KR20010014145A - 피부 건조 성능 및 피부 통기성이 개선된 일회용 흡수 제품 - Google Patents
피부 건조 성능 및 피부 통기성이 개선된 일회용 흡수 제품 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 양호한 재습윤 성능을 제공하는 흡수 코어의 이점, 및 코어 부위를 커버하는 경우 고도의 증기 투과성을 제공하는 배면 시이트 물질 사용의 이점을 조합함으로써 피부 통기성의 개선을 목적으로 하는 일회용 흡수 제품에 관한 것이다.
Description
기저귀, 실금자용 제품, 생리대 및 배변 연습용 팬티 등과 같은 일회용 흡수 제품은 당해 분야에 잘 알려져 있다. 전형적으로, 일회용 흡수 제품은 착용자의 신체에 대향하는 액체 투과성 상면 시이트, 착용자의 의류에 대향하는 액체 불투과성 배면 시이트, 상면 시이트와 배면 시이트 사이에 배치된 흡수 코어, 및 코어를 착용자의 신체에 대하여 고정된 관계로 유지시키는 수단으로 이루어진다.
뇨, 변 또는 생리혈과 같은 신체 분비물을 수용하기 위하여, 제품은 착용자 신체의 특정 부위를 커버해야 한다. 일반적으로, 종래의 제품은 착용자 신체의 특정 부위보다 더 큰 부위를 커버하여 분비물의 적절한 저장을 가능하게 한다. 이러한 커버는 제품 기능상 필수적 요소이지만, 또한 그러한 제품은 착용자의 편안함에 대한 영향 외에도 피부에 대해 압력을 가하거나 피부의 특정 부위를 폐색시킴으로써 특히 착용자가 약간 발한의 경향이 있는 상태하에서 피부의 과도한 수화를 강력하게 야기하는 등과 같이 피부에 부정적 영향을 유도할 수 있다.
공기를 피부에 이르게 하여 강력한 폐색 영향을 최소화시키고/시키거나 수증기를 피부 표면으로부터 제거함으로써 과도하게 수화된 피부를 허용가능한 수준으로 탈수시켜 착용자의 피부 상태를 개선시키는 데에 목적을 두는 다양한 시도들이 있어 왔다. 일반적으로, 이러한 기작은 "통기성" 또는 "증기 또는 수분 투과성"으로서 나타낸다.
다수의 이러한 응용은 EP-A-0 104 906 호; EP-A-0 171 041 호; EP-A-0 710 471 호에 기재된 생리대 또는 소위 말하는 "팬티 라이너"와 같은 여성용 위생 제품을 대상으로 하고 있다. 이러한 제품은 예를 들면 여성용 위생 제품을 위한 용량을 크게 초과하는 이론적 용량으로 종종 고안되는 유아용 기저귀 또는 성인 실금자용 제품과 비교할 때 일반적으로 비교적 낮은 유체 저장 용량을 갖는다.
이러한 통기성 물질은 US-A-5 628 737 호에 기재된 바와 같은 천공에 의하거나 EP-A-0 238 200 호; EP-A-0 288 021 호; EP-A-0 352 802 호; EP-A-0 515 501 호; US-A-4 713 068 호에 기재된 바와 같은 "미세다공성" 특성에 의해 필름내 공기/증기 투과성이 되는 필름과 같은 다양한 종류의 웹일 수 있고, 이로 인해 필름내에 매우 작은 틈과 유사한 작은 공간이 생성된다. 국제 공개공보 제 94/23107 호; 국제 공개공보 제 94/28224 호; US-A-4 758 239 호; EP-A-0 315 013 호에는 모두 구조물의 비교적 큰 기공을 통하여 공기/증기가 쉽게 투과하는 섬유상 직물 또는 부직 웹일 수 있는 다른 통기성 물질이 기재되어 있다. 상기 웹은 EP-A-0 196 654 호에 기재된 바와 같이 액체 불투과성을 개선시키는 것과 관련하여 처리되거나 미처리된다. 국제 공개공보 제 95/16562 호에는 부직물과 통기성 필름의 적층물이 개시되어 있다. 국제 공개공보 제 95/16746 호와 같은 추가의 개시물은 물 분자가 확산가능한 다른 물질에 관한 것이다. 또한, 임의의 상기 요소의 다양한 층을 포함하는 다양한 물질의 조합이 또한 잘 알려져 있다.
일반적으로, 모든 물질은 기체 투과성 및 액체 불투과성의 특정한 절충을 나타낸다. 이것은 특히 특정한 물질의 기공 크기를 주목하는 경우 명확해지는데, 그 크기가 증가하면 쉽게 기체를 투과시키지만 또한 액체도 쉽게 투과시킨다. 후자는 특히 상기 물질이 코어 영역과 같은 액체 함유 영역을 커버하기 위해 사용되는 경우 바람직하지 않을 수 있다.
특히, 유아용 또는 성인 실금자용 기저귀와 같은 많은 양의 액체를 수용하도록 고안된 제품에 대하여, 다른 접근법은 액체 흡수 부분(종종 흡수 코어라고 한다)을 비-통기성 물질에 의해 커버함으로써 제품의 일부분 만을 통기성으로 유지시키지만 제품의 다른 일부분을 통기성 물질로 제조함을 목적으로 한다.
종합적으로, 선행 기술은 커버 물질의 통기성을 개선시키는 데에 목적을 두거나 제품의 일부분 만을 통기성으로 유지시키는 데에 목적을 두었다.
그러나, 선행 기술은 제품의 특정 영역에서 물질을 선택적으로 조합시킴으로써, 특히 제품의 흡수 코어의 흡수 특성의 이점을 활용함으로써 특정한 이점이 수득될 수 있음을 인식하지 못했다.
흡수 제품의 흡수 코어는 초기에 흡수 제품의 상면 시이트에 배출되는 배출물을 포획, 분배 및 저장할 필요가 있다. 바람직하게는, 배출물이 상면 시이트의 표면에 쌓이거나 표면을 벗어나면 흡수 제품의 유체 보유가 비효율적으로 될 수 있고 이는 겉옷을 적셔 착용자를 불편하게 할 수 있기 때문에, 이를 방지하기 위해서 배출물이 흡수 제품의 상면 시이트에 배출된 거의 직후에 코어가 배출물을 포획하도록 흡수 코어를 고안한다. 습윤 이후에, 흡수 제품의 필수적 기능은 착용자 피부의 과도한 수화를 방지하기 위해 배출된 유체를 고정하여 함유하는 것이다. 흡수 제품이 이러한 면에서 잘 기능하지 않으면, 흡수 코어로부터 피부로 다시 나오는 액체(종종 "재습윤"이라고 한다)가 피부의 상태에 악영향을 미칠 수 있고, 이는 피부에 대한 과도한 수화에 이어서 피부 자극에 대한 높은 성향을 유발시킬 수 있다.
특히, 제품의 부피 또는 두께의 바람직한 감소와 같은 추가의 필요조건이 발생하는 경우, 흡수 제품 또는 코어의 유체 처리 특성을 개선시키기 위한 많은 노력이 있었다. 상기 결과는 1996년 3월 29일자로 출원된 유럽 특허원 제 96105023.4 호 뿐만 아니라 US-A-4 898 642 호; EP-A-0 640 330 호; EP-A-0 397 110 호; EP-A-0 312 118 호에 논의되어 있다.
모든 노력들은 피부쪽으로 배향된 제품 표면과 착용자의 피부의 상호작용을 개선시키는 데에 목적을 두었다. 제품의 양호한 재습윤 성능과 배면 시이트 물질을 통한 고도의 통기성 사이의 상호작용이 있음은 충분히 인식되지 않았다. 매우 양호한 액체 처리 성능을 가져서 매우 양호한 피부 건조도를 나타내는 코어와 매우 양호한 통기성을 가능하게 하는 배면 시이트 물질의 조합이 상승 효과를 가질 수 있음이 충분히 인식되지 않았다. 이러한 양호한 성능의 코어가, 제품 및 액체 투과성과 관련된 코어를 커버하는 배면 시이트 물질의 특성에 대한 훨씬 많은 고안의 융통성을 가능하게 하여, 공기 또는 증기의 더 높은 투과성을 가능하게 함이 인식되지 않았다.
따라서, 본 발명의 목적은 배면 시이트 물질이 증기 투과성이면서 코어가 특히 양호한 재습윤 성능을 발휘하는 일회용 흡수 제품을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 대류에 의한 전달 기작이 지배하는 고도의 증기 투과성 물질을 제공하는 것이다.
본 발명의 추가의 목적은 고도의 액체 흡수 용량을 갖는 흡수 코어와 조합하여 상기 물질을 배면 시이트 물질로서 사용하는 것이다.
발명의 요약
본 발명은 양호한 재습윤 성능을 제공하는 흡수 코어의 이점, 및 코어 부위를 커버하는 경우 고도의 증기 투과성을 제공하는 배면 시이트 물질 사용의 이점을 조합함으로써 개선된 피부 통기성에 목적을 두는 일회용 흡수 제품이다.
본 발명은 기저귀, 실금자용 제품, 생리대 및 배변 연습용 팬티 등과 같은 일회용 흡수 제품에 관한 것으로, 특히 예를 들어 배면 시이트의 개선된 통기 성능에 의해 개선된 피부 통기성과 함께 우수한 액체 처리 성능을 갖는 흡수 제품에 관한 것이다.
도 1은 흡수 제품의 일예로서 테이프화된 유아용 기저귀를 개략적으로 나타낸다.
도 2는 흡수 제품의 일예로서 잡아당겨 착용하는 팬티형 유아용 기저귀를 개략적으로 나타낸다.
도 3은 포획 시험을 위한 시험 기구를 나타낸다.
도 4는 포획후 콜라겐 재습윤 방법(Post Acquisition Collagen Rewet Method: PACORM)을 위한 시험 기구를 나타낸다.
흡수 제품-일반론
본원에 사용된 바와 같은, 용어 "흡수 제품"은 신체 분비물을 흡수 및 함유하는 제품을 말하는 것이고, 더욱 구체적으로는 착용자의 신체에 대향하거나 근접하여 위치되어 신체로부터 배출되는 각종 분비물을 흡수 및 함유하는 제품을 나타낸 것이다.
본원에서 사용되는 용어 "일회용"은 세탁하거나 다른 방법으로 복원시키거나 또는 흡수 제품으로서 재사용할 목적이 아닌(즉, 사용 후 버릴 목적인, 바람직하게는 재생되거나 퇴비화되거나 또는 환경적으로 조화될 수 있는 다른 방법으로 폐기되는) 흡수 제품을 나타낸다.
본 발명에서, 흡수 제품은 하기 (a) 및 (b)를 포함한다:
(a) 내부 표면을 형성하고 적어도 특정 영역에서 분비물을 투과시키는 상면 시이트를 착용자를 향하여 배향된 면에 포함하고, 제품의 외부 표면을 형성하고 흡수 코어와 착용자의 의복과 같은 바깥쪽을 분리시키는 배면 시이트를 반대 면에 포함하는 흡수 코어(이는 부분 구조물 및/또는 포장 물질로 구성될 수 있다).
(b) 폐쇄 요소와 같은 부분 또는 착용자에게 제품을 유지시키는 탄성재를 포함하는 섀시(chassis) 요소. 또한 내부 표면을 형성하는 상면 시이트 및 배면 시이트를 포함한다. 흡수 코어의 배면 시이트 및 상면 시이트 물질은 섀시 영역의 물질과 일체형일 수 있고, 즉 배면 시이트는 흡수 코어를 커버할 수 있고, 동일한 물질 또는 시이트가 섀시 영역으로 연장할 수 있어서 예를 들면 다리 탄성재 등과 같은 부분을 커버한다.
도 1은 기저귀인 본 발명의 흡수 제품의 양태의 평면도이다.
기저귀(20)의 구조를 보다 명확하게 나타내기 위해 구조의 일부가 잘리고, 착용자로부터 멀리 대향하는 기저귀(20)의 일부인 외부 표면(52)가 관찰자에 대향하는 기저귀(20)을 평평하게 수축되지 않은 상태로 도 1에 나타낸다(즉, 탄성재가 그의 이완된 상태로 남아있는, 측면 패널을 제외하고 탄성 유도된 수축이 제거된다). 도 1에 나타낸 바와 같이, 기저귀(20)는 액체 투과성 상면 시이트(24), 상면 시이트(24)에 연결된 액체 불투과성 배면 시이트(26), 및 상면 시이트(24)와 배면 시이트(26) 사이에 위치된 흡수 코어(28); 탄성화된 측면 패널(30); 탄성화된 다리 커프스(32); 탄성의 허리부(34); 및 일반적으로 반복하여 36으로 나타내는 이중 인장 패스닝(fastening) 시스템을 포함하는 폐쇄 시스템을 포함한다. 이중 인장 패스닝 시스템(36)은 바람직하게는 제 1의 패스닝 시스템(38) 및 허리 폐쇄 시스템(40)을 포함한다. 바람직하게는, 제 1의 패스닝 시스템(38)은 한 쌍의 고착 부재(42) 및 랜딩(landing) 부재(44)를 포함한다. 허리 폐쇄 시스템(40)은 한 쌍의 제 1의 부착 구성요소(46) 및 제 2의 부착 구성요소(48)를 바람직하게 포함하는 것으로 도 1에 나타낸다.
바람직하게는, 기저귀(20)는 각각의 제 1의 부착 구성요소(46)에 근접하여 위치된 위치선정 패치(patch)(50)를 포함한다.
기저귀(20)은 외부 표면(52)(도 1에서 관찰자에 대향함), 외부 표면(52)에 마주보는 내부 표면(54), 제 1의 허리 영역(56), 제 1의 허리 영역(56)에 마주보는 제 2의 허리 대역(58) 및 종방향 가장자리가 62로 나타내지고 말단 가장자리가 64로 나타내지는 기저귀(20)의 외부 가장자리로 정의되는 주변부(60)를 갖는 것으로 도 1에 나타낸다. 기저귀(20)의 내부 표면(54)은 사용시 착용자의 신체에 인접하여 위치되는 기저귀(20)의 부분을 포함한다(즉, 내부 표면(54)은 일반적으로 상면 시이트(24)의 적어도 일부분 및 상면 시이트(24)에 연결된 다른 구성요소에 의해 형성된다). 외부 표면(52)은 착용자의 신체로부터 떨어져서 위치된 기저귀(20)의 일부분을 포함한다(즉, 외부 표면(52)은 일반적으로 적어도 배면 시이트(26)의 일부 및 배면 시이트(26)에 연결된 다른 구성요소에 의해 형성된다). 제 1의 허리 영역(56) 및 제 2의 허리 영역(58)은 각각 주변부(60)의 말단 가장자리(64)로부터 기저귀(20)의 측방향 중심선(66)으로 연장된다. 허리 영역은 각각 중심 영역(68) 및 허리 영역의 외부 측방향 부위를 전형적으로 포함하는 한 쌍의 측면 패널을 포함한다. 제 1의 허리 영역(56)에 위치된 측면 패널을 70으로 나타내고 제 2의 허리 영역(58)의 측면 패널을 72로 나타낸다. 한 쌍의 측면 패널 또는 각 측면 패널이 동일할 필요는 없지만, 바람직하게는 서로 거울상이다. 제 2의 허리 영역(58)에 위치된 측면 패널(72)은 측방향으로 탄성적으로 연장가능하다[즉, 탄성화된 측면 패널(30)]. 측방향(x 방향 또는 폭)은 기저귀(20)의 측방향 중심선(66)에 평행한 방향으로 정의되고, 종방향(y 방향 또는 길이)은 종방향 중심선(67)에 평행한 방향으로 정의되고; 축방향(Z 방향 또는 두께)은 기저귀(20)의 두께를 통하여 연장되는 방향으로서 정의된다.
도 1은, 상면 시이트(24) 및 배면 시이트(26)가 코어 및 섀시 영역에 걸쳐 일체형이고 흡수 코어(28)에 비해 일반적으로 큰 길이 및 폭 치수를 갖는 기저귀(20)의 특정 수행을 나타낸다. 상면 시이트(24) 및 배면 시이트(26)는 흡수 코어(28)의 가장자리를 넘어 연장하여 기저귀(20)의 주변부를 형성한다. 주변부(60)는 외부 둘레 또는 다른 용어로 기저귀(20)의 가장자리를 나타낸다. 주변부(60)는 종방향 가장자리(62) 및 말단 가장자리(64)를 포함한다.
각각의 탄성화된 다리 커프스(32)가 상기 기재된 임의의 다리 밴드, 측면 플랩, 차단 커프스 또는 탄성 커프스와 유사하도록 형상화될 수 있지만, 각 탄성화된 다리 커프스(32)는 상기 언급된 미국 특허 제 4,909,803 호에 기재된 차단 플랩(85) 및 이격 탄성중합체성 부재(86)를 포함하는 하나 이상의 내부 차단 커프스(84)를 포함하는 것이 바람직하다. 바람직한 양태에 있어서, 탄성화된 다리 커프스(32)는 상기 언급된 미국 특허 제 4,695,278 호에 기재된 차단 커프스(84)의 외부에 위치된 하나 이상의 탄성 스트랜드(105)를 갖는 탄성 가스켓팅(gasketting) 커프스(104)를 추가로 포함한다.
기저귀(20)는 개선된 정합성 및 봉쇄를 제공하는 탄성 허리부(34)를 추가로 포함할 수 있다. 탄성 허리부(34)는 적어도 중심 영역(68)에서 흡수 코어(28)의 허리 가장자리(83)중 하나 이상으로부터 종방향으로 외부로 연장하고, 일반적으로 기저귀(20)의 말단 가장자리(64)중 하나 이상의 부분을 형성한다. 따라서, 탄성의 허리부(34)는, 흡수 코어(28)의 허리 가장자리(83)로부터 기저귀(20)의 말단 가장자리(64)로 연장하는 기저귀의 부분을 적어도 포함하고 착용자의 허리에 인접하여 위치되도록 의도된다. 일회용 기저귀는 일반적으로 제 1의 허리 영역에 위치된 탄성 허리부 및 제 2의 허리 영역에 위치된 탄성 허리부를 갖도록 형상화된다.
탄성 허리부(34)의 탄성화된 허리 밴드(35)는 상면 시이트(24)의 일부, 바람직하게는 기계적으로 신장된 배면 시이트(26)의 일부, 상면 시이트(24)와 배면 시이트(26) 사이에 위치된 탄성중합체성 부재(76), 및 배면 시이트(26)와 탄성중합체성 부재(76) 사이에 위치된 탄성 부재(77)을 포함하는 이중-적층물을 포함할 수 있다.
이것 뿐만 아니라 기저귀의 다른 구성요소는 본원에 참고로 인용된 국제 공개공보 제 93/16669 호에 더욱 자세히 제공된다.
도 2는 본 발명이 적용될 수 있는 흡수 제품에 대한 추가의 예, 즉 잡아당겨 착용하는 팬티형 일회용 기저귀를 나타낸다. 잡아당겨 착용하는 팬티형 일회용 기저귀(20)는 흡수 코어(22), 코어 영역을 둘러싸는 섀시(21) 및 측면 솔기(10)를 포함한다.
외부 또는 배면 시이트 층(26)은 잡아당겨 착용하는 팬티형 일회용 기저귀(20)의 외부를 형성하는, 즉 착용자로부터 멀리 대향하는 섀시(21) 또는 흡수 코어(22)의 일부이다. 외부층(26)은 유연하고, 감촉이 부드럽고, 착용자의 피부에 비자극적이다. 이러한 외부 층은 코어 및 섀시 영역 둘 다, 또는 그의 일부분을 커버하는 일체형 물질층일 수 있거나 이들 영역에서 상이한 물질을 포함할 수 있다.
내부 상면 시이트 또는 층(24)은 제품의 내부를 형성하고 착용자에 접촉하는 섀시(21) 또는 코어(22)의 일부분이다. 내부층은 또한 유연하고, 감촉이 부드럽고, 착용자의 피부에 비자극적이다.
섀시 영역에서, 내부층(24) 및 외부층(26)은 탄성 이어 플랩(ear flap) 부재(90), 탄성 허리 밴드 부재(76) 및 탄성 스트랜드(105)에 이들을 직접적으로 연결함으로써 간접적으로 함께 연결될 수 있고, 탄성 이어 플랩 부재(90), 탄성 허리 밴드 부재(76) 및 탄성 스트랜드(105)를 넘어서 연장되는 부위에서 서로 직접적으로 연결될 수 있다.
바람직하게는, 잡아당겨 착용하는 팬티형 일회용 기저귀(20)의 섀시(21)는 액체 및 다른 신체 분비물의 개선된 봉쇄를 제공하기 위해 탄성화된 다리 커프스(32)를 추가로 포함한다. 각 탄성화된 다리 커프스(32)는 다리 영역에서의 신체 분비물의 누출을 감소시키기 위하여 수개의 상이한 양태를 포함할 수 있다. 각 탄성화된 다리 커프스(32)는 상기 기재된 임의의 다리 밴드, 측면 플랩, 차단 커프스 또는 탄성 커프스와 유사하도록 형상화될 수 있지만, 각 탄성화된 다리 커프스(32)는 하나 이상의 측면 플랩(104) 및 하나 이상의 탄성 스트랜드(105)를 포함하는 것이 바람직하다.
바람직하게는, 잡아당겨 착용하는 팬티형 일회용 기저귀(20)의 섀시(21)는 잡아당겨 착용하는 팬티형 일회용 기저귀(20)의 말단 가장자리에 인접하여 위치된 탄성화된 허리 밴드(34)를 적어도 뒷부분(58)에 추가로 포함하고, 더욱 바람직하게는 앞부분(56) 및 뒷부분(58) 둘다에 배치된 탄성화된 허리 밴드(34)를 갖는다.
흡수 코어/코어 구조
흡수 코어는 일반적으로 압축성이고, 순응적이고, 착용자의 피부에 대하여 비자극적이고, 뇨 및 다른 특정 신체 분비물과 같은 액체를 흡수 및 보유할 수 있어야 한다. 흡수 코어는 에어펠트(airfelt)로서 일반적으로 나타내는 분쇄된 목재 펄프; 코폼(coform)을 포함하는 용융 취입된 중합체; 화학적으로 보강되거나, 개질되거나, 가교 결합된 셀룰로즈성 섬유; 티슈 포장 물질 및 티슈 적층물을 포함하는 티슈와 같은, 일회용 기저귀 및 다른 흡수 제품에 통상적으로 사용되는 광범위한 액체 흡수성 또는 액체 처리성 물질을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
흡수 구조물에 대한 예는, 1986년 9월 9일자로 웨이스만(Weisman) 등에게 허여된 "고밀도 흡수 구조물"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,610,678 호; 1987년 6월 16일자로 웨이스만 등에게 허여된 "이중층 코어를 갖는 흡수 제품"이라는 명칭의 미국 특허 제 4,673,402 호; 1989년 12월 19일자로 앵스타트(Angstadt)에게 허여된 "방진층을 갖는 흡수 코어"라는 명칭의 미국 특허 제 4,888,231 호; 베윅-손타그(Bewick-Sonntag) 등의 EP-A-0 640 330 호; 미국 특허 제 5 180 622 호[베르그(Berg) 등]; 미국 특허 제 5 102 597 호[로에(Roe) 등]; 미국 특허 제 5 387 207 호[라본(Lavon)]에 기재되어 있다. 상기 구조물들은 흡수 코어(28)로서 사용되기 위하여 하기 제안된 필요조건과 상용적으로 적용될 수 있다.
흡수 코어는 일체형 코어 구조일 수 있거나 수개의 흡수 구조물의 조합일 수 있고, 이어서 하나 이상의 부분 구조물로 구성될 수 있다. 구조물 또는 부분 구조물의 각각은 필수적으로 2차원적 연장(즉, 층으로 됨) 또는 3차원적 형태를 가질 수 있다.
본 발명의 흡수 코어에 사용하기 위한 물질
본 발명을 위한 흡수 코어는 섬유성 웹 또는 섬유성 매트릭스를 형성하는 섬유성 물질을 포함할 수 있다.
본 발명에 유용한 섬유는 천연적으로 생성되는 섬유(개질되거나 개질되지 않은) 뿐만 아니라 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌)과 같은 합성적으로 제조된 섬유인 것을 포함한다.
본 발명에 따르는 많은 흡수 코어 또는 코어 구조를 위하여, 친수성 개시 물질을 사용하거나, 예를 들면 폴리올레핀으로부터 유도된 계면활성제 처리되거나 실리카 처리된 열가소성 섬유와 같은 소수성 섬유를 친수성화함으로써 수득될 수 있는 친수성 섬유의 사용이 바람직하다.
적합한 천연 생성 섬유는 크래프트(Kraft) 및 아황산 공정과 같은 널리 알려진 화학 공정으로부터 수득될 수 있는 목재 펄프 섬유이다. 또한, 화학적으로 보강된 셀룰로즈성 섬유가 적합하고, 여기서 예를 들면 가교 결합제가 섬유에 적용될 수 있고, 따라서 적용 이후에 섬유의 강성을 증가시킬 수 있는 섬유내 가교 결합을 화학적으로 형성하도록 유도한다. 섬유를 화학적으로 보강하는 섬유내 가교 결합의 사용이 바람직하지만, 섬유의 화학적 보강을 위한 다른 유형의 반응을 배제함을 의미하는 것은 아니다.
개별화된 형태로 가교 결합에 의해 보강된 섬유(즉, 개별화된 보강 섬유 뿐만 아니라 이를 제조하기 위한 방법)는 US-A-3,224,926 호; US-A-3,440,135 호; US-A-3,932,209 호; US-A-4,035,147 호; US-A-4,898,642 호; 및 US-A-5,137,537 호에 개시되어 있다. 추가로 또는 다르게는, 섬유를 크게 손상시키지 않는 온도에서 용융될 수 있는 임의의 열가소성 중합체로부터 제조되는 것과 같은 합성 또는 열가소성 섬유가 흡수 구조에 포함될 수 있다. 열가소성 물질이 폴리올레핀 및 폴리에틸렌과 같은 다양한 열가소성 중합체로부터 제조될 수 있다. 소수성 열가소성 섬유의 표면은 비이온성 또는 음이온성 계면활성제와 같은 계면활성제로 처리함으로써(예를 들면, 계면활성제를 섬유에 분사하거나, 섬유를 계면활성제에 침지시키거나 열가소성 섬유 제조에서 용융된 중합체의 일부로서 계면활성제를 포함함으로써) 친수성으로 만들 수 있다. 용융 및 재고체화시에, 계면활성제는 열가소성 섬유의 표면에 잔존하는 경향이 있다. 적합한 계면활성제는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 ICI 아메리카즈 인코포레이티드(ICI Americas, Inc.)에 의해 제조된 브리즈(Brij: 등록상표) 76과 같은 비이온성 계면활성제 및 미국 코넥티컷주 그린위치 소재의 글리코 케미칼 인코포레이티드(Glyco Chemical, Inc.)에 의해 페고스펄세(Pegosperse: 등록상표)라는 상표명으로 시판중인 다양한 계면활성제를 포함한다. 비이온성 계면활성제 이외에, 음이온성 계면활성제가 또한 사용될 수 있다. 이러한 계면활성제는 예를 들면 열가소성 섬유 1cm2당 약 0.2 내지 약 1g의 수준으로 열가소성 섬유에 적용될 수 있다.
적합한 열가소성 섬유는 단일한 중합체(단일 구성요소 섬유)로부터 제조될 수 있거나 하나 이상의 중합체(예를 들면, 두개의 구성요소 섬유)로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, "두개의 구성요소 섬유"는 상이한 중합체로부터 제조된 열가소성 쉬스(sheath)내에 쌓인 하나의 중합체로부터 제조된 코어 섬유를 구성하는 열가소성 섬유를 나타낼 수 있다. 쉬스를 구성하는 중합체는 종종 코어를 구성하는 중합체에 비해 상이한, 전형적으로는 더 낮은 온도에서 용융된다. 결과적으로, 이러한 두개의 구성요소 섬유는 쉬스 중합체의 용융으로 인해 열결합을 제공하나, 코어 중합체의 바람직한 강도 특성을 유지한다.
열가소성 섬유의 경우, 그의 길이는 특정한 융점 및 이러한 섬유에 바람직한 다른 특성에 따라서 변화될 수 있다. 전형적으로, 이러한 열가소성 섬유는 길이가 약 0.3 내지 약 7.5cm, 바람직하게는 약 0.4 내지 약 3.0cm이다. 또한, 이러한 열가소성 섬유의 융점을 비롯한 특성은 섬유의 직경[캘리퍼(caliper)]를 변화시킴으로써 조정될 수 있다. 이러한 열가소성 섬유의 직경은 데니어(g/9000m) 또는 데시텍스(g/10,000m, dtex)의 용어로 전형적으로 정의된다. 구조물내에서의 특정 배열에 따라서, 적합한 열가소성 섬유는 0.4dtex와 같은 1dtex 미만 내지 약 20dtex의 범위의 데시텍스를 갖는다.
상기 섬유성 물질은 흡수 제품이 제조되는 경우 개별화된 형태로 사용될 수 있고, 공기적층된 섬유 구조가 라인상에서 형성된다. 또한, 상기 섬유는 예비성형된 섬유성 웹 또는 티슈로서 사용될 수 있다. 이어서, 이러한 구조물을 필수적으로 끝이 없거나 매우 긴 형태로[예를 들면, 롤 및 스풀(spool)상에] 제품의 제조에 전달될 수 있고, 이어서 적합한 크기로 절단된다. 이것은 이들이 다른 물질과 조합하여 흡수 코어를 형성하기 전에 개별적으로 상기 물질의 각각에 대하여 수행되고, 이 때 코어 자신은 절단되고 상기 물질은 코어와 함께 동시 연장된다. 상기 웹 또는 티슈를 제조하는 다양한 방법이 있고 상기 공정은 당해 분야에 잘 알려져 있다.
섬유상 웹에 추가로 또는 다르게는, 흡수 코어는 발포체와 같은 다른 다공성 물질을 포함할 수 있다. 바람직한 발포체는 고도의 내부상 수중유적형 에멀젼(High Internal Phase Water-in-Oil Emulsion: 이후에는 HIPE로서 언급됨)을 중합함으로써 유도된 개방 셀화된 흡수 중합체성 발포체 물질이다. 이러한 중합체성 발포체가 형성되어, 1995년 11월 25일자로 출원된 미국 특허원 제 08/563,866 호[데스마라이스(DesMarais) 등]; 1995년 10월 13일자로 출원된 동시계류중인 미국 특허원 제 08/542,497 호[다이어(Dyer) 등]; 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(다이어 등); 및 1993년 11월 9일자로 허여된 미국 특허 제 5,260,345 호(데스마라이스 등)에 기재된 바와 같은 필수적인 저장 특성 뿐만 아니라 필수적인 분배 특성을 제공할 수 있다.
초흡수성 중합체 또는 하이드로겔
임의로, 종종 바람직하게는, 본 발명에 따르는 흡수 구조는 초흡수성 중합체 또는 하이드로겔을 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 하이드로겔 형성 흡수성 중합체는 실질적으로 수불용성이지만 액체의 다량을 흡수할 수 있는 다양한 수팽윤성 중합체를 포함한다. 또한, 이러한 중합체 물질은 통상적으로 "하이드로콜로이드" 또는 "초흡수성" 물질로서 언급된다. 이러한 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 바람직하게는 설폰산, 더욱 전형적으로는 카복실기와 같은 다중의 음이온성 작용기를 갖는다. 본원에 사용하기에 적합한 중합체의 예는 중합가능하고 불포화되고 산을 함유하는 단량체로부터 제조된 중합체를 포함한다.
본 발명에 적합한 하이드로겔 형성 흡수성 중합체는 카복실 그룹을 함유한다. 이러한 중합체는 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 비누화된 비닐 아세테이트-아크릴산 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 또는 아크릴아미드 공중합체, 임의의 상기 공중합체중 가볍게 망상 가교된 중합체, 부분적으로 중화된 폴리아크릴산 및 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 가볍게 망상 가교된 중합체를 포함한다. 이러한 중합체는 단독으로 또는 둘 이상의 상이한 중합체의 혼합물의 형태로 사용될 수 있다. 이러한 중합체 물질의 예는 미국 특허 제 3,661,875 호, 미국 특허 제 4,076,663 호, 미국 특허 제 4,093,776 호, 미국 특허 제 4,666,983 호 및 미국 특허 제 4,734,478 호에 개시되어 있다.
하이드로겔 형성 입자를 제조하는 데에 사용하기 위한 가장 바람직한 중합체 물질은 부분적으로 중화된 폴리아크릴산 및 그의 전분 유도체의 가볍게 망상 가교된 중합체이다. 가장 바람직하게는, 하이드로겔 형성 입자는 약 50 내지 약 95%, 바람직하게는 약 75%의 중화되고 가볍게 망상 가교된 폴리아크릴산(즉, 폴리 나트륨 아크릴레이트/아크릴산)을 포함한다.
상기 기재된 바와 같이, 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 바람직하게는 가볍게 망상 가교된다. 망상 가교화는 중합체가 실질적으로 수불용성이 되게 하고, 부분적으로는, 전구체 입자 및 생성되는 미세구조의 흡수능 및 추출성 중합체 함량 특성을 결정한다. 중합체 및 전형적인 망상 가교화제를 망상 가교화하기 위한 공정은 본원에 이전에 언급된 미국 특허 제 4,076,663 호 및 DE-A-4020780 호[다흐멘(Dahman)]에 더욱 자세히 기재되어 있다.
초흡수 물질은 입자 형태 또는 섬유 형태로 사용될 수 있고, 또한 다른 요소와 혼합하여 예비성형된 구조를 형성할 수 있다.
개별적인 요소가 별도로 개시되어 있지만, 흡수 구조물 또는 부분 구조물은 이러한 요소의 하나 이상을 조합하여 제조될 수 있다.
설계 용량 및 최종 저장 용량
다양한 최종 사용 상태 또는 상이한 크기의 제품에 대하여 흡수 제품을 비교할 수 있기 위하여, "설계 용량"이 적합한 측정법으로 밝혀졌다.
예를 들면, 유아는 전형적인 사용 그룹을 나타내지만, 이 그룹 내에서도 뇨 부하의 양, 부하의 빈도 및 뇨의 조성이 영아(새로 태어난 아기)에서부터 예를 들면 다양한 개별적인 유아중에서 한 부류의 유아까지 널리 변화된다.
다른 사용자 그룹은 특정 형태의 실금으로 고통받는 더 큰 어린이일 수 있다.
또한, 일반적으로 가벼운 실금으로부터 심각한 실금까지의 넓은 범위의 착용 조건을 갖는 성인 실금자가 이러한 제품을 사용할 수 있다.
당해 분야의 숙련가가 추가의 논의를 위해 다른 크기로 선행 기술을 쉽게 전달할 수 있지만, 초점은 유아용에 있다. 이러한 사용자를 위해, 300mL의 총 부하를 나타내는 착용 기간당 평균 4회인 배설에 대하여 배설당 75mL 이하의 뇨 부하 및 15mL/sec의 배설 속도가 충분히 대표적임이 밝혀졌다.
지금부터, 이러한 필요 조건을 대항할 수 있는 제품은 추가의 논의에서 "설계 용량"으로서 나타내는 뇨의 양을 흡수하는 용량을 가져야 한다.
이러한 유체의 양은 체액 또는 적어도 체액의 수성 부분을 최종적으로 저장할 수 있는 물질에 의해 흡수되어서, 유체가 존재하더라도 단지 소량이 착용자 피부를 향하여 제품의 표면에 남아있도록 한다. 용어 "최종적"은 한가지 면에서는 장기간 착용시 흡수 제품에서의 상황에 관한 것이고, 다른 면에서는 주변 환경과 평형을 이루는 경우 "최종적" 용량에 도달하는 흡수 물질에 관한 것이다. 용어 "최종적"은 장기간 착용 이후에 실제 사용 상태하의 흡수 제품에서의 상황일 수 있고, 또한 순수한 물질 또는 물질의 조성물에 대한 시험 절차에서의 상황일 수 있다. 고려되는 다수의 절차는 점근적 속도론적 양상을 가질 때, 당해 분야의 숙련가는 "최종적" 용량이 도달했음을 쉽게 이해할 것이고, 이 때 실제 용량은 예를 들면 장치 측정 정확도에 비해 점근적 종결점에 충분히 가까운 값에 도달한다.
흡수 제품은 주로 최종적으로 유체를 저장하도록 고안되는 물질 및 유체의 포획 및/또는 분배와 같은 다른 기능을 주로 충족시키도록 고안되지만 특정한 최종 저장 용량을 가질 수 있는 물질을 포함할 수 있고, 본 발명에 따른 적합한 코어 물질은 이러한 기능을 일부러 분리시키는 노력없이 기재된다. 그렇지만, 최종 저장 용량은 전체 흡수 코어, 그의 영역, 흡수 구조물, 부분 구조물 뿐만 아니라 임의의 이전에 사용된 물질에 대하여 결정될 수 있다.
본 발명을 상이한 최종 용도에 필요한 다른 제품에 적용하는 경우, 당해 분야의 숙련가는 다른 의도된 사용자 그룹에 대한 적합한 설계 용량을 쉽게 적용시킬 수 있다.
흡수 제품의 최종 설계 저장 용량을 결정하거나 평가하기 위하여, 다수의 방법이 제안되었다.
본 발명의 범위에서, 제품의 최종 저장 용량은 개별적인 요소 또는 물질의 최종 흡수 용량의 합으로 간주된다. 이러한 개별 구성요소에 대하여, 비교를 통하여 일정하게 적용되는 한 잘 알려진 다양한 기술이 적용될 수 있다. 예를 들면, 초흡수 중합체에 대하여 발전되고 잘 알려진 티백 원심분리 용량(Teabag Centrifuge Capacity: TCC)이 이러한 물질에 대하여 사용될 수 있지만, 다른 물질에 대하여도 사용될 수 있다(상기 참조).
개별적인 물질에 대한 용량이 알려진 경우, 제품의 총 용량은 이들 값(mL/g)을 제품에 사용된 물질의 중량으로 곱하여 계산될 수 있다.
몰두된 최종 유체 저장 물질에 비해 실제로 단지 매우 낮은 용량 값을 갖거나 유체로 부하되도록 의도되지 않아서 다른 최종 저장 물질로 유체를 방출해야 하는 물질과 같이 유체의 최종 저장 이외의 몰두된 기능을 갖는 물질(예컨대, 포획층 등)에 대하여 최종 저장 용량은 무시될 수 있다.
이러한 한정으로, 소위 "팬티 라이너"는 수mL 이하의 매우 낮은 최종 저장 용량을 나타낸다. 생리대는 종종 약 20mL 이하, 가벼운 뇨실금자용 제품은 예를 들면 75mL 또는 약 90mL, 중간 뇨실금자용 제품 또는 영아용 기저귀는 약 165mL, 유아용 기저귀는 300mL 이상, 심각한 성인 실금자용 제품은 600mL 이상의 최종 저장 용량을 가질 수 있다.
통기성 배면 시이트 물질
본 발명의 필수 요소는 공기와 같은 기체 또는 수증기와 같은 증기에 대해 투과성인 물질의 사용이다. 확산과는 별도로, 기체 또는 증기는 작은 모세관 전달(느림) 또는 대류 전달(빠름)에 의해 고체 물질을 통과할 수 있다.
투과성은 다양한 추진 전달력하에 [g/24hr/m2]으로 표현되는 잘 알려진 수증기 전달 속도(Moisture Vapour Transmission Rate: MVTR)에 의해 평가될 수 있다. 본 발명에 있어서, 하기에 제시된 방법은 40℃에서 75%의 상대 습도하에 시험 단편을 통하여 수분을 흡수하는 염화 칼슘에 관련된다.
기체 투과성을 평가하는 추가의 방식은 진공 흡입과 같은 제한된 조건하에서 시험 단편을 통하여 공기를 흡입시키는 공기 투과 시험을 적용하는 것이다. 이러한 시험은 고도의 투과 속도에 관련되기 때문에, 느린 확산성 또는 모세관성 전달이 주가되는 (느린) 물질에 비해 (빠른) 대류성 공기 유동을 가능하게 하는 물질에 더욱 적용가능하다.
이러한 물질에 대한 예는, 예를 들면 에스포이르 노(ESPOIR NO.)라는 상품명으로 일본 미쯔이 도아쯔 캄파니(Mitsui Toatsu Co.)에 의해 제공될 수 있는 소위 말하는 다공성 필름이다. 이러한 필름은, 폴리에틸렌으로부터 제조되는 중합체 필름을 제조하고 탄산칼슘과 같은 충전재 입자를 추가로 포함함으로써 제조될 수 있다. 필름을 형성시킨 후에, 여기서 이들 충전재 입자는 중합체성 물질의 매트릭스에 묻히고, 필름은 중합체성 물질을 영구적으로 변형시키고 신장시키기 위하여 기계적으로 처리됨으로써 변형되지 않은 충전재 입자 주변으로 작은 균열을 발생시킨다. 이러한 균열은 충분히 작아서 기체상의 기체 분자가 통과할 수 있게 하지만 액체가 통과하는 것은 막는다. 따라서, 전달 기작은 모세관에서의 느린 유동이다.
이러한 변형은 상이한 속도로 작동하는 두개의 닙 롤 배치 사이에서의 통상적인 신장에 의한 것과 같은 물질의 기계 방향으로, 또는 분기하는 프레임(frame)에서의 물질의 가장자리를 펴서 고정시키거나 좁게 맞물린 롤을 통하여 작동시킴으로써 CD 방향으로, 다수의 상이한 방식에 의하거나 이들의 임의의 조합에 의해 달성될 수 있다. 이들 단계의 각각은 물질이 가열되거나(즉, 주변 온도를 초과하는 온도에서, 즉 대부분 약 40℃보다 높은 온도에서) "냉각", 즉 상기 온도 미만인 상태로 수행될 수 있다.
상기 물질의 미세다공도는 필름 제조 공정의 전체 공정 단계로서 제공될 수 있거나, 별도의 공정 단계일 수 있거나, 흡수 제품을 제조하기 위하여 필름을 사용하는 경우와 같이 물질의 추가의 전환으로 통합되는 공정 단계일 수 있다.
플라스틱 필름 물질을 사용하는 경우, 플라스틱 감촉이 소비자에 의해 선호되지 않음이 종종 밝혀진다. 지금부터, 이러한 물질에 대하여 개선된 처리를 하는 것이 종종 바람직하고, 이는 다른 방식중에서 낮은 기본 중량의 부직물과 같은 한층의 섬유성 물질을 필름에 조합시킴으로써 달성될 수 있다. 이러한 층은 접착제를 사용하거나 이들을 함께 열에 의해 부착시키는 것과 같은 다양한 방법에 의해 필름에 될 수 있다.
본 발명에 있어서, 상기 기재된 바와 같이 제조되거나 처리된 필름은 하기와 같이 분류된다:
| 투과도 범위 | MVTR[g/m2/24hr] |
| 불투과성 | 약 200 이하 |
| 낮은 투과도 | 약 2000 이하 |
| 중간 투과도 | 약 4000 이하 |
| 높은 투과도 | 약 6000 이하 |
| 매우 높은 투과도 | 약 6000보다 큼 |
이들 값은, 피부로부터 먼 곳으로의 수분 전달에 대한 상당한 추가의 저항성을 제공하지 않고 인간 피부를 커버하기 위하여 요구되고 약 12000g/m2/24hr의 값에 비교되어야 하거나, 다르게는 시험 물질 없이 MVTR 시험을 수행한 경우 나타나는 경우의 결과에 비교되어야 한다.
다르게는, 이들 물질은 예를 들면 스펀(spun) 결합된 웹과 용융 취입 층을 조합시킴으로써 부직물 기공 크기를 최소화시키거나, 다른 처리에 의해 액체 불투과성이 되는 부직물로부터 제조될 수 있다. 추가의 물질은 EP-A-0.710.471 호에 기재된 바와 같은 비방향성 액체 불투과성을 추가로 나타낼 수 있는 천공된 필름일 수 있다.
이러한 물질은 종종 부직 웹에 대하여 약 4500g/m2/24hr 내지 6000g/m2/24hr와 같은 높거나 또는 매우 높은 투과도 값을 가져서 공기 투과도 값(하기 참조)에 의해 의미있게 기재될 수 있고, 통상적인 SMS 물질에 대하여 약 1500 내지 2500L/cm2/sec, 통상적인 카딩(carding)된 웹에 대하여 2000 내지 2300L/cm2/sec 및 낮은 기본 중량의 스펀 결합된 웹에 대하여 2500L/cm2/sec보다 큰 값을 나타냈다.
제품의 영역
그러나, 적합한 물질 선택과는 별도로, 제품내에 물질을 배치하는 것이 매우 중요하다. 하기 설명의 범주에 있어서, 제품은 필수적으로 두개의 영역, 즉 흡수 코어를 포함하는 제품의 한 부분과 제품의 나머지를 보충하는 다른 부분으로 구성되는 것으로 간주된다.
따라서, "코어 영역"은 사용시 분비물이 배출되는 신체 개구부를 커버하고 추가로 허리 영역 또는 영역들로 연장하는 영역을 커버한다.
액체 처리 수단 및 다양한 다른 요소를 함께 유지하기 위한 요소(예를 들면, 접착제)와 같은 보조 수단과 별도로, 이러한 코어 영역은 사용시 착용자의 피부를 대향하도록 의도되고 일반적으로 상면 시이트 물질로서 언급되는 하나 이상의 물질 및 제품의 반대 표면(즉, 바깥쪽)을 커버하여 예를 들면 착용자의 의복을 향하여 대향하도록 목적하는 하나 이상의 물질을 포함한다.
"섀시 영역"은 제품을 착용자에게 유지시키기 위한 제품의 고안 요소(즉, 고정 수단), 분비물이 제품으로부터 누출되는 것을 방지하는 요소(즉, 다리 폐쇄 탄성 수단 또는 허리부) 및 다양한 요소를 연결시키는 수단을 포함한다.
또한, 섀시 영역은 사용시 착용자의 피부에 대향하도록 의도되고 일반적으로 상면 시이트로서 언급되는 하나 이상의 물질 및 제품의 반대 표면(즉, 바깥쪽)을 커버하도록 의도되어 예를 들면 착용자의 의복을 향하여 대향하도록 의도되고 일반적으로 배면 시이트 물질로서 언급되는 하나 이상의 물질을 포함한다.
따라서, 통상적인 물질을 사용하는 통상적인 고안에서, 이들은 고도의 액체 불투과성 필요조건을 만족해야 하고, 즉 액체가 이들 물질을 투과하지 못하게 막아야 한다. 지금부터, 통상적인 코어 영역의 배면 시이트 물질은 필수적으로 액체 불투과성이고, 이는 140mm 이상의 물 높이를 견디는 하이드로 헤드 시험(Hydro Head Test)에 의해 평가될 수 있다.
상기 제품에서 통기성 물질을 사용하는 경우, 배면 시이트 물질은 액체가 통과되지 않으면서 최대의 증기 통기성을 가질 필요가 있다.
코어 성능 및 통기성
그러나, 고도의 액체 유지 용량을 갖는 흡수 코어의 최근의 발전은 코어 영역의 배면 시이트 물질에 대한 액체 불투과도 필요조건을 감소시킴으로서 상이한 접근법을 가능하게 한다.
이러한 양호한 성능의 제품은 낮은 재습윤 성능을 갖는 것으로 설명될 수 있다. 포획후 콜라겐 재습윤 방법(PACORM)은 이러한 양호한 성능을 설명하는 것으로 밝혀졌고, 저급 성능의 코어는 150mg 이상, 중급 성능의 코어는 약 110mg 내지 140mg, 양호한 성능의 코어는 110mg 내지 약 80mg, 매우 양호한 성능의 코어는 80mg 미만의 값을 나타냈다. 72mg 이하의 더욱 낮은 값이 더 바람직하다.
EP-A-96105023.4 호에 더욱 자세히 기재된 바와 같은 양호하거나 더 나은 성능의 코어의 고안은 코어 영역의 배면 시이트 물질상에서 더욱 높은 통기성 값을 갖도록 함으로써 물질의 개선된 선택을 가능하게 한다.
본 발명에 따라서, 이러한 선택은 두가지 영향을 조합하는 변수, 즉 흡수 코어의 PACORM 값에 대한, 통기 성능의 일차 근접값 및 코어의 건조 성능 및 코어 영역에서의 배면 시이트 물질의 통기성으로서 고려하는 경우 유도될 수 있는 코어를 커버하는 배면 시이트 물질의 MVTR 값의 비율을 고려함으로써 가장 바람직하게 수행될 수 있다. 이러한 직선화된 접근법에서, 이러한 비율은 mg/[(g/m2/24hr)]의 단위를 나타낸다.
PACORM 값 대 MVTR 값의 비율은 최소화되어야 하고, 이는 작은 PACORM 값 및/또는 높은 MVTR 값에 의해 수득될 수 있다. 본 발명에 있어서, 0.019[mg/(g/m2/24hr)] 미만의 비율이 적합한 것으로 밝혀졌다.
본 발명의 이점을 추가로 설명하기 위해, 상이한 유아용 기저귀의 샘플을 본원에 제시된 다양한 시험 프로토콜에서 시험하였다. 비교를 위하여, 모두 비교 크기, 즉 약 9 내지 18kg의 유아용, 즉 종종 맥시(MAXI)[또는 맥시 플러스(MAXI PLUS) 크기] 또는 "크기 4"이었다.
본 발명에 따른 기본 제품은 코어가 하기의 단계에 의해 개질되고, 유럽에서 프록터 앤드 갬블(Procter & Gamble)에 의해 팸퍼스 베이비 드라이 플러스 맥시/맥시 플러스 사이즈(PAMPERS Baby Dry Plus Maxi/MAXI PLUS size)라는 상품으로 시판중인 제품일 수 있다:
첫째, 포획/분배층으로서 작용하고, "CMC"라는 상품명으로 미국 소재의 웨이어허서 캄파니(Weyerhaeuser Co.)에 의해 공급되는 화학 처리되어 보강된 셀룰로즈성 물질(CS)은 약 590g/m2의 기본 중량을 갖는다.
둘째, 추가의 포획층이 상면 시이트 및 상기 화학 처리되어 보강된 셀룰로즈 층, 즉 북미 소재의 화이버테크(FIBERTECH)에서 유형 6852라는 상품명으로 시판중인 고-로프트(high-loft)의 화학적으로 결합된 부직물 사이에 도입된다. 이것은 기본 중량 42g/m2이고, 흡수 코어의 총 길이에 대하여 110m 폭의 화학적으로 결합된 PET 섬유성 웹이다.
세째, 화학적으로 처리되어 보강된 셀룰로즈성 물질 아래의 저장 코어중 셀룰로즈성 물질의 사용이 패드당 약 11.5g으로 감소된다.
네째, 이러한 저장 코어에서의 초흡수성 물질의 양이 패드당 약 16g으로 증가된다. 초흡수성 물질은 패이버(FAVOR) SXM 유형 T5318이라는 상품명으로 독일 소재의 스톡하우센 게엠베하(Stockhausen GmbH)에 의해 시판중이다.
이러한 변형과 함께, 제품은 72mg의 PACORM 결과를 갖는다.
추가로, 통상적인 PE-배면 시이트는 약 4500g/m2/24hr의 MVTR을 갖는, 엑세르(EXXAIRE)라는 상품명으로 미국 엑손 케미칼 캄파니(EXXON Chemical Co., III)에 의해 시판중인 미세다공성 필름으로 교체된다.
따라서, PACORM 대 MVTR의 비율은 0.016이 된다.
비교 실시예로서, 하기의 제품이 평가되었다:
비교 실시예 1은 실시예 1 내지 3에 비해 개선되고 개질된 코어를 함유하지만, 통상적인 PE 배면 시이트 물질을 갖는다.
비교 실시예 2는 상기와 같지만, 에스포이르 노라는 상표명으로 일본 소재의 미쯔이 도아쯔 캄파니에 의해 제공되는 중급 투과성의 미세다공성 배면 시이트를 갖는다.
비교 실시예 7은 무니맨(Mooneyman)이라는 상표명으로 일본에서 유니참 코포레이션(UniCharm Corp.)에 의해 시판중인 크기 4의 제품이다. 이 제품은 코어 및 섀시를 둘 다 커버하는 중급 투과성의 미세다공성 필름을 갖는다.
| PACORM(mg) | MVTR(g/m2/24hr) | 비율mg/(g/m2/24hr) | ||
| 코어 | 섀시 | |||
| 비교 실시예 1 | 72 | 200 | 200 | 0.36 |
| 비교 실시예 2 | 72 | 3800 | 3800 | 0.013 |
| 비교 실시예 3 | 180 | 3300 | 3300 | 0.042 |
시험 방법
수증기 전달 속도
수증기 전달 속도는 조절된 외부 공기 조건(40±3℃/75±3% 상대 습도)으로부터 시험 단편에 의해 커버된 "컵" 형태의 용기에서 염화칼슘에 의해 흡수되는 수분의 양을 측정하는 것이다.
컵을 유지하는 샘플은 내부 직경이 30mm이고 바닥부터 상부의 플랜지(flange)까지의 내부 높이가 49mm인 원통이다. 원통의 개구부와 일치하는 원형의 개구부를 갖는 플랜지는 스크류에 의해 고정될 수 있고, 내부 직경과 일치하는 실리콘 고무 밀봉 고리가 상부 플랜지와 원통 사이에 끼워진다. 시험 단편은 원통 개구부를 커버하도록 위치되고 실리콘 고무 밀봉재 및 실린더의 상부 플랜지 사이에 단단히 고정될 수 있다.
장치뿐만 아니라 시험 단편은 온도에 잘 조정될 수 있고, 바람직하게는 일정한 온도/습도의 채임버는 30개 이하의 샘플을 수용하는 크기를 갖는다.
흡수 건조 물질은 제품 번호 제 030-00525 호로서 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈 리미티드(Wako Pure Chemical Industries Ltd.)에서 시판중인 것과 같은 CaCl2이다. 밀봉된 병에 유지되면, 직접 사용될 수 있다. 또한, 덩어리 또는 과도한 양의 미세분말이 존재한다면 여과하여 제거할 수 있다. 또한, 약 4시간동안 200℃에서 건조될 수 있다.
CaCl215.0±0.02g을 칭량하여 컵에 담고, 표면이 컵의 상부로부터 약 1cm이도록 가볍게 두드려서 평평하게 하였다.
약 3.2cm×6.25cm로 자른 샘플을 평평하고 개구부에 대하여 밀봉재와 겹치도록 위치시키고, 밀봉재 및 상부 플랜지를 너무 조이지 않게 스크류로 고정시켰다. 컵 조립체의 총 중량은 4개의 소수점 이하의 자리까지 정확하게 기록하고, 조립체를 일정한 온도/습도의 채임버에 두었다.
5시간 후에(채임버를 열지 않고), 샘플을 제거하고, 즉시, 미국에서 통상적으로 사용되는 사란 랩(Saran Wrap)과 같은 증기 불투과성의 플라스틱 필름으로 단단히 커버하였다. 온도가 평형을 이룬 30분 후에, 플라스틱 필름 커버를 제거하고 조립체의 정확한 중량을 기록하였다.
이어서, MVTR 값을 3cm 원형 개방부를 통하여 5시간동안의 수분 증가로부터 계산한 후, "g/24hr/m2"의 단위로 전환하였다.
각 시험에 대하여, 3회 반복하여 수행하고, 결과 값을 평균화하고 결과를 가장 가까운 100자리의 값으로 반올림하였다.
무엇보다도, 이 방법은 박막 및 다층 적층물 등에 적용가능하다. 전형적인 표준 오차 범위는 약 5000g/24hr/m2이하의 평균값에 대하여 50 내지 250g/24hr/m2사이의 범위임이 실험을 통해 밝혀졌다.
이러한 범위로 인해, 통상적인 PE 필름과 같이 본질적으로 증기 불투과성으로 간주되는 물질은 약 200g/24hr/m2의 MVTR의 값을 갖는 것으로 보고되었다.
MVTR에 대한 이러한 단위를 간단하게 하기 위해 생략면, "1000의 MVTR 값을 갖는" 물질은 본 방법에 따라서 정확하게 "1000g/24hr/m2의 MVTR의 값을 갖는" 물질이다.
공기 투과성
공기 투과성은 공기의 표준 부피가 일정한 압력 및 온도에서 시험 단편을 통하여 끌리는 시간을 측정함으로써 결정된다. 이러한 시험은 부직물 및 천공된 필름 등과 같은 기체에 대하여 비교적 높은 투과성을 갖는 물질에 특히 적합하다.
시험을 22±2℃ 및 50±2%의 상대 흡도의 온도 및 습도 조절된 환경에서 수행하였다. 시험 단편을 2시간 이상동안 조절해야 한다.
"텍스틸루르 나흐 크레취마(Textiluhr nach Kretschmar)"라는 상표명으로 독일 하이델베르그 소재의 호페 운트 쉬나이더 게엠베하(Hoppe & Schneider GmbH)에 의해 제조되는 시험 장치는 본질적으로는 그의 상단이 고정된 위치에 설치되고, 하단이 느슨하게 그의 상부 위치에 유지된 수직 배열의 송풍장치이고, 이는 조절된 조건하에서 해제 핸들에 의해 느슨해져서 낮은 위치로 미끄러질 수 있어서 송풍장치의 상단에서 공기 도입 개구부를 커버하는 시험 단편을 통하여 공기를 당김으로써 송풍장치 내부의 부피를 증가시킨다. 상이한 샘플 크기 및/또는 상이한 투과성 범위에 대하여 허용하는 5cm2또는 10cm2의 패스닝 고리에 의해 공기 도입 개구부를 커버하도록 시험 단편을 유지시킨다. 10cm2의 고리가 사용되면, 샘플은 폭이 55mm 이상이어야 하고, 5cm2의 고리에 대해서 샘플은 폭이 35mm 이상이어야 한다. 둘 다에 대하여, 샘플은 약 150mm의 길이를 가져야 한다.
임의로, 샘플을 고정시키는 장치는 신장된 상태로 탄성 물질의 측정을 가능하게 하는 신장 요소를 포함할 수 있다.
장치는 송풍장치가 미끄럼을 시작하는 방출 핸들의 조작과 송풍장치의 바닥이 그의 하단 위치에 이르는 사이의 시간을 자동적으로 측정하는 스톱워치(1/100sec)를 포함한다.
이어서, 물질의 공기 투과성은 각 장치에 대한 공급자에 의해 제공되는 상수(본 장치에 있어서, 5cm2의 시험 면적에 대하여 K=200,000이고, 10cm2에 대하여 K=400,000이다)를 초로서 측정되는 시간으로 나눔으로써 계산될 수 있고, [L/cm2/sec]의 단위로 나타낸다.
시험은 각 시험 단편에 대하여 1회 반복하고, 물질에 대한 대표적인 기준을 제공하기 위하여 10개의 단편에 대하여 반복되어야 한다.
액체 불투과도(하이드로-헤드 시험)
본 시험 원리는 필름 또는 다른 다공성 물질과 같은 약 64cm2의 시험 단편의 상면에 증류수의 조정가능한 물 헤드(head)를 증가시키는 것이다.
시험 단편을 약 10cm×10cm로 자르고, 약 8cm의 직경의 중심에 O-링 밀봉을 갖는 10cm×10cm 크기의 샘플판에 두었다. 샘플판은 약 7.6cm 직경의 중심 개구부를 가져서 시험동안 시험 단편의 바닥면의 관측을 가능하게 한다. 샘플판을 약 1m의 높이, 7.6cm의 내부 직경을 갖는 퍼스펙스(perspex) 컬럼하에 조심스럽게 두고, 플랜지를 탑재하여 스크류에 의해 샘플 하부를 운반하는 샘플판을 쉽게 조이게 한다. 임의로, 거울을 샘플판의 개구부 아래에 위치시켜 관측을 쉽게 한다.
원통은 약 1cm 직경의 측면 배향된 개구부를 가져서 탑재되는 경우 샘플의 약 1cm 위의 펌프에 연결되게 한다. 임의로, 3방향 밸브를 이러한 연결에 설치하여 시험후에 컬럼을 용이하게 비울 수 있게 한다.
펌프를 원통에서 액체 헤드를 60±2sec내에 25.4cm로 증가하게 설정한다.
펌프를 개시하는 경우, 시험 단편의 바닥 표면이 관찰된다. 시험 단편에서 떨어지는 첫번째 낙하시에, 펌프를 즉시 정지시키고, 컬럼의 높이를 mm의 단위로 기록한다.
각 물질에 대하여, 5회의 시험을 반복해야 하고, 결과를 평균내야 한다.
포획 시험
본 실험은 약 22+/-2℃ 및 35+/-15% 상대 습도에서 수행되어야 한다. 이러한 시험 방법에서 사용된 합성뇨는 재이코 신우린(Jayco SynUrine)으로서 통상적으로 공지되고, 펜실베니아 캠프 힐 소재의 재이코 파마세티칼즈 캄파니(Jayco Pharmaceuticals Company)에서 시판중이다. 합성뇨에 대한 제법은 KCl 2.0g/L; Na2SO42.0g/L; (NH4)H2PO40.85g/L; (NH4)H2PO40.15g/L; CaCl20.19g/L; 및 MgCl20.23g/L이다. 모든 화학 물질은 시약 등급이다. 합성뇨의 pH는 6.0 내지 6.4의 범위이다.
도 3에 있어서, 흡수 구조물(410)을 펌프[미국 시카고주 소재의 콜레 파머 인스트루먼츠(Cole Parmer Instruments)에 의해 시판중인 모델 7200-00]를 사용하여 샘플 표면 위의 5cm의 높이로부터 15mL/sec의 속도로 합성뇨를 75mL의 분출량으로 부하시킨다. 뇨를 흡수하는 시간을 타이머를 사용하여 기록한다. 제품이 충분히 부하될 때까지 정확히 5분의 분출 간격으로 분출을 반복한다. 현재 시험 자료를 4회의 부하에 의하여 수득하였다.
흡수 코어, 상면 시이트 및 배면 시이트를 포함하는 완전한 흡수 제품 또는 흡수 구조물일 수 있는 시험 샘플을 퍼스펙스 상자내의 발포체 플렛폼(platform)(411)[단지 그의 기판(412)만이 나타난다] 위에 평평하게 놓이도록 배치하였다. 중간에 5cm 직경의 개구부를 갖는 퍼스펙스 판(413)을 구조물의 부하 대역 위의 샘플 상부에 두었다. 합성뇨를 개구부에 끼워지고 접착된 원통(414)을 통하여 샘플에 도입하였다. 전극(415)을 흡수 구조물(410)의 표면과 접촉하여 판의 가장 낮은 표면상에 위치시켰다. 전극을 타이머에 연결시켰다. 하중(416)을 예를 들면 유아의 중량을 모의하기 위하여 판의 상부에 위치시켰다. 예를 들면, 통상적으로 구입가능한 맥시 크기에 대하여 20kg인 중량(416)을 위치시킴으로써 약 50g/cm2(0.7psi)의 압력을 수득하였다.
시험 유체가 원통으로 도입되는 경우, 이는 흡수 구조물의 상부에 전형적으로 쌓이고 이로 인해 전극 사이에서 전기 회로를 완성한다. 시험 유체로 충전되어 유지되는 약 8mm 직경의 튜브로 시험 유체를 펌프로부터 시험 조립체로 전달한다. 따라서, 유체가 펌프가 작동함과 본질적으로 동시에 튜브를 떠나기 시작한다. 이 때, 또한 타이머가 작동하기 시작하고, 흡수 구조물이 뇨의 분출물을 흡수하고 전극 사이의 전기적 접촉이 붕괴되는 때에 정지된다.
포획 속도는 단위 시간(sec)당 흡수된 분출물 부피(mL)로서 정의된다. 포획 속도를 샘플에 도입되는 각 분출물에 대하여 계산하였다. 특히 본 발명의 관점에서의 흥미있는 것은 4회의 분출물중 첫번째 및 가장 마지막이다.
이러한 시험은 주로 약 300mL의 설계 용량을 위한 맥시 크기의 제품으로서 일반적으로 언급되고 약 300mL 내지 400mL의 각각의 최종 저장 용량을 갖는 제품을 평가하기 위해 주로 고안된다. 상당히 상이한 용량을 갖는 제품이 평가되어야 한다면(성인 실금자용 제품 또는 영아용 제품에 대하여 생각될 수 있는 것), 분출당 특정한 유체 부피의 설정이 총 제품 설계 용량의 약 20%로 적절하게 조정되어야 하고, 표준 시험 프로토콜로부터의 오차가 기록되어야 한다.
포획후 콜라겐 재습윤 방법(도 4를 참조)
시험을 수행하기 전에, 독일 베인하인 소재의 나투린 게엠베하(NATURIN GmbH)에서 코피(COFFI)라는 상품명으로 시판중이고 약 28g/m2의 기본 중량을 갖는 콜라겐 필름을 예를 들면 샘플 절단 장치를 사용함으로써 90mm 직경의 시이트로 절단하고 12시간 이상동안 시험 방의 조절된 환경(상기 참조)에서 필름을 평형으로 유지하게 함으로써 제조하였다(모든 콜라겐 필름 처리에서 핀셋을 사용하였다).
상기 포획 시험의 마지막 분출물이 흡수된 후 5분 이상, 6분 이하에, 커버 판 및 하중물을 제거하고 시험 샘플(520)을 조심스럽게 랩 벤치(lab bench)에 평평하게 두었다.
예비 절단되고 평형이 유지된 콜라겐 물질(510) 4개의 시이트를 1mg의 정밀도로 칭량한 후, 제품의 부하점의 중심에 위치시키고 직경이 90mm, 두께가 약 20mm인 퍼스펙스 판(530)으로 덮었다. 15kg의 하중물을 조심스럽게 부가하였다(또한, 중심에). 30+/-2초 후에, 하중물 및 퍼스펙스 판을 조심스럽게 다시 제거하고 콜라겐 필름을 재칭량하였다.
포획후 콜라겐 재습윤 방법의 결과는 mg으로 표현되는 콜라겐 필름의 수분 포착이다.
이러한 시험 프로토콜이 상이한 크기의 유아용 기저귀, 성인 실금자용 제품 또는 생리대 제품과 같은 특정 제품 유형에 따라서, 또는 부하 유체의 유형과 양 및 흡수 물질의 양과 크기의 변화에 의해서 또는 적용가능한 압력의 변화에 의해서 쉽게 조정될 수 있음을 추가로 주지해야 한다. 일단 이러한 관련 변수를 한정하면, 상기 변화는 당해 분야의 숙련가에게 명백할 것이다. 조정된 시험 프로토콜로부터의 결과를 고려하고, 제품은 실제적인 사용 기본 조건을 갖는 표준 통계적 방법에 따른 고안 실험에서와 같이 규명된 관련 변수를 쉽게 최적화할 수 있다.
티백 원심분리 용량 시험(TCC 시험)
TCC 시험이 특히 초흡수 물질에 대하여 발전되었지만, 이는 다른 흡수 물질에 쉽게 적용될 수 있다.
티백 원심분리 용량 시험은 흡수 물질에서의 액체의 유지의 측정인 티백 원심분리 용량 값을 측정한다.
흡수 물질을 20분동안 0.9중량%의 염화나트륨 용액에 침지되는 "티백"내에 두고나서, 3분동안 원심분리한다. 보유된 액체 중량 대 건조 물질의 초기 중량의 비율은 흡수 물질의 흡수 용량이다.
증류수내의 0.9중량%의 염화 나트륨 2L를 24cm×30cm×5cm의 치수를 갖는 쟁반에 담았다. 액체 충전 높이는 약 3cm이어야 한다.
티백 파우치(pouch)는 6.5cm×6.5cm의 치수를 갖고 독일 뒤셀도르프 소재의 티칸(Teekanne)에서 시판중이다. 파우치를 표준 부엌용 플라스틱 백 밀봉 장치[예를 들면, 독일 소재의 크룹스(Krups)에서 시판중인 바쿠팩2 플러스(VACUPACK2 PLUS)]에 의해 열밀봉한다.
티백을 부분적으로 조심스럽게 절개하여 개봉한 후, 칭량한다. +/-0.005g으로 정밀하게 칭량된 흡수 물질 샘플 약 0.200g을 티백에 두었다. 이어서, 티백을 열밀봉기로 폐쇄하였다. 이것을 샘플 티백이라고 한다. 빈 티백을 밀봉하고 바탕 샘플로서 사용하였다.
이어서, 샘플 티백과 바탕 티백을 염수 용액의 표면에 두고 주걱을 사용하여 약 5초동안 가라앉혀서 완전히 습윤시켰다(티백은 염수 용액의 표면위로 부유하지만, 이어서 완전히 습윤된다). 타이머를 즉시 작동시켰다. 20분의 침액 시간 후에, 샘플 티백과 바탕 티백을 염수 용액으로부터 제거하고, 바우크네흐트(Bauknecht) WS 130, 보쉬(Bosch)772 NZK096 또는 대응하는 원심분리기(직경 230mm)에 두어서 각 백이 원심분리기 바구니의 외벽에 점착하도록 하였다. 원심분리기 뚜껑을 닫고, 원심분리를 개시하고, 속도를 1,400rpm으로 빠르게 증가시켰다. 원심분리기가 1,400rpm으로 안정화된 경우, 타이머를 작동시킨다. 3분 후에, 원심분리기를 정지시켰다.
샘플 티백과 바탕 티백을 제거하고 별도로 칭량한다.
흡수 물질의 샘플에 대한 티백 원심분리 용량(TCC)은 하기 수학식 1과 같다:
또한, 구조물 또는 총 제품의 일부에 주목하는 "부분적인" 절단 부분과 같은 구조물 또는 총 흡수 제품의 특정 부분을 측정할 수 있고, 제품의 종방향 축의 측정점에서 제품의 완전한 폭을 가로질러서 절단을 수행한다. 특히, 상기 기재된 바와 같은 "가랑이 영역"의 정의는 "가랑이 영역 용량"을 결정하는 것을 가능하게 한다. 다른 절단 부분을 사용하여 "기준 용량", 즉 제품의 특정 영역의 단위 면적에 함유된 용량을 결정할 수 있다. 단위 면적의 크기(바람직하게는, 2cm×2cm)에 따라서, 정의값은 균분화가 발생한 양을 나타내고, 자연적으로 크기가 작을수록 더 작은 균분화가 발생한다.
Claims (10)
- 코어 영역을 형성하는 흡수 코어, 코어 영역을 커버하는 배면 시이트 및 코어 영역을 둘러싸는 섀시(chassis) 영역을 포함하는 흡수 제품에 있어서,코어 영역에서 배면 시이트의 포획후 콜라겐 재습윤 방법(PACORM) 값 대 수증기 전달 속도(MVTR)의 비율이 0.019[mg/(g/m2/24hr)] 미만인 것을 특징으로 하는흡수 제품.
- 제 1 항에 있어서,코어 영역에서 PACORM 값 대 MVTR 값의 비율이 0.016[mg/(g/m2/24hr)] 미만인 것을 특징으로 하는 흡수 제품.
- 제 1 항에 있어서,코어 영역을 둘러싸는 섀시 영역의 배면 시이트의 MVTR 값이 코어 영역의 배면 시이트의 MVTR 값에 비해 최대 약 20% 더 높은 것을 특징으로 하는 흡수 제품.
- 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,코어를 커버하는 배면 시이트 물질이 1500L/cm2/sec보다 큰 공기 투과성을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수 제품.
- 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,코어를 커버하는 물질이 하이드로-헤드 시험(Hydro-Head Test)에서 120mm 미만의 액체 불투과도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수 제품.
- 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,흡수 코어가 75mL 이상의 최종 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수 제품.
- 제 6 항에 있어서,흡수 코어가 90mL 이상의 최종 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수 제품.
- 제 7 항에 있어서,흡수 코어가 165mL 이상의 최종 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수 제품.
- 제 8 항에 있어서,흡수 코어가 300mL 이상의 최종 저장 용량을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수 제품.
- 제 1 항 내지 제 9 항중 어느 한 항에 있어서,코어 영역이 4000g/m2/24hr보다 큰 MVTR을 갖는 배면 시이트 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수 제품.
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