KR20010005713A - 투과성 섬유 유사 필름으로 코팅된 부직포 - Google Patents

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윌리암 안토니 조지어
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로날드 디. 맥크레이
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Abstract

필름이 압출되어 라미네이트를 형성하는 치솟은 부직포로부터 제조된 개인 위생용품용 신체측 라이너로서 사용될 수 있는 쿠션 흡수 재료가 제공된다. 이어서 라미네이트는 천공되고 최대 20초의 8 cc 흡수 속도 및 1 gm 미만의 재습윤도를 갖는다. 상기 라이너는 기저귀, 배변 연습용 속팬츠, 여성 생리대, 흡수성 속팬츠, 성인 실금자 용품 등과 같은 개인 위생용품에 사용될 수 있다.

Description

투과성 섬유 유사 필름으로 코팅된 부직포{A Permeable Fiber-Like Film Coated Nonwoven}
개인 위생용품용 커버 재료는 착용자로부터 액체가 흡수되거나 또는 다른 영역으로 분포될 수 있는 커버 (또는 라이너) 재료 아래의 층들로 액체를 전달시켜야 한다. 라이너 재료는 바람직하게는 라이너 재료 그자체 내에 보유되는 액체의 양을 감소시키기 위하여 저 오염 및 저 재습윤 표면을 갖는다. 천공 필름은 그의 감소된 오염 및 낮은 재습윤 때문에 라이너로서 사용되는 것으로 당업계에 공지되어 있다. 그러나 이들은 섬유상 부직포 라이너의 부드러움 및 안락함을 제공하지 못한다. 그러므로, 필름 기재 라이너의 잇점들을 제공하면서 또한 착용자에게 부드럽고 안락한 라이너가 여전히 요구된다.
본 발명의 한 목적은 착용자에게 부드럽고 안락하며 낮은 오염 및 재습윤도를 갖는 라이너로서 사용될 수 있는 쿠션 흡수 재료를 제공하는 것이다. 다른 목적은 상기 라이너가 필름 라이너보다 큰 강도를 또한 갖고, 추가로 유체 처리 기능을 향상시키는 것이다.
[발명의 요약]
본 발명의 목적은 필름을 부직포 상에 직접 압출시켜 라미네이트를 형성시키고, 이렇게 함으로써 필름에 섬유 유사 형태 및 감촉을 제공하는, 필름 및 부직포로부터 제조된 라이너 재료로서 사용될 수 있는 쿠션 흡수 재료에 의해 달성된다. 필름/부직포 라미네이트는 라미네이트를 천공함으로써 투과성이게 제조된다. 부직포는 원하는 유체 처리 기능을 제공하기 위하여 높이 치솟은 타입 (high loft type) 부직포이어야 한다.
도면은 필름 (1)이 부직포 (2)에 적층되고, 라미네이트가 개구 (3)를 갖는 본 발명의 필름/부직포 라미네이트의 파단도이다.
[정의]
"친수성"이란 섬유와 접촉하는 수용액에 의해 습윤되는 섬유 또는 섬유의 표면을 말한다. 재료의 습윤도는 다시 관련된 재료 및 액체의 표면 장력 및 접촉각의 면에서 설명될 수 있다. 특정 섬유 재료 또는 섬유 재료들의 블렌드의 습윤도를 측정하기에 적합한 장치 및 기술은 칸 (Cahn) SFA-222 표면력 분석기 시스템 (Surface Force Analyzer System) 또는 실질적으로 동등한 시스템에 의해 제공될 수 있다. 이 시스템으로 측정하였을 때 90°미만의 접촉각을 갖는 섬유를 "습윤성" 또는 친수성으로 표시하는 반면에, 90°또는 그를 초과하는 접촉각을 갖는 섬유를 "비습윤성" 또는 소수성으로 표시한다.
단수로 사용되었을 때 "층"이란 1개의 요소 또는 다수개의 요소의 이중적인 의미를 가질 수 있다.
"액체"란 액체를 붓거나 또는 넣은 용기의 내부 형태를 취할 수 있고 흐르는 비가스상 물질 및 (또는) 재료를 의미한다.
본 명세서에서 사용될 때 용어 "부직포 또는 부직 웹"이란 사이에 넣어진 개개의 섬유 또는 실의 구조를 갖지만, 편직물에서와 같이 확인가능할 정도의 방식으로 갖지는 않는 웹을 말한다. 부직포 또는 부직 웹은 많은 방법들, 예를 들면 멜트블로잉 방법, 스펀본딩 방법, 및 본디드 카디드 웹 방법으로부터 형성되어 왔다. 부직포의 기초 중량은 일반적으로 평방 야드 당 재료의 온스 (osy) 또는 평방 미터 당 그램 (gsm)으로 표현되고, 유용한 섬유 직경은 일반적으로 미크론으로 표현된다 (osy로부터 gsm으로 전환시키기 위해서는 osy에 33.91을 곱하면 된다).
본 명세서에서 사용될 때 용어 "미세섬유"란 예를 들면, 약 0.5 미크론 내지 약 50 미크론의 평균 직경을 갖는 약 75 미크론 이하의 평균 직경을 갖는 작은 직경 섬유를 의미하며, 보다 구체적으로 미세섬유는 약 2 미크론 내지 약 40 미크론의 평균 직경을 가질 수 있다. 흔히 사용되는 섬유 직경에 대한 다른 표현은 데니어인데, 이것은 섬유 9000 미터 당의 그램으로서 정의되고, 미크론 값을 제곱하여 그램/cc 단위의 밀도 값을 곱하고 0.00707을 곱하여 섬유 직경으로 계산할 수 있다. 보다 낮은 데니어는 보다 미세한 섬유를 나타내고, 보다 높은 데니어는 보다 두꺼운 또는 보다 무거운 섬유를 나타낸다. 예를 들면, 15 미크론으로 주어진 폴리프로필렌 섬유의 직경은 제곱하고, 그 결과에 0.89 g/cc를 곱한 다음 0.00707을 곱함으로써 데니어로 전환시킬 수 있다. 따라서, 15 미크론 폴리프로필렌 섬유는 약 1.42 (152x 0.89 x 0.00707 = 1.415)의 데니어를 갖는다. 미국 외에서의 측정 단위는 "텍스 (tex)"가 보다 일반적인데, 이것은 섬유의 킬로미터 당의 그램으로서 정의된다. 텍스는 데니어/9로 계산될 수 있다.
"치솟은 (lofty)"이란 부직포의 두께 및 밀도를 말하며, 천공 필름으로 코팅된 재료 중의 지지체로서 사용될 때 개선된 유체 기능 및 촉질성을 제공한다. 약 0.76 mm (0.03 인치) 이상, 바람직하게는 약 1.3 mm (0.05 인치)의 두께 또는 벌크 및 약 0.03 g/cc 내지 약 0.07 g/cc 사이, 바람직하게는 약 0.05 g/cc의 밀도를 갖는 재료에서 개선이 나타날 수 있다.
"스펀본디드 섬유"란 용융 열가소성 재료가 방사구의 다수의 미세한, 일반적으로 원형인 모관으로부터 필라멘트로서 압출되고, 그 후에 압출된 필라멘트의 직경이 예를 들면, 아펠 (Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호, 도르쉬너 (Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호, 마쯔끼 (Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 키니 (Kinney)의 미국 특허 제3,338,992호 및 동 제3,341,394호, 하트만 (Hartman)의 미국 특허 제3,502,763호 및 도보 (Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호에서와 같이 급격하게 감소되도록 형성되는 작은 직경의 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유는 그것이 수집 표면 상에 침적될 때 일반적으로 점착성이 아니다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이며 7 미크론을 초과하는, 보다 구체적으로는 약 10 내지 20 미크론의 평균 직경 (10개 이상의 샘플로부터 구함)을 갖는다.
"멜트블로운 섬유"란 용융된 열가소성 재료를 다수개의 미세한, 일반적으로 원형인 다이 모관을 통해, 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 섬세화 (纖細化)시켜 그의 직경을 감소시켜 미세섬유 직경이 될 수 있게 하는 일반적으로 고온의 고속 수렴 가스 (예를 들면, 공기) 스트림에 용융 실 또는 필라멘트로서 압출시킴으로써 형성된 섬유를 의미한다. 그 후에, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 상에 침적되어 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 그러한 방법은 예를 들면, 미국 특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속적 또는 불연속적일 수 있는 미세섬유이며, 평균 직경이 일반적으로 10 미크론 미만이며, 수집 표면 상에 침적될 때 일반적으로 점착성이다.
본 명세서에서 사용될 때 용어 "기계 방향" 또는 MD란 직물이 제조되는 방향에서의 직물의 길이를 의미한다. 용어 "횡 기계 방향" 또는 CD란 직물의 폭, 즉 MD에 일반적으로 수직인 방향을 의미한다.
"복합 섬유"란 별개의 압출기로부터 압출된 2가지 이상의 중합체원으로부터 형성되지만 함께 방사되어 하나의 섬유를 형성한 섬유를 말한다. 복합 섬유는 또한 종종 다성분 또는 이성분 섬유로도 불린다. 복합 섬유가 일성분 섬유일 수 있긴 하지만, 중합체는 일반적으로 서로 상이하다. 중합체는 복합 섬유의 횡단면에 걸쳐 실질적으로 일정하게 위치된 별개의 대역에 배열되어 복합 섬유의 길이를 따라 연속적으로 퍼진다. 그러한 복합 섬유의 배위는 예를 들면 한 중합체가 다른 것에 의해 둘러싸인 외피/코어 배열일 수 있거나 또는 나란히 (side-by-side) 배열, 파이 배열 또는 "해중도 (islands-in-the-sea)" 배열일 수 있다. 복합 섬유는 예를 들면, 파이크 (Pike) 등의 미국 특허 제5,382,400호에 교시되어 있다. 이성분 섬유의 경우에, 중합체는 75/25, 50/50, 25/75의 비 또는 임의의 다른 소정의 비로 존재할 수 있다. 그 섬유는 또한 비통상적인 형태의 섬유를 설명하는 호글 (Hogle) 등의 미국 특허 제5,277,976호에 기재된 바와 같은 형태를 가질 수도 있다.
"2구성성분 섬유"는 동일한 압출기로부터 블렌드로서 압출된 2가지 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 말한다. "블렌드"란 용어는 아래에서 정의된다. 2구성성분 섬유는 섬유의 횡단면적에 걸쳐 비교적 일정하게 위치된 별개의 대역에 위치된 각종 중합체 성분을 갖지 않으며 각종 중합체는 일반적으로 섬유 전체 길이를 따라 연속적이지 않고, 대신에 일반적으로 랜덤하게 시작되고 끝나는 피브릴 또는 프로토피브릴을 형성한다. 2구성성분 섬유는 또한 종종 다구성성분 섬유로도 불린다. 이 일반적인 형태의 섬유는 예를 들면, 게스너 (Gessner)의 미국 특허 제5,108,827호에 논의되어 있다.
"본디드 카디드 웹"은 스테이플 섬유를 기계 방향으로 나눠서 정렬시켜 일반적으로 기계 방향으로 배향된 섬유상 부직 웹을 형성하는, 코밍 (combing) 또는 카딩 유닛을 통해 보내지는 스테이플 섬유로부터 제조된 웹을 말한다. 카딩 유닛 전에 섬유를 분리하는 픽커 (picker)에 놓여지는 상기 섬유는 일반적으로 꾸러미로 구입된다. 일단 웹이 형성되면, 이어서 몇가지 공지된 결합 방법 중 한가지 이상에 의해 결합된다. 이러한 결합 방법 중 하나는 분말 접착제를 웹 전체에 분포시킨 다음 일반적으로 고온 공기로 웹 및 접착제를 가열하여 활성화시키는 분말 결합이다. 다른 적합한 결합 방법은 가열된 캘린더 롤 또는 초음파 결합 장치가 일반적으로 국소 결합 패턴으로 섬유를 함께 결합시키는데 이용되는 패턴 결합법이긴 하지만, 원하는 경우 웹은 그의 전체 표면에 걸쳐 결합될 수 있다. 특히 이성분 스테이플 섬유를 사용할 때 다른 적합한 공지된 결합 방법은 통기 결합법이다.
"에어레잉 (airlaying)"은 섬유상 부직 층이 형성될 수 있는 공지된 방법이다. 에어레잉 방법에서, 약 6 내지 약 19 ㎜의 대표적인 길이를 갖는 작은 섬유 다발은 분리되어 공급 공기 중에 연행된 다음, 일반적으로 진공 공급의 도움으로 성형 스크린 상에 침적된다. 그 후에, 랜덤하게 침적된 섬유들은 예를 들면, 고온 공기 또는 분무 접착제를 이용하여 서로 결합된다.
본 명세서에서 사용될 때 용어 "통기 결합 (through-air bonding)"은 웹의 섬유를 구성하는 중합체를 용융시킬 수 있도록 충분히 고온인 공기를 강제로 웹을 통해 통과시키는 섬유 웹의 결합 방법을 의미한다. 공기 속도는 분 당 30.5 내지 152.4 m (100 내지 500 피트) 사이이고, 체류 시간은 6초 정도일 수 있다. 중합체의 용융 및 재응고가 결합을 제공한다.
"개인 위생용품"은 기저귀, 배변 연습용 속팬츠, 흡수성 속팬츠, 성인 실금자 용품 및 여성 생리대를 의미한다.
[시험 방법]
재료의 밀도는 평방 미터 당 그램 (gsm) 단위의 샘플의 단위 면적 당 중량을 68.9 파스칼에서 밀리미터 (mm) 단위의 샘플 두께로 나누고, 그 결과에 0.001을 곱하여 그 값을 입방 센티미터 당 그램 (g/cc)으로 전환시켜 계산한다. 총 3개의 샘플을 밀도 값에 대하여 평가하여 평균한다.
통기도는 프라지어 (Frazier) 다공도 시험을 사용하여 측정하였다. 통기도는 2개의 직물 표면 사이의 압력 차하에서 재료를 통과하는 공기 흐름의 속도이다. 샘플들을 미국 메릴랜드주 게이더스버그 소재의 프라지어 프리시젼 인스트루먼트사 (Frazier Precision Instrument Company)로부터 입수할 수 있는 프라지어 통기도 시험기 (Frazier Air Permeability Tester) 상에서 시험하였다. 사용된 방법은 시험표본의 크기가 17.8 x 17.8 cm (7 인치 x 7 인치)가 아니라 20.3 x 20.3 cm (8 인치 x 8 인치)인 것을 제외하고는 미국 연방 시험 방법 표준 (Federal Test Methods Standard) 191A, 방법 5450의 검사규정을 따랐다. 보다 큰 크기는 시험표본의 모든 면들이 보유 고리를 지나도록 연장되어 오리피스를 가로질러 균일하게 및 정확하게 시험표본을 클램핑하는 것이 용이하도록 할 수 있다. 이 방법에서는, 흡입 팬을 사용하여 공기를 시험표본 및 보정 오리피스를 통해 흡입시켰다. 팬의 속도를 조절함으로써, 직물을 통과하는 공기 흐름 속도를 조절하여 2개의 표면 사이에 물 13 mm (0.51 인치)의 압력 차를 얻었다. 시험표본을 통하여 흐르는 공기의 양을 수직 오일 압력계가 지시하는 보정 오리피스를 가로지르는 압력 강하로부터 결정하였다. 이 판독치를 장치의 제조업체가 제공한 전환표를 사용하여 공기 유속으로 전환하였다. 결과를 분 당 시험표본 평방 피트 당의 공기 입방 피트 또는 초 당 평방 센티미터 당의 입방 센티미터로 표현하였다. 수치가 보다 높을수록 재료는 보다 더 투과성 또는 다공성이다.
흡수 시간 시험은 합성 월경액 8 cc를 사용하여 재료의 흡수 속도를 나타내었다. 시험 재료의 7.62 cm x 17.78 cm (3 인치 x 7 인치) 샘플에 5.08 cm x 1.27 cm (2 인치 x 0.5 인치)의 송출 슬롯을 갖는 유체 저장조로부터 송출된 합성 월경액 10 cc를 끼얹었다. 그런 다음 유체 8 cc를 흡수하는 시간을 초 단위로 측정하였다. 초 단위로 측정된 흡수 시간이 보다 낮다는 것은 특정 재료의 흡수 속도 보다 빠르다는 것을 나타낸다.
일단 재료에 유체를 끼얹었으면, 발생된 재습윤 양을 측정하는 것 역시 중요하였다. 시험 표본을 부직포 면이 흡수체에 인접하여 개인 위생 흡수 용품, 이 경우에서는 여성용 패드 또는 생리대의 커버 재료를 모사하는 2층 흡수 코어의 상부에 위치시킨다. 코어의 상부, 신체측 층은 약 0.07 g/cc의 밀도를 갖는 425 gsm 플러프이었고, 배플측 (baffle side) 층은 약 0.094 g/cc의 밀도를 갖는 470 gsm 플러프이었다. 배플측을 엠보싱하였다. 합성 월경액 10 입방 센티미터를 5.08 cm x 1.27 cm (2 인치 x 0.5 인치)의 송출 슬롯을 갖는 저장조로부터 시험 표본으로 송출시켰다. 이어서, 시험표본의 상부에 흡취지를 위치시켜 6.9 kPa (1 lb/in2)의 압력을 3분 동안 인가하였다. 3분간의 기간 후, 흡취지를 제거하고 칭량하여 흡취지에 의해 흡수된 월경액의 양을 그램 단위로 측정하였다. 보다 높은 값은 시험한 특정 재료의 재습윤도가 보다 크다는 것을 나타낸다. 이들 시험에 대한 추가의 논의는 일괄 양도된 미국 특허 제5,536,555호에서 찾아볼 수 있다.
재료의 두께와 관계있는 재료의 칼리퍼 (caliper) 또는 스타렛 (Starrett) 벌크를 측정하기 위하여, 재료의 127 mm x 127 mm (5 인치 x 5 인치) 샘플을 0.35 kPa (0.05 lb/in2)의 하중 하에서 압축시켜 샘플이 압축하에 있는 동안에 재료의 두께를 측정하였다. 보다 높은 수치는 보다 두껍고, 보다 벌키한 재료를 나타낸다.
〈상세한 설명〉
흡수 용품은 일반적으로 착용자를 향하고 있는 라이너, 가장 바깥쪽 층인 배면시트를 갖고, 다른 층들도 또한 함유할 수 있다.
라이너는 때때로 신체측 라이너, 커버 시트 또는 상단시트로 언급되고, 서지 재료에 인접할 수 있다. 제품의 두께 방향에서 볼 때, 라이너 재료는 착용자의 피부와 마주 대하는 층이고, 따라서 착용자로부터 나오는 액체 또는 기타 배설물과 접촉하는 제1층이다. 라이너는 추가로 흡수 구조체 중에 보유된 액체로부터 착용자의 피부를 격리시키는데 이바지하고, 순응적이고 감촉이 부드러우며 비자극성이어야 한다. 천공 플라스틱 필름, 직포, 부직 웹, 다공질 발포체, 망상 발포체 등을 비롯한 각종 재료들이 신체측 라이너를 형성하는데 사용되어 왔다. 라이너는 선택된 양의 계면활성제, 예를 들면 약 0.28% 트리톤 (Triton) X-102 계면활성제로 표면 처리되거나, 또는 다르게 가공처리되어 원하는 정도의 습윤성 및 친수성을 부여할 수 있다. 계면활성제가 사용될 경우, 계면활성제는 내부 첨가제이거나 또는 임의의 종래의 수단, 예를 들면 스프레잉, 프린팅, 침지, 브러쉬 코팅 등에 의해 웹에 도포될 수 있다.
배면시트는 때때로 외부 커버로 언급되고, 착용자로부터 가장 먼 층이다. 외부 커버는 전형적으로는 실질적으로 액체 불침투성인 얇은 열가소성 필름, 예를 들면 폴리에틸렌 필름으로 이루어진다. 외부 커버는 흡수 구조체 중에 함유되어 있는 신체 배설물이 착용자의 의류, 침구류 또는 개인 위생용품과 접촉하는 기타 재료들을 습윤시키거나 또는 오염시키는 것을 막는 기능을 한다. 외부 커버용 다른 대체 구성물로는 원하는 정도의 액체 불침투성을 부여하도록 구성되거나 또는 처리된 직물 또는 부직 섬유 웹, 또는 직포 또는 부직포 및 열가소성 필름으로 이루어진 라미네이트를 들 수 있다.
상기한 기능들을 수행하는 라이너 및 배면시트 외에, 전통적인 개인 위생용품용 흡수 시스템은 서지 조절 및 포함 (보유) 또는 SC의 기능을 갖는 것으로 일반화될 수 있다.
서지 조절 기능은 유입되는 배설물을 재빨리 받아들이고 제품 바깥쪽으로 누출되지 않도록 하기 위하여 액체를 흡수, 보유, 채널링시키거나 또는 다른 방식으로 처리하는 것이다. 서지층은 또한 흡수층, 전달층, 수송층 등으로도 언급될 수 있고, 가장 전형적으로는 신체측 라이너와 다른 층, 예를 들면 서지층이 부착될 수 있는 보유층 사이에 끼워져서 이들과 밀접하게 액체 교류 접촉하고 있다.
포함 또는 보유 기능은 배설물을 재빨리 및 효율적으로 흡수하는 것이다. 보유 기능을 제공하는 재료는 상당한 "겔 차단" 또는 흡수체 외층의 팽창에 의한 흡수체 내로의 액체의 추가 침투의 차단 없이 분포층으로부터 액체를 끌어당겨 액체를 흡수할 수 있어야 한다. 보유는 종종 폴리아크릴레이트 초흡수체 및 플러프의 블렌드와 같은 고속 초흡수 중합체를 함유하는 것과 같은 흡수체 조성물에 의해 제공된다. 이들 재료는 액체를 신속하게 흡수하고 액체를 보유한다.
전통적인 흡수 시스템에서 서지 조절 및 포함 기능 외에, 최근의 연구는 S 및 C 층들 사이에 끼워놓여진 분리층일 수 있거나 또는 기존의 재료들 내로 혼입될 수 있는 다른 기능을 도입하였다. 이 새로운 기능은 서지 조절, 분포 및 포함 또는 "SDC"를 갖는 시스템을 만드는 분포 기능이다.
분포 기능은 초기 침적 지점으로부터 저장이 바람직한 곳으로 액체를 이동시키는 것이다. 분포는 바람직하게는 허용가능한 속도로 일어나서 표적 배설 영역, 일반적으로 가랑이 영역이 다음의 배설에 대해 준비되도록 해야 한다. 배설 사이의 시간은 일반적으로 착용자의 연령에 따라, 겨우 몇 분으로부터 수 시간까지 변할 수 있다. 분포층을 이루는 재료로는 직포 및 부직 웹을 들 수 있다. 예를 들면, 분포층은 폴리올레핀 필라멘트의 멜트블로운 또는 스펀본드 웹으로 이루어진 부직포층일 수 있다.
본 명세서에서 설명한 진보된 라이너는 착용자의 피부를 액체로부터 격리시키는 전통적인 라이너 기능을 제공하고, 또한 서지 조절 및 분포의 일부 특징들을 잘 조합한 많은 기타 유리한 기능도 또한 제공한다. 상기 라이너는 디자인에 가요성을 제공하고, 보다 얇고 보다 안락하고 비용이 보다 적게 드는 개인 위생용품의 제조를 가능하게 할 수 있다.
본 발명자들은 천공 필름으로 코팅된 치솟은 부직포를 포함하는 쿠션 흡수 재료가 우수한 유체 흡수를 제공하면서 낮은 재습윤 값 (1 gm 미만)을 유지하고 양호한 인장 강도를 갖는다는 것을 발견하였다.
한 실시태양으로서, 천공 필름으로 코팅된 치솟은 부직포 라미네이트는 0.02 mm (0.75 밀) 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE) 필름을 폴리프로필렌/폴리에틸렌 나란히형 이성분 부직포 상에 압출 코팅시켜 제조하였다. 필름을 부직포 상에 직접 형성시킴으로써, 섬유 유사 특성들이 필름에 부여되었다.
필름을 미국 코넥티커트주 월링포드 소재의 퀀텀 케미칼사 (Quantum Chemical Co.)가 명칭 NA206하에 공급하는 폴리에틸렌으로부터 제조하였다. 필름은 오염을 마스킹하고 광택을 감소시키기 위하여 이산화티타늄 약 12 중량%를 함유하였다.
부직포는 미국 미저리주 미들랜드 소재의 다우 케미칼사 (Dow Chemical Co.)가 명칭 아스펀 (Aspun (등록상표)) 6811A하에 공급하는 폴리에틸렌 및 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 엑손 케미칼사 (Exxon Chemical Co.)가 명칭 에스코렌 (Escorene (등록상표)) PD-3445 하에 공급하는 폴리프로필렌으로부터 제조된 50/50 나란히형 복합 섬유 웹이었다. 부직포는 약 34 gsm (1 osy)의 기초 중량을 가졌고, 미국 특허 제5,382,400호에 기재되어 있는 바와 같은 스펀본드 방법에 의해 제조된 5 데니어의 통기 결합된 고 크림프 섬유로부터 제조되었다. 라미네이트의 섬유 유사 외관 및 두께를 추가로 향상시키기 위하여 필름을 도포할 때, 스펀본드 직물을 기계 방향 (MD)으로 약 20% 연신시켰다. 부직포는 약 1.8 mm (0.07 in.)의 두께 및 약 0.03 g/cc의 밀도를 가졌다.
웅형 패턴 롤 및 평활 강 앤빌 (anvil) 롤을 사용하여, 각각 93 ℃ (200 ℉)와 49 m/분 (160 fpm) 및 77 ℃ (170 ℉)와 4.6 m/분 (15 fpm)에 있는 롤러들 사이의 표면 속도 차 10:1을 사용하여 라미네이트를 천공시켰다. 천공 조건은 웹의 치밀화를 최소화시키면서 라미네이트의 개방도 및 다공도를 최대화시키도록 선택하였다. 너무 많은 열압이 사용될 경우, 웹의 치솟는 기능이 상실되게 된다. 이러한 천공 방법은 또한 본 명세서에서 그의 전체 내용을 참고문헌으로 인용하고 있는 특허된 미국 특허 출원 제08/620,865호에도 논의되어 있다.
천공 후 라미네이트의 부직포 면을 폴리알킬렌 옥시드 개질된 폴리디메틸실록산 비이온계 계면활성제 습윤제인, 미국 코넥티커트주 댄버리 소재의 오에스아이 스페셜티즈, 인크. (Osi Specialties, Inc.) 제품인 명칭 Y-12488의 계면활성제 0.3 중량%를 함유하는 수용액으로 스프레이 처리하였다.
이 천공된 라미네이트를 생리대 커버로서의 용도에 대하여 평가하였더니, 부드러운 의복 감촉의 표면 및 우수한 유체 취급 특성들을 나타내었다. 하기 표 1의 데이타는 라미네이트가 12.9 표준 입방 미터/분 (scmm) (455 표준 입방 피트/분 (scfm))의 다공도 및 0.97 mm (0.038 인치)의 칼리퍼를 가져 매우 개방되어 있고, 14.2 초의 흡수도 및 0.4 그램의 재습윤도를 갖는다는 것을 나타낸다.
하기 표 1에서 비교용으로 사용된 표준치는 실시예와 동일한 폴리에틸렌 및 이산화티타늄으로 제조된 천공 필름이다. 필름을 각각 91 ℃ (195 ℉) 및 77 ℃ (170 ℉)의 온도를 갖고 약 15.5 m/분 (51 fpm)으로 가동하는 동일한 패턴 롤 및 약 7.62 m/분 (25 fpm)으로 가동하는 앤빌 롤을 사용하여 천공하였다. 닙 압력은 약 269 kPa (39 psi)이었다.
표준 실시예
다공도 (scmm (scfm)) 20.2 (715) 12.9 (455)
칼리퍼 (mm (인치)) 0.53 (0.021) 0.97 (0.038)
MD 인장 강도 (kg (lb.)) 0.27 (0.59) 0.38 (0.83)
CD 인장 강도 (kg (lb.)) 0.25 (0.54) 0.18 (0.39)
접착력 (kg) 측정불가 1.9
8 cc 흡수 (초) 13.3 14.2
재습윤 (gsm) 1.22 0.43
인장 결과들은 0.025 mm (1 밀) 필름 두께 등가물로 표준화시켰음을 알아야 한다.
비록 본 발명의 구체적인 실시태양을 설명하였지만, 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다. 다양한 중합체, 필름 코팅 방법, 천공 방법 등을 사용할 수 있고, 이들은 여전히 본 발명이 의도되는 범위 내에 있다.
필름 코팅은 필요한 라미네이트 연질감, 불투명도, 강도, 접착력 및 비용을 제공하도록 선택되어야 한다. 일반적으로, 필름은 0.006 mm 내지 0.076 mm (0.25 밀 내지 3 밀) 범위일 수 있다. 비록 필름으로 제조될 수 있는 임의의 중합체가 사용될 수 있지만, 폴리에틸렌이 비교적 비용이 적게 들고 손감촉이 부드럽기 때문에 바람직하다.
치솟은 부직포는 필요한 통기도, 재습윤도 등을 위한 라미네이트 칼리퍼 및 밀도 요구치를 만족시키도록 선택되어야 한다. 바람직하게는, 부직포는 적층 및 천공 전에, 약 1.27 mm (0.05 인치) 내지 2.8 mm (0.11 인치), 바람직하게는 약 2.16 mm (0.085 인치)의 두께 또는 벌크, 및 약 0.043 g/cc 내지 약 0.019 g/cc, 바람직하게는 약 0.025 g/cc의 밀도를 가져야 한다. 적층 및 천공은 어느 정도의 치밀화를 야기시킬 수 있다.
일반적으로 부직포 기초 중량은 17 gsm 내지 174 gsm (0.5 osy 내지 5 osy) 범위일 수 있고, 미세섬유는 10 미크론 미만으로부터 6 데니어까지의 크기를 갖는다. 부직포는 멜트블로잉, 스펀본딩, 본디드 카디드 웹, 에어레잉을 포함하는 다수의 방법에 따라 제조될 수 있다. 나란히형 복합 섬유는 크림핑될 수 있고, 이러한 크림핑이 치솟은 웹을 제조하는데 도움을 주기 때문에 추천된다. 폴리올레핀은 비용이 적게 들고 가공하기 용이하기 때문에 섬유 제조에 매우 적합하고, 다수의 폴리올레핀이 섬유 제조에 이용될 수 있다. 상기 적합한 중합체는 다우 케미칼의 아스펀 (등록상표) 6811A 선형 저밀도 폴리에틸렌, 2553 LLDPE 및 25355 및 12350 고밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌이다. 폴리에틸렌은 각각 약 26, 40, 25 및 12의 용융 유속을 갖는다. 섬유 형성 폴리프로필렌으로는 엑손 케미칼사의 에스코렌 (등록상표) PD 3445 폴리프로필렌 및 몬텔 케미칼사 (Montell Chemical Co.)의 PF-304를 들 수 있다. 많은 기타 폴리올레핀이 상업적으로 입수가능하다.
코팅 방법은 압출 코팅이 바람직하지만, 스프레이. 프린트 및 접착과 같은 다른 방법들도 사용될 수 있다.
바람직한 천공 방법은 실시예에서 기재한 방법이지만, 그러나 고온 핀 천공, 니들링, 웅형/자형 천공/엠보싱 및 히드로-천공 (hydro-aperturing)과 같은 기타 방법들이 사용될 수 도 있다.
실시예에서 사용된 천공 방법은 일정 범위의 온도 및 상대 롤러 회전 속도에서 수행될 수 있다. 미국 특허 제4,781,962호는 롤러들 사이의 표면 속도 차가 0 내지 50 %인 천공법을 설명한다. 추가로, 비록 패턴 롤이 일반적으로 앤빌 롤보다 고속으로 회전하지만, 앤빌 롤을 패턴 롤보다 빨리 회전시켜 허용가능한 천공 라미네이트를 제조할 수도 있다. 웅형 대 웅형 조각으로도 알려져 있는 2개의 패턴화된 롤도 또한 사용할 수 있다. 임의의 방법에서, 천공 패턴은 20% 이상의 개방 면적을 제공하도록 디자인되어야 한다.
상기한 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 착용자에게 부드럽고 안락하고 다른 공지된 라이너보다 우수한 강도 및 유체 취급 기능을 갖는 라이너로서 사용될 수 있는 쿠션 흡수 재료가 본 발명에서 제공된다. 이것은 흡수체 기술 및 개인 위생용품 디자인에 큰 진전을 제공한다. 개선된 라이너는 보다 좁고, 따라서 보다 안락한 개인 위생용품이 가능하게 한다. 예를 들면 기저귀에서, 폭이 좁은 가랑이 디자인은 약 7.6 cm 미만의 폭을 갖는 것이다.
라이너로서의 그의 용도 외에, 본 발명의 쿠션 흡수 재료는 섬유가 보다 많고 조면이 없는 수술 드레이프 및 가운용 직물로서, 클린 룸 카운터상판용 패드로서 및 조면이 적어야 하고 완충작용이 중요한 다른 용도로서도 이용될 수 있다.
비록 본 발명의 단지 몇 개의 예시적인 실시태양을 상기에서 상세하게 설명하였지만, 당업계의 통상의 숙련인은 본 발명의 신규의 교시 및 잇점들로부터 실질적으로 벗어나지 않고서도 예시적인 실시태양에서 많은 변형들이 가능함을 용이하게 알 수 있다. 따라서, 상기한 모든 변형들은 하기하는 특허 청구의 범위에서 정의되는 바와 같은 본 발명의 영역 내에 포함되도록 의도된 것이다. 특허 청구의 범위에서, 수단 + 기능 클레임은 인용된 기능을 수행하는 본 명세서에서 설명된 구조체 및 구조 등가물 뿐만 아니라 등가 구조물도 또한 포함하도록 의도된 것이다. 따라서, 비록 못은 목재 부품들을 함께 고정시키기 위해 원통형 표면을 사용하는 반면, 나사는 나선형 표면을 사용한다는 점에서 못과 나사는 구조 등가물이 아닐 수 있지만, 목재 부품들을 체결시킨다는 면에서는 못과 나사는 등가 구조물일 수 있다.

Claims (19)

  1. 부직포상에 필름이 압출되어 라미네이트를 형성하는 상기 치솟은 (lofty) 부직포를 포함하고, 상기 라미네이트는 천공되어 있고 최대 20초의 8 cc 흡수 속도 및 1 gm 미만의 재습윤도를 갖는 쿠션 흡수 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부직포가 약 0.76 mm (0.03 인치) 이상의 두께 및 약 0.03 g/cc 내지 약 0.07 g/cc의 밀도를 갖는 재료.
  3. 제2항에 있어서, 상기 부직포가 약 1.3 mm (0.05 인치)의 두께 및 약 0.05 g/cc의 밀도를 갖는 재료.
  4. 제1항에 있어서, 상기 천공에 의해 개방 면적이 20% 이상인 라미네이트가 생성되는 재료.
  5. 제1항에 있어서, 상기 필름이 폴리올레핀을 포함하는 재료.
  6. 제5항에 있어서, 상기 필름이 이산화티타늄을 더 포함하는 재료.
  7. 제1항에 있어서, 상기 부직포가 폴리올레핀 섬유로 이루어지는 재료.
  8. 제1항에 있어서, 상기 부직포가 복합 섬유로 이루어지는 재료.
  9. 상기 복합 섬유가 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진, 제8항 기재의 부직포.
  10. 제1항 기재의 재료를 포함하는, 기저귀, 배변 연습용 속팬츠, 흡수성 속팬츠, 성인 실금자 용품 및 여성 생리대로 이루어지는 군으로부터 선택된 개인 위생용품.
  11. 제10항에 있어서, 상기 개인 위생용품이 여성 생리대이고, 상기 재료가 라이너인 위생용품.
  12. 제10항에 있어서, 상기 개인 위생용품이 성인 실금자 용품이고, 상기 재료가 라이너인 위생용품.
  13. 제10항에 있어서, 상기 개인 위생용품이 기저귀이고, 상기 재료가 라이너인 위생용품.
  14. 제13항에 있어서, 가랑이 폭이 최대 7.6 cm인 기저귀.
  15. 치솟은 부직포를 제공하는 단계,
    필름을 상기 부직포 상에 직접 압출시켜 라미네이트를 형성시키는 단계,
    상기 라미네이트를 천공시키는 단계
    를 포함하며, 상기 라미네이트는 최대 20초의 8 cc 흡수 속도 및 1 gm 미만의 재습윤도를 갖는 개인 위생용품용 신체측 라이너의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 부직포가 약 0.76 mm 이상의 두께 및 약 0.03 g/cc 이상의 밀도를 갖는 방법.
  17. 제15항에 있어서, 상기 필름의 두께가 약 0.006 내지 약 0.076 mm인 방법.
  18. 제15항에 있어서, 상기 천공에 의해 개방 면적이 20% 이상인 라미네이트가 생성되는 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 필름이 이산화티타늄을 함유하는 방법.
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