KR20010005808A - 흡입 및 분배성이 개선된 고투과성의 라이너 - Google Patents

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로날드 디. 맥크레이
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Abstract

본 발명은 착용자로부터 반대쪽 면에 조절된 공간을 갖는, 직경 40 μ 이하의 습윤성 섬유로부터 점 비결착 결착 패턴의 웹으로 제조된 개인용 위생 용품용 흡수재에 관한 것이다. 웹은 50 ㎖의 액상 분비물을 1.5 미만의 범람량/관통량 %비율로 수용할 것이다. 이러한 웹 물질은 기저귀, 연습용 팬츠, 흡수성 속바지, 성인용 실금 용품 및 여성용 위생 용품과 같은 개인용 위생 용품에 사용될 수 있다. 특히 관심이 되는 것은 가랑이부가 좁은, 즉 폭이 7.6 ㎝ 이하인 기저귀이다.

Description

흡입 및 분배성이 개선된 고투과성의 라이너 {High Permeability Liner with Improved Intake and Distribution}
개인용 위생 용품은 기저귀, 연습용 팬츠, 생리대와 같은 여성용 위생 용품, 요실금 용품 등을 포함하는 흡수 용품이다. 이러한 용품은 신체 분비물을 흡수 및 함유하도록 디자인되어 있고, 통상적으로 비교적 짧은 시간 동안, 통상적으로 수시간 동안 사용된 후 폐기되는 일시 사용 또는 일회용 제품으로, 세척하거나 재사용하지 않는다. 이러한 제품은 통상적으로 착용자의 신체에 대해 또는 근접하여 배치되어 신체로부터 배출된 각종 분비물을 흡수 및 함유한다. 이러한 모든 제품은 통상적으로 액체 투과성 신체부 라이너 또는 커버, 액체 불투성 외부 커버 또는 배면 시트, 및 신체 라이너와 외부 커버 사이의 흡수 구조체를 포함한다. 흡수 구조체는 신체부 라이너 아래에 있고 액체가 전달되게 신체부와 접한 서지(surge)층, 및 서지층 아래에 있고 액체가 전달되게 서지층과 접한 셀룰로스 펄프 플러프 섬유 및 흡수성 겔화 입자의 혼합물의 블렌드로 흔히 형성되는 흡수 코어를 포함한다.
개인용 흡수 용품은 제품으로부터의 누출성이 낮고, 착용자가 건조한 느낌을 갖게 하는 것이 바람직하다. 방뇨는 15 내지 20 ㎖/초의 대량으로 280 ㎝/초의 고속으로 일어날 수 있고, 기저귀와 같은 흡수 가먼트는 다리 또는 허리 앞 또는 뒤로부터 누출이 발생할 수 있다. 액체를 신속하게 흡수하지 못하는 흡수 용품의 성능도 또한 액체가 흡수 구조체에 의해 흡수되기 전에 신체부 라이너의 신체면 표면 상에 액체가 과도하게 모이게 할 수 있다. 이러한 모인 액체는 착용자의 피부를 적시고, 흡수 용품의 다리 또는 허리 개구부로부터 누출되어, 불편함, 일시적인 피부 위생 문제 뿐만 아니라 착용자의 외부 의류 또는 침구류를 오염시킬 수 있다.
이렇게 누출되고 모이는 것은 제품의 디자인에서의 각종 성능 결함, 또는 용품 내의 개별적인 재료로부터 발생할 수 있다. 이러한 문제의 한가지 원인은 신체 배출물을 흡수 및 보유하는 기능을 하는 흡수 코어로의 불충분한 액체 흡입 속도이다. 따라서, 소정의 흡수 용품, 특히 흡수 용품에서의 신체부 라이너 및 서지 재료의 액체 흡입능은 흡수 용품으로의 기대되는 액체 전달 속도를 충족시키거나 초과해야 한다. 불충분한 흡입 속도는 제2, 제3 또는 제4의 액체 서지에 대한 용품의 성능에 있어 더욱 더 불리해진다. 또한, 누출은 여러 번의 분비물이 표적 위치에 축적될 때 초래되고, 무겁고 젖은 물질 구조로 인해 늘어지고 처지게 되는 젖은 제품의 불량한 정합성 때문에 발생할 수 있다.
개인용 위생 흡수 용품으로부터의 누출 감소 또는 억제를 위한 다양한 접근이 있어왔다. 예를 들어, 탄성화된 다리 개구부 및 탄성화된 샘방지 플랩과 같은 물리적인 장벽을 이러한 흡수 용품에 포함시킨다. 액체 서지가 통상적으로 발생하는 흡수 구조체의 영역 (흔히 표적 영역이라 칭함) 중의 흡수성 재료의 양 및 모양도 또한 변형되어 왔다.
흡수 용품의 전체적인 액체 흡입능을 개선시키기 위한 또다른 접근법은 흡수 용품의 신체부 라이너 및 흡수 용품의 흡수 구조체에 액체를 신속하게 통과시키는 그의 용량에 촛점을 맞춘 것이다. 본디드 카디드 웹 및 스펀본드 웹과 같은 부직 재료는 신체부 라이너로서 널리 사용되고 있다. 이러한 부직 재료는 통상적으로 액체가 신속히 통과하기에 충분하게 개방되고(되거나) 다공성이며, 또한 착용자의 피부가 라이너 아래의 젖은 흡수체와 떨어져 있게 하는 기능을 한다. 라이너 재료의 액체 흡입능을 개선시키기 위한 시도에는, 예를 들어, 라이너 재료에 구멍을 내고, 라이너 재료을 형성하는 섬유를 계면활성제로 처리하여 라이너의 습윤성을 향상시키고, 이러한 계면활성제의 내구성을 개조하는 것이 포함된다.
또다른 접근은 특히 신체부 라이너와 흡수 코어 사이에 1 개 이상의 추가 물질층을 도입하여, 흡수 용품의 액체 흡입능을 향상시키고, 흡수 코어과 착용자의 피부에 접하는 신체부 라이너를 분리시킨다. 통상적으로 서지층이라 칭하는 이러한 추가층은 두꺼운, 로프티 (lofty) 부직 재료로 적절히 형성될 수 있다. 서지층, 특히 로프티하고, 용적이 큰 내압축성 섬유 구조인 서지층은 미처 흡수 코어에 흡수되지 않은 액체를 임시로 보유 또는 흡수하는 기능을 제공하여, 액체가 흡수 코어으로부터 라이너로 역으로 흐르거나 적시는 것을 줄인다.
이러한 향상에도 불구하고, 흡수 용품 중에 사용된 라이너 재료의 액체 흡입능에 있어 추가로 개선되어야 할 것이 있다. 특히, 대량의 액체 분비물을 신속하게 흡입 및 분배시킬 수 있는 라이너 재료이 필요하다. 이러한 향상된 처리는 표적 영역의 보유 저장 물질이 덜 활용되는 가랑이가 좁은 흡수 용품에 있어 중요하다.
본 발명은 흡수 용품에 사용할 때 매우 바람직한 액체 흡입성 및 분배성이 개선된 투과성이 높은 라이너를 제공한다.
〈발명의 요약〉
본 발명의 목적은 착용자로부터 반대쪽 면에 조절된 공간을 갖는, 직경 40 μ 이하의 습윤성 섬유로부터 웹 형태로 제조된 개인용 위생 용품용 부직 흡수재에 의해 달성된다. 이 웹은 범람량 (runover)/관통량 (runthrough) %비율이 1.5 미만이며 50 ㎖의 액체 분비물을 수용할 것이다. 이러한 웹 라이너는 기저귀, 연습용 팬츠, 흡수성 속바지, 성인용 실금 용품 및 여성용 위생 용품과 같은 개인용 위생 용품에 사용될 수 있다. 특히 관심이 되는 것은 가랑이가 좁은, 즉 가랑이 폭이 7.6 ㎝ 이하인 기저귀이다.
〈도면의 간단한 설명〉
도 1은 패턴형 비결착 부직포의 정면도이다.
도 2는 도 1의 패턴형 비결착 부직포의 측단면도이다.
도 3은 흡입 시험을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 약 8 초 후 폴리프로필렌 스펀본드 포 구조체 (1) 상에 분비물이 분배된 그림으로, 분비물이 여전히 상기 포 표면 상에 방울져 올라오는 것을 나타낸 도면이다.
도 5는 약 8 초 후 TAB포 구조체 (2) 상에 분비물이 분배된 그림으로, 분비물이 즉시 흡수되는 것을 나타낸 도면이다.
도 6은 약 8 초 후 PUB포 구조체 (3) 상에 분비물이 분배된 그림으로, 분비물이 완전히 흡수되고 분배되는 것을 나타낸 도면이다.
〈정의〉
"일회용"이라는 용어는 통상적으로 한번 사용한 후 폐기되고 세척하여 재사용하지 않는 것을 포함한다.
"친수성"이라는 용어는 섬유와 접촉하는 수용액으로 적셔지는 섬유 또는 섬유의 표면을 나타낸다. 재료가 젖는 정도는 사용된 액체 및 재료의 접촉각과 표면 장력으로 설명할 수 있다. 특정 섬유재의 습윤능 측정에 적당한 설비 및 기술은 칸 (Cahn) SFA-222 표면 힘 분석계 또는 실질적으로 동등한 계로 제공될 수 있다. 상기 계로 측정할 경우, 접촉각 90 °미만의 섬유는 "습윤성" 또는 친수성으로 명시하고, 접촉각 90 °이상의 섬유는 "비습윤성" 또는 소수성으로 명시한다.
단수로 사용될 때의 "층"은 1 개 또는 여러개의 층을 나타내는 이중적인 의미를 갖는다.
"액체"라는 용어는 유동성이며, 붓거나 배치되는 용기의 내부 모양에 따라가는 기체나 입자가 아닌 물질 및(또는) 물체를 의미한다.
"액체 전달"은 소변과 같은 액체가 한 위치에서 다른 위치로 이동될 수 있는 것을 의미한다.
"길이 방향" 및 "폭방향"은 통상적인 의미를 나타낸다. 길이 방향 축은 물품을 편평하게 완전히 펼쳐놓았을 때는 용품의 평면에 있고, 용품을 입었을 때는 서있는 착용자의 왼쪽 및 오른쪽 신체를 반으로 양분하는 수직면에 대해 통상적으로 평행하다. 폭방향 축은 길이 방향 축에 대해 통상적으로 수직인 용품의 평면에 있다.
"입자"는 구형 입자, 실린더형 섬유 또는 스트랜드 등과 같은 임의의 기하학적 형태를 말하며, 이에 국한되지는 않는다.
"스펀본드 섬유"는 용융된 열가소성 물질을 다수의 미세한, 통상적으로 압출되는 필라멘트의 직경을 갖는 방적 돌기의 환형 모세관들로부터 필라멘트로 압출하여 형성되고, 예를 들어 애플 (Apple) 등의 미국 특허 제4,340,563호, 도쉬너 (Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호, 마츠끼 (Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 킨니 (Kinney) 등의 미국 특허 제3,338,992호 및 동 제3,341,394호, 하트만 (Hartman) 등의 미국 특허 제3,502,763호, 및 도보 (Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호에서와 같이 신속하게 감소되는 직경이 작은 섬유를 말한다. 스펀본드 섬유는 집적면 상에 퇴적될 당시는 통상적으로 점착성이 아니다. 스펀본드 섬유는 통상적으로 연속적이고, (10 이하의 샘플로부터의) 평균 직경은 7 μ가 넘고, 더욱 바람직하게는, 약 10 내지 20 μ이다. 또한, 섬유는 통상적이지 않은 모양을 갖는 섬유가 설명된, 호글 (Hogle) 등의 미국 특허 제5,277,976호, 힐 (Hill)의 미국 특허 제5,466,410호 및 라르그만 (Largman) 등의 미국 특허 제5,069,970호 및 동 제5,057,368호에 기재된 바와 같은 모양을 갖는다.
"멜트블로운 섬유"는 용융된 열가소성 물질을 다수의 미세한, 통상적으로 환형 주형 모세관을 통해 용융 실 또는 필라멘트로서 압출하고, 고점도의, 통상적으로 고온 기체 (예를 들어, 공기) 스트림으로 수렴하여 용융된 열가소성 물질의 필라멘트를 가늘게 직경을 감소시켜서, 미세섬유 직경으로 될 수 있는 섬유를 의미한다. 그 다음, 멜트블로운 섬유를 고점도 기체 스트림으로 이동시키고, 집적면 상에 퇴적시켜, 임의의 멜트블로운 섬유를 형성한다. 이러한 공정은, 예를 들어 미국 특허 제3,849,241호에 기재되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속성 또는 비연속성인 미세섬유이고, 통상적으로 평균 직경이 10 μ 미만이고, 집적면 상에 퇴적될 때 통상적으로 점착성이다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "코폼 (coform)"은 웹이 형성되는 동안 웹에 다른 물질이 첨가되는 활송 장치 근처에 1 개 이상의 멜트블로운 다이헤드가 배열되는 공정을 의미한다. 이러한 다른 물질은 예를 들어 펄프, 초흡수성 입자, 셀룰로스 또는 스테이플 섬유일 수 있다. 코폼 공정은 통상적인 라우 (Lau) 등의 미국 특허 제4,818,464호 및 앤더슨 (Anderson) 등의 미국 특허 제4,100,324호에 나타나 있다. 코폼 공정으로 생성된 웹은 통상적으로 코폼 재료로 칭한다.
"복합 섬유"는 개별적인 압출기에서 압출되나 함께 방사되어 하나의 섬유를 형성하는 2 이상의 공중합체 원료로부터 형성된 섬유를 말한다. 또한, 복합 섬유는 흔히 다성분 또는 이성분 섬유를 말한다. 복합 섬유는 단일성분 섬유일지라도 중합체는 통상적으로 서로 다르다. 중합체는 복합 섬유의 단면에서 보아 사실상 일정한 지정 위치에 배치되며 복합 섬유의 길이 방향으로 계속 연장된다. 이러한 복합 섬유의 모양은, 예를 들어, 1 개의 중합체가 다른 중합체로 감싸이는 시이쓰/코어 배열이거나, 병행식 배열, 파이 배열 또는 "해도 (islands-in-the-sea)" 배열일 수 있다. 복합 섬유는 카네코 (Kaneko) 등의 미국 특허 제5,108,820호, 스트랙 (Strack) 등의 미국 특허 제5,336,552호, 및 파이크 (Pike) 등의 미국 특허 제5,382,400호에 기재되어 있다. 2 성분 섬유에 있어, 중합체는 75/25, 50/50, 25/75 또는 다른 원하는 비율로 존재할 수 있다. 또한, 섬유는 본 명세서에 전체가 인용되고, 통상적이지 않은 모양의 섬유가 설명된, 호글 등의 미국 특허 제5,277,976호 및 라르그만 등의 미국 특허 제5,069,970호 및 동 제5,057,368호에 기재되어 있다. 복합 섬유 형성에 유용한 중합체는 각종 폴리올레핀, 나일론, 폴리에스테르를 포함하는, 스펀본딩 및 멜트블로운 공정에 통상적으로 사용되는 것이 포함된다.
"이성분 섬유"는 동일한 압출기로부터 블렌드로서 압출된 2 종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 말한다. 용어 "블렌드"는 하기에 정의되어 있다. 이성분 섬유는 섬유의 단면에서 보아 비교적 일정하게 지정된 위치에 배치되는 여러 중합체 성분들을 갖지 않으며, 이 여러 중합체는 통상적으로 섬유의 전체 길이를 따라 연속적이지 않은 대신에 통상적으로 임의로 개시되고 종결되는 피브릴 또는 프로토피브릴을 형성한다. 또한, 이성분 섬유는 흔히 다성분 섬유로 칭한다. 이러한 일반적인 형태의 섬유는, 예를 들어 게스너 (Gessner)의 미국 특허 제5,108,827호에 기재되어 있다. 또한, 이성분 섬유는 문헌 [Polymer Blends and Composites by John A. Manson, Leslie H. Sperling, copyright 1976 by Plenum Press, a division of Plenum Publishing Corporation of New York, IBSN 0-306-30831-2, page 273 - 277]에 기재되어 있다.
"본디드 카디드 웹"은 스테이플 섬유를 기계 방향으로 정렬하여 전체적으로 기계 방향-배향의 섬유상 부직 웹을 형성하는, 분리 또는 이격된 컴바이닝 또는 카딩 장치를 통해 보내지는 스테이플 섬유로 제조된 웹을 말한다. 이러한 섬유는 통상적으로 카딩 장치 이전에 섬유를 분리시키는 오프너/블렌더 또는 피커 (picker) 중에 배치되는 베일 (bail) 단위로 판매된다. 일단 웹이 형성되면, 몇가지의 공지된 결착법을 한가지 이상 사용하여 웹을 결착시킨다. 이러한 결착법 중의 하나는, 분말상 접착제를 웹에 분배한 다음, 통상적으로 고온 공기로 웹 및 접착제를 가열하여 활성화하는, 분말 결착법이다. 다른 적절한 결착법은 가열된 캘린더 롤 또는 초음파 결착 장치를 사용하여 원한다면 웹의 전체 표면을 결착시킬 수도 있으나 통상적으로는 국소적인 결착 패턴으로 섬유들을 함께 결착시키는 것이다. 특히 이성분 스테이플 섬유를 사용할 경우에, 또다른 적합하고 잘 알려진 결착법은 쓰루-에어 (through-air) 결착법이다.
"에어라잉 (Airlying)"은 널리 공지된 섬유상 부직층 제조 방법이다. 에어라잉 공정에서는, 통상적인 길이 약 3 내지 약 19 ㎜의 소섬유의 다발을 분리하고, 급송 공기 중에 동반시키고, 통상적으로 감압하면서 포밍 스크린 상에 퇴적시킨다. 그 다음, 무작위로 퇴적된 섬유를, 예를 들어 고온 공기 또는 분무 접착제를 사용하여 서로 결착시킨다.
본 명세서에 사용된 용어 "압착 롤"은 즉시 생성된 미세섬유, 특히 스펀본드 웹을 처리하는 방법으로 쓰루-에어 결착, 열결착 및 초음파 결착과 같은 제2의 상대적으로 강한 결착 공정은 아닌, 추가 공정에 있어서의 충분한 결착성을 주기 위해 웹을 압착하는 웹 상하의 한 세트의 롤러를 의미한다. 자가 접착성을 증가시킴으로써 그의 결착성을 증가시키기 위해 압착 롤로 웹을 약간 스퀴징한다. 압착 롤은 이러한 기능을 잘 수행하나 수많은 단점이 있다. 이러한 단점 중의 하나는 압착 롤이 실제로 웹을 압착하여, 원하는 용도에 바람직하지 못할 수도 있는 용적 및 로프트의 감소가 발생한다. 압착 롤에 대한 제2 및 제3의 심각한 단점은 웹이 때때로 한쪽 또는 양쪽 롤러를 감싸, 롤러를 청소하기 위해 웹 생성 라인을 중단해야 하고 중단 시간 동안 제조 공정에서의 명백한 손실이 수반된다는 점이다. 압착 롤의 세번째 단점은, 웹의 형성에 있어서 웹 중에 중합체 방울이 형성되는 것과 같은 약간의 결함이 발생하면, 압착 롤은 이 방울을 다공성 벨트 내에 밀어넣어 대부분의 웹을 형성함으로써, 벨트에 결함이 생겨 벨트가 못쓰게 된다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "핫 에어 나이프" 또는 HAK는 추가 공정에 있어서의 충분한 결착성을 제공하기 위해, 즉 웹의 강인성을 증가시키기 위해 방금 생성된 미세섬유, 특히 스펀본드 웹을 예비 또는 1차 결착시키는 공정을 의미하나, TAB, 열결착 및 초음파 결착과 같은 상대적으로 강한 제2의 결합 공정을 의미하지는 않는다. 핫 에어 나이프는 부직 웹의 형성 직후 부직웹에 대한, 통상적으로 약 1000 내지 약 10000 fpm (305 내지 3050 m/분), 더욱 특별하게는 약 3000 내지 5000 fpm (915 내지 1525 m/분)의 고 유속으로 가열 공기 스트림을 집중시키는 장치이다. 공기 온도는 통상적으로 스펀본딩에 통상적으로 사용되는 열가소성 중합체에 대해, 웹에 사용되는 1 종 이상의 중합체의 융점, 통상적으로 약 200 내지 500 ℉ (93 내지 290 ℃) 범위이다. 공기 온도, 점도, 압력, 부피 및 다른 요인을 조절하여 웹의 결착성을 증가시키는 동시에 웹의 손상을 피할 수 있다. 가열 공기의 웹을 향한 출구로서 기능하는, 너비 약 1/8 내지 1 인치 (3 내지 25 ㎜), 특히 약 3/8 인치 (9.4 ㎜)의 1 개 이상의 슬롯에 의해, HAK의 집중 공기 스트림을 배열 및 배향시키며, 슬롯은 실질적으로 웹 전체 폭에 걸쳐 실질적으로 횡방향으로 작동한다. 다른 실시 형태에서는, 서로 나란히 또는 약간의 간격을 두고 떨어져 배열된 다수의 슬롯이 있을 수 있다. 1 개 이상의 슬롯은 통상적으로, 필수적이지 않더라도, 연속적이고, 예를 들어 좁은 간격의 구멍으로 구성될 수 있다. HAK는 슬롯을 빠져나가기 전에 가열 공기를 분배하고 보유하는 플레넘 (plenum)을 갖는다. HAK의 플레넘 압력은 통상적으로 물 약 1.0 내지 12.0 인치 (2 내지 22 mmHg)이고, HAK는 포밍 와이어의 약 0.25 내지 10 인치, 더욱 바람직하게는 0.75 내지 3.0 인치 (19 내지 76 ㎜) 위에 위치한다. 특정 실시 형태에서, 횡방향 흐름에 대한 HAK 플레넘의 단면적 (즉, 기계 방향으로의 플레넘의 단면적)은 총 슬롯 출구 면적의 2 배 이상이다. 스펀본드 중합체가 형성되는 다공성 와이어가 통상적으로 고속으로 움직이므로, 웹의 임의의 특정 부분이 핫 에어 나이프로부터 토출되는 공기에 노출되는 시간은, 체재 시간이 더 큰 쓰루-에어 결착 공정되는 대조적으로, 1/10 초 미만, 통상적으로 약 1/100 초이다. HAK 공정은 공기 온도, 점도, 압력, 부피, 슬롯 또는 공극 배열 및 크기, 및 HAK 플레넘으로부터 웹까지의 거리에 있어서의 넓은 범위의 다양성 및 조절능을 갖는다. 또한, HAK는 아놀드 (Arnold) 등의 미국 특허 제08/362,328호에 기재되어 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 쓰루-에어 결착 또는 "TAB"는 웹의 섬유가 되는 중합체 중 하나를 용융시키기에 충분히 고온 공기를 웹에 통과시키는, 이성분 부직포 웹의 결착법을 의미한다. 공기 속도는 100 내지 500 fpm이고 체재시간은 6 초이다. 중합체를 용융 및 재응고하면 결착된다. 쓰루-에어 결착법은 상대적으로 다양성이 한정되어 있고, 쓰루-에어 결착 (TAB)은 결착을 달성하는데 적어도 한 성분의 용융을 필요로 하므로, 복합 섬유, 또는 저융점 섬유 또는 접착성 첨가제와 같은 별도의 접착제를 포함하는 것와 같은 이성분으로 된 웹에 국한된다. 쓰루-에어 결착 장치에 있어서, 임의의 한 성분의 용융 온도를 초과하고 다른 성분의 용융 온도 미만인 온도를 갖는 공기는 주위 후드로부터, 웹을 통해, 웹을 지지하는 천공 롤러로 보낸다. 또는, 쓰루-에어 결착 장치는 공기가 웹 위로 수직 하향하는 편평한 배열을 할 수도 있다. 2 가지 형태의 작동 조건은 유사하고, 주된 차이는 결착 중의 웹의 배치가 다르다는 것이다. 고온 공기는 낮은 융점의 중합체 성분을 용융시킴으로써, 필라멘트들 사이에 결착을 형성하여 웹을 일체화한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "스티치 결착"은, 예를 들어 스트랙 (Strack) 등의 미국 특허 제4,891,957호 또는 카레이 (Carey)의 미국 특허 제4,631,933호에 따른 소정 재료의 스티칭을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "초음파 결착"은, 예를 들어 본슬래거 (Bornslaeger)의 미국 특허 제4,374,888호에 기재된 바와 같이 음파 혼 (horn)과 앤빌 롤 사이에 섬유를 통과시킴으로써 수행되는 공정을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "열 점 결착"은 섬유로 된 포 또는 웹을 가열된 캘린더 롤과 앤빌 롤 사이에 결착되도록 통과시키는 것을 수반한다. 캘린더 롤은 항상 그렇지는 않지만 통상적으로, 포의 여러 부분이 결착되지 않도록 하는 몇몇 방법으로 패턴화되고, 앤빌 롤은 통상적으로 편평하다. 결과적으로, 기능적인 이유 뿐만 아니라 심미적인 이유에서 다양한 패턴의 캘린더 롤이 개발되었다. 패턴의 한 예는 점 형태로, 한센 (Hansen) 및 페닝 (Penning)의 미국 특허 제3,855,046호에 기재된 바와 같이 약 200 결착/인치2의 30 %의 결착 면적을 갖는 한센 페닝 또는 "H ＆ P" 패턴이다. H ＆ P 패턴은 각각의 핀의 측면적이 0.038 인치 (0.965 ㎜), 핀 사이의 간격이 0.070 인치 (1.778 ㎜), 결착 깊이가 0.023 인치 (0.584 ㎜)인 사각 포인트 또는 핀 결착 영역을 갖는다. 형성된 패턴의 결착 면적은 약 29.5 %이다. 다른 통상적인 점 결착 패턴은 측면적이 0.037 인치 (0.94 ㎜), 핀 간격이 0.097 인치 (2.464 ㎜), 깊이가 0.039 인치 (0.991 ㎜)인, 사각 핀의 결착 면적이 15 %인 연장된 한센 페닝 또는 "EHP" 결착 패턴이다. "714"로 지정된 다른 통상적인 점 결착 패턴은 각 핀의 측면적이 0.023 인치, 핀 사이의 간격이 0.062 인치 (1.575 ㎜), 결착 깊이가 0.033 인치 (0.838 ㎜)인 사각핀 결착 영역을 갖는다. 형성된 패턴은 약 15 %의 결착 영역을 갖는다. 또 다른 통상적인 패턴은 약 16.9 %의 결착 영역을 갖는 C-스타 패턴이다. C-스타 패턴은 유성이 끼어들어 있는 십자형 바 또는 "코르덴" 모양이다. 다른 통상적인 패턴에는 결착 영역이 16 %인 반복되는 다이아몬드 및 약간 치우친 다이아몬드 패턴 및 결착 영역이 약 19 %인 윈도우 스크린이라는 이름과 같은 와이어 웨이브 패턴이 포함된다. 통상적으로, 결착 영역 %는 섬유 적층 웹의 영역의 약 10 % 내지 약 30 %로 변할 수 있다. 당 업계에 잘 알려진 바와 같이, 점 결착으로 적층이 함께 유지될 뿐만 아니라 필라멘트 및(또는) 각 층 내의 섬유가 결착됨으로써 각각의 개별적인 층에 결착성을 부여한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "비결착 패턴" 또 다르게는 "비결착 점" 또는 "PUB"는 다수의 분리되어 있는 비결착 영역들이 형성되는 연속 결착 영역을 갖는 포 패턴을 의미한다. 분리되어 있는 비결착 영역 내의 섬유 또는 필라멘트는, 필름 또는 접착제의 담지 또는 지지층이 필요하지 않도록 각각의 비결착 영역을 에워싸거나 감싸는 연속적인 결착 영역에 의해 치수면에서 안정화된다. 비결착 영역은 비결착 영역 내의 섬유 또는 필라멘트 사이에 공간을 제공하도록 특별히 디자인한다. 본 발명의 패턴형-비결착 부직재의 형성에 적합한 공정에는, 부직포 또는 웹을 제공하고 제1 및 제2의 대향 캘린더 롤을 제공하고, 그 사이에 닙 (nip)이 있는, 상기 롤 중 1 개 이상을 가열하고, 그의 최외각면에 다수의 분리된 개구, 구경 또는 구멍을 갖는 연속 패턴의 랜드 (land) 면을 포함하는 결착 패턴을 갖고, 상기 롤에 의해 형성된 닙 내에 부직포 또는 웹을 통과시키는, 부직포 또는 웹을 제공하는 것이 포함된다. 상기 롤 또는 연속 영역을 갖는 롤 중의 각각의 개구부는, 웹의 섬유 또는 필라멘트가 실질적으로 또는 완전히 비결착된 1 개 이상의 부직포 또는 웹 중에서 분리된 비결착 영역을 형성한다. 바꾸어 말하면, 상기 롤 중의 연속 패턴의 랜드 면 또는 롤은 상기 부직포 또는 웹의 1 개 이상의 표면 상에 다수의 분리된 비결착 영역을 갖는 연속 패턴의 결착 영역을 형성한다. 상기 공정의 다른 실시 형태에는 부직포 또는 웹을 캘린더 롤에 의해 형성된 닙 내에 통과시키기 전에 부직포 또는 웹을 미리 결착시키거나, 또는 다중 부직 웹을 제공하여 비결착 패턴의 적층을 형성하는 것이 포함된다. PUB포는 통상적으로 기재되는 미국 특허 제08/754,419호에 기재되어 있고, 연속 결착 영역 (6)이 부직포 (4) 중에 다수의 분리된, 치수면에서 안정적인 비결착 영역 (8)을 포함하는 것을 도 1 및 2에 나타내었다.
PUB포가 사용될 수 있는 또다른 적용에는 개인용 위생 용품에서 옷감과 같은 외피로서 사용될 수 있도록 필름이 액체 장벽으로 기능하는 PUB포가 형성되는 동안 사용되는 필름이 포함되는 것이 포함된다.
"조절된 공간"은 액체가 통과하여 이동되는 채널 또는 홈을 제공하는 포 중 영역을 의미한다. 실시예에는 PUB포의 결착 영역, 다른 부직포의 영역, 및 코르덴과 같은 이랑 무늬 패턴의 섬유의 골이 포함된다.
"개인용 위생 용품"은 기저귀, 연습용 팬츠, 흡수성 속바지, 성인용 실금 용품, 및 여성용 위생 용품을 의미한다.
〈시험 방법〉
〈흡수 시험〉
이 시험으로 재료의 액체 범람량 및 액체 관통량을 측정한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 이 시험에서는 범람액, 즉 직경 3 인치 (76 ㎜)의 샘플 (3)을 관통하지 않고 그의 단부로 이동하는 액체를 제거하는 감압 포트 (2)를 갖는 헤드 어셈블리 (1)을 사용한다. 감압량은 대기압 미만의 압력 (절대치 약 750 mmHg)의 물 5 인치로 맞춘다. 샘플 (3)을 "이상적인 흡수제"로 가장한 다공성 소결 유리 플레이트 (4) 상에 놓는다. 다공성 플레이트는 관을 통해 눈금이 매겨진 비커로 배수되는 깔대기 중에 수평으로 배치하고, 관 및 깔대기 어셈블리를 다공성 플레이트 위의 지점까지 염수로 채우고, 다공성 플레이트의 관통 속도가 약 5 ㎖/초가 되도록 눈금에 따라 깔대기를 올리거나 내려 측정한다. 처음에는 0으로 맞추고, 시험하는 동안에는 30 초 동안, 관통량 및 범람량을 눈금에 따라 개별적으로 모은다.
샘플의 중앙 50 ㎜ 위에 위치한 직경 2.5 ㎜의 원형 개구부 (5)를 통해 샘플 (3)에 수직 방향으로 액체 총 50 ㎖에 대해 5 ㎖/초의 속도로 분비물이 전달되고, 이는 통상적으로 기포 또는 과도집적물 (pool) (6)을 형성한다. 사용된 액체는 염화 나트륨 0.9 중량%의 염수이다. (감압 포트 (2)를 통한) 범람량 및 다공성 플레이트 (4) 관통량을 중량으로 측정한다.
범람량 및 관통량의 합은 배설된 총량의 합이므로, 통상적으로 모든 시험에서 한가지 수로 나타난다. 하기 결과에서, 범람량은 g으로 나타내었다. 범람량/관통량 %율은 범람량을 관통량으로 나누고 100을 곱하여 나타낸다.
〈수직 흡상 시험〉
약 2 인치 (5 ㎝)× 15 인치 (38 ㎝)의 물질의 샘플 스트립을 시험을 개시할 때 액체 저장소 위에 놓을 경우 샘플 스트립의 바닥이 액체 표면을 스치도록 샘플 스트립을 수직으로 배치한다. 사용된 액체는 8.5 g/ℓ 염수이다. 상대 습도는 평가하는 동안 약 90 내지 약 98 %로 유지되어야 한다. 초흡수제 무함유 재료 중의 모세관 장력을 8.5 g/ℓ 염수의 평형 수직 흡상 높이로 30 분 후에 간단하게 측정하고 ㎝로 나타낸다.
본 발명은 일회용 기저귀, 요실금 용품, 아동용 연습용 팬츠, 또는 생리대와 같은 개인용 위생 용품에 유용한 흡수 용품, 특히 흡수 구조 용품에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 신속한 흡입과 용품의 나머지 부분에의 반복되는 액체 분비물의 분배를 위해 디자인된 부분을 갖는 흡수 용품에 관한 것이다.
개인용 위생 용품에서, 라이너는 흔히 신체부 라이너 또는 상면 시트를 말하고, 이는 서지 재료에 인접하여 있다. 용품의 두께 방향에서, 라이너 재료는 착용자의 피부에 맞닿는 층이므로, 착용자로부터의 액체 또는 다른 분비물과 접촉된다. 또한, 라이너는 착용자의 피부를 흡수 구조체에 수용된 액체로부터 분리하는 기능을 하므로, 순응적이고, 부드럽고, 무자극성이어야 한다.
서지층은 대부분 본질적으로 액체가 전달되도록 개인용 위생 용품의 신체부 라이너, 및 분배 또는 보유층과 같은 다른 층과 사이에 통상적으로 끼어있고, 그와 친밀하게 접촉된다. 서지층은 통상적으로 신체부 라이너의 내부(비노출) 표면의 아래에 위치한다. 액체 전달을 추가로 개선하기 위해서는, 라이너에 대한 서지층의 상 및(또는) 하 표면에 분배층을 각각 부가하는 것이 바람직하다. 적당한 종래의 부가 기술은 (물, 용매 및 열적 활성 접착제를 주로 이용한) 접착 결착, 열결착, 초음파 결착, 니들링 (needling) 및 핀 개구 뿐만 아니라 상기의 조합 또는 다른 적당한 부가 방법을 이용하나 이에 국한되지는 않는다. 예를 들어, 서지층이 신체부 라이너에 접착 결착될 때, 부가되는 접착제의 양은 라이너로부터 서지층으로의 액체 범람량을 과도하게 한정하지 않으면서 원하는 수준의 결착을 제공하기에 충분해야 한다.
보유 물질은 통상적으로 셀룰로이드 물질 또는 초흡수제 또는 그의 혼합물이다. 이러한 물질은 통상적으로 액체의 방출없이 신속하게 흡수하고 이를 보유하도록 되어있다. 초흡수제는 미시간주 미드랜드에 소재하는 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Company) 및 스톡하우센사 (Stockhausen GmbH)를 포함한 다수의 제조업체로부터 시판되고 있다.
개인용 위생 용품의 배면 시트는 흔히 외부 커버를 말하고, 착용자로부터 가장 멀리 떨어진 층이다. 외부 커버는 실질적으로 액체 불투성인 통상적으로 폴리에틸렌 필름과 같은 열가소성 박막으로 형성되어 있다. 외부 커버는 흡수제 구조에 함유된 신체 분비물로 착용자의 의류, 침구류 또는 기저귀와 접촉되는 다른 물질이 적셔지거나 오염되는 것으로부터 막는 기능을 한다.
라이너 개발은 다중 분비 수행 대 액체 관리에 대한 영구 처리를 제공함으로써 주로 액체가 배어나는 것을 중점으로 한다. 액체 처리에는 투과성이 높은, (z-방향 흡상을 촉진하기 위해) z-방향으로 섬유가 배향되고, 라이너 아래의 액체를 분배시켜 제품 이용율을 더욱 높일 수 있는 표면 지형을 갖는 라이너가 요구된다. 이러한 구조체는 액체 흡입 및 분배를 개선시킬 수 있는 고투과성의 계면을 포함해야 한다. 본 발명은 액체를 주입점으로부터 멀리 향하게 하고 계의 나머지 부분에 액체를 분배시키는 수단을 고투과성 계면에 갖는 라이너에 관한 것이다. 이러한 라이너는 다음 층보다 더, 바람직하게는 2 배 이상 투과성이 높은 라이너 구조 중에 조절된 공간을 제공함으로써 달성된다고 생각된다. 액체 운동량으로 인한 액체 압력은 상당량의 액체를, 균일한 또는 흐름이 특정 방향으로 향하도록 홈을 낸 조절된 공간에 밀어넣는 것으로 생각된다. 이러한 조절된 공간을 갖는 포는 0.5 ㎝가 넘는 정수압 장력의 수직 흡상 시험에 따른 모세관 장력을 갖는다.
본 발명자들은 비교적 간단한 구조로도 적당히 배향된다면 이러한 배향이 없는 유사한 웹을 능가하는 놀랍게 향상된 결과를 제공한다는 것을 발견하였다. 본 발명의 포는 분비물을 거의 유출없이 흡입하여 매우 빠른 속도로 분배시킨다. 이러한 흡수성 부직재는 라이너, 서지 재료, 및 물의 여과와 같은 다양한 용도에 유용하다.
본 발명에 사용하기 적당한 포의 한 형태는 니들링에 의해 섬유를 배향시켜 투과성을 개선시킨 다음 엠보싱 처리하여 조절된 공간을 제공한 부직 웹이다. 이 부직 웹은 본디드 카디드 웹일 수 있다. 본 발명에 적합한 다른 형태의 포는 결착 영역이 조절된 공간으로서 기능하는 상기 정의된 점 비결착 포이다. 임의의 적당한 포 중에서 조절된 공간은 착용자의 피부로부터 분비물을 멀리 분배시키기 위해 착용자로부터 반대쪽 면에 있어야 한다.
3 가지 구조체의 흡입 속도 및 분배도를 시험 측정한다. 피상적으로 매우 유사한 이러한 구조체는 다른 결과를 나타내는데, 본 발명의 구조체는 특히 놀라운 결과를 나타낸다. 3 가지 구조체는 열 점 결착된 폴리프로필렌 스펀본드 웹 (구조체 1), 쓰루-에어 결착된 (TAB) 복합 웹 (구조체 2) 및 점 결착된 (PUB) 복합 섬유 웹 (구조체 3)이다. 3 가지 구조체 모두의 습윤도를 측정하였다. 웹의 수축과 시험은 하기에 상세히 설명한다.
〈구조체 1〉
이 소재는 스펀본드 공정에 의한 열 점 결착된 폴리프로필렌 부직 웹이다. 이 섬유는 약 0.9 g/구멍/분 (ghm)의 속도로 제조하여 차가운 공기로 신장시켰다. 약간 가열된 압착 롤에 통과시킨 후, 2 개의 가열된 스틸 롤, 즉 평활 앤빌 롤과 결착 영역이 약 17 %인 EHP 결착 패턴을 갖는 다른 조각 (engraved) 롤 사이의 닙에 웹을 이동시켰다. 평균 섬유 크기는 약 4.9 데니어이고 웹의 기본 평균 중량은 약 19 gsm이었다.
〈구조체 2〉
이 구조체는 동비율의 폴리프로필렌 및 선형 고밀도의 폴리에틸렌의, 각각 약 2 중량%의 이산화 티타늄 안료가 포함된 쓰루-에어 결착된 (TAB) 병행식 복합 섬유이다. 폴리프로필렌은 텍사스주 휴스톤에 소재하는 엑손 케미칼사 (Exxon Chemical Co.)로부터의 에스코레네 (Escorene)(등록상표) PD 3445 폴리프로필렌이고, 폴리에틸렌은 미시간주의 다우 케미칼사로부터의 아스펀 (Aspun)(등록상표) 6811A이다. 중합체 주입량은 약 1.2 ghm이었다. 이 섬유를 고온 공기에 쐬어 미국 특허 제5,382,400호에 따른 잠재권축을 활성화하고, 물질을 핫 에어 나이프 (HAK)에 통과시켜 추가 공정을 위해 결착시켰다. 섬유를 약 124 ℃에서 약 100 Pa로 압력을 달리하여 공기 결착시켰다. 평균 섬유 크기는 약 5.2 데니어이고 웹 기본 중량은 약 22.5 gsm이었다.
〈구조체 3〉
이 구조체는 쓰루-에어 결착 대신에 웹이 2 개의 가열된 스틸 롤 사이에 결착된다는 것 외에는 구조체 2와 거의 유사하다. 임의의 스틸 롤은 평활 앤빌 롤이고, 다른 것은 결착 영역이 약 30 %인 환형 PUB 패턴인 조각 패턴의 롤이다. 구조체 3은 구조체 2와 동일한 중합체를 사용하여 제조하고, 고온 공기에 쐬어 잠재권층을 활성화하고, 이의 기본 중량은 약 22.5 gsm, 즉 약 4.9 데니어이었다. 이 구조체는 PUB 공정에 의해 제조된 하향 범프와 함께 시험하였다. 도 6은 하향 범프도 나타낸 것이다.
〈습윤성 처리〉
모든 3 가지 구조체를, ICI 케미칼사로부터 100 % 고체로의 소르비탄 모노-올레이트 약 50 중량% 및 수소화 에톡실화 피마자유 약 50 중량%의 블렌드인 아코벨 (Ahcovel)(등록상표)베이스 N-62 계면활성제의 용액, 글루코폰 (Glucopon)(등록상표) UP-220 4.6 g, 헨켈 케미칼사 (Henkel Chemicals)로부터의 C8-10 사슬을 갖는 60 % 고체로서의 알킬 폴리글리코시드, 및 온수로 8 ℓ까지 희석한 헥산올 40 g을 사용하여 동일한 방법으로 처리하고, 전체적으로 교반하였다. 각 웹의 길이 8 피트 (2.4 m)의 시트를 이 용액에 침지시키고, 웹의 원래 기본 중량의 약 60 %로 부가되는 총 용액을 이탈시키기 위해 짰다. 그 다음, 웹을 공기 건조시켜, 웹 상에 수용액의 0.3 내지 0.4 중량%의 건조 잔재가 남았다.
습윤성 처리는 선택한 중합체에 따라 다양할 수 있다는 것을 주목할 것이다. 당 업계의 숙련자에게 공지된 친수성 섬유를 제조하기 위한 외부 또는 내부의 임의의 처리를 사용할 수 있다. 중요한 것은 섬유는 친수성이거나 친수성이 된다는 것이다.
모든 3 가지 구조체를 흡입 시험에 따라 시험하였다. 결과는 각 포 (가로)의 4 조각에 대해 제1, 제2 및 제3 분비물 (세로)에 대해 하기에 기재되어 있다.
〈흡입 시험 결과〉
구조체 1
분비물 평균
1 3.14 1.5 2.05 2.93 2.41
2 2.86 2.45 1.65 2.89 2.46
3 2.44 1.52 1.58 1.56 1.78
평균 2.21
표준 편차 0.64
평균 범람량/관통량 %비율:4.6
구조체 2
분비물 평균
1 1.07 2.06 2.22 1.29 1.66
2 0.41 3.85 1.04 2.21 1.88
3 0.51 1.97 2.63 1.45 1.64
평균 1.73
표준 편차 0.97
평균 범람량/관통량 %비율:3.6
구조체 3
분비물 평균
1 0.51 0.88 0 0.57 0.49
2 0 0.67 0 0.74 0.35
3 0.29 0.21 0.38 0.56 0.36
평균 0.40
표준 편차 0.30
평균 범람량/관통량 %비율:0.8
시험 결과에서 나타난 바와 같이 거의 동일한 TAB포 및 폴리프로필렌 스펀본드 포에 비해 PUB포로 실현된 놀랍게 우수한 결과는 또한 도 4, 5 및 6에 매우 명료하게 나타나 있다. 이 도면은 8 초 후 포 상의 동일한 분비물의 분배를 나타낸 것이다. PUB포의 도면 (도 6)은 다른 유사한 웹에 비해 PUB포가 얼마나 빨리 얼마나 멀리 분비물을 흡입 및 분배시키는지 시각적으로 나타낸 것이다.
본 발명의 포는 통상적으로 범람량 대 관통량의 %비율이 1.5 미만, 더욱 바람직하게는 1 미만이다. 또한, 이러한 포는 도면에 보인 바와 같이, 8 초 내로 본 발명의 조절된 공간이 없는 유사한 포에 비해 2 배 더 멀리 분비물을 분배시킨다.
액체를 도입점으로부터 멀리 향하게 하고 액체를 계의 나머지 부분으로 분배시키는 고투과성의 내부 구조를 갖는 라이너가 기재되어 있다. 이는 다음 층보다 더 높은 투과성을 갖는 조절된 공간을 라이너 구조 내에 제공함으로써 달성된다. 액체 운동량으로 인한 액체 압력은 상당량의 액체를 더 높은 투과성의 공간으로 밀어넣는 것으로 생각된다. 이러한 조절된 공간은 균일하거나 특정 방향으로 흐름이 향하도록 홈을 낼 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시 형태를 상기에 상세히 설명하였으나, 당 업계의 숙련자들은 본 발명의 신규 기술과 장점으로부터 크게 벗어나지 않으면서 예시적인 실시 형태 내에서 다수의 변형을 만들 수 있다는 것을 쉽게 알 것이다. 따라서, 이러한 모든 개질은 하기 청구항에 정의된 바와 같은 본 발명의 범위에 포함된다. 청구항에서, 방법 및 기능 청구항은 설명된 기능을 수행하는 본 명세서에 기재된 구조체 및 구조적 동등함 뿐만 아니라 동등한 구조체를 포함한다. 예를 들어, 못은 목재 조각을 서로 고정시키기 위해 원통형 표면을 이용하는 반면, 나사는 목재 조각을 고정시키는데 나선형 표면을 이용한다는 점에서 구조적으로 동등하지는 않지만, 못과 나사는 동등한 구조체이다.

Claims (16)

  1. 착용자로부터 반대면 상에 조절된 공간이 있으며 1.5 미만의 범람량 (runover)/관통량 (runthrough) %비율로 50 ㎖의 액체 분비물을 수용하는, 직경 40 μ 이하의 섬유로 된 습윤성 웹을 포함하는 부직 흡수재.
  2. 제1항의 흡수재를 포함하는, 개인용 위생 용품용 라이너.
  3. 제1항의 흡수재를 포함하는, 개인용 위생 용품용 서지 (surge)층.
  4. 제1항의 흡수재를 포함하는 기저귀, 연습용 팬츠, 흡수용 속바지, 성인용 실금 용품 및 여성용 위생 용품으로 구성된 군으로부터 선택되는 개인용 위생 용품.
  5. 제4항에 있어서, 여성용 위생 용품인 개인용 위생 용품.
  6. 제4항에 있어서, 성인용 실금 용품인 개인용 위생 용품.
  7. 제4항에 있어서, 기저귀인 개인용 위생 용품.
  8. 가랑이부 너비가 7.6㎝ 이하인 제7항의 기저귀.
  9. 제1항에 있어서, 범람량/관통량의 %비율이 1 미만인 흡수재.
  10. 제1항에 있어서, 분비물이 상기 조절된 공간이 없는 유사한 섬유에 비해 8 초 내에 2 배 이상 분배되는 흡수재.
  11. 라이너를 점 비결착 웹 표면의 범프가 착용자로부터 반대쪽을 향하도록 개인용 위생 용품에 배치한, 범프를 갖는 점 비결착 패턴으로 열결착된 폴리프로필렌/폴리에틸렌 병행식 복합 섬유의 웹을 포함하는, 개인용 위생 용품용 부직 흡수재.
  12. 제11항의 흡수재를 포함하는 기저귀, 연습용 팬츠, 흡수성 속바지, 성인용 실금 용품 및 여성용 위생 용품으로 구성된 군으로부터 선택되는 개인용 위생 용품.
  13. 제12항에 있어서, 여성용 위생 용품인 개인용 위생 용품.
  14. 제12항에 있어서, 성인용 실금 용품인 개인용 위생 용품.
  15. 제12항에 있어서, 기저귀인 개인용 위생 용품.
  16. 가랑이부 너비가 7.6 ㎝ 이하인 제15항의 기저귀.
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