KR20020025873A - 개선된 엣지 밀봉부를 갖는 다기능 섬유재료 - Google Patents

개선된 엣지 밀봉부를 갖는 다기능 섬유재료 Download PDF

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KR20020025873A
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존 어스파머
브라이언이. 보메르
제프리에스. 핼리
데릭스 벳츠
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비케이아이 홀딩 코포레이션
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Abstract

본 발명은 1회용 기저귀, 성인용 요실금패드, 생리대류, 스크럽패드, 연마패드, 세제나 비누를 담은 세정용 패드 및 커피, 차류 등을 담는 패드의 제조에서 유용하게 이용되는 입자물(6) 함유 섬유성 흡수제품에 관계한다. 더 구체적으로, 본 발명은 느슨한 섬유 및 구조내에 입자물을 함유하기 위해 밀봉된 측면엣지를 갖는 흡수성 제품에 관계한다. 또한, 본 발명은 단일형태의 흡수성 제품을 제조하기 위한 에어레이드 방법에도 관계한다.

Description

개선된 엣지 밀봉부를 갖는 다기능 섬유재료{MULTIFUNCTIONAL FIBROUS MATERIAL WITH IMPROVED EDGE SEAL}
섬유구조물은 흡수성 제품, 세제함유 세정용 패드, 커피나 티백 등에 사용된다.
흡수성 제품 예컨대, 1회용 귀저귀, 성인용 요실금패드, 생리대, 팬티라이너류는 대개 체액을 수용 및 보유하기 위한 흡수핵을 갖고 있다. 흡수핵은 보통 체액이 코어쪽으로 통과하도록 하는 기능의 액체투과성 상부 시트와 또한 액체를 함유 및 제품 밖으로 빠져나가 옷에 묻지 않도록 방지하는 기능의 액체-불투과성 하부시트 사이에 샌드위치 삽입되어 있다.
기저귀 및 성인용 요실금패드용 흡수핵은 탈섬유화되고, 느슨하고, 플러프화된 친수성 셀루로오스 섬유로 구성된 섬유성 뱃(batt) 혹은 웨브를 포함한다. 핵은 또한 초흡수성 고분자(SAP) 입자, 입상체, 플레이크 혹은 섬유를 함유하고 종종 저장층 라고 불리우는 층을 포함한다.
최근에는, 더욱 얇고 편안한 흡수성 제품에 대한 시장수요가 날로 증가하였다. 이러한 제품은 기저귀 코어의 두께를 감소시키거나, 코어에 사용되는 섬유재료의 양을 줄이고 동시에 SAP 입자의 양을 증가시키거나 및 코어를 칼렌더링 혹은 압축하여 양각을 감소시키고 따라서 밀도를 증가시키면 얻을 수 있다.
이러한 고밀도 코어는 코어의 치밀화 (밀생화)의 결과로 기공크기가 축소되었기 때문에 저밀도 코어처럼 신속히 액체를 흡수하지 못한다. 따라서, 적절한 액체흡수력을 유지하기 위해서는 흡수제품 상에 방출된 액체의 흡수율을 증가시키기 위해 기공크기가 고밀도 흡수코어보다 큰 저밀도층을 제공해야 할 필요가 있다. 저밀도층은 전형적으로 흡수층이라 한다. 복수층 흡수핵의 설계는 더 복잡한 제작공정을 수반하는 것이다.
예를 들어, 1회용 기저귀의 저장층부는 변화과정에서 대개 변화없이 고정설치되어 있다. 셀룰로오스 재료는 섬유간 결합 혹은 얽힘력 등이 부족하므로 웨브길이가 불충분하게 나타나기 때문에 사전성형된 로울형태로는 사용되지 않고, 직접 흡수패드-생산설비 상에서 탈권선 및 처리된다.
초박층 여성용 생리대는 대체로 부직포 재료로된 로울제품으로부터 제조된다. 이러한 사전형성된 흡수핵 재료 로울은 직접 흡수제품 전환설비 상으로 탈권선화 되는 반면 기저귀 및 요실금용 패드 같은 플러프계 제품에 필요한 탈섬유화 단계는 필요치 않다. 부직웨브는 전형적으로 전환공정에서 취급되기에 충분한 정도의 강도를 갖는 방식으로 결합 혹은 경화된다. 이들 웨브는 또한 SAP 입자를 함유하기도 한다.
사전성형된 코어의 제작에 관한 로울-제품의 접근에서 이용되는 웨브 경화 메카니즘은 웨브에 강도와 치수안정성을 제공한다. 이러한 메카니즘은 라텍스결합, 열가소성 혹은 2성분계 섬유 혹은 열가소성 분말과의 결합, 수응집 (hydroentanglement), 니들펀치 처리, 소면처리 등을 포함한다. 그러나, 고 입자충전시 코어구조는 입자함유력이 나쁜 것으로 나타난다. 다시 말하여, 입자 일부는 생산, 취급, 선적, 전환 및 사용시 구조물로부터 빠져나가려는 경향이 있다. 이 결과, 생산 및 전환공정이 불량해지고 또한 제품에 대한 소비자의 관심이 저하된다.
따라서, 흡수영역에서 저장영역으로의 유체전달을 촉진하고, 고입자충전시 입자함유력이 우수하고, 얇은 반면에 사용시의 흡수용량은 크고, 또한 로울제품 형으로 운반하기 용이하여 생산 및 전환공정을 단순화 할 수 있는 흡수핵 재료에 대한 필요성이 제기된다.
본 발명의 목적 중 하나는 우수한 입자함유량 및 탈적층량 및 분말유출량의 감소를 달성하는 기능성 입자를 함유하는 흡수제품으로 성형될 수 있는 기능성 입자 함유 섬유웨브를 제공하는 것이다.
또다른 본 발명의 목적은 섬유제품에 엣지시일(밀봉부)를 형성하는 방법을제공하고 및 흡수제품에 존재하는 기능성입자의 함유량을 증대시키는 것이다.
그 밖의 또다른 본 발명의 목적은, 섬유성 흡수제품에 기능성 입자를 공급하는 개선된 방법을 제공하는 것과, 강도특성 및 입자함량을 개선하고 입자유출량 감소 등을 가져오는 효과적인 흡수제품을 제공하는 것이다.
본 발명은 명세서 내에 완전히 삽입된 1999년 5월 25일 출원된 미합중국 가출원 제60/135,912호 및 1999년 11월 19일 출원된 미합중국 가출원 제60/166,489호에 기초하여 35U.S.C 119조의 우선권을 주장한다.
본 발명은 입자를 함유한 다기능 섬유구조, 특히 1회용 기저귀, 성인용 요실금패드, 생리대류, 스크럽패드, 연마패드, 세제나 비누등을 함유하는 세정용 패드, 커피나 차류가 함유된 패드 등의 제조에 유용한 구조물에 관계한다. 더 구체적으로, 본 발명은 섬유 및 입자(들)을 구조내에 함유하는 밀봉된 측면엣지를 가진 섬유성 제품에 관계한다.
도 1은 상층 및 하층과 이 사이에 샌드위치 결합된 입자함유 영역을 도시하는 본 발명에 따라 제조된 섬유성 웨브 혹은 제품의 단면도;
도 2는 입자무함유 영역 혹은 틈새를 형성할 복수의 입자물 통로가 형성된웨브를 도시하는 본 발명에 따라 제조된 섬유성 웨브의 평면도;
도 3은 입자무함유 영역 혹은 틈새를 형성하도록 간헐적으로 설치된 복수의 입자물 통로가 형성된 웨브를 도시하는 본 발명에 따라 제조된 섬유성 웨브의 평면도;
도 4는 상층 및 하층과, 압력 및/또는 열과 압력을 가한 후 이들 상하층 사이에 샌드위치 결합된 입자함유 영역을 도시하는 본 발명에 따라 제조된 제품의 단면도;
도 5는 상층 및 하층과, 결합제를 가한 후 이들 상하층 사이에 샌드위치 결합된 입자함유 영역을 도시하는 본 발명에 따라 제조된 제품의 단면도;
도 6a 및 도 6b는 본 발명에 따라 흡수핵을 포함하는 흡수성 제품을 형성하는 방법에 관련한 제조라인을 개략적으로 도시하고;
도 7은 조립라인 상에서의 섬유성 웨브의 사시도;
도 8은 도 7의 섬유성 웨브의 단면도; 및
도 9는 본 발명의 구조물의 표피 제거시험을 개략적으로 도시한다.
기능성 입자를 함유한 섬유제품을 입자유출로 인한 기능성 입자의 손실없이 강력한 엣지밀봉력을 얻기 위해 특정의 결합제를 이용하는 에어레이드(air laid) 공정에서 제조할 수 있다는 사실이 뜻밖에도 밝혀졌다.
한가지 구현예에 있어서, 본 발명은 매트릭스 섬유 및 열가소성 결합물질로 된 하층; 및 매트릭스 섬유와 열가소성 결합물질로 된 상층을 포함하는 섬유성 웨브에 관계한다. 웨브는 또한 상하층 사이에 위치하여 이들과 각각 접촉하는 다수의 기능성 입자영역을 포함한다. 기능성 입자영역은 상하층 사이에 형성된 밀봉부를 포함하는 입자무함유 밀봉영역에 의하여 다른 기능성 입자영역과 분리된다.
밀봉영역은 예를 들어, 압력이나 열을 가하여 상하층을 압축(치밀화)시켜서 형성한다. 또는 추가로 밀봉영역에 결합체를 첨가하기도 한다. 경화시, 결합제는 밀봉영역에서 상하부층의 밀봉처리에 도움을 준다.
바람직한 구현예에서, 밀봉영역은 실질적으로 기능성 입자를 함유하지 않는다.
또다른 구현예에서, 본 발명은 매트릭스 섬유 및 조건적으로 열가소성 결합물질을 함유하는 상하층; 상하층 각각과 접촉하도록 이들 상하층 사이에 위치한 기능성 입자영역; 또한 이들 상하층 사이에 형성된 밀봉부를 포함하는 밀봉영역을 포함하여된 섬유구조물에 관계하고, 이때 밀봉영역은 실질적으로 기능성 입자를 함유하지 않고 있다. 바람직한 구현예에서, 섬유성 제품은 적어도 2개의 밀봉영역을 가지며 이때의 밀봉영역은 제품의 서로 대향하는 엣지 상에 배치되어 있다. 섬유구조물은 제품 즉 1회용 기저귀, 성인용 요실금패드, 생리대 등에 흡수핵으로서 배치된다. 한편, 섬유구조물은 커피, 차류가 함유된 패드 혹은 스크럽 패드, 연마패드 및 세제나 비누류를 담는 세정용 패드 등의 용도로 사용할 수 있다.
바람직한 구현예에서, 상하층은 셀룰로오스 혹은 합성섬유와 2성분계 섬유 같은 열가소성 결합물질을 포함하고 입자면적은 초흡수고분자(SAP)와 또한 제올라이트나 탄산칼슘 같은 냄새억제제를 포함한다.
한 구현예에서, 본 발명은 액체투과성 상층시트; 액체불투과성 하층시트 및 이들 사이에 배치되는 흡수핵을 함유하는 것으로서, 상기 흡수핵은 매트릭스섬유 및 열가소성 결합물질이 함유된 제1층, 매트릭스섬유 및 열가소성 결합물질이 함유된 제2층으로 구성되고 이때 제1층이나 제2층 중 하나는 액체투과성 상층시트 혹은 액체불투과성 하층시트와 액상접촉하는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품(기저귀, 생리대, 혹은 성인용 요실금패드 등)에 관계한다. 기능성 입자는 제2층 및 제3층 사이에 배치된다. 또한 밀봉영역은 제2층 및 제3층 사이에 형성되며 이 밀봉영역 내에는 기능성 입자가 함유되지 않는다.
그 밖의 또다른 구현예에서, 본 발명은 상술한 종류의 섬유성 웨브 혹은 흡수핵 같은 에어레이드 단일형 섬유구조물의 제조방법에 부분적으로 관계한다. 이방법은:
(a) 섬유성 웨브로 된 제1층을 제공하고;
(b) 제1층의 제1면에 기능성 입자를 제공하고;
(c) 섬유성 웨브로 된 제2층을 제공하고;
(d) 제1층 상에 제2층을 제공하여 제1층과 상기 기능성 입자가 접촉하도록 하고;
(e) 제1층 및 2층을 입자무함유 영역에서 밀봉처리하여 상하층 사이에 위치하는 별개의 입자영역을 형성하고; 및
(f) 상기 구조물을 125 내지 180℃ 의 온도에서 경화처리하는 것을 포함한다.
본 발명의 방법은 또한 결합제의 사용도 포함한다. 첫번째 응용으로서, 결합제를 웨브에 도포하여 입자 무함유의 웨브영역에 접촉시켜 밀봉영역의 강도를 높인다. 또한, 본 발명의 방법은 (g) 제2 결합제를 상하층에 도포하여 구조물에 함유된 입자를 제거 및 부동화하는 단계; 및 (h) 125 내지 180℃ 의 온도에서 구조물을 경화시키는 단계를 더 포함하기도 한다.
구체적인 예로서, 본 발명은 흡수성 구조물의 제조방법에 관련한다.
상세한 설명에서 언급된 모든 특허 및 출원은 참조를 위해 수록된 것이다. 용어가 서로 틀린 경우 본 발명에서 설명된 내용에 따른다.
본 발명은 하부층 혹은 셀룰로오스나 합성섬유 같은 매트릭스 섬유 함유층 혹은 이들의 혼합물을 포함하는 단일 복수층 구조물에 관계한다. 구조물은 또한 상부층 혹은 또한 셀룰로오스나 합성섬유 같은 매트릭스 섬유 함유층으로써 상기 하부층 위에 위치하는 층을 포함한다. 하부 혹은 상부층 중 어느 쪽은 분말 혹은 섬유형태의 열가소성 결합물질을 포함한다. 섬유성 열가소성 결합물질의 예로써 2성분계 열가소성 섬유를 들 수 있다.
상부 및 하부층 사이에 샌드위치된 기능성 입자영역이 있다. 입자영역은 또한 상부 및 하부층과 접촉하도록 배치된다. 입자영역은 부분적 혹은 특정 구역에 적용되며 하부층 전체를 덮지는 않는다.
한 구현예에서, 입자들은 하부층 상에 통로를 형성하도록 부착된다. 통로사이의 구역은 입자무함유 구역 혹은 통로로서 실질적으로 거의 입자를 함유하지 않는다. 제2 매트릭스 섬유층이 기능성 입자 함유 하부층 위에 부착된다.
밀봉부는 입자무함유 구역 혹은 통로 내의 하부층에 상부층을 결합시키는 방식으로 형성된다. 적어도 상부 및 하부층 중 하나가 열가소성 물질을 함유하는 어떤 구현예에서는 구조물이 압력 혹은 압력과 열에 의해 압축 혹은 치밀화될 때 형성된다. 또한 밀봉부는 그 후 경화오븐 내에서 후속으로 경화처리함으로써 강화되기도 한다.
또다른 구현예에서, 입자무함유 영역은 입자무함유 영역의 압축 혹은 치밀화 처리후 액상 결합제(혹은 액상 담체 내의 결합제)를 가하여 밀봉처리하기도 한다. 이 구현예에서 결합체는 입자무함유 영역과 접촉하고 입자영역을 피하도록 하는 것이 목적이다. 결합제는 치밀화 부위 속으로 들어가 건조 및 경화시 밀봉부를 형성한다. 또한 이 구현예에서는 조건에 따라 상하부층이 열가소성 결합물질을 함유하기도 한다.
또다른 구현예에서, 액상 결합제(혹은 액상 담체 내의 결합제)를 입자무함유 구역에만 가하여 밀봉부를 형성하며 이 때 결합제는 치밀화 부위속으로 들어가 입자무함유 구역의 치밀화처리 없이 건조 및 경화시 강력한 밀봉부를 형성하게 된다.
바람직한 구현예에서, 입자무함유 영역의 압축 혹은 치밀화 처리후 이 영역과 접촉하는 한편 입자영역은 피할 것을 목적으로한 결합제를 가함으로써 밀봉부를 형성한다. 결합제는 치밀화 부위로 들어가 건조 경화시 밀봉부를 형성한다. 이 바람직한 구현예에서, 상하부층은 각각 열가소성 결합물질을 함유하며 이들은 치밀화 및 경화시 밀봉부를 강화하는 역할을 한다.
열밀봉부는 실질적으로 기능성 입자를 함유하지 않으며 그 결과로 나온 밀봉부는 밀봉부 계면에 입자를 함유한 밀봉부보다 더욱 강하다. 본 발명의 구조물이 액체로 오염되는 경우, 밀봉 중심부를 팽윤 및 붕괴시킬 수 있는 밀봉영역 내에는 사실상 입자(SAP 입자 등)가 존재하지 않는다.
본 발명의 제품은 전체 기본중량 범위 내의 값을 갖는다. 전체중량은 약 50 내지 1000 gsm (g/m2), 바람직하게는 150 내지 600gsm 더욱 바람직하게는 150 내지 300, 또한 가장 바람직하게는 150 내지 250gsm 범위의 값이다.
본 발명의 특정한 구현예는 흡수성 제품이다.
개선된 입자함유량의 섬유성 구조물은 로울형 상품 혹은 다른 적절한 포장형태 예컨대 꽃줄 장식형태로 유통하기도 하며 특히 기저귀, 성인용 요실금 패드 및 팬티 및 여성용 생리대 등의 1회용 흡수성 제품의 흡수핵으로써 특히 바람직하다.
상부층 및 하부층
상부 및 하부 매트릭스 섬유층은 셀룰로오스섬유 혹은 합성섬유나 이의 혼합물을 포함한다. 또한 바람직하게는 면보풀 펄프, 교차결합 셀룰로오스 섬유 및 고순도 셀룰로오스 섬유 예컨대 부케예 HPF (Buckeye Technologies Inc.시판제품, 멤피스, 테네시) 같은 화학변성 셀룰로오스가 있다. 플러프 섬유는 합성섬유 예컨대, PEF 같은 폴리에스테르, 나일론, 폴리에틸렌 혹은 폴리프로필렌 등의 섬유와 혼합하기도 한다.
상부 및 하부층은 또한 셀룰로오스 섬유나 합성섬유와 혼합되기도 하는 열가소성 결합물질을 포함할 수 있다. 적절한 열가소성 결합물질은 2성분계 열가소성 섬유("bico") 같은 열가소성섬유를 포함한다. 바람직한 열가소성 결합섬유는 합성 및 천연섬유, 입자물, 합성 및 천연 캐리어 시트 등을 포함한 광범위한 물질에 우수한 접착력을 제공한다. 열가소성 비코 섬유의 예를 들면 헥스트 셀라네스사의 셀본드 255형 비코섬유가 있다.
다른 적절한 열가소성 섬유는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론 및 기타 올레핀류나 이들의 변형물을 포함한다. 바람직한 열가소성 섬유는 폴리프로필렌 코어 및 활성화된 코폴리올레핀 외장물을 함유하는 파이버비전 AL-접착-C 2성분계 섬유를 들 수 있다.
매트릭스 섬유가 셀룰로오스 혹은 합성섬유인 경우(혹은 그의 혼합물인 경우), 상부 및 하부층 각각은 약 20 내지 500gsm 의 셀룰로오스 혹은 합성섬유나 이들의 혼합물, 바람직하게는 20 내지 100gsm 더 바람직하게는 20 내지 80gsm, 더욱바람직하게는 30 내지 50gsm 또한 가장 바람직하게는 약 40gsm의 혼합물을 함유할 수 있다. 열가소성 결합물질은 상기 상부 및 하부층에 20 내지 50중량%, 바람직하게는 3 내지 20중량% 및 더욱 바람직하게는 약 10중량%의 양으로 존재한다.
입자영역
입상물 영역 (혹은 입자영역)은 입자물, 플레이크, 분말, 입상물 등을 수용하는 부위이다.
입자물은 최고 3,000마이크론(μ) 까지의 입경을 가진 기능성 분말이나 기타 입자를 포함한다. 입자영역은 약 2 내지 2000gsm 바람직하게는 2 내지 1000gsm 더욱 바람직하게는 10 내지 600gsm 또한 가장 바람직하게는 100 내지 250gsm의 입자적재량을 포함할 수 있다.
입자물은 초흡수성 고분자("SAP") 혹은 기타 기능성물질이다. 초흡수성 고분자는 교차결합되어 수불용성으로 만드는 반면에 생리염수 내에서 자체 중량의 적어도 15배 이상 팽윤할 수 있는 수용성 화합물이다. 이들 초흡수성 물질은 3가지 부류 즉, 전분 그래프트 공중합체, 교차결합 카르복시메틸셀룰로오스 유도체 및 변성된 친수성 폴리아크릴레이트 등에 속한다. 흡수성 고분자의 예를 들면 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그라프트 공중합체, 비누화된 아크릴산 에스테르-비닐 공중합체, 변성된 교차결합 폴리비닐 알코올, 중화된 교차결합 폴리아크릴산, 교차결합 폴리아크릴레이트염, 또한 카르복실화 셀룰로오스 등이 있다. 바람직한 초흡수성 물질은 액체를 흡수하여 하이드로겔을 형성한다.
초흡수성 고분자 물질은 하이드로겔의 전단모듈로 측정했을 때 비교적 큰 겔부피 및 겔강도를 갖는다. 이러한 바람직한 물질은 또한 합성뇨와 접촉시 수축할 수 있는 저급의 중합물질을 함유한다. 초흡수성 고분자는 공지되었으며 시중에서 구할 수 있다. IM1000 (헥스트-셀라네스 사, 포츠머스, VA) 상표로 시판되는 전분 그라프트 폴리아크릴레이트 하이드로겔이 그 한가지 예이다. 다른 시판되는 초흡수성 고분자로는 산웨트 (산요 가세이 고교 가부시키, 일본), 수미카겔(스미토모 가가쿠 가부시키 헤이시, 일본), 페이버(스톡하우젠, 게리빌, LA) 및 ASAP 시리즈(켐달, 애버딘, MS)등의 상표로 시판되는 제품이 있다. 초흡수성 입상체 고분자에 대해서는 미국특허 제4,102,340호 및 Re. 32,649에서 상세히 설명하였다. 적절한 SAP의 예는 표면 교차결합된 아크릴산계 분말로써 스톡하우젠 9350 혹은 SX FAM 70 (그린스보로, NC) 등을 들 수 있다.
결합제
본 발명의 구조물에 사용되는 적절한 결합제는 액상 결합제 혹은 라텍스 결합제를 포함하여 액상 담체를 가진 결합제를 포함한다. 유용한 라텍스 결합제는 비닐아세테이트 및 아크릴산 에스테르 공중합체, 에틸렌 비닐아세테이트 공중합체, 스티렌 부타디엔 카르복실레이트 공중합체 및 폴리아크릴로니트릴 등을 포함하며 이들은 예컨대 에어본드, 에어플렉스 및 비낙 등의 상표명으로 시판되는 에어프로덕츠사 제품, 하이카 및 제온이라는 상표명으로 시판되는 굿리치 케미칼사의 제품, 또한 풀라텍스 상표로써 H.B. 풀러사의 제품 등이 있다. 또는, 결합제는 에피클로로히드린 같은 비-라텍스 결합제도 있다.
본 발명은 2가지 결합제 응용분야에 관계한다. 첫번째 응용분야에서, 결합제는 입자무함유 영역 혹은 통로와만 접촉하도록 구조물에 가해지는 것으로써 제1층 및 제2층 사이에 배치된 입자들을 함유하는 영역 혹은 통로와 인접하는 경우이다. 결합제는 스프레이, 발포형 혹은 연무형태로 도포된다. 바람직한 구현예에서, 결합제는 3 내지 25% 의 고형물, 더 바람직하게는 6 내지 12% 더욱 바람직하게는 약 10%의 고형물을 함유하도록 희석된다.
비교적 고형분 함량이 크도록(예, 10%) 희석한 결합제는 압축정도가 크고 밀봉부가 형성될 소기공상태의 입자무함유 영역에서 적절하다. 이 환경에서는 신속한 삽입이 이루어지고 고형함량이 커서 결합제가 웨브의 다른 영역으로 이동하는 것을 감소시킬 수 있다.
두번째 결합제 응용분야는 실질적으로 구조문 전체면적에 걸쳐 발포형, 분무형 혹은 연무형 결합제를 도포하는 것 (즉 "전체 결합체")으로서 구조물 내외측면의 먼지를 제거하기 위해서이다. 바람직한 구현예에서, 전체 결합제는 1 내지 20% 고형분 함량, 더 바람직하게는 2 내지 10% 더욱 바람직하게는 2 내지 4% 또한 가장 바람직하게는 약 3.5%의 고형분 함량을 갖도록 희석된다. 결합제는 먼지를 제거 및 기능성 입자물을 부동화 시키기 위해 침투하고 반면 웨브의 구조중심부에는 큰 영향을 미치지 않는다.
상기의 2가지 결합제 응용분야에 의해 밀봉영역 강도 및 비-밀봉영역 강도를 각각 제어할 수 있다. 양측 어느 영역에서도 결합제 종류, 고형분 함량 및 각 부위에 부여되는 결합제의 양 등을 선택함으로써 그 강도를 제어할 수 있다. 이것은 필수의 밀봉강도를 전달 및 충분한 유연성을 유지하여 사용자에게 편안한 착용감을제공하기 위해 필요한 조건이다.
바람직한 비-밀봉영역 강도 (Gurley 강도시험 TAPPI법 T543 OM-94 측정결과 참조 (1994))는 200mg 이하, 더 바람직하게는 180mg 이하 및 가장 바람직하게는 160mg 이하의 값이다. 밀봉영역의 경우 바람직한 강도는 150mg 이하, 바람직하게는 130mg 이하, 더욱 바람직하게는 130mg 이하이고 가장 바람직하게는 115mg 이하의 값이다.
도 1에 있어서, 매트릭스 섬유(셀룰로오스 혹은 합성섬유나 그의 혼합물)를 함유하는 하부층(2)이 포함된 섬유성 웨브 혹은 제품(1)의 단면도를 보여준다. 하부층(2)은 바람직하게 또한 열가소성 결합물질 (분말 혹은 섬유형, 2성분계 열가소성 섬유 등)을 함유한다. 마찬가지로, 상부층(4)은 셀룰로오스 혹은 합성섬유나 그의 혼합물을 함유하는 것으로 도시된다. 이 상부 및 하부층은 하나 이상의 기능성 입자를 포함하는 영역(6)을 갖거나 혹은 샌드위치 형태로 포함한다.
도 2는 본 발명의 섬유성 웨브의 평면도를 도시하며 여기서 입자영역(6)은 전체 하부층(2)이 아닌 불연속 부분 혹은 구역에 존재한다. 한 구현예에서, 입자물은 섬유성 웨브의 하부층에 통로를 형성하도록 부착된다.
또다른 구현예는 본 발명의 섬유성 웨브의 평면도인 도 3에서 보는 바와 같이, 입자영역(6)이 간헐적으로 배치되어 있고 그 사이에는 입자무함유 영역이 위치한다. 도 2 및 3 양측에서, 통로(6) 사이의 다수의 구역 혹은 통로(8)는 입자를 함유하지 않는다.
도 4는 본 발명에 따라 제조된 제품의 단면도로써 웨브가 열가소성 결합물질을 함유하지 않는 경우 상부 및 하부층이 입자무함유 구역(8) 내에서 함께 결합하여 입자함유 영역 사이에 존재할 밀봉부를 형성한다. 상부 및 하부층은 압력 혹은 압력과 열에 의해 치밀화되어 열가소성 물질과 또한 상부층(2) 및 하부층(4) 사이에서 밀봉부를 형성한다. 밀봉부 형성을 위한 적절한 온도 및 압력 범위는 20℃의 0.1바아 내지 200℃의 10바아까지, 바람직하게는 90℃ 및 2.0 바아이다. 밀봉부의 결합은 또한 섬유성 구조물의 열가소성 물질을 경화오븐 내에서 경화처리 또는 밀봉영역 상에 결합제를 도포함으로써 더욱 강화할 수 있다. 한편, 밀봉부는 액상 결합제 (혹은 액상 담체 내 결합제)가 치밀화된 입자무함유 구역 내에 도포될 때 및 이들 구역 내로 유입될 때 형성된다. 결합제는 결합제 물질의 열경화시 영구적 결합을 형성한다.
도 5는 본 발명의 또다른 구현예의 단면도로서, 결합제가 제품(1)에 도포된 경우를 도시한다. 결합제는 상술한 압축 혹은 치밀화공정 없이, 상부층(4)의 매트릭스 섬유를 하부층(2)의 매트릭스 섬유에 결합하고 이결과 실질적으로 입자가 없는 영역에 위치하는 강력한 엣지 밀봉부를 갖춘 제품(1)을 수득할 수 있다. 적절한 결합제 예컨대, 수성 결합제 용액이나 에멀전은 밀봉영역에 유입되어 건조 및 경화시 결합체를 형성한다. 결합제 필요량은 제품 전체중량의 5% 이하이다. 결합제 농도는 구조물을 통과하기에 필요한 양으로써 결정되며; 이 양은 통상 결합제 고형분을 기준으로 6 내지 12% 의 범위이다.
결과로 나온 밀봉부는 밀봉부 계면에서 입자물을 함유하는 밀봉부보다 더욱 강하다. 본 발명의 구조물이 액체로 오염될 때 밀봉영역 내에는, 밀봉부 중심을 팽윤 및 붕괴할 수 있는 입자물이 실질적으로 존재하지 않는다. 본 발명에 있어서, "실질적으로 입자가 존재하지 않는" 이란 밀봉영역 내에 존재하는 입자물이 밀봉강도에 간섭하지 않는 정도로 적은 양일 경우를 말한다.
개선된 입자 함유형태의 섬유성 웨브는 로울형 상품 혹은 연속 스트립 형태로 접어서 된 상품으로 유통되기도 하며, 특히 기저귀, 성인용 요실금패드 및 팬티, 여성용 생리대와 팬티라이너 등의 1회성 흡수제품의 흡수핵으로 형성될 때 유용하다. 한편, 상부 및 하부층의 섬유는 스크럽 패트, 연마패드 및 세제나 비누가 담긴 세정용 패드, 또한 커피나 차류를 담는 패드를 제공하기 위해 선별되기도 한다.
본 발명의 섬유성 제품은 총밀도 혹은 전체밀도가 존재하는 기능성 입자의 양 및 종류에 따라 0.05 내지 10.0g/cc 정도이다. 상부 및 하부층 각각은 0.05 내지 0.40g/cc의 밀도를, 밀봉영역은 0.10 내지 0.40g/cc의 밀도를 가질 수 있다. 섬유성 제품이 흡수핵인 경우, 바람직한 밀도수준은 전체밀도의 경우 0.20 내지 0.22g/cc; 밀봉영역의 경우 0.150 내지 0.250g/cc; 또한 상부 및 하부층 각각에 대해서는 0.100 내지 0.165g/cc 정도가 된다.
제작시, 하부층은 입자물을 입자영역에 첨가하기에 앞서서 개별적으로 압축 혹은 치밀화한다. 그 후, 입자무함유 영역은 밀봉부를 형성하기 위해 압축처리를 거친다. 밀봉부 형성을 위해 수행되는 압축처리 단계는 상부층 및 하부층의 밀도와 비교할 때 밀봉영역내 고밀도를 갖는 제품을 제공한다. 결합제가 도포되면 이 결합제는 고밀도 영역 내로 유입될 것이다. 그결과로 나온 제품은 밀봉영역에서 고밀도및 저두께를 가지게 된다.
본 발명의 흡수성 제품은 바람직하게는 제품당 1.0mg 을 넘지않는 분말 유출값 및 0.6N 이상의 정점 밀봉강도를 가진다. 본 발명의 흡수성 제품은 비-밀봉영역에 있어서 200mg 이하, 바람직하게는 180mg 이하 더 바람직하게는 160mg 이하의 강연도를 가지며; 반면에 밀봉영역에서는 150mg 이하, 바람직하게는 130mg 이하 더욱 바람직하게는 115mg 이하의 강연도를 갖는다.
본 발명 구조물의 에어레이드 제조
바람직하게, 본 발명의 구조물은 에어레이드 웨브 형태로 제작된다. 에어레이드 웨브는 전형적으로 낱개화된 섬유를 제공하기 위해 셀룰로오스 펄프시트 혹은 다수 시트를 해머밀 등을 이용하여 분해 혹은 탈섬유화 처리함으로써 제조할 수 있다. 낱개화된 섬유는 그 후 에어레이드 웨브 제조장치 상의 성형헤드 쪽으로 대기중에 이동된다. 생산업체 중에는 에어레이드 웨브 성형기를 제작하는 곳이 여럿있으며 예컨대, 덴마크의 M&J Fibretech 및 역시 덴마크의 단-웨브 등이 포함된다. 성형헤드는 또한 섬유가 공동형 응축드럼 혹은 공동형 성형이송기(혹은 성형와이어)상에서 진공에 의해 흡인될 때까지 지속적으로 섬유를 분리하는 레이스 트랙형 구성부 내에 회전 혹은 교반드럼을 포함한다. 다른 섬유들 예컨대, 합성 열가소성 섬유는 섬유개방기, 정량장치 및 공기이송기 등을 포함하는 섬유 정량시스템을 통해 성형헤드에 도입되게 할 수 있다. 복수층이 필요하면 분배층 및 수득층, 별도의 성형헤드를 각 층 형태에 맞게 제공하기도 한다.
바람직한 구현예에서, 본 발명의 구조물은 담체지(carrier tissue)를 함유하지 않는다. 입자영역을 도입하기 전 압축로울을 사용함으로써 상기 담체지에 대한 필요성이 없어지게 된다.
본 발명에 따라 기술된 바와 같이, 에어레이드 웨브 성형기의 하나이상의 성형헤드는 흡수구조물의 하부층에 대해 적절한 섬유를 분배하는데 사용된다.
SAP 입상물 혹은 다른 입자물은 이 웨브의 상부면에 가해진다. 바람직하게는, 입자들을 입자무함유 구역 혹은 통로를 가진 장비의 방향으로 통로내에 가해진다. 다른 입자물로서 냄새 억제제 즉, 제올라이트나 탄산칼슘, 방향제, 세제 등을 포함할 수 있다.
제2층은 그 후 입자물이 가해진 하부층의 표면에서 형성된다. 후속층들은 제2층의 상부에 형성될 수 있다.
에어레이드 웨브는 웨브를 치밀화하고, 강도를 증대하고 및 웨브 두께를 제어하기 위해 성형와이어로부터 캘린더 혹은 다른 치밀화단계까지 전달된다. 웨브내 입자무함유 구역은 다른 영역보다 높은 압력 혹은 압력 및 열을 받는다. 웨브의 섬유는 또한 별도로 결합제를 공급받거나 혹은 발포체 공급후 건조나 경화를 거쳐 결합될 수 있다. 그 결과로서, 열가소성 물질 및 상하부층의 섬유 사이에 고온밀봉부가 형성된다. 고온밀봉부는 이 밀봉부를 습기에 노출시 붕괴시킬 수 있는 입자물(특히 SAP)를 함유하지 않는다. 최종 제품형 웨브는 추후 사용을 위해 로울에 감아 준비한다.
도 6a는 본 발명에 따른 섬유성 웨브의 제조방법을 도시한다. 필요하면, 담체지(20)를 공급로울(21)로부터 풀어낸다. 이 담체지(20)는 스크린(18) 상에 감겨있다. 담체지는 한편 흡수성 제품의 하부층(2) 혹은 운반체 역할을 할 수 있다. 본 발명에서 설명한 바와 같이, 에어레이드 웨브-성형장치의 성형헤드(24)는 흡수구조물의 하부층(2)을 형성하기 위해 적절한 섬유를 분배한다. 셀룰로오스 섬유는 보통 낱개의 섬유를 제공하기 위해 해머밀 등을 이용하여 셀룰로오스 펄프시트를 분해 혹은 탈섬유화 처리하여 수득할 수 있다. 낱개 섬유들은 그후 에어레이드 웨브 성형장치의 성형헤드로 공기이송된다. 셀룰로오스 섬유 및 열가소성 섬유는 성형헤드(24)를 이용하여 셀룰로오스지(20)에 첨가한다.
에어레이드 웨브 성형기를 제작하는 업체 중에는 덴마크의 M&J Fibretech 및 역시 덴마크의 Dan-Web. 가 포함된다. 성형헤드는 공동형 응축드럼 혹은 공동형 성형이송기(혹은 성형와이어) 상에서 섬유가 진공으로 흡인될 때까지 지속적으로 섬유를 분리하는 레이스트랙형 구성체 내에 통상 회전드럼 혹은 교반기를 포함한다. 예를 들어, M&J Fibretech에서 제작한 장치의 경우 성형헤드는 스크린 위에 회전식 교반기를 포함한다. 합성 열가소성 섬유 같은 다른 섬유 역시 섬유개방기, 정양장치 및 공기이송기를 포함하는 섬유정량시스템을 통해 성형헤드에 도입될 수 있다. 플러프 펄프 분배층 및 합성섬유 수득층 같은 다수층이 필요한 경우 다수개의 형성헤드를 각 층의 종류마다 하나씩 제공한다.
한쌍의 칼렌더 로울(26)에 의해 형성된 닙에서, 섬유는 조건에 따라 적절한 두께 및 밀도로 압축된다. 입자가 고울 경우 및 성형와이어 상에서의 유출현상을 막기 위해 하부층(2)은 제작공정 중 이 시점에서 압축되어 웨브의 기공을 폐쇄하기도 한다.
입자물은 입자공급기(28)을 이용하여 하부층(2)에 가한다. SAP 그래뉼 혹은 다른 입자물은 하부층(2)의 상부표면에 가해진다. 도 7에서, 입자물은 입자 통로 사이에 위치한 입자무함유 구역 혹은 통로(8)가 있는 장치 방향에서 다수의 통로(6)에 부가된다. 통로는 입자물이 각기 분배될 부분이다. 다른 적절한 입자물은 제올라이트, 탄산칼슘, 방향제, 세제 등의 냄새 억제제를 포함한다.
제2 섬유층(4)는 성형헤드(34)에 의해 도포되며 셀룰로오스 섬유를 공급하고 또한 조건에 따라서 2성분계 섬유 같은 열가소성 섬유를 공급할 수도 있다. 후속층들은 제2층의 표면에 부가될 수 있다.
에어레이드 웨브는 성형와이어(18)로부터 칼렌더(36) 혹은 웨브를 치밀화처리하고, 강도를 증대하고 웨브 두께를 조절하기 위해 또다른 치밀화단계로 전달된다. 적절한 치밀화 범위는 0.050 내지 0.5g/cc, 더 바람직하게는 0.20g/cc 정도이다. 웨브 내의 입자무함유 구역은 그 후 압력, 열 및/또는 결합제의 첨가 등을 포함한 후속의 처리를 더 거치게 된다.
결합제는 통로에 있는 결합제 도포기(40) 및 (42)에서 공급하여 입자무함유 영역의 열밀봉 효과를 개선 혹은 일으킨다. 결합제는 분무식, 발포식 혹은 연무식으로 도포된다. 바람직한 구현예에서, 웨브(23)는 에어프로덕츠 에어플랙스 124 혹은 AF 192 (교차결합형 라텍스) 혹은 181 (비-교차결합형 라텍스) 같은 라텍스 결합제를 10% 고형함량으로 공급받는다. 라텍스 결합제 분무액은 엣지 밀봉영역의 라텍스를 농축하기 위해 분말 통로(8)사이에서 10mm 폭의 영역으로 농축된다. 결합제는 2 내지 15gsm 바람직하게는 약 8gsm을 제공할 수 있는 정도의 양으로 도포된다.도 6b는 상기 칼렌더(36)및 웨브(23)을 나타내고 있다.
바람직한 구현예에서, 결합제는 폭 4 내지 12mm 바람직하게는 약 10mm 으로 도포된다. 또한 바람직한 구현예에서, 통로간 전체거리는 약 10 내지 12mm 바람직하게는 11.5mm 이고 도포되는 폭은 10 내지 12mm 영역의 중심부에서 약 10mm 이다.
입자함유량이 최소인 (실질적으로는 입자무함유인) 강력 밀봉부는 입자무함유 구역 혹은 통로에서 결합제만 도포하는 경우에 형성되는 점이 놀랍다. 이 구현예에서, 하부 및 상부층 섬유는 열가소성 물질을 함유할 수도 있으나 반드시 함유할 필요는 없다.
본 발명에서 사용하는 오븐군은 건조, 경화 혹은 열결합용도이다.
에어레이드 웨브(23)는 오븐에서 약 125 내지 180℃ 의 온도로 가열된다. 전체 결합제는 (52)에서 에어레이드 웨브(23)에 도포된다. 결합제는 분무식, 발포식 혹은 연무식으로 도포되며 또한 구조물 표면의 먼지를 제거하기 위해 도포할 수 있다.
결합제의 농도는 이 결합제가 웨브를 통과하기에 충분한 고형분량을 갖는 정도이다. 결합제는 구조물 표면 및 내부의 먼지를 제거하기 위해 및 구조물 내부에 입상물의 접착을 돕기 위한 것이다. 그러나, 도포되는 결합제의 양은 웨브의 구조적 보존성에 기여하기에는 부족하다. 일반적으로, 결합제의 양은 고형분 함량으로 1 내지 5% 바람직하게는 약 3.5% 이다.도포되는 결합제 전체량은 바람직하게는 생성물 중량의 5% 이하이다.결합제는 약 2 내지 6gsm 바람직하게는 약 4gsm 을 제공하는데 충분한 양으로써 흡수성 구조물에 공급된다.
에어레이드 웨브(23)는 125 내지 180℃ 온도범위의 제2 오븐(54) 내에서 가열한다. 에어레이드 웨브(23)는 0.1 내지 10psi. 바람직하게는 1.5psi 압력범위에서 처리할 수 있다. 처리결과, 열가소성 물질 및 상하부층의 섬유 사이에 열밀봉부가 형성된다. 열밀봉부는 수분에 노출될 때 열밀봉부를 붕괴시킬 수 있는 입자물(특히 SAP)를 실질적으로 함유하지 않는다. 완성된 웨브는 후속의 사용을 위해 로울처리된다. 섬유성 웨브로 된 연속밴드를 분할 혹은 절단하여 절단체 형태의 각 흡수성 제품을 형성한다 (도면에 도시되지 않음).
조건에 따라, 완성된 웨브를 열밀봉부에서 분할 혹은 천공하여 양쪽 엣지를 따라 열밀봉부를 갖춘 좁은 분할형 코어물질을 수득하기도 한다. 분할된 열밀봉부는 분할후 2개의 효과적인 밀봉부를 제공하기에 충분한 폭을 확보해야 한다.
다른 구현예에서, 각종 형태 및 섬유량으로 된 다양한 층을 본 발명 구조물의 상하부층에 추가하기도 한다. 예컨대, 흡수성 제품은 액체투과성 상부시트 및 액체불투과성 하부식트도 포함할 수 있다. 본 발명의 흡수핵을 함유하는 흡수성 제품의 예로는 기저귀, 여성용 생리대 및 성인용 요실금 패드제품 등이 잇다.
본 발명의 실시예
조건적으로, 티슈(20)를 공급로울(21)에서 푼다. 티슈(20)를 다시 스크린(18) 상에 감는다. 웨이어하우저 ND 416 펄프를 두들겨 낱개 섬유를 공급한다. 낱개화된 섬유를 에어레이드 성형기 상의 성형헤드까지 공기이송한다. 44gsm의 웨이어하우저 ND416 섬유 및 4.5gsm 파이버비젼 AL-부착-C 2성분계 섬유를 성형헤드(24)를 이용하여 셀룰로오스 티슈(20)에 혼합 혹은 도포한다. 이 층을 치밀화 한다. 결과로 나온 층은 1데니어/1.5dpf x 4.4mm 필라멘트 크기를 갖는다.
70gsm의 SAP 및 70gsm의 기능성 입자물을 장치의 방향으로 통로 사이에 입자무함유 구역(8)을 갖는 다수의 통로(6) 내에서, 입자도포기(28) 및 (30)로 하부층에 도포한다. 입자물은 양측면 상에서 27mm는 표면이 벗겨지고 5.5mm는 표면이 벗져지지 않은 상태이다. 기계방향에서 통로를 볼 때 통로 사이에서 표면이 벗겨진 부분은 27mm 벗겨지지 않은 부분은 11mm 이 된다.
제1층과 동일한 조성의 제2 펄프 및 2성분계층을 성형헤드(34)로 웨브에 도포한다.
에어레이드 웨브는 성형와이어(18)에서 칼렌더(36)로 이송되어 웨브의 밀도를 높이고, 강도를 증대하고 웨브두께를 제어한다. 에어프로덕츠 에어플랙스 124(10% 고형분 함량)는 입자무함유 구역에서 웨브(23)에 분무된다. 결합제는 통로의 결합제 도포기(40) 및 (42)에서 공급된다. 결합제 분무액은 입자무함유 구역(8) 사이에서 11mm 폭넓이로 농축되어 엣지 밀봉처리용 분무액 내의 라텍스를 농축한다. 이 라텍스 결합제만 이용하여 사실상 입자가 함유되지 않은 강력한 밀봉부를 형성한다. 에어레이드 웨브(23)는 오븐(50)에서 125 내지 180℃ 온도범위로 가열한다.
에어프로덕츠 에어플랙스 124를 3.5% 고형함량으로 웨브(24)의 전체 표면에 도포한다. 에어레이드 웨브(23)는 제2 오븐(54)내에서 역시 125 내지 180℃ 온도범위로 가열한다. 조건적으로, 완성된 웨브는 열밀봉부에서 분할 혹은 천공하여 양 엣지부를 따라 열밀봉부를 갖춘 좁은 분할 코어물질을 수득한다. 분할될 열밀봉부는 분할 후 2개의 효과적인 밀봉부를 제공하기에 충분한 폭을 가져야 한다. 적절한 밀봉부의 폭은 적어도 2mm 바람직하게는 4mm 이다.
상술한 일반적인 포맷에 따라, 흡수핵을 제조하였다. 흡수핵 샘플(A) 및 (B)는 하기의 표 1에서 설명한 바와 같이 실시예 1에 따른 코어에서 수득한 것이다.
표 1 본 발명의 흡수핵
샘플 제품
A B
상부층 40.0 gsm 셀룰로오스4.5 gsm 2성분계 40.0 gsm 셀룰로오스4.5 gsm 2성분계
입자 영역 70 gsm 기타의 기능성 입자물70 gsm SAP 70 gsm 기타의 기능성 입자물70 gsm SAP
하부층 40.0 gsm 셀룰로오스4.5 gsm 2성분계 40.0 gsm 셀룰로오스4.5 gsm 2성분계
통로 결합제 분무액 5 gsm 5 gsm
전체 결합제 분무액 4 gsm (상부)4 gsm (하부) 4 gsm (상부)4 gsm (하부)
총 기본중량 235 gsm 236 gsm
캘리퍼 (mm) 1.09 1.04
샘플 제품 (A) 및 (B)에서 셀룰로오스는 ND416 이고 2성분계는 파이버비젼 2성분계 섬유, SAP는 스톡하우젠 FAVOR 1180, 통로 결합제는 에어플랙스 124(10% 고형분 함량) 및 전체 결합제는 에어플랙스 124(3.5% 고형분 함량) 이었다.
본 발명의 흡수핵의 바람직한 구현예에서, 입자영역은 0℃ 내지 100% SAP 바람직하게는 25℃ 내지 75% SAP 또한 가장 바람직하게는 40℃ 내지 70% SAP 를 함유하는 것이다.
표 2는 흡수핵의 바람직한 예시를 보여준다.
코어는 여성용 생리대 같은 흡수성 제품에 사용될 수 있다.
표 2. 바람직한 사용예
헤드/위치 원료 (gsm)
헤드 1 ND 416 40.5
파이버비젼 2성분계 섬유 (1.55 dpf x 4 mm) 4.5
총 헤드 1 기본중량(BW) 44.5
분말 공급 기타 기능성 입자물 70
SAP 70
총 분말 기본중량(BW) 139
헤드 2 ND 416 40.5
파이버비젼 2성분계 섬유 (1.55 dpf x 4 mm) 4.5
총 헤드 2 기본중량(BW) 44.5
통로 결합제 분무액 에어플랙스 124 (10% 고형분 함량) 5
전체 결합제 분무액
상부 에어플랙스 124 (2-4% 고형분 함량) 4
하부 에어플랙스 124 (2-4% 고형분 함량) 4
총 결합제 기본중량(BW) 12
총 기본중량(BW) 242
입자 함유량 시험
본 발명의 흡수성 제품을 대상으로 입자 함유량 시험을 한다. 이 방법은 초흡수성 고분자(SAP) 및/또는 다른 입자물을 함유하는 흡수핵을 평가하기 위해 사용하는 일반적인 방법이다. 여성용 생리대에 사용되는 흡수핵을 예로 든다.
모든 샘플은 시험에 앞서서 70℉ 및 50% 상대습도로 유지하였다.
시험은 흡수핵의 기능을 개선하기 위해 첨가했던 입자물을 함유하는 구조물의 능력을 측정하기 위한 것이다. 핵은 일정 주기동안 일정속도로 흔든다. 흔들어 느슨해진 입자물의 무게를 재고 이 값을 밀리그램 단위로 기록한다. 중량이 적을 수록 구조물의 보존성은 우수해진다.
제품 샘플은 이 생플을 절단판의 하부에 부직면이 대응되도록 샘플을 놓고 2cm 정도로 절단하여 샘플을 만들어 입자물에 노출시켜 시험한다. 제품을 접었을 때 개방되어야 하며 시험조건을 갖춘 실험실 내에서 454g 무게의 추를 적어도 2시간동안 상기 제품샘플 위에 올려놓는다.
실험용 혹은 장치제작된 에어레이드 구조물에 있어서, 절단판을 이용하여 200mm x 70mm (20cm x 7cm) 크기의 절단편을 제작한다. 샘플은 균일하게 절단하여 엣지가 구조물의 좌우측면으로 동일한 길이를 갖도록 한다. 샘플은 시험조건을 갖춘 실험실 내에 시험전 적어도 3시간 동안 놓아둔다.
샘플 종류에 따라 무게, 두께 및 면적과 기본중량을 측정한다. 샘플은 코르크판에 설치하며 판의 상부에 샘플 상부를 맞추고 이 코르크판을 고정한다. 1분 후 장치를 정지시키고 샘플에서 입자물이 떨어지지 않을 때까지 몇초간 샘플을 고정한다.
샘플 함유 시험은 다음과 같이 실행한다. 21.7±0.6℃(70±2.7℉) 의 온도 및 50±10%의 상대습도로 유지하여 시험조건을 갖춘 방을 준비한다. 충분한 공기속도를 실내에서 유지하여 열발생지역 근처로 공기가 확산되게 하며 실내 2곳 사이의 공기온도가 1.0℃(1.8℉) 이상 차이나지 않도록 한다. 또한 실내에서 수증기 공급원이 중단되지 않도록 한다.
장치는 절단판, 분석용 천칭(정밀도/정확도: ±0.0001g); 푸트직경 41mm 및 하중 150g의 두께시험기; 보상치를 분석법 R-7 "타이머 보상변동법" 에 따라 변동시킨 0.1초 눈금의 타이머; 12" 베이스의 입자함유 시험기, 12" 샘플랙 및 승강용 플랫폼; 뉴브런스윅 사이언티픽 "셰이커"(에디슨, NJ, 모델형 G-33, Mfg No. M1071-0000, 115 Volts, 50/60 Hertz, Phase 1. Amp 1.0); 플렉시-유리용기 (높이 6"); 테플론 고정보조체 및 손잡이부착 고정대; 및 알루미늄 접시 등을 포함한다.
시험결과는 다음과 같이 계산한다:
기본중량(gsm) = [샘플중량(g) x 1.550 in2/m2] ÷[샘플면적(in2)]
밀도(g/cc) = [심플 중량(g) x (1in3/16.39cm3)] ÷
[샘플면적(in2) x 두께(mm) x 0.0394 in/mm]
무함유 입자량(mg) = [처음 팬의 중량(g) - 마지막 팬의 중량(g)] x
1.000mg/g
3회 중복 시험후, 무함유 입자량(mg)의 평균값을 기록한다. 또한 샘플의 물성 즉 무게, 두께, 면적, 기본중량 및 밀도를 포함한 특성도 기록한다.
여성용 위생구조물의 탈적층 시험
보통 초흡수성 고분자(SAP) 및/또는 다른 입자물을 함유하는 복수층으로된 여성용 위생대 코어에 대해 탈적층 시험을 실시한다. 각 층들은 결합제 도포, 열결합 및/또는 기타의 결합방법을 통해 서로 결합시킨다. 이 절차는 에어레이드 구조물이 힘이 가해졌을 때 잘 유지되는지를 정량적으로 평가하기 위한 것이다.
모든 샘플은 시험전 70℉ 및 50%의 상대습도를 유지하도록 한다.
이 방법은 일정속도에서 균일한 하중을 받을 때 에어레이드 구조물의 보존성을 측정하기 위한 것이다. 인장시험기가 달린 10뉴우턴 크기의 로드셀을 이용하여 힘을 가한다. 이 절차는 탈적층 과정에 관련된 평균력 및 최대력을 측정하기 위한 것이다.
도 9에서 정밀한 샘플절단기를 사용하여 샘플을 단면방향(CD)(밀봉 엣지에서출발하여 밀봉영역 안쪽으로)으로 1인치 및 기계방향(MD)(밀봉영역 바깥쪽으로)으로 5인치 정도크기로 절단한다. 약 0.75인치의 적층물을 기계방향(MD)의 한 말단에서 분리한다. 10뉴우턴 크기의 로드셀을 인상시험기에 부착하고 이 장치를 껍질벗기기/찢기 시험용으로써 클램프 거리 1인치; 시험압축속도 4인치/분; 및 껍질벗기기/찢기 길이 4인치로 설정한다. 초기길이 출발값은 0.25인치이다.
인스트론 인장시험기를 껍질벗기기/찢기 시험용도로 설정한다. 샘플은 그립에 설치하여 샘플이 양쪽 클램프의 중간위치에 놓이게 한다. 최대 및 평균력을 수득한다. 평균력, 최대력(뉴우턴) 및 이들의 표준편차값을 기록한다.
이 방법은 73℉ 및 50% 상대습도로 시험조건에서 흡수성 구조물의 두께를 측정하고 또한 이들 구조물의 밀도와 기본중량을 계산할 수 있게 해준다.
흡수성 구조물의 두께 혹은 캘리퍼값은 에다나 두께 시험기를 이용하여 밀리미터 단위로 측정한다. 전형적으로, 측정값 판독에 앞서서 100g의 하중이 시험기에 가해진다. 측정된 두께를 이용하여 구조물의 밀도(g/cc)를 결정할 수 있다. 또한, 수득된 정보를 이용하여 기본중량(gsm)을 계산할 수도 있다.
샘플은 실험실에서 적절한 시험조건하에 적어도 3시간동안 놓아둔 후 시험하였다. 절단판을 이용하여 시험용 패드 절단편을 얻는다. 샘플의 무게를 재고 절단부스러기 등을 제거한다. 100g을 측량접시에 올린다. 1개층 시험샘플을 두께 시험기의 앤빌에 올리고 프레서풋을 내려 풋이 샘플 위에 떨어지지 않도록 잡는다. 표시된 값을 읽는다.
기본중량을 계산하려면 다음 식을 이용한다:
기본중량(gsm) = [샘플중량(g) x 1.550 in2/m2] ÷[샘플면적(in2)]
밀도를 계산하려면 다음 식을 이용한다:
밀도(g/cc) = [심플 중량(g) x (1in3/16.39cm3)] ÷
[샘플면적(in2) x 두께(mm) x 0.0394 in/mm]
샘플의 평균 두께를 기록하고 이 평균두께를 이용하여 샘플의 기본중량 및 밀도를 계산한다.
샘플구조물에 관한 실시예 1 및 3은 또한 TAPPI법 T 494-OM-96(1996)에 따라 인장강도(N/inch) 및 연신율(%)을; 또한 TAPPI법 T543 OM-94(1994)에 따라 기계방향(MD)과 기계의 단면방향(CD)의 Gurley강연도(mg)를 각각 시험하였다. 본 발명의 제품에 대한 시험에서, CD 시험은 밀봉영역의 탈적층도를 MD 시험은 밀봉영역 밖 임의 위치에서의 탈적층도를 측정하기 위한 것이었다.
제품 샘플(A) 및 (B)의 시험결과는 다음에서 보는 바와 같다:
표 3 흡수성 제품 샘플(A) 및 (B)의 시험결과
샘플
A B
기본중량(gsm) 235 236
캘리퍼(mm) 1.09 1.04
입자함유량(mg) 0.07 0.17
인장강도(N/inch) 14.26 12.03
연신율(%) 12.51 12.40
CD Gurley강연도(mg) 94.50 111.20
MD Gurley강연도(mg) 152.90 141.80
MD 탈적층력 (평균값)(N) 0.646 0.848
CD 탈적층력 (평균값)(N) 1.455 1.624
예시된 흡수핵은 목표한 기본중량 보다 다소 과량의 총 기본중량을 갖는 것으로 확인되었다. 이 차이는 생산조건에 기인한 것으로 통상 섬유성 구조물의 제작시 관측되는 현상이다.
본 발명을 바람직한 구현예 및 그의 용도에 대해 예시적으로 설명하였으나 이는 본 발명의 범위를 한정하기 위한 것이 아니다.
상기와 같이 제조된 본 발명의 섬유성 구조물은 1회용기저귀, 성인용 요실금패드, 생리대류, 스크럽패드, 연마패드, 세제나 비누등을 함유하는 세정용 패드, 커피나 차류가 함유된 패드 등에 유용하다.

Claims (45)

  1. (a) 매트릭스 섬유 및 열가소성 섬유로 된 하부층; 및
    (b) 매트릭스 섬유 및 열가소성 섬유로 된 상부층을 포함하는 섬유성 웨브로서, 다수의 기능성 입자영역이 상기 상부층 및 하부층 사이에 위치하여 이들 각 층과 접촉하고, 상기 기능성 입자영역 각각은 상기 상부층 및 하부층 사이에 형성된 밀봉부를 포함하는 밀봉영역에 의해 다른 기능성 입자영역과 분리되는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉영역은 실질적으로 기능성 입자를 함유하지 않는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 매트릭스 섬유는 셀룰로오스 섬유 혹은 합성섬유이거나 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 열가소성 섬유는 2성분계 섬유인 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 기능성 입자의 영역은 초흡수성 고분자를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 기능성 입자의 영역은 또한 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  7. 제1항에 있어서,
    또한 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 밀봉부는 압력 및/또는 열을 가하여 형성되는 것임을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  9. 제1항에 있어서,
    결합제는 상기 밀봉영역 위에 도포되고 또한 3 내지 25%의 결합제 고형분 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 밀봉영역에 도포되는 결합제는 라텍스 결합제인 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  11. 제1항에 있어서,
    1.0mg 이하의 분말유출값을 갖는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  12. 제1항에 있어서,
    0.6N 이상의 정점 밀봉강도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  13. 제1항에 있어서,
    150mg 이하의 밀봉영역내 강연도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  14. 제1항에 있어서,
    200mg 이하의 비-밀봉영역내 강연도를 갖는 것을 특징으로 하는 섬유성 웨브.
  15. (a) 매트릭스 섬유 및 열가소성 섬유로 된 하부층;
    (b) 매트릭스 섬유 및 열가소성 섬유로 된 상부층;
    (c) 상기 상부층과 하부층 사이에 위치하여 이들 상부층 및 하부층 각각과 접촉하도록 된 기능성 입자영역; 및
    (d) 상기 상부층과 하부층 사이에 형성된 밀봉부를 포함하며 실질적으로 기능성 입자를 함유하지 않는 밀봉영역을 포함하여 된 흡수성 제품.
  16. 제15항에 있어서,
    2개의 밀봉영역을 포함하고 상기 밀봉영역은 제품의 양측 엣지에 각각 배치되는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 매트릭스 섬유는 셀룰로오스 섬유 및 합성섬유 혹은 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 열가소성 섬유는 2성분계 섬유인 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 기능성 입자영역은 초흡수성 고분자를 함유하는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 기능성 입자영역은 또한 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  21. 제15항에 있어서,
    상기 밀봉부는 압력 및/또는 열을 가하여 형성되는 것임을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  22. 제15항에 있어서,
    상기 제품은 또한 결합제를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  23. 제22항에 있어서,
    결합제는 상기 밀봉영역 위에 도포되고 또한 3 내지 25%의 결합제 고형분 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 밀봉영역에 도포되는 결합제는 라텍스 결합제인 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  25. 제15항에 있어서,
    1.0mg 이하의 분말유출값을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  26. 제15항에 있어서,
    0.6N 이상의 정점 밀봉강도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  27. 제15항에 있어서,
    결합제는 상기 제품의 5중량% 이하의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  28. 제15항에 있어서,
    150mg 이하의 밀봉영역내 강연도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  29. 제15항에 있어서,
    200mg 이하의 비-밀봉영역내 강연도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  30. (a) 섬유성 웨브로 된 제1층을 제공하고;
    (b) 제1층의 통로에 다수의 기능성 입자를 제공하고;
    (c) 섬유성 웨브로 된 제2층을 제공하고;
    (d) 제1층 상에 제2층을 제공하여 제1층과 상기 입자통로가 접촉하도록 하고;
    (e) 상기 통로에 인접하는 제1층 및 2층을 밀봉처리하여 상기 상부층 및 하부층 사이에 위치한 비연속 입자통로를 형성하고; 및
    (f) 상기 흡수성 구조물을 경화시키는 것으로 된 에어레이드(airlaid) 단일 섬유성 구조물을 제조하는 방법.
  31. 제30항에 있어서,
    상기 단계(e)는 섬유성 웨브에 결합제를 도포하여 상기 제1 통로와 인접하는 한편 실질적으로 입자가 함유되지 않은 제2 통로에 접촉하도록 하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  32. 제31항에 있어서,
    결합제는 3 내지 25%의 결합제 고형분 함량을 갖는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  33. 제30항에 있어서,
    상기 기능성 입자는 초흡수성 고분자, 세제, 방향제, 탄산칼슘 및 제올라이트로 구성된 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 제조방법.
  34. 제30항에 있어서,
    상기 구조물은 1.0mg 이하의 입자영역으로부터의 분말유출량을 갖는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  35. 제30항에 있어서,
    상기 제1층 및 제2층은 셀룰로오스 섬유 및 열가소성 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  36. 제35항에 있어서,
    상기 열가소성 섬유는 2성분계 섬유인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  37. 제30항에 있어서,
    상기 제품은 0.6N 이상의 밀봉강도를 갖는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  38. 제30항에 있어서,
    또한 (g) 상기 상부층 및 하부층에 제2 결합제를 도포하고 이 결합제는 1 내지 5% 고형분 함량을 가지며; 또한 (h) 상기 흡수제를 경화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 제1 결합제 및 제2 결합제는 라텍스 결합제인 것을 특징으로 하는 제조방법.
  40. 제39항에 있어서,
    상기 제1 결합제 및 제2 결합제는 상기 제품의 5중량% 이하의 양으로 함유되는 것을 특징으로 하는 제조방법.
  41. 제30항에 있어서,
    상기 밀봉단계(f)는 열 및/또는 압력을 상기 제2 통로에 가하는 것임을 특징으로 하는 제조방법.
  42. 제41항에 있어서,
    상기 밀봉단계(f)는 0.1 내지 10PSI의 압력을 가하는 것임을 특징으로 하는 제조방법.
  43. (a) 액체 투과성 상부시트;
    (b) 상기 액체 투과성 상부시트와 액체 접촉하는 것으로써 매트릭스 섬유와 열가소성 섬유를 포함하여된 제2층;
    (c) 매트릭스 섬유 및 열가소성 섬유를 포함하여된 상부층;
    (d) 상기 상부층과 하부층 사이에 위치하여 이들 상부층 및 하부층 각각에 접촉하는 기능성 입자영역;
    (e) 상기 상부층 및 하부층 사이에 형성된 밀봉부를 포함하고 이 밀봉부는 실질적으로 기능성 입자를 함유하지 않는 것으로 된 밀봉영역; 및
    (f) 액체 불투과성 하부시트를 포함하는 것으로된 흡수성 제품.
  44. 제43항에 있어서,
    상기 매트릭스 섬유는 셀룰로오스 섬유 혹은 합성섬유나 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 흡수성 제품.
  45. 제44항에 있어서,
    상기 제품은 1회용 기저귀, 성인용 요실금 제품 및 여성용 생리대로 구성된 군에서 선택되는 것임을 특징으로 하는 흡수성 제품.
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