KR20020080386A - 수직방향의 흡수전도능력 및 리웨트능력이 개선된흡수제제품 - Google Patents

수직방향의 흡수전도능력 및 리웨트능력이 개선된흡수제제품 Download PDF

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제임스알. 그로스
브라이언이. 보메르
존피. 어스파머
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Abstract

본 발명은 흡수제재용 흡수제코어 및 흡수제코어 및 흡수제재를 만드는 방법에 관한 것이다. 흡수제코어는 유칼립투스나 화학처리된 섬유와 같은 압축성 섬유로 만들어진 별개의 흡수전도층을 갖는다. 흡수제코어 및 그것으로 만들어진 흡수제재는 수직방향의 흡수전도능력 및 우수한 리웨트 특성을 향상시켰다.

Description

수직방향의 흡수전도능력 및 리웨트능력이 개선된 흡수제제품{ABSORBENT PRODUCTS WITH IMPROVED VERTICAL WICKING AND REWET CAPABILITY}
고급 아기 기저귀, 트레이닝 팬츠, 성인용 실금 디바이스(incontinence devices) 및 생리대와 같은 일회용 흡수제 위생제품은, 통상적으로 유체의 임시저장 및 원활한 통과를 허용하는 기능을 가지는 한편, 액체가 사용자의 피부로 재전달되는 것을 막아주는 배리어(barrier)로서의 작용을 하는, 저 밀도의 획득층 또는 서지층(surge layer)과 액체 투과성의 톱시트 사이에 끼워진 셀룰로우즈 섬유의 플러프 기부의(fluff-based) 흡수제코어 및, 흡수된 유체를 보존하여 그것이 상기 흡수제코어를 통과하는 것과 흡수제재(absorbent article)의 착용자의 속옷을 더럽히는 것을 방지하는 역할을 하는, 통상적으로 플라스틱 재료로 만들어진 액체 불투과성의 백킹시트로 만들어진다. 획득층은 화학적으로 강화된(stiffened) 셀룰로우즈 플러프 또는 접합된 합성섬유를 포함하며, 여기서, 열가소성 바인더 섬유나 분말인 매질에 의하여, 또는 라텍스바인더의 도포를 통해서 접합이 이루어진다.
이들 흡수제재의 흡수제코어는 초흡수제 폴리머 입자를 구비하거나 그렇지 않은 탈섬유화된(defiberized) 목재펄프로 구성된다. 흡수제코어는 공정처리를 촉진시키기 위하여 캐리어조직상의 컨버팅머신(converting machine)의 패드-포밍 유닛(pad-forming unit)상에서 형성된다. 일부 흡수제코어 포밍 유닛은 복층의 흡수제코어를 형성하기 위하여 제1플러프기부의(primary fluff-based) 흡수제층 위에 제2의 별개의 플러프층이 놓여질 수 있는 적층능력을 갖도록 설비된다. 이들 흡수제코어에서, 상기 주흡수제층은 초흡수제 폴리머 입자를 포함할 수 있다. 종래에 생산된 흡수제코어에 관한 것은, 미국특허 제5,378,528호, 제5,128,082호, 제5,607,414호, 제5,147,343호, 제5,149,335호, 제5,522,810호, 제5,041,104호, 제5,176,668호, 제5,389,181호, 및 제4,596,567호를 참조하면 된다. 흡수제코어의 초흡수제 폴리머 성분에 관한 것은, 최근에는 초흡수제로 통칭되는 하이드로겔-포밍 재료(hydrogel-forming materials)를 생성하고 일회용 흡수제재의 흡수력을 강화하기 위하여 카르복실 폴리일렉트로라이트(carboxylic polyelectrolytes)를 교차결합(crosslink)시키는 방법이 미국특허 제3,669,103호 및 제3,670,731호에 공지되어 있다.
수평면 및 수직면 모두로의 흡수전도로 정의되는 유체의 분배(distribution)는 여타의 인자들 중에 모세관의 유효직경에 따라 좌우된다. 섬유의 조직에서 인접한 섬유들 사이에 형성되는 모세관의 유효크기는 섬유의 크기, 섬유의 조직의 컴팩션(compaction)의 밀도나 정도(extent)에 의하여 결정된다는 것이 잘 알려져 있다. 미국특허 제5,647,863호에서는, 유체획득부재 및 얼룩-표시(stain-indicating)부재보다 더 큰 모세관 흡입력을 갖는 흡수제코어의 조합된 저장 및 분배부재가 개시되어 있다. 저장층/분배층은 획득층으로부터 유체의 인설트(insult)를 뽑아낼뿐만 아니라 측방향보다는 코어의 길이방향으로 더 많은 인설트를 분배하는 것이 바람직하다. 이러한 유체의 바람직한 이동은 웨트공정수행시, 머신방향으로 섬유상 재료가 정렬되는 결과이다. 미국특허 제5,549,589호, 제5,800,416호 및 제5,843,055호에 개시된 바와 같이, 유칼립투스 및 화학 바인더나 또는 열 접합 섬유 등의 큰 표면적을 갖는, 화학적으로 강화되고, 컬링된(curled), 벌킹 섬유(bulking fibers)의 습식 3상구조 조합물(Wetlaid tri-component assemblies)은 미국특허 제5,647,863호의 분배층/저장층에 특히 적합하다. 미국특허 제5,009,650호에는, 셀룰로우즈 섬유층의 밀도 또는 평균 흡수공(pore) 크기가 다른 복층의 셀룰로우즈 플러프 흡수제 구조가 개시되어 있다. 상기 제5,009,650호의 한 형태에서는, 별도로 형성된 더 높은 밀도의 층 또는 더 작은 흡수공크기의 층이, 유체의 인설트 목표영역으로부터 유체를 흡수전도하고 상기 유체의 일부를 더 낮은 밀도의 층으로 반송하기 위하여 더 낮은 밀도의 층의 적어도 일부의 아래에 놓여있다. 자연히, 더욱 고밀도의 층에 바로 인접해 있고, 더 높은 밀도의 최대 흡수공보다 더욱 작은 흡수공 크기로 되어 있는 더 낮은 밀도의 층내의 그들 흡수공만이 더 높은 밀도의 층으로부터 유체를받아들일 것이다. 더 낮은 밀도의 층은 주로 유체가 빠지기 때문에, 리웨트(rewet)의 문제가 줄어든다. 압력하에서 유체가 압착될 때 기저귀의 톱시트를 거꾸로 통과하여 리웨트가 발생하고, 착용자의 피부와 접촉한다. 이러한 흡수전도층/저장층은 더 낮은 밀도의 층에서와 동일한 섬유를 사용하면서 단순히 흡수전도층의 밀도를 높여주면 얻어질 수 있는 한편, 밀도를 높이지 않고도 섬유들간의 흡수공의 크기가 더욱 작아지도록 더욱 작은 직경의 섬유를 사용하는 경우에도 얻어질 수 있다. 더 낮은 (흡수전도/저장)층용으로 유칼립투스를 포함하는 다양한 경재(hardwood)의 플러프 섬유가 제안되어 있다. 미국특허 제5,009,650호의 다른 형태에서는, 초흡수제의 입자를 함유하는 더 높은 밀도의 층을 저밀도의 플러프 층 아래에 위치시켜 놓았다.
흡수전도/저장층은 섬유와 혼합되고 고밀도의 플러프 층들 사이에 끼워진 초흡수제 폴리머 입자를 포함하고 있다. 미국특허 제5,009,650호는 흡수제 제품내에서의 유체를 분배시키도록 되어 있는 몇가지 제품의 디자인을 예시하고 있다. 하지만, 각 경우에 있어서, 유체의 분배 및 최종적인 유체의 저장은 초흡수제 폴리머를 포함할 수도 있는 더욱 고밀도의 층에서 일어난다.
모세관의 크기를 조절하는 또다른 방법으로서, 일회용 기저귀내로 유체를 전달하기 위하여 상부에서는 커지고 하부에서는 작아지도록 섬유 크기에 변화를 주는 방법이 미국특허 제4,223,677호에 개시되어 있다. 완전히 다른 접근법으로, 미국특허 제5,188,624호는 액체 분산층(dispersion layer)이 삽입물(insert)보다 더 낮은 밀도를 갖는, 흡수제코어와 백킹시트 사이의 액체 분산층을 소개하고 있다. 상기구조에 대하여 향상된 수직방향의 흡수전도율이 주장된다. 같은 방식으로, 미국특허 제5,401,267호는 2개의 높은 흡수전도층 사이에 더 낮은 밀도의 비흡수전도층을 개재시키고 내부의 층이 제1층으로부터 제3층으로 유체를 전달하는 것을 제안하고 있다. 하지만, 제2층은 제3층이 포화상태가 될 때에만 유체를 보유한다. 미국특허 제4,573,988호는 합성 스테이플 섬유(synthetic staple fibers)로 형성된 제1흡수제층이 제품의 습윤에 의해 해제될 때까지 안정하게 압축된 상태로 유지되는, 초박형(ultrathin)이면서 경량(136gsm 또는 4oz/yd2)의 흡수제코어를 소개하고 있다. x, y 평면에서의 유체의 분배는 셀룰로우즈 섬유로 구성될 수도 있는 더 높은 밀도의 흡수전도층에서 주로 일어난다. 제1흡수제층은 상기 공정동안 압축된 합성섬유용 임시 바인더로서 작용하도록 끈적끈적하게 발라진 초흡수제 폴리머를 함유하고 있다. 초흡수제가 유체의 인설트후에 팽창하기 시작하면, 초흡수제의 팽창이 방해받지 않도록 상기 제1흡수층이 파열 개방되어 상기 제1흡수전도층의 모세관 흡입력이 제2흡수전도층에서의 흡입력보다 현저히 더 작아진다.
흡수제제품의 효과적인 흡수전도층은 전체적으로 낮은 겉보기밀도(apparent density)의 재료내에서 더 높은 밀도의 별개의 영역을 형성하도록 패터닝 또는 엠보싱가공될 수 있다. 본 명세서에서 전체적으로 참조하기 위해 채용한 미국특허 제3,938,522호에는, 섬유의 솜(batt)을 적신뒤 큰 컴팩션에 의하여 목재펄프 섬유의 셀룰로우즈 솜상의 고밀도화된(densified) 페이퍼형(paper-like)층에 형성된다. 수분 및 압력에 의하여 생성된 고밀도화된 층을, 통상적으로 본 명세서에서 전체적으로 참조하기 위해 채용한 미국특허 제3,017,304호의 발명가의 이름을 따서 "Burgeni" 층으로 칭한다. 본 명세서에서 전체적으로 참조하기 위해 채용한 미국특허 제3,938,522호에 개시되어 있는 "Burgeni" 층은, 상기 페이퍼형 층의 가용표면적을 증가시키고 편평한 층에서 가능한 것보다 더 큰 체적의 유체를 이송하기 위하여 고밀도화된 재료의 두꺼워진 리브(rib)를 제공하기 위하여 홈가공된 컴팩션 롤에 의하여 선택적으로 형성된다. 본 명세서에서 전체적으로 참조하기 위해 채용된 미국특허 제4,443,512호에서, 전체적인 흡수제재는, 유체의 확산성(spreading)을 향상시키기 위해, 고밀도화된 영역이 이격되어 형성되도록 한쪽면 또는 양쪽면상에 엠보싱가공이 되어 있다. 본 명세서에서 전체적으로 참조를 위해 채용한 미국특허 제4,612,231호에서의 목재펄프 섬유로 된 건식 또는 습식의 섬유의 웹은 물로 적셔져서 2개의 가열된 실린더 사이에서 가압되며, 상기 실린더 중 하나에는 섬유의 웹에 그리드(grid) 패턴을 부여하기 위해 기계가공이 되어 있다. 본 명세서에서 전체적으로 참조하기 위해 채용된 미국특허 제3,905,863호에서는 크레이핑(creping)후에도 다이아몬드 패턴을 갖는, 낮은 밀도의, 부드럽고, 부피가 큰(bulky) 흡수제 페이퍼 시트가 개시되어 있고, 여기서, 습식 시트는 소정 텍스쳐(texture)의 폴리머의 직물에 대하여 가압된다. 상기 패턴에서 고밀도화된 영역은 유체의 보존를 돕는다. 상기 미국특허 제3,905,863호에 수직방향의 흡수전도에 대해서는 언급되어 있지 않다. 이와 유사하게, 본 명세서에서 전체적으로 참조하기 위해 채용된 미국특허 제3,994,771호에서는, 부드러움 및 큰 부피를 얻기 위하여 긴 연재섬유 및 짧은 경재섬유로된 별개의 층을 포함하는 습식 흡수제 페이퍼 조직을, 직물을 건조시킨/임프린트한 개방된 메쉬(mesh)에 대하여 가압한다. 이들 공정에 의하여, 재료의 컴팩션의 밀도 또는 정도(degree)가 증가하기 때문에 재료의 굽힘계수(bending modulus) 또는 강연도(stiffness) 또한 커지게 된다.
산업계에서는 재료의 컴팩션으로 인한 부드러움의 손실 없이 수직방향의 흡수전도성을 제공하는 것에 대한 요구가 존재한다. 재료의 컴팩션의 밀도 또는 정도가 커짐에 따라 재료의 굽힘계수나 강연도 또한 증가하게 된다. 본 발명의 하나의 결과는 전체적인 제품의 밀도 및 강연도를 제품의 능력과 분리시켜 상대적으로 낮은 밀도의 제품에 수분 불투과성의 외측 커버 부근에 위치하는 것이 바람직한, 효과적인 흡수전도에 적합한 밀도의 섬유층을 포함시켜 높은 높이까지 수직방향으로 유체를 흡수전도하는 것이다. 본 발명의 흡수전도층의 본질적인 특징은 수직방향으로 흡수전도된 유체를 인접한 유체 저장층에 효과적으로 전달하는 능력에 있다.
본 발명은 액체 투과성의 톱시트, 액체 불투과성의 백시트, 및 톱시트와 백시트 사이에 배치된 흡수제코어로 만들어진 흡수제재에 관한 것이다. 흡수제코어는 연속적인 건식머신상에서 만들어지며, 톱시트와 효과적으로 유체연통되어 있고 톱시트 아래에 배치된 획득층; 흡수능력을 가지며, 획득층과 접촉하고 상기 획득층의 아래에 배치되는 저장층; 및 0.1g/cc와 0.3g/cc 사이의 밀도를 가지고, 저장층과 접촉하여 그 아래에 배치되어 있고, 압축성 목재섬유로 만들어진 흡수전도층을 포함하며, 여기서, 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도 높이 대 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 1.25보다는 크지만, 대략 3.0인 것이 바람직하다. 부가적으로, 본 발명은 수직방향으로 흡수전도된 유체를 인접한 유체의 저장층에 효과적으로 전달하는 능력을 갖는 흡수전도층이 있는 흡수제재를 만드는 방법을 제공한다.
본 발명은,
(1) 효과적으로 유체연통되어 있는 획득층;
(2) 획득층과 접촉하고 그 아래에 배치되며 흡수능력을 갖는 저장층; 및
(3) 압축성 경재펄프를 포함하고 대략 0.05g/cc 내지 대략 0.4g/cc의 밀도를 가지며, 저장층과 접촉하고 그 아래에 배치되는 흡수전도층을 포함하는 흡수제코어를 제공하며, 여기서, 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도 높이 대 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 1.25 이상이다.
본 발명의 상술된 형태의 기술적 사상안에서
(A) 액체 투과성 톱시트;
(B) 액체 불투과성 백시트; 및
(C) (1) 톱시트와 효과적으로 유체연통되어 있고 상기 톱시트의 아래에 배치되며 효과적으로 유체연통되어 있는 획득층
(2) 상기 획득층과 접촉하고 그 아래에 배치되며 흡수능력을 갖는 저장층, 및
(3) 압축성 경재펄프를 포함하고 0.05g/cc 내지 0.4g/cc의 밀도를 가지며, 상기 저장층과 접촉하고 그 아래에 배치되는 흡수전도층을 포함하는,
상기 톱시트와 상기 백시트 사이에 배치되는 흡수제코어를 포함하는 흡수제재를 제공하며, 여기서 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 1.25이상이다.
본 발명은
(A) 압축성 경재섬유를 포함하는 흡수전도층을 형성하는 단계;
(B) 상기 흡수전도층을 0.05g/cc 내지 0.4g/cc 사이의 밀도로 압축하고, 선택적으로 상기 흡수전도층상에 압축패턴을 임프린트하는 단계,
(C) 상기 흡수전도층과 효과적으로 유체연통되어 있고 흡수능력을 갖는 저장층을 형성하는 단계,
(D) 상기 저장층과 효과적으로 유체연통되어 있는 획득층을 형성하는 단계를 포함하는 흡수제코어를 제작하는 방법을 제공하며,
여기서, 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 1.25이상이다.
또한, 본 발명은
(A) 액체 불투과성의 백시트를 제공하는 단계,
(B) 압축성 경재섬유를 포함하는 흡수전도층을 형성하는 단계,
(C) 상기 흡수전도층을 0.05g/cc 내지 0.4g/cc 사이의 밀도로 압축하고, 선택적으로 상기 흡수전도층상에 압축패턴을 임프린트하는 단계,
(D) 상기 흡수전도층과 효과적으로 유체연통되어 있으며 흡수능력을 갖는 저장층을 형성하는 단계,
(E) 상기 저장층과 효과적으로 유체연통되어 있는 획득층을 형성하는 단계, 및
(F) 상기 획득층과 효과적으로 유체연통되어 있는 액체 투과성 톱시트를 제공하는 단계를 포함하는 흡수제재를 제작하는 방법을 제공하며,
여기서, 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 1.25이상이다.
본 발명의 상기 형태의 기술적 사상안에서 상술된 방법에 의해 코어가 만들어진다.
또한, 본 발명은,
(A) 액체 불투과성의 백시트를 제공하는 단계,
(B) 압축성 경재섬유를 포함하는 흡수전도층을 형성하는 단계,
(C) 상기 흡수전도층을 0.05g/cc 내지 0.4g/cc 사이의 밀도로 압축하고, 선택적으로 상기 흡수전도층상에 압축패턴을 임프린트하는 단계,
(D) 상기 흡수전도층과 효과적으로 유체연통되어 있으며 흡수능력을 갖는 저장층을 형성하는 단계,
(E) 상기 저장층과 효과적으로 유체연통되어 있는 획득층을 형성하는 단계, 및
(F) 상기 획득층과 효과적으로 유체연통되어 있는 액체 투과성 톱시트를 제공하는 단계를 포함하는 흡수제재를 제작하는 방법을 제공하며,
여기서, 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 1.25이상이다. 본 발명의 상기 형태의 기술적사상안에서 상술된 방법에 의해 흡수제재가 만들어진다.
본 발명의 다른 실시예에서는,
(1) 효과적으로 유체연통되어 있는 획득층,
(2) 상기 획득층과 접촉하고 그 아래에 배치되며 흡수능력을 갖는 저장층, 및
(3) 압축성 경재펄프를 포함하고, 저장층과 접촉하며 그 아래에 배치되는 흡수전도층을 포함하는 흡수제코어를 제공한다. 상기 코어는,
(A) 압축성 경재섬유를 포함하는 흡수전도층을 형성하는 단계,
(B) 상기 흡수전도층을 0.05g/cc 내지 0.4g/cc 사이의 밀도로 압축하고, 선택적으로 상기 흡수전도층상에 압축패턴을 임프린트하는 단계,
(C) 상기 흡수전도층과 효과적으로 유체연통되어 있으며 흡수능력을 갖는 저장층을 형성하는 단계,
(D) 상기 저장층과 효과적으로 유체연통되어 있는 획득층을 형성하는 단계를 포함하는 흡수제코어를 제작하는 방법에 의하여 만들어진다.
본 발명의 또 다른 실시예에서는,
(1) 효과적으로 유체연통되어 있는 획득층,
(2) 상기 획득층과 접촉하고 그 아래에 배치되며 흡수능력을 갖는 저장층, 및
(3) 압축성 목재펄프를 포함하며, 섬유의 웹에서 고밀도화된 영역의 패턴과 덜 고밀도화된 영역의 패턴을 갖는, 상기 저장층과 접촉하고 그 아래에 배치되는 웹 임프린트된 흡수전도층을 포함하는 흡수제코어를 제공한다. 상기 코어는,
(A) 압축성 경재섬유를 포함하는 흡수전도층을 형성하는 단계,
(B) 상기 흡수전도층을 0.05g/cc 내지 0.4g/cc 사이의 밀도로 압축하며, 여기서 포밍 또는 트랜스퍼 직물(forming or transfer fabric)과 컴팩션 롤 사이에서 또는 패터닝된 컴팩션 롤과 매끈한 롤 사이에서 또는 2개의 패터닝된 컴팩션 롤 사이에서 흡수전도층의 고밀도화가 수행되어 섬유의 웹에서 고밀도화된 영역의 패턴과 덜 고밀도화된 영역의 패턴을 형성하는 단계,
(C) 상기 흡수전도층과 효과적으로 유체연통되어 있으며 흡수능력을 갖는 저장층을 형성하는 단계,
(D) 상기 저장층과 효과적으로 유체연통되어 있는 획득층을 형성하는 단계를 포함하는 흡수제코어를 제작하는 방법에 의하여 만들어진다.
본 발명은 기저귀, 위생 냅킨, 외과수술용 드레이프(surgical drapes), 외상용 드레싱(wound dressings) 등의 일회용 흡수제 위생제품 및 그 내부에 쓰이는 흡수제코어에 관한 것이며, 향상된 부드러움과 유체처리능력을 가지는 이들 제품들을 위한 공정에 관한 것이다. 보다 특별하게는, 본 발명은 수분 불투과성 백시트와 유체저장층 사이에 위치한 압축성 섬유의 흡수전도재로 된 별개의 층을 갖는 복층의 건식(airlaid) 흡수제 조직 및 그것의 제작을 위한 연속적인 건식공정에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예의 흡수제조직의 단면도,
도 2는 본 발명의 일 실시예의 웹 임프린트된 흡수전도 부재의 평면도,
도 3은 본 발명의 일 실시예의 웹 임프린트된 측방향 부재의 측면도,
도 4는 흡수전도 높이 대 밀도의 그래프,
도 5는 리웨트 결과의 그래프,
도 6은 리웨트 결과의 그래프,
도 7은 리웨트 결과의 그래프,
도 8은 얼룩(stain) 크기 결과의 그래프,
도 9(a) 및 도 9(b)는 각각 본 발명의 부분적으로 고밀도화된 실시예의 사시도이다.
본 명세서는 본 명세서에서 인용된 모든 특허, 특허출원 및 공보를 전체적으로 참조로하며 포함하고 있다. 용어법(terminology)에 혼란이 있을 경우에, 본 명세서의 개시내용이 지배한다(control).
최근에, 독립적인 흡수전도층(wicking layer)을 일회용 흡수제재에 포함시킴으로써 제품의 유연성을 해지치 않고 흡수전도의 높이, 유체보존(fluid retention) 및 리웨트를 개선시킬 수 있다는 것이 발견되었다. 본 흡수전도층은 전체적으로 동등한 밀도를 갖는 단일 또는 균질의 구조에서 가능한 것보다는 더 먼 거리까지 수직방향으로 유체를 효과적으로 이송하고, 또한 상기 유체를 측방향으로 인접한 유체저장층에 배분하여, 전체적인 밀도 및 제품의 강연도에 있어, 상기 제품이 착용하기에 부드럽고, 유연하며 쾌적할 수 있도록 한다. 흡수전도층은 물리적으로는 흡수제코어의 기타 층과는 별개이나, 그럼에도 인접한 저장층과 유체연통되어 있다. 저장층의 초흡수제재(superabsorbent material)의 삼투압(유체흡입력)은 고밀도 또는 더욱 작은 흡수공 크기의 흡수전도층으로부터 보다 낮은 밀도의 저장층으로 수직방향으로 흡수전도되는 유체의 효과적인 전달을 배후에서 지지하는 구동력으로 추정된다. 통상적으로 폴리(아크릴산)의 나트륨염인 초흡수제폴리머는 높은 이온성을 가지고 있고, 결과적으로 높은 삼투압을 나타낸다. 이러한 높은 삼투성 구동력은 유체가, 더 작은 흡수공크기의 모세관의 영역내에서 남아있으려는 자연적인 현상(natural tendency)을 극복하게 한다.
본 발명의 일 실시예에서는, 유칼립투스(eucalyptus)로 대표되는 경재(hardwood) 펄프 등의 압축성 목재펄프섬유로부터 또는 압축시키기에 용이한 연재펄프(softwood pulp)로부터 상기 흡수전도층을 구성함으로써 이러한 개선이 이루어질 수 있다. 소량의 합성섬유뿐 아니라 경재 및 화학처리된 연재섬유를 포함하는 섬유의 혼합물이 사용될 수 있다. 흡수전도층은 통상적으로 압축성 목재펄프섬유를 중량으로 대략 50% 내지 99.9% 또는 100%를 포함하고, 바람직하게는 압축성목재펄프섬유의 대략 90% 내지 100%를 포함하고, 선택적으로 합성섬유의 중량으로 0.1% 내지 50%를 포함하고, 보다 바람직하게는 중량으로 대략 0.1%로부터 대략 20%를 포함하며, 함성섬유의 중량으로 보다 더 바람직하게는 대략 0.1%로부터 대략 10%를 포함한다. 또한, 흡수전도층은 예를들어, 라텍스바인더(latex binder)와 같은 바인더를 포함하거나, 예를 들어 이상구조(bicomponent) 섬유 등과 같은 소량의1가지 이상의 합성섬유 또는 예를 들어 폴리에틸렌분말과 같은 분말에 의하여 열적으로 결합이 이루어질 수 있다.
대안적인 실시예에서, 다양한 합성섬유가 흡수전도층의 목재섬유를 대체할 수 있다. 바람직하게는, 이들은 대략 5μ 내지 대략 15μ의 직경 및 대략 0.5mm 내지 대략 2.5mm의 길이를 갖는 습윤성섬유(wettable fibers)이다. 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 포함하는 폴리오레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 아크릴 및 레이온의 섬유가 적합할 수 있다. 계면활성제 처리는 섬유의 습윤도(wettability)를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서는, 흡수전도층은 그 위로 제품층의 나머지를 형성하기 이전에 수직방향의 흡수전도가 우수해지도록 소정의 정도로 고밀도화될 수 있으며, 이에 의하여 전체제품에 의하여 달성될 수 있는 흡수전도 높이가 늘어난다. 흡수전도층의 측정밀도는 측정시에 가해지는 압력에 의해 좌우된다. 고밀도화(desification)후, 4g/cm2의 가압하에서의 흡수전도층의 밀도는 대략 0.05g/cc 내지 대략 0.4g/cc의 범위가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.06g/cc 내지 0.3g/cc의 범위가 바람직하며, 0.1g/cc 내지 0.3g/cc의 범위 또는 0.1g/cc 내지 0.3g/cc 사이라면 매우 바람직하다. 보다 특별하게는, 유칼립투스와 같은 경재펄프섬유를 사용하면, 흡수전도층의 밀도는 0.05g/cc 내지 0.2g/cc가 바람직하며, 대략 0.15라면 더욱 바람직하다. 압축성 연재섬유를 사용하면, 상기 밀도는 대략 0.20 내지 대략 0.40인 것이 바람직하며, 0.25라면 더욱 바람직하다. 이들 밀도의 범위에서, 흡수전도층은 한정된 흡수능력을 갖는다. 또한, 대안적인 실시예에서는, 11g/cm2의 가압하에서의 흡수전도층의 밀도는 대략 0.08g/cc 내지 대략 0.4g/cc의 범위내에 있는 것이 바람직하며, 0.08g/cc 내지 0.2g/cc내에 있다면 더욱 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 포밍 또는 트랜스퍼 직물(forming or transfer fabric)과 컴팩션 롤(compaction roll) 사이에서, 패터닝된 컴팩션 롤과 매끈한 롤 사이에서 또는 패터닝된 2개의 컴팩션 롤 사이에서 섬유웹(fabrous web)에 고밀도화된 영역 및 덜 고밀도화된 영역의 패턴을 부여하기 위하여 흡수전도층의 고밀도화가 수행된다. 다양한 컴팩션 롤은 가열될 수도 있다. 놀랍게도, 본 실시예에서는 처리되지 않은 연재섬유가 사용될 수 있다는 것이 발견되었다. 도 2 및 도 3은 웹의 임프린트된(imprinted) 흡수전도층의 도면을 나타내고 있다. 압축된 흡수전도층의 부분은 복수의 줄무늬(22)로 나타나 있으며, 흡수전도층의 압축되지 않은 부분은 24로 나타나 있다. 웹의 압축된 줄무늬의 밀도는 대략 0.1g/cc 내지 0.5g/cc의 범위이다.
이들 절차의 대부분이 습식(wet-laid) 셀룰로우즈 펄프시트상에서는 효과적이지만, 연속적인 건식(airlaid) 웹-포밍 공정(continuous airlaid web-forming process)은 본 발명의 모든 실시예의 실행에 이상적으로 적합해진다. 습식 시트성형에 있어서, 물속의 매우 많이 희석된 섬유슬러리는 급속이동스크린상에 퇴적된다. 건식시트성형에 있어서, 개별화된 섬유들은 공기의 흐름속에서 흩어져 움직이는 스크린상에서 건조한 상태로 퇴적된다. 건식처리의 다양한 형태가 미국특허 제5,068,079호, 제5,269,049호, 제5,693,162호, 제5,922,163호, 제6,007,653호, 제5,927,051호, 제5,956,926호, 제5,966,905호, 제5,921,064호, 제5,987,851호, 제6,009,689호, 제6,067,775호, 제5,885,516호, 제5,028,224호, 제5,227,107호, 제5,316,601호, 제4,908,175호, 제4,927,582호, 제5,429,788호, 제5,445,777호, 제5,558,832호에 개시되어 있으며, 본 명세서는 이들 모두를 전체적으로 참조로하며, 포함하고 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 흡수제코어는 연속적인 공정, 바람직하게는 건식공정에서, 일련의 단위작업에서 생산되는 단일의 흡수제코어이다.
고밀도의 레인(lanes)을 웹내에 엠보싱가공함으로써 섬유웹의 머신방향(machine-direction)을 따라 흡수전도가 개선될 수 있다. 이 방법은 웹에 크로스머신(cross-machine)의 밀도변화도(density gradients)를 부과한다. 이 방법은 전체 웹을 치밀하게 하는 방법만큼, 웹 강도에 부정적인 영향을 미치지 않는다. 하지만, 이 방법은 또한 본 방법이 전체 웹에 걸쳐 엠보싱가공이 요구된다는 점에서 웹의 공극 체적(void volume)을 현저히 감소시킨다.
본 발명은 흡수전도가 향상된 섬유웹을 생산하기 위하여 다중 헤드 및 헤드간 엠보싱을 구비하는 건식공정을 이용할 필요가 있다. 본 발명에 의하여 다량의 웹공극 체적을 희생시키지 않고 흡수전도가 향상될 수 있다. 따라서, 본 발명에 의하여, 유체 획득율에 커다란 부정적 영향없이 흡수전도 및 유체의 분배가 개선될 수 있다.
본 발명에 따른 웹은 예를 들어, 2개의 성형헤드를 갖는 건식 라인을 이용하여 제조될 수 있다. 제1성형헤드는 2층의 단일 흡수제코어의 하부층을 균일하게 형성하는데 사용될 수 있다. 다음으로, 건식 라인의 성형와이어에 대하여 하부층을 엠보싱가공하기 위하여 엠보싱 롤이 사용될 수 있어 하부층안으로 고밀도 흡수전도 레인을 위치시킬 수 있다. 다음으로, 2층의 단일 흡수제코어의 상부층을 균일하게 형성하기 위하여 제2성형헤드가 사용될 수 있다. 끝으로, 전체 웹에는 캘린더 스택내에서 균일한 두께로 고밀도화될 수 있다. 2층의 단일 흡수제코어를 최종의, 균일한 두께로 고밀도화 시키는 것은 하부층의 고밀도의 흡수전도 통로 바로 위의 상기 코어의 상부층에 비교적 낮은 밀도의 채널이 존재하는 것을 확실히 존재하도록 한다. 따라서, 고밀도의 흡수전도 레인은 단일의 흡수제코어내에 위치하는 동시에, 공극체적을 보존하기 위하여 비교적 저밀도의 채널을 제공할 수 있다.
부가적으로, 가열될 수 있는 컴팩션 롤을 사용하여 포밍 또는 트랜스퍼 직물의 패턴을 갖는 흡수전도층을 임프린팅하거나 또는 패터닝되고 및 선택적으로는 가열된 컴팩션 롤을 사용하여 흡수전도층을 엠보싱가공하여 목재펄프섬유가 처리될 수 있다. 이러한 처리를 웹 처리(web treatment)라고 칭한다. 가열된 컴팩션 롤은 내부의 가열원 및 다른 스틸이나 경질고무 롤에 대하여 컴팩션 롤에 압력을 가하는 유압수단을 갖춘, 통상적으로 매끈한 면을 갖는 스틸드럼(steel drum)이다. 압력하에 압착되면서 웹에 전달되는 패턴으로 컴팩션 롤이 조각되는 경우에, 통상적으로 이 조각된 롤이 엠보싱 롤로 알려져 있으며, 가열될 수 있다. 따라서, 웹 처리 및/또는 펄프 유형의 선택은 제품의 편안함을 위한 강연도의 한계로 인하여 균질의(비적층) 구조에서는 실행불가능한 정도로, 본 발명의 재료를 유체를 수직방향으로 이송시킬 수 있게 한다. 본 발명의 부가적인 특징은 유연함과 그에 따른 최종 흡수제 제품의 편안함이, 우수한 수직방향의 흡수전도에 필요한 밀도에 의하여 손상되지 않는다는 점이다.
이제부터 도 1을 참조하면, 수분 투과성의 톱시트(10), 획득층(11), 저장층(12), 흡수전도층(13) 및 수분 불투과성의 백시트(14)를 갖는 건식 흡수제재의 단면도가 도시되어 있다. 톱시트(10)는 액체를 통과시키며, 유연해야 하고, 피부에 비자극적이어야 한다. 획득층(11), 저장층(12) 및 흡수전도층(13)은 흡수제코어(15)를 형성한다. 흡수제코어(15)는 월경이나 소변과 같은 체액을 수집하는데 사용된다.
톱시트(10)가 채용되면 착용자의 피부에 대하여 편안하고, 부드러우며, 자극적이지 않은 신체접촉면이 제공된다. 또한, 톱시트(10)는 충분히 다공성이어서 액체가 투과될 수 있고, 액체가 그것의 두께를 쉽게 관통하도록 한다. 다공성 폼(foam), 망형 폼(reticulated foam), 구멍뚫린 플라스틱 필름(apertured plastic film), 예를 들어, 목재 또는 면섬유와 같은 천연섬유, 예를 들어, 폴리에스테르나 폴리프로필렌 섬유와 같은 합성섬유, 또는 천연섬유와 합성섬유의 조합물(combination)과 같은 광범위한 재료로부터 적절한 톱시트(10)가 제조될 수 있다. 통상적으로 톱시트(10)는 흡수제조직내에 보존되는 액체로부터 착용자의 피부를 차단시키는 것을 돕기위해 채용된다.
톱시트(10)는 대략 10.0gsm 내지 대략 100gsm 범위의 기준중량 및 대략0.05g/cc 내지 대략 0.5g/cc 사이의 밀도를 가질 수 있다. 톱시트(10)는 선정된 양의 계면활성제에 의하여 처리되거나, 그렇지 않으면, 소정 레벨의 습윤성 및 친수성을 부여하도록 처리될 수 있다. 계면활성제가 사용된다면, 스프레잉, 브러시 코팅 등과 같은 종래의 방법에 의하여 상기 층에 도포되거나, 내부에 첨가될 수 있다.
다양한 직포 및 부직포가 톱시트(10)로 사용될 수 있다. 예를 들면, 톱시트는 폴리오레핀 섬유의 멜트블로운(meltblown) 또는 스펀본드(spunbonded) 웹으로 이루어질 수도 있다. 또한 톱시트는 천연 및/또는 합성섬유로 구성된 본드-카드-웹(bonded-carded-web)일 수도 있다.
흡수제코어는 다양한 형상으로 제조될 수 있다. 코어(15)는 피부에 쾌적하고 비자극적인 것이 바람직하다. 획득층(11)은 톱시트(10)와 저장층(12) 사이에 위치한다. 획득층(11)은 그 위에 퇴적되거나 또는 톱시트(10)를 통하여 가로지르는 체액을 신속히 수집하고 일시적으로 보관하는 역할을 한다. 부가적으로는, 획득층(11)은 밑에있는 저장층(12)으로 상기 체액을 이송하는 역할을 한다. 따라서, 획득층(11) 및 저장층(12)은 효과적으로 유체가 연통될 수 있게 되어 있다. 획득층(11)은 톱시트(10)를 통하여 체액을 끌어당기는데 충분한 모세관 흡입능력을 가지지만 획득층(11) 아래에 위치한 저장층(12)에서 획득층(11)으로부터의 흡수능력이 저하되지 않도록 과도한 유체를 보유하지는 않아야 한다. 획득층에 적합한 재료는 가교된(cross-linked) 셀룰로우즈 섬유, 합성섬유 또는 그것의 조합물을 포함할 수 있다. 획득층의 밀도는 0.04g/cc 내지 0.1g/cc 사이에 있다.
저장층(12)은 획득층(11)을 통과하는 체액을 수용하고, 궁극적으로는 보관하는 역할을 한다. 따라서, 획득층(11) 및 저장층(12)은 효과적으로 유체가 연통될 수 있게 되어 있다. 저장층의 밀도는 0.05g/cc 내지 0.25g/cc 사이에 있다. 저장층(12)에 적합한 재료의 예로는 합성 또는 화학처리된 셀룰로우즈 섬유 및 목재펄프 및 초흡수제재를 포함할 수 있다. 흡수전도층(13)은 저장층(12)의 아래 및 수분 불투과성 백시트(14)의 위에 위치한다. 흡수전도층(13)은 저장층으로부터 액체를 뽑아내어, 그것을 다른, 보다 덜 포화상태에 이른 영역으로 흡수전도한 다음, 상기 유체의 상당 부분을 저장층(12)으로 다시 전달하는 역할을 한다. 따라서, 저장층(12) 및 흡수전도층(13)은 효과적으로 유체가 연통될 수 있게 되어 있다.
예를 들어, U.S. Ser. 제09/325,764호 및 이에 대응하는 PCT/US00/16001의 획득층 및 저장층과 같은, 본 발명에서 사용하기에 적합한 다양한 획득층 및 저장층이 개시되어 있다. 본 명세서는 이들 모두를 전체적으로 참조로하여 포함하고 있다. 다양한 재료가 획득층 및 저장층을 구성하는데 사용되며, 저장층 및 생성 특성 및 특징이 미국특허 제5,147,343호, 제5,378,528호, 제5,795,439호, 제5,807,916호, 제5,849,211호, 제2,929,154호, 제3,224,986호, 제3,332,909호 및 제4,076,673호에 개시되어 있으며, 본 명세서는 이들 모두를 전체적으로 참조로하여 포함하고 있다.
백시트(14)는 실질적으로 액체를 투과시킬 수 없으며, 통상적으로 플라스틱 박막 또는 여타의 유연한 액체-불투과성 재료로부터 제조된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "유연한"이란 용어는 착용자의 신체구조 및 외형에 쉽게 일치하고순응하는 재료를 지칭한다. 백시트(14)는 흡수제조직내에 함유된 삼출액이 완제품과 접촉하는 겉의상(overgarment) 및 베드시트와 같은 것을 적시는 것을 막아준다. 예를 들면, 백시트(14)는 대략 0.012mm(0.5mil) 내지 0.051mm(2.0mils)의 두께를 갖는 폴리에틸렌 막일 수 있다. 대안적으로, 백시트는 소정 수준의 액체 불투과성을 부여하기 위하여 구성되거나 처리된 직포 또는 부직포의 섬유 웹층일 수 있다. 백시트(14)용의 여타의 대안적인 구조는 직포 또는 부직포 및 열가소성막으로 형성된 적층물(laminate)을 포함할 수도 있다.
백시트(14)는, 증기를 흡수제조직으로부터 선택적으로 이탈시키면서 액체삼출물이 백시트를 통과하는 것을 막아주는 "통기성이 있는(breathable)" 재료로 구성될 수 있다. 또한, 백시트는 엠보싱가공되고/거나 매트(matted) 마무리되어 보다 미적인 만족을 주는 외형을 제공할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에서, 흡수전도층은 예를 들어, 유칼립투스, 자작나무, 사시나무포플러, 단풍나무, 미루나무, 버드나무, 오크, 너도밤나무, 포플러 및 참피나무(basswood)를 포함할 수 있으며, 바람직하게는, 유칼립투스의 몇가지 종 중 1종 이상을 포함할 수 있다. 본 발명의 다른 실시예에서, 흡수전도층은 경재펄프나 변성되지 않은(unmodified) 플러프(fluff) 펄프섬유보다 본질적으로 더욱 압축가능하도록 연화되거나 가소화된 연재펄프로서 정의되는, 화학처리된 연재펄프 또는 경재펄프 중의 어느 하나인 플러프 펄프를 포함할 수 있다. 동일한 압력이, 변성되지 않은 플러프 펄프 웹에 가해지는 때보다 가소화된 플러프 펄프 웹에 가해질 때 더 높은 밀도를 가져온다. 부가적으로, 가소화된 셀룰로우즈섬유의 고밀도화된 웹은 본질적으로 동일한 목재 유형의 변성되지 않은 섬유의 유사한 밀도의 웹보다 더욱 연하다. 연재펄프는 인터파이버 결합(interfiber associations)을 분리시키기 위한 디본더(debonders)로서 양이온계면활성제를 사용하여 더욱 압축될 수 있다. 디본더의 예는 미국특허 제4,432,833호, 제4,425,186호 및 제5,776,308호에 개시되어 있으며, 본 명세서는 이들 모두를 전체적으로 참조로하여 포함하고 있다.
습식시트를 형성하기 이전에 펄프 슬러리에 첨가될 수 있는 셀룰로우즈용 가소제는 펄프를 부드럽게하는데 또한 사용될 수 있지만 디본딩제(debonding agent)와는 상이한 메커니즘으로 작용한다. 무정형의 영역(amorphous regions)을 유연하게 하거나 부드럽게 만들기 위하여 섬유내의 셀룰로우즈 분자에서 가소제가 작용한다. 결과적으로 섬유는 림프(limp)와 같은 특징을 갖게된다. 가소화된 섬유는 강연도가 부족하기 때문에, 분쇄된 펄프가, 가소제에 의하여 처리되지 않는 섬유에 비하여 밀도를 높이기에 더욱 용이하다.
가소제는 글리세롤과 같은 폴리하이드릭 알콜(polyhydric alcohols); 폴리에틸렌 글리콜 및 폴리하이드록사이드 화합물과 같은 저분자량의 폴리글리콜을 포함할 수 있다. 이들 및 기타 가소제가 미국특허 제4,098,996호, 제5,547,541호 및 제4,731,269호에서 기술 및 예시되어 있으며, 본 명세서는 이들 모두를 전체적으로 참조로하여 포함하고 있다. 암모니아, 요소 및 알킬아민(alkylamines) 또한 주로 셀룰로우즈를 함유하고 있는 목재제품을 소성화하는 것으로 공지되어 있다(A. J. Stamm, Forest Products Journal 5(6):413, 1955, 본 명세서에서 전체적으로 참조됨).
바람직하게는, 흡수전도층의 흡수전도의 높이 대 저장층(균질한 구조)의 흡수전도의 높이의 비는 1.25이상, 보다 바람직하게는 1.50이상, 보다 더 바람직하게는 1.75이상, 매우 바람직하게는 2.0이상, 극히 바람직하게는 3.0이상이다.
흡수제조직하에 있는 경재펄프의 흡수전도층을 사용하여 얻을 수 있는 예상되지 않았던 이점은 리웨트(rewet) 성능의 향상에 있다. 리웨트 또는 플로우백(flowback)은 흡수제조직내에서 유지되는 간극(interstitial)의 유체가 압력하에 톱시트를 거꾸로 통과하여 방출될 수 다는 것이다. 더욱 낮은 리웨트는 제품의 사용자를 위하여 더 양호한 건조함과 관련이 있다. 더욱 무거운 유체의 저장층아래에 있는 박층의 섬유가 획득층 및 톱시트를 통하여 역으로 짜내어지는(expressed) 유체의 양에 영향을 준다는 것은 놀라운 점이다. 리웨트 시험은 포화상태에는 미치지 않는 상태하에서 수행되기 때문에, 기준중량이 적은 흡수전도층의 더욱 강한 모세관흡입력이 부분적으로 포화된, 인접한 유체저장층의 더 큰 모세관들을 부분적으로 배액시키고, 이에 따라 리웨트 시험의 적당한 압력하에서 상기 구조로부터의 짜내어짐(expression)이 가능하도록 유체의 체적을 줄여준다.
본 발명의 흡수제코어는 바람직하게는, 대략 2.5g 이하, 보다 바람직하게는, 2.0g 이하, 보다 더 바람직하게는 1.5g 이하, 매우 바람직하게는 1.0g 이하의 리웨트를 갖고, 그리고 극히 바람직하게는 상기 흡수제코어는 대략 0.5g 이하의 리웨트를 갖는다.
흡수전도 예시용 시험 방법
특정의 시험방법으로 언급될 수 있는 것을 제외하고, 모든 시험은 23℃(73℉) 및 50%의 상대습도에서 수행되어야 하며, 모든 샘플들은 적어도 시험실시 2시간 전에 상기 온도 및 습도로 조정되어야 한다.
A. 밀도
밀도(grams per cubic centimeter : g/cc)는 기준중량(grams per square meter : gsm) 및 아래에 제시된 규정압력하에서 다음의 공식을 사용하여 측정되는 바와 같은 캘리퍼(caliper)(centimeters : cm)로부터 계산될 수 있다.
밀도(g/cc) = 기준중량(Basis Weight)(g/m2)/[10,000 cm2/m2×Caliper(cm)]
기준중량(BW)은 g/m2으로, 밀도는 g/cc로 표현된다.
B. 캘리퍼
캘리퍼 또는 두께는 다음과 같이 측정된다. Waltham, Mass의 AMES에 의하여 만들어진 디지털 또는 아날로그 두께 게이지를 이용하여 샘플의 상이한 부분에 대하여 적어도 3번의 측정이 시행된다. 상기 측정의 평균값을 구한다. 게이지는 4cm의 직경 푸트(diameter foot)를 가지며, 상기 샘플에 가해지는 압력이 4grams/cm2가 되도록 50grams의 중량으로 설치된다. 두께는 인치로 측정되며, 계산을 위해 필요한 경우 센티미터로 변환된다.
C. 수직방향의 흡수전환
수직방향의 흡수전환은 수직방향으로 흡수제재 또는 코어를 매달고 0.9%의 함염물(saline)의 얕은 팬에 담금으로써 측정된다. 팬에는 함염물의 높이를 유지하기 위하여 일정한 수위유지 장치(leveling device)가 설치되어 있다. 팬내의 액 높이 위로의 함염물의 수직방향 상승은 30분 후에 측정된다. 샘플은 2차례 반복 측정되고, 그 결과의 평균값을 구한다. 수직방향 흡수전도의 단위는 밀리미터이다.
본 발명은 기저귀 등의 제품이 만들어지고 시험되는, 일련의 실험에 의하여 예증된다. 실험의 변수로는, 전체 제품의 밀도, 흡수전도층의 밀도, 흡수전도층에 사용되는 셀룰로우즈 섬유의 유형 및 흡수전도층내의 고밀도화된 패턴의 생성(creation)이 있다. 본 발명의 특별한 흡수전도층의 이점을 예증하기 위한 목적으로, 획득층 및 저장층과 같은 전체 흡수제조직에서의 기타 요소들은 일정하게 유지된다.
흡수전도층, 흡수제코어 및 획득층은, 트리밍(trimming)후에 7.6cm×22.9cm(3×9inches)의 시험 샘플 4개 또는 7.6cm×25.4cm(3×10inches)의 샘플 3개를 산출하기에 충분한 35.6cm(14inches)의 정방형 패드를 생산하는 종래 실험실의 에어 포밍 핸드시트장치(air foaming handsheet apparatus)상에 순차적으로 준비된다. 이 실험실의 준비(preparation)는 적어도 3개의 성형헤드를 구비한 종래의 건식머신상의 단일 패스(pass)에서 연속적으로 생산될 수 있는 제품의 유형을 모의실험하였다. 전체 흡수제 제품을 구성하고 있는 몇가지 층은 별개로 형성되어, 비교가능한(comparable) 제품을 얻기위한 적층공정에 의하여 조합될 수 있다는 점을 알 수 있다. 하지만, 이러한 제품은 연속적인 건식공정에서 복층의 제품을 준비하는 중에 얻어지는 이점이 다소 결여되어 있다. 제1단계에서, 건식 라인의 제1성형헤드를 모의실험하면, 흡수전도층이 캐리어조직상에 또는 직접적으로 성형와이어상에 퇴적된다. 동시에 상기 흡수전도층을 치밀하게 한 경우, 헤드사이의 컴팩션 롤의 사용이 모의실험된다. 그렇지 않으면, 유체저장층이 제2성형헤드에 의하여 밑에 놓여진 다음 제3성형헤드에 의하여 획득층이 놓여진다. 전체 복합물은 라텍스 바인더에 의하여 스프레이되고, 건조되며 흡수전도 측정을 위한 최종의 밀도로 가압된다. 최종 밀도는 0.1 내지 0.3g/cc 사이에 있다.
다음의 실험에서는, 획득층은 라텍스 바인더(Airflex AF-181 from Air Products and Chemicals of Allentown PA)가 사용되는, 주름진 폴리에스테르 스테이플 섬유(Type T-224 from Hoechst-Trevira of Salisbury, NC) 84gsm를 포함한다. 획득층이 형성되어 있는 흡수제코어들은 모두, 남부쪽 연재로 만든 크래프트 셀룰로우즈 플러프(kraft cellulose fluff)(Foley fluff from Buckeye Technologies Inc. of Memphis, TN)의 161gsm 및 Stockhausen Inc. of Greensboro, NC로부터 구입가능한 공업용 아클릴 산염기(acid-based)의 초흡수제(FAVOR SXM70) 375gsm을 포함한다. 다음의 작용 예시에서 사용되는 흡수전도층은 적어도 150gsm의 목표기준중량으로 준비된다. 압축성 펄프 ND416은 Weyehaeuser Corporation of Tacoma, WA으로부터 구입할 수 있다. 시트상의(sheeted) 표백된 유칼립투스 섬유는 Sappi Saiccor of Johannesburg, South Africa and Aracruz Celulose(USA) Inc. of Raleigh, NC로부터 구입할 수 있다.
균질한 구조에서는, 저장층이 다른 제품과 동일하고, 획득층이 있으나 별도의 흡수전도층은 없다. 제1성형헤드 및 제2성형헤드 사이의 흡수전도층의 예비고밀도화(pre-densificaion)와 관련하여 실험실에서 모의실험되었을 때(예시 1 내지 3), 흡수전도층이 형성되고, 0.30g/cc로 예비고밀도화된 다음, 조직의 나머지부분이 그 위에 쌓아올려지고 최종의 전체 밀도로 압축된다. 다음의 샘플들이 준비되었고, 수직방향의 흡수전도의 결과가 표 1에 나타나 있다.
표 1에서의 예시 1 내지 3은 흡수제 제품을 나타내기 위하여 본 발명의 흡수전도층 및 유체저장층 및 유체획득층과 조합된 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 성능을 나타내고 있다. 본 발명의 흡수전도층이 없는 제품의 성능은 균질한 구조로 제시되어 있으며, 획득층 및 유체저장층만을 포함하고 있다. 시퀀셜포메이션(sequential formation)은 3개의 성형헤드를 구비한 건식 라인에서 헤드 다음의 웹 컴팩션에 의하여 생산된 제품 종류의 모의실험이다. 그것상에 기타 층이 형성되기에 앞서 흡수전도층을 0.3g/cc의 밀도로 만들기 위하여 예비고밀도화한 흡수전도층 구조는 3개의 성형헤드 및 제1성형헤드와 제2성형헤드 사이의 컴팩션 롤을 구비한 건식 라인을 모의실험한다. 표 1에서의 밀도값은 1층, 2층 또는 3층의 어느 것이든 전체 구조에 대한 것이다.
표 1에서의 예시는 제시된 층 또는 구조에 대하여 본질적으로 동일한 밀도에서, 수직방향의 흡수전도의 높이는 섬유 유형을 기초로 하여, Foley fluff＜ND416＜유칼립투스의 순서로 증가한다. 예시 1 내지 예시 3에서, 흡수전도층의 흡수전도의 높이 대 저장층(균질한 조직)의 흡수전도의 높이의 비는 각각 1.27, 1.49 및 1.64이다.
물품을 제작하기 위해서 모의실험된 예비고밀도화 방법은 흡수전도층의 밀도는 제어되지 않지만 조직의 전체 밀도를 확립하기 위하여 가해지는 압축에 의하여결정되는 단순한 시퀀셜 포메이션 접근보다 더 높은 수직방향의 흡수전도 높이를 제공한다. 가장 낮은 흡수전도 성능은 별개의 흡수전도층이 없는 균질한 구조에서 나타난다.
표 2(예시 4 내지 예시 15)는 수직방향의 흡수전도의 측정에서 흡수전도층의 밀도의 영향을 더욱 예시하고 있다. 압축성 플러프는 제위치에서(in situ) 섬유화(fiberization) 직전에 글리세린을 중량으로 4%만큼 Foley 펄프시트에 스프레이하여 예시 13 내지 예시 15가 만들어졌다. 실험실의 건식 핸드시트 장치가 샘플 준비에 이어서 실험실 프레스에서의 컴팩션을 위하여 다시 사용되었다.
표 2는 변성되지도 않은 Foley fluff가 고밀도에서 높은 수직방향의 흡수전도값을 얻는 것을 나타내고 있다. 불행히도, 0.3g/cc보다 더 높은 밀도에서의 흡수전도층의 강연도는 사람의 신체에 순응하도록 되어 있는 일회용제품(disposable product)에서는 수용할 수 없도록 되어 있다. 이들 재료의 강연도 서열은 Foley fluff＞ND416 ~ Pulp/Glycerin＞유칼립투스로 되어 있다.
Weyerhaueuser로부터 구입할 수 있는 압축성 펄프 ND416을 사용하여 치밀해진 흡수전도층을 패터닝하는 효과가 표 3에서 증명된다. 건식 파이럿 라인에서, 150gsm의 웹이 18gsm의 캐리어조직상에 형성되어 90℃로 가열된 매끈한 컴팩션 롤을 이용하여 0.3g/cc의 초기밀도로 컴팩션된다. 트랜스퍼 직물의 직조는 셀룰로우즈 웹으로 임프레스(impress)되었다. 이 웹은 초흡수제 375gsm을 포함하고 있는 실험실에서 만든 800gsm 기저귀 제품의 흡수전도층으로서 사용되었다(예시 16). 예시 17에서는, 동일하게 임프린트된 흡수전도층을 0.25inch의 스트립(strips)으로 잘라, 동일한 기저귀 구조의 저장층 아래로 0.25inch 떨어진 곳에 위치시켰다. 예시 18에서는, 동일하게 임프린트된 흡수전도층을 0.5inch의 스트립으로 잘라 저장층 아래로 0.5inch 떨어진 곳에 위치시켰다. 예시 19에서는, 실험실에서 150gsm 흡수전도층을 만들어 0.25inch 깊이와 0.25inch 간격의, 0.375inch의 넓은 홈을 갖는 홈가공된 판이 구비된 실험실 프레스로, 파일럿 플랜트로부터 겉보기밀도 0.3의 트랜스퍼 직물 한점에 대하여 프레싱시켰다(도 2 및 도 3 참조). 샘플 및 판은 오븐에서 150℃로 예열되었다. 이 흡수전달층을 전과 마찬가지로 800gsm의 기저귀 제품에 포함시켰다.
예시 16 내지 예시 19는 층간의 경계영역이 순수한 유체의 획득을 위하여 중요하다는 것을 보여주고 있다. 예시 16의 평탄한 흡수전도층은 10inch의 샘플의 전체 길이를 흡수전도했다. 6.4mm(0.25inch) 및 13mm(0.5inch)의 흡수전도 스트립을 갖는 예시 17 및 예시 18은, 예시 16과 같이 흡수전도층과 저장층 사이에서 절반의 접촉면적을 갖는다. 스트립 단독으로 함염물의 높이를 200mm 위로 끌어올렸으나, 저장층에서의 낮은 수직방향의 높이에서 입증되는 바와 같이 상기 유체를 저장층으로 충분히 전달하는데 실패하여 적은 그램의 함염물만을 보존하였다. 치밀해진 통로사이의 중간 밀도의 영역을 갖는 예시 19는 저장층내로 148mm의 상당한 높이까지 유체를 이동시켰다. 예시 17 내지 예시 19에서는, 흡수전도층의 흡수전도 높이 대 저장층의 흡수전도 높이의 비는 각각 1.58, 2.19 및 1.51이다.
예시 20에서는, 실험실에서 준비한 매끈한 흡수전도층이 수직방향의 흡수전의 측정에 대하여 상이한 밀도로 가압되는 경우에는 흡수전도층에서 패턴을 임프린팅하는 것의 효과가 매우 명백하다. 도 4에서의 3점을 연결한 직선을 외삽시킨 것은 30분내에 300mm의 흡수전도 높이에 도달하는데는 대략 0.5g/cc의 밀도가 요구된다는 것을 보여주고 있다. 파일럿 라인(pilot line)은 0.25g/cc의 밀도에서 단독으로 시험되는 경우 300mm까지 흡수전도시키는, 예시 16의 기저귀 구조에서 사용되는 흡수전도층을 만든다. 이러한 수직방향의 흡수전도의 높이는 직물 패턴의 치밀해진 영역에서는, 그 밀도가 명백히 0.5g/cc 이상이라는 것을 말해준다. 임프린트된 웹은 놀랄 만큼 부드럽고 쾌적하다.
제품의 개발을 위해 임의의 밀도로 만들어진 샘플을 즉시 시험하는 것이 중요하긴 하지만, 실제적인 의미에서는, 재료가 장기간의 저장후, 그리고, 특히 흡수제재가 일정 시간동안 신체상에 착용된 후의 소정의 특성을 제공해야 한다. 흡수제 제품의 사용시, 착용자의 움직임은 면밀히 설계된 구조를 붕괴시켜 필요한 밀도가 오래 유지되지 않게 한다. 예시 21에서는, 예시 16의 직물-임프린트된(fabric-imprinted) 150gsm의 흡수전도층의 5.1cm×46cm(2inch×18inch) 스트립을 손으로 반복해서 압착시킨다음 겉보기밀도(apparent density) 및 그와 같이 다루어지지 않은 동일한 웹의 스트립 측을 따르는 흡수전도의 성능에 대해 체크한다. 흡수전도 높이 대 시간의 결과가 표 4에 나타나 있다.
표 4는 "연화된(softened)" 임프린트 압축성 펄프의 흡수전도층이 30분에 210mm의 높이로 0.9%의 NaCl을 끌어올린다는 것을 보여주고 있다. 단지 0.12g/cc의 겉보기밀도 및 기계작업으로부터의 극단적인 부드러움에도 불구하고 이를 실시할 수 있었다.
이들은 본 발명에 따라 형성된 물품을 대표하고 있다. 하지만, 당업자들은 본 발명이 수성(aqueous) 물질을 흡수하는 여타의 장치에 채용될 수도 있다는 점을 이해할 것이다.
리웨트 예시에 대한 시험방법
특정의 시험 방법으로 언급될 수 있는 것을 제외하고, 모든 시험은 23℃(73℉) 및 50%의 상대습도에서 수행되어야 한다. 모든 샘플들은 적어도 시험실시 2시간 전에 상기 온도 및 습도로 조정되어야 한다.
A. 기준중량
기준중량은 단위면적당의 샘플의 중량이고 g/m2또는 gsm으로 나타낸다.
B. 두께
두께는 아날로그 두께 게이지(B.C Ames Co., Waltham, MA)를 사용하여 측정된다. 이 게이지는 4.1cm 직경의 푸트를 가지며, 샘플에 가해지는 압력이 11.4g/cm2이 되도록 150g의 중량으로 설치된다. 두께는 인치단위로 측정되고 계산상 필요할 경우 센티미터로 변환된다.
C. 밀도
밀도는 기준중량 및 제시되어 있는 한정적 압력(confining pressure)하에서의 두께로부터 공식을 사용하여 계산될 수 있다.
밀도(g/cc) = 기준중량(gsm)/[10,000cm2/m2×두께(cm)]
밀도는 g/cc로 나타난다.
D. 합성 월경 유체(Synthetic menstrual fluid)
본 연구에서 사용된 합성 월경 유체는 다음의 성분을 지정된 양만큼 포함하고 있다.
- Deionized water 903,3g
- Sodium chloride 9.0g
- Polyvinylpyrrolidone 122.0g
- Biebrich Scarlet 4.0g
총 용액 체적 1 리터
Biebrich Scarlet(붉은 염료)은 Sigma Chemical Co., St. Louis, MO로부터 구할 수 있다. Polyvinylpyrrolidone(PVP, 중량-평균 분자량이 대략 55,000임)은 Aldrich, Milwaukee, WI로부터 구할 수 있다. Sodium chloride(ACS 급)은 J. T. Baker. Phillipsburg, NJ로부터 얻어질 수 있다. 건조한 성분들은 완전히 용해될 수 있도록 적어도 2시간동안 물속에서 혼합된다. 용액의 온도는 정확히 22℃로 조정된다. 용액 16밀리리터가 Brookfield Model DV-Ⅱ+ 점도계(viscometer)(Brookfield Engineering Laborstories, Inc., Stougthon, MA)의 UL 어댑터 챔버로 피펫(pipet)된다. UL 스핀들은 챔버내에 위치되고, 점도계속도는 30rpm으로 설정된다. 목표 점도는 9centipoise와 10centipoise 사이이다. 점도는 물 또는 PVP를 첨가하여 조정될 수 있다.
E. 조합물 획득, 리웨트, 얼룩 크기 시험(Combination acquisition, rewet, stain size test)
- 전자식 밸런스(± 0.01g 정밀도)
- 유체 흡입 시험기(fluid intake tester)(FIT, Buckeye "BU144-97" design)
- S22등급 압지(grade S22 blotter paper), 10.16cm×24.13cm (4in.×9.5in.)
- 중량 8408.5g, 10.16cm×24.13cm(4in.×9.5in.)
- 라텍스 폼, 10.16cm×24.13cm×3.81cm(4in.×9.5in.×1.5in.)
- 밀리미터 눈금의 자(ruler)
- 합성 월경 유체
톱시트, 스펀본드 폴리프로필렌, 22gsm, 25.4cm×10.16cm(10in.×4in.)
라텍스 폼은 Scott Fabric, Memphis, TN으로부터 얻어질 수 있다. 압지는 Buckeye Technologies, Memphis, TN으로부터 얻어질 수 있다. 톱시트 재료는 Avgol Nonwoven Industries, Holon, Israel로부터 얻어질 수 있다. Buckeye design의 유체 흡입 시험기(FIT)는 상부 플레이트 및 하부 플레이트로 구성되어 있다. 상부 플레이트는 폴리카보네이트 플라스틱으로 된 29.7cm×19.0cm×1.3cm 플레이트이다. 이 플레이트는 그것의 중심을 잘라낸 구멍을 가지며, 중공 흡입실린더가 상기 구멍에 장착된다. 흡입실린더의 내경은 2.5cm이고 전체 상부 플레이트는 872gsm이 나간다. FIT의 하부판은 본래 폴리카보네이트 플라스틱으로 된 29.7cm×19.0cm×1.3cm의 모놀리스식 플레이트(monolithic plate)이다.
샘플은 머신 방향으로 더 긴 크기를 갖는 7cm×20cm로 잘라진다. 샘플의 중량 및 두께가 측정 및 기록된다. 마킹 펜으로 샘플 상부의 중심에 "X"자를 표시한다. 샘플은 FIT 하부 플레이트상의 중심에 위치한다. 톱시트는 샘플의 중앙에 위치하고, FIT 상부 플레이트는 톱시트 상부상에 내려 놓는다. 흡입실린더가 샘플상에 표시된 "X"상의 중심에 위치하도록 상부 플레이트가 샘플의 중심에 위치한다. 유체의 10ml 인설트(insult)가 흡입실린더내로 쏟아지고 샘플에서 상기 유체를 획득하기 위하여 소요된 시간의 양이 측정 및 기록된다. 초(s)로 기록되는 상기 시간은 샘플에서의 획득 시간이다. 획득 시간의 종료와 동시에, 20분의 대기 기간이 시작된다. 대기 기간의 종료시, 샘플의 상부 및 하부상의 길이방향(머신 방향)의 얼룩 크기가 측정 및 기록된다. 얼룩 크기는 밀리미터(mm)로 기록된다. 폴리카보네이트 플라스틱은 얼룩 크기가 상기 플라스틱을 통하여 관찰될 수 있도록 맑아야 한다. 하부 얼룩은 하부 플레이트가 위쪽을 향하도록 FIT 위에 일시적으로 뒤집어 측정될 수 있다. 리웨트는 상부 FIT 플레이트를 제거한 다음 샘플의 톱 시트상에 미리 무게를 잰 8장의 S22 압지 더미를 배치함으로써 측정된다. 폼은 상기 압지상에 위치되고, 상기 폼상에서 2분동안 추를 올려놓는다(상기 추, 폼 및 압지는 샘플상에 3.4kPa(0.5psi)의 압력을 조성함). 그램(g)으로 기록되는 리웨트는 압지 더미의 최종 중량으로부터 압지 더미의 초기 중량을 빼줌으로써 계산된다. 이러한 조합물 시험(combination test)은 통상적으로 3차례 반복 수행되고 그 결과를 평균한다.
예시 A 내지 예시 H : 리웨트 측정을 위한 실험 샘플
본 발명에 대해서는 흡수제조직이 구성 및 시험되는 일련의 실험을 수행하여 본 명세서에 예시해 놓았다. 실험의 변수들은 상기 조직의 흡수전도층에서 사용되는 셀룰로우즈 섬유의 유형, 흡수전도층의 기준중량 및 흡수전도층에서의 웹 처리의 활용도가 있다. 본 발명의 특별한 흡수전도층의 장점을 설명하기 위한 목적으로, 전체 밀도, 전체 기준중량, 획득층의 구성 및 저장층의 구성과 같은 전체 흡수제조직에서의 기타 요소는 일정하게 유지된다. 본 명세서에서 사용되는 "유니코어(Unicore)"라는 용어는 연속적인 포밍 머신상에서 제조될 수 있는 다층으로 된(multiple-layered) 흡수제조직을 의미한다. 보다 상세하게는, 본 발명의 유니코어의 조직은 유체의 획득, 저장 및 분배(흡수전도)를 위한 개별적인 층을 가지며, 상기 층들은 접촉되어 있어 층들간의 유체의 전달을 허용한다. 상기 유니코어 조직은 개별적으로 마련된 재료의 층으로부터 제조될 수도 있다는 점을 알 수 있다.
예시 A 내지 예시 H에서, 상부의 획득층은 라텍스바인더(Airflex 192, Air Products and Chemicals, Allentown, PA)가 도포된 35gsm의 폴리에스테르 스테이플 섬유(15dpf×6mm, Grade 376×2, Wellman, Inc., Jhonsonville, SC)를 포함한다. 중간층은 90gsm의 HPF 섬유(Buckeye Technologies, Memphis, TN으로부터 구입할 수 있는 머서리화 가공된(mercerized) 남부의 연재섬유) 및 대략 9gsm의 이상구조의 바인더 섬유(Grade AL-Adhesion-C, 1.7dtex×6mm, FiberVisions, Covington, GA)를 포함한다. 이들 두 층은 건식 파일럿 머신상에서 별도로 만들어졌다. 이들 두 층의 구조에서는 최소한의 컴팩션을 사용하였다. 이들 예시에서, 상기 조직 모두는 동일한 상부 및 중간 층을 포함하고 있다.
예시 A 내지 예시 H에서 하부의 흡수전도층은 실험실의 건식 핸드시트 장치를 사용하여 만들어졌다. 흡수전도층에서, 본 발명자들은 3가지 효과를 검토하였다. 첫번째 효과는 흡수전도층에서 사용되는 셀룰로우즈 섬유의 유형에 대한 것이었다. 흡수전도층의 절반은 Weyerhaeuser Co., Tacoma WA에서 생산한 Grade ND-416 섬유로 만들어졌다. 흡수전도층의 나머지 절반은 Aracruz Celulose(USA), Raleigh, NC에서 나온 표백처리된 크래프트 유칼립투스 섬유(kraft eucalypus fiber)로 만들어졌다. 흡수전도층은 중량의 대략 10%에 해당하는 이상구조의 바인더 섬유를 포함하고 있다. 두번째 효과는 50gsm이나 70gsm 중 어느 하나의 셀룰로우즈로 고정된 흡수전도층의 기준중량에 대한 것이었다. 세번째 효과는 웹 처리의 사용에 대한 것이었다. 샘플의 절반은 웹처리 되었다. 웹 처리는 흡수전도층이 핸드시트 장치에서 형성된 다음, 실험실의 프레스에 의해 고밀도화되는, 흡수전도층의 예비-고밀도화와 관련된다. 포밍 와이어 직물 한 점을 흡수전도층의 고밀도화된 영역 및 보다 덜 고밀도화 된 영역의 패턴을 부과하기 위하여 프레스 하부 플래튼(platen)상에 위치시킨다. 웹 처리된 흡수전도층(예시 E 내지 예시 H)에서, 그들은 평균하여 전체적으로, 대략 0.06g/cc 내지 0.07g/cc인 겉보기밀도가 0.10g/cc보다 훨씬 더 높은 포밍 와이어 직물에 의하여 부과되는 패턴의 밀도로 예비-고밀도화되었다.
유니코어 조직은 실험실에서 손으로 구성되었다(assembled). 이들 예시에서의 조직은 전체적으로 0.09g/cc의 겉보기밀도로 모두 고밀도화 되었다. 이들 조직은 동일한 상부층 및 중간층을 포함한다. 흡수전도층에 초점을 맞춰, 본 발명자들은 3가지 효과의 가능한 모든 조합을 사용하여 8개의 조직을 만들었다. 표 5는 예시 A 내지 예시 H의 8가지 조직에 대한 시험 데이터를 보여주고 있다. 도 5는 이들 예시들에 대한 리웨트 데이터의 그래프이다. 예시 A 내지 예시 H는 유칼립투스와 ND-416의 4가지 헤드-대-헤드(head-to-head) 비교로 나뉘어질 수 있다. 이들 비교는 도 5에서 상이한 조직들을 바를 사용하여 나타내고 있다. 각각의 비교에서, 유칼립투스 섬유는 ND-416과 비교하여 더 낮은 리웨트를 제공하고 있다. 표 5에 요약된 데이터의 통계적 분석은 이 실험실의 연구의 효과 모두가 리웨트에 현저하게 영향을 미치고 있다는 것을 보여준다. 상기 효과들의 상대적인 강도의 서열은, 웹 처리(하지 않는 것보다 하는 것이 더욱 양호함)＜기준중량(가벼운 것보다는 무거운 것이 더욱 양호함)≪섬유의 선택(ND-416보다는 유칼립투스가 훨씬 양호함)로 되어 있다.
예시 I 내지 예시 K : 리웨트 측정용 건식 파일럿 샘플
예시 I 내지 예시 K는 동일한 상부 및 중간부 층을 갖는다. 상부층은 접합용으로 대략 6gsm의 Airflex 192를 사용한 35gsm의 Wellman PET를 포함한다. 중간층은 70gsm의 HPF 섬유, 56gsm의 Favor 1180 초흡수제 분말(Stockhausen, Inc., Greensboro, NC) 및 대략 9.5gsm의 Favor 1180 FiberVisions bicomponent fiber, AL-Adhesion-C, 1.7 dtex×4mm를 포함한다. 하부층은 70gsm의 셀룰로우즈 섬유 및 대략 5.3gsm의 동일한 FiberVisions 이상구조 섬유를 포함한다. 예시 I 내지 예시 K는 0.6미터 폭의 3헤드 파일럿 라인상에 단일 조직으로서 만들어졌다. 예시 I는 ND-416 섬유로 만들어지고 먼지발생을 제어하기 위하여 대략 2.5gsm의 Airflex 192 라텍스를 웹의 와이어측에 도포하였다. 예시 J는, 유칼립투스 섬유가 ND-416 섬유를 대체하고, 조직 캐리어(18 gsm, Cellu Tissue Co., East Hartford, CT)가 와이어측의 라텍스를 대체하였다는 점을 제외하면 예시 I와 동일하게 만들어졌다. 예시 K는 유칼립투스(하부)층에 대해 웹 처리가 이용되었다는 점을 제외하면 예시 J와 동일하게 만들어졌다.
표 6은 3가지 샘플, 예시 I 내지 예시 K에 대한 시험 데이터를 나타내고 있다. 예시 I와 예시 J 및 K간의 기준중량의 차이에 주목하라. 이는 샘플들에 본질적으로 어떠한 성능(performance)상의 이점도 부여하지 않는, 캐리어조직의 속성을 나타내는 것일 수도 있다. 도 6은 예시 I 내지 예시 K에 대한 리웨트 결과를 보여주고 있다. 실험실의 연구와 일치하게, 파일럿 샘플(pilot samples)들은 유칼립투스 및 웹 처리 모두가 리웨트를 향상시키는 것을 돕는다는 것을 보여주고 있다.
예시 L 내지 예시 W : 경재 펄프의 추출표본(survey)
이들 예시에서, 실험변수들은 조직의 흡수전도층에서 사용되는 경재섬유의 유형 및 흡수전도층의 기준중량이다. 흡수전도층에서 연재로 만들어진 섬유의 ND-416을 사용하는 예시에는 비교의 목적을 포함하고 있다. 전체 밀도, 전체 기준중량, 획득층의 성분 및 저장층의 성분과 같은 전체 흡수제조직의 기타 요소들은 본 발명의 특별한 흡수전도층의 이점을 예시하기 위한 목적으로 일정하게 유지된다.
예시 L 및 예시 W에서, 상부의 획득층은 35gsm의 폴리에스테르 스테이플 섬유(15dpf×6mm, Grade 376×2, Wellman, Inc., Johnsonville, SC) 및 대략 6gsm의 라텍스바인더(Airflex 192, Air Products and Chemicals, Allenwood, PA)를 포함한다. 중간부층은 60gsm의 HPF 섬유(Buckeye Technologies, Memphis, TN으로부터 이용가능한, 머서리화 가공된 남부의 연재로2 만들어진 섬유) 및 대략 7gsm의 이상성분의 바인더섬유(Grade AL-Adhesion-C, 1.7dtex×4mm, FiberVision, Covington, GA)를 포함한다. 이들 두 층은 건식 파일럿 머신상에서 별도로 만들어졌다. 이들 두 층의 구조에서는 최소의 컴팩션이 사용되었다. 이들 예시에서, 상기 조직 모두는 동일한 상부 및 중간부 층을 포함한다.
예시 L 내지 예시 W에서 하부의 흡수전도층은 실험실의 건식 핸드시트 장치를 사용하여 만들어졌다. 이들 예시들에 대해서, 본 발명자들은 2가지의 효과를 검토했다. 첫번째 효과는 흡수전도층에서 사용되는 셀룰로우즈 섬유의 유형이었다. 6가지의 셀룰로우즈 섬유, 5가지의 경재 및 1가지의 연재가 사용되었다.
경재(hardwood)
- Aracruz Celulose(USA), Raleigh, NC로부터의 표백한 크래프트 유칼립투스 펄프(Aracruz)
- Klabin Bacell, Camacari, Brazil로부터의 디졸빙 유칼립투스 펄프(dissolving eucalyptus pulp)인 Solucell-400(Solucell)
- Riocell, Guaiba, Brazil로부터의 표백한 크래프트 유칼립투스 펄프인 Primacell(Primacell)
- Kaukas Mill, UPM-Kymmene, Finland로부터의 표백한 크래프트 자작나무 펄프(Birch)
- Sappi Saiccor, Johannesburg, South Africa로부터의 디졸빙 유칼립투스 펄프(Saiccor)
연재(softwood)
- Weyerhaeuser Co., Tacoma, WA로부터의 표백한 남부의 연재의 크래프트 펄프인 Grade ND-416(ND-416)
흡수전도층은 중량의 대략 10%를 이상구조의 바인더섬유(Grade AL-Adhesion-C,1.7dtex×4mm, FiberVision, Covington, GA)를 포함하고 있다. 검토된 제2효과는 50gsm 또는 80gsm의 셀룰로우즈 중 어느 하나로 고정된 흡수전도층의 기준중량이다. 예시 L 내지 예시 W의 조직은 전체적으로, 0.085g/cc의 겉보기밀도목표로 고밀도화 되었다. 12가지 조직(2가지 기준중량에서 6가지의 펄프)이 만들어졌다. 4/4/00 설명서에서 상세하게 설명된 방법을 사용하여 3차례 시험이 수행되었다.
표 7은 예시 L 내지 예시 W에 대한 시험 데이터를 보여주고 있다. 도 7은 이들 예시들에 대한 리웨트 데이터의 그래프이다. 기준중량 50gsm 및 80gsm 모두에 대한 리웨트의 결과가 도 7에서 도표로 나타나 있다. 각각의 기준중량에서, 경재펄프는 일반적으로 연재펄프와 비교하여 더 낮은 리웨트를 제공한다.
도 8은 이들 예시들에 대한 하부의 얼룩의 크기 데이터의 도표이다. 데이터에서 약간 분산되어 있기는 하지만, 각각의 기준중량에서, 연재펄프에 대한 하부의 얼룩의 크기는 경재펄프에서의 하부의 얼룩의 크기보다 대체로 더 짧게 되어 있다. 경재펄프는 흡수전도시 인설트 사이트(insult site)로부터 유체를 멀어지도록 하는데 더욱 성공적이다.
리웨트와 하부 얼룩 크기 사이의 관계에 대하여, 본 발명자들은 조직에서 상대적으로 포화된 부분(인설트 사이트)으로부터 조직에서 덜 포화된 부분(인설트 사이트로부터 떨어진 부분)으로 유체를 이동시킴으로써 (리웨트에 의하여 측정된 바와 같이) 유체의 보존을 개선시키는 결과를 가져온다. 따라서, 뛰어난 흡수전도능력을 갖는 조직은 사실상 인설트 사이트로부터 멀리 유체를 흡입할 수 있다. 이러한 구조는 "고도의 흡입(high suction)" 코어로서 언급된다.

Claims (42)

  1. (1) 획득층(acquisition layer);
    (2) 상기 획득층과 유체연통되어 있고 그 아래에 배치되는, 흡수능력을 갖는 저장층(storage layer); 및
    (3) 압축성 경재펄프(hardwood pulp)를 포함하고 대략 0.05g/cc와 대략 0.4g/cc 사이의 밀도를 갖는 상기 저장층과 유체연통되어 있고 그 아래에 배치되는 흡수전도층을 포함하는 흡수제코어(absorbent core)에 있어서,
    상기 흡수전도층(wicking layer)의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 상기 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비가 1.25보다 더 큰 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 상기 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 3.0이상인 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  3. 제1항 내지 제2항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축성 경재펄프는 유칼립투스, 자작나무, 사시나무포플러, 단풍나무, 미루나무, 버드나무, 오크, 너도밤나무, 포플러, 참피나무(basswood) 및 이들의 조합물(combinations)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 압축성 경재펄프는 유칼립투스인 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수전도층은 연재섬유(softwood fiber)를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수전도층은 압축패턴(compression pattern)에 의하여 임프린트(imprint)되는 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어는 대략 3.0g 이하의 리웨트(rewet) 값을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코어는 대략 2.0g 이하의 리웨트 값을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 코어는 대략 1.0g 이하의 리웨트 값을 갖는 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수전도층은 0.1g/cc와 0.3g/cc 사이의 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수제코어는 연속적인 공정중의 일련의 단위작업(unit operations)으로 생산된 단일의 흡수제코어(unitary absorbent core)인 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  12. (A) 액체 투과성 톱시트,
    (B) 액체 불투과성 백시트, 및
    (C) (1) 상기 톱시트와 유체연통되어 있고 그 밑에 배치되는 획득층;
    (2) 흡수능력을 가지며, 상기 획득층과 유체와 연통되어 있고 그 밑에 배치되는 저장층;
    (3) 압축성 경재펄프를 포함하고 0.05g/cc와 0.4g/cc 사이의 밀도를 갖는상기 저장층과 유체와 연통되어 있고 그 밑에 배치되는 흡수전도층을 포함하는, 상기 톱시트와 상기 백시트 사이에 배치되는 흡수제코어를 포함하는 흡수제재(absorbent article)에 있어서,
    상기 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 상기 저장층의 수직방향의 높이의 비는 1.25 이상인 것을 특징으로 하는 흡수제재.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 흡수제재는 유아용 기저귀, 트레이닝 팬츠, 성인용 실금브리프(incontinence briefs), 여성용 위생 패드, 외과수술용 드레이프(surgical drapes) 및 상처용 드레싱으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 흡수제재.
  14. (A) 압축성 경재섬유를 포함하는 흡수전도층을 형성하는 단계;
    (B) 0.05g/cc와 0.4g/cc 사이의 밀도로 상기 흡수전도층을 압축시키는 단계;
    (C) 흡수능력을 가지며, 상기 흡수전도층과 효과적으로 유체연통되어 있는 저장층을 형성하는 단계; 및
    (D) 상기 저장층과 유체연통되어 있는 획득층을 형성하는 단계를 포함하는 흡수제코어를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 상기 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 1.25 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 상기 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 3.0 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제14항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 압축성 경재펄프는 유칼립투스, 자작나무, 사시나무포플러, 단풍나무, 미루나무, 버드나무, 오크, 너도밤나무, 포플러, 참피나무(basswood) 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 압축성 경재펄프가 유칼립투스인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수전도층은 연재섬유를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 연재섬유는 화학적으로 처리되는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제14항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 코어는 대략 3.0g 이하의 리웨트 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 코어는 대략 2.0g 이하의 리웨트 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 코어는 대략 1.0g 이하의 리웨트 값을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수제코어는 연속적인 공정중의 일련의 단위작업으로 생산된 단일의 흡수제코어인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제23항에 있어서,
    상기 공정은 건식(airlaid)공정인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제14항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 흡수전도층은 압축패턴에 의하여 임프린트되는 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제14항 내지 제25항 중 어느 한 항의 방법에 의하여 만들어진 흡수제코어.
  27. (A) 액체 불투과성(impervious)의 백시트를 제공하는 단계;
    (B) 압축성 경재섬유를 포함하는 흡수전도층을 형성하는 단계;
    (C) 0.05g/cc와 0.4g/cc 사이의 밀도로 상기 흡수전도층을 압축시키는 단계;
    (D) 흡수능력을 가지며 상기 흡수전도층과 유체연통되어 있는 저장층을 형성하는 단계;
    (E) 상기 저장층과 유체연통되어 있는 획득층을 형성하는 단계; 및
    (F) 상기 획득층과 유체연통되어 있는 액체 투과성(pervious)의 톱시트를 제공하는 단계를 포함하는 흡수제재를 제작하는 방법에 있어서,
    상기 흡수전도층의 수직방향의 흡수전도의 높이 대 상기 저장층의 수직방향의 흡수전도의 높이의 비는 1.25 이상인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제27항의 방법에 의하여 만들어진 흡수제재.
  29. (1) 획득층;
    (2) 흡수능력을 가지며 상기 획득층과 유체연통되어 있고 그 아래에 배치되는 저장층; 및
    (3) 압축성 경재펄프를 포함하는, 상기 저장층과 유체연통되어 있고 그 아래에 배치되는 흡수전도층을 포함하는 흡수제코어.
  30. 제29항에 있어서,
    경재 섬유를 중량으로 대략 50% 내지 대략 99.9%를 포함하고 합성섬유를 중량으로 대략 0.1% 내지 50%를 포함하며, 상기 저장층은 합성섬유, 화학처리된 셀룰로우즈 섬유, 목재펄프, 초흡수제 및 이들의 조합물로부터 선택된 재료를 포함하고, 0.05g/cc에서 0.25g/cc 사이의 밀도를 가지며, 상기 획득층은 가교된 셀룰로우즈 섬유, 합성섬유 및 이들의 조합물로부터 선택된 재료를 포함하며 0.04g/cc에서 0.1g/cc 사이의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  31. (A) 압축성 경재섬유를 포함하는 흡수전도층을 형성하는 단계;
    (B) 0.05g/cc와 0.4g/cc 사이의 밀도로 상기 흡수전도층을 압축시키는 단계;
    (C) 흡수능력을 가지며 상기 흡수전도층과 유체연통되어 있는 저장층을 형성하는 단계; 및
    (D) 상기 저장층과 유체연통되어 있는 획득층을 형성하는 단계를 포함하는 흡수제코어 제작방법.
  32. 제31항에 있어서,
    상기 흡수제코어는 연속적인 공정중의 일련의 단위작업으로 생산되는 단일의 흡수제코어인 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제31항 및 제32항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공정은 건식공정인 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제31항에 있어서,
    상기 흡수전도층은 압축패턴에 의하여 임프린트되는 것을 특징으로 하는 방법.
  35. (1) 획득층;
    (2) 흡수능력을 가지며 상기 획득층과 유체연통되어 있고 그 아래에 배치되는 저장층; 및
    (3) 고밀도화된 영역의 패턴과 덜 고밀도화된 영역의 패턴이 있는 압축성 목재펄프를 포함하는 상기 저장층과 유체연통되어 있고 그 아래에 배치된 웹 임프린트된 흡수전도층을 포함하는 흡수제코어.
  36. 제31항에 있어서,
    목재섬유를 중량으로 대략 50% 내지 대략 99.9%를 포함하고, 합성섬유를 중량으로 대략 0.1% 내지 대략 50%를 포함하며, 상기 저장층은 합성섬유, 화학처리된 셀룰로우즈 섬유, 목재펄프, 초흡수제 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하고, 0.05g/cc에서 0.25g/cc 사이의 밀도를 가지며, 상기 획득층은 가교된 셀룰로우즈 섬유, 합성섬유 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 재료를 포함하며 0.04g/cc에서 0.1g/cc 사이의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 흡수제코어.
  37. (A) 압축성 목재섬유를 포함하는 흡수전도층을 형성하는 단계;
    (B) 고밀도화된 영역의 패턴과 덜 고밀도화된 영역의 패턴을 갖는 웹 임프린트된 흡수전도층을 형성하기 위한 포밍 또는 트랜스퍼 직물(forming or transfer fabric)과 컴팩션 롤(compaction roll) 사이에서 발생하는 클래임 압축(claim compression)인 0.05g/cc와 0.4g/cc 사이의 밀도로 상기 흡수전도층을 압축시키는 단계;
    (C) 흡수능력을 가지며 상기 흡수전도층과 유체연통되어 있는 저장층을 형성하는 단계; 및
    (D) 상기 저장층과 유체연통되어 있는 획득층을 형성하는 단계를 포함하는 흡수제코어 제작방법.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 흡수제코어는 연속적인 공정중의 일련의 단위작업으로 생산되는 단일의 흡수제코어인 것을 특징으로 하는 방법.
  39. 제38항에 있어서,
    상기 공정은 건식공정인 것을 특징으로 하는 방법.
  40. 제37항에 있어서,
    클래임 압축은 패터닝된 컴팩션 롤과 매끈한 롤(smooth roll) 사이에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  41. 제37항에 있어서,
    상기 클래임 압축은 2개의 패터닝된 컴팩션 롤 사이에서 일어나는 것을 특징으로 하는 방법.
  42. 제31항 또는 제37항의 방법에 의하여 만들어진 흡수제코어.
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