KR20010111291A - 다양한 유동 처리를 위한 위생 패드 - Google Patents

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데이빗 마이클 마텔라
알렉산더 만프레드 슈미트-포에르스트
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로날드 디. 맥크레이
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Abstract

본 발명은 높고 낮은 모세관현상의 부위를 가진 모세관현상 패브릭에 인접한 커버, 이에 인접하여 보유 층을 포함하는 여성 위생 패드를 제공한다. 한 바람직한 실싱양태에서, 크레이프 처리된 스펀본드 층이 커버 재료로 사용되고, 코-애퍼처링된 흡수/분배 층 및 이송지연 층이 모세관현상 패브릭이다. 이러한 개선점들을 통합된 흡수 시스템에 결합시키는 것은 다양한 흐름 처리를 성공적으로 성취하게 하고, 흡수 및 커버로부터 흡수 유체를 제거하는 특성간의 균형을 성공시킨다. 이 결과는 향상된 다중 흡수 성능 및 사용하는 동안의 쾌적하고 건조한 커버 표면이다.

Description

다양한 유동 처리를 위한 위생 패드{Sanitary Pad for Variable Flow Management}
개인 위생용품으로는 기저귀, 배변연습용 팬츠, 생리대와 같은 여성 위생용품, 팬티라이너 및 탐폰, 요실금용 가먼트 및 장치, 붕대 등과 같은 품목을 들 수 있다. 이러한 용품 모두의 가장 기본적인 디자인은 신체측 라이너, 외부커버(배플로도 칭함) 및 신체측 라이너와 외부커버 사이에 위치된 흡수 코어를 포함한다.
개인 위생용품은 유체를 신속히 흡수하고 이를 유지하여 용품의 외측으로 누수될 가능성을 줄여야 한다. 이러한 용품은 가요성이고 피부에 쾌적한 느낌을 제공해야 하며, 액체 배설 후에도 착용자에게 꼭 끼거나 들러붙지 않아야 한다. 불행히도, 선행 기술의 용품들이 다수의 상기 조건을 다양한 정도로 충족시켰지만 상당수가 그렇지 못했다.
특히, 보다 장기간(예컨대, 오버나이트(overnight)) 사용하기 위한 여성 위생용품은 보통 또는 보다 단기간 사용하기 위한 여성 위생용품보다 더 높고 다양한 유속 및 유체 부하에 노출된다. 따라서, 오버나이트 사용하기 위한 용품은 그 수명 동안 연속적인 소량의 유동액 뿐만 아니라 분출(gush) 유동액 및 갑작스러운 다량의 유동액을 흡수하고 보유할 수 있어야 한다. 연속적인 유동액은 여성 위생용품에 평균 1 ml/시간으로(아마도 이보다 높게) 배설되며, 사실상 연속적이거나 일정하지 않으며 오히려 속도가 다양하고 주기 동안에 잠시 멈출 수도 있다는 것이 밝혀졌다. "분출 유동"이란 갑자스러운 다량의 유동 상태로 정의되며 최대 1 ml/초의 유속으로 발생한다. 분출 동안에, 1 내지 5 ml의 유체가 신체로부터 위생용품상에 방출된다. "연속 유동"이란 용어는 분출 유동의 정의를 벗어나는 임의의 유동을 정의하는 데 사용된다.
연속 유동과 분출 유동 상태가 조합되면 다양한 유동이 초래된다. 실질적으로, "다양한 유동"이란 간헐적인 분출 유동 발생을 동반한 연속 유동으로 정의된다. 도 1은 단일 용품의 수명 동안 다양한 유동(마름모형)과 연속 유동(정사각형) 사이의 차이를 도시하고 있으며, 이 때 y 축 상에 유속 체적(g/시간)을 나타냈으며 x 축상에 시간(시)을 나타내었다. 분출 및 연속 유동을 다루는 문제를 다양한 유동 처리라 칭하고, 이는 용품의 수명 동안 연속적인 소량의 유동액(1 내지 2 ml/시간) 뿐만 아니라 다중 분출 또는 갑자스러운 다량의 유동액 배설(전체 부피 1 내지 5 ml에 대해 1 ml/초로)을 흡수하고 보유하는 능력으로 정의된다. 오버나이트 사용 조건과 같이 용품의 착용 시간이 길어짐에 따라 다양한 유동 처리를 위한 시도가 더욱 어려워질 것은 명백하다.
다수의 여성 위생 커버 재료는 z-방향 전도성이 낮고, 표면 에너지가 낮고, 공극 체적이 낮으며, 이들의 이차원적 구조로 인해 흡수 코어와 착용자간에 약간의분리를 제공한다. 결과적으로, 이러한 커버는 느리고 불완전한 흡수, 높은 재습윤 및 넓은 표면 오염을 초래한다. 또한, 전형적인 흡수층 또는 획득층은 저밀도이며, 신속한 유체 흡수에 이상적인 높은 공극 체적의 구조이지만, 이러한 구조는 전형적으로 낮은 모세관현상을 갖기 때문에 흡수된 유체가 커버 재료로부터 적절히 제거되지 않아 번짐 및 표면 습윤을 초래한다. 흡수된 유체를 커버로부터 제거하는 것을 증진시키는 재료는 전형적으로 고밀도이며 높은 모세관현상 재료이지만, 이러한 재료는 공극 체적이 낮고 z-방향 투과성이 낮기 때문에 본질적으로 유체 흡수를 지연시킨다.
전체적인 흡수 용품 형태 관점으로부터, 구성성분들이 함께 기능하도록 최적화된 시스템 개발에 있어서 다양한 유동 처리를 다루는 것이 여전히 필요하다. 이러한 시스템에서, 라이너는 신속한 흡수를 증진시키고 청결하고 건조한 상태로 남도록 고안되었으며, 신속한 흡수에 요구되는 공극 체적과, 유체를 흡수/분배하기 위한 적절한 모세관현상 구조를 유지하면서 흡수 유체를 커버로부터 충분히 제거하는 데 요구되는 높은 모세관현상을 갖는 흡수/분배 재료 및 적절한 속도로 유체를 수용하는 흡수(보유) 층이 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 갑작스럽게 다량 유동하는 배설 또는 분출을 포함하는 매우 다양한 흐름 조건을 처리하기 위한, 특히 오버나이트용 여성 위생용품에 대한 총괄적인 디자인을 제공하는 것이다.
<발명의 요약>
본 발명의 목적은 플러프 보유 층 위로, 라이너 또는 외부커버로 사용하기위한 크레이프 처리된 스펀본드 부직 패브릭, 코-애퍼처링된(co-apertured) 공기내재(airlaid) 패브릭 층을 사용한 개선된 흡수 코어 및 스펀본드 부직 패브릭 이송지연 층에 의해 성취된다. 이러한 개선점을 일체형 흡수 시스템에 조합함으로써 다양한 흐름 처리를 성공적으로 성취할 수 있으며, 흡수성과 흡수 유체를 커버로부터 제거하는 특성 사이의 균형을 성공적으로 이룰 수 있다. 이로써, 다중 흡수성이 개선되고 사용 동안에 커버 표면이 청결하고 건조하다. 다양한 흐름 처리에 관한 재료 기술 개발은 신속한 흡수를 성취하고, 커버로부터 흡수 유체의 제거, 커버 오염 및 재습윤 특성을 개선하는 데 필요한 적절한 재료 구조 및 특성 균형에 초점을 맞춘다. 이러한 기능적 특성은 개선된 재료 기술 및 흡수 용품 구조를 통해 제공된다.
본 발명은 액체를 수용하고 분배시키며 보유할 수 있는 개인 위생용 흡수 용품, 특히 여성 위생용품이다.
도 1은 단일 흡수 용품 수명 동안의 다양한 흐름(마름모형) 및 연속 흐름(정사각형)의 그래프이며, 이 때 y 축 상에 유속 체적(g/시간)을 나타내고 x 축 상에 시간(시간)을 나타내었다.
도 2는 코-애퍼처링된 재료의 3형 세공 구조(tri-modal pore structure)를 나타낸다.
도 3, 도 4 및 도 5는 에퍼처의 SEM 화상을 나타낸다. 도 3은 복합재의 공기내재 측면상의 애퍼처를 나타낸다. 도 4는 복합재의 공기내재 측면상의 애퍼처를 근접사진으로 나타낸다. 도 5는 복합재의 스펀본드(이송지연) 측면으로부터의 애퍼처를 나타낸다.
도 6은 애퍼처링되지 않은 공기내재 재료에 대한 애퍼처링된 공기내재 재료의 세공 크기 분포를 비교한다.
도 7은 단일 애퍼처의 상세도 및 재료를 통한 유동을 도시한다.
도 8은 크레이프 처리된 스펀본드 커버 재료 및 크레이프 처리되지 않은 스펀본드 커버 재료에 대한 세공 크기 분포의 그래프이다.
도 9는 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭 커버의 3차원 구조를 SEM 화상으로 나타낸다.
도 10은 오버나이트용 여성 위생용품을 위한 흡수 용품 형태의 한 예를 도시한다.
도 11은 도 10의 여성 위생용품에 대한 이론적인 유체 부하 프로파일을 나타낸다.
도 12는 직경이 2.06 mm인 핀을 사용하여 7.4 핀/cm2로 핀 애퍼처링한 패턴을 도시한다.
도 13은 도 12와 동일한 직경의 핀을 사용하여 2.5 핀/cm2로 핀 애퍼처링한 패턴을 도시한다.
도 14는 애퍼처링된 공기내재 패브릭 및 애퍼처링 되지 않은 공기내재 패브릭에 대한 측정 용량을 나타내는 그래프이며, 이 때 Y 축상에 용량을 나타내고 X 축상에 패브릭 밀도(cc/g)를 나타낸다.
도 15는 2 종의 애퍼처링된 공기내재 패브릭 및 2 종의 애퍼처링 되지 않은공기내재 패브릭에 대한 시간(분) 대비 수평 흡상 거리(mm)(Y 축)의 그래프이다.
도 16은 수평 흡상 거리(인치) 대비 포화도(g/g)(Y 축)의 그래프이다.
도 17은 플랫 시스템 유체 분배 시험(flat system fluid distribution test)에 따라 구분된 패드 구획 대비 포화도(g/g)(Y 축)의 그래프이다.
도 18은 플랫 시스템 유체 분배 시험(flat system fluid distribution test)에 따라 구분된 패드 구획 대비 포화도(g/g)(Y 축)의 그래프이다.
도 19, 20 및 21은 패드의 다양한 부분상의 3중 분출 배설 결과의 막대 그래프이다.
<정의>
"일회용"이란 세척하거나 재사용되지 않고 사용 후에 버리는 것을 의미한다.
"층"이라는 용어는 단독으로 사용될 때, 단일 부재 또는 다수 부재라는 두가지 의미를 가질 수 있다.
"액체"란 어떤 용기에 붓거나 또는 위치시킬 때 그 용기의 내부 형상을 취하고 유동하는 비미립자 물질 및(또는) 재료를 의미한다.
"액체 소통"이란 액체가 한 층으로부터 다른 층으로, 또는 한 층내의 한 위치로부터 다른 위치로 옮겨갈 수 있는 것을 의미한다.
"종방향"이란 흡수 용품의 평면에 종축을 갖는 것을 의미하며, 기립한 착용자가 흡수 용품을 착용시 신체를 좌우로 양분하는 수직 면에 일반적으로 평행하다. "횡방향" 축은 흡수 용품의 평면에 놓이고 일반적으로 종방향 축에 수직이며, 즉 기립한 착용자가 흡수 용품을 착용시 수직면이 신체를 전면 및 배면 신체로 양분한다.
"복합 섬유(conjugate fiber)"란 개별 압출기로부터 압출되지만 함께 방적되어 하나의 섬유를 형성하는 2 종 이상의 중합체로부터 형성된다. 복합 섬유는 종종 또한 다중성분 또는 이성분 섬유로도 칭한다. 상기 중합체들이 일반적으로 서로 상이하지만, 복합 섬유는 단일성분 섬유일 수 있다. 상기 중합체는 복합 섬유의 횡단면에 걸쳐 실질적으로 일정하게 위치하는 별개의 대역에 배열되며, 복합 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연장된다. 이러한 복합 섬유의 구성형태는, 예를 들어 1 종의 중합체가 다른 중합체에 의해 둘러싸이는 쉬스/코어 배열이거나, 나란히 배열, 파이 위치 또는 "해중도(islands in the sea)" 배열일 수 있다. 복합 섬유는 가네꼬(Kaneko) 등에게 허여된 미국 특허 제5,108,820호, 스트랙(Strack) 등에게 허여된 미국 특허 제5,336,552호 및 피케(Picke) 등에게 허여된 미국 특허 제5,382,400호에 교시되어 있다. 이성분 섬유의 경우, 중합체는 75/25, 50/50, 25/75 또는 다른 원하는 비율로 존재할 수 있다. 섬유는, 또한 형상이 통상적이지 않은 섬유를 기술하며 전체 내용이 본 명세서에 참고 문헌으로 인용된, 호글(Hogle) 등에게 허여된 미국 특허 제5,277,976호 및 라그만(Largman) 등에게 허여된 미국 특허 제5,069,970호 및 동 제5,057,368호에 기재된 것과 같은 형상을 가질 수 있다.
"이성분 섬유"란 동일한 압출기로부터 블렌드로 압출된 2 종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 칭한다. 이성분 섬유는 섬유의 횡단면에 걸쳐 비교적 일정하게 위치하는 별개의 대역에 배열된 다양한 중합체 성분을 갖지 않고 다양한 중합체는 일반적으로 섬유의 전체 길이를 따라 연속적이지 않으며, 대신에 일반적으로 랜덤하게 시작하고 끝나는 피브릴 또는 원시섬유를 형성한다. 이성분 섬유는 종종 다성분 섬유로도 칭한다. 이러한 일반형의 섬유는, 예를 들어 게스너(Gessner)에게 허여된 미국 특허 제5,108,827호에 논의되어 있다. 이성분 및 이구성성분 섬유는 또한 존 에이. 맨손(John A. Manson) 및 레슬리 에이치. 스펄링(Leslie H. Sperling)에 의한 교본(Polymer Blend, and Composites, copyright 1976 by Plenum Press, a division of Plenum Publishing Corporation of New York, IBSN 0-306-30831-2, pages 273 내지 277)에 논의되어 있다.
본 명세서에서, "기계 방향" 또는"MD"라는 용어는 패브릭이 제조되는 방향으로 패브릭의 길이를 의미한다. "횡기계 방향" 또는 "CD"라는 용어는 패브릭의 폭, 즉 MD에 대해 일반적으로 수직인 방향을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "스펀본디드 섬유"라는 용어는 압출 필라멘트의 직경을 갖는 방사구의 통상적으로 원형인 다수의 미세 모세관으로부터 용융 열가소성 재료를 필라멘트로서 압출시킨 후 압출된 필라멘트의 직경을 급속히 감소시킴으로써 형성된 직경이 작은 섬유를 의미하는 것으로서, 예를 들면 애펠(Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호, 도르쉬너(Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호, 마쯔끼(Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 키니(Kinney) 등의 미국 특허 제3,338,992호 및 제3,341,394호, 하르트만(Hartman) 등의 미국 특허 제3,502,763호, 및 도보(Dobo) 등의 미국 특허 제 3,542,615 호에 기재되어 있다. 스펀본드 섬유는 그들이 수집 표면 상에 퇴적될 때는 일반적으로 점착성이 없다. 스펀본드섬유는 일반적으로 연속적이고, (10 개 이상의 샘플로부터의) 평균 직경이 7 마이크론 초과, 특히 더욱 약 10 내지 35 마이크론이다. 상기 섬유는 통상적이지 않은 형상을 가진 섬유를 기술한, 호글(Hogle) 등에게 허여된 미국 특허 제5,277,976호, 힐(Hill) 등에게 허여된 미국 특허 제5,466,410호 및 라그만 등에게 허여된 미국 특허 제5,069,970호 및 동 제5,057,368호에 기재된 바와 같은 형상을 가질 수 있다.
본 명세서에서 "멜트블론 섬유(meltblown fiber)"란 통상 용융된 열가소성 재료를 미세하고 통상 원형인 복수의 다이 모세관을 통하여 용융 실 또는 용융 필라멘트로 하여, 수렴하는 일반적으로 고온인 고속 가스(예: 공기) 기류 내로 압출시켜 형성된 섬유를 말하며, 이 수렴하는 일반적으로 고온의 고속 가스 기류는 용융 열가소성 재료의 필라멘트를 감쇄시켜 (attenuate) 마이크로섬유 직경일 수 있는 직경까지 감소시킬 수 있다. 그 후, 멜트블론 섬유는 고속 가스 기류에 의하여 이송되어 수집면상에 퇴적되어, 랜덤하게 분산된 멜트블론 섬유 웹을 형성한다. 상기 방법은 예를 들어 부틴(Butin) 등의 미국특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 멜트블론 섬유는 연속적이거나 불연속적일 수 있는 마이크로섬유이며, 평균직경이 통상 10 미크론 미만이며, 수집면상에 퇴적될 때 통상 점착질이다.
"공기내재(airlaying)"는 섬유상 부직층을 형성할 수 있는 널리 공지된 방법이다. 상기 공기내재 방법에서는, 길이가 전형적으로 약 3 내지 약 52 mm인 작은 섬유의 다발을 분리하여 공기를 공급한 후, 통상 진공을 인가하여 성형용 스크린상에 퇴적한다. 그 후, 상기 랜덤하게 퇴적된 섬유를 예를 들어 열기 또는 스프레이접착제를 사용하여 서로 접착시킨다. 공기내재 기술의 예는 미국특허 제4,494,278호, 동 제5,527,171호, 동 제3,375,448호 및 동 제4,640,810호에서 발견할 수 있다.
본 명세서에서 "코폼(coform)"이란 용어는 웹이 형성되는 동안, 다른 재료를 웹에 첨가하는, 하나 이상의 멜트블론 다이헤드를 슈트(chute) 근방에 배열하는 방법을 의미한다. 상기 다른 재료는 펄프, 초흡수제 또는 다른 입자, 천연 중합체(예를 들어, 레이온 또는 목면 섬유) 및(또는) 합성 중합체(예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르) 섬유일 수 있으며, 상기 섬유는 스테이플 길이일 수 있다. 코폼 방법은 라우(Lau)에게 공동 양도된 미국특허 제4,818,464호 및 앤더슨(Anderson) 등에게 공동 양도된 미국특허 제4,100,324호에 개시되어 있다. 상기 코폼 방법에 의하여 제조된 웹은 통상 코폼 재료라고 한다.
"접합 카디드 웹(bonded carded web)"이란 소모 장치(combing unit) 또는 카딩 장치(carding unit)를 통하여 이송된 스테이플 섬유로부터 제조된 웹을 말하며, 이 장치는 스테이플 섬유를 전개하여 일반적으로 기계 방향으로 배향하여 기계 방향 섬유상 부직웹을 형성하게 한다. 이 웹은 공지된 몇몇의 접합 방법에 의하여 접합된다.
부직웹의 접합은 여러 방법, 예를 들어: 분말상 접착제를 웹에 분산시킨 후, 통상 열공기로 웹과 접착제를 가열하여 활성화시키는 분말 접착; 가열된 캘린더 롤 또는 초음파 접합 장치를 사용하여 통상 국부적 접합 패턴으로 섬유들을 함께 접합하는 데 사용되는 패턴 접합(필요에 따라서는 웹 전면을 접합할 수 있음); 웹의 적어도 하나의 성분을 연화시킬 만큼의 충분한 열공기를 웹에 통과시키는 통기 접합; 예를 들어 스프레이 방법에 의하여 웹 상에 퇴적되는 라텍스 접착제를 사용하는 화학적 접합; 바느질 또는 수엉킴과 같은 기계적 방법에 의하여 달성할 수 있다
흡수/분배층은 재료의 한 쪽 말단을 월경 시뮬런트의 무한 저장소에 위치시킬 때 월경 유체를 1.2 cm 내지 약 15.25 cm (0.5 내지 6 인치)의 거리로 흡상시킬 수 있는 재료이다.
"코-애퍼처(co-aperture)"란 2개 이상의 재료를 함께 애퍼처링하여 된 애퍼처링된 재료, 뿐만 아니라 2개 이상의 재료를 함께 애퍼처링하는 애퍼처링 방법을 말한다. 이 애퍼처들은 재료의 상부부터 저부까지 뻗어 있고, 사실상 서로 정렬된다. 코-애퍼처링은 이 재료들을 엉킴, 물리적 접합 또는 화학적 접합을 통하여 일시적으로 또는 영구적으로 결합할 수 있다. 코-애퍼처링은 온도를 승온하지 않고, 주위 온도에서 행하는 것이 바람직하다.
"개인 위생용품"이란 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 흡수 속바지, 성인 실금용 흡수 용품, 수영복, 붕대 및 기타 상처 드레싱, 및 여성 위생용품을 말한다.
"여성 위생용품"이란 생리대 및 패드를 말한다.
"표적부(target area)"란 착용자의 배설물이 통상적으로 전달되는, 개인 위생용품상의 영역 또는 위치를 말한다.
시험 방법
재료 캘리퍼(두께)
재료의 캘리퍼는 두께의 척도이며 이를 스타렛(Starret)형 벌크 시험기로3.5 g/cm2(0.05 psi)에서 mm 단위로 측정한다.
밀도:
샘플의 단위 면적당 중량 (g/m2)(gsm)을 3.5 g/cm2(0.05 psi)에서의 재료 캘리퍼(mm)로 나누고, 그 결과에 0.001을 곱하여 g/cm3(g/cc)로 환산하여 재료의 밀도를 계산한다. 3 개 샘플 전체를 평가하여 구하고 밀도 값 평균을 구한다.
3중 흡수 시험 방법
본 시험의 목적은, 유체가 3회 배설되는 경우 배설간에 유체가 재료(들)에 분배될 수 있는 시간을 주면서 재료들간 및(또는) 재료, 복합재 또는 재료 복합재의 시스템간의 흡수 속도 차이를 측정하는 것이다.
필요한 장치:
2 개의 아크릴계 재질의 속도 블록
RC-5000 팁 및 발포체 피펫 삽입기를 구비한 P-5000 피펫
작은 비이커
30 분 이상 중탕 가온한 월경 시뮬런트(하기의 지시에 따라 제조함)
작은 주걱(교반기)
벤치 라이너(Bench liner)
2 개의 스톱워치
1 내지 2 개의 타이머
시뮬런트 세정용 정사각형 거즈
수순: 재료 시험 계획에 따라 샘플 복합재를 준비한다.
성분은 하기와 같다.
상부: 커버
중간부: 모세관현상 패브릭
저부: 보유 층
각각의 층을 건식 칭량하고 중량을 기록한다. 재료들을 3 층 복합재에 다시 유치시킨다.
건조 압지대를 칭량하여 중량을 기록하고, 또한 중량을 압지대상에 표기한다.
아크릴계 재질의 속도 블록을 샘플 복합재의 중앙에 위치시킨다.
눈금 피펫:
저울상의 작은 빈 비이커를 칭량한다.
피펫을 2 ml로 세팅한다.
시뮬런트를 피펫으로 흡인한다.
시뮬런트를 피펫으로부터 비이커로 이송한다.
저울이 시뮬런트 2 g이 이송되었음을 나타내면 세팅을 보정한다.
2 g이 넘게 또는 모자르게 이송되었다면, 세팅을 감소시키거나 증가시키고 2 g이 이송될 때까지 피펫을 조정하고 이송된 시뮬런트를 칭량하는 것을 반복한다.
시뮬런트 취급:
시뮬런트를 사용하기 30 분 내지 1 시간 전에 냉장고로부터 꺼내어, 수조에서 중탕한다. 자루 노즐을 절단하기 전에, 자루를 손으로 수 분간 마사지하여 자루내에서 분리되었을 시뮬런트를 혼합한다. 자루 튜브를 절단하고 필요한 시뮬런트를 작은 비이커에 붓는다. 작은 주걱으로 서서히 교반하여 완전히 혼합한다. 자루의 모든 시뮬런트를 사용하지 않을 것으로 예상되면 자루를 냉장고로 회수한다. 당일에 시뮬런트를 더 사용할 것이면 자루를 수조로 회수한다.
단계 1: 깔때기를 구비한 아크릴계 재질의 속도 블록을 샘플상의 중앙에 위치한다. 시뮬런트 2 ml를 샘플 복합재에 배설시키고, 스톱워치를 사용하여 배설 개시로부터 유체가 커버 재료 밑으로 흡수될 때까지의 시간을 측정한다. 속도 블록을 제자리에서 9 분 동안(타이머 사용) 방치한다. 제1 샘플의 경우에, 9 분 후에 속도 블록을 제거하고 샘플 각각의 층을 칭량한다. 중량을 기록한다. (제1 샘플을 3 분 타이밍한 후, 동일한 단계를 거쳐 제2 샘플 시험을 시작한다.)
단계 2: 제1 샘플의 경우에, 단계 1을 두 번째로 반복한다.
단계 3: 제1 샘플의 경우에, 단계 1을 세 번째로 반복한다.
분석: 각 구성성분내 유체 부하는 배설 후의 중량으로부터 배설 전의 중량을 감하여 계산한다. 배설 시간은 흡수 시간의 직접적인 척도이다. 흡수 시간이 짧을수록 흡수성이 더 좋은 샘플을 나타내고, 흡수 시간이 길수록 흡수성이 덜한 샘플을 나타낸다.
용량
함침 및 침지 용량 시험 방법을 사용하여 용량을 측정하였다. 월경 시뮬런트를 시험 유체로 사용하였다. 샘플 크기를 직경 5.7 cm (2.25 인치)의 원으로 수정하였다. 각각의 샘플의 중량을 기록하였다. 샘플을 평형이 될 때까지(이 경우에는 9 분) 시뮬런트의 수조 중에 함침시켰다. 샘플을 수조로부터 꺼내고, 작은 클립을 사용하여 10.5 cm (12 인치)의 높이에 10 분 동안 수직으로 걸어두었다. 샘플을 칭량하고 중량을 기록하였다. 나중 중량으로부터 처음 중량을 빼어 용량을 결정하였다. 이 용량(그램)을 샘플의 건조 중량으로 나누어 그램/그램 단위의 용량을 결정하였다.
수평 모세관 흡상 시험 방법:
본 시험의 목적은 재료가 무한 저장소로부터 유체를 끌어올 때 재료의 수평 흡상 용량을 측정하는 것이다.
필요 장비: 수평 흡상 스탠드, 하기에 기술한 바와 같이 제조한 월경 시뮬런트, 자, 타이머
수순:
재료를 폭 2.54 cm (1 인치) 및 요구 길이로 절단한다.
수평 흡상 장치내의 저장소에 월경 시뮬런트를 채운다.
재료의 한쪽 말단을 시뮬런트내에 넣고, 재료의 나머지를 흡상 장치상에 놓는다.
타이머를 작동한다.
소정의 시간에 흡상된 거리, 또는 소정의 거리까지의 흡상 시간을 측정한다.
플랫 시스템 시험 방법
본 방법의 목적은 시스템 구성성분의 오염 길이, 포화 용량 및 유체 부하를 분석함으로써 다양한 흡수 시스템의 유체 취급 특성을 측정하는 것이다. 필요한 장치로는 중량이 대략 330 g인 모래시계 형상의 아크릴판(중앙에 6.35 mm (0.25 인치)의 구멍이 있음), 주사기, 내경이 3.175 mm (1/8 인치)인 타이곤(Tygon) 튜브, 피펫 펌프, 월경 시뮬런트 및 실험실용 저울(0.00 g까지의 정확도)가 있다.
시험할 샘플을 원하는 형상(일반적으로 유체 흡수/분배 층 또는 모세관현상 패브릭용으로 3.81 cm ×13.97 cm (1.5 인치 ×5.5 인치), 이송지연 층용으로 4.45 cm ×13.97 cm (1.75 인치 ×5.5 인치) 및 보유 층용으로 길이 200 mm의 모래 시계 형상)으로 절단한다. 13.97 cm (5.5 인치) 층들을 2.79 cm (1.1 인치) 구획들로 표기하고, 이들을 패드 층상의 중앙에 위치시킬 때 13.97 cm (5.5 인치) 층상의 표기에 상응하게 패드 층을 구획들로 표기한다. 각각의 구성성분을 칭량하고 중량을 기록한다. 표기된 구획들의 정렬을 유지시키면서 하나의 말단을 상부로 표시하여 개개의 구성 성분을 원하는 구성 성분 시스템으로 조립한다. 주사기를 월경 시뮬런트로 채우고, 주사기에 타이곤 튜브를 부착한다. 주사기를 일정량의 시뮬런트를 이송하도록 프로그램된 피펫 펌프에 위치시키고, 일반적으로 30 cc 주사기는 1 시간 동안 특정량의 시뮬런트(일반적으로 10 ml)를 분배시킨다. 비이커에 개방된 말단을 갖는 튜브를 위치시키고, 모든 공기가 튜브를 빠져나가고 배설의 마지막 무렵에 시뮬런트가 튜브를 빠져나갈 때까지 펌프를 가동시켜 튜브를 주입시킨다. 시험할 구성 성분 시스템을 피펫 펌프 근방에 위치시키고, 25 gsm, 10d, 5.08 cm×15.24 cm (2 인치 ×6 인치)의 BCW를 시스템의 중앙 상부에 위치시키고, 이 위에 아크릴판을 또한 시스템의 중앙에 위치시킨다. 튜브의 빈 말단은 아크릴판의 구멍으로 삽입하고 피펫 펌프를 가동하여 배설을 개시한다. 배설 기간의 마지막에, 튜브 및 아크릴판을 제거한다. 그 후, 하층을 움직이지 않고 BCW를 조심스럽게 제거하여 폐기한다. 그 후, 각각의 층을 개별 칭량하고 중량을 기록한다. 그 후, 상부로 표시된 말단으로부터 시작하여 각각의 표시된 구획을 절단하고 칭량하였다. 각각의 층의 오염 길이를 측정하여 기록하고 도표화 및 분석을 위해 데이타를 스프레드시트에 입력한다. 재료에 흡수된 유체의 양을 재료의 건조 중량으로 나눔으로써 유체 부하(g/g)를 계산한다. 유체 부하를 오염 길이로 나눔으로써 유체 포화도를 계산한다.
요구 흡수율 흡상 용량
본 시험의 목적은 시스템 구성 성분의 오염 길이, 포화 용량 및 유체 부하를 분석함으로써 다양한 흡수 시스템의 유체 취급 특성을 측정하는 것이다.
필요한 장치: 중량이 대략 330 g인 모래시계 형상의 아크릴판(중앙에 6.35 mm (0.25 인치)의 구멍이 있음), 주사기, 내경(ID)이 3.175 mm (1/8 인치)인 튜브(예컨대, 타이곤(등록상표)), 피펫 펌프, 하기와 같이 제조한 월경 시뮬런트, 실험실용 저울(0.00 g의 정확도).
수순:
1. 성분들을 원하는 형태로 절단한다: 흡수/분배 층용으로 3.8 cm ×15.2 cm (1.5 인치 ×6.0 인치), 스펀본드 부직 패브릭 이송지연 층 및 주변 층용으로7.6 cm ×15.2 cm (3.0 인치 ×6.0 인치).
2. 15.2 cm (6.0 인치) 층을 3 cm (1.2 인치) 구획들로 표시하였다. 주변 층이 달걀형이면 주변 층상의 중앙에 흡수/분배 스트립을 위치시켰을 때 흡수/분배 스트립상의 표시에 상응하는 구획으로 표시한다.
3. 각각의 구성 성분을 칭량하고 중량을 기록한다.
4. 표시한 구획의 정렬을 유지하면서 개개의 구성성분을 원하는 흡수 시스템으로 조립한다. 한 말단을 상부로 표시한다.
5. 주사기를 월경 시뮬런트로 채우고 튜브를 주사기에 부착시킨다.
6. 주사기를 주사기 펌프내에 위치한다.
7. 실린더의 크기를 실린더 펌프내로 프로그램한다.
8. 펌프를 프로그램한다(일반적으로 1 시간 당 10 ml의 속도로 분배시키는 30 cc 실린더를 사용함).
9. 비이커에 개방된 말단을 갖는 튜브를 위치시키고, 모든 공기가 튜브를 빠져나가고 시뮬런트가 개방된 말단에서 튜브를 빠져나갈 때까지 펌프를 가동시켜 튜브를 주입시킨다.
10. 시험할 구성 성분 시스템을 주사기 펌프 근방에 위치시키고, 아크릴판상의 흡상을 방지하기 위해 25 gsm, 10 데니어, 5.1 cm ×15.24 cm (2 인치 ×6 인치)의 접합 카디드 웹 재료를 흡수 시스템의 상부에 위치시키고, 시스템 중앙 상부에 아크릴판을 위치시킨다.
11. 한 튜브의 빈 말단을 아크릴판의 구멍으로 삽입한다. 시험할 나머지의시스템에 대하여 반복한다.
시험:
1. 피펫 펌프를 가동시켜 배설을 개시한다.
2. 월경 시뮬런트 3 ml를 1 시간 당 10 ml의 속도로 첨가한다.
3. 3 ml를 용품에 배설시킨 후, 아크릴판에 중량을 가하여 551.6 Pa (0.08 psi)의 압력을 달성한다.
4. 추가의 5 ml에 대한 배설을 계속하여 총 8 ml를 배설시킨다.
5. 배설 기간의 마지막에 튜브 및 아크릴판을 제거한다. 하층을 움직이지 않고 접합 카디드 웹을 조심스럽게 제거하여 폐기한다.
6. 구성 성분 시스템 및 층의 사진을 찍고 이를 인쇄한다.
7. 각각의 층을 개별 칭량하고 중량을 기록한다.
8. 상부로 표시된 말단으로부터 시작하여 처음 표시된 구획을 절단하여 칭량한다. 나머지 구획 및 층에 대하여 반복한다.
9. 각각의 층의 오염 길이를 측정하여 기록한다.
10. 도표화 및 분석을 위해 데이타를 스프레드시트에 입력한다.
가장 광범위한 실시양태에서, 본 발명은 신속 흡수 코어, 이에 인접하여 특정 부위에서 유체를 통과시키는 다양한 모세관현상의 영역을 갖는 모세관현상 패브릭, 이에 인접하여 신속 흡수 코어 보유 층을 포함하는 여성 위생 패드에 관한 것이다. 본 발명의 실시에 사용되는 패브릭은 공기내재, 스펀본딩, 멜트블로잉, 카딩, 코폼 및 발포 방법을 포함하는 다양한 방법에 의해 제조될 수 있지만, 흡수/분배 층에 대해서는 공기내재가 바람직하며 이송지연 층에 대해서는 스펀본딩이 바람직하다. 다양한 층은 합성 중합체 및 천연 섬유로부터 제조할 수 있다. 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀이 비용면에서 특히 바람직하다.
상기 커버가 배설물을 흡수 용품내로 신속히 흡수하는 것이 중요하다. 다수의 재료가 이러한 흡수 특성을 제공한다. 이러한 재료에는 핀 애퍼처링된 필름, 진공 애퍼처링된 필름, 애퍼처링된 부직포 및 코-애퍼처링된 필름/부직포 적층물, 복합 섬유 스펀본드 패브릭, 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭, 공기내재 패브릭, 접합 카디드 웹, 스펀레이스 패브릭 등을 들 수 있다. 처음에는 부적합할 수 있는 다수의 패브릭 유형은, 국부적인 화학 처리 및 기계적 가공을 통하여 허용될 수 있다. 흡수 코어와 합쳐지는 경우에, 모든 흐름 조건하에 신속한 흡수, 낮은 오염, 낮은 재습윤 및 낮은 유체 보유를 허용하는 임의의 재료가 적합할 것이다.
모세관현상 패브릭은 합성 섬유, 기계적 및 화학적으로 연화된 펄프를 포함하는 천연 섬유, 스테이플 섬유, 슬라이버, 멜트블론 및 스펀본드 섬유, 초흡수제 등을 비롯한 여러가지 섬유 및 이들의 혼합물로부터 제조할 수 있다. 이러한 웹에서 섬유는 동일하거나 다양한 직경의 섬유로부터 제조할 수 있으며, 오각, 삼각, 타원, 원형 등과 같은 상이한 형상일 수 있다. 흡수/분배 층은 공기내재, 수엉킴, 접합 및 카딩, 및 코폼을 비롯한 여러 방법에 의해 제조될 수 있지만, 공기내재가바람직하다.
이송지연 층 또한 다양한 형상 및 크기의 다양한 섬유로부터 제조할 수 있다. 이송지연 층은 스펀본딩, 카딩, 멜트블로잉 및 필름 형성과 같은 여러 방법에 따라 제조될 수 있지만, 스펀본딩이 바림직하다.
보유 층 재료는 액체를 흡수하는 것으로 당업계에 알려진 재료 또는 물질 뿐만 아니라 이 목적으로 개발된 임의의 다른 물질로부터 제조할 수 있다. 예로는 신속형 및 저속형 초흡수제, 펄프 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 보유 재료로 사용되는 초흡수제와 펄프의 혼합물은 약 100/0 내지 0/100 중량비, 보다 구체적으로 약 80/20 내지 20/80의 중량비로 사용될 수 있다.
합성 섬유에는 폴리아미드, 폴리에스테르, 레이온, 폴리올레핀, 아크릴류, 초흡수제, 리오셀(Lyocel) 재생 셀룰로오스로부터 제조된 것들 및 당업계의 숙련자에게 알려진 임의의 다른 적합한 합성 섬유를 들 수 있다. 또한 합성 섬유는 흡수 용품 분해용 코스모트로프(kosmotropes)를 포함할 수도 있다.
다수의 폴리올레핀류가 섬유 제조에 이용가능하며, 예컨대 다우 케미칼(Dow Chemical)사의 ASPUN(등록상표) 6811A와 같은 선형의 저밀도 폴리에틸렌, 2553 LLDPE 및 25355 및 12350 고밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌이 이러한 적합한 중합체이다. 폴리에틸렌의 용융 유속은, 각각 약 26, 40, 25 및 12이다. 섬유 형성 폴리프로필렌으로는 엑손 케미칼 캄파니(Exxon Chemical Company)의 에스코렌(Escorene(등록상표)) PD 3445 폴리프로필렌 및 몬텔 케미칼 캄파니(Montell Chemical Co.)의 PF-304를 들 수 있다. 다수의 다른 폴리폴레핀이상업적으로 이용가능하다.
천연 섬유로는 양모, 면사, 아마, 대마 및 목재 펄프를 들 수 있다. 펄프에는 미국 알라바마주 쿠사 소재의 쿠사 밀(Coosa Mill)사제 CR-1654와 같은 표준 연목 플러핑 그레이드, 미국 위스콘신주 타코마 소재의 웨이어호이저 코포레이션(Weyerhaeuser Corporation)으로부터 입수가능한 고벌크 첨가제 포름알데히드 무함유 펄프(HBAFF), 습윤 탄성율이 향상된 가교결합된 남방 침엽수 펄프 섬유, 웨이어호이저 NHB-416과 같은 화학적 가교결합된 펄프 섬유를 들 수 있다. HBAFF는 섬유에 건조 강인성, 습윤 강인성 및 탄성을 부여하는 것 외에, 컬(curl) 및 꼬임을 견디는 화학적 처리를 받는다. 또 하나의 적합한 펄프는 벅키(Buckeye) HP2 펄프이며, 여전히 또 하나의 적합한 펄프는 인터내셔날 페이퍼 코포레이션(International Paper Corporation)제 IP 슈퍼소프트(Supersoft)이다. 적합한 레이온 섬유는 미국 알라바마주 액시스 소재의 코탈즈 파이버스 인코포레이티드(Courtaulds Fibers Incorporated)제 1.5 데니어의 머지(Merge) 18453이다.
여러가지 형태의 다양한 초흡수제가 이용가능하다. 상업적으로 이용가능한 것들의 예로는 고도로 가교결합된 표면 초흡수제인, 미국 27406 노쓰 캐롤라이나주 그린스보로 소재의 스톡하우센 캄파니(Stockhausen Company)제 FAVOR(등록상표) 870 초흡수제 구형물, 중합된 폴리아크릴레이트 입자의 850 내지 1400 미크론 현탁액인, 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 캄파니제 XL AFA 94-21-5 및 XL AFA-126-15, 및 미국 28145-0004 노쓰 캐롤라이나주 살리스버리 PO Box 4 소재의 코사 인코포레이션(KoSA Inc.)(전신, 트레비라 인코포레이션(Trevira Inc.) 및 전신, 훽스트-셀라니스(Hoechst-Celanese)임)에 의해 공급되는 SANWET(등록상표) IM 1500 초흡수제 입자를 들 수 있다.
또한 웹에 기계적 일체성을 제공하기 위하여 결합제를 스펀본드층 또는 공기내재 층에 포함시킬 수 있다. 결합제로는 가열하여 활성화될 수 있는 섬유, 액체 또는 기타 결합 수단을 들 수 있다. 폴리올레핀 섬유와 같이 비교적 저융점을 갖는 섬유들이 바람직하다. 저융점 중합체들은 열을 가할때 섬유가 중첩되는 위치에서 패브릭을 서로 결합시키는 능력을 제공한다. 또한, 복합 섬유 및 2성분 섬유와 같이, 저융점 중합체를 적어도 하나의 성분으로 갖는 섬유가 본 발명의 실시에 적합하다. 저융점 중합체를 갖는 섬유를 통상 "가융성 섬유(fusible fiber)"라 한다. "저융점 중합체"란 유리전이온도가 약 175℃ 미만인 중합체를 말한다. 결합제 섬유의 예로는 폴리올레핀 및(또는) 폴리아미드의 복합 섬유, 및 액체 접착제를 포함한다. 상당수의 적합한 결합제 섬유가 당업계의 숙련자에게 공지되어 있지만, 적합한 2종의 결합제는 상품명 T-255와 T-256으로 코사 인코포레이션으로부터 입수가능한 쉬스 코어 복합 섬유가고, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 치소 앤드 파이버비젼스(Chisso and Fibervisions) LLC사와 같은 많은 제조업체에 의하여 제조된다. 적합한 액체 결합제는 파이버비젼스 LLC사로부터 입수가능한 키멘(Kymene(등록상표)) 557LX이다.
웹을 일단 제조하면 그의 형태를 보존하기 위해 적절히 안정화시키고 경화시켜야 한다. 충분한 양의 가융성 섬유를 포함시키고 이어서 열적 결합시키는 것은 적절한 안정화를 얻는 바람직한 방법이다. 이 방법이 두꺼운 재료의 표면에서뿐만 아니라 중앙에서 적절히 접합시킬 것으로 여겨진다.
도 10에서 도시된 바와 같이 오버나이트 용도의 여성 위생용품을 위한 흡수 용품 형태의 한 예는, 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭 커버 (10), 코-애퍼처링된 공기내재 흡수/분배 층 (11) 및 스펀본드 패브릭 이송지연 층 (12), 플러프 보유 층 (13) 및 성형된 플러프 주변 층 (14)으로 이루어진 흡수 시스템을 갖는다.
구체적인 예로는, 20.3 gsm (0.6 osy)의 기초 중량에 대하여 30％ 크레이프 처리되고 AHCOVEL(등록상표) 베이스(Base) N-62 계면활성제 0.3 중량％로 처리된 13.6 gsm (0.4 osy)의 스펀본드 커버, 및 코-애퍼처링된 175 gsm의 웨이어호이저 NF-405 90 중량％ 및 0.12 g/cc의 코사 T-255 섬유 공기내재 패브릭 10 중량％로 된 모세관현상 패브릭, 및 폴리프로필렌으로 제조된 27 gsm (0.8 osy)의 스펀본드 이송지연 층이 있다. 보유 층은 플러프 500 gsm의 플러프로 제조되며, 0.06 내지 0.09 g/cc의 웨이어호이저 NF-405가 포함된다. 제2 보유 층은 600 gsm의 플러프로 제조되며, 0.06 내지 0.09 g/cc의 웨이어호이저 NF-405가 또한 포함된다.
연속적인 유동 조건하에, 유체는 습윤성 및 고투과성의 크레이프 처리된 스펀본드 커버를 통해 공기내재 흡수/분배 층으로 신속히 흡수된다. 공기내재 흡수/분배 층에 코-애퍼처링된 스펀본드 패브릭 이송지연 층은 하부의 보유 층으로 유체가 조기 이송되는 것을 방지하고, 유체가 흡수 용품의 길이방향으로 분배되도록 한다.
본 발명자들은 초기 배설물이 공기내재 흡수/분배 층에 의해 30 내지 40％의 포화 수준(대략 유체 3 내지 4 그램)이 성취될 때까지 흡수되고 보유된다고 믿는다. 공기내재 흡수/분배 층의 이러한 포화점에서, 유체는 흡수/분배 층으로부터 이송지연 층을 통과하여 하부의 플러프 보유 층으로 이송되기 시작한다. 이송지연 층 하부의 중앙에 위치한 플러프 보유 층은, 흡수 용품에 배설됨에 따라 이송지연 층을 통과하는 유체를 흡수한다. 이송지연 층은 하부의 흡수제로 전달되는 유체의 양을 조절하고 흡수/분배를 촉진시킨다. 공기내재 흡수/분배 층내 유체의 양이 증가함에 따라, 이송지연 층을 통해 하부의 플러프로 이송되는 유체의 양이 증가한다. 유체 포화 수준을 기준으로 하여 유체를 이송함으로써, 이송지연은 공기내재 흡수/분배 층의 높은 유체 포화 수준(80％ 초과)을 예방한다. 이 기능은 공기내재 흡수/분배 층이 추가의 배설에 대한 공극 체적을 유지하게 한다. 공기내재 흡수/분배 층은 사용하는 동안의 배설 사이에 30 내지 40％의 유체 포화 평형 수준으로 회복된다.
다양한 층의 형상이 본 발명의 성공에 중요한 것으로 여겨지지는 않지만, 유체가 패드 연부로 흡상되는 것을 예방하는 감소된 치수의 직사각형 스트립 기하학을 공기내재 흡수/분배 층 및 플러프 보유 층이 도입할 수도 있음을 인지하여야 한다. 흡수/분배 및 이송지연 기술의 조합은, 유체를 흡수 용품의 x, y 및 z 방향의 중앙에 남게 하는 특정한 재료 기하학에 의해 다소 도움을 받을 수 있다. 비대칭(예컨대, 모래시계 형상)의 주변 층은 유체를 매체 아래에 높은 흡수 용품 유체 부하량(5 g 초과)까지 보유할 수도 있지만, 주로 흡수 용품 성형 구성 성분으로서의 역할을 한다. 보유 층의 형태가 주변 층의 형태와 동일하거나 상이할 수 있으며, 직사각형, 모래시계, 경주트랙 또는 다른 형태일 수 있다는 것을 인지하여야한다. 또한, 층의 일체성을 증진시키기 위해 보유 층 및(또는) 주변 층에 엠보싱을 가할 수 있다.
이러한 여성 위생용품에 대한 이론적인 유체 부하 프로파일을 도 11에 도시하였다. 도 11은 Y 축상에 구성 성분 액체 함량(또는 부하)(그램)을 나타내고 및 X 축상에 전체 흡수 용품 부하(그램)를 나타낸 그래프이다. 공기내재 흡수/분배는 그래프상에 마름모꼴로, 보유 층은 정사각형으로, 주변 층은 삼각형으로 도시하였다. 낮은 부하(0 내지 3 ml)에서, 유체는 공기내재 흡수/분배 층으로 주로 흡수된다. 유체 부하가 증가함에 따라(3 내지 5 ml), 유체는 이송지연 층을 통과하여 보유 층으로 이송되고 그리고 약간은 주변 층으로 이송되기 시작한다. 이 시점에서, 추가의 배설물로부터의 매우 소량의 유체가 공기내재 흡수/분배 층에 보유된다. 공기내재 흡수/분배 층은 유체를 보유 층으로 이송시킴으로써 연속적으로 그의 공극 체적을 재생하여 후속적인 배설물을 수용할 수 있게 한다. 보다 높은 부하(5 ml 초과)에서, 보유 층은 그의 높은 공극 체적으로 인해 대부분의 유체를 보유한다. 주변 층은 국부적인 포화로 인해 보유 층을 통과한 임의의 잉여 유체를 보유할 용량을 가졌다. 주변 층은 또한 표적 부위의 바깥에서의 침투에 대해서도 추가로 커버할 수 있다.
분출 조건(1 ml/초 초과 및 1 내지 5 ml/침투)하에서, 여성 위생용품은 상기 기재된 이론적인 충전 프로파일과 유사하게 기능하지만, 또한 다수의 추가적인 기능적 특성을 나타낸다. 분출이 발생하는 경우, 이는 고투과성인 크레이프 처리된 커버의 공극 체적으로 흡수되고, 공기내재 흡수/분배 층으로 흡수된다. 분출상황하에서, 공기내재 흡수/분배 층의 애퍼처는 유체의 흡수 및 저장을 돕는 내부 공극 체적 및 증가된 투과성을 제공한다. 애퍼처는 유체가 주위의 공기내재 구조물로 흡수될 때까지 즉각적인 내부 저장소를 제공함으로써 유체의 저장을 돕는다. 이 기능은 배설물의 분출이 너무 빨라서 공기내재 패브릭의 애퍼처링되지 않은 부위에서 순간적으로 국부적인 포화가 발생하므로 중요하다. 분출 배설 동안에, 애퍼처는 또한 하부의 보유 층으로의 직접적인 통로를 제공하여, 유체가 플러프 층으로 즉시 이송되고 공기내재 층의 공극 체적이 신속히 재생될 수 있다. 공극 체적을 재생함으로써, 공기내재 층은 앞으로의 배설에 대해 이용가능하다.
분출이 흡수된 직후에, 코-애퍼처링된 흡수/분배/이송지연 시스템의 흡수/분배 및 이송지연 특성이 이를 처리한다. 유체는 공기내재 흡수/분배 층에 분배되고 공기내재 흡수/분배 층의 유체 포화 수치가 30 내지 40％의 평형 수치를 이룰 때까지 이송지연 층을 통과하여 이송된다. 평형 프로세스는 또한 흡수/분배 층의 공극 체적을 재생시켜 추가의 침투를 받아들일 수 있도록 돕는다. 적합한 흡수/분배 층은 월경을 약 1.2 cm 내지 약 15.25 cm의 거리로 수평 흡상한다.
커버 재료 특성
커버가 배설물을 흡수 용품내로 신속히 흡수하는 것이 중요하다. 다수의 재료가 이러한 흡수 특성을 제공한다. 이러한 재료에는 핀 애퍼처링한 필름, 진공 애퍼처링한 필름, 애퍼처링한 부직포 및 코-애퍼처링한 필름/부직포 적층물, 복합 섬유 스펀본드 패브릭, 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭, 공기내재 패브릭, 접합 카디드 웹, 스펀레이스 패브릭 등을 들 수 있다. 처음에는 부적합할 수 있는 다수의 패브릭 유형은, 국부적인 화학 처리 및 기계적 가공을 통하여 수용될 수 있다. 흡수 코어와 결합하는 경우에, 모든 흐름 조건하에 신속한 흡수, 낮은 오염, 낮은 재습윤 및 낮은 유체 보유를 허용하는 임의의 재료가 적합할 것이다.
크레이프 처리된 스펀본드 부직 패브릭은 분출 처리 흡수 코어의 고안에 이용될 수 있는 이점을 가지므로 여성 위생용품 커버 재료로서 바람직하다. 이러한 이점은 크레이프 처리 공정 동안에 발생하는 기초 특성의 변화로 인한 결과이다. 표준 스펀본드 패브릭과 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭 사이에 존재하는 구조적 차이의 특징을 나타내고, 분출 처리에 대한 스펀본드 패브릭 크레이프 처리의 효과를 확인하기 위하여, 2 개의 샘플을 비교하였다. 한 샘플은 3.5 dpf, 20.3 gsm (0.6 osy) 폴리프로필렌 스펀본드이고, 다른 하나는 유효 20.3 gsm 기초 중량에 대해 30％ 크레이프 처리된 3.5 dpf, 13.6 gsm (0.4 osy) 폴리프로필렌 스펀본드이었다. 상기 두 재료를 AHCOVEL 계면활성제 0.30 중량％로 처리하였다. 구조적 차이점은 크레이프 처리된 재료에 대한 기준 재료의 세공 크기 분포를 비교함으로써 가장 잘 특징지을 수 있다. 도 8은 이러한 두 개의 샘플에 대한 세공 크기 분포의 그래프이다. 도 8에서, Y 축에 세공 체적(cc/g)을 나타내고 X 축에 세공 반경(미크론)을 나타낸다. 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭은 왼쪽에 먼저 피크인 선으로 나타난다.
표준 스펀본드 패브릭의 피크 세공 크기는 80 미크론인 반면에 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭의 피크 세공 크기는 170 미크론이었다. 피크 세공 크기는 크레이프 처리함에 따라 증가하는데, 이는 초기의 접합이 변형되고 Z 방향 세공이형성되므로 3차원의 세공 구조를 형성하기 때문이라고 믿어진다. 캘리퍼의 전체적인 증가는 전체 세공 체적의 증가 및 이에 상응하여 보다 큰 세공 크기로의 변화를 초래한다. 이에 비하면, 표준 스펀본드 패브릭의 세공 구조는 그의 상대적으로 편평한 표면 구조로 인해 2 차원적이다. 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭의 증가된 투과성 및 보다 큰 세공 크기는 유체가 흡수 용품에 보다 용이하게 침투할 수 있게 한다. 또한, 보다 큰 세공은 다량 및(또는) 분출 흐름과 연관된 다양한 월경 유체 유형을 취급하는 데 보다 적합하다.
세공 크기 분포의 범위는 또한 크레이프 처리함에 따라 증가한다. 도 8의 각각의 곡선 아래의 넓이는 재료에 대한 세공 체적의 척도를 나타낸다. 곡선에 의해 도시된 바와 같이, 세공 체적은 표준 스펀본드 패브릭에 비하여 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭의 세공 체적이 훨씬 더 높다. 전체 세공 체적의 증가는 유체 흡수를 촉진시키고 흡수 용품이 다양한 흐름 유형을 실패없이 수용할 수 있게 한다. 도 9는 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭 커버의 3차원 구조를, 2 mm를 25.4 mm (1 인치)로 확대한 SEM 화상으로 나타낸다.
표준 스펀본드 패브릭과 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭간의 추가적인 구조적 차이점은 하기의 표 1에 약술하였다. 표 1로부터 알 수 있듯이, 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭의 두께는 크레이프되지 않은 스펀본드 패브릭의 두께의 약 2.5 배이다. 이 두께는 흡수 용품과 여성의 신체 사이에 장벽을 형성하고, 전형적으로 재습윤에 의해 초래되는 습윤을 감소시킴으로써 피부 건조를 증진시킨다. 두 번째로, 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭의 투과도는 표준 스펀본드 패브릭의 투과도보다 현저하게 더 높다. 이러한 투과도의 증가는, 크레이프 처리에 의해 생성된 스펀본드 패브릭의 밀도 감소 및 패브릭 평면으로부터 나온 섬유의 부분적 배향의 2 가지 요인으로 인한 것으로 믿어진다. 이러한 두 가지 모두의 요인은 시험 매체와 접촉하는 섬유 표면의 양을 감소시키므로 보다 낮은 흐름 저항을 제공하고, 그만큼 신속한 흡수를 촉진시킨다.
스펀본드 패브릭 및 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭의 구조적 특성 비교
스펀본드 (20.3 gsm, 3.5 dpf) 크레이프 처리된 스펀본드 (20.3 gsm, 3.5 dpf)
두께(mm) 0.254 0.66
투과도(다시) 511 3953
패브릭들 사이의 구조적 특성의 차이는 상기 기재된 바와 같이 이러한 패브릭이 나타내는 기능적 특성에 깊은 영향을 미친다. 표 2는 얼마나 많은 기능적 특성들이 크레이프 처리되지 않은 표준 스펀본드 패브릭에 비하여 크레이프 처리된 스펀본드 커버 패브릭에 대해 극적으로 개선되는 지를 나타낸다. 결과는 표준 공기내재 흡수 코어 위에서 시험하는 경우에 크레이프 처리된 커버 단독의 공헌을 나타낸다.
스펀본드 패브릭 및 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭의 기능적 특성 비교
평균 흡수 시간(초) 평균 재습윤(그램) 평균 오염 크기(mm2) 평균 유체 보유(그램)
스펀본드(20.3 gsm, 3.5 dpf) 32 0.45 751 0.043
크레이프 처리된 스펀본드(20.3 gsm, 3.5 dpf) 17 0.07 619 0.015
크레이프 처리에 의해 도입된 투과도 및 공극 체적의 증가로 인해 흡수 시간이 절반으로 감소되었다. 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭 커버는 표준 스펀본드 패브릭 커버에서 발생되는 재습윤의 16％인 재습윤을 초래하였다. 이러한 감소는 투과도, 세공 크기 및 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭 커버의 두께로 인해 발생하였다. 투과도의 증가는 유체가 흡수 코어로 이송되는 것을 촉진시키고, 큰 평균 세공 크기는 유체가 커버의 섬유간 공간에 단단히 보유되지 않게 하여 흡수된 유체가 커버로부터 흡수 코어에 의해 용이하게 제거되게 한다. 이는 커버의 유체 보유를 감소시키며, 이는 커버의 상부 표면과 접촉하거나 아주 근접하는 유체의 양을 감소시킴으로써 재습윤 및 오염을 감소시킨다. 구조물의 증가된 로프트(loft)는 흡수 코어로부터의 분리를 제공하므로 유체 역류에 대한 장벽을 제공한다. 재료 두께의 결과로 발생하는 차폐로 인해 다소의 오염 강도의 감소가 발생한다.
보다 빠른 흡수 및 감소된 재습윤, 보유 및 오염 크기에 대한 기능적인 개선은 크레이프 처리된 스펀본드 커버가 분출 처리 흡수 시스템에 포함되는 이상적인 후보가 되게 한다. 크레이프 처리된 스펀본드 커버는 경량이어야 하며, 바람직하게는 약 10 내지 30 gsm, 더욱 바람직하게는 약 15 내지 25 gsm이고, 약 20％ 내지 50％로 크레이프 처리되고, 더욱 구체적으로 약 25％ 내지 40％로 크레이프 처리되어야 한다.
코-애퍼처링된 흡수/분배 층/이송지연
흡수/분배 층 및 이송지연 층은 기계적인 핀 애퍼처링을 사용하여 코-애퍼처링되지만, 구멍은 재료가 적소에 구멍을 갖도록 하는 방식으로 다이 커팅하거나 발포함으로써 또한 제공될 수 있다. 본 발명의 목적은 높고 낮은 모세관현상의 부위를 가진 재료를 제조하여, 선택적으로 어느 부위에서는 유체를 이송시키고 다른 부위에서는 제한하는 "모세관현상 패브릭"을 제조하는 것이다. 본 발명에 따른 개인 위생 흡수 흡수 용품을 위한 유체 이송지연 층은, 흡수/분배 층으로부터 보유 층으로의 유체의 이송을 지연시킴으로써 x-y 평면으로의 분배를 증진시키도록 고안되었다. 바람직한 형태의 모세관 현상 패브릭은 공기내재 패브릭 및 스펀본드 패브릭을 코-애퍼처링함으로써 제조되지만, 애퍼처링된 부직 패브릭 또는 엠보싱 처리된 부직 패브릭 또한 기능을 잘 수행할 수 있다. 흡수/분배 층 및 이송지연 층의 코-애퍼처링은 분출 침투의 처리에 대한 특유한 특성을 제공한다. 특유한 재료는 1) 공기내재 재료의 경우에 원래 구조의 특징인 공기내재 벌크내의 세공, 2) 애퍼처링 공정의 핀에 의하여 구획된 큰 공극 공간, 및 3) 애퍼처의 주위를 둘러싸는 작은 계면 동공으로 구성된 3형 세공 구조로 이루어진다. 이 애퍼처는 전형적으로, 복합재의 공기내재측으로부터 관측했을 때 둥근 원뿔형 구조로 좁아지는 개구(open) 구조로 특징된다. 애퍼처링 공정으로부터 발생하는 밀집 및 섬유 재위치로 인하여 계면 세공은 주위 세공보다 작다.
상기 이송지연 층은 흡수/분배 층과 하부의 보유 층 간의 직접적인 접촉을 방지함으로써, 흡수/분배 층과 하부의 보유 층 사이의 투과성 및 습윤성 구배를 제공한다. 이 이송지연 층은 비교적 낮은 투과성 및 습윤성을 가져서 연속적인 흐름 조건하에서 흡수/분배 층내 수평 유체 분포를 촉진하여 Z 방향의 유체 이동을 조절하여야 한다. 이송지연 층의 습윤성은 당업계의 숙련자에게 공지된, 재료의 소수성에 영향을 미치는 국부적 화학처리에 의하여 변경시킬 수 있다. 습윤성 변경을 위한 적합한 화학 약품은 상표명 AHCOVEL(등록상표), 글루코폰(Glucopon(등록상표)), 플루로닉스(Pluronics(등록상표)), 트리톤(Triton(등록상표)) 및 마실(Masil) SF-19(등록상표)로 판매되고 있다. 이송지연 층은 흡수/분배 층내 수평(X-Y) 분배를 촉진하여 흡수/분배 층내 유체 축적을 촉진하고, 고압 또는 고포화 수치가 발생할 때 유체를 보유 층으로 이송시킨다. 유체는 연속적 흐름 조건하에서 애퍼처로 우선적으로 이동하지 않는다고 믿어진다. 이 통제된 이송 메카니즘은 보유 층내에 신장된 오염 패턴을 초래하며, 침투 영역의 과포화를 방지하며, 흡수 용품의 남은 수명을 나타내는 시각적 신호를 착용자에게 제공한다.
분출 흐름 조건하에서, 상기 이송지연 층내 애퍼처는 유체가 하부 보유 층까지 즉시 통과하도록 한다.
도 2는 코-애퍼처링된 재료의 3형 세공 구조를 도시한다. 도 2에서, 3 종류의 세공이 도시되어 있다. 대형 동공 (1)은 패브릭이 애퍼처링된 지점에 위치한다. 보다 작은 세공 (2)은 원래의 공기내재 패브릭 (4)에 존재한다. 여전히 또다른 종류의 세공 (3)은 애퍼처링 공정 동안의 패브릭의 밀집 및 섬유 재배열로 인하여 패브릭이 애퍼처링된 점을 둘러싸는 영역에서 발견할 수 있다.
도 3, 4 및 5는 애퍼처의 SEM 화상을 나타낸다. 도 3은 복합재의 공기내재 측면 상의 애퍼처를 1 인치 (2.54cm)= 1 mm의 배율로 나타낸다. 도 4는 복합재의 공기내재 측면 상의 애퍼처를 1 인치= 200 미크론의 배율로 정밀하게 나타내며, 도5는 복합재의 스펀본드 측면으로부터 애퍼처를 1 인치= 2 mm의 배율로 나타낸다.
도 6은 애퍼처링된 공기내재 재료와 애퍼처링되지 않은 공기내재 재료의 세공 크기 분포를 비교한다. 도 6에서 애퍼처링되지 않은 공기내재 재료는 큰 어두운 사각형으로 나타내며, 애퍼처링된(약 2.5 핀/cm2의 핀 밀도) 공기내재 재료는 엷게 채색된 마름모꼴로 나타낸다. 세공 체적(cc/g)을 Y축상에 나타내고, 세공 반경(미크론)을 X 축상에 나타낸다. 이 그래프는 애퍼처링된 재료는 보다 작은 세공쪽으로 약간 시프트됨을 나타낸다. 이것은 애퍼처 주위에서 재료가 약간 밀집되기 때문이다. 애퍼처에 의하여 만들어진 큰 세공은 크기가 크기 때문에 이 그래프에 나타내지 않는다. 그러나 이들은 재료에 대해 공극 체적을 추가로 제공한다.
도 7은 흡수 복합재의 기능과 관련하여 1 개 애퍼처의 상세도를 나타낸다. 도 7에서 배설물(화살표시)이 커버 (1)로 전달된다. 이 배설물은 커버 (1)를 통하여 본 발명의 코-애퍼처링된 적층물로 유동하며, 이 적층물에서 배설물은 흡수/분배 층 (2)의 애퍼처 (3)를 통과하거나 또는 흡수/분배 층 (2) 자체를 통과한다. 또한 배설물은 길이방향을 따라 흡수/분배 층 (2)내 다른 영역(5)으로 수평 분배될 수 있다. 상당량의 배설물은 결국 흡수/분배 층 (2)과 이송지연 층 (6)을 통과하여 흡수 보유 코어 (4)에 도달한다.
코-애퍼처링된 시스템의 기능은 5 개 분야로 세분할 수 있다: 커버 탈착, 표면적 증가, 애퍼처 공극 체적, 플러프 도달 및 흡상 능력. 이들 기능의 각각의 이점을 하기에 개별적으로 설명한다.
1. 커버로부터 흡수 유체의 제거(cover desorption)
상기 흡수/분배 층 재료의 애퍼처링되지 않은 영역은 배설 후 높은 정도의 모세관현상을 유지하므로 라이너에서 흡수 유체를 제거하기에 매우 적합하다. 바람직한 공기내재 재료의 작은 세공은 커버의 큰 세공에서 흡수 유체를 제거하는 데 필요한 모세관현상을 제공하므로, 흡수 용품의 표면으로부터 유체 대부분을 제거한다. 커버에서의 흡수 유체 제거가 향상되면 얼룩이나 커버 오염 정도가 낮아진다.
2. 표면적 증가
흡수/분배 층 재료의 애퍼처링된 영역은 유체 흡착을 위한 표면적을 증가시킨다. 분출 침투 동안, 애퍼처와 접촉하는 유체는 상부 표면을 통한 순전한 z 방향보다는 애퍼처의 벽을 통하여 x, y 및 z 방향으로 흡수될 수 있다. 그러므로, 애퍼처의 벽에 의해 증가된 표면적은 공기내재 흡수 층의 흡수 특성을 증진시킨다. 또한, 이 애퍼처는 흡수/분배 층의 전체적 투과성을 증가시킨다.
3. 애퍼처 공극 체적
애퍼처에 의하여 형성된 개구 면적과 공극 체적은 유체가 흡수/분배 층 재료 그 자체내에 흡수되기 전에, 흡수 용품의 내부에 축적되게 한다. 이로 인하여, 흡수/분배 층이 국부적으로 포화되어 즉각적인 유체 흡수를 방해할 때에도 패드 표면상에 유체가 괴는 것이 방지되고 흡수가 용이하게 된다.
4. 보유 층 도달(access to retention layer)
흡수/분배 층 재료내의 애퍼처는 플러프까지의 직접적인 유체 통로를 애퍼처링된 영역에 제공한다. 분출 흐름 조건하에서, 유체는 직접 애퍼처를 통과하여보유 층으로 전달된다. 이러한 조건하에서 보유 용량까지 즉시 도달함으로써, 상기 흡수/분배 층의 공극 체적이 유지되고, 다중 침투에 대한 흡수 시간이 감소된다.
5. 흡상 능력
흡수/분배 층 재료가 바람직한 공기내재 패브릭인 경우에, 흡수/분배 층 재료의 안정성 및 높은 수준의 습윤 일체성으로 인하여, 흡수 용품이 상당한 정도로 침투되기 전까지는 세공이 붕괴되지 않는다. 이 안정한 세공 구조로 인하여 유체를 침투 영역으로부터 흡수 용품의 다른 부위로 수평 이송시키는 모세관 흡상이 일어난다. 공기내재 재료의 애퍼처링되지 않은 영역은 이러한 기능을 유지하고, 모세관 흡상은 침투 영역에서 고포화가 발생하는 것을 예방한다. 상기 재료의 안정성과 더불어 복합재내 모세관 흡상으로 인하여 침투 후에 공극 체적이 재생되므로 추가적인 배설을 수용할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태를 검사하기 위하여 시험에 착수하였다. 3 개의 상이한 기초 중량(100, 175 및 250 gsm)의 공기내재 패브릭을 평가하였다. 3 개의 애퍼처링된 공기내재 패브릭 샘플와 1 개의 애퍼처링되지 않은 대조 샘플을 비교하였다. 도 12의 애퍼처링 패턴을 처음에 사용하였으며, 이 패턴은 직경이 2.06 mm (0.081 인치)의 핀을 사용하여 7.4 핀/cm2(48 핀/inch2)을 갖는다.
이러한 재료를 플랫 시스템 유체 분배 시험(flat system fluid distribution test)을 사용하여 플러프 흡수 코어 위에서 시험하였다. 주요 측정항목으로는 오염 크기, 포화 프로파일(편평 또는 비스듬), 공기내재 층내의 유체 보유량 및 이송량이다. 이들 결과를 표 3에 기재하였다.
플랫 시스템 유체 분배 시험(코-애퍼처링된 재료 매트릭스)
애퍼처링됨*100 gsm0.06 g/cc,80/20 애퍼처링됨*175 gsm0.08 g/cc,88/12 애퍼처링됨*250 gsm0.14 g/cc,90/10 대조군250 gsm0.14 g/cc,90/10
오염 크기 12.7 cm 10.2 cm 10.2 cm 15.2 cm
포화 편평 프로파일 편평 프로파일 편평 프로파일 편평 프로파일
보유량 3.5 g 3.8 g 3.0 g 4.5 g
이송량 2.5 g 2.3 g 3.0 g 1.5 g
*상기에 반영된 밀도는 애퍼처링되기 전의 밀도이고, 애퍼처링된 재료의 밀도는 더 높다.
이 시험에 의하면, 대조구에 비하여 애퍼처링된 샘플에서 유체 보유 뿐만 아니라 오염 길이가 감소함을 알 수 있는 데, 이는 공기내재 패브릭을 애퍼처링하면 초기 애퍼처링 패턴(도 12)의 핀 밀도가 높기 때문에 공기내재 패브릭의 밀도가 현저하게 증가함을 나타낸다. 이것은 기초 중량이 높고, 본래 고밀도인 샘플에서 가장 현저하게 나타난다. 밀도가 증가함에 따라, 세공 크기 및 공극 체적이 감소한다.
이 샘플 시험의 결과로, 애퍼처링은 흡수 용품 성능에 영향을 주는 잠재력을 가짐을 알 수 있다. 또한 애퍼처링후 재료의 밀도 증가를 감소시키기 위하여, 핀 밀도 2.5 핀/cm2(16 핀/inch2)(도 13 참조)로 시험을 더 행하였다. 핀 직경은 여전히 2.1 mm (0.081 인치)로 유지했다. 패브릭 밀도의 연구 범위를 175 내지 200 gsm로 좁혔고, 공기내재 패브릭을 스펀본드 패브릭 이송지연 층으로 코-애퍼처링하여 흡수/분배 기능을 유지하였다.
하기의 표 4와 표 5에 추가의 재료 매트릭스를 평가한 결과를 나타낸다. 상기 이송지연 층은 필름으로 기재되어 있는 것을 제외하고는 스펀본드 폴리프로필렌 패브릭이었다. 스펀본드 이송지연 층은 기재한 밀도와 기초 중량을 가졌다. 상기 스펀본드 패브릭은 계면활성제로 처리하지 않아서 자연적으로 비습윤성을 유지하였다. 상기 필름은 두께 1 mm의 폴리에틸렌 필름이었다.
코-애퍼처링된 공기내재 재료/이송지연 층
기초 중량 밀도 이송지연 층
175 gsm 0.08 g/cc 27 gsm
175 gsm 0.08 g/cc 33.9 gsm
175 gsm 0.10 g/cc 27 gsm
175 gsm 0.10 g/cc 33.9 gsm
코-애퍼처링된 공기내재 재료/이송지연 층
기초 중량 밀도 이송지연 층
175 gsm 0.12 g/cc 27 gsm
175 gsm 0.14 g/cc 33.9 gsm
200 gsm 0.12 g/cc 27 gsm
200 gsm 0.12 g/cc 33.9 gsm
200 gsm 0.12 g/cc 필름
200 gsm 0.14 g/cc 27 gsm
200 gsm 0.14 g/cc 33.9 gsm
200 gsm 1.14 g/cc 필름
표 4 및 표 5에 기술한 재료는 애퍼처링 핀 밀도가 낮고 기초 중량 및(또는) 초기 밀도가 낮으므로 보다 나은 성능 특성 잠재력을 가질 것으로 여겨지는 재료이다. 이러한 재료들의 용량, 수평 흡상 용량, 포화 용량, 유체 분배 특징, 및3중 흡수 분출 용량에 대하여 시험하였다. 이러한 각각의 분야를 하기에 개별적으로 기술하였다. 이 시험의 결과로서, 양호한 성능을 위하여 핀 밀도는 약 1.6 내지 6.2 핀/cm2(10 내지 40 핀/인치2)이어야 한다고 여겨진다.
용량
도 14는 애퍼처가 있을 때와 애퍼처가 없을 때의 공기내재 패브릭에 대한 측정 용량을 나타낸다. 도 14에서, 상부 라인은 175 gsm과 200 gsm의 애퍼처링되지 않은 공기내재 패브릭이며, 중간 라인은 200 gsm의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭이며, 하부 라인은 175 gsm의 코-애퍼처링된 패브릭이다. 용량은 예상한 바와 같이 밀도가 증가함에 따라 감소한다. 또한 용량은 애퍼처링된 샘플에서 약간 감소한다. 이러한 데이터는 애퍼처링된 200 gsm, 0.14 g/cc의 공기내재 패브릭의 용량이 애퍼처링되지 않은 175 gsm, 0.14 g/cc의 패브릭의 용량과 같음을 나타낸다.
수평 모세관 흡상(무한 저장소)
수평 모세관 흡상 시험은 애퍼처링 공정의 효과를 수평 흡상 거리로 평가하는 것이다. 수평 흡상 거리는 착용자에게 흡수 용품이 용량에 도달되었으므로 교환하여야 함을 환기시키는 시각적 신호를 유지하는 데 중요하다. 흡상 기능이 적합하지 않으면, 시각적 신호는 요구되는 정도까지 나타나지 않는다.
표 4의 175 gsm 저밀도 공기내재 샘플의 수평 모세관 흡상 결과에 의하면, 공기내재 재료를 애퍼처링하면 모세관 흡상 거리가 감소한다. 애퍼처링 공정은 유체 흡상 통로를 방해하는 애퍼처를 형성하여 각 애퍼처 둘레에 밀도 구배를 형성하는 것으로 여겨진다. 애퍼처링된 재료는 본래의 밀도에 따라, 애퍼처링되지 않은 샘플보다 17 내지 30 mm 적게 흡상하였다. 높은 초기 밀도를 갖는 재료에서 큰 차이가 나타났다. 이러한 결과를 도 15에, Y 축을 흡상 거리(mm)로 X 축을 시간(분)으로 하여 나타낸다. 도 15에서, 가장 상부 라인이 33.9 gsm의 애퍼처링되지 않은 패브릭이고, 바로 밑이 27 gsm의 애퍼처링되지 않은 패브릭이고, 이어서 27 gsm의 애퍼처링된 패브릭 및 33.9 gsm의 애퍼처링된 패브릭이다.
또한 도 15은 공기내재 밀도의 증가로 인한 효과보다도 애퍼처링과 연관된 흡상 통로 방해가 수평 흡상 성능에 더 영향을 미침을 나타내고 있다. 이는 애퍼처링 효과가 단순한 밀집 효과가 아님을 나타낸다. 이 수평 흡상 결과는 애퍼처링된 샘플내에 현저한 흡상 통로 방해를 초래하는 모세관 불연속이 있음을 나타낸다.
흡상 거리를 향상하기 위한 노력으로, 보다 높은 밀도의 공기내재 샘플을 애퍼처링한 후, 이들의 흡상 성능을 평가했다. 그 결과, 높은 밀도의 애퍼처링한 샘플도 애퍼처링하지 않은 대조용 재료만큼 멀리 흡상하지 않음을 다시 한번 나타냈다. 이는 모세관 방해는 애퍼처링 공정의 결과임을 다시 한번 나타냈고, 모세관 흡상 거리는 애퍼처링된 재료의 밀도에 의하여 조정할 수 없음을 나타냈다.
흡상 포화 용량
모세관 흡상 프로세스 후 초래되는 포화 수준을 평가하기 위하여, 포화된 재료를 구획하여 칭량하였다. 그 후, 애퍼처링 공정이 상기 재료의 전체 용량 수준(g/g)에 얼마나 영향을 끼치는지 구하기 위하여 포화 수준(g/g)을 계산하였다. 이러한 포화 수준은 모세관 흡상을 기준으로 산출하였으며, 함침 및 침지프로토콜(protocol)을 기초로 산출하지 않았음을 인지해야 한다.
도 16은 표 4의 175 gsm 저밀도 공기내재 샘플의 포화 수준에 대한 애퍼처링의 효과를 나타낸다. 이 결과는 애퍼처링 공정의 결과, 수평 흡상 거리가 감소할 뿐만 아니라 흡상 포화 용량도 감소함을 나타낸다. 초기 밀도가 다른 샘플들 사이에 현저한 차이는 없지만, 애퍼처링된 샘플은 초기 밀도에 관계없이 애퍼처링되지 않은 샘플보다 훨씬 적게 포화된다. 애퍼처링의 효과가 초기 밀도의 효과보다 더 지배적이라고 판단된다. 도 16에서, Y 축상에 포화도 (g/g)를 표시하고, X 축상에 흡상 거리를 표시하였다. 최상부 라인은 애퍼처링되지 않은 0.1 g/cc 샘플, 그 아래 라인은 0.08 g/cc 애퍼처링되지 않은 샘플, 그 다음 아래 라인은 0.08 g/cc의 코-애퍼처링된 샘플, 최하부 라인은 0.1 g/cc 코-애퍼처링된 샘플을 나타낸다. 모든 샘플은 175 gsm이다.
또한 고밀도 공기내재 재료의 모세관 흡상 포화에 대한 애퍼처링 효과도 평가하였다. 또한, 애퍼처링된 샘플은 애퍼처링되지 않은 대조구보다 낮은 포화 수준 (g/g)을 갖는다. 따라서, 기초 중량은 코-애퍼처링된 샘플의 수평 흡상 거리 또는 포화 수준에 대하여 최소의 효과를 갖는 것으로 보여진다. 175 gsm 및 200 gsm 샘플은 성능이 유사하였으며, 단지 밀도간에 약간의 차이가 인지되었다. 0.12 g/cc 및 0.14 g/cc 샘플의 전체 흡상 거리는 동일하지만, 0.12 g/cc 샘플의 포화 수준이 보다 높은데, 이는 0.12 g/cc 샘플의 공극 체적이 보다 높기 때문인 것으로 판단된다.
수평 모세관 흡상-요구 흡수율
애퍼처링 및(또는) 코-애퍼처링의 목적은 적절한 유체 흡수/분배 및 흡상 특성을 유지하면서 분출 유동의 유체 조정을 증가시키는 것이다. 상기 논의된 무한 저장소 수평 흡상 시험은 모세관 흡상 능력 및 포화 용량이 애퍼처링 공정에 의해 영향을 받음을 나타내었다. 흡수 용품을 사용하는 동안에 흡수 용품은 다양한 압력 및 유동 조건을 겪기 때문에, 요구 흡수율하의 흡상 잠재력 또한 연구하였다. 요구 흡수율 수평 흡상 시험에서, 플랫 시스템 유체 분배 시험 방법을 사용하고, 유체를 흡수 용품에 10 ml/시간의 속도로 주입하였다.
결과는 재료가 그의 길이에 걸쳐 균일하게 포화되었음을 나타내었고, 이는 요구 흡수율 흡상 세팅하에 애퍼처링함으로써 흡상이 감소되지 않았음을 나타내었다. 비록 애퍼처링된 공기내재 패브릭이 애퍼처링되지 않은 공기내재 패브릭에서 발견할 수 있는 연속적인 모세관 유체 통로를 갖지 않지만, 공기내재 패브릭의 안정한 구조가 애퍼처링된 공기내재 패브릭이 완전히 이용되게 하는 것으로 여겨진다.
요구 흡수율 조건하에 유체 분할 특성
도 17 및 도 18은 재료의 유체 분할 특성의 시험 결과를 나타낸다. 도 17 및 도 18에서, 커버 층은 엷게 채색된 수직 막대로 나타내고, 흡수/분배 층은 어두운 막대 그리고 플러프 주변 층은 흰색 막대로 나타낸다. 이러한 도에서, Y 축은 포화도(g/g)를 나타내고 X 축은 전면 연부로부터의 패드 구획 거리를 나타낸다. 본 시험은 17.6 g/cm2(0.25 psi)의 압력하에 5 ml를 10 mls/시간의 속도로 이송하여 수행하였다. 유체 분할은 공기내재 층 및 이송지연 층을 코-애퍼처링하는 것이 흡수 용품의 유체 이송 특성을 어떻게 변화시키는지를 평가하는 데 중요하다. 이상적으로, 유체는 공기내재 층의 전체 길이에 걸쳐 분배되고 동시에 이송지연 층으로 이송되어야 한다.
도 17은 조정 시스템(27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 사용한 애퍼처링되지 않은 175 gsm, 0.14 g/cc 공기내재 층)이 흡수 용품의 플러프 주변 층으로 임의의 유체가 이송되지 않게 함을 나타낸다. 도 18은 코-애퍼처링된 샘플(0.8 osy 스펀본드 이송지연 층을 사용한 코-애퍼처링된 175 gsm, 0.14 g/cc 공기내재 층)이 주변 플러프 층으로 이송되지 않게 함을 나타낸다.
3중 흡수 시간
상이한 출발 밀도 및 상이한 이송지연 층을 갖는 재료들의 흡수 속도에 대한 코-애퍼처링의 효과를 평가하기 위해 다수의 공기내재 재료에 대한 3중 흡수 시험을 수행하였다. 시험은 3 회의 2 ml 배설물을 9 분 간격으로 사용하여 수행하였다. 3중 흡수 시험의 모든 막대 도표에서, 제1 침투는 엷게 채색된 막대, 제2 침투는 어두운 막대 그리고 제3 침투는 흰색 막대로 나타내었다. 도 19 및 도 20에 대한 샘플에 사용된 공기내재 패브릭은 NB416 펄프 90 중량％ 및 호에스트-셀라니스 T-255 결합제 섬유 10 중량％로부터 제조하였다. 도 19, 도 20 및 도 21에서, Y 축은 흡수 시간(초)이다.
도 19에서, 왼쪽에서부터 오른쪽의 샘플들은 플러프 위의, 175 gsm, 0.10 g/cc의 애퍼처링된 공기내재 패브릭, 27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 175gsm, 0.10 g/cc의 애퍼처링되지 않은 공기내재 패브릭, 27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 175 gsm, 0.08 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭, 33.9 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 175 gsm, 0.08 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭, 27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 175 gsm, 0.10 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭, 33.9 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 175 gsm, 0.10 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭이다.
도 20에서, 왼쪽에서부터 오른쪽의 샘플들은 플러프 위의, 200 gsm, 0.14 g/cc의 애퍼처링된 공기내재 패브릭,27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 200 gsm, 0.14 g/cc의 애퍼처링되지 않은 공기내재 패브릭, 33.9 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 200 gsm, 0.14 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭, 27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 200 gsm, 0.14 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭, 0.0254 mm (1 밀) 필름 이송지연 층을 구비한 200 gsm, 0.14 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭, 0.0254 mm (1 밀) 필름 이송지연 층을 구비한 200 gsm, 0.12 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭, 27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 200 gsm, 0.12 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭 및 33.9 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 200 gsm, 0.12 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭이다.
하기의 도 19 및 도 20은 어떠한 이송지연 층이 사용되고 공기내재 패브릭의 밀도가 어떤하든지에 상관없이 모든 코-애퍼처링된 재료에 대한 3중 흡수 시간이 유사함을 나타낸다. 3중 흡수 시간은 표준 공기내재/플러프 시스템의 3중 흡수 시간보다 높으며, 이송지연 층을 구비하지만 애퍼처링되지 않은 동일 시스템의 3중흡수 시간보다는 낮다. 이러한 결과는 하부의 플러프 층으로의 즉시적인 도달이 코-애퍼처링에 의해 크게 향상되었음을 나타낸다.
크레이프 처리된 커버를 갖춘 완전한 분출 처리 흡수 시스템 및 코-애퍼처링된 흡수제 시스템에 대한 3중 흡수 시험은 각각의 구성 성분 개개의 효과를 나타낸다.
도 21은 3중 분출 흡수 결과를 나타낸다. 도 21에서, 왼쪽에서부터 오른쪽의 샘플들은 플러프 위의, 27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 175 gsm, 0.12 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭을 구비한 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭 커버, 27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 175 gsm, 0.12 g/cc의 코-애퍼처링된 공기내재 패브릭을 구비한 크레이프 처리되지 않은 스펀본드 패브릭 커버, 27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 175 gsm, 0.12 g/cc의 애퍼처링되지 않은 공기내재 패브릭을 구비한 크레이프 처리된 스펀본드 패브릭 커버, 및 27 gsm 스펀본드 이송지연 층을 구비한 175 gsm, 0.12 g/cc의 애퍼처링되지 않은 공기내재 패브릭을 구비한 크레이프 처리되지 않은 스펀본드 패브릭 커버이다.
이 결과는 크레이프 처리된 스펀본드 커버와 코-애퍼처링된 흡수/분배/이송지연 층을 결합시키는 것이 흡수 시간을 감소시키고 다른 모든 샘플에 비해 보다 신속한 흡수를 촉진하다는 것을 나타낸다. 이 데이타로부터, 크레이프 처리된 스펀본드 커버를 구비한 샘플이 일반적인 스펀본드 커버를 구비한 샘플보다 더 잘 수행함을 알 수 있다. 커버의 선택보다는 코-애퍼처링이 보다 적은 공헌을 하였지만, 크레이프 처리된 커버와 코-애퍼처링된 시스템을 결합하는 경우에 추가의 개선이 나타났다. 보다 신속한 흡수 시간은, 코-애퍼처링의 결과로 흡수/분배 층내에 생성된 공극 체적 및 플러프 층으로의 증가된 유체 이송의 결과인 것으로 여겨진다.
이 결과는 흡수/분배 층이 약 150 내지 300 gsm, 더욱 구체적으로 약 175 내지 225 gsm이고, 밀도가 약 0.05 내지 0.18 g/cc, 더욱 구체적으로 약 0.08 내지 0.14 g/cc인 공기내재 패브릭이어야 함을 나타낸다. 이송지연 층은 필름, 멜트블론 패브릭 또는 스펀본드 패브릭, 더욱 구체적으로 기초 중량이 약 15 내지 50 gsm, 보다 더 구체적으로 약 25 내지 35 gsm인 스펀본드 패브릭이어야 한다.
상기에서 본 발명의 단지 약간 예시적인 실시양태만이 상세히 설명되었으나, 본 발명의 신규한 교시 및 장점으로부터 실질적으로 벗어나지 않는다면, 본 발명의 예시적인 실시양태내에서 많은 변형이 가능하다는 것을 당업계의 숙련자는 용이하게 알 수 있을 것이다. 따라서, 이러한 모든 변형을 하기의 청구의 범위에 정의된 바와 같이 본 발명의 범위내에 포함하려 한다. 본 발명의 청구의 범위에서, 방법 청구항 및 기능 청구항은 상기 열거된 기능을 수행하는 바와 같은 본 명세서에 기재된 구조물 및 구조적 균등물 뿐만 아니라 균등한 구조물을 포함하려는 것이다. 예컨대, 못은 나무 부분을 함께 고정할 때 원통면을 이용하고, 반면에 나사는 나선면을 이용한다는 점에서 못과 나사는 구조적 균등물이 아닐 수 있으나, 나무 부분을 고정한다는 면에서 못과 나사는 균등한 구조물일 수 있다.
본 명세서에서 언급된 임의의 특허, 출원 또는 공보는 그 전체 내용이 본 명세서에 참고문헌으로 포함되어 있음을 또한 유념해야 한다.
월경 시뮬런트의 준비
유체를 준비하기 위하여 혈액(본 시험에서는 피부린이 제거된 멧돼지 (swine) 혈액)을 3000 rpm에서 30 분간 원심분리하여 분리하였으나, 효과적이라면 다른 방법 또는 속도 및 시간으로 할 수도 있다. 혈장을 분리하여 개별 저장하고,버피 코트(buffy coat)를 제거하여 버리고, 적혈구를 패킹하여 별도로 잘 저장했다.
난(egg)(본 시험에서는 점보 치킨 난)을 분리하여 노른자와 칼라자(chala zae)를 폐기하고, 난백(egg white)을 보유하였다. 이 난백을 1000 미크론 나일론 메쉬에 약 3분간 통과시켜 난백을 걸러서 두꺼운 부분과 얇은 부분으로 분리하고, 얇은 부분을 폐기하였다. 요구하는 점도가 제공된다면, 다른 메쉬 크기도 사용할 수 있고 시간 또는 방법도 변경할 수 있다. 메쉬에 보유된 난백의 두꺼운 부분을 수집하여 60 cc 주사기에 당겨 넣은 후, 프로그램가능한 주사기 펌프상에 유치시키고, 내용물을 5 회 방출/재충전하여 균질화하였다. 본 실시예에서는, 상기 균질화 양을 약 100ml/분의 주사기 펌프 속도, 약 0.30 cm (0.12 인치)의 튜브 내경으로 조절하였다. 균질화 후, 두꺼운 난백의 점도는 150 sec-1에서 약 20 센티포이즈이었으며, 그 후 이것을 원심분리기에 넣고 약 3000 rpm에서 약 10 분동안 회전시켜서 잔해물과 공기버블을 제거하였으나, 잔해물과 공기버블을 제거하는 데 효과적인 임의의 방법을 사용할 수 있다.
원심분리 후, 상기 두꺼운 균질화 난백(이 난백은 난백뮤신을 함유함)을 주사기를 사용하여 300 cc 펜왈(Fenwal(등록상표)) 이송팩에 첨가하였다. 그 후, 멧돼지 혈장 60 cc를 이송팩에 첨가하였다. 이 이송팩을 클램핑하고, 모든 버블을 제거하고, 스토마커 실험실(Stomacher lab) 블렌더에 넣어서, 보통(또는 중간) 속도에서 약 2 분간 블렌딩하였다. 그 후, 이송팩을 블렌더로부터 떼내어서, 멧돼지적혈구 60 cc를 첨가하고, 이 내용물을 약 2 분 동안 또는 내용물이 균질화될 때까지 수동 혼련하여 혼합하였다. 최종 혼합물의 헤마토크리트(hematocrit)는 약 30 중량％의 적혈구 함량을 나타냈고, 이 실시예에 따라 제조한 인공 월경의 적혈구 함량은 통상 28 내지 32 중량％ 범위 이상이어야 한다. 난백의 양은 약 40 중량％였다.
상기 인공 월경의 준비에 사용한 성분 및 장치는 용이하게 입수가능하다. 본 실시예에 사용한 품목에 대한 공급처를 하기에 기입하였지만, 비슷한 등가물을 제공할 수 있다면 다른 공급처를 이용해도 좋다.
혈액(멧돼지): 미국 펜실바니아주(449 Stevens Rd., Reamstown, PA 17567, (717)336-1990) 소재의 코칼리코 바이올라지칼스, 인크. (Cocalico Biologicals, Inc.)
커플러(coupler)를 갖는 300 ml 펜왈(등록상표) 이송팩 용기, 샘플 4R2014: 미국 60015 일리노이주 디어필드 소재의 박스터 헬스캐어 코포레이션(Baxter Healthcare Corporation), 펜왈 부문(Fenwal Division)
하버드 장치 프로그램가능한 주사기 펌프 모델 번호 55-4143: 미국 01760 메사추세츠주 사우쓰 내틱 소재의 하버드 애퍼러터스(Harvard Apparatus)
스토마커 400 실험실 블렌더 모델 번호 BA 7021, 일련번호 31968: 영국 런던 소재의 시워드 메티칼(Seward Medical)
1000 미크론 메쉬, 품목 번호 CMN-1000-B: 미국 33014-0650 플로리다주 마이애미 레이크스 PO Box 4650 소재의 스몰 파츠, 인크.(Small Parts, Inc.), (1-800-220-4242)
헤모크리트를 측정하기 위한 Hemata Stat-II 장치, 일련번호 1194Z03127: 미국 32714 플로리다주 레이너 드라이브 1096 소재의 세퍼레이션 테크놀로지, 인크(Separation Technology, Inc._
속도 블록 흡수 시험
본 시험은 알려진 양의 유체가 재료 및(또는) 재료 시스템으로 흡수되는 시간을 측정하는 데 사용된다. 시험 장치는 도 1에 도시된 바와 같이 속도 블록(10)으로 구성되었다. 흡수제 (14) 및 커버 (13)의 10.16 cm ×10.16 cm (4 인치 ×4 인치) 조각을 다이컷하였다. 특정 커버가 구체적인 실시예에 기재되어 있다. 이러한 연구에 사용되는 흡수제는 표준이며, 90％ Coosa 0054 및 10％ HC T-255 결합제로 제조된 250 g/m2의 공기내재로 이루어졌다. 이러한 시스템의 총 밀도는 0.10 g/cc였다. 커버 (13)을 흡수제 (14) 위에 위치시키고, 속도 블록 (10)을 상기 두 재료의 상부에 위치시켰다. 월경 시뮬런트 2 ml를 시험 장치 깔때기 (11)로 이송하고 타이머를 작동시켰다. 유체를 깔때기 (11)로부터 채널 (12)로 이동시키고, 이를 재료 또는 재료 시스템으로 이송시켰다. 모든 유체가 재료 또는 재료 시스템으로 흡수되는 것이 시험 장치내 챔버로부터 관찰되었을 때 타이머를 정지시켰다. 주어진 재료 또는 재료 시스템에 대해 알려진 양의 알려진 유체의 흡수 시간을 기록하였다. 이 수치는 재료 또는 재료 시스템 흡수율의 척도였다. 전형적으로, 5 내지 10 회 반복하여 수행하고, 평균 흡수 시간을 측정하였다.
재습윤 시험
본 시험은 하중이 부가될 때 표면으로 역류하는 유체의 양을 측정하는 데 사용된다. 표면을 통해 역류하는 유체의 양을 "재습윤" 수치라 칭한다. 표면으로 보다 많이 배어나올수록 "재습윤" 수치는 보다 크다. 보다 낮은 재습윤 수치는 보다 건조한 재료와 연관되므로 보다 건조한 흡수 용품과 연관된다. 재습윤에 있어서, 3 가지 특성이 중요하다: (1) 흡수, 재료/시스템의 흡수율이 양호하지 않으면 유체는 재습윤될 수 있고, (2) 흡수제의 유체 보유력(흡수제가 유체를 보다 많이 보유할 수록 보다 적은 재습윤이 가능함) 및 (3) 역류, 커버가 이를 통한 유체 역류를 방지할 수록 재습윤은 더 낮아진다. 본 발명자들의 경우에, 흡수제가 일정하게 유지되는 커버 시스템을 평가하였고, 따라서 본 발명자들은 특성 (1) 및 (3), 흡수 및 역류에만 각각 관심이 있었다.
10.16 cm ×10.16 cm (4 인치 ×4 인치)의 흡수제 및 커버 조각을 다이컷하였다. 이러한 연구에 사용되는 흡수제는 표준이며 90％ Coosa 0054 및 10％ HC T-255 결합제로 제조된 250 g/m2의 공기내재로 이루어졌다. 이러한 시스템의 총 밀도는 0.10 g/cc였다. 커버를 흡수제 위에 위치시키고, 속도 블록을 이 두 재료의 상부에 위치하였다. 본 시험에서, 월경 시뮬런트 2 ml를 속도 블록 장치로 배설시키고, 10.16 cm ×10.16 cm (4 인치 ×4 인치)의 흡수제 조각 상부에 위치된 10.16 cm ×10.16 cm (4 인치 ×4 인치) 커버 재료 샘플로 흡수시켰다. 유체가 시스템과 1 분 동안 상호작용하도록 하고, 속도 블록을 재료의 상부에 얹었다. 재료 시스템커버 및 흡수제를 유체로 충전된 자루상에 위치시켰다. 압지대 종이 조각을 칭량하고 재료 시스템의 상부에 위치시켰다. 자루가 그 위의 아크릴판과 접촉하게 될 때까지 자루를 지그재그로 수직상승시켜, 전체 재료 시스템을 판 압지대 종이 측면에 대하여 먼저 가압하였다. 70.3 g/cm2(1 psi)의 전체 압력이 가해질 때까지 시스템을 아크릴판에 대하여 가압하였다. 압력을 3 분 동안 유지고정시키고 압력을 제거한 후, 압지대 종이를 칭량하였다. 압지대 종이는 커버/흡수제 시스템으로부터 이에 전달된 임의의 유체를 보유하였다. 최초의 압지대와 실험 후 압지대 사이의 중량 차이는 "재습윤" 수치로 알려져 있다. 전형적으로, 이 시험을 5 내지 10 회 반복 수행하고, 평균 재습윤 수치를 ruf정하였다.
흡수/오염 시험
유체 유속 및 압력과 관련한 구성 성분내 오염 크기, 강도 및 유체 보유를 관찰할 수 있게 하는 흡수/오염 시험을 개발하였다. 월경 시뮬런트를 시험 유체로 사용하였다. 10.16 cm ×10.16 cm (4 인치 ×4 인치)의 흡수제 및 커버의 조각을 다이컷하였다. 이러한 시험에 사용한 흡수제는 표준이며 90％ Coosa 0054 및 10％ HC T-255 결합제로 제조된 250 g/m2의 공기내재로 이루어졌다. 이러한 시스템의 총 밀도는 0.10 g/cc였다. 10.16 cm ×10.16 cm (4 인치 ×4 인치)의 재료 시스템, 커버 및 코어를, 중앙에 내경이 3.175 mm (1/8 인치) 구멍이 뚫린 아크릴판 아래에 위치시켰다. 3.175 mm (1/8 인치)의 튜브 조각을 상기 구멍에 맞게 연결하였다. 특정 체적을 위한 특정 속도의 주사기 펌프를 사용하여 월경 시뮬런트를 샘플로 이송시켰다. 총 1 ml의 체적을 샘플로 이송하도록 펌프를 프로그램하였고, 이 때 샘플은 0 g/cm2(0 psi), 0.55 g/cm2(0.0078 psi) 및 5.5 g/cm2(0.078 psi)의 압력하에 있었다. 이러한 압력은 아크릴판 상부에 위치되고 균일하게 분배된 중량을 사용하여 가하였다. 유체를 1 ml/초의 속도로 이송하도록 펌프의 유속을 프로그램하였다. 커버 재료에 대한 오염 크기를 수동으로 측정하고, 시스템의 각각의 구성 성분내 유체량을 유체 흡수 전후 중량에 의해 측정하였다. 샘플을 비교함으로써 오염 강도를 정성 평가하였다. 오염 정보는 디지탈 카메라를 사용하여 기록하였고, 화상 분석으로 추가 분석할 수 있었다.
투과도
투과도는 액체의 흐름에 대한 재료의 저항을 측정하여 구한다. 알려진 점도의 액체를 소정 두께의 재료를 통해 일정한 유속으로 통과시키고, 압력 강하를 모니터하면서 흐름에 대한 저항을 측정한다. 투과도를 측정하는 데 다시(Darcy)의 법칙을 하기와 같이 사용한다.
투과도 = [유속 × 두께 × 점도/압력 강하]
식 중, 단위는
투과도: cm2또는 다시 1 다시 = 9.87 ×10-9cm2
유속: cm/초
점도: 파스칼-초
압력 강하: 파스칼
장치는, 실린더내 피스톤이 액체를 측정할 샘플을 통해 밀어내는 배열로 이루어진다. 샘플을 수직 배향된 2 개의 알루미늄 실린더 사이에 클램핑한다. 양 실린더의 외경은 8.89 cm (3.5 인치)이고, 내경은 6.35 cm (2.5 인치)이고, 길이는 약 15.24 cm (6 인치)이다. 직경 7.62 cm (3 인치)의 웹 샘플을 그의 외연에서 적절히 유지시켜, 장치내에 완전히 포함시킨다. 저부 실린더는 실린더내에서 일정한 속도로 수직 이동할 수 있는 피스톤을 구비하며, 피스톤에 의해 지지되는 액체 컬럼에 대항하는 압력을 모니터할 수 있는 압력 변환기에 연결된다. 변환기는 피스톤과 함께 이동하도록 위치함으로써 액체 컬럼이 샘플과 접촉하고 이를 통해 밀어내어지기 전까지 추가의 압력이 측정되지 않도록 한다. 이러한 점에서, 측정된 추가의 압력은 재료를 통과하는 액체에 대한 재료의 저항으로 인해 측정된다.
피스톤은 스테퍼 모터에 의해 구동되는 활송 조립체에 의해 가동한다. 본 시험은 액체가 샘플을 통과할 때까지 피스톤을 일정한 속도로 움직임으로써 시작한다. 그 후, 피스톤을 정지시키고 기선(baseline) 압력을 기록한다. 이는 샘플의 부력 효과를 보정한다. 그 후, 상기와 같은 움직임은 새로운 압력을 측정하기에 적절한 시간 동안 재개된다. 두 압력간의 차이는 액체 흐름에 대한 재료의 저항으로 인한 것이며 수학식 1에 사용된 압력 강하이다. 피스톤의 속도는 유속이다. 점도가 알려진 임의의 액체가 사용될 수 있지만, 재료를 습윤시키는 액체가 바람직한데 이는 포화 흐름이 성취된 것을 확인할 수 있기 때문이다. 본 명세서에 개시된 측정은 속도가 20 cm/분인 피스톤, 점도가 6 센티포이즈인 광유(미국 캘리포니아주 로스 엔젤레스 소재의 펜레코(Penreco)사에 의해 제조된 페네텍 테크니칼(Peneteck Technical) 광유)를 사용하여 수행하였다.
또는, 투과도는 하기의 수학식 2로부터 계산될 수 있다:
투과도 = 0.051*R*(1-다공도)*(다공도/(1-다공도))2.75
(식 중, R은 섬유 반경이다.)
다공도 = 1 -(웹 밀도/섬유 밀도)
수학식 2에 관해서는 문헌 ("Quantification of Unidirectional Fiber Bed Permeability" by J. Westhuizen and J. P. Du Plessis in theJournal of Composite Materials, 28(7), 1994)에서 발견할 수 있다. 상기 수학식은 섬유 반경, 웹 밀도 및 섬유 밀도가 알려진 경우에 투과도가 결정될 수 있다는 것을 나타냄을 인지하여야 한다.
전도도는 단위 두께 당 투과도로서 계산되고, 특정 구조의 개방성에 대한 척도를 제공하므로 재료가 액체를 통과시키는 상대적 용이성을 나타낸다. 그 단위는 다시/밀이다.

Claims (21)

  1. 신속 흡수 커버와, 이에 인접하여 특정 영역에서 유체를 통과시키는 다양한 모세관현상 부위를 갖는 모세관현상 패브릭과, 이에 인접하여 흡수 코어 보유 층을 포함하는 여성 위생 패드.
  2. 제1항에 있어서, 상기 커버가 스펀본딩(spunbonding), 멜트블로잉(meltblowing), 스펀레이싱(spunlacing), 크레이프 처리(creping), 필름 애퍼처링(film aperturing), 발포(foaming), 공기내재(airlaying), 코포밍(coforming), 접합(bonding) 및 카딩(carding), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법으로 제조된 패드.
  3. 제2항에 있어서, 상기 커버가 스펀본드 방법에 의해 제조되고, 기초 중량이 약 10 내지 30 gsm이며, 20％ 내지 50％의 양으로 크레이프 처리된 것인 패드.
  4. 제1항에 있어서, 상기 모세관현상 패브릭이 애퍼처링된 부직 패브릭인 것인 패드.
  5. 제1항에 있어서, 상기 모세관현상 패브릭이 앰보싱 처리된 부직 패브릭인 것인 패드.
  6. 제1항에 있어서, 상기 모세관현상 패브릭이 흡수/분배 층 및 이송지연 층을 포함하는 것인 패드.
  7. 제1항에 있어서, 상기 흡수/분배 층이 월경을 약 1.2 cm 내지 약 15.25 cm의 거리로 수평 흡상시키는 것인 패드.
  8. 제6항에 있어서, 상기 이송지연 층이 상기 흡수 코어에 인접한 것인 패드.
  9. 제8항에 있어서, 상기 이송지연 층이 스펀본드 패브릭, 멜트블론 패브릭, 카디드 패브릭 및 필름으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료인 것인 패드.
  10. 제6항에 있어서, 상기 이송지연 층이 기초 중량 약 15 내지 50 gsm의 스펀본드 패브릭인 것인 패드.
  11. 제6항에 있어서, 상기 흡수/분배 층이 공기내재 패브릭, 접합 카디드 웹, 코폼 재료, 수엉킴 펄프 패브릭 및 멜트블론 패브릭으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료인 것인 패드.
  12. 제11항에 있어서, 상기 흡수/분배 층이 기초 중량 약 100 내지 300 gsm 및밀도 약 0.05 내지 0.18 g/cc의 공기내재 패브릭인 것인 패드.
  13. 제6항에 있어서, 상기 흡수/분배 층 및 이송지연 층을 핀을 사용하여 약 1.6 내지 6.2 핀/cm2의 밀도로 코-애퍼처링한 패드.
  14. 제6항에 있어서, 상기 흡수/분배 층 및 이송지연 층을 핀을 사용하여 약 2.5 핀/cm2의 밀도로 코-애퍼처링한 패드.
  15. 제1항에 있어서, 상기 흡수 코어가 펄프 및 초흡수제를 포함하는 것인 패드.
  16. 제4항에 있어서, 상기 초흡수제가 박편, 입자, 구형체, 발포체 및 섬유로 이루어진 군으로부터 선택된 형태인 것인 패드.
  17. 크레이프 처리된 스펀본드 부직 패브릭 외부커버와, 이에 인접하여
    기초 중량이 약 25 내지 35 gsm인 폴리올레핀 스펀본드 부직 패브릭 이송지연 층에 약 1.6 내지 6.2 핀/cm2의 핀 밀도로 코-애퍼처링된, 기초 중량이 약 175 내지 225 gsm이고 밀도가 약 0.08 내지 0.14 g/cc인 폴리올레핀 섬유 공기내재 패브릭 흡수/분배 층과, 이에 인접하여
    펄프 및 초흡수제 재료를 포함하는 보유 층
    을 포함하는 여성 위생 패드.
  18. 제17항에 있어서, 상기 커버가 약 25 내지 40％의 양으로 크레이프 처리되고 기초 중량이 약 15 내지 25 gsm인 것인 패드.
  19. 제17항에 있어서, 상기 공기내재 패브릭이 펄프 및 열가소성 섬유로부터 제조된 것인 패드.
  20. 제17항에 있어서, 상기 스펀본드 패브릭이 폴리프로필렌 섬유로부터 제조된 것인 패드.
  21. 제17항에 있어서, 상기 크레이프 처리된 커버가 폴리프로필렌 섬유로부터 제조된 것인 패드.
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