KR20030083749A

KR20030083749A - 초흡수제 고함량 웹 및 그의 제조 방법

Info

Publication number: KR20030083749A
Application number: KR10-2003-7012184A
Authority: KR
Inventors: 자스프리트 싱; 리처드 엔. 닷지
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2001-03-22
Filing date: 2002-02-15
Publication date: 2003-10-30
Also published as: WO2002076520A3; AR034026A1; BR0208319A; JP2005509754A; US20020183703A1; EP1377323A2; RU2003131263A; CN1509190A; MXPA03008365A; ZA200307028B; WO2002076520A2

Abstract

본 발명은 섬유 및 초흡수성 물질을 포함하는 웹에 관한 것이며, 여기에서 웹은 매우 높은 농도의 초흡수성 물질을 함유하는 경우에도 웹 내부의 초흡수성 물질의 이동에 대한 낮은 민감성을 갖는다. 본 발명은 또한 이러한 웹을 포함하는 흡수성 물품에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 웹을 제조하는 방법에 관한 것이다.

Description

초흡수제 고함량 웹 및 그의 제조 방법 {High Superabsorbent Content Webs and a Method for Making Them}

초흡수성 물질(여기에서는 SAM 또는 SAMs라 함)은 기저귀, 훈련용 바지, 성인 실금 제품 및 여성용 생리용품과 같은 일회용 흡수 제품에 널리 사용되는 하이드로겔-형성 중합체 물질이다. 일회용 흡수 제품의 구조는 많은 성분을 가지지만, 많은 경우에 제품의 사용시 성능은 그 제품에 함유된 흡수성 물질의 양 및 특성에 직접적으로 관련이 있다. SAMs는 그들의 질량의 수 배에 이르는 양의 액체를 흡수할 수 있기 때문에 흡수성 물질 내에 일반적으로 포함된다. 따라서 그러한 제품의 흡수성 성분에 SAMs를 사용하는 것은 상기 제품의 흡수성을 향상시키고 누출 경향을 감소시켰다. 흡수성 물질은 또한 SAM과 함께 섬유성 물질을 일반적으로 포함한다. 흡수성 성분에 섬유성 물질을 가하는 것은 SAM이 액체를 흡수할 때까지 액체를 일시적으로 잡아 둠으로써 흡수성 성분의 누출 가능성을 감소시킨다. 섬유는 또한 SAM의 입자를 분리하는 작용을 하여 SAM의 입자들이 팽윤 도중 변형되어 입자들 사이 또는 입자와 섬유 사이의 틈새 공간을 막는 상황을 방지하고, 따라서 액체가 상기 틈새 공간을 통해 흐르는 것을 막는다.

SAM과 섬유를 결합시켜 흡수성 물질을 형성하는 일반적인 방법은 SAM 입자를 섬유와 혼합하여, 그 수득된 혼합물로부터 웹을 형성하는 것이다. SAM과 섬유를 둘 다 함유하는 웹을 여기에서 "SAM/섬유 웹"이라 한다. SAM/섬유 웹을 제조하기 위해서는 먼저 웹 성분을 물 또는 기타 액체의 부재 하에 합하고(이러한 실시를 여기에서 "건조 혼합"이라 한다), 그 혼합물을 펼쳐 웹을 형성하는 것이 일반적인 실시이다. 건조 혼합된 SAM/섬유 웹을 사용하는 것이 일반적이지만, 섬유와 SAM은 건조 혼합 도중에 서로 강하게 결합하지 않는다. 그 결과, SAM은 SAM/섬유 웹이 이동, 진동 또는 달리 흔들릴 때 SAM/섬유 웹을 통해 이동하려는 경향이 있다. 이러한 이동은 SAM이 웹에서 불균질하게 분포하게 되는 결과를 가져올 수 있으며, 이러한 경우에 물질의 흡수 성능이 흡수성 물질 전체를 통해 균일하지 않게 된다. 이는 또한 SAM이 웹의 외부로 이동하여 감소된 흡수성 및 SAM이 사용자의 피부 또는 다른 신체 표면 상으로 이동할 가능성을 가져올 수 있다. 또한, 건조 혼합에 의해 형성된 연결의 취약함으로 인하여 SAM/섬유 웹을 매우 높은 농도의 SAM과 함께 형성하려는 시도는 상기 성분들이 함께 유지되지 않기 때문에 실패한다. SAM은 웹의 가장 중요한 성분이므로, 웹 SAM 함량의 상한을 증가시키는 것이 바람직하다.

SAM/섬유 웹 중 SAM의 이동 가능성을 줄이기 위한 노력은 SAM을 웹에서 다른섬유와 합하기 전에 SAM을 섬유로 피복하는 것에 초점을 맞추어 왔다. SAM을 섬유로 피복하기 위한 여러 가지 방법이 당업계에 공지되어 있다. 이들 방법은 개개의 섬유와 개개의 SAM 개체 사이에 결합의 형성을 촉진하는 조건 하에 SAM과 섬유를 혼합하는 것을 수반함으로써 SAM을 섬유로 피복하였다. 섬유와 SAM 사이의 그러한 결합의 형성을 촉진하는 조건의 비제한적인 예로서, 혼합물을 물과 합하는 것, 섬유와 SAM을 합하기 전에 SAM을 물로 팽윤시키는 것, 혼합물의 하나 또는 그 이상의 성분에 결합제 물질을 적용하는 것, 및 정전하를 동반하는 섬유를 사용하는 것을 들 수 있다. 섬유로 피복된 개개의 SAM 입자, 섬유 또는 기타 개체들을 여기에서 "피복된 SAM"이라 한다. SAM을 피복하는 여러 가지 방법이 당 기술 분야에 알려져 있다. 그 예로서 미국 특허 제 3,901,236 호(Assarson 등), 미국 특허 제 5,436,066 호(Chen), 미국 특허 제 5,489,469 호(Kobayashi 등), 미국 특허 제 5,002,814 호(Knack 및 Beckert), 미국 특허 제 5,800,418 호(Ahr), 및 유럽 특허 공고 EP 0478150A2(Harada 등)을 들 수 있다. SAM을 웹에 배치하기 전에 섬유로 피복하는 것은 SAM을 피복하는 섬유가 웹 중의 섬유들과 엉키게 되어 SAMs를 제자리에 고정시키도록 하기 때문에 SAM의 이동을 감소시킨다.

피복된 SAMs의 사용이 SAM의 이동을 어느 정도 감소시키는 결과를 가져왔지만, 더이상의 개선이 요구된다. 예를 들면, 피복된 SAM의 인접한 개체 상의 섬유 간의 연결이 어떤 종류의 결합의 형성보다는 섬유의 물리적 엉킴을 수반하고, 따라서 원하는 정도로 이동을 방지하지 못한다. 또한, SAM을 섬유로 피복하는 현존의 방법은 피복과 웹의 형성이 동시에 일어나는 것을 수반하지 않으므로 제조자로 하여금 제조 공정에서의 추가 단계를 포함하는 것에 관련한 비용을 필요로 한다.

피복된 섬유의 사용은 여전히 SAM 농도에 대한 한계를 갖는다. 먼저, SAM을 피복하기 위해 약간의 섬유를 사용하고, 피복된 SAM과 추가의 섬유(종종 담체 섬유라고도 함)를 합하여 웹을 형성하는 것은 더 높은 최소 섬유 함량 요건의 결과를 초래한다. 보다 높은 섬유 함량은 웹에 배치될 수 있는 SAM의 농도에 제한을 준다. 또다른 제한은 현존의 웹이 일반적으로 섬유의 기계적 엉킴에 의해 한데 붙들려 있다는 사실로부터 기인한다. 웹 중에서 SAM 함량을 증가시키는 것은 섬유를 포함하는 기타 웹 성분의 함량을 반드시 감소시킨다. 현존하는 웹으로써는, 섬유 함량의 감소가 섬유의 기계적 엉킴의 기회를 감소시킨다. 이러한 엉킴의 소실은 웹이 덜 강하게 한데 붙들림으로써 SAM의 이동에 더 높은 민감성을 갖게 된다는 것을 의미한다. 사실, 현존하는 방법에서 웹의 이동에 대한 민감성은 SAM 함량의 일관된 감소하지 않는 함수(monotone nondecreasing function)이다. 여기에서 사용된 용어 "일관된 감소하지 않는 함수"란 함수가 적용되는 독립 변수(이 경우, 상대적 SAM 함량)가 증가할 경우에도 함수의 종속 변수(이 경우, SAM 이동에 대한 민감성)가 절대 감소하지 않는 수학적 함수를 의미한다. 달리 말하면, x ≥ y 일 경우에는 항상 f(x) ≥ f(y)이다. 즉, 현존하는 웹에서는 SAM 함량의 증가에 의한 흡수성의 극대화 요구와 섬유 함량의 감소로 인한 SAM 이동에 대한 민감성을 피하기 위한 요구의 사이에 타협이 존재한다. 이러한 타협이 SAM 함량을 극대화하는 데 저해가 되고, 이것이 다시 웹에서 SAM 의 함량에 실제적인 제한을 줄 수 있다.

당 기술분야에 요구되는 것은 매우 높은 SAM 농도에서도 SAM 이동에 대한 민감성이 매우 낮은 SAM/섬유 웹이다. 또한 그러한 웹을 제조하는 방법이 요구된다. 보다 높은 SAM 함량을 갖는 웹은 작은 면적에서 보다 큰 흡수 성능의 부여를 가능하게 함으로써 현존하는 흡수성 물품의 효능을 실질적으로 증가시킬 수 있었다. 또한, 그러한 웹의 SAM 이동에 대한 감소된 민감성은 흡수성 구조를 제자리에 고정하기 위한 층을 함유해야 할 필요를 없앨 것이다. 또한 피복과 웹 형성이 동시 공정에서 일어날 수 있는 웹의 제조 방법이 이 분야에 요구된다.

발명의 요약

본 발명은 매우 높은 SAM 농도에서도 SAM 이동에 대한 매우 낮은 민감성을 나타내는 SAM/섬유 웹에 관한 것이다. SAM이 액체로 팽윤된 피복된 SAM을 사용하여 먼저 SAM/섬유 웹을 형성시킨 다음, SAM에 흡수된 액체를 제거하는 것을 수반하는 방법이, 웹에서 SAM의 이동이 극적으로 감소되도록 피복된 입자들이 서로 강하게 결합된 SAM/섬유를 수득하게 한다는 것이 밝혀졌다. 본 발명에서 결합의 강도 및 다른 담체 섬유의 필요가 없다는 점 때문에, 기존의 방법에 의해 수득가능하였던 것보다 상당히 더 높은 SAM 농도를 갖는 웹을 제조하는 것이 가능하다. 본 발명의 웹의 경우, SAM 이동에 대한 민감성은 SAM 함량의 일관된 감소하지 않는 함수가 아니다. 사실상, 적어도 일부의 구현예에서 이들 웹의 SAM 이동에 대한 민감성은 SAM 함량의 일관된 증가하지 않는 함수이다. 여기에서 사용된 "일관된 증가하지 않는 함수"란 함수가 적용되는 독립 변수(이 경우, 상대적 SAM 함량)가 증가할 경우에 함수의 종속 변수(이 경우, SAM 이동에 대한 민감성)가 절대 증가하지 않는 수학적 함수를 의미한다. 달리 말하면, x ≤ y 일 경우에는 항상 f(x) ≥ f(y)이다. 어떤 구현예에서 웹은 사실상 보다 높은 SAM 함량을 사용하는 경우에 SAM 이동에 대한 보다 낮은 민감성을 나타낸다. 이와 같은 강한 결합과 SAM 이동에 대한 민감성의 감소의 원인에 관한 어떤 특별한 이론에 집착하기를 원하지는 않지만, SAM/섬유 웹 형성 후 흡수된 액체의 제거 시 일어나는 SAM의 수축이 SAM의 표면 상에 주름을 형성시키는 원인이 되는 것으로 생각된다. SAM의 입자, 섬유 또는 다른 개체 상의 주름이 SAM/섬유 웹에서 근처에 위치한 SAM의 피복된 다른 개체를 갖는 섬유 주위를 감싸거나 섬유를 조이거나 아니면 섬유를 엉키게하는 것으로 생각된다. 이러한 감싸거나 엉키게 하는 효과가 피복된 SAM의 인접한 입자들 또는 개체들 사이의 물리적 결합을 형성하도록 함으로써 SAM 이동에 대한 민감성을 감소시키는 것으로 생각된다. 또한, SAM이 피복된 경우 섬유와 SAM 사이에 일어나는 결합과 유사하게, 팽윤된 SAM이 피복된 SAM의 개체 또는 인접한 입자들에 부착된 섬유와 결합을 형성하는 것도 가능하다. 또다른 가능성은 인접한 입자의 SAM 부위 또는 피복된 SAM의 개체에 함유된 중합체 사이에 결합이 생기는 것이다.

또한 본 발명은 이러한 웹의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 웹은 섬유로 피복된 SAM으로부터 형성된다. 웹 형성 시에 SAM은 액체로 팽윤되고, 다음에 그 액체는 제거된다. 이 방법은 피복과 웹 형성이 동시에 일어나는 구현예를 선택적으로 허용한다. 한 바람직한 구현예에서는, 예를 들면, 팽윤된 SAM과 섬유를 혼합하고, SAM이 아직도 팽윤된 상태에서 웹이 형성되는 쳄버로 피복된 SAM을 직접 보냄으로써 입자를 피복한다. 다른 바람직한 구현예에서, 피복된 SAM은 피복과 웹 형성 사이의 약간의 기간 동안 보관될 수 있고, 보관 도중 SAM 팽윤의 임의의 손실은 웹 형성 전에 추가의 액체로 보충할 수 있다.

본 발명은 또한 본 발명의 SAM/섬유 웹을 포함하는 흡수성 물품, 및 그들의 일회용 개인 보호 제품에의 응용에 관한 것이다. 본 발명의 SAM/섬유 웹은 기저귀, 여성용 패드, 팬티 라이너, 실금용 제품 및 훈련용 바지와 같은 개인 보호 제품에 흡수성 성분으로 특히 유용하다.

본 발명은 웹이 매우 높은 농도의 초흡수성 물질을 함유하는 경우에도 웹 내부의 초흡수성 물질의 이동에 대하여 매우 낮은 민감성을 갖는, 섬유 및 초흡수성 물질을 포함하는 웹에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이러한 웹을 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 본 발명의 웹을 함유하는 흡수성 물품에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 방법에 유용한 대표적인 장치의 횡단면도이다.

도 2는 본 발명의 방법에 유용한 대표적인 장치의 위에서 본 단면도이다.

도 3은 여기에서 논의된 진동 시험(Shakeout Test)을 수행하는 데 사용하기 위해 개조될 수 있는 장치의 입면도이다.

도 4는 여기에서 논의된 진동 시험을 수행하는 데 사용하기 위해 개조될 수 있는 도 3에 도시된 장치의 일부의 입면도이다.

도 5는 여기에서 논의된 진동 시험을 수행하는 데 사용될 수 있는 장치의 입면도이다.

도 6은 여기에서 논의된 진동 시험을 수행하는 데 사용될 수 있는 장치의 측면도이다.

본 발명은 높은 SAM 농도에서도 SAM 이동에 대한 낮은 민감성을 갖는 SAM/섬유 웹에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그러한 SAM/섬유 웹을 제조하는 방법에 관한 것이다. 더 나아가서 본 발명은 본 발명의 SAM/섬유 웹을 함유하는 흡수성 물품에 관한 것이다.

본 발명의 SAM/섬유 웹은 여러 가지 성분을 함유한다. SAM이 웹의 한 성분이다. SAM의 비제한적인 예로서 한천, 펙틴 및 구아르 검 같은 천연 물질, 및 합성 하이드로겔 중합체와 같은 합성 물질을 들 수 있다. 합성 하이드로겔 중합체의 비제한적인 예로서 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리아크릴산의 알칼리 금속 염, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알코올, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐 에테르, 히드록시프로필 셀룰로오스, 폴리비닐 모르폴리논, 비닐 술폰산의 중합체 및 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 피리딘, 가수분해된 아크릴로니트릴 그래프트 전분, 아크릴산 그래프트 전분 및 이소부틸렌 말레산 무수물 공중합체 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 하이드로겔 중합체의 부분적인 가교는 물에 불용성이나 물에 팽윤될 수 있는 물질을 제공할 것이다. 상기 나열한 것은 배타적인 것이 아니며 당업자는 다양한 SAMs 또는 그들의 조합이 사용될 수 있다는 것을 잘 인식할 것이다. 당업자는 본 발명에 사용하기 위한 SAM의 적절한 종류 및 형태 또는 종류 및 형태의 배합은 흡수될 물질 및 SAM/섬유 웹의 원하는 성질에 의존할 것이라는 것을 인식할 것이다.

SAM는 입자, 섬유, 플레이크, 구 등을 포함하는 흡수성 복합재료에 사용하기 적절한 임의의 형태일 수 있다. 어떤 SAM 입자는 둘 이상의 층을 포함한다. 그러한 입자의 가장 바깥 층 또는 "외피"는 하나의 SAM으로 구성되는 한편, 입자의 가장 안쪽 층 또는 "코어"는 단량체 조성, 가교 정도 또는 다른 화학 또는 물리적 성질에 있어서 "외피" SAM과는 다른 SAM으로 이루어진다. 이러한 입자는 일반적으로"코어-외피 입자"라 불리운다. 코어-외피 입자의 한 예에서, 바깥쪽 "외피" SAM은 내부의 "코어" SAM에 비하여 중합 가교의 정도가 높아서 입자를 단단하게 하는 역할을 한다. 다른 SAM 입자는 외부 표면으로부터 입자의 중심까지 진행하면서 화학 또는 물리적 성질이 구배 또는 점차적으로 증가 또는 감소하는 경향을 나타낸다. 예를 들면, 어떤 SAM 입자는 입자의 바깥 표면에서 가장 높은 정도의 중합체 가교를 가지며 입자의 중심으로 갈수록 점차 더 낮은 중합체 가교 정도를 갖는다. 가교에 있어서 이러한 점차적 경향을 나타내는 입자를 이제 여기에서 "구배 가교된 입자"라고 일컫는다.

섬유는 본 발명의 SAM/섬유 웹의 또하나의 성분이다. 본 발명에 사용되는 섬유는 다양한 천연 또는 합성 섬유, 또는 그들의 조합일 수 있다. 당업자는 섬유의 적절한 종류 또는 종류의 배합이 흡수되는 물질 및 SAM/섬유 웹의 원하는 성질에 의존한다는 것을 잘 인식할 것이다.

천연 섬유의 비제한적인 예로서 연질목 및 경질목과 같은 목재; 벼, 아프리카 수염새, 밀, 호밀 및 사바이(sabai)와 같은 짚 및 목초류; 사탕수수 깍지와 같은 사탕수수 및 갈대; 대나무; 황마, 아마, 케나프(kenaf) 및 대마와 같은 목질 줄기; 리넨 및 모시와 같은 인피섬유; 마닐라삼 및 사이잘삼과 같은 잎; 목면 및 목화솜 부스러기 같은 종자를 들 수 있다. 연질목 및 경질목이 보다 일반적으로 사용되는 셀룰로오스 섬유의 원천이며; 섬유는 기계적, 화학기계적, 반화학적 및 화학적 공정과 같은 펄프화 공정에 일반적으로 이용되는 임의의 방법에 의해 수득될 수 있다.

연질목의 예로서, 단지 예시를 목적으로, 대왕송, 짧은잎 소나무(shortleaf pine), 롭롤리 소나무(loblolly pine), 슬래쉬 소나무(slash pine), 남부 소나무, 검정 가문비나무, 백색 가문비나무, 잭 소나무(jack pine), 발삼 전나무, 미송(douglas fir), 서부 헴록, 아메리카 삼나무(redwood) 및 적색 삼나무를 들 수 있다. 경질목의 단지 예를 들기 위한 목적의 예로서, 포플러, 자작나무, 너도밤나무, 오크, 단풍나무, 유칼리나무 및 고무를 들 수 있다. 연질목 및 경질목 크라프트 펄프가 일반적으로 인성 및 파열강도를 위해 바람직하고, 재생 섬유, 설파이트 펄프 등과 같은 기타 펄프가 응용분야에 따라 사용될 수 있다. 각종 화학 공정을 이용하여 펄프 섬유를 백색으로 만들기 위해, 셀룰로오스 섬유를 표백할 수도 있다.

본 발명에 사용될 수 있는 합성 섬유의 비제한적인 예시 목적의 예로서, 레이온, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리올레핀, 이들의 공중합체 및 혼합물을 들 수 있다. 폴리에스테르의 비제한적인 예로서, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리테트라메틸렌 테레프탈레이트 및 폴리시클로헥실렌-1,4-디메틸렌 테레프탈레이트를 들 수 있다. 폴리아미드의 비제한적인 예로서, 나일론 6, 나일론 6/6, 나일론 4/6, 나일론 12, 나일론 6/10 및 나일론 12/12를 들 수 있다. 폴리올레핀의 비제한적인 예로서, 폴리에틸렌(비제한적으로 고밀도 폴리에틸렌, 중간 밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 등을 포함), 폴리프로필렌(비제한적으로 이소택틱 폴리프로필렌, 어택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌 등을 포함) 및 이들의 공중합체 및 혼합물을 들 수 있다. 앞에 열거한 것은 배타적인 것이 아니며 당업자는 다른 중합체의 혼합물 또는 공중합체가 사용될 수 있다는 것을 잘 인식할 것이다. 또한, 다성분 배열에서 상이한 중합체 섬유를 조합하는 섬유가 합성 섬유로 사용되도록 고려될 수도 있다.

SAM/섬유 웹 성분을 선택할 때 중요한 고려 사항은 섬유와 SAM 입자 또는 섬유의 상대적 크기이다. 이러한 관계는 섬유 길이 대 SAM 입자 또는 섬유의 직경비로 환산될 수 있다. 상기 비율이 너무 낮으면 섬유는 피복된 SAM의 인접한 입자 또는 개체의 상호 연결을 허용하기에 너무 짧은 경향이 있을 것이다. 그 비율이 너무 높으면, 섬유는 공정의 피복 단계에서 SAM을 피복하기에 너무 긴 경향이 있을 것이다. SAM 입자를 수반하는 한 바람직한 구현예에서 약 1:1 내지 약 50:1의 상기 비율이 사용된다. SAM 입자를 수반하는 또하나의 바람직한 구현예는 약 2:1 과 약 12:1 사이의 상기 비율을 사용한다. SAM 섬유를 수반하는 또다른 바람직한 구현예는 약 10:1 과 약 120:1 사이의 상기 비율을 사용한다.

당업자는 SAM/섬유 웹은 SAM/섬유 웹의 특정 바람직한 성질을 부여하기 위해 다른 첨가 물질을 함유할 수 있다는 것을 잘 인식할 것이다. SAM/섬유 웹의 부가적 성분의 비제한적인 예로서, 이산화 티탄 및 산화 철과 같은 안료, 제올라이트 및 활성탄소와 같은 냄새 흡수제, 및 실리카겔 및 분자체와 같은 건조제를 들 수 있다.

SAM/섬유 웹의 형성도 본 발명의 요소이다. 당업자는 웹을 형성하는 데 사용될 수 있는 가능한 방법이 다수 있음을 인식할 것이다. 웹은 형성된 웹이 각 배치 후에 제거되는 배치 공정으로 또는 연속 공정을 통해 제조될 수 있다. 연속 공정의 예는 형성된 웹의 연속적 흐름을 웹 형성 쳄버 외부로 이송하는 이동 콘베이어인 스크린 상에 웹을 펼치는 방법이다. 연속 웹 형성 공정의 한 유형의 예가 미국 특허 제 4,971,852 호(Hammond)에 개시되어 있다. 하나의 바람직한 구현예는 피복된 SAM을 고정 스크린 상에 취입하는 것을 수반한다.

본 발명의 SAM/섬유 웹은 SAM이 액체로 팽윤된 채로 형성된다. 한 구현예에서 SAM은 SAM을 섬유로 피복하는 공정 이전 또는 그 도중에 흡수된 액체로 팽윤된다. 기타 가능한 구현예는 SAM이 팽윤되지 않고 피복되거나 SAM이 피복 후 팽윤된 액체를 상실하는 예를 포함한다. 상기 기타 구현예를 이용한 본 발명의 SAM/섬유 웹을 제조하는 하나의 방법은 SAM을 피복 후 및 웹 형성 전에 액체로 팽윤시키는 것이다.

SAM이 팽윤되는 적절한 정도, SAM 1 그램 당 흡수된 액체의 그램 수로 환산된 값은 여러 가지 요인에 따라 변할 수 있다. 이어지는 흡수된 액체의 제거 도중 피복된 SAM의 인접한 입자 또는 개체 사이에 결합을 형성하게 하도록 웹 형성 시에 SAM이 충분히 팽윤되는 것이 중요하다. 적어도 SAM을 증류수로 팽윤시키는 구현예에서는, 웹 형성 시 약 0.5 g/g보다 큰 값으로 팽윤된 SAM으로 형성된 웹이 보다 낮은 SAM 팽윤 정도로 형성된 SAM/섬유 웹보다 SAM 이동에 대한 민감성이 훨씬 낮은 것으로 나타났다. 많은 SAMs는 200 g/g 또는 그보다 높은 값까지 팽윤될 수 있다. 그러나 SAMs는 그 한계에 가깝게 팽윤될 경우 상당히 연화되는 경향이 있다는 것이 관찰되었다. 표면의 연화는 SAM로 하여금 형태를 잃게 할 수 있다. 당업자는 상기 입자를 그 한계에 가깝도록 팽윤시킴으로써 야기되는 이러한 형태의 상실을 피하는 것이 바람직한 구현예를 잘 알 수 있을 것이다.

팽윤 정도의 추가적인 한계는 이상에 더 상세히 논한 두가지 SAM의 형태, 코어-외피 입자 및 구배 가교 입자와 관련된 요인일 수 있다. 입자의 더 고도로 가교된 영역을, 이 영역에서 본래의 모습의 상실을 초래할 정도로 팽윤시키는 것을 피하는 것이 바람직하다. 적어도 어떤 종류의 코어-외피 입자 및 구배 가교 입자에 있어서, 약 40 g/g 을 초과할 때 외피의 본 모습의 상실이 관찰되었다.

전술한 문단에서 지적한 고려와는 별도로, 팽윤의 정도는 필적하는 요소들의 균형을 맞춤으로써 결정되어야 한다. 보다 높은 팽윤 정도는 흡수된 액체의 제거 도중 SAM의 보다 큰 수축 정도를 초래할 것이며 따라서 SAM의 인접한 입자 또는 피복된 개체에 부착된 섬유의 감쌈 또는 엉킴을 초래하는 것으로 생각되는 주름잡힘의 기회가 더 많아진다. 한편, 더 많은 물을 가하는 것은 더 많은 물이 제거될 필요가 있을 것임을 의미한다. 추가의 물은 웹 형성 후 SAM의 수축을 위하여 물 제거의 과정(예를 들어, 물을 증발시키는 경우, 더 높은 온도에서 및/또는 더 긴 건조 시간 동안 건조시킴)에 변화를 필요로 할 수 있다. 당업자는 팽윤의 특정 정도를 선택하는 것은 공정의 특이성, 수반되는 특정 물질 및 개별 구현예의 제조 목적을 고려할 필요가 있음을 인식할 것이다.

SAM을 팽윤시키는 데 사용되는 액체는 사용된 SAM에 의해 쉽게 흡수되고 상기 언급된 바람직한 팽윤 정도를 얻을 수 있는 것이어야 한다. 바람직한 한 구현예는 SAM을 팽윤시키기 위해 증류수를 사용한다. 또다른 바람직한 구현예는 수도물을 사용한다.

본 발명의 SAM은 섬유로 피복된다. 피복은 당 기술 분야에 공지된 각종 혼합 기술에 의해 수행된다. 이들은 비제한 적으로, 혼합, 수동 혼합, 혼련기-혼합, 및 공기 교반 쳄버 또는 유동 상 같은 공기 현탁 중에 성분을 함께 넣는 것을 포함한다. 한 바람직한 구현예에서, 피복은 섬유와 팽윤된 SAM을 공기 교반 중에 혼합함으로써 SAM 팽윤 후에 일어난다. 상기 구현예는 어떤 기계적 혼합 기술에서 SAM의 입자 또는 개체가 함께 뭉쳐 SAM의 덜 균일한 분포를 갖는 웹을 형성하는 경향을 감소시키므로 바람직한 것으로 생각된다.

웹 형성 후, 물을 SAM으로부터 제거하여 피복된 SAM의 인접한 입자 또는 개체 사이의 결합 형성을 초래하는 것으로 생각되는 SAM의 수축을 허용하게 한다. 한 바람직한 구현예는 물을 증발하도록 하는 것을 수반한다. 상기 구현예는 실온에서 송풍 건조 또는 보다 높은 온도에서의 빠른 건조를 이용할 수 있다. 당업자에게는 여러 가지의 열 건조 방법이 공지되어 있다.

본 발명의 웹을 제조하는 한 구현예에서, SAM은 팽윤된 SAM과 함께 섬유를 건조 혼합함으로써 섬유로 피복된다. 다음 SAM/섬유 웹은, 상기 복합재료가 액체로 팽윤된 상태에서 피복된 SAM으로부터 형성된다. 마지막으로, SAM은 건조되어 팽윤을 감퇴시킨다. 도 1을 참고하면, 이 구현예에서 피복은 공기 교반 쳄버(10)에서 일어난다. SAM 입자들(20)은 쳄버에 도입되기 전 SAM 1 그램 당 증류수 10 그램 (g/g)으로 팽윤된다. 다음 입자들(20)은 공기 교반 쳄버(10) 중 구멍(40)을 통하여 섬유(30)와 함께 도입된다. 공기 교반은 쳄버의 측면 주위에 균일하게 위치하며 회전 펄스 밸브(도시하지 않음)에 의해 발생되는 펄스를 이용하여 간헐적으로 발사되는 다수의 공기 분출구(50)를 구비한다. 다음 섬유(30)을 상기 팽윤된 입자(20)에 피복하여 피복된 입자(60)를 형성한다. 다음, 피복된 입자(60)를 공기 교반 쳄버(10)의 바닥(70)에 있는 구멍들(72)을 통해 스크린(90)이 위치한 웹 형성 쳄버(80) 내로 통과시킨다. 스크린(90) 아래의 쳄버(110)에 위치한 구멍(100)은 진공을 주어 공기 교반 쳄버(10) 및 웹 형성 쳄버(80) 모두에 음의 압력이 유지되도록 한다. 진공은 피복된 입자(60)를 공기 교반 쳄버(10)의 바닥(70)을 통해 당기는 역할을 하며 또한 피복된 입자(60)를 스크린(90) 위로 보내어 웹(120)을 형성하게 하는 역할을 한다. 다음 수득되는 웹(120)을 대류 건조기(도시되지 않음), 송풍 건조 또는 이들의 조합에서 완전히 건조시킨다. 여기에서 사용된 "건조된"이란 SAM에 흡수된 물 전부를 증발시키도록 하는 것을 의미한다. 공기 교반 쳄버(10) 및 웹 형성 쳄버(80)를 모두 포함하는 전체 장치는 용기의 구멍이 공기 교반 쳄버 내의 구멍(40) 및 진공을 얻는 구멍(100) 뿐이도록 플렉시유리(plexiglass) 용기(도시되지 않음) 안에 선택적으로 둘러싸일 수 있다.

공기 교반 쳄버(10) 내에서의 체류 시간은 입자가 피복되는 정도를 결정한다. 당업자는 노즐(50)의 수와 위치, 노즐(50)을 통한 공기의 유량, 관 구멍(100)을 통해 두 쳄버 상에 가해지는 진공, 및 공기 교반 쳄버(10) 의 바닥(70)에서 구멍(72)의 크기 및 수를 변화시킴으로써 개시된 구현예에서 체류 시간을 조절할 수 있다. 일반적으로 체류 시간은 원하는 피복을 허용하기 충분하도록 긴 시간이어야 한다. 30초 미만의 체류 시간은 일반적으로 SAM의 충분한 피복을 허용하지 못하는것으로 관찰되었다. SAM의 너무 장시간의 피복은 제조 시간을 증가시키고 SAM의 구조적 손상을 일으킬 수 있거나, SAM/섬유 웹의 형성 전에 SAM을 건조시킬 수 있다. 한 바람직한 구현예는 약 1 분 내지 약 5 분 사이의 체류 시간을 수반하였다. 또다른 바람직한 구현예는 약 3 분의 체류 시간을 수반하였다.

본 발명의 웹을 포함하는 흡수 물품이 본 발명의 또하나의 요소이다. 흡수성 물품의 비제한적인 예로서, 기저귀, 훈련용 바지, 성인용 실금 제품, 여성 생리용품 및 흡수성 닦개를 들 수 있다. 흡수성 웹을 이용하여 흡수성 물품을 제조하는 여러가지 방법이 당 분야에 공지되어 있다. 당업자는 그러한 공지의 방법이 본 발명의 웹을 이용하여 흡수성 물품을 제조하는 데 사용될 수 있음을 잘 인식할 것이다.

SAM 이동에 대한 SAM/섬유 웹의 민감성은 여기에서 "진동 시험(Shakeout Test)"이라고 칭하는 과정을 이용하여 측정될 수 있다. 진동 시험은 제어된 방식으로 웹 시료를 교반하고 시료로부터 웹 질량의 총 손실을 측정하는 것을 수반한다. SAM/섬유 웹의 시료는 약 0.2 g/cm³의 밀도를 갖는 직경 3 인치의 원형으로 제조된다. 시료의 밀도는 시료의 두께를 증감함으로써 상기 값을 얻도록 조절될 수 있다. 두께는 시료를 열을 가하지 않고 압축함으로써 감소될 수 있다. 두께는 웹을 분열시키는 기계적 방법을 이용하여 증가될 수 있다. 시료를 기계적으로 분열시키는 방법의 한 예는 시료를 여러 위치에서 손으로 반복하여 구부리는 것이다.

진동 시험은 도 5 및 도 6에 나타낸 장치를 이용하여 수행된다. 장치는 타일러 사(W.S. Tyler Inc.)로부터 시판되는 모델 # RX-24 휴대용 체 진동기(PORTABLE SIEVE SHAKER)(이후 "RX-24"라 함)를 개조하여 구성되었다. 도 3은 개조하지 않은 RX-24를 나타내고, 도 4는 도 3에 도시된 장치의 유도 프레임(guide frame) 부위를 나타낸다. 이제 도 3과 도 4를 참고하면, RX-24의 진동 단위(130)는 체 바닥(140)을 진동시키는 모터를 포함한다. RX-24는 직경이 0.3125 인치인 강철 막대로 구성된 유도 프레임(150)(Tyler 모델 번호 R-445)을 포함한다. 제조 시에 유도 프레임(150)의 말단 끝은 그들이 체 바닥(140) 상의 두 개의 원형 구멍(160)에 삽입되어 너트 또는 나사 캡(170)으로 제자리에 고정될 수 있도록 구성된다. 구멍들(160)은 체 바닥(140)을 통해 수직 축 상에 천공된다. 유도 프레임(150)의 두 말단 끝은 체 바닥(140) 상의 구멍들(160)과 함께 9와 1/4 인치 떨어져서 위치한다. 제조시의 유도 프레임(150)은 18.75 인치의 높이를 갖는다. 상기 끝 위의 선으로부터 반대쪽 말단에서, 유도 프레임은 u-형 굴곡(180)을 포함하는 일련의 굴곡으로 형성된다. 그 일련의 굴곡에서, 각 끝은 또다른 길이(200)로 65도 굴곡(190)을 갖는다. 그 길이(200)는 3과 7/16 인치의 수평 거리에 대한 대각선 경로를 따라 또다른 115도 굴곡(210)으로 연속된다. 다음 두 개의 끝은 u-형 굴곡(180)을 형성하며, 거기에서 끝이 연결된다. 상기 u-형 굴곡(180)의 내부 치수의 폭, 즉 도 4의 수평 치수는 1.0925 인치이다. 상기 u-형 굴곡 (180)의 바닥에서 유도 프레임의 중심선은 각 끝에서 가장 가까운 굴곡(210)에서의 최고점에서 유도 프레임의 중심선으로부터 2 인치 거리이다.

도 3을 참고 하면, RX-24는 또한 진동 단위(130)에 부착된 경직 강철로 구성된 3/4" 직경의 금속 막대(300)를 포함한다. 상기 3/4" 금속 막대(300)는 RX-24에 의해 직접 진동되지 않고, 안정성을 부여하는 역할을 한다. 상기 3/4" 금속 막대(300)는 수직으로 진행되고, 굴곡(310) 후에 수평으로 진행되도록 단위의 정면을 향하여 90°굴곡(310)을 갖는다(도 6에 도시함). 상기 막대(300)는 막대의 수평 길이의 중심선이 진동 단위(130)의 표면 위로 19와 1/4 인치가 되도록 하는 길이를 갖는다. 막대(300)는 체 바닥(140)의 바로 위의 위치에서 끝난다. 막대(300)의 말단에 플라스틱 원형 구조를 갖는 유도장치(320)가 부착된다. 유도장치(320)의 축은 막대(300)에 부착되어 있으며, 직경이 1과 3/4 인치이고 폭이 5/8 인치이다. 유도장치(320)는 유도 장치(320)의 원주를 따라 3/8 인치 깊이의 얕은 홈을 갖는 가는 실패 또는 도르래와 유사한 형태를 갖는다.

RX-24의 모터는 체 바닥(140)을 수직으로 약 7/16 인치, 및 수평으로 약 11/32 인치 진동시킨다. 수평 이동은 유도 프레임(150)의 상부 길이(200)의 수평 치수에 거의 평행이다. 즉, 유도 프레임(150)의 상부 길이(200)는 수평 및 수직 성분을 모두 갖는 벡터로 이동하고, 상기 체 바닥(140)의 수평 이동은 그 수평 성분에 평행이다. u-형 굴곡(180)(도 4에 도시함)은 상기 유도장치(320)가 유도 프레임(150)에 대한 움직임의 정도를 제한하는 역할을 하도록 유도장치(320)의 홈에 위치함으로써, 유도 프레임(150)이 교반될 수 있는 정도를 제어한다.

진동 시험은 체 진동기가 일반적으로 사용되는 방식과는 달리 RX-24를 사용하므로 개조된 RX-24를 사용한다. RX-24와 같은 체 진동기는 일반적으로 고체를 크기로 분류하기 위해 사용된다. 스크린을 함유하는 하나 또는 그 이상의체(sieve)가 유도 프레임(150)의 두 수직 끝에, 각 스크린이 바닥에 평행하고 각 스크린의 한 말단에 부착된 유도 프레임(150)의 각 수직 끝에는 수직이도록 부착된다. 고체가 3 가지 이상의 카테고리로 분류되어야 할 경우에는 상이한 메쉬 크기를 갖는 다수의 스크린이 부착된다. 미립자들을 체(둘 이상의 체가 사용될 경우 맨 위의 체)에 넣는다. 다음 모터가 체 바닥(140)을 흔들고, 고체는 그들이 각 스크린을 통하여 통과하기 충분히 작은지 여부에 기초하여 분류된다.

상기 진동 시험에 사용하기 위해, RX-24는 웹 시료를 흔들도록 및 진동 도중 소실된 웹의 질량을 기초로 SAM 이동에 대한 웹의 민감성을 결정할 수 있도록 개조된다. 상기 개조는 유도 프레임(150)를 변화시키는 것을 수반한다. 이제 도 5 및 도 6을 참고하면, 개조된 유도 프레임(150a)은, 그 끝이 65도 굴곡(190a) 아래에 단지 7/8 인치의 길이를 갖도록 잘려 있다. 상기 끝의 잘린 말단은 상부 연결 바(220)에 용접되어 있다. 상부 연결 바(220)는 길이 22 인치의 경직 강철로 되어 있고, 단면은 직사각형이다. 부착 시에, 상부 연결 바(220)는 바의 장축에 수직이고 수직 두께가 1/2 인치인 1 인치 치수의 수평 두께를 갖는다. 제 자리에 용접될 때, 상기 개조된 유도 프레임(150a)는 상부 연결 바(220)의 중앙 9와 1/4 인치 위에 위치한다. 상부 연결 바(220)는, 수직 축 상에서 진행되며 상부 연결 바(220)의 각 말단으로부터 3/4 인치 위치에 있는 점에 중심을 둔 두 개의 원형 구멍(도시하지 않음)을 포함한다. 경직 강철로 만들어지고 5/16 인치의 직경을 갖는 수직 막대(240)가 상기 상부 연결 바(220) 상의 상기 원형 구멍(도시되지 않음) 내에 삽입된다. 수직 막대(240)의 말단은 꿰어져 있고, 상부 연결 바(220)와 상기 수직막대(240)의 교차부분은 너트 또는 나사 캡(230)을 상부 연결 바(220)와 아래 및 위에서 상기 수직 막대(240) 상에 꿰어 고정되어 있다. 상부 연결 바(220)와 동일한 치수 및 조성을 갖는 하부 연결 바(250)가 상부 연결 바(220)가 부착된 것과 같은 방식으로 수직 막대(240)의 반대 말단에 부착되어 있다. 두 연결 바(220, 250)의 부착 후, 상기 두 연결 바(220, 250) 사이의 수직 거리는 15와 1/2 인치 길이이다. 다음, 와이어 스크린(260)이 각각의 수직 막대(240)에 부착된다. 와이어 스크린(260)은 스크린에 약 7/16 인치 폭의 정사각 구멍을 형성하기 위해 약 1/2 인치 떨어져 위치한 0.0625 인치 직경의 강철 와이어로 구성되어 있다. 와이어 스크린(260)의 와이어는 와이어 스크린(260)을 흔들거나 이동할 경우에도 분리되지 않도록 접합부에서 서로 연결되어 있다. 와이어 스크린의 약 0.9 인치 높이를 갖는 수직 날은 와이어 스크린(260)의 모서리 주위로 진행된다. 와이어 스크린(260)이 상기 하부 연결 바(250) 위 7과 1/2 인치 위치에서 각각의 수직 막대(240)에 부착되어 있다. 외경이 0.62 인치이고, 내경이 0.34 인치, 그리고 길이가 5/16 인치인 두 개의 스텐레스 스틸 둥근 막대(270, 280)가, 상기 둥근 막대(270, 280)의 개방 말단이 둥근 막대(270, 280)의 상부 및 하부 표면 상에 있도록 각각의 부착점에서 와이어 스크린(260)에 결합되어 있다. 상부 둥근 막대(280)는 하부 둥근 막대(270)보다 1/4 인치 높은 위치에 있다. 와이어 스크린(260)은 둥근 막대(270, 280)를 통하여 수직 막대(240)를 진행시키고, 상기 상부 둥근 막대(280)의 벽을 통하여 반경 경로로 진행되는 꿰어진 구멍을 통해서 스텐레스 스틸 나사(290)를 구동시킴으로써 수직 막대(240)에 조여지고, 수직 막대(240)의 표면에 대하여 단단히고정됨으로써 와이어 스크린(260)을 제자리에 유지시킨다. 와이어 스크린(260)은 수평 면에 배향되고 연결 바(220, 250)의 장축에 평행한 수평 치수로 20 인치 길이이며, 연결 바(220, 250)의 장축에 수직인 수평 치수로 14와 1/2 인치 길이이다. 와이어 스크린(260)은 연결 바(220, 250)의 장축에 수직인 수평 차원으로 진행되는 모서리를 따라, 와이어 스크린(260)의 한 구석으로부터 4와 1/2 인치의 위치에서 수직 막대(240)에 단단히 조여진다. 하부 연결 바(250)는 상기 연결 바를 통해 수직 축을 따라 진행되는 두 개의 원형 구멍(284)을 함유하며, 그 중심은 하부 연결 바(250)의 중앙 9와 1/4 인치의 끝점에 있다. 하부 연결 바(250)는 두 개의 나사를 구멍(284) 및 두 개의 구멍(160)(도 5 및 도 6에는 도시되지 않음; 도 3에 도시됨)을 통해 체 바닥(140) 상에 삽입함으로써 체 바닥(140)에 부착된다. 나사는 너트 또는 나사 캡에 의해 제자리에 고정될 수 있다. 너트 및 나사 캡은 연결부 또는 부착부에 임의의 이동을 막을 수 있도록 선택 및 부착된다.

전술한 문단에서 기재한 유도 프레임의 변화 외에는, 진동 시험을 수행할 목적으로 RX-24의 추가의 요소들이 개조되지는 않는다. 도 3에 나타낸 숫자와 동일한 도 5와 도 6에 나타낸 숫자들은 개조되지 않은 RX-24의 요소들을 의미한다.

개조된 RX-24는 단위의 작용에는 영향을 미치지 않고 견고한 절연 및 다른 보호를 제공하는 역할만 하는 캐비넷(도시되지 않음) 안에 수납된다. 선택적으로 진동 도중 스크린으로부터 떨어지는 임의의 물질을 수거하기 위해 스크린 밑의 위치에 트레이, 수반 또는 유사한 물품(도시되지 않음)이 배치될 수 있다. 사용되는 임의의 그러한 트레이, 수조 또는 유사한 물품은 진동되는 부분의 움직임에 영향을주지 않도록 하는 위치에 놓여져야 한다.

상기 개조된 RX-24를 사용하는 진동 시험을 수행하기 위해, 웹은 개조된 RX-24 상의 와이어 스크린(260) 위에 수평적으로 편평하게(즉, 바닥에 평행하게) 놓여진다. 다음 RX-24는 2 분 동안 분당 약 520 사이클의 진동수로 웹을 진동시킨다. 들어올리거나 취급을 용이하게 하기 위해 웹의 위 또는 아래에 임의의 화장지 시트를 놓은 경우, 그 시트는 진동 이전에 제거된다.

상기 시험의 진동 부분을 마친 후, SAM/섬유 웹의 총 잔류 질량을 스크린 상에 놓였을 때의 질량과 비교함으로써 질량 손실을 결정한다. 구체적으로는,

질량 손실(％) = 100％ x ((M₀- M_end) ÷ M₀)

상기 식 중,

M₀= 시험 전 웹의 질량 (g)

M_end= 시험 후 잔류하는 웹의 질량 (g)

SAM/섬유 웹의 손실 질량은 일반적으로 스크린의 구멍을 통해 떨어진다. 스크린 상에 남아 있는 임의의 질량은 남아 있는 웹 질량으로 계산된다.

위에서 구체적인 형태의 장치를 이용하여 진동 시험을 수행하는 하나의 바람직한 방법을 상세히 기술하였으나, 당업자는 웹에 적용되는 교반이 상기 개시된 진동 시험에 의해 이루어진 것과 웹 손실 면에서 같은 결과를 초래할 동등한 시험을 허용할 다른 장치를 준비하는 것이 가능하다는 것을 잘 인식할 것이다. 따라서 진동 시험의 범위는 웹 손실을 결정하기 위한 임의의 동등한 시험 방법을 포함할 것이다.

실시예 1

도 1의 장치를 이용하여 직경 3 인치의 SAM/섬유 웹을 제조하였다. 가교되고 부분적으로 중화된, 300 내지 600 미크론 범위의 직경을 갖는 소듐 폴리아크릴레이트 SAM 입자가 웹을 형성하기 위해 사용되었다. 스톡하우젠 사(Stockhausen, Inc.)에서 시판되는 FAVOR^(R)880 입자를 이 실시예에 사용하였다. 피복에 앞서 입자를 10 g/g까지 증류수로 팽윤시켰다. 본 실시예에서 팽윤은 입자를 용기 중에서 10 g/g 까지 입자를 팽윤시키는 데 필요한 양의 물과 혼합하고 상기 혼합물을 함유하는 용기를, 입자가 전체 부피의 물을 흡수할 때까지 손으로 서서히 휘저어줌으로써 수행되었다. 일단 입자가 상기 부피의 물을 완전히 흡수하면, 건조 섬유 중량을 기준으로 16％의 경질목 및 84％의 연질목의 펄프 함량을 갖는 목재 펄프 섬유와 함께 상기 팽윤된 입자를 즉시 공기 교반 쳄버 내로 도입하였다. 알리안스 사(Alliance Forest Products)로부터 시판되는 CR-1654 섬유를 본 실시예에 사용하였다.

본 실시예에서 공기 교반 쳄버는 스텐레스 스틸로 만들어졌고 4와 3/4 인치의 수평 원형 직경을 갖는 높이 6 인치의 원통형이었다. 쳄버의 바닥으로부터 5/8 인치의 높이에서 쳄버의 원주를 따라 균일하게 위치된 총 8 개의 펄스 분출구(pulse jet)가 있었다. 각 공기 분출구는 5/64 인치의 구멍 직경을 갖는 노즐로 맞추어졌다. 약 25 파운드/제곱 인치의 압력이 분출에 적용되었다. 상기 분출을 위한 압축된 공기 원이, 상기 분출구(50)이 특정한 순서로 펄스를 주도록 배열된 회전 펄스 밸브(도시되지 않음)를 통해 공급되었다.

이제 교반 쳄버(10)의 수평 단면도인 도 2를 참고하면, 밸브(도시되지 않음)는 분출구(50a) 및 (50b)가 동시에 펄스를 발생시킨 다음 분출구(50g)와 (50h)가 동시에 펄스를 발생시키고, 이어서 분출구(50c)와 (50d)가 동시에 펄스를 발생시키고, 이어서 분출구(50e)와 (50f)가 동시에 펄스를 발생시킨 다음, 분출구(50a) 및 (50b)의 동시 펄스로 시작하여 같은 순서로 반복되는 방식으로 배열되었다. 회전식 펄스 밸브(도시되지 않음)가 각 분출구 쌍이 분 당 약 20 회 펄스를 발생시키도록 더 배열되었다. 쳄버의 바닥은 쳄버 바닥의 중심 2와 3/8 인치를 차지한 원형 공간을 덮는 69 개의 둥근 구멍을 포함하였다. 상기 구멍은 직경 7/32 인치였고 5/16 인치 떨어진 중심 상에 정사각 열(즉, 격자) 패턴으로 배치되어 한 열에서 인접한 구멍들 사이에 금속의 3/32 인치를 남겼다. 가해진 진공은 도 1에 나타낸 구멍(100)에서 측정할 때 물 1.5 인치였다. 상기 변수를 사용하여, 3 분의 체류 시간이 수득되었다.

다음 공기 교반 쳄버로부터 꺼낸 피복된 입자들을 배치 공정에서 SAM/섬유 웹으로 펼치었다. 웹 형성 쳄버는 높이 1과 1/4 인치, 직경 3 인치의 원통형 쳄버였고, 형성된 SAM/섬유 웹도 3 인치 직경을 갖는 원판으로 성형되었다. 쳄버의 바닥에 사용된 스크린은 U.S. 체 시리즈 100 메쉬였다. 섬유 및 입자의 합한 질량이 그러한 웹에 대하여 사용되었다. 배치 공정은 사실상 모든 입자가 웹으로 뽑아질때까지 진행되었다. 개시된 구현예에서, 이것은 SAM과 섬유를 공기 교반 쳄버에 도입한 후 약 3 분 후에 완결되었다.

각 시료에 대하여, 웹 형성 후 시료를 들어올리고 취급하기 용이하도록 공정의 개시에 앞서 웹 형성 쳄버 내의 스크린 위에 화장지 시트를 놓았다. 스크린을 통한 공기의 흐름을 실질적으로 저해하지 않도록 충분히 다공성인 화장지를 사용할 필요가 있었다. 상기 실시예에서 9.8 파운드 화이트 포밍 티슈(White Forning Tissue, American Tissue Inc. 시판)를 사용하였다. "9.8 파운드"란 화장지가 2880 제곱 피트 당 9.8 파운드의 기본 중량을 갖는다는 사실을 의미한다.

1.82 g 건조 중량의 SAM 및 섬유의 합한 질량을 사용하여 제곱 미터 당 400 g의 건조 중량을 갖는 웹이 제조되었다. 그러나, 공기 교반 쳄버 내로 도입할 당시 SAM은 SAM 1 g 당 10 g의 물을 함유하도록 팽윤되었다. 예를 들면, 중량으로 50％ 섬유 및 50％ SAM을 함유하는 웹은 건조 중량으로 각각 0.91 g의 SAM과 섬유를 함유할 것이다. SAM은 교반 쳄버 내로 도입될 때 9.1 g의 물을 함유할 것이나, 따라서 그 때에 10.01 g의 질량을 가질 것이다.

웹 형성이 완료되면, 얻어진 웹을 들어올리고 취급하기 쉽도록 첫번째 화장지 시트와 같은 종류의 두번째 화장지 시트를 수득된 웹 위에 놓고, 손으로 살짝 눌렀다. 다음 60℃의 온도에서 적어도 3 시간 동안 대류 건조기 중에 놓거나, 60℃ 온도의 상기 건조기에 적어도 2 시간 동안 놓고 시료를 적어도 24 시간 동안 송풍 건조시킴으로써 웹을 완전히 건조시켰다. 건조 및 냉각 후, 열을 가하지 않고웹을 압축하여 약 0.2 g/cm³의 밀도를 갖게 하였다. 프레드 사(Fred S. Carver, Inc.)에서 제조한 모델 #2833 프레스가 웹을 압축하는 데 사용되었지만, 당업자는 광범위한 프레스 및 유사 장치가 이 목적으로 사용될 수 있음을 잘 인식할 것이다. 원하는 밀도를 얻기 위해 연속적인 압축이 사용될 수 있다. 밀도는 각각의 연속적인 압축 후 웹의 두께를 측정하고 웹 질량 및 직경을 이용하여 밀도를 산출함으로써 결정되었다.

웹은 건조 중량으로 60％, 70％, 80％ 및 90％ SAM 함량 및 나머지 건조 중량을 구성하는 섬유로써 제조되었다. 당업자는 다른 섬유, SAM의 다른 형태 및 조성, 그리고 SAM과 섬유의 다른 백분율을 이용하여 만들어진 웹이 상기 구현예에서 작용을 할 수 있으며, SAM 및 섬유와 함께 여타 성분을 함유하는 본 발명의 웹이 상기 구현예에 의해 만들어질 수 있음을 잘 인식할 것이다.

비교예 1

비교를 위해, SAM이 공정 도중 어느 시점에서도 어떤 액체로도 팽윤되지 않는 것은 제외하고는 실시예 1에 기재된 상세한 구현예를 이용하여 웹을 형성하였다.

실시예 2

건조 중량으로 60％, 70％, 80％ 및 90％의 SAM 함량을 갖는 실시예 1에서 제조된 시료, 및 건조 중량으로 60％, 70％, 80％ 및 90％의 SAM 함량을 갖는 비교예 1에서 제조된 시료에 대하여 진동 시험을 수행하였다. 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

진동 시험 도중 웹 손실

SAM 함량	실시예 2	비교예 1
60％	3％	26％
70％	4％	57％
80％	1％	82％
90％	1％	--^*
^*90％ SAM 함량에서의 비교예 1은 충분한 구조적 완전성을 나타내지 않아서 스크린에 의해 제공된 구조적 보강이 없이는 그 모양을 실질적으로 유지하게 할 수 없었으므로, 웹을 움직이기 위해 어떤 시도를 가했을 경우에 붕괴되었다.

비교예 2

웹 형성 시 팽윤되지 않은 피복된 입자를 사용하여 형성된 웹과 비교하기 위해서, 웹 형성에 앞서 건조된 피복 SAM을 사용하여 웹을 형성하였다. 장치로부터 웹 형성 쳄버(80)를 제거한 것 외에는 실시예 1에 기재된 방법 및 상세한 구현을 이용하여 피복된 SAM을 먼저 제조하였다. 상기 변법은 공기 교반 쳄버(10) 내의 구멍(40) 및 진공을 가하는 구멍(100)만이 플렉시유리 용기 내의 유일한 구멍이도록 플렉시유리 용기(도시되지 않음)에 의해 둘러싸인 도 1의 구현예에 수행되었다. 상기 배열은 공기 교반 쳄버(10)의 바닥(70)에 있는 구멍(72)을 통하여 진공이 공기 및 피복된 입자(60)를 끌어당기는 것을 보장하였다. 구멍(72)를 통하여 피복입자가 떨어질 때 그들을 수집하고 그 입자들이 진공을 가하는 구멍(100) 내로 끌려오는 것을 막기 위하여 구멍(72) 및 진공을 가하는 구멍(100) 사이에 9.8 파운드 화이트 포밍 티슈(American Tissue Inc.로부터 시판)를 놓았다. 다음 피복된 입자를 실시예 1의 건조 방법을 이용하여 완전히 건조시켰다.

다음 피복되고 건조된 입자로부터 웹이 형성되었다. 이는 웹 형성 쳄버(80)를 공기 교반 쳄버(10) 및 도 1에 나타낸 진공을 가하는 구멍(100)에 재부착시킴으로써 수행되었다. 피복 및 건조된 SAM 입자를 실시예 1에 기재된 펄스 분출구 및 진공 작동을 갖는 공기 교반 쳄버(10) 내의 구멍(40) 내로 삽입시켰다. 팽윤된 입자(20) 및 섬유(30)의 혼합물 대신 구멍(40) 내로 피복 및 건조된 입자가 삽입된 사실 외에는, 웹 형성 단계의 과정들은 실시예 1에서 입자를 피복하고 웹을 형성하는 데 사용된 방법과 동일하였다.

건조 중량으로 60％, 70％, 80％ 및 90％의 SAM 함량을 갖는 시료에 대하여 진동 시험을 수행하였다. 결과를 표 2에 나타낸다.

실시예 3

피복된 SAM을 피복 후 건조시킨 다음 웹 형성 이전에 다시 팽윤시킨 것을 제외하고는 실시예 1에 기재된 상세한 구현을 이용하여 웹을 형성하였다. 비교예 2에 기재된 피복 방법을 이용하여 입자를 웹으로 형성하지 않고 피복하였다. 다음 피복된 입자를 실시예 1의 건조 방법을 이용하여 완전히 건조시켰다.

건조가 완결된 후, 입자를 다시 증류수로 팽윤시켰다. 팽윤은 상기 피복된 입자를 그 입자들이 10 g/g로 팽윤되는 데 필요한 양의 물과 용기 중에서 혼합하고, 상기 입자가 물의 전체 부피를 흡수할 때까지 상기 혼합물을 함유하는 용기를 손으로 서서히 휘저음으로써 수행된다.

일단 상기 입자들이 상기 부피의 물을 완전히 흡수하면, 상기 팽윤 및 피복된 입자를, 이제 피복 쳄버(80)이 도 1에 도시된 공기 교반 쳄버(10) 및 진공을 가하는 구멍(100)에 재부착된, 도 1에 도시된 장치에 즉시 도입하였다. 팽윤된 입자(20) 및 섬유(30)의 혼합물 대신 구멍(40)에 이미 피복 및 팽윤된 입자를 삽입하는 사실을 제외하고는, 웹 형성 단계의 방법은 실시예 1에서 입자를 피복하고 웹을 형성하기 위해 사용했던 방법과 동일하였다.

시험은 건조 중량으로 60％, 70％, 80％ 및 90％의 SAM 함량을 갖는 시료에 대하여 수행되었다. 결과를 하기 표 2에 나타낸다.

진동 시험 도중 웹 손실

SAM 함량	실시예 3	비교예 2
60％	3％	9％
70％	4％	15％
80％	1％	17％
90％	2％	58％

본 명세서가 그 구체적인 구현예에 관하여 상세하게 기재하였으나 당업자는 전술한 내용을 이해함으로써 이들 구현예에 대한 변화, 변법 및 동등물을 쉽게 생각해낼 수 있음이 인정될 것이다. 따라서 본 발명의 범위는 첨부된 청구범위 및 그에 대한 임의의 동등물로 평가되어야 한다.

Claims

적어도 일부의 섬유가 웹 형성 이전에 초흡수성 물질 상에 피복되고,

상기 초흡수성 물질이 흡수되어 있는 액체를 함유한 채로 웹이 형성되며,

상기 초흡수성 물질에 흡수된 액체의 적어도 일부는 웹 형성 후 제거되는, 초흡수성 물질과 섬유를 포함하는 웹.
제 1 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
제 1 항에 있어서, 상기 액체의 제거가 액체의 증발을 초래하거나 허용하는 것을 포함하는 웹.
제 3 항에 있어서, 상기 형성된 웹이 액체의 증발을 촉진하는 조건에 더 노출된 웹.
제 4 항에 있어서, 상기 액체의 증발을 촉진하는 조건이 상승된 온도를 포함하는 웹.
제 1 항에 있어서, 상기 액체가 물을 포함하는 용액 및 혼합물로부터 선택된 웹.
제 1 항에 있어서, 상기 액체가 증류수를 포함하는 웹.
제 1 항에 있어서, 웹 형성 시 상기 초흡수성 물질에 존재하는 흡수된 액체의 양이 초흡수성 물질 1 그램 당 상기 액체 약 0.5 그램 이상인 웹.
제 8 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
제 1 항에 있어서, 상기 섬유가 목재 펄프 섬유를 포함하는 웹.
제 1 항에 있어서, 상기 섬유와 초흡수성 물질을 공기 교반 중에 조합함으로써 섬유가 초흡수성 물질 상에 피복된 웹.
제 1 항에 있어서, 상기 웹이 피복된 초흡수성 물질을 표면 상에 침착시킴으로써 형성된 웹.
제 1 항에 있어서, 상기 웹이 상기 섬유 및 초흡수성 물질 외에도 1종 이상의 섬유, 입자, 물질 또는 이들의 조합을 더 포함하는 웹.
제 1 항에 있어서, 상기 초흡수성 물질이 입자를 포함하는 웹.
제 14 항에 있어서, 입자의 적어도 일부는 1종 이상의 초흡수성 물질을 포함하는 외부 층, 및 외부 층의 초흡수성 물질과는 상이한 1종 이상의 다른 종류의 초흡수성 물질을 포함하는 내부 코어를 포함하는 웹.
제 14 항에 있어서, 입자의 적어도 일부는 입자의 외부 표면에서 입자의 중심으로 진행되면서 가교가 점차적으로 감소되는 경향을 나타내는 SAM으로 이루어진 웹.
건조 중량으로 약 60％ 이상의 초흡수성 물질 함량을 포함하고, 진동 시험을 수행할 때 약 9％ 미만의 웹 손실을 경험하는, 섬유와 초흡수성 물질을 포함하는 웹.
제 17 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
제 17 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 5％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
건조 중량으로 약 70％ 이상의 초흡수성 물질 함량을 포함하고, 진동 시험을 수행할 때 약 15％ 미만의 웹 손실을 경험하는, 섬유와 초흡수성 물질을 포함하는웹.
제 20 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
제 20 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 10％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
제 20 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 5％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
건조 중량으로 약 80％ 이상의 초흡수성 물질 함량을 포함하고, 진동 시험을 수행할 때 약 17％ 미만의 웹 손실을 경험하는, 섬유와 초흡수성 물질을 포함하는 웹.
제 24 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
제 24 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 10％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
제 24 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 5％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
건조 중량으로 약 90％ 이상의 초흡수성 물질 함량을 포함하고, 진동 시험을 수행할 때 약 58％ 미만의 웹 손실을 경험하는, 섬유와 초흡수성 물질을 포함하는 웹.
제 28 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
제 28 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 50％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
제 28 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 35％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
제 28 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 20％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
제 28 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 10％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
제 28 항에 있어서, 상기 웹이 진동 시험을 수행할 때 약 5％ 이하의 웹 손실을 경험하는 웹.
진동 시험을 수행할 때 웹이 경험하는 웹 손실이 웹 중 초흡수성 물질 농도의 일관된 감소하지 않는 함수가 아닌, 섬유와 초흡수성 물질을 포함하는 웹.
제 35 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
진동 시험을 수행할 때 웹이 경험하는 웹 손실이 웹 중 초흡수성 물질 농도의 일관된 증가하지 않는 함수인, 섬유와 초흡수성 물질을 포함하는 웹.
제 37 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
초흡수성 물질의 개체는 서로에 대하여, 초흡수성 물질의 다른 개체 상에 피복된 섬유와, 또는 그들의 조합과 결합을 가지며,

상기 초흡수성 물질은 초흡수성 물질에 함유된 액체를 제거하면 그러한 결합을 형성하는 조성을 포함하는, 섬유, 및 적어도 부분적으로 상기 섬유로 피복된 1종 이상의 초흡수성 물질을 포함하는 웹.
제 39 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
제 39 항에 있어서, 상기 초흡수성 물질에 함유된 액체의 제거가 액체의 증발을 포함하는 웹.
제 41 항에 있어서, 상기 증발이 액체의 증발을 촉진하는 조건에 웹을 노출시키는 것을 포함하는 웹.
제 42 항에 있어서, 상기 액체의 증발을 촉진하는 조건이 상승된 온도를 포함하는 웹.
제 39 항에 있어서, 상기 액체가 물을 포함하는 용액 및 혼합물로부터 선택된 웹.
제 39 항에 있어서, 상기 액체가 증류수를 포함하는 웹.
제 39 항에 있어서, 초흡수성 물질 1 그램 당 상기 액체 약 0.5 그램 이상을 초흡수성 물질로부터 제거한 후 결합이 형성될 수 있는 웹.
제 46 항의 웹을 포함하는 흡수성 물품.
제 39 항에 있어서, 상기 섬유가 목재 펄프 섬유를 포함하는 웹.
제 39 항에 있어서, 상기 섬유와 초흡수성 물질을 공기 교반 중에 조합함으로써 섬유가 초흡수성 물질 상에 피복된 웹.
제 39 항에 있어서, 상기 웹이 피복된 초흡수성 물질을 표면 상에 침착시킴으로써 형성된 웹.
제 39 항에 있어서, 상기 웹이 상기 섬유 및 초흡수성 물질 외에도 1종 이상의 섬유, 입자, 물질 또는 이들의 조합을 더 포함하는 웹.
제 39 항에 있어서, 상기 초흡수성 물질이 입자를 포함하는 웹.
제 52 항에 있어서, 입자의 적어도 일부는 1종 이상의 초흡수성 물질을 포함하는 외부 층, 및 외부 층의 초흡수성 물질과는 상이한 1종 이상의 다른 종류의 초흡수성 물질을 포함하는 내부 코어를 포함하는 웹.
제 52 항에 있어서, 입자의 적어도 일부는 입자의 외부 표면에서 입자의 중심으로 진행되면서 가교가 점차적으로 감소되는 경향을 나타내는 SAM으로 이루어진 웹.