KR20070089974A

KR20070089974A - 생분해성 강화 섬유를 함유하는 흡수성 복합체

Info

Publication number: KR20070089974A
Application number: KR1020077014921A
Authority: KR
Inventors: 라즈 왈라자펫; 캐티 엘. 베이트; 리차드 더블유. 탄저
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2004-12-30
Filing date: 2005-11-09
Publication date: 2007-09-04
Also published as: MX2007007870A; EP1830894A1; US20060147689A1; WO2006073556A1

Abstract

본 발명의 흡수성 복합체는 초흡수재 및 열가소성 생분해성 강화 섬유를 함유하며, 또한 펄프 섬유를 함유할 수 있다. 초흡수재는 생분해성이어서, 생분해성 흡수성 복합체를 제공할 수 있다. 초흡수재는 약 500 다인/cm² 내지 약 80,000 다인/cm²의 겔 강도를 가질 수 있다. 생분해성 강화 섬유는 폴리(락트산)과 같은 폴리에스테르의 섬유를 함유할 수 있다. 생분해성 강화 섬유는 습윤성이어서, 섬유의 표면을 계면활성제와 같은 습윤제로 처리할 필요성을 감소시키거나 제거할 수 있으며, 다른 성분에 접합되지 않으면서 바람직한 성능을 제공할 수 있다.

흡수성 복합체, 초흡수재, 생분해성 강화 섬유

Description

생분해성 강화 섬유를 함유하는 흡수성 복합체 {ABSORBENT COMPOSITES CONTAINING BIODEGRADABLE REINFORCING FIBRES}

일회용 흡수 제품은 신체 배설물 관리에 광범위하게 사용된다. 이들 일회용 흡수 제품은 하나 이상의 흡수성 구조체를 포함하여 신체 배설물을 효과적으로 관리한다. 일회용 흡수 제품내의 흡수성 구조체는 신체 배설물을 흡수 제품내에 흡수하고 보유한다. 전형적인 흡수 제품에는, 액체 불투과성 배킹 시트, 액체 투과성 라이너, 흡상층, 및 제품을 사용자에게 고정시키기 위한 성분을 비롯한 각종 다른 성분들 또한 존재할 수 있다. 흡수 제품내의 성분들의 특정 조합 및 배열은 제품의 의도된 용도에 따라 달라진다.

흡수성 구조체는 전형적으로, 다량의 물 또는 다른 수성 액체를 흡수할 수 있는 초흡수재를 포함한다. 초흡수재의 개발에 있어 진행 중인 한가지 노력은, 초흡수재가 수성 액체를 흡수할 때 형성되는 겔의 강성을 증가시키는 것이다. 증가된 겔 강성 (또한, 겔 강도라고 지칭됨)은 흡수성 구조체의 다공성을 증가시킴으로써 액체 흡입률 및 구조체내의 분포를 향상시킬 수 있다. 이들 및 다른 요인이 구조체의 전체적 흡수능의 보다 우수한 활용을 위해 제공될 수 있다.

초흡수재를 기저귀와 같은 개인 위생 제품에 사용하는 경우에는, 일반적으로 높은 흡수능 및 높은 겔 강성 양쪽 모두를 갖는 초흡수재를 사용하는 것이 바람직 하다. 높은 흡수능은 보다 적은 질량의 초흡수재의 사용을 가능하게 하기 때문에 요망된다. 높은 겔 강성은, 제품으로부터 누출되거나 이러한 초흡수재가 일반적으로 위치하는 매트릭스를 통한 액체의 수송에 대한 배리어를 형성할 수 있는 초흡수재의 유동성 젤라틴형 덩어리의 형성을 막기 위해 바람직하다. 겔 강성 및 흡수능과 같은 초흡수재 특성은, 예를 들어 미국 특허 제5,082,723호에 기재되어 있다.

초흡수재의 낮은 겔 강성을 보상하기 위한 한가지 접근법은, 흡수성 구조체를 열가소성 결합제 섬유에 의해 강화시키는 것이다. 이러한 용도의 통상의 열가소성 결합제 섬유는 폴리에틸렌 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET)의 쉬쓰/코어(sheath/core) 구조를 갖는 섬유이다. 폴리에틸렌은 그의 낮은 융점, 우수한 레올로지 및 낮은 가격으로 인해 쉬쓰 중합체로서 사용된다. PET는 그의 높은 융점 및 전체적 안정성으로 인해 코어로서 사용된다. 강화 섬유를 함유하는 이들 안정화된 흡수성 복합체를 일회용 흡수 제품내의 흡수성 구조체로서 사용할 수 있다.

안정화된 흡수성 복합체의 한가지 가능한 결점은, 통상의 열가소성 결합제 섬유가 그의 친수성 표면으로 인해 낮은 습윤성을 갖는 경향이 있다는 것이다. 이러한 낮은 습윤성은, 다공성을 증가시켜도 흡수성 구조체의 전체적 액체 흡입 및 분포를 감소시킬 수 있다. 열가소성 결합제 섬유의 습윤성은 그의 표면을 계면활성제와 같은 습윤제 또는 섬유 방사 마감제로 처리함으로써 증가시킬 수 있다. 그러나, 이들 습윤제는 물 중에 용해되어 흡수된 액체의 표면 장력을 감소시키고, 실제로는 복합체내로의 액체의 흡상 및 흡수된 액체의 후속 분포 양쪽 모두를 감소시킬 수 있다.

초흡수재의 개발에 있어 진행 중인 또다른 노력은 물질이 퇴비화에 의해 처분될 수 있거나 유용한 원료로 재활용될 수 있도록 초흡수재를 생분해성으로 만드는 것이다. 생분해성 초흡수재의 예는, 미국 특허 제4,952,550호; 동 제5,847,089호 및 동 제6,540,853호; 및 미국 특허출원공개 제2004/0157734 A1호에 개시되어 있다.

생분해성 초흡수재는 전형적으로 폴리아크릴레이트와 같은 통상의 비-생분해성 초흡수재에 비해 덜 바람직한 흡수성을 갖는다. 이러한 흡수성의 차이는 생분해성 초흡수재로부터 형성된 히드로겔의 보다 낮은 겔 강성에 관련되는 것으로 여겨진다. 전형적으로, 생분해성 초흡수재로 제조된 흡수성 복합체는 폴리아크릴레이트 초흡수재를 기재로 한 흡수성 복합체에 비해 열등한 액체 흡입, 분포 및 보유를 나타내는 경향이 있다. 통상의 초흡수재에서와 같이, 생분해성 초흡수재의 겔 강성은 열가소성 결합제 섬유에 의한 강화에 의해 증가될 수 있다. 그러나, 생분해성 초흡수재를 비-생분해성 섬유에 의해 강화시키는 것은 완전히 생분해성인 흡수 제품을 구성하고자 하는 목표를 다소 손상시킨다.

따라서, 일회용 흡수 제품을 위한 개선된 흡수성 구조체에 대한 필요성이 존재한다. 개선된 흡수성 구조체는 수성 액체의 향상된 흡상 및 분포를 가지면서 적어도 통상의 구조체만큼 우수한 다른 흡수체 특성을 나타낼 수 있다. 이상적으로는, 구조체는 생분해성 흡수 제품을 제공하는 것을 돕기 위해 완전히 생분해성 물질로 제조될 수 있다.

<발명의 요약>

본 발명의 일 실시양태에서는, 생분해성 초흡수재 및 다수의 열가소성 생분해성 강화 섬유를 포함하는 흡수성 복합체가 제공된다.

본 발명의 또다른 실시양태에서는, 겔 강도가 약 500 다인/cm² 내지 약 80,000 다인/cm²인 초흡수재, 및 다수의 열가소성 생분해성 강화 섬유를 포함하는 흡수성 복합체가 제공된다.

이들 실시양태는, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 폴리(히드록시알카노에이트) 섬유를 포함하고, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 폴리(락트산) 섬유를 포함하고, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 비-접합되어 있고, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 습윤성이고, 복합체가 습윤제를 함유하지 않는 흡수성 복합체를 추가로 포함할 수 있다.

이들 실시양태는, 생분해성 초흡수재가 카르복시메틸 셀룰로스를 포함하고, 생분해성 초흡수재가 약 10 중량% 내지 약 70 중량%의 하중량으로 존재하고, 흡수성 복합체가 펄프 섬유를 추가로 포함하고, 펄프 섬유가 약 25 중량% 내지 약 85 중량%의 하중량으로 존재하고, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 하중량으로 존재하고, 초흡수재의 겔 강도가 약 500 다인/cm² 내지 약 80,000 다인/cm²인 흡수성 복합체를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 또다른 실시양태에서는, 약 10 중량% 내지 약 70 중량%의 생분해성 초흡수재, 약 25 중량% 내지 약 85 중량%의 펄프 섬유 및 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 폴리(락트산) 강화 섬유를 포함하는 흡수성 복합체가 제공된다.

이들 실시양태는, 폴리(락트산) 강화 섬유가 비-접합되어 있고, 폴리(락트산) 강화 섬유의 길이가 약 2 mm 내지 약 60 mm이고, 폴리(락트산) 강화 섬유의 직경이 약 1.5 데니어 내지 약 6 데니어이고, 폴리(락트산) 강화 섬유가 약 0 크림프/인치 내지 약 12 크림프/인치를 갖고, 복합체의 투과도가 10 다르시 이상이고, 복합체의 밀도가 약 0.09 g/cm³ 내지 약 0.3 g/cm³이고, 복합체가 습윤제를 함유하지 않고, 펄프 섬유 대 폴리(락트산) 강화 섬유의 중량비가 약 1:1 내지 약 5:1이고, 생분해성 초흡수재 대 폴리(락트산) 강화 섬유의 중량비가 약 1:1 내지 약 4:1인 흡수성 복합체를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 또다른 실시양태에서는, 초흡수재와 다수의 생분해성 강화 섬유를 혼합물로 배합하는 단계, 및 혼합물을 건조 상태에서 약 0.09 g/cm³ 내지 약 0.3 g/cm³의 밀도를 갖는 복합체로 압축하는 단계를 포함하며, 여기서 생분해성 강화 섬유는 비-접합되어 남아있는, 흡수성 복합체의 제조 방법이 제공된다.

이들 실시양태는, 생분해성 강화 섬유가 폴리(히드록시알카노에이트) 섬유를 포함하고, 생분해성 강화 섬유가 폴리(락트산) 섬유를 포함하고, 복합체가 습윤제를 함유하지 않고, 배합이 초흡수재를 생분해성 강화 섬유와 에어-포밍(air-forming)하는 것을 포함하고, 배합이 펄프 섬유를 초흡수재 및 생분해성 강화 섬유와 배합하는 것을 추가로 포함하고, 배합이 초흡수재를 생분해성 강화 섬유 및 펄프 섬유와 에어-포밍하는 것을 포함하는 것인 방법을 추가로 포함할 수 있다.

도 1은 생분해성 강화 섬유를 갖는, 또한 생분해성 강화 섬유를 갖지 않는, 각종 초흡수재를 함유하는 흡수성 복합체의 투과도의 그래프이다.

도 2는 생분해성 초흡수재를 함유하는 흡수성 복합체에 의해 시간에 따라 흡수된 액체 질량의 그래프이다.

도 3은 높은 겔 강성의 초흡수재를 함유하는 흡수성 복합체에 의해 시간에 따라 흡수된 액체 질량의 그래프이다.

도 4는 생분해성 강화 섬유를 갖는, 또한 생분해성 강화 섬유를 갖지 않는, 높은 겔 강성의 초흡수재를 함유하는 흡수성 복합체내의 액체 분포의 그래프이다.

도 5는 생분해성 강화 섬유를 갖는, 또한 생분해성 강화 섬유를 갖지 않는, 생분해성 초흡수재를 함유하는 흡수성 복합체내의 액체 분포의 그래프이다.

흡수성 구조체는 흡수성 복합체로서 초흡수재 및 다수의 생분해성 강화 섬유를 함께 포함한다. 강화 섬유의 존재는 복합 구조체의 강성을 증가시키고 탄성을 향상시킬 수 있다. 생분해성 강화 섬유를 생분해성 초흡수재와 함께 사용하여 생분해성인 복합체를 제조할 수 있다. 본래 습윤성인 강화 섬유는 복합체에 사용되는 계면활성제의 양이 감소되거나 제거되게 할 수 있다. 일례에서, 지방족 폴리에스테르로 제조된 섬유를 흡수성 구조체내에 용이하게 혼입할 수 있고, 이는 바람직한 흡수성을 제공할 수 있으며, 또한 생분해성이 될 수 있다. 강화 섬유로서 사용할 수 있는 지방족 폴리에스테르로는, 폴리(락트산)과 같은 생분해성 폴리(히드록시알카노에이트)가 포함된다.

흡수성 복합체는 초흡수재 및 다수의 강화 섬유를 포함한다. 또한, 흡수성 복합체는 펄프 섬유를 포함할 수 있다. 흡수성 복합체는 이들 성분들의 단순 혼합물일 수 있거나, 또는 강화 섬유는, 예를 들어 혼합물을 승온에서 가열함으로써 또는 혼합물을 접합제로 처리함으로써 복합체의 다른 성분들에 접합될 수 있다.

본원에서 사용된 용어 "초흡수재"는, 0.9 중량 백분율 (0.9 중량%)의 염화나트륨 수용액에 대한 흡수능이 중합체 1 그램 당 용액 10 그램 이상인 수 팽윤성, 수 불용성 유기 또는 무기 물질을 지칭한다. 즉, 초흡수재는 0.9 중량%의 염화나트륨 수용액 중에서 그 자신의 중량의 약 10배 이상을 흡수할 수 있다. 바람직하게는, 초흡수재는 0.9 중량%의 염화나트륨 수용액 중에서 그의 중량의 약 20배 이상, 보다 바람직하게는 그의 중량의 약 30배 이상, 훨씬 더 바람직하게는 그의 중량의 약 40배 이상, 훨씬 더 바람직하게는 그의 중량의 약 50배 이상, 훨씬 더 바람직하게는 그의 중량의 약 60배 이상을 흡수할 수 있다. 용어 "히드로겔"은 수 팽윤된 상태의 초흡수재를 특정적으로 지칭한다.

유기 초흡수재의 예로는, 천연 물질, 예컨대 아가, 펙틴, 구아 검 등, 뿐만 아니라 합성 물질, 예컨대 합성 초흡수성 중합체가 포함된다. 초흡수성 중합체로는, 예를 들어 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알콜, 에틸렌 말레산 무수물 공중합체, 폴리비닐 에테르, 히드록시프로필 셀룰로스, 폴리비닐모르폴리논, 폴리아크릴산의 알칼리 금속염, 및 비닐 술폰산의 중합체 및 공중합체, 폴리아크릴레이트, 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 피리딘 등이 포함된다. 초흡수성 중합체의 다른 예로는, 가수분해된 아크릴로니트릴 그래프트된 전분, 아크릴산 그래프트된 전분 및 이소부틸렌 말레산 무수물 공중합체 및 이들의 혼합물이 포함된다.

폴리아크릴레이트 초흡수재의 구체적 예로는, 샌웨트(SANWET) ASAP 2300 중합체 (켐달(Chemdal), 미국 버지니아주 포츠마우쓰 소재), 다우 드라이텍(DOW DRYTECH) 2035LD 중합체 (다우 케미칼 컴파니(Dow Chemical Co.), 미국 미시간주 미들랜드 소재), 페이버 샙(FAVOR SAB) 870M 및 페이버 샙 880 중합체 (스톡하우센 인코포레이티드(Stockhausen, Inc., 미국 노쓰 캐롤라이나주 그린스보로 소재), 및 높은 겔 강성의 중합체 SXM 9543 (스톡하우센)이 포함된다.

생분해성 초흡수재의 구체적 예로는, 카르복시메틸 셀룰로스 물질, 예컨대 스톡카우센(Stochkausen)으로부터 입수가능한 생분해성 초흡수재가 포함된다. 카르복시메틸 셀룰로스 기재의 생분해성 초흡수재는, 예를 들어 본원에 참고로 인용된 미국 특허출원공개 제2004/0157734 A1호에 기재되어 있다. 상기 특허 문헌에서 인지되는 바와 같이, 부분 중화되고 비가교된 카르복실 함유 다당류는 예비팽윤되고, 이어서 건조될 수 있고, 건조된 폴리카르복시다당류는 표면 가교제에 의해 표면-후가교될 수 있다. 폴리카르복시다당류는 본래 카르복실기를 함유할 수 있거나, 또는 이들은 카르복실기를 갖지 않는 다당류로부터 유도되고 여기에 후속 개질에 의해 카르복실기가 제공될 수 있다. 폴리카르복시다당류를 다른 기, 특히 물에서의 용해도를 향상시키는 기, 예컨대 히드록시알킬 및 특히 히드록시에틸기 및 또한 포스페이트기를 함유하도록 개질할 수 있다. 폴리카르복시다당류의 구체적 예로는, 카르복시메틸구아, 카르복실화 히드록시에틸 또는 히드록시프로필셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스 및 카르복시메틸전분, 산화 전분, 카르복실화 포스페이트전분, 크산탄 및 이들의 혼합물이 포함된다. 폴리카르복시-다당류 초흡수성 중합체는 카르복실이 없는 다당류, 예컨대 폴리갈락토만난 또는 히드록시알킬셀룰로스의 첨가 및/또는 다른 첨가제의 첨가에 의해 개질할 수 있다. 폴리카르복시다당류를 수성 상에서 예비팽윤시켜 히드로겔을 형성할 수 있고, 수성 상은 또한 첨가제 물질을 포함할 수 있다. 히드로겔의 열 건조, 분쇄 및 분급 후에, 폴리카르복시다당류 분말의 표면을, 바람직하게는 가열에 의해, 표면 잔기, 바람직하게는 카르복실기, 카르복실레이트기 또는 히드록실기와 반응하는 공유 및/또는 이온 가교제로 가교시킬 수 있다. 생성된 미립자 초흡수성 중합체는 매우 우수한 보유능 및 흡수능, 외부 압력에 대하여 현저히 향상된 물 및 수성 유체에 대한 흡수성 및 우수한 에이징 안정성을 나타낼 수 있다.

초흡수재는, 입자, 섬유, 플레이크, 필름, 발포체 또는 구를 비롯한, 흡수성 복합체에 사용하기에 적합한 임의의 형태일 수 있다. 바람직하게는, 초흡수재는 히드로콜로이드, 바람직하게는 이온성 히드로콜로이드의 입자를 포함한다. 초흡수성 중합체는 바람직하게는 약간 가교되어 물질이 실질적으로 수 불용성이 된다. 가교는, 예를 들어 광조사에 의해 및/또는 공유, 이온, 반 데르 발스 또는 수소 결합에 의해 달성될 수 있다. 초흡수재는 쉘 가교되어, 초흡수재 입자, 섬유, 플레이크, 필름, 발포체 또는 구의 외부 표면 또는 쉘이 초흡수재의 내부 부분에 비해 더 높은 가교 밀도를 가질 수 있다.

본원에서 사용된 용어 "섬유" 또는 "섬유상"은 미립자 물질의 직경에 대한 미립자 물질의 길이의 비율이 약 10 초과인 미립자 물질을 지칭한다. 반대로, 비섬유 또는 비섬유상 물질은 직경에 대한 길이 비율이 약 10 이하인 미립자 물질을 지칭한다. 강화 섬유 및 펄프 섬유 양쪽 모두 섬유상 물질이다.

폭넓게 다양한 섬유를 섬유상 펄프로서, 또는 섬유상 펄프의 제조에 사용할 수 있다. 펄프 섬유의 예로는, 셀룰로스 섬유, 예컨대 목재 및 목재 생성물, 예를 들어 목재 펄프 섬유가 포함되나, 이에 제한되지는 않는다. 펄프 섬유의 예로는, 면으로부터의; 짚 및 풀, 예컨대 벼 및 에스파르토로부터의; 줄기 및 갈대, 예컨대 바가스로부터의; 대나무로부터의; 인피 섬유를 갖는 줄기, 예컨대 황마, 아마, 케나프, 인도대마, 리넨 및 모시로부터의; 또한 잎 섬유, 예컨대 아바카 및 사이잘로부터의 비-목질 제지 섬유가 포함된다. 펄프 섬유의 예로는, 재생 셀룰로스 또는 셀룰로스 유도체, 예컨대 셀룰로스 아세테이트로부터 얻어진 인조 섬유가 포함된다. 섬유상 펄프로는 또한, 이러한 물질의 혼합물, 예를 들어 하나 이상의 셀룰로스 섬유의 혼합물을 사용할 수 있다. 섬유상 펄프를 제조할 수 있는 다른 물질로는, 비-셀룰로스 섬유, 예컨대 목재 및 유리, 및 합성 섬유, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리에스테르가 포함된다. 펄프 섬유는 일반적으로 약 0.5 mm 내지 약 20 mm의 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 펄프 섬유는 약 1 mm 내지 약 10 mm의 길이를 가질 수 있고, 약 2 mm 내지 약 5 mm의 길이를 가질 수 있다.

생분해성 강화 섬유는 생분해성 물질로 제조된 임의의 열가소성 섬유일 수 있다. 본원에서 사용된 용어 "열가소성"은 용융, 형성 및 성형에 의해 가공될 수 있는 중합체 물질을 지칭한다. 이는 그의 원래 형상이 완성된 후에 다시 용융되고 성형될 수 없는 열경화성 중합체 물질과 대조를 이룬다. 본원에서 사용된 용어 "생분해성"은 180일 동안 표준 조건 하에 퇴비화시, 포지티브 기준 물질 (셀룰로스 = 100%)에 대하여, 물질 중의 유기 탄소의 60% 이상이 이산화탄소로 전환되는 중합체 물질을 지칭한다. 조절된 퇴비화 조건 하에 플라스틱 물질의 호기성 생분해 측정을 위한 미국 재료 시험 협회 (ASTM) 표준 시험 방법 (명칭: D 5338)을 상기 측정에 이용한다. 상기 시험 절차에 따르면, 샘플을 초기에 45일 동안 인큐베이션하고; 시험 물질의 현저한 생분해가 여전히 관찰되면, 인큐베이션 시간을 90일 또는 180일로 연장할 수 있다.

생분해성 강화 섬유는 길이로 연속적일 수 있고, 즉 개개의 섬유는 흡수성 복합체의 길이 또는 폭으로 연장될 수 있다. 스펀본드 섬유는 연속 섬유의 일례이다. 생분해성 강화 섬유는 또한 비연속적일 수 있다. 비-연속 섬유로는, 스테이플 섬유, 린터 및 멜트 블로운 섬유가 포함되며, 길이는 2 mm 내지 60 mm의 범위일 수 있다. 본 발명의 특정 실시양태에서, 비-연속 강화 섬유는 길이가 5 mm 내지 40 mm의 범위일 수 있다. 다른 실시양태는, 길이가 7 mm 내지 25 mm인 생분해성 강화 섬유를 포함한다. 생분해성 강화 섬유는 약 1.5 데니어 내지 약 6 데니어의 직경을 가질 수 있고, 0 내지 12 크림프/인치를 가질 수 있다.

생분해성 강화 섬유는 습윤성인 것이 바람직하다. 본원에서 사용된 용어 "습윤성"은, 90°미만 (즉, 0°내지 90°)의 공기 중 물(water-in-air) 접촉각을 나타내는, 섬유 표면 상에 임의의 별도의 물질을 갖지 않는 섬유와 같은 물질을 지칭한다. 바람직하게는, 생분해성 강화 섬유는 약 0°내지 약 85 °, 보다 바람직하게는 약 0°내지 약 80 °의 공기 중 물 접촉각을 나타낸다. 바람직하게는, 습윤성 생분해성 섬유는 약 0℃ 내지 약 100℃의 온도에서, 바람직하게는 전형적인 사용 조건에서, 예컨대 약 2O℃ 내지 약 4O℃에서, 90 °미만의 공기 중 물 접촉각을 나타낸다. 일부 통상의 흡수성 복합체 시스템에서, 흡수성 복합체에 대한 습윤제의 첨가는 복합체의 흡수성을 감소시킨다. 바람직하게는, 생분해성 강화 섬유는 섬유 표면 상에 섬유 물질 이외에 임의의 별도의 물질을 함유하지 않는다.

생분해성 강화 섬유의 예로는, 생분해성 지방족 폴리에스테르가 포함된다. 용어 "폴리에스테르"는, 주쇄내에 주기적으로 에스테르 (-C(=O)-O-) 결합을 갖는 중합체를 의미한다. 지방족 폴리에스테르는 알칸, 알켄 및 알킨을 비롯한 알킬기를 함유하며, 방향족 기는 함유하지 않는 폴리에스테르이다. 알킬기는 선형, 분지형 및/또는 고리형일 수 있다.

지방족 폴리에스테르의 바람직한 군은 폴리(히드록시알카노에이트)군 (PHA)이다. PHA는 하기 화학식 I을 갖는다.

<화학식 I>

식 중, R은 수소 또는 알킬기이고, x는 0 내지 10의 정수이며, n은 반복 단위의 수이다. 전형적으로, R은 1 내지 15개의 탄소 원자를 함유하는 수소 또는 알킬기이다. PHA의 물성은 R기를 변경하고/거나 에스테르기 사이의 -CH₂-기의 수 (x)를 변경함으로써 조절할 수 있다. 상이한 반복 단위를 단일 중합체로 조합할 수도 있고, 반복 단위의 특성 및 분포는 또한 최종 특성에 영향을 줄 수 있다. PHA의 전형적 예로는, 폴리(3-히드록시부티레이트), 폴리(4-히드록시부티레이트), 폴리[(3-히드록시부티레이트)-co-(3-히드록시발레레이트)], 폴리(글리콜산), 폴리(락트산) 및 폴리(카프로락톤)이 포함된다. PHA에 대한, 또한 화학적 구조와 물성 및 생분해 거동의 관계에 대한 일반적 설명은 미국 특허 제6,548,569호에 기재되어 있다.

습윤성인 생분해성 강화 섬유의 구체적 일례는, 폴리(락트산) (PLA)으로 제조된 섬유이다. PLA는 R이 메틸 (-CH₃)이고 x가 0인 화학식 I을 갖는 생분해성 PHA이다. PLA의 섬유는 2 기가파스칼 (GPa) 이상의 인장 모듈러스를 갖도록 제조되어, 상기 섬유의 우수한 탄성 및 상기 섬유를 함유하는 흡수성 복합체의 우수한 탄성을 제공할 수 있다. PLA는 열가소성이기 때문에, PLA를 함유하는 복합체를 승온에 노출시키면 섬유의 외부 표면의 연화 또는 용융, 및 복합체의 다른 성분에 대한 섬유의 후속 접합이 제공될 수 있다. 놀랍게도, PLA 섬유를 흡수성 복합체의 강화 섬유로서 사용함으로써, 증가된 흡수능, 향상된 액체 흡상, 우수한 액체 흡입, 흡수성 구조체의 높은 탄성 및 구조체의 향상된 투과도를 갖는 복합체를 수득할 수 있음이 발견되었다. 강화 섬유로서 사용할 수 있는 생분해성 PLA 섬유의 예로는, 미국 특허 제6,506,873호 및 동 제6,177,193호에 기재된 PLA 섬유, 및 미국 특허 제5,698,322호에 개시된 PLA/PLA 이성분 섬유가 포함된다.

PLA 섬유의 높은 모듈러스는 안정화된 복합체에 증가된 탄성을 부여할 수 있다. 초흡수재의 겔 강성 (또한, 겔 강도로서 지칭됨)을 증가시킴으로써 흡수성 복합체의 탄성을 증가시키기 위한 노력이 있었다. 그러나, 초흡수재의 겔 강성 증가는 통상의 시스템에서 초흡수재의 흡수능 감소를 초래할 수 있다. 흡수능은 초흡수재의 단위 질량 당 흡수된 액체의 질량이다.

겔 강성은, 원심력 유지능에 대한 0.9 파운드/평방 인치 (psi)의 하중 하에서의 흡수성의 비율로서 정의될 수 있다. 겔 강성의 측정은 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,415,643호에 기재되어 있다. 별법으로, 전단력에 대한 팽윤된 겔의 반응의 직접적 측정을 이용하여 겔 강도를 측정할 수 있으며; 온우메레(Onwumere) 등 (1991년 9월 10일자로 허여되고 킴벌리-클라크 코포레이션(Kimberly-Clark Corporation)에게 양도된, 본원에 참고로 인용된 미국 특허 제5,047,456호 참조)은 이러한 시험 방법을 제공하였다. 특히, 겔 강도는, RDS-II 레오미터(Rheometer) (레오메트릭스, 인코포레이티드(Rheometrics, Inc., 미국 일리노이주 버팔로 글로브 소재))를 이용하여 측정된 1%의 변형률 및 1 rad/초의 주파수에서의 팽윤된 겔의 전단 또는 저장 모듈러스 (G')로 나타낼 수 있고, 이는 다인/cm²의 단위로 표현할 수 있다.

놀랍게도, PLA 섬유를 높은 겔 강성의 초흡수재를 갖는 복합체에 사용하여 복합체의 흡수능을 향상시킬 수 있는 것으로 나타났다. PLA 섬유를 보다 낮은 겔 강성을 갖는 초흡수재를 갖는 복합체에 사용하여 복합체의 탄성을 증가시킬 수도 있다. 겔 강도가 500 내지 80,000 다인/cm²인 초흡수재를 포함하는 흡수성 복합체는 PLA 섬유의 포함에 의해 유리하게 이점을 가질 수 있다. 또한, 겔 강도가 1000 내지 40,000 다인/cm² 또는 2000 내지 20,000 다인/cm²인 초흡수재를 포함하는 흡수성 복합체는 PLA 섬유의 포함에 의해 이점을 가질 수 있다.

흡수성 복합체에서 탄성은, 흡수성 구조체가 개방되도록 유지하고 액체 흡수시 복합체내의 모세관 구조의 붕괴를 막는 데 유용하다. 이러한 개방 구조는 액체의 복합체로의 보다 우수한 투과를 가능하게 함으로써 투과도를 향상시키는 것으로 여겨진다. 복합체의 투과도 향상은 흡수 제품의 전체적 성능을 향상시키는 데 있어 유리하고, 보다 우수한 액체 흡입, 흡수능의 보다 효율적인 활용 및 사용자에 대해 증가된 피부 건조도를 제공할 수 있다.

PLA의 탄성은 복합체 구조의 강화를 돕고 인가된 외부 하중 하에 보다 큰 공극 부피를 제공한다. 이는, 초흡수재 및 펄프 섬유만을 함유하는 복합체에 비해 복합체의 흡수능이 보다 높아지도록 할 수 있다. PLA 섬유가 흡수성 복합체를 강화시키는 능력은 낮은 겔 강성을 갖는 초흡수재가 PLA에 의해 안정화된 구조체내에서 효과적으로 기능할 수 있도록 한다. 이는, 전형적으로 통상의 폴리아크릴레이트 초흡수재에 비해 더 낮은 겔 강성을 갖는 생분해성 초흡수재를 사용하여 만족스런 성능을 얻는 데 있어 특히 유리하다.

PLA의 습윤성은 계면활성제 처리에 대한 필요성을 감소시키거나 제거할 수 있다. 초흡수재 및 펄프 섬유를 함유하는 흡수성 복합체를 안정화시키기 위해, 강화 섬유의 접촉각은 이상적으로 액체 손상에 의해 습윤화되기에 충분히 낮아서, 액체가 복합체내로 효과적으로 흡수될 수 있다. PLA의 전진 접촉각(advancing contact angle)은 약 82 도이고, 후진 접촉각(receding contact angle)은 약 68 도이다. 따라서, PLA 섬유는 습윤제, 계면활성제, 방사 마감제 또는 기타 표면 처리제의 부재 하에서도 충분히 습윤성이다. PLA의 습윤성은 또한, 복합체의 흡상 거동을 손상시키지 않으면서 다량의 PLA 강화 섬유가 흡수성 복합체내로 혼입될 수 있게 한다. 예를 들어, 통상의 폴리에틸렌/PET 이성분 결합제 섬유는, 보다 높은 하중량의 경우에는 복합체의 액체 흡수율이 감소되기 때문에, 전형적으로 5 중량% 초과 농도로 흡수성 복합체내로 혼입될 수 없다. 반면, 놀랍게도, PLA 강화 섬유는 액체의 흡상을 감소시키지 않으면서 흡수성 복합체의 25 중량%만큼 높은 농도로 첨가될 수 있음이 발견되었다.

PLA 섬유의 생분해성은 생분해성 흡수성 복합체의 발전을 가능하게 할 수 있다. 생분해성 초흡수재의 흡수성은 전형적으로, 통상의 폴리아크릴레이트 시스템과 같은 비-생분해성 초흡수재의 흡수성만큼 우수하지 않다. 생분해성 초흡수재는 비-생분해성 물질에 비해 낮은 겔 강성을 갖는 경향이 있고, 이는 흡수율 뿐만 아니라 전체적인 흡수능을 제한할 수 있다. PLA 섬유는 생분해성 초흡수재내의 강화 섬유로서 성공적으로 사용할 수 있고, 따라서 흡수성 복합체 전체가 생분해성 폐기물로서 처분될 수 있다. 또한 놀랍게도, PLA 섬유를 생분해성 흡수성 복합체내의 강화 섬유로서 사용함으로써 생분해성 시스템의 흡수성이 폴리아크릴레이트 초흡수재의 흡수성에 필적할만한 수준까지 향상될 수 있다.

생분해성 강화 섬유는 또한, PLA를 생분해성이거나 생분해성이 아닐 수 있는 다른 중합체와 함께 함유하는 섬유를 포함한다. 섬유는 상당량의 비-생분해성 물질을 함유할 수 있으며, 이것 또한 전체적 섬유를 고려하면 상기한 바와 같은 "생분해성"의 정의내에 포함된다. PLA를 다른 중합체와 함께 함유하는 생분해성 강화 섬유 물질의 예로는, 비-생분해성 중합체, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌 및 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)와 PLA의 블렌드가 포함된다. 이들의 예로는, PLA와 다른 중합체의 복합 섬유도 포함된다. 바람직하게는, 생분해성 강화 섬유는 10 중량% 미만의 비-생분해성 물질을 함유한다. 보다 바람직하게는 생분해성 강화 섬유는 7 중량% 미만의 비-생분해성 물질을 함유하고, 훨씬 더 바람직하게는 5 중량% 미만의 비-생분해성 물질을 함유하며, 훨씬 더 바람직하게는 1 중량% 미만의 비-생분해성 물질을 함유한다.

흡수성 복합체의 개개의 성분은 다양한 양으로 존재할 수 있다. 그러나, 하기 백분율이 흡수성 구조체에 사용하기 위한 흡수성 복합체를 형성하는 데 있어 우수하게 작용한다. 펄프 섬유는 흡수성 복합체의 약 25 중량% 내지 약 85 중량%의 범위일 수 있다. 강화 섬유는 흡수성 복합체의 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 범위일 수 있다. 초흡수재는 흡수성 복합체의 약 10 중량% 내지 약 70 중량%의 범위일 수 있다. 일례로, 소변을 흡수하고 보유하기 위한 흡수성 복합체는 약 58 중량%의 펄프 섬유, 약 10 중량%의 강화 섬유 및 약 32 중량%의 초흡수재를 함유한다. 다른 예에서, 소변을 비롯한 각종 수성 신체 배설물을 흡수하고 보유하기 위한 흡수성 복합체는 약 35 중량% 내지 약 60 중량%의 펄프 섬유, 5 중량% 내지 약 25 중량%의 강화 섬유 및 약 15 중량% 내지 약 40 중량%의 초흡수재를 함유한다.

펄프 섬유는 바람직하게는 강화 섬유보다 높은 중량 백분율로 흡수성 복합체에 존재한다. 바람직하게는 펄프 섬유 대 강화 섬유의 중량비는 1:1 내지 5:1의 범위이다. 별법으로, 펄프 섬유 대 강화 섬유의 중량비는 1.5:1 내지 3:1의 범위이다. 이는 셀룰로스 펄프 섬유가 일반적으로 강화 섬유에 비해 훨씬 저가이기 때문에 흡수성 복합체의 전체적 비용을 감소시키고, 흡수 용품이 충분한 액체 흡수능을 갖는 것을 보장하는 것을 도울 수 있다. 바람직하게는, 흡수성 복합체가 충분한 기계적 특성을 갖는 것을 보장하기 위해, 강화 섬유는 흡수성 복합체의 5 중량% 이상의 하중량으로 존재한다.

초흡수재 대 강화 섬유의 중량비는 1:1 내지 1:4인 것이 바람직하다. 별법으로, 강화 섬유 대 초흡수재의 중량비가 0.33:1 내지 0.75:1의 범위인 흡수성 복합체를 사용할 수 있다. 이들 범위에서는, 과도한 비용을 추가하지 않으면서 흡수 성능을 향상시키기에 충분한 강화 섬유가 존재한다.

흡수성 복합체는 초흡수재, 생분해성 강화 섬유 및 임의의 섬유상 펄프를 혼합함으로써 제조할 수 있다. 이어서, 실질적으로 건조 조건에서 상기 혼합물을 약 0.09 g/cm³ 내지 약 0.3 g/cm³ 범위의 밀도로 압축시킬 수 있다. 바람직하게는, 흡수성 복합체를 약 0.15 g/cm³ 내지 약 0.22 g/cm³ 범위의 밀도로 압축시킨다. 보다 바람직하게는, 흡수성 복합체를 약 0.2 g/cm³의 밀도로 압축시킨다. 이러한 흡수성 복합체의 압축은 흡수 용품의 형성을 돕는다.

흡수성 복합체는 에어 레이드(airlaid), 카딩, 습식 레이드(wetlaid) 및 코폼(coform) 공정을 비롯한 각종 방법에 의해 제조할 수 있다. 에어 레이드 방법의 예시적 실시양태가 미국 특허 제4,666,647호; 동 제5,028,224호; 동 제6,207,099호; 및 동 제6,479,061호에 기재되어 있다. 카딩 방법은 일련의 롤로 구성되고, 표면이 많은 돌출 와이어 또는 금속 치(metal tooth)로 덮여있는 기계인 "카드(card)"를 이용한다. 예를 들어, 문헌 ["Dictionary of Fiber & Textile Technology", Hoechst Celanese Corp., Charlotte, NC, 1990]을 참조한다. 카딩은 섬유를 부직 웹으로서 분리하고, 정렬하고 전달한다. 습식 레이드 방법은, 섬유를 수성 현탁액 중에 분산시키고, 이어서 섬유를 스크린 벨트 또는 천공 드럼 상에서 필터링하는 것을 포함한다. 습식 레이드 부직물에는 일반적으로 카딩에 비해 짧은 섬유가 이용된다. 습식 레이드 방법에서는 카딩에 비해 더 랜덤한 배향의 섬유 및 더 등방성인 특성을 제공한다. 코폼 공정의 예시적 실시양태는 미국 특허 제4,100,324호 및 동 제5,952,251호에 기재되어 있다.

열 접합이 요망되는 경우에는, 혼합물을 압축 전에, 압축 동안 또는 복합체를 압축한 후에 열 경화할 수 있다. 예를 들어, 약 165 ℃의 온도에서 약 8초 내지 약 10초의 시간 동안 혼합물을 가열함으로써 열 경화를 수행할 수 있다. 별법으로는, 마이크로파 방사를 이용하여, 미국 특허 제5,916,203호에 개시된 것과 같은 방법을 이용하여 흡수성 복합체를 가열할 수 있다. PLA의 열가소성은 PLA 강화 섬유가 흡수성 복합체의 하나 이상의 다른 성분에 열 접합될 수 있게 한다. PLA 섬유는 폭넓은 범위의 융점을 가져서 접합 공정의 시간 및 온도의 최적화가 가능하도록 제작될 수 있다.

일부 흡수성 복합체 시스템에서, PLA 강화 섬유는 이들이 열 접합되지 않은 경우에 보다 우수한 흡수성을 제공한다. 예를 들어, 놀랍게도, 비-접합된 PLA 섬유를 함유하는 흡수성 복합체는 강화 섬유를 함유하지 않거나 복합체내로 열 접합된 PLA 섬유를 함유하는 복합체에 비해 더 빠른 수직 흡상을 제공할 수 있음이 발견되었다. 이는 결합제 섬유가 열 접합되었을 때에만 최적 성능을 제공하는 통상의 결합제 섬유와 반대되는 것이다. 제조 공정으로부터 열 접합의 제거는 제조 시간 및 비용을 감소시킬 수 있고, 특정 시스템내에서 흡수성 복합체의 특성의 가변성을 감소시킬 수 있다.

일 실시양태에서, 생분해성 강화 섬유를 함유하는 안정화된 흡수성 복합체는 최소의 인장 강도를 갖는다. 이러한 유형의 복합체는, 예를 들어 복합체의 일부를 기재 상에 침착시키고, 층을 복합체 위에 침착시켜 복합체를 생성물내에 고정시킴으로써 일회용 흡수 제품내에 혼입될 수 있다. 또다른 실시양태에서, 생분해성 강화 섬유를 함유하는 안정화된 흡수성 복합체는 복합체가 롤로 권취될 수 있게 하기에 충분한 기계 방향으로의 인장 강도를 가질 수 있다. 이러한 유형의 롤은 이후에 권출될 수 있고, 권출된 복합체는 통상의 전환 설비에서 가공될 수 있다.

복합체의 인장 강도는 강화 섬유의 농도, 임의의 열 접합에 사용된 조건, 복합체가 압착되는 특정 밀도 및 당업자에게 공지된 기타 파라미터를 비롯한 파라미터를 변화시킴으로써 조정할 수 있다. 흡수성 복합체의 인장 강도는, 엠티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corporation, 미국 노쓰 캐롤라이나주 리서치 트라이앵글 파크 소재)에서 시판되는 모델 MTS/신텍(Sintech) 1/S를 이용하여 시험할 수 있다. 피크 하중에서의 인장 강도는, 안정화된 물질의 50 mm 스트립을 인장 시험기의 2개의 이동성 턱 사이에 고정시킴으로써 측정한다. 초기에 2개의 턱 사이에 약 10 cm의 거리 간격을 두고, 이어서 물질의 스트립이 파쇄될 때까지 25 cm/분의 속도로 2개의 턱을 서로 멀어지도록 바깥쪽으로 이동시킨다. 인장 강도를 피크 하중으로서 기록한다. 열 접합된 흡수성 복합체는 50 mm 당 12 뉴튼 (12 N/50 mm) 이상의 인장 강도를 가질 수 있다. 열 접합되지 않은 흡수성 복합체는 전형적으로 12 N/50 mm 미만의 인장 강도를 갖는다.

하기 구체적 실시예는 추가 예시로써 제공되는 것이며, 이는 상기 개시내용 또는 첨부된 청구의 범위를 제한하는 것을 의미하지 않는다.

실시예 1 내지 12 - 흡수성 복합체의 제조

섬유상 펄프 및 생분해성 강화 섬유를 포함하는, 40 중량%의 초흡수재 및 60 중량%의 섬유상 성분을 함유하는 개개의 혼합물을 제조하였다. 초흡수재는 세가지 초흡수재 - 생분해성 초흡수재, 높은 겔 강성의 SXM 9543 또는 페이버 샙 880 (모두, 스톡하우센 인코포레이티드(미국 노쓰 캐롤라이나주 그린스보로 소재)로부터 구입) 중 하나였다. 섬유상 펄프는, 알리언스 코포레이션(Alliance Corporation, 미국 펜실바니아 플리마우쓰 미팅 소재의 더 애론 그룹(The Aaron Group)의 단위체)에서 제조된 써던 소프트우드 크래프트 펄프, CR 1654였다.

PLA 섬유는 파이버 이노베이션즈 테크놀로지(Fiber Innovations Technology; FIT, 미국 테네시주 존슨 시티 소재)에서 제조된 일성분 스테이플 PLA 섬유였다. 이들 섬유는 약 162℃의 융점, 1.5 인치 (3.8 cm)의 섬유 길이, 3 데니어의 섬유 직경 및 약 9 크림프/인치를 가졌다. 2종의 PLA 섬유를 사용하였다. 표 1을 참조로 하여, "순수"라고 나타낸 섬유는 섬유 표면 상에 임의의 별도의 물질이 없는 순수한 PLA의 섬유였다. 방사 마감된 것으로 나타낸 섬유는, 이들 섬유를 0.03%의 계면활성제를 함유하는 방사 마감제로 처리하였기 때문에 섬유 표면 상에 잔류 계면활성제를 함유하였다.

이어서, 흡수성 복합체를 핸드 시트 포머(hand sheet former)를 이용하여 에어-포밍하여 각각 400 g/m² (gsm)의 기본 중량을 갖는 에어-포밍된 흡수성 복합체를 제조하였다. 이어서, 각각의 에어-포밍된 복합체를 카버 프레스(Carver Press)에 전달하고, 0.2 g/cm³ (g/cc)의 밀도로 치밀화하였다. 표 1에 나타낸 바와 같이, 일부 복합체에서는, PLA 섬유를 에어-포밍된 복합체를 열풍 오븐 (또한, 통풍 접합기라고 지칭됨)에서 가열함으로써 열 접합시켰다.

투과도 측정

투과도는 액체를 물질로 통과시킬 수 있는 용이성의 척도이다. 액체가 보다 용이하게 통과할 수 있는 흡수성 복합체는 보다 높은 측정치의 투과도를 가져야 하고, 이는 보다 "개방된" 것이라고 한다.

투과도 시험에서는, 완전히 팽윤된 복합체를 통한 액체 유동을 측정함으로써 다르시 법칙(Darcy's Law)을 이용하여 투과도를 계산한다. 상기 시험을, 미국 특허 제6,437,214호에 기재된 바와 같이 (연방 시험법 표준 (FTMS) 191 방법 5514 (1968년, 12월 31일자)와 실질적으로 동등함) 수행하였다. 투과도 측정에서는, 흡수 샘플을 직경 2⅜ 인치 (6.0 cm)의 원으로 절단하고, 하부에 메쉬 스크린을 갖는 컵에 넣었다. 샘플을 함유하는 컵을 0.9 중량%의 염화나트륨 수용액 (염수)에 60분 동안 넣었다. 이어서, 컵을 염수조로부터 제거하고, 염수로 7.8 cm까지 충전시켰다. 유체 전달 펌프를 조정하여 상기 액체 높이를 60초 동안 유지하면서 액체를 샘플을 통해 저울에 놓인 용기내로 유동시켰다. 유동 속도를 측정하고, 이어서 하기 수학식의 다르시의 법칙을 이용하여 투과도 (K)를 계산하였다.

식 중, H는 팽윤 후 복합체의 높이 (cm)이고; Q는 질량 유동 속도 (g/s)이며, μ는 액체 점도 (포이즈)이고; A는 단면적 (cm²)이며, p는 액체 밀도 (g/cm³)이고; ΔP는 정력학 헤드 (다인/cm²)이다. 전환 인자를 통해, 복합체 투과도를 다르시 (1 다르시 = 10^-8 cm²)의 단위로 기록하였다.

흡수성 복합체의 투과도에 대한 생분해성 강화 섬유의 효과를 도 1에 나타내었다. 3종의 초흡수재에 각각에 대해, 강화 섬유를 갖지 않는, 또한 15 중량%의 PLA 강화 섬유를 갖는 흡수성 복합체의 투과도를 측정하였다. 시스템 각각에서 PLA 강화 섬유의 포함시 투과도 증가가 나타났다. 이들 결과는, PLA 강화 섬유의 첨가가 초흡수재를 함유하는 임의의 흡수성 복합체의 투과도를 향상시킨다는 것을 나타낸다.

수직 흡상 측정

수직 흡상은 액체가 물질내로 흡수되는 용이성의 척도이다. 복합체가 수직으로 액체를 흡상하고 흡수된 액체를 분포시키는 능력은 그의 모세관 장력에 관계되고, 따라서 이는 복합체와 액체 사이의 표면 장력 및 복합체내의 기공 크기의 함수이다. 수직 흡상 측정에서는, 12.5 x 3 인치 (31.8 x 7.6 cm)의 흡수성 복합체 샘플을 30분 동안 염수 풀내에 수직으로 배치하였다. 샘플에 의해 소정량의 시간내에 흡수된 액체의 질량을 기록하였다.

수직 흡상에 대한 PLA 스테이플 섬유의 효과를 도 2 및 도 3의 그래프에 나타내었고, 이들 각각은 흡수된 액체 질량을 시간의 함수로 플롯팅한 것이다. 도 2는 생분해성 초흡수재를 함유하는 실시예 1 내지 5의 결과를 나타낸다. 표면 처리하지 않은 15 중량%의 PLA를 함유하는 복합체 ("순수 PLA")는, 표면 처리되고 15 중량%의 PLA를 함유하는 복합체에 비해 더 빠른 액체 흡수를 가졌다. 또한, 액체 흡수는 25 중량%의 PLA 섬유 함량에서보다 15 중량%의 PLA 섬유 함량에서 더 높았다. 도 3은 높은 겔 강성의 초흡수재를 함유하는 실시예 6 내지 10의 결과를 나타낸다. 여기서도, 계면활성제 처리하지 않은 PLA가 보다 빠른 액체 흡수를 제공하였다. 생분해성 초흡수재 시스템 및 높은 겔 강성의 시스템 양쪽 모두에서, PLA 강화 섬유의 열 접합은 수직 흡상의 최저 측정치를 제공하였다.

X선 농도법 측정

샘플을 수직 흡상 시험에서 분석한 후, x선 농도법을 이용하여 샘플내의 액체 분포를 측정할 수 있다. 흡수된 액체를 함유하는 샘플을 x선 장치에 편평하게 놓고 노출시켰다. x선 이미지를 캡쳐하고, 옵티머스(OPTIMUS)로부터의 소프트웨어를 이용하여 액체 분포를 분석하였다. 염수조 초과의 일정 범위의 높이에 대해 복합체내에 흡수된 액체의 양을 측정하고 플롯팅하여 생성물의 액체 프로파일을 얻었다.

실시예 7 및 10 (높은 겔 강성의 초흡수재) 및 실시예 1 및 5 (생분해성 초흡수재)의 흡수성 복합체에 대한 액체 분포 프로파일을 도 4 및 5에 각각 나타내었다. 도 4는, 15 중량%의 PLA 섬유와 높은 겔 강성의 초흡수재를 함유하는 복합체에 대한 액체 분포 프로파일이 PLA 강화 섬유를 갖지 않는 동일한 복합체의 경우에 비해 보다 균일한 분포임을 보여준다. 이는, PLA 함유 복합체의 경우, 대조군에 비해 보다 많은 액체가 보다 높은 염수조 초과의 높이에 존재하는 것에서 나타난다. 또한 도 5에서도, 보다 낮은 겔 강성의 생분해성 초흡수재 시스템의 경우에 대해, 15 중량%의 PLA 섬유 혼입시 유사한 액체 분포의 개선이 나타나 있다.

액체 흡상 및 분포 결과를 도 2 내지 5에 나타내었고, 이들 모두 PLA 섬유를 사용함으로써 액체 분포가 개선된다는 예상치 못한 놀라운 이점을 보여준다. 이는, PLA 섬유를 사용함으로써 흡수성 복합체의 전체적 투과도가 증가된다는 예상치못한 놀라운 이점에 추가되는 것이다.

따라서, 상기 상세한 설명은 제한적인 것이 아니라 예시적인 것이며, 본 발명의 사상 및 범위를 한정하도록 의도된 것은 모든 등가물을 포함한 하기 청구의 범위임을 이해하도록 의도된다.

Claims

생분해성 초흡수재; 및

다수의 열가소성 생분해성 강화 섬유

를 포함하는 흡수성 복합체.
제1항에 있어서, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 폴리(히드록시알카노에이트) 섬유를 포함하는 흡수성 복합체.
제2항에 있어서, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 폴리(락트산) 섬유를 포함하는 흡수성 복합체.
제1항에 있어서, 펄프 섬유를 추가로 포함하는 흡수성 복합체.
제4항에 있어서, 펄프 섬유가 약 25 중량% 내지 약 85 중량%의 하중량으로 존재하는 흡수성 복합체.
제1항에 있어서, 생분해성 초흡수재가 약 10 중량% 내지 약 70 중량%의 하중량으로 존재하는 흡수성 복합체.
제1항에 있어서, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 하중량으로 존재하는 흡수성 복합체.
제1항에 있어서, 흡수성 복합체가 펄프 섬유를 추가로 포함하고, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 폴리(락트산) 강화 섬유를 포함하는 흡수성 복합체.
제8항에 있어서,

약 10 중량% 내지 약 70 중량%의 생분해성 초흡수재;

약 25 중량% 내지 약 85 중량%의 펄프 섬유; 및

약 5 중량% 내지 약 30 중량%의 폴리(락트산) 강화 섬유

를 포함하는 흡수성 복합체.
제9항에 있어서, 폴리(락트산) 강화 섬유가 비-접합되어 있는 흡수성 복합체.
제9항에 있어서, 폴리(락트산) 강화 섬유가 약 2 mm 내지 약 60 mm의 길이를 갖는 흡수성 복합체.
제9항에 있어서, 폴리(락트산) 강화 섬유가 약 1.5 데니어 내지 약 6 데니어의 직경을 갖는 흡수성 복합체.
제9항에 있어서, 폴리(락트산) 강화 섬유가 약 0 크림프/인치 내지 약 12 크림프/인치를 갖는 흡수성 복합체.
제9항에 있어서, 10 다르시 이상의 투과도를 갖는 흡수성 복합체.
제9항에 있어서, 약 0.09 g/cm³ 내지 약 0.3 g/cm³의 밀도를 갖는 흡수성 복합체.
제9항에 있어서, 펄프 섬유 대 폴리(락트산) 강화 섬유의 중량비가 약 1:1 내지 약 5:1이고; 생분해성 초흡수재 대 폴리(락트산) 강화 섬유의 중량비가 약 1:1 내지 약 4:1인 흡수성 복합체.
제1항 또는 제9항에 있어서, 습윤제를 함유하지 않는 흡수성 복합체.
제1항 또는 제9항에 있어서, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 비-접합되어 있는 흡수성 복합체.
제1항 또는 제9항에 있어서, 열가소성 생분해성 강화 섬유가 습윤성인 흡수 성 복합체.
제1항 또는 제9항에 있어서, 생분해성 초흡수재가 카르복시메틸 셀룰로스를 포함하는 흡수성 복합체.
제1항 또는 제9항에 있어서, 초흡수재의 겔 강도가 약 500 다인/cm² 내지 약 80,000 다인/cm²인 흡수성 복합체.
초흡수재와 다수의 생분해성 강화 섬유를 혼합물로 배합하는 단계; 및

혼합물을 건조 상태에서 약 0.09 g/cm³ 내지 약 0.3 g/cm³의 밀도를 갖는 복합체로 압축하는 단계를 포함하며;

여기서 생분해성 강화 섬유는 비-접합되어 남아있는,

흡수성 복합체의 제조 방법.
제22항에 있어서, 생분해성 강화 섬유가 폴리(히드록시알카노에이트) 섬유를 포함하는 것인 방법.
제23항에 있어서, 생분해성 강화 섬유가 폴리(락트산) 섬유를 포함하는 것인 방법.
제22항에 있어서, 복합체가 습윤제를 함유하지 않는 것인 방법.
제22항에 있어서, 배합이 초흡수재를 생분해성 강화 섬유와 에어-포밍하는 것을 포함하는 것인 방법.
제22항에 있어서, 배합이 펄프 섬유를 초흡수재 및 생분해성 강화 섬유와 배합하는 것을 추가로 포함하는 것인 방법.
제27항에 있어서, 배합이 초흡수재를 생분해성 강화 섬유 및 펄프 섬유와 에어-포밍하는 것을 포함하는 것인 방법.