을 충분한 용량을 가지지 못한다. 따라서, 액체는 용품의 표면 위로 흘러나와 용품의 가장자리로 새어 나올 것이다.
그러한 누수를 개선하기 위해서, 흡수체를 여러 다른 타입의 압축패턴으로 만들고 그럼으로써 용품의 액체분포능력을 증가시키는 것이 제안되고 있다. 그러한 압축패턴의 하나의 예는 용품의 길이방향으로 뻗은 홈(groove)이다. 이런 식으로, 흡수체의 압축된 부분에서의 더 가는 모세관이 흡수체의 주위 부분보다 액체를 더 잘 이동시키기 때문에 흡수체 상에서 맨먼저 습윤된 부분에서의 어느 정도의 배수를 이룰 수 있다. 그러나, 그러한 모세관 이동은 천천히 일어나고, 그러므로 습윤된 영역에서의 액체의 배수는 자주 불완전하고, 불충분할 것이다.
압축된 섬유구조와 관련하여 또 다른 문제는, 습윤되면 주위의 덜 압축된 영역은 자주 와해되는 반면, 압축된 영역은 팽창하는 것이다. 그럼으로써, 구조에서 모세관 크기의 초기 차이는 줄어들어 같은 수준으로 되고, 섬유 구조의 액체 분포능력은 손상된다.
흡수체의 표면으로 액체가 흘러나오는 것을 피하기 위한 하나의 방법은 서로 다른 성질을 가지는 둘 이상의 흡수층을 서로의 상부에 배열하는 것이다. 예를 들어, WO 93/15702에 따르면, 사용시 사용자와 접촉하도록 의도된 상부층은 높은 임계용적과 상대적으로 거친 모세관조직망을 가진 셀룰로스 솜털 펄프로 구성될 수 있는 반면, 하부층은 낮은 임계용적과 더 가는 모세관을 가지는 셀룰로스 솜털 펄프의 층으로 구성된다. 여기서, 임계용적은 솜털 펄프에 습윤되었을 때, 솜털 펄프가 팽창하지도 와해하지도 않는 용적을 가리킨다.
그러한 구조가 가진 의도는 액체가 신속히 다공성 층인 상부층에 흡수되고 상부층이 하부층의 더 가는 모세관에 의해 배수됨으로써 상부층의 액체가 점차 비워져야하는 것이다. 목표는 흡수체가 다시 한번 체액으로 적셔졌을 때 누수를 방지하기 위해서 상부층은 충분히 액체가 비워져야 하는 것이다. 그러나, 실제로는 이것이 기대되는 것만큼 작용 하지 않을 것이 밝혀졌다. 이 이유는 두개의 셀룰로스 솜털 층에서의 섬유의 표면성질이, 상부층에서 하부층으로의 액체의 배수가 모세관크기의 차이로부터 예상되는 것만큼 일어나지 않는 것이라는 것이다.
높은 임계용적을 가지는 셀룰로스 솜털 펄프의 한가지 형태는, 화학열기계적으로 제조된 솜털펄프, 이른바, CTMP이다. WO 93/15702에서 개시된 형태의 구조에서, CTMP는 더 낮은 임계용적을 가지는 화학적으로 제조된 솜털 섬유, 이른바, CP와 결합된다. 그러한 펄프는 처음에 또한 친수성, 또는 습윤성에서 차이를 보이는데, 여기서는 CTMP가 CP보다 덜 친수성이다. 그러한 친수성에서의 차이는 CTMP로 구성되는 영역에서 CP로 구성되는 영역으로 향하여 액체의 이동을 촉진한다.
그러나 습윤시, 셀룰로스 섬유의 표면 성질은 변하고, 또한 건조상태에서 낮은 습윤성을 나타내는 셀룰로스 솜털 펄프도 오히려 더 친수성이 된다. 그 이유는 다른 것 중에서도, 섬유표면에서 재배열이 일어나 친수성기가 집중되고 그 결과로 섬유표면이 더 습윤성이 되기 때문에 펄프섬유의 표면-화학성질이 변하는 것이다. 표면성질이 변하는 또 다른 이유는 예를 들면 어떤 성분은 용해하면서, 동시에 다른 더 친수성 성분은 섬유표면으로 이동함으로써, 또한 수지 및 다른 성분과 관련하여 변화가 일어나기 때문이다.
본 발명은 주로 제 2재료로 구성되는 제 2영역과 직접 연결되게 위치한, 주로 제 1재료로 구성되는 제 1영역을 나타내는 구조를 가진 흡수용품용으로 의도된, 다공성 흡수구조물에 관련된다.
다음에서, 본 발명은 첨부된 도면에서 보이는 도와 관련하여 더 자세히 설명될 것이다.
도 1은 사용시 사용자와 마주보도록 의도된 면에서 보이는 기저귀의 설계도를 나타낸다.
도 2는 선 II-II에서 가져온 도 1의 기저귀를 관통하는 단면을 보여준다.
도 3은 사용시 사용자와 마주보도록 의도된 면에서 보이는 요실금보호대의 설계도를 나타낸다.
도 4a는 본 발명의 첫번째 구체화에 따르는 흡수체를 나타내는, 선 IV-IV을 따라 도 3의 요실금보호대를 관통하는 하나의 단면을 나타낸다.
도 4b는 본 발명의 두번째 구체화에 따르는 흡수체를 나타내는, 선 IV-IV을 따라 도 3의 요실금보호대를 관통하는 하나의 단면을 나타낸다.
도 5는 접촉각을 결정하기 위한 기구 배치의 개략도이다.
도 6a-6c는 접촉각의 결정시 기록된 그래프의 예를 나타낸다.
그러나 본 발명의 수단에 의해, 도입에서 언급한 형태의 흡수구조물의, 서로 다른 표면성질을 가지는 흡수재료로 구성되는 흡수체에서 영역간의 액체 이동에 관한 문제가 본질적으로 제거되었다.
본 발명에 따른 흡수구조물은 후퇴습윤각 θr이 제 2 재료보다 제 1 재료에서 더 크기 때문에, 다공성 구조물이 젖었을 때, 두 영역간의 액체 이동은 제 1 영역에서 제 2 영역의 방향으로 일어난다는 점에서 주로 특징적이다.
하나의 이로운 구체화에 따르면, 전진습윤각 θa는 제 2 재료보다 제 1 재료가 더 크기때문에 구조가 건조하거나 젖었거나에 상관없이 제 1 영역에서 제 2 영역의 방향으로 일어난다.
흡수구조물에서 두 영역간의 액체이동은 만약, 흡수구조물의 평균공극크기가 제 2 재료를 가지는 제 2 영역내에서보다 제 1 재료를 가지는 제 1 영역내에서 더 크다면 장점이 될 수 있다. 예를 들면, 다공성 섬유재료가 크기차내에서 다른 크기를 가지는 공극 또는 빈공간을 보이기 때문에, 정확한 공극크기를 정의하는 것은 불가능하다. "평균공극크기"라는 표현은 흡수구조물에서 공극크기의 평균을 가리킨다. 그 때문에, 대부분의 공극이 평균공극크기에 가까운 크기를 가지는 것이 바람직하다. 이것은 공극크기의 편차가 작은 것을 의미하고 평균공극크기의 지식을 기본으로 하여 구조의 액체이동성을 예상하기 더 쉽다는 것을 의미한다.
본 발명의 하나의 구체화에 따르면, 제 1 영역은 흡수구조물에서 제 1 층으로 구성되고, 제 2 영역은 흡수구조물에서 제 2 층으로 구성되며, 두 층은 서로로 향하는 층의 표면을 통해 서로 직접 연결되는 상태로 위치한다.
다른 방법으로, 두 영역은 하나의 일부 및 동일 재료층으로 구성될 수 있다. 그럼으로써, 재료층의 다른 영역으로의 구분은 제 1 영역과 제 2 영역이 재료층의 평면에서 서로 접하여 배열되는 것으로 가능할 것이다. 그러나, 또한 본 발명에 따른 흡수구조물을, 서로 다른 표면 성질을 가지는 재료의 두 영역이 재료층의 두께방향에서 서로 접하게 배열되는 하나의 재료층을 나타내도록 설계하는 것도 가능하다.
본 발명의 범위내 또 다른 가능성은 서로 다른 후퇴습윤각을 가지는 수많은 영역을 배열하여, 흡수구조물에서 습윤각의 구배를 형성하는 것이다. 이러한 습윤각의 구배는 두께방향과 두개의 반대되는 주(主) 표면을 나타내는, 실질적으로 평면 흡수구조물에서 일어날 수 있다. 그럼으로써, 구조물의 두께방향으로의 습윤각구배는 후퇴습윤각이 구조물의 하나의 표면에서 다른 표면으로 감소하는 방향으로 수많은 층으로 세워진 구조물에 의해서 달성될 수 있다.
유사한 방법으로, 습윤각구배는 서로 다른 후퇴습윤각을 가지는 영역을 평면에서 서로 접하게 배열함으로써 구조물의 평면에서 형성될 수 있다. 물론, 두께방향과 평면 둘다에서 습윤각구배를 나타내는 구조를 생각하는 것도 본 발명의 범위내에서 가능하다.
만약 구조에서 영역들이 또한 전진습윤각에서 구배를 나타낸다면 더 장점이 될 수 있다.
본 발명의 또 다른 구체화에 따르면, 제 1 재료 그 자체는 본질적으로 제 2 재료의 후퇴습윤각만큼, 또는 그 보다 더 작은 후퇴습윤각을 나타낸다. 흡수구조물에서 두 재료 영역간의 습윤각에서의 원하는 차이를 이루기 위해서, 제 1 재료를 작용제로 처리하여 제 2 재료의 후퇴습윤각의 값이상으로 후퇴습윤각을 올린다.
본 발명이, 제 1 영역은 화학열기계적 셀룰로스 솜털 펄프(CTMP)로 주로 구성되고 제 2 영역은 화학적 셀룰로스 솜털 펄프(CP)로 구성되어, CTMP섬유의 표면을 후퇴습윤각을 증가시키기 위해 작용제로 처리한 흡수구조물과 관련하여 잘 맞는 것을 발견하였다. CTMP 섬유에 그러한 처리를 하여, 후퇴습윤각을 0°-10°사이에서 약 40°로 올릴 수 있고, 이것은 서로 다른 섬유구조를 가지는 이웃하는 영역사이의 액체 이동에 바람직한 영향을 끼침으로써 흡수구조물의 액체이동을 상당히 향상시키는 것을 발견하였다.
본 발명에 따른 흡수구조물을 설계할 때 사용될 수 있는 다른 흡수재료는 서로 다른 형태의 흡수 발포체, 흡수체 및 면, 비스코스, 피트모스, 아마와 같은 흡수섬유구조로 전체적으로 또는 부분적으로 구성되는 접착 또는 비접착 섬유구조 등이다.
후퇴습윤각을 올리기 위한 유용한 작용제는 에틸-히드록시-에틸셀룰로스(EHEC)이고, 이것은 예를 들면, 용액이나 현탁액의 형태로, 분사하거나 작용제를 포함하는 액체로 코팅함으로써, 또는 어떤 다른 공지된 표면처리 방법으로 흡수구조물에 사용한다.
본 발명에 따른 흡수구조물은 기저귀, 생리대 또는 요실금보호대와 같은 흡수용품에서 흡수체의 전부 또는 일부를 더 구성할 수 있다. 그러한 흡수용품은 액체-투과성 커버층, 액체-불투과성 커버층, 두 커버층 사이에 둘러싸인 흡수체를 나타낸다. 제 1 영역이 흡수체에서 제 1 층으로 구성되고, 제 2 영역이 흡수체에서 제 2 층으로 구성되는 경우에, 제 1 층은 액체-투과성 커버층과 적당하게 면하고, 제 2 층은 액체-불투과성 커버층과 면한다.
일반적으로, 흡수용품은 두개의 말단 부분과, 말단부분 사이에 배치되고 용품을 사용할 때, 사용자의 가랑이에 배치되도록 의도되며 그럼으로써 용품으로 배출된 체액을 받는 수용영역으로서의 역할을 하는 가랑이 부분을 가진 길다란 형태를 가진다. 그럼으로써, 제 1 재료로 구성되는 제 1 영역이 실질적으로 용품의 가랑이부분과 일치하는 것이 장점이 될 수 있다.
흡수구조물에서 재료 영역이 적어도 습윤상태, 그러나 바람직하게 건조상태에서도 습윤각에서의 차이를 나타내는 것을 확보함으로써, 흡수구조물에서 조절되고 예상할 수 있는 액체분포를 얻을 수 있다.
액체의 액적이 고체상태의 평평한 표면에 놓여졌을 때, 두가지 가능한 경우중 하나가, 액체 및 고체재료 각각의 성질에 의존하여 일어날 것이다. 액체는 표면위로 퍼져나가거나 또는 고체재료위에 액적으로서 남아있을 것이다. 후자의 경우에, 액적은 고체재료의 표면과 뚜렷한 각을 형성할 것이다.
이론적으로, 접촉각 θ는 0°와 180°사이의 값을 취할 수 있다. 그러나, 실제로, 접촉각은 중력이 액적의 형태를 저해하기 때문에 180°는 절대 될 수 없을 것이다. 접촉각 θ = 0°는 액체가 표면 위에 자연스럽게 퍼진 것을 의미할 것이다. 접촉각 θ = 90°는 습윤의 제한을 구성한다. 접촉각이 90°보다 작을 때, 액체는 자연스럽게 재료의 공극으로 흡수될 것이고, 반면, 90°이상의 접촉각은 액체가 공극내로 침투되게 하기 위해 압력을 가해야한다는 것을 의미한다. 그러나, 90°의 제한은 평행한 벽을 가지는 모세관에서만 사실이다.
동적 접촉각은 액체의 전방이 움직일 때 나타나는 각을 의미한다. 전진 및 후퇴습윤각이라는 용어는 액체가 건조표면을 가로질러 전진할 때, 또는 액체가 최근 젖은 지역을 가로질러 후퇴할 때 동적 접촉각이 측정된다면 그것을 지정하는 것으로 의도된다.
흡수구조물에서 두 성분사이의 양호한 액체이동을 달성하기 위한 후퇴습윤각의 중요성은 앞서 밝혀지지 않았다. 흡수구조물에서 이웃하는 영역의 후퇴습윤각사이에 충분히 큰 차이를 줌으로써, 따라서, 본 발명에 의해서, 섬유구조가 젖었을 때, 액체이동성이 변화하지 않는 흡수체 섬유구조물을 구성할 수 있다. 섬유구조물에서 다른 영역사이에 후퇴습윤각에서의 차이로, 가장 작은 습윤각을 가지는 영역은 더 높은 후퇴습윤각을 가지는 섬유구조물의 영역으로부터 액체를 배수하는 능력을 가진다.
섬유 구조에서 두 이웃하는 영역 사이의 액체이동은 두 영역의 공극크기에도 또한 의존한다. 영역들이 동일한 공극크기를 가진다면, 공극이 작으면 작을수록 후퇴습윤각에서의 차이는 더 커야한다. 이것은 또한 작은 공극을 가지는 매우 강하게 압축된 구조물이 어떤 경우에 있어서, 더 친수성의 덜 압축된 구조물을 배수할 수 있다는 것을 의미한다. 그러나, 실질적으로 공극크기의 차이는 습윤된 후, 그 차이가 없어진다는 것을 발견했다. 그 이유는 습윤구조물이 팽창하거나 와해하여 초기에 다른 공극크기를 가지는 두개의 섬유구조물이 습윤후 다소 유사해지기 때문이다.
도 1 및 도 2에서 보여지는 기저귀(1)는 제 1 액체-투과성 커버층(2), 제 2 액체-불투과성커버층(3) 및 커버층 사이에 둘러싸인 흡수체(4)로 이루어진다. 두 커버층(2,3)은 흡수체(4)보다 평면에서 약간 더 연장되고, 흡수체(4)의 전체 가장자리 주위에서 흡수체(4)를 넘어 돌출된다. 커버층(2,3)은 예를 들면, 열 또는 초음파로 접착 또는 접합됨으로써, 돌출부위(5)내에서 서로 연결된다.
액체-투과성 커버층(2)은 예를 들면, 부직포 섬유편물, 이른바 부직포재료,또는 다공성 플라스틱 필름, 면포재료 등의 층으로 구성된다. 물론 커버층(2)은 또한 목록된 재료의 어떤 하나 또는 몇개의 둘이상의 층의 적층체로 구성될 수 있다.
액체-불투과성 커버층(3)은 액체-불투과성 플라스틱 필름, 액체 배리어 재료로 코팅된 부직포층, 또는 액체의 투과를 저해하는 능력을 가지는 어떤 다른 쉽게 휠 수 있는 재료로 구성될 수 있다. 일반적으로, 액체-불투과성 커버층(3)이 어느 정도의 통기성, 즉 층(3)을 통하여 수증기가 통과될 수 있는 성질을 보인다면 하나의 장점이 될 수 있다.
기저귀(1)는 더 넓은 전면 및 후면(6,7)과 좁은 가랑이부분(8)을 가진 길다란 형태를 가진다. 전면부분(6)은 기저귀가 사용될 때, 사용자 앞쪽에 면하도록 의도된 기저귀(1)의 일부이고, 후면부분(7)은 사용자의 뒷쪽에 면하는 기저귀의 일부이다. 게다가, 기저귀(1)는 두개의 길이방향의, 오목하게-굴곡된 옆면 가장자리(9,10), 전면 가장자리(11) 및 후면 가장자리(12)를 가진다.
기저귀(1)은 사용시 함께 부착될 수 있는 형태이므로, 팬티와 같은 방법으로 사용자의 몸통의 하부부분을 에워싼다. 이러한 목적으로, 테이프 플랩(flap)(13,14)이 기저귀의 후면 가장자리(12)에 가까운, 각 옆면 가장자리(9,10)로부터 튀어나오게 배치된다. 테이프 플랩(13,14)은 기저귀(1)의 전면 부분(6)에, 액체-불투과성 커버층(3) 위에 배치된, 수용부위(15)와 상호 작용하도록 의도된다. 이러한 수용부위(15)는 예를 들면, 추가의 플라스틱 층, 또는 액체-불투과성 커버층(3) 위에 코팅된 형태로, 어떤 종류의 보강을 적당하게 나타낸다. 다른 방법으로, 버튼과 버튼홀, 훅과 구멍, 똑딱단추, 훅 및 루프 잠금수단 등과 같은 다른 형태의 부착수단을 기저귀(1)에 사용하는 것도 물론 생각할 수 있다.
기저귀(31)는 미리-장력이 적용된, 실질적으로 V-형, V의 끝은 기저귀의 전면 가장자리(11)로 향하고, 그 두 다리는 기저귀의 후면 가장자리(12)로 향하는 형태의 패턴으로 배치된 길이방향의 탄력성 부재(16,17)를 더 가진다. 탄력성 부재(16,17)는 기저귀(1)의 모양을 형성하고 기저귀를 사용할 때, 기저귀의 다리 고무줄을 구성한다. 그럼으로써, 탄력성 부재(16,17)는 사용시 기저귀 밖으로 체액이 샐 수 있는 간격, 기저귀와 사용자의 몸 사이의 간격이 생기지 않도록, 기저귀의 옆면 가장자리(9,10)가 사용자의 다리 위에 위치하도록 유지하는 역할을 한다.
유사한 방법으로, 탄력성 부재(18)는 사용자의 허리 주위로 탄력적 봉쇄를 이루기 위해 기저귀의 후면 가장자리(12)를 따라 배열된다.
흡수체(4)는 서로 다른 조성을 가지는 두개의 흡수층(19,20)으로 구성된다. 제 1 흡수층(19)은 액체-투과성 커버층(2)의 바로 안쪽에 배치되고, 제 2 흡수층(20)은 액체-불투과성 커버층(3)에 가장 가깝게 배치된다. 제 1 흡수층(19)은, 제 2 흡수층(20)보다 더 작고 제 2 흡수층이 기저귀의 전면부분(6)에서 T의 크로스빔(crossbeam)을 가지는 T-형인 반면, 실질적으로 직사각형의 모양으로, 흡수층은 서로 다른 형태와 크기를 가진다.
제 1 흡수층(19)은 화학열기계적 방식으로 제조된, 이하 CTMP라고 불리는 셀룰로스 솜털 펄프로 주로 구성된다. CTMP 섬유가 빳빳하고, 다소 거칠기 때문에, 이러한 솜털 펄프의 층은 상대적으로 큰 모세관을 가지는 상대적으로 개방형 구조를 가진다. 젖은 후에서 역시 섬유가 대부분의 빳빳함을 유지하기 때문에, 구조는 대부분 유지된다. 따라서, CTMP 섬유의 흡수층(19)은 높은 순간 액체포착능력, 양호한 액체보유능력, 그러나 비교적 낮은 액체이행능력을 가진다.
제 2 흡수층(20)은 화학적 방식으로 제조된, 이하 CP불리는 셀룰로스 솜털 펄프로 주로 구성된다. 이러한 솜털 펄프에서의 섬유는 얇고 휘기 쉬우며, 층으로 형성되었을 때, 상대적으로 작은 모세관을 가지는 섬유 구조를 형성한다. CP 섬유의 흡수층은 모세관이 작아 높은 액체이행능력을 가지나, 층(20)으로의 흡수는 천천히 진행된다. 게다가, 특히 섬유가 젖었을 때 와해되기 때문에 CP 섬유의 구조로 흡수될 수 있는 액체의 용적은 제한된다.
두 흡수층(19,20)의 서로 다른 성질로 인하여 다른 기능을 수행한다. 그럼으로써, 제 1 흡수층은 기저귀(1)로 배출되는 액체를 위한 수용층으로서의 역할을 한다. 제 1 흡수층(19)은 짧은 시간동안 다량의 액체를 신속히 수용할 수 있는 것, 즉 높은 순간 액체흡수능력을 가져야 한다. 층(19)은 더욱이 액체가 제 2 흡수층(20)에 의해 연속적으로 흡수될 때까지 액체를 보유할 수 있어야 한다. 그럼으로써, 제 2 흡수층(20)은 액체를 위한 저장 및 분포층을 구성한다. 제 2 흡수층(20)에 의해 흡수된 액체는 액체에 의해 맨먼저 젖은 층의 영역으로부터 멀어지는 방향으로 층의 모세관 구조를 통하여 분포된다. 이 결과, 새로운 액체가 제 1 흡수층, 즉 제 1 흡수층(19)에서 제 2 흡수층(20)으로 점차 흡수될 수 있다.
서로 다른 흡수성을 가지는 두 개의 흡수층(19,20)을 가진 구조를 의도한 방식으로 사용할 수 있기 위해서, 액체는 항상 제 1 흡수층에서 제 2 흡수층으로 이행되는 것이 필수적이다. 이것은 층(19,20) 사이의 액체이동이 항상 정확한 방향으로 일어나는 것을 보장하기 위해서, 제 2 흡수층(20)의 액체친화도가 제 1 흡수층(19)의 액체친화도보다 더 높아야 함을 의미한다.
미처리된 CTMP 섬유는 통상 전진습윤각 θa가 물에 젖은 동안 40°와 60°사이를 나타내는 반면 후퇴습윤각 θr은 0°와 20°사이이다. CP 섬유(화학적 펄프)에 해당하는 값은 θa가 20°와 30°사이이고, θr이 약 0°이다. 이것은 제 2 흡수층(20)에서의 전진습윤각이 제 1 흡수층(19)에서보다 더 크기 때문에 섬유구조가 건조한 한, 액체이동은 제 2 흡수층(20)으로 향하는 방향으로 일어난다는 것을 의미한다. 그러나 층이 젖자마자, 습윤각에서 차이가 없어지고, 그러므로 층 사이의 액체이동은 중단된다. 따라서, 제 1 흡수층(19)에서 제 2 흡수층(20)으로 예상한 액체의 배수는 일어나지 않는다.
액체의 이동이 제 1 흡수층(19)에서 제 2 흡수층(20)의 방향으로 일어나는 것을 보장하기 위해서, 제 1 흡수층(19)의 CTMP 섬유는, 본 발명에 따라, 후퇴습윤각 θr을 증가시키기 위해 처리된다. 이러한 θr의 증가는 예를 들면, 셀룰로스 섬유를 θr을 증가시키는 작용제로 처리함으로써 달성될 수 있을 것이다.
θr을 증가시키기 위해 사용될 수 있는 몇가지 작용제의 예는 에틸-히드록시-에틸 셀룰로스(이하 EHEC로 약칭함), 폴리비닐 알콜(PVA) 및 폴리-n-이소프로필아크릴로아미드(PNIPAM)와 같은 중합체이다. 다른 유용한 작용제는 다른 폴리사카라이드, 셀룰로스 유도체, 흡수재료의 표면에 고정되는 계면활성제 및 중합체 계면활성제이다.
앞서 논의된 것과 같이, 습윤각-증가 작용제는 섬유의 표면처리를 위한 어떤 공지된 기법에 의해 섬유 위에 적용될 수 있다. 따라서, 작용제는 예를 들면 분사될 수 있고, 또는 다른 방법으로 작용제를 함유하는 액체의 형태로 섬유 위에 적용될 수 있다.
CTMP를 EHEC로 처리하였을 때, 얻어지는 후퇴습윤각 θr의 증가는 40°의 크기이다. CP 섬유는 θr이 0°의 후퇴습윤각을 가지기 때문에, 흡수체(4)에서의 액체이동은 항상 제 1 흡수층(19)에서 제 2 흡수층(20)의 방향으로 일어날 것이다.
도 3, 4a 및 4b에서 보여지는 요실금보호대(30)는 액체-투과성 커버층(32), 액체-불투과성 커버층(33) 및 커버층(32,33) 사이에 둘러싸인 흡수체(34)로 이루어진다. 액체-투과성 커버층(32)는, 예를 들면, 부직포 섬유편물, 이른바 부직포재료, 또는 다공성 플라스틱 필름, 면포재료 등의 층으로 구성된다. 액체-불투과성 커버층(33)은 액체-불투과성 플라스틱 필름, 액체 배리어 재료로 코팅된 부직포층, 또는 액체의 투과를 저해하는 능력을 가진 어떤 다른 쉽게 휠 수 있는 재료로 구성될 수 있다. 일반적으로, 액체-불투과성 커버층(33)이 어느 정도의 통기성, 즉 층(33)을 통하여 수증기를 통과시키는 능력을 나타낸다면 장점이 될 수 있다. 두 개의 커버층(32,33)은 흡수체(34)보다 평면에서 다소 더 많이 연장되고, 흡수체(34)의 전체 가장자리 주위에서 흡수체(34)를 넘어 일정거리만큼 나와 연장된다. 커버층(32,33)은 돌출부분(35)내에서, 예를 들어, 열 또는 초음파로 접착 또는 접합됨으로써 서로 연결된다.
액체-불투과성 커버층(33)의 바깥부분에, 자가-접착 접착제의 두개의 횡방향영역 형태의 부착부재(36)가 배치된다. 사용전, 부착부재(36)는 도면에서는 보이지 않지만, 이형제로 처리된 종이, 플라스틱 필름 등으로 된, 분리가능한 보호층으로 적당하게 덮힌다. 제시된 접착패턴, 두개의 횡방향 접착영역의 형태 대신, 하나 또는 몇가지의 길이방향의 영역, 점, 완전히 덮기 등과 같은 수많은 다른 접착 패턴이 사용될 수 있다. 다른 방법으로, 훅 및 루프 표면, 똑딱단추, 거들, 특별한 언더팬츠 등과 같은 다른 형태의 부착부재도 사용될 수 있다.
도면에서 보여지는 형태의 요실금보호대(30)는 주로 상대적으로 가벼운 요실금장애를 가진 사람에 의해 사용되어지기로 의도되어, 한 쌍의 정상적인 언더팬츠내에 쉽게 수용될 수 있을만한 크기를 가진다. 그럼으로써, 부착부재(36)는 요실금보호대를 언더팬츠내의 위치에 유지시키는 역할을 한다.
요실금보호대(30)는 넓은 말단부분(37,38) 및 말단부분(37,38) 사이에 위치한 좁은 가랑이부분(39)을 가지는 실질적으로 모래시계형이다. 가랑이부분(39)은 사용시 사용자의 가랑이에 적용되도록 의도된 요실금보호대(30)의 부분이고, 요실금보호대(30)로 배출되는 체액을 위한 수용부위로서의 역할을 한다. 게다가, 요실금보호대(30)는 두개의 횡방향, 둥그란 말단 가장자리(40,41)와 말단 가장자리(40,41)로 연장되는 두개의 길이방향의 오목한 옆면 가장자리(42,43)를 나타낸다.
도 4a 및 4b에서, 도 3에서의 요실금보호대(30)의 흡수체(34)의 두개의 선택적인 구조를 보여준다.
도 4a에서 보여지는 흡수체(34)는 주로 제 1 형태의 섬유로 구성되는 제 1 영역(49)와 주로 제 2 형태의 섬유로 구성되는 제 2 영역(50)을 나타내는 밀착된 흡수층으로 구성된다. 제 1 영역(49)은 본질적으로 달걀형태를 가지고 실질적으로 요실금보호대(30)의 가랑이부분(39)에 위치한 흡수체(34)의 평면에 존재한다. 흡수체의 두께 방향에서, 제 1 영역(49)은 요실금보호대(30)의 액체-투과성 커버층(32)로부터, 액체-불투과성 커버층(33)으로 향하는 방향으로, 그러나 항상 액체-불투과성 커버층(33)으로는 아니고, 일정거리만큼 연장된다. 그럼으로써, 제 1 영역(49)은, 액체-투과성 커버층(32)으로 향하여 면하는 제 1 영역(49)의 표면(51)에서를 제외하고, 제 2 영역(50)에 의해 사방이 둘러싸인다.
흡수체의 제 1 영역(49)은 주로 제 2 영역(50)에 비하여, 습윤 및 건조상태 둘다에서 더 높은 습윤각을 가지는 섬유재료로 구성된다. 이것은 전진습윤각 θa와 후퇴습윤각 θr둘다에서 제 1 영역(49)이 제 2 영역(50)보다 더 크다는 것을 의미한다. 이러한 습윤각에서의 차이는 처음부터 습윤각의 크기에서 충분한 차이를 나타내는 재료를 선택함으로써 달성될 수 있다. 다른 방법으로, 차이는 습윤각을 변화시키기 위해서, 영역(49,50)의 하나 또는 둘다에서의 재료를 작용제로 처리함으로써 달성될 수 있다. 이 목적으로 적당한 작용제는 도 1 및 2에서 보여진 기저귀와 관련하여 설명되었다.
항상 영역(49,50)의 재료가 서로 다른 형태의 재료로 구성될 필요는 없다. 흡수체는 두 영역(49,50)의 하나 또는 둘다에서의 재료를 처리함으로써 흡수재료의 표면성질을 변화시켜 달성된 적어도 서로 다른 영역의 후퇴습윤각에서의 차이를 가지는 단일 재료층으로 구성될 수 있다.
도 4b에서 보여지는 흡수체(34')는 또한 제 1 영역(49')과 제 2 영역(50')을 나타낸다. 도 4a 및 4b에서의 흡수체(34, 34') 사이의 유일한 차이는 후자의 도 4b에서의 제 1 영역(49')이 흡수체(34')의 전체 두께를 가로질러 연장된다는 것이다.
습윤각의 결정:
본 발명에서 중요한 서로 다른 습윤각은 도 5에서 보여지는 장치에 의하여 결정되었다. 그에 의하여, Wilhelmy 방법이 사용되었다.
본 발명과 관련하여 접촉각의 결정에 사용된 저울은 미국 캘리포니아의 Cahn instruments에 의해 제조된다. 모델번호는 DCA-322이고, 여기서 DCA는 "동적 접촉각(Dynamic Contact Angle)"을 의미한다. 한 대의 PC, Compaq 386/20이 장치를 조절하기 위해서 사용되었다. 동일한 컴퓨터가 측정하여 나온 데이타를 기록하고, 이후의 계산을 수행하기 위해 또한 사용되었다.
측정하는 동안, 섬유(65)를 극도로 민감한 저울(60)에 수직으로 매단다. 액체 콘테이너(64)를 섬유(65) 바로 아래 이동성 테이블(61)위에 놓았다. 테이블(61)을 올림으로써, 액체표면(69)이 섬유(65)를 향하여 위쪽으로 움직인다. 섬유(65)가 액체(68)로 적셔지면, 수직의 힘으로 부분적으로 적셔진 섬유에 영향을 주는 액체 메니스커스가 섬유(65) 주위에 형성된다
액체(68)와 섬유(65) 사이에 일어나는 힘은 액체와 섬유의 표면성질에 의존하여 양성 또는 음성이 될 수 있다. 인력 즉, 양성 힘은 섬유와 액체사이의 접촉각이 90°보다 작을 때 생긴다. 다른 한편으로 계가 90°보다 더 큰 접촉각을 나타낼 때, 액체와 섬유는 서로 밀어낼 것이고 힘은 음성이 된다. 후자가 예를들면, 증류수로 적셔지는 폴리프로필렌 섬유에 유효하다.
인력 또는 반발력은 저울에 의해 측정된다. 힘은 다음식에 따라 접촉각에 관련된다:
F = 측정된 힘 [N]
γL= 액체의 표면에너지 [J/m2]
P = 섬유의 원주 [m]
θ = 섬유-액체-공기 경계면에서의 접촉각 [°]
m = 매단 실의 질량 [kg]
g = 중력 상수 [m/s2]
ρL= 액체의 밀도 [kg/m3]
l = 젖은 섬유 길이 [m]
A = 섬유의 횡단면적 [m2]
접촉각은 섬유에 따라, 그리고 섬유 둘레에서 다양할 수 있고 섬유의 전체 가장자리에서 계산된 평균이 식에 사용된다.
식에서 두번째 항은 매단 실의 중량을 나타내고 반면, 식의 세번째 항은 이른바 "부력', 즉 치환된 액체 용적의 결과로서 생긴 중량감소이다. 접촉각 결정을 위한 계산 프로그램을 갖춘 컴퓨터(보여지지 않음)에서, 이들 두개의 항은 항상 고려되고 다음 식으로 간단히 나타낸다.
섬유(65)가 액체(68)로 적셔졌을 때, 전진습윤각 θa의 값이 얻어진다. 후퇴접촉각 θr의 값을 얻기 위해서, 이동성 테이블(61)을 낮춤으로써 섬유(65)를 액체(68)로부터 들어 올린다.
접촉각 θa, θr은 액체의 전방의 속력에 의존하고, 그러므로, 이동성 테이블(61)은 일정한 속력으로 올리고 내려지는 것이 중요하다. 게다가, 측정하는 동안 각 포인트에서 계가 평형에 도달할 시간을 가지도록 속력은 충분히 낮아야한다. 더욱이, 샘플 챔버내 온도와 습도는 조절되어야 한다.
저울(60)은 하나의 저울에 세개의 접시를 가진다(도 5 참조). 제 1 접시(A)는 섬유상의 접촉각 측정에 적당한 10-6g의 정확성을 가진다. 그러나, 저울은 또한 덜 정확한 제 2 접시(B)가 사용되는 점에서 액체상에 표면에너지 측정에 사용될 수 있다. 저울의 제 3 접시(C)에 평형추를 놓아 무게를 단다.
외풍, 먼지 등이 측정을 방해하는 것을 방지하기위해, 접시와 이동성 테이블(61)은 미끄러지는 유리 프레임(62)으로 보호된다. 이것은 또한 공기중 습기와 온도도 조절할 수 있다. 측정과정동안 방해되는 진동을 피하기 위해, 저울을 하나의 토대(보여지지 않음) 위에 놓는다.
액체 콘테이너(64)가 놓여진 테이블은 모터(보여지지 않음)에 의해 상승 및 하강시킨다. 테이블(61)의 속도는 연결된 컴퓨터에 의해 조절되고 측정이 시작되기 전에 나타낸다. 측정이 시작되기 전에 입력해야하는 다른 파라메터는 액체의 표면에너지와 섬유(65)의 원주이다.
섬유를 테이프 조각(66)위에 매달아 섬유(65)의 한 부분은 자유로운 상태가 된다. 매단 섬유(65)는 금속 클램프(67)에 부착되고 제 1 접시(A)에 매달린다. 저울(60)의 접시(A)에 매달려 있는 금속 클램프(67)만으로 먼저 무게를 단다. 표면에너지를 알고 있는 시험액(68)을 섬유(65) 아래의 테이블(61)상의 액체 콘테이너(64)에 넣는다. 섬유(65)는 액체표면(69)에 수직으로 매달려야하고, 측정이 시작되기 전까지 완전히 움직이지 않게 하여 저울이 안정한 값을 보이도록 한다. 액체 콘테이너(64)를 가진 테이블(61)을 올려 액체표면(69)은 섬유(65)에서 약 1 mm에 있게 한다.
측정이 시작되면, 컴퓨터는 기본값을 기록하고, 그 후 테이블(61)을 예정된 속력으로 올린다. 그럼으로써 섬유(65)는 액체표면(69)을 침투한 후에도 또한 수직으로 남아 있도록 충분히 뻣뻣해야한다. 섬유(65)의 1밀리미터내외 또는 수 밀리미터(섬유의 길이에 의존하여)가 액체(68)내로 적셔졌을 때, 테이블(61)을 멈추도록 컴퓨터에 명령한다. 이 후, 테이블(61)을 낮춘다. 시험과정 중, 섬유(65)에 따르는 힘의 변화가 컴퓨터의 디스플레이 상에 보여진다. 얻어진 그래프가 어떻게 보일 수 있는지의 예를 도 6a-c에서 보여진다. 측정이 끝나면, 전진(71)및 후퇴 그래프(72)의 대표적인 부분이 선택된다. 이후, 컴퓨터는 Wilhelmy 식을 참조하여 접촉각을 계산한다.
본 발명은 여기에서 설명되는 구체화로 제한되어지는 것으로 간주되지 않아야 한다. 따라서, 본 발명은 적어도 후퇴습윤각이 다른 적어도 두 개의 연결되는 영역으로 이루어지는 모든 형태의 흡수구조물을 포함한다.
게다가, 여기 설명된 구체화의 모든 인지가능한 변화와 결합은 청구항의 범위내에 수용되는 것으로 의도된다.

Claims (21)

  1. 주로 제 2 재료로 구성되는 제 2 영역(20)과 직접 연결되게 위치한, 주로 제 1 재료로 구성되는 제 1 영역(19)을 나타내는 흡수용품용 다공성, 흡수구조물(4)에 있어서, 후퇴습윤각 θr이 제 2 재료보다 제 1 재료에서 더 크고, 그럼으로써 두 영역(19,20) 사이의 액체이동이 적어도 다공성 흡수구조물(4)이 젖은 때, 제 1 영역(19)에서 제 2 영역(20)의 방향으로 일어나는 것을 특징으로 하는 다공성, 흡수구조물(4).
  2. 제 1 항에 있어서, 전진습윤각 θa도 또한 제 2 재료에서보다 제 1 재료에서 더 크고, 그럼으로써 두 영역(19,20) 사이의 액체이동이 구조(4)가 건조하거나 젖거나에 상관없이 제 1 영역(19)에서 제 2 영역(20)의 방향으로 일어나는 것을 특징으로 하는 흡수구조물(4).
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 흡수구조물(4)에서 평균공극크기가 제 2 영역(20)내에서보다 제 1 영역(19)내에서 더 큰 것을 특징으로 하는 흡수구조물(4).
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 제 1 영역이 흡수구조물(4)에서 제 1 층(19)으로 구성되고, 제 2 영역이 흡수구조물(4)에서 제 2 층(20)으로 구성되며, 두 층(19,20)은 서로에 대하여 향하는 층의 표면을 통하여 서로 직접 연결되게 위치하는 것을 특징으로 하는 흡수구조물(4).
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 두 영역(49,50; 49',50')이 하나의 일부 및 동일 재료층(34)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  6. 제 5 항에 있어서, 제 1 영역(49')과 제 2 영역(50')은 재료층(34)의 평면에서 서로 옆으로 면하여 배치되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  7. 제 5 항에 있어서, 두 영역(49,50)은 재료층(34)의 두께방향으로 서로 옆으로 면하여 배치되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 흡수구조물은 흡수재료를 가진 추가의 영역을 나타내며, 흡수구조물에 포함되는 서로 다른 영역에서의 재료는 재료사이에 서로 다른 후퇴습윤각 θr을 나타내는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  9. 제 8 항에 있어서, 섬유구조물은 구조물의 평면에 평행인 제 1 표면 및 제 2 표면과 실질적으로 평면이며, 그리고 평면에 수직인 두께방향과 실질적으로 평면이고, 서로 다른 영역은, 구조물이 구조물의 두께방향 및/또는 평면으로 습윤각 구배를 보이도록 서로 배치되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 미처리 조건에서 제 1 재료는 본질적으로 제 2 재료의 후퇴습윤각 θr만큼의, 또는 그 보다 작은 후퇴습윤각 θr을 나타내고, 제 1 재료는 제 2 재료의 후퇴습윤각 θr의 값이상으로 제 2 재료의 후퇴습윤각 θr을 올리기 위하여, 작용제로 처리된 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  11. 제 10 항에 있어서, 제 1 영역(19; 49)은 주로 화학-열기계적 방식으로 제조된 셀룰로스 솜털 펄프(CTMP)로 구성되고, 제 2 영역(20; 50)은 화학적 방식으로 제조된 셀룰로스 솜털 펄프(CP)로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  12. 제 11 항에 있어서, 후퇴습윤각 θr을 올리기 위한 작용제가 에틸히드록시에틸셀룰로스(EHEC)인 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  13. 제 11 항에 있어서, 후퇴습윤각 θr을 올리기 위한 작용제가 폴리-n-이소프로필아크릴로아미드(PNIPAM)인 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  14. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 후퇴습윤각 θr을 올리기 위한 작용제가 분사에 의해 구조에 적용되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  15. 제 10 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 후퇴습윤각 θr을 올리기 위한 작용제가 재료에 작용제를 포함하는 액체로 코팅함으로써 섬유구조에 적용되는 것을 특징으로 하는 흡수구조물.
  16. 액체-투과성 커버층(2; 32), 액체-불투과성 커버층(3; 33) 및 두 커버층(2,3; 32, 33) 사이에 둘러싸인 흡수체(4; 34)를 나타내며, 흡수체(4; 34)가 주로 제 2 재료로 구성되는 제 2 영역(20; 50)과 직접 연결되게 위치한, 주로 제 1 재료로 구성되는 제 1 영역(19; 49)을 나타내는, 기저귀, 생리대, 요실금보호대와 같은 흡수용품에 있어서, 후퇴습윤각 θr과, 바람직하게는 전진습윤각 θa도 또한 제 2 재료에서보다 제 1재료에서 더 크고, 그럼으로써 액체의 이동이 두 영역(19, 20; 49, 50) 사이에 흡수체(4; 34)가 건조하거나 젖거나에 상관없이 제 1 영역(19; 49)에서 제 2 영역(20; 50)의 방향으로 일어나는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  17. 제 16 항에 있어서, 제 1 영역(19)는 흡수체(4)에서 제 1 층(19)으로 구성되고 제 2 영역(20)은 흡수체(4)에서 제 2 층(20)으로 구성되며, 두 층(19,20)이 서로에 향하는 층(19,20) 상의 표면을 통하여 서로 직접 연결되게 위치하며, 제 1 층(19)이 액체-투과성 커버층(2)으로 향하여 면하고 제 2 층(20)이 액체-불투과성 커버층(3)으로 향하여 면하는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  18. 제 16 항에 있어서, 두 영역(49,50; 49',50')은 흡수체(34)에서 하나의 일부 및 동일 재료층으로 구성되는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  19. 제 18 항에 있어서, 제 1 영역 및 제 2 영역(49',50')이 재료 층의 평면에서 서로 옆으로 면하여 배치되는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  20. 제 18 항에 있어서, 두 영역(49.50)이 재료 층의 두께 방향으로 서로 옆으로 면하여 배치되는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
  21. 제 16 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서, 두 말단 부분(6,7; 37,38)과, 말단부분(8; 39) 사이에 배치되고 사용시 사용자의 가랑이에 위치하도록 의도되며 그럼으로써 용품으로 배출되는 체액을 위한 수용영역으로서의 역할을 하는 가랑이 부분(8; 39)을 더 나타내는 흡수용품으로서, 제 1 재료를 나타내는 제 1 영역(19; 49)이 주로 용품의 가랑이 부분(8; 39)에 위치하는 것을 특징으로 하는 흡수용품.
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