KR20040070202A - 종이 층을 포함하는 스폰지형 패드 및 제조 방법 - Google Patents

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KR20040070202A KR10-2004-7008551A KR20047008551A KR20040070202A KR 20040070202 A KR20040070202 A KR 20040070202A KR 20047008551 A KR20047008551 A KR 20047008551A KR 20040070202 A KR20040070202 A KR 20040070202A
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Abstract

세정 및 기타 와이핑 및 광택 용도를 위해 사용되는 스폰지형 패드가 개시되어 있다. 스폰지형 패드는 선택된 위치에서 함께 부착된 다수의 조직화 종이 웹으로부터 만들어진다. 종이 웹은 예를들어 고 수율 섬유 및 습강제를 함유하는 고 조직화 통기건조 종이 웹일 수 있다. 하나의 구현양태에서, 적층된 겹들이 액체 침투성의 커버 재료 내에 함유될 수 있다. 본 발명의 스폰지형 제품은 단독으로 사용될 수 있거나, 또는 몹과 같은 세정 도구 내에 혼입될 수 있다.

Description

종이 층을 포함하는 스폰지형 패드 및 제조 방법{SPONGE-LIKE PAD COMPRISING PAPER LAYERS AND METHOD OF MANUFACTURE}
세정 및 기타 많은 용도에서 스폰지 패드가 일반적으로 사용된다. 시판 스폰지는 매우 고가의 천연 스폰지 또는 재생 셀룰로스로 만들어질 수 있다. 재생 셀룰로스는 비교적 순수한 천연 셀룰로스를 화학 용매에 용해시킨 다음, 이후에 용해되어 빈 공간을 제공할 수 있는 고체 입자의 존재하에서 셀룰로스를 침전시킴으로써 제조될 수 있다. 천연 스폰지보다 저렴하긴 하지만, 재생 셀룰로스는 여전히 그것이 유래되는 셀룰로스 재료보다도 훨씬 더 비싸고, 이로 인해 폐기 또는 1회용 제품이 바람직할 수 있는 일부 용도를 위해서는 부적합하다. 또한, 재생 셀룰로스 스폰지의 물리적 성질은 재생 공정에 의해 제한되고, 이러한 재생 공정은 공극 구조 및 기타 물리적 속성의 측면에서 달성될 수 있는 것에 많은 제약을 부과한다. 요구되는 것은, 셀룰로스를 재생할 필요없이 스폰지형 재료를 제조하는 방법이다.
발명의 요약
일반적으로, 본 발명은 흡수성 스폰지형 제품에 관한 것이다. 스폰지형 제품은 다수의 적층된 겹으로부터 만들어진 다층 압축가능한 기재를 포함한다. 적층된 겹들은 조직화된 종이 웹으로 만들어진다. 예를들어, 종이 웹은 약 0.2mm보다 크고, 특히 약 0.4mm보다 큰 전체 표면 깊이를 가질 수 있다. 종이 웹은 펄프 섬유, 예컨대 고수율 섬유 및 기타 제지 섬유, 예컨대 경목재 섬유 및/또는 연목재 섬유의 혼합물을 함유한다. 종이 웹은 약 15gsm 이상, 예컨대 약 15gsm 내지 약 80gsm의 기본 중량을 가질 수 있다.
하나의 구현양태에서, 압축가능한 기재는 통기건조된 종이 웹의 여러 겹으로 만들어진다. 통기건조된 종이 웹은 통기건조 동안에 생성되어진 성형 조직화 표면을 가질 수 있다. 고수율 섬유 이외에도, 종이 웹은 습강제를 함유할 수 있다. 습강제와 조합하여 고수율 섬유를 함유함으로써, 종이 웹이 개선된 습윤 탄성 성질을 갖는 것으로 밝혀졌다.
다층 압축가능한 기재는 적어도 3개의 겹, 특히 적어도 5개의 겹, 더욱 특별하게는 적어도 10개의 겹으로 만들어질 수 있다. 내부 압축가능한 재료를 형성하기 위하여 선택된 위치에서 겹들을 함께 부착할 수 있다. 일단 함께 부착되면, 압축가능한 기재가 적어도 50%의 공극 부피를 가질 수 있고, 적어도 0.6의 습윤 탄성회복값(Wet Springback)을 가질 수 있고, 적어도 0.6의 부하 에너지 비율(Loading Energy Ratio)을 가질 수 있고, 그램 당 적어도 6cm3의 습윤 압축 벌크(Wet Compressed Bulk)를 가질 수 있다.
적층된 겹들은 적절한 방식으로 함께 부착될 수 있다. 예를들어, 하나의 구현양태에서, 이성분 섬유와 같은 결합제 섬유가 층들 사이에 배치될 수 있고, 가열시켜 섬유들이 용융되도록 하고 층들을 함께 부착시킨다. 이 구현양태에서, 결합제 섬유를 예를들어 겹의 약 1중량% 내지 약 20중량%일 수 있는 양으로 각각의 겹에 적용할 수 있다.
하나의 구현양태에서, 다층 압축가능한 기재가 외부 커버 내에 함유될 수 있다. 외부 커버는 액체가 그것을 통해 통과되도록 하는 적절한 습윤 탄성 재료로부터 만들어질 수 있다. 예를들어, 외부 커버는 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 종이 타월, 본디드 카디드 웹, 스크림 재료, 그물(mesh) 재료, 망사(net), 천공된 재료, 및 이들의 혼합물로 만들어질 수 있다.
하나의 구현양태에서, 외부 커버는 2개의 상이한 재료들을 함께 부착시킴으로써 만들어질 수 있다. 외부 커버는 제1 주표면 및 부 표면을 포함할 수 있다. 제1 주표면은 연마 표면을 가진 멜트스펀 부직 웹으로 만들어질 수 있다. 예를들어, 부직 웹은 웹의 표면에 존재하는 쇼트(shot)를 가진 멜트블로운 웹일 수 있다. 대안적으로, 다른 연마 재료를 웹의 표면에 부착시킬 수 있다. 하나의 구현양태에서, 멜트블로운과 같은 부직 웹을 제일 바깥쪽 티슈 겹의 한쪽 또는 양쪽 표면 위에 직접 형성한다.
바람직하다면, 흡수성 스폰지형 제품 내에 첨가제를 혼입할 수 있다. 첨가제는 예를들어 비누, 세제, 완충제, 항균제, 피부 건강 약제, 로션 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 스폰지형 제품은 색을 변화시키거나 특정물질(analyte)의 존재하에서 다른 자극을 제공하는 시약을 포함할 수 있다. 다양한 특정물질을 검출하기 위한 적절한 시약이 WO 00/65347 (2000년 11월 2일 공개, Hammons 등); WO 00/65348 (2000년 11월 2일 공개, Roe 등); WO 00/65083, WO 00/65084 및 WO 00/65096 (각각 2000년 11월 2일 공개, Capri 등, 미국 특허 출원 일련번호09/299,399, 09/317,441 및 09/317,481인 US 균등 출원) (이들은 각각 본 출원에 상반되지 않는 정도까지 본 명세서에서 참고문헌으로 인용된다)에 개시되어 있다.
또한, 본 발명의 흡수성 스폰지형 제품은 다양한 세정 장치 내로 혼입될 수 있다. 예를들어, 스폰지형 제품은 핸들에 부착될 수 있고 다양한 표면을 세정하기 위해 사용될 수 있다. 예를들어, 하나의 구현양태에서, 스폰지형 제품을 몹(mop) 내에 혼입할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 측면을 이하에서 더욱 상세히 언급한다.
정의 및 시험 방법
여기에서 사용된 재료는, 이하 주어진 현적 흡수 용량(Hang Drip Absorbent Capacity) 시험으로 측정시에, 건조 중량의 100% 이상(다시말해서, 재료가 약 1 이상의 현적 흡수 용량을 갖는다)과 동일한 물의 양을 보유할 수 있다면, "흡수성"인 것으로 언급된다. 예를들어, 본 발명의 흡수성 요소에서 사용된 흡수성 재료는 약 2 이상, 더욱 특별하게는 약 4 이상, 더욱 더 특별하게는 약 7 이상, 더욱 더 특별하게는 약 10 이상의 현적 흡수 용량을 가질 수 있고, 일례의 범위는 약 3 내지 약 30, 또는 약 4 내지 약 25 또는 약 12 내지 약 30이다.
여기에서 사용된 "흡수 용량"은, 패드를 물의 풀에 침지시키고 그것으로부터 회수한 후에 패드가 보유할 수 있는 물의 질량을 측정한 것이다. 흡수 용량은, 먼저 3인치 제곱의 치수로 절단된 건조한 상태의 깨끗한 패드를 무게를 잰 다음, 25℃의 탈이온수 중에 60초 동안 패드를 침지시키고, 패드의 주 작업 표면을 아래로 하여 평평하고 수평 위치로 패드를 고정시켜, 패드의 가장 높은 부분이 물 표면 아래로 1인치가 되도록 함으로써 측정된다. 이어서, 물을 보유한 용기의 바닥에 미리 위치시킨 와이어 바스켓을 사용하여, 약 2초의 기간에 걸쳐 물로부터 패드를 서서히 올린다. 와이어 바스켓은, 패드를 물에서 제거할 때 패드로부터 물이 떨어지는 것을 방해하지 않도록, 거친 4×4 그물을 갖는다. 패드에서 물이 떨어질 때 수평한 배향으로 패드를 고정시키기 위해 와이어 바스켓을 사용한다 (다시말해서, 웹이 평면으로 정렬될 때, 평면은 이 시험을 위해 수평이어야 한다). 적하를 30초간 일어나도록 하고, 그 후에 습윤된 패드의 무게를 잰다. 침지 이전의 건조 패드의 질량을 건조 패드의 질량으로 나눈 것에 대한 질량 획득이 흡수 용량이다. 패드는 적어도 4, 6, 8, 9, 10, 12 및 18중의 적어도 하나의 물 흡수 용량을 가질 수 있으며, 일례의 범위는 약 5 내지 약 40, 또는 약 6 내지 약 24이다.
"0.075psi에서의 흡수성"은, 본 발명의 패드를 구성하기 위해 사용되는 티슈 층의 흡수 용량의 측정이며, 이 시험은 0.075psi의 하중하에서 수행된다. 시험은 6인치의 길이 및 4인치의 폭으로 절단된 2개의 금속 판을 필요로 한다. 하부 판은 0.125 인치 두께이고, 상부 판은 813g의 질량을 가진 3/4 인치 두께 알루미늄이며, 티슈 샘플 위에 평평하게 놓여질 때 0.075psi의 하중을 부여한다. 상부 판의 중심은 직경 0.25 인치의 원통형 구멍을 갖는다. 시험을 수행하기 위하여, 6인치 길이가 기계 방향으로 정렬되도록 하여 건조 티슈의 4인치×6인치 샘플을 절단한다. 다수의 티슈 겹들을 적층하여, 가능한 한 2.8 그램에 가까운 티슈 적층물 중량을 얻는다. 티슈 적층물을 더욱 큰 트레이에 평평하게 놓여있는 2개의 수평 판 사이에 배치한다. 50ml의 탈이온수를 가진 적정 뷰렛을 상판에 있는 구멍 위에 직접정렬시킨다. 뷰렛을 열고, 물을 상판에 있는 구멍안으로 서서히 넣어서, 판의 윗면 위로 올라가거가 그 위로 넘치지 않도록 하면서 가능한 한 높게 물기둥을 유지시켜 구멍을 채운다. 샘플이 겉보기에 포화될 때까지 이것을 수행한다. 겉보기 포화는 물이 샘플의 가장자리에 남기 시작하는 시점이다. 뷰렛으로부터 제거된 물의 양을 "0.075psi에서의 수평 흡수성"에 대한 값으로 간주한다. 이 시점에서, 판들을 함유하는 트레이를 30초간 45도 각도로 기울여서 샘플에 있는 액체 일부가 배수되도록 한다. 배수되는 액체의 양을 이전의 "0.075psi에서의 수평 흡수성" 값에서 빼어서 "0.075psi에서의 경사 흡수성"을 얻는다. 기본시트를 위하여, 0.075psi에서의 수평 흡수성은 약 5g 이상, 또는 대안적으로 7g 이상, 9g 이상, 11g 이상 또는 약 6g 내지 약 10g일 수 있다. 0.075psi에서의 경사 흡수성은 약 4g 이상, 약 6g 이상, 약 8g 이상, 약 10g 이상, 또는 약 6 내지 약 10g일 수 있다. 커버의 경사 흡수성은 기본시트 단독의 흡수성에 비해 약 5 내지 40% 낮을 수 있는 반면, 수평 흡수성은 기본시트의 흡수성에 비해 더 크거나 더 낮을 수 있다.
여기에서 사용된 "현적 흡수 용량"이란, 샘플의 건조 중량에 비하여 포화된 샘플이 보유할 수 있는 물의 양을 가리키고, 무차원 수(질량을 질량으로 나눔)로 기록된다. 연방 정부 규정 UU-T-595b에 따라 시험을 수행하지만, 10.16cm길이× 10.16cm폭 (4인치 평방)보다는 7.62cm길이×7.62cm폭 (3인치 평방)의 치수로 절단된 시험 샘플을 사용하도록 변형된다. 건조하고 깨끗한 샘플의 무게를 잰 다음, 이것을 25℃의 탈이온수에 3분간 침지시킴으로써 포화시킨다. 이어서, 핀셋 또는 집게를 사용하여 물로부터 조심스럽게 샘플을 꺼내고, 30초간 한쪽 구석에 매달아서 과량의 물이 배수되도록 한다. 이어서, 샘플을 재-측량하고, 습윤 중량과 건조 중량 사이의 차이가 샘플의 물 흡수량이며, 이것은 10.16cm길이×10.16cm폭 샘플 당 그램으로 표현된다. 현적 흡수 용량은 전체 물 흡수량을 샘플의 건조 중량으로 나눔으로써 수득된다.
여기에서 사용된 "건조 캘리퍼"란 1-인치 직경 압반을 가진 두께 게이지로 측정시에 0.03psi의 압축 하중 하에서 패드 또는 기타 재료의 두께를 가리킨다 (측정 "푸트(foot)"). 여기에 기록된 측정은 CSI 모델 CS-55-170 수동 두께 게이지 (커스텀 사이언티픽 인스트루먼츠(Custom Scientific Instruments, 미국 뉴저지주 위파니)를 사용하여 수득되었다. 두께 판독을 취하기에 앞서서 30초 동안 0.03osi 압력을 가한다. 두께를 인치로 기록한다.
여기에서 사용된 "습윤 압축 회복율"은 여러 번의 주기를 통해 포화 및 압축된 후에 그의 두께를 유지하는 패드의 능력을 측정한 것이다. 앞서 기재된 흡수 용량 시험에 따라서, 샘플을 포화시키고 측량한 직후에 3인치 평방 샘플 위에서 시험을 수행한다. 먼저, 경 하중의 압반-기초 두께 게이지를 사용하여 습윤 샘플을 두께 측정하였다. 구체적으로, 패드의 초기 두께를 측정하기 위하여, CSI 모델 CS-55-170 수동 두께 게이지 (커스텀 사이언티픽 인스트루먼츠, 미국 뉴저지주 위파니)를 사용하여 1-인치 직경 압반을 가진 패드의 중심에 0.03psi의 압력을 가한다(측정 "푸트"). 이러한 시험 장치를 사용하여, 압반에 연결된 추 홀더 위에 걸려있는 규격화된 추를 사용해서 압력을 가하고, 평평한 표면에 대한 두께를 다이얼 게이지로부터 판독한다. 초기 두께 판독치를 취한 후에, 적용된 압력을 1.125psi로 올리기 위해 추가의 추를 추 홀더에 서서히 첨가하였다. 추를 추 홀더에 첨가하거나 들어올릴 때, 샘플 또는 시험 장치에 갑작스런 충격이 가해지는 것을 막기 위하여, 추를 그 위의 시험 장치 또는 다른 추와 접촉시키는 동안 추의 상승 또는 하강 속도를 1분당 약 2인치로 한다. 1.125psi의 가해진 압력에서 30초간 기다린 후에, 두께 판독을 취한다 (압축 #1). 압반을 다시 올리고 첨가된 추를 서서히 제거하여 적용된 압력을 0.03psi로 되돌린다. 30초 후에, 두께 판독을 기록한다 (회복 #1). 첨가된 추를 다시 첨가하여 하중을 다시 1.125psi로 만들고, 30초 후에 두께를 기록한다 (압축 #2). 첨가된 추를 제거하여 적용된 하중을 0.03psi로 되돌리고, 30초 후에 두께를 다시 기록하며(회복 #2), 이것이 최종 기록된 두께이다. 최종 두께 (회복 #2) 대 초기 두께의 비율에 100을 곱하여, 습윤 압축 회복율을 퍼센트로 나타낸다. 본 발명의 패드는, 제 자리에 커버를 갖거나 갖지 않거나, 0.6 이상, 더욱 특별하게는 약 0.7 이상, 더욱 더 특별하게는 약 0.8 이상, 가장 특별하게는 약 0.85 이상의 습윤 압축 회복율을 가질 수 있고, 일례의 범위는 약 0.75 내지 약 0.92이다.
여기에서 사용된 "수분 보유 값"(WRV)은 본 발명의 목적을 위해 유용한 일부 섬유를 특징화하기 위해 사용될 수 있는 측정이다. WRV는 0.5 그램의 섬유를 탈이온수에 분산시키고, 밤새 침지시키고, 바닥에 0.15mm (100메쉬) 스크린을 가진 4.83cm (1.9인치) 직경 관에서 20분동안 1000 중량으로 섬유를 원심분리함으로써 측정된다. 샘플을 측량한 다음, 105℃에서 2시간동안 건조시키고 다시 측량한다. WRV는 (습윤 중량 - 건조 중량)/건조 중량이다. 본 발명의 목적을 위해 유용한 섬유는 약 0.7이상, 더욱 특별하게는 약 1 내지 약 2의 WRV를 가질 수 있다. 고 수율 펄프 섬유는 전형적으로 약 1 이상의 WRV를 갖는다.
여기에서 사용된 "건조 벌크"는, 0.05psi의 압력이 샘플에 가해지도록 직경 3인치의 원형 압반을 가진 두께 게이지를 사용하여 측정되며, 샘플은 측정 전에 73℉에서 24시간동안 50% 상대 습도에서 조절되어야 한다. 티슈 웹은 3cc/g 이상, 바람직하게는 6cc/g 이상, 더욱 바람직하게는 9cc/g 이상, 더욱 더 바람직하게는 11cc/g 이상, 가장 바람직하게는 8cc/g 내지 28cc/g의 건조 벌크를 가질 수 있다.
여기에서 사용된 "제지 섬유"는 모든 공지된 셀룰로스 섬유 또는 셀룰로스 섬유를 포함한 섬유 혼합물을 포함한다. 본 발명의 웹을 제조하기 위해 적절한 섬유는, 이에 한정되지는 않지만 비목질 섬유, 예컨대 면, 마닐라삼, 양마, 사바이 그래스(sabai grass), 아마, 에스파르토 그래스(esparto grass), 짚, 황마, 바가스, 밀크위드 고치솜 섬유 및 파인애플 잎 섬유; 및 목질 섬유, 예컨대 북부 및 남부 연목재 크래프트 섬유와 같은 연목재 섬유; 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무 및 아스펜과 같은 경목재 섬유를 포함하여 낙엽수 및 침엽수로부터 수득된 섬유를 포함하는 천연 또는 합성 셀룰로스 섬유를 포함한다. 목질 섬유는 고수율 또는 저-수율 형태로 제조될 수 있고, 크래프트, 설파이트, 고수율 펄프화 방법 및 기타 공지된 펄프화 방법을 포함한 공지된 방법으로 펄프화될 수 있다. 미국 특허 4,793,898호 (1988년 12월 27일 특허부여, Laamanen 등); 미국 특허 4,594,130호 (1986년 6월 10일 특허부여, Chang 등); 및 미국 특허 3,585,104호에 개시된 섬유 및 방법을 포함하여, 오르가노솔브 펄프화 방법으로부터 제조된 섬유가 사용될 수있다. 유용한 섬유는 미국 특허 5,595,628호 (1997년 1월 21일 특허부여, Gordon 등)에 의해 예시된 안트라퀴논 펄프화에 의해 제조될 수 있다. 50% 이하의 건조 중량 또는 약 5 내지 약 30% 건조 중량과 같은 섬유의 일부는 레이온, 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 2성분 시스-코어 섬유, 다성분 결합제 섬유 등과 같은 합성 섬유일 수 있다. 일례의 폴리에틸렌 섬유는 펄펙스(Pulpex)(R)(헤르큘스 인코포레이티드(Hercules, Inc. 미국 델라웨어주 윌밍턴)로부터 입수가능함)이다. 공지된 표백 방법이 사용될 수 있다. 합성 셀룰로스 섬유 유형은 모든 종류의 레이온 및 비스코스 또는 화학적 변성 셀룰로스로부터 유래된 기타 섬유를 포함한다. 머서리가공된 펄프, 화학적 강화되거나 가교된 섬유 또는 술폰화 섬유와 같은 화학적 처리된 천연 셀룰로스 섬유가 사용될 수 있다. 제지 섬유를 사용함에 있어서 양호한 기계적 성질을 위하여, 섬유가 비교적 손상되지 않고 대부분 정련되지 않거나 단지 약간만 정련되는 것이 바람직할 수 있다. 재활용 섬유가 사용될 수 있지만, 기계적 성질 및 오염물 결여를 위하여 처녀 섬유가 일반적으로 유용하다. 머서리가공 섬유, 재생 셀룰로스 섬유, 미생물에 의해 생성된 셀룰로스, 레이온 및 기타 셀룰로스 재료 또는 셀룰로스 유도체가 사용될 수 있다. 적절한 제지 섬유는 재활용 섬유, 처녀 섬유 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 고 벌크 및 양호한 압축 성질이 가능한 특정한 구현양태에서, 섬유는 200 이상, 더욱 특별하게는 300 이상, 더욱 더 특별하게는 400 이상, 가장 특별하게는 500 이상의 캐나디안 표준 자유도를 가질 수 있다.
여기에서 사용된 "고 수율 펄프 섬유"는, 약 65% 이상, 더욱 특별하게는 약 75% 이상, 더욱더 특별하게는 약 75 내지 약 95%의 수율을 제공하는 펄프화 공정에 의해 제조되는 제지 섬유이다. 수율은 초기 목재 질량의 퍼센트로서 표현되는 가공된 섬유의 얻어진 양이다. 이러한 펄프화 공정은 표백된 화학열기계적 펄프(BCTMP), 화학열기계적 펄프(CTMP), 압력/압력 열기계적 펄프(PTMP), 열기계적 펄프(TMP), 열기계적 화학적 펄프(TMCP), 고 수율 설파이트 펄프, 및 고 수율 크래프트 펄프를 포함하고, 이들은 모두 다량의 리그닌을 가진 섬유를 남긴다. 고 수율 섬유는 전형적인 화학적 펄프화 섬유에 비해 그의 강성도가 알려져 있다 (건조 및 습윤 상태 양쪽 모두에서). 크라프트 및 기타 비-고 수율 섬유의 세포벽은, 세포벽의 일부 위 및 안에 있는 "모르타르" 또는 "아교"인 리그닌이 대부분 제거되기 때문에, 더욱 유연한 경향이 있다. 리그닌은 또한 물에서 비팽윤성이고 소수성이며, 섬유에 대한 물의 연화 효과를 견디어 내고, 크래프트 섬유에 비해 습윤된 고 수율 섬유에서 세포 벽의 강성도를 유지한다. 바람직한 고 수율 펄프 섬유는 비교적 전체, 비교적 손상되지 않은 섬유, 고 자유도 (250 캐나디안 표준 자유도 (CSF) 또는 그 이상, 더욱 특별하게는 350CFS 이상, 및 더욱 더 특별하게는 400CFS 이상) 및 낮은 미립자 함량(브리트 단지(Britt jar) 시험에 의해 25% 미만, 더욱 특별하게는 20% 미만, 더욱 더 특별하게는 15% 미만, 더욱 더 특별하게는 10% 미만)으로 이루어짐을 특징으로 할 수 있다. 상기 기재된 일반적인 제지 섬유 이외에도, 고 수율 펄프 섬유가 밀크위드 종자 고침솜 섬유, 마닐라삼, 대마, 면 등과 같은 기타 천연 섬유를 포함한다.
여기에서 사용된 용어 "셀룰로스성"은 주 성분으로서 셀룰로스를 갖고, 구체적으로 약 50중량% 이상의 셀룰로스 또는 셀룰로스 유도체를 포함하는 재료를 포함하는 것을 의미한다. 따라서, 용어는 면, 전형적인 목재 펄프, 비목질 셀룰로스 섬유, 셀룰로스 아세테이트, 셀룰로스 트리아세테이트, 레이온, 비스코스 섬유, 열기계적 목재 펄프, 화학적 목재 펄프, 박리된 화학적 목재 펄프, 리오셀, 및 NMMO, 밀크위드 또는 세균 셀룰로스, 리오셀 중의 셀룰로스 용액으로부터 형성된 기타 섬유를 포함하고, 비스코스, 레이온 등일 수 있다. 원한다면, 용액으로부터 방사되거나 재생되지 않은 섬유가 예외적으로 사용될 수 있거나, 적어도 약 80%의 웹은 스펀 섬유 또는 셀룰로스 용액으로부터 재생된 섬유를 갖지 않을 수 있다.
"비압축 건조"란, 건조 공정 동안에 웹의 일부를 상당히 조밀화 또는 압축하면서, 압축 닙 또는 기타 단계를 포함하지 않는 셀룰로스 웹을 건조하기 위한 건조 방법을 가리킨다. 이러한 방법은 통기 건조; 공기 분출 분무 건조; 비-접촉 건조, 예컨대 문헌[E.V.Bowden, E.V., Appita J., 44(1): 41(1991)]에 교시된 공기 부유 건조; 과가열된 증기의 통류 또는 분무; 마이크로파 건조 및 기타 라디오파 또는 유전 건조 방법; 초임계 유체에 의한 물 추출; 비수성, 저 표면 장력 유체에 의한 물 추출; 적외 건조; 용융 금속의 필름과의 접촉에 의한 건조; 및 기타 방법을 포함한다. 상당한 웹 조밀화를 일으키지 않거나 또는 3-차원 구조 및 습윤 탄성 성질의 상당한 손실을 일으키지 않으면서, 상기 언급된 비압축 건조 수단을 사용하여 본 발명의 3차원 기본시트를 건조할 수 있는 것으로 생각된다. 웹이 건조 표면의 일부 위로 기계적 가압되어, 가열된 양키(Yankee) 실린더 위로 가압된 영역이 상당히 조밀화되기 때문에, 표준 건조 크레이프화 기술은 압축 건조 방법으로서 간주된다.
여기에서 사용된 용어 "중합체 웹"이란, 주로 중합체 재료로 구성된 다공성 또는 비다공성 층을 가리키고, 부직 웹, 플라스틱 필름, 중합체 필름, 개구 필름, 또는 발포체 층일 수 있다. 중합체 웹은 심지 장벽, 방해판 층, 배면시트, 및 충분히 액체 투수성인 경우에 흡수성 물품의 상면시트로서 사용될 수 있다. 중합체 웹은 약 50중량% 이상의 중합체 재료, 더욱 특별하게는 약 80중량% 이상의 중합체 재료, 가장 특별하게는 약 90중량% 이상의 중합체 재료로 구성될 수 있다. 일례의 재료는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리비닐 화합물 및 폴리아미드를 포함한다.
여기에서 사용된 "벌크" 및 "밀도"는, 다른 규정이 없는 이상, 샘플의 오븐 건조 질량 및 7.62cm (3-인치) 직경 원형 압반을 사용하여 0.34 kPa(0.05psi)의 하중에서 측정된 두께 측정치를 기초로 한다. 두께 측정 및 기타 형태의 벌크에 관한 상세사항을 이하에서 더욱 설명한다.
"전체 표면 깊이". 3-차원 기본시트 또는 웹은 시트 자체의 고유 구조로 인해 표면 융기에서의 상당한 변화를 가진 시트이다. 여기에서 사용된 바와 같이, 이러한 융기 차이는 "전체 표면 깊이"로서 표현된다. 본 발명을 위해 유용한 기본시트는 3-차원성을 갖고, 약 0.1mm 이상, 더욱 특별하게는 약 0.3mm 이상, 더욱 더 특별하게는 약 0.4mm이상, 더욱 더 특별하게는 약 0.5mm 이상, 더 더욱 특별하게는 약 0.4 내지 약 0.8mm의 전체 표면 깊이를 갖는다.
대부분 평면인 시트의 3-차원 구조를 표면 지형의 측면에서 설명할 수 있다.본 발명을 실행하는데 유용한 성형된 시트는, 종래의 종이에서 전형적인 거의 평평한 표면을 나타내기 보다는 오히려, 상당한 지형적 특징의 구조를 가지며, 하나의 구현양태에서 이것은 미국 특허 5,429,686호 (앞서 참고문헌으로 언급됨)에서 치우(Chiu) 등에 의해 교시된 바와 같이 조각된 통과-건조(through-drying) 직물을 사용하는 것으로부터 부분적으로 유래될 수 있다. 얻어진 기본시트 표면 지형적 특징은, 전형적으로 2 내지 20mm 길이의 모서리를 가진 평행사변형인 규칙적 반복 단위 셀을 포함한다. 웨트-레이드 재료에 있어서, 이러한 3-차원 기본시트 구조는 습윤 시트를 성형함으로써 생성되거나, 또는 시트가 건조된 후에 크레이프화 또는 엠보스가공 또는 기타 조작에 의해 생성하는 것보다는 오히려 건조에 앞서서 생성되는 것이 바람직하다. 이러한 방식으로, 3-차원 기본시트 구조가 습윤시에 보유되기 더욱 쉽고, 이것은 높은 습윤 탄성을 제공하며 양호한 평면내 투과성을 촉진하는 것을 돕는다. 에어-레이드 기본시트를 위하여, 열에 의해 활성화되는 결합제 섬유를 사용하여 섬유 매트를 열 엠보스가공함으로써 구조를 부여할 수도 있다. 예를들어, 열가소성 또는 열 용융 결합제 섬유를 함유하는 에어-레이드 섬유 매트를 가열한 다음, 구조를 냉각시키기 전에 엠보스가공하여, 3-차원 구조를 시트에 영구적으로 제공할 수도 있다.
기본시트를 생성하는데 사용되는 조각된 직물 및 기타 직물에 의해 부여되는 규칙적인 기하 구조에 추가로, 약 1mm미만의 평면내 길이 비늘을 가진 추가의 미세한 구조가 기본시트에 존재할 수 있다. 건조에 앞서서, 하나의 직물 또는 와이어로부터 다른 직물 또는 와이어로 웹이 차별적인 속도로 전달되는 동안에 생성된 미소주름으로부터 미세 구조가 유래될 수 있다. 시판되는 무와레(moire) 간섭계를 사용하여 높이 프로파일을 측정할 때, 본 발명의 재료의 일부는 예를들어 0.1mm 이상, 때때로 0.2mm 이상의 미세한 표면 깊이를 가진 미세 구조를 갖는 것으로 보인다. 이러한 미세한 피크는 1mm 미만의 전형적인 1/2폭을 갖는다. 차별적인 속도 전달 및 기타 처리로부터의 미세 구조는 추가의 유연성, 가요성 및 벌크를 제공하는데 유용할 수 있다. 표면 구조의 측정을 이하에 설명한다.
전체 표면 깊이의 측정을 위해 특히 적절한 방법은 무와레 간섭법이고, 이것은 표면의 변형없이 정확한 측정을 가능하게 한다. 본 발명의 재료에 관하여, 약 38mm 시야를 가진 컴퓨터-제어 백색광 필드-이동 무와레 간섭계를 사용하여 표면 지형을 측정해야 한다. 이러한 시스템의 유용한 실행 원리는 비에만(Bieman) 등의 문헌 [L.Bieman, K.Harding 및 A.Boehnlein, "Absolute Measurement Using Field-Shifted Moire", SPIE Optical Conference Proceedings, Vol. 1614, pp.259-264, 1991]에 기재되어 있다. 무와레 간섭법을 위해 적절한 시판 장치는, 38-mm 시야를 위해 조립된(37 내지 39.5mm 범위의 시야가 적절하다), 메다르 인코포레이티드 (Medar, Inc.) (미국 미시간주 파밍톤 힐스)에 의해 제조된 캐드아이즈(CADEYES)(R)간섭계이다. 캐드아이즈(R)시스템은 샘플 표면 위로 미세한 검은선을 투사하기 위해 격자를 통해 투사되는 백색 광을 사용한다. 유사한 격자를 통해 표면을 검사하고, CCD 카메라에 의해 볼 수 있는 무와레 줄무늬를 생성한다. 적절한 렌즈 및 시텝퍼 모터는 필드 이동을 위한 광학 배위를 조절한다 (이하 기재된 기술). 비디오프로세서는 포착된 줄무늬 화상을 프로세싱을 위해 PC 컴퓨터로 보내고, 이에 의해 표면 높이의 상세부를 비디오 카메라에 의해 보여지는 줄무늬 패턴으로부터 역-계산할 수 있다.
캐드아이즈 무와레 간섭법 시스템에서, CCD 비디오 화상에 있는 각각의 화소가 특정한 높이 범위와 연관된 무와레 줄무늬에 속하는 것으로 생각된다. 비에만(Bieman) 등의 문헌 [L.Bieman, K.Harding 및 A.Boehnlein, "Absolute Measurement Using Field-Shifted Moire", SPIE Optical Conference Proceedings, Vol. 1614, pp.259-264, 1991]에 기재되고, 뵌레인(Boehnlein) (미국 특허 5,069,548호, 참고문헌으로 인용됨)에 의해 특허된 바와 같이, 비디오 화상에 있는 각각의 점에 대해 줄무늬 수를 확인하기 위하여 필드-이동 방법이 사용된다 (점이 어느 줄무늬에 속하는지를 나타냄). 대조 표면에 비해 측정 지점에서의 절대 높이를 결정하기 위해 줄무늬 수가 필요하다. 준-줄무늬 분석을 위하여 필드-이동 기술 (때때로, 당 기술에서 상-이동이라 일컬어짐)이 또한 사용된다 (줄무늬에 의해 차지된 높이 범위 내에서 측정 지점의 높이의 정확한 결정). 카메라-기초 간섭법 접근과 결합된 이러한 필드-이동 방법은 절대 높이 측정을 빠르고 정확하게 할 수 있고, 이것은 표면에서 높이 불연속이 가능함에도 불구하고 측정을 수행할 수 있도록 한다. 적절한 광학체, 비디오 하드웨어, 데이타 획득 장치 및 필드-이동을 가진 무와레 간섭법의 원리를 포함하는 소프트웨어가 사용된다면, 이러한 기술에 의해 샘플 표면 위에서 대략 250,000 별개의 점(화소)에 대해 각각의 절대 높이를 수득할 수 있다. 측정된 각각의 점은 그의 높이 측정에서 약 1.5마이크론의 해상도를 갖는다.
지형 데이타를 얻은 다음 지형 데이타의 그레이스케일 화상을 생성하기 위하여 컴퓨터계산된 간섭계 시스템이 사용되며, 상기 화상은 이하에서 "높이 지도(height map)"라 불리운다. 높이 지도는 전형적으로 256 그레이 음영으로 컴퓨터 모니터 상에 나타나고, 측정되어지는 샘플에 대해 수득된 지형학적 데이타를 정량적으로 근거로 한다. 38-mm 평방 측정 면적에 대해 얻어지는 높이 지도는 나타난 높이 지도의 수평 및 수직 양쪽 방향에서 약 500 화소에 상응하는 대략 250,000 데이타 점을 함유해야 한다. 높이 지도의 화소 디멘션은 512×512 CCD 카메라를 근거로 하고, 이것은 컴퓨터 소프트웨어에 의해 분석될 수 있는 샘플 위에 무와레 패턴의 화상을 제공한다. 높이 지도에서의 각각의 화소는 샘플 위의 상응하는 x- 및 y-위치에서 높이 측정치를 나타낸다. 추천된 시스템에서, 각각의 화소는 약 70마이크론의 폭을 갖고, 다시말해서 양쪽 직각 평면 내에서 샘플 표면 위에 약 70마이크론 길이의 영역을 나타낸다. 이러한 해상도 수준은, 표면 위에 투사되는 단일 섬유가 표면 높이 측정에 대해 상당한 영향을 미치는 것을 막는다. z-방향 높이 측정치는 2 마이크론 미만의 공칭 정확도 및 적어도 1.5mm의 z-방향 범위를 가져야 한다 (측정 방법에 관한 배경을 위하여, 캐드아이즈 제품 가이드 (메다르 인코포레이티드, 미국 미시간주 파밍턴 힐스, 1994), 또는 메다르 인코포레이티드의 다른 캐드아이즈 매뉴얼 및 간행물 참조).
캐드아이즈 시스템은 8개 이하의 무와레 줄무늬를 측정할 수 있고, 각각의 줄무늬는 256 깊이 계수로 나뉘어진다 (준-줄무늬 높이 증분, 최소의 해상가능한 높이 차이). 측정 범위에 걸쳐 2048 높이 계수가 존재할 것이다. 이것은 전체 z-방향 범위를 결정하며, 이는 38-mm 시야 장치에서 대략 3mm이다. 시야에서의 높이 변동이 8개 이상의 줄무늬를 가린다면, 겹치는 (wrap-around) 효과가 발생하며, 이때 마치 아홉번재 줄무늬가 첫번째 줄무늬인 것처럼 표지화되고 열번째 줄무늬가 두번째인 것으로 표지화되며, 이후에도 같은 방식이다. 다시말해서, 측정된 높이는 2048 깊이 계수에 의해 변위될 것이다. 정확한 측정은 8개 줄무늬의 주 영역으로 한정된다.
상기 언급된 정확성 및 z-방향 범위를 제공하기 위하여, 일단 설치되고 공장 보정된 무와레 간섭계 시스템은 종이 타월과 같은 재료에 대해 정확한 지형적 데이타를 제공할 수 있다 (당업자라면 알려진 치수를 가진 표면 위에서 측정을 수행함으로써 공장 보정의 정확성을 입증할 수 있을 것이다). 시험은 Tappi 조건 (73℃, 50% 상대습도)하에 방 안에서 수행된다. 장치의 측정 면과 정렬되거나 거의 정렬된 표면 위에 샘플을 평평하게 배치해야 하고, 이러한 높이에서 주요 최저 및 최고 영역이 둘다 장치의 측정 영역 내에 있어야 한다.
일단 적절히 배치되면, 메다르(Medar)의 PC 소프트웨어를 사용하여 데이타 획득을 개시하고, 데이타 획득이 개시된 시점으로부터 전형적으로 30초 내에 250,000 데이타 포인트의 높이 지도가 얻어지고 표시된다 (캐드아이즈(R)시스템을 사용하여, 데이타 포인트의 과다한 거부 없이 일부 잡음 거부를 제공한다면, 잡음 거부에 대한 "대비 역치 수준"을 1로 설정한다). 윈도우(버젼 3.0)의 마이크로소프트 비주얼 베이직 프로페셔널(Microsoft Visual Basic Professional forWindows)을 기초로 한 주문가능한 접속장치를 포함하는, PC용 캐드아이즈(R)소프트웨어를 사용하여 데이타 감소 및 디스플레이가 달성된다. 비주얼 베이직 접속장치는 사용자가 맞춤 분석 도구를 추가하는 것이 가능하다.
이어서, 당업자라면, 특징적인 단위 셀 구조 (직물 패턴에 의해 발생된 구조의 경우; 이들은 전형적으로 더욱 큰 2-차원 면적을 덮기 위해 타일과 같이 배열된 평행사변형이다)를 확인하고 이러한 구조의 전형적인 피크 대 골 깊이를 측정하기 위하여, 지형학적 데이타의 높이 지도를 사용할 수 있다. 이것을 수행하는 간단한 방법은, 단위 셀의 최고 및 최저 면적을 통해 통과하는 지형적 높이 지도 위에 그어진 선으로부터 2-차원 높이 프로파일을 끌어내는 것이다. 이어서, 프로파일이 측정시에 비교적 평평하게 놓여진 시트 또는 시트의 일부로부터 취해진다면, 이러한 높이 프로파일을 피크 대 골 거리에 대해 분석할 수 있다. 임시의 광학 잡음 및 가능한 이상점의 효과를 제거하기 위하여, 프로파일의 최고 10% 및 최저 10%를 배제해야 하고, 나머지 점의 높이 범위를 표면 깊이로 간주한다. 기술적으로, 이 절차는 10% 내지 90% 재료 선 사이의 높이 차이로 정의된 "P10"으로 불리우는 변수를 계산하는 것을 필요로 하고, 이때 재료 선의 개념은 문헌 [L.Mummery, Surface Texture Analysis; The Handbook, Hommelwerke GmbH, Muhlhausen, Germany, 1990]에 의해 설명된 바와 같이 당 기술분야에 알려져 있다. 상기 문헌의 도 7에 관해 도시된 이러한 접근법에서, 표면(31)은 공기(32)로부터 재료(33)까지의 변이로서 보여진다. 주어진 프로파일(30)에 대하여, 평평하게 놓여진 시트로부터 취하면,표면이 시작되는 최고 높이- 최고 피크의 높이- 는 "0% 대조 선"(34) 또는 "0% 재료 선"의 고지이고, 이것은 이 높이에서 수평선의 길이의 0%가 재료에 의해 차지됨을 의미한다. 프로파일의 최저점을 통해 통과하는 수평선을 따라, 선의 100%가 재료에 의해 차지되고 이것은 이 선을 "100% 재료 선"(35)으로 만든다. 0% 및 100% 재료 선 사이 (프로파일의 최대 및 최저 점 사이)에서, 재료에 의해 차지되는 수평선 길이의 일부는 선 고지가 저하됨에 따라 단조롭게 증가될 것이다. 재료 비율 곡선(36)은, 프로파일을 통해 통과하는 수평선을 따른 재료 분획과 선의 높이 사이의 관계를 제공한다. 재료 비율 곡선은 또한 프로파일의 누적 높이 분포이다 (더욱 정확한 용어는 "재료 분획 곡선"일 수 있다).
재료 비율 곡선이 일단 확립되면, 프로파일의 특징적인 피크 높이를 한정하기 위해 이것을 사용할 수 있다. P10 "전형적인 피크-대-골 높이" 매개변수는 10% 재료선(38)과 90% 재료선(39) 사이의 차이(37)로서 정의된다. 이러한 매개변수는, 전형적인 프로파일 구조로부터의 이상점 또는 비정상 편위가 P10 높이에 거의 영향을 미치지 않는다는 점에서, 비교적 강력하다. P10의 단위는 mm이다. 재료의 전체 표면 깊이는 프로파일 선에 대해 P10 표면 깊이 값으로 기록되고, 표면의 전형적인 단위 셀의 높이 극치를 포함한다. "미세 표면 깊이"는, 단위 셀의 최대치 및 최소치를 포함한 프로파일에 비해, 높이가 비교적 균일한 표면의 고원 영역을 따라 취해진 프로파일에 대한 P10값이다. 본 발명의 기본시트의 가장 조직화된 면에 대해 측정치가 기록되어 있으며, 이는 전형적으로 공기 흐름이 통기건조기 쪽으로 향할 때 통기건조 직물과 접촉된 면이다. 도 8은 이하 언급되는 약 0.5의 전체 표면깊이를 가진 본 발명의 실시예 13의 프로파일이다.
전체 표면 깊이는, 티슈 웹에서 생성된 지형, 특히 건조 공정 전 및 동안에 시트에서 발생된 특징을 조사하기 위한 것이지만, 엠보스가공, 천공, 주름가공 등과 같은 건식 전환 작업으로부터 "인공적으로" 발생된 대규모 지형은 배제하는 것으로 의도된다. 따라서, 티슈 웹이 엠보스가공되었다면 조사되는 프로파일은 엠보스가공되지 않은 영역으로부터 취해져야 하거나, 또는 엠보스가공되지 않은 티슈 웹 상에서 측정되어야 한다. 전체 표면 깊이 측정은 본래의 기본시트 자체의 3-차원 성질을 반영하지 않는 주름 또는 접힘과 같은 대규모 구조를 배제해야 한다. 시트 지형은 전체 기본시트에 영향을 미치는 캘린더가공 및 기타 작업에 의해 감소될 수도 있다. 전체 표면 깊이 측정은 캘린더가공된 기본시트 상에서 적절히 수행될 수 있다.
"습윤 주름 회복율 시험"은 문헌 [Technical Manual of the American Association of Textile Chemists and Colorist (1992), 99면]으로부터 취해진 AATCC 시험 방법 66-1990의 약간의 변형이다. 변형은 먼저, 방법을 수행하기 전에, 샘플을 습윤시키는 것이다. 이것은 시험 전에 0.01% 트리톤(TRITON) X-100 습윤제 (롬 앤드 하스)를 함유하는 물에 5분 동안 샘플을 침지시킴으로써 수행된다. 샘플 제조는 73℉ 및 50% 상대 습도에서 수행한다. 핀셋을 사용하여 물로부터 샘플을 조심스럽게 꺼내고, 325그램 중량을 가진 2조각의 압지 사이에서 가압함으로써 배수시키고, 건조 주름 회복율 시험 방법에서와 같이 시험하기 위해 샘플 홀더에 배치하였다. 시험은 시험되는 샘플의 최고 회복 각을 측정하며 (기계 방향 및횡-기계 방향을 포함한 어느 방향에서도) 180°가 완전 회복을 나타낸다. %회복율로서 표현된 습윤 주름 회복율은 측정된 회복각을 180°로 나누고 100을 곱한다. 본 발명에서 사용되는 티슈 웹은 약 60% 이상, 더욱 특별하게는 약 70% 이상, 더욱 더 특별하게는 약 80% 이상의 습윤 주름 회복율을 나타낼 수 있다.
티슈 시트의 "습윤 압축 탄성"은 몇몇 매개변수에 의해 정의되고, 습윤 및 건조 특징을 양쪽 모두 포함하는 재료 성질 절차를 사용하여 증명될 수 있다. 규정된 일련의 압축 주기들을 초기의 건조된 상태조절 샘플에 부여하기 위해 프로그램가능한 강도 측정 장치를 압축 방식으로 사용하고, 그 후에 샘플을 특정한 방식으로 조심스럽게 습윤화시키고 동일한 순서의 압축 주기로 처리한다. 습윤 및 건조 성질의 비교가 매우 중요하지만, 이 시험으로부터 가장 중요한 정보는 습윤 성질에 관한 것이다. 건조 샘플의 초기 시험을 상태조절 단계로 볼 수 있다. 초기 두께를 얻기 위해 건조 샘플을 0.025psi로 압축하여 시험 순서를 시작한 다음(주기 A), 2psi 이하까지의 부하를 2회 반복한 다음 비부하시킨다 (주기 B 및 C). 마지막으로, 최종 두께를 얻기 위해 샘플을 다시 0.025psi로 압축한다 (주기 D) (압축 속도를 포함한 상세한 절차를 이하에 나타낸다). 건조 샘플의 처리 후에, 탈이온수의 미세한 미스트를 사용하여 수분을 샘플에 균일하게 적용하여, 수분 비율(g 물/g 건조 섬유)을 대략 1.1로 한다. 이것은 상태조절된 샘플 질량을 기초로 하여 95 내지 110%의 첨가 수분을 가함으로써 수행된다. 이것은, 물리적 성질이 수분 함량에 대해 비교적 민감하지 않은 수분 범위에, 전형적인 셀룰로스 재료를 놓는다 (예, 민감도는 70% 미만의 수분 비율에 대해서보다 훨씬 낮다). 이어서, 습윤화샘플을 시험 장치에 배치하고, 압축 주기를 반복한다.
적층물에서 사용되는 샘플 층의 수에 비교적 덜 민감한 3개의 습윤 탄성 측정치를 고려한다. 첫번째 측정치는 2psi에서 습윤 샘플의 벌크이다. 이것은 "습윤 압축 벌크"(WCB)라고 불리운다. 두번째 측정은 "습윤 탄성회복 비율"(WS)로 불리우고, 이것은 압축 시험의 마지막에서 (주기 D) 0.025psi에서의 습윤 샘플 두께 대 시험 시작에서 (주기 A) 측정된 0.025psi에서의 습윤 샘플의 두께의 비율이다. 세번째 측정은 "부하 에너지 비율"(LER)이고, 이것은 습윤 샘플에 대하여 상기 기재된 순서 동안에 2psi로의 두번째 압축시의(주기 C) 부하 에너지 대 2psi로의 첫번째 압축(주기 B)시의 부하 에너지의 비율이다. 시험 마지막에서(0.025psi에서) 측정된 최종 습윤 벌크는 "최종 벌크" 또는 "FB" 값으로 불리운다. 부하를 두께의 함수로서 그래프화할 때, 부하 에너지는 샘플이 비부하 상태로부터 그 주기의 피크 부하까지 진행할 때, 곡선 아래의 면적이다. 순수한 탄성 물질에 대하여, 탄성회복 및 부하 에너지 비율이 일치한다. 본 출원인들은, 여기에 기재된 측정치가 적층물에 있는 층의 수에 비교적 의존되지 않고 습윤 탄성의 유용한 측정치로서 작용한다는 것을 알아내었다. 또한, "압축 비율"이 여기에 언급되어 있고, 이것은 2psi로의 첫번째 압축 주기에서 피크 부하시의 습윤된 샘플 두께 대 0.025psi에서 초기 습윤화 두께의 비율로서 정의된다.
습윤 압축 탄성의 상기 측정을 수행할 때, TAPPI 조건 (50% RH, 73℉)하에서 적어도 24시간동안 샘플을 상태조절해야 한다. 견본을 2.5"× 2.5" 정사각형으로 다이-커트한다. 상태조절된 샘플 중량은 0.4g에 가까워야 하고, 가능하다면 의미있는 비교를 위해 0.25 내지 0.6g의 범위내 이어야 한다. 시트 기본 중량이 65gsm 미만이라면 2 이상의 시트의 적층물을 사용함으로써 0.4g의 표적 질량을 달성할 수 있다. 예를들어, 공칭 30gsm 시트에 대하여, 3개 시트의 적층물은 일반적으로 0.4g 총 질량에 가깝다.
인스트론 시리즈 XII 소프트웨어 (1989 발행) 및 버젼 2 펌웨어를 시행하는 286 PC 컴퓨터와 상호작용되는 인스트론 4502 유니버셜 테스팅 머쉰 (Universal Testing Machine)을 사용하여 압축 측정을 수행한다. 표준 "286 컴퓨터"는 12MHz 클록 속도를 가진 80286 프로세서를 갖는 것을 가리킨다. 사용된 특정한 컴퓨터는 80287 수학 보조프로세서 및 VGA 비디오 어댑터를 가진 콤팩 데스크프로(Compaq DeskPro) 286e 였다. 샘플 압축을 위해 2.25" 직경 원형 압반을 가진 1kN 부하 셀이 사용된다. 압반의 실제 정렬이 가능하도록 하부 압반이 볼-포함 조립체를 갖는다. 평행한 표면을 보장하기 위해 상부 압반에 의한 하중(30 내지 100 lbf)하에서 하부 압반을 제자리에 고정한다.
부하가 가해질 때 상부 압반에서의 동작을 없애기 위해 상부 압반을 표준 고리 너트로 제자리에 고정시켜야 한다.
출발 후에 적어도 1시간의 예열 후에, 압반들을 접촉시키면서 (10 내지 30lb의 부하에서), 장치 제어 패널을 사용하여 익스텐셔노미터(extensionometer)를 제로 거리로 설정한다. 상부 압반을 자유롭게 부유시키면서, 제로 판독값을 얻기 위하여 보정된 부하 셀을 균형을 맞춘다. 기준선 표류 (제로 점의 셔팅(shirting))를 막기 위하여, 익스텐셔노미터 및 부하 셀을 주기적으로 검사해야 한다. 측정은TAPPI 규정 (50%±2% RH 및 73℉)에 따라서 제어된 습도 및 온도 환경에서 수행되어야 한다. 이어서, 상부 압반을 0.2인치의 높이로 올리고, 인스트론의 제어를 컴퓨터로 전달한다.
286 컴퓨터와 함께 인스트론 시리즈 XII 시클릭 테스트 소프트웨어를 사용하여, 하기 순서로 3개의 고리형 블록(지시 세트)로 구성된 7개 마커 (별개의 사건)를 사용하여 장치 순서를 확정한다.
마커 1: 블록 1
마커 2: 블록 2
마커 3: 블록 3
마커 4: 블록 2
마커 5: 블록 3
마커 6: 블록 1
마커 7: 블록 3
블록 1은 0.1 lb의 부하가 가해질 때까지 크로스헤드가 1.5in/분으로 경사지도록 지시한다 (압축이 네가티브 힘으로 정의되기 때문에 인스트론 설정은 -0.11b이다). 제어는 변위에 의한다. 목표 부하에 이르를 때, 적용된 부하는 제로로 감소된다.
블록 2는 0.4in/분의 속도로 0.05 lb의 적용 부하로부터 8 lb의 피크까지, 이어서 0.05 lb로 되돌아갈 때까지의 크로스헤드 범위를 나타낸다. 인스트론 소프트웨어를 사용할 때, 제어 모드는 변위이고, 제한 유형은 부하이고, 첫번째 수준은-0.05 lb, 두번째 수준은 -8 lb, 체류 시간은 0초이며, 전위의 수는 2 (압축, 이어서 이완)이고; 블록의 마지막을 위해 "작용 없음"이 규정된다.
블록 3은 4 in/분의 속도로 0 체류 시간을 사용하여 크로스헤드를 0.2 in로 간단히 올리기 위한 변위 제어 및 제한 유형을 사용한다. 다른 인스트론 소프트웨어 설정은 첫번째 수준에서 0, 두번째 수준에서 0.2, 전이에서 1이고, 블록의 마지막에서 "작용 없음"이다.
상기 주어진 순서 (마커 1 내지 7)로 수행될 때, 인스트론 순서가 샘플을 0.025psi(0.1 lbf)로 압축하고, 이완한 다음, 2psi (8 lbs)로 압축하고, 이어서 분해하고 크로스헤드를 0.2 in로 올리고, 샘플을 다시 2psi로 압축하고, 이완하고 크로스헤드를 0.2in로 올리고, 다시 0.025psi (0.1 lbf)로 압축한 다음 크로스헤드를 올린다. 데이타 입력은 블록 2에 대하여 매 0.02" 또는 0.4 lb 이하의 간격으로(어느 것이 먼저 수행되든지), 그리고 블록 1에 대하여 0.01 lb이하의 간격으로 수행되어야 한다. 바람직하게는, 데이타 입력은 블록 1에 대해 매 0.004 lb에서, 블록 2에 대해 매 0.05 lb 또는 0.005 in 에서 수행되어야 한다 (어느 것이 먼저 수행되든지).
시리즈 XII 소프트웨어의 결과 출력은, 마커 1, 2, 4 및 6에 대한 피크 부하에서(각각 0.025 및 2.0psi 피크 부하에서)의 연장 (두께), 마커 2 및 4에 대한 부하 에너지 (이전에 각각 주기 B 및 C로 명명된 2.0psi로의 2회 압축), 2개의 부하 에너지의 비율 (두번째 주기/첫번째 주기), 및 최종 두께 대 초기 두께의 비율 (마지막 두께 대 첫번째 0.025psi 압축의 비율)을 제공하기 위해 설정된다. 부하 대두께 결과를 블록 1 및 2의 실행 동안에 스크린 상에 그래프로 나타낸다.
측정을 실행함에 있어서, 건조하고 상태조절된 샘플을 하부 압반 위의 중심에 놓고 시험을 시작한다. 순서가 완결된 후에, 샘플을 즉시 꺼내어 수분 (72 내지 73℉의 탈이온수)을 가한다. 미세한 미스트로 초기 샘플 질량의 약 2.0배의 수분 샘플 질량이 되도록 수분을 균일하게 적용한다 (상태조절된 샘플 질량을 기준으로 하여 95% 내지 110% 첨가 수분, 바람직하게는 100% 첨가 수분을 적용한다; 이러한 수분 수준은 약 1.1g. 물/g.오븐 건조 섬유의 절대 수분비를 제공해야 하고 - 오븐 건조란 105℃의 오븐에서 30분 이상동안 건조하는 것을 가리킨다). (본 발명의 비크레이프화 통기건조 재료에 있어서, 수분 비율은 결과에 상당한 영향을 미치지 않으면서 1.05 내지 1.7의 범위내 일 수 있다). 균일한 수분 적용을 보장하기 위하여 분무를 각 시트의 앞 및 뒤에 가하면서 미스트를 별개의 시트(1개 이상의 시트의 적층물)에 균일하게 적용해야 한다. 이것은 대부분의 분무를 차단하는 용기 또는 기타 장벽을 가진 통상적인 플라스틱 분무병을 사용하여 달성될 수 있으며, 분무 외피 -미세한 미스트-의 대략 상부 10-20% 만이 샘플에 접근할 수 있다. 분무 공급원은 분무 적용 동안에 샘플로 부터 적어도 10" 떨어져야 한다. 일반적으로, 샘플이 미세한 분무에 의해 균일하게 습윤되도록 주의를 기울여야 한다. 목표 수분 함량에 이르기 위하여, 수분을 적용하는 공정 동안에 샘플의 무게를 여러 번 재어야 한다. 건조 샘플에 대한 압축 시험의 완결과 수분 적용의 완결 사이에 3분 이하가 경과해야 한다. 내부 심지 및 분무의 흡수를 위한 시간을 제공하기 위하여, 분무의 최종 적용으로부터 이후의 압축 시험을 시작할 때까지 45 내지 60초가 주어져야 한다. 건조 압축 순서의 완결과 습윤 압축 순서의 시작 사이에 3 내지 4분 사이의 시간이 경과할 것이다.
디지탈 저울에 의해 나타나는 바와 같이, 원하는 질량 범위에 일단 도달하면, 샘플을 하부 인스트론 압반의 가운데에 놓고 시험 순서를 시작한다. 측정 후에, 건조를 위해 샘플을 105℃ 오븐에 놓고, 오븐 건조 중량을 이후에 기록한다 (샘플을 30 내지 60분 동안 건조시킨 후 건조 중량을 측정해야 한다).
2psi까지의 2번의 압축 주기 사이에 크리프 회복이 일어날 수 있고, 따라서 주기 사이의 시간이 중요할 수 있음을 주목한다. 이러한 인스트론 시험에서 사용되는 장치 셋팅을 위하여, 2psi까지의 2회 주기 동안에 압축 시작 사이에 30초 기간(±4초)이 존재한다. 압축 개시는 부하 셀 판독값이 0.03lb를 초과하는 시점으로 정의된다. 유사하게, 첫번째 두께 측정에서의 압축 개시(0.025psi까지 경사짐)와 이후에 2psi까지의 압축 주기의 개시 사이에 5 내지 8초 간격이 존재한다. 2psi까지의 두번째 압축 주기의 개시와 최종 두께 측정을 위한 압축 개시 사이의 간격은 대략 20초이다.
압축 하에서 높은 벌크를 유지할 수 있는 습윤 재료가 높은 유체 용량을 유지할 수 있고 압축시에 유체가 압착되어 나올 가능성이 적기 때문에, 높은 습윤 압축 벌크(WCB) 값을 가진 패드의 유용성이 명백하다.
압축 후에 탄성 복귀되는 습윤 재료가 추가 유체의 효과적인 흡수 및 분포를 위해 높은 공극 부피를 유지할 수 있고, 이러한 재료는 압축 동안에 배출된 것일 수도 있는 유체를 팽창 동안에 다시 얻을 수 있기 때문에, 높은 습윤 탄성회복 비율 값이 특히 바람직하다. 압축력이 방출될 때, 재료가 이러한 벌크를 다시 얻을 수 없다면, 유체를 취급하기 위한 효율성이 감소된다.
일단 무겁게 압축된 후에도, 이러한 재료가 2psi의 피크 부하보다 낮은 부하에서 압축을 계속 견디기 때문에, 재료에서의 높은 부하 에너지 비율 값이 또한 유용하다(LER은 샘플을 압축하기 위해 필요한 에너지의 측정을 기초로 한다). 이러한 습윤 탄성을 유지하는 것은, 습윤 시에 구조가 그의 공극 부피를 유지할 수 있을 때 생기는 장점을 포함하여, 본 발명에 따라 제조된 습윤된 물품의 성능 및 감촉에 기여하는 것으로 생각된다.
본 발명에서 사용되는 티슈 웹은 하나 이상의 상기 성질을 나타낼 수 있다. 더욱 구체적으로, 티슈 웹은 약 6cm3/그램 이상, 더욱 구체적으로 약 7cm3/그램 이상, 더욱 구체적으로 약 8cm3/그램 이상, 더욱 더 구체적으로 약 8 내지 약 13cm3/그램의 습윤 압축 벌크를 가질 수 있다. 압축 비율은 약 0.7 이하, 더욱 구체적으로 약 0.6 이하, 더욱 더 구체적으로 약 0.5 이하, 더욱 더 구체적으로 0.4 내지 약 0.7일 수 있다. 또한, 이것은 약 0.6 이상, 더욱 구체적으로 약 0.7 이상, 더욱 구체적으로 약 0.85, 더욱 더 구체적으로 약 0.8 내지 약 0.93의 습윤 탄성회복 비율을 가질 수 있다. 부하 에너지 비율은 약 0.6 이상, 더욱 구체적으로 0.7 이상, 더욱 구체적으로 약 0.8 이상, 가장 구체적으로 약 0.75 내지 약 0.9일 수 있다. 최종 벌크는 약 8cm3/그램 이상, 바람직하게는 약 12cm3/그램 이상일 수 있다.
여기에서 사용된 "공극 부피"란 고체 물질을 포함하지 않는 샘플에 의해 차지되는 공간의 부피를 가리킨다. 퍼센트로서 표현될 때, 이것은 고체 물질을 포함하지 않는 샘플에 의해 차지된 전체 부피의 퍼센트를 가리킨다. 예를들어, 10cm× 10cm×1cm (1cm 두께 패드를 형성)의 치수를 가진 티슈 겹의 직선 적층물은 100cm3(cc)의 부피를 차지한다. 적층물이 6.4 그램의 질량을 갖고 적층물의 고체 물질이 대략 고체 셀룰로스의 밀도인 1.6그램/cm3(g/cc)의 평균 밀도를 가진 고체로 구성된다면, 적층물의 고체 상이 4cc의 고체 부피를 갖고, 적층물의 고체 부피는 99cc이고 퍼센트의 측면에서 96%이다. 본 발명에 따른 패드의 공극 부피는, 패드가 건조하거나 습윤될 때 (예를들어, 완전 포화), 약 50% 이상, 더욱 구체적으로 약 70% 이상, 더욱 구체적으로 약 80% 이상, 더욱 구체적으로 약 90% 이상, 가장 구체적으로 약 92% 이상일 수 있고, 그의 일례의 범위는 약 85% 내지 약 99% 또는 96% 내지 99%이다.
당업자에게 최선의 양태를 포함한, 본 발명의 충분하고 가능한 개시내용을 이하 첨부된 도면을 참조로 하여 명세서에서 더욱 구체적으로 언급할 것이다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 스폰지형 패드의 하나의 구현양태의 단면도이다;
도 2는 본 발명에 따라 제조된 스폰지형 패드의 다른 구현양태의 도면이다;
도 3은 본 발명에 따라 제조된 스폰지형 패드의 다른 구현양태의 절단부를 나타낸 투시도이다;
도 4는 본 발명에 따라 제조된 세정 도구의 단면도이다;
도 5는 본 발명의 제품에서 사용될 수 있는 비크레이프화 통기건조 종이 웹을 제조하기 위한 공정의 하나의 구현양태의 개략도이다;
도 6은 직사각형 티슈 웹 위에 결합제 섬유를 침착시키기 위한 에어레이드 핸드시트 성형기를 나타낸다;
도 7은 원형 티슈 웹 위에 결합제 섬유를 침착시키기 위한 에어레이드 핸드시트 성형기를 나타낸다.
본 명세서 및 도면에서 참조 번호의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위한 것이다.
이제, 하나 이상의 실시예가 하기 기재되어 있는 본 발명의 구현양태를 상세히 언급할 것이다. 각각의 실시예는 본 발명의 설명을 위한 것이고 본 발명을 제한하지 않는다. 사실상, 본 발명의 범위 또는 의도에서 벗어나지 않는 한 다양한 변형 및 변화를 행할 수 있다는 것을 당업자라면 분명히 알 수 있을 것이다. 예를들어, 하나의 구현양태의 일부로서 예증되고 설명된 특징이 다른 구현양태에서도 사용되어 추가의 구현양태를 이룰 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구범위 및 그의 균등물에 속하는 이러한 변형 및 변화를 포함하는 것으로 생각된다.
특유의 기계적 성질을 제공하기 위해 함께 결합된 습윤-탄성 셀룰로스 웹의 다층을 포함하는 세정 및 기타 용도를 위한 저렴한 탄성 스폰지형 패드가 개발되었다. 이러한 성질은 습윤될 때 습윤된 스폰지와 유사한 압축 탄성 성질, 예컨대0.6 이상의 습윤 탄성회복(이하 정의됨), 적어도 0.6 이상의 부하 에너지 비율(이하 정의됨) 및 그램당 약 7cm3이상의 습윤 압축 벌크(이하 정의됨)을 포함할 수 있다. 패드는 세정 도구 (예를들어, 접시를 세정하고, 벽을 세척하고, 가구 물품을 세정하고, 타일 위의 그라우트를 제거하는 등의 문지름 패드), 왁스 패드, 생물학적 유체를 제거하기 위한 의료용 패드 등의 다양한 물품에 혼입될 수 있다. 이러한 물품은 탄성 스폰지형 패드의 하나 이상의 표면에 부착된 커버 재료를 포함할 수 있다. 일부 구현양태에서, 물품은 비교적 매끄러운 표면을 가진 2-면 상자 내에 넣어진 습윤 탄성 티슈의 층간-결합 적층물을 포함하고, 스폰지형 패드의 반대쪽 면에 문지름을 위한 연마 표면을 포함한다.
일반적으로, 스폰지형 패드는 다수의 적층된 종이 웹으로 만들어질 수 있다. 대부분의 용도를 위하여, 종이 웹은 습윤 환경에서 사용될 때 상당량의 습윤 강도 및 습윤 탄성을 가져야 한다. 또한, 종이 웹은 3-차원 구조를 갖도록 조직화되어야 한다. 예를들어, 종이 웹은 약 0.2mm 이상, 특히 약 0.4mm 이상의 전체 표면 깊이 (이하 정의됨)를 가질 수 있다. 일반적으로, 종이 웹은 임의의 적절한 공정으로 형성될 수 있다. 웹은 개별적으로 천공되거나 서로 함께 또는 커버 재료와 함께 공동천공될 수 있다. 원한다면, 패드의 하나 이상의 티슈 층을 천공할 수 있다. 존재한다면, 커버가 천공될 수 있다.
하나의 구현양태에서, 50% 이상의 내부 공극 부피를 가진 스폰지형 패드는, 20% 이상의 고수율 섬유 및 첨가된 영구 습강제를 포함하는, 비크레이프화 통기 건조된 티슈와 같은 다층의 조직화 습윤 탄성 성형 티슈를 포함한다. 패드는 스폰지형 세정 물품으로서 작용하도록 문지름 또는 세정을 위한 표면 위에 추가의 커버 재료를 가질 수 있다. 하나의 구현양태에서, 패드를 실질적으로 2-면 커버, 즉 2개의 반대쪽 주표면 위에 상이한 성질을 가진 커버와 같은 불균일 커버 내에 넣을 수 있으며, 이 경우에 여기에서 사용된 표현 "주표면"은, 일반적으로 문지름 또는 세정을 위해 대부분 사용되는 표면인 가장 큰 표면적을 가진 패드 또는 스폰지형 세정 물품의 반대쪽 면을 가리키는 것이다.
커버는 패드의 한쪽 주표면 상의 부드럽고 유연하고 침투성의 재료 및 패드의 주표면 상의 연마 표면, 또는 패드의 임의 표면 위에서 재료 성질의 다른 조합을 제공할 수 있다. 연마 표면은 예를들어 부직 멜트스펀 웹, 예컨대 멜트블로운 웹 또는 스펀본드 웹으로부터 형성될 수 있고, 웹의 표면에 존재하는 연마 입자를 포함한다.
연질 층은 멜트블로운, 스펀본드, 본디드 카디드 웹 또는 티슈-기재 층, 예컨대 UCTAD 티슈의 층(착색 프린트를 가진 스카티(Scott)(R)타월의 일부), 비바(VIVA)(R)타월 등과 같은 부직포를 포함할 수 있다.
다른 구현양태에서, 커버는 스크림, 망상또는 벌집형 망사와 같은 개방 망상을 포함하고, 여기에서 커버를 통해 직접 통과하는 개방된 공극은 표면의 상당부를 차지한다. 예를들어, 개방 공극에 의해 차지된 투시도(개방 공극을 통해 패드를 볼 수 있게 한다)로부터 커버의 표면의 퍼센트는 50% 이상, 약 60% 이상 또는 약75% 이상일 수 있다.
커버는 다양한 종류의 제직물, 예컨대 면직물, 나일론 그물, 폴리에스테르 직물, 누런 삼베(burlap) 등을 포함한 피륙 재료를 포함할 수 있다. 스틸 울(steel wool), 미세하게 잘라낸 필름 또는 호일, 예컨대 금속화 마일러, 제직 플라스틱 리본, 셈가죽 등의 층을 포함하여, 통상적으로 입수가능한 와이핑 물품을 위해 알려진 커버 재료가 또한 사용될 수 있다. 제직물 및 부직포의 복합체가 또한 사용될 수 있다.
커버는 탄성체 또는 비-탄성체일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 비-탄성체 커버는 커버의 구조로 인하여 실질적으로 하나 이상의 방향에서 연장가능하다. 예를들어, 높은 개방 면적을 가진 가요성 물고기-망 또는 벌집형 구조가 응력에 대한 반응에서 커버의 면에서 적어도 하나의 방향으로 변형될 수 있다.
커버를 갖거나 갖지 않은 패드가 세정 또는 기타 목적을 위해 직접적으로 사용될 수 있거나, 또는 다양한 종류의 제품에서 성분으로서 혼입될 수 있다. 예를들어, 본 발명의 패드가 실제로 스폰지의 공지된 용도를 위해 적합할 수 있다. 더욱 구체적으로, 패드는 제약 수단에 의해 서로 협력적인 결합으로 고정된 스폰지 (적어도 부분적으로 패드를 대체하기 위함) 및 고무걸레(squeegee) 블레이드를 포함하고, 핸들을 더욱 포함하며, 임의로 액체 저장기 및 유리 크리너와 같은 세정제를 분산시키기 위한 액체 적용장치 수단을 더욱 포함하는 것과 같은 창문 세정 물품 내에 혼입될 수 있다. 본 발명을 위해 적합할 수 있는 스폰지(또는 기타 흡수성 수단) 및 고무걸레를 포함한 물품의 예는 미국 특허 6,000,089호 ("대체가능한 망상보조장치와 스폰지 워셔를 갖는 고무걸레", 1999년 12월 14일 특허부여, Renken); 미국 특허 5,864,913호 ("창문 세정 고무걸레", 1999년 2월 2일, Robertson 등); 미국 특허 6,082,915호 (2000년 7월 4일 특허부여, Kimmel); 미국 특허 5,343,586호 (1994년 9월 6일 특허부여, Vosbikian); 미국 특허 4,152,807호 (1979년 5월 8일 특허부여, Smahlik); 미국 특허 5,054,945호 (1991년 10월 8일 특허부여, Lggulden 및 Streck); 미국 특허 5,548,862호 (1996년 8월 27일 특허부여, Curtis); 미국 특허 5,987,685호 (1999년 11월 23일 특허부여, Lambert); 및 미국 특허 5,920,942호 (1999년 7월 13일 특허부여, Footer; 미국 특허 4,381,575호 (1983년 5월 3일 특허부여, Wendt) (이들 모두는 본 발명과 상반되지 않는 정도까지 여기에서 그 전체 내용이 참고문헌으로 포함된다)에 주어져 있다.
스폰지를 고정하고 이것을 핸들과 연결하기 위한 다른 장치가 미국 특허 3,872,536호 (1975년 3월 25일 특허부여, H.A.Siemund) 및 미국 특허 6,044,513호 (2000년 4월 4일 특허부여, Penn)에 개시되어 있다.
도 1에 관해 언급하자면, 본 발명에 따라 제조된, 각각의 인접한 쌍의 티슈 층(24)을 조직화 습윤-탄성 티슈 층(24a 내지 24d)이 그들 사이에 배치된 결합제 재료에 의해 결합되어진 적층물(22)을 포함하는 스폰지형 패드(20)의 하나의 구현양태의 단면적을 나타낸다. 일반적으로, 적층물(22)은 적어도 3겹, 특히 적어도 5겹 및 일부 용도에서 적어도 10겹을 포함할 수 있다. 결합제 재료(26)는 티슈 층(24a) 및 (24b)를 결합한 결합제 섬유(28), 티슈층(24b) 및 (24c)를 결합한 결합제 필름(30), 및 층(24c) 및 (24d)를 결합한 비-섬유 결합제 침착물(32)로서 나타나고, 여기에서 결합제 침착물(32)은 접착제 물질의 얼룩, 열 용융 재료의 방울 등일 수 있다.
나타낸 바와 같이, 결합제 재료(26)는 인접한 티슈 층들 사이에서 결합 부위를 형성한다. 고 조직화 종이 웹이 서로 접촉하는 위치에 결합 부위가 선택적으로 위치한다. 일반적으로, 결합 부위는 웹의 한쪽 면의 표면적의 약 1% 내지 약 80%, 더욱 구체적으로 약 2% 내지 약 40%, 가장 특별하게는 약 2% 내지 약 20%를 차지할 수 잇다. 티슈 층들을 선택된 위치에서 함께 결합시킴으로써, 상당량의 공극 부피 및 벌크가 스폰지형 패드(20)에서 생성된다.
종이 웹의 적층물의 층간 결합은 세정 물품으로서 사용될 때 패드의 성능을 향상시키는데 특히 도움이 되는 것으로 밝혀졌다. 결합제를 사용하여 층들을 함께 결합시키는 것은 사용 동안에 (예를들어, 문지르거나 닦는 동안에) 겹들 사이에서 상당한 어긋남 또는 전단이 일어나는 것을 막고, 별개의 웹들의 적층물 보다는 스폰지와 같은 통합 물품의 감촉을 발생시킨다. 이것은, 주름지거나 접거나 압착된 후에 초기 형태로 더욱 빨리 되돌아가고 문지르는 동안에 원하지 않는 어긋남을 견디도록 하는 층간-결합 패드의 능력에서 명백하다.
적층물(22)은 제1 주표면(34) (상부 표면이라 불리워짐) 및 제2 주표면(36) (하부 표면이라 불리워짐) 및 두번째 측면(60)과 반대쪽의 첫번째 측면(58)을 갖는다. 나타낸 단면의 면에 수직인 축 위에 있는 앞쪽 말단과 뒷쪽 말단은 도시되어 있지 않다.
상기 언급된 바와 같이, 조직화 티슈 층(24a 내지 24d)의 적층물 및 이들이함께 부착되는 방식은 적층물(22)에 있는 공극 공간(38)에 기여한다. 적층물(22)의 전체 공극 공간(38)은 티슈 층(24a 내지 24d)에서 티슈 층(24a 내지 24d)과 내부 공극 공간(나타내지 않음) 사이에서 격자간 공간(40) 뿐만 아니라 티슈 층(24a 내지 24d) 내의 개구부 (나타내지 않음) 또는 기타 구멍에 의해 생긴 공간의 합이다. 겹들 사이의 격자간 공극(40)은 약 30% 이상, 더욱 구체적으로 약 40% 이상, 더욱 더 구체적으로 약 50% 이상, 가장 특별하게는 약 60% 이상의 적층물(22)의 부피%를 차지한다. 다른 한편, 전체 공극 공간은 약 50% 이상, 특히 약 70% 이상, 일부 구현양태에서 약 90% 이상일 수 있다.
도 2는, 각각의 조직화 티슈 웹(24)의 가장 높거나 낮은 부위를 인접한 티슈 웹(24)과 결합시키는 결합제 침착물(32) 형태의 결합제 물질(26)로부터 생긴 층간 결합을 가진 습윤 탄성 티슈 층(24)를 포함하는, 도 1과 유사한 2-면 커버 (46) 및 적층물(22)을 포함한 패드(20)의 단면을 나타낸다. 커버(46)는 이음매(54)에서 (초음파 결합, 접착제 결합, 바느질 실, 후크 및 루프 기계적 체결 체계, 스냅, 리베트, 스테이플 등과 같은 공지된 임의의 결합 방법이 사용될 수 있긴 하지만) 열적 결합(56)으로 연결된 2개의 연결된 부분인, 첫번째 커버 재료(62) 및 두번째 커버 재료(64)를 포함한다. 두번째 커버 재료(64)는 두번째 커버 재료(64)의 일부 위에 침착된 연마 재료(52)를 포함한다 (대안적으로, 두번째 커버 재료(64)는 추가의 연마 재료(52)가 그 위에 침착되는 것을 요구하기보다는 본래 연마성일 수 있다).
나타낸 바와 같이, 이음매(54)가 적층물(22)로부터 돌출되어지지만, 이음매(54)가 적층물(22)의 면과 실질적으로 같은 높이인 첫번째 커버 재료(62) 및 두번째 커버 재료(64)의 중복 부분, 예컨대 안과 밖이 거꾸로 된 이음매를 포함할 수 있다. 다른 구현양태에서, 커버(46)는 적층물(22)의 단지 한쪽 면을 따라서 이음매(54)에서 그 자체에 결합된 재료의 단일 층을 포함할 수 있다.
일반적으로, 첫번째 커버 재료(62) 및 두번째 커버 재료(64)는 그것을 통해 액체, 예컨대 물이 흐르도록 하고 습윤 상태에서 사용가능한 적절한 재료로부터 만들어진다. 도 2에 예증된 구현양태에서, 첫번째 커버 재료(62)는 연질이거나 매끄러운 층일 수 있다. 층은 예를들어 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 본디드 카디드 웹, 종이 웹 또는 상기 웹의 어느 것을 함유하는 라미네이트로부터 만들어질 수 있다. 첫번째 커버 재료(62)가 종이 웹일 때, 웹은 시판 종이 타월, 예컨대 스카티 타월 또는 비바 타월일 수 있다. 웹은 비크레이프화 또는 크레이프화 통기 건조 웹, 크레이프화 또는 비크레이프화 습윤 압축 웹 및/또는 프린트 결합된 크레이프화 웹일 수 있다. 하나의 구현양태에서, 예를들어 첫번째 커버 재료(62)를 티슈 겹(24)에서 동일한 재료로부터 만들 수 있다.
도 2에 나타낸 두번째 커버 재료(64)는 연마 표면을 포함한다. 일반적으로, 두번째 커버 재료(64)는 표면에 부착된 연마 입자를 가진 적절한 수 침투성 웹으로부터 만들어질 수 있다. 커버 재료(64)는 예를들어 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 본디드 카디드 웹 또는 상기 중의 어느 것을 함유하는 라미네이트로부터 만들어질 수 있다. 연마 입자는 웹과 통합되어 형성될 수 있거나, 웹을 형성한 후에 웹에 적용하고 접착제를 사용하여 부착시킬 수 있다. 웹에 부착될 수 있는 적절한 연마입자는 충진제 입자 및 미소구를 포함한다.
미소구는 약 10 마이크론 내지 1mm 직경을 가질 수 있고 전형적으로 1 내지 5 마이크론의 쉘 두께를 가지는 반면, 거대구(일부 구현양태에서 사용될 수 있음)는 약 1mm초과의 직경을 갖는다. 이러한 재료는 금속, 유리, 탄소, 운모, 석영 또는 기타 광물, PM 6545 (미국 펜실바니아주의 PQ 코포레이션으로부터 입수가능함)으로 공지된 아크릴 미소구 및 ISP 코포레이션(미국 뉴저지주 웨인)의 가교 아크릴레이트 선스피어(SunSpheres)TM와 같은 중공 미소구 및 미국 특허 5,663,213호의 연관된 중공구를 포함한 아크릴 또는 페놀과 같은 플라스틱의 마이크로비드; 뿐만 아니라 익스팬셀(Expancel)(R)미소구와 같은 확장성 미소구 (익스팬셀, 스웨덴 스톡빅스버켄, 네델란드 악조 노벨의 부서) 등을 포함한다.
본 발명의 하나의 구현양태에서, 예를들어 두번째 커버 재료(64)는 부직 멜트스펀 웹, 예컨대 멜트블로운 "쇼트"로 처리된 멜트블로운 웹으로부터 제조될 수 있다. 멜트블로운 쇼트는 스트랜드와 상호연결된 중합체(전형적으로 폴리프로필렌 또는 다른 열가소성 중합체)의 랜덤한 소구체를 생성하기 위해 신중히 조작되는 멜트블로운 공정에 적용된 거친 불균일 층이다. 쇼트는 연마 요소를 쉽게 볼 수 있도록 분명하게 착색될 수 있다. 멜트블로운 웹은 약 10gsm 내지 약 20gsm의 기본 중량을 가질 수 있다. 그러나, 더욱 무거운 웹이 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
멜트블로운 쇼트를 가진 웹을 포함하여 연마성 웹의 제조 방법이 미국 특허4,659,609호 "연마성 웹 및 그의 제조 방법 (1987년 4월 21일 특허부여, Lamer 등) 및 미국 특허 4,833,003호 ("균일하게 습윤된 연마성 와이프", 1989년 5월 23일 특허부여, Win 등)에 개시되어 있으며, 양쪽 모두 여기에서 참고문헌으로 인용된다. 이러한 방법은 멜트블로운 지지 웹 위에 중합체 용융물을 멜트블로잉하여 멜트블로운 섬유 및 쇼트 침전물이 중합체 연화점 또는 그 이상의 온도에 있도록 하고 지지 웹에 열적으로 결합시키기 위해 충분히 반용융(고온 및 융합성)시키는 것을 포함한다. 이러한 방식으로 복합체 웹을 제조함으로써, 멜트블로운 섬유 및 쇼트 침착물의 얻어지는 상층 (이때 섬유는 통상적인 멜트블로운 섬유보다 두껍다)이 지지 멜트블로운 웹에 긴밀하게 결합되고 연마 표면으로 경화된다. 이렇게 얻어지는 적층된 웹은 지지 웹의 강도 및 흡수성 특징 및 멜트 블로운 층의 연마성을 나타낸다.
상기 언급된 미국 특허 4,659,609호에 기재된 바와 같이, 바람직한 연마 층 특징을 얻기 위하여 다수의 변수가 조작될 수 있다. 이러한 변수는 중합체의 특징, 용융물의 온도, 멜트블로잉 다이 끝의 구조, 압출된 용융물 및 얻어진 섬유의 데니어, 융용 유동 속도, 멜트블로잉 공기 온도 및 유동 속도, 다이 끝과 지지 웹 사이의 거리, 멜트블로운 층의 기본 중량 및 지지 웹의 성질을 포함한다. 그러나, 부직포 웹의 제조 기술의 숙련가라면, 연마 표면을 형성하기 위해 지지 웹에 결합할 수 있는 반-용융 멜트블로운 섬유 및 쇼트 침착물을 달성하기 위하여, 필요한 경우 이러한 변수를 쉽게 조작할 수 있을 것이다.
멜트블로운 지지층에 긴밀하게 열적 결합된 멜트블로운 연마층은 약 1 내지 약 45gsm, 예컨대 약 3 내지 약 20gsm의 기본 중량을 가질 수 있고, 약 40 내지 약500마이크로미터의 직경을 가진 거친 섬유 또는 입자를 포함할 수 있다. 연마층은 또한 섬유의 크기보다 훨씬 큰 크기(직경)일 수 있는 쇼트 침착물(쇼트)을 함유한다. 쇼트 침착물은 전형적으로 약 40 내지 약 3000 마이크로미터 또는 그 이상의 크기 범위이다. 용어 "직경"은 섬유와 쇼트 침착물이 완전히 둥글다는 가정하에 섬유 직경의 개략적인 크기 및 쇼트 침착물 크기를 대충 나타내기 위해 사용되는 것으로 이해된다. 하나의 구현양태에서, 연마층은 연마 효과를 최대화하기 위하여 거친 섬유 및/또는 쇼트 침착물로 필수적으로 구성될 수 있다. 쇼트 침착물 및 큰 직경 섬유의 상대적 비율은 가공 조건의 함수이다. 양쪽 모두 연마 특징을 제공한다. 적절한 중합체 물질은 제한없이 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, 폴리에테르, 에틸렌 비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르 및 이들의 공중합체를 포함할 수 있다.
연마 입자 또는 섬유를 웹에 부착시키는 것과 반대로, 다른 구현양태에서, 고유의 연마 부직 재료로부터 두번째 커버 재료(64)가 만들어질 수 있다. 적절한 재료는 예를들어 3M 코포레이션(미국 미네소타주 미네아폴리스)의 스카치브라이트(SCOTCHBRITE) 패드 또는 기타 세정 구조에서 발견되는 성질과 유사한 성질을 가진 거친 PET 섬유 또는 폴리프로필렌 섬유로부터 만들어진 부직 웹을 포함한다. 거친 섬유는 약 30마이크론 내지 약 2mm, 더욱 특별하게는 약 50마이크론 내지 약 1mm, 가장 특별하게는 약 70마이크론 내지 약 500 마이크론의 섬유 직경을 가진 딱딱한 섬유이다. 다른 구현양태에서, 거친 섬유를 함유하고 연마 조직을 가진 타월 또는 종이 웹이 사용될 수 있다. 이러한 종이 웹은, 예리한 피크 및 골을 제공하는 거칠게 조직화된 직물 위에서 통기건조되고 결합제 또는 내부 결합제 섬유로 더욱 처리된, 고수율 연목재 섬유를 함유한 웹을 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현양태에서, 커버 재료의 한쪽 또는 양쪽 모두 개방 망상을 가진 재료로부터 만들어질 수 있다. 이러한 재료는 스크림, 그물, 벌집형 망사와 같은 망사, 개방 셀 발포체 또는 개구 발포체 층, 호일 망상또는 금속화 플라스틱 필름의 그물과 같은 금속 그물, 또는 개구 웹 또는 라미네이트를 포함한다. 이러한 재료는 합성 중합체로부터 만들어지거나 제지 섬유로부터 만들어질 수 있다. 예를들어, 스크림 재료는 폴리프로필렌 사와 같은 중합체 사로부터 만들어질 수 있다. 이러한 구현양태에서, 개방 망상 재료는 표면의 상당 부분을 차지하는 개방 공극을 가질 수 있다. 예를들어, 개방 공극에 의해 차지된 커버 재료의 표면의 퍼센트는 재료 표면적의 약 50% 이상, 특히 약 60% 이상, 더욱 특히 약 75% 이상일 수 있다. 이러한 개방 공극 재료는 양호한 문지름 성질을 본래 가질 수 있다. 따라서, 연마 입자의 사용이 필요하지 않을 수도 있다.
개방 망상을 가질 수 있는 다른 재료들은 멜트블로운 웹을 포함한다. 특히 개방 공극 구조 및 고유의 연마 성질을 갖는 웹을 생성하는 비교적 큰 섬유 직경을 가진 멜트블로운 웹을 제조할 수 있다. 예를들어, 멜트블로운 웹은 약 0.1mm 이상, 특히 약 0.2mm 이상, 더욱 특별하게는 약 0.3mm 이상의 직경을 가진 섬유를 가질 수 있다. 폴리프로필렌과 같은 다양한 중합체로부터 멜트블로운 재료를 제조할 수 있다.
본 발명의 다른 구현양태에서, 커버 재료가 스폰지형 패드를 이루는 종이 웹의 외부 층에 직접 형성될 수 있다. 예를들어, 사용되는 종이 웹 위에 멜트블로운 층 또는 스펀본드 층과 같은 멜트스펀 층이 직접 형성되어, 스폰지형 패드를 형성할 수 있다. 멜트스펀 웹은 고유의 연마 성질을 가질 수 있거나 연마 입자를 포함할 수 있다. 종이 웹 위에 직접 형성됨으로써, 멜트스펀 웹이 제품에 통합될 수 있다. 구체적으로, 일부 구현양태에서, 종이 웹 위에 직접 형성됨으로써, 연마제의 사용 없이도 멜트스펀 층이 종이 웹에 결합될 것이다. 이 구현양태에서, 용융되거나 비경화된 중합체를 종이 웹 위에 침착시킨 다음 중합체를 경화시킴으로써 멜트스펀 층이 형성된다. 다른 구현양태에서, 광경화성 수지를 압출 또는 기타 기술에 의해 비경화된 형태로 티슈 웹의 표면에 적용한 다음, 광경화하여 연마 커버를 생성한다. 일례의 광경화성 수지가 미국 특허 5,514,523호 (Trokhan 등)에 개시되어 있다.
커버 재료의 접착 성질을 증가시키는 것이 바람직하다면, 커버의 표면에 점착화제를 적용할 수 있다. 점착화제는 예를들어 블록 공중합체와 같은 중합체일 수 있다. 블록 공중합체는 예를들어 더 쉘 오일 컴퍼니로부터 입수가능한 크래톤(KRATON) 중합체일 수 있다. 적절한 크래톤 중합체는 크래톤 G6638, 크래톤 G6610 및 크래톤 G2760을 포함한다.
대안적으로, 접착제 또는 저 점도 중합체로부터의 더욱 미세하고 더욱 점착성의 섬유를 함유하는 첫번째 층을 먼저 형성한 다음, 예를들어 상기 기재된 크래톤 중합체로부터 만들어진 연마 중합체 망사를 포함하는 두번째 층을 형성하는, 2-뱅크 멜트스펀 시스템으로부터 외부 커버를 제조할 수 있다. 멜트블로운 웹을 형성하기 위해 2-뱅크 시스템이 사용될 수 있다. 용융된 중합체의 유동 속도 및 웹 속도 뿐만 아니라 공기압 및 기타 매개변수를 조절함으로써 멜트블로운 섬유의 직경을 조절할 수 있다.
커버(46)가 존재할 때, 커버는 패드의 하나 이상의 표면에 적용된 하나 이상의 재료를 포함할 수 있다. 커버가 실질적으로 패드를 케이스에 넣고 하나 이상의 재료가 함께 결합된 2 이상의 층을 포함하는 구현양태에서, 사용 동안에 커버가 조기에 손상되는 것을 막는 방식으로 결합을 수행해야 한다. 열 결합, 초음파 결합, 접착제 결합 또는 스티칭을 사용하여 커버 재료들을 함께 결합할 수 있다. 커버 재료들이 함께 열적 결합될 때, 멜트블로운에 대한 스펀본드 (크레이프화 스펀본드 및 비크레이프화 스펀본드 양쪽 모두), 스펀본드에 대한 스펀본드, 종이 타월과 같은 종이 웹에 대한 멜트블로운의 열적 결합에 의하여 개선된 결합 및 내구성이 밝혀졌다.
본 발명의 하나의 구현양태에서, 도 1 또는 도 2에 나타낸 것과 같은 스폰지형 패드(20)가 수-불투과성 장벽 재료를 포함할 수 있다. 장벽 재료가 내부 패드의 한쪽 면 위에 놓여질 수 있거나, 내부 패드의 일부를 통해 통과할 수 있거나, 또는 패드를 위한 커버 재료로서 사용될 수 있다. 존재할 때, 장벽 재료가 패드의 한쪽 면 위에서 건조상태를 유지하는 반면 다른 면은 습윤된다. 이것은 소량의 세정 화합물(예를들어, 가구 광택제, 창문 세정제 또는 오븐 세정제와 같은 거친 시약)이 사용될 때 유용할 수 있고, 이 경우 전체 패드를 습윤시키는 것은 바람직하지 않다. 하나의 구현양태에서, 장벽 재료를 제거할 수도 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 하나의 구현양태에서 장벽 재료는 필름(30)일 수 있다. 그러나, 임의의 적절한 수-불투과성 재료가 사용될 수도 있음을 이해해야 한다. 예를들어, 적절한 수분 장벽 재료는 필름, 제직물, 부직포, 라미네이트 등을 포함한다. 장벽 재료는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐클로라이드 또는 유사한 재료와 같은 플라스틱 필름의 액체 불투과성 웹 또는 시트일 수 있다.
도 3은 2-면 커버(46) 및 상승 영역의 직선 격자(66)로 조직화된 것으로 표현된 10개의 습윤 탄성 티슈 층(24)의 적층물(22)을 포함하는 패드(20)의 투시도이다. 예를들어, 종이 웹이 통기건조 직물에 대해 가압되는 통기건조 공정 동안에 직선형 격자(66)가 종이 웹에 형성될 수 있다. 제1 주표면(34) 및 반대쪽의 제2 주표면(36)을 갖는 내부 적층물(22)을 나타내기 위해 커버(46)를 잘라낸다. 커버(46)는, 패드(22)의 적어도 첫번째 측면(58) 및 두번째 측면(60)을 따라서 그리고 임의로 패드(22)의 앞쪽 말단(68) 및 뒷쪽 말단(70)을 따라서, 이음매(54)에서 초음파 결합(57)으로 함께 연결된 첫번째 커버 재료(62) 및 두번째 커버 재료(64)를 포함한다. 패드(22)의 제1 주표면(34)과 이웃하고 있는 첫번째 커버 재료(62)는 액체 투과성 재료일 수 있거나, 또는 재료가 액체 투과성이 되도록 선택된 영역에 공극을 포함할 수 있다. 이것은 원한다면 연마 재료(도시되지 않음)를 더욱 포함할 수 있다.
도 3에 나타낸 것과 같이, 패드(20)는 개 뼈의 형태를 갖는다. 그러나, 패드(20)가 임의의 적절한 형태를 가질 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를들어, 패드는 직선 형태일 수 있고, 직사각형, 계란형, 원형, 평행사변형 등의 형태를 가질 수 있다. 또한, 패드에 함유된 종이 웹의 여러 층들은 사다리꼴 단면을 제공하기 위해 크기가 다양할 수 있다. 패드의 층들은 평평하거나 평행할 필요는 없지만, 비-직선 형태의 세정 표면 또는 개구부에서 사용하기 위하여 가능하다면 원통형, 반원형, 원뿔형 등과 같은 다양한 곡선 형태로 변경될 수 있다.
도 4는 몹으로서 나타낸 손으로 잡은 세정 물품(100)을 도시하며, 이것은 창문 크리너 또는 기타 세정 장치로서 작용하기에 적합할 수 있다. 이것은, 문지르기 위한 연마 재료(52)를 가진 연마 구획(50)을 갖는 커버(46) 내에 부분적으로 케이스화되고, 내구성의 습윤 탄성 결합 재료(도시되지 않음)에 의해 연결된 티슈 층(24)들의 적층물(22)을 갖는, 본 발명에 따라 만들어진 패드(20)를 포함한다. 연마 구획(50)은 원하는 바에 따라 세정 물품(100)의 어느 부분에, 예컨대 패드(20)의 앞쪽 말단(68), 패드(20)의 뒷쪽 말단(68) 위에, 또는 패드의 제1 주표면(34)의 앞 구획 위에 또는 표면의 어느 일부에 위치할 수 있다.
세정 물품(100)은 헤드 조립체(114)에 결합된 핸들(126)을 포함한다. 헤드 조립체(114)는 패드(20)가 헤드(102)의 뒷 구획(104) 및 앞 구획(106) 사이에 장착된 헤드(102)를 포함한다 (패드(20)는 나타낸 뒷 구획(104)의 존재를 필요로 하지 않는 방법을 포함한 공지된 방법에 의해 헤드(102)에 장착될 수 있다). 헤드(102)는 와이퍼 대(108)를 포함하고, 이것은 오목부(112)에 장착된 와이퍼(110), 예컨대 탄성 고무걸레 블레이드를 고정시킬 수 있다. 그 대신에, 다른 공지된 장착 방법, 예컨대 연결, 클램프, 스프링-부하 대, 접착 수단 등을 사용할 수 있다. 헤드(102)는 결합 말단(128)에 의해 핸들(126)을 고정시키기 위한 이음쇠(124)를 포함하고, 이것은 그의 잡는 말단(도시되지 않음)의 반대쪽이다. 분해되거나 조절될 수 있는 다-부분 헤드 조립체도 가능하긴 하지만, 헤드(102)는 패드와 와이퍼(110)를 견고한 관계로 고정할 수 있는 금속, 플라스틱 또는 기타 적절한 재료로 만들어질 수 있다. 헤드(102)에 직접 연결되지 않으면서 패드(20), 핸들(126) 및 와이퍼(110)간의 상호관계가 유지될 수 있다는 것에 주목한다 (예를들어, 와이퍼(110)는 추가의 부분을 통해 핸들(126)에 연결될 수 있다). 패드(20)를 세정 물품(110)의 바닥으로 생각하고, 핸들(126)의 잡는 말단을 세정 물품(100)의 등으로 생각하는 것이 통상적이다.
일반적으로, 이음쇠(124)는 패드(20)의 제1 주표면(34)일 수 있는 패드(20)의 주요 작업 표면(130)에 대한 각으로 핸들(126)을 고정한다. 앞 구획(106) 헤드(102)의 와이퍼 대(108)는 와이퍼(110)를 패드(20)의 앞쪽 말단(68)의 다소 앞쪽 위치에 고정시킨다.
핸들(126)은 2개 이상의 신장된 부분(도시되지 않음) 및 자물쇠 고리 또는 다른 자물쇠 메카니즘(도시되지 않음)을 가진 안으로 끼워넣은(telescoping) 핸들일 수 있다. 핸들(126)은 세정 유체(나타내지 않음)의 저장기를 고정시킬 수 있고, 세정 유체를 분무로서 또는 패드(20) 내로의 유동에 의해 적용하기 위해 적용장치 수단에 부착할 수 있다.
도 4를 언급하자면, 작업 시에 세정 물품(100)이 몹으로서 사용된다면, 사용자가 세정 표면(116) (이 경우에는 마루)을 일반적인 방식으로 닦아냄으로써 시작할 수 있다. 패드(20)의 주요 작업 표면(130)을 세정 표면(116)에 갖다 대어 평행하게 유지시킬 때 작업 테두리(134)가 세정 표면(116)의 다소 위에 위치하기 때문에 와이퍼(110)는 일반적으로 닦는 동안에 세정 표면(116)에 닿지 않는다. 이것은 와이퍼(110)가 닦아내는 작업을 방해하는 것을 막는다. 닦아내거나 다른 세정 방식 동안에, 액체(118)를 세정 표면(116)에 적용한다. 액체 적용은 분무 또는 기타 수단에 의해 수행되거나, 액체를 먼저 패드(20)에 적용한 다음 닦아내거나 다른 세정 동작 동안에 세정 표면(116)위로 표현되도록 할 수 있다. 사용자가 세정 표면(116)의 일부를 몹으로 닦아내는 것을 일단 마무리하면, 와이퍼(110)의 작업 테두리(134)로 그 부분을 닦을 수 있다. 사용자는 먼저, 작업 테두리가 세정 표면(116)과 접촉할 때까지, 핸들(126)을 위쪽으로 기울인 다음, 세정 표면(16)에서 액체(118)를 닦아내는 방향(138)으로 그 자신 쪽을 향해 와이퍼(110)를 끌어당긴다. 이러한 작업 동안에, 사용자는 세정 물품(100)과 세정 표면(116) 사이에서, 몹으로 닦는 동안 사용되는 각에 비하여 더욱 크지만 여전히 예리한 평균 각으로 몹을 고정시킬 것이다.
헤드(102)의 앞 구획(106) 아래에 있는 패드(20)의 일부(136)가 건조 동안에 약간 압축된다. 사용자가 패드(20)를 끌어당길 때, 패드(20)의 그 부분이 세정 표면(116) 위에서 액체(118) 위로 다가가고 액체의 일부 또는 대부분을 흡수할 수 있다. 실질적으로, 나머지 액체(118)의 모두를 와이퍼(110)에 의해 닦을 수 있고, 와이퍼(110)를 패드(20)의 앞쪽 말단(68)으로부터 분리하는 틈새(122)내에 작은 풀(120)을 형성할 것이다. 사용자가 나타낸 방향(138)으로 세정 물품(100)을 잡아당길 때, 패드(20)는 이 풀(120)에 있는 액체를 패드(20) 내에 빨아들이고, 이에 의해 한번 왕복이 끝나면 세정 표면(116)이 비교적 건조하게 유지된다.
패드(20)의 앞쪽 말단(68)이 액체(118)를 빨아들이기 때문에, 세정 물품(110)의 사용은 몹과 고무걸레의 별개 사용에 비해 장점을 나타낸다. 몹으로 닦은 후에 고무걸레가 사용된다면, 한번 왕복 후에 전형적으로 다량의 풀의 물을 축적하고, 이러한 물이 마루에서 제거되어야 한다. 그러나, 상기 기재된 바와 같이 몹으로 닦아냄으로써, 공지된 수단에 의해 패드(20)에서 물을 간단히 짜낼 수 있다. 상이한 조건에서 양호한 결과를 얻기 위하여 다소 상이한 와이퍼 재료 및 위치가 사용될 수 있는 것으로 생각된다.
하나의 구현양태에서, 세정 표면(116)을 적시고 세정하기 위해 패드(20)의 하부로부터 유체가 방출되고, 그 후에 와이퍼(110)가 유체를 풀(120) 안으로 모으며, 그로부터 패드(20)의 비교적 건조한 상부에 의해 유체가 빨아들여질 수 있고, 따라서 나타낸 방향(138)으로 한번 왕복시에 세정 및 유체 제거가 수행될 수 있다.
세정 물품(100)의 성분을 위해 실제로 바람직한 각 및 치수가 무엇인지를 결정하는 것은 공지된 인체공학 방법을 사용하여 달성될 수 있거나 간단한 시험을 기초로 할 수 있다. 패드(20), 핸들(126) 및 헤드(102) 사이의 각이 조절될 수 있는 세정 물품(100)을 설계하는 것이 가능하고, 이에 의해 각각의 사용자가 그의 키, 팔 길이 및 개인의 선호도에 따라 세정 물품(100)을 형상화할 수 있다.
대안적인 구현양태에서, 와이퍼(110)가 헤드(102)의 뒷 구획(104)에 장착될 수 있거나, 와이퍼(110)가 헤드(104)의 앞 구획(106) 및 뒷 구획(104) 양쪽 위에 장착될 수 있다. 다-블레이드 고무걸레와 같은 상이한 유형의 와이퍼(110)가 또한사용될 수 있다.
본 발명은 다양한 종류의 몹 및 기타 공지된 장치에 적용될 수 있다. 예를들어, 본 발명에 따른 원리를 사용하는 몹은, 사용자가 패드(20)를 비틀어짤 수 있도록, 나비형, 캠-형태 롤러 또는 기타 공지된 메카니즘을 사용할 수 있다. 본 발명의 신규성 및 진보성 특징은 핸드 몹과 같은 다른 세정 용구에도 적용될 수 있다.
함께 적층되고 결합되어 본 발명의 스폰지형 패드를 형성할 수 있는 종이 웹을 더욱 상세히 설명할 것이다. 상기 기재된 바와 같이, 종이 웹이 습윤 탄성인 이상 본 발명에서 적절한 종이 웹이 사용될 수 있다. 종이 웹은 또한 고 조직화되어야 한다. 예를들어, 웹은 적어도 0.2mm, 특히 약 0.4mm 내지 약 0.8mm의 전체 표면 깊이를 가져야 한다.
본 발명의 패드를 형성하기 위해 사용되는 종이 웹은 당 기술분야에 공지된 방법에 의해 제조될 수 있다. 댄웹(DanWeb) 또는 크로이어(Kroyer) 장치를 사용하여 만들어진 것과 같은 에어레이드 웹이 사용될 수 있다. 웹은 묽은 수성 섬유 슬러리를 이동 와이어 위에 배치하여 섬유를 여과해 내고 미발달(embryonic) 웹을 형성한 다음 이것을 흡인 박스, 웨트 프레스, 드라이어 장치 등을 포함한 장치의 조합에 의해 탈수시키는, 공지된 제지 기술을 사용하여 형성된 웹과 같은 웨트레이드 웹일 수 있다. 공지된 탈수 및 기타 작업의 예는 미국 특허 5,656,132호 (Farrington 등)에 주어져 있다. 미국 특허 5,598,643호 (1997년 2월 4일) 및 4,556,450호 (1985년 12월 3일) (양쪽 모두 S.C.Chuang 등에게 특허됨)에 개시된바와 같이, 웹으로부터 물을 제거하기 위하여 모세관 탈수를 사용할 수도 있다.
건조 공정은 미국 특허 5,353,521호 (1994년 10월 11일 특허부여, Orloff) 및 미국 특허 5,598,642호 (1997년 2월 4일, Orloff 등)에 개시된 바와 같이, 드럼 건조, 통기건조, 증기 건조, 예컨대 과열된 증기 건조, 배수 탈수, 양키(Yankee) 건조, 적외선 건조, 마이크로파 건조, 고주파 건조 및 임펄스 건조를 포함할 수 있다. 문헌 [R.James "Squeezing More out of Pressing and Drying", Pulp and Paper International, Vol.41, No.12 (1999년 12월), 13-17면]에 기재된 것과 같은 다른 건조 기술이 사용될 수 있다. 배수 탈수는 문헌 [J.D.Lindsay, "Displacement Dewatering To Maintain Bulk", Paperi Ja Puu, vol. 74, No.3, 1992, 232-242면]에 기재되어 있다. 드럼 건조에서, 문헌 [M.Foulger and J.Parisian "New Developments in Hot Pressing," Pulp and Paper Canada, Vol.101, No.2, 2000년 2월, 47-49면]에 기재된 바와 같이, 드라이어 드럼은 핫 롤 프레스(HRP)일 수 있다. 미국 특허 6,096,169호 ("감소된 에너지 입력을 사용한 저밀도 티슈의 제조 방법", 2000년 8월 1일, Hermans 등) 및 미국 특허 6,143,135호 ("습윤 웹을 탈수시키기 위한 공기 프레스", 2000년 11월 7일 특허부여, Hada 등)에 개시된 바와 같이, 차동 기체 압력을 사용하는 다른 방법은 공기 프레스의 사용을 포함한다. 또한 미국 특허 5,230,776호 (1993년 7월 27일, I.A.Andersson 등)에 개시된 제지 기계도 관련된다.
탈수에 앞서서 섬유를 발포체에 혼입 또는 현탁시키거나, 또는 탈수 또는 건조에 앞서서 발포체를 미발달 웹에 적용하는, 발포체 형성 공정에 의해 습윤 섬유웹을 형성할 수 있다. 일례의 방법은 미국 특허 5,178,729호 (1993년 1월 12일, Janda) 및 미국 특허 6,103,060호 (2000년 8월 15일, Munerelle 등) (양쪽 모두 참고문헌으로 인용됨)의 방법을 포함한다.
티슈 웹을 위하여, 크레이프화 및 비크레이프화 제조 방법이 모두 사용될 수 있다. 비크레이프화 티슈 제조는 여기에서 참고문헌으로 인용된 미국 특허 5,772,845호 (Farrington,Jr. 등)에 개시되어 있다. 크레이프화 티슈 제조는 미국 특허 5,637,194호 (Ampulski 등), 미국 특허 4,529,480호 (Trokhan), 미국 특허 6,103,063호 (2000년 8월 15일 특허부여, Oriaran 등) 및 미국 특허 4,440,597호 (Wells 등) (이들 모두는 본 발명과 일치되는 방식으로 참고문헌으로 인용된다)에 개시되어 있다.
크레이프화 또는 비크레이프화 방법을 위하여, 완전 건조에 앞서서 미발달 티슈 웹을 편향 요소에 맞대어 각인할 수도 있다. 편향 요소들은 상승된 요소들 사이에서 편향 도관을 갖고, 부피가 큰 돔을 생성하기 위한 차등 공기 압력에 의해 편향 요소 내로 웹을 편향시키는 반면, 상승된 요소의 표면에 있는 웹의 일부를 드라이어 표면에 맞대어 가압시켜 강도를 제공하는 패턴 조밀화 구역의 망상을 생성한다. 편향 요소 및 티슈의 각인에서 사용되는 직물 뿐만 아니라 관련된 티슈 제조 방법은 다음 특허문헌에 개시되어 있다: 미국 특허 5,855,739호 (Ampulski 등, 1999년 1월 5일); 미국 특허 5,897,745호 (Ampulski 등, 1999년 4월 27일); 미국 특허 4,529,480호 (1985년 7월 16일, Trokhan); 미국 특허 4,514,345호 (1985년 4월 30일, Johnson 등); 미국 특허 4,528,239호 (1985년 7월 9일, Trokhan); 미국특허 5,098,522호 (1992년 3월 24일); 미국 특허 5,260,171호 (1993년 11월 9일, Smurkoski 등); 미국 특허 5,275,700호 (1994년 1월 4일, Trokhan); 미국 특허 5,328,565호 (1994년 7월 12일, Rasch 등); 미국 특허 5,334,289호 (1994년 8월 2일, Trokhan 등); 미국 특허 5,431,786호 (1995년 7월 11일, Rasch 등); 미국 특허 5,496,624호 (1996년 3월 5일, Stelljes, Jr. 등); 미국 특허 5,500,277호 (1996년 3월 19일, Trokhan 등); 미국 특허 5,514,523호 (1996년 5월 7일, Trokhan 등); 미국 특허 5,554,467호 (1996년 9월 10일, Trokhan 등); 미국 특허 5,566,724호 (1996년 10월 22일, Trokahan 등); 미국 특허 5,624,790호 (1997년 4월 29일, Trokhan 등); 미국 특허 6,010,598호 (2000년 1월 4일, Boutilier 등); 및 미국 특허 5,628,876호 (1997년 5월 13일, Ayers 등) 뿐만 아니라 공동 소유된 출원 일련번호 09/705684호 (Lindsay 등) (이들 모두는 본 발명과 일치되는 방식으로 참고문헌으로 인용된다).
섬유 웹은 일반적으로 결합제와 임의로 결합될 수 있는 랜덤한 다수의 제지 섬유이다. 상기 정의된 제지 섬유, 예컨대 크래프트 또는 설파이트 화학 펄프화 공정으로부터의 표백된 섬유 또는 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 면 린터 또는 면을 포함한 제지 섬유일 수 있는 재생 섬유가 또한 사용될 수 있다. 하나의 구현양태에서, 섬유는 주로 경목재, 예컨대 50% 이상의 경목재 또는 약 60% 이상의 경목재 또는 약 80% 이상의 경목재 또는 실질적으로 100% 경목재일 수 있다. 다른 구현양태에서, 웹은 주로 연목재이고, 예컨대 약 50% 이상의 연목재 또는 약 80% 이상의 연목재 또는 약 100% 연목재이다.
일부 용도를 위하여, 패드가 커버 재료를 포함하지 않을 때, 높은 명도가 특히 바람직할 수 있다. 따라서, 제지 섬유 또는 본 발명의 얻어진 종이는 약 60% 이상, 특별하게는 약 80% 이상, 더욱 특별하게는 약 85% 이상, 더욱 특별하게는 약 75% 내지 약 90%, 더욱 특별하게는 약 80% 내지 약 90%, 더욱 특별하게는 약 83% 내지 약 88%의 ISO 명도를 가질 수 있다.
단일 층 또는 다층으로부터 본 발명의 섬유 웹이 형성될 수 있다. 적층된 티슈, 예컨대 헤드박스에 의해 전달된 적어도 하나의 층이 연목재 섬유를 포함하는 반면 다른 층은 경목재 또는 기타 섬유 유형을 포함하는, 계층화된 헤드박스로부터 생성된 티슈를 통하여, 강도 및 유연성이 모두 달성될 수 있다. 미국 특허 5,494,554호 (Edwards 등)에 개시된 것을 포함하여, 당 기술분야에 공지된 수단에 의해 제조된 적층된 구조물이 본 발명의 범위내에 있다. 다층의 경우에, 층들이 일반적으로 병렬 관계 또는 표면-대-표면 관계로 배치되고, 층들의 전부 또는 일부가 인접한 층에 결합될 수 있다. 다수의 별개의 종이 웹으로부터 종이 웹이 형성될 수 있고, 별개의 종이 웹이 단일층 또는 다층으로부터 형성될 수 있다.
적층물 내의 티슈 층의 기본 중량은 실제적 수치, 예컨대 약 10gsm 내지 약 200gsm, 특별하게는 약 15gsm 내지 100gsm, 더욱 특별하게는 약 15gsm 내지 약 60gsm, 가장 특별하게는 약 25gsm 내지 약 40gsm일 수 있다.
본 발명의 하나의 구현양태에서, 스폰지형 패드를 형성하기 위해 사용되는 종이 웹은 3-차원 상태로 건조되어진 조직화 티슈 웹이다. 예를들어, 이러한 구현양태에서, 티슈의 통상적인 양키 건조의 경우에서와 같이, 웹이 평평하고 평면상태로 있지 않으면서 섬유를 연결하는 수소 결합이 실질적으로 형성되도록 웹을 건조시키지만, 공동 소유된 미국 특허 출원 일련번호 08/912,906호 ("습윤 탄성 웹 및 이로 만들어진 일회용 물품", 1997년 8월 15일 출원, Chen 등); 미국 특허 5,672,248호 (1997년 9월 30일 특허부여, Wendt 등); 미국 특허 5,565,132호 (1997년 8월 12일 특허부여, Farrington 등); 미국 특허 6,120,642호 (2000년 9월 19일 특허부여, Lindsay and Burazin); 미국 특허 6,096,169호 (2000년 8월 1일 특허부여, Hermans 등); 미국 특허 6,197,154호 (2001년 3월 6일, Chen 등); 및 미국 특허 6,143,135호 (2000년 11월 7일 특허부여, Hada 등) (이들 모두는 여기에 그 전체내용이 참고문헌으로 인용된다)에 개시된 바에 따르면, 웹은 고 조직화 통기건조 직물 또는 기타 3차원 기재가 되도록 형성된다.
엠보스가공 또는 실질적으로 건조한 웹에 적용된 기타 공정에 의하여 3-차원 구조가 제공되는 웹과는 반대로, 본 발명을 제조하기 위해 사용되는 웹은 습윤 탄성을 증가시키기 위해 건조 전에 성형에 의해 실질적으로 조직화한다. 엠보스가공되는 평평하고 건조된 웹(크레이프화 또는 비크레이프화)은 건조시에 높은 벌크를 가질 수 있지만, 엠보스가공된 섬유가 습윤될 때, 이들은 팽윤되고 곧게 되어서, 웹이 건조될 때 형성된 섬유내 수소 결합에 의해 한정되는 기하구조로 되돌아가는 경향이 있다. 전통적인 티슈에서는, 웹이 평평하고 조밀한 상태일 때 양키 건조기 상에서 웹의 건조가 일어나고, 따라서 습윤 시에 웹이 고 엠보스가공된 경우라도 붕괴되는 경향이 있다. 따라서, 이러한 웹은 물로 습윤될 때 평평한 상태로 붕괴되는 경향이 없지만 습윤시에도 압축 후에 높은 벌크 및 탄성 복귀 능력을 유지한다. 적층된 배열에서 웹의 고 조직화는 인접한 겹들 사이에서 틈새의 빈 공간을 상당히 제공하여 뛰어난 물 흡수성을 허용한다.
도 5를 언급하자면, 본 발명에 따른 통기건조된 종이 시트의 제조 방법을 나타낸다 (간략화를 위하여, 여러 개의 직물 주행을 한정하기 위해 사용된 각종 장력화 롤을 도식적으로 나타내지만 번호를 매기지 않는다. 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서 도 5에 나타낸 장치 및 방법의 변형을 행할 수 있는 것으로 이해된다). 웹이 약 210 건조 중량%의 점조도로 부분 탈수될 때 새로-형성된 습윤 웹을 지지하고 공정의 하류로 운반하는 역할을 하는 성형 직물(213) 위에, 제지 섬유의 수성 현탁액의 흐름(211)을 사출하거나 침착시키는 적층된 제지 헤드박스(210)를 가진 트윈 와이어 성형기를 나타낸다. 습윤 웹을 성형 직물에 의해 지탱하면서, 진공 흡인에 의하여 습윤 웹의 추가의 탈수를 수행할 수 있다.
이어서, 웹에 증가된 연신을 부여하기 위하여, 습윤 웹을 성형 직물로부터 성형 직물에 비해 더욱 느린 속도로 이동하는 이송 직물(217)로 이송시킨다. 이것을 보통 "러쉬(rush)" 이송이라 일컫는다. 바람직하게는, 이송 직물은 성형 직물과 같거나 그보다 낮은 공극 부피를 가질 수 있다. 2개의 직물 사이의 상대 속도 차이는 0 내지 60%, 더욱 구체적으로 약 10 내지 40%일 수 있다. 이송은 바람직하게는 진공 슈(shoe)(218)의 도움을 받아 수행되고, 그 결과 성형 직물 및 이송 직물이 진공 슬롯의 주된 테두리에서 동시에 집적되고 분기된다.
이어서, 임의로 상기 기재된 고정된 간격 이송을 다시 사용하여, 진공 이송 롤(220) 또는 진공 이송 슈의 도움을 받아 웹을 이송 직물로부터 통기건조 직물(219)로 이송시킨다. 통기건조 직물은 이송 직물에 비해 동일하거나 상이한 속도로 이송될 수 있다. 원한다면, 통기건조 직물이 더욱 느린 속도로 주행되어 연신을 더욱 증진시킬 수 있다. 이송은 바람직하게는 시트가 통기건조 직물과 일치되도록 확실히 변형시키기 위해 진공 보조를 받아 수행되고 그 결과 바람직한 벌크 및 외관이 얻어진다. 적절한 통기건조 직물은 참고문헌으로 인용된 미국 특허 5,429,686호 (Kai F. Chiu 등에게 특허부여됨)에 기재되어 있다.
웹 이송을 위해 사용되는 진공 수준은 약 3 내지 약 15인치의 수은 (75 내지 약 380밀리미터의 수은), 바람직하게는 약 5인치 (125밀리미터)의 수은일 수 있다. 진공을 사용하여 웹을 그 다음 직물 위로 흡인하는 것에 추가로 또는 그의 대체로서, 웹을 그 다음의 직물 위에 방출하기 위해 웹의 반대쪽으로부터 양의 압력을 사용하는 것에 의해 진공 슈(음의 압력)를 보충하거나 대체할 수 있다. 또한, 진공 슈(들)을 대체하기 위하여 진공 롤 또는 롤들이 사용될 수 있다.
통기건조 직물에 의해 지지되면서, 웹은 통기건조기(21)에 의해 약 94% 이상의 점조도로 최종 건조되고, 그 후에 캐리어 직물(222)로 이송된다. 캐리어 직물(222) 및 임의의 캐리어 직물(225)를 사용하여, 건조된 기본시트(223)를 릴(224)로 옮긴다. 캐리어 직물(222)로부터 직물(225)로 웹의 이송을 수월하게 하기 위하여 임의의 가압화 회전 롤(226)이 사용될 수 있다. 이러한 목적을 위해 적절한 캐리어 직물은 알바니 인터내셔날(Albany International) 84M 또는 94M 및 아스텐 959 또는 937이고, 이들은 모두 미세한 패턴을 가진 비교적 매끄러운 직물이다. 나타내지는 않았으나, 기본시트의 매끄러움 및 유연성을 개선하기 위해 릴 캘린더가공또는 이후의 오프-라인 캘린더가공이 사용될 수 있다.
일단 형성되면, 통기건조된 웹, 더욱 구체적으로 비크레이프화 통기건조된 웹은 cm3당 약 0.3 그램 이하의 밀도를 가질 수 있고, 약 0.10mm 이상의 전체 표면 깊이를 갖는 3차원 표면을 가질 수 있다. 웹의 기본 중량은 약 10gsm 이상, 특히 약 50gsm 내지 약 60gsm일 수 있다.
습윤 탄성을 개선하기 위하여, 종이 웹은 고수율 섬유와 같은 습윤 탄성 섬유를 함유할 수 있다. 고수율 섬유는 예를들어 열기계적 펄프, 예컨대 표백된 화학열기계적 펄프(BCT&P)를 포함한다. 시트에 존재하는 고수율 펄프 섬유의 양은 특정한 용도에 의존하여 변할 수 있다. 예를들어, 고수율 펄프 섬유는 약 10건조 중량% 이상, 또는 구체적으로 약 15건조 중량% 이상, 더욱 특별하게는 약 30건조 중량% 이상, 더욱 더 특별하게는 약 50 건조 중량% 이상, 더욱 더 특별하게는 약 20 내지 약 100%의 양으로 존재할 수 있다. 적층된 시트를 위하여, 하나 이상의 각각의 층에 동일한 양을 적용할 수 있다. 고수율 펄프 섬유가 일반적으로 다른 제지 섬유에 비해 덜 유연하기 때문에, 일부 용도에서는, 예를들어 이들을 3-층 시트의 중심 층에 위치시킴으로써, 최종 제품의 가운데에 이들을 혼입하는 것이 유리하다.
습윤 탄성 섬유를 함유하는 것에 추가로, 종이 웹은 습윤 탄성을 개선하기 위해 습강제를 또한 함유할 수 있다. 사실상, 습윤 강도 첨가제와 결합된 3-차원 종이 웹을 성형하기 위한 비-압축 건조와 습윤 탄성 섬유의 적용을 조합하는 것은,압축된 후에도 습윤시에 현저히 높은 벌크를 유지하는 웹을 생성한다. 이러한 웹의 건조되고 캘린더가공된 적층물, 예컨대 5개 이상의 겹, 특히 10개 이상의 겹의 적층물이 습윤시에 두께가 실질적으로 확장될 수 있다.
"습강제"는 습윤 상태에서 섬유들 사이의 결합을 고정화하기 위해 사용되는 재료이다. 종이 웹 또는 시트에 첨가될 때 0.1 초과의 습윤 기하 인장 강도: 건조 기하 인장 강도의 비율을 시트에 제공하는 재료가 본 발명의 목적을 위한 습강제로서 일컬어진다. 전형적으로, 이러한 재료는 영구적인 습강제 또는 "일식적" 습강제로서 명명된다. 영구적 습윤 강도를 일시적 습윤 강도와 구별하기 위하여, 영구적 습강제는 종이 또는 티슈 제품 내에 혼입될 때 적어도 5분의 기간동안 물에 노출시킨 후에 원래의 습윤 강도의 50% 이상을 보유하는 제품을 제공할 수 있는 수지로서 정의될 것이다. 일시적 습강제는 5분 동안 물로 포화된 후에 원래의 습윤 강도의 50% 미만을 나타내는 것이다. 본 발명의 패드를 재사용하거나 장기간 동안 습윤된 상태로 사용할 때 영구적 습강제가 장점을 제공하는 것으로 생각되지만, 양쪽 부류의 재료 모두 본 발명에서 적용된다.
펄프 섬유에 첨가되는 습강제의 양은 섬유의 건조 중량을 기준으로 하여 적어도 약 0.1 건조 중량%, 더욱 구체적으로 약 0.2 건조 중량% 이상, 더욱 구체적으로 약 0.1 내지 약 3건조 중량%일 수 있다.
영구적 습강제는 표면에 다소 장기간 습윤 탄성을 제공할 것이다. 반대로, 일시적 습강제는 저 밀도 및 고 탄성을 갖는 구조를 제공하지만, 물 또는 체액에 노출시에 장기간 저항성을 가진 구조를 제공하지 않는다. 습윤 강도가 생성되는메카니즘은, 섬유/섬유 결합 지점에서 내수성 결합을 생성하는 필수 성질이 수득되는 이상, 본 발명의 제품에 거의 영향을 미치지 않는다. 적절한 영구적 습강제는 전형적으로 그 자체와 가교될 수 있거나(단독가교) 셀룰로스 또는 목질 섬유의 다른 성분과 가교가능한 수용성, 양이온성 올리고머 또는 중합체 수지이다. 이러한 목적을 위해 가장 널리 사용되는 물질은 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린(PAE) 유형 수지로서 공지된 중합체 부류이다. 이러한 재료가 케임(Keim)에게 특허부여된 특허 (미국 특허 3,700,623호 및 3,772,076호)에 기재되어 있고, 헤르큘스 인코포레이티드 (미국 델라웨어주 윌밍턴)에 의해 카이멘(KYMENE) 557H로서 시판된다. 관련된 물질은 헨켈 케미칼 컴퍼니 (미국 노쓰캐롤리나 샤로트) 및 조지아-파시픽 레진스, 인코포레이티드(Georgia-Pacific Resins, Inc.) (미국 조지아주 아틀란타)에 의해 시판된다.
폴리아미드-에피클로로히드린 수지가 본 발명에서 수지를 결합시키는데 유용하다. 몬산토에 의해 개발되고 산토 레스(SANTO RES) 라벨로 시판되는 재료는 본 발명에서 사용될 수 있는 염기-활성화 폴리아미드-에피클로로히드린 수지이다. 이러한 재료는 페트로비치(Petrovich)에게 특허부여된 특허들 (미국 특허 3,885,158호; 미국 특허 3,899,388호; 미국 특허 4,129,528호 및 미국 특허 4,147,586호) 및 반 이남(van Eenam) (미국 특허 4,222,921호)에 기재되어 있다. 이들은 소비제품으로서 일상적으로 사용되지 않지만, 폴리에틸렌이민 수지는 본 발명의 제품의 결합 지점을 고정화하기 위해 적절하다. 영구적-유형 습강제의 다른 부류는 포름알데히드와 멜라민 또는 우레아의 반응에 의해 수득된 아미노플라스트 수지로 예시된다.
적절한 일시적 습윤 강도 수지는 아메리칸 사이아나미드(American Cyanamid)에 의해 개발되고 상표명 파레즈(PAREZ) 631 NC (미국 뉴저지주 웨스트 피터슨의 사이텍 인더스트리즈로부터 입수가능함)로 시판된다. 이것 및 유사한 수지들이 미국 특허 3,556,932호 (Coscia 등) 및 3,556,933호 (Williams 등)에 기재되어 있다. 본 발명에서 용도가 발견되어야 하는 다른 일시적 습강제는 변성 전분, 예컨대 내셔날 스타치(National Starch)로부터 입수가능하거나 CO-BOND 1000 으로서 시판된 변성 전분을 포함한다. 이들 및 관련 전분이 미국 특허 4,675,394호 (Solarek 등)에 개시되어 있다. 일본 공개 특허 공보 JP 03,185,197에 기재된 유도체화 디알데히드 전분은 일시적 습윤 강도를 제공할 수 있다. 또한, 미국 특허 4,981,557호; 미국 특허 5,008,344호 및 미국 특허 5,085,736호(Bjorkquist)에 기재된 것과 같은 다른 일시적 습윤 강도 물질이 본 발명에서 사용되는 것으로 기대된다. 기록된 습윤 강도 수지의 부류 및 유형에 관해서, 이러한 목록은 단지 일례를 제공하는 것이며, 다른 유형의 습윤 강도 수지를 제외하거나 발명의 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
상기 기재된 습강제는 본 발명과 관련하여 사용하기 위해 특별한 장점을 갖긴 하지만, 필요한 습윤 탄성을 제공하기 위하여 결합제의 다른 유형이 사용될 수 있다. 이들은 기본시트 제조 방법의 습윤 말단에 적용될 수 있거나, 또는 기본시트가 형성된 후에 또는 이것이 건조된 후에 분무 또는 인쇄 등에 의해 적용될 것이다.
일단 종이 웹이 형성되면, 도 1에 나타낸 스폰지형 패드(20)를 형성하기 위하여 종이 웹이 사용될 수 있다. 그러나, 하나의 구현양태에서, 원한다면 종이 웹의 겹들을 개구시키거나 천공시킬 수 있다. 겹들을 개별적으로 개구시키거나 구멍이 정렬되도록 함께 개구시킨다. 또한, 원한다면, 패드의 단지 선택된 겹들을 개구시킬 수 있다.
겹들이 개구된다면, 겹 안으로 형성된 구멍이 겹의 표면적의 약 2% 내지 약 60%, 특히 표면적의 약 2% 내지 약 40%, 더욱 특별하게는 겹의 표면적의 약 5% 내지 약 25%를 차지할 수 있다.
도 1 및 도 2와 관련하여 상기 기재된 바와 같이, 결합제를 사용하여 겹들을 함께 부착시킨다. 결합제는 접착제, 필름 또는 결합제 섬유일 수 있다. 하나의 구현양태에서, 선택된 면적에서 겹들을 함께 연결하여, 패드가 상당량의 공극 부피를 갖도록 한다. 예를들어, 결합제 물질이 패드의 흡수 능력을 실질적으로 저하시키지 않고 이웃한 패드 층들 사이에서 양호한 유체 상호교환이 가능한 방식으로 결합제 물질을 첨가할 수 있다. 결합이 경화될 때 티슈 층의 실질적인 압축을 필요로 하지 않는 방식으로, 예컨대 고 벌크 구조가 유지되도록 층간 결합이 일어날 수 있다.
섬유들 사이에서 건조한 내수성 결합을 제공하기 위하여, 열 또는 기타 에너지 원에 의해 경화 또는 고정될 수 있는 열가소성 고체 물질(입자 또는 섬유), 열 용융물, 슬러리, 에멀젼 및 액체(예, 수지 또는 용액)와 같은 공지된 부류의 결합제 물질이 고려될 수 있다. 결합제 물질은 약 50% 이하, 예컨대 약 1% 내지 45%,또는 1% 내지 25%, 또는 6% 내지 15%의 건조 질량의 셀룰로스 웹을 포함할 수 있다.
고체 결합제 물질을 위하여, 섬유상 매트 자체를 파괴하거나 부적절하게 만들지 않는 온도에서 물질이 융합될 수 있는 이상, 알려진 열가소성 물질이 결합제로서 사용될 수 있다. 열에 의한 활성화시에 열가소성 결합제가 부드럽게 되지만, 냉각시에 보통의 냉각 상태로 되돌아간다. 이러한 열가소성 결합제 물질의 대표적인 예는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리카르보네이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 아크릴 등이다. 결합제 물질은 소수성이거나 친수성일 수 있다. 친수성 섬유는 본래 친수성일 수 있거나 또는 친수성 코팅으로 처리되는 합성 소수성 섬유일 수 있다. 친수성 결합제 섬유의 예는 여기에서 참고문헌으로 인용된 미국 특허 5,849,000 (1998년 12월 15일 특허부여, Anjur 등)에 기재되어 있다.
결합제 물질은 단일성분 섬유, 이성분 또는 다성분 중합체 섬유, 예컨대 시스/코어 섬유 또는 병렬식 이성분 섬유일 수 있고, 이때 첫번째 성분이 두번째 성분에 비해 더 낮은 융점을 갖고 그 결과 첫번째 성분의 융점으로 가열시에 첫번째 성분이 인접한 셀룰로스 섬유에 융합 및 결합되는 반면 두번째 성분은 결합제 섬유의 본래 상태를 유지할 수 있다. 그의 예는 헤르큘스 인코포레이티드 (미국 델라웨어주 윌밍톤)의 다나클론(DANAKLON)(R)이성분 섬유; 또는 PET(폴리(에틸렌 테레프탈레이트)) 코어 섬유 활성화 코-폴리에틸렌 시스, 예컨대 코사 인코포레이티드(KoSA Inc.) (전 트레비라 인코포레이티드(Trevira Inc.) 및 전 훽스트-셀라니즈(Hoechst-Celanese)) (미국 노쓰 캐롤리나 살리스버리)에 의해 명칭 T-255 및 T-256으로 제조된 셀본드(CELBOND)(R)섬유를 포함한다. 다른 유용한 결합제 섬유는 문헌 [W.Haile 등, "결합제 섬유를 위한 코폴리에스테르 중합체", Nonwovens World, 1999년 4-5월, 120-124면]에 기재된 코폴리에스테르 섬유, 또는 ES 화이버비젼스 인코포레이티드(FiberVisions Inc.) (미국 델라웨어주 윌밍턴)에 의해 제조된 물질을 포함한다. 시스/코어 섬유에 추가로, 다수의 중합체를 가진 결합제 섬유의 성분들이 병렬식 배열, 파이 배열 또는 "해도" 배열 또는 이들의 배합으로 배열될 수 있다. 복합 섬유는 미국 특허 5,108,820호 (Kaneko 등), 미국 특허 5,336,552호 (Strack 등) 및 미국 특허 5,382,400호 (Pike 등)에 교시되어 있다. 2 성분 섬유를 위하여, 중합체가 75/25, 50/50, 25/75 또는 임의의 다른 비율로 존재할 수 있다. 섬유는 비통상적인 형태를 가진 섬유를 설명하고 있는 미국 특허 5,277,976호 (Hogle 등) 및 5,069,970호 및 5,057,368호(Largman 등)에 기재된 것과 같은 형태를 가질 수 있다 (상기 특허들은 모두 전체내용이 참고문헌으로 인용된다).
단일성분 섬유는 예를들어 헤르큘스 인코포레이티드 (미국 델라웨어주 윌밍턴)에 의해 풀펙스(PULPEX)TM섬유로 시판되는 폴리에틸렌 마이크로섬유 또는 이스트만의 코델(Kodel)(R)410 결합제 섬유를 포함할 수 있다. 이러한 섬유는 양호한 결합을 위하여 약 132℃의 최소 온도를 필요로 한다. 이스트만 케미칼 컴퍼니로부터의 coPET B는 약 110℃ 이상의 활성화 온도를 가진 통상적으로 입수가능한 결합제 물질이다 (이러한 물질은 시트로서 사용될 수도 있다. 예를들어, 유용한 이성분 섬유는 35% coPET B 및 65% PET 코어를 가진 공압출된 시스/코어 이성분이다).
본 발명자들은, 겹들을 함께 결합시키기 위해 섬유를 사용할 때, 다양한 장점이 실현된다는 것을 알아내었다. 예를들어, 종이 웹의 층들 사이에 섬유를 침착시킨 다음, 열 결합시켜, 층들을 함께 압축시키지 않으면서도 형성된 패드에 강도 및 안정성을 제공할 수 있다. 각각의 겹의 한쪽 표면 위에 살포된 결합제 섬유를 단지 2중량% 이하로 첨가한 다음, 열 처리에 의해 결합제 섬유를 활성화시킴으로써 성공적인 결과가 얻어졌다. 결합제 섬유의 사용은, 겹들 사이에서 액체 운송이 실질적으로 감소되지 않으면서, 겹들을 함께 부착시킬 수 있다. 초기의 고 벌크 및 비교적 긴 길이 때문에, 2개의 표면 사이의 접촉 점이 비교적 적은 면적을 차지할 때, 2개의 고 조직화 표면들을 함께 결합시키는데 있어서 결합제 섬유가 유용하다.
결합제 물질은 높은 유전 손실 상수 (예를들어 1kHz의 주파수에서 측정시에 약 1 내지 1,000)를 갖는 마이크로파-민감성 물질일 수 있고, 따라서 마이크로파 에너지가 적용될 때 결합제 물질이 셀룰로스 섬유보다 더 많이 가열된다 (셀룰로스는 1kHz에서 약 0.06 정도의 손실 인자를 가질 수 있다). 일례의 물질은 폴리아미드 또는 폴리비닐 메틸 기재의 열 용융 접착제 및 당 기술분야에 알려진 기타 열가소성물질을 포함한다. 폴리에테르 블록 아미드, 폴리비닐클로라이드(PVC) 및 관련된 화합물은 높은 손실 인자를 갖는다. 물질은 셀룰로스보다 훨씬 큰 손실 인자를 가질 수 있다.
결합제 물질은 에너지 (예를들어 마이크로파 에너지, 열, 자외선, 전자 비임 조사 등)의 적용시에 경질이 되거나 가교되는 액체 수지, 슬러리, 콜로이드성 현탁액, 또는 액체로서 적용될 수 있다. 예를들어, 프리만 케미칼 코포레이션의 스티폴(Stypol) XP44-AB12-51B (프리만 44-7010 결합제의 희석된 변형)은 여기에서 참고문헌으로 인용된 미국 특허 6,001,300호(Buckley 등, 1999년 12월 14일)에서 사용된 마이크로파-민감성 결합제이다. 버클리(Buckley) 등은 프리만 케미칼로부터 입수가능한 UV-민감성 결합제: 80497 (저속 체계), 747-10 (중속 체계) 및 19-4837 (고속 체계)를 개시하고 있다.
열경화성 결합제의 다양한 유형, 예컨대 폴리비닐 아세테이트, 비닐 아세테이트, 에틸렌-비닐 클로라이드, 스티렌 부타디엔, 폴리비닐 알콜, 폴리에테르 등 뿐만 아니라 엘라스토머 라텍스 에멀젼이 당 기술분야에 공지되어 있다. 액체 분산액의 형태로 적용하기에 적합한 대표적인 열경화성 결합제 물질은 에틸렌 및 아크릴산의 공중합체, 비닐 아세테이트-에틸렌 공중합체, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체, 비닐클로라이드 중합체, 비닐리덴 클로라이드 중합체, 경화성 아크릴 라텍스 중합체, 에어 프러덕츠 앤드 케미칼스(Air Products & Chemicals, 미국 켄터키주 42029 칼버트 시티 P.O.Box 97)로 부터 입수가능한 "에어플렉스(Airflex)"를 포함한다.
가교되지 않은 라텍스는 사용후에 쏟아버릴 수 있는 흡수성 물품을 제조하는데 유용할 수 있다. 예를들어, 통상적인 라텍스 공급원이 사용될 수 있고, 이 때 경화 온도가 표시된 온도 (예를들어, 많은 라텍스에 대하여 130℃ 미만)보다 낮게유지되거나 pH가 라텍스 가교제와 상용불가능한 수준으로 유지된다면 (예를들어, 8 이상, 더욱 특별하게는 8.5 내지 10.8의 pH), 상당한 경화를 일으키지 않으면서 가교제가 존재한다. 대안적으로, 심지어 가열시에도 가교를 방해하기 위하여 가교 억제제를 첨가할 수 있다. 예를들어 중탄산나트륨이 유용한 가교 억제제일 수 있다. 또한 대안적으로, 실질적으로 가교제가 존재하지 않고도 라텍스가 제조될 수 있고 (전형적으로 NMA), 그 결과 건조 상태에서의 강도 및 습윤시에 감소된 정도의 강도를 제공할 수 있는 수-분산성 필름이 건조시에 형성될 수 있으며, 이 경우 쏟아버릴 때 빠르게 파괴될 가능성이 있다. 그러나, 일부 목적을 위하여, 물품이 실질적으로 라텍스를 갖지 않고 더욱 구체적으로 천연 라텍스를 갖지 않는 것이 유용할 수도 있으며, 본 발명의 범위 내에서 이러한 라텍스-비함유 물품을 제조할 수 있다.
셀룰로스 섬유와 함께 사용하기에 적절한 수용성, 비-콜로이드성, 양이온성, 열경화성 결합제가 미국 특허 4,617,124호 (1986년 10월 14일, Pall 등, 본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 기재되어 있으며, 여기에서 폴리아미도/폴리아미노에피클로로히드린 수지 및 폴리아민-에피클로로히드린 수지, 예컨대 헤르큘스 인코포레이티드 (미국 델라웨어주 윌밍톤)에 의해 제조된 수지의 카이멘(R)557 및 폴리컵(Polycup)(R)시리즈를 둘다 포함하여 에폭시드-기재 변형물이 바람직한 것으로 생각된다. 에피클로로히드린을 폴리알킬렌 폴리아미드 및 에틸렌 디클로라이드의 축합 생성물과 반응시킴으로써, 관련된 물질을 제조할 수 있다. 이러한 유형의 조성물이 미국 특허 3,855,158호에 개시되어 있으며, 몬산토 인코포레이티드의 제품인 산토-레스(R)31로 예시화된다. 이러한 특별한 유형의 결합제 수지의 다른 형태는 에피클로로히드린과 폴리디알릴 메틸 아민의 반응에 의해 제조되어, 에폭시 작용성 4급 암모늄 수지를 생성한다. 이러한 종류의 조성물이 미국 특허 3,700,623호에 개시되어 있으며, 헤르큘스 인코포레이티드의 제품인 수지 R4308로 예시화된다. 미국 특허 3,855,158호 및 3,700,623호의 개시내용이 참고문헌으로 인용된다.
미국 특허 5,948,710호 (1999년 9월 7일 특허부여, Pomplun 등)의 코폼 제품에서 사용되는 것 또는 미국 특허 5,916,678호 (1999년 6월 29일 특허부여, Jackson 등) (이들 특허모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용된다)에 개시된 것과 같은 수 분해성 결합제 섬유가 사용될 수 있다.
폴리카르복실산이 열 경화성 결합제 물질로서 사용될 수 있다. 예를들어, 공동 소유된 미국 특허 출원 일련번호 09/426300호 ("중합체 반응성 화합물의 섬유 웹으로의 패턴화 적용", 1999년 10월 25일 출원, Sun 및 Lindsay) (여기에서 그 전체내용이 참고문헌으로 인용됨)는, 양호한 강도 및 결합을 위해 섬유들 사이에서 가교를 일으키기 위해 셀룰로스 웹에 적용될 수 있는 중합체 비이온성 반응성 화합물을 개시하고 있다. 중합체 반응성 화합물은 공중합체, 삼원공중합체, 블록 공중합체, 단독중합체 등과 같은 중합체일 수 있고, 이것은 이러한 단량체의 특정한 구현양태를 나타내는 말레산 또는 그의 유도체와 5-원 고리 형태로 고리형 안히드라이드를 형성할 수 있는, 인접한 원자 (특히 인접한 탄소 원자) 상에 카르복실산 기를 가진 단량체를 포함한다. 따라서, 말레산 또는 말레 안히드라이드의 공중합체가 유용한 중합체 반응성 화합물이다. 특히 카르복실산 기가 인접한 탄소 상에 확실히 존재하도록 하기 위하여 중합체의 상당 부분이 머리 대 꼬리 보다는 머리 대 머리로 결합되는 단량체를 포함한다면, 본 발명을 위해 유용하도록 폴리아크릴산이 형성될 수 있다. 말레산 또는 안히드라이드와 아크릴산 또는 그의 유도체의 공중합체가 유용한 중합체 반응성 화합물이다. 에어레이드 웹에서 섬유를 결합시키기 위해 적절한 폴리카르복실산을 포함하는 유용한 시판 화합물은 FMC 코포레이션으로부터의 벨크렌(BELCLENE)(R)DP80이고, 이것은 말레산, 비닐 아세테이트 및 에틸 아세테이트의 삼원공중합체이다.
폴리카르복실산과의 경화를 위해 유용한 촉매는 인 함유 산의 알칼리 금속 염, 예컨대 알칼리 금속 하이포포스파이트, 알칼리 금속 포스파이트, 알칼리 금속 폴리포스포네이트, 알칼리 금속 포스페이트 및 알칼리 금속 술포네이트를 포함한다. 유용한 금속 폴리포스포네이트는 소듐 헥사메타포스페이트 및 알칼리 금속 하이포포스파이트, 예컨대 소듐 하이포포스파이트를 포함할 수 있다. 결합 형성을 촉진하기 위해 촉매가 사용될 때, 촉매는 전형적으로 폴리카르복실산의 약 5 내지 약 20중량%의 양으로 존재한다. 더욱 구체적으로, 촉매는 폴리카르복실산의 약 10중량%의 양으로 존재할 수 있다. 각종 적절한 촉매가 참고문헌으로 인용된 미국 특허 4,820,307호 (1989년 4월 11일 특허부여, Welch 등)에 기재되어 있다. 다른 유용한 촉매는 인산나트륨, 황산나트륨, 이미다졸, 카르보디이미드, 트리에틸 아민및 불포화 디카르복실산의 염을 포함한다.
폴리카르복실 가교제와 셀룰로스 직물의 오븐 경화는 미국 특허 5,042,986호 (1991년 8월 27일 특허부여, Kitchens 등) (본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 개시되어 있다. 150 내지 240℃에서 5초 내지 30분 동안 경화를 수행하고, 실제로 사용된 것으로 기록된 최저 시간은 15초이다. 더욱 빠른 방법 (플래쉬 경화)가 공동 소유된 계류중인 미국 특허출원 일련번호 09/425810호 ("중합체 반응성 화합물로 처리된 섬유 웹의 플래쉬 경화", 1999년 10월 25일 출원, Sun 및 Lindsay)(본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 개시되어 있다.
섬유 웹에 액체 또는 용액 형태로 적용된 결합제는 미국 특허 5,609,727호 (1997년 3월 11일 특허부여, Hansen 등) (본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 기재된 결합제를 포함할 수 있다. 비용 및 성능 속성을 위하여 결합제 물질이 선택될 수 있다. 결합제는 원한다면 각종 충진제, 안료, 염료 등을 임의로 함유할 수 있다.
접착제, 섬유 또는 열 용융 조성물에 추가로, 결합제 물질이 개구 필름과 같은 필름일 수 있고, 이것은 이웃한 실질적으로 말단이 일치하는 한 쌍의 종이 웹 사이에 배치된다. 결합제 물질이 분말로서 또는 액체 또는 용융물 형태로 제공될 수 있으며, 노즐 또는 코팅 블레이드 또는 기타 공지된 수단에 의해 적용된다. 결합제 물질은 천연 물질, 예컨대 전분, 아라비아고무 등 또는 미국 특허 5,958,558호 (여기에서 참고문헌으로 인용됨)에 예시된 천연 섬유를 함유한 접착제를 포함할 수 있다. 미국 특허 5,958,178호 (여기에서 참고문헌으로 인용됨)에 개시된 것과같은 열가소성 접착제가 사용될 수 있다.
결합제 물질은 생분해성일 수 있고, 폴리락트산 및 생분해성 폴리에스테르를 포함할 수 있다.
일부 구현양태에서 적층물의 겹 사이에 결합을 얻기 위하여 결합제 물질의 가열이 요구된다. 적층물을 전도적으로, 예컨대 적층물을 가열된 판과 접촉시켜 결합제 물질을 융합 또는 경화시킴으로써 가열할 수 있다. 적층물은 또한 대류적으로, 예컨대 적층물의 겹을 통하여 가열된 공기 또는 증기의 흐름을 통과시킴으로써 가열될 수 있다. 방사능 가열은 공지된 방식으로, 예컨대 마이크로파 또는 기타 라디오파 에너지를 가하고, 웹에서 전기 전도성 요소를 유도 가열하고, 적외선을 적용하고, 초음파 에너지를 적용하는 등의 방식으로 수행될 수 있다. 본 발명에서 중요한 대류 열 전달의 한가지 형태는 미국 특허 5,962,112호 (1999년 10월 5일, Haynes 등, 여기에서 참고문헌으로 인용됨)에 기재된 열풍 나이프 또는 HAK이다.
전도성 열 공급원은 공지된 방법, 예컨대 외부에서 적외선 또는 기체 불꽃을 적용하거나, 유도 가열하거나, 또는 증기, 고온 유 또는 기타 열 전달 유체의 흐름으로부터 내부 가열하거나, 또는 롤 내부의 연소(예를들어, 내부 천연 기체 불꽃)를 사용함으로써 가열될 수 있다.
라디오파 에너지, 마이크로파 또는 에너지를 웹에 가하기 위한 기타 전자기 수단의 사용은, 웹의 더욱 균일한 처리 또는 웹에서 결합제 물질의 균일한 처리를 가능하게 한다. 여기에서 사용된 "라디오파" (RF) 에너지는 300Hz 내지 300GHz의스펙트럼 범위에서 전자기 복사선을 포함한다. "마이크로파 복사선"은 30MHz 내지 300GHz의 스펙트럼 범위에 걸쳐있는 RF 복사선의 부분이다. 마이크로파 에너지를 위한 전형적인 주파수는 915MHz 내지 2450MHz (2.45GHz)이며, 연방 통신 위원회(FCC)에 의해 허용된 ISM 띠이다. 마이크로파 가열을 위한 일반적인 원리는 [R.C.Metaxas 및 R.J.Meredith, Industrial Microwave Heating, Peter Peregrinus, LTD, London, 1983]에 기재되어 있다. 마이크로파 가열 시스템의 설계에서 유용한 도구는 안소프트 코포레이션(Ansoft Corp.)(미국 펜실바니아주 피츠버그)에 의해 제공된 HFSSTM소프트웨어이다.
라디오파 에너지가 적용될 때, 웹은 높은 쌍극자 모멘트에 의하여 (순수한 셀룰로스 자체에 비해) 라디오파 복사선에 대해 비교적 민감한 열가소성 결합제 섬유 또는 경화성 섬유와 같은 결합제 물질을 혼입할 수 있다. 하나의 구현양태에서, 마이크로파 에너지가 마이크로파 공명 챔버에 있는 구멍을 통해 통과할 때 이동 웹에 적용되고, 이때 마이크로파 에너지가 웹에 집중된다.
하나의 구현양태에서, 흡수성 웹에 충분한 에너지를 적용하는 것은, 마이크로파를 적용하여, 스펀본드 웹과 같은 인접한 부직포 층의 실질적인 융합 없이도, 열가소성 결합제 물질을 융합하거나 용융시키기에 충분하게 웹에 있는 성분들을 가열하는 것을 포함한다. 예를들어, 에어레이드 웹은 폴리우레탄, 이소시아네이트, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리에스테르 및 이들의 유도체와 같은 이극성 중합체, 또는 이들로부터 형성된 혼합물 또는 공중합체의 섬유 및/또는 입자를 포함할 수 있다.마이크로파 복사선의 적용은, 가열되어지는 이극성 중합체들이 충분히 융합되도록 하거나 다른 이극성 열가소성 물질이 덜 융합되도록 한다. 예를들어, 폴리에스테르 코어 및 폴리올레핀 시스를 가진 시스-코어 이성분 섬유를 마이크로파 조사하여, 코어의 용융 또는 분해 없이도 시스의 용융이 일어나도록 코어를 충분히 가열시킨다. 대안적으로, 시스가 코어에 비해 더욱 마이크로파 민감성이 될 수 있다. 마이크로파 에너지의 일례의 적용을, 공동 소유된 PCT 공개 WO 99/22686 ("탄성화 부분을 가진 복합 재료 및 이의 제조 방법", R.G.Brandon, F.M.Chen 및 R.E.Vogt, 미국 특허 5,916,203호, 1999년 6월 29일)에서 찾아볼 수 있다. 이동 웹에 에너지를 적용하기 위해 마이크로파 챔버를 제공하는 상세한 사항은 미국 특허 5,536,921 (1996년 7월 16일 특허부여, Hedrick 등); 미국 특허 6020580호; 및 미국 특허 4,234,775호 (1980년 11월 18일 특허부여, Wolfberg 등) (이들 모두가 여기에서 참고문헌으로 인용된다)에 개시되어 있다.
여기에서 참고문헌으로 인용된 미국 특허 5,958,275호 (1999년 9월 28일, Joines 등)는, 웹과 같은 이동 평면 재료에 마이크로파 에너지를 적용하기 위해 유용한 몇가지 구현양태를 제공한다. 웹은 조절가능한 가변 경로 길이를 가진 마이크로파 챔버에 있는 슬롯을 통해 통과하여, 하나의 노출 단편에 있는 전자기 영역의 피크 및 골이 다른 노출 단편에 있는 피크 및 골을 상쇄하도록 한다. 예를들어, 마이크로파 챔버는 마이크로파 에너지를 균일하게 적용하도록 웹 위로 여러 번 통과하게 하는 구불구불한 형태를 가질 수 있다. 특정화된 조리개 프랜지가 전자기 에너지의 방출을 막는다. 전자기 에너지의 방출을 막기 위하여, 마이크로파 챔버 내의 노출 단편들 사이에 있는 하나 이상의 롤러가 외부 표면에 의해 폐쇄될 수도 있다.
공동 소유된 미국 특허출원 일련번호 09/603714호 (R.E.Vogt, 2000년 6월 27일 출원)(본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 개시된 장치와 관련된 구현양태에서, 이동 웹이 통과하는 평면 내로 또는 라인을 따라서 에너지를 집중시키기 위해 적합한 공명 챔버 내로, 도파관에 의하여 마이크로파 에너지를 보낸다. 예를들어 원통형 챔버가 적절할 수 있고, 이때 챔버의 직경을 따라서 웹이 이동하여 원통형의 반대쪽 면을 따라 슬롯을 통해 들어가고 나간다. 1/4 파장 조리개가 슬롯으로부터 바깥쪽으로 뻗어서, 슬롯을 통한 마이크로파 복사선의 과다한 누출을 막는다. TM010모드에서 챔버를 채우기 위해 마이크로파 에너지를 동조시킬 때, 원통형의 축을 따라 에너지가 집중되고 따라서 에너지의 효율적인 전달을 위해 웹으로 집중된다. (TM 모드는 일반적으로 본 발명에서 웹을 마이크로파 가열하기 위해 유용한 것으로 기대된다. TEM 모드가 사용될 수 있지만, 챔버로부터 마이크로파의 누출 가능성이 있는 것으로 생각된다). 마이크로파 에너지에 대해 비교적 감수성이 없는 테플론(Teflon)TM과 같은 재료의 벨트 위에 웹이 보유될 수도 있거나, 또는 캐리어 벨트 위에 있지 않은 채로 웹이 챔버를 통해 통과할 수 있다.
마이크로파 가열을 위한 원통형 공명 챔버의 사용 및 원통에 있는 개구부에 도파관을 결합시키는 것에 관한 일반적인 원리는 문헌 [R.C.Metaxas 및 R.J.Meredith, Industrial Microwave Heating, Peter Peregrinus,LTD, London,1983, pp.183-195]에 기재되어 있다. 일반적으로, 원통 내로 마이크로파 에너지의 효율적인 전달 및 분포를 제공하기 위하여, 원통의 중심(예를들어 수평 직경을 따라 원통의 중심을 통해 웹이 진행될 때, 원통의 중심부의 꼭대기 또는 바닥)에 있는 개구부를 통하여 직사각형 도파관을 억제시킨다.
미국 특허 6,020,580호 (2000년 2월 1일, Lewis 등) (여기에서 참고문헌으로 인용됨)는, 본 발명에서 사용하기 위해, Vogt(미국 특허출원 일련번호 09/603714)에 따라서 사용되거나 적응될 수 있는 원통형 형태와 같은 신장된 챔버를 가진 적절한 마이크로파 적용장치를 개시하고 있다. 신장된 챔버에 연결된 도파관은 마이크로파 전력을 신장된 챔버에 결합시킨다. 재료의 가공 동안에, 마이크로파 장 균일성 및 공명 모드, 적절하게는 길이 비의존성 모드 TM010을 제어하고 유지시키기 위해, 신장된 챔버의 단면적을 기계적으로 조절할 수 있다. 따라서, 적용장치는 웹을 가공하기 위해 넓은 면적에 걸쳐 실질적으로 균일한 장 분포를 가진 마이크로파 에너지를 제공한다.
열가소성 결합제 물질을 가열하고 활성화하는 것에 추가로, 액체 형태로 있는 수지를 경화시키기 위하여 예를들어 마이크로파 또는 자외선 형태의 전자기 복사선이 사용될 수 있다. 예를들어, 에어레이드 웹 또는 플러프 웹을 액체 결합제 체계로 함침하거나 분무할 수 있고, 이어서 액체 결합제를 경화시키기 위해 복사선을 적용할 때 가벼운 압력을 가하여 웹을 3-차원 형태로 성형할 수 있다. 일부 결합제 체계를 경화시키기 위해 열을 가할 수 있고, 이 때 통기건조 또는 웹으로 통과하는 고온 기체를 가진 기타 대류 수단, 적외선 조사, 전도 등에 의해 열을 가한다. 섬유 예비성형체에서 수지의 마이크로파 및 UV 경화의 예는 미국 특허 5,169,571호 (1992년 12월 8일, D.T.Buckley) 및 미국 특허 5,338,169호 (1994년 8월 16일, Buckley) (양쪽 모두 본 명세서에서 참고문헌으로 인용된다)에서 찾아볼 수 있다.
마이크로파 복사선을 적용하고 웹에 중간 압력을 동시에 적용하기 위한 방법은, 표면의 하나를 벌키한 웹에 맞대어 가압할 때, 마이크로파-투과성 고체 물질 또는 마이크로파 윈도우를 사용함으로써 달성될 수 있다. 적절한 마이크로파 윈도우 및 윈도우를 위한 냉각 시스템이 미국 특허 5,228,947호 ("마이크로파 경화 시스템", 1993년 7월 20일 특허부여, M.T.Churchland) (여기에서 그 전체 내용이 참고문헌으로 인용된다)에 개시되어 있다.
상기 예는 전형적으로 고정 마이크로파 장치를 통해 통과하는 웹에 관한 것이지만, 웹을 가열하기 위한 마이크로파 에너지 또는 기타 에너지 공급원이 이동 구조 (또는, 고정 공급원으로부터의 에너지가 회전 장치 내로 안내되고 그로부터 분포될 수 있다), 예컨대 회전 휠, 또는 이동 벨트 또는 트랙에 장착되어 소정의 길이 또는 시간 동안 웹과 함께 이동될 수 있다.
종이 층 및 결합제에 추가로, 본 발명의 스폰지형 패드는 추가의 재료 및 기능성 층 또는 성분을 함유할 수 있다. 예를들어, 패드의 일부는 원하는 경우 비누, 세제 또는 기타 세정제를 제공할 수 있다. 스폰지형 패드에 첨가될 수 있는 기타 첨가제는 완충제, 항균제, 피부 건강 약제, 예컨대 로션 또는 소수성 피부 차단제, 냄새 조절제, 계면활성제 등을 포함한다. 첨가제가 패드 내에 함침되거나 또는 액체 파괴가능한 파우치 내에 함유될 수 있다. 대안적으로, 첨가제를 미소캡슐 내에 넣고 패드 내에 혼입할 수 있다. 첨가제의 적용은 하기 방법 중의 어느 한 방법에 의해 수행될 수 있다:
·티슈 웹의 형성에 앞서 섬유상 슬러리에 직접 첨가.
·웹에 적용된 분무. 예를들어 습윤되거나 실질적으로 건조할 수 있는 웹에 원하는 양의 용액을 적용하기 위해 이동 티슈 웹 위에 분무 노즐을 장착할 수 있다.
·예를들어, 오프셋 인쇄, 그라비야 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 잉크 제트 인쇄, 여러 종류의 디지탈 인쇄 등에 의한 웹 위로의 인쇄.
·블레이드 코팅, 에어 나이프 코팅, 쇼트 드웰(short dwell) 코팅, 캐스트 코팅 등과 같은, 웹의 한쪽 또는 양쪽 표면 상의 코팅.
·예를들어 WO 2001/12414 (2001년 2월 22일 공개) 및 본 명세서에서 참고문헌으로 인용된 그의 미국 균등 출원에 기재된 바와 같이, 용액, 분산액 또는 에멀젼, 또는 점성 혼합물, 예컨대 왁스, 연화제, 박리제, 오일, 폴리실록산 화합물을 함유한 하나의 성분과 다른 실리콘 시약, 에몰리언트, 로션, 잉크 또는 기타 첨가제의 점성 혼합물 형태의 시약을 다이 헤드로부터 압출.
·개개의 섬유에 적용, 예를들어 웹 또는 기타 섬유 제품 내에 혼입하기에 앞서서 개개의 섬유를 처리하기 위하여, 화합물의 에어로졸 또는 분무와 조합된 공기 기류 내에 분쇄되거나 가열(flash) 건조된 섬유를 분출시킨다.
·습윤 또는 건조 웹을 용액 또는 슬러리로 함침시킴, 이때 화합물이 웹의 두께 내로 상당한 거리, 예컨대 웹 두께의 전체에 걸쳐 웹을 완전히 침투하는 것을 포함하여 웹 두께의 20% 이상, 더욱 구체적으로 웹 두께의 약 30% 이상, 가장 특별하게는 웹 두께의 약 70% 이상을 침투한다.
·압력 차이의 영향 하에서 첨가제를 웹 내에 국소 적용하거나 함침시키기 위하여(예를들어, 발포체의 진공-보조 함침) 섬유 웹에 첨가제의 발포체를 적용(예를들어, 발포체 마무리). 결합제와 같은 첨가제의 발포체 적용 원리는 하기 문헌 [F.Clifford, "Foam Finishing Technology: The Controlled Application of Chemicals to a Moving Substrate", Textile Chemist and Colorist, Vol.10, No.12, 1978, 37-40면; C.W.Aurich, "Uniqueness in Foam Application," Proc. 1992 Tappi Nonwovens Conference, Tappi Press, Atlanta, Geogia, 1992, 15-19면; W.Hartmann, "Application Techniques for Foam Dyeing & Finishing," Canadian Textile Journal, Apr. 1980, p55; 미국 특허 4,297,860호, "Device for Applying Foam to Textiles" 1981년 11월 3일 특허부여, Pacifici 등 (여기에서 참고문헌으로 인용됨); 및 미국 특허 4,773,110호 ("Foam Finishing Apparatus and Method", 1988년 9월 27일 특허부여, G.J.Hopkins (여기에서 참고문헌으로 인용됨)]에 기재되어 있다.
·용액 중의 화학 시약을 기존의 섬유 웹에 패딩.
·웹에 적용하기 위해 첨가제의 롤러 유체 공급.
·예컨대 WO 01/49937 (S.Eichhorn) ("A Method of Applying TreatmentChemicals to a Fiber-Based Planar Product Via a Revolving Belt and Planar Products Made Using Said Method" (2001년 6월 12일 공개)에 개시된 바와 같이, 분무 또는 기타 수단에 의해 시약을 이동 벨트 또는 직물에 적용하고, 다시 화학약품을 웹에 적용하기 위해 티슈 웹과 접촉시킨다.
첨가제의 적용 수준은 웹의 건조 질량에 대해 약 0.1중량% 내지 약 10중량% 고형물일 수 있고, 적용 수준은 처리된 웹 또는 섬유의 건조 섬유 질량에 관련된다. 더욱 구체적으로, 적용 수준은 약 0.1% 내지 약 4%, 또는 약 0.2% 내지 약 2%일 수 있다. 더욱 높거나 낮은 적용 수준도 본 발명의 범위 내이다. 예를들어, 일부 구현양태에서, 5% 내지 50% 또는 그 이상의 적용 수준이 고려될 수 있다.
패턴 조밀화된 웹, 예컨대 미국 특허 4,514,345호(1985년 4월 30일 특허부여, Johnson 등); 4,528,239호 (1985년 7월 9일 특허부여, Trokhan); 5,098,522호, 1992년 3월 24일 특허부여; 5,260,171호 (1993년 11월 9일 특허부여, Smurkoski등); 5,275,700호 (1994년 1월 4일 특허부여, Trokhan); 5,328,565호 (1994년 7월 12일 특허부여, Rasch 등); 5,334,289호 (1994년 8월 2일 특허부여, Trokhan 등); 5,431,786호 (1995년 7월 11일 특허부여, Rasch 등); 5,496,624호 (1996년 3월 5일특허부여, Stelljes, Jr. 등); 5,500,277호 (1996년 3월 19일 특허부여, Trokhan 등); 5,514,523호 (1996년 5월 7일 특허부여, Trokhan 등); 5,554,467호 (1996년 9월 10일, Trokhan 등); 5,566,724호 (1996년 10월 22일, Trokhan 등); 5,624,790호 (1997년 4월 29일, Trokhan 등); 및 5,628,876호 (1997년 5월 13일 특허부여, Ayers 등) (이들의 개시내용은 본 발명과 상반되지 않는 정도까지 본 명세서에서참고문헌으로 인용된다)에 개시된 웹에서 특별한 화학 분포가 발생할 수 있다.
패드, 패드를 포함한 물품, 또는 패드 또는 물품 내의 층 또는 재료의 하나 이상의 면 위에, 화학 시약 또는 화합물을 인쇄, 코팅, 분무 또는 다른 방식으로 전달하는 것은, 다른 공지된 시약 또는 화합물(예를들어, 실리콘 시약, 4급 암모늄 화합물, 에몰리언트, 피부 건강 약제, 예컨대 알로에 베라 추출물, 항균제, 예컨대 시트르산, 냄새-조절제, pH 조절제, 가호제; 다당류 유도체, 습강제, 염료, 향료 등)을 사용하여, 균일하게 또는 불균일하게 패턴에서와 같이 수행될 수 있다. 미국 특허 5,871,763호 (1999년 2월 16일 특허부여, Luu 등); 미국 특허 5,716,692호 (1998년 2월 10일 특허부여, Warner 등; 미국 특허 5,573,637호 (1996년 11월 12일 특허부여, Ampulski 등); 미국 특허 5,607,980호 (1997년 3월 4일 특허부여, McAtee 등); 미국 특허 5,614,293호 (1997년 3월 25일 특허부여, Krzysik 등); 미국 특허 5,643,588호 (1997년 7월 1일 특허부여, Roe 등); 미국 특허 5,650,218호 (1997년 7월 22일, Krzysik 등); 미국 특허 5,990,377호 (1999년 11월 23일 특허부여, Chen 등); 및 미국 특허 5,227,242호 (1993년 7월 13일 특허부여, Walter 등) (이들 각각은 본 발명과 상반되지 않는 정도까지 본 명세서에서 참고문헌으로 인용된다)의 방법을 포함하여, 다른 공지된 방법이 사용될 수 있다.
접착제 또는 결합 물질을 티슈 웹에 적용한 다음, 층간 결합을 위해 처리된 층을 다른 티슈 층과 접촉시키기 위하여, 티슈 웹에 첨가제를 적용하기 위한 다수의 상기 기재된 방법이 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 예를들어, 열 용융 접착제 또는 라텍스 결합제를 패턴으로 또는 웹의 상승된 부분 위에 선택적으로 코팅하거나 인쇄할 수 있다. 결합제 물질과 상용성이 되도록 인쇄 장치의 온도 및 기타 특징들을 적절히 조절하면서, 오프셋 인쇄, 그라비야 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 잉크 제트 인쇄, 각종 디지탈 인쇄 등에 의하여 인쇄를 수행할 수 있다. 열 용융 접착제를 첫번째 웹의 표면에 적용할 때, 열 용융물을 여전히 용융시키면서 첫번째 웹의 열 용융-처리된 면에 맞대어 두번째 웹을 가압할 수 있고, 그 결과 접촉시에 층간 결합이 필수적으로 형성되거나, 또는 열 용융물을 냉각시킨 후에 두번째 웹을 첫번째 웹과 접촉시킨 채로 놓아둘 수 있고, 그 결과 접착제를 다시 용융시키고 층간 결합을 촉진하기 위해 이후의 열 처리가 요구된다. 일부 구현양태에서, 결합제 섬유, 라텍스 또는 기타 접착제 물질을 티슈의 다른 하나 이상의 층에 적용하면서, 인쇄된 열 용융물을 티슈의 하나 이상의 층에 적용할 수 있고, 그 결과 적어도 2종류의 결합제 물질이 층간 결합을 위해 티슈의 적층물에 존재한다. 층간 결합을 위해서 뿐만 아니라 커버 재료를 적층물에 결합시키거나 커버 재료를 둘러싸기 위해 이음매를 형성하기 위하여, 인쇄되거나, 분무되거나 코팅된 열 용융 접착제 또는 기타 접착제가 사용될 수 있다.
패드의 여러 층들이 동일해야 할 필요는 없지만, 기본 중량, 습윤 강도, 섬유 조성, 화학 첨가제, 조직, 제조 방법, 습윤 탄성, 연마성 등에 따라 변할 수 있다. 일부 층들은 주로 천연 섬유로 구성될 수 있는 반면, 다른 층들은 주로 합성 섬유로 구성될 수도 있다 (예를들어, 스펀본드 또는 멜트블로운 웹과 같은 부직포, 또는 기타 합성 재료). 한쌍의 인접한 층들은 다음 중의 어느 것을 포함할 수 있다: 크레이프화 및 비크레이프화 웹; 캘린더가공 및 비캘린더가공 웹; 소수성 물질또는 가호제 및 더욱 소수성의 웹을 포함하는 웹; 2개의 상이한 기본 중량을 가진 웹; 2개의 상이한 엠보스 패턴을 가진 웹; 엠보스가공 및 비엠보스가공 웹; 높은 습윤 강도를 가진 웹 및 낮은 습윤 강도를 가진 웹; 습곡 표시를 가진 웹 및 습곡 표시를 갖지 않은 웹; 항균 첨가제를 가진 웹 및 이러한 첨가제를 갖지 않은 웹; 비대칭 돔을 가진 웹 및 돔을 갖지 않은 웹; 통과-건조된 웹 및 통과-건조기를 사용하지 않고 건조된 웹; 2개의 상이한 색의 웹; 개구 웹 및 비개구 웹 등.
패드는, 패드의 외층의 침투성을 실질적으로 감소시키지 않으면서 유체를 흡수하기 위하여 패드의 중심 층 또는 패드의 일부에 넣어진 초흡수성 물질을 포함하여, 패드에 있는 하나 이상의 층에 초흡수성 입자, 섬유 또는 필름을 더욱 포함할 수 있다. 초흡수성 물질의 일례의 부류는 게록 인터내셔날 코포레이션(Gelok International Corporation) (미국 오하이오주 던브리지)의 초흡수성 입자 라미네이트이고, 이것은 가교된 폴리아크릴레이트 중합체를 포함하는 섬유 웹이다.
패드가 사용되는 동안 손을 건조하게 유지시키기 위한 그리퍼 장치를 가진 패드, 예컨대 처치 앤드 드와이트 코포레이션(Church and Dwight Corp.) (미국 뉴저지주 프린스턴)에 의해 특정한 브릴로(Brillo)TM스틸 울 패드로 시판되는 플라스틱 브릴로 그리퍼(Brillo Gripper)TM장치가 제공되거나 시판될 수 있다. 그리퍼 장치는, 문지르는 동안에 인간의 손이 패드에 닿을 필요 없이도, 문지르기 위하여 패드의 한쪽 표면 또는 일부를 집거나 고정시킬 수 있다. 다른 유사한 장치 및 패드 홀더가 사용될 수 있다.
실시예 1
본 발명에 따른 스폰지 대체물은 비크레이프화 통기 건조된 티슈의 겹을 함께 결합시킴으로써 형성되었다. 공동 소유된 계류중인 캐나다 특허 출원 공개 (출원 번호 2,241,820호; 계류중인 미국 특허 출원 일련번호 08/912,906호 ("습윤 탄성 웹 및 그로 만들어진 일회용 물품", 1997년 8월 15일 출원, Chen 등)을 우선권 주장의 기초로 함)의 실시예 4에 따라서 실질적으로 티슈를 형성하였다. 이렇게 제조된 티슈는 30gsm의 기본 중량을 갖고 100% 템셀 템벡(Temcel Tembec) 525/80 가문비나무 BCTMP 펄프로 구성되며, 웹 형성 전에 카이멘 557-LX 습강제(헤르큘스 케미칼, 미국 델라웨어주 윌밍톤)을 건조 섬유 1톤당 26kg 카이멘의 양(kg/톤)으로 섬유 슬러리에 첨가하였다. 3-차원 시트를 성형하기 위해 사용된 통기건조 직물은 보이스 패브릭스(Voith Fabrics) (전 린드세이 와이어(Lindsay Wire), 미국 위스콘신주 애플톤) T-116-3 TAD 직물이었다. 이송 직물(미발달 웹을 형성 직물로부터 TAD 직물로 이송하기 위해 사용됨)은 보이스 패브릭스 T-216-3 직물이었다. 기계 방향 연신을 부여하고 TAD 직물로의 성형을 개선하기 위하여 웹을 TAD 직물에 이송시킬 때 27% 러시 이송 수준이 사용되었다.
직사각형을 절단하여 티슈 재료의 적층물을 형성하였다. 최외층 이외에는 적층물에 있는 모든 층의 상부 표면에 걸쳐 실질적으로 균일하게 결합제 섬유를 적용하여, 직사각형을 적층물로 정렬하였다. 결합제 섬유는 0.25 인치의 섬유 길이로 절단된 코사 T-255 이성분 섬유 2.8 데니어였다. 결합제 섬유를 공기압에 의해적용하고, 이때 소정량의 결합제 섬유를 티슈 층을 통과하는 공기 흐름에 분산 및 혼입시켜, 혼입된 결합제 섬유를 노출된 웹의 표면 위에 균일하게 침착시켰다.
결합제 섬유를 공기압에 의해 침착시키는 많은 방법이 알려져 있고 사용될 수 있지만, 본 발명에 따라 제조된 직사각형 샘플을 위해 사용되는 장치를 도 6에서 개략적으로 도시하며, 이것은 상부 챔버(302), 하부 챔버(304), 상부 챔버(302)와 하부 챔버(304) 사이의 첫번째 금속 스크린(312), 및 하부 챔버(304) 아래에 있고 공기가 에어레이드 핸드시트 성형기(300)에서 배기되는 하부 배기 플레넘(318) 위에 배치된 두번째 금속 스크린(314)을 가진 에어레이드 핸드시트 성형기(30)의 단면을 나타낸다. 상부 챔버(302)는 올이 성긴 덩어리의 섬유(306)를 수용하기 위한 챔버(302)의 상벽에 중심 슬롯(304)을 갖는다. 챔버는 10인치의 내부 폭, 10인치의 챔버 높이 T를 갖는다. 상부 챔버(302)의 깊이(도시되지 않음) (상부 챔버(203)가 도 6을 함유한 페이지에 수직 방향으로 뻗은 거리)는 15인치이다. 하부 챔버(304)의 깊이(페이지에 대해 수직 방향으로 뻗은 거리)는 바닥(두번째 금속 스크린(314)에 인접)에서 17인치이고, 첫번째 금속 스크린(312)에 인접한 꼭대기에서 15인치까지 선형으로 점감된다. 나타낸 단면에서, 하부 구획(304)의 바닥에서 내부 바닥 폭(B)은 10인치이다. 하부 챔버 높이 H는 23인치이다.
상부 챔버(302)에서, 6인치의 스크린 폭M을 노출 부위로 남겨둔 채로, 점감형 돌출부(316)가 첫번째 금속 스크린(312)의 일부를 덮는다 (페이지에 대해 수직 방향에서 전체 깊이는 15인치이다). 점감형 돌출부(316) 바로 위의 상부 챔버(302)의 양쪽 반대쪽 벽을 따라 있는 공기 노즐(308)이 진공 공기 분출을 도입하여난류를 발생시킨다. 공기 분출은 1/4-인치 선이고, 각각의 벽의 전체 깊이(페이지에 대해 수직)를 따라 10개의 공간적으로 분리된 선이 주행된다. 공기 분출은 진동 난류를 발생시키고, 이것은 올이 성긴 덩어리의 섬유(306)를 분산시킨다. 개개의 섬유(208)가 올이 성긴 덩어리의 섬유(306)로부터 분리된 후 그리고 첫번째 금속 스크린(312)을 통해 하부 챔버(304)로 통과하기 전에 상부 챔버(302)에서 어떻게 이동할 수 있는지를 보여주기 위하여 일례의 가정된 섬유 경로(310)를 나타낸다.
첫번째 금속 스크린(312) 및 두번째 금속 스크린(314)이 동일한 재료로부터 절단되고, 이것은 육각형 배열의 구멍의 중심에서 각각의 구멍에 넣어진 엇갈린 격자에 0.12인치 구멍을 갖는 얇은 금속 판이다. 첫번째 금속 스크린(312)의 6인치× 15인치 노출 면적은 약 2900개 구멍 및 약 36%의 개방 면적을 갖는다.
결합제 섬유(28)를 티슈 웹(24)위에 침착시키기 위하여 하부 챔버(304)의 바닥과 두번째 금속 스크린(314) 사이에 티슈 웹(24)을 놓고 두번째 금속 스크린(314)은 하부 배기 플레넘(318)에서 압력 P를 제어함으로써 조절되는 압력 차이의 영향 하에서 웹(24)을 지탱시킨다. 여기에 기재된 예를 위하여, 티슈 웹(24)의 겹이 얼마나 많이 존재하는가에 의존하여 웹(24)에 걸쳐 약 2인치의 물 내지 약 2.4인치의 물의 압력 차이를 제공하기 위해 압력 P를 설정하였다. 2.4인치의 물의 가장 높은 압력 차이에서 티슈 웹(24)의 6개 층 이하에 결합제 섬유(28)를 침착시킬 수 있는 반면, 티슈 웹(24)의 단지 1개만이 결합제 섬유(28)로 처리될 때 2인치의 물이 사용되었다.
티슈 웹(24)은 11×18인치(횡 방향에서 11인치, 기계 방향에서 18인치)의 치수를 갖고, 이것은 섬유(28)가 침착되어지는 10인치×17인치의 노출된 면적보다 약간 크다. 압력 P를 2인치의 물의 진공 압력으로 조절하였다. 공기 분출(308)이 시작될 때, 비크레이프화 웹의 시트 1장 중량의 퍼센트로서 계산된 결합제 섬유의 양(대략 5, 10 또는 20%)를 상부 챔버(302)에 도입하고, 티슈 웹(24)위에 분산 및 침착시킨다. 일단 규정된 양의 섬유(28)가 티슈 웹(24)위에 침착되면, 공기 분출(308)을 끄고, 이때 에어레이드 핸드시트 성형기(300)를 통한 공기 흐름을 중지시키기 위해 배기 플레넘(318)에서 진공이 되며, 다른 웹(24)을 첨가하고 유사한 양의 결합제 섬유를 다시 첨가하기 위해 챔버를 개방하였다. 전체 6개 층의 비크레이프화 티슈 웹(24)이 결합제 섬유(28)로 덮여질 때까지 이 절차를 반복하였다. 이 지점에서의 압력 P은 2.4인치의 물이었다 (배기 플레넘(318) 내로 웹(24)의 조립체를 통한 공기 흐름의 감소에 기인하여, 초기 2인치의 물보다 약간 높다). 이 지점에서, 공기 분출(308) 및 배기 플레넘(318) 내의 진공을 끄고 웹(24)의 조립체를 꺼내었다.
조립체를 9"CD×16"MD로 깍아다듬고 4개의 9"×4" 구획으로 절단하기 위해 종이 절단기를 사용하였다. 이어서, 구획들을 쌓아올리고, 비크레이프화 웹의 평평한 9"×4" 시트를 꼭대기에 놓아서, 그 사이에 24개 층의 결합제 섬유를 가진 총 25겹의 비크레이프화 웹을 수득하였다. 이어서, 조립체를 금속 시트 위에 놓고, 0.027psi의 균일하게 적용된 하중을 위하여 437 그램의 금속 판으로 덮개를 씌우고 대류 오븐(일정 온도 오븐 DK-63, 박스터 사이언티픽 프러덕츠 (Baxter ScientificProducts))에서 20분 동안 172℃ 에서 가열하였다. 오븐에서 꺼낸 후에, 금속 판을 제거하기 전에 샘플을 냉각하였다.
일부 시행에서 결합된 웹의 9인치×4인치 적층물을 카버 프레스(Carver Press) 모델 3977 (카버 인코포레이티드, 미국 위스콘신주 메노모니폴스)에 위치시키거나, 몇몇 시행에서 카버 프레스 모델 2833 (프레드 에스. 카버, 인코포레이티드, 미국 인디아나주 와바쉬)에 위치시키고, 65℃(150℉)로 가열된 상부 및 하부 압반 양쪽을 사용하여 20,000 파운드의 하중에서 1분간 가압함으로써 압축된 패드를 형성하였다. 3-인치 평방 견본을 시험을 위해 절단하였다. 압축되지 않은 샘플을 다이-커트한 반면, 압축된 샘플을 종이 커터 위에서 절단하였다.
하기 기재된 바와 같이, 흡수성 시험을 위하여 상기 언급된 조건하에서 제조된 샘플을 사용하였다. 경화시간, 경화 동안의 하중, 티슈 웹 층의 수 및 결합제 섬유의 양의 여러가지 다른 조합을 사용하여 직사각형 티슈 구획을 가진 추가의 샘플들을 제조하였다. 이러한 샘플을 하기 표 1에 기재한다.
직사각형 샘플의 형성
샘플 겹 결합제/겹 경화 시간 하중(psi)
1 24 5.5% 30 0.060
2 25 5.5% 15 0.060
3 25 5.5% 20 0.027
4 25 5.5% 20 0.060
5 28 5.5% 30 0.060
6 2 10.9% 15 0.008
7 3 10.9% 15 0.008
8 10 10.9% 20 0.027
9 11 10.9% 15 0.000
10 16 10.9% 15 0.000
11 21 10.9% 15 0.000
12 21 10.9% 25 0.001
13 25 10.9% 20 0.027
14 25 10.9% 25 0.050
15 25 21.8% 15 0.060
16 25 21.8% 20 0.027
17 40 21.8% 30 0.050
비크레이프화 티슈 웹을 3-인치 직경 원판으로 절단한 다음, 층들의 각각의 인접한 쌍 사이에 결합제 섬유가 제공된 다층의 조립체에 위치시키고, 조립체를 가열하여 섬유를 열 결합시키는 것 이외에는, 직사각형 샘플에 대해 상기 규정된 것과 실질적으로 동일하게 원통형 적층물을 제조하였다.
도 7에 나타낸 원통형 에어레이드 핸드시트 성형기(320)를 사용하여, 원통형 샘플에 결합제 섬유를 공기압작용에 의해 첨가하였다. 여기에서, 원통형 챔버(322) (높이 6인치, 직경 5인치)는 올이 성긴 덩어리의 섬유(306)를 수용하기 위한 상부 구멍(324)을 갖는다. 1/8인치 내부 직경의 8개 공기 제트(308)가 원통형 에어레이드 핸드시트 성형기(320)에 압축 공기를 공급하여 난류 공기가 챔버에서 소용돌이 치도록, 원통형 챔버(322)의 바닥 근처에서 방사상으로 떨어져 있는 공기 분출(308)을 진동시킴으로써 소용돌이 난류를 발생시킨다. 원통형 챔버(322)내에 도입된 섬유는 개구부(324)를 통해 소실되지 않지만, 공기가 첫번째 금속 스크린(312)쪽으로 하향 이동할 때 원통형 챔버(322) 내에 유지되고, 첫번째 금속 스크린(312)은 실제적으로 원통형 챔버(322)와 통합되며, 원통형 챔버(322)의 바닥 벽에 공간적으로 분리되어 천공된 69개의 1/8-직경 구멍을 포함하고, 따라서 69개의 구멍이 원통형 챔버(322)의 하부 표면 위에 3-인치 직경의 중심부를 차지하여 첫번째 금속 스크린(312)을 한정한다.
두번째 금속 스크린(314)의 꼭대기에 첨가된 3-인치 직경 티슈 웹(24)이 존재하지 않는다면, 3-인치 내부 직경을 가진 원통 및 섬유(28)가 수집될 수 있는 두번째 금속 스크린(314)을 포함하는 제거가능한 섬유 수용 장치(328)를, 첫번째 금속 스크린(312) 직접 아래의 원통형 챔버(322) 밑면에 부착시킨다. 두번째 금속 스크린(314)은 실제로 그 위에 배치된 20메쉬 와이어를 가진 낮은 100메쉬 와이어를 포함하고, 이것은 원형 티슈 웹(24)을 고정시키기 위한 표면을 형성한다. 플라스틱 지지 고리(326)에 의해 원통형 챔버(322) 옆의 위치에 섬유 수용 장치(328)를 놓고, 그 위에 결합제 섬유(28)를 침착시킨 후에 티슈 웹(24)을 수집하기 위해 섬유 수용장치(328)를 탈착시킬 수 있다.
티슈 웹(24)을 통해 공기를 진행시키고 웹(24) 위에서 결합제 섬유(28)의 수집을 촉진하기 위하여, 두번째 금속 스크린(314) 아래의 진공 압력과 함께 2인치의 물의 차압을 적용한다. 한번에 1개의 층을 처리하고 함께 적층하여 (4개 이하의 층) 열 경화를 위해 각각의 층 사이에서 결합제 섬유를 사용하여 웹 조립체를 형성한다. 열 경화에 앞서서 웹의 마지막 층을 조립체의 위에 위치시킨다.
원통형 샘플을 위하여, 샘플이 진공 상자 위에 존재할 때 층의 조립체에 적용된 온풍 건을 사용하여 열 경화를 수행하였다. 가열 건은 밀워키 가변 온도 가열 건(Milwaukee Variable Temperature Heat Gun) 목록번호 8977 (밀워키 일렉트릭 툴 코포레이션(Milwaukee Electric Tool Corp (미국 위스콘신주 브룩필드))이었다. 진공 상자는 11인치×6인치의 치수를 갖지만, 웹 층의 조립체의 치수에 상응하도록 폐쇄된다. 조립체를 노출된 벌집형 격자 상판 위에 놓고, 약 70인치의 물 진공을 적용한다. 샘플이 충분히 가열되지만 그을르지 않을 때까지, 진공 건을 사용하여 샘플 위에서 앞 뒤로 움직이면서 열을 가한다. 결합제 섬유를 융합시키기 위해 샘플을 충분히 가열시키기 위해서는 몇 번의 시행 착오가 필요하였다. 결합이 충분해질 때까지 불완전하게 경화된 샘플을 간단히 재가열하였다.
결합제 섬유는 0.25인치의 섬유 길이로 절단된 코사(KOSA) T-255 이성분 섬유, 2.8데니어였다.
원통형 샘플의 세부사항을 하기 표 2에 기록한다.
원통형 샘플의 형성
샘플 겹 결합제/겹
18 3 2.1%
19 19 2.1%
20 2 4.3%
0.03psi의 하중에서 흡수 용량 및 건조 캘리퍼에 대해 샘플을 시험하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
직사각형 샘플의 물리적 성질
카버 프레스 견본 중량 gms 흡수 용량 0.03 psi에서의 건조 캘리퍼
샘플 번호 모델 건조 습윤 gm/gm 비압축 압축
대조 NoPress 4.47 103.99 22.3 0.768 -
3 3977 4.48 84.07 17.8 0.754 0.077
3 3977 4.57 87.02 18.0 0.762 0.072
8 3977 1.93 35.27 17.3 0.312 0.034
8 3977 1.95 35.40 17.2 0.314 0.034
8 2833 4.70 73.50 14.6 0.729 0.094
8 2833 4.79 77.44 15.2 0.739 0.086
13 3977 4.76 79.35 15.7 0.739 0.082
13 3977 4.73 79.01 15.7 0.756 0.080
13 3977 4.80 75.66 14.8 0.749 0.079
13 3977 4.70 74.36 14.8 0.760 0.075
13 NoPress 5.03 79,74 14.9 0.705 -
16 3977 5.25 77.22 13.7 0.769 0.099
16 3977 5.21 77.14 13.8 0.776 0.099
비교를 위해서, 표 4에 기록된 바와 같이, 3개의 시판 스폰지 재료를 시험하였다. 샘플 A는 압축된 재생 셀룰로스 스폰지 (클리퍼 밀(Clipper Mill)TMUPC 24055 28848)이고, 샘플 B는 유사한 제품 (3M에 의한 O-Cel-OTM, UPC 53200 07224)이고, 샘플 C는 폴리우레탄 스폰지(커버가 제거된 턴-A-바우트 (Turn-A-Bout)TM, 아덴 컴퍼니 UPC 70145 16020)이다.
기존의 시판 스폰지의 물리적 성질
견본 중량 gms 흡수 용량 0.03psi에서의 건조 캘리퍼
샘플 번호 건조 습윤 gm/gm 비압축 압축
A 3.46 102.87 28.7 - 0.043
B 4.07 88.28 20.7 0.506 -
C 1.87 10 4.3 0.590 -
습윤 압축 회복 결과를 표 5에 나타내며, 이것은 기계적 압축 전 및 후에 0.03psi의 하중에서 패드의 건조 캘리퍼를 인치로 나타낸다.
티슈의 직사각형 적층물에서 습윤 압축 회복율
0.03psi에서의 건조 캘리퍼 습윤 압축 회복율
샘플 비압축 압축 초기0.03 압축 #11.125 회복#10.03 압축#21.125 회복#20.03 % 습윤 압축 회복율
대조 0.768 - 0.613 0.368 0.496 0.354 0.475 77
8 0.705 - 0.736 0.477 0.593 0.461 0.568 77
3 0.754 0.077 0.575 0.329 0.472 0.319 0.450 78
3 0.762 0.072 0.573 0.326 0.467 0.316 0.445 78
13 0.739 0.082 0.555 0.036 0.488 0.349 0.472 85
13 0.756 0.080 0.566 0.351 0.486 0.340 0.466 82
16 0.769 0.099 0.582 0.397 0.520 0.385 0.504 87
16 0.776 0.099 0.580 0.390 0.519 0.384 0.502 87
8 0.312 0.034 0.239 0.125 0.194 0.123 0.186 78
8 0.314 0.034 0.235 0.124 0.182 0.121 0.175 74
압축된 시판 스폰지(표 4의 샘플 A)를 또한 측정하였으며, 0.91의 % 회복율 값을 얻었고, 이것은 고가의 재생 셀룰로스 보다는 오히려 저가의 비크레이프화 티슈를 사용하여 만들어진 본 발명의 스폰지 대체품을 사용하여 얻은 값보다 약간 컸다 (압축되지 않은 시판 샘플 B 및 C는, 각각 95% 및 97%의 더욱 높은 습윤 압축 회복율 값을 가졌다).
패드를 커버 재료로 감싸고 이음매를 결합하여 완전한 포장을 제공함으로써, 압축 및 비압축 샘플을 포함하여 상기 여러 패드로부터 전형적인 제품들을 제조하였다. 여러 경우에서, 부직 와이핑 재료가 사용되었으며 통상적으로 입수가능한 사니-터프(Sani-Tuf)TM와이퍼를 제조하기 위해 사용된 동일한 와이프는 앞서 참고문헌으로 인용된 미국 특허 4,833,003호 ("균일하게 습윤된 연마 와이프", 1989년 5월 23일 특허부여, Win 등)에 따라 실질적으로 제조되는 것으로 생각된다. 이 재료는 매끄러운 면과 문지르기 위해 적절한 면을 가진 이중-조직 멜트블로운이다.시판 제품의 용액을 첨가할 필요없이 기본시트가 그 자체 및 향상된 습윤성 형태로 사용되었다. 멜트블로운 시트를 0.5중량% 농도의 계면활성제 아코벨(Ahcovel) 및 0.3% 헥산올의 수용액 중에 30분동안 침지시킴으로써 습윤성이 향상되었다. 이어서, 습윤 부직 재료를 랩 착수기를 통해 주행시키고 대류 오븐에서 60℃에서 건조시켰다. 건조 동안에 헥산올이 증발된다. 아코벨의 첨가 수준은 웹의 건조 질량에 대해 1.37중량%로 계산되었다. 연마 멜트블로운 웹으로 덮여진 패드가 다양한 표면을 문지르고 세정하는데 유용하였다.
상기 기재된 패드를 사용하여 스폰지 대체품을 조립하기 위하여 다른 전형적인 커버 재료를 사용하였다. 본 발명에 따라서, 결합된 티슈 층의 적층물을 케이스화하기 위해 다음과 같은 커버 재료를 사용하여 스폰지 대체품을 구성하였다: 스펀본드 웹 (하기스(HUGGIES)TM기저귀의 내부 라이너로서 통상적으로 사용됨), 크레이프화 스펀본드 웹, 스카티TM종이 타월, 비바(VIVA)TM종이 타월, 개구 필름, 공동-개구된 스펀본드-서지 재료, 코로노프(CORONOP) 개구 스펀본드 (독일 페인의 코로빈 게엠바흐(Corovin GmbH)제) 및 본디드 카디드 웹 와이퍼. 거친 섬유 멜트블로운 동일배열 폴리프로필렌이 사용될 수 있으나, 적층물의 단지 한쪽 면 위에만 위치하고 열 용융 접착제로 제 위치에 고정된다.
실시예 2
멜트블로운 섬유화에 의해 중합체 망사를 제조하기 위하여 파일롯 멜트블로운 설비에서 고 분자량 동일배열 폴리프로필렌 (어치브(Achieve) 3915, 엑손 케미칼 컴퍼니)을 사용하였다. 기초 진공을 사용하여 다공성 테플론 컨베이어 웹 위에서 485℉에서 멜트블로운 다이를 통해 폴리프로필렌을 압출하였다. 웹 속도는 10ft/분이었다. 온도, 공기압력 및 발포된 헤드로부터 성형 테이블 사이의 거리 뿐만 아니라 중합체의 유동 속도를 조절함으로써 98gsm의 기본 중량을 가진 멜트블로운 폴리프로필렌 망사를 생성하였다.
이어서, 본 발명에 따라 결합된 티슈 층을 포함하는 패드와 폴리프로필렌 망사를 결합하였다. 열 용융 적용장치에 의해 320℉에서 소용돌이 분무 적용을 사용하여 열 용융 접착제(NS-5610, 내셔날 스타치 케미칼 컴퍼니)로 폴리프로필렌 망사를 적층물에 결합시켰다. 폴리프로필렌 망사로 덮여진 세척 패드 표면은 뛰어난 접착성을 나타내며, 문지름을 양호하게 수행하고(높은 긁힘 저항성), 1명 이상의 사용자에 의해 인지된 문지름 성능이 3M의 스카치-브라이트 패드와 유사하였다.
멜트블로운 재료에서 폴리프로필렌 섬유의 직경을 측정하기 위해 마이크로미터 (포울러 프리시젼 툴스(Fowler Precision Tools) 모델 S2-550-020)를 사용하였다. 20개의 섬유를 무작위 선별하고 측정하였다. 0.07mm 내지 0.485mm의 범위가 수득되었으며, 평균은 0.25mm이고 표준 편차는 0.13mm였다. 몇 개의 가장 두꺼운 섬유는 2개 섬유의 응집인 것으로 보인다.
당업자라면, 본 발명의 취지 및 범위에서 벗어나지 않으면서, 더욱 특별하게는 첨부된 청구의 범위에 기재된 범위를 벗어나지 않으면서, 본 발명에 대한 상기 및 기타 변형 및 변화를 실행할 수 있을 것이다. 또한, 다양한 구현양태들의 측면이 전체적 또는 부분적으로 상호교환될 수 있음을 이해해야 한다. 더욱이, 당업자라면, 상기 상세한 설명이 단지 일례로서 주어진 것일 뿐, 첨부된 청구의 범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아니라는 것을 잘 이해할 것이다.

Claims (66)

  1. 조직화된 종이 웹의 다수의 적층된 겹들을 포함하고, 상기 종이 웹이 약 0.2mm보다 큰 전체 표면 깊이를 갖고 펄프 섬유를 포함하고 약 10gsm 이상의 기본 중량을 가지며 습강제를 함유하고, 상기 겹들이 함께 부착되어 있는 것인, 다층 압축가능한 기재; 및
    물을 통과시키는 외부 커버를 포함하고;
    상기 압축가능한 기재가 외부 커버에 의해 둘러싸여 있고, 상기 외부 커버가 가요성 다공 재료를 포함하는 것인 흡수성 스폰지형 제품.
  2. 제1항에 있어서, 적층물 겹들이 단일의 접혀진 종이 웹으로부터 형성되는 것인 스폰지형 제품.
  3. 제1항에 있어서, 종이 웹이 습윤 탄성 섬유를 더 포함하고, 습윤 탄성 섬유가 열기계적 펄프를 포함하고, 상기 습윤 탄성 섬유가 웹 안에 존재하는 섬유의 전체 중량을 기준으로 하여 약 10중량% 내지 약 50중량%의 양으로 종이 웹에 존재하는 것인 스폰지형 제품.
  4. 제1항에 있어서, 종이 웹이 통기건조 동안에 생성되어진 성형 조직화 표면을 갖는 것인 스폰지형 제품.
  5. 제1항에 있어서, 외부 커버가 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 종이 타월, 본디드 카디드 웹, 스크림 재료, 망상 재료, 망사(net), 천공된 재료 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 재료를 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  6. 제1항에 있어서, 기재가 적어도 10개의 적층된 겹을 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  7. 제1항에 있어서, 적층된 겹의 일부가 개구된 것인 스폰지형 제품.
  8. 제1항에 있어서, 종이 웹이 50% 이상의 내부 공극 부피를 갖는 것인 스폰지형 제품.
  9. 제1항에 있어서, 겹들 사이에서 결합제 섬유들을 열 결합시킴으로써 선택된 위치에서 겹들이 함께 부착된 스폰지형 제품.
  10. 제9항에 있어서, 결합제 섬유가 다성분 섬유를 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  11. 제9항에 있어서, 결합제 섬유가 각각의 겹의 약 1중량% 내지 약 5중량%의 양으로 각각의 겹에 적용되는 것인 스폰지형 제품.
  12. 제1항에 있어서, 겹들이 접착제를 사용하여 선택된 위치에서 함께 부착된 것인 스폰지형 제품.
  13. 제1항에 있어서, 외부 커버가 제2 부분에 부착된 제1 부분을 포함하고, 제1 부분이 연마 표면을 갖는 것인 스폰지형 제품.
  14. 제13항에 있어서, 제1 부분이 웹의 표면 위에 존재하는 쇼트(shot)를 가진 멜트블로운 웹을 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  15. 제14항에 있어서, 제2 부분이 스펀본드 웹 또는 종이 타월을 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  16. 제1항에 있어서, 스폰지형 제품이 압축가능한 기재와 결합된 첨가제를 포함하고, 상기 첨가제가 비누, 세제, 완충제, 항균제, 피부 건강 약제, 특정물질(analyte)을 위한 지시제, 로션 또는 이들의 혼합물을 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  17. 제1항에 있어서, 외부 커버가 압축가능한 기재 주위에서 밀봉된 것인 스폰지형 제품.
  18. 제1항에 있어서, 조직화된 종이 웹이 적어도 약 6cm3/그램의 습윤 압축 벌크를 갖는 것인 스폰지형 제품.
  19. 제1항에 있어서, 조직화 종이 웹이 약 0.6 이상의 습윤 탄성회복 값을 갖는 것인 스폰지형 제품.
  20. 제1항에 있어서, 압축가능한 기재가 약 6 이상의 흡수 용량을 갖는 것인 스폰지형 제품.
  21. 제1항에 있어서, 열 용융 접착제를 사용하여 선택된 지점에서 겹들이 함께 부착된 것인 스폰지형 제품.
  22. 제21항에 있어서, 열 용융 접착제가 조직화 종이 웹의 일부 위에 인쇄된 것인 스폰지형 제품.
  23. 제1항에 있어서, 제품이 12gm/gm 이상의 흡수 용량을 갖는 것인 스폰지형 제품.
  24. 제1항에 있어서, 17gm/gm 이상의 흡수 용량을 갖는 스폰지형 제품.
  25. 제1항에 있어서, 75% 이상의 습윤 압축 회복율을 갖는 스폰지형 제품.
  26. 제1항에 있어서, 외부 커버가 다층 압축가능한 기재의 외부 겹 위에 직접 형성된 멜트블로운 웹을 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  27. 제1항에 있어서, 외부 커버가 개방 구조를 가진 멜트블로운 웹을 포함하고, 멜트블로운 웹은 약 0.2mm보다 큰 평균 직경을 갖는 섬유를 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  28. 제1항에 있어서, 실질적으로 라텍스를 갖지 않는 스폰지형 제품.
  29. 제1항에 있어서, 발포체의 흡수성 층을 더 포함하는 스폰지형 제품.
  30. 제1항에 있어서, 특정물질의 존재를 검출하는 지시제를 더 포함하는 스폰지형 제품.
  31. 제30항에 있어서, 지시제가 생물학적 병원체 및 독소로부터 선택된 특정물질의 존재하에서 색을 변화시키는 것인 스폰지형 제품.
  32. 제1항에 있어서, 하나 이상의 겹에 패턴으로 인쇄된 결합제 물질을 포함하는 스폰지형 제품.
  33. 제32항에 있어서, 인쇄된 결합제 물질이 용융 상태에서 적용된 열 용융물인 스폰지형 제품.
  34. 제32항에 있어서, 인쇄된 결합제 물질이 라텍스인 스폰지형 제품.
  35. 다층 압축가능한 기재를 포함하는 흡수성 스폰지형 물품으로서, 상기 기재가 비크레이프화 통기건조된 종이 웹의 다수의 적층된 겹을 포함하고 적어도 5개의 겹 및 적어도 50%의 공극 부피를 갖으며, 상기 종이 웹이 고수율 연목재 섬유를 포함하고 약 15gsm 이상의 기본 중량을 갖고 습강제를 함유하고 약 0.2mm보다 큰 전체 표면 깊이를 갖으며, 상기 겹들이 겹의 표면적의 약 80% 미만을 차지하는 선택된 위치에서 함께 부착되어 약 10 이상의 흡수 용량을 가진 내부 구조를 형성하는 것인 흡수성 스폰지형 물품.
  36. 제35항에 있어서, 종이 웹이 통기건조 동안에 생성되어진 성형 조직화 표면을 갖는 것인 스폰지형 물품.
  37. 제35항에 있어서, 기재가 적어도 10개의 적층된 겹들을 포함하는 것인 스폰지형 물품.
  38. 제35항에 있어서, 겹들 사이의 결합제 섬유를 열 결합시킴으로써 겹들이 선택된 위치에서 함께 부착된 것인 스폰지형 물품.
  39. 제38항에 있어서, 결합제 섬유가 다성분 섬유를 포함하는 것인 스폰지형 물품.
  40. 제38항에 있어서, 결합체 섬유가 각각의 겹의 약 1중량% 내지 약 5중량%의 양으로 각각의 겹에 적용되는 것인 스폰지형 물품.
  41. 제39항에 있어서, 결합제 섬유가 각각의 겹의 약 1중량% 내지 약 5중량%의 양으로 각각의 겹에 적용되는 것인 스폰지형 물품.
  42. 제35항에 있어서, 0.6 이상의 습윤 탄성회복률을 갖는 스폰지형 물품.
  43. 제35항에 있어서, 0.6 이상의 부하 에너지 비율을 갖는 스폰지형 물품.
  44. 제35항에 있어서, 7cm3/그램 이상의 습윤 압축 벌크를 갖는 스폰지형 물품.
  45. 제35항에 있어서, 선택된 위치에서 열 용융 접착제에 의해 겹들이 함께 부착된 것인 스폰지형 물품.
  46. 제35항에 있어서, 17gm/gm 이상의 흡수 용량을 갖는 스폰지형 물품.
  47. 제35항에 있어서, 75% 이상의 습윤 압축 회복율을 갖는 스폰지형 물품.
  48. 다수의 적층된 겹들의 종이 웹을 포함하고, 상기 종이 웹이 연목재 섬유 및 고수율 섬유를 포함하고 약 15gsm 내지 약 80gsm의 기본 중량을 갖고 성형 조직화 표면을 갖고 습강제를 함유하며, 겹들 사이에서 결합제 섬유를 열적 결합시킴으로써 기재의 겹들이 선택된 위치에서 함께 부착되어 있는 것인, 다층 압축가능한 기재; 및
    물을 통과시키고 압축가능한 기재를 둘러싸고 제1 주표면 및 제2 주표면을 포함하며, 상기 제1 주표면이 상기 주표면을 한정하는 연마 표면을 가진 멜트스펀 부직 웹으로 만들어진 것인, 외부 커버
    를 포함하는 흡수성 스폰지형 제품.
  49. 제48항에 있어서, 상기 제1 주표면이 웹의 표면에 존재하는 쇼트를 가진멜트블로운 웹을 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  50. 제48항에 있어서, 제2 주표면이 종이 웹, 스펀본드 웹 또는 멜트블로운 웹으로부터 만들어진 것인 스폰지형 제품.
  51. 제48항에 있어서, 결합제 섬유가 약 1중량% 내지 약 5중량%의 양으로 각각의 겹에 적용되는 것인 스폰지형 제품.
  52. 제48항에 있어서, 기재가 10개 이상의 적층된 겹을 포함하는 것인 스폰지형 제품.
  53. 제52항에 있어서, 종이 웹이 50% 이상의 내부 공극 부피를 갖는 것인 스폰지형 제품.
  54. 제48항에 있어서, 제2 주표면이 물에 불투과성인 스폰지형 제품.
  55. 제48항에 있어서, 상기 제1 주표면과 상기 제2 주표면 사이에 위치된 수 불침투성 장벽 재료를 더 포함하고, 상기 장벽 재료는 유체가 제1 주표면과 접촉되어 제2 주표면에 이르는 것을 방지하기 위한 것인 스폰지형 제품.
  56. 핸들; 및
    핸들에 연결된 스폰지형 제품을 포함하고;
    상기 스폰지형 제품이
    (a) 비크레이프화 통기건조 종이 웹의 다수의 적층된 겹을 포함하고, 상기 종이 웹이 펄프 섬유를 포함하고 약 15gsm 내지 약 80gsm의 기본 중량을 갖고 습강제를 함유하며, 상기 겹들이 함께 부착되어 있는 것인, 다층 압축가능한 기재; 및
    (b) 물을 통과시키고, 상기 압축가능한 기재를 둘러싸고, 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 종이 타월, 본디드 카디드 웹, 스크림 재료, 망상 재료, 망사, 천공된 재료 및 이들의 혼합물로 구성된 군에서 선택되는 재료로 만들어진 것인 외부 커버
    를 포함하는 것인
    표면을 문지르기 위한 도구.
  57. 제56항에 있어서, 도구가 몹을 포함하는 것인 도구.
  58. 제56항에 있어서, 종이 웹이 연목재 섬유 및 고수율 섬유를 포함하고, 상기 종이 웹이 통기건조 동안에 생성된 성형 조직화 표면을 가지며, 상기 기재가 적어도 10개의 적층된 겹들을 포함하고, 겹들 사이에서 결합제 섬유를 열적 결합시킴으로써 상기 겹들이 선택된 위치에서 함께 부착되어 것인 도구.
  59. 제58항에 있어서, 결합제 섬유가 이성분 섬유를 포함하는 것인 도구.
  60. 제59항에 있어서, 이성분 섬유가 형성 중에 종이 웹 내에 혼입된 것인 도구.
  61. 제지 섬유를 포함하는 다수의 조직화 습윤 탄성 종이 웹 층을 제공하고;
    하나 이상의 습윤 탄성 종이 웹 층 위에 열가소성 결합제 섬유를 배치하고;
    열가소성 결합제 섬유들이 인접한 층 사이에 있도록 3개 이상의 종이 웹 층을 적층시키고;
    결합제 섬유를 가열하여, 섬유의 적어도 일부를 용융시키고;
    결합제 섬유의 용융된 부분을 냉각시킴으로써, 결합제 섬유가 인접한 층과 함께 융합 및 연결되어 종이 웹 층들의 일체식 적층물을 형성하는 것을 포함하는 스폰지형 패드의 제조 방법.
  62. 제61항에 있어서, 액체 침투성 커버에 적층물을 밀폐시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  63. 제61항에 있어서, 조직화 종이 웹 층이 고수율 섬유를 함유한 통기건조된 종이 웹을 포함하고, 종이 웹이 약 0.2mm보다 큰 전체 표면 깊이를 갖는 것인 방법.
  64. 제61항에 있어서, 다수의 종이 웹 층에서 적어도 하나의 종이 웹 층의 표면에 용융된 중합체를 적용하고, 중합체를 경화시켜 종이 웹 위에 연마 표면을 형성하는 것을 더 포함하는 방법.
  65. 제61항에 있어서, 다수의 종이 웹 층에서 적어도 하나의 종이 웹 층의 표면에 경화성 중합체를 적용하고, 중합체를 경화시켜 종이 웹 위에 연마 표면을 형성하는 것을 더 포함하는 방법.
  66. 제65항에 있어서, 경화성 중합체가 광경화성 수지이고, 중합체를 경화시키는 것이 수지에 빛을 가하여 수지를 광경화시키는 것을 포함하는 것인 방법.
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