KR20010086018A - 그물망 흡수성 복합물 - Google Patents

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데이비드지. 마쉬
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용 리
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Abstract

그물망 코어와 섬유층을 갖는 흡수성 복합물이 발표된다. 코어 및 층은 일체로 형성되고 층은 코어의 외향면가 함께 연장된다. 한 구체예에서 복합물은 코어의 외향면에 대향하는 층을 포함한다. 코어는 섬유질 매트릭스 및 흡수 물질을 포함한다. 섬유질 매트릭스는 공극과 공극간 통로를 한정하고, 이들은 복합물 전체에 분포된다. 흡수 물질은 공극내에 위치된다. 습윤시 공극내에 위치된 흡수물질은 공극속으로 팽창가능하다. 복합물을 포함한 흡수 제품도 발표된다.

Description

그물망 흡수성 복합물{RETICULATED ABSORBENT COMPOSITE}
목질 펄프에서 유도된 셀룰로오스 섬유는 기저귀, 실금(incontinence)제품, 여성위생제품과 같은 다양한 흡수제품에 사용된다. 흡수제품은 높은 액체 흡수용 뿐만 아니라 사용중 내구성과 효과적인 유체 취급을 위한 양호한 건조강도 및 습강도 특성을 갖는 것이 필요하다. 셀룰로오스 섬유로 제조된 제품의 흡수용량은 초흡수성 폴리머와 같은 초흡수성 재료를 첨가하여 향상되기도 한다. 당해분야에서 공지된 초흡수성 폴리머는 중량의 5 내지 100배 이상의 양으로 액체를 흡수할 용량을 가진다. 따라서 초흡수성 폴리머의 존재는 셀룰로오스제 흡수제품의 액체 수용용량을 크게 증가시킨다.
초흡수성 폴리머는 액체와 접촉시 액체를 흡수해서 팽윤하므로 지금까지의 초흡수성 폴리머는 전통적인 건식, 공기 방법에 의해 제조된 셀룰로오스 매트에 주로 포함되었다. 셀룰로오스 매트 형성을 위한 습식공정은 흡수성 매트 형성동안 초흡수성 폴리머가 액체를 흡수해서 팽윤하므로 완전한 건조를 위해 상당한 에너지가 필요하기 때문에 상업적으로 사용되지 않았다.
습식공정에 의해 형성된 셀룰로오스 구조는 건식공정으로 형성된 구조보다 탁월한 성질을 보인다. 습식공정에 의한 셀룰로오스 구조의 유체 분포, 보전성 및 심지 특성은 건식 공정에 의한 구조보다 탁월하다. 습식 복합물의 장점과 초흡수성 재료의 고흡수용량을 조합할려는 시도는 초흡수성 재료를 포함한 다양한 습식 흡수성 복합물을 형성시킨다. 일반적으로 이들 구조는 다층 복합물내에 층으로서 분포된 초흡수성 재료를 포함한다. 초흡수성 폴리머는 흡수성 구조에 균일하게 분포되지 않으며 국지화 되므로 이들 복합물은 겔 차단을 받기 쉽다. 액체 흡수시 초흡수성 재료는 응집되어 복합물의 비습윤 부위로 액체를 빨아들이는 것을 막는 젤라틴 덩어리를 형성한다. 수득된 액체가 복합물의 비습윤 부위로 분배되는 것을 막음으로써 겔차단은 섬유질 복합물내 초흡수 재료의 효과적인 사용을 방지한다. 이러한 섬유질 복합물의 감소된 용량은 모세관 및 분배 채널의 협소화 때문이며 이것은 초흡수성 재료의 팽윤을 수반한다. 초흡수성 재료를 포함하는 전통적인 흡수성 코어의 모세관 분배 채널의 손실과 흡수 용량의 감소는 감소된 액체 흡수속도와 연속 액체 공격시 불량한 액체 분포로 입증된다.
따라서, 초흡수성 재료를 포함하며 액체를 효과적으로 흡수하여 복합물 전체로 액체를 빨아들이고 흡수된 액체를 겔차단없이 액체가 효과적으로 흡수되어서 유지되는 흡수성 재료에 분배시키는 흡수성 복합물이 필요하다. 또한, 연속적인 액체 공격시 계속해서 액체를 습득하여 복합물 전체에 분배시키는 흡수성 복합물이 필요하다. 추가로, 습강도, 흡수용량 및 취득, 액체 분배, 부드러움 및 탄성을 포함한 습식공정에 의한 복합물과 관련된 장점을 보이는 초흡수성 재료 함유 흡수성 복합물이 필요하다.
발명의 요약
본 발명의 흡수성 재료를 포함한 그물망 섬유질 흡수성 복합물과 그 형성방법에 관계한다. 흡수성 복합물은 흡수성 재료를 포함하고 3차원 채널 또는 모세관 네트워크를 가지는 섬유질 매트릭스이다. 복합물 그물망은 액체 흡수, 취득, 분배를 향상시키며 동시에 흡수성 재료는 높은 흡수용량을 제공한다. 습강도제가 복합물에 포함되어서 습식 완전성을 제공하며 복합물에 흡수성 재료를 고정하는 역할을 한다.
흡수성 복합물은 안정한 3차원 섬유망과 채널을 포함하여서 액체의 신속한 취득 및 빨아들임을 가능케 한다. 섬유와 채널은 취득된 액체를 복합물 전체에 분배시키고 액체를 복합물내 존재하는 흡수성 재료에 안내하여서 액체가 최종적으로 흡수된다. 액체 도입전, 중 및 후 복합물은 그 완전성을 유지한다. 한 구체예에서 복합물은 습윤시 최초의 체적을 복구시킬 수 있는 치밀 복합물이다.
한가지 측면에서 본 발명은 흡수성 재료를 포함하는 섬유질 매트릭스를 갖는 흡수성 복합물을 제공한다. 섬유질 매트릭스는 공극과 공극사이의 통로를 형성하고, 이들은 복합물 전체에 분포된다. 흡수성 재료는 일부 공극내에 위치된다. 이들 공극내 위치한 흡수성 재료는 공극속으로 팽창가능하다.
한 구체예에서 그물망 흡수성 복합물은 하나 이상의 섬유질층을 포함한다. 이 경우에 복합물은 코어의 외향표면에 인접하며 함께 연장하는 그물망 코어와 섬유질층을 포함한다. 또다른 구체예에서 복합물은 코어의 맞은편 외향 표면상에 층을 포함한다. 복합물의 층들은 적당한 섬유 또는 섬유 조합으로 구성될 수 있으며 그물망 코어 형성에 사용된 섬유와 동일 또는 상이한 섬유로 형성될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에서, 복합물 형성방법과 복합물 함유 흡수 제품 형성방법에 제공된다. 흡수제품은 기저귀, 여성 위생 제품, 성인 실금 제품과 같은 흡수 제품을 포함한다.
본 발명은 흡수성 복합물, 특히 섬유질 매트릭스에 초흡수성 재료를 포함하는 그물망 흡수성 복합물에 관계한다.
도 1 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물 일부의 단면도이다.
도 2 는 본 발명의 습식방법으로 형성된 대표적 그물망 흡수성 복합물 단면의 12배 광학현미경 사진이다.
도 3 은 도 2 의 습식 복합물을 40배 배율로 보여준다.
도 4 는 본 발명의 발포공정으로 형성된 대표적 그물망 흡수성 복합물 단면의 12배 광학현미경 사진이다.
도 5 는 도 4 의 발포공정으로 형성된 복합물을 40배 배율로 보여준다.
도 6 은 본 발명의 습식방법으로 형성된 그물망 흡수성 복합물 단면을 습윤상태에서 8배 배율로 보여준다.
도 7 은 도 6 의 습식 복합물을 12배 배율로 보여준다.
도 8 은 본 발명의 발포공정으로 형성된 그물망 흡수성 복합물 단면을 습윤된 상태에서 8배 배율로 보여준다.
도 9 는 도 8 의 발포공정으로 형성된 복합물을 12배 배율로 보여준다.
도 10 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함한 흡수 구조의 단면을 보여준다.
도 11 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함한 또다른 흡수구조의 단면을 보여준다.
도 12a 및 12b 는 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함한 흡수 제품의 단면을 보여준다.
도 13 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함한 또다른 흡수 제품의 단면을 보여준다.
도 14 는 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함한 또다른 흡수 제품의 단면을 보여준다.
도 15 는 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함한 흡수 구조의 단면을 보여준다.
도 16 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함한 또다른 흡수 구조의 단면을 보여준다.
도 17 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함한 또다른 흡수 구조의 단면을 보여준다.
도 18 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함하는 흡수 제품의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 19 는 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함하는 또다른 흡수 제품의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 20 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함하는 또다른흡수 제품의 일부를 보여주는 단면도이다.
도 21a 및 21b 는 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물의 단면도이다.
도 22 는 본 발명의 복합물을 형성하기 위한 방법과 트윈-와이어 장치를 보여준다.
도 23 은 본 발명의 복합물을 형성하기 위한 방법과 대표적인 헤드박스 어셈블리를 보여준다.
도 24 는 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물과 습득층을 포함한 흡수성 구조물의 단면도이다.
도 25 는 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물과 습득층 및 중간층을 포함한 흡수성 구조물의 단면도이다.
도 26 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물을 포함한 흡수제품의 단면도이다.
도 27 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물과 습득층을 포함한 흡수제품의 단면도이다.
도 28 은 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물과 습득층 및 중간층을 포함한 흡수제품의 단면도이다.
도 29 는 복합물 가장자리를 따른 압축과 복합물내 매트릭스 섬유 비율간의 관계를 보여주는 그래프이다.
도 30 은 복합물 건조 인장강도와 가장자리를 따른 압축간의 관계를 보여주는 그래프이다.
* 부호설명
10... 흡수성 복합물 12... 섬유질 부위
14... 공극 16... 섬유
18... 흡수성 재료 20... 상부 습득층
22... 액체 투과성 판 24... 액체 불투과성 지지판
26... 액체 투과성 티슈 28... 중간층
30... 제3층 40,50... 흡수제품
70,80,90... 구조 72... 저장층
100,110,120... 흡수제품 130... 흡수성 복합물
132,134... 층 200... 트윈-와이어 기계
202,204... 형성 와이어 212... 헤드박스
214... 배플
본 발명의 흡수성 복합물은 흡수성 재료를 포함하는 그물망 섬유질 복합물이다. 흡수성 재료는 섬유질 복합물 전체에 분포되어서 복합물에 의해 습득된 액체를 흡수 및 유지하는 역할을 한다. 선호되는 구체예에서 흡수성 재료는 초흡수성 재료이다. 흡수성 재료에 대한 매트릭스를 형성할 뿐만 아니라 복합물의 섬유는 복합물에 접촉하는 액체를 습득해서 습득된 액체를 흡수성 재료에 분배시키는 안정한 3차원 모세관 또는 채널 네트워크를 제공한다. 본 발명의 복합물은 선택적으로 복합물의 인장강도와 구조적 완전성을 더욱 증가시키는 습강도제를 포함한다.
본 발명의 복합물은 흡수성 재료를 포함하는 섬유질 매트릭스이다. 섬유질 매트릭스는 공극과 공극간 통로를 형성하며, 이들은 복합물 전체에 분포된다. 흡수성 재료는 일부 공극내에 위치된다. 이들 공극내에 위치된 흡수성 재료는 공극으로 팽창가능하다.
흡수성 복합물은 기저귀 및 운동팬츠; 위생 냅킨, 탐폰 및 팬츠 라이너를 포함한 여성 케어 제품; 성인 제품; 타월; 수술용 및 치과용 스폰지; 밴드; 식품운반패드를 포함한 다양한 제품에 사용된다.
복합물은 높은 액체 저장용량을 가지며 고흡수성이므로 액체 저장 코어와 같은 흡수제품에 포함될 수 있다. 이러한 구조물에서 복합물은 하나 이상의 다른 복합물이나 습득 또는 분배층을 포함하는 층과 조합될 수 있다. 한 구체예에서 본 발명은 그물망 저장 코어 위에 놓이며 액체 투과성 판과 액체 불투과성 지지판을 갖는 습득층을 포함한 기저귀와 같은 흡수 제품을 제공한다. 복합물은 액체를 신속히 취해서 분배시킬 수 있으므로 복합물은 습득된 액체의 일부를 아래에 놓인 저장층에 전달하는 액체 취급층 역할을 할 수도 있다. 따라서 한 구체예에서 흡수성 복합물은 저장층과 조합되어서 흡수 제품에 유용한 흡수성 코어를 제공한다.
본 발명의 흡수성 복합물은 그물망 흡수성 복합물이다. "그물망"이란 용어는 액체를 빠르게 습득해서 복합물 전체에 분배시키고 최종적으로 습득된 액체를 복합물 전체에 분포된 흡수성 재료에 전달하는 역할을 하는 채널 또는 모세관을 생성하는 안정한 3차원 섬유 네트워크(섬유질 매트릭스)를 가짐을 특징으로 하는 복합물의 개방성 및 다공성을 의미한다.
본 발명의 그물망 복합물은 개방 및 안정 구조이다. 섬유질 복합물의 안정 및 개방구조는 액체를 습득해서 복합물 전체에 분배시키는데 효과적인 모세관 또는 채널 네트워크를 포함한다. 복합물에서 섬유는 유체를 복합물내 분포된 흡수성 재료에 안내하는 비교적 치밀한 다발을 형성한다. 복합물의 습강도제는 섬유간 결합에 의해 섬유질 구조를 안정시키는 작용을 한다. 섬유간 결합은 액체 침입전, 중 및 후 모세관 또는 채널을 개방상태로 유지시키는 안정한 구조를 복합물에 제공한다. 복합물의 안정한 구조는 초기 액체 침입후 개방상태로 유지되고 후속 액체 침입시 액체를 취해서 분배시키는데 이용되는 모세관을 제공한다.
도 1에서, 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물(10)은 섬유(10)로 구성되며 공극(14)을 형성하는 섬유질부위(12)를 포함하는 섬유질 매트릭스이다. 일부 공극은 흡수성 재료(18)를 포함한다. 공극(14)은 복합물(10) 전체에 분포된다.
본 발명의 대표적인 그물망 복합물이 도 2 내지 9에 도시된다. 이들 복합물은 48중량% 매트릭스 섬유(예컨대, NB 416으로 Weyerhaeuser Co.로부터 구매가능한 남부 소나무), 12중량%의 탄성섬유(예컨대 폴리말레산으로 가교결합된 섬유), 40중량% 흡수성 재료(예컨대 Stockhausen으로부터 구매가능한 초흡수성 재료), 0.5중량%의 습강도제(예컨대 Kymene으로 Hercules로부터 구매가능한 폴리아미드-에피클로로히드린 수지)를 포함한다. 도 2 는 습식공정으로 형성된 본 발명의 복합물 단면을 12배 배율로 보여주는 현미경 사진이다. 도 3 은 40배 배율로 동일한 단면을 보여준다. 도 4 는 발포공정으로 형성된 본 발명의 복합물 단면을 12배 배율로 보여주는 현미경 사진이고 도 5 는 40배 배율로 동일한 단면을 보여준다. 이들 도면에서 복합물의 그물망이 도시된다. 도 3에서 섬유질 부위는 전체 복합물에 연장되어서 채널 네트워크를 형성한다. 흡수성 재료를 포함하는 공극을 포함한 공극 지역은 전체 복합물에 나타나며 복합물의 섬유질 부위와 유체가 통한다. 흡수성 재료는 치밀한 섬유다발로 에워싸인 복합물 공극내에 나타난다.
도 2-5 에 도시된 복합물의 습윤상태 현미경 사진이 도 6-9 에 도시된다. 이들 현미경 사진은 자유 팽윤 조건하에서 합성 소변을 습득한 동결건조된 복합물을 잘라서 획득된다. 도 6 및 7 은 각각 8배 및 12배 배율로 습윤된 습식 복합물의 현미경 사진이고 도 8 및 9 는 각각 8배 및 12배 배율로 습윤된 발포복합물의 현미경 사진이다. 도 6에서, 습윤된 복합물에서 흡수성 재료는 팽윤되어 크기가 증가되어서 앞서 흡수성 재료가 건조복합물에서 점유한 공극을 더 완전히 점유한다.
복합물의 섬유질 매트릭스는 주로 섬유로 구성된다. 일반적으로 섬유는 복합물 총중량에 대해서 20 내지 90중량%, 특히 50 내지 70중량%의 양으로 복합물에 존재한다. 본 발명에서 사용하기 적합한 섬유는 당해분야에서 공지이며 습식 복합물을 형성할 수 있는 섬유를 포함한다.
본 발명의 복합물은 탄성섬유를 포함한다. "탄성섬유"는 복합물에 그물망을 부여하도록 존재하는 섬유이다. 복합물에 탄성섬유를 포함시키면 구조적 완전성 손실없이 액체 흡수시 복합물이 팽창할 수 있다. 탄성 섬유는 복합물에 부드러움을 부여하기도 한다. 추가로 탄성섬유는 복합물 형성공정에서 장점을 제공한다. 탄성섬유를 포함한 습식 복합물로 인한 다공성 및 개방 구조 때문에 이들 복합물은 물을 쉽게 배출시키고 그러므로 탄성섬유를 포함하지 않은 습식 복합물보다 쉽게 탈수 및 건조된다. 복합물은 복합물 총중량에 대해서 5 내지 60중량%, 특히 10 내지 40중량%의 양으로 탄성섬유를 포함한다.
탄성섬유는 셀룰로오스 및 합성섬유를 포함한다. 선호되는 탄성섬유는 화학적으로 강화된 섬유, 구불구불한 섬유, 화학열기계 펄프(CTMP) 및 예비 가수분해된 크래프트 펄프(PHKP)를 포함한다.
"화학적으로 강화된 섬유"는 습식 및 건식 조건하에서 섬유강성을 증가시키는 화학적 수단에 의해 강화된 섬유이다. 섬유는 섬유를 코팅 또는 함침시킬 수 있는 화학적 강화제에 의해 강화될 수 있다. 강화제는 폴리아미드-에피클로로히드린 및 폴리아크릴아미드 수지와 같은 폴리머형 습강도제를 포함한다. 섬유는 예컨대 화학적 가교결합에 의해 섬유구조를 변형시킴으로써 강화될 수도 있다. 화학적으로 강화된 섬유는 섬유내 가교결합된 셀룰로오스 섬유이다.
탄성섬유는 폴리올레핀, 폴리아미드 및 폴리에스테르 섬유와 같은 합성 섬유를 포함한 비셀룰로오스 섬유를 포함할 수 있다. 선호되는 구체예에서 탄성섬유는 가교결합된 셀룰로오스 섬유를 포함한다.
"구불구불한" 섬유는 화학적으로 처리된 셀룰로오스 섬유로서 예컨대 암모니아로 처리된 섬유가 있다.
탄성섬유에 추가적으로 본 발명의 복합물은 매트릭스 섬유를 포함한다. "매트릭스 섬유"는 다른 섬유와 수소결합을 형성할 수 있는 섬유이다. 매트릭스 섬유는 복합물에 강도를 부여하기 위해서 복합물에 포함된다. 매트릭스 섬유는 목질 펄프 섬유, 고정련 셀룰로오스 섬유, 및 팽창된 셀룰로오스 섬유와 같은 고표면적 섬유등의 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 다른 적합한 셀룰로오스 섬유는 목화 솜털, 목화 섬유 및 대마섬유를 포함한다. 섬유 혼합물이 사용될 수도 있다. 복합물은 복합물 총중량에 대해 10 내지 60중량%, 특히 20 내지 50중량%의 양으로 매트릭스 섬유를 포함한다.
본 발명의 복합물은 탄성섬유와 매트릭스 섬유의 조합을 포함한다. 한가지 구체예에서 복합물은 복합물 총중량에 대해서 5 내지 20중량%의 탄성섬유와 20 내지 60중량%의 매트릭스 섬유를 포함한다. 선호되는 구체예에서 복합물은 복합물 총중량에 대해 10 내지 15중량%의 탄성 섬유, 특히 가교결합된 셀룰로오스 섬유와 40 내지 50중량%의 매트릭스 섬유, 특히 목질 펄프 섬유를 포함한다.
셀룰로오스 섬유는 본 발명의 흡수성 성분의 기초성분이다. 셀룰로오스 섬유는 주로 목질 펄프에서 유도된다. 적합한 목질펄프 섬유는 크래프트 및 아황산 공정과 같은 잘 알려진 화학적 공정(후속 표백처리가 될 수 있음)으로부터 수득될 수 있다. 펄프 섬유는 열기계적, 화학열기계적 방법 또는 둘다에 의해 가공될 수 있다. 선호되는 펄프섬유는 화학적 방법에 의해 제조된다. 쇄목 섬유, 재생된 또는 2차 목질 펄프 섬유, 표백 및 비표백된 목질 펄프섬유가 사용될 수 있다. 연목 및 경목이 사용될 수 있다. 목질 펄프 섬유의 선택은 잘 알려져 있다. 이들 섬유는 Weyerhaeuser를 포함한 수많은 회사로부터 구매가능하다. 예컨대 남부소나무로부터 제조된 셀룰로오스 섬유가 Weyerhaeuser Company로부터 CF 416, NF 405, PL 416,FR 516 및 NB 416 으로 구매가능하다.
본 발명의 목질 펄프 섬유는 본 발명에 사용하기에 앞서서 예비처리될 수도 있다. 이러한 예비처리는 섬유에 증기를 가하는 것과 같은 물리적 처리나 다양한 가교제를 사용하여 셀룰로오스 섬유를 가교결합시키는 화학적 처리를 포함한다. 가교결합은 섬유 부피와 탄성을 증가시켜서 섬유 흡수성을 증가시킨다. 일반적으로 가교결합된 섬유는 구불구불하거나 트위스트형이다. 가교결합된 섬유의 사용으로 복합물은 더 탄성적이고 부드럽고 부피가 커질 수 있으며 빨아들이는 효과가 더 양호하고 가교결합된 섬유를 함유하지 않는 복합물보다 치밀화 시키기가 더 용이하다. 남부 소나무로 제조된 가교결합형 셀룰로오스 섬유는 Weyerhaeuse Company로부터 NHB 416으로 구매가능하다. 가교결합된 셀룰로오스 섬유 및 그 제조방법은 미국특허 5,437,418 및 5,225,047 (Graef)에 발표된다.
섬유내 가교결합된 셀룰로오스 섬유는 셀룰로오스 섬유를 가교제로 처리함으로써 제조된다. 미국특허 3,224,966; 3,241,533; 3,932,209; 4,035,147; 3,756,913; 4,689,118; 4,822,453; 3,440,135(Chung); 4,935,022(Lash); 4,889,595(Herron); 3,819,470(Shaw); 3,658,613(Stijer); 4,853,086(Graef)를 참조하시오. 셀룰로오스 섬유는 폴리카르복실산을 포함한 카르복실산 가교제에 의해 가교결합될 수도 있다. 미국특허 5,137,537; 5,183,707; 5,190,563은 가교제로서 3개 이상의 카르복실기를 함유한 C2-C9폴리카르복실산(예컨대 시트르산 및 옥시디숙신산)의 용도를 발표한다.
적당한 요소기초 가교제로는 메틸올화 요소, 메틸올화 고리형 요소, 메틸올화 저급 알킬 고리형 요소, 메틸올화 디히드록시 고리형 요소, 디히드록시 고리형 요소 및 저급알킬 치환형 고리형 요소가 있다. 특히 선호되는 요소기초 가교제는 디메틸히드록시 요소(DMDHU, 1,3-디메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸디논), 디메틸디히드록시에틸렌 요소(DMDHEU, 1,3-디히드록시메틸-4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논), 디메틸올 요소(DMU, 비스[N-히드록시메틸]요소), 디히드록시에틸렌 요소(DHEU, 4,5-디히드록시-2-이미다졸리디논), 디메틸올-에틸렌 요소(DMEU, 1,3-디히드록시메틸-2-이미다졸리디논), 및 디메틸-디히드록시에틸렌 요소(DUI, 4,5-디히드록시-1,3-디메틸-2-이미다졸리디논)을 포함한다.
적당한 폴리카르복실산 가교제는 시트르산, 타르타르산, 말산, 숙신산, 그루타르산, 시트라콘산, 이타콘산, 모노숙신산 및 말레산을 포함한다. 다른 폴리카르복실산 가교제는 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 폴리말레산, 폴리(메틸비닐에테르-코-말레이트) 공중합체, 폴리(메틸비닐에테르-코-이타코네이트) 공중합체, 아크릴산 공중합체 및 말레산 공중합체와 같은 폴리머형 폴리카르복실산을 포함한다. 폴리아크릴산, 폴리말레산, 아크릴산 공중합체 및 말레산 공중합체와 같은 폴리머형 폴리카르복실산 가교제의 사용은 미국특허출원 08/989,697(1997, 12, 12, Weyerhaeuser Company)에 발표된다. 가교제의 혼합물도 사용될 수 있다.
가교제는 가교제와 셀룰로오스 섬유간 결합반응을 촉진할 촉매를 포함할 수도 있다. 적당한 촉매로는 염화암모늄, 황산암모늄, 염화알루미늄, 염화마그네슘및 인함유 산의 알카리금속염과 같은 산성염이 있다.
섬유 예비처리의 예는 계면활성제나 섬유의 표면화학을 변성시키는 다른 액체의 적용을 포함한다. 다른 예비처리는 항균제, 안료, 염료 및 치밀화제 도는 유연제의 포함이다. 열가소성 및 열경화성 수지와 같은 다른 물질로 예비처리된 섬유가 사용될 수도 있다. 예비처리의 조합이 사용될 수 있다. 후처리 공정에서 복합물 형성후 유사한 처리가 적용될 수도 있다.
입자 바인더나 당해분야에 공지된 치밀화제/유연 보조제로 처리된 셀룰로오스 섬유가 본 발명에 사용될 수도 있다. 입자 바인더는 초흡수성 폴리머를 셀룰로오스 섬유에 부착시키는 역할을 한다. 적당한 입자 바인더나 치밀화제/유연제로 처리된 셀룰로오스 섬유와 이를 셀룰로오스 섬유와 조합하는 공정이 다음 특허 및 특허출원에 발표된다: (1) "섬유에 입자를 결합시키는 폴리머형 바인더"라는 명칭의 미국특허 5,543,215; (2) "섬유에 입자를 결합시키는 비-폴리머형 유기 바인더"라는 명칭의 미국특허 5,538,783; (3) "섬유에 입자를 결합시키는 재활성화가 능한 바인더를 서서 제조한 습식 섬유쉬이트"라는 명칭의 미국특허 5,300,192; (4) "재활성화가능한 바인더를 써서 입자를 섬유에 결합시키는 방법"이라는 명칭의 미국특허 5,352,480; (5) "고체적 섬유에 대한 입자 바인더"라는 명칭의 미국특허 5,308,896; (6) "섬유 치밀화를 향상시키는 입자 바인더"라는 명칭으로 1992. 8. 17. 출원된 미국특허출원 07/931,279; (7) "입자 바인더"라는 명칭으로 1993. 8. 17. 출원된 미국특허출원 08/107,469; (8) "섬유에 입자결합"이라는 명칭으로 1993. 8. 17. 출원된 미국특허출원 08/107,219; (9) "섬유에 수용성 입자를 결합시키는 바인더"라는 명칭으로 1993. 8. 17. 출원된 미국특허출원 08/107,467; (10) "입자 바인더"라는 명칭으로 미국특허 5,547,745; (11) "섬유에 입자결합"이라는 명칭으로 1993. 8. 17. 출원된 미국특허출원 08/108,218; (12) "고체적 섬유에 대한 입자 바인더"라는 명칭의 미국특허 5,308,896.
천연 섬유에 추가적으로 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐알콜 및 폴리비닐아세테이트와 같은 합성 섬유가 본 발명의 흡수성 복합물에 사용될 수도 있다. 적당한 폴리올레핀 섬유는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 섬유를 포함한다. 적당한 폴리에스테르 섬유는 폴리에틸렌테레프탈레이트 섬유를 포함한다. 다른 적당한 합성 섬유로는 나일론 섬유가 있다. 흡수성 복합물은 천연 및 합성 섬유의 조합을 포함할 수도 있다.
한 구체예에서 흡수성 복합물은 목질 펄프섬유(Weyerhaeuser NB 416)와 가교결합된 셀룰로오스 섬유(Weyerhaeuser NHB 416)의 조합을 포함한다. 목질 펄프 섬유는 섬유의 총중량에 대해서 10 내지 85중량%의 양으로 존재한다.
흡수성 제품에 포함될 경우에 본 발명의 그물망 흡수성 복합물은 수득된 액체에 대한 저장층 역할을 할 수 있다. 수득된 액체를 효과적으로 유지하기 위해서 흡수성 복합물은 흡수성 재료를 포함한다. "흡수성 재료"는 액체를 흡수하고 복합물의 셀룰로오스 섬유성분보다 큰 흡수용량을 갖는 재료이다. 특히, 흡수성 재료는 소금물(예컨대 0.9% 소금물)에서 자신의 중량보다 5배 이상, 특히 20배 이상, 더더욱 100배 이상을 흡수할 수 있는 수팽윤성 불수용성 폴리머형 재료이다. 흡수성 재료는 복합물 형성 공정에 활용되는 분산매체에서 팽윤가능하다. 한 구체예에서 흡수성 재료는 처리되지 않았으며 분산매체에서 팽윤성이다. 다른 구체예에서 흡수성 재료는 복합물 형성공정동안 물 흡수에 저항하는 코팅된 흡수성 재료이다.
복합물에 존재하는 흡수성 재료의 양은 복합물의 용도에 달려있다. 유아 기저귀용 흡수성 코어와 같은 흡수성 제품에 존재하는 흡수성 재료의 양은 복합물 총중량에 대해 5 내지 60중량%, 특히 30 내지 50중량%이다.
흡수성 재료는 아가, 펙틴 및 구아르검과 같은 천연물질, 합성 하이드로겔 폴리머와 같은 합성물질을 포함할 수 있다. 합성 하이드로겔 폴리머는 예컨대 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리아크릴산의 알카리금속염, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐알콜, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐에테르, 히드록시프로필 셀룰로오스, 폴리비닐 모르폴리논, 비닐 술폰산 폴리머, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐피리딘을 포함한다. 선호되는 구체예에서 흡수성 재료는 초흡수성 재료이다. "초흡수성 재료"는 팽윤하여 수화된 겔(예컨대, 하이드로겔)을 형성함으로써 많은 양의 유체를 흡수할 수 있는 폴리머 재료이다. 다량의 유체 흡수에 추가적으로 초흡수성 재료는 적절한 압력하에서 상당량의 유체를 유지할 수도 있다.
초흡수성 재료는 3가지 부류로 나누어진다. 전분 그래프트 공중합체, 가교결합된 카르복시메틸셀룰로오스 유도체, 및 변성된 친수성 폴리아크릴레이트, 이러한 흡수성 폴리머의 예는 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 비누화된 아크릴산 에스테르-비닐 아세테이트 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 공중합체 또는 아크릴아미드 공중합체, 변성된 가교결합형 폴리비닐알콜, 중화된 자체 가교결합형 폴리아크릴산, 가교결합된폴리아크릴레이트 염, 카르복실화 셀룰로오스 및 중화된 가교결합된 이소부틸렌-말레산 무수물 공중합체이다.
초흡수성 재료는 예컨대 Clariant (Portsmouth, Virginia)로부터 구매가능한 폴리아크릴레이트이다. 이들 초흡수성 폴리머는 다양한 크기, 형태 및 흡수성을 가진다(Clariant로부터 IM 3500, IM 3900으로 구매가능). 다른 초흡수성 재료는 SANWET (Sanyo Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha)와 SXM77(Stockhausen, Greensboro, North Carolina)로 시판된다. 다른 초흡수성 재료는 미국특허 4,160,059; 4,676,784; 4,673,402; 5,002,814; 5,057,166; 4,102,340; 4,818,598에 발표된다. 초흡수성 재료를 포함하는 기저귀와 같은 제품은 미국특허 3,699,103 및 3,670,731에 발표된다.
본 발명의 흡수성 복합물에서 유용한 적당한 초흡수성 재료는 초흡수성 입자와 초흡수성 섬유를 포함한다.
선호되는 구체예에서, 본 발명의 흡수성 복합물은 복합물 제조를 목적으로 비교적 느리게 팽윤하지만 복합물을 포함한 구조의 흡수특성에 악영향을 미치지 않도록 하는 적당한 속도로 팽윤하는 초흡수성 재료를 포함한다. 일반적으로 흡수성 재료의 크기가 작을수록 더 빠르게 액체를 흡수한다.
본 발명의 흡수성 복합물은 습강도제를 포함할 수 있다. 습강도제는 흡수성 복합물에 증가된 강도를 제공하여 복합물의 습식 안전성을 향상시킨다. 복합물 습강도 증가에 추가적으로 습강도제는 초흡수성 재료와 같은 흡수성 재료를 복합물의 섬유질 매트릭스에 결합시키는 작용을 한다.
적당한 습강도제는 National Starch and Chemical Corp. (Bridegwater, NJ)로부터 구매가능한 질소함유기(예, 아미노기)를 가지는 양이온 변성된 전분; 라텍스; 폴리아미드-에피클로로히드린 수지(예, Kymene 557LX, Hercules Inc., Wilmington, DE), 폴리아크릴아미드 수지(미국특허 3,556,932 에 발표된), American Cyanamid Co.(Standford, CT)에 의해 Parez 631 NI로 시판되는 폴리아크릴아미드, 요소 포름알데히드 및 멜라민 포름알데히드 수지, 및 폴리에틸렌이민 수지와 같은 습강도제를 포함한다. 종이분야에서 활용되며 본 발명에서 적용가능한 습강도 수지는 TAPPI 모노그래프 시리즈 제 29 의 "종이 및 판지에서 습강도"(Technical Association of the Pulp and Paper Industry, New York, 1965)에서 발견된다.
일반적으로 습강도제는 복합물 총중량에 대해 0.01 내지 2, 특히 0.1 내지 1, 더더욱 0.3 내지 0.7중량%의 양으로 조성물에 존재한다. 선호되는 구체예에서 본 발명의 복합물 형성에 유용한 습강도제는 Hercules Inc.로부터 Kymene으로 구매가능한 폴리아미드-에피클로로히드린 수지이다. 본 발명에 따라 형성된 복합물의 습 및 건조 인장강도는 습강도제 양이 증가하면 증가된다. 본 발명의 복합물의 인장강도는 실시예 7 에 기술된다.
본 발명의 흡수성 복합물은 50 내지 1000g/㎡, 특히 200 내지 800g/㎡의 기본 중량을 가진다. 더욱 선호되는 구체예에서 흡수성 복합물은 300 내지 600g/㎡의 기본 중량을 가진다. 흡수성 복합물은 0.02 내지 0.7, 특히 0.04 내지 0.3, 더더욱 약 0.15g/㎡의 밀도를 가진다.
한 구체예에서, 흡수성 복합물은 치밀화된 복합물이다. 본 발명의 치밀한 복합물 제조에 유용한 치밀화 방법은 공지이다(미국특허 5,547,541, 미국특허출원 08/859,743 ( 1997, 5, 21, "유연화된 섬유와 유연한 섬유 제조방법", Weyerhaeuser Company)). 본 발명의 치밀화된 흡수성 그물망 저장 복합물은 0.1 내지 0.5, 특히 약 0.15 g/㎤의 밀도를 가진다. 사전건조기 치밀화 공정이 사용될 수도 있다. 흡수성 복합물은 가열된 온도나 실온 캘린더 압연 방법에 의해 치밀화된다(미국특허 5,252,275, 5,324,575).
본 발명의 그물망 흡수성 복합물의 조성은 최종 제품의 필요에 따라 변할 수 있다. 한 구체예에서 본 발명의 흡수성 복합물은 복합물 총중량에 대해서 약 60중량%의 셀룰로오스 섬유(48중량%의 목질 펄프 섬유와 12중량%의 가교결합된 셀룰로오스 섬유), 약 40중량%의 흡수성 재료(예, 초흡수성 재료) 및 약 0.5중량%의 습강도제(예, 폴리아미드-에피클로로히드린 수지, Kymene, 섬유 1톤당 10파운드 수지)를 포함한다.
또다른 측면에서 본 발명은 그물망 흡수성 복합물 제조방법을 제공한다. 본 발명의 그물망 흡수성 복합물은 펄프 가공분야에 공지인 습식 및 발포 공정에 의해 형성될 수 있다. 습식공정의 예는 "섬유에 입자를 결합시키는 재활성화가능한 바인더를 써서 제조한 습식 섬유 쉬이트 "라는 명칭으로 1994. 4. 5. 등록된 미국특허 5,300,192에 발표된다. 습식 공정은 표준교재(Casey, Pulp and Paper. 2판, 1960, Volume Ⅱ, Chapter Ⅷ - 쉬이트형성)에 발표된다. 본 발명의 복합물 형성에 유용한 발포공정은 "발포된 수성 섬유 현탁액으로부터 섬유재료 형성"이란 명칭의 미국특허 3,716,449; 3,839,142; 3,831,273; 3,938,782; 3,947,315; 4,166,090; 4,257,754; 5,215,627 (Wiggins Teape)와 "종이 제조시 섬유현탁매체로서 수성 발포물의 사용" (Foam, Society of Chemical Industry, Colloid and Surface Chemistry Group, R.J. Akers, Ed., Academic Press, 1976, Rad foam공정)에 발표된다.
본 발명의 방법에는 흡수성 재료는 복합물형성동안 복합물에 포함된다. 일반적으로 그물망 흡수성 복합물을 형성하는 방법은 분산매체(예, 수성매체)에 복합물성분을 조합시켜 슬러리를 침적시키고 탈수시켜서 습한 복합물을 형성시킨다. 습한 복합물 건조는 그물망 복합물을 제공한다.
본 발명의 그물망 복합물은 섬유, 흡수성 재료, 및 습강도제를 분산매체에서 조합시켜 제조된다. 한가지 구체예에서 분산매체에서 섬유, 흡수성 재료 및 습강도제를 직접 조합시켜 슬러리가 형성된다. 또다른 구체예에서 분산매체에 섬유와 습강도제를 조합시켜 섬유질 슬러리가 형성되고 이후에 제 2 단계에서 흡수성 재료가 첨가된다. 또다른 구체예에서 섬유질 슬러리가 흡수성 재료를 포함한 제 2 슬러리와 조합되고 조합된 슬러리가 지지부상에 침적된다. 혹은 섬유슬러리 및 흡수성재료를 포함한 슬러리가 트윈 슬라이스 헤드박스와 같은 분할된 헤드박스를 사용하여 다공성 지지부상에 침적되어 두 가지 슬러리가 동시에 지지부상에 침적될 수도 있다.
한 구체예에서 분산매체에서 복합물 성분을 포함하는 슬러리가 다공성 지지부상에 침적된다. 지지부상에 침적된 이후에 분산매체가 침적된 섬유질 슬러리로부터 배출되기 시작한다. 침적된 섬유질 슬러리로부터 분산매체의 제거는 열, 압력, 진공 및 그 조합을 적용하여 계속되어서 그결과 습한 복합물이 형성된다.
본 발명의 그물망 흡수성 복합물은 습한 복합물을 건조시켜서 제조된다. 건조는 남아있는 분산매체를 제거해서 필요한 수분함량을 갖는 흡수성 복합물을 제공한다. 일반적으로 복합물은 복합물 총중량에 대해서 20% 미만, 특히 6 내지 10% 미만의 수분함량을 가진다. 복합물 건조방법은 건조 캔 사용, 공기흐름 및 공기건조기 사용을 포함한다. 펄프 및 종이 산업에서 공지된 다른 건조방법과 장치가 사용될 수도 있다. 건조온도, 압력 및 시간은 사용된 설비와 방법에 달려있다. 본 발명의 그물망 흡수성 복합물 형성을 위한 습식 방법이 실시예 1에 기술된다.
발포방법의 경우에 섬유질 슬러리는 계면활성제를 추가로 포함하는 수성 또는 발포 슬러리이다. 적당한 계면활성제는 당해분야에 공지된 이온성, 비이온성 및 양쪽성 계면활성제이다. 본 발명의 그물망 흡수성 복합물 형성을 위한 발포방법은 실시예 2에 기술된다.
침적된 슬러리에서 흡수성 재료의 중량%는 슬러리내 흡수성 재료, 섬유 밈 습강도제의 총량에 대해서 5 내지 80중량%이고, 섬유는 20 내지 80중량%이고 습강도제는 0.01 내지 2중량%이다. 슬러리에서 흡수성 재료와 섬유의 조합된 중량(즉, 슬러리의 농도)은 흡수성재료, 섬유 및 분산매체의 총량에 대해서 0.05 내지 15중량%이다.
다공성 지지부상에 흡수성 복합물의 성분을 침적하고 탈수시키면 흡수된 물을 가질 수 있어서 크기가 팽창된 흡수성 재료를 포함하는 습한 복합물이 형성된다. 물에 의해 팽윤된 흡수성 재료를 포함한 습한 복합물이 지지부상에 분배되고 물(분산매체)이 제거되고 습한 복합물이 건조된다. 건조는 물로 팽윤된 흡수성 재료를 탈수시켜 크기를 감소시킴으로써 흡수성 재료를 에워싸는 복합물에 공극을 생성시킨다.
본 발명의 방법에서 흡수성 재료는 분산매체에서 자신의 중량보다 20배 미만, 특히 10배 미만, 더더욱 5배 미만의 분산매체를 흡수한다.
여러 가지 이유로 본 발명의 흡수성 복합물을 형성하는데 발포방법이 이득이 된다. 일반적으로 발포방법은 비교적 저밀도와 고인장강도를 둘다 갖는 섬유질 웹을 제공한다. 실질적으로 동일한 성분으로 구성된 웹의 경우에 발포공정으로 형성된 웹은 일반적으로 공기식 웹보다는 큰 밀도를 가지며 습식 웹보다는 작은 밀도를 가진다. 유사하게 발포공정으로 형성된 웹의 인장강도는 공기식 웹보다는 매우 크고 습식 웹의 강도와 유사하다. 또한 발포물 형성 기술의 사용은 공극 크기, 최대화될 공극크기, 섬유의 배향 및 균일분포, 복합물에 다양한 재료(예컨대 습식공정으로는 쉽게 포함될 수 없는 긴 합성 섬유)의 포함을 더 잘 조절할 수 있도록 한다.
그물망 흡수성 복합물은 발포공정, 특히 Ahlstrom Company (Helsinki, Finland)의 공정에 의해 형성될 수 있다. 이 공정은 바람직한 성능을 갖는 제품을 양호한 효율로 제조할 수 있게 한다.
습식공정 및 발포공정에 의한 그물망 흡수성 복합물의 형성은 실시의 1 및 2에 기술된다. 그물망 흡수성 복합물의 흡수성(재습윤, 습득시간, 액체 분배, 건조강도 및 탄성)이 실시예 3 및 4에 기술된다. 대표적인 흡수성 복합물의 액체분배 및 심지역할이 실시예 5 및 6에 기술된다. 본 발명에 따라 형성된 복합물의 인장강도는 실시예 7에 기술된다. 습식 및 발포공정으로 형성된 복합물의 부드러움(예컨대 Taber 강성)이 실시예 8에 기술된다.
액체 습득 및 분배속도와 흡수용량과 같은 흡수성 복합물의 성능에 영향을 주는 한가지 변수는 복합물에서 흡수성 재료의 팽윤정도이다. 본 발명의 방법은 흡수성 재료의 팽윤을 조절 및 변화시킬 수 있다. 흡수성 재료의 팽윤은 가교결합 정도(예컨대, 표면 및 내부 가교결합)와 흡수성 재료에 의해 흡수된 물의 양에 달려있다. 팽윤정도는 흡수성 재료의 종류, 수성환경(예컨대 분산매체 및 습한 복합물)에서 흡수성재료의 농도 및 흡수성 재료가 이러한 환경과 접촉하는 기간을 포함한 여러 가지 인자에 달려있다. 일반적으로 수성 매체내 흡수성 재료의 농도가 낮고 접촉시간이 길수록 흡수성 재료의 팽윤정도는 크다. 흡수성 재료의 팽윤은 흡수제를 냉수에 분산시켜 최소화될 수 있다.
일반적으로 흡수성 재료의 초기 팽윤이 클수록 공극 부피가 더 크므로 결과의 흡수성 복합물의 밀도가 더 낮다. 복합물의 공극부피가 클수록 액체 습득 속도는 더 커지며 일반적으로 복합물의 흡수용량이 더 크다.
복합물의 공극은 흡수성 재료의 수화 및 팽윤(즉, 습한 복합물 형성동안)과 후속의 탈수 및 흡수성 재료의 크기감소(즉, 습한 복합물 건조동안)에 의해 형성된다. 결국 복합물의 밀도는 습한 복합물 형성동안 흡수성 재료가 액체를 흡수해서 팽윤하는 정도와 팽윤된 흡수성 재료를 포함한 습한 복합물이 건조되는 정도에 달려있다. 습한 복합물 형성동안 흡수성 재료에 의해 흡수된 물은 습한 복합물 건조시 흡수성 재료로부터 제거되어 크기가 감소된다. 팽윤된 흡수성재료의 탈수는 섬유질 복합물에 일부 공극을 형성한다.
본 발명의 그물망 흡수성 복합물은 기저귀나 여성용 케어제품과 같은 흡수제품에서 흡수성 코어 또는 저장층으로서 포함될 수 있다. 흡수성 복합물은 단독으로 사용되거나 도 10 및 11에서처럼 하나 이상의 다른 층과 조합으로 저장층으로서 사용된다. 도 11에서 제 3 층(분배층)이 흡수성 복합물(10) 및 습득층(20)과 함께 사용될 수도 있다.
다양한 흡수제품이 흡수성 복합물로부터 제조될 수 있다. 그 예는 기저귀, 여성용 냅킨과 같은 여성용 위생제품, 및 성인용 실금제품이다. 예컨대, 도 12에서 흡수제품(40)은 흡수성 복합물(10)과 위에 놓이는 습득층(20)을 포함한다. 액체 투과성 쉬이트(22)가 습득층(20)위에 놓이며 액체 불투과성 지지쉬이트(24)가 흡수성 복합물(10) 아래에 위치한다. 이러한 흡수성 복합물은 예컨대 기저귀에 사용시 장점이 되는 액체 흡수 성능을 보인다. 본 발명의 그물망 구조는 여러번 젖었을 때 유체 전달 및 흡수를 돕는다. 본 발명의 복합물을 포함하며 기저귀 또는 실금제품으로 사용되는 흡수제품의 경우에 추가로 레그 게더 (leg gathers)를 포함 할 수도 있다.
도 12 의 구조물은 기저귀나 여성용 냅킨과 같은 전형적인 흡수제품을 예시할 목적으로 도시된다. 성인용 실금 흡수 구조물은 도 13 에 도시된다. 제품(50)은 쉬이트(22), 습득층(20), 흡수성 복합물(10) 및 지지 쉬이트(24)를 포함한다. 쉬이트(22)는 액체에 투과성이며 지지 쉬이트(24)는 액체에 불투과성이다. 이러한 구조물에서 극성 섬유질 재료로 구성된 액체 투과성 티슈(26)가 흡수성 복합물(10)과 습득층(20)사이에 위치된다.
도 14에서, 또다른 흡수제품은 쉬이트(22), 습득층(20), 중간층(28), 흡수성 복합물(10) 및 지지 쉬이트(24)를 포함한다. 중간층(20)은 제품 형성에 앞서 조합되는 셀룰로오스 아세테이트와 트리아세틴의 조합과 같은 치밀화된 섬유질 재료를 포함한다. 따라서 중간층(28)은 흡수성 복합물(10)과 습득층(20) 둘다에 결합되어 흡수성 복합물과 습득층이 서로 결합되지 않은 제품보다 구조적 완전성이 높은 흡수제품을 형성한다. 층(28)의 친수성은 층(10,28,20)간에 친수성 차이를 일으키도록 조절될 수 있다.
본 발명의 그물망 흡수성 복합물은 기저귀와 같은 흡수 제품에서 액체취급층으로서 포함될 수도 있다. 이러한 제품에서 복합물은 저장코어 또는 층과 조합으로 사용될 수 있다. 조합시 액체취급층은 저장층의 상부 표면적보다 크거나, 작거나 또는 동일한 상부 표면적을 가질 수 있다. 저장층과 조합으로 그물망 흡수성 복합물을 포함한 대표적인 흡수성 구조물이 도 15 에 도시된다. 도 15에서, 흡수성 구조물(70)은 그물망 복합물(10) 및 저장층(72)을 포함한다. 저장층(72)은 흡수성 재료를 포함하는 섬유층이다. 저장층은 공기식, 습식 및 발포공정에 의해 형성될 수 있다. 저장층은 본 발명의 복합물일 수 있다.
습득층은 그물망 복합물 및 저장층과 조합될 수 있다. 도 16 은 복합물(10) 위에 놓이는 습득층과 저장층(72)을 가진 흡수성 구조물(80)을 보여준다.구조물(80)은 도 17 에 도시된 구조물(90)을 제공하도록 중간층(74)을 포함할 수도 있다. 중간층(74)은 티슈층, 부직층, 공기식 또는 습식 패드 또는 본 발명의 그물망 복합물일 수 있다.
구조물(70,80,90)은 흡수제품에 포함될 수 있다. 도 18-20 에 도시된 흡수제품(100,110,120)은 액체투과성 쉬이트(22), 액체 불투과성 쉬이트(24), 구조물(70,80,90)을 각각 포함한다. 이러한 흡수 제품에서 쉬이트(22)는 지지쉬이트(24)에 연결된다.
또다른 구체예에서, 본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물은 섬유질층을 포함한다. 이 구체예에서 복합물은 코어의 외향 표면에 인접한 섬유질층과 그물망 코어를 포함한다. 섬유질층은 그물망 코어와 일체로 형성되어서 단일 흡수성 복합물을 제공한다. "일체로 형성된"이란 단일 구조물로서 복합물을 제공하는 형성공정에서 제조된 하나 이상의 층을 갖는 복합물을 말한다. 특히 복합물은 코어의 외향 표면에 인접한 제 1 및 제 2 층을 포함한다(즉, 층은 코어의 맞은편 표면과 함께 연장한다). 섬유질층을 갖는 대표적인 흡수성 복합물이 도 21a 및 21b에 도시된다. 도21a에서 흡수성 복합물(130)은 그물망 코어(10)와 층(132)를 포함하고, 도 21b에서 복합물(140)은 그물망 코어(10)와 중간층(132,134)을 포함한다. 코어(10)는 흡수성 재료(18)를 포함하는 공극(14)을 형성하는 섬유질 지대(12)를 포함한 섬유질 매트릭스이다.
이 구체예에서, 본 발명은 두 개 이상의 층을 포함한 단일 구조물인 흡수성 복합물을 제공한다. "단일"은 인접한 층들이 전이지대를 통해 일체로 연결되어서유체가 서로 통하는 인접한 층을 갖는 구조물을 제공하는 복합물 구조를 말한다. 도 21a에서 표면층(132)은 전이지대를 통해 코어층(10)에 일체로 연결된다. 유사하게 도 21b에서 층(132,134)은 전이지대를 통해 코어층(10)에 일체로 연결된다.
복합물에서 전이지대는 복합물의 층을 분리시킨다. 전이지대의 성질은 복합물마다 다르고 복합물내 층마다 다를수 있다. 전이지대는 복합물 성능요건을 만족시키도록 설계될 수 있다. 일반적으로 전이지대는 인접한 층들을 일체로 연결시켜 층간에 친밀한 액체 교환을 허용한다. 전이지대는 한층에서 인접한 층으로 연장되는 섬유를 포함한다. 인접한 층에서 전이지대는 제1층에서 제2층으로 연장된 섬유와 제2층에서 제1층으로 연장된 섬유를 포함한다.
복합물내 전이지대 두께는 다양하다. 본 발명의 흡수성 복합물은 비교적 얇은 전이지대를 포함할 수 있다. 이와 같이 얇은 전이지대를 포함하는 흡수성 복합물은 층간 재료 조성에서 갑작스러운 전이를 한다. 혹은, 한 지대에서 다음 지대로의 전이가 복합물의 비교적 두꺼운 두께에 걸쳐서 일어나도록 복합물은 점차적인 전이지대를 포함할 수 있다. 이러한 복합물에서 각지대의 재료조성이 상당 정도로 상호혼합되어서 꽤 연장된 조성 차이를 가져온다.
복수의 층을 갖는 단일 복합체와 그 형성방법이 국제특허출원 PCT/US97/22342(단일 층형 복합체) 미국특허출원 09/326,213(단일 흡수시스템)에 발표된다.
복합물의 층은 섬유질이며 위에서 언급된 섬유 또는 섬유조합으로 구성될 수 있다. 층의 섬유 조성은 가변적이다. 층은 그물망 코어 형성에 사용된 섬유와 동일또는 상이한 섬유로 형성될 수 있다. 층은 탄성섬유, 매트릭스 섬유 또는 이의 조합으로 형성될 수 있다. 층은 보조적으로 습 또는 건조 강도제를 포함한다. 단일 섬유형, 예컨대 100% 목질 펄프 섬유(예, 남부 소나무 섬유)로 층이 구성될 수 있다. 혹은 목질 펄프 섬유와 가교결합된 섬유 80:20 블렌드, 합성섬유 블렌드, 합성섬유와 셀룰로오스 섬유의 블렌드로 층이 형성될 수 있다.
필요한 특성을 갖는 복합물을 제공하기 위해서 층조성이 변화될 수 있다. 예컨대 높은 액체 심지 용량을 갖는 층을 제공하기 위해서 층은 높은 목질 펄프 섬유 함량을 가진다. 따라서 액체 분배를 위해서 층은 남부 소나무 섬유와 같은 목질 펄프 섬유로 구성된다. 그러나 이러한 층은 더 적은양의 목질 펄프 섬유와 더 많은 양의 가교결합된 섬유를 함유한 층에 비해서 액체 획득속도가 낮다. 높은 액체 획득 속도를 갖는 층을 제공하기 위해서 층은 비교적 높은 가교결합 또는 합성 섬유 함량을 가진다. 그러나 높은 가교결합 섬유 함량 때문에 적은양의 가교결합 함유를 포함한 층에 비해서 액체 분배성이 적다. 액체 획득을 위해 층은 가교결합 섬유와 펄프섬유의 블렌드, 예컨대 30 내지 50중량% 가교결합 섬유와 50내지 7중량% 펄프 섬유를 포함한다. 높은 액체 획득 속도를 갖는 층은 셀룰로오스 섬유와 조합으로 고함량의 합성 섬유(예, PET 섬유 또는 PET 와 열결합성 섬유의 블렌드)를 포함할 수 있다. 한층 또는 두층이 합성 섬유를 포함할 수 있다.
집적된 단일 구조를 제공하기 위해서 복합물의 층은 그물망 코어를 가지도록 형성되기 때문에 복합물의 총특성은 코어 및 층 성분의 적절한 선택에 의해서 최적화될 수 있다. 복합물 성능을 더욱 최적화하기 위해서 제 1 및 제 2 층의 성질이조절 및 변화될 수 있다. 제1층과 제 2층의 조성은 동일한 필요는 없다. 동일 또는 상이한 섬유로 층이 형성될 수 있다. 발포방법으로 형성된 조성물의 경우에 층의 기본 중량이 독립적으로 조절 및 변화될 수 있다. 층의 기본중량은 코어의 기본중량에 대해 변화된다. 발포 방법에서 섬유가 공급되어 형성지지부상에 침적되는 속도를 조절함으로써 기본중량이 변화될 수 있다. 예컨대, 섬유 공급을 위한 펌프 속도변화가 복합물의 기본 중량을 조절한다. 따라서 한 구체예에서 흡수성 복합물은 그물망 코어, 제 1 및 제 2층을 포함하며, 각 층은 상이한 기본중량을 가진다. 층의 기본 중량은 습식 방법으로 형성된 흡수성 복합물의 경우에도 변화될 수 있다.
층은 습식 및 발포 방법에 의해 그물망 코어와 일체로 형성될 수 있다. 일반적으로 그물망 코어와 층을 포함한 복합물은 코어와 층성분을 포함한 섬유질 슬러리를 동시에 침적시킴으로써 형성될 수 있다. 형성 지지부상에 섬유질 슬러리의 침전은 분할 또는 멀티슬라이스 헤드박스를 포함한 표준장치에서 수행될 수 있다.
흡수성 복합물은 Rotoformer, Fourdrinier 및 트윈-와이어 기계를 포함한 제지기를 사용하여 형성될 수 있다. 단일층을 갖는 흡수성 복합물은 Rotoformer 및 Fourdrinier기계에 의해 형성되며 두 개의 층을 포함한 복합물은 트윈-와이어 기계에 의해 형성될 수 있다. Rotoformer 기계를 사용하여 흡수성 복합물을 형성하는 방법이 실시예 9에 발표된다. 형성된 흡수성 복합물의 성능이 실시예 10-15에 발표된다. Rotoformer 기계를 사용하여 형성된 흡수성 복합물은 와이어-면 섬유질 층을 포함한다. 층의 두께와 복합물의 구조는 흡수성 물질을 전달해서 섬유 원액과 혼합하는 헤드박스 살포기의 위치에 의해 조절될 수 있다. 일반적으로 살포기가Rotoformer 드럼에서 흡수성 물질을 섬유 원액에 깊게 도입할수록 층은 더 얇아진다. 역으로 드럼으로부터 원거리에서 흡수성 물질을 섬유 원액에 도입함으로써 더 두꺼운 층이 형성될 수 있다.
트윈-와이어 구성(즉, 트윈-형성 와이어)를 포함하는 공정 및 장치에 의해 흡수성 복합물이 형성될 수 있다. 복합물 형성을 위한 대표적인 트윈-와이어 기계가 도 22에 도시된다. 도 22에서 기계(200)는 복합물 성분이 침적되는 트윈-형성 와이어(202,204)를 포함한다. 기본적으로 섬유질 슬러리(124)는 헤드박스(212)에 도입되고 헤드박스 출구에서 형성 와이어(202,204)상에 침적된다. 진공 요소(206,208)는 와이어(202,204)상에 침적된 섬유질 슬러리를 탈수시켜서 부분 탈수된 웹을 제공하고, 이것은 부분 탈수된 웹(126)으로서 기계의 트윈-와이어 부위를 떠난다. 웹(126)이 와이어(202)를 따라 계속 이동하고 추가 진공요소(210)에 의해 계속 탈수되면 습한 복합물(120)이 형성되고, 이것은 건조수단(216)에 의해 복합물(10)로 건조된다.
필요한 제품 구성에 따라 트윈-와이어 공정에서 여러 위치중 한 지점에서 흡수성 물질이 섬유질 웹에 도입될 수 있다. 도 22에서 위치(2,3,4) 또는 와이어(202,204)를 따라 다른 위치에서 흡수성 물질이 부분 탈수된 웹에 도입된다. 형성되어 와이어(202,204)를 따라 이동하는 부분 탈수된 웹에 흡수성 물질이 도입될 수 있다. 흡수성 물질은 와이어 폭을 가로질러 측부방향으로 이격된 노즐에 의해 부분 탈수된 섬유질 웹에 분사된다. 노즐은 흡수성 물질 공급원에 연결된다. 노즐은 다양한 위치(도 22에서 위치(2,3,4))에 위치될 수 있다. 예컨대 도 22에서 노즐은 위치(2)에 위치되어서 흡수성 물질은 와이어(202,204)상의 부분 탈수된 웹에 분사한다.
흡수물질 도입 위치에 따라서 복합물 형성을 위한 트윈-와이어 방법은 섬유질 층을 갖는 복합물을 제공할 수 있다. 복합물은 외향 표면과 함께 연장하는 섬유질 층을 포함할 수 있다. 이러한 섬유질 복합물은 다층 경사 형성기 또는 헤드박스 지대가 있는 트윈-와이어 형성기에서 형성될 수 있다. 이러한 방법은 특수 고안된 성질을 가지며 필요한 성질을 갖는 복합물 획득을 위한 성분을 함유한 층형 복합물을 제공할 수 있다.
예컨대 층(132)을 갖는 복합물(130)과 층(132,134)을 갖는 복합물(140)이 기계(200)에 의해 형성될 수 있다. 층(132,134)이 동일한 성분을 포함하는 복합물의 경우에 단일 섬유 공급물(124)이 헤드박스(212)에 도입된다. 상이한 성분을 포함한 층(132,134)을 갖는 복합물을 형성하기 위해서 헤드박스(212)는 상이한 조성을 갖는 섬유 공급물(124a, 124b, 124c)은 도입하기 위한 하나 이상의 배플(214)을 포함한다. 이러한 방법에서 상이한 성분을 포함하고 상이한 기본 중량 및 성질을 가지도록 상부 및 하부층이 형성될 수 있다.
한 구체예에서 위에서 설명한 성분을 사용하여 발포물-형성 방법에 의해 그물망 복합물이 형성된다. 발포물-형성 방법에서 다중층을 가지며 흡수성 물질을 포함하는 섬유질 웹이 다중 섬유질 슬러리에서 형성될 수 있다. 발포물-형성 방법은 트윈-와이어 형성기에서 실시될 수 있다.
본 방법은 다양한 다층 복합물(예컨대 3층 복합물)을 제공할 수 있다. 3개의층을 갖는 복합물은 섬유로 형성된 제1층(합성섬유, 셀룰로오스 또는 바인더 섬유); 섬유나 초흡수성 물질과 같은 다른 흡수물질로 형성된 중간층; 섬유로 형성된 제3층을 포함한다. 이러한 복합물은 구별되는 층은 갖거나 층간에 점차적인 전이지대를 가질 수 있다는 점에서 본 발명의 방법은 융통성이 크다.
중간층을 갖는 섬유질 웹 형성방법은 다음 단계를 포함한다 :
(a) 수성 분산 매체에 섬유와 계면활성제를 포함한 제1 포옴 섬유질 슬러리를 형성하고 ;
(b) 수성 분산 매체에 섬유와 계면활성제를 포함한 제2 포옴 섬유질 슬러리를 형성하고 ;
(c) 제 1 형성요소(형성 와이어)를 제 1 경로에 이동시키고,
(d) 제 2 형성요소를 제 2 경로에 이동시키고;
(e) 제 1 포옴 슬러리를 제 1 경로에 이동하는 제 1 형성요소와 접촉시키고;
(f) 제 2 포옴 슬러리를 제 2 경로에 이동하는 제 1 형성요소와 접촉시키고;
(g) 제 3 물질이 제 1 또는 제 2 형성요소와 접촉하지 않도록 제 3 물질을 제 1 슬러리와 제 2 슬러리 사이에 통과시키고;
(h) 제 1 및 제 2 형성 요소를 통해 슬러리로부터 거품과 액체를 빼내어 제 1 및 제 2 거품 슬러리와 제 3 물질로부터 섬유질 웹을 형성하는 단계.
본 방법은 트윈-와이어 형성기, 특히 수직 형성기, 더더욱 수직 하향 트윈-와이어 형성기에서 수행된다. 수직 형성기에서 형성요소의 경로는 수직이다.
본 방법 실시에 유용한 수직 하향 트윈-와이어 형성기가 도 23에 도시된다.도 23에서 형성기는 폐쇄된 제1 단부(상부), 폐쇄된 제 1 및 제 2 측부와 내부공간을 갖는 형성기가 있는 수직 헤드박스 어셈블리를 포함한다. 형성기의 제2단부(저부)는 제 1 및 제 2 형성요소(202,204)와 형성 닢(213)을 이동시킴으로써 형성된다. 형성기의 폐쇄된 제 1 단부, 폐쇄된 제 1 및 제 2 측부에 의해 형성된 내부공간과 제 1 및 제 2 형성요소는 제 1 단부로부터 제 2 단부쪽으로 연장된 내부구조(230)를 포함한다. 내부구조는 한 측부에 제 1 공간(232)과 다른 측부에 제 2 공간(234)을 형성한다. 형성기는 제 1 섬유/거품 슬러리를 제 1 공간에 도입하는 수단(243) 및 공급원(242)과 제 2 섬유/거품 슬러리를 제 2 공간에 도입하는 수단(245) 및 공급원(244)과 제 3 물질을 내부 구조에 도입하는 수단(247) 및 공급원(246)을 포함한다. 제 1 및 제 2 슬러리로부터 거품을 빼내어 웹을 형성하는 수단(흡입박스(206,208)이 헤드박스어셈블리에 포함된다.
트윈 와이어 형성기는 적어도 제 3 물질을 내부구조에 도입하는 수단을 포함한다.
일반적으로 내부구조를 통해 도입된 재료가 제 1 및 제 2 형성요소와 직접 접촉하지 않도록 형성기의 내부구조(230)가 형성요소에 대해 위치된다. 따라서 슬러리가 형성요소와 접촉한 후 제 1 및 제 2 슬러리 사이의 내부구조를 통해 재료가 도입되고 슬러리로부터 액체 및 거품이 빠지기 시작한다. 이러한 구성은 초흡수성 물질을 도입하고 제 3 물질이 초흡수성 물질 함유 슬러리 및 층형 구조 형성에 특히 유리하다. 형성된 복합물의 성질에 따라서 제 1 및 제 2 섬유/거품 슬러리는 서로 그리고 제 3 재료와 동일 또는 상이하다.
형성요소를 통해 제 1 및 제 2 슬러리로부터 거품을 빼내서 형성요소상에 웹을 형성하는 수단이 헤드박스 어셈블리에 또한 포함된다. 거품을 배내는 수단은 흡입 롤러, 압축 롤러와 같은 수단을 포함한다. 한 구체예에서 제 1 및 제 2 흡입박스 어셈블리가 제공되고 형성요소로부터 내부구조 맞은편 면에 장착된다(박스(206,208)참조).
복합물 신축성 및 유연성은 위생 흡수제품에 복합물을 도입하는데 적합한지 여부를 결정하는 인자이다. 복합물 신축성은 복합물을 압축하는데 필요한 힘인 복합물 가장자리 링 크러쉬로 표시된다. 복합물이 개인 위생제품에 포함되는 경우에 링 크러쉬 값은 400-1600 그램/인치이다. 복합물의 유연성은 복합물 가장자리 압축을 포함한 다양한 매개변수로 표시될 수 있다. 가장자리 압축(EC)은 복합물을 압축하는데 필요한 힘을 기본 중량으로 보정한 값이다. 개인 위생제품에 포함되는 경우에 복합물은 400-1600g의 링 크러쉬 값과 300 내지 600 gsm이 기본중량을 가진다.
복합물 조성을 조절함으로써 필요한 신축성 및 유연성이 성취된다. 복합물 성분의 양과 비율을 조절하여 신축성 및 유연성이 조절 및 최적화된다. 복합물은 세가지 기본 성분; (1) 흡수성 물질; (2) 가교결합된 셀룰로오스 섬유; (3) 매트릭스 섬유를 포함한다. 복합물에서 흡수물질(초흡수성 물질) 또는 가교결합 섬유의 비율이나 양을 증가시키면 복합물의 신축성 및 유연성이 증가된다. 역으로 매트릭스 섬유(펄프 섬유)의 양을 증가시키면 신축성 및 연성이 감소된다.
적당한 신축성 및 연성을 갖는 본 발명의 복합물은 30 내지 80중량% 흡수물질, 10 내지 50중량% 가교결합 섬유, 5 내지 30중량% 매트릭스 섬유를 포함한다.
한 구체예에서 복합물은 40 내지 70중량%, 특히 60중량%의 초흡수성 물질, 20 내지 50중량%, 특히 30중량%의 가교결합 섬유; 5 내지 20중량%, 특히 10중량%의 매트릭스 섬유를 포함한다. 50중량% 미만의 초흡수성 물질을 포함한 복합물의 경우에 가교결합 섬유: 매트릭스 섬유의 비율은 1:1이상, 특히 2:1이다.
또다른 구체예에서 복합물은 70중량% 초흡수성 물질과 30중량% 섬유를 포함한다. 한 구체예에서 섬유는 1:1 이상, 특히 2:1의 가교결합 섬유: 매트릭스 섬유 비율을 갖는 매트릭스 섬유(남부 소나무)와 가교결합 섬유의 블렌드이다.
또다른 구체예에서 복합물은 0.50내지 1.0㎜의 평균 입자직경을 갖는 초흡수성 폴리머 입자를 포함한다.
실시예 17-19는 본 발명에 따라 형성된 복합물의 신축성 및 유연성을 보여준다. 실시예 17의 복합물은 핸드쉬이트로서 형성되고 실시예 18의 복합물은 거품-형성 공정에 의해 트윈-와이어 형성기에서 형성된다. 초흡수성 폴리머 입자크기가 복합물의 신축성 및 연성에 미치는 효과가 실시예 20에 발표된다.
신축성 및 연성에 추가적으로 본 발명의 복합물은 구조적 완전성을 보여준다. 복합물의 구조적 완전성은 인장강도로 표시될 수 있다. 개인 위생 흡수제품에 사용하기 적합한 복합물은 50g/인치 이상의 습인장강도를 갖는다. 기계가공을 위해서 복합물은 450g/인치 이상의 건조인장강도를 가진다.
일반적으로 인장강도가 증가하면 복합물의 링 크러쉬값이 증가한다. 링 크러쉬와 건조 인장강도의 관계가 도 30에 제시되는데, 건조 인장강도가 증가하면 가장자리 링 크러쉬는 크게 증가한다. 복합물의 기본중량과 건조 인장강도간에 상관관계가 없지만 밀도와 건조 인장강도간에는 상관관계가 존재한다.
실시예 21에 복합물의 인장강도와 가장자리 압축강도가 제공된다.
본 발명의 복합물은 유리한 유체 성질을 보인다. 유체 성질은 액체 획득 속도, 심지능력 및 재습윤성으로 표시된다. 획득 속도와 재습윤성, 구속되지 않은 수직 심지 높이, 새들 획득 속도, 분배 및 심지 높이가 실시예 22에 발표된다.
본 발명의 복합물은 기저귀와 같은 흡수제품에 흡수성 코어 또는 저장층으로서 포함된다. 복합물은 단독으로 또는 하나 이상의 다른 층과 조합으로 사용되어서 유용한 흡수 구조가 된다.
그물망 코어와 섬유질 층을 갖는 흡수성 복합물을 포함시킨 흡수 재료가 도 24 및 25에 도시된다. 도 24a에서 구조물(150)은 상부 획득층(20)과 조합으로 저장층으로서 사용되는 복합물(130)(코어(10)와 층(132))을 포함한다. 도 24b는 복합물(130)과 획득층(20) 및 인접한 층(132)을 포함한 구조물(100)을 보여준다. 도 24c에서 획득층(20)과 복합물(140)을 포함한 구조물(170)이 도시된다.
흡수성 복합물과 획득층의 조합을 포함한 구조물에 추가적으로 구조물은 분배층을 포함할 수 있다. 도 25a는 중간층(분배층, 30)이 획득층(20)과 복합물(130)사이에 배치된 구조물(180)을 보여주며 도 25b와 25c는 각각 층(30)을 갖는 구조물(190, 200)을 보여준다.
복합물(130,140)과 구조물(150,160,170,180,190,200)은 흡수물품에 포함될 수 있다. 흡수물품(210,220,230)(도 26a-26c); 도 27a-27c에 도시된 흡수물품(240,250,260); 도 28a-28c에 도시된 흡수물품(270,280,290)은 액체 투과대면 쉬이트(22), 액체 불투과 지지쉬이트(24), 복합물(130,140) 및 구조물(150, 160, 170,180,190,200)을 포함한다. 이러한 흡수성 물품에서 대면 쉬이트는 지지쉬이트에 연결된다.
실시예 1: 습식방법에 의해 그물망 흡수성 복합물 형성
본 발명에 따라 형성된 습식 복합물은 당해 기술분야에서 공지된 표준 습식장치를 써서 제조된다. 물에서 0.25 내지 3%의 농도를 갖는 표준 목질 펄프 섬유 와 가교결합된 펄프섬유(각각 건조된 복합물 총량에 대해서 48중량%와 12중량%)의 혼합물 슬러리가 형성된다. 농도는 슬러리의 총중량에 대해서 슬러리에 존재하는 섬유의 중량%로 정의된다. 이후에 Kymene과 같은 습강도제(조성물 총중량에 대해 0.5%)가 섬유질 혼합물에 첨가된다. 마지막으로 흡수성 재료(건조된 복합물 총중량에 대해 40중량%)가 슬러리에 첨가되고, 슬러리가 철저하게 혼합된후 와이어망상에 분배되어서 습한 복합물을 형성한다. 습한 복합물은 복합물 중량에 대해 9 내지 15중량%의 수분함량으로 건조되어서 흡수성 복합물을 형성한다.
다양한 기초중량을 가진 흡수성 복합물이 당해분야에 공지전 사전-또는 사후-건조 치밀화 방법에 의해 형성된 복합물로부터 제조된다.
실시예 2: 발포방법에 의해 그물망 흡수성 복합물 형성
실험실 규모의 Waring 블렌더에 4L 물이 채워지고 펄프 섬유가 첨가된다. 단시간 동안 혼합물이 블렌딩된다. 이후에 가교결합된 셀룰로오스 섬유가 펄프섬유에 첨가되고 1분이상 블렌딩 되어서 가교결합된 섬유를 개방시키고 두 가지 섬유를혼합시킨다. 결과의 혼합물은 0.07 내지 12중량%의 고체를 포함한다.
혼합물을 용기에 넣고 수초간 공기를 가두는 블레이드로 블렌딩 한다. 계면 활성체(Incronan 30, Croda, Inc.)가 블렌딩된 혼합물에 첨가된다. 섬유 1g당 약 1g의 활성 계면활성제 고체가 첨가된다. 상승하는 거품으로부터 믹서 블레이드 높이를 느리게 상승시키는 동안 혼합물이 블렌딩된다. 약 1분후 혼합이 종료되고 초흡수제가 첨가되고 추가 1/2분간 일정한 믹서 블레이드 높이에서 혼합이 재개된다. 결과의 거품-섬유 혼합물은 초기 혼합물 부피의 3배 정도 체적을 가진다.
경사진 확산판을 갖는 쉬이트 몰드에 혼합물이 신속하게 부어진다. 이후에 플레이트가 몰드에서 제거되고 거품-섬유 높이를 감소시키기 위해서 강한 진공이 적용된다. 가시적인 거품의 대부분이 사라진 이후에 진공이 중단되고 결과의 쉬이트가 몰드에서 제거되고 형성 와이어를 따라 슬릿 코치위로 통과되어서 과잉의 거품과 물을 제거한다.
이후에 건조오븐에서 쉬이트가 건조되어 수분이 제거된다.
실시예 3: 그물망 흡수성 복합물의 습득시간
본 발명의 그물망 흡수성 복합물(복합물A)의 습득시간이 구매가능한 기저귀(기저귀 A, Kimberly-Clark)와 비교된다.
테스트는 코어와 액체 취급층이 제거된 시판 기저귀(Kimberly-Clark)에 대해 수행되었다. 테스트 기저귀는 흡수성 복합물을 기저귀에 삽입하여 제조된다.
테스트에 사용된 수용액은 National Scientific 으로부터 RICCA라는 상품으로 구매가능한 합성 소변이다. 합성 소변은 135meq/L 나트륨, 8.6meq/L 칼슘,7.7meq/L 마그네슘, 1.94중량% 요소(총 중량에 대해) 및 기타 성분을 함유한 소금 용액이다.
흡수성 구조물의 샘플은 구조물의 코어 센터를 결정하고 액체 적용지점을 위해 전방으로 1인치 측정하고 그 지점을 "X"라 표기함으로써 준비된다. 샘플이 준비된후 플라스틱 베이스(4 3/4인치 ×19 1/4인치)상에 샘플을 두고 샘플 상부상에 펀넬 습득판(4인치 ×4인치 플라스틱판)을 놓고 플레이트 구멍을 "X"위에 위치시킴으로써 테스트가 수행된다. 펀넬 습득판 상부에 1400g의 도넛이 위치되고 그곳에 펀넬(4인치 직경)이 부착된다. 100mL 합성 소변을 펀넬에 붓고 액체가 펀넬에 처음 도입되는 시간부터 액체가 펀넬의 바닥으로부터 샘플속으로 사라지는 시간을 측정함으로써 액체습득시간이 결정된다. 측정된 시간은 제 1 액체 침입에 대한 습득시간이다. 1분간 대기후 제 2 100mL 소변이 펀넬에 첨가되고 제 2 침입에 대한 습득시간이 측정된다. 추가 1분간 대기후 제 3 침입에 대한 습득시간을 측정한다. 기저귀 A와 복합물 A에 대해서 3가지 연속적인 100mL 액체 침입에 대한 습득시간이 표 1 에 요약된다.
표 1
습득시간 비교
침입 습득시간(초)
기저귀 A 복합물 A
1 45 10
2 60 11
3 75 10
표 1에서 알 수 있듯이 공기식 저장 코어를 포함한 시판 기저귀보다 본 발명의 흡수성 복합물에 의해 액체가 더 빨리 습득된다. 이 결과는 공기식 코어가 본발명의 복합물만큼 빠르게 액체를 흡수하지 못함을 보여준다. 시판 기저귀는 또한 연속 액체 침입시 습득률에서도 감소를 보인다. 이에 반하여 본 발명의 복합물은 연속 액체 침입으로 복합물이 계속 액체를 흡수할 때 비교적 일정한 습득시간을 유지한다. 본 발명의 흡수성 복합물은 초기 침입의 경우에 시판 기저귀보다 약 4배정도 빠른 제 3 습득시간을 보인다. 이 결과는 습식 복합물이 공기식 저장코어 에 비해서 더 큰 심지역할과 모세관 역할을 함을 보여주며 그물망 흡수성 복합물의 성능이 탁월함을 보여준다.
실시예 4: 그물망 흡수성 복합물의 습득률과 재습윤
본 발명의 흡수성 복합물(A1-A4)에 대한 습득시간과 재습윤이 시판 기저귀(기저귀 A, Kimberly-Clark)와 비교된다. 복합물 A1-A4는 복합물이 건조되는 방식에서 차이가 난다.
각 복합물에 대한 기본 중량과 복합물내 초흡수성 재료의 양(중량% SAP)을 포함한 시험 복합물의 성질이 표 2 에 요약된다.
시판 기저귀(Kimberly-Clark)에 대해 테스트가 수행된다. 시험 기저귀는 복합물을 기저귀에 삽입시켜 제조된다.
아래에 기술된 다중 투여 재습윤 테스트에 따라 습득시간과 재습윤이 측정된다.
다중 투여 재습윤 테스트는 3번의 액체 적용후 흡수 구조물로부터 방출된 합성 소변의 양을 측정하여 3번의 액체 투여가 제품속으로 빨려들어가는데 걸리는 시간을 측정한다.
테스트에 사용된 수용액은 실시예 1의 RICCA(National Scientific)이다.
미리 중량을 단 흡수 구조물 샘플이 구조물 코어 중심을 결정하고, 액체적용 지점을 위해 전방으로 1인치 측정하고, 그 지점을 "X"로 표시함으로써 제조된다. 액체 적용 펀넬(최소 100mL 용량, 5-7mL/s 유속)이 "X"지점에서 샘플 표면위 4인치 지점에 위치된다. 샘플이 준비된후 다음과 같이 테스트가 수행된다. 샘플을 평탄하게 하고 부직 측부를 위로 올린다. 펀넬이 100mL 합성 소변을 재운다. 투여링(5/32인치 스텐레스강, 2인치 내경 ×3인치 높이)이 샘플상에 표시된 "X"상에 위치된다. 투여링내에 제 1 합성 소변이 적용된다. 스톱워치를 사용하여 펀넬 밸브가 개방되는 시간부터 액체가 투여링 바닥에서 제품속으로 들어가는 시간까지 초단위로 액체 습득시간이 기록된다. 제 1 투여후 20분 대기시간 동안 여과지 무게를 단다(19g-22g Whatman #3, 11.0㎝, 테스트 2시간 이전에 실내 습도에 노출된). 무게를 단 여과지를 습윤 영역 중심에 올려놓는다. 원통형 추(8.9㎝ 직경, 9.81b) 가 여과지 상부에 올려진다. 2분후 추를 제거하고 여과지 무게를 달고 중량변화를 기록한다. 이 과정을 두차례 이상 반복한다. 제 2 합성 소변이 기저귀에 적용되고 습득시간이 측정되고 2분간 샘플상에 여과지를 올려놓고 중량변화를 기록한다. 제 2 투여동안 건조 여과지 중량은 29-32g이고 제 3 투여동안 여과지 중량은 39-42g이었다.
3번의 투여동안 액체가 제품속에 흡수되는데 필요한 시간(초)으로서 액체 습득시간이 기록된다. 결과는 표 2 에 요약된다.
각 액체 투여후 여과지에 흡수되는 액체의 양(즉 습한 여과지 중량과 건조여과지 중량의 차이)으로서 재습윤이 기록된다. 결과는 표 2 에 요약된다.
표 2
습득시간과 재습윤 비교
복합물 SAP 기본중량 습득시간(초) 재습윤(g)
%(w/w) (gsm) 침입1 침입2 침입3 침입1 침입2 침입3
A1 49.4 568 16 19 26 0.1 0.4 2.4
A2 38.3 648 17 19 22 0.1 0.7 2.5
A3 35.9 687 29 26 27 0.2 0.2 0.7
A4 38.8 672 17 18 21 0.1 0.3 0.9
시판 공기식 코어 40.0 625 34 35 39 0.1 4.0 12.6
표 2에서 알 수 있듯이 본 발명의 복합물(복합물 A1-A4)에 대한 습득시간이 시판 코어보다 훨씬 빠르다.
본 발명 복합물(복합물 A1-A4)의 재습윤은 다른 코어보다 훨씬 적다. 본 복합물은 비교적 적은 재습윤량을 초기에 보이지만 제 3 침입후 시판 코어는 상당한 재습윤량을 보인다. 이에 반하여 복합물 A는 계속해서 적은 재습윤량을 보인다.
실시예 5: 그물망 흡수성 복합물의 수평 및 수직 심지능력
그물망 흡수성 복합물(복합물 A)의 심지 특성이 시판 기저귀 저장 코어(기저귀 B, procter & Gamble)에 비교된다.
수평 심지(Wicking) 테스트는 액체가 선택된 거리를 수평으로 빨아들이는데 걸이는 시간을 측정한다. 이 테스트는 한 단부가 액체조와 접촉하는 수평면상에 샘플 복합물을 놓고 액체가 선택된 거리를 이동하는데 걸리는 시간을 측정함으로써 수행된다. 펄프 쉬이트로부터 샘플 복합물 스트립(40㎝×10㎝)이 절단된다. 쉬이트가 기계방향을 가지면 40㎝ 길이의 스트립이 기계방향에 평행하도록 절단이 이루어진다. 10㎝ 폭의 스트립의 한 단부에서 시작하여 스트립 모서리로부터 4.5㎝지점에 제 1 성분이 표시되고 5㎝ 간격으로 전체 길이를 따라 선이 그어진다(0㎝,5㎝, 10㎝, 15㎝, 20㎝, 25㎝, 30㎝, 35㎝). 고랑의 대향측부 밖으로 연장된 수평날개를 가지며 중심 고랑을 가진 수평 심지능력 장치가 준비된다. 각 날개의 지탱받지 않는 모서리는 도랑 내부 모서리와 동일 높이에 위치된다. 각 날개의 단부상에 플라스틱 연장부가 위치되어서 각 날개를 수평 위치로 지탱한다. 이후에 도랑이 합성 소변으로 채워진다. 이후에 샘플 복합물 스트립이 4.5㎝ 지점에서 부드럽게 구부러져서 스트립에서 약 45° 각도를 형성한다. 이후에 스트립이 수평으로 놓이고 구부러진 단부가 도랑내 액체에 접촉하도록 스트립이 날개상에 놓인다. 4.5㎝ 벤드로부터 5㎝ 복합물상에 표시된 제 1 성분에 액체가 도달하는 시기부터 액체이동시간이 측정된다. 이후에 액체 전방의 50%가 표시된 간격(5㎝, 10㎝)에 도달할 때 5㎝ 간격으로 시간이 기록된다. 도랑내 액체 높이는 테스트동안 추가 합성 소변을 채워서 일정하게 유지시킨다. 수평이동시간 결과는 표 3 에 요약된다.
표 3
수평 이동시간 비교
거리(㎝) 이동시간(초)
기저귀 B 복합물 A
5 48 15
10 150 52
15 290 134
20 458 285
25 783 540
30 1703 1117
35 - 1425
상기 결과는 본 발명의 흡수성 복합물이 종래의 공기식 코어에 비해서 수평이동시간이 개선되었음을 보여준다. 복합물 A의 경우 이동시간은 종래의 기저귀 코어의 50%이다. 따라서 복합물 A의 수평이동시간은 시판 저장코어보다 1.5 내지 3배 빠르다.
수직이동시간 테스트는 액체가 수직으로 선택된 거리를 이동하는데 걸리는 시간을 측정한다. 이 테스트는 샘플 복합물을 수직으로 매달고 한 단부는 액체조와 접촉시키고 액체가 선택된 거리를 이동하는데 걸리는 시간을 측정하여 수행된다. 테스트에 앞서서 샘플 복합물(10㎝×22㎝)을 절단하고 스트립 모서리에서 1㎝, 11㎝, 16㎝, 21㎝ 지점에 선을 긋는다. 샘플은 50% 상대습도 및 23℃에서 12시간 사전조절되고 이후에 테스트 될 때까지 샘플백에 저장된다. 샘플 복합물은 길이방향으로 수직 배향되고 1㎝ 지점에서 상부 모서리로부터 클램핑되어 하부 모서리가 합성 소변조에 접촉된다. 스트립이 액체와 접촉하는 순간부터 시간이 기록된다. 심지 전방의 5%가 5㎝, 10㎝, 15㎝, 20㎝에 도달하는데 걸리는 시간이 기록된다. 수직 이동시간 결과가 표 4 에 요약된다.
표 4
수직 이동시간 비교
거리(㎝) 이동시간(초)
기저귀(B) 복합물 (A)
5 20 6
10 못쓰게 됨 54
15 - 513
20 - 3780
수평 이동시간 결과처럼 복합물 A는 시판 코어에 비해서 더 큰 수직 이동속도를 보여준다. 이 결과는 또한 본 발명의 복합물이 종래의 공기식 복합물에서 더큰 습인장강도를 가짐을 보여준다.
실시예 6 : 그물망 흡수성 복합물의 액체 분배
이 실시예에서 그물망 흡수성 복합물(복합물 A)에서 액체의 분배가 두가지 시판 기저귀(기저귀 A,B)의 분배와 비교된다. 테스트는 기저귀 코어가 습득된 액체를 분배하는 용량을 측정한다. 완벽한 분배는 평균에서 0% 편차를 보인다. 이상적인 액체 분배는 4개의 분배지대에 적용된 액체의 균일한 분배를 가져온다(즉, 각 지대에서 25%).
액체 분배는 실시예 4 에 기술된 다중 투여 재습윤 테스트를 받은 샘플의 상이한 지대의 무게 측정에 의해 결정된다. 기본적으로 마지막 재습윤후 기저귀 날개가 제거되고 4개의 동일한 길이의 분배지대로 절단된다. 이후에 각 지대의 무게를 측정하여 포함된 액체의 양을 결정한다.
본 발명의 액체 분배결과는 이상적인 경우에 접근한다. 이 결과는 시판 저장 코어가 침입 지점 근처에 액체를 축적하지만 그물망 흡수성 저장 코어를 통해 액체는 효과적으로 분배됨을 보여준다.
실시예 7 : 그물망 흡수성 복합물의 습 건조 인장강도
건조 패드 인장 테스트가 4인치 ×4인치 4각 테스트 패드에 대해서 두 개의 대향면을 따라 건조 테스트 패드를 클램핑 함으로써 수행된다. 클램프 사이에 약 3인치의 패드길이가 가시적이 되게 남겨진다. 이후에 Instron 테스트기에서 샘플을 수직으로 당기고 측정된 인장강도가 N/m 단위로 기록된다. 인장강도를 기본 중량 g/㎡으로 나눔으로써 인장강도가 인장지수 Nm/g을 전환된다.
습인장테스트는 합성소변에 10분간 담그고 5분간 액체를 배출하고 샘플을 수평 저그(jug)에 둠으로써 수행된다. 샘플의 대향 단부를 파지하고 Instron 테스트기에서 수평으로 당겨진다. 습인장강도는 인장강도를 기본중량 g/㎡으로 나눔으로써 인장지수 Nm/g으로 전환된다.
섬유 1톤당 2d서 100파운드로 Kymene의 양을 증가시키면 건조인장강도가 0.1에서 0.66 Nm/gk으로, 습인장강도가 1.5에서 2.4Nm/g으로 증가한다.
실시예8 : 그물망 흡수성 복합물의 Taber 강성
본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물의 강성이 Taber 강성 방법에 의해 측정된다. 복합물은 습식 및 거품 방법에 의해 형성된다. 이들 복합물은 매트릭스 섬유(48중량%, Wayerhaeuser Co.로부터 NB 416으로 구매가능한 남부 소나무), 탄성 섬유(12중량%, 폴리말레산으로 가교결합된 섬유) 및 흡수성 재료(40중량%, Stockhausen으로부터 구매가능한 초흡수성 재료)를 포함한다. 습식복합물과 거품방식으로 형성된 복합물중 하나는 추가로 습강도제(0.5중량%, Hercules로부터 Kymene으로 구매가능한 폴리아미드-에피클로로히드린)를 포함한다.
거품방법으로 형성된 복합물의 강성은 습식 복합물보다 매우 낮다. 또한 습식 복합물의 경우에 습강도제의 포함은 복합물의 강성을 증가시킨다.
실시예 9 : 그물망 흡수성 복합물 형성 : 대표적 습식 방법
이 실시예는 Rotoformer 제지기를 사용하여 그물망 복합물을 형성하기 위한 대표적인 습식방법을 보여준다.
요약하면 물에 흡수물질 및 섬유를 함유한 슬러리가 Rotoformer 헤드박스에도입된다. 전통적인 방식을 섬유 슬러리가 헤드박스에 도입된다. 흡수성 슬러리는 살포기 세트로 구성된 분산 장치를 사용하여 도입된다. 살포기는 흡수성 슬러리 공급원의 공급을 받는 헤더로부터 공급을 받는다. 분산장치는 Rotoformer 헤드박스상에 장착되며, 살포기는 헤드박스 섬유원액에 삽입되어서 흡수성 슬러리가 섬유 원액에 대해서 흐르게 한다. 이와 같이 역전된 흡수성 슬러리 흐름은 흡수성 재료와 섬유를 흡수성 재료가 섬유 원액과 동일한 방향으로 흐를 경우보다 더욱 효과적으로 혼합되게 한다.
흡수물질은 물에든 슬러리로서 Rotoformer 헤드박스에 도입된다. 흡수물질을 헤드박스에 도입하는 한가지 방법은 조절된 속도로 냉각수가 공급되는 펌프의 입구에 직접 부착된 펀넬을 포함하는 혼합 시스템이다. 펀넬은 흡수성 물질 공급원으로부터 전달된 건조 흡수 물질과 물을 받아들여서 흡수물질과 물을 담는 폰드를 형성한다. 물이 펀넬에 전달되는 속도와 거의 동일한 속도로 펀넬로부터 헤드박스로 흡수성 슬러리가 펌프질된다. 이러한 시스템은 물에 대한 흡수제의 노출을 최소화시킨다. 흡수성 슬러리는 10초 미만 이내에 10-50 피트 도관을 통해 혼합시스템으로부터 헤드박스에 전달된다.
Rotoformer 헤드박슬 섬유원액이 90gpm(갤론/분)으로 흐르고 흡수성 슬러리(1-2.6% 고형물)가 10gpm으로 흐른다. 헤드박스로의 섬유원액 흐름 개시와 분산장치로의 흡수성 슬러리의 도입 이전에 물이 분산장치에 흘러서 섬유가 살포기를 차단하는 것을 방지한다. 섬유의 목표 기준 중량에 도달하면 흡수제 계량 시스템이 개시되고 흡수성 슬러리가 헤드박스에 도입된다. 한 구체예에서 목표 섬유 기준 중량은 370 gpm(g/㎡)이고 생산속도는10fpm(ft/분)이다. 비교적 느린 생산속도는 평판 베드 건조기의 비교적 제한된 건조용량의 결과이다.
섬유와 흡수제를 포함하는 헤드박스 내용물이 형성와이어 상에서 침전되고 탈수되어서 습한 복합물이 형성된다. 이후에 복합물 총 중량의 9 내지 15%의 수분함량으로 습한 복합물이 건조되어서 대표저인 그물망 흡수성 복합물이 형성된다.
다양한 기본 중량을 갖는 흡수성 복합물이 공지된 예비- 또는 후-건조 치밀화 방법에 의해 형성된 복합물을 써서 제조될 수 있다.
실시예 10-15는 대표적인 그물망 흡수성 복합물 형성방법을 보여준다.
실시예 10
실시예 9에 기술된 대로 복합물이 형성된다. 이 복합물은 60중량% 섬유와 40중량% 흡수물질을 포함한다. 섬유 원료는 80중량% 표준 목질 펄프 섬유(Weyerhaeuser Company에서 FR416으로 판매되는 건조된 남부 소나무)와 20중량% 가교결합된 펄프 섬유의 혼합물이다. 흡수 물질은 사용에 앞서 미입자 제거를 위해 300μ메쉬로 걸를 Stockhausen사 SXM77인 가교결합된 폴리아크릴레이트이다. 복합물은 또한 섬유 1톤당 25파운드의 습강도제(폴리아크릴아미드-에피클로로히드린 수지, Hercules, Kymene 557LX)를 포함한다.
하중 적용없이 단일 닢을 사용하여 압연함으로써 흡수성 복합물의 목표 밀도가 달성된다.
형성된 복합물의 성능(복합물 B)이 실시예 16에서 표 5 및 6에 제시된다.
실시예 11
복합물이 25 fpm에서 압연된다는 것을 제외하고는 실시예 10에 따라 복합물이 형성된다.
형성된 복합물의 성능 데이터가 실시예 16의 표 5 및 표 6에서 제시된다(복합물 C).
실시예 12
복합물의 습강도제 양이 섬유 1톤당 12.5파운드로 감소되고 표준 목질 펄프 섬유가 건조안된 FR 416섬유인 것을 제외하고는 실시예 11에 따라 복합물이 형성된다.
형성된 복합물(복합물 D)의 성능데이터가 실시예 16의 표 5 및 표 6에서 제시된다.
실시예 13
복합물이 치밀화 되지 않은 것을 제외하고는 실시예 12에 따라 복합물이 형성된다.
형성된 복합물(복합물 E)의 성능데이터가 실시예 16의 표 5 및 표 6에서 제시된다.
실시예 14
목질 펄프 섬유가 한번 건조된 FR 416 섬유인 것을 제외하고는 실시예 12에 따라 복합물이 형성된다.
형성된 복합물 F의 성능데이터가 실시예 16의 표 5 및 표 6에서 제시된다.
실시예 15
복합물내 섬유의 양이 약 80중량%로 증가되고 복합물내 존재하는 흡수제의 양이 약 20중량%로 감소되는 것을 제외하고는 실시예 12에 따라 복합물이 형성된다.
형성된 복합물 G의 성능데이터가 실시예 16의 표 5 및 표 6에서 제시된다.
실시예 16
실시예 10-15에서 제조된 복합물(B-D)의 성능이 표 5 및 표 6에서 요약된다. 복합물의 액체 심지능력, 흡수 용량, 습 및 건조인장강도, 습강도가 표 5에서 종래의 핸드 쉬이트와 비교된다. 종래의 핸드 쉬이트는 제시된 복합물에 필적할 만한 기본 중량 및 밀도를 가지며 60중량% 섬유(25% 가교결합 섬유와 75% 표준 목질 펄프 섬유), 40중량% 초흡수성 물질, 섬유 1톤당 12.5파운드 Kymene을 포함한다. 표 5에서 제시된 결과는 3가지 측정치의 평균이며, 인장값의 경우에 4 개의 측정치의 평균이다. "MD"는 복합물 기계방향, "CD"는 기계가도 방향이다. 심지값은 실시예 5 에 따라 획득되며 습 및 건조 인장강도값은 실시예 7 의 방법에 의해 획득된다. 습강도값이 계산되고 건조 인장값에 대한 습 인장값의 비율로서 정의된다. 물질 유속(g/분/g)은 액체가 15㎝ 스며드는데 필요한 시간으로 나뉘어진 복합물 (22㎝×5㎝)의 중량 습득값을 측정함으로써 결정된다.
표 5
성능 특성
복합물의 흡수 용량이 표 6 에 제시된다. 용량 테스트에서 복합물의 일부(즉, 10㎠)가 1% 식염수 용액에 담겨진다. 샘플이 액체를 흡수해서 10분간 팽윤하게 한다. 10분 팽윤 전후 복합물 중량의 차이가 용량(㏄/g)이다.
표 6
흡수 용량
복합물 용량(㏄/g)
B 16.9
C 16.9
D 20.4
E 21.5
실시예 17 : 그물망 흡수성 복합물 : 습식 핸드쉬이트의 신축성 및 연성
본 발명에 따라 형성된 그물망 흡수성 복합물의 신축성 및 연성이 엣지방향 링 크러쉬 방법에 의해 측정된다. 이 방법에서 일정 길이의 복합물(약 12인치)이 실린더로 되고 단부가 부착되어서 복합물의 폭(약 2.5인치)와 동일한 높이를 갖는 실린더를 제공한다. 엣지 방향 링 크러쉬는 복합물 실린더 높이를 절반으로 감소시키기에 충분한 물체를 복합물 링 상부에 첨가하여 측정된다. 복합물의 신축성이 클수록 높이 감소에 필요한 무게가 감소된다. 엣지 방향 링 크러쉬가 측정되고 질량(g)으로 기록된다. 엣지 방향 압축(EC)은 g/gsm단위로 기록된 링 크러쉬이다.
다음은 링 크러쉬 방법에 대한 기술이다.
샘플 : 6.35㎝(2.5인치) ×30.5㎝(12인치)
3중분석(A,B,C)
방법
1) 복합물 기계방향(MD)의 길이방향으로 샘플을 3개 절단한다.
2) 50% 상대 습도 또는 주변조건에서 2시간 샘플을 컨디셔닝한다.
3)외부에 와이어(wire)면을 보유하는 개별 샘플을 루프에 만드는데, 2개의 근접 말단은 임의의 겹침없이 만나게 된다. 말단은 4개의 스테이플러를 사용하여 상부, 하부, 중간에 2번 결합시킨다. 상부와 하부 스테이플러는 각 엣지로부터 0.3-0.5cm이어야 하고, 중간 스테이플러는 각각으로부터 그리고 상부와 하부 스테이플러로부터 2cm이내여야 한다. 최종적으로, 각 스테이플러가 섬유부분만 통과하도록 담보한다.
4) 부드러운 수평면에 바닥 플래튼(platen)을 설치한다.
5) 상부와 하부 플래튼 사이에 가장자리 끝을 따라 그리고 중심부위에 샘플을 위치시킨다.
6) 상부 플래튼의 중심에 100-g 중량(또는 500-중량)을 부드럽게 위치시키고, 3초 대기한다.
7) 이후, 3초 간격으로 3개의 100-g 중량을 더 위치시킨다.
8) 고리가 3초 간격동안 원 높이의 50%이상 붕괴되면, 이에 필요한 중량의 총량을 기록한다, 다시 말하면, 상부 플래튼의 중량과 다른 합해진 중량을 더한다.
9) 합해진 중량이 샘플을 붕괴시키지 못한다면, 조심스럽게 4개의 100-g 중량을 제거한다.
10) 다른 500-g 중량(들)을 부드럽게 추가하고, 3초 대기한다.
11) 고리가 3초 간격동안 원 높이의 50%이상 붕괴되면, 이에 필요한 중량의 총량을 기록한다, 다시 말하면, 상부 플래튼의 중량(들)을 더한다.
12) 각 사이클당 한번씩 500-g 중량의 수를 증가시키면서 6-11 단계를 반복한다.
13) 다른 레플리케이트(replicate)에 대하여 5-11 단계를 반복한다.
14) 10g에 가장 근접하게 분쇄한 gㆍf에서 레플리케이트의 평균중량을 기록한다.
계산:
고리 붕괴 평균중량=(중량 A + 중량B + 중량C)/3
대표적인 복합물은 습식과 발포(foam) 방법으로 만들어진다. 대표적인 복합물은 20인치 X 20인치 핸드시트 주형을 이용하여, 핸드시트로 만들어진다. 복합물에 대한 목표 기본 중량은 400g/㎡이다. 제조후 일관성을 25 내지 35%정도까지 증가시키기 위하여, 5개의 블랏트(blotter)와 1개의 진공 코우치(couch)를 이용한다. 흡습성 물질의 팽창을 감소시키기 위하여, 분산매체로 냉각수를 사용한다. 복합물은 150℃로 건조시킨다. 달리 언급하지 않는 경우, 각 복합물은 습윤 지력 증강제(폴리아미드-에피클로로히드린 수지, KyemeneR, 10lb/ton fiber, Hercules)와 흡습성 물질(고흡습성 물질, Stockhausen, 복합물 전체중량의 40% 중량)을 함유한다. 복합물은 다양한 양의 매트릭스 섬유(서던 파인, Weyerhaeuser Co., NB416), 합성 섬유, 다른 물질을 함유한다.
가장자리끝 고리 붕괴로 부드러움을 평가한 대표적인 복합물의 조성물은 하기와 같다.
컨트롤 복합물: 40wt% 고흡습성 물질과 60wt% 매트릭스 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 1. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 발포-형성된 복합물.
복합물 2. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 3. 40wt% 고흡습성 물질, 15wt% 매트릭스 섬유, 45wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 4. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 화학열기계 펄프(CTMP)로 구성되는 습식 복합물.(Svenska Cellulosa Aktiebolaget, Sewden).
복합물 5. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 고다공성 섬유(HPZ)로 구성되는 습식 복합물.(Buckeye Corp., Memphis, TN).
복합물 6: 60wt% 고흡습성 물질과 40wt% 매트릭스 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 7. 60wt% 고흡습성 물질, 20wt% 매트릭스 섬유, 20wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 8-1. 40wt% 고흡습성 물질(크게 선별된 SXM-77, 0.05-1.00mm, SXM-77, Stockhaeusen), 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 8-2. 40wt% 고흡습성 물질(잘게 선별된 SXM-77, 0.208-0.355mm), 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 8-3. 40wt% 고흡습성 물질(선별되지 않은 SXM-77), 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 8-4. 40wt% 고흡습성 물질(크게 선별된 고흡습제, 0.05-1.00mm), 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 9. 40wt% 고흡습성 물질 및 석회(25wt%)로 피복된 60wt% 매트릭스 섬유(NB416)(Weyerhaeuser, T-757)로 구성되는 습식 복합물.
복합물 10. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유(T-757), 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물.
복합물 11. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 교차결합된 섬유 및 침전된 탄산칼슘(10wt%)으로 피복된 30wt% 매트릭스 섬유(NB416)(Weyerhaeuser, MT-10)로 구성되는 습식 복합물.
복합물 12. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 교차결합된 섬유, 30wt% 합성 섬유(PET 섬유, 스트레이트 T-224)(Hoechst Celanese Corp., Charlotte, NC)로 구성되는 습식 복합물.
복합물 13. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 교차결합된 섬유, 30wt% 합성 섬유(PET 섬유, 두르르 말린 T-224)로 구성되는 습식 복합물.
복합물 14. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 교차결합된 섬유, 30wt% 셀룰로오스 아세테이트로 구성되는 습식 복합물.
복합물 15. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물. 계면활성제 RW-150(Union Carbide Corporation)이발포 과정에 포함된다.
복합물 16. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물. 계면활성제 QS-15(Union Carbide Corporation)가 발포 과정에 포함된다.
복합물 17. 40wt% 고흡습성 물질과 60wt% 매트릭스 섬유로 구성되는 습식 복합물. 탈결합제인 Quaker 224C(Quaker Chemical Corp., Conshohken, PA)가 발포 과정에 포함된다.
복합물 18. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물. 탈결합제인 Quaker 224C가 발포 과정에 포함된다.
복합물 19. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물. 상기 복합물은 웹을 "S"형태로 2개의 근접 직경(1인치) 롤(roll)에 운반하여 웹(web)을 70% 일관도까지 부분적으로 건조시키고, 이후 완전 건조시켜 만든다.
복합물 20. 40wt% 고흡습성 물질, 30wt% 매트릭스 섬유, 30wt% 교차결합된 섬유로 구성되는 습식 복합물. 복합물은 상기 복합물내 수분을 건조제거하기 전에, 에탄올로 처리한다.
대표적인 복합물의 조성물은 표7에 요약제시한다.
표7. 대표적인 흡습 복합물 조성물
SuperabsorentMaterial Matrix Fiber(%) Crosslinked Fiber(%) Other Material(%)
Control 40 60
1 40 30 30 Foam formed
2 40 30 30
3 40 15 45
4 40 30 30 CTMP
5 40 30 30 HPZ
6 60 40
7 60 20 20
8-1 40 30 30 Large SXM-77
8-2 40 30 30 Small SXM-77
8-3 40 30 30 SXM-77
8-4 40 30 30 Large screenedsuperabsorbent
9 40 60 T-757
10 40 30 30 T-757
11 40 30 30 PCC-10
12 40 30 30 T-224-straight
13 40 30 30 T-224-curly
14 40 30 30 Cellulose acetate
15 40 30 30 Amphoteric
16 40 30 30 Sulpated
17 40 60 Debonder
18 40 30 30 Debonder
19 40 30 30 Mechanical
20 40 30 30 Ethanol
대표적인 복합물의 가장자리끝 고리 붕괴값과 가장자리끝 압축값(g/gsm)은 표8에 요약제시한다. 표8에서 수치는 3개 수치의 평균을 나타낸다. 고리 붕괴값은 30.5cm X 6.35cm 복합물 시트에서 측정한다.
표8. 대표적인 복합물 가장자리를 붕괴와 가장자리를 압축
Composite Weight(g) Caliper(㎜) BasisWeight(g/㎡) Density(g/㎤) EdgewiseRing Crush(g) EdgewiseCompession(g/gsm)
CONTROL 9.42 3.92 487 0.12 6300 12.9
1 7.98 3.75 412 0.11 2400 5.8
2 9.63 4.84 498 0.10 2333 4.7
3 8.61 5.43 445 0.08 850 1.9
4 9.51 3.68 492 0.13 3900 7.9
5 7.05 3.61 364 0.10 3300 9.1
6 10.30 2.74 532 0.19 3667 6.9
7 9.42 3.92 487 0.12 1133 2.3
8-1 8.81 4.35 455 0.10 2867 6.3
8-2 8.41 4.42 435 0.10 2967 6.8
8-3 7.61 4.28 393 0.09 2267 5.8
8-4 9.40 5.14 486 0.09 2467 5.1
9 8.40 2.47 434 0.18 12833 29.6
10 8.70 3.91 449 0.12 6100 13.6
11 8.74 5.11 452 0.09 1600 3.5
12 9.35 4.43 483 0.11 1700 3.5
13 9.15 7.09 473 0.07 1800 3.8
14 6.65 3.23 343 0.11 1733 5.0
15 10.01 4.72 517 0.11 2167 4.2
16 8.55 3.95 442 0.11 2367 5.4
17 8.33 2.36 431 0.18 2767 6.4
18 8.75 4.19 452 0.11 1367 3.0
19 9.43 5.09 487 0.10 1933 4.0
20 9.07 5.49 468 0.09 1400 3.0
결과에서, 가장자리끝 고리 붕괴와 가장자리끝 압축으로 측정한 복합물 탄력성과 부드러움은 복합물의 성분과 양을 최적화함으로써 조정 및 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 복합물에서 매트릭스 섬유의 퍼센트를 증가시키면 부드러움이 감소하고, 반대로 교차결합된 섬유 또는 고흡습성 물질의 퍼센트를 증가시키면 부드러움이 증가한다.
복합물에서 교차결합된 섬유의 존재는 탄력성과 부드러움을 증가시킨다. 가령, 컨트롤 복합물은 교차결합된 섬유를 함유하지 않고, 가장자리끝 압축값이 12.9g/gsm이다. 섬유성 성분의 50%가 교차결합된 섬유인 복합물 2는 5.8g/gsm의 가장자리끝 압축값을 보유한다. 매트릭스 섬유에 비하여 교차결합된 섬유의 양을 증가시키면, 탄력성과 부드러움이 더욱 증가한다. 섬유성 성분의 67%가 교차결합된 섬유인 복합물 3은 1.9g/gsm의 가장자리끝 압축값을 보유한다.
복합물내 교차결합된 섬유를 다른 물질(예, CTMP(복합물 4) 또는 HPZ(복합물 5))로 치환하면, 고리 붕괴값이 증가하고 탄력성과 부드러움이 감소한다. 복합물의 교차결합된 섬유를 추가의 고흡습성 물질(복합물 6)로 치환하여도, 탄력성과 부드러움이 감소한다. 하지만, 고흡습성 물질의 양을 증가시키고, 상대적으로 높은 비율(교차결합된 섬유의 전체 중량에 기초한 중량의 50%정도)을 유지시켜, 대표적인 습식 복합물(복합물 2)에 비하여 탄력성과 부드러움이 증가된 복합물(복합물 7)을 제공한다. 교차결합된 섬유를 셀룰로오스 아세테이트로 치환하면, 대표적인 습식 복합물(복합물 2)에 비하여 탄력성과 부드러움이 증가된 복합물(복합물 14)이 만들어진다.
복합물내 매트릭스 섬유를 다른 섬유(예, 탄산칼슘 피복된 섬유)(복합물 11)와 합성(PET)섬유(화합물 12와 13)로 치환하면, 탄력성과 부드러움이 증가된 복합물이 만들어진다. 탈결합제를 첨가하여도 복합물의 탄력성과 부드러움이 증가한다.
복합물을 기계적, 화학적 처리하여도, 복합물의 탄력성과 부드러움이 증가한다. 이들 효과는 복합물 2의 고리 붕괴값을 복합물 19와 21의 붕괴값과 각각 비교하여 나타낸다.
고리 붕괴와 기본 중량 또는 고리 붕괴와 평가한 복합물의 밀도간의 관계는 존재하지는 않는 것으로 보인다.
본 발명에 따른 복합물의 탄력성과 부드러움은 복합물내 고흡습성 물질과 교차결합된 섬유의 양을 증가시킴으로써 급격하게 증가시킬 수 있다. 고흡습성 물질(40, 50, 60wt%), 교차결합된 섬유(10, 15, 25, 30, 45wt%), 매트릭스 섬유(10, 15, 25, 30, 45wt%)로 구성되는 대표적인 복합물의 탄력성과 부드러움은 표9에 요약제시한다. 표9에서, 고흡습제 A는 Stockhausen에서 구한 고흡습제를, 고흡습제 B는 Stockhausen에서 구한 고흡습제(SXM-77)를 의미한다.
표9. 대표적인 혼합물 가장자리끝 고리 붕괴와 압축·고흡습제아 교차결합된 섬유의 효과
Composite SuperabsorbentMaterial Type SuperabsorbentMaterial(%) CrosslinkedFiber(%) MatrixFiber(%) BasisWt.Target(g/㎡) EdgewiseRingCrush(g) EdgewiseCompression(g/gsm)
21222324252627282930 AAAABBBBAB 40406060404060605050 45153010451530102525 15451030154510302525 500500400400500500400400450450 14308220430200015008220570210020702270 2.916.41.15.03.016.41.45.34.65.0
표9의 일정한 고흡습성 물질 비율(40wt%)에서, 교차결합된 섬유의 양이 45%에서 15%로 줄어들고 매트릭스 섬유의 양이 15%에서 45%로 증가하는 경우, 탄력성과 부드러움이 급격히 줄어든다. 복합물 21과 25를 복합물 22와 26과 각각 비교하면, 가장자리끝 압축은 5배이상 증가한다(2.9에서 16.4g/gsm으로, 3.0에서 16.4g/gsm으로). 매트릭스 섬유에 대한 교차결합된 섬유의 비율을 3:1로 유지시키고, 고흡습성 물질의 양을 60wt%까지 증가시키면, 탄력성과 부드러움이 상당히 증가한다. 복합물 21과 25를 복합물 23과 27과 각각 비교하면, 가장자리끝 압축은 2배이상 감소한다(2.9에서 1.1g/gsm으로, 3.0에서 1.4g/gsm으로). 고흡습성 물질의 양을 40%에서 60%까지 증가시키면, 매트릭스 섬유에 대한 교차결합된 섬유의 비율이 1:3인 복합물에서도 탄력성과 부드러움이 증가한다. 복합물 24와 28을 복합물 22와 26과 각각 비교하면, 가장자리끝 압축값은 3배정도 감소한다(16.4에서 5.0g/gsm으로, 16.4에서 5.3g/gsm으로).
결과에서, 매트릭스 섬유를 교차결합된 섬유 또는 고흡습성 물질로 치환한 대표적인 복합물은 고리 붕괴와 가장자리끝 압축이 감소하고, 탄력성과 부드러움이 증가한다는 것을 알 수 있다. 고리 붕괴와 매트릭스 섬유 백분율간의 상관관계는 도29에서 그래픽으로 나타낸다. 도29에서 고리 붕괴는 매트릭스 섬유의 백분율이 증가할수록 급격히 증가한다.
실시예 18
대표적인 그물모양 흡습성 복합물의 탄력성과 부드러움: 발포-형성된 시트
본 발명에 따라 발포-형성 방법으로 만들어진 대표적인 그물모양 흡습성 복합물의 탄력성과 부드러움은 가장자리끝 고리 붕괴와 가장자리끝 압축 방법으로 측정한다. 대표적인 복합물은 전술한 바와 같이, 트윈-와이어 모형을 이용하여 만드는데, 이는 70wt% 고흡습성 물질과 30wt% 섬유로 구성된다. 제 1 복합물은 섬유의 전체 중량에 기초하여 50wt% 매트릭스 섬유(NB416)와 50wt% 교차결합된 섬유를 함유한다. 제 2 복합물은 섬유의 전체 중량에 기초하여 30wt% 매트릭스 섬유(NB416)와 70wt% 교차결합된 섬유를 함유한다. 양 복합물은 습윤 지력증강제(폴리아미드-에피클로로히드린 수지, 10lb/ton 섬유)를 함유하고, 매트릭스 섬유(NB416, 40wt%)와 교차결합된 섬유(60wt%)로 구성되는 표면층을 보유한다. 제 1 복합물은 2.9g/gsm의 가장자리끝 평균 압축값을, 제 2 복합물은 1.1g/gsm의 가장자리끝 평균 압축값을 갖는다. 결과에서, 이들 고흡습제-함유 복합물에서 교차결합된 섬유의 양을 증가시키면, 가장자리끝 압축이 급격하게 줄어들고, 탄력성과 부드러움이 증가한다는 것을 알 수 있다. 70wt%의 고흡습제를 함유하는 복합물에서, 섬유성 성분에서 교차결합된 섬유의 퍼센트를 50%에서 70%로 증가시키면, 고리 붕괴와 압축이 줄어들고 탄력성과 부드러움이 2.5배 증가한다.
실시예 19
대표적인 그물모양 흡습성 복합물의 탄력성과 부드러움: 가장자리끝 압축
본 발명에 따라 발포-형성 방법으로 만들어진 대표적인 그물모양 흡습성 복합물의 부드러움과 습윤 강도는 가장자리끝 압축 방법으로 측정한다. 가장자리끝 압축은 Handbook of Physical and Mechanical Testing of Paper and Paperboard, Richard E. Mark, Dekker 1983(Vol. 1)에서 기술한다. 전술한 바와 같이, 가장자리끝 압축(EC)은 건조시킨 흡습성 복합물의 부드러움 지표(indication)이다.
대표적인 복합물은 전술한 바와 같이, 트윈-와이어 모형으로 만드는데, 이는 40wt% 고흡습성 물질과 60wt% 섬유로 구성된다. 제 1 복합물은 섬유의 전체 중량에 기초하여 80wt% 매트릭스 섬유(NB416)와 20wt% 교차결합된 섬유를 함유한다. 제 2 복합물은 섬유의 전체 중량에 기초하여 40 또는 60wt% 매트릭스 섬유(NB416)와 60 또는 40wt% 교차결합된 섬유를 함유한다. 특정 복합물은 습윤 지력 증강제(폴리아미드-에피클로로히드린 수지)를 함유한다. 표10에서, 복합물 31-34는 습식 복합물이고, 복합물 35-39는 발포-형성된 복합물이다. 몇몇 복합물은 제조후, 표면경면화(calendering)로 추가 처리한다.
대표적인 복합물에 대한 EC값은 표10에 요약제시한다. 표에 나타낸 값은 3회 반복의 평균값이다.
표10. 대표적인 복합물 가장자리끝 압축
Composite Post-FormationTreatment SuperabsorbentMaterial(%) CrosslinkedFiber(%) MatrixFiber(%) WetStrenghtAgent(1b/ton) BasisWt. RingCrush(g) EC Value(g/gsm)
31 -- 40 12 48 20 392 4300 10.8
32 channeled 40 12 48 20 421 1800 4.3
33 -- 40 12 48 20 386 4200 11
34 channeled 40 12 48 20 342 1200 3.5
35 channeled 40 24 36 none 399 2100 5.3
36 grooved 40 36 24 10 330 200 0.8
37 -- 40 36 24 10 316 790 2.5
38 -- 40 12 48 20 367 3100 8.4
39 calendered 40 12 48 20 339 900 2.7
40 -- 40 30 30* -- 384 880 2.3
41 calendered 40 30 30* -- 369 780 2.1
42 calendered 40 30 30* -- 266 360 1.4
43 -- 40 30 30* -- 277 440 1.6
*Synthetic fiber blend : 20% PET 224 and 10% T-105
결과에서, 발포-형성된 복합물은 습식 복합물에 비하여, 좀더 탄력적이고 부드럽다는 것을 알 수 있다. 표10에서, 습식 복합물 31과 33은 각각 10.8과 11g/gsm의 EC값을 갖는 반면, 발포-형성된 복합물 38은 8.4g/gsm의 EC값을 갖는다.
복합물 탄력성과 부드러움에 대한 교차결합된 섬유 성분의 효과는 복합물 37과 38에 대한 고리 붕괴와 EC값을 비교하여 입증한다. 복합물 38(40:12:48)은 섬유의 전체 중량에 기초하여 20wt% 교차결합된 섬유를 함유하고, 8.4의 EC값을 갖는다. 복합물 37(40:36:24)은 섬유의 전체 중량에 기초하여 60wt% 교차결합된 섬유를 함유하고, 2.8의 EC값을 갖는다. 전술한 바와 같이, 교차결합된 섬유의 양을 증가시키면, 복합물 탄력성과 부드러움이 급격히 증가된다. 상기 예에서, 교차결합된 섬유:매트릭스 섬유 비율을 1:4에서 3:2로 증가시키면, 탄력성과 부드러움이 3배 증가한다.
제조후 복합물을 기계적 처리(예, 채널링(channeling) 또는 표면경면화)하면, 복합물의 탄력성과 부드러움이 2배이상 증가하여, 복합물 31과 32에 대한 EC값은 10.8에서 4.3으로 감소하고, 복합물 32와 33에 대한 EC값은 11에서 3.5로 감소하고, 복합물 38과 39에 대한 EC값은 8.4에서 2.7로 감소한다. 이들 복합물에 대한 제조후 처리는 복합물의 습윤 강도에 그다지 영향을 주지 않는다.
복합물 40-43은 발포-형성된 복합물로, 여기서 매트릭스 섬유(즉, 서던 파인)는 20wt% 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유(PET 224)와 10wt% 합성 열결합가능 교결섬유(CelbondRT-105)로 구성되는 합성 섬유 혼합물로 대체한다.
실시예 20
복합물 탄력성과 부드러움에 대한 고흡습성 중합입자 크기의 효과
본 발명에 따른 대표적인 복합물의 탄력성과 부드러움에 대한 고흡습성 중합입자 크기의 효과를 기술한다. 대표적인 복합물은 전술한 바와 같이, 트윈-와이어 방법으로 만든다. 상기 복합물은 60wt% 고흡습성 입자, 20wt% 매트릭스 섬유(NB416), 20wt% 교차결합된 섬유를 함유한다. 상기 복합물은 또한, 습윤 지력증강제(폴리아미드-에피클로로히드린 수지, 10lb/ton 섬유)를 함유한다. 대표적인 복합물에 통합되는 고흡습성 중합입자에는 경미하게 교차결합된 폴리아크릴레이트: (1) Stockhausen에서 구한 고흡습제 A; (2) SXM77; (3) 0.5 내지 1.0mm의 범위의 직경을 갖는 선별된 SXM77이 포함된다.
대표적인 복합물 43-45에 대하여 측정된 고리 붕괴, 포화 능력(오븐 건조), 신장강도, 윅킹(wicking), 기본 중량은 표11에 요약제시한다. 복합물 43-45는 전술한 성분 및 각각 고흡습성 중합입자 A, SXM77, 선별된 SXM77을 함유한다.
표 11. 대표적인 복합물의 성질에 대한 고흡습성 중합입자의 효과
표11의 결과에서, 0.5 내지 1.0mm 범위의 직경을 갖는 선별된 고흡습성 중합입자를 통합한 복합물은 상응하는 비선별된 고흡습성 중합입자를 함유하는 유사하게 만들어진 복합물에 대한 5.2g/gsm에 비하여, 3.2g/gsm의 가장자리끝 압축값을 갖는다. 선별된 고흡습성 중합입자를 통합하는 복합물에 대한 가장자리끝 압축값은 상응하는 복합물보다 1.6배 더 적은데, 이는 증가된 탄력성과 부드러움을 시사한다.
선별된 고흡습성 입자를 통합하는 복합물은 또한, 비선별된 고흡습성 입자를 통합하는 복합물에 비하여 10%정도 증가된 포화능력을 갖는다.
실시예 21
대표적인 그물모양 흡습성 복합물의 신장 강도: 습식 핸드시트
본 발명에 따라 만들어진 대표적인 그물모양 흡습성 복합물의 신장강도는 TAPPI Method T 494 om-96-T에서 제시한 건조 신장강도 방법으로 측정한다.
대표적인 복합물은 실시예 17에서 전술한 바와 같이 만들었다. 대표적인 복합물의 가장자리끝 압축과 건조 신장강도는 표12에 요약제시한다. 상기 표에서, 컨트롤 복합물은 고흡습성 입자(40wt%)와 매트릭스 섬유(60wt%, 서던 파인)로 구성되고, 복합물 2는 고흡습성 입자(40wt%), 매트릭스 섬유(30wt%, 서던 파인), 교차결합된 섬유(30wt%)로 구성된다.
표12. 대표적인 복합물 건조 진장
Composite EC Value(g/gsm) Dry Tensile(g/in)
Control 12.9 3206
1 5.8 919
2 4.7 744
3 1.9 235
4 7.9 1366
5 9.1 1310
6 6.9 1837
7 2.3 386
8-1 6.3 870
8-2 6.8 837
8-3 5.8 740
8-4 5.1 793
9 29.6 4769
10 13.6 1873
11 3.5 600
12 3.5 692
13 3.8 761
14 5.0 1200
15 4.2 686
16 5.4 548
17 6.4 1090
18 3.0 293
19 4.0 689
20 3.0 496
복합물 가장자리끝 압축과 건조 신장간의 상관관계는 도30에서 그래프로 나타낸다. 도30에서, 가장자리끝 압축은 건조 신장이 증가함에 따라 급격히 증가한다. 일반적으로, 신장 강도가 증가할수록 복합물 탄력성과 부드러움은 감소한다. 복합물 기본 중량과 건조 신장간에는 상관관계는 없지만, 복합물 밀도와 건조 신장간에는 상관관계가 어느 정도 존재한다.
실시예 22
대표적인 그물모양 흡습성 복합물의 흡습성: 발포-형성된 복합물
대표적인 복합물은 전술한 방법에 따른 발포-형성 방법으로 만든다. 복합물은 흡습성 물질(복합물의 전체 중량에 기초하여 35 내지 45wt% 고흡습성 입자), 교차결합된 셀룰로오스 섬유, 매트릭스 섬유(교차결합된 섬유 대 매트릭스 섬유의 비율, 1:1)로 구성된다. 대표적인 복합물(복합물 46-48)의 조성과 물리적 특성은 표13에 요약제시한다.
표13: 대표적인 그물모양 흡습성 복합물
대표적인 복합물의 흡습성은 (1) 제한되지 않은 수직 윅킹(wicking) 높이; (2) 획득율과 리웨트(rewet); (3) 새들(saddle) 획득율; (4) 새들 획득 윅킹 분산; (5) 새들 획득 윅킹 높이를 측정하여 결정한다.
제한되지 않은 수직 윅킹 높이.후술한 바와 같이, 15분에 상기 확인된 복합물(즉, 부드럽지 않은 복합물 43-45) 및 상응하는 표면경면화 복합물에 대한 수직 윅킹 높이를 측정한다.
재료:
윅킹을 위한 합성 유린(urine)-"혈액 은행"0.9% 식염수
샘플:
크기: 6.5cm(CD) x 25cm(MD), MD를 따라 1, 11, 16, 21cm의 영속적인 물침투가능선으로 표시.
방법:
1) 샘플 시료에서 %고형화를 실시하고, 기록한다.
2) 샘플을 자르고, 중량과 건조 캘리퍼스를 기록한다.
3) 상부로부터 1cm 지점에 샘플을 쌓는다.
4) 최대 1cm선까지 액체에 담근다.
5) 즉각 계시를 시작한다.
6) 5, 10, 15분마다, 다음 최고선으로부터 하락치를 측정하여 윅킹 높이를 기록한다. 0.5cm에 최대한 가까운 윅킹 높이를 기록한다.
7) 15분에 샘플은 유체로부터 꺼내고, 쌓여있는 샘플은 1cm와 15cm선에서 자른다. 1cm 부분은 버린다.
8) 축축한 15cm 길이 샘플은 칭량하고 기록한다.
9) 전체 Pad 습윤중량을 기록하기 위하여 남아있는 샘플은 허물고, 밸런스에 추가한다.
10) 15분에 전체 위크(wick) 높이를 조사보고한다.
11) 전체 Pad 능력(g/g) =를 계산하여
As-Is와 D.D. 기준 전체 Pad 능력(g/g)을 조사보고한다.
*Pad 중량(-1cm 부분)=(전체 샘플 중량 x 0.96)
15) 필요한 경우, 윅크된 Pad 능력을 계산한다:
윅크된 Pad 능력= 전체 Pad 능력 x
결과는 표14에 요약제시한다.
표14: 제한되지 않은 수직 윅킹 높이
복합물 표면경면화된높이(cm) 밀도(g/㎤) 비표면경면화된높이(cm) 밀도(g/㎤)
46 10.7 0.15 15.2 0.18
47 11.5 0.19 14.7 0.23
48 11.3 0.2 14 0.20
결과에서, 윅킹 높이는 표면경면화에 의해 감소된다는 것을 알 수 있다. 결과에서 또한, 표면경면화가 섬유 네트워크를 파괴하여 복합물전반에서 효과적인 윅킹을 유도하는 것을 알 수 있다.
획득율과 재습식.대표적인 복합물의 획득율과 재습식는 실시예 4에서 전술한 방법으로 측정한다. 복합물 48의 3개 액체 인설트(insult)와 재습식에 대한 획득율을 측정하는 것이외에, 플레젯(pledget)과 결합된 복합물 47과 48의 획득듈과 재습식을 또한 측정한다. 이들 구조체에서, 플레젯은 획득/분산층 역할을 한다. 결과는 표15에 요약제시한다.
표15: 획득율과 재습식(ml/sec)
복합물 1차 인설트 2차 인설트 3차 인설트 최종 재습식(g)
47/플레젯 2.73 2.53 2.26 15.81
48 2.60 2.12 1.92 18.71
48/플레젯 2.65 2.39 2.15 14.65
결과에서, 연이은 인설트동안 획득듈이 약간 감소하고, 플레젯의 첨가는 획득율을 약간 감소시킨다는 것을 알 수 있다. 하지만, 플레젯을 포함하는 구조체에 대하여 측정한 재습식은 플레젯을 포함하지 않는 구조체에 대한 재습식에 비하여 적다.
새들 획득율, 분산, 윅킹 높이.획득율, 분산, 윅킹 높이를 비롯한 새들 윅킹은 후술한 방법으로 측정한다.
과정:
1) 3회 작동시킨다.
2) 재료에서 % 고체화를 실시한다. 샘플은 43cm x (6.5cm-11cm)(샘플에 따라 변경)로 자른다.
3) 샘플의 중량과 캘리퍼스를 측정한다. 기본 중량과 밀도를 계산한다.
4) 주형과 영속 마크를 이용하여 12개 셀을 작성하고 라벨한다.
5) Service Request에 관한 지시에 따라 기저귀를 만든다(이로써 특정 기저귀 성분(즉, 코어)은 샘플로 치환할 수 있다).
6) 기저귀는 새들 장치에 위치시키는데, "X"는 장치의 바닥에서 직각으로 위치하고, 깔때기는 "X"의 1cm 위에 위치한다.
7) 75ml 합성 유린(혈액 은행 0.9% 식염수)을 측정하여 깔때기에 붓는다.
8) 깔때기를 열고 계시를 시작한다. 모든 유체가 깔때기를 벗어나 샘플에 흡수되는 시점까지의 시간을 측정한다. SWAT로 기록한다.
9) 20분, 40분, 60분에, 단계 7과 8을 반복한다.
10) 시간이 80분에 도달하면 기저귀를 꺼집어내고, 샘플은 지정된 셀에 잘라넣는다.
11) 각 셀은 찢고 칭량하고, 중량을 기록한다.
12) 필요한 경우 습윤 클리퍼스를 실시한다.
플레젯과 결합된 복합물 45에 대한 새들 획득율 결과는 컨트롤 복합물(Supreme Diaper로부터 이전, Kimberly-Clark, Neenah, WI)과 비교하여, 표16에 요약제시한다.
표16: 새들 획득율(ml/sec)
복합물 1차 인설트 2차 인설트 3차 인설트
48/플레젯 28.05 28.01 31.50
컨트롤 37.77 52.30 53.06
결과에서, 연이은 인설트동안 획득율이 일반적으로 증가하고, 복합물 48과 플레젯을 포함하는 구조체에 대한 획득율은 상업적으로 구매가능한 코어에 대한 획들율보다 작다.
플레젯과 결합된 복합물 48에 대한 새들 획득 분산 결과는 컨트롤 복합물과 비교하여, 표17에 요약제시한다.
표17: 새들 획득 분산(g/g)
zone 45/플레젯 컨트롤
1 0 0
2 3.73 2.06
3 11.88 9.28
4 13.01 12.40
5 12.16 10.66
6 10.62 9.44
7 3.73 3.91
8 0 0
결과에서, 대표적인 복합물은 복합물전반에서 상대적으로 효율적인 획득 액체의 분산을 갖는다는 것을 알 수 있다.
플레젯과 결합된 복합물 48에 대한 새들 획득 윅킹 높이 결과는 컨트롤 복합물과 비교하여, 표18에 요약제시한다.
표18. 새들 획득 윅킹 높이(cm)
복합물 10분 15분 20분 30분 40분 50분 60분
48/플레젯 8.3 8.3 8.3 9.2 9.7 13.2 13.5
컨트롤 8.5 8.5 8.5 9.3 9.5 12.9 13.4
결과에서, 복합물 45와 플레젯을 함유하는 구성체는 컨트롤 복합물(Supreme Core로부터 이전, Kimberly-Clark, Neenah, WI)과 유사한 윅킹 높이를 보유한다는 것을 알 수 있다.
본 발명의 적절한 구체예를 설명하고 기술하였지만, 본 발명의 개념과 범위를 벗어남없이 다양하게 개변할 수 있다는 것은 당업자에게 자명하다.

Claims (78)

  1. 그물모양 코어와 제 1 섬유층으로 구성되는 흡습성 복합물에 있어서, 코어와 지층은 완전체를 구성하고; 여기서,
    상기 지층은 코어의 외측면과 공존하고;
    상기 코어는 섬유성 매트릭스와 흡습성 물질로 구성되고;
    섬유성 매트릭스는 매트릭스 전반에 분포되어 있는 빈틈 및 빈틈간의 경로를 한정하고;
    흡습성 물질은 일부 빈틈에 위치하고;
    빈틈에 위치하는 흡습성 물질은 빈틈으로 확장되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  2. 제 1항에 있어서, 섬유성 매트릭스는 탄력성 섬유, 매트릭스 섬유, 이들의 혼합물에서 선택되는 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  3. 제 2항에 있어서, 탄력성 섬유는 화학적으로 경화된 섬유, 구불구불한 섬유, 화학열기계 펄프 섬유, 사전가수분해된 크라프트(kraft) 펄프 섬유, 합성 섬유, 이들의 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  4. 제 3항에 있어서, 화학적으로 경화된 섬유는 교차결합된 셀룰로오스 섬유로구성되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  5. 제 3항에 있어서, 합성 섬유는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 섬유에서 선택되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  6. 제 6항에 있어서, 폴리에스테르 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유인 것을 특징으로 하는 복합물.
  7. 제 1항에 있어서, 매트릭스 섬유는 셀룰로오스 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  8. 제 2항에 있어서, 탄력성 섬유는 전체 복합물 중량의 5 내지 60wt%의 양으로 복합물내에 존재하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  9. 제 2항에 있어서, 매트릭스 섬유는 전체 복합물 중량의 6 내지 60wt%의 양으로 복합물내에 존재하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  10. 제 1항에 있어서, 흡습성 물질은 고흡습성 물질인 것을 특징으로 하는 복합물.
  11. 제 1항에 있어서, 흡습성 물질은 전체 복합물 중량의 5 내지 60wt%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  12. 제 1항에 있어서, 습윤 지력 증강제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  13. 제 12항에 있어서, 습윤 지력 증강제는 폴리아미드-에피클로로히드린과 폴리아크릴아미드 수지에서 선택되는 수지인 것을 특징으로 하는 복합물.
  14. 제 12항에 있어서, 습윤 지력 증강제는 전체 복합물 중량의 0.01 내지 2wt%의 양으로 복합물내에 존재하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  15. 제 1항에 있어서, 복합물은 습식 공정으로 만드는 것을 특징으로 하는 복합물.
  16. 제 1항에 있어서, 복합물은 발포 공정으로 만드는 것을 특징으로 하는 복합물.
  17. 제 1항에 있어서, 제 1층의 반대쪽에 코어의 외측면과 공존하는 제 2층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  18. 제 1항에 있어서, 코어와 지층은 동일한 섬유 공급원으로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 복합물.
  19. 제 1항에 있어서, 코어와 지층은 상이한 섬유 공급원으로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 복합물.
  20. 제 17항에 있어서, 제 1층과 제 2층은 동일한 섬유 공급원으로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 복합물.
  21. 제 17항에 있어서, 제 1층과 제 2층은 상이한 섬유 공급원으로부터 만들어지는 것을 특징으로 하는 복합물.
  22. 제 1항에 있어서, 코어는 지층의 기본 중량과 상이한 기본 중량을 보유하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  23. 제 17항에 있어서, 제 1층은 제 2층의 기본 중량과 상이한 기본 중량을 보유하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  24. 제 17항에 있어서, 제 1층과 제 2층은 동일한 기본 중량을 보유하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  25. 제 1항에 따른 복합물을 통합하는 흡습성 물품.
  26. 제 25항에 있어서, 물품은 기저귀, 여성 관리 용품, 성인 요실금 제품중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 흡습성 물품.
  27. 제 17항에 따른 복합물을 통합하는 흡습성 물품.
  28. 제 27항에 있어서, 물품은 기저귀, 여성 관리 용품, 성인 요실금 제품중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 흡습성 물품.
  29. 그물모양 코어와 섬유층을 보유하는 흡습성 복합물로 구성되는 흡습성 물품에 있어서, 코어와 지층은 완전체를 구성하고;
    상기 지층은 코어의 외측면과 공존하고;
    상기 코어는 섬유성 매트릭스와 흡습성 물질로 구성되고;
    섬유성 매트릭스는 매트릭스 전반에 분포되어 있는 빈틈 및 빈틈간의 경로를 한정하고;
    흡습성 물질은 일부 빈틈에 위치하고;
    빈틈에 위치하는 흡습성 물질은 빈틈으로 확장되는 것을 특징으로 하는 흡습성 물품.
  30. 제 29항에 있어서, 복합물은 제 1층의 반대쪽에 코어의 외측면과 공존하는 제 2층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습성 물품.
  31. 다음과 같이 구성되는 것을 특징으로 하는 흡습성 물품:
    액체 투과성 상부시트;
    그물모양 코어와 섬유층을 보유하는 흡습성 복합물로 구성되는 저장층, 여기서
    코어와 지층은 완전체를 구성하고,
    상기 지층은 코어의 외측면과 공존하고,
    상기 코어는 섬유성 매트릭스와 흡습성 물질로 구성되고,
    섬유성 매트릭스는 매트릭스 전반에 분포되어 있는 빈틈 및 빈틈간의 경로를 한정하고,
    흡습성 물질은 일부 빈틈에 위치하고,
    빈틈에 위치하는 흡습성 물질은 빈틈으로 확장되고;
    액체 불투과성 하부시트.
  32. 제 31항에 있어서, 복합물은 섬유층의 반대쪽에 코어의 외측면과 공존하는 제 2층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습성 물품.
  33. 다음과 같이 구성되는 것을 특징으로 하는 흡습성 물품:
    액체 투과성 상부시트;
    액체를 급속하게 획득하고 분산시키기 위한 획득층;
    그물모양 코어와 섬유층을 보유하는 흡습성 복합물로 구성되는 저장층, 여기서
    코어와 지층은 완전체를 구성하고,
    상기 지층은 코어의 외측면과 공존하고,
    상기 코어는 섬유성 매트릭스와 흡습성 물질로 구성되고,
    섬유성 매트릭스는 매트릭스 전반에 분포되어 있는 빈틈 및 빈틈간의 경로를 한정하고,
    흡습성 물질은 일부 빈틈에 위치하고,
    빈틈에 위치하는 흡습성 물질은 빈틈으로 확장되고;
    액체 불투과성 하부시트.
  34. 제 33항에 있어서, 복합물은 섬유층의 반대쪽에 코어의 외측면과 공존하는 제 2층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습성 물품.
  35. 다음과 같이 구성되는 것을 특징으로 하는 흡습성 물품:
    액체 투과성 상부시트;
    액체를 급속하게 획득하고 분산시키기 위한 획득층;
    그물모양 코어와 섬유층을 보유하는 흡습성 복합물로 구성되는 저장층, 여기서
    코어와 지층은 완전체를 구성하고,
    상기 지층은 코어의 외측면과 공존하고,
    상기 코어는 섬유성 매트릭스와 흡습성 물질로 구성되고,
    섬유성 매트릭스는 매트릭스 전반에 분포되어 있는 빈틈 및 빈틈간의 경로를 한정하고,
    흡습성 물질은 일부 빈틈에 위치하고,
    빈틈에 위치하는 흡습성 물질은 빈틈으로 확장되고;
    획득층과 저장층사이에 위치하는 중간층;
    액체 불투과성 하부시트.
  36. 제 35항에 있어서, 복합물은 섬유층의 반대쪽에 코어의 외측면과 공존하는 제 2층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습성 물품.
  37. 제 33항에 있어서, 레그(leg) 개더(gather)를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 흡습성 물품.
  38. 흡습성 복합물을 제조하는 방법에 있어서,
    분산배지에서 탄력성 섬유, 매트릭스 섬유, 흡습성 물질을 결합시켜 섬유성 슬러리를 만들고;
    다공성 지지체상에 섬유성 슬러리를 침착시켜, 습윤 복합물을 만들고;
    침착된 슬러리로부터 물을 회수하여, 지지체에 인접하여 섬유층을 보유하는 웹(web) 복합물을 제공하고;
    웹 복합물을 건조시켜, 그물모양 코어와 섬유층을 보유하는 흡습성 복합물을 만들고; 여기서,
    코어와 지층은 완전체를 구성하고,
    상기 지층은 코어의 외측면과 공존하고,
    상기 코어는 섬유성 매트릭스와 흡습성 물질로 구성되고,
    섬유성 매트릭스는 매트릭스 전반에 분포되어 있는 빈틈 및 빈틈간의 경로를 한정하고,
    흡습성 물질은 일부 빈틈에 위치하고,
    빈틈에 위치하는 흡습성 물질은 빈틈으로 확장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제 38항에 있어서, 탄력성 섬유는 교차결합된 셀룰로오스 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제 38항에 있어서, 매트릭스 섬유는 나무 펄프 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제 38항에 있어서, 흡습성 물질은 고흡습성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제 38항에 있어서, 섬유성 슬러리는 습윤 지력 증강제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  43. 제 42항에 있어서, 습윤 지력 증강제는 폴리아미드-에피클로로히드린 수지인 것을 특징으로 하는 방법.
  44. 제 38항에 있어서, 방법은 습식 방법인 것을 특징으로 하는 방법.
  45. 제 38항에 있어서, 방법은 발포 방법인 것을 특징으로 하는 방법.
  46. 제 38항에 있어서, 복합물은 섬유층의 반대쪽에 코어의 외측면과 공존하는 제 2층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  47. 흡습성 복합물을 제조하는 방법에 있어서,
    제 1 분산배지에서 탄력성 섬유, 매트릭스 섬유, 흡습성 물질을 결합시켜 제1 섬유성 슬러리를 만들고;
    제 2 분산배지와 흡습성 물질을 결합시켜 흡습성 물질 슬러리를 만들고;
    제 1 섬유성 슬러리와 흡습성 물질 슬러리를 결합시켜 제 2 섬유성 슬러리를 제공하고;
    다공성 지지체상에 제 2 섬유성 슬러리를 침착시키고;
    침착된 슬러리로부터 물을 회수하여, 지지체에 인접하여 섬유층을 보유하는 웹 복합물을 제공하고;
    웹 복합물을 건조시켜, 그물모양 코어와 섬유층을 보유하는 흡습성 복합물을 만들고; 여기서,
    코어와 지층은 완전체를 구성하고,
    상기 지층은 코어의 외측면과 공존하고;
    상기 코어는 섬유성 매트릭스와 흡습성 물질로 구성되고;
    섬유성 매트릭스는 매트릭스 전반에 분포되어 있는 빈틈 및 빈틈간의 경로를 한정하고;
    흡습성 물질은 일부 빈틈에 위치하고;
    빈틈에 위치하는 흡습성 물질은 빈틈으로 확장되는 것을 특징으로 하는 방법.
  48. 제 47항에 있어서, 제 1 섬유성 슬러리는 습윤 지력 증강제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  49. 제 47항에 있어서, 복합물은 제 1층의 반대쪽에 코어의 외측면과 공존하는 제 2층을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  50. 섬유성 웹을 제조하는 방법에 있어서,
    (a) 수용성 분산배지에 섬유 및 계면활성제로 구성되는 제 1 발포 슬러리를 만들고;
    (b) 수용성 분산배지에 섬유 및 계면활성제로 구성되는 제 2 발포 슬러리를 만들고;
    (c) 제 1 다공성 요소를 제 1 경로로 이동시키고;
    (d) 제 2 다공성 요소를 제 2 경로로 이동시키고;
    (e) 제 1 다공성 요소와 접촉하는 제 1 발포 슬러리를 제 1 경로에 통과시키고;
    (f) 제 2 다공성 요소와 접촉하는 제 2 발포 슬러리를 제 2 경로에 통과시키고;
    (g) 제 1과 제 2 발포 슬러리사이에 제 3 물질을 통과시키고, 여기서 제 3 물질은 다공성 요소와 접촉하지 않고;
    (h) 제 1과 제 2 다공성 요소를 통하여, 제 1과 제 2 발포 슬러리 및 제 3 물질로부터 기포와 액체를 회수하여, 섬유성 웹을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
  51. 제 50항에 있어서, 섬유는 탄력성 섬유, 매트릭스 섬유, 합성 섬유, 이들의 혼합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  52. 제 50항에 있어서, 섬유는 교차결합된 셀룰로오스 섬유와 나무 펄프 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  53. 제 50항에 있어서, 제 1과 제 2 발포 슬러리중의 적어도 하나는 습윤 지력 증강제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  54. 제 50항에 있어서, 제 3 물질은 흡습성 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  55. 제 50항에 있어서, 제 3 물질은 고흡습성 물질의 수용성 현탁액으로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  56. 제 50항에 있어서, 제 3 물질은 섬유성 슬러리로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  57. 제 50항에 있어서, 제 1 발포 슬러리는 제 2 발포 슬러리와 상이한 것을 특징으로 하는 방법.
  58. 제 50항에 있어서, 제 1과 제 2 경로는 실제적으로 수직인 것을 특징으로 하는 방법.
  59. 제 50항에 있어서, 트윈-와이어 모형으로 실행되는 것을 특징으로 하는 방법.
  60. 제 50항에 있어서, 트윈-와이어 모형은 수직 하강류 모형인 것을 특징으로 하는 방법.
  61. 제 50항에 있어서, 제 1과 제 2 발포 슬러리사이에 제 3 물질을 통과시키는 단계는 제 1과 제 2 발포 슬러리를 각각 제 1과 제 2 다공성 요소와 접촉시킨 후 제 1과 제 2 발포 슬러리사이에 제 3 물질을 통과시키고, 이로부터 기포와 액체를 회수하는 것을 특징으로 하는 방법.
  62. 제 50항에 있어서, 습윤 복합물을 건조시켜 흡습성 복합물을 제공하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  63. 제 50항에 있어서, 제 1과 제 2 발포 슬러리사이에 제 3 물질을 통과시키는단계는 제 1과 제 2 발포 슬러리를 각각 제 1과 제 2 다공성 요소와 접촉시킨 후 제 1과 제 2 발포 슬러리사이에 제 3 물질을 통과시키고, 이로부터 기포와 액체를 회수하는 것을 특징으로 하는 방법.
  64. 섬유성 매트릭스상의 흡습성 물질로 구성되는 흡습성 복합물에 있어서, 복합물은 400 내지 1600 그램/인치 범위의 가장자리끝 고리 붕괴값 및 250 내지 650 gsm 범위의 기본 중량을 갖는 것을 특징으로 하는 복합물.
  65. 제 64항에 있어서, 흡습성 물질은 복합물 전체 중량에 기초하여 5 내지 60wt%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  66. 제 64항에 있어서, 섬유성 매트릭스는 복합물 전체 중량에 기초하여 5 내지 60wt% 양의 교차결합된 셀룰로오스 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  67. 제 64항에 있어서, 섬유성 매트릭스는 복합물 전체 중량에 기초하여 10 내지 60wt% 양의 매트릭스 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  68. 제 64항에 있어서, 흡습성 물질은 복합물 전체 중량에 기초하여 60wt%의 양으로 존재하고, 섬유성 매트릭스는 복합물 전체 중량에 기초하여 30wt% 양으로 존재하는 교차결합된 섬유 및 복합물 전체 중량에 기초하여 10wt% 양으로 존재하는매트릭스 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  69. 제 64항에 있어서, 흡습성 물질은 복합물 전체 중량에 기초하여 40 내지 80wt%의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 복합물.
  70. 제 64항에 있어서, 섬유성 매트릭스는 복합물 전체 중량에 기초하여 10 내지 50wt% 양의 교차결합된 셀룰로오스 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  71. 제 64항에 있어서, 섬유성 매트릭스는 복합물 전체 중량에 기초하여 5 내지 30wt% 양의 매트릭스 섬유로 구성되는 것을 특징으로 하는 복합물.
  72. 섬유성 매트릭스상의 흡습성 물질로 구성되는 흡습성 복합물에 있어서,
    흡습성 물질은 복합물 전체 중량에 기초하여 40 내지 80wt% 양으로 복합물내에 존재하고;
    섬유성 매트릭스는 교차결합된 셀룰로오스 섬유와 매트릭스 섬유로 구성되고;
    교차결합된 섬유 대 매트릭스 섬유의 중량비는 적어도 3:1이고;
    복합물은 400 내지 1600 그램/인치 범위의 가장자리끝 고리 붕괴값을 갖는 것을 특징으로 하는 복합물.
  73. 섬유성 매트릭스상의 흡습성 물질로 구성되는 흡습성 복합물에 있어서,
    흡습성 물질은 복합물 전체 중량에 기초하여 60 내지 80wt% 양으로 복합물내에 존재하고;
    섬유성 매트릭스는 교차결합된 셀룰로오스 섬유와 매트릭스 섬유로 구성되고;
    교차결합된 섬유 대 매트릭스 섬유의 중량비는 적어도 1:1이고;
    복합물은 400 내지 1600 그램/인치 범위의 가장자리끝 고리 붕괴값을 갖는 것을 특징으로 하는 복합물.
  74. 제 73항에 있어서, 교차결합된 섬유 대 매트릭스 섬유의 중량비는 적어도 2:1인 것을 특징으로 하는 복합물.
  75. 제 73항에 있어서, 교차결합된 섬유 대 매트릭스 섬유의 중량비는 적어도 3:1인 것을 특징으로 하는 복합물.
  76. 제 64항, 72항 또는 73항에 따른 복합물을 통합하는 흡습성 물품.
  77. 제 80항에 있어서, 물품은 기저귀, 여성 관리 용품, 성인 요실금 제품중 적어도 하나인 것을 특징으로 하는 흡습성 물품.
  78. 섬유성 매트릭스상의 흡습성 물질로 구성되는 흡습성 복합물에 있어서, 복합물은 400 내지 1600 그램/인치 범위의 가장자리끝 고리 붕괴값, 250 내지 650gam 범위의 기본 중량, 50 내지 800g/인치 범위의 건조 신장강도를 갖는 것을 특징으로 하는 복합물.
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