KR20150100764A - 강도 및 분산성이 개선된 습식 티슈 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 섬유성 기재, 양이온 결합제 조성물, 및 습윤 조성물을 포함하는 습식 티슈에 관한 것이다. 습윤 조성물은 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산 및 벤조산을 포함한다.

Description

강도 및 분산성이 개선된 습식 티슈{WET WIPES WITH IMPROVED STRENGTH AND DISPERSIBILITY}
본 발명은 염화나트륨 같은 무기 염의 농도가 낮은 습윤 조성물에 관한 것으로, 상기 조성물은 일회용 개인 위생 용품들에서 이온 감응성 또는 유발가능, 수분산성 또는 수용성 양이온 중합체 및 중합체 제형에 사용하기에 적합할 수도 있다. 본 발명은 또한 습윤 조성물을 제조하는 방법, 및 일회용 개인 위생 용품에 사용하기 위한 이의 응용 가능성에 관한 것이다. 본 발명은 또한 이온 감응성 또는 유발가능, 수분산성 결합제 조성물과 함께 상기 습윤 조성물을 포함하는 습식 티슈(wet wipe)와 같은 일회용 개인 위생 용품에 관한 것이다.
수년간, 습식 티슈 같은 일회용 품목들을 제공하는 산업은 분산성 문제에 시달려 왔다. 유아 위생 분야에서, 이 같은 습식 티슈는 티슈 중의 수분 함량에 의해 영향을 받지 않는 폴리프로필렌과 같은 합성 부직포 섬유로 제조된다. 이로 인해, 이 제품들은 티슈의 습윤 강도에 관한 걱정 없이 보관되고 사용될 수 있다. 불행하게도, 이 티슈를 변기에 넣어 씻어 내림으로써 이들이 안전하게 처리되지 않을 수 있기 때문에 이러한 바람직한 특징이 또한 해가 될 수도 있다.
이상적으로는, 일회용 제품이 수채통 또는 정화 시스템 중 하나에 폐기되어야 하는 경우, 상기 제품은 "분산"되어야 하며, 이에 따라 가정이나 도시 시스템 중 하나에서 전형적으로 발견되는 상태들 하에서의 문제점을 나타내지 않도록 물에 충분히 용해되거나 분해되어야 한다. 이러한 문제점을 극복하는데 있어 많은 진전이 있어왔지만, 경제적인 응집성 섬유성 웹을 생성할 수 없는 무능력이 상기 약점들 중 하나이며, 상기 섬유성 웹은 물에 용이하게 용해되거나 분해될 것이지만, 강도, 두께, 불투명도, 흡수성, 부드러움, 유연성, 세정, 사용 용이성 등과 같은 충분한 사용 상의 특성을 여전히 가져서 소비자가 허용가능한 제품을 만들게 될 것이다. 이 같은 제품이 없다면, 사용자가 제품을 변기에 넣어 씻어 내림으로써 이를 처분하려는 능력은 이것이 제거되지 않는 경우에는 크게 감소하게 된다.
과거의 결합제 조성물들에 비해 더욱 분산성이며 더욱 환경적으로 책임질 수 있는 제품에 사용하기 위한 최근의 결합제 조성물들이 개발되었다. 관심 있는 이온 감응성 결합제들은 Kimberly Clark에게 양도된 미국특허 제7,157,389호에 개시된 바와 같이 이온 감응성 또는 유발가능, 수분산성 또는 수용성 양이온 중합체들 및 중합체 제형들을 포함하는 결합제들의 부류를 포함하며, 상기 특허의 내용은 이것이 본원과 일치하는 정도까지 본원에서 참고로 원용된다.
또한 습식 티슈 같은 일회용 개인 위생 용품들은 흔히 미국특허 제7,157,389호(Kimberly Clark에게 양도됨)에 개시된 바와 같이 습윤 용액(본원에서 습윤 조성물로도 지칭됨)을 포함하며, 상기 습윤 용액은 목적하는 강도 및 분산성을 제공하기 위해 결합제 조성물과 작용할 뿐만 아니라 개인 위생 용품에 목적하는 수분을 제공할 수 있다. 그러나 이 같은 습윤 조성물들은 전형적으로 특정한 양의 염, 및 특히 염화나트륨과 같은 무기 염을 포함하며, 이때 염화나트륨이 존재하는 경우 이 성분들은 제형 및 유화액에 포함되기 어려울 수 있기 때문에 상기 염은 기타 피부 건강 이점들뿐만 아니라 평탄성, 부드러움 및 기타 촉각 특성을 제공하기 위한 개인 위생 제품 내에 특정 유익 성분들을 포함하는 능력을 제한할 수 있다(즉, 특정 유익 성분들은 상대적으로 염 과민성(salt intolerance)이다).
상기와 같이, 부드러움, 유연성, 3차원 특성(three dimensionality) 및 탄성; 체온에서 체액(분변 포함) 존재 시 위킹(wicking) 및 구조적 무결성; 및 변기 물내림 이후 진정한 섬유 분산을 보유함으로써 제품이 나무뿌리와 엉키지 않게 되거나 배수관 내 굴곡부에서 엉키지 않게 되는 분산성 제품에 대한 필요성이 존재한다. 더욱이, 보관 도중에 안정적이고, 사용 도중에 원하는 수준의 습윤 강도를 보유하고 염화나트륨과 같은 염이 상대적으로 없거나 실질적으로 없는 습윤 조성물로 습윤된 수분산성 수세식 습식 티슈에 대한 필요성이 존재한다. 이 같은 제품은 제품 안전성 및 환경적 염려, 그리고 과거의 제품들이 하지 못했던 것들과 타협하지 않고 합리적인 비용으로 요구된다.
본 발명은 습윤 조성물에 관한 것으로, 상술한 문제점들을 극복하고, 이온 감응성 또는 유발가능 결합제 조성물과 함께 사용하기에 양립가능하도록 개발되었다. 상기 습윤 조성물과 결합제 조성물의 조합은 상기 습윤 조성물 중의 유일하거나 주된 유발제(triggering agent)로서 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산(polyprotic acid) 및 벤조산의 사용을 통해 최적 수준의 습식 강도를 제공하는 반면, 염화나트륨 또는 기타 무기 염을 사용할 것을 요구하지 않는다. 상기 습식 티슈가 폐수 스트림 내로 폐기될 때, 상기 다양성자산 및 벤조산의 농도는 희석되고, 상기 결합제는 가용성이 되며, 강도는 임계 수준 이하로 떨어져서 상기 티슈를 분산하게 된다.
본 발명의 습윤 조성물은 다양한 개인 위생 제품 중의 신체측 라이너(body side liner), 유체 분배 물질, 유체 흡수 물질(서지(surge)) 또는 커버 가공소재 같은 용도를 위한 에어 레이드(air-laid) 및 습식 레이드(wet-laid) 부직포 용으로 유용하다. 본 발명의 중합체 제형은 수세식 개인 위생 제품, 특히 피부 세정 또는 처치, 화장 제거, 매니큐어 제거, 건강 관리 등과 같은 개인적인 사용을 위한 습식 티슈, 및 또한 경질면 세정, 자동차 관리에 사용하기 위한 티슈(세정제, 살균제 등을 포함하는 티슈를 포함함)를 위한 습윤 조성물로서 특히 유용하다. 상기 수세식 제품은 보관 및 사용 도중에 무결성 또는 습윤 강도를 유지하고, 변기에서의 처리 이후에 분해되거나 분산된다. 처치용으로 적합한 기재 또는 용품으로는 크레이프(crepe) 또는 비-크레이프 화장지와 같은 화장지, 코폼(coform) 제품, 수력엉킴 웹, 에어레이드 매트, 플러프 펄프(fluff pulp), 부직포 웹 및 이들의 합성물을 들 수 있다.
구체적으로, 하나의 측면에서는 섬유성 물질, 이온-유발가능 양이온 결합제 조성물, 및 습윤 조성물을 포함하는 습식 티슈가 개시되어 있다. 상기 섬유성 물질은 적어도 300g/인치의 강도, 및 100g/인치 이내의 분산성을 갖는다. 상기 습윤 조성물은 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산, 및 벤조산을 포함하고, 상기 적어도 하나의 다양성자산에 대한 벤조산의 비율은 2.5 초과이다.
다른 측면에서는 섬유성 물질, 이온-유발가능 양이온 결합제 조성물 및 습윤 조성물을 포함하는 습식 티슈가 개시되어 있다. 상기 섬유성 물질은 적어도 300g/인치의 강도, 및 100g/인치 이내의 분산성을 갖는다. 상기 습윤 조성물은 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산, 및 벤조산을 포함하고, 상기 습식 티슈로부터 표출(expression) 이후에 습윤 조성물의 pH는 약 4.5 내지 약 6.0 범위이다.
또 다른 측면에서, 섬유성 물질, 이온-유발가능 양이온 결합제 조성물 및 습윤 조성물을 포함하는 습식 티슈가 개시되어 있다. 상기 섬유성 물질은 적어도 300g/인치의 강도, 및 100g/인치 이내의 분산성을 갖는다. 상기 습윤 조성물은 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산, 벤조산, 베헨트리모늄메토설페이트(behentrimonium methosulfate), 세테아릴알코올(cetearyl alcohol) 및 부틸렌글리콜을 포함한다. 상기 적어도 하나의 다양성자산에 대한 벤조산의 비율은 2.5 초과이다.
본 발명의 이들 및 기타 목적, 특징 및 이점들은 하기에 개시된 실시예의 상세한 설명, 및 첨부된 특허청구범위의 검토 이후에 자명하게 될 것이다.
도 1은 염화나트륨 용액에서의 결합제 조성물의 용해성을 나타낸 그래프이다.
도 2는 실시예 1에 개시된 바와 같은 구연산나트륨 용액에서의 결합제 조성물의 분산성을 나타낸 그래프이다.
본 발명은 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산을 포함하고, 또한 벤조산을 포함하는 습윤 조성물을 이용하여 실시된다. 상기 습윤 조성물은 유발가능 양이온 중합체, 이온 감응성인 중합체 조성물을 포함한 결합제 조성물과 함께 사용된다. 수세식 또는 수분산성 개인 위생 제품에서 사용하기에 적합한 효과적인 이온 감응성 또는 유발가능 양이온 중합체 또는 양이온 중합체 결합제 제형이 되기 위해, 상기 결합제 제형은 적절하게는 (1) 기능성; 즉 제어된 조건 하에서 습윤 강도를 유지하고, 전 세계에서 변기 및 싱크대에서 발견되는 바와 같이 연수 또는 경수에서 합리적인 기간 이내에 용해되거나 분산되어야 하고; (2) 안전해야 하고(무독성); (3) 비교적 경제적이어야 한다. 상기 인자들 이외에도, 습식 티슈 같은 부직포 기재 상에서 상기 습윤 조성물과 함께 결합제 조성물로서 사용되는 경우에 상기 이온 감응성 또는 유발가능 결합제 제형은 적절하게는 (4) 상품으로 가공 가능해야 하고; 즉 분무에 의해서와 같이 대규모로 상대적으로 신속하게 적용될 수 있어야 하고(그 결과, 상기 결합제 조성물은 높은 전단에서 상대적으로 낮은 점도를 가질 것을 요구함); (5) 허용 가능한 수준의 시트 또는 기재 습윤성을 제공해야 하고; (6) 감소된 수준의 시트 강성도를 제공해야 하고; (7) 감소된 점착성을 제공해야 한다. 본 발명의 습식 티슈를 처리하는 습윤 조성물은 몇몇 상술한 이점을 제공할 수 있고, 부가적으로 (8) 개선된 피부 관리, 및 (9) 개선된 촉각 특성 중 하나 이상을 제공할 수 있고, (10) 피부 상에서 마찰과 윤활성 사이에서 사용 시의 균형을 제공함으로써 양호한 세정을 촉진할 수 있다(스킨 글라이드(skin glide)). 게다가, 상기 습윤 조성물은 상기 다양성자산 및 벤조산의 존재로 인해 감소된 양의 염화나트륨을 포함하기 때문에, 소정의 선택적인 유익 성분들을 포함하는 능력이 개선될 수도 있다. 본 발명의 습윤 조성물 및 결합제 제형, 이에 의해 제조된 용품, 특히 하기에 개시된 특정 습윤 조성물을 포함하는 습식 티슈는 상술한 기준들 중 다수 또는 이들 모두를 충족시킬 수 있다. 물론, 본 발명의 바람직한 실시예의 모든 이점이 본 발명의 범주 내에 있도록 충족될 필요는 없다.
습식 티슈 습윤 조성물 및 이를 함유하는 습식 티슈
본 발명의 특히 흥미로운 한가지 실시예는 수세식 또는 일회용 티슈를 비롯한, 예비 습윤 티슈, 또는 습식 티슈를 상기에 개시된 유발가능 결합제 조성물 및 섬유성 물질로부터 생산하는 것이다. 티슈에 있어서, 섬유성 물질은 직물 또는 부직포의 형태일 수 있지만; 부직포들이 더욱 적합하다. 부직포는 목재 펄프 섬유와 같이 상대적인 단섬유로부터 적절히 형성된다. 상기 섬유의 최소 길이는 부직포를 형성하기 위해 선택된 방법에 따라 달라진다. 부직포가 습식 또는 건식 방법에 의해 형성되는 경우, 상기 섬유의 길이는 적절하게는 약 0.1mm 내지 15mm 범위이다. 적절하게는, 상기 부직포는 접착제 또는 결합제 물질에 의해 함께 결합되지 않는 경우에 상대적으로 낮은 습식 응집 강도를 갖는다. 이 같은 부직포가 결합제 조성물에 의해 함께 결합되는 경우, 수돗물 또는 하수에서 이의 결합 강도를 상실하게 되며, 상기 부직포는 배수관을 통해 물을 내리거나 이동함으로써 제공된 교반에 의해 용이하게 분해될 것이다.
완성된 티슈는 방습 봉투 내에 개별적으로 포장될 수 있으며, 적절하게는 접지된 상태로 포장될 수 있거나, 상기 티슈에 적용된 습윤 조성물과 함께 방수 패키지 내에 임의의 목적하는 개수의 시트를 보유하는 용기 내에 포장될 수 있다. 또한 상기 완성된 티슈는 상기 티슈에 적용된 습윤 조성물과 함께 두루마리 상에 임의의 목적하는 개수의 시트를 보유하는 방습 용기 내에 분리형 시트의 두루마리로서 포장될 수 있다. 상기 두루마리는 심이 없을 수 있고, 중공형이나 고형일 수 있다. 중공형 중심부를 갖거나 고형 중심부를 갖지 않는 두루마리를 포함하여, 심이 없는 두루마리는 SRP Industry, Inc.(캘리포니아주 산호세 소재); Shimizu Manufacturing(일본)의 두루마리 권취기들을 포함한 공지된 심 없는 두루마리 권취기, 및 1987년 5월 26일자로 Gietman에게 허여된 미국특허 제4,667,890호에 개시된 장치들과 함께 제조될 수 있다. 심이 없는 고상-권취형 두루마리들은 소정의 부피로 인해 더욱 많은 제품을 제공할 수 있고, 매우 다양한 분배기(dispenser)에 적합할 수 있다.
건식 직물의 중량에 대해 상대적으로, 티슈는 적절하게는 약 10% 내지 약 400%의 상기 습윤 조성물, 더욱 적절하게는 약 100% 내지 약 300%의 상기 습윤 조성물, 및 더욱 더 적절하게는 약 180% 내지 약 240%의 상기 습윤 조성물을 함유할 수 있다. 상기 티슈는 소비자에 의한 창고보관, 수송, 소매 진열 및 보관과 관련된 기간에 걸쳐 이의 목적하는 특징들을 유지한다. 따라서 유통 기한은 2개월 내지 2년 범위일 수 있다.
티슈 및 냅킨(towelette) 등과 같은 습식 포장 물질들을 함유하기 위한 다양한 형태의 불투과성 봉투 및 보관 수단은 당해 기술분야에 주지되어 있다. 이들 임의의 것들은 본 발명의 예비 습윤 티슈를 포장하는데 이용될 수 있다.
적절하게는, 본 발명의 예비 습윤 티슈는 수성의 습윤 조성물에 의해 적셔지며, 상기 습윤 조성물은 하기 하나 이상의 특성을 갖는다:
(1) 후술된 유발가능 결합제 조성물들과 양립가능하고;
(2) 상기 예비 습윤 티슈가 양변기에서의 분산성뿐만 아니라 가공, 보관 및 사용(분배를 포함) 도중에 이의 습윤 강도를 유지할 수 있게 하고;
(3) 상기 티슈의 점착성을 감소시키고, 스킨 글라이드 및 "로션 같은 느낌"과 같은 촉각 특성을 제공하고;
(4) "수분 세정" 및 기타 피부 건강 이점들을 제공하기 위한 비히클(vehicle)로서 작용한다.
본 발명의 하나의 측면은 습윤 조성물로서, 불용화제가 물로 희석되고, 그 결과 상기 수분산성 결합제의 강도는 쇠퇴하기 시작할 때까지 수분산성 결합제의 강도를 유지하는 불용화제를 함유한다. 상기 수분산성 결합제는 후술한 임의의 유발가능 결합제 조성물들일 수 있거나, 당해 기술분야에 공지된 임의의 기타 양이온 유발가능 결합제 조성물일 수 있다. 상기 습윤 조성물 중의 불용화제는 벤조산과 함께 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산을 포함하며, 이때 이들의 조합은 사용시 및 보관 강도를 수분산성 결합제 조성물에 제공할 수 있고, 결합제 중합체가 보다 약한 상태로 촉발됨에 따라 물에 희석되어 상기 기재의 분산을 허용할 수 있다. 일 실시예에서, 적어도 3개의 작용기를 갖는 다양성자산으로는 구연산 및 이의 염(구연산나트륨, 구연산이나트륨, 구연산모노나트륨, 구연산칼륨, 구연산이칼륨, 구연산모노칼륨, 구연산리튬, 구연산이리튬, 구연산모노리튬, 구연산마그네슘, 구연산칼슘을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않음), EDTA 또는 이들의 조합이 있다. 추가로, 본원에서 사용되는 벤조산은 벤조산 뿐만 아니라 이의 염(벤조산나트륨, 벤조산칼륨, 벤조산리튬, 벤조산칼슘 및 벤조산마그네슘을 포함하지만, 이에 제한되지 않음)을 지칭한다.
적절하게는, 상기 습윤 조성물은 약 0.10중량% 내지 약 0.35중량%(약 0.20중량% 내지 약 0.35중량%를 포함하고, 약 0.20중량%를 포함함)의 다양성자산을 포함한다. 상기 습윤 조성물은 약 0.60중량% 내지 약 1.30중량%(약 0.8중량% 내지 약 1.30중량%를 포함하고, 0.8중량% 내지 약 1.2중량%를 포함하고, 약 0.8중량% 내지 약 1.1중량%를 포함하고, 약 0.8중량% 내지 약 1.0중량%를 포함함)의 벤조산을 더 포함한다. 하나의 특정 실시예에서, 상기 습윤 조성물은 약 0.2중량%의 구연산나트륨, 약 0.05중량%의 구연산, 약 0.8중량%의 벤조산나트륨 및 약 0.2중량%의 벤조산을 포함한다. 또한, 상기 습윤 조성물 중의 다양성자산에 대한 벤조산의 중량 비율은 2.5 초과(3.0 초과를 포함하고, 약 3.0 내지 약 10을 포함하고, 약 3.3 내지 약 7.5를 포함하고, 약 4 내지 약 5를 포함하고, 약 4 내지 약 4.5를 포함함)이다.
일 실시예에서, 상기 습윤 조성물은 염화나트륨이 실질적으로 존재하지 않는다. 구체적으로, 상기 습윤 조성물은 2중량% 미만, 1.5중량% 미만, 1.0중량% 미만, 0.75중량% 미만, 0.5중량% 미만, 0.25중량% 미만, 0.1중량% 미만, 0.05중량% 미만의 염화나트륨, 또는 심지어 0중량%의 염화나트륨을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 습윤 조성물은 0.5중량% 미만(0.3중량% 미만을 포함함)의 염화나트륨을 포함한다.
적절하게는, 상기 습윤 조성물의 pH 범위는 약 3.5 내지 약 7.5이다. 더욱 적절하게는, 상기 습윤 조성물의 pH 범위는 약 4 내지 약 6이다. 적절하게는, 상기 습식 티슈 제품; 즉 직물 부분 및 습윤 용액 부분을 포함한 완전한 습식 티슈 제품의 전체 pH는 약 4.5 내지 약 5.5이고; 적절하게는 약 5.0이다. 게다가, 형성된 습식 티슈로부터 표출 이후에 습식 티슈 상에 포함된 액체의 pH(즉, "표출 pH")는 약 4.5 내지 약 7(약 4.5 내지 약 6을 포함하고, 약 5 내지 약 6을 포함하고, 약 5 내지 약 5.5를 포함하고, 약 5.2를 포함함)일 수 있다. 상기 습윤 조성물은 0.6몰/dm3 초과(0.7몰/dm3 초과를 포함하고, 0.75몰/dm3 초과를 포함함)의 이온 강도를 더 갖는다.
상술한 바와 같은 표출 pH를 갖는 습윤 조성물에 벤조산과 다양성자산을 조합함으로써 개선된 피부 건강이 제공될 수 있을 뿐만 아니라 균형 잡힌 개수의 음이온과 산을 제공하여 습윤 조성물을 포함하는 개인 위생 용품(예를 들어, 습식 티슈)에 개선된 습윤 강도 및 안정성을 제공할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
상기 습윤 조성물에 사용하기 위한 구성성분들의 상술한 조합의 다른 이점은, 이들 구성성분들이 유화액, 및 염-과민성 구성성분들을 포함하는 기타 제형들의 사용을 허용한다는 것이며, 이때 상기 제형들은 추가로 증강된 피부 감촉을 제공한다. 즉, 몇몇 실시예에서, 일반적으로 2%의 염화나트륨과 함께 이용할 수 없는 유화액 및 기타 염-과민성 구성성분-함유 제형은 본 발명의 습윤 조성물을 이용하여 제조될 수 있다. 이 같이 예시적인 구성성분들은 디카프릴일 에테르 (및) 데실 글루코시드 (및) 글리세릴 올리에이트(Cognis GmbH(독일)로부터 Plantasil® Micro로서 이용 가능함), 및 베헨트리모늄메토설페이트 (및) 세테아릴 알코올 (및) 부틸렌 글리콜(Croda(영국)로부터 IncroquatTM Behenyl TMS-50으로서 이용 가능함)을 포함한다.
본 발명의 습윤 조성물은 상기 티슈의 강도 및 분산성 기능들이 저해되지 않도록 상기 불용화제 및 수분산성 결합제와 상용성인 다양한 첨가제들을 더 포함할 수 있다. 상기 유발제(triggering agent)로서 다양성자산과 벤조산의 조합의 이용을 통해 상기 습윤 조성물 중의 염화나트륨의 양을 감소시키거나 제거함으로써, 활성제들, 또는 그렇지 않았다면 상기 습윤 조성물 중에서 양립가능하지 않았을 유익 성분들이 이용될 수 있다. 상기 습윤 조성물 중의 적합한 첨가제들로는 하기 첨가제들을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다: 피부 관리 첨가제; 악취 제어제; 결합제의 점착성을 감소시키기 위한 점착방지제(detackifying agent); 입자성 물질; 항미생물제; 보존제; 습윤제 및 세정제(예를 들어, 세제), 계면활성제, 몇몇 실리콘류; 연화제; 피부 상에서의 개선된 촉각(예를 들어, 윤활성)을 위한 표면 감촉 개질제; 향료; 향료 가용화제; 유백제(opacifier); 형광 증백제; UV 흡수제; 약학물질; 및 말산 또는 수산화칼륨 같은 pH 조절제.
피부 관리 첨가제(Skin-Care Additives)
본원에서 사용된 용어 "피부 관리 첨가제"는 사용자에게 한가지 이상의 이익, 예를 들면 기저귀 발진 및/또는 분변 효소에 의해 야기되는 다른 피부 손상이 생길 확률의 감소를 제공하는 첨가제를 나타낸다. 이 효소들, 특히 트립신, 키모트립신 및 엘라스타제는 음식물을 소화시키기 위하여 위장관에서 생산되는 단백질분해 효소이다. 예를 들면, 유아들에서는, 분변이 묽은 경향이 있고, 다른 물질들 중에서도 특히 세균 및 어느 정도의 양의 분해되지 않은 소화 효소를 함유한다. 이 효소들은, 이들이 임의의 상당한 기간 동안 피부와 접촉한 상태로 남아있게 되면, 그 자체로서 불편하고 피부가 미생물에 의해 감염되기 쉽게 할 수 있는 자극을 야기하는 것으로 밝혀졌다. 대책으로서, 피부 관리 첨가제는 이하에서 기재된 효소 억제제 및 금속이온봉쇄제(sequestrant)를 포함하지만, 이에만 제한되지는 않는다. 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5중량% 미만의 피부 관리 첨가제를 함유할 수 있다. 보다 구체적으로, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.01중량% 내지 약 2중량%의 피부 관리 첨가제를 함유할 수 있다. 더욱 더 구체적으로, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.01중량% 내지 약 0.05중량%의 피부 관리 첨가제를 함유할 수 있다.
다양한 피부 관리 첨가제들이 본 발명의 습윤 조성물 및 예비 습윤된 티슈에 첨가되거나 또는 그 안에 포함될 수 있다. 본 발명의 일 실시예에서, 입자 형태의 피부 관리 첨가제가 분변 효소 억제제로서 작용하도록 첨가되어 분변 효소에 의해 야기되는 피부 손상 및 기저귀 발진의 감소에 있어서 잠재적인 이점을 제공한다. 본원에서 참고문헌으로 인용되는, 2000년 4월 18일에 Schulz 등에 허여된 미국특허제6,051,749호는 분변 효소를 억제하는데 유용한 것으로 말해지는, 직물 또는 부직포 웹 중에서의 친유기성 점토를 개시한다. 하기 점토들 중 하나 이상과 장쇄 유기 사차 암모늄 화합물의 반응 산물을 비롯하여, 이러한 물질들은 본 발명에 사용될 수 있다: 몬모릴로나이트(montmorillonite), 벤토나이트(bentonite), 바이델라이트(beidellite), 헥토라이트(hectorite), 사포나이트(saponite), 및 스테벤사이트(stevensite).
선블록제 및 UV 흡수제, 여드름 치료제, 약학물질, 베이킹 소다(그의 캡슐화된 형태 포함), 비타민 및 그의 유도체, 예컨대 비타민 A 또는 E, 식물류, 예컨대 개암나무 추출물 및 알로에 베라, 알란토인, 피부연화제, 소독제, 주름 제어 또는 노화방지 효과를 위한 히드록시산, 선스크린, 태닝 유발제, 피부 미백제, 데오도란트 및 발한방지제, 피부 이익 및 다른 용도를 위한 세라마이드, 수렴제, 보습제, 매니큐어액 제거제, 방충제, 항산화제, 방부제, 소염제 등을 포함하지만, 이에만 제한되지는 않는, 많은 다른 피부 관리 첨가제들이 본 발명의 습윤 조성물 및 예비 습윤된 티슈 내로 혼입될 수 있는데, 단 이들 첨가제는 그와 관련된 이온 감응성 결합제 조성물, 특히 본 발명의 이온 감응성 결합제 조성물과 양립가능해야 한다(즉, 이들이 물 중에서의 분산성을 허용하면서, 물 중에서의 희석 전에 예비 습윤된 티슈의 습윤 상태에서 상당한 강도 손실을 야기하지 않아야 한다).
피부 관리 및 다른 이익을 위한 유용한 물질들이 McCutcheon's 1999, Vol. 2: Functional Materials, MC Publishing Company, Glen Rock, NJ에 열거되어 있다. 피부 관리를 위한 많은 유용한 식물들은 텍사스주 루이스빌의 Active Organics에 의해 제공된다.
보존제 및 항미생물제
본 발명의 습윤 조성물은 또한 보존제 및/또는 항미생물제를 포함할 수 있다. Neolone 950(메틸이소티아졸리논, 펜실베니아주 필라델피아 소재의 Rohm and Haas로부터 입수 가능함) 및 Mackstat H 66(일리노이주 시카고 소재의 McIntyre Group으로부터 입수 가능함)과 같은 여러 보존제 및/또는 항미생물제는 박테리아 및 곰팡이 성장을 막는데 있어 우수한 결과를 제공하는 것으로 밝혀져 있다. 기타 적합한 보존제 및 항미생물제로는 DMDM 히단토인(예, Glydant PlusTM, 뉴저지주 페어 론 소재의 Lonza Inc.), 아이오도프로피닐 부틸카바메이트, Kathon(펜실베니아주 필라델피아 소재의 Rohm and Hass), 메틸파라벤, 프로필파라벤, 2-브로모-2-니트로프로판-1,3-디올, 벤조산, 염화벤잘코늄, 염화벤제토늄 등을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 또한 벤조산나트륨이 보존제로서 포함될 수도 있다. 적절하게는, 상기 습윤 조성물은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 활성 기준으로 2중량% 미만의 보존제 및/또는 항미생물제를 함유한다. 더욱 적절하게는, 상기 습윤 조성물은 약 0.01중량% 내지 약 1중량%의 보존제 및/또는 항미생물제를 함유한다. 더욱 더 적절하게는, 상기 습윤 조성물은 약 0.01중량% 내지 약 0.5중량%의 보존제 및/또는 항미생물제를 함유한다.
습윤제 및 세정제
다양한 습윤제 및/또는 세정제가 본 발명의 습윤 조성물에서 사용될 수도 있다. 적합한 습윤제 및/또는 세정제로는 세제, 및 비이온성, 양쪽성, 쌍성이온성 및 양이온 계면활성제를 들 수 있지만, 이에만 제한되지 않는다. 상기 계면활성제는 최종 제품의 습윤 강도 및/또는 분산성에 악영향을 미치지 않도록 선택되어야 하는 것으로 당해 기술분야의 숙련자에 의해 이해되어야 한다. 적절하게는, 상기 습윤 조성물은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 3중량% 미만의 습윤제 및/또는 세정제를 함유한다. 더욱 적절하게는, 상기 습윤 조성물은 약 0.01중량% 내지 약 2중량%의 습윤제 및/또는 세정제를 함유한다. 더욱 더 적절하게는, 상기 습윤 조성물은 약 0.1중량% 내지 약 0.5중량%의 습윤제 및/또는 세정제를 함유한다. 적합한 양이온 계면활성제로는 세틸트리메틸 암모늄 클로라이드 및 세틸트리메틸 암모늄 브로마이드와 같은 사차 암모늄 알킬 할로겐화물을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
L-글루탐산과 같은 아미노산류, 및 기타 천연 지방산류로부터 유래하는 바와 같은 아미노산계 계면활성제 시스템들은 기타 음이온성 계면활성제들에 비해서 상대적으로 안전하고 개선된 촉각 특성 및 가습 특성을 제공하면서 인간 피부에 대한 pH 적합성, 및 양호한 세정력을 제공한다. 상기 계면활성제의 하나의 기능은 상기 습윤 조성물을 이용하여 건식 기재의 습윤시키는 것을 개선하는 것이다. 상기 계면활성제의 다른 기능은 예비 습윤된 티슈가 오염된 영역과 접촉하는 경우에 욕실 오염물을 분산하는 것일 수 있고, 이들의 기재 내로의 흡수를 증강시키는 것일 수 있다. 상기 계면활성제는 화장 제거, 일반적인 개인 세정, 경질면 세정, 악취 제어 등을 추가로 도와줄 수 있다. 아미노산계 계면활성제의 하나의 상업적인 예로는 일본 도쿄 소재의 Ajinomoto Corp.에 의해 Amisoft란 명칭으로 판매되고 있는 아실글루타메이트(acylglutamate)가 있다.
적합한 비이온성 계면활성제로는 프로필렌글리콜과 프로필렌 옥사이드의 축합에 의해 형성된 소수성(친유성) 폴리옥시알킬렌 염기와 에틸렌 옥사이드의 축합 산물을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이 화합물들의 소수성 부분은 적절하게는 이를 불수용성으로 만들기에 충분히 높은 분자량을 갖는다. 이러한 소수성 부분에 폴리옥시에틸렌 잔기를 부가하면 전체적으로 분자의 수용성이 증가하고, 폴리옥시에틸렌 함량이 축합 산물의 총 중량의 약 50%가 되는 지점까지 상기 산물의 액체 특성이 보유된다. 이러한 유형의 화합물의 예로는 시판중인 플루로닉(Pluronic) 계면활성제(BASF Wyandotte Corp.), 특히 폴리옥시프로필렌 에테르의 분자량이 약 1500-3000이고 폴리옥시에틸렌 함량이 상기 분자량의 약 35 내지 55중량%인 계면활성제, 즉 플루로닉 L-62를 들 수 있다.
기타 유용한 비이온성 계면활성제로는 알코올 1몰 당 2 내지 50몰의 에틸렌 옥사이드와 C8-C22 알킬 알코올의 축합 산물들을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 이러한 유형의 화합물의 예로는 알코올 1몰 당 3 내지 50몰의 에틸렌 옥사이드와 C11-C15 2차 알킬 알코올의 축합 산물들을 들 수 있으며, 상기 축합 산물들은 Olin Chemicals로부터의 Poly-Tergent SLF 시리즈, 또는 Union Carbide로부터의 TERGITOL® 시리즈; 즉 약 7몰의 에틸렌옥사이드를 C12-C15 알칸올과 축합함으로써 형성된 TERGITOL® 25-L-7로서 상업적으로 이용 가능하다.
본 발명의 습윤 조성물에서 이용할 수 있는 기타 비이온성 계면활성제로는 (노닐페녹시)폴리옥시에틸렌 에테르와 같은 C6-C12 알킬 페놀의 에틸렌 옥사이드 에스테르를 들 수 있다. 약 8 내지 12몰의 에틸렌 옥사이드를 노닐페놀과 축합함으로써 제조된 에스테르, 즉 IGEPAL® CO 시리즈(GAF Corp.)가 특히 유용하다.
추가적인 비이온성 계면활성제(표면 활성제로도 지칭됨)로는 덱스트로스(D-글루코오스)와 직쇄 또는 분지쇄 알코올과의 축합 산물로서 유래한, 알킬 폴리글리코시드(APG)류를 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다. 상기 계면활성제의 글리코시드 부분은 높은 히드록실 밀도를 갖는 친수성 물질을 제공하며, 상기 친수성 물질은 수용성을 증강시킨다. 부가적으로, 상기 글리코시드의 아세탈 결합의 고유 안정성은 알칼리 시스템에서 화학적 안정성을 제공한다. 추가로, 몇몇 비이온성 표면 활성제와는 달리, 알킬 폴리글리코시드는 흐림점(cloud point)을 갖고 있지 않아서, 당업자가 향료성 물질(hydrotrope) 없이 제형화할 수 있게 하며, 이들은 매우 온화할 뿐만 아니라, 용이하게 생분해 가능한 비이온성 계면활성제이다. 이러한 부류의 계면활성제는 APG-300, APG-350, APG-500 및 APG-500이란 상표명으로 Horizon Chemical로부터 이용 가능하다.
부가적인 비이온성 계면활성제로는 라우릴 글리코시드(독일 Cognis로부터 이용 가능한 Plantacare® 1200 UP) 및 PEG-7 글리세릴 코코에이트(뉴저지주 에디슨 소재의 Croda로부터 이용 가능한 GlyceroxTM HE)를 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
적합한 양쪽성 계면활성제로는 미리스트아미도프로필 PG-디모늄 클로라이드 포스페이트 및 물(뉴저지주 에디슨 소재의 Croda로부터 이용 가능한 ArlasilkTM 인지질 PTM), 및 리놀레아미도프로필 PG-디모늄 클로라이드 포스페이트, 프로필렌, 및 물(뉴저지주 에디슨 소재의 Croda로부터 이용 가능한 ArlasilkTM 인지질 EFA)을 들 수 있지만, 이에 제한되지 않는다.
실리콘은 다른 부류의 순수한 형태로 이용 가능하거나 마이크로유화액, 매크로유화액 등으로서 이용 가능한 다른 부류의 습윤제이다. 하나의 예시적인 비이온성 계면활성제 그룹은 실리콘-글리콜 공중합체다. 이들 계면활성제는 디메틸폴리실록산올의 유리 히드록실기에 폴리(저급)알킬렌옥시 쇄를 부가함으로써 제조되고, Dow Corning 190 및 193 계면활성제(CTFA 명칭: 디메티콘 코폴리올)로서 Dow Corning Corp로부터 이용 가능하다. 이들 계면활성제는 기타 계면활성제에 의해 생성된 포말을 제어하기 위해 용매로서 사용된 임의의 휘발성 실리콘류의 유무에 따라 기능을 하며, 또한 금속성, 세라믹 및 유리 표면에 광택을 부여한다.
피부연화제(Emollients)
본 발명의 습윤 조성물은 또한 1종 이상의 피부연화제를 함유할 수도 있다. 적합한 피부연화제로는 PEG 75 라놀린, 메틸 글루세트 20 벤조에이트, C12-C15 알킬 벤조에이트, 에톡실화 세틸 스테아릴 알코올, 프로필렌 글리콜, 글리세린, 소르비톨, 람벤트(Lambent) 왁스 WS-L, 람벤트 WD-F으로 시판되는 베타인 제품, 세티올(Cetiol) HE (Henkel Corp.), 글루캄(Glucam) P20 (Amerchol), 폴리옥스(Polyox) WSR N-10(유니온 카바이드), 폴리옥스 WSR N-3000(유니온 카바이드), 루비쿼트(Luviquat)(BASF), 핀솔브(Finsolv) SLB 101 (Finetex Corp.), 밍크유, 알란토인, 스테아릴 알코올 , 에스톨(Estol) 1517 (Unichema), 및 핀솔브 SLB 201 (Finetex Corp.)로 시판되는 제품을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다.
피부연화제는 또한 습윤 조성물로의 습윤 이전 또는 이후에 용품의 표면에 적용될 수 있다. 이러한 피부연화제는 습윤 조성물에 불용성일 수도 있고 힘에 노출될 때를 제외하고는 고정적일 수 있다. 예를 들면, 바셀린계 피부연화제는 일정 패턴으로 한 표면에 적용될 수 있고, 그 후 나머지 표면이 습윤되어 티슈를 포화시킨다. 이러한 제품은 세정 표면 및 대향하는 피부 처리 표면을 제공할 수 있다.
상기 제품들 및 다른 제품들 중의 피부연화제 조성물은 가소성 또는 유체 피부연화제, 예를 들면 1종 이상의 액체 탄화수소(예, 바셀린), 광물유 등, 식물성 및 동물성 지방(예, 라놀린, 인지질 및 그들의 유도체) 및/또는 실리콘 물질, 예를 들면 1999년 4월 6일에 Osborn, III 등에게 특허허여된 미국특허제5,891,126호에 개시된 폴리실록산 피부연화제를 비롯한 1종 이상의 알킬 치환된 폴리실록산 중합체를 포함할 수 있다. 임의적으로, 친수성 계면활성제는 코팅된 표면의 습윤성을 개선시키기 위하여 소성 피부연화제와 조합될 수도 있다. 본 발명의 일부 실시예에서는, 액상 탄화수소 피부연화제 및/또는 알킬 치환된 폴리실록산 중합체가 지방산 또는 지방 알코올로부터 유도된 1종 이상의 지방산 에스테르 피부연화제와 배합 또는 조합될 수도 있을 것으로 간주된다.
본 발명의 일 실시예에서, 피부연화제 물질은 피부연화제 배합물의 형태이다. 적절하게는, 피부연화제 배합물은 1종 이상의 액체 탄화수소(예, 바셀린), 광물유 등, 식물성 및 동물성 지방(예면, 라놀린, 인지질 및 그들의 유도체)와 실리콘 물질, 예를 들면 1종 이상의 알킬 치환된 폴리실록산 중합체의 혼합물을 포함한다. 보다 적절하게는, 피부연화제 배합물은 액체 탄화수소(예, 바셀린)의 디메티콘과의 또는 디메티콘 및 다른 알킬 치환된 폴리실록산 중합체와의 혼합물을 포함한다. 본 발명의 일부 실시예에서는, 액체 탄화수소 피부연화제 및/또는 알킬 치환된 폴리실록산 중합체의 배합물이 지방산 또는 지방 알코올로부터 유도된 1종 이상의 지방산 에스테르 피부연화제와 배합될 수 있을 것으로 간주된다. Standamul HE(뉴저지주 호보켄 소재의 Henkel Corp.)로서 입수가능한 PEG-7 글리세릴 코코에이트도 또한 고려될 수 있다.
본 발명의 습윤 조성물에 유용한 수용성의 자가유화 피부연화제 오일은 1987년 9월 1일에 Smith 등에 특허허여된 미국특허제4,690,821호(본 명세서에서 참고문헌으로 인용됨)에 개시된 바와 같이, 폴리옥시알콕실화 라놀린 및 폴리옥시알콕실화 지방 알코올을 포함한다. 폴리옥시알콕시 사슬은 적절하게는 혼합된 프로필렌옥시 및 에틸렌옥시 단위를 포함하게 된다. 라놀린 유도체는 전형적으로는 약 20-70개의 상기한 저급-알콕시 단위를 갖는 반면, C12-C20 지방 알코올은 약 8-15개의 저급-알킬 단위로부터 유도체화되게 된다. 이러한 유용한 한 라놀린 유도체는 Lanexol AWS(PPG-12-PEG-50, Croda, Inc., 뉴욕주 뉴욕)이다. 유용한 폴리(15-20) C2-C3-알콕실레이트는 Procetyl AWS(Croda, Inc.)로서 공지된 PPG-5-Ceteth-20이다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 피부연화제 물질은, 만약 있다면, 습윤 조성물의 바람직하지 못한 촉각 특성을 감소시킨다. 예를 들면, 디메티콘을 비롯한 피부연화제 물질은 습윤 조성물 중의 이온 감응성 결합제 또는 다른 성분들에 의해 야기되는 점착성 수준을 감소시킬 수 있어서, 점착방지제로서 제공된다.
적절하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 25중량% 미만의 피부연화제를 함유한다. 보다 구체적으로는, 습윤 조성물은 약 5중량% 미만, 가장 구체적으로는 약 2중량% 미만의 피부연화제를 포함할 수도 있다. 더욱 적절하게는, 습윤 조성물은 약 0.01중량% 내지 약 8중량%의 피부연화제를 함유할 수도 있다. 더욱 더 적절하게는, 습윤 조성물은 약 0.2중량% 내지 약 2중량%의 피부연화제를 함유할 수도 있다.
일 실시예에서, 본 발명의 습윤 조성물 및/또는 예비 습윤된 티슈는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되는, 1985년 12월 17일에 Smith 등에 특허허여된 미국특허제4,559,157호에 개시되어 있는 바와 같이, 1종 이상의 다가 알코올 피부연화제 및 1종 이상의 유기 수용성 세제를 포함하는 수성상 중에 분산된 1종 이상의 피부연화제 왁스 가용화제 및 1종 이상의 피부연화제 오일을 함유하는 오일상을 포함하는 수중유 에멀젼을 포함한다.
향료(Fragrances)
각종 향료가 본 발명의 습윤 조성물에 사용될 수 있다. 적절하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 2중량% 미만의 향료를 함유한다. 더욱 적절하게는, 습윤 조성물은 약 0.01중량% 내지 약 1중량%의 향료를 함유한다. 더욱 더 적절하게는, 습윤 조성물은 약 0.01중량% 내지 약 0.05중량%의 향료를 함유한다.
향료 가용화제(Fragrance Solubilizers)
추가로, 각종 향료 가용화제가 본 발명의 습윤 조성물에 사용될 수 있다. 적합한 향료 가용화제로는 폴리소르베이트 20, 프로필렌 글리콜, 에탄올, 이소프로판올, 디에틸렌 글리콜 모노에틸 에테르, 디프로필렌 글리콜, 디에틸 프탈레이트, 트리에틸 시트레이트, 아머록솔(Ameroxol) OE-2(Amerchol Corp.), Brij 78 및 Brij 98 (ICI Surfactants), Arlasolve 200 (ICI Surfactants), Calfax 16L-35 (Pilot Chemical Co.), Capmul POE-S (Abitec Corp.), Finsolv (SUBSTANTIAL)(파인텍스) 등을 들 수 있지만, 이들로 제한되지는 않는다. 적절하게는, 습윤 조성물은 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 2중량% 미만의 향료 가용화제를 함유한다. 더욱 적절하게는, 습윤 조성물은 약 0.01중량% 내지 약 1중량%의 향료 가용화제를 함유한다. 더욱 더 적절하게는, 습윤 조성물은 약 0.01중량% 내지 약 0.05중량%의 향료 가용화제를 함유한다.
비록 하나 이상의 상술한 구성성분들로부터 형성된 다양한 습윤 조성물들이 본 발명의 습식 티슈와 함께 사용될 수 있을지라도, 일 실시예에서 상기 습윤 조성물은 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 하기 구성성분들(상기 습윤 조성물의 중량%로 나타냄)을 포함한다:
습윤 조성물 구성성분들
습윤 조성물 구성성분: 무게(중량%):
탈염수 약 86 내지 약 98
불용화제 벤조산 및 이의 염류 및 다양성자산 및 이의 염류(2.5 초과의 비율) 약 0.5 내지 약 2
보존제 최대 2
계면활성제 최대 2
연화제 최대 1
향료 최대 0.3
향료 가용화제 최대 0.5
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 습윤 조성물은 하기 표 2에 나타낸 바와 같이 하기 구성성분들(상기 습윤 조성물의 중량%로 나타냄)을 포함한다:
습윤 조성물 구성성분들
습윤 조성물 구성성분의 부류: 특정 습윤 조성물 구성성분:
구성성분
명칭:
무게(중량%):
비히클 탈염수 약 86 내지 약 98
불용화제 벤조산 및 이의 염류 및 다양성자산 및 이의 염류(2.5 초과의 비율) 약 0.5 내지 약 2
보존제 메틸이소티아졸리논 Neolone 950(펜실베니아주 필라델피아 소재의 Rohm and Haas) 최대 2
계면활성제 리놀레아미도프로필 PG-디모늄 클로라이드 포스페이트, 프로필렌, 및 물 ArlasilkTM 인지질 EFA(뉴저지주 에디슨 소재의 Croda) 최대 2
피부연화제 프로필렌 글리콜 최대 1
향료 향료 Dragoco 0/708768(미네소타주 로즈빌 소재의 Dragoco) 최대 0.3
향료 가용화제 폴리소르베이트 20 Glennsurf L20(미네소타주 세인트폴 소재의 Glenn Corp.) 최대 0.5
본 발명의 다른 실시예에서, 상기 습윤 조성물은 하기 표 3에 나타낸 바와 같이 하기 구성성분들(상기 습윤 조성물의 중량%로 나타냄)을 포함한다:
예시적인 습윤 조성물
습윤 조성물 구성성분의 부류: 특정 습윤 조성물 구성성분: 구성성분
명칭: 		무게(중량%):
비히클 탈염수 약 97.3
불용화제 벤조산 및 이의 염류 및 다양성자산 및 이의 염류(2.5 초과의 비율) 약 1.2
보존제 메틸이소티아졸리논 Neolone 950(펜실베니아주 필라델피아 소재의 Rohm and Haas) 약 0.1
계면활성제 ArlasilkTM 인지질 EFA(뉴저지주 에디슨 소재의 Croda Inc.) CS22/ECS 22P 약 0.5
피부연화제 프로필렌 글리콜 약 0.5
향료 향료 Dragoco 0/708768 약 0.1
향료 가용화제 폴리소르베이트 20 Glennsurf L20 약 0.3
본 발명의 상술한 습윤 조성물들은 후술한 유발가능 결합제 조성물들 중 임의의 하나와 함께 사용될 수 있는 것으로 인지되어야 한다. 게다가, 본 발명의 상술한 습윤 조성물들은 통상적인 결합제 조성물을 포함한 임의의 기타 결합제 조성물에 사용될 수 있거나, 분산성이든 분산성이 아니든 임의의 공지된 섬유성 또는 흡수성 기재와 함께 사용될 수 있다.
강도 특성
본 발명의 일 실시예에서, 습식 티슈는 표 2의 상술한 습윤 조성물 및 에어레이드 섬유성 물질을 이용하여 제조되며, 상기 에어레이드 섬유성 물질은 약 75중량%의 표백 크래프트 섬유(bleached kraft fiber) 및 25중량%의 임의의 상술한 이온 감응성 또는 유발가능 결합제 조성물들을 포함하며, 여기서 중량 비율은 건식 부직포의 총 중량에 기초한다. 이러한 실시예에서 건식 부직포의 중량에 대한 상기 부직포에 첨가된 습윤 조성물의 양은 적절하게는 약 180중량% 내지 약 240중량% 범위이다.
본 발명의 또 다른 실시예에서, 습식 티슈는 표 1의 상술한 습윤 조성물 및 에어레이드 섬유성 물질을 이용하여 제조되며, 상기 에어레이드 섬유성 물질은 80중량%의 연질 목재 섬유 및 20중량%의 이온 감응성 결합제를 포함한다. 이러한 실시예에서 건식 부직포의 중량에 대한 상기 부직포에 첨가된 습윤 조성물의 양은 적절하게는 약 180% 내지 약 240중량%이다. 본 발명의 또 다른 실시예에서, 습식 티슈는 표 1의 상술한 습윤 조성물 및 에어레이드 섬유성 물질을 이용하여 제조되며, 상기 에어레이드 섬유성 물질은 90중량%의 연질 목재 섬유 및 10중량%의 이온 감응성 결합제를 포함한다. 이러한 실시예에서 건식 부직포의 중량에 대한 상기 부직포에 첨가된 습윤 조성물의 양은 적절하게는 약 180% 내지 약 240중량% 범위이다.
적절하게는, 본 발명의 습식 티슈는, 3개 이상의 작용기를 갖는 다양성자산류를 0.5중량% 이상 함유하고 상기 다양성자산에 대한 벤조산의 비율이 2.5 초과가 되는 양으로 벤조산을 함유하는 10% 내지 400중량%의 습식 티슈 용액에 침지하는 경우에 적어도 100g/인치(적어도 150g/인치를 포함하고, 200g/인치를 포함하고, 250g/인치를 포함함)의 사용시 습식 인장 강도를 가지며, 최대 200ppm 농도의 Ca2 + 및/또는 Mg2 +를 함유한 연수 또는 경수에 24시간 이하 동안 침지한 이후, 적절하게는 약 1시간 이후에 30g/인치 미만의 인장 강도를 갖는다.
더욱 적절하게는, 본 발명의 습식 티슈는, 3개 이상의 작용기를 갖는 다양성자산류를 0.5중량% 이상 함유하고 상기 다양성자산에 대한 벤조산의 비율이 2.5 초과가 되는 양으로 벤조산을 함유하는 10% 내지 400중량%의 습식 티슈 용액에 침지하는 경우에 적어도 300g/인치의 사용시 기계 방향("MD") 습식 인장 강도를 가지며, 최대 200ppm 농도의 Ca2 + 및/또는 Mg2 +를 함유한 연수 또는 경수에 24시간 이하 동안 침지한 이후, 적절하게는 약 1시간 이후에 75g/인치 미만의 인장 강도를 갖는다.
몇몇 실시예에서, 이 같은 티슈는 250g/인치 초과의 MD 습식 인장 강도 값을 가질 수 있으며, 침지 이후에는 100g/인치 정도, 더욱 구체적으로 약 80g/인치 이하, 및 가장 구체적으로 약 50g/인치 이하의 값(전형적으로, 약 1시간 침지 이후; 본원에서 분산성으로도 지칭됨)을 갖는다.
가장 적절하게는, 본 발명의 습식 티슈는, 3개 이상의 작용기를 갖는 다양성자산류를 0.5중량% 이상 함유하고 상기 다양성자산에 대한 벤조산의 비율이 2.5 초과가 되는 양으로 벤조산을 함유하는 10% 내지 400중량%의 습식 티슈 용액에 침지하는 경우에 300g/인치 초과의 사용시 습식 인장 강도, 예를 들어 400g/인치 이상, 450g/인치 이상, 500g/인치 이상 또는 600g/인치 이상의 사용시 습식 인장 강도를 가지며, 최대 200ppm 농도의 Ca2 + 및/또는 Mg2 +를 함유한 연수 또는 경수에 24시간 이하 동안 침지한 이후, 적절하게는 약 1시간 이후에 30g/인치 미만의 인장 강도를 갖는다.
수세식 습식 티슈보다 높은 평량을 갖는 제품들은 상대적으로 높은 습식 인장 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 예비 습윤된 수건 또는 단단한 표면 세정 티슈와 같은 제품은 70gsm 이상의 평량, 예를 들어 약 80gsm 내지 약 150gsm의 평량을 가질 수 있다. 이 같은 제품들은 500g/인치 초과의 가로 방향 습식 인장 강도("CDWT") 값을 가질 수 있으며, 침지 이후에는 약 150g/인치 이하, 더욱 구체적으로 약 100g/인치 이하 및 가장 구체적으로 약 50g/인치 이하의 값을 가질 수 있다.
이온 유발가능 양이온 중합체 조성물
본원에서 설명되는 티슈의 습윤 조성물은 이온 유발가능 양이온 중합체, 예컨대 최대 4개의 탄소 길이의 알킬 측쇄 크기를 갖는 1종 이상의 소수성 비닐 단량체와 비닐-작용기 양이온 단량체의 중합 산물에 사용될 수도 있다. 하나의 특히 적합한 실시예에서, 상기 이온 유발가능 양이온 중합체는 무작위적 방식으로 혼입된 최대 4개의 탄소 길이의 알킬 측쇄 크기를 갖는 1종 이상의 소수성 비닐 단량체와 비닐-작용기 양이온 단량체의 중합 산물이다. 추가로, 4개의 탄소 또는 그 이상의 직쇄 또는 분지쇄 알킬기, 알킬 히드록시, 폴리옥시알킬렌 또는 다른 관능기를 갖는 소량의 다른 비닐 단량체가 사용될 수 있다. 이온 유발가능 양이온 중합체는 티슈, 에어레이드 펄프, 및 다른 부직포 웹 용 접착제로서 기능하며, 3개 이상의 작용기를 가지는 적어도 하나의 다양성자산 및 벤조산을 포함하는 용액에서 충분한 사용시의 강도(일반적으로 > 300g/in.)를 제공한다. 부직포 웹은 또한 수돗물(금속 이온으로 최대 200ppm의 경수를 포함함) 중에서 분산성이어서, 24시간 이내 또는 그 전에 그의 습윤 강도의 대부분을 상실한다(< 30-75g/in.).
이온 유발가능 양이온 중합체에 대한 일반식을 하기 나타낸다:
Figure pct00001
상기 식 중, x = 1 내지 약 15몰%, y = 약 60 내지 약 99몰%, 및 z = 0 내지 약 30몰%이고, Q는 C1-C4 알킬 암모늄, 4차 C1-C4 알킬 암모늄 및 벤질 암모늄으로부터 선택되고, Z는 --O--, --COO--, --OOC--, --CONH--, 및 --NHCO--로부터 선택되고, R1, R2, R3은 독립적으로 수소 및 메틸로부터 선택되고, R4는 메틸 및 에틸로부터 선택되고, 그리고 R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌, 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다. 비닐-작용기 양이온 단량체는 적절하게는 [2-(아크릴옥시)에틸] 트리메틸 암모늄 클로라이드(ADAMQUAT); [2-(메타크릴옥시)에틸] 트리메틸 암모늄 클로라이드(MADQUAT); (3-아크릴아미도프로필) 트리메틸 암모늄 클로라이드; N,N-디알릴디메틸 암모늄 클로라이드; [2-(아크릴옥시)에틸] 디메틸벤질 암모늄 클로라이드; [2-(메타크릴옥시)에틸] 디메틸벤질 암모늄 클로라이드; [2-(아크릴옥시)에틸] 디메틸 암모늄 클로라이드; [2-(메타크릴옥시)에틸] 디메틸벤질 암모늄 클로라이드를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 전구체 단량체, 예를 들면 비닐피리딘, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트, 및 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트도 또한 가능하고, 이들은 중합되고 중합-후 반응을 통해 4차화될 수 있다. 상이한 반대-이온을 제공하는 단량체 또는 4차화(quaternization) 시약, 예를 들면 브롬화물, 요오드화물 또는 메틸 술페이트도 또한 유용하다. 소수성 비닐 단량체와 공중합될 수 있는 다른 비닐-작용기 양이온 단량체도 또한 본 발명에서 유용하다.
이온 감응성 양이온 중합체에 사용하기에 적절한 소수성 단량체는 분지쇄 또는 직쇄 C1-C18 알킬 비닐 에테르, 비닐 에스테르, 아크릴아미드, 아크릴레이트 및 양이온 단량체와 공중합될 수 있는 다른 단량체를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 본 명세서에서 사용된 단량체 메틸 아크릴레이트는 소수성 단량체인 것으로 간주된다. 메틸 아크릴레이트는 20℃에서 물 중에서 6g/100ml의 용해도를 갖는다.
하나의 특히 적절한 실시예에서, 결합제는 하기 구조식을 갖는 1종 이상의 알킬 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 양이온 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트의 중합 산물이다:
Figure pct00002
상기 식 중, x = 1 내지 약 15몰%, y = 약 60 내지 약 99몰%, 및 z = 0 내지 약 30몰%이고; R4는 메틸 및 에틸로부터 선택되고; R5는 수소, 메틸, 에틸, 부틸, 에틸헥실, 데실, 도데실, 히드록시에틸, 히드록시프로필, 폴리옥시에틸렌, 및 폴리옥시프로필렌으로부터 선택된다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에서, 이온 유발가능 중합체는 하기 구조식을 갖는다:
Figure pct00003
상기 식 중, x = 1 내지 약 15몰%, y = 약 85 내지 약 99몰%이고, R4는 C1-C4 알킬이다. 가장 바람직한 실시예에서는, R4가 메틸일 때, x = 3 내지 약 6몰%이고, y = 약 94 내지 약 97몰%이다.
이온 유발가능 양이온 중합체는 중합체의 궁극적인 용도에 따라 변하는 평균 분자량을 가질 수 있다. 이온 유발가능 양이온 중합체는 몰 당 약 10,000 내지 약 5,000,000그램 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다. 보다 구체적으로는, 이온 유발가능 양이온 중합체는 몰 당 약 25,000 내지 약 2,000,000그램 범위의 중량 평균 분자량, 또는 보다 구체적으로는 몰 당 약 200,000 내지 약 1,000,000그램 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다.
이온 유발가능 양이온 중합체는 각종 중합 방법에 따라 제조될 수도 있으며, 적절한 방법은 용액 중합 방법이다. 중합 방법에 적합한 용매는 저급 알코올, 예를 들면 메탄올, 에탄올 및 프로판올; 상기한 1종 이상의 저급 알코올과 물의 혼합 용매; 및 1종 이상의 저급 케톤, 예를 들면 아세톤 또는 메틸 에틸 케톤과 물의 혼합 용매를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다.
중합 방법에서, 임의의 유리 라디칼 중합 개시제가 사용될 수도 있다. 특정 개시제의 선택은 중합 온도, 용매 및 사용된 단량체를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 많은 인자들에 따라 변할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적합한 중합 개시제는 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 2,2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스(2-아미디노프로판)디히드로클로라이드, 2,2'-아조비스(N,N'-디메틸렌이소부틸아미딘), 과황산칼륨, 과황산암모늄, 및 수성 과산화수소를 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는다. 중합 개시제의 양은 적절하게는 존재하는 단량체의 총 중량을 기준으로 약 0.01 내지 5중량% 범위일 수 있다.
중합 온도는 중합 용매, 단량체 및 사용된 개시제에 따라 변할 수 있지만, 일반적으로는 약 20℃ 내지 약 90℃ 범위이다. 중합 시간은 일반적으로는 약 2 내지 약 8시간 범위이다.
상기한 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 수세가능한 및/또는 수세가능하지 않은 제품용 결합제 물질로서 사용될 수도 있다. 미국 전역에 걸쳐 수세가능한 제품 내 결합제 물질로서 효과적이기 위해서는, 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 안정적으로 남아있고, 건조 동안 또는 3개 이상의 작용기를 가지는 적어도 하나의 다양성자산 및 벤조산을 포함하는 비교적 고농도의 조성물에서 그들의 무결성을 유지하지만, 최대 약 200ppm 또는 그 이상의 2가 이온, 특히 칼슘 및 마그네슘을 함유하는 물 중에서는 가용성으로 된다. 적절하게는, 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은, 약 0.10중량% 내지 약 0.35중량%의 다양성자산(약 0.20중량% 내지 약 0.35중량%를 포함하고, 약 0.20중량%의 적어도 하나의 다양성자산을 포함함), 및 약 0.60중량% 내지 약 1.30중량%의 벤조산(약 0.8중량% 내지 약 1.30중량%를 포함하고, 0.8중량% 내지 약 1.2중량%를 포함하고, 약 0.8중량% 내지 약 1.1중량%를 포함하고, 약 0.8중량% 내지 약 1.0중량%의 벤조산을 포함함)을 함유하는 용액에서 불용성이다.
미국 화학 협회(the American Chemical Society)가 행한 연구에 기초하면, 미국 전역에 걸쳐 물 경도는 크게 변화하여, CaCO3 농도가 연수의 경우 거의 0으로부터 매우 경수의 경우 약 500ppm CaCO3 (약 200ppm Ca2 + 이온)까지의 범위에 달한다. 중합체 제형이 나라 전역(및 전세계)에 걸쳐 확실하게 분산성이도록 하기 위해서는, 상기 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 적절하게는 최대 50ppm Ca2 + 및/또는 Mg2 + 이온을 함유하는 물 중에서 가용성이다. 보다 적절하게는, 상기 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 최대 100ppm Ca2 + 및/또는 Mg2 + 이온을 함유하는 물 중에서 가용성이다. 더욱 더 적절하게는, 상기 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 최대 150ppm Ca2 + 및/또는 Mg2 + 이온을 함유하는 물 중에서 가용성이다. 더욱 더 적절하게는, 상기 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 적절하게는 최대 200ppm Ca2+ 및/또는 Mg2+ 이온을 함유하는 물 중에서 가용성이다.
보조-결합제 중합체
상기한 바와 같이, 양이온 중합체 제형은 단일의 유발가능 양이온 중합체 또는 적어도 하나가 유발가능 중합체인 2종 이상의 상이한 중합체들의 혼합물로부터 형성된다. 제2 중합체는 보조-결합제 중합체일 수 있다. 보조-결합제 중합체는 유발가능 양이온 중합체와 조합될 때 보조-결합제 중합체가 적절하게는 유발가능 양이온 중합체 중에 대부분 분산되도록, 즉 유발가능 양이온 중합체가 적절하게는 연속상이고 보조-결합제 중합체가 적절하게는 불연속 상이도록 하는 양 및 유형의 것이다. 적절하게는, 보조-결합제 중합체는 또한 몇가지의 추가적인 결정기준을 충족시킬 수 있다. 예를 들면, 보조-결합제 중합체는 유리 전이 온도, 즉 이온 유발가능 양이온 중합체의 유리 전이 온도보다 더 낮은 Tg를 가질 수 있다. 게다가 또는 다르게는, 보조-결합제 중합체는 물 중에 불용성일 수 있거나, 또는 이온 유발가능 양이온 중합체의 전단 점도를 감소시킬 수 있다. 보조-결합제는 유발가능 중합체의 고체 질량에 대해 약 45% 이하, 구체적으로는 약 30% 이하, 보다 구체적으로는 약 20% 이하, 더욱 더 구체적으로는 약 15% 이하, 및 가장 구체적으로는 약 10% 이하의 양으로 존재할 수 있으며, 예시적인 범위는 약 1% 내지 약 45%, 또는 약 25% 내지 약 35%, 뿐만 아니라 약 1% 내지 약 20% 또는 약 5% 내지 약 25%이다. 존재하는 보조-결합제의 양은 수불용성 결합 또는 필름을 형성할 수 있는 잠재력을 갖는 보조-결합제의 경우, 보조-결합제가 처리된 기재의 분산성을 위태롭게 하는 충분히 가교결합된 또는 불용성 결합을 생성시킬 수 없는 불연속 상을 유지하도록 충분히 낮아야 한다.
필수적이지는 않지만 적절하게는, 보조-결합제는 이온 유발가능 양이온 중합체와 조합될 때 이온 유발가능 양이온 중합체 및 보조-결합제 중합체가 분무가능할 정도로 이온 유발가능 양이온 중합체의 전단 점도를 감소시키게 된다. “분무가능”하다는 것은 중합체가 분무에 의해 부직포 기재에 적용될 수 있으며, 기재 전체에 걸친 중합체의 분포 및 중합체의 기재 내로의 침투가 중합체 제형이 기재에 균일하게 적용되도록 하는 것을 의미한다.
몇몇 실시예에서, 이온 유발가능 양이온 중합체 및 보조 결합제 중합체의 혼합물은 이들이 적용된 기재의 강성도를 이온 유발가능 양이온 중합체만을 갖는 기재와 비교할때 감소시킬 수 있다.
보조-결합제 중합체는 중합체의 궁극적인 용도에 따라 변하는 평균 분자량을 가질 수 있다. 적절하게는, 보조-결합제 중합체는 몰 당 약 500,000 내지 약 200,000,000그램 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다. 보다 적절하게는, 보조-결합제 중합체는 몰 당 약 500,000 내지 약 100,000,000그램 범위의 중량 평균 분자량을 갖는다.
보조-결합제 중합체는 에멀젼 라텍스 형태일 수 있다. 상기 라텍스 에멀젼에 사용된 계면활성제 시스템은 이온 유발가능 양이온 중합체의 분산성을 실질적으로 방해하지 않도록 하는 것이어야 한다. 그러므로, 약하게 음이온성, 비이온성 또는 양이온 라텍스가 본 발명에 유용할 수 있다. 한 실시예에서, 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 약 55 내지 약 95중량%의 이온 유발가능 양이온 중합체 및 약 5 내지 약 45중량%의 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)를 포함한다. 보다 적절하게는, 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 약 75중량%의 이온 유발가능 양이온 중합체 및 약 25중량%의 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)를 포함한다. 특히 적절한 비-가교결합 폴리(에틸렌-비닐 아세테이트)는 미국 뉴저지주 브리지워터의 National Starch and Chemical Co.로부터 입수가능한 Dur-O-Set® RB이다.
라텍스 보조-결합제 또는 임의의 잠재적으로 가교결합성 보조-결합제가 사용될 때, 라텍스는 섬유상 기재와 함께 결합하여 물품의 분산성을 방해하는 실질적인 수불용성 결합을 형성하지 않도록 해야 한다. 따라서, 라텍스는 N-메틸올-아크릴아미드(NMA)와 같은 가교결합제가 없거나, 또는 가교결합제용 촉매가 없거나 또는 둘 모두 없을 수 있다. 다르게는, 용품이 보통의 가교결합 온도로까지 가열될 때조차도 가교결합이 손상되도록 가교결합제를 방해하거나 또는 촉매를 방해하는 억제제가 첨가될 수 있다. 이러한 억제제는 유리 라디칼 스캐빈저, 메틸 히드로퀴논, t-부틸카테콜, pH 조절제, 예를 들면 수산화칼륨 등을 포함할 수 있다. 일부 라텍스 가교결합제, 예를 들면 N-메틸올-아크릴아미드(NMA)의 경우, 예를 들면 8 또는 그 이상의 pH와 같은 상승된 pH가 보통의 가교결합 온도(예를 들면, 약 130℃ 이상)에서 가교결합을 방해할 수 있다. 또한 다르게는, 라텍스 보조-결합제를 포함하는 물품은 가교결합이 일어나는 온도 범위 이하의 온도로 유지될 수 있어, 가교결합제의 존재가 가교결합을 가져오지 않거나, 또는 가교결합도가 용품의 분산성이 위태롭게 되지 않도록 충분히 낮게 유지된다. 또한 다르게는, 가교결합성 라텍스의 양은 가교결합의 경우에서조차도 용품이 분산성으로 남아있도록 역가 수준 이하로 유지될 수 있다. 예를 들면, 이온 감응성 결합제 중의 별개의 입자들로 분산된 소량의 가교결합성 라텍스는 완전히 가교결합될 때조차도 분산성을 허용할 수 있다. 후자의 실시예의 경우, 라텍스의 양은 20중량% 미만, 보다 구체적으로는 이온 감응성 결합제에 대해 15중량% 미만일 수 있다.
라텍스 화합물은, 가교결합성이거나 또는 그렇지 않거나, 보조-결합제를 필요로 하지 않는다. 유용한 비-가교결합 라텍스 에멀젼이 그 안에 분산된 성공적인 이온 감응성 결합제 필름의 SEM 현미경사진은 라텍스 보조-결합제 입자들이 이온 감응성 결합제 중에서 별개의 실체로서 유지되어, 가능하게는 부분적으로는 충전제 물질로 사용될 수 있음을 보여주었다. 임의적으로는 첨가된 계면활성제/분산제를 포함하는, 유발가능 결합제 중의 분산된 무기질 또는 입상 충전제를 비롯하여 다른 물질들이 유사한 역할을 제공할 수 있을 것으로 생각된다. 예를 들면, 일 실시예에서, 약 0.4μm 입자들을 갖는 스티렌/디비닐벤젠 공중합체인 미국 뉴저지주 피스캐터웨이의 Presperse, Inc.로부터의 이유동성 Ganzpearl PS-8F 입자는 유발가능 결합제의 기계적, 촉각적, 및 광학적 특성을 개질시키기 위하여 약 2 내지 10중량%의 양으로 유발가능 결합제 중에 분산될 수 있다. 다른 충전제 유사 접근법은 금속, 유리, 탄소, 무기질, 석영 및/또는 플라스틱, 예를 들면 아크릴계 또는 페놀계의 미립자, 미소구 또는 마이크로비드(microbead) 및 그들의 내부 내에 밀봉된 불활성 기체상 대기를 갖는 중공 입자를 포함할 수 있다. 예로는, 가열될 때 실질적으로 팽창되는 스웨덴의 Expancel로부터의 EXPANCEL 페놀계 미소구, 또는 미국 펜실베니아주의 PQ Corporation으로부터 입수가능한 PM 6545로 공지된 아크릴계 미소구를 들 수 있다. 유발가능 결합제 중에 용해된 CO2를 비롯한 발포제는 유발가능 결합제의 매트릭스 중의 기체 버블로서 도움이 되는 불연속성을 제공하여, 유발가능 결합제 중의 분산된 기체상이 보조-결합제로 사용될 수 있게 할 수 있다. 일반적으로, 결합제와 혼화성이지 않는 임의의 상용성 물질, 특히 그 자신의 접착성 또는 결합성을 갖는 것은, 이들이 제품의 수분산성을 방해하는 방식으로 섬유들을 연결시키는 실질적인 공유 결합을 부여하는 상태로 제공되지 않는 경우, 보조-결합제로서 사용될 수 있다. 그러나, 추가적인 이점들, 예를 들면 감소된 스프레이 점도도 또한 제공하는 물질이 특히 적절할 수 있다. 접착성 보조-결합제, 예를 들면 가교결합제를 함유하지 않거나 또는 감소된 양의 가교결합제를 함유하는 라텍스는 승온에서의 건조를 비롯한 광범위의 가공처리 조건에 걸쳐 양호한 결과를 제공하는데 있어서, 특히 도움이 되는 것으로 밝혀졌다.
보조-결합제 중합체는 결합제 혼합물의 적용 후에 기재의 습윤성을 개선시키는 표면 활성 화합물을 포함할 수 있다. 유발가능 중합체 제형으로 처리된 건조 기재의 습윤성은, 유발가능 중합체 제형의 소수성 부분이 건조 동안에 공기 상을 향해 선택적으로 배향되게 될 수 있어, 계면활성제가 습윤 조성물에 첨가되지 않는 경우 습윤 조성물이 나중에 적용될 때 습윤되기 어려울 수 있는 소수성 표면을 생성시키기 때문에 일부 실시예에서 문제가 될 수 있다. 보조-결합제 중합체 중의 계면활성제 또는 다른 표면 활성 성분들은 유발가능 중합체 제형으로 처리된 건조된 기재의 습윤성을 개선시킬 수 있다. 보조-결합제 중합체 중의 계면활성제는 유발가능 중합체 제형을 상당히 방해하지 않아야 한다. 따라서, 결합제는 계면활성제가 존재할 때 예비 습윤된 티슈 중에서 양호한 일체성 및 촉각적 특성을 유지해야 한다.
한 실시예에서, 효과적인 보조-결합제 중합체는 이온 유발가능 양이온 중합체 제형의 일부를 대신하여, 보조-결합제 중합체가 결여되어 있고 이온 유발가능 양이온 중합체 제형을 주어진 인장 강도를 달성하기에 충분한 수준으로 포함하는, 다른 면에서는 동일한 예비 습윤 티슈에 비하여, 보다 낮은 강성도, 보다 양호한 촉각적 특성(예를 들면, 윤활성 또는 매끈매끈함), 또는 감소된 비용 중 적어도 하나를 갖는 예비 습윤 티슈에서 주어진 강도 수준이 달성될 수 있게 한다.
분산성 제품 분야에 공지된 기타 보조-결합제 중합체는 본 발명에서 벗어나지 않고 사용될 수도 있다. 이러한 적절한 보조-결합제 중합체는 예를 들면, 본원과 일치하는 정도까지 본원에서 참고로 인용되고, Kimberly-Clark에 양도된 미국특허 제7,157,389호에 개시되어 있다.
결합제 제형 및 이를 함유하는 직물
이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 결합제로서 사용될 수 있다. 유발가능 결합제 제형은 임의의 섬유 기재에 적용될 수 있다. 결합제는 수분산성 제품 중에 사용하기 특히 적합하다. 적합한 섬유 기재의 예로는 부직포 및 직물을 들 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다. 많은 실시예에서, 특히 개인 위생 제품에서, 바람직한 기재는 부직포 직물이다. 본 명세서에서 사용된 용어 "부직포 직물"은 매트-유사 방식으로 무작위로 배열된 개별 섬유 또는 필라멘트의 구조를 갖는 직물을 말한다(종이 포함). 부직포는 에어레잉 방법, 습식 레잉 방법, 수력엉킴 방법, 스테이플 섬유 카딩 및 본딩, 및 용액 방사를 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 각종 방법으로부터 제조될 수 있다.
유발가능 결합제 조성물은 임의의 공지된 적용 방법에 의해 섬유 기재에 적용될 수 있다. 결합제 물질을 적용하는데 적합한 방법은 인쇄, 분무, 정전 분무, 코팅, 플러디드 닙(flooded nip), 계량 프레스 롤, 함침 또는 임의의 다른 기술에 의한 것을 들 수 있지만, 이들로 한정되는 것은 아니다. 결합제 조성물의 양을 계량하여 섬유 기재 내에 균일하게 분배시키거나 또는 섬유 기재 내에서 불균일하게 분배될 수 있다. 결합제 조성물은 전체 섬유 기재에 걸쳐 분배될 수 있거나, 또는 작은 다수의 가깝게 이격된 영역들 내에 분배될 수 있다. 대부분의 실시예에서는, 결합제 조성물의 균일한 분배가 바람직하다.
섬유 기재로의 용이한 적용을 위해, 유발가능 결합제를 물 중에 또는 비수성 용매, 예를 들면 메탄올, 에탄올, 아세톤 등 중에 용해시킬 수 있으며, 물이 바람직한 용매이다. 용매 중에 용해된 결합제의 양은 사용된 중합체 및 직물 용도에 따라 변할 수 있다. 적절하게는, 결합제 용액은 결합제 조성물 고형물을 최대 약 50% 함유한다. 보다 적절하게는, 결합제 용액은 결합제 조성물 고형물 약 10 내지 30중량%, 특히 결합제 조성물 고형물 약 15 내지 약 25중량%를 함유한다. 가소제, 향수, 착색제, 소포제, 살균제, 방부제, 표면 활성제, 증점제, 충전제, 유탁제, 점착부여제, 점착방지제 및 유사한 첨가제들이 바람직할 경우 결합제 조성물의 용액 내로 혼입될 수 있다.
일단 유발가능 결합제 조성물이 기재에 가해지면, 기재를 임의의 종래의 수단에 의해 건조시킨다. 일단 건조되면, 응집성 섬유 기재는 미처리의 습식 레잉된 또는 에어레이드 기재의 인장 강도와 비교하여 개선된 인장 강도를 나타내면서, 또한 최대 200ppm의 2가 이온 농도를 갖는 연수 또는 경수 중에 넣어져 교반될 때 신속하게 "떨어지거나" 또는 붕해될 수 있는 능력을 갖는다. 예를 들면, 섬유 기재의 건조 인장 강도는 결합제를 함유하지 않는 미처리된 기재의 건조 인장 강도와 비교할 때 25% 이상 만큼 증가될 수 있다. 보다 구체적으로는, 섬유 기재의 건조 인장 강도는 결합제를 함유하지 않는 미처리된 기재의 건조 인장 강도와 비교할 때 100% 이상 만큼 증가될 수 있다. 더욱 더 구체적으로는, 섬유 기재의 건조 인장 강도는 결합제를 함유하지 않는 미처리된 기재의 건조 인장 강도와 비교할 때 500% 이상 만큼 증가될 수 있다.
적절하게는, 생성된 섬유 기재 중의 존재하는 결합제 조성물의 양, "첨가량"이 전체 기재 중량의 단지 작은 부분만을 나타내는 경우 인장 강도의 개선이 행해진다는 것이다. "첨가량"의 양은 특정 용도에 대해 변할 수 있지만, "첨가량"의 최적량은 사용 동안에 일체성을 갖고 또한 물 중에 침지될 때 신속하게 분산되는 섬유 기재를 가져온다. 예를 들면, 결합제 성분은 대표적으로는 기재의 총 중량의 약 5 내지 약 65중량%이다. 보다 구체적으로, 결합제 성분은 기재의 총 중량의 약 7 내지 약 35중량%이다. 더욱 더 구체적으로, 결합제 성분은 기재의 총 중량의 약 10 내지 약 20중량%이다.
부직포 직물은 양호한 사용중 인장 강도, 뿐만 아니라 이온 유발가능을 갖는다. 적절하게는, 부직포는 내마모성이고 상기 개시한 이온의 유형 및 특정량을 함유하는 수용액 중에서 상당한 인장 강도를 보유한다. 이러한 후자의 특성 때문에, 부직포는 전세계 어느 지역에서나 사용후 수세식 변기 중에 던져질 수 있는, 일회용 제품, 예를 들면 생리대, 기저귀, 성인 실금자용 제품, 및 건조 및 예비 습윤된 티슈(습윤 티슈)에 매우 적합하다.
상기 직물을 형성하는 섬유는 천연 섬유, 합성 섬유 및 이들의 조합물을 비롯한 각종 물질로부터 제조될 수 있다. 섬유의 선택은 예를 들면 최종 직물의 최종 용도 및 섬유 비용에 의존한다. 예를 들면, 적합한 섬유 기재는 면, 아마, 황마, 대마, 모, 목재 펄프 등과 같은 천연 섬유를 들 수 있으나, 이들로 제한되지는 않는다. 유사하게, 재생 셀룰로오스계 섬유, 예를 들면 비스코스 레이온 및 구리암모늄(cuprammonium) 레이온, 개질된 셀룰로오스계 섬유, 예를 들면 셀룰로오스 아세테이트, 또는 합성 섬유, 예를 들면 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리아크릴 등의 단독 또는 이들의 조합물로부터 유도된 것이 마찬가지로 사용될 수 있다. 바람직할 경우, 상기한 섬유들 중 1종 이상의 블렌드도 또한 사용될 수 있다. 목재 펄프 섬유들 중에서는, 연질목 및 경질목 섬유를 비롯한 임의 공지된 제지 섬유가 사용될 수 있다. 섬유는 예를 들면, 화학적으로 펄프화되거나 또는 기계적으로 펄프화되거나, 표백되거나 또는 표백되지 않거나, 미사용이거나 또는 재활용이거나, 고수율이거나 또는 저수율, 등일 수 있다. 머서가공되거나(mercerized), 화학적으로 강성화되거나 또는 가교결합된 섬유들도 또한 사용될 수 있다.
합성 셀룰로오스 섬유 유형은 모든 종류의 레이온 및, 라이오셀(Lyocell)과 같이, 재생 셀룰로오스 및 용매-방사된 셀룰로오스를 비롯한 화학적으로 개질된 셀룰로오스 또는 비스코스로부터 유도된 기타 섬유를 포함한다. 화학적으로 처리된 천연 셀룰로오스계 섬유, 예를 들면 머서가공된 펄프, 화학적으로 강성화된 또는 가교결합된 섬유, 또는 술포네이트 섬유가 사용될 수 있다. 미사용 섬유 뿐만 아니라 재활용 섬유가 사용될 수 있다. 미생물에 의해 생성된 셀룰로오스 및 다른 셀룰로오스 유도체가 사용될 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "셀룰로오스계"는 주요 구성성분으로서 셀룰로오스를 갖는, 구체적으로는 셀룰로오스 또는 셀룰로오스 유도체를 50중량% 이상 포함하는 임의의 물질을 포함하는 의미이다. 따라서, 이 용어는 면, 전형적인 목재 펄프, 비목질 셀룰로오스계 섬유, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트, 레이온, 열기계적 목재 펄프, 화학적 목재 펄프, 박리된 화학적 목재 펄프, 유액분비식물(milkweed) 또는 세균성 셀룰로오스를 포함한다.
유발가능 결합제는 또한 다른 섬유 또는 입자에 적용될 수도 있다. 유발가능 결합제로 처리될 수 있는 다른 섬유는 카르복시메틸 셀룰로오스, 키틴 및 키토산으로부터 제조된 것과 같은 섬유를 포함한다. 유발가능 결합제는 또한 입자, 예를 들면 나트륨 폴리아크릴레이트 초흡수성 입자에 적용될 수도 있다. 초흡수성 입자는 주로 개인 위생 품목에 사용되는 섬유 기재, 특히 부직포 상에 또는 내로 혼입된다.
섬유의 최소 길이는 섬유 기재를 형성하기 위해 선택된 방법에 의존한다. 예를 들면, 섬유상 기재가 카딩에 의해 형성되는 경우, 섬유의 길이는 일반적으로 균일성을 확실히 하기 위해 약 42mm 이상이어야 한다.
섬유 기재가 에어-레이드 또는 습식 레이드에 의해 형성되는 경우, 섬유 길이는 적절하게는 약 0.2 내지 6mm일 수 있다. 비록 50mm 초과의 길이를 갖는 섬유가 적절하더라도, 15mm 초과의 길이를 갖는 상당량의 섬유가 수세가능한 직물 내에 있을 경우, 비록 섬유들이 물 중에서 분산되고 분리되게 되더라도, 그들의 길이는 섬유들의 "로프"("ropes")를 형성하기 쉽고, 이것은 가정용 변기 내에서 물과 함께 내려보낼 때에는 바람직하지 못하다. 그러므로, 이들 제품의 경우, 섬유 길이가 약 15mm 이하이어서, 섬유가 변기를 통해 물과 함께 내려보내질 때 "로프"를 형성하는 경향을 갖지 않게 되는 것이 적절하다. 섬유, 특히 합성 섬유는 또한 주름지어질 수 있다.
직물은 단일층 또는 다수개의 층들로부터 형성될 수 있다. 다수개의 층의 경우, 층들은 일반적으로 인접한, 또는 표면-대-표면 관계로 위치하고, 모든 또는 일부의 층들이 인접 층들에 결합될 수 있다. 부직포 웹은 또한 다수개의 별개의 부직포 웹들로부터 형성될 수 있으며, 이 때 별개의 부직포 웹들은 단일 또는 다수개의 층들로부터 형성될 수 있다. 부직포가 다수개의 층들을 포함하는 경우, 부직포 웹의 전체 두께에 결합제가 적용될 수 있거나, 또는 각 개별 층이 별도로 결합제 적용받은 다음 다른 층들과 인접한 관계로 합해져서 최종 부직포 웹을 형성할 수 있다.
일 실시예에서, 직물 기재는 세정 및 체액 흡수 제품, 예를 들면 생리대, 기저귀, 성인 실금 제품, 수술용 드레싱, 티슈, 습윤 티슈 등 내로 혼입될 수 있다. 이들 제품은 흡수성 섬유 물질로 된 1개 이상의 층들을 포함하는 흡수 코어를 포함할 수 있다. 코어는 또한 섬유 티슈, 거즈, 플라스틱 편직(netting) 등과 같은 유체-투과성 요소로 된 1개 이상의 층들을 포함할 수 있다. 이들은 일반적으로 코어의 성분들을 함께 붙잡기 위한 래핑 물질로서 유용하다. 추가적으로, 코어는 코어를 관통하는 및 제품의 외부 표면 상으로의 유체의 흐름을 배제시키기 위하여 유체-불투과성 요소 또는 배리어 수단을 포함할 수 있다. 적절하게는, 배리어 수단 또한 수분산성이다. 상기한 수분산성 결합제와 실질적으로 동일한 조성을 갖는 중합체의 필름이 이러한 목적에 특히 적합하다. 중합체 조성물은 흡수 코어의 층들, 유체-투과성 요소, 랩핑 물질 및 유체-불투과성 요소 또는 차단층 수단을 비롯한 상기한 제품 성분들 각각을 형성하는데 유용하다.
본 발명의 일 실시예에서, 부직포의 사용중 인장 강도는 이온 유발가능 양이온 중합체 제형을 포함하는 결합제 물질을 갖는 부직포를 형성하고, 이어서 부직포에 적어도 3개 이상의 작용기를 가지는 적어도 하나의 다양성자산 및 벤조산을 포함하는 습윤 조성물을 적용시킴으로써 향상된다. 상기 습윤 조성물은 고상 분말을 직물에 가하고 상기 습윤 조성물을 직물 상에 분무하는 것을 포함하지만 이들로 제한되지는 않는 당 업계의 숙련자에게 공지된 임의의 방법에 의해 부직포에 가해질 수 있다. 다양성자산 및 벤조산의 양은 특정 용도에 따라 변할 수 있다. 그러나, 직물에 가해진 다양성자산의 양은 일반적으로 약 0.10중량% 내지 약 0.35중량%(약 0.20중량% 내지 약 0.35중량%를 포함하고, 약 0.20중량%를 포함함)이다. 그러나, 직물에 가해진 벤조산의 양은 일반적으로 약 0.60중량% 내지 약 1.30중량%(약 0.8중량% 내지 약 1.30중량%를 포함하고, 0.8중량% 내지 약 1.2중량%를 포함하고, 약 0.8중량% 내지 약 1.1중량%를 포함하고, 약 0.8중량% 내지 약 1.0중량%를 포함함)이다.
당업계에 공지된 다른 결합제 시스템과는 달리, 이온 유발가능 양이온 중합체 제형은 승온의 요구없이 결합제로서 활성화될 수 있다. 섬유 웹 내에서 결합제의 양호한 분배를 달성하는데 있어서 건조 또는 수분 제거가 유용하지만, 결합제가 결합제로서 사용되기 위하여 높은 활성화 에너지를 갖는 가교결합 또는 다른 화학 반응을 필요로 하지 않기 때문에 승온 그 자체가 필수적이지는 않다. 오히려, 가용성 불용화 화합물과, 특히 적어도 3개 이상의 작용기를 가지는 적어도 하나의 다양성자산 및 벤조산과의 상호작용은 결합제를 불용성으로 되게 하기에 충분하며; 즉, 중합체의 양이온과 상기 다양성자산 및 벤조산의 상호작용에 의해 활성화된다. 따라서, 건조 단계는 경우에 따라 피할 수 있거나, 또는 실온 건조 또는 동결 건조와 같은 저온의 수분 제거 작업으로 대체될 수 있다. 승온은 일반적으로 건조에 도움을 주지만, 건조는 가교결합 반응을 유도하는데 보통 필요한 것보다 낮은 온도에서 행해질 수 있다. 따라서, 기재가 노출되거나 또는 기재가 올라갈 수 있는 최대 온도는 200℃, 180℃, 160℃, 140℃, 120℃, 110℃, 105℃, 100℃, 90℃, 75℃, 및 60℃ 중 어느 하나 이하일 수 있다. 시판되는 라텍스 에멀젼과 같은 중합체 시스템은 또한 160℃ 이상의 온도에서의 반응에 적합한 가교결합제를 포함할 수 있지만, 보다 낮은 최대 온도를 유지하는 것이 그렇지 않을 경우 예비 습윤된 티슈의 수분산성을 방해하는 중합체 중에서의 과도한 강도의 전개를 막는데 유리할 수 있다.
습윤 티슈의 제조 방법
본 발명의 예비 습윤된 티슈는 몇가지 방식으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 유발가능 중합체 조성물이 수용액 또는 현탁액의 일부로서 섬유 기재에 적용되는데, 여기서는 물을 제거하고 섬유의 결합을 촉진시키기 위하여 후속 건조가 필요하다. 구체적으로, 건조 동안 결합제는 섬유들의 교차점으로 이동하여 이들 영역에서 결합제로서 활성화되게 되어, 기재에 허용가능한 강도를 제공한다. 예를 들면, 하기 단계들이 적용될 수 있다:
1. 고도로 결합되지 않은 흡수 기재를 제공하는 단계(예를 들면, 미결합 에어레이드, 티슈 웹 카디드 웹, 플러프 펄프 등).
2. 전형적으로는 액체, 현탁액 또는 포말의 형태로, 유발가능 중합체 조성물을 기재로 적용하는 단계.
3. 기재를 건조해서 기재의 결합을 촉진시키는 단계. 기재는 최대 기재 온도가 약 100℃ 내지 220℃를 초과하지 않도록 건조될 수 있다.
4. 습윤 조성물을 기재로 적용하는 단계.
5. 롤 형태 또는 적층의 습윤된 기재를 넣고 제품을 포장.
유발가능 중합체 조성물의 기재로의 적용은 분무를 사용하여; 포옴 적용에 의해; 조 중에 함침해서; 커튼 코팅에 의해; 와이어가 감긴 봉을 사용하여 코팅 및 계량에 의해; 플러디드 닙을 통해 기재를 통과시켜; 결합제 용액으로 코팅된 사전-계량된 습윤된 롤과 접촉시켜; 기재로의 전달을 행하기 위하여 스폰지 또는 펠트와 같은 유발가능 중합체 조성물을 함유하는 변형가능한 담체를 향해 기재를 압착시킴으로써; 그라비어, 잉크젯 또는 플렉소인쇄와 같은 인쇄에 의해; 및 당 업계에 공지된 임의의 다른 수단에 의할 수 있다.
결합제 또는 보조-결합제 중합체를 적용하기 위해 포옴의 사용시, 혼합물은 전형적으로는 발포제로 거품을 내고, 기재 상에 균일하게 펴바른 후, 진공을 인가하여 기재를 통해 거품을 당긴다. 본원과 일치하는 정도까지 본원에서 참고문헌으로 인용하는, 1977년 4월 19일에 Wietsma에 특허허여된 미국특허 제4,018,647호, "Process for the Impregnation of a Wet Fiber Web with a Heat Sensitized Foamed Latex Binder"의 것을 비롯한 임의의 공지된 포옴 적용 방법을 사용할 수 있다. Wietsma는 실록산 옥시알킬렌 블록 공중합체 및 유기폴리실록산을 포함하는 작용기 실록산 화합물과 같은 감열제를 첨가함으로써 발포된 라텍스가 열 과민화되는 방법을 개시한다. 적용가능한 감열제의 구체적인 예 및 이들의 격자의 열 과민화를 위한 용도가 모두 본원과 일치하는 정도까지 본원에서 참고문헌으로 인용되는 미국특허 제3,255,140호; 제3,255,141호; 제3,483,240호 및 제3,484,394호에 기재되어 있다. 감열제의 사용은 발포된 라텍스 결합제를 적용하는 이전의 방법과 비교하여 매우 부드럽고 직물 유사 촉감을 갖는 제품을 생성시키는 것으로 말해진다.
첨가되는 감열제의 양은 특히, 사용된 라텍스의 유형, 바람직한 응결 온도, 기계 속도 및 기계의 건조 구역 내의 온도에 의존하고, 일반적으로는 라텍스의 건조 중량 상의 건조 물질로서 계산하였을 때, 약 0.05 내지 약 3중량%의 범위이게 되지만, 더 많거나 또는 더 작은 양이 사용될 수 있다. 감열제는 라텍스가 물의 비점 훨씬 아래에서, 예를 들면 약 35℃ 내지 약 95℃의 범위, 또는 약 35℃ 내지 65℃ 범위 내의 온도에서 응결하게 되도록 만드는 양으로 첨가될 수 있다.
이론에 얽매이지 않고, 유발가능 결합제 용액의 적용 후 및 습윤 조성물의 적용 전의 건조 단계는, 수분이 빠져나갈 때 결합제를 섬유 교차점으로 몰아냄으로써 섬유 기재의 결합을 향상시키고, 따라서 결합제의 효율적인 사용을 촉진시키는 것으로 여겨진다. 그러나, 다른 방법에서는, 상기 열거한 건조 단계가 생략되고 유발가능 중합체 조성물이 기재로 적용된 후 상당한 중간의 건조없이 습윤 조성물이 적용된다. 이러한 방법의 한 형태에서는, 유발가능 중합체 조성물은 선택적으로 섬유에 부착되어, 임의 선택적인 압착 단계에서 기재로부터 결합제의 상당한 손실없이 과량의 물이 제거될 수 있게 한다. 다른 형태에서는, 습윤 조성물의 적용 이전에 상당한 물 제거가 일어나지 않는다. 또 다른 방법에서는, 유발가능 중합체 조성물 및 습윤 조성물이 동시에 적용되며, 임의적으로 염 또는 결합제를 추가로 불용성으로 만드는 다른 불용화제의 후속 첨가가 이어진다.
본 발명은 어떠한 방식으로든 본 발명의 범위에 대한 제한을 부여하는 방식으로 간주되어서는 안되는 하기 실시예에 의해 추가로 예시된다. 오히려, 본 명세서를 읽은 후에 본 발명의 본질 및/또는 첨부된 특허청구의 범위로부터 벗어나지 않고서 당 업계의 숙련자가 스스로 제시할 있는 각종의 다른 실시예, 변형 및 등가물을 포함할 여지가 있음을 명백하게 이해해야 한다.
이러한 실시예의 목적은 이온 감응성 결합제 조성물을 포함하는 습식 티슈에 유용한 습윤 조성물들 중의 유발제로서 사용하기 위한 염화나트륨에 대한 대안을 결정하기 위한 것이다.
96몰%의 메틸 아크릴레이트와 4몰%의 [2-(아크릴로일옥시)에틸]트리메틸 암모늄 클로라이드의 중합 제품인 양이온 폴리아크릴레이트의 수용액은 Teflon® 템플릿 상으로 주조하여 공기 건조된 필름을 제조하였다. 샘플은 공기 건조하고, 실험실용 후드 내에서 실온에 보관하였다. 시험 전 건조 시간은 1주 초과였다. 정량적 중합체 필름 샘플(대략 1인치인치)는 탈염수 중에서 각각 염화나트륨에 대해 0.5% 내지 2.25% 범위의 농도, 및 구연산나트륨에 대해 0.01% 내지 4.5% 범위의 농도로 100g의 전해질 용액(예를 들어, 염화나트륨 용액 또는 구연산나트륨 용액)을 함유한 9개의 일련의 4온스 유리병에 넣었다. 필름은 24시간 동안 이들 용액에서 평형화하도록 하였다. 이어, 상기 필름을 용액으로부터 제거하고, 건식 실험실용 종이 수건으로 가볍게 두들긴 후, 무게를 측정하였다(무게 증가량(%) = 물의 흡수량/초기 결합제 필름 중량). 상기 필름의 무게 증가량(%)은 용액의 염화나트륨 농도(도 1) 및 구연산나트륨(도 2) 농도에 대해 각각 작성되었다. 2.0중량%의 염화나트륨 용액은 필름이 불용성이고 양호한 기계적 특성을 보유하는 상기 곡선의 편평한 영역에서 중합체 필름의 무게 증가량을 제공하였다. 용액 중의 0.5중량% 내지 1.0중량%의 염화나트륨 농도에서는, 상기 중합체 필름의 무게 증가량은 증가하고, 상기 필름은 용액 중에서 낮은 수준의 염화나트륨에서는 전적으로 용해성이다. 더욱 높은 염화나트륨 농도에서 평형화된 불용성 필름은 2차적으로 탈염수에 넣어 무이온수(ion-free water)에서 분산성에 대해 시험하였다. 용해성 곡선에서는 불용성에 대해서는 염화나트륨 농도 영역이 간결하게 확인되고, 완전 용해성에 대해서는 염화나트륨 농도 영역이 간결하게 확인된다.
도 2에 예시된 바와 같이, 구연산나트륨에 대해 보다 낮은 염 농도에서 수용해성으로의 전이의 부재가 관측되었다. 부가적으로, 상기 중합체 필름은 2차 용해성 특성화 도중에 무이온수에서 용이하게 용해되지 않았다. 구연산나트륨은 결합용 조성물 중의 중합체와 결합하여 중합체를 불용화한다는 이론이 세워졌다. 게다가, 2차적으로 물에 넣었던 필름은 초기에는 용해성이 아니었지만, 장기간에 걸쳐 기계적 작용과 함께 궁극적으로 팽윤하고 용해되었다. 이는, 구연산나트륨의 결합이 다소 가역적이라는 것을 제시할 수 있다. 물 중의 1.0중량% 및 2.0중량%의 구연산나트륨으로 제조된 티슈는 목표 사용 강도를 나타냈으며, 3시간 침지 시험 도중에 이들의 강도를 빠르게 손실하지 않았으며, 이로 인해 당업자는 상기 결합제 조성물이 더욱 낮은 농도에서도 구연산나트륨 내에서는 불용성이라는 결론을 내릴 수 있게 되었다. 상기 결합제 조성물은 무이온수에서 용해성인 것으로 알려져 있으며, 따라서 낮은 구연산나트륨 농도(0.1% 내지 0.5%)에서의 상기 결합제 조성물들의 용해성 특징이 흥미로웠다. 도 2는 구연산나트륨의 낮은 농도 범위에서 중합체 필름의 용해성 곡선을 나타내고 있다. 상기 용해성 곡선에 따르며, 용액 중에서 0.2%에 이르기까지 구연산나트륨은 결합제 조성물을 불용성 상태로 유지하게 하는 것으로 증명되었다.
본 실시예에서, 다양한 습윤 조성물들이 제조되었고, 235중량%의 부가량으로 실시예 1의 양이온 결합제를 포함하는 섬유성 에어레이드 습식 티슈 기재들에 적용하였다.
상기 다양한 습윤 조성물들은 하기 표에 나타나 있다.
습윤 조성물 중의 성분들(중량%)
샘플 계면활성제 기타 성분들
NaCl 구연산나트륨 구연산 벤조산나트륨 벤조산 말산 Plantapon®LGC (Cognis GmbH, 독일) Arlasilk EFA (Croda, 영국)
대조군 2.0 - - 0.45 - 0.11 0.64 - 프로필렌 글리콜(0.5)
폴리소르베이트 20(0.3)
향료(0.06)
Neolone 950 (펜실베니아주 필라델피아 소재의 Rohm and Hass) (0.1)
물 (나머지, 98.44 내지 95.84)
1 - 0.08 0.02 - - - - 0.5
2 - 0.16 0.04 - - - - 0.5
3 - 0.24 0.06 - - - - 0.5
4 - 0.32 0.08 - - - - 0.5
5 - 0.4 0.1 - - - - 0.5
6 - - - 0.4 0.1 - - 0.5
7 - 0.08 0.02 0.4 0.1 - - 0.5
8 - 0.16 0.04 0.4 0.1 - - 0.5
9 - 0.24 0.06 0.4 0.1 - - 0.5
10 - 0.32 0.08 0.4 0.1 - - 0.5
11 - - - 0.6 0.15 - - 0.5
12 - 0.08 0.02 0.6 0.15 - - 0.5
13 - 0.16 0.04 0.6 0.15 - - 0.5
14 - 0.24 0.06 0.6 0.15 - - 0.5
15 - 0.32 0.08 0.6 0.15 - - 0.5
16 - - - 0.8 0.2 - - 0.5
17 - 0.08 0.02 0.8 0.2 - - 0.5
18 - 0.16 0.04 0.8 0.2 - - 0.5
19 - 0.24 0.06 0.8 0.2 - - 0.5
20 - 0.32 0.08 0.8 0.2 - - 0.5
이어 상기 조성물들로 습윤된 티슈는 강도, 분산성 및 표출 pH에 대해 분석하였다. 표준 실험실용 인장 시험기(Bluehill2 소프트웨어가 구비된 Instron 5564 인장 시험기)는 인장 강도 특성을 특성화하기 위해 사용하였다. 공압 그립(pneumatic grip)이 구비된 100뉴튼 부하 전지를 이용하였고, 3인치의 게이지 길이 및 1분 당 12인치의 크로스헤드 속도(crosshead speed)를 이용하였다. 샘플 복제품의 최대 하중 값(g/인치)을 기록하고, 평균을 내고, 습식 인장 강도(즉, 사용시 인장 강도)를 기록하였다.
1시간 침지 강도로서 하기 표에 나타낸 분산성은 습식 티슈 샘플을 과량(4.1L)의 탈염수 내로 전달하고 대략 1시간 동안 이들을 침지시킴으로써 평가하였다. 이어, 인장 강도는 1시간 침지 강도에 대해 측정하였다. 결과는 하기 표에 나타나 있다.
습식 티슈의 특성
샘플 사용시(g/인치) 1시간 침지 강도(g/인치) 표출 pH 이온 강도 (벤조산+벤조산나트륨):(구연산 및 구연산나트륨)
대조군 509 47 5.09 0.393 -
1 60 49 5.2 0.014 -
2 70 63 5.07 0.025 -
3 140 115 5.04 0.037 -
4 230 143 5.04 0.049 -
5 290 219 5.04 0.051 -
6 69 35 5.24 0.037 -
7 150 41 5.18 0.051 5
8 250 58 5.17 0.065 2.5
9 334 109 5.14 0.078 1.67
10 373 141 5.13 0.092 1.25
11 208 25 5.27 0.056 -
12 295 39 5.22 0.070 7.5
13 364 64 5.2 0.083 3.75
14 398 110 5.23 0.097 2.5
15 415 131 5.21 0.111 1.875
16 318 32 5.27 0.075 -
17 380 34 5.27 0.088 10
18 403 50 5.26 0.102 5
19 403 57 5.24 0.116 3.33
20 416 115 5.23 0.129 2.5
상기 표에 나타낸 바와 같이, 구연산염(즉, 다양성자산류 및 이들의 염 형태)과 벤조산염(즉, 벤조산 및 이의 염 형태)의 조합만이 습윤 강도 및 분산성 둘 모두를 제공하였다.
본 실시예에서, 다양한 습윤 조성물들은 단일양성자산(monoprotic acid)류 및 이들의 염 형태를 이용하여 제조하였으며, 235중량%의 부가량으로 실시예 1의 양이온 결합제를 포함하는 에어레이드 습식 티슈 기재들에 적용하였다.
특히, 실시예 2의 조성물과 유사한 습윤 조성물들은 벤조산염이 아닌 단일양성자산류 및 이들의 염 형태를 이용하여 제조하였다. 상기 다양한 습윤 조성물들의 염 조합은 하기 표에 나타나 있다. 이어, 상기 조성물들에 의해 적셔진 티슈는 실시예 2에서 토의된 바와 같이 강도, 분산성 및 표출 pH에 대해 또한 분석하였다. 결과는 하기 표에 나타나 있다.
습식 티슈의 특성
염 조합 사용시(g/인치) 1시간 침지 강도(g/인치) 표출 pH
0.2% 구연산나트륨, 0.05% 구연산/0.64% 살리실산나트륨, 0.16% 살리실산 648 605 4.76
0.2% 구연산나트륨, 0.05% 구연산/0.96% 살리실산나트륨, 0.24% 살리실산 613 613 4.75
0.2% 구연산나트륨, 0.05% 구연산/0.64% 젖산나트륨, 0.16% 젖산 88 - 4.59
0.2% 구연산나트륨, 0.05% 구연산/0.96% 젖산나트륨, 0.24% 젖산 63 - 4.53
0.2% 구연산나트륨, 0.05% 구연산/0.64% 글리콜산나트륨, 0.16% 글리콜산 99 - 4.43
0.2% 구연산나트륨, 0.05% 구연산/0.96% 글리콜산나트륨, 0.24% 글리콜산 81 - 4.38
상기 표에 나타낸 바와 같이, 다양성자산류 및 이들의 염 형태와 살리실산, 젖산 및 글리콜산과 같은 기타 단일양성자산 및 이들의 염 형태의 조합은 습윤 강도 및 분산성 둘 모두를 제공할 수 없다.
본 실시예에서, 습윤 조성물들은 다양한 계면활성제를 이용하여 제조하였으며, 235중량%의 부가량으로 실시예 1의 양이온 결합제를 포함하는 에어레이드 습식 티슈 기재들에 적용하였다.
상기 다양한 습윤 조성물들이 하기 표에 나타나 있다. 이어, 상기 조성물들에 의해 적셔진 티슈는 실시예 2에서 개시된 바와 같이 강도, 분산성 및 표출 pH에 대해 또한 분석하였다. 결과는 또한 하기 표에 나타나 있다.
음이온성 계면활성제
습윤 조성물 중의 성분들(중량%) 습식 티슈의 특성
샘플 계면활성제 NaCl 구연산나트륨 구연산 벤조산나트륨 벤조산 말산 기타 성분들 사용시(g/인치) 1시간 침지 강도(g/인치)
대조군 Plantapon LGC (Cognis GmbH, 독일)(0.64) 2.0 - - 0.45 - 0.11 프로필렌 글리콜(0.5)
폴리소르베이트 20(0.3)
코쿤 향료(0.06)
Neolone 950 (펜실베니아주 필라델피아 소재의 Rohm and Haas) (0.1)		 438 81
구연산염/벤조산염 Plantapon LGC (Cognis GmbH, 독일)(0.5) - 0.2 0.05 0.8 0.2 - 353 200
Mackanate DC-30 (Rhodia Novecare, 프랑스)(0.5) 372 288
Mackanate DOS-70PG (Rhodia Novecare, 프랑스) (0.5) 421 372
양쪽성 (쌍성이온성) 또는 비이온성 계면활성제
습윤 조성물 중의 성분들(중량%) 습식 티슈의 특성
샘플 계면활성제 NaCl 구연산나트륨 구연산 벤조산나트륨 벤조산 말산 기타 성분들 사용시(g/인치) 1시간 침지 강도(g/인치)
대조군 Plantapon LGC (Cognis Gmbh, 독일)(0.64) 2.0 - - 0.45 - 0.11 프로필렌 글리콜(0.5)
폴리소르베이트 20(0.3)
코쿤 향료(0.06)
Neolone 950 (펜실베니아주 필라델피아 소재의 Rohm and Haas) (0.1)		 530 84
구연산염/벤조산염 양쪽성 Arlasilk PTM (Croda 영국) (0.5) - 0.2 0.05 0.8 0.2 - 498 77
457 71
비이온성 Plantacare 1200UP (BASF, 독일) (0.5) 500 76
Glycerox HE (Croda, 영국) (0.5) 458 80
상기 표에 나타낸 바와 같이, 구연산염 및 벤조산염 및 이들의 염류와 함께 음이온성 계면활성제는 잘 분산되지 않았다. 그러나 구연산염 및 벤조산염 및 이들의 염류와 양쪽성, 비이온성 및 양이온 계면활성제의 조합은 분산되었다.
본 실시예에서, 유화액을 포함하는 다양한 습윤 조성물들은 제조되었고, 섬유성 습식 티슈 기재들에 적용하였다. 상기 조성물들은 유화액 안정성에 대해 시험하였고, 상기 기재들은 인장 강도 및 분산성에 대해 평가하였다.
상기 습윤 조성물들에서 유화액 안정성을 결정하기 위해, 5중량%의 다양한 유화액 용액을 판매자의 지침서에 기초하여 제조하고, 2중량%의 염화나트륨, 또는 0.2중량%의 구연산나트륨, 0.05중량%의 구연산, 0.8중량%의 벤조산나트륨 및 0.2중량%의 벤조산의 혼합물과 혼합하였다. 기타 성분들은 하기와 같이 포함되었다: 0.5%의 프로필렌 글리콜, 0.3%의 폴리소르베이트 20, 0.06%의 코쿤 향료, 및 0.1%의 Neolone 950(펜실베니아주 필라델피아 소재의 Rohm and Haas). 상기 유화액은 완전히 용해되도록 하였다. 완전 용해 이후, 모든 습윤 조성물들은 2주 동안 50℃ 오븐에 넣었다. 2주후, 물 및 오일의 상 분리 측면에서 안정성을 평가하였다. 결과는 하기 표에 나타나 있다.
유화액(5% 농도) 2중량%의 NaCl의 존재 하의 안정성 구연산염/벤조산염 조합의 존재 하의 안정성
TEGO WIPE FLEX(Evonik Industries, 독일) X X
TEGO WIPE DE(Evonik Industries, 독일) X X
PhoenoMulse CE-1(뉴저지주 서머빌 소재의 Phoenix Chemical Inc.) X X
SMEC Natural(Arch Chemicals, 스위스) X X
Plantasil Micro(BASF, 독일) X O
IncroquatBehenyl TMS-50(Croda, 영국) X O
SMEC Concentrate(Arch Chemicals, 스위스) O O
Emulgade CPE(BASF, 독일) O O
X = 상분리(불안정한 유화액); O = 상분리 없음(안정한 유화액)
표준 실험실용 프로토콜은 섬유성 습식 티슈 샘플을 제조하고 컨디셔닝(conditioning)하기 위해 사용되었다. 구체적으로, 다이(die)는 상술한 바와 같은 표준 베이스 시트의 분량으로부터 5.5인치인치 크기의 티슈를 수득하기 위해 사용되었다. 표준 수동 펌프 분무병은 7회의 분무 펌프에 의해 개개의 시트의 각 측면에 분부함으로써 Incroquat Behenyl TMS-50을 포함하는 235중량% 평균 부가량의 습윤 조성물을 다양한 농도로 적용하기 위해 사용하였다. 한 세트의 습윤된 티슈를 적층하고, 컨디션닝을 위한 밀봉형 플라스틱 봉투에 넣었다. 모든 샘플 및 봉투는 특성화 이전 2일의 조건으로 0.05psi의 부하 하에 놓이게 하였다.
표준 실험실용 인장 시험기(Bluehill2 소프트웨어가 구비된 Instron 5564 인장 시험기)는 사용시 인장 강도 특성을 특성화하기 위해 사용하였다. 공압 그립이 구비된 100뉴튼 부하 전지를 이용하였고, 3인치의 게이지 길이 및 1분 당 12인치의 크로스헤드 속도(crosshead speed)를 이용하였다. 샘플 복제품의 최대 하중 값(g/인치)을 기록하고, 평균을 내고, 습식 인장 강도(즉, 사용시 인장 강도)를 기록하였다.
1시간 침지 강도로서 하기 표에 나타낸 분산성은 습식 티슈 샘플을 과량(4.1L)의 탈염수 내로 전달하고 대략 1시간 동안 이들을 침지시킴으로써 평가하였다. 이어, 인장 강도는 1시간 침지 강도에 대해 측정하였다. 결과는 하기 표에 나타나 있다.
샘플 유화액 농도 사용시(g/인치) 1시간 침지(g/인치) 표출 pH
대조군 553 49 5.14
TMS-50 유화액 용액 0.0 551 91 5.39
0.5 453 57 5.31
1.0 470 75 5.37
1.5 462 48 5.36
상기 표에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 교시된 바와 같은 습윤 조성물에서 구연산염과 벤조산염을 이용함으로써 상기 습윤 조성물은 정상적으로는 2중량%의 염화나트륨 용액과 사용성이 없는 유화액을 포함할 수 있다. 추가로, 이들 습윤 조성물들은 개선된 습윤 강도 및 분산성을 제공한다.
상기한 내용은 단지 본 발명의 소정의 개시된 실시예들에 관한 것으로, 첨부된 특허청구범위들에 기재된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 수많은 변형 또는 변화가 이루어질 수 있음을 이해해야 한다.

Claims (20)

  1. 적어도 300g/인치의 강도, 및 100g/인치 이내의 분산성을 갖는 섬유성 물질;
    이온-유발가능 양이온 결합제 조성물; 및
    3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산 및 벤조산을 포함하는 습윤 조성물을 포함하고, 여기서 상기 적어도 하나의 다양성자산에 대한 상기 벤조산의 비율은 2.5 초과인, 습식 티슈.
  2. 제1항에 있어서, 상기 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산은 구연산나트륨, EDTA, 및 이들의 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 습식 티슈.
  3. 제1항에 있어서, 상기 다양성자산은 구연산나트륨인, 습식 티슈.
  4. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다양성자산에 대한 상기 벤조산의 비율은 약 3.0 내지 약 10인, 습식 티슈.
  5. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다양성자산에 대한 상기 벤조산의 비율은 약 4 내지 약 4.5인, 습식 티슈.
  6. 제1항에 있어서, 상기 벤조산은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.60중량% 내지 약 1.30중량%로 존재하는, 습식 티슈.
  7. 제6항에 있어서, 상기 벤조산은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.80중량% 내지 약 1.0중량%로 존재하는, 습식 티슈.
  8. 제1항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다양성자산은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.15중량% 내지 약 0.35중량%로 존재하는, 습식 티슈.
  9. 제8항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다양성자산은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.20중량%로 존재하는, 습식 티슈.
  10. 제1항에 있어서, 상기 습식 티슈로부터 표출(expression) 이후에 습윤 조성물의 pH는 약 4.5 내지 약 6.0 범위인, 습식 티슈.
  11. 제1항에 있어서, 상기 습윤 조성물은 구연산나트륨, 구연산, 벤조산나트륨, 및 벤조산을 포함하는, 습식 티슈.
  12. 제1항에 있어서, 상기 습식 티슈는 양이온 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 양쪽이온성 계면활성제, 쌍성이온성 계면활성제, 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 습식 티슈.
  13. 적어도 300g/인치의 강도, 및 100g/인치 이내의 분산성을 갖는 섬유성 물질;
    이온-유발가능 양이온 결합제 조성물; 및
    3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산 및 벤조산을 포함하는 습윤 조성물을 포함하고, 여기서 상기 습식 티슈로부터 표출(expression) 이후에 상기 습윤 조성물의 pH는 약 4.5 내지 약 6.0인, 습식 티슈.
  14. 제13항에 있어서, 상기 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산은 구연산나트륨, EDTA, 및 이들의 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 습식 티슈.
  15. 제13항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다양성자산은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.15중량% 내지 약 0.35중량%로 존재하는, 습식 티슈.
  16. 제13항에 있어서, 상기 벤조산은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.60중량% 내지 약 1.30중량%로 존재하는, 습식 티슈.
  17. 적어도 300g/인치의 강도, 및 100g/인치 이내의 분산성을 갖는 섬유성 물질;
    이온-유발가능 양이온 결합제 조성물; 및
    3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산, 벤조산, 베헨트리모늄메토설페이트(behentrimonium methosulfate), 세테아릴알코올(cetearyl alcohol), 및 부틸렌글리콜을 포함하는 습윤 조성물을 포함하고, 여기서 상기 적어도 하나의 다양성자산에 대한 상기 벤조산의 비율은 2.5 초과인, 습식 티슈.
  18. 제17항에 있어서, 상기 3개 이상의 작용기를 갖는 적어도 하나의 다양성자산은 구연산나트륨, EDTA, 및 이들의 염으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 습식 티슈.
  19. 제17항에 있어서, 상기 적어도 하나의 다양성자산은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.15중량% 내지 약 0.35중량%로 존재하는, 습식 티슈.
  20. 제17항에 있어서, 상기 벤조산은 상기 습윤 조성물의 총 중량을 기준으로 약 0.60중량% 내지 약 1.30중량%로 존재하는, 습식 티슈.
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