KR20030093195A

KR20030093195A - 합성 섬유가 혼입된 흡수 물질 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR20030093195A
Application number: KR10-2003-7009132A
Authority: KR
Inventors: 크리쉬나쿠마르 랑가차리; 카이스 치나이
Original assignee: 라요니에르 프라덕트 앤드 파이낸샬 서비스 컴파니
Priority date: 2001-01-09
Filing date: 2001-12-07
Publication date: 2003-12-06
Also published as: JP2004535842A; WO2002054977A2; MXPA03005534A; BR0116667A; EP1349523A2; WO2002054977A3; CA2432436A1; US20020133131A1; ZA200305276B; IL156285A0; CN1511018A; TR200301035T2; US20030084983A1

Abstract

본 발명은 개선된 특성을 갖는 연성의 고밀도 흡수 물질 (20)을 제공한다. 또한, 본 발명은 상기 흡수 물질의 제조 방법을 제공한다. 셀룰로스 섬유 (32)와 합성 중합체 섬유 (42)의 혼합물을 포함하는 물질로부터 웹을 형성한다. 그 후, 상기 웹을 바람직하게는 승온에서 압착 및 엠보싱하어 웹 밀도를 더욱 증가시키고, 또한 바람직하게는 웹의 이격된 영역에서 합성 중합체 섬유 (42)와 셀룰로스 섬유 (32) 사이에 액체에 대해 안정한 결합을 생성한다.

Description

합성 섬유가 혼입된 흡수 물질 및 이의 제조 방법 {Absorbent Material Incorporating Synthetic Fibers and Process for Making the Material}

기저귀, 여성용 위생 용품, 성인 실금자용 디바이스 등과 같은 일회용 흡수 용품들이 널리 사용되고 있다. 이러한 흡수 용품이 효율적으로 기능하기 위해서는 신체 유체의 부하시에 신체 표면을 건조시키기에 충분한 에너지로 신체 유체를 신속하게 흡수하고 흡수 용품의 내부 전체에 걸쳐 분포시켜 보유할 수 있어야 한다. 또한, 흡수 용품은 신체 표면에 안락하게 순응하고 밀착하여, 누출을 감소시키도록 충분히 연성이며 가요성이 있어야 한다.

개인 흡수 용품의 디자인은 용도에 따라 달라지지만, 이러한 용품에 공통적인 특정 요소 또는 성분이 있다. 흡수 용품은 액체 투과성 탑시트 또는 대향층을 함유하며, 대향층은 신체 표면과 접촉하도록 고안된다. 대향층은 신체로부터 용품의 코어로의 유체 전달을 실질적으로 방해하지 않도록 하는 물질로 제조된다. 대향층 자체는 유체를 흡수하지 않아야 하며, 따라서 건조한 채로 유지되어야 한다. 또한, 상기 용품은 용품의 외부 표면상에 배치된 액체 불투과성 배면 시트 또는 배면층을 함유하며, 이 층은 용품 외부로 유체가 누출되는 것을 방지하도록 고안된 것이다.

당업계에서 흡수 코어 또는 패널이라 지칭되는 흡수 부재는 대향층과 배면층 사이에 배치된다. 흡수 코어의 기능은 대향층을 통하여 흡수 용품으로 진입하는 신체 유체를 흡수하고 보유하는 것이다. 처음에는, 신체 유체의 분포가 종종 국소적이기 때문에, 흡수 코어의 용적 전체에 걸쳐 유체를 분포시키기 위한 수단을 제공함으로써 모든 이용가능한 흡수 물질을 완전히 사용하는 것이 바람직하다. 전형적으로, 이는 대향층과 흡수 코어 사이에 배치된 분포 부재를 제공하고(거나) 흡수 코어 자체의 조성을 변경함으로써 수행된다.

유체는 대향층과 코어 사이에 배치된 임의의 전이층, 전달층 또는 흡입층을 통해 흡수 코어의 여러 부분에 분포될 수 있다. 흡입층의 목적은 유체의 측면 이동을 용이하게 할 뿐 아니라, 또한 유체를 흡수 코어로 신속하게 전달하고 분포시키는 것이다. 개개의 흡입층은 상기 기재한 기능의 수행 면에서 일반적으로 만족스럽게 기능할 수 있으나, 흡수 물질 제품에서의 개개의 흡입층 혼입은 구조를 복잡하게 하고 추가의 제작 단계를 필요로 한다. 또한, 이는 흡수 물질 제품의 가격을 불가피하게 증가시킨다. 따라서, 몇몇 용도에서는 이러한 개개의 흡입층을 사용하지 않고도 흡입 능력이 개선된 흡수 물질 제품을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 추가로, 용품의 강성 (stiffness)을 유의하게 증가시키지 않으면서 흡입 능력이 증가된 이러한 개선된 흡수 물질 제품을 제공하는 것이 바람직할 것이다. 연성이고 유연한 제품을 생성할 조성물을 사용하여 이러한 개선된 흡수 물질 제품을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

전형적으로, 통상적인 흡수 코어는 다량의 유체를 흡수할 수 있는 셀룰로스 목재 펄프 섬유 매트릭스로 제조된다. 흡수 코어를 다양한 방법으로 고안하여 유체 흡수 및 유체 보유 성질을 증대시킬 수 있다. 예를 들면, 흡수 코어의 유체 보유 특성은 목재 펄프의 섬유들 사이에 초흡수성 물질을 배치함으로써 크게 증대될 수 있다. 초흡수성 물질은 그 중량에 비해서 다량의 유체를 흡수하고, 이러한 흡수시에 히드로겔을 형성할 수 있는, 실질적으로 수-불용성의 흡수 중합체 조성물로서 당업계에 공지되어 있다. 펄프와 초흡수체의 블렌드 또는 혼합물을 함유하는 흡수 용품이 당업계에 공지되어 있다.

흡수 코어 내에서 초흡수체의 분포는 균일하거나 불균일할 수 있다. 예를 들면, 흡수 코어에서 배면층 (착용자로부터 가장 멀리 떨어져 있는 층)에 근접한 부분이 대향층 또는 흡입층에 근접한 코어의 부분보다 더 높은 수준의 초흡수체를 함유하도록 제조될 수 있다. 추가의 예를 들면, 유체가 진입하는 부위에 가장 가까운 코어부 (예를 들면, 흡입 대역)은 코어의 주변부 (예를 들면, 저장 대역)으로 유체를 전달 (위킹 (wicking))하도록 제조될 수 있다.

펄프를 초흡수성 물질와 블렌딩하는 것 외에도, 펄프의 특성을 개선시키기 위한 기타 다양한 수단들이 기재된 바 있다. 예를 들면, 화학적 탈결합제를 사용하여 펄프판을 더욱 쉽게 탈섬유화시킬 수 있다 (예를 들면, 미국 특허 제3,930,933호 참조). 또한, 목재 펄프의 셀룰로스 섬유를 복합 웹 흡수 물질로의 혼입 전에 급속 (flash) 건조시킬 수도 있다 (예를 들면, 1994년 6월 1일자로 공개된 영국 특허 출원 GB 2272916A 참조). 또한, 목재 펄프의 개개의 셀룰로스 섬유들을 가교시킬 수도 있다 (예를 들면, 미국 특허 제4,822,453호, 동 제4,888,093호, 동 제5,190,563호 및 동 제5,252,275호 참조). 이들 방법 모두는 목재 펄프 제조 단계 동안 목재 펄프 제조자가 시간-집약적이며 고가의 절차를 수행할 것을 요구한다는 단점을 갖는다. 따라서, 이러한 단계의 이용은 목재 펄프의 가격을 실질적으로 증가시킨다.

상기 기재한 처리 단계 모두가 흡수 코어로서 사용하기 위한 펄프의 흡수 특성을 개선시키는 것으로 보고되었지만, 이러한 처리와 관련된 몇가지 단점이 있다. 전형적으로, 예를 들어 최종 용도의 흡수 용품 (예를 들면, 여성용 위생 용품 또는 기저귀)의 제조자는 목재 펄프 제조자로부터 목재 펄프를 시트 형태로 구입한다. 그 후, 최종 용도의 용품 제조자는 상기 펄프 시트의 섬유를 플러핑 (fluff)하여 목재 펄프 시트에 결합되어 있는 개개의 섬유들을 떼어내야 한다. 전형적으로, 펄프는 수분 함량이 낮기 때문에 개개의 섬유들이 비교적 부서지기 쉬워서 플러핑 작업 동안의 섬유 파괴에 의해 미세 분진이 생성된다. 흡수 용품 제조자에게 발송하기 전에 펄프 제조자가 이러한 플러핑 작업을 수행한다면, 펄프의 운송 비용이 증가된다. 1명 이상의 펄프 제조자가 화학적 결합제 없이 좁은 범위의 기초 중량 및 펄프 밀도를 갖는 급속 건조된 펄프를 제조함으로써 이 문제를 해결하려고 시도하였다 (미국 특허 제5,262,005호 참조). 그러나, 이러한 방법을 사용한다 할지라도, 흡수 용품의 제조자는 펄프 구입 후에 여전히 펄프를 가공해야만 한다.

흡수 물질의 제조자들은 고 흡수성의 강하고 연성인 코어 물질을 제조하기 위하여 많은 시도를 해왔다. 미국 특허 제4,610,678호는 친수성 섬유 및 초흡수성 물질을 함유하는 에어-레잉 (air-laid)된 물질을 개시하고 있으며, 여기서 상기 물질은 건조 상태로 에어-레잉되고, 임의의 결합제 첨가 없이 압착된다. 그러나, 이러한 물질은 일체성이 낮고, 상당량의 초흡수성 물질이 분실 (shake-out)되거나 손실된다. 미국 특허 제5,516,569호는 에어-레잉 공정 동안 물질에 유의한 양의 물을 첨가함으로써 에어-레잉된 흡수체에서 초흡수성 물질의 분실이 감소될 수 있음을 개시한다. 그러나, 생성된 물질은 저밀도로 뻣뻣하며, 물 함량이 높다 (약 15 중량％ 초과). 미국 특허 제5,547,541호는 물질에 밀도증가제 (densifying agent)를 첨가함으로써 친수성 섬유 및 초흡수성 물질을 함유하는 고밀도 에어-레잉 물질을 제조할 수 있다고 개시한다. 그러나, 이러한 작용제의 사용은 물질의 제조 비용을 증가시킨다.

미국 특허 제5,562,645호는 저밀도 흡수 물질 (0.25 g/cc 미만의 밀도)을 개시한다. 이러한 저밀도 벌키 (bulky) 물질의 사용은 운송 및 취급 비용을 증가시킨다. 미국 특허 제5,635,239호는 습윤시에 상호작용하여 복합체를 형성하는 2종의 복합체 형성제를 함유하는 흡수 물질을 개시한다. 복합체 형성제는 중합체 올레핀이다. 유럽 특허 출원 EP 0763364 A2는 초흡수성 물질을 흡수 물질 내에 보유하도록 작용하는 양이온성 및 음이온성 결합제를 함유하는 흡수 물질을 개시한다.이러한 작용제 및 결합제의 사용은 흡수 물질의 제조 비용을 증가시키고, 잠재적인 환경적 위험을 제기한다.

미국 특허 제2,955,641호 및 미국 특허 제5,693,162호는 (1) 흡수 물질에의 증기 적용을 통한, 흡수 물질의 수분 함량 증가, (2) 흡수 물질의 압축을 개시한다. 또한, 미국 특허 제5,692,162호는 밀도가 증가된 구조를 형성하기 위한 고온 칼렌더링 롤 (패턴화될 수 있음)의 사용과 열 결합에 적합한 열가소성 및 열경화성 수지의 사용을 개시한다.

미국 특허 제5,919,178호는 하단층이 티슈일 수 있는 2개의 흡수층 사이에 초흡수성 물질을 함유하는 중간층이 개재된 흡수체 구조물의 제조 방법을 개시한다. 상기 특허 문헌은 티슈가 상부층 또는 하부층으로서 사용되는 경우, 티슈의 수분 함량이 20％ 내지 70％ (예를 들면, 티슈에 수분을 분무한 직후에 100 kg/cm 내지 200 kg/cm의 라인 압력과 120℃ 내지 250℃의 온도에서 칼렌더링함으로써 0.1 g/cm³의 밀도로 웹을 압축하여 1 mm 내지 4 mm 두깨의 펄프 매트를 생성함)일 것임을 개시한다.

몇가지 흡수 구조물이 1종 이상의 열가소성 중합체로부터 형성된 섬유를 포함하도록 개발되어 왔다. 공개된 국제 출원 PCT/US99/29468, 공개 번호 WO 00/34567은 코어로서 형성된 제1 중합체 성분이 제2 중합체 성분의 쉬쓰 (sheath)로 둘러싸여 있는 이성분 합성 열가소성 섬유의 사용을 개시한다. 전형적으로, 열가소성 섬유들 중 일부를 용융시켜 점착성 골격 구조물을 형성한다. 코어를 둘러싼 쉬쓰를 함유하는 이성분 섬유를 사용한 통상적인 용품에서, 쉬쓰를 포함하는 중합체 물질은 코어가 용융되는 온도보다 더 낮은 온도에서 용융된다. 그 후, 쉬쓰의 용융된 부분은 냉각된 후에 다른 열가소성 섬유와 열 결합을 형성한다. WO 00/34567에 따르면, 결합은 플라스틱과 펄프 섬유 사이에서 형성될 수도 있다.

열 결합된 열가소성 섬유 웹을 사용한 기존의 흡수 물질 제품은 기존의 열 결합 방법이 구조물의 경직성 (rigidity)을 약간 증가시키므로 전형적으로 매우 연성이지는 않다. 몇몇 연구원들은 용융된 열가소성 섬유가 습윤성이 없거나 셀룰로스 섬유 표면에 부착하지 않는다는 것을 관찰할 수 있다고 보고했다 [K. Kohlhammer, Dr. Klaus. "SELF-CROSS LINKABLE POWDER RESINS IN AIR LAID NONWOVENS", NONWOVENS WORLD, June-July 2000, MTS Publications, Kalamazoo, Michigan, U.S.A.]. 또한, 통상적으로 열 결합된 웹은 분진 문제 및 보풀 문제가 있을 수 있다.

열가소성 섬유를 사용한 기존의 이러한 구조물은 흡수 코어에 대한 흡수 코어 또는 흡입층의 결합을 증가시킬 수 있으나, 여전히 비교적 연성이고 유연하며 경직성이 유의하게 증가되지 않은 물질을 제공하는 동시에 개선된 유체 흡입 특성과 같은 개선된 흡수 특성을 갖는 흡수 물질을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

저밀도이고 두꺼운 기존의 많은 흡수 물질 구조물은 유체를 흡수하는 기능이 비교적 양호했지만, 이러한 기존 구조물의 저밀도와 두께는 명백한 단점을 갖는다. 연성이고 유연한 상태로 존재하며 양호한 흡수 특성을 제공하는 동시에 밀도가 더 높고 비교적 얇은, 개선된 흡수 코어 물질을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

또한 바람직하게는, 이러한 개선된 흡수 물질 구조물은 제조 및 이후의 취급시에 파괴되거나 분리되려는 경향이 감소되도록 해야 한다. 이러한 개선된 구조물은 건조 상태와 습윤 상태 모두에서 기능하기에 충분한 인장 강도 및 일체성을 가져야 한다. 상기 구조물로 유체가 흡입되는 것을 촉진 및 향상시키는 일체화된 구조물을 갖는 이러한 개선된 흡수 물질을 제공하는 것도 유익할 것이다.

당업계에서는 유체 흡입 능력이 양호하고, 일회용 흡수 용품에서 흡수 코어로서 사용하는데 요구되는 흡수성, 강도 및 연성 요건을 만족시킬 뿐 아니라, 펄프 제조자와 흡수 용품 제조자 모두에게 시간 및 비용 절감을 제공하는 흡수 물질을 제조하기 위한 개선된 방법에 대한 필요성이 계속되어 왔다.

소정의 특성의 흡수성, 강도, 연성 등을 갖는 물질을 일관되게 제조하기 위한 개선된 능력을 가지며, 저렴한 비용에 이러한 개선된 흡수 물질을 효율적으로 제조하기 위한 개선된 방법을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

발명의 요약

본 발명은 밀도가 비교적 높은 흡수 물질로서 이 물질로부터 제조된 흡수 코어가 비교적 얇다는 것으로 특성화될 수 있는 흡수 물질을 제공한다. 상기 물질은 양호한 유체 흡입 특성을 포함하여 양호한 흡수 특성을 보인다. 또한, 본 발명의 흡수 물질은 밀도가 비교적 높지만, 비교적 연성이고 유연하다. 또한, 본 발명의 흡수 물질은 비교적 강하고 일체성 및 인장 강도가 양호하여, 제조 및 이후의 취급과 사용을 견뎌낼 수 있다.

본 발명의 물질은 흡수성이 우수하다. 상기 흡수 물질을 사용하여 기저귀,여성용 위생 용품 또는 실금자용 디바이스 등과 같은 흡수 용품을 제조할 수 있다. 상기 흡수 물질은 셀룰로스 섬유 및 합성 중합체 섬유의 압착된 웹을 포함하며, 상기 웹의 걸리 강성 (Gurley Stiffness)은 약 1500 mg 미만, 바람직하게는 약 1200 mg 미만이다. 바람직한 형태 중 하나에서, 상기 웹에는 초흡수성 물질이 포함되지만 실질적으로 화학적 결합제는 첨가되지 않는다.

본 발명의 바람직한 형태 중 하나에서, 적어도 일부의 합성 중합체 섬유 및 셀룰로스 섬유는 액체에 대해 안정한 결합에 의해 연결된다.

본 발명의 바람직한 형태 중 하나에서, 합성 중합체 섬유의 외부상에 한정된 총 표면적의 대부분 이상이 용융 및 재고형화되지 않는다.

본 발명의 바람직한 형태 중 하나에서, 웹의 밀도는 약 0.25 g/cm³내지 약 0.50 g/cm³이고, 웹의 기초 중량은 약 100 g/m²내지 약 650 g/m²이다.

본 발명의 흡수 물질 제조 방법은 먼저 셀룰로스 섬유 및 합성 중합체 섬유의 웹을 형성하는 단계를 포함한다.

웹을 각각의 롤이 (1) 적어도 셀룰로스 섬유와 합성 중합체 섬유 사이에 위치하고 (2) 강성이 약 1500 mg 초과인 웹을 생성하기에는 불충분한, 액체에 대해 안정한 결합을 형성하는 온도로 유지되는 한 쌍의 가열된 롤들 사이에 이동시켜 압착시킨다.

상기 방법의 바람직한 형태에서, 웹은 히터 오븐을 사용하지 않고 제조되며, 또한 초흡수성 물질은 포함하나 실질적으로 화학적 결합제는 첨가되지 않는다.

본 방법의 바람직한 형태에서, 웹을 선택된 압착 부하량하에서 약 0.25 g/cm³내지 0.50 g/cm³의 밀도로 웹을 압착시키며 엠보싱되거나 표면 패턴을 갖는 한 쌍의 가열된 롤들 사이에 선택된 속도로 이동시키면서, 각각의 롤을 상기 선택된 웹 이동 속도 및 선택된 압착 부하량에서 합성 중합체 섬유의 외부상에 한정된 총 표면적의 대부분을 용융시키기에는 불충분한 온도로 유지함으로써 압착된 웹의 웹 걸리 강성이 약 1500 mg 미만, 바람직하게는 약 1200 mg 미만이 된다.

본 발명의 다수의 기타 잇점 및 특징은 하기하는 발명의 상세한 설명, 청구의 범위 및 첨부된 도면으로 쉽게 명백해질 것이다.

본 발명은 일회용 기저귀, 여성용 위생 용품 및 실금자용 디바이스 등과 같은 용품의 흡수 코어로서 사용될 흡수 물질 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 흡수성, 특히 유체 흡입 (acquisition) 능력이 우수한 고밀도의 강한 연성 물질인 개선된 흡수 물질에 관한 것이다.

본 명세서의 일부를 구성하는 도면은 다음과 같다:

도 1은 본 발명의 흡수 물질의 제1 실시양태에 따른 웹 또는 시트 단편을 매우 확대시킨 단면도이고, 도 1에서는 예시된 구조물 일부의 높이 또는 두께를 과장하여 예시를 쉽게 하였으며, 도 1이 다양한 부분의 두께에 관해 정확한 비율로 나타낸 것이 아님을 이해해야 한다.

도 2는 본 발명의 흡수 물질의 제2 실시양태에 따른 웹 또는 시트 단편을 매우 확대시킨 단면도이고, 도 2에서는 예시된 구조물 일부의 높이 또는 두께를 과장하여 예시를 쉽게 하였으며, 도 2가 다양한 부분의 두께에 관해 정확한 비율로 나타낸 것이 아님을 이해해야 한다.

도 3은 본 발명의 개선된 물질을 제조하기 위한 바람직한 방법을 예시하는장치를 단순화시킨 도식도이다.

도 4는 흡수 물질의 위킹 성질을 측정하기 위한 디바이스를 단순화시킨 도식도의 예이다.

도 5는 도 4에서 예시된 디바이스에서 수행할 수 있는 45°위킹 시험으로 얻은, 유체 흡수성 대 거리의 대표적인 플롯 또는 그래프이다.

도 6은 본 발명의 흡수 물질의 미완성 형태 또는 제1 단계 형태를 제조하기 위한 장치를 단순화시킨 도식도의 예이다.

도 7은 흡수 물질 제조의 제2 단계를 나타내는 도 6의 장치의 도면이다.

도 8은 흡수 물질의 제조, 도 6 및 7에서 예시된 제1 단계 및 제2 단계의 제조를 완료하기 위한 장치를 단순화시킨 도식도의 예이다.

도 9는 본 발명의 흡수 물질 제조의 제1 단계를 수행하기 위한 다른 장치를 단순화시킨 도식도의 예이다.

도 10은 도 9에서 예시된 제1 단계를 완료한 후에, 물질 제조의 마지막 단계를 수행하기 위한 장치를 단순화시킨 도식도의 예이다.

도 11은 본 발명의 흡수 물질의 표면을 위한 제1 엠보싱 패턴을 예시한다.

도 12는 본 발명의 흡수 물질의 표면을 위한 제2 엠보싱 패턴을 예시한다.

도 13은 본 발명의 흡수 물질의 표면을 위한 제3 엠보싱 패턴을 예시한다.

도 14는 도 12에서 예시된 엠보싱 패턴 (2)를 사용하는 방법으로 본 발명에 따라 제조된 흡수 물질의 일부를 확대시킨 도식도의 예이고, 도 14에서 예시된 물질의 일부는 일반적으로 도 12에서 참조 번호 (300)으로 명시한 원 안에 배치된 엠보싱 패턴에 관하여 나타낸 물질의 일부 위치에 상응한다.

도 15는 본 발명에 따른 흡수 물질 일부의 주사 전자 현미경 사진이다.

도 16은 도 15와 유사한 도면이나, 상기 물질의 다른 부분을 나타낸다.

도 17은 통상적인 제품에서 사용되는 흡수 물질의 주사 전자 현미경 사진이다.

본 발명은 기저귀, 여성용 위생 용품, 실금자용 디바이스 등과 같은 흡수 용품에서 코어로서 사용하기에 특히 적합한 개선된 흡수 물질을 제공한다. 또한, 상기 흡수 물질은 신체 분비물 (예를 들어 뇨, 모유, 혈액, 혈청)을 흡수하기 위해 사용되는 임의의 디바이스에서 흡수 코어로서 사용될 수도 있다. 따라서, 흡수 물질은 수유모(授乳母)용 유방 패드에 혼입되거나 수술 드레이프 (예를 들어 타월) 또는 창상 치유용 드레싱에서 흡수 물질로서 사용될 수 있다.

흡수 물질의 바람직한 형태에는 셀룰로스 섬유, 합성 중합체 섬유 및 초흡수성 물질의 블렌드가 포함된다. 상기 물질은 운반층 (예를 들어 티슈 웹)에 에어 레잉되는 것이 바람직하다. 흡수 물질은 유연성, 강도 및 흡수 특성이 독특하게 조합되어 흡수 용품에서의 사용에 특히 적합하게 한다. 흡수 용품의 제조자는 흡수 물질을 흡수 용품에 맞는 원하는 크기 및 형태로 절단하거나 접는 것을 제외한 임의의 추가의 가공을 할 필요없이 이 물질을 바로 사용할 수 있다.

본 발명의 다른 측면은 연성이고 얇으며 밀도가 비교적 높은 흡수 물질을 제조하기 위해 이용될 수 있는 개선된 방법이다. 상기 방법의 바람직한 형태는 고가의 히터 오븐을 사용하지 않고 달성되며, 화학적 결합제, 부착제 등을 사용할 필요가 없다. 흡수 물질은 통상적인 일회용 제품 제조 장치에서 추가로 가공할 경우에도 유의한 섬유 파괴가 일어나지 않을 정도로 충분한 일체성 (강도)을 갖는다.

첨가된 재료를 함유하는 기존 물질의 조성과 관련하여, 어구 재료의 "중량％"는 본원에서 사용된 바와 같이 첨가된 재료의 중량을 첨가된 재료와 원래 물질의 중량을 합한 총 중량 (주변 조건에서 측정함)으로 나누고, 100을 곱한 값을 의미한다. 예를 들면, 첨가된 초흡수성 물질을 10 중량％로 함유하는 흡수 물질 제품은 처음의 흡수 물질 및 첨가된 초흡수성 물질 모두를 함유하는 100 g의 시편에 초흡수성 물질이 10 g 존재함을 의미한다.

본 발명의 방법에 사용될 수 있는 셀룰로스 섬유는 당업계에 공지되어 있으며, 목재 펄프, 면, 아마 및 피트 모스 (peat moss)를 포함한다. 목재 펄프가 바람직하다. 펄프는 아황산염, 크라프트, 펄프화 거부 (reject) 물질, 유기 용매 펄프 등으로부터 기계적 또는 기계화학적으로 수득될 수 있다. 침엽수 및 활엽수 종 둘다 유용하다. 침엽수 펄프가 바람직하다. 흡수 물질에 사용하기 위하여 셀룰로스 섬유에 화학적 탈결합제, 가교제 등을 처리할 필요는 없다.

상기에서 논의한 바와 같이, 본 발명의 물질에 사용하기에 바람직한 셀룰로스 섬유는 목재 펄프이다. 목재의 리그닌 함량을 감소시키는 방법을 사용하여 제조한 목재 펄프가 바람직하다. 바람직하게는, 펄프의 리그닌 함량은 약 16％ 미만이다. 더욱 바람직하게는, 리그닌 함량은 약 10％ 미만이다. 훨씬 더욱 바람직하게는, 리그닌 함량은 약 5％ 미만이다. 가장 바람직하게는, 리그닌 함량은 약 1％미만이다. 당업계에 공지된 바와 같이, 리그닌 함량은 펄프의 카파값 (Kappa value)으로부터 계산된다. 카파값은 공지된 표준 시험 절차 (타피 (TAPPI) 시험 265-cm 85)를 사용하여 측정한다. 다양한 펄프의 카파값을 측정하였고, 타피 시험 265-cm 85를 사용하여 리그닌 함량을 계산하였다.

본 발명의 방법에 사용하기 위한, 셀룰로스 섬유는 바람직하게는 카파값이 약 100 미만인 목재 펄프로부터 수득된다. 훨씬 더욱 바람직하게는, 카파값이 약 75, 50, 25 또는 10 미만이다. 가장 바람직하게는, 카파값이 약 2.5 미만이다.

목재 펄프에는 흡수 물질에 사용하기에 특히 적합하게 만드는 특정한 다른 특성이 있다. 대부분의 목재 펄프에서 셀룰로스는 상대 결정도가 높다 (약 65％ 초과). 본 발명의 물질의 바람직한 형태에서, 바람직하게는 상대 결정도가 약 65％ 미만인 목재 펄프를 사용한다. 더욱 바람직하게는, 상대 결정도가 약 50％ 미만이다. 가장 바람직하게는, 상대 결정도가 약 40％ 미만이다. 또한, 섬유의 굽힘계수 (curl value)가 증가된 펄프가 바람직하다.

이러한 특성이 최적화되도록 펄프를 처리하는 수단은 당업계에 공지되어 있다. 예를 들면, 목재 펄프를 액체 암모니아로 처리하여 상대 결정도를 감소시키고 섬유의 굽힘계수를 증가시킨다고 공지되어 있다. 급속 건조는 펄프 섬유의 굽힘계수를 증가시키고 결정도를 감소시킨다고 공지되어 있다. 펄프의 냉각 가성 처리 (cold caustic treatment)도 섬유의 굽힘을 증가시키고 상대 결정도를 감소시킨다. 화학적 가교는 상대 결정도를 감소시킨다고 공지되어 있다. 본 발명의 물질의 한 형태의 경우, 본 발명의 방법에 따른 흡수 물질 제조에 사용할 셀룰로스 섬유는 적어도 부분적으로 냉각 가성 처리 또는 급속 건조를 이용하여 수득하는 것이 바람직하다.

냉각 가성 추출 방법에 대한 설명은 1994년 1월 21일에 출원된 미국 특허 출원 제08/184,377호 (현재는 포기됨)의 일부계속출원으로서 본원과 동일 명의인으로 1995년 1월 18일에 출원된 미국 특허 출원 제08/370,571호에서 찾을 수 있다. 상기 두 미국 특허 출원의 개시 내용은 본원에 전문이 참고로 도입된다.

요약하면, 가성 처리는 전형적으로 약 60℃ 미만의 온도, 바람직하게는 약 50℃ 미만의 온도, 더욱 바람직하게는 약 10℃ 내지 약 40℃의 온도에서 수행된다. 바람직한 알칼리 금속 염 용액은 새로 제조하거나 펄프 또는 종이 분쇄 작업 중에 용액 부산물로서의 수산화나트륨 용액, 예를 들어 반가성 (hemicaustic) 백액, 산화된 백액 등이다. 수산화암모늄, 수산화칼륨 등과 같은 다른 알칼리 금속이 사용될 수 있다. 그러나, 비용 면에서 바람직한 염은 수산화나트륨이다. 알칼리 금속 염의 농도는 전형적으로 용액의 약 2 중량％ 내지 약 25 중량％, 바람직하게는 약 6 중량％ 내지 약 18 중량％의 범위이다. 고속의 신속한 흡수 용도를 위한 펄프는 농도가 약 10 중량％ 내지 약 18 중량％인 알칼리 금속 염으로 처리되는 것이 바람직하다.

당업계에 공지된 바와 같이, 급속 건조는 펄프를 부분적으로 탈수하여 섬유화하고, 펄프 내에 함유된 수분을 급속히 제거해내는 열기 스트림으로 공급하는 펄프의 건조 방법이다. 요약하면, 초기 농도가 일관적으로 30％ 내지 50％ (50％ 내지 70％의 물 함유)인 펄프를 급속 건조 시스템용 플러퍼 (fluffer) (예를 들면,디스크 정련기)로 직접 이송시켜, 기계적인 작동으로 펄프를 섬유화 (파괴 및 분리)하고 분산시킨다. 섬유화된 펄프가 플러퍼 디바이스로부터 일단 배출된 후에는, 급속 건조 시스템으로 공급된다. 건조 시스템 자체는 각각 2개의 건조탑으로 구성된 2개의 영역으로 구성된다. 섬유는 고속 열기에 의해 건조탑을 통해 이송된다. 제1 영역의 유입구 공기 온도는 약 240℃ 내지 260℃이며, 제2 영역의 유입구 공기 온도는 약 100℃ 내지 120℃이다. 이후, 펄프 및 열기는 각 건조 영역 후에 사이클론 분리기로 이송되어, 펄프로부터 증발된 수분을 함유하고 있는 열기가 수직으로 배기된다.

통상적인 소규모 시스템에서, 이러한 건조 시스템의 제1 영역 배기 온도는 약 100℃ 내지 120℃이고, 제2 영역 배기 온도는 약 90℃ 내지 100℃이다. 동시에, 물질 취급 팬은 사이클론 원추를 통하여 펄프 섬유를 시스템의 다음 부분상에 끌어내린다. 마지막으로, 건조된 펄프는 제2 영역 사이클론 분리기를 거친 후에 주변 공기를 이송시키는 냉각 팬으로 구성된 냉각 영역을 통과한 후 최종 냉각 사이클론 분리기를 통과한다. 2개의 건조 영역, 사이클론 분리기 및 냉각 영역을 포함하는 전체 시스템에서의 체류 시간은 사용된 공급 속도 (소규모 기계의 전형적인 공급 속도인 1분 당 1.5 kg의 건조 물질)에서 약 30초 내지 60초이다. 전형적으로, 규모가 커질수록 통상적인 급속 건조 시스템의 공급 속도는 더 높다.

상기 기재한 유형의 시스템을 사용한 급속 건조 섬유 제조의 단점은 최종 제품에서 섬유 다발이 국소화되어 제조된다는 점이다. 섬유 다발은 플러퍼 디바이스 내에서 기계적인 작동에 의한 펄프 섬유화 동안에 형성된다. 상기 시스템은 일정거리의 틈 (상기의 경우 4 mm)을 두고 떨어져 있는, 홈이 있는 원형 플레이트 2개로 구성된 디스크 정련기를 사용한다. 한 플레이트는 위치가 고정되어 있으며, 다른 플레이트는 고속으로 회전한다. 펄프는 2개 플레이트 사이의 틈으로 공급되고, 플레이트가 회전함으로써 섬유는 홈을 따라 분리된다. 불행히도, 펄프가 섬유화됨에 따라 몇몇 개개의 섬유들이 서로 얽히게 되어, 여러 개개의 섬유들로 구성된 작은 다발을 형성하는 경향이 있다. 이렇게 얽힌 섬유가 급속 건조되어 수분이 제거됨에 따라, 얽힘은 더욱 긴밀해지고 경화되어 급속 건조된 펄프 전반에 국소화된 작은 섬유 다발이 형성된다. 고속 건조된 펄프를 사용하여 제조된 최종 에어 레잉 제품 내에 이와 같이 국소화된 섬유 다발이 다수 존재한다면, 제품의 물성 및 성능에 해로운 효과를 줄 수 있다. 냉각 가성 추출된 펄프를 사용함으로써, 국소화된 섬유 다발의 수를 실질적으로 감소시킬 수 있다.

본 발명의 방법의 한 측면에 따라 (하기에서 기재한 바와 같음), 본 발명의 흡수 물질은 초흡수성 물질을 함유하도록 제작된다. 초흡수성 물질은 당업계에 공지되어 있다. 본원에서 사용된 용어 "초흡수성 물질"은 그 중량에 비하여 다량의 유체를 흡수할 수 있는 실질적으로 수-불용성인 중합체 물질을 의미한다. 초흡수성 물질은 미립자, 플레이크, 섬유 등의 형태일 수 있다. 미립자 형태의 예로는 과립, 분쇄된 입자, 구형체, 응괴체 및 덩어리 등이 있다. 바람직한 초흡수성 물질의 예로는 나트륨 폴리아크릴레이트와 같은 가교된 폴리아크릴산의 염 등이 있다. 초흡수성 물질은 시판되고 있다 (예를 들면, 독일 크레펠트의 스톡하우젠 게엠베하 (Stockhausen GmbH) 제품). 본 발명의 흡수 물질의 바람직한 형태는 약 0중량％ 내지 약 60 중량％의 초흡수성 물질, 더욱 바람직하게는, 약 20 중량％ 내지 약 60 중량％의 초흡수성 물질을 함유한다.

흡수 물질의 바람직한 형태

도 1은 본 발명의 흡수 물질의 한 형태를 예시한다. 흡수 물질은 도 1에서 일반적으로 참조 번호 (20)으로 표시하였다. 전형적으로, 상기 물질 (20)은 흡수 용품의 제작자에게 시트 형태 또는 대형 롤로 제공될 수 있는 비교적 넓은 시트에서 본 발명의 방법에 의하여 제조된다.

상기 물질의 두께는 전형적으로 0.5 mm 내지 2.5 mm인 것이 바람직하다. 도 1에 예시된 물질 (20)에서 다양한 두께의 영역을 정확한 비율로 나타낸 것이 아니며, 몇가지 점을 과장하여 명확하고 쉽게 예시한 것이다.

도 1에 예시된 흡수 물질 (20)은 주요 흡수부 또는 코어 (36) 및 임의의 운반층 (22)를 포함한다. 운반층 (22)는 예를 들어 천연 또는 합성 섬유의 스펀본드 (spunbond) 멜트 블로윙 (melt-blown) 부직물이거나 몇몇 다른 물질일 수 있다.

운반층 (22)에 사용될 수 있는 다른 바람직한 물질은 티슈이다. 흡수 제품에서 운반층으로 사용하기에 적합한 티슈 물질은 당업자에게 공지되어 있다. 이러한 티슈는 표백된 목재 펄프로 제조되며, 공기 투과도가 약 273 내지 300 CFM (Cubic Feet Minute (입방 피트 분))인 것이 바람직하다. 티슈의 인장 강도는 흡수 물질을 형성하고 기타 가공을 하는 동안 일체성을 유지하도록 하는 정도이다. N/m (뉴턴/미터 (newtons/meter))로 표현되는 적합한 MD (기계 방향) 및 CD (횡방향) 인장 강도는 각각 약 100 내지 130 및 40 내지 60이다. 티슈는 1 인치 당 크레이프 (crepe) 수가 20％ 내지 약 35％의 기계 방향 신장률 (스캔 (SCAN) P44:81 시험 방법으로 측정됨)을 허용하기에 충분한 크레이프 티슈일 수 있다. 에어 레잉 흡수 물질에 사용하기 위한 티슈는 시판되고 있다 (예를 들면, 미국 06108 코넥티커트주 이스트 하트포드 포브스 스트리트 2에 소재하는 셀루 티슈 코포레이션 (Cellu Tissue Corporation) 및 스웨덴의 두니 에이비 (Duni AB) 제품).

도 1에 예시된 흡수 물질 구조물 (20)의 변형물은 일반적으로 참조 번호 (20')으로 표시하여 도 2에 나타내었다. 도 2에 예시한 물질 (20')의 다양한 두께의 영역은 정확한 비율로 나타낸 것이 아니며, 몇가지 점을 과장하여 명확하고 쉽게 예시한 것이다.

도 2에 예시한 물질 (20')은 상기 도 1에 기재된 제1 실시양태 물질 (20)에서 주요 흡수부 (36) 및 운반층 (22)와 동일할 수 있는 주요 흡수부 (36) 및 운반층 (22)를 포함한다. 도 2에서, 변형된 실시양태의 흡수 물질 (20')은 최상단 운반층 또는 커버층 (38)을 추가로 포함한다. 커버층 (38)은 티슈이거나, 천연 또는 합성 섬유로 구성된 스펀본드 멜트 블로윙 부직물 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 다른 유형의 물질일 수 있다.

바람직하게는, 티슈층 (22)와 같은 운반층이 사용된 경우, 티슈층 (22)는 주요 흡수부 (36)의 하단으로 온화하게 삽입되며, 이는 하기에서 더욱 상세하게 기재된 바와 같이 롤(들)로 가공하는 동안 수행될 수 있다.

물질 (20 및 20') (도 1 및 2)의 각 실시양태의 주요 흡수부 (36)은 펄프 섬유 (32)를 포함하며, 한 바람직한 형태에서 상기 섬유의 전형적인 평균 길이는 약2.40 mm이다. 펄프 섬유 (32)의 한 바람직한 형태에서, 적어도 몇 가닥의 펄프 섬유 (32)는 상기 논의한 냉각 가성 추출 방법으로 제조된다. 상기 방법은 약 15℃ 내지 약 60℃의 온도에서 셀룰로스 섬유를 함유하는 펄프의 액체 현탁물을 알칼리 금속 염의 농도가 용액의 약 2 중량％ 내지 약 25 중량％인 알칼리 금속 염 용액으로 약 5분 내지 약 60분의 시간 동안 처리하는 단계를 포함한다. 그 후, 처리된 펄프 셀룰로스 섬유는 급속 건조시키거나 해머밀 (hammermill)을 통해 가공한다.

주요 흡수부 (36) (도 1 및 2)도 초흡수성 과립 또는 입자 (40)의 형태로 제공되는 것이 바람직한, 상기 기재한 유형의 초흡수성 물질을 포함하는 것이 바람직하다. 원한다면, 펄프 및 초흡수체는 균질한 블렌드로서 존재하거나, 하단 (즉, 하단 운반층 (22))으로 근접함에 따라 초흡수체의 수준이 달라지는 불균질 블렌드로서 존재할 수 있다.

전형적으로, 흡수 용품 제작자는 흡수 물질 (20 또는 20')의 한쪽 면에 대향층 (즉, 탑시트 또는 커버 스톡 (예시되지 않음))을 추가할 것이고, 이러한 대향층은 용품 착용자의 피부와 접촉한다. 대향층 다음에 위치하는 물질 (20 또는 20')의 상부는 대향층을 통해 배출되는 액체 (예를 들면, 생리혈 또는 뇨)를 제일 먼저 수용할 수 있다. 바람직하게는, 물질 (20)의 상부는 흡수 용품 대향층으로부터 액체를 매우 신속하게 수용하여 흡수부 (36) 전반에 분포시켜야 한다. 특히 액체가 흡수 용품으로 두번째 및 그 후 배출되는 동안 액체의 측면 분산을 용이하게 하는 수단을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

본 발명의 한 측면은 액체를 흡입하고 주요 흡수부 또는 코어 (36)로 측면분포시킬수 있는 능력이 개선된 흡수 물질을 제공한다. 이를 위해, 주요 흡수부 또는 코어 (36)은 합성 중합체 섬유 (42) (도 1 및 2)를 포함한다. 합성 중합체 섬유는 펄프 섬유 (32)보다 긴 것이 바람직하다. 합성 중합체 섬유는 펄프 섬유 (32) 길이의 약 2배 내지 약 4배 길이인 것이 바람직하다. 펄프 섬유의 길이는 약 2 mm일 수 있고, 합성 중합체 섬유의 길이는 약 4 mm 내지 약 6 mm일 수 있으며, 이 중 몇 가닥은 더 짧거나 더 길 수도 있다.

단면이 약간 직사각형일 수 있는 펄프 섬유 (32)와 반대로, 합성 중합체 섬유 (42)는 전형적으로 단면이 원형이다. 본 발명의 적어도 몇 가지 적용시에, 합성 중합체 섬유 (42)가 너무 길지는 않아서 (즉, 4 mm 내지 6 mm보다 너무 많이 길지는 않음), 더 긴 섬유를 사용하는 경우에 비해 주요 흡수부 공극 및 로프트 (loft) 특성 뿐 아니라 위킹 능력까지 증대되는 것이 바람직할 수 있다고 여겨진다. 길이가 약 6 mm 이하인 합성 중합체 섬유는 일반적으로 주요 흡수부의 길이 및 폭에 의해 한정되는 평면에 비스듬한 각으로 뻗어 있는 섬유로서 배향되는 경향이 더 많을 수 있는 반면, 이보다 더 긴 합성 중합체 섬유는 주요 흡수부의 길이 및 폭 평면에 평행하게 위치하는 경향이 더 많다.

이러한 본 발명 물질의 바람직한 형태에서, 흡수 코어부의 합성 중합체 섬유는 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트로부터 제조되는 것이 바람직하다. 합성 중합체 섬유는 모두 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등과 같은 단일 합성 중합체로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, 폴리프로필렌 섬유는 고 권축된 상태에서 공칭 길이 6 mm, 6.7 dtex일 수 있다 (6.7 dtex의 값은 섬유10,000 m의 중량 (g)을 나타냄). 현재, 본 발명에 따라 제조된 흡수 물질은 또한 고 권축된 상태에서 공칭 길이 6.35 mm, 6 dtex인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 뿐 아니라 고 권축된 상태에서 공칭 길이 12.7 mm, 17 dtex인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유도 포함한다.

또한, 본 발명은 흡수 코어부에서의 이성분 합성 중합체 섬유 사용도 고려한다. 본 발명의 사용에 적합한 이성분 섬유의 한 예로는 폴리프로필렌 코어 및 폴리에틸렌 쉬쓰가 포함되며, 이는 공칭 길이 6 mm, 1.7 dtex이다.

바람직하게는, 주요 흡수부 (36) (도 1 및 2)의 기초 중량은 약 100 g/m²내지 약 650 g/m²이다. 운반층 (22)의 기초 중량은 전형적으로 약 15 g/m²내지 약 20 g/m²이나, 더 크거나 작을 수 있다. 커버층 (32) (도 2)의 기초 중량은 전형적으로 약 10 g/m²내지 약 50 g/m²이나, 더 크거나 작을 수 있다.

흡수 물질 (20 또는 20')의 평균 밀도는 0.25 g/cm³내지 0.5 g/cm³의 범위인 것이 바람직하다. 주변 분위기와의 평형 후, 흡수 물질 (20 및 20')의 수분 함량 (총 물질 중량에 대한 중량％)은 바람직하게는 약 10％ 미만, 더욱 바람직하게는 약 8％ 미만이며, 약 1％ 내지 약 8％의 범위로 존재하는 것이 바람직하다.

바람직한 제조 방법

상기 기재한 흡수 물질을 본 발명의 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 본 발명의 방법에서 현재 고려되는 바람직한 실시양태를 도 3에 도식적으로 예시하였다. 예시된 방법은 흡수 물질 성분이 침착되는 순환 와이어, 스크린 또는 벨트 (60)을 사용한다.

본 방법은 흡수 물질 (예를 들면, 각각 상기 도 1 및 2와 관련하여 기재한 흡수 물질 (20 및 20')에서의 티슈층 (22))로의 임의의 하단 운반층 혼입을 허용한다. 이를 위해, 도 3에 나타난 바와 같이, 티슈웹 (62)는 티슈웹 롤 (64)로부터 풀려나와 순환 스크린 (60)상에 위치한다. 형성 헤드 단 (forming head station) (65)의 일련의 형성 헤드들이 순환 스크린 (60)상에 제공된다. 상기 단 (65)는 제1 형성 헤드 (71) 및 제2 형성 헤드 (72)를 포함한다. 형성 헤드는 더 적거나 많이 제공될 수 있다.

상기 기재한 냉각 가성 추출된 펄프 섬유의 0％ 내지 100％를 포함할 수 있는 셀룰로스 섬유를 통상적인 해머밀 (예시되지 않음)을 사용하여 가공하여 개개의 섬유로 만든다. 각 형성 헤드를 공급하는 블렌딩 시스템에서, 이렇게 개별화된 펄프 섬유를 합성 중합체 섬유 및 초흡수성 물질 (예를 들면, 과립, 입자 등)과 함께 블렌딩할 수 있다. 형성 헤드 (71)은 블렌딩 시스템 (81)과 연결되고, 형성 헤드 (72)는 블렌딩 시스템 (82)와 연결된다. 펄프 섬유, 합성 중합체 섬유 및 초흡수성 과립 또는 입자들은 블렌딩 시스템에서 블렌딩되고, 공기압에 의해 하나 이상의 형성 헤드로 이송된다. 별법으로, 펄프 섬유, 합성 중합체 섬유 및 초흡수성 과립 또는 입자들을 하나 이상의 형성 헤드에 따로따로 이송시킨 후, 형성 헤드에서 함께 블렌딩할 수 있다. 하나 이상의 형성 헤드는 합성 중합체 섬유 또는 초흡수성 물질은 배출시키지 않고 오직 펄프만을 배출시키도록 작동될 수 있다. 섬유를 가공하거나 셀룰로스 펄프 섬유와 합성 중합체 섬유 및(또는) 초흡수성 물질을 블렌딩하는 동안, 화학적 결합제는 첨가하지 않는다.

물질의 블렌딩 및 분포는 각 형성 헤드마다 따로따로 조절할 수 있다. 예를 들어 일부 시스템에서는, 각 블렌딩 시스템에서의 공기 순환 조절과 날개달린 교반기를 통해 실질적으로 균일한 혼합물 및 분포물 (블렌딩 시스템 (81 및 82)의 경우 펄프 및 초흡수성 입자 및(또는) 합성 중합체 섬유의 혼합물 및 분포물)을 제조한다.

초흡수성 입자 및 합성 중합체 섬유는 제조될 구조의 흡수 코어부 전반에 걸쳐 펄프 섬유 및 합성 섬유와 철저하게 또는 균질하게 블렌딩되거나, 초흡수성 입자 및(또는) 합성 중합체 섬유를 선택된 형성 헤드에 분포시킴으로써 특정 두께 영역에만 함유될 수 있다.

원한다면, 초흡수성 입자 및 합성 중합체 섬유를 각각 별개의 형성 헤드 (91 및 92) (도 3)로부터 따로따로 배출시킬 수 있다. 이러한 임의의 구성에서, 초흡수성 입자 형성 헤드 (91) 및 합성 중합체 섬유 형성 헤드 (92)는 나타낸 바와 같이 형성 헤드 (71 및 72)의 하류에 위치하거나, 다른 형성 헤드 (예시되지 않음)의 상류 또는 이들 사이에 위치할 수 있다. 또한, 형성 헤드 (91 및 92)의 상류-하류 순서는 도 3에 나타낸 것과 반대일 수 있다. 별개의 형성 헤드 (91 및 92)가 초흡수성 물질 및 합성 중합체 섬유에 사용된다면, 그 후에 추가의 초흡수성 입자 및(또는) 합성 중합체 섬유도 블렌딩 시스템 (81 및 82)에서 블렌딩될 수 있다. 별법으로, 초흡수성 물질 및 합성 중합체 섬유가 각각의 형성 헤드 (91 및 92)로부터배출되는 경우, 오직 펄프 섬유만이 각각 블렌딩 시스템 (81 및 82)와 형성 헤드 (71 및 72)로 이송되고 이를 통하여 이송될 수 있다.

각 형성 헤드로부터 배출된 물질은, 티슈 웹 또는 운반층 (62)상에 직접 (또는 순환 스크린 (60)상에 직접) 위치한 제1층과 함께 느슨하고 압착되지 않은 물질 층으로서 바람직하게는 진공에 의해 침착된다.

흡수 물질은 도 2와 관련하여 상기 기재한 실시양태 (20')에서 커버층 (38)과 같은 최상부 운반층 또는 커버층을 포함할 수 있다. 이러한 커버된 흡수 물질이 제조되면, 그 후에 커버층 시트 또는 웹 (96)이 형성 헤드 하류의 커버층 웹 롤 (98)로부터 풀려나와 도 3에 예시된 바와 같이 미리 침착된 물질상에 위치된다.

흡수 물질은 통상적인 진공 수송 디바이스 (100)의 보조를 받아 순환 스크린 (60)의 말단에서 물질을 압축 또는 압착시켜 밀도가 증가된 웹을 형성하는 상부 롤 (121) 및 하부 롤 (122)를 포함하는 엠보싱 단으로 이송되는 것이 바람직하다.

고려되는 바람직한 실시양태에서, 상부 롤 (121)은 전형적으로 강철 롤이고, 하부 롤 (122)는 전형적으로 경도가 약 85 SH D인 가요성 롤 (flexroll)이다. 바람직한 방법에서, 상부 롤 (121)의 표면은 엠보싱 패턴이고, 하부 롤 (122)의 표면은 평탄하다. 일부의 적용에서, 롤들을 통과하는 웹의 방향을 반대로 하여 엠보싱 롤이 웹의 운반층 (62)와 접촉되도록 하는 것이 바람직할 수 있다. 다른 적용에서, 표면이 둘다 엠보싱 패턴인 상부롤 및 하부롤 (121 및 122)을 제공하는 것이 바람직할 수 있다.

상부 롤 (121)의 중량은 웹에 부과된다. 롤 (121)의 축에 작용하는 통상적인 수력 작동기 (예시되지 않음)를 사용하여 추가의 힘을 제공할 수 있다. 본 발명의 한 형태에서, 웹은 횡단 웹의 폭 1 mm 당 약 28 내지 약 400 N (횡단 웹의 폭 1 인치 당 160 내지 2284 파운드의 힘)의 부하하에 롤 (121 및 122) 사이에서 압착된다.

공정 라인은 약 30 m/분 내지 약 300 m/분의 라인 속도로 운행되는 것이 바람직하다. 바람직한 실시양태에서, 각각의 롤 (121 및 122)은 약 120℃ 이상으로 가열된다. 롤 (121 및 122)의 온도는 펄프 섬유 상호간 및 티슈층 (존재하는 경우)과 펄프 섬유간의 수소 결합 형성을 용이하게 하여 최종 흡수 물질의 강도 및 일체성을 증가시키기에 충분해야 한다. 이는 초흡수성 물질의 분실이 없는 뛰어난 강도와 내성을 갖는 최종 용품을 제공한다.

각 롤의 온도는 라인 속도 및 사용된 합성 중합체 섬유의 유형에 따라 달라진다. 본 발명의 방법을 수행함으로써, 합성 섬유로 인해 유체 흡입 성질이 개선된 동시에, 여전히 걸리 강성이 비교적 낮아 연성이고 유연한 흡수 물질을 제공할 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이를 위해, 본 발명의 바람직한 한 형태에 따라, 상기 방법은 롤 (121 및 122)의 온도를 합성 중합체 섬유와 셀룰로스 섬유 사이에 액체에 대해 안정한 결합을 형성하기에 충분한 온도로 유지시킨다. 용어 "액체에 대해 안정한 결합"은 흡수 물질의 사용이 의도된 전형적인 유체 (예를 들면, 인체 유체)에 노출된 시간 동안 유의하게 붕괴되지 않는 결합을 의미한다.

본 발명의 바람직한 한 형태에 따라, 롤 (121 및 122)의 온도는 사용된 특정 라인 속도 및 압착 부하에서 웹에 혼입된 합성 중합체 섬유의 표면적 중 너무 많은부분을 용융시킬 정도로 충분히 높지는 않다. 바람직하게는, 합성 중합체 섬유의 외부 표면적의 약 절반 초과가 용융되지는 않는다. 더욱 바람직하게는, 표면적보다 유의하게 적은 부분이 용융된다. 합성 중합체 섬유 표면의 유의한 용융을 피함으로써, 상기 방법은 웹의 경직성 및 강성을 증가시킬 재고형화된 열 결합의 형성을 최소화한다.

본 발명의 바람직한 형태의 한 측면에 따라, 롤 (121 및 122)은 엠보싱 패턴으로 제공되고, 상기 패턴의 예는 하기에 상세하게 기재된다. 이러한 엠보싱 패턴은 더 큰 압착을 받는 한정된 구역과 훨씬 적은 압착을 받는 인접한 구역을 제공한다. 웹에서, 롤의 엠보싱 패턴의 돌출부에 의해 더욱 크게 압착되는 구역은 롤로부터의 열 전달과 압력이 더 크고, 이는 합성 중합체 섬유의 표면부를 용융시켜, 이후에 재고형화되어 인접한 셀룰로스 섬유들 뿐 아니라 인접한 합성 중합체 섬유들의 열 결합을 형성하게 할 수 있다. 그러나, 엠보싱 패턴의 돌출부 사이에 위치한 웹의 영역에서는, 합성 중합체 섬유와 인접한 셀룰로스 섬유 사이에 열 결합이 전혀 발생하지 않거나 거의 발생하지 않는다. 이러한 미결합 또는 최소 결합 영역을 웹 전체에 비교적 큰 비율로 제공함으로써, 생성된 웹의 강성이 조절될 수 있으므로 웹은 비교적 연성이고 유연하게 유지된다. 반면에, 합성 중합체 섬유와 셀룰로스 섬유 사이에 유의한 열 결합이 발생하는 인접한 돌출부의 엠보싱 패턴으로 인한 충분한 경직성이 충분한 유체 흡수능과 함께 웹에 부과되므로 유체 흡입 및 흡수 능력이 여전히 양호하고 강도 및 일체성도 양호한 웹을 제공한다.

롤 (121 및 122)을 지난 후의 웹은 매우 적은 양의 수분 (예를 들어 웹의 총중량을 기준으로 1％ 내지 8％의 수분)을 함유한다. 압축되고 밀도가 증가된 웹은 통상적인 권취 장치에 의해 롤 (130)으로 권취된다. 전형적으로, 웹이 주변 분위기와 평형에 도달함에 따라 웹 수분 함량은 증가하겠지만, 수분 함량은 너무 높지 않은 것이 바람직하다 (웹의 총 중량의 약 1％ 내지 약 8％인 것이 바람직함).

본 발명의 방법으로 제조되어 초흡수성 물질 및 합성 중합체 섬유를 함유하는 고밀도 흡수 물질은 유체 흡입 및 흡수 능력이 양호하고, 놀랍게도 예상외로 연성이고 유연하지만 습윤시와 건조시 둘다 일체성이 양호하고 비교적 강하다. 본 발명의 방법으로 연성 또는 강도에 부정적인 영향을 주지 않고 광범위한 기초 중량의 흡수 물질을 제조할 수 있다.

본 발명의 방법으로 제조될 수 있는 본 발명의 흡수 물질의 강도, 흡수 능력 및 유연함의 독특한 조합은 흡수 용품의 제작자에게 유의한 잇점을 제공한다. 전형적으로, 이러한 제작자는 펄프를 구입한 후, 제조 공장에서 펄프가 최종 용품 (예를 들어 기저귀, 생리대)으로서 제조되도록 온라인으로 가공한다. 이러한 가공 단계는 펄프의 탈섬유화, 초흡수체의 첨가 등을 포함할 수 있다. 온라인 시스템에서, 이러한 단계들이 수행될 수 있는 신속성은 다양한 단계들 중 가장 느린 단계에 의해 제한된다. 이러한 가공 단계 (예를 들어 탈섬유화)를 요구하는 시스템의 예는 미국 특허 제5,262,005호에 개시되어 있다.

제작자가 온라인으로 기존의 물질을 탈섬유화시키거나 달리 가공할 필요성이 있다는 것은 전체 제조 방법이 실질적으로 더욱 복잡하다는 것을 의미한다. 또한, 제작자는 이러한 가공 단계 수행에 필요한 장치를 구입하고 유지하며 작동시켜야한다. 따라서, 전체 제조 비용이 증가된다.

본 발명의 흡수 물질은 이러한 가공 단계를 거칠 필요 없이 원하는 흡수 용품으로 직접 혼입될 수 있다. 흡수 용품의 제작자는 본 발명의 방법으로 제조된 흡수 물질을 원하는 형태로 형상화하는 것 외에는 임의의 방법으로 탈섬유화하거나 달리 처리할 필요가 없다. 상기 방법으로, 제작자는 조립 공정의 속도를 증가시키고, 비용 및 시간을 실질적으로 절약할 수 있다.

본 발명의 다양한 형태의 방법에 따라, 본 발명의 많은 다른 형태의 흡수 물질이 제조되어 왔다. 다양한 형태의 흡수 물질 샘플을 시험하여 다양한 특성 또는 성질을 평가하였다. 또한, 샘플의 특성 또는 성질을 선택된 시판 제품의 특성과도 비교하였다. 시험 결과를 표 I, II, III 및 IV에 기재하였고, 바로 하기에 기재한 다양한 시험 절차 및 측정의 설명 후에 상세하게 논의하였다.

측정 및 시험 절차

기초 중량 측정

흡수 물질의 기초 중량은 물질의 시편으로부터 측정하며, 우선 시편을 칭량한다. 시편의 길이 및 폭을 측정한다. 길이와 폭을 곱하여 면적을 계산한다. 그 후, 중량을 면적으로 나눈 몫이 기초 중량이다.

밀도 측정

흡수 물질의 밀도는 물질의 시편으로부터 측정하며, 우선 시편을 칭량한다. 길이, 폭 및 두께를 측정하고, 모두 곱하여 부피를 계산한다. 그 후, 시편 중량을 부피로 나누어 밀도를 계산한다.

걸리 강성 측정

흡수 물질의 "걸리 강성"은 물질의 시편으로부터 측정하며, 부직 흡수 섬유 분야에서 사용되는 통상적인 걸리 강성 시험에 따라 시험한다. 흡수 물질의 걸리 강성 값은 미국 뉴욕 트로이의 걸리 프리시전 인스트루먼츠 (Gurley Precision Instruments)가 제작한 걸리 강성 측정계 (모델 번호 4171E)를 사용하여 측정한다. 이 기구는 특정 치수의 시험 시편 스트립의 한쪽 단부는 고정시키고 다른 단부에는 부하 인가를 집중시켜 주어진 변형을 초래하는 데 필요한, 외부적으로 인가되는 모멘트를 측정한다. 이의 결과는 밀리그램 (mg) 단위의 "걸리 강성" 값으로 얻는다. 물질의 걸리 강성 값이 클수록 가요성이 작기 때문에 덜 연성이다.

걸리 강성의 역수를 1000으로 나누어 그램의 역수 (g^-1) 단위로 표현한 값을 "유연성"으로 정의하며, 따라서 이것은 흡수 물질의 연성, 굴곡성 및 가요성의 척도이다.

위킹 에너지 및 표준화

위킹 에너지 측정

위킹은 유체를 유체 진입 지점으로부터 멀리 배치시켜 물질 전체에 분포시키는 흡수 물질의 능력이다.

흡수 물질의 위킹 능력은 시험한 샘플의 전체 길이에 걸친 위킹 성질을 나타냄으로써 더욱 특성화시킬 수 있다. 시험 샘플에 의해 흡수되고 위킹된 유체의 총량을 계산함 (흡수된 유체 대 거리의 플롯 아래쪽 면적을 계산함)으로써 위킹 에너지 (흡수 작업을 수행하는 흡수 물질의 능력)를 계산할 수 있다.

흡수는 부분적으로 초흡수성 물질 함량의 함수이므로, 상기 에너지를 초흡수성 물질 함량에 대해 표준화시킬 수 있다. 수득된 값은 본원에서 "표준화된 위킹 에너지"로 지칭되며, 이의 단위는 ergs/g이다.

도 4는 위킹 시험의 설치를 예시한다. 45°위킹 시험 셀은 흡수 측정 디바이스에 부착시킨다. 시험 셀은 본질적으로 시험 샘플에 대한 원형의 유체 공급 유닛 및 45°램프들로 구성된다. 유체 공급 유닛에는 직사각형의 수조 (trough)가 있으며, 액체 높이는 측정 유닛에 의해 일정한 높이로 유지된다. 1''×12''의 치수의 시험 샘플을 제조한다. 샘플을 샘플의 길이를 따라 1 인치마다 표시한다. 그 후, 샘플을 시험 셀의 램프에 놓고 샘플 연부 중 하나를 수조에 담근다. 시험은 30분 동안 수행한다. 정해진 기간 후에 샘플을 꺼내고, 표시된 간격으로 절단한다. 절단된 조각을 미리 칭량한 알루미늄 칭량 접시에 놓는다. 습윤 샘플을 함유하는 각 칭량 접시를 다시 칭량한 후, 일정한 중량이 될 때까지 오븐 건조한다. 데이터에 적당한 질량 수치를 고려하여 샘플의 흡수도를 1 인치마다 측정한다. 각 샘플에 대해, 샘플 1 g 당 흡수된 유체의 양을 원점 (유체의 공급원)으로부터의 거리에 대해 플롯팅한다. 대표적인 플롯을 도 5에 나타내었다. 하기 수학식을 사용하여 곡선하면적을 계산한다:

<수학식 1>

[(y₁)(x₂－x₁)＋0.5(y₂－y₁)(x₂－x₁)＋(y₂)(x₃－x₂)＋0.5(y₃－y₂)(x₃－x₂)＋...＋(y_n)(x_n－x_n－1)＋0.5(y_n－y_n－1)(x_n－x_n－1)]

상기 식에서, X_i은 i 인치의 거리이고, Y_i는 제i 인치에서의 흡수도이다.

그 후, 상기 넓이에 중력 상수 (981 cm/s²) 및 45°의 싸인값을 곱하여 ergs/g 단위로 표현되는 일 값 또는 위킹 에너지 값을 얻는다. 유도된 에너지 값을 백분율로 나타낸 초흡수성 물질 (％ SAP) 함량으로 나눔으로써 다양한 초흡수성 물질 함량에 대해 표준화시킨다.

유체 흡입 및 재습윤 측정

당업계에 공지된 표준 절차를 이용하여 샘플을 (1) 유체 흡입 및 (2) 재습윤에 대해 시험할 수 있다. 이러한 시험을 통해 흡수 제품 또는 물질에 대한 여러회의 유체 인설트시의 흡수 속도 및 0.5 psi 부하하에서 재습윤시키는 유체의 양을 측정한다. 상기 방법은 모든 유형의 흡수 물질, 특히 뇨에 적용하도록 의도된 흡수 물질에 적합하다.

유체 흡입 및 재습윤 시험에서, 먼저 흡수 제품 또는 물질의 40 cm ×12 cm 크기 (또는 다른 원하는 크기)의 시험 시편의 건조 중량을 기록한다. 그 후, 염수 용액의 고정된 부피량 80 mL을 운반 컬럼을 통하여 0.1 psi 부하하의 직경 1 인치 충격 대역에서 유체 시험 시편에 적용시킨다. 80 mL의 용액 전체가 흡수되는 시간 (초)을 "흡입 시간"으로 기록한 후, 시험 시편을 30분의 대기 기간 동안 방치한다. 미리 칭량한 여과지 (예를 들어 와트만 (Whatman) #4 (70 mm))를 용액 충격 대역에 놓은 후, 시험 샘플상의 필터에 0.5 psi 부하를 2분 동안 가한다. 그 후, 습윤 여과지를 꺼내어 습윤 중량을 기록한다. 처음의 건조 필터 중량과 최종 습윤 필터 중량 사이의 차이를 시험 시편의 "재습윤 값"으로 기록한다. 전체 시험을 동일한 습윤 시험 시편에 2회 반복한다. 각 흡입 시간 및 재습윤 부피를 평균 및 표준 편차와 함께 기록한다. "흡입 속도"는 사용된 액체 80 mL 부피를 미리 기록해 둔 흡입 시간으로 나눔으로써 결정된다. 한쪽 면이 엠보싱된 임의의 시편의 경우, 엠보싱된 면은 초기에 시험 유체에 노출된 쪽이다.

시험 샘플 제조 방법 및 실시예

<실시예 1>

실시예 1에서, 도 1에 예시된 본 발명의 형태는 표 I에 나열한 여러가지 다양한 합성 중합체 섬유 조성물을 이용하여 도 6 내지 8에 일반적으로 예시된 방법으로 제조하였다.

흡수 물질의 다양한 시편 롤은, 도 6에 나타낸 장치의 제1 단계에서 물질의 웹을 부분적으로 형성한 후에 도 7에 나타낸 바와 같은 장치상의 제2 단계 공정으로 먼저 부분적으로 완성된 상기 웹을 다시 운행시켜 제조하였다. 그 후, 제2 단계의 웹을 도 8에 나타낸 바와 같은 공정 라인의 제3 단계에서 엠보싱하였다. 일반적으로, 도 6 및 7에 나타낸 공정 라인은 도 3에 예시하여 기재힌 바람직한 공정 라인과 유사하였다. 도 6 및 7에 나타낸 공정 라인은 운반웹 롤 (64)를 포함하며, 이것으로부터 운반웹 (62)이 풀려나와 블렌딩 시스템 (81 및 82) 각각에 연결된 제1 형성 헤드 (71) 및 제2 형성 헤드 (72)를 포함하는 일련의 형성 헤드 (65) 아래쪽에 위치한 순환 스크린 (60)상에 위치하게 된다.

순환 스크린 (60)의 말단에는 통상적인 진공 수송 디바이스 (100)이 존재하고, 진공 수송 디바이스 (100)의 하류에는 상부 롤 (141) 및 하부 롤 (142)를 포함하는 압착 단이 존재하였다. 이들은 약 60℃로 가열되고 표면이 평탄한 통상의 압착 롤이었다. 압착 롤 (141 및 142)의 하류에서, 부분적으로 완성된 제1 단계 웹을 제1 중간 롤 (146)으로 권취시켰다.

도 6에 예시된 방법의 제1 단계에서, 제1 형성 헤드 (71)은 운반층 (62)상에 펄프 섬유 및 초흡수성 입자를 침착시키고, 제2 형성 헤드 (72)는 오직 펄프 섬유만을 침착시켰다.

표 I에 나열한 바와 같이 상기 방법에 따라 제조된 모든 시편에서, 동일한 물질을 운반층 (62)에 사용하였다. 이는 미국 06108 코넥티커트주 이스트 하트포드 포브스 스트리트 2에 소재하는 셀루 티슈 코포레이션이 시판하는 지정 등급 3008의 티슈였다. 이는 100％ 남부 침엽수로부터 제조되었고, 기초 중량은 3000 입방 피트 당 10 내지 11 파운드였다. 기계 방향에서의 건조 인장 강도는 1 인치 당 250 g 내지 275 g이었고, 횡방향에서의 건조 인장 강도는 1 인치 당 50 g 내지 60 g이었다. 파괴점에서의 기계 방향 신장률은 22％ 내지 28％였다. 공극률은 1분 당 1 입방 피트 당 285 입방 피트였다. 명도 (brightness) 반사율은 457 mm에서 78이었다.

도 6에 예시된 실시예 1의 형성 방법의 제1 단계에서, 제1 형성 헤드 (71)로부터 침착된 펄프 섬유 (초흡수성 입자와 함께 침착됨) 및 제2 형성 헤드 (72)로부터 침착된 펄프 섬유는 미국 31545 조지아주 제섭 사반나 하이웨이 4474에 소재하는 라요네르, 인크. (Rayonier, Inc.)가 제조한 레이플록-J-LD (Rayfloc-J-LD) 섬유로 확인된 미처리 펄프 섬유였다. 도 6에 예시된 방법을 통해 제1 단계에서 제조된 기본 웹 물질은 기초 중량이 500 g/m²였고, 초흡수성 입자를 55 중량％ 함유하였다.

상기 방법의 제1 단계에서 사용된 초흡수성 물질은 미국 27406 노쓰 캐롤라이나주 그린스보로 도일 스트리트 2401에 소재하는 독일 크레펠트 스톡하우센 게엠베하가 SXM 7440이라는 상표명으로 시판하는 초흡수성 입자의 형태로 제1 형성 헤드 (71)로부터 펄프 섬유와 함께 침착되었다.

제1 단계의 기본 웹은 단지 어느 정도 최소량의 취급 일체성을 수립하기 위하여 압착 롤러 (141 및 142)로 온화하게 압착시킨 후에 롤 (146)로 권취시켰다.

실시예 1의 제2 단계에서, 도 7에 예시된 바와 같이, 웹 (146) (도 6에 나타낸 방법의 제1 단계에 의해 제조됨)은 공정 라인의 처음에 설치되었고, 공정 라인을 따라 운행시키는 동안 형성 헤드 (72)로부터의 추가의 물질들을 상기 웹에 침착시켰다. 상기 방법의 제2 단계에서, 형성 헤드 (72)는 펄프 섬유와 합성 중합체 섬유의 혼합물 또는 블렌드를 침착시켰다. 형성 헤드 (71)는 작동시키지 않았다. 도 7에 예시된 방법의 제2 단계에서 형성 헤드 (72)로부터 침착된 합성 중합체 섬유와 펄프의 블렌드는 50％ 펄프 섬유와 50％ 합성 중합체 섬유의 동일 중량의 블렌드이었다. 제2 단계에 침착된 펄프 섬유는 도 6에 예시하고 상기 기재한 방법의제1 단계에서 사용한 섬유와 동일한 유형이었다. 3가지 상이한 유형의 합성 중합체 섬유를 표 I에 나열한 바와 같이 별도로 사용하여 다양한 시편을 제조하였다.

모든 유형의 합성 중합체 섬유는 섬유가 꼬이고 구부러진, 통상적인 고 권축 (high-crimped: "HC") 상태로 제공되었다. 표 I에서, 첫번째 종렬에는 2종의 중합체 섬유 (폴리프로필렌을 의미하는 "PP" 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 의미하는 "PET")를 나타내었다. 표 I의 맨 좌측의 첫번째 종렬에 나열된 각각의 합성 섬유 시편은 이러한 섬유 10,000 m의 중량 (g)을 의미하는 "dtex" 값을 포함한다. 또한, 표 I의 맨 좌측 종렬에는 각각의 합성 중합체 섬유 유형의 섬유의 공칭 길이 (mm)를 나열하였다.

도 7에 예시된 방법의 제2 단계에서, 이후에 합성 중합체 섬유를 함유하는 더욱 완성된 웹은 한 쌍의 칼렌더 롤 (151 및 152) 사이에서 운행시키고, 압착 롤 (141 및 142) (도 6에는 예시했으나, 도 7에서는 생략됨)은 라인으로부터 해제시켰다. 칼렌더 롤 (151 및 152)은 140℃의 온도로 유지되는 평탄한 표면의 롤이었다. 그 후, 칼렌더링된 웹을 롤 (148)로 권취시켰다.

도 7에 예시된 제2 단계에서 제조된 바와 같이, 실시예 1 웹은 총 기초 중량이 550 g/m²이며, 초흡수성 중합체의 함량은 약 50 중량％, 섬유의 총 함량 (펄프 섬유와 합성 중합체 섬유 모두)은 약 50 중량％이었다. 섬유들의 혼합물에서 펄프 섬유의 양은 약 91 중량％이고, 섬유들의 혼합물에서 합성 중합체 섬유의 양은 약 9 중량％이었다.

도 8에 예시된 바와 같이, 표 I에 나열된 실시예 1 시편의 제조 방법의 제3 단계에서, 제2 단계의 칼렌더링된 롤 (148)은 도 3에 예시된 방법의 바람직한 실시양태에 관하여 상기 기재한 유형인 상부 엠보싱 롤 (121) 및 하부 롤 (122)를 포함하는 엠보싱 단을 통과하도록 운행시켰다. 특히, 하부 롤 (122)은 표면이 평탄한 롤이었고, 상부 롤 (121)은 그의 표면에 엠보싱 패턴을 함유하였다.

각각의 롤 (121 및 122)를 151℃의 승온에서 유지시켰다. 롤 (121 및 122)를 횡단 웹 폭의 1 인치 당 약 240 파운드의 압착 부하량을 웹에 제공하도록 유지시켰다. 엠보싱된 웹을 롤 (130)에 권취시켰다 (도 8).

3가지 상이한 엠보싱 롤 (121)을 여러개의 시편 운행에 별도로 사용하여 다양한 시편에 여러가지 엠보싱 패턴을 제공하였다. 엠보싱 롤 (121)은 표면이 요철 (indentation)이기 때문에 함몰 및 돌출 구역 (함몰에 비해 상대적임)의 패턴을 생성하였다. 3가지 엠보싱 패턴 각각의 기본 반복 단위는 도 11, 12 및 13에 각각 예시하였다. 표 I의 두번째 종렬에서, 3가지 엠보싱 패턴 각각은 저마다의 확인 번호 (각각 1 (도 11), 2 (도 12) 또는 3 (도 13))로 지칭하였다. 도면에서, 패턴의 반복 단위 치수는 인치 단위로 나타내었다. 엠보싱 롤 표면 함몰부의 깊이는 패턴 1에서는 0.03 인치, 패턴 2에서는 0.03 인치이고, 패턴 3에서는 0.03 인치였다. 돌출 구역 표면은 패턴 1에서는 총 롤 패턴 구역의 15％, 패턴 2에서는 총 롤 패턴 구역의 25％이고, 패턴 3에서는 총 롤 패턴 구역의 10.8％였다. 패턴 3에서는, 1 인치²당 돌출 표면 구역의 수가 142개였다.

표 I에서, 시편은 다음의 3가지 상이한 유형의 합성 중합체 섬유 중 하나로 제조한 것이다: (1) PP-6.7 dtex, 6.0 mm, HC; (2) PET-6 데니어, 6.35 mm, HC; 및 (3) PET-17 데니어, 12.7 mm, HC. 폴리프로필렌 ("PP") 섬유 및 폴리에스테르 ("PET") 섬유는 미국 37615 테네시주 존슨 시티 분스 크릭 로드 2923에 소재하는 미니 화이버, 인크. (Mini Fiber, Inc.) 제품이었다. 대조군 시편은 임의의 합성 중합체 섬유의 첨가 없이 제조하였고, 표 I의 첫번째 행에 "대조군 샘플"로서 나열하였다. 3가지 유형의 합성 중합체 섬유 시편 각각을 함유하는 3개씩의 동일한 샘플을 각각 표 I의 두번째 종렬에 나타낸 바와 같이 3가지 유형의 엠보싱 패턴 중 서로 다른 1가지 패턴으로 엠보싱하였다. 3가지 유형의 합성 중합체 섬유 시편 각각마다 엠보싱시키지 않은 웹으로부터 네번째 샘플을 얻었다 (즉, 제2 단계 (도 7)의 말단부에 있는 롤 (148)로부터 시편을 얻음). 또한, 대조군 샘플을 제2 단계 (도 7)의 말단부의 시편으로부터 수득하였고, 따라서 대조군 샘플도 엠보싱되지 않았다.

표 I에 밀도, 강성, 유체 흡입률 및 재습윤량에 대한 값을 개별적인 시험 샘플들의 6회의 시험값 또는 측정치의 평균으로서 나열하였다.

표 I에서, 종렬 "흡입률 1", "흡입률 2" 및 "흡입률 3"은 상기에 상세하게 기재한 유체 흡입 시험 절차로 측정한 유체 흡입 속도를 의미한다.

표 I에서, "재습윤량 1", "재습윤량 2" 및 "재습윤량 3"으로 지칭한 종렬은 상기에 상세하게 기재한 재습윤 시험에서 측정한 재습윤 값을 지칭한다.

또한, 표 I은 일반적으로 시험을 통해 표 I의 결과를 제공한 본 발명의 물질의 기초 중량과 필적하는 기초 중량을 갖는 3가지 상이한 시판 제품에 대해서도 이들의 밀도, 강성 및 유연성 값을 나열하였다. 그러나, 상기 3가지 시판 제품들의 밀도는 본 발명의 물질보다 실질적으로 더 낮다.

"콘서트 (Concert) 500.384"로 지칭한 시판 제품은 캐나다 퀘벡주 투르소에 소재하는 콘서트 패브리케이션 엘티이이 (Concert Fabrication Ltee)가 시판하는 열 결합된 에어-레잉 흡수 코어로서, 총 기초 중량은 500 g/m²이며, 플러프 펄프 240 g/m², 결합 섬유 35 g/m²및 초흡수성 물질 225 g/m²로 구성된다. 상기 제품의 두께는 4.20 mm, 밀도는 0.12 g/cm³, 기계 방향의 건조 인장 강도는 50 mm 당 1100 g이고, 흡수 능력은 2분에 1 g 당 물 32 g, 2분에 1 g 당 염수 18 g이었다. 명도는 86％였고, 재습윤은 5 mL의 3차 인설트 후에는 인설트 당 1.4 g, 5 mL의 4차 인설트 후에는 인설트 당 1.8 g, 5 mL의 5차 인설트 후에는 인설트 당 0.5 g이었다. 염수의 분산/위킹 속도는 50 mL 직경/5 mL/2분이었다.

또한, 표 I에 "콘서트 500.382"로 지칭한 시판 제품도 콘서트 패브리케이션 엘티이이가 시판하는 열 결합된 에어-레잉 흡수 코어이다. "콘서트 500.382"로 지칭한 시판 제품의 총 기초 중량은 500 g/m²이고, 플러프 펄프 215 g/m², 결합 섬유 35 g/m²및 초흡수성 물질 250 g/m²로 구성된다. 상기 제품의 두께는 4.20 mm, 밀도는 0.12 g/cm³, 기계 방향의 건조 인장 강도는 50 mm 당 1100 g이고, 흡수 능력은2분에 1 g 당 물 32 g, 2분에 1 g 당 염수 18 g이었다. 명도는 85％였고, 재습윤량은 5 mL의 2차 인설트 후에는 인설트 당 0.8 g, 5 mL의 3차 인설트 후에는 인설트 당 1.2 g이었다. 염수의 분산/위킹 속도는 50 mL 직경/5 mL/2분이었다.

표 I에 "머핀 (Merfin) 44500T40"으로 지칭한 시판 제품은 캐나다 브이4쥐186 브리티쉬 콜롬비아 델라 밴티지 웨이 7979에 소재하는 머핀 인터내셔날, 인크. (Merfin International, Inc.) 제품이었다. 머핀 제품은 열 결합된 에어-레잉 흡수 코어로서, 총 기초 중량이 450 g/m²이고, 초흡수성 물질의 함량은 기초 중량 183 g/m²이고, 두께가 1겹 당 2.95 mm이고, 밀도가 0.156 g/cm³이며, 기계 방향의 건조 인장 강도가 25.4 mm 당 1100 g, 횡방향의 건조 인장 강도가 25.4 mm 당 850 g이다. 0.9％ 염수 용액에 대한 상기 제품의 흡수도는 1 g 당 15.7 g이었고, 보유도는 84.6％였다. 0.9％ 염수 용액의 50 mL 인설트에 대한 재습윤량은 1차 인설트 후에는 0.1 g, 2차 인설트 후에는 5.7 g, 3차 인설트 후에는 14.3 g이었다.

표 I에 나열한 값을 고려해 볼 때, 기초 중량이 유사한 시판 에어-레잉 제품은 본 발명의 물질보다 밀도가 실질적으로 더 낮지만, 도 6 내지 8에 관하여 상기 기재한 3-영역 방법으로 제조된 본 발명의 흡수 물질은 상기 시판 제품에 비해 실질적으로 강성이 더 낮은 (따라서 유연성이 더 큼) 것으로 나타났다.

<실시예 2>

실시예 2에서, 도 2에 예시한 구성을 갖는 본 발명의 시편을 제조하고 평가하였다. 도 2의 구조물은 주요 흡수부 또는 흡수 코어 (36)에 부착된 운반층 (22) 외에도 커버층 (38)을 포함하였다. 시편들은 도 9 및 10에 예시한 2-영역 방법에 따라 제조하였다. 도 9에 예시한 제1 단계의 방법을 통해 형성된 물질을 롤 (148)에 권취하였고, 도 10에 예시한 제2 단계의 방법에서 출발 롤로서 사용하였다.

도 9에 예시한 제1 단계의 방법은 도 3에 관하여 상기 기재한 바람직한 방법과 많은 점에서 유사하다. 특히, 도 9에 예시한 제1 단계의 방법에서, 운반층 웹 (62)은 롤 (64)로부터 풀려나와, 블렌딩 시스템 (81 및 82)에 각각 연결된 형성 헤드 (71) 및 형성 헤드 (72)를 갖는 형성 단 (65) 아래쪽의 순환 스크린 (60)상에 위치시켰다. 커버층 (38)은 처음에 롤 (98)로부터 풀려나온 커버층 웹 (96)의 형태로 제공하였다.

셀룰로스 섬유 또는 펄프 섬유는 초흡수성 입자와 함께 제1 형성 헤드 (71)로부터 운반층 (62)으로 배출시켰다. 펄프 섬유는 합성 중합체 섬유와 함께 제2 형성 헤드 (72)로부터 배출시켰다.

형성 헤드 (71 및 72)에서 사용한 펄프 섬유는 두 경우 모두 (1) 실시예 1에 관하여 상기 기재한 레이플록 J-LD 펄프 및 (2) 1995년 1월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 제08/370,571호와 관련하여 상기에서 정의하고 기재한 바와 같은 냉각 가성 처리된 섬유의 블렌드였다. 표 II의 좌측 끝에서 두번째 종렬 (종렬의 제목: "흡수 코어 섬유 블렌드")에서, 레이플록-J-LD 펄프는 대문자 "A"로 표시하였고,냉각 가성 처리된 펄프는 대문자 "B"로 표시하였다. 각 유형의 펄프의 백분율 (％)은 운반층 및 커버층 (도 9의 운반층 웹 (62) 또는 도 2의 운반층 (22) 및 도 9의 커버층 웹 (96) 또는 도 2의 커버층 (38))을 제외한 흡수 코어부의 총 중량에 대한 기초 중량으로 표 II에 나열하였다.

표 II에서, 좌측 끝에서 두번째 종렬 (종렬의 제목: "흡수 코어 섬유 블렌드")에는 "비코 (Bico)"라는 상표명의 합성 중합체 섬유를 나열하였고, 이는 덴마크 디케이-6800 바르데 엥드라젯 22에 소재하는 화이버비전스 캄파니 (FiberVisions Company) 제품인 이성분 섬유였다. 특정한 이성분 섬유는 "알 어드히전 (AL Adhesion)"이라는 상표명으로 시판되고, 50 중량％ 폴리에틸렌인 쉬쓰로 둘러싸여 있는 50 중량％ 폴리프로필렌인 중심 코어를 함유하는, 공칭 길이 6 mm, 1.7 dtex 섬유였다.

표 II에서, 대조군 운행 샘플을 마지막 행에 나열하였고, 대조군 운행의 경우에는 형성 헤드 (71) 또는 형성 헤드 (72)에서 합성 중합체 섬유를 펄프 섬유와 블렌딩하지 않는다는 점을 제외하고는 도 9 및 10에 예시한 방법으로 샘플을 제조하였다.

형성 헤드 (71)에서, 펄프 섬유를 실시예 1에서 사용한 것과 동일한 유형의 초흡수성 입자, 즉, SXM 4750으로 지칭되는 스톡하우젠 제품과 블렌딩하였다. 각 운행 샘플을 위한 운반층 웹 (62)와 커버층 웹 (96) 사이의 흡수 코어부는 기초 중량이 400 g/m²였고, 초흡수성 용품 (40)은 코어부 기초 중량의 40％였다. 기초 중량의 나머지 60％는 표 II의 좌측 끝에서 두번째 종렬 (종렬의 제목: "흡수 코어 섬유 블렌드")에 나열한 백분율 (％)에 따라 정규 펄프 섬유 "A", 냉각 가성 처리된 펄프 섬유 "B" 및 이성분 합성 중합체 섬유 ("비코")로 구성되었다.

운반층 (62)은 표 II의 좌측 끝에서 세번째 종렬 (종렬의 제목: "운반층")에서 "티슈" 또는 "판텍스 (Pantex)"였다. 티슈는 상기 기재한 실시예 1에서 사용한 티슈와 동일한 유형이었다. 용어 "판텍스"는 이탈리아 아이-51031 아글리아나-(피티) 아스넬리 엘오씨. 스페달리노 에스엔씨 비아 테란시니에 소재하는 판텍스 에스알엘 (Pantex srl)이 AB/S 22라는 상표명으로 시판하는 통풍 결합된 운반층 또는 시트 (62)를 의미한다. 판텍스 운반 시트의 기초 중량은 22 g/m², 두께는 430 ㎛ (마이크로미터) (±15％)였고, 유럽 일회용품 및 부직물 연합 (European Disposables And Nonwovens Association: "EDANA") 표준 20.2-89에 따른 인장 강도는 기계 방향에서 5 N/50 mm 이상, 횡방향에서 1 N/50 mm 이상이었고, EDANA 표준 20.2-89에 따른 신장률은 기계 방향에서 35％ 이하, 횡방향에서 55％ 이하였으며, EDANA 표준 150.2-93에 따른 시간에 대한 스트라이크 (strike)는 2초 이하였다.

커버층 웹 (96)은 표 II의 좌측 끝에서 네번째 종렬 (종렬의 제목: "최상부 (커버) 층")에서 확인된다. 운행 샘플 C 및 운행 대조군 샘플은 커버층을 함유하지 않았다. 운행 샘플 B 및 운행 샘플 A는 화이버비전스 (등국상표) ES-C라는 명칭으로 화이버비전스 캄파니 (앞서 밝혔음) 제품인 커버층 웹 (96)을 포함하였다. 상기 제품은 기초 중량이 40 g/m²이었고, 공칭 섬유 길이가 40 mm인 폴리에틸렌 쉬쓰 50 중량％ 및 폴리프로필렌 코어 50 중량％를 함유하는 3.3 dtex 이성분 합성 섬유 중합체로 구성되었다.

계속해서 도 9와 관련하여, 통상적인 진공 수송 디바이스 (100)의 보조로 흡수 코어부를 운반층 웹 (62)와 커버층 웹 (96) 사이에서 순환 스크린 (60)으로부터 상부 롤 (151) 및 하부 롤 (152)를 포함하는 칼렌더링 단으로 운반하였다. 각각의 칼렌더링 롤 (151 및 152)는 표면이 평탄하였고, 140℃의 온도로 유지되었다.

도 9에 예시한 실시예 2 방법의 제1 단계 마지막에 웹을 중간 롤 (148)로 권취하였다. 이어서, 웹 롤 (148)을 도 10에 예시한 바와 같이 권취되지 않은 제2 가공 단으로 이동시켜 상부 롤 (121) 및 하부 롤 (122)을 포함하는 엠보싱 단에서 엠보싱시켰다. 상부 롤 (121)은 상기에서 기재하고 도 12에 예시한 패턴 (2)와 상응하는 표면 엠보싱 패턴을 함유하였다. 하부 롤 (122)은 표면이 평탄하였다. 패턴화된 최상부 롤 (121) 및 평탄한 하단 롤 (122)은 표 II에 확인되는 바와 같은 다양한 샘플 운행 온도로 유지시켰다. 엠보싱 단의 롤 (121 및 122)은 표 II의 종렬 (종렬의 제목: "압력")에서 확인되는 바와 같은 압력 또는 롤 부하량을 웹에 제공하도록 유지시켰다. 상기 종렬에서, "psi"는 1 인치²당 파운드를 의미하고, "PLI"는 횡단 웹 폭의 1 인치 당 파운드를 의미한다. 엠보싱된 웹을 롤 (130) (도 10)상으로 권취하였다.

운행 샘플 A의 경우에는 하부 운반층 또는 "판텍스" 면을 엠보싱하였으나, 다른 3가지의 운행 샘플 (운행 샘플 B, 운행 샘플 C 및 운행 대조군)에서는 최상부층 또는 커버층을 엠보싱하였다. 따라서, 운행 샘플 A 웹의 경우에는 웹 롤 (148)을 운행 대조군 및 다른 운행 샘플에서의 웹 롤 (148)의 방향과 반대가 되도록 엠보싱 단 (도 10)에서 뒤집어야 했다.

운행 샘플	흡수 코어 섬유 블렌드	운반층	최상부(커버)층	엠보싱 단 롤의 온도 (℃)	압력 (psi/PLI)	설명
운행 샘플	흡수 코어 섬유 블렌드	운반층	최상부(커버)층	패턴화된 롤(최상부)	압력 (psi/PLI)	설명	평탄한 롤 (하단)
운행 샘플 C	40％A, 50％B, 10％비코	티슈	없음	142	123	25/150	최상부층 없음, 최상부 면에 엠보싱 패턴
운행 샘플 B	38％A, 47％B, 15％비코	판텍스	화이버비전스	148	123	23/138	화이버비전 면에 엠보싱 패턴
운행 샘플 A	38％A, 47％B, 15％비코	판텍스	화이버비전스	124	125	23/138	판텍스 면에 엠보싱 패턴
운행 대조군	45％A, 55％B	티슈	없음	110	110	12/75	대조군 샘플-합성 섬유 없음

표 III은 각각의 운행 샘플의 6개 샘플 시편으로 수행한 6회의 측정치 또는 시험치의 평균을 나열하였고, 상기 측정치 및 시험치는 실시예 1과 관련하여 상기 기재한 바와 동일하였다. 또한, 표 III에는 시판 2가지 제품의 밀도, 강성 및 유연성 값도 나열하였고, 상기 시판 제품들은 실시예 1과 관련하여 상기 기재한 제품 중 2가지와 동일한 것이었다.

표 III으로부터, 본 발명의 운행 샘플 A, B 및 C는 밀도가 더 낮은 시판 제품보다 걸리 강성이 더 낮음 (유연성이 더욱 양호하거나 더욱 높음)을 알 수 있다.

운행 샘플	엠보싱 패턴	밀도 (g/cc)	강성 (mg)	유연성 (1/g)	흡입률 1 (ml/s)	흡입률 2 (ml/s)	흡입률 3 (ml/s)	재습윤량 1 (g)	재습윤량 2 (g)	재습윤량 3 (g)
대조군	012	0.37	991	1.10	0.64	0.70	0.55	0.08	0.13	13.20
운행 샘플 A	012	0.27	1130	0.88	1.09	1.44	1.25	0.06	10.55	21.47
운행 샘플 B	012	0.28	1183	0.85	1.11	1.25	1.07	0.07	11.57	19.16
운행 샘플 C	012	0.27	571	1.75	1.15	1.27	1.07	0.09	8.85	18.40
콘서트 500.382		0.12	1640	0.61
머핀 44500T40		0.17	2702	0.37

표 IV에는 다양한 샘플에 대한 밀도 및 초흡수체의 백분율을 나열하였고, 또한 상기에 상세하게 기재한 위킹 에너지 시험으로 측정한 바와 같은 위킹 에너지 및 표준화된 위킹 에너지의 값도 나열하였다. 위킹 에너지 시험 결과는 실시예 1과 관련하여 상기에 상세하게 기재한 시판 제품 중 2가지와 동일한 시판 제품 2가지에 관하여 표 IV에 나열하였다. 표 IV로부터, 운행 샘플 A, 운행 샘플 B 및 운행 샘플 C에서 본 발명의 고밀도 연성 흡수 물질은 시판되는 저밀도의 에어-레잉 흡수 제품에 필적하는 위킹 능력을 나타낸다는 것을 알 수 있다.

운행 샘플	밀도 (g/cc)	SAP (％)	위킹 에너지 (Ergs/g)	표준화된 위킹 에너지 (Ergs/g)
운행 대조군	0.37	40	148679	3717
운행 샘플 A	0.27	40	73296	1832
운행 샘플 B	0.28	40	73296	1832
운행 샘플 C	0.27	40	78820	1971
콘서트 500.382	0.12	45	93,016	2067
머핀 44500T40	0.17	40	62094	1552

본 발명의 추가의 측면

도 14는 본 발명의 웹의 일부를 확대하여 도식으로 예시한다. 웹은 도 12에 예시한 대체적으로 다이아몬드형 엠보싱 패턴 (2)를 사용하여 실시예 2에서 사용한 방법에 따라 제조한 것이다. 도 14에 예시한 웹의 영역은 상부 엠보싱 롤 (121) (도 8)의 다이아몬드형 엠보싱 패턴을 사용하고 도 12에 (300)으로 표시한 원 내부의 영역이다. 상기에 설명한 바와 같이, 도 12의 엠보싱 패턴 깊이는 0.03 인치이다. 즉, 다이아몬드형 패턴을 한정하는 좁은 돌출부는 오목한 안쪽 부위 위로 0.03 인치 높이에 있다. 돌출부의 표면적은 총 롤 패턴 구역의 약 25％에 불과하다. 셀룰로스 섬유 및 합성 중합체 섬유를 포함하는 웹이 엠보싱 롤 (121) 아래로 이동하는 경우, 웹의 일부가 엠보싱 패턴의 돌출부과 접촉하고, 웹의 인접한 부분은 상기 패턴의 오목한 부위 안으로 들어간다. 웹에서, 상기 패턴의 돌출부와 접촉하거나 상기 부위로 눌리는 (registry) 부분은 웹의 인접한 부분보다 더 큰 힘으로 압축되거나 압착된다. 도 14는 완성된 웹의 영역을 예시하며, 여기서 패턴의 엠보싱 돌출부 중 하나는 2개의 이격된 평행한 점선으로 나타낸 참조 번호 (302)에 의해 도식적으로 나타낸 바와 같이 위치한다. 도 14에서, 셀룰로스 펄프 섬유는참조 번호 (32)로 표시했고, 합성 중합체 섬유는 참조 번호 (42)로 표시했다. 엠보싱 패턴 돌출부 (302)로 눌린 웹의 영역에서, 셀룰로스 섬유 (32)와 합성 중합체 섬유 (42) 사이에는 액체에 대해 안정한 결합 형태의 결합이 유의하게 존재한다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 이러한 결합은 셀룰로스 섬유와 접촉한 합성 중합체 섬유의 용융 및 이후에 재고형화된 부분의 열 결합으로 한정된다. 이러한 결합은 엠보싱 패턴의 돌출부 (302)로 눌린, 더욱 크게 압착된 영역에서 일어난다. 상기 열 결합을 영역 (306)으로 도식적으로 나타내었다. 합성 중합체 섬유 (32)도 엠보싱 패턴의 돌출부 (302)로 눌린 영역 내에서 서로 결합한다.

엠보싱 패턴의 돌출부 (302)의 한쪽 면의 웹의 측면 구역에는 합성 중합체 섬유와 셀룰로스 섬유 또는 합성 중합체 섬유끼리의 열 결합이 거의 존재하지 않거나 전혀 존재하지 않는다.

패턴 (2) (도 12)의 돌출부 (302)는 엠보싱 롤의 총 패턴 구역의 약 25％만을 구성하기 때문에, 모든 합성 중합체 섬유의 총 표면적의 대부분은 용융 및 재고형화되어 열 결합을 형성하지 않는다.

엠보싱 패턴 돌출부 (302)로 눌려 압착된 웹의 영역에는, 셀룰로스 섬유 또는 다른 합성 섬유 부근에 위치하나 이들과 결합하지 않는 일부의 합성 중합체 섬유가 존재할 수 있음을 이해해야 한다. 유사하게, 엠보싱 패턴 돌출부 (302)로부터 측면에 위치한 웹의 영역에는, 합성 중합체 섬유와 셀룰로스 섬유 사이 뿐 아니라 합성 중합체 섬유와 다른 합성 중합체 섬유 사이에도 약간의 결합이 존재할 수 있다. 그러나, 상기 결합은 대부분이 엠보싱 패턴 돌출부 (302)로 눌리는, 비교적한정된 영역에서 발생한다.

웹이 엠보싱 단에서 압착됨에 따라, 웹을 가로지르는 엠보싱 패턴 돌출부 (302)의 다이아몬드형 배열로 인해 웹 전반의 제한된 구역에 실질적인 결합이 생성된다. 제한된 결합 구역의 패턴은 바람직하지 않은 뻣뻣한 구조물을 생성하지 않으면서 웹에 강도 및 일체성을 제공한다. 사실, 흡수 물질의 웹은 비교적 연성이고 유연하다. 본 발명의 바람직한 형태에서, 합성 중합체 섬유의 외부상에 한정된 총 표면적의 대부분 이상이 용융 및 재고형화되지 않고, 생성된 웹의 걸리 강성은 약 1500 mg 미만, 바람직하게는 약 1200 mg 미만이다.

도 15는 본 발명의 물질 샘플의 주사 전자 현미경 사진으로서, 엠보싱 패턴 돌출부로 눌리지 않아서 엠보싱 패턴의 돌출부로 눌리는 영역보다 낮은 압력을 받는 웹의 영역을 나타낸다. 도 15는 거의 결합하지 않았거나 전혀 결합하지 않은 매우 근접한 셀룰로스 섬유 (32a 및 32b) 및 합성 중합체 섬유 (42)를 나타낸다. 셀룰로스 섬유 (32a)는 냉각 가성 처리된 섬유이고, 셀룰로스 섬유 (32b)는 냉각 가성 처리되지 않은 섬유이다.

반대로, 도 16은 엠보싱 패턴의 돌출부로 눌리거나 이와 접촉하여 형성된 동일 물질의 영역 (예를 들어 도 14에 도식으로 나타낸 바와 같은 엠보싱 패턴 구역 (302))을 나타낸다. 도 16으로부터, 합성 중합체 섬유 (42)의 일부는 셀룰로스 섬유 (32a 및 32b)와 열 결합을 생성하였고, 셀룰로스 섬유 (32a 및 32b) 사이에서 뿐 아니라 다른 합성 중합체 섬유 (42)와도 열 결합을 생성했다는 것을 알 수 있다.

도 17은 상기 기재한 바와 같이 표 I에서 "콘서트" 500.382로 나타낸 시판 제품 일부분의 주사 전자 현미경 사진이다. 도 17에서, 합성 중합체 섬유는 참조 번호 (242)로 표시하고, 셀룰로스 섬유는 참조 번호 (232)로 표시했다. 도 17에서, 2개의 합성 중합체 섬유 (242)는 "X"에서 서로 교차하고, 열 결합함을 알 수 있다. 그러나, 많은 셀룰로스 섬유 (232)들이 합성 중합체 섬유 (242)와 인접하고 그 주위를 부분적으로 싸고 있지만, 셀룰로스 섬유 (232)와 합성 중합체 섬유 (242) 사이에는 열 결합이 존재하지 않는다.

상기 제품에는 셀룰로스 섬유와 합성 중합체 섬유 사이에 결합이 거의 존재하지 않거나 전혀 존재하지 않기 때문에, 이러한 결합으로 초래될 바람직한 특성 및 능력은 이러한 용품에서 더 적은 정도로만 존재하거나 없으리라 예측할 수 있다. 그러나, 합성 중합체 섬유는 일반적으로 물질 전반에 걸친 위치에서 서로 결합하고 비결합된 영역의 패턴은 존재하지 않기 때문에, 본 발명의 출원인은 이것이 제품을 더욱 뻣뻣하고 덜 연성으로 만드는 데 공헌한다고 이론화한다 (어떠한 이론에도 구애받으려는 의도는 없음).

또한, 본질적으로 합성 중합체 섬유 각각의 전체 길이는 용융 및 재고형화되므로, 다른 합성 중합체 섬유와 접촉할 수 있는 상기 섬유의 전체 길이 어디에서나 열 결합을 생성할 가능성이 유의하게 증가됨이 도 17로부터 나타난다. 그러나, 이러한 과도한 용융에도 불구하고, 합성 중합체 섬유와 인접한 셀룰로스 섬유 사이의 유의한 결합은 최소량으로 생성되거나 실질적으로 존재하지 않는다. 어떠한 특정 이론에도 구애받으려는 의도 없이, 본 발명의 출원인은 합성 중합체 섬유와 셀룰로스 섬유 사이에 유의한 결합을 갖지 않는 물질은 일체성이 낮고 펄프 분진이 더 많은 경향이 더 크다고 이론화한다.

반대로, 본 발명의 물질은 여전히 비교적 연성이고 유연하게 유지되면서 구조적 일체성이 양호하고 분진 배출량이 최소이며, 본 발명의 물질은 화학적 결합제의 사용 없이 이러한 바람직한 특성을 나타낸다.

본 발명의 새로운 개념 또는 원리의 진정한 사상 및 범위로부터 벗어나지 않고, 상기 본 발명의 상세한 설명 및 이의 예로부터 수많은 변경 및 변형을 가할 수 있음이 명백할 것이다.

Claims

셀룰로스 섬유 및 합성 중합체 섬유의 압착된 웹을 포함하며, 합성 중합체 섬유의 외부상에 한정된 총 표면적의 대부분 이상이 용융 및 재고형화되지 않고, 웹의 걸리 강성 (Gurley Stiffness)이 약 1500 mg 미만인 흡수 물질.
제1항에 있어서, 웹에 화학적 결합제가 실질적으로 첨가되지 않고, 웹의 밀도가 약 0.25 g/cm³내지 약 0.50 g/cm³이며, 웹의 기초 중량이 약 100 g/m²내지 약 650 g/m²인 흡수 물질.
제1항에 있어서, 웹의 (A) 제1, 제2 및 제3 유체 흡입 (acquisition) 속도가 각각 1 mL/초 이상, 1.25 mL/초 이상 및 1.07 mL/초 이상이고, (B) 제1, 제2 및 제3 재습윤량이 각각 0.03 g 미만, 0.1 g 미만 및 9 g 미만이며, (C) 표준화된 위킹 (wicking) 에너지가 1,800 ergs/g 이상인 흡수 물질.
제1항에 있어서, 웹이 (A) 웹의 한쪽 면에 노출된 운반층을 포함하고, (B) 상기 운반층과 반대쪽 면에 노출된 커버층을 포함하며, (C) 각각의 온도가 120℃ 이상인 한 쌍의 롤 사이에서 적어도 한쪽 표면이 요철 (indentation) 패턴으로 엠보싱된 흡수 물질.
제1항에 있어서, 합성 중합체 섬유가 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 및 이성분 섬유 중 1종 이상을 포함하는 흡수 물질.
제1항에 있어서, 웹이 (A) 초흡수성 물질을 웹의 약 10 중량％ 내지 60 중량％ 양으로 포함하고, (B) 합성 중합체 섬유를 웹의 약 5 중량％ 이상의 양으로 포함하는 흡수 물질.
제1항에 있어서, 셀룰로스 섬유와 합성 중합체 섬유 사이에 액체에 대해 안정한 결합이 형성된 흡수 물질.
셀룰로스 섬유 및 합성 중합체 섬유의 압착된 웹을 포함하며, 적어도 일부의 합성 중합체 섬유 및 셀룰로스 섬유가 액체에 대해 안정한 결합에 의해 연결되고, 웹의 걸리 강성이 약 1500 mg 미만인 흡수 물질.
제8항에 있어서, 웹에 화학적 결합제가 실질적으로 첨가되지 않고, 웹의 밀도가 약 0.25 g/cm³내지 약 0.50 g/cm³이며, 웹의 기초 중량이 약 100 g/m²내지 약 650 g/m²인 흡수 물질.
제8항에 있어서, 웹의 (A) 제1, 제2 및 제3 유체 흡입 속도가 각각 1 mL/초 이상, 1.25 mL/초 이상 및 1.07 mL/초 이상이고, (B) 제1, 제2 및 제3 재습윤량이 각각 0.03 g 미만, 0.1 g 미만 및 9 g 미만이며, (C) 표준화된 위킹 에너지가 1,800 ergs/g 이상인 흡수 물질.
제8항에 있어서, 웹이 (A) 웹의 한쪽 면에 노출된 운반층을 포함하고, (B) 상기 운반층과 반대쪽 면에 노출된 커버층을 포함하며, (C) 각각의 온도가 120℃ 이상인 한 쌍의 롤 사이에서 적어도 한쪽 표면이 요철 패턴으로 엠보싱된 흡수 물질.
제8항에 있어서, 합성 중합체 섬유가 폴리프로필렌 섬유, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유 및 이성분 섬유 중 1종 이상을 포함하고, 액체에 대해 안정한 결합이 셀룰로스 섬유와 접촉하고 용융 및 재고형화된 합성 중합체 섬유 부분에서 형성된 흡수 물질.
제8항에 있어서, 웹이 (A) 초흡수성 물질을 웹의 약 10 중량％ 내지 60 중량％ 양으로 포함하고, (B) 합성 중합체 섬유를 웹의 약 5 중량％ 이상의 양으로 포함하는 흡수 물질.
제8항에 있어서, 합성 중합체 섬유의 외부상에 한정된 표면적의 대부분 이상이 용융 및 재고형화되지 않은 흡수 물질.
(A) 셀룰로스 섬유 및 합성 중합체 섬유의 웹을 형성하는 단계 및

(B) 상기 웹을 각각의 롤이 (1) 적어도 셀룰로스 섬유와 합성 중합체 섬유 사이에 위치하고 (2) 웹 걸리 강성이 약 1500 mg 초과인 웹을 생성하기에는 불충분한, 액체에 대해 안정한 결합을 형성하는 온도로 유지되는 한 쌍의 가열된 롤들 사이로 이동시켜 압착시키는 단계

를 포함하는, 흡수 물질의 제조 방법.
제15항에 있어서, 단계 (B)가 (1) 웹을 선택된 속도로 이동시키고, (2) 상기 웹을 선택된 압착 부하량에서 약 0.25 g/cm³내지 0.50 g/cm³의 밀도로 압착시키며, (3) 각각의 롤을 상기 선택된 웹 이동 속도 및 선택된 압착 부하량에서 합성 중합체 섬유의 외부상에 한정된 총 표면적의 대부분을 용융시키기에는 불충분한 온도로 유지하는 것을 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 단계 (B)가 각각의 롤을 합성 중합체 섬유의 외부상에 한정된 총 표면적의 단지 일부만을 용융시키는 온도로 유지하는 것을 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 단계 (A)가 초흡수성 물질을 웹의 일부로서 웹의 약 10 중량％ 내지 60 중량％의 양으로 제공하고, 합성 중합체 섬유를 웹의 약 5 중량％ 이상의 양으로 제공하며, 실질적으로 화학적 결합제의 첨가 없이 웹을 형성하는 것을 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 단계 (B)가 각각의 롤을 120℃ 이상의 온도로 유지하면서, 상기 롤 중 하나를 이용하여 웹의 한쪽 면에 표면이 요철 패턴으로 엠보싱하고, 선택된 웹 이동 속도를 약 30 m/분 내지 약 300 m/분으로 유지시키며, 선택된 압착 부하량을 횡단 웹의 폭 1 mm 당 약 28 N (뉴턴 (newtons)) 내지 약 400 N으로 유지시키는 것을 포함하는 방법.
제15항에 있어서, 단계 (A)가 기초 중량이 약 100 g/m²내지 약 650 g/m²인 웹을 형성하는 것을 포함하는 방법.