KR20010074742A - 액체 불투과성이고 통기성인 차단층을 갖는 페이퍼 웹 - Google Patents

액체 불투과성이고 통기성인 차단층을 갖는 페이퍼 웹 Download PDF

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KR20010074742A
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 하나 이상의 내부 겹(20)에 수동적으로 결합된, 하나 이상의 셀룰로즈성 외부 겹(30), 바람직하게는 두 개의 셀룰로즈성 외부 겹(30)을 포함하는 다겹 페이퍼 웹(10)에 관한 것이다. 내부 겹은 액체 불투과성이고 통기성인 부직 웹으로 성형되는 용융취입된 섬유로 이루어질 수 있다. 티슈 겹은 약 10g/m2내지 약 100g/m2, 바람직하게는 약 15g/m2내지 약 25g/m2의 기본 중량을 갖는 크레이핑된 티슈 페이퍼일 수 있다. 바람직한 양태에서, 내부 겹의 용융취입 섬유는 약 10마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 약 2.5마이크론 미만의 평균 직경을 갖는 폴리프로필렌 섬유를 포함한다. 부직 웹은 약 1g/m2내지 약 15g/m2, 바람직하게는 약 1g/m2내지 약 10g/m2, 더욱 바람직하게는 약 1g/m2내지 약 8g/m2의 기본 중량을 가질 수 있다. 바람직한 양태에서, 내부 겹은 약 4000 이상의 수증기 전달 속도를 갖고, 약 20mm H2O 이상의 하이드로스태틱 헤드를 가질 수 있다.

Description

액체 불투과성이고 통기성인 차단층을 갖는 페이퍼 웹{PAPER WEB HAVING A LIQUID IMPERMEABLE, BREATHABLE BARRIER LAYER}
페이퍼 웹과 같은 셀룰로즈성 섬유 구조체는 당 분야에 잘 알려져 있다. 이러한 페이퍼 웹은 현재 널리 사용되고 있는 미용 티슈, 화장실용 휴지, 종이 타월 및 냅킨으로 사용될 수 있다. 이러한 제품이 그의 목적하는 직무를 수행하고 광범위하게 사용되려면, 섬유 구조체가 흡수성, 벌크(bulk), 강도 및 부드러움과 같은 적합한 특성을 나타내야 한다.
추가로, 사용시 특정한 유체가 웹을 통과하는 것을 방지하는 성능이 향상된 페이퍼 웹을 제조하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 미용 티슈에 있어서, 재채기를 하거나, 기침을 하거나, 코를 풀 때, 체액의 통과를 방지하는 것이 바람직하다. 이러한 체액은 박테리아, 세균 또는 다른 병원균의 존재로 인해 건강상에 위험이 된다. 점액, 타액, 또는 다른 체액의 소적에 의해 운반된 병원균이 미용 티슈를통과하는 경우, 이들은 사용자의 손에 남아 세균 및 가능하게는 질병의 전염 수단을 제공할 수 있다. 사람을 통해 전달되는 병원균의 이동은 손과 손의 접촉에서 빈번하게 발생하는 것으로 알려져 있다. 또한, 통상적인 감기를 비롯한 많은 바이러스성 질병에 대한 유일한 방어책은 이들의 확산을 방지하는 것으로 나타난다.
공기로 운반되는 병원균이 질병 전염의 유일한 방식은 아니다. 혈액으로 전달되는 병원균은 인간에게 질병을 유발할 수 있는 유기체이고, 이는 인간의 혈액 또는 인간의 다른 체액에 의해 전달된다. 인간의 다른 체액은 혈청, 질 분비물, 및 혈액과 섞인 다른 체액을 포함한다. 신체로부터의 혈액을 흡수하거나 닦아내기 위해 페이퍼 웹을 사용하는 것이 종종 요구된다. 이러한 상황에서는, 페이퍼 웹이 흡수 특성을 갖는 것이 바람직하지만, 혈액 또는 인간의 다른 체액이 페이퍼 웹을 완전히 통과할 정도로 신속히 흡수되는 것을 방지하는 차단층을 갖는 것이 바람직하다.
세균, 박테리아 및 다른 병원균의 확산을 방지하기 위하여, 티슈 제품에 차단층을 제공하려는 시도가 있었다. 예를 들면, 유체 소적을 포획하여 함유하도록 고안된 물질로 티슈중 하나 이상의 겹을 처리할 수 있다. 그러나, 이러한 물질은 유체, 특히 티슈 페이퍼를 용이하게 "관통할(strikethrough)" 수 있는 작은 소적 또는 신속하게 흡수될 수 있는 액체의 통과를 완전히 차단할 수 없다. 결국, 처리된 티슈는 사용자의 손이 오염되는 것을 방지할 수 없다.
효과적인 차단층을 제공하려는 다른 노력은 미용 티슈의 층 사이에 방수성의 유연한 플라스틱 물질로 이루어진 하나 이상의 겹을 포함시키는 것을 들 수 있다.예를 들면, 베크(Beck)에게 허여된 미국 특허 제 5,196,244 호에는 티슈의 층 사이에 혼입되어 엠보싱에 의해 그 자리에 유지되는 매우 얇고 유연한 물질(예를 들면, 폴리에틸렌)이 교시되어 있다. 그러나, 플라스틱 필름은 물질의 가요성을 감소시킬 수 있거나 물질의 감촉을 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라 티슈의 사용시 소리를 증가시킬 수 있다. 또한, 안전상의 이유로(예를 들면, 우발적인 질식을 방지하기 위해), 티슈가 특정한 정도까지는 공기 또는 증기 투과성을 유지하는 것이 중요하다.
로이드(Lloyd) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,885,202 호에는 습윤 강도를 위해 두 개의 외부 티슈 겹 사이에서 전체적으로 열에 의해 밀접하게 결합된 용융취입 섬유를 사용함이 개시되어 있다. 그러나, 요구되는 열 결합은 다겹 티슈에 강성(stiffness)을 부가할 수 있을 뿐만 아니라 웹의 강성을 증가시키고 가능하게는 제조 비용을 증가시킬 수 있다.
따라서, 액체 불투과성이고 가요성이고 통기성인 페이퍼 웹을 제공하는 것이 바람직하다.
또한, 액체 소적의 형태로 공기에 의해 운반되는 병원균의 통과에 대해 차단 특성을 나타내고 경제적으로 제조되는 셀룰로즈성 페이퍼 웹을 제공하는 것이 바람직하다.
추가로, 공기에 의해 운반되거나 혈액에 의해 운반되는 병원균의 통과에 대해 차단 특성을 나타내는 가요성이고 통기성인 셀룰로즈성 페이퍼 웹을 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은 하나 이상의 내부 겹에 수동적으로 결합된, 하나 이상의 셀룰로즈성 외부 겹, 바람직하게는 두 개의 셀룰로즈성 외부 겹을 포함하는 다겹 페이퍼 웹에 관한 것이다. 내부 겹은 액체 불투과성이고 통기성인 부직 웹으로 성형되는 용융취입 섬유로 이루어질 수 있다. 티슈 겹은 약 10g/m2내지 약 100g/m2, 바람직하게는 약 15g/m2내지 약 25g/m2의 기본 중량을 갖는 크레이핑된(creped) 티슈 페이퍼일 수 있다.
바람직한 양태에서, 내부 겹의 용융취입 섬유는 약 10마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 약 2.5마이크론 미만의 평균 직경을 갖는 폴리프로필렌 섬유를 포함한다. 부직 웹은 약 1g/m2내지 약 15g/m2, 바람직하게는 약 1g/m2내지 약 10g/m2, 더욱 바람직하게는 약 1g/m2내지 약 8g/m2의 기본 중량을 가질 수 있다.
바람직한 양태에서, 내부 겹은 약 4000 이상의 수증기 전달 속도(Moisture Vapor Transmission Rate: MVTR)를 갖고, 약 20mm H2O 이상의 하이드로스태틱 헤드(hydrostatic head)를 유지할 수 있다.
본 발명은 페이퍼 웹, 더욱 구체적으로는 통기성이고 액체 불투과성인 차단층을 갖는 다겹 페이퍼 웹에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 액체 불투과성이고 통기성인 차단층을 갖는 페이퍼 웹의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 차단층을 갖는 액체 불투과성이고 통기성인 페이퍼 웹을 제조하기 위한 장치의 개략도이다.
도 3은 둘 이상의 가장자리를 따른 접착성 결합을 나타내는, 본 발명의 페이퍼 웹의 다른 양태의 평면도이다.
도 4는 본 발명의 페이퍼 웹의 수증기 전달 특성에 대한 도표이다.
도 5는 본 발명의 페이퍼 웹의 액체 불투과성에 대한 도표이다.
도 1에 있어서, 본 발명은, 바람직한 양태에서는 미용 티슈인 다겹 페이퍼 웹(10)을 포함한다. 페이퍼 웹(10)은 둘 이상의 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30) 사이에 접촉된 상태로 배치된, 액체 불투과성이고 통기성인 하나 이상의 차단층(20)을 포함한다. 3개 층의 양태가 예시되지만, 이러한 양태는 바람직한 것으로 간주되는 것이고 한정되는 것은 아니다. 실제로, 하나의 차단층 및 하나의 셀룰로즈성 페이퍼 웹을 갖는 두 층의 양태가 바람직할 수 있다. 물론, 셋 이상의 성분 층을 갖는 페이퍼 웹(10)이 또한 고려되고 본 발명의 범주내인 것으로 간주된다.
페이퍼 웹(10)은, 셀룰로즈성 페이퍼 웹을 위해 사용된 페이퍼의 유형에 따라, 미용 티슈, 냅킨, 페이퍼 타월 또는 화장실용 티슈로서 사용하기 위해 단일한 시이트로서 제조될 수 있다. 다수의 페이퍼 웹(10)은 또한 롤 상에 제공될 수 있고, 상기 롤은 화장실용 티슈(예를 들면, 화장실용 휴지)로 통상적으로 사용되는 것과 같이, 사용을 위해 제거가능한 개별적인 웹의 구획을 한정하는 절취선을 갖는다. 화장실용 티슈로서 제조된다면, 롤에 의한 분배가 바람직한 사용 방법이고, 상업적으로 성공적인 샤민(CHARMIN)R상표의 티슈 페이퍼와 같은 페이퍼는 셀룰로즈성 페이퍼 층으로서 사용될 수 있다. 그러나, 바람직한 양태에서는, 다수의 페이퍼 웹(10)은 절단되고, 접힐 수 있고, 경우에 따라 상자 또는 통과 같은 용기로부터 분배하기에 적합한 미용 티슈의 층으로 삽입될 수 있다. 이러한 양태에서는, 상업적으로 성공적인 퍼프스(PUFFS)R상표의 미용 티슈와 같은 페이퍼가 셀룰로즈성 페이퍼 층으로서 사용될 수 있다. 샤민과 퍼프스 둘 다는 임시 양수인인 미국 오하이오주 신시내티 소재의 더 프록터 앤드 갬블 캄파니(The Procter & Gamble Co.)에 의해 시판중이다.
본원에 사용된 "페이퍼 웹" 또는 "셀룰로즈성 페이퍼 웹"이라는 용어는 페이퍼가 아닌 하나 이상의 성분 층 및 셀룰로즈성 페이퍼인 하나 이상의 성분 층을 포함하는 본 발명의 웹을 나타낸다. 예를 들면, 본 발명의 웹은 셀룰로즈성 페이퍼 층 사이에 용융취입된 부직 차단층을 포함할 수 있고, 그 반대도 가능하다.
본원에 사용된 "겹"이라는 용어는 본 발명의 다겹 웹을 형성하면서 마주하는 관계로 실질적으로 접촉하여 배치된 개별적인 웹의 성분을 의미한다. 단일한 웹의 성분은 예를 들면 자체로 접힘으로써 두 개의 "겹"을 효과적으로 형성할 수 있음이 또한 예상된다. 결국, 자체로 접힌 셀룰로즈성 층은 두 개의 접힌 부분 사이에 삽입된 부직 층과 함께 본 발명의 3겹 웹을 효과적으로 형성한다. 마찬가지로, 자체로 접힌 성분 층은 접힌 부분 사이에 임의의 추가의 겹을 갖지 않고 두 겹의 웹을효과적으로 형성한다.
본원에 사용된 "액체"라는 용어는 주로 체액, 예컨대 물, 점액, 타액, 혈액 및 다른 체액을 의미하지만, 또한 다른 액체를 포함할 수 있다. "액체"는 기체상 또는 증기상 유체와 반대되는 액체상의 유체를 나타낸다. 특정한 체액, 예컨대 점액은 매우 높은 점도를 가질 수 있지만, 본 발명의 목적을 위해서는 여전히 액체로서 간주된다.
차단층과 관련하여 본원에 사용된 "액체 불투과성"이라는 용어는 차단층에 부딪힌 액체가 한쪽 측면에서 다른 측면으로 용이하게 침투하지 않음을 의미한다. 예를 들면, 본 발명의 페이퍼 웹에서, 페이퍼의 한쪽 측면과 접촉하게 된 액체는 액체 불투과성 차단층의 존재로 인해 다른 측면으로 용이하게 통과할 수 없다. 결국, 공기에 의해 전달되는 소적이 페이퍼 웹을 통과하는 것을 방지하게 되고, 페이퍼 웹의 한쪽 측면에 흡수된 액체가 사용동안 다른 측면으로 통과하는 것을 방지하게 된다. 액체 불투과성은 하기 분석 방법 부분에 개시되는 하이드로스태틱 헤드를 측정함으로써 결정될 수 있다. 본 발명의 웹에 있어서, 약 20mm H2O 이상, 바람직하게는 약 60mm H2O 이상의 하이드로스태틱 헤드를 견딜 수 있는 차단층이 액체 불투과성인 것으로 고려된다.
차단층과 관련하여 본원에 사용된 "통기성"이라는 용어는 공기, 증기 또는 다른 기체가 비교적 저해되지 않는 차단층을 통과할 수 있음을 의미한다. 증기 투과성으로서도 언급되는 통기성은 하기 분석 방법 부분에 개시되는 방법에 의해 측정된 수증기 전달 속도(MVTR)을 측정함으로써 결정될 수 있다. 본 발명의 웹에 있어서, 약 4000gH2O/24hr/m2보다 큰 MVTR을 갖는 차단층이 통기성, 즉 공기 투과성인 것으로 간주된다.
본원에 사용된 "차단층"은 액체 불투과성 및 통기성인 본 발명의 페이퍼 웹의 성분 겹을 의미한다. 바람직한 양태에서, 차단층은 두 개의 티슈 페이퍼 층 사이에 위치하여 액체(예를 들면, 공기에 의해 전달되거나 혈액에 의해 전달되는 병원균)의 통과를 방지하지만 공기 및 증기는 투과될 수 있는 부드러운 가요성 티슈를 형성한다.
본원에 사용된 "수동적 결합"은 접착제, 열 또는 초음파 수단, 엠보싱 또는 다른 능동적 결합 수단의 적용이 없는 상태에서의 성분 겹들의 결합을 의미한다. 예를 들면, 수동적 결합은 서로 "부착하는" 경향이 있는 물질의 두 개의 겹이 서로 접촉하게 되는 경우에 발생하는 결합을 나타낼 수 있다. 수동적 결합은 일반적으로 매우 약하고, 일단 서로 접촉되어 위치되는 경우 접촉 상태를 유지하려는 물질의 자연적인 친화력을 나타낸다. 예를 들면, 수동적 결합은 정전기 전하, 응집력 또는 단순한 기계적 결합(예컨대, "후크 및 루프" 패스너에 상응할 수 있는 결합)에 기인한 것일 수 있다.
본원에 사용된 "능동적 결합"은 접착제, 열 또는 초음파 수단, 엠보싱, 바느질 또는 다른 결합 수단의 적용에 의한 것과 같은 공지된 방법에서의 성분 겹의 결합을 의미한다.
셀룰로즈성 페이퍼 웹
셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 셀룰로즈성 제지 섬유로 본질적으로 이루어진 크레이핑된 페이퍼 웹일 수 있고 겹당 약 10g/m2내지 100g/m2, 바람직하게는 13g/m2내지 40g/m2, 더욱 바람직하게는 15g/m2내지 25g/m2의 기본 중량을 갖는다. 바람직한 양태에서, 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 미용 티슈 또는 최고급 미용 티슈로서 사용하기에 적합한 크레이핑된 티슈 웹이다. 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 더 프록터 앤드 갬블 캄파니에 의해 시판되는 미용 티슈의 상업적으로 성공적인 상표명 퍼프스가 건조되는 방법과 유사한 프레스 펠트(press felt)에 의해 건조될 수 있다. 동일한 페이펴 웹(30), 즉 기본 중량, 두께, 조성 및 다른 특성이 실질적으로 동일한 페이퍼 웹(30)을 사용하는 것이 현재로서는 바람직하다. 그러나, 상이한 특성을 갖는 페이퍼 웹을 사용함으로써 특정한 이점이 수득될 수 있음이 고려된다. 예를 들면, 성분 페이퍼 웹(30)은, 페이퍼 웹의 하나의 측면에는 비교적 부드러운 표면을 제공하고 다른 측면은 비교적 거친 표면을 제공하도록 기본 중량, 두께, 조성 또는 다른 특성이 상이할 수 있다.
본 발명의 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 미용 티슈, 화장지, 페이퍼 타월 또는 냅킨에 유용한 티슈 페이퍼를 제조하기 위한 당 분야에 공지된 통상적인 방법으로 제조될 수 있다. 그러나, 본 발명의 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 바람직하게는 공기 건조 공정을 통해 제조되고, 더욱 바람직하게는 패턴화된 수지성 제지 벨트의 사용에 의해 제조된다. 바람직한 패턴화된 수지성 제지 벨트는 두 개의 주요 성분, 즉 골격 및 강화 구조체를 포함한다. 골격은 바람직하게는 경화된 중합체 감광성 수지를 포함한다.
패턴화된 수지성 제지 벨트의 한 표면은 경화된 중합체 감광성 수지를 포함하고 그 위에 옮겨진 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)의 하나의 표면, 예를 들면 제 1 면(31)과 접촉한다. 제지 공정동안, 패턴화된 수지성 제지 벨트의 표면은 골격의 패턴에 상응하는 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)의 제 1 면(31) 위에 패턴을 각인(imprinting) 시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 양태에 적합한 패턴화된 수지성 제지 벨트는, 통상적으로 양도된, 1985년 4월 30일자로 존슨(Johnson) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,514,345 호; 1985년 7월 9일자로 트로칸(Trokhan)에게 허여된 미국 특허 제 4,528,239 호; 1992년 3월 24일자로 허여된 미국 특허 제 5,098,522 호; 1993년 11월 9일자로 스무르코스키(Smurkoski) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,260,171 호; 1994년 1월 4일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 5,275,700 호; 1994년 7월 12일자로 라쉬(Rasch) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,328,565 호; 1994년 8월 2일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,334,289 호; 1995년 7월 11자로 라쉬 등에게 허여된 미국 특허 제 5,431,786 호; 1996년 3월 5일자로 스텔제스 주니어(Stelljes, Jr.) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,496,624 호; 1996년 3월 19일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,500,277 호; 1996년 5월 7일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,514,523 호; 1996년 9월 10일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,554,467 호; 1996년 10월 22일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,566,724 호; 1997년 4월 29일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,624,790 호; 및 1997년 5월 13일자로 에이어스(Ayers) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,628,876 호중 임의의 것에 따라 제조될 수 있고, 상기 문헌들은 본원에 참고로 인용되어 있다.
본 발명의 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 두 개의 주요 영역을 가질 수 있다. 제 1 영역은 패턴화된 수지성 제지 벨트의 골격에 대하여 각인되는 각인 영역을 포함한다. 각인 영역은 바람직하게는 본질적으로 연속인 망상 조직을 포함한다. 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)의 제 1 영역인 연속 망상 조직은 패턴화된 수지성 제지 벨트의 본질적으로 연속인 골격상에서 제조되고 일반적으로 기하학적 구조가 상기 골격에 상응하게 되어 제지 공정 동안 그 자리에서 상기 골격에 매우 밀접하게 배치된다.
셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)의 제 2 영역은 각인된 망상 구조 영역에 걸쳐 분산된 다수의 돔(dome)을 포함할 수 있다. 일반적으로 돔은 기하학적 구조 및 제지 공정 동안의 위치면에서 패턴화된 수지성 제지 벨트내의 편향 도관(deflection conduit)에 상응한다. 돔은 제지 공정 동안 편향 도관에 정합함으로써 페이퍼의 본질적으로 연속인 망상 구조 영역으로부터 외부로 돌출된다. 제지 공정 동안 편향 도관(16)에 정합함으로써, 돔내의 섬유는 골격의 페이퍼 대향면과 강화 구조체의 페이퍼 대향면 사이에서 Z-방향으로 편향된다. 바람직하게는, 돔은 분리된다.
본 발명에 따르는 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 통상적으로 양도된, 1985년 7월 16일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,529,480 호, 1987년 1월 20일자로트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,637,859 호; 1994년 11월 15일자로 스무르코스키 등에게 허여된 미국 특허 제 5,364,504 호; 1996년 6월 25일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,529,664 호중 임의의 것에 따라 제조될 수 있다. 셀룰로즈성 페이퍼 웹은 예를 들면 통상적으로 양도된, 1984년 11월 6일자로 알렌(Allen)에게 허여된 미국 특허 제 4,481,243 호; 및 1985년 4월 23일자로 라바쉬(Lavash)에게 허여된 미국 특허 제 4,513,051 호중 임의의 것에 따라 첨가된 특정한 로션 또는 피부연화제를 함유할 수 있다. 상기 언급된 모든 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
필요에 따라, 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 패턴화된 골격을 갖지 않는 통기(through-air) 건조 벨트 상에서 건조되고 제조될 수 있다. 이러한 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 분리된 고밀도 영역 및 본질적으로 연속인 저밀도 망상 구조를 가질 수 있다. 건조 동안 또는 건조 후에, 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 그의 캘리퍼를 증가시키고 선택된 영역을 조밀화 시키기 위해 차등적인 진공에 적용될 수 있다. 이러한 페이퍼 및 관련 벨트는, 그의 개시 내용이 본원에 참고로 인용된, 1967년 1월 31일자로 샌포드(Sanford) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,301,746 호; 1975년 9월 16일자로 에이어스에게 허여된 미국 특허 제 3,905,863 호; 1976년 8월 10일자로 에이어스에게 허여된 미국 특허 제 3,974,025 호; 1980년 3월 4일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,191,609 호; 1980년 12월 16일자로 트로칸에게 허여된 미국 특허 제 4,239,065 호; 1994년 11월 22일자로 소다이(Sawdai)에게 허여된 미국 특허 제 5,366,785 호; 및 1996년 5월 28일자로 소다이에게 허여된 미국특허 제 5,520,778 호에 따라 제조될 수 있다.
강화 구조체는 통기 건조 없이 통상적인 제지 공정에서 사용되는 프레스 펠트로서 또한 언급된 펠트일 수 있다. 패턴화된 수지성 제지 벨트의 골격은, 통상적으로 양도된, 1996년 9월 17일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,556,509 호; 1996년 12월 3일자로 암플스키(Ampulski) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,580,423 호; 1997년 3월 11일자로 판(Phan)에게 허여된 미국 특허 제 5,609,725 호; 1997년 5월 13일자로 트로칸 등에게 허여된 미국 특허 제 5,629,052 호; 1997년 6월 10일자로 암플스키 등에게 허여된 미국 특허 제 5,637,194 호; 1997년 10월 7일자로 맥팔랜드(McFarland) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,674,663 호에 교시된 바와 같은 펠트 강화 구조체에 적용될 수 있고, 상기 특허의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
또한, 본 발명의 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)은 당 분야에 공지된 바와 같이 축소될 수 있다. 축소는 셀룰로즈성 페이퍼 웹(30)을 단단한 표면으로부터, 바람직하게는 실린더로부터 크레이핑함으로써 이루어질 수 있다. 이러한 목적을 위해 양키(Yankee) 건조 드럼이 통상적으로 사용된다. 크레이핑은 당 분야에 잘 알려진 닥터 블레이드(doctor blade)에 의해 수행된다. 크레이핑은 통상적으로 양도되고 1992년 4월 24일자로 소다이에게 허여된 미국 특허 제 4,919,756 호에 따라 수행될 수 있고, 그의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다. 다르게는 또는 추가로, 축소는 통상적으로 양도되고 1984년 4월 3일자로 웰스(Wells) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,440,597 호에 교시된 습식 미세축소(microcontraction)를 통해 수행될 수 있고, 상기의 개시 내용은 본원에 참고로 인용된다.
차단층
액체 불투과성이고 통기성인 차단층(20)은 부직 웹으로 성형되는 용융취입 섬유를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 웹은, 도 2와 관련하여 하기에 기재된 바와 같은 차단층을 갖는 페이퍼 웹을 제조하는 과정에서 사용하기 위한 롤 스톡(stock)으로서 저장될 수 있도록 형성된다. 롤 스톡으로 형성함으로써, 차단층(20)이 최적 속도로 제조되고 본 발명의 페이퍼 웹(10)에서의 성분 겹중 하나로서의 미래의 혼입을 위해 저장될 수 있다. 현재로서는, 이것이 차단층을 다겹 페이퍼 제품으로 혼입하기 위한 가장 경제적인 방식으로 간주된다. 그러나, 차단층 또는 페이퍼 웹이 우선 롤 스톡으로 감기지 않고, 차단층(20)이 웹으로서 제조되어 페이퍼 웹(10)으로 직접 혼입될 수 있음이 또한 고려된다. 예를 들면, 차단층(20)으로서의 용융취입된 섬유는 제지 공정의 건조 마지막에 첨가될 수 있다.
차단층(20)은 임의의 조성물로부터 형성될 수 있고, 바람직하게는 미세 섬유로 압출될 수 있는 열가소성 물질이다. 그 예로서는, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르, 나일론과 같은 폴리아미드, 뿐만 아니라 이들과 다른 열가소성 중합체의 공중합체 및 블렌드를 들 수 있다. 이들중 바람직한 것은 폴리올레핀이고, 용융취입 압출 공정에 의해 미세 섬유로의 가공의 용이함으로 인해 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.
차단층(20)은 매우 낮은 기본 중량의 폴리프로필렌 용융취입 부직물일 수 있다. 예를 들면, 차단층(20)은 약 1 내지 약 8g/m2의 기본 중량을 가질 수 있다. 용융취입 섬유는 바람직하게는 약 10마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 약 6마이크론 미만의 평균 직경을 갖는다. 바람직한 양태에서, 용융취입 섬유는 약 2.5마이크론 미만, 더욱 바람직하게는 약 2마이크론 미만의 평균 직경을 갖는다.
차단층(20)을 위한 섬유의 용융취입은 당 분야에 공지된 방법에 의해 수행될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 용융취입은 압출물을 개별적인 섬유로 쪼개는 공기 스트림의 존재하에 다이 팁(die tip)을 통해서 열가소성 물질을 압출함을 포함한다. 차단층(20) 제조의 경우에, 섬유가 이동하는 벨트 상에서 수집되고 고화되어 부직 섬유 구조물을 형성한다. 용융취입의 바람직한 방법은 개시 내용이 본원에 참고로 인용된 1976년 8월 31일자로 번틴(Buntin) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,978,185 호에 기재되어 있다.
차단층(20)은 웹으로 성형되어 후속 가공을 위해 공급 롤(220) 상에 롤 스톡으로서 권취될 수 있다. 차단층(20)은 도 2에 나타낸 바와 같은 조합 장치(200)에 의해 페이퍼 웹(10)으로 가공될 수 있다. 나타낸 형태에서, 셀룰로즈성 웹(30)은 롤(230)로부터 빼내어질 수 있다. 차단층(20) 및 셀룰로즈성 웹의 겹(30)은, 성분 겹을 밀접한 접촉 상태로 하고, 성분 겹을 압축하여 성분 겹의 수동적 결합을 달성할 수 있는 조합 롤러(250)를 통해 당겨짐으로써 본 발명의 웹(10)으로 조합될 수 있다. 결국, 하나의 양태에서는, 접착제가 사용되지 않고서 겹을 함께 결합시키고, 이러한 겹은 수동적으로, 즉 상기 기재된 바와 같은 수동적인 결합에 의해 함께 유지된다.
페이퍼 웹(10)은 접착 결합, 열 결합, 초음파 결합, 및 엠보싱에 의한 기계적 결합을 비롯한 다양한 능동적 결합의 사용에 의한 것을 포함하여, 당 분야에 공지된 다른 방법에 의해 복수의 겹을 다겹 페이퍼 웹으로 조합시킴으로써 제조될 수 있다. 그러나, 겹을 다겹 웹으로 능동적으로 결합시키는 것은 필요하지 않음이 예상치 않게 밝혀졌다. 대신, 결합은 성분 겹을 본 발명의 다겹 페이퍼 웹으로 조합시에 수동적으로 발생할 수 있다. 예를 들면, 도 2를 참조하면, 조합 롤러(250)에서 충분한 결합이 발생하여 추가의 가공 및 사용을 위해 성분 겹을 밀접한 상태로 유지시킨다. 예를 들면, 페이퍼 웹(10)은 성분 겹이 의도하지 않게 분리되지 않으면서 절단되고, 접히고, 티슈로서 사용될 수 있다. 이러한 놀라운 결과는 열 결합, 접착제 결합, 초음파 결합, 또는 엠보싱에 의한 결합과 같은 결합의 추가 비용을 들이지 않고서도 다겹 페이퍼 웹(10)에 대해 제공된다. 물론, 수동적 결합은 다겹 웹에 상당한 강성을 부가시킬 수 있는 겹 사이에서의 접착제의 사용을 피한다. 강성은 이러한 웹, 특히 미용 티슈 또는 화장실용 티슈로서 사용하기 위한 웹에서 바람직하지 않다.
수동적 결합은 겹 사이의 비교적 적은 결합 세기를 제공하고, 이는 통상의 사용을 위해 겹을 함께 유지시키기에 충분하다. 예를 들면, 접혀서 적층된 티슈로서 사용되는 경우, 본 발명의 페이퍼 웹(10)은 겹의 의도되지 않은 분리를 방지하기 위한 충분한 겹 대 겹의 결합을 나타낸다. 이론에 제한됨이 없이, 웹의 수동적 결합은 물질에 존재하는 정전기 전하 때문일 수 있고, 웹 성분의 상대 습도 수준과같은 다른 요인으로 인해 다소 변화될 수 있는 것으로 생각된다. 또한, 약한 수동적 결합은 차단층(20)의 노출된 섬유의 셀룰로즈성 웹(30)의 접촉 섬유에 대한 기계적 결합 때문일 수 있다. 구성 성분의 암수 부재의 연결에 의해 촉진되는 이러한 기계적 결합은 "후크 및 루프" 패스너와 동일할 수 있다.
다겹 페이퍼 웹으로 혼입되는 통기성 차단층을 가짐으로서 얻게 되는 이점은 티슈를 통해 사용자의 손으로 전달될 수 있는 질병-운반 세균의 확산을 방지함을 포함한다. 예를 들면, 1회의 재채기는 바이러스, 박테리아, 또는 다른 병원균의 강력한 출처인 유체의 수십만 내지 수백만의 소적을 생성할 수 있다. 또한, 통상적인 감기에 대한 유일한 방어책은 그의 확산을 방지하는 것으로 나타난다. 액체 불투과성(즉, 유체의 소적에 대해 불투과성) 층은 티슈에서 성분으로서 사용되는 경우 유체 소적의 전달에 대해 효과적인 차단을 제공함으로써 질병-운반 세균이 통과하는 기회를 감소시키거나 제거한다.
공기로 전달되는 유체 소적의 확산을 단순히 방지하는 것 이외에도, 본 발명의 페이퍼 웹은 재채기 및 코풀기 등과 관련된 행동시 사용자의 손을 건조하게 유지시키는데 마찬가지로 유용하다. 예를 들면, 재채기 또는 코풀기 후에, 닦아내고 세정하게 되면 사용자의 손가락 또는 손이 습윤 상태로 방치될 수 있다. 본 발명의 차단층은 이러한 바람직하지 않은 습윤을 방지할 수 있다. 또한, 어린이의 코 또는 입을 세정하는 어른의 손 및 손가락은 차단층의 액체 불투과성으로 인해 건조하게 유지될 수 있다.
티슈 제품에서의 통기성 차단층의 추가의 이점은 입 또는 코 근방에서 사용되는 통기성, 즉 공기 투과성의 제품의 안전성을 포함한다. 일반적으로, 질식의 가능성으로 인해 코 또는 입 근방에 사용하기 위해서는 공기-불투과성 성분을 갖는 것은 바람직하지 않다. 이러한 문제는 어린이에 의한 공기-불투과성 미용 티슈 제품의 사용과 특히 관련된다. 공기-불투과성 티슈가 부적절하게 사용된다면, 또는 이것이 섭취되어 사용자의 기도에 머무르게 된다면, 질식을 유발시킬 수 있다.
본 발명의 이점은 미용 티슈의 양태에 한정되지 않는다. 예를 들면, 통상적으로 화장실용 휴지라고 지칭되는 화장실용 티슈가 또한 액체 불투과성이 됨으로써 유리할 수 있다. 부드럽고, 가용성인 액체 불투과성 화장실용 티슈는 사용 동안 또는 사용 후에 습윤된 손가락 또는 손의 불쾌한 경험을 제거시킬 수 있다. 또한, 본 발명의 페이퍼 웹은 붕대, 생리대, 기저귀, 위생 냅킨 등의 성분으로서 유용할 수 있다.
바람직한 양태에서, 본 발명의 다겹 페이퍼 웹(30)의 겹은 도 2에 나타낸 장치와 관련하여 상기 개시된 방법에 의해 수동적으로 결합된다. 그러나, 필요에 따라 특정한 양의 접착제 또는 다른 능동적 결합 수단이 첨가되어 성분 겹의 일부분에 추가의 접착을 제공할 수 있다. 예를 들면, 바느질, 엠보싱, 또는 다른 열적 또는 기계적 결합 수단이 사용되어 페이퍼 웹(30)을 일부 또는 모든 페이퍼 웹(30)의 가장자리 근방에서 능동적으로 결합시킴으로써 성분 웹의 바람직하지 않은 분리에 대해 증가된 저항성을 제공할 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 페이퍼 웹(10)은 두 개의 외부 페이퍼 겹(30) 및 상기 개시된 바와 같은 용융취입된 섬유의 부직 웹의 내부 겹(20)으로이루어질 수 있고, 이 때 부직 웹은 외부 티슈 겹의 폭 치수(W2)에 비해 좁은 폭 치수(W1)를 갖는다. 더 좁은 폭 치수(W1)를 갖는 부직물을 두 개의 외부 겹 사이에 위치시킴으로써, 티슈의 두 개의 외부 겹은 한 줄의 접착제에 의한 것과 같이 결합 영역(25)의 가장자리에서 연결될 수 있다. 연결 또는 결합은 접착제의 연속선 또는 접착제의 불연속선(예컨대, 접착제의 점)에 의해 수행될 수 있거나, 개시 내용이 본원에 참고로 인용된 기븐스(Givens)에게 허여되고 통상적으로 양도된 미국 특허 제 5,143,776 호의 교시에 따라 수행될 수 있다. 하나의 양태에서, 접착제는 도 2에 나타낸 바와 같은 프린트 적용기(260)에 의해 기계 방향에서 마주하는 종방향 가장자리를 따라 적용될 수 있다. 프린트 적용기(260)는 그라비어(gravure) 롤러와 같은 롤링 적용기일 수 있거나 분무형 적용기일 수 있거나 당 분야에 공지된 다른 접착제 적용기일 수 있다.
연결은 또한 초음파 결합, 자연적 결합, 또는 당 분야에 공지된 다른 결합 방법에 의한 것일 수 있다. 예를 들면, 내부 겹 또는 겹들의 가장자리가 외부 겹의 가장자리와 동일한 공간에 걸쳐 있다면, 접착 결합은 사용된 접착제 및 부직의 내부 겹의 표면 에너지 특징에 따라 능동적 결합을 제공할 수 없다. 이러한 경우, 기계적 결합은, 예를 들면 다겹 웹의 형성 후에 기계적 결합 단계에서의 기계적 결합에 의한 것이 더욱 바람직할 수 있다. 도 2는 엠보싱 롤러, 초음파 결합 수단, 바느질 수단, 또는 다른 비접착성 결합 방법일 수 있는 기계적 결합 단계(270)를 나타낸다.
도 3은 외부 겹에 비해 작은 폭의 치수를 갖는 부직 겹을 나타내지만, 다른치수의 형태가 가능하고, 유일한 제한은 외부 겹이 특정한 부분, 바람직하게는 하나 이상의 주변 가장자리에서 연결되어야 한다는 것이다. 공정의 비용을 위해서, 바람직한 형태는 예시된 바와 같이, 즉 폭 치수(교차 기계 방향 치수에 상응)를 더욱 작게 하는 것으로 생각된다. 이러한 방식으로, 능동적 결합(예컨대, 접착 결합, 기계적 결합, 자연적 결합 등)은 연속적인 웹의 공정 동안 길이 치수(기계 방향에 상응)에서 연속적으로 수행될 수 있다.
차단층(20)의 기본 중량은 페이퍼 웹(10)의 통기성 및 차단 특성에 영향을 주는 것으로 밝혀졌다. 통기성은 하기 분석 방법 부분에 나타낸 바와 같은 수증기 전달 속도(MVTR)를 측정하기 위한 시험 방법에 따라 측정된다. 차단 특성은 또한 하기 분석 방법 부분에 개시된 상승하는 물 컬럼(Rising Water Column) 시험 방법에서 나타낸 바와 같이 물의 하이드로스태틱 헤드의 측정법에 의해 결정된다.
도 4는 차단층(20)의 섬유 직경이 상이한 페이퍼 웹(10)에 대한, 용융취입 차단층(20)의 MVTR 대 기본 중량의 도표이다. 나타낸 바와 같이, 10마이크론의 평균 섬유 직경을 갖는 차단층에 대해서는, MVTR(gH2O/24hr/m2)이 약 6400(약 4g의 기본 중량에서) 내지 약 4600(15g의 기본 중량에서)의 범위이다. 10마이크론의 평균 섬유 직경에 대해서는 기본 중량이 증가함에 따라 MVTR이 일반적으로 감소되는 것으로 나타난다. 그러나, 약 2마이크론의 섬유 직경에 대해서는, MVTR은 약 5200 내지 약 4500의 범위에서 보다 일관된 모습이었고, 8g/m2내지 15g/m2에서 증가를 나타낸다. 약 4000보다 큰 MVTR 값은 차단층(20)을 미용 티슈로서 사용하기에 적합한 페이퍼 웹(10)으로 안전하게 혼입시키기에 적합한 것으로 간주된다.
도 5는 상이한 차단층(20)의 섬유 직경을 갖는 페이퍼 웹(10)에 대한 용융취입 차단층(20)의 하이드로스태틱 헤드 대 기본 중량의 도표를 나타낸다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 주어진 기본 중량에 대하여 평균 섬유 직경이 낮을수록 차단층(20)을 통한 액체 전달을 유발하기 위해 필요한 하이드로스태틱 헤드가 더 큰 것으로 나타났다. 예를 들면, 4g/m2의 기본 중량에서, 10마이크론의 평균 섬유 직경을 갖는 차단층은 약 0mm H2O의 하이드로스태틱 헤드를 유지한다. 그러나, 동일한 기본 중량에 대하여, 약 2마이크론의 평균 섬유 직경을 갖는 차단층은 약 125mm H2O의 하이드로스태틱 헤드를 유지한다. 이러한 상대적 차이는, 예를 들면 약 15g/m2이하의 다른 기본 중량에 대해서도 적용되고, 이 때 10마이크론 및 2마이크론 직경의 양태는 약 140mm H2O 및 약 160mm H2O를 각각 유지한다.
실시예를 위해서 5개의 샘플의 미용 티슈를 도 1에 나타낸 바와 같은 3겹의 적층체로서 각각 제조하였다. 용융취입된 중심 겹의 차단층을 습식 적층된 셀룰로즈성 티슈 페이퍼의 두 겹 사이에 위치시켰다. 각 샘플을 도 2에 나타낸 바와 같은 단순한 풀기/조합/재권취 장치상에서 능동적 결합을 수행하지 않으면서 제조하였다. 각 샘플은 용융취입된 겹의 기본 중량이 상이한 점을 제외하고는 동일하였다. 3개의 샘플을 각각 4, 6, 8, 10 및 15g/m2의 기본 중량을 갖는 용융취입된 차단층을 갖도록 제조하였다.
셀룰로즈성 티슈 페이퍼 웹을 일반적으로 상기 언급된 미국 특허 제 4,637,859 호의 교시에 따라 공기 건조 공정을 통해 제조하였다. 페이퍼 웹은 겹당 12.7lb/3000ft2(약 21g/m2)의 기본 중량을 가졌고 약 40%의 북부 연질 크래프트(Northern Softwood Kraft)와 약 60%의 유칼립투스(Eucalyptus) 섬유로 이루어졌다. 습윤 상태의 마지막에 펄프 슬러리로 주입되는 첨가제는 건조 페이퍼 1톤당 고형물 약 10lb 비율의 키멘(Kymene) 557H, 및 건조 페이퍼 1톤당 고형물 약 2lb 비율로 주입되는 카복시 메틸 셀룰로즈(CMC, 7MT라는 상표명으로 시판됨)를 포함한다. 키멘 및 CMC 둘 다는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules, Inc.)에서 시판된다.
용융취입된 겹을 1m 폭의 제이 앤드 엠 래보러토리즈 인코포레이티드(J&M Laboratories, Inc.)의 중합체 용융취입 다이를 사용하여 부직 웹으로서 제조하였다. 다이는 직선 1인치당 30개의 구멍을 갖고, 오리피스(orifice)의 직경은 0.16인치이고, 길이 대 직경의 비가 10:1이었다. 엑손 인코포레이티드(Exxon, Inc.)의 3546G 1200MFR 폴리프로필렌 수지를 약 2 내지 2.5마이크론의 평균 직경의 섬유로 압출하였다. 폴리프로필렌의 압출시, 공기 스트림을 충돌시킴으로써 섬유를 가늘게 하였다. 가늘어진 섬유를 진공 보조된 성형 와이어상에 놓고, 여기서 완성된 부직 웹을 형성하였다. 이어서, 본 발명의 웹으로의 추가적 공정을 위해 부직 웹을 롤 스톡으로 권취하였다.
이어서, 두 개의 셀룰로즈성 웹을 도 2와 관련하여 상기 기재된 바와 같이 처리하여, 외부 겹을 용융취입 겹에 의해 분리시켰다. 접착 결합, 열 결합 또는 엠보싱 결합을 사용하지 않았다. 마무리된 웹의 겹을 압력 롤러에 의해 함께 밀접하게 접촉시킴으로서 수동적으로 결합시켰다. 수동적 결합의 결과를 하기에 기재하였다.
하기 표 1은 5개의 샘플에 대한 하이드로스태틱 헤드 및 MVTR 수준을 나타낸다. 상기 개시된 바와 같이, 높은 수준의 액체 불투과성과 함께 높은 수준의 공기 또는 증기 투과성을 조합시키는 것은 본 발명의 예상치 않은 이점이다.
실시예의 용융취입된 겹에 대한 하이드로스태틱 헤드 및 MVTR
기본 중량(g/m2) 하이드로스택틱 헤드(mm H2O) MVTR(gH2O/24hr/m2)
4 125 5200
6 137 5000
8 112 4600
10 160 4700
15 158 5000
"수동적 결합"이라 지칭된 웹의 결합은 성분 겹 사이의 약하지만, 충분한 결합을 생성시켰다. 결합의 수준은 용융취입된 부직물의 기본 중량과는 상관 없는 것으로 나타났다. "충분한" 결합이란, 겹들이 충분한 결합 세기로 함께 결합되어 웹이 사용자에 의해 절단되고, 접히고, 쌓이고, 사용되는 경우 바람직하지 않은 분리가 방지됨을 의미한다.
분석 방법
수증기 전달 속도(MVTR)
MVTR을 본원에 참고로 인용된 ASTM E96에 부분적으로 기초한 방법에 의해 측정하고 gH2O/24hr/m2으로 기록하였다.
이 방법은 하기 개시된 바와 같이 수증기 전달 속도를 측정하기 위한 "건조제 방법"이라 한다. 간략하게 본 방법을 요약하면 다음과 같다. 정해진 양의 건조제(CaCl2)를 테두리가 있는 "컵" 형태의 용기에 담았다. 샘플 물질을 용기의 상부에 놓고 유지 고리 및 가스켓에 의해 단단하게 고정하였다. 이어서, 상기 조립체를 칭량하고 최초 중량으로서 기록하였다. 조립체를 일정한 온도(40℃±3℃) 및 습도(75% RH ±3%)의 채임버에 5시간 동안 방치하였다. 이어서, 조립체를 채임버로부터 제거하고 플라스틱 랩(wrap)으로 밀봉하여 추가의 수분 흡수를 방지하고, 안정이 이루어지는 방의 온도(예를 들면, 20±2℃)에서 30분 이상 동안 평형을 유지시켰다. 조립체를 칭량하여 최종 조립체 중량으로부터 최초 중량을 뺌으로서 CaCl2에 의해 흡수된 수분의 양을 중량 측정에 의해 결정하고, 샘플의 수증기 전달 속도(MVTR)를 평가하는데 사용하였다. 수증기 전달 속도(MVTR)를 하기 수학식 1을 사용하여 계산하고 gH2O/24hr/m2으로 나타냈다. 샘플들을 3회씩 시험하였다. 기록된 MVTR은 가장 가까운 100 단위로 반올림된 3회 분석값의 평균이다. 상이한 샘플에 대해 발견된 MVTR 값의 차이의 중요성은 각 샘플에 대한 3회 시험의 표준 편차에 기초하여 평가될 수 있다.
중량 측정을 수행하기 위한 적합한 분석 저울은 메틀러(Mettler) AE240 또는 동등물(300g 용량) 또는 사르토리우스(Sartorius) 2254S0002 또는 동등물(1000g 용량)을 포함한다. 적합한 샘플 고정 조립체는 GC 셉텀 머티리얼(Septum Material)로 제조된 가스켓[알테크(Alltech) 목록 번호 6528]과 함께 데를린(Derlin)R[맥마스터-카르(McMaster-Carr) 목록 번호 8572K34로부터 구입가능]으로부터 제조된 둥근 컵 및 유지 고리를 포함한다. 컵 입구의 원형의 개구부 면적은 0.0007069m2이었다. 건조제는 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈 리미티드(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.)에서 시판중인 U자 관용의 CaCl2156(제품 번호 030-00525)을 포함한다. 플라스틱 랩은 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)에서 시판중인 사란 랩(Saran Wrap) 또는 동등물을 포함한다. 적합한 환경의 채임버는 일렉트로-테크 시스템즈 인코포레이티드(Electro-Tech Systems, Inc.: ETS)에서 시판중인 모델 506A 또는 동등물이다. 온도 조절기는 ETS 모델 513A 또는 동등물이고, 습도 조절기는 ETS 모델 514 또는 동등물이고, 가열 장치는 매를리 일렉트릭 히팅(Marley Electric Heating) 모델 2512WC(400와트) 또는 동등물이고, 가습기는 ETS 모델 5612B 또는 동들물이다.
CaCl2는 덩어리의 크기가 10번 분자체를 통과하지 않는 정도인 한, 밀봉된 병으로부터 직접 사용될 수 있다. 통상적으로, 병의 위쪽 2/3는 체로 거를 필요가없다. 그러나, 바닥쪽의 1/3은 체에 의해 걸러서 제거해야 하는 미분을 함유한다. CaCl2는 밀폐된 용기로부터 건조없이 사용될 수 있다. 필요한 경우, 200℃에서 4시간 동안 건조될 수 있다.
대표적인 샘플을 시험될 물질로부터 수득해야 한다. 이상적으로는, 존재하는 임의의 변수가 나타나도록 물질의 상이한 영역에서 샘플을 취해야 한다. 각 물질의 3개의 샘플이 이러한 분석을 위해 필요하다.
샘플을 약 1.5"×2.5"의 직사각형 조각으로 잘라야 한다. 샘플이 균일하지 않으면, 통기성이 평가될 면적을 뚜렷하게 표시한다. 샘플이 2-방향성이 아니면, 높은 습도에 노출될 측면을 뚜렷하게 표시한다. 기저귀 및 생리대에 사용된 샘플에 대해서는, 이것은 통상적으로 제품의 흡수 성분 또는 가멘트의 경우에 착용자와 접촉하는 측면이다.
시험의 시작을 위해서, (1) CaCl2약 15g을 칭량하고 MVTR 컵에 담았다. 벤치의 상부에서 컵을 약 10회 또는 필요한 만큼 가볍게 두드려서 CaCl2를 분포시키고 약하게 패킹하였다. CaCl2는 수평이어야 하고 컵 상부보다 약 1cm 낮아야 한다. 1cm의 거리가 달성될 때까지 CaCl2의 양을 조절하였다. 이어서, (2) 높은 습도의 측면을 위쪽으로 하여(요구되는 경우) 샘플을 컵의 상부의 개구부에 걸쳐 두었다. 양호한 밀봉이 이루어지도록 샘플이 개구부를 포개도록 확인하였다. 다음으로, (3) 샘플이 움직이지 않도록 하면서, 컵의 상부에 가스켓 물질 및 유지 고리를 두었다. 유지 고리를 단단히 조이고 컵이 뒤틀리지 않도록 조심하면서 샘플을 컵의 상부에 밀봉하였다. 이어서, (4) 단계 (3)에서 조립된 MVTR 컵을 칭량하였다. 이 중량을 최초 중량으로서 기록하였다. 이러한 절차는 비교적 짧은 시간 내에, 예를 들면 컵당 2분 미만 이내에 수행되어야 한다.
조립체를 칭량한 후에, (5) 샘플을 CT/CH 채임버에 5.0시간(가장 가까운 분단위에서 반올림) 동안 방치하였다. 시간이 경과했을 때, (6) 샘플을 CT/CH 채임버로부터 제거하고, 이를 고무 밴드에 의해 고정된 플라스틱 랩으로 단단히 덮었다. 가장 가까운 분 단위로 샘플 제거 시간을 기록하였다. 안정이 이루어지는 방의 온도에서 30분 이상 동안 평형을 이루게 하였다. 평형화 이후에, (7) 플라스틱 랩 및 고무 밴드를 제거하고 컵을 칭량하였다. 이 중량을 최종 중량으로 기록하였다.
이어서, 하기 수학식 1을 사용하여 MVTR을 gH2O/24hr/m2의 단위로 계산하였다.
MVTR = [(최종 중량-최초 중량) ×24.0]/[0.0007069×5.0(채임버내에서의 시간)]
상기 식에서,
24.0은 24시간 기준으로 자료를 환산하기 위해 사용되고,
0.0007069는 m2단위의 컵 입구의 개구부 면적이고,
5.0은 시간 단위의 시험의 지속 시간이다.
3회의 각 세트에 대한 평균 MVTR을 계산하였다. 각 샘플에 대한 평균 MVTR을 가장 가까운 100 단위로 반올림하였다. 이 값을 물질의 샘플에 대한 MVTR로서 기록하였다.
하이드로스태틱 헤드
하이드로스태틱 헤드를 상승하는 물 컬럼 시험기를 사용하여 측정하였다. 상승하는 물 컬럼 시험기는 증류수가 38.1mm 내경의 컬럼 위로 1분당 254±5mm의 속도로 상승하여 매달린 샘플의 제한된 부위에 적용되는 압력을 점차적으로 증가시키는 방식으로 구성된 장치이다. 최대의 물 수준이 달성되거나 물이 샘플을 투과할 때까지 시험을 계속하였다.
시험을 온도 73℉ ±2.0℉(22.8 ±0.63℃) 및 상대 습도 50 ±2%로 조건화된 방에서 수행하였다. 시험동안 측면 누출을 방지하기 위한 적합한 가스켓 물질(o-고리 유형)을 사용하여 샘플을 컬럼 설치물의 바닥에 고정시켰다. 샘플에 접촉하는 물의 면적은 물 컬럼의 단면적과 동일하였다. 컬럼은 mm로 눈금이 새겨져 있다.
물을 지정된 속도로 물 컬럼의 바닥으로 펌핑하였다. 증류수가 컬럼으로 펌핑될 때, 거울을 사용하여 샘플 바닥을 관측하였다. 물 방울이 샘플로부터 떨어질 때, 눈금이 새겨진 컬럼에서의 높이를 가장 가까운 mm 단위로 기록하였다. 물 방울이 떨어지지 않으면, 최대 값을 기록하였다. 물이 샘플을 즉시 투과하여 전혀 저항을 나타내지 않으면, 값을 0으로 기록하였다.

Claims (20)

  1. 액체 불투과성이고 통기성인 웹을 포함하는 하나 이상의 내부 겹과 마주하는 관계로 수동적으로 결합된 하나 이상의 셀룰로즈성 외부 겹을 포함하는 다겹 페이퍼 웹.
  2. 제 1 항에 있어서,
    셀룰로즈성 겹이 약 10g/m2내지 약 100g/m2의 기본 중량을 갖는 크레이핑된(creped) 페이퍼를 포함하는 페이퍼 웹.
  3. 제 1 항에 있어서,
    셀룰로즈성 겹이 약 15g/m2내지 약 25g/m2의 기본 중량을 갖는 크레이핑된 페이퍼를 포함하는 페이퍼 웹.
  4. 제 1 항에 있어서,
    내부 겹이 부직 웹으로 성형되는 용융취입 섬유를 포함하는 페이퍼 웹.
  5. 제 4 항에 있어서,
    용융취입 섬유가, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리올레핀, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 같은 폴리에스테르, 나일론 같은 폴리아미드, 뿐만 아니라 이들과 다른 열가소성 중합체의 공중합체 및 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 물질로부터 형성되는 페이퍼 웹.
  6. 제 5 항에 있어서,
    내부 겹이 약 1g/m2내지 약 15g/m2의 기본 중량을 갖는 페이퍼 웹.
  7. 제 5 항에 있어서,
    내부 겹이 약 1g/m2내지 약 8g/m2의 기본 중량을 갖는 페이퍼 웹.
  8. 제 5 항에 있어서,
    용융취입 섬유가 약 10마이크론 이하의 평균 직경을 갖는 페이퍼 웹.
  9. 제 5 항에 있어서,
    용융취입 섬유가 약 2.5마이크론 이하의 평균 직경을 갖는 페이퍼 웹.
  10. 제 1 항에 있어서,
    내부 겹이 약 4000gH2O/24hr/m2이상의 수증기 전달 속도(Moisture VaporTransmission Rate: MVTR)를 갖는 페이퍼 웹.
  11. 제 1 항에 있어서,
    내부 겹이 약 5000gH2O/24hr/m2이상의 수증기 전달 속도를 갖는 페이퍼 웹.
  12. 제 1 항에 있어서,
    내부 겹이 약 20mm H2O 이상의 하이드로스태틱 헤드(hydrostatic head)를 유지할 수 있는 페이퍼 웹.
  13. 제 1 항에 있어서,
    내부 겹이 약 40mm H2O 이상의 하이드로스태틱 헤드를 유지할 수 있는 페이퍼 웹.
  14. 제 1 폭을 한정하는 마주보는 가장자리를 갖는 하나 이상의 내부 겹을 포함하는 다겹 페이퍼 웹으로서,
    상기 내부 겹이 둘 이상의 셀룰로즈성 외부 겹 사이에 접촉되어 마주하는 관계로 배치되고, 상기 각각의 셀룰로즈성 외부 겹이 제 2 폭을 한정하는 상응하는 가장자리를 갖고, 상기 내부 겹이 액체 불투과성이고 통기성인 웹을 포함하고, 이 웹이 상기 상응하는 가장자리 근방에서 능동적으로 결합된 페이퍼 웹.
  15. 제 14 항에 있어서,
    능동적 결합이 셀룰로즈성 외부 겹 사이에서 존재하도록 제 2 폭이 제 1 폭보다 큰 페이퍼 웹.
  16. 제 14 항에 있어서,
    결합이 엠보싱, 바느질 또는 다른 기계적 결합 방법에 의해 제공되는 페이퍼 웹.
  17. 제 14 항에 있어서,
    각각의 셀룰로즈성 겹이 약 15g/m2내지 약 25g/m2의 기본 중량을 갖는 크레이핑된 페이퍼를 포함하는 페이퍼 웹.
  18. 제 14 항에 있어서,
    각각의 내부 겹이 부직 웹으로 성형되는 용융취입된 섬유를 포함하는 페이퍼 웹.
  19. 제 16 항에 있어서,
    내부 겹이 약 10마이크론 이하의 평균 직경을 갖는 용융취입된 섬유를 포함하고, 내부 겹이 약 1g/m2내지 약 15g/m2의 기본 중량 및 약 4000gH2O/24hr/m2이상의 수증기 전달 속도를 갖는 페이퍼 웹.
  20. 약 8g/m2이하의 기본 중량을 갖는 용융취입된 부직 웹을 포함하는 하나 이상의 내부 겹과 마주하는 관계로 수동적으로 결합된 하나 이상의 셀룰로즈성 외부 겹을 포함하는 다겹 페이퍼 웹.
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