KR20150138299A - 흡수성 폼 복합재의 제조 방법 - Google Patents

흡수성 폼 복합재의 제조 방법 Download PDF

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KR20150138299A
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barrier layer
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absorbent foam
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델톤 알 주니어 톰슨
티모시 브이 스태그
토마스 알 라리베르트
리 이 우드
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

흡수성 폼 복합재의 제조 방법 및 그로부터 제조되는 흡수성 폼 복합재. 상기 방법은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 상에 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층을 캐스팅하는 단계 - 흡수성 폼 층의 제2 면은 배리어 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층의 제2 면에 제2 흡수성 층을 결합시키는 단계; 및 상기 캐스팅 단계 후에 배리어 층을 파괴하여 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되게 하는 단계를 포함한다. 흡수성 폼 복합재는 개인 위생 용품, 의료용 붕대, 애완동물용 패드 및 농업용 패드를 포함하는 다양한 응용에서 사용될 수 있다.

Description

흡수성 폼 복합재의 제조 방법 {METHOD OF MAKING ABSORBENT FOAM COMPOSITES}
본 발명은 흡수성 폼 복합재의 제조 방법 및 그로부터 제조되는 흡수성 폼 복합재에 관한 것이다. 흡수성 폼 복합재는 개인 위생 용품, 의료용 붕대, 애완동물용 패드 및 농업용 패드를 포함하는 다양한 일회용 흡수 용품에 사용될 수 있다.
일회용 흡수 용품은 전형적으로 유체 불투과성 백시트와 유체 투과성 톱시트 사이에 개재된 흡수성 코어를 포함한다. 흡수성 코어는 단일 재료일 수 있거나 둘 이상의 재료의 복합재일 수 있다. 예시적인 복합 코어가, 2012년 5월 29일자로 함께 출원된, 미국 특허 출원 제61/652,388호 및 미국 특허 출원 제61/652,408호에 기재되어 있다. 예시적인 복합재는 중합체성 폼 층 및 제2 흡수성 층을 포함한다. 이 층들은 서로 충분히 가까워서 흡수성 폼 층으로부터의 유체가 제2 흡수성 층으로 용이하게 수송된다.
본 발명은 흡수성 폼 복합재의 제조 방법 및 그로부터 제조되는 흡수성 폼 복합재를 제공한다.
일 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 상에 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층을 캐스팅하는 단계 - 흡수성 폼 층의 제2 면은 배리어 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층의 제2 면에 제2 흡수성 층을 결합시키는 단계; 및 상기 캐스팅 단계 후에 배리어 층을 파괴(breaching)하여 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되게 하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법을 제공한다.
다른 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층, 배리어 층의 제1 면에 결합된 흡수성 폼 층, 및 배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층을 포함하는 중간체 복합재(intermediate composite)를 취하는 단계; 및 배리어 층을 파괴하여 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되게 하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법을 제공한다.
추가의 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층; 배리어 층의 제1 면에 결합된 흡수성 폼 층; 및 배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층을 포함하며; 배리어 층은 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되도록 파괴되어 있는, 흡수성 폼 복합재를 제공한다.
또한 추가의 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 상에 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층을 캐스팅하는 단계 - 흡수성 폼 층의 제2 면은 배리어 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층의 제2 면에 제2 흡수성 층을 결합시키는 단계; 상기 캐스팅 단계 동안 흡수성 폼 층의 제1 면에 제2 배리어 층을 부가하는 단계 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 제2 배리어 층의 제1 면에 제3 흡수성 층을 결합시키는 단계; 2개의 배리어 층을 파괴하여 흡수성 폼 층이 각각의 제2 및 제3 흡수성 층과 유체 접촉되게 하는 단계; 및 폼 층을 스카이빙(skiving)하여 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법을 제공한다.
또 다른 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 - 배리어 층의 제1 면은 흡수성 폼 층의 제2 면에 결합됨 -, 배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층, 흡수성 폼 층의 제1 면에 결합된 제2 배리어 층 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -, 및 제2 배리어 층의 제1 면에 결합된 제3 흡수성 층을 포함하는 중간체 복합재를 취하는 단계 - 2개의 배리어 층은 폼 층이 각각의 제2 및 제3 흡수성 층과 유체 접촉되도록 파괴되어 있음 -; 및 흡수성 폼 층을 스카이빙하여 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법을 제공한다.
또한 추가의 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층; 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 - 배리어 층의 제1 면은 흡수성 폼 층의 제2 면에 결합됨 -; 배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층; 흡수성 폼 층의 제1 면에 결합된 제2 배리어 층 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -; 및 제2 배리어 층의 제1 면에 결합된 제3 흡수성 층을 포함하는, 흡수성 폼 복합재를 제조하기 위한 중간체를 제공한다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "구비하는", "포함하는", 또는 "갖는" 및 이들의 변형은 그 앞에 열거된 항목 및 그 등가물뿐만 아니라 추가의 항목을 포괄한다. 모든 수치 범위는, 달리 언급되지 않는다면, 그의 종점(endpoint)들 및 종점들 사이의 정수가 아닌 값들을 포함한다. "상부", "하부" 등과 같은 용어는, 요소들이 서로 관련될 때 단지 그 요소들을 설명하기 위해서만 사용되지만, 결코 용품 또는 장치의 특정 배향을 언급하거나, 용품 또는 장치의 필요한 또는 요구되는 배향을 지시 또는 암시하거나, 본 명세서에 기재된 용품 또는 장치가 사용 중에 어떻게 사용, 장착, 디스플레이, 또는 위치될지를 특정하고자 하는 것이 아니다.
상기의 본 발명의 개요는 본 발명의 각각의 개시된 실시 형태 또는 모든 구현 형태를 설명하고자 하는 것은 아니다. 이하의 기재는 예시적인 실시 형태를 더 구체적으로 예시한다. 따라서, 도면 및 하기의 설명은 단지 예시의 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범주를 과도하게 제한하는 방식으로 읽혀져서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다.
도 1은 흡수 용품의 단면도;
도 2는 본 발명의 방법에 의해 생성된 흡수성 폼 복합재의 단면도;
도 3은 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용되는 장치의 개략도;
도 4는 본 발명의 방법을 수행하는 데 사용되는 대안적인 장치의 개략도;
도 5는 스카이빙하여 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성하기 전의 폼 복합재의 단면도;
도 6은 본 발명의 방법에 의해 생성된 흡수성 폼 복합재를 포함하는 흡수 용품의 단면도.
본 발명은 흡수성 폼 층 및 제2 흡수성 층을 포함하는 흡수성 폼 복합재의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 그로부터 제조되는 흡수성 폼 복합재에 관한 것이다. 흡수성 폼 복합재는, 개인 위생 용품, 의료용 붕대, 애완동물용 패드 및 농업용 패드와 같은 일회용 흡수 용품을 포함하는 다양한 응용에서 사용될 수 있다.
도 1은 미국 특허 출원 제61/652,408호에 개시된 흡수 용품의 한 유형을 나타내는데, 이는 유체 투과성 톱시트(40)와 유체 불투과성 백시트(50) 사이에 배치된 흡수성 폼 복합재(10)를 포함한다. 흡수성 폼 복합재는 서로 유체 연통되는 제1 흡수성 층(20) 및 제2 흡수성 층(30)을 포함한다. 제1 흡수성 층(20)은 중합체성 폼(21)을 포함한다.
전형적으로 흡수성 폼 층은 잘 알려진 캐스팅 공정에 의해 제조되며, 이 공정은 폼을 제조하는 데 사용되는 성분들을 계량 혼합 헤드(meter mixing head)로 펌핑하는 단계, 하부 이형 라이너와 상부 이형 라이너 사이에 반응 혼합물을 분배하는 단계, 혼합물 및 이형 라이너들을 미리 결정된 간극의 닙 롤(nip roll)을 통해 공급하여 폼의 스프레딩(spreading) 및/또는 두께를 제어하는 단계, 폼을 경화시키는 단계, 및 경화된 폼으로부터 이형 라이너를 제거하는 단계를 포함한다. 이어서, 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층을 함께 결합시킨다. 이러한 공정은 기능성의 흡수성 폼 복합재를 생성하지만, 특별히 비용 효과적이거나 효율적인 것은 아니다. 예를 들어, 폼 캐스팅 단계 동안의 폐기식(throw-away) 이형 라이너의 비용은 폼의 원료 비용의 50%를 초과할 수 있다.
한 가지 해결책은 이형 라이너들 중 하나 또는 둘 모두를 제2 흡수성 층으로 대체하고 제2 흡수성 층 상에 직접 폼을 캐스팅하는 것이다. 그러나, 캐스팅 공정 동안 폼 반응 혼합물이 종종 제2 흡수성 층에 침투하는 것으로 나타났다. 이는, 제2 흡수성 층이 섬유질 재료, 강력흡수성(superabsorbent) 중합체, 또는 이들 둘의 조합을 포함하였을 때 특히 문제였다. 예를 들어, 폼 단량체 또는 예비중합체는 제2 흡수성 층에 침투하고 적어도 일부의 섬유질 재료 및/또는 강력흡수성 중합체와 결합하여, 제2 흡수성 층이 덜 효과적으로 되게 할 것이다.
본 방법은, 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층 사이에 배리어 층을 배치하고, 일단 폼이 경화되었으면 배리어 층을 파괴하여 유체가 흡수성 폼 층으로부터 제2 흡수성 층으로 통과할 수 있게 (즉, 흡수성 층들이 유체 연통되게) 함으로써 상기한 문제를 극복한다. 일반적으로, 상기 방법은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 상에 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층을 캐스팅하는 단계 - 흡수성 폼 층의 제2 면은 배리어 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층의 제2 면에 제2 흡수성 층을 결합시키는 단계; 및 상기 캐스팅 단계 후에 배리어 층을 파괴하여 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되게 하는 단계를 포함한다.
대안적으로, 상기 방법은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 상에 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층을 캐스팅하는 단계 - 흡수성 폼 층의 제2 면은 배리어 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층의 제2 면에 제2 흡수성 층을 결합시키는 단계; 상기 캐스팅 단계 동안 흡수성 폼 층의 제1 면에 제2 배리어 층을 부가하는 단계 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 제2 배리어 층의 제1 면에 제3 흡수성 층을 결합시키는 단계; 2개의 배리어 층을 파괴하여 흡수성 폼 층이 각각의 제2 및 제3 흡수성 층과 유체 접촉되게 하는 단계; 및 폼 층을 스카이빙하여 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 방법은 고가의 이형 라이너에 대한 필요성을 감소시키거나 또는 없애며 흡수성 폼 층과 흡수성 폼 복합재가 동일 생산 라인에서 제조될 수 있게 한다.
본 발명의 방법에 의해 제조되는 예시적인 폼 복합재가 도 2에 나타나 있다. 흡수성 폼 복합재(100)는 제1 면(113) 및 제1 면(113) 반대편의 제2 면(114)을 갖는 배리어 층(120), 및 제1 면(116) 및 제1 면(116) 반대편의 제2 면(117)을 갖는 흡수성 폼 층(110)을 포함한다. 흡수성 폼 층(110)의 제2 면(117)은 배리어 층(120)의 제1 면(113)에 결합된다. 제2 흡수성 층(115)이 배리어 층(120)의 제2 면(114)에 결합된다. 배리어 층(120)내의 균열부(breach; 125)가 흡수성 폼 층(110)과 제2 흡수성 층(115) 사이의 유체 연통을 가능하게 한다.
흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층 둘 모두가 유체를 흡수할 것이다. 층들 사이의 유체의 실제 분포는, 예를 들어, 유체의 속성 및 흡수성 층들의 조성에 따라 달라질 수 있다. 유리한 실시 형태에서, 흡수성 폼 층은 분포 층으로서 주로 기능하고 제2 흡수성 층은 저장 층으로서 주로 기능한다. 유체와 관련하여, 흡수성 폼 층은 유체를 "x" 및 "y" 방향으로 위킹(wicking; 즉, 수송)하면서, 또한 유체를 "z" 방향으로 제2 흡수성 층에 운반할 것이다. 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층 사이의 결과적인 유체 분포는 다양할 수 있다. 그러나, 재습윤(re-wet) 성능을 개선하기 위하여, 결국에는 흡수성 폼 층보다 제2 흡수성 층에 더 많은 유체가 있는 것이 바람직하다.
도 2의 폼 복합재를 제조하는 예시적인 방법이 도 3에 나타나 있다. 배리어 층(220) 및 제2 흡수성 층(215)은 현장 밖에서(off-site) 조합되고 공급 롤(212)을 통해 공급된다. 대안적으로 (도시되지 않음), 배리어 층 및 제2 흡수성 층은 개별적인 공급 롤을 통해 공급되어 생산 라인에서 함께 라미네이팅될 수 있다. 제2 흡수성 층은 폼 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층에 결합될 수 있다. 배리어 층 및 제2 흡수성 층은 임의의 적합한 기법에 의해 함께 결합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 층들은 함께 접착식으로 라미네이팅된다. 적합한 접착제의 예에는 에멀젼 접착제, 핫 멜트 접착제, 경화성 접착제, 또는 용매계 접착제가 포함된다. 적합한 감압 접착제에는 (메트)아크릴레이트계 감압 접착제, 폴리우레탄 접착제, 천연 또는 합성 고무계 접착제, 에폭시 접착제, 경화성 접착제, 페놀계 접착제 등이 포함된다. 다른 실시 형태에서, 배리어 층은 폴리코팅 기법(polycoating technique)에 의해 제2 흡수성 층의 한쪽 면에 적용될 수 있다.
배리어 층(220) 및 제2 흡수성 층(215)은 컨베이어 벨트(222)에 의해 생산 라인에서 구동된다. 대안적으로 (도시되지 않음), 배리어 층 및 제2 흡수성 층은, 컨베이어 벨트에 의해 제공되는 것과 동일한 속도로 이동하도록, 제어된 장력 환경에서 끌어당겨질 수 있다. 제어된 장력 환경은 생산 라인의 끝에 위치된 와인더(winder)에 의해 생성될 수 있다. 와인더는 배리어 및 제2 흡수성 층을 그들의 공급 롤(들)로부터 풀어내기에 충분한 장력을 부여하고, 그들을 생산 라인을 통해 이동시키고, 완성된 제조물을 젤리 롤 형태로 와인더 상에 감는다. 또 다른 대안에서, 생산 라인은 와인더와 컨베이어 벨트를 함께 지닐 수 있다.
폼 성분들은 주입 관(230, 235)을 통해 계량 혼합 헤드(240)로 공급된다. 단지 2개의 주입 관(230, 235)만 도시되어 있지만, 필요한 대로 추가적인 주입 관이 제공될 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 계량 혼합 헤드(240)는 폼 성분들을 혼합하고 반응 혼합물(242)을 노즐(245)을 통해 배리어 층(220) 상으로 배출한다. 반응 혼합물(242)을 배리어 층(220) 상에 배치하기 위한 방법 및 수단은 중요하지 않다. 일부 실시 형태에서, 반응 혼합물(242)은 기계 방향(machine direction)에 수직한 사이드-투-사이드 배열(side-to-side configuration)로 배치된다.
이형 라이너(250)는 공급 롤(255)을 통해 반응 혼합물(242)의 상부 면에 적용된다. 이어서, 이형 라이너(250), 폼 반응 혼합물(242), 배리어 층(220) 및 제2 흡수성 층(215)은, 반응 혼합물(242)을 균일하게 분포하게 하고/하거나 생성되는 흡수성 폼 층(210)의 두께를 제어하도록 미리 결정된 간극을 갖는 미터링 롤(metering roll; 260)을 통과한다. 단지 한 세트의 미터링 롤(260)만 도시되어 있지만, 두 세트 이상의 미터링 롤이 또한 고려된다. 이어서, 반응 혼합물은 오븐(265)에서 경화된다. 정확한 온도 범위는 폼의 속성에 따라 좌우될 것이다. 일부 실시 형태에서, 경화 온도 범위는 100℉ 내지 275℉이다. 본 발명의 목적상, 용어 "캐스팅 단계"는 반응 혼합물의 경화를 통한 배리어 층 상으로의 반응 혼합물의 배치를 포함한다.
반응 혼합물이 경화된 후에, 배리어 층(220)이 파괴되어서 흡수성 폼 층(210)과 제2 흡수성 층(215) 사이의 유체 연통을 제공한다. 도 3에서, 이형 라이너(250)는 배리어 층(220)을 파괴하기 전에 권취 롤(280)에 의해서 흡수성 폼 층(210)으로부터 제거된다. 그러나, 이형 라이너(250)는 배리어 층(220)이 파괴된 후에 생산 라인에서 나중에 제거될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
배리어 층(220)을 파괴하는 다수의 방식이 있다. 도 3에 나타낸 특정 실시 형태에서, 배리어 층은 핀 천공(pin perforated)된다. 흡수성 폼 층(210), 배리어 층(220) 및 제2 흡수성 층(215)은 핀 롤러(270)와 배킹 롤(275)에 의해 생성된 닙 사이로 통과된다. 핀 길이 및 핀 롤러(270)와 배킹 롤(275) 사이의 닙 간극은 핀 롤러(270) 상의 핀이 적어도 배리어 층(220)을 관통하는 것을 보장하도록 선택된다. 핀 롤러(270)는 임의의 특정 핀 패턴에 제한되지 않는다. 핀은 롤러 전반에 균일하게 또는 불균일하게 분포될 수 있다. 영역 내에 핀이 균일하게 분포되었든 아니든 또는 핀을 갖는 영역 또는 핀을 갖지 않는 영역의 패턴이 균일하였든 아니든, 불균일한 분포는 핀을 갖는 영역과 핀을 갖지 않는 영역을 갖는 롤러를 포함할 것이다. 일부 실시 형태에서, 핀은 핀 롤러 전반에 균일하게 분포되며 20 내지 400 핀/제곱인치의 범위의 밀도를 갖는다. 핀들은 단일 게이지(gauge) 또는 하나를 초과하는 게이지를 가질 수 있다. 일부 실시 형태에서, 핀 게이지는 12 내지 28의 범위이다. 정확한 패턴 및 게이지는 궁극적으로 흡수성 폼 복합재에 의도되는 응용에 따라 좌우될 것이다.
도 3에 나타난 바와 같이, 핀 롤러(270)의 핀은 폼 층 및 배리어 층 둘 모두를 관통할 것이다. 핀이 제2 흡수성 층의 일부, 또는 전부를 관통하게 하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 일부 경우에, 제2 흡수성 층이 강력흡수성 중합체를 포함하는 경우, 제2 흡수성 층의 천공은 중합체의 손실을 가져올 수 있는 것으로 나타났다. 그러한 경우에, 제2 흡수성 층 내로의 핀 관통을 최소화하는 것이 바람직하다.
위에서 아래로 복합재를 천공하는 대신에, 아래로부터 핀 천공하는 것 (즉, 핀 롤러(270)와 배킹 롤(275)을 반대로 배치하는 것)이 또한 가능하다. 그러한 경우에, 핀은 제2 흡수성 층 및 배리어 층 둘 모두를 관통할 것이다. 핀이 흡수성 폼 층의 일부 또는 전부를 관통하게 하는 것이 또한 가능하다. 그러나, 일부 경우에, 제2 흡수성 층으로부터의 재료가 핀에 의해서 폼 층 내로 밀려날 수 있으며, 따라서, 흡수성 폼 층의 하나 이상의 특성을 변화시킬 수 있다.
도 3에서는 배리어 층(220)이 핀 천공되지만, 배리어 층(220)을 파괴하는 다른 방법이 고려된다. 예를 들어, 핀 롤러(270)를 스킵 슬리터(skip slitter)로 대체할 수 있다. 또한, 블레이드의 깊이 (또는 길이) 및 스킵 슬리터와 배킹 롤 사이의 닙 간극은 배리어 층이 슬리팅되는 것을 보장하도록 선택된다. 스킵 슬리터가 복합재 위에 있는 경우에는, 적어도 흡수성 폼 층 및 배리어 층이 슬리팅될 것이다. 스킵 슬리터가 복합재 아래에 있는 경우에는, 적어도 제2 흡수성 층 및 배리어 층이 슬리팅될 것이다. 핀 롤러와 마찬가지로, 스킵 슬리터는 임의의 특정 패턴에 제한되지 않는다. 슬릿의 수, 슬릿의 길이, 슬릿의 배향, 및 슬릿들 사이의 거리는 흡수성 폼 복합재에 의도되는 응용에 따라 좌우될 것이다. 일부 실시 형태에서, 5-2-2 스킵 슬릿 패턴이 사용되는데, 여기서, 첫 번째 숫자는 슬릿 길이 (mm)를 나타내고, 두 번째 숫자는 기계 방향으로의 슬릿들 사이의 거리 (mm)를 나타내고, 세 번째 숫자는 횡 방향으로의 슬릿들 사이의 거리 (mm)를 나타내며, 인접한 스킵 슬릿 열은 반복 길이의 1/2배만큼 오프셋된다. 스킵 슬리팅에 더하여, 배리어 층의 슬리팅 (및 천공)은 현재 이용가능한 레이저 기술을 사용하여 또한 달성될 수 있는 것으로 고려된다.
도 3에서 일단 배리어 층이 천공되었으면, 흡수성 폼 복합재(282)는 권취 롤(285) 상에 감긴다. 대안적으로, 완성된 물품은 흡수성 폼 복합재를 포함하는 물품의 제조를 위한 공정 라인으로 직접 공급될 수 있다.
도 3에서 단계들은 동일 제조 라인에서 수행되지만, 천공 단계는 중간체 복합재가 포함된 물품의 제조 전에, 또는 그 동안에 개별적인 제조 라인에서 수행될 수 있는 것으로 고려된다. 다시 말해, 모든 단계를 동일 제조 라인에서 수행하는 것이 편리할 수 있지만, 필수적인 것은 아니다. 일부 실시 형태에서, 오븐을 빠져나온 폼 복합재는 (이형 라이너를 갖거나 갖지 않는 채로) 권취 롤로 공급되고 롤 형태로 중간체 복합재로서 제공된다. 그 후에, 중간체 복합재는 나중에 천공될 것이다.
본 발명의 다른 예시적인 방법이 도 4에 나타나 있다. 이 방법은 도 3의 방법에 대하여 상기에 기재된 동일한 요소 및 특징부 중 다수를 공유한다. 따라서, 도 3의 도시된 실시 형태의 요소 및 특징부에 대응하는 요소 및 특징부에는 300 계열의 동일한 도면부호가 부여된다. 도 4에 도시된 실시 형태의 특징부 및 요소 (그리고 그러한 특징부 및 요소에 대한 대안)의 더 완전한 설명을 위해 도 3을 수반하는 상기의 설명을 참조한다.
도 4의 방법은, 도 3의 이형 라이너(250)를 제2 배리어 층(320') 및 제3 흡수성 층(315')으로 대체하고, 경화된 폼 층을 스카이빙하여 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성한다는 점에서, 도 3의 방법과 상이하다. 이러한 방법은 이형 라이너를 공정으로부터 완전히 배제하며, 따라서 재료 비용 및 폐기물을 감소시킨다.
도 4에 나타난 바와 같이, 제2 배리어 층(320') 및 제3 흡수성 층(315')은 현장 밖에서 조합되고 공급 롤(355)을 통해 공급된다. 대안적으로 (도시되지 않음), 제2 배리어 층 및 제3 흡수성 층은 개별적인 공급 롤을 통해 공급되고 생산 라인에서 함께 라미네이팅될 수 있다. 제3 흡수성 층은 폼 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 제2 배리어 층에 라미네이팅될 수 있다.
폼 반응 혼합물(342), 배리어 층(320, 320') 및 흡수성 층(315, 315')은, 반응 혼합물(342)을 균일하게 분포하게 하고/하거나 생성되는 흡수성 폼 층(310)의 두께를 제어하도록 미리 결정된 간극을 갖는 미터링 롤(360)을 통과한다. 이어서, 반응 혼합물은 오븐(365)에서 경화되고, 배리어 층(320, 320')은 핀 롤러(370)에 의해 핀 천공된다. 이어서, 폼 층은 스카이빙 장치(390)를 사용하여 스카이빙되어서 2개의 흡수성 폼 복합재(382, 382')를 생성하며, 이들은 각각 권취 롤(385, 380)로 공급된다.
스카이빙 전에 생성되는 중간체 폼 복합재가 도 5에 나타나 있다. 복합재(300)는 제1 면(316) 및 제1 면(316) 반대편의 제2 면(317)을 갖는 흡수성 폼 층(310), 및 제1 면(313) 및 제1 면(313) 반대편의 제2 면(314)을 갖는 배리어 층(320)을 포함한다. 배리어 층(320)의 제1 면(313)은 흡수성 폼 층(310)의 제2 면(317)에 결합된다. 제2 흡수성 층(315)이 배리어 층(320)의 제2 면(314)에 결합된다. 제2 배리어 층(320')은 제1 면(318) 및 제1 면(318) 반대편의 제2 면(319)을 갖는다. 제2 배리어 층(320')의 제2 면(319)은 흡수성 폼 층(310)의 제1 면(316)에 결합된다. 제3 흡수성 층(315')이 제2 배리어 층(320')의 제1 면(318)에 결합된다.
선 "a"를 따라 폼 층을 스카이빙하는 것이, 도 2에 나타낸 구성을 갖는 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성한다. 그러한 복합재는 본래 경화된 폼 층의 두께의 1/2을 갖는 흡수성 폼 층, 배리어 층, 및 제2 (또는 제3) 흡수성 층을 포함한다. 도 5에서의 복합재는 2개의 정확히 동등한 흡수성 폼 복합재를 생성할 수 있지만, 배리어 층(320, 320')은 동일하거나 상이한 재료일 수 있는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 흡수성 층(315, 315')은 동일하거나 상이한 재료일 수 있다. 추가로, 폼 층은, 도 5에 제공된 바와 같이, 중심에서 스카이빙되어 동일한 두께의 2개의 흡수성 폼 층을 생성할 수 있거나, 또는 중심에서 벗어나 스카이빙되어 상이한 두께의 2개의 폼 층을 생성할 수 있다.
도 4에서의 단계들은 동일 제조 라인에서 수행되지만, 천공 및/또는 스카이빙 단계는 다른 곳에서 수행될 수 있는 것으로 고려된다. 다시 말해, 모든 단계를 동일 제조 라인에서 수행하는 것이 편리할 수 있지만, 필수적인 것은 아니다. 일부 실시 형태에서, 오븐을 빠져나온 폼 복합재는 권취 롤로 공급되고 롤 형태로 중간체 복합재로서 제공된다. 그 후에, 중간체 복합재는 나중에 천공 및 스카이빙될 것이다. 다른 실시 형태에서, 폼 복합재는 천공된 후에 권취 롤로 공급되고 롤 형태로 중간체 복합재로서 제공된다. 그 후에, 중간체 복합재는 나중에 스카이빙될 것이다.
흡수성 폼 복합재를 제조하는 데 사용되는 재료가 하기에 추가로 기재될 것이다.
흡수성 폼 층
본 발명의 흡수성 폼 층은 주로 개방-셀형(open-celled)인 중합체성 폼을 사용하여 제조된다. 개방-셀형 폼은 복수의 상호 연결된 3차원 분지형 웨브에 의해 한정되는 개별 셀을 함유한다. 이러한 분지형 웨브를 구성하는 중합체성 재료의 가닥은 종종 "스트럿"(strut)으로 지칭된다. 그러한 개방-셀형 폼 구조체 내의 셀은 폼 구조체 내의 하나의 셀로부터 다른 셀로의 유체 전달을 허용하기에 충분히 큰 셀간 개구(intercellular opening) 또는 "윈도우"를 갖는다. 크기가 1 마이크로미터 이상인, 폼 구조체 내의 셀들 중 80% 이상이 적어도 하나의 인접 셀과 유체 연통된다면, 폼 재료는 전형적으로 "개방-셀형"이다. 따라서, 폼의 셀들 중 일부 (20% 이하)는 폐쇄형일 수 있다.
본 발명에 사용되는 중합체성 폼은 또한 폼이 수성 유체를 흡수하게 하기에 충분히 친수성이다. 폼 구조체는, 중합체성 폼 형성 시의 (예를 들어, 친수성) 성분의 선택에 의해서, 또는 사후-처리에 의해서 친수성으로 만들 수 있다.
본 발명의 구현에 적합한 예시적인 중합체에는 폴리우레탄, 폴리아크릴, 및 멜라민-포름알데히드 중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 중합체가 포함된다. 예로서, 일부 적합한 폴리우레탄이 하기에 더욱 상세하게 설명될 것이다.
폴리우레탄 폼은 폴리아이소시아네이트, 폴리올, 물 (및/또는 화학 발포제(chemical blowing agent)) 및 선택적인 첨가제를 함께 혼합하고, 혼합물이 발포되게 하고, 발포된 혼합물을 경화시킴으로써 제조될 수 있다. 실제로는, 폴리아이소시아네이트(들)를 하나의 액체 스트림으로, 그리고 폴리올(들), 물 (및/또는 화학 발포제) 및 선택적인 첨가제의 블렌드를 제2 액체 스트림으로 제공하는 것이 일반적이다. 스트림들은 각각 "아이소" 및 "폴리"로 종종 지칭되며, 조합될 때 폴리우레탄 폼을 생성한다. 2가지를 초과하는 액체 스트림이 고려될 수 있다. 그러나, 폴리아이소시아네이트, 및 폴리올과 물 (및/또는 화학 발포제)의 블렌드는 개별적인 액체 스트림으로 유지된다.
폴리아이소시아네이트 성분은 하나 이상의 폴리아이소시아네이트를 포함할 수 있다. 다양한 지방족 및 방향족 폴리아이소시아네이트가 본 기술 분야에 기재되어 있다. 폴리우레탄 폼을 형성하는 데 이용되는 폴리아이소시아네이트는 전형적으로 2 내지 3의 작용가(functionality)를 갖는다.
일 실시 형태에서, 폼은 적어도 하나의 방향족 폴리아이소시아네이트로부터 제조된다. 방향족 폴리아이소시아네이트의 예에는 톨루엔 2,4- 및 2,6-다이아이소시아네이트 (TDI), 나프탈렌 1,5-다이아이소시아네이트, 및 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'- 메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트 (MDI)가 포함된다.
유리한 실시 형태에서, 폼은 하나 이상의 (예를 들어, 방향족) 중합체성 폴리아이소시아네이트로부터 제조된다. 중합체성 폴리아이소시아네이트는 전형적으로 (중량 평균) 분자량이 (반복 단위가 결여된) 단량체성 폴리아이소시아네이트보다는 크지만, 폴리우레탄 예비중합체보다는 작다. 중합체성 폴리아이소시아네이트 내의 연결 기에는, 본 기술 분야에 공지된 바와 같은, 아이소시아누레이트 기, 바이우레트 기, 카르보다이이미드 기, 우레톤이민 기, 우레트다이온 기 등이 포함될 수 있다.
일부 중합체성 폴리아이소시아네이트는 "개질된 단량체성 아이소시아네이트"로 지칭될 수 있다. 예를 들어, 순수한 4,4'-MDI는 38℃의 융점 및 125 g/당량의 당량 중량을 갖는 고체이다. 그러나, 개질된 MDI는 38℃에서 액체이며 더 높은 당량 중량 (예를 들어 143 g/당량)을 갖는다. 융점 및 당량 중량의 차이는, 상기에 기재된 바와 같이, 예를 들어, 연결기의 포함에 의한, 작은 중합도의 결과인 것으로 여겨진다.
개질된 단량체성 폴리아이소시아네이트를 포함하는 중합체성 폴리아이소시아네이트는, 올리고머성 화학종을 포함하는 중합체성 화학종과 조합된 단량체의 혼합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 중합체성 MDI는, 25 내지 80%의 단량체성 4,4'-메틸렌 다이페닐 다이아이소시아네이트뿐만 아니라 3 내지 6개의 고리를 함유하는 올리고머 및 다른 부수적인 이성체, 예를 들어, 2,2' 이성체를 함유하는 것으로 보고되어 있다.
일부 실시 형태에서, 중합체성 폴리아이소시아네이트는 점도가 25℃에서 약 10 내지 300 cP이고, 당량 중량이 약 130 내지 250 g/당량이고, 평균 분자량 (Mw)이 약 500 Da이하이다.
일부 실시 형태에서, 폴리우레탄은 단일 중합체성 폴리아이소시아네이트, 또는 중합체성 아이소시아네이트들의 블렌드로부터 유도된다. 따라서, 폴리아이소시아네이트 성분의 100%가 중합체성 폴리아이소시아네이트(들)이다. 다른 실시 형태에서, 폴리아이소시아네이트 성분의 대부분이 단일 중합체성 폴리아이소시아네이트, 또는 중합체성 아이소시아네이트들의 블렌드이다. 이러한 실시 형태에서는, 폴리아이소시아네이트 성분의 50, 60, 70, 75, 80, 85 또는 90 중량% 이상이 중합체성 아이소시아네이트(들)이다.
구매가능한 폴리아이소시아네이트에는, 미국 텍사스주 더 우드랜즈 소재의 헌츠맨 케미칼 컴퍼니(Huntsman Chemical Company)로부터의 수프라섹(SUPRASEC)(등록상표) 9561이 포함된다.
전술한 아이소시아네이트를 폴리올과 반응시켜 폴리우레탄 폼 재료를 제조한다. 폴리우레탄 폼은 친수성이어서, 폼은 수성 액체, 특히 체액을 흡수한다. 폴리우레탄 폼의 친수성은, 높은 에틸렌 옥사이드 함량을 갖는, 폴리에테르 폴리올과 같은, 아이소시아네이트-반응성 성분의 사용에 의해 전형적으로 제공된다. 적합한 폴리올의 예에는, 2가 또는 3가 알코올 (예를 들어, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 글리세롤, 헥산트라이올, 및 트라이에탄올아민)과 알킬렌 옥사이드 (예를 들어, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 및 부틸렌 옥사이드)의 부가물 [예를 들어, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리프로필렌 옥사이드, 및 폴리(에틸렌 옥사이드-프로필렌 옥사이드) 공중합체]이 포함된다. 높은 에틸렌 옥사이드 함량을 갖는 폴리올은, 본 기술 분야에 공지된 바와 같은 다른 기술에 의해서 또한 제조될 수 있다. 적합한 폴리올은 전형적으로 분자량 (Mw)이 100 내지 5,000 Da이고 2 내지 3의 평균 작용가를 함유한다.
전형적으로 폴리우레탄 폼은 에틸렌 옥사이드 (예를 들어, 반복) 단위를 갖는 적어도 하나의 폴리에테르 폴리올로부터 유도된다 (또는 환언하면 그러한 적어도 하나의 폴리에테르 폴리올과의 반응 생성물이다). 폴리에테르 폴리올은 전형적으로 에틸렌 옥사이드 함량이 10, 15, 20 또는 25 중량% 이상이고 전형적으로 75 중량% 이하이다. 그러한 폴리에테르 폴리올은 폴리아이소시아네이트보다 높은 작용가를 갖는다. 일부 실시 형태에서, 평균 작용가는 약 3이다. 폴리에테르 폴리올은 전형적으로 점도가 25℃에서 1000 cP 이하이고, 일부 실시 형태에서 900, 800, 또는 700 cP 이하이다. 폴리에테르 폴리올의 분자량은 전형적으로 500 또는 1000 Da 이상이고, 일부 실시 형태에서 4000 또는 3500, 또는 3000 Da 이하이다. 그러한 폴리에테르 폴리올은 전형적으로 125, 130, 또는 140 이상의 하이드록실가(hydroxyl number)를 갖는다. 구매가능한 폴리올에는, 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 카펜터 컴퍼니(Carpenter Company)로부터의 폴리에테르 폴리올 CDB-33142 및 카르폴(CARPOL)(등록상표) GP-5171이 포함된다.
일부 실시 형태에서, 직전에 기재된 바와 같은, 높은 에틸렌 옥사이드 함량 및 5500, 또는 5000, 또는 4500, 또는 4000, 또는 3500, 또는 3000 Da 이하의 분자량 (Mw)을 갖는 하나 이상의 폴리에테르 폴리올은, 폴리우레탄 폼의 주된 또는 유일한 폴리에테르 폴리올이다. 예를 들어, 그러한 폴리에테르 폴리올은 전체 폴리올 성분의 50, 60, 70, 80, 90, 95 중량% 이상 또는 100 중량%를 구성한다. 따라서, 폴리우레탄 폼은 그러한 폴리에테르 폴리올로부터 유도되는 중합 단위를 25, 30, 35, 40, 45 또는 50 중량% 이상 포함할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 높은 에틸렌 옥사이드 함량을 갖는 하나 이상의 폴리에테르 폴리올은 기타 폴리올과의 조합으로 이용된다. 일부 실시 형태에서, 기타 폴리올은 전체 폴리올 성분의 1, 2, 3, 4, 또는 5 중량% 이상을 구성한다. 그러한 기타 폴리올의 농도는 전형적으로, 전체 폴리올 성분의 40, 또는 35, 또는 30, 또는 25, 또는 20, 또는 15, 또는 10 중량%를 초과하지 않으며, 즉, 폴리우레탄 반응 혼합물의 20 중량%, 또는 17.5 중량%, 또는 15 중량%, 또는 12.5 중량%, 또는 10 중량%, 또는 7.5 중량%, 또는 5 중량%를 초과하지 않는다. 구매가능한 폴리올에는 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 카펜터 컴퍼니로부터의 카르폴(등록상표) GP-700, 및 미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 바이엘 머티어리얼 사이언스(Bayer Material Science)로부터의 아르콜(ARCOL)(등록상표) E-434가 포함된다. 일부 실시 형태에서, 그러한 선택적인 기타 폴리올은 폴리프로필렌 (예를 들어 반복) 단위를 포함할 수 있다.
폴리우레탄 폼은 일반적으로 에틸렌 옥사이드 함량이 10, 11, 또는 12 중량% 이상이고 20, 19, 또는 18 중량% 이하이다.
폴리아이소시아네이트 성분 및 폴리올 성분의 종류 및 양은 폴리우레탄 폼이 비교적 연질이지만 탄력성이 있도록 선택된다. 폴리우레탄 폼의 생성에 있어서, 폴리아이소시아네이트 성분 및 폴리올 성분은, 아이소시아네이트 기 대 하이드록실 기의 합계의 당량비가 1 대 1 이하가 되도록 반응된다. 일부 실시 형태에서, 성분들은 여분의 하이드록실 기 (예를 들어, 여분의 폴리올)가 존재하도록 반응된다. 그러한 실시 형태에서, 아이소시아네이트 기 대 하이드록시 기의 합계의 당량비는 0.7 대 1 이상이다.
폴리우레탄은, 액체 형태의 반응물을 적합한 양의 물 또는 화학 발포제, 적합한 촉매 및 기타 선택적인 성분과 혼합하고, 혼합물이 발포 및 경화되게 둠으로써 발포된다. 폴리우레탄 폼의 생성을 위해 물을 사용하는 것이 바람직한데, 물은 아이소시아네이트 기와 반응하여 이산화탄소를 방출하기 때문이다. 물의 양은 바람직하게는 폴리우레탄 반응 혼합물의 0.5 내지 5 중량%의 범위이다. 일부 실시 형태에서, 물의 양은 폴리우레탄 반응 혼합물의 4 또는 3 또는 2 또는 1 중량% 이하이다.
폴리우레탄은 폼을 안정시키기 위해 전형적으로 계면활성제를 포함한다. 다양한 계면활성제가 본 기술 분야에 기재되어 있다. 일 실시 형태에서, 미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 에어 프로덕츠(Air Products)로부터의 다브코(DABCO)(등록상표) DC-198과 같은, 에틸렌 옥사이드 (예를 들어 반복) 단위를, 선택적으로 프로필렌 옥사이드 (예를 들어 반복) 단위와 함께 포함하는 실리콘 계면활성제가 이용된다. 일부 실시 형태에서, 친수성 계면활성제의 농도는 전형적으로 폴리우레탄 반응 혼합물의 약 0.05 내지 1 또는 2 중량%의 범위이다.
폴리우레탄 폼은 공지된 통상의 폴리우레탄 형성 촉매, 예를 들어, 유기 주석 화합물 및/또는 아민-유형 촉매를 선택적으로 포함할 수 있다. 촉매는 바람직하게는 폴리우레탄 반응 혼합물의 0.01 내지 5 중량%의 양으로 사용된다. 아민-유형 촉매는 전형적으로 3차 아민이다. 적합한 3차 아민의 예에는 모노아민, 예를 들어, 트라이에틸아민, 및 다이메틸 사이클로헥실아민; 다이아민, 예를 들어, 테트라메틸에틸렌다이아민, 및 테트라메틸헥산다이아민; 트라이아민, 예를 들어, 테트라메틸구아니딘; 환형 아민, 예를 들어, 트라이에틸렌다이아민, 다이메틸피페라딘, 및 메틸모르폴린; 알코올아민, 예를 들어, 다이메틸아미노에탄올, 트라이메틸아미노에틸에탄올아민, 및 하이드록시에틸모르폴린; 에테르 아민, 예를 들어, 비스다이메틸아미노에틸 에탄올; 다이아자바이사이클로알켄, 예를 들어, 1,5-다이아자바이사이클로(5,4,0)운데센-7 (DBU), 및 1,5-다이아자바이사이클로(4,3,0)노넨-5; 및 다이아자바이사이클로알켄의 유기산 염, 예를 들어, DBU의 페놀 염, 2-에틸헥사노에이트 및 포르메이트가 포함된다. 이들 아민은 단독으로 또는 조합으로 사용될 수 있다. 아민-유형 촉매는 폴리우레탄의 4, 3, 2, 1 또는 0.5 중량% 이하의 양으로 사용될 수 있다. 구매가능한 촉매에는 미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 에어 프로덕츠 컴퍼니로부터의 다브코(등록상표) BL-17 및 다브코(등록상표) 33-LV가 포함된다.
폴리우레탄 폼은 "하이드로겔" 및 "하이드로콜로이드"로 또한 지칭되는, 강력흡수성 중합체 (SAP)를 선택적으로 포함할 수 있다. SAP는 실질적으로 수-불용성이지만, 다량의 (예를 들어 그의 중량의 10 내지 100배의) 액체를 흡수할 수 있는 수-팽창성 중합체로 이루어진다. 다양한 SAP 재료가 본 기술 분야에서 설명되어 있다 (예를 들어, 미국 특허 제4,410,571호; 미국 특허 제6,271,277호; 및 미국 특허 제6,570,057호 참조). 적합한 SAP 재료에는 겔 강도가 낮은 강력흡수제, 겔 강도가 높은 강력흡수제, 표면 가교결합된 강력흡수제, 균일하게 가교결합된 강력흡수제, 또는 구조 전반에서 다양한 가교결합 밀도를 갖는 강력흡수제가 포함된다. 강력흡수제는 폴리(아크릴산), 폴리(아이소-부틸렌-코-말레익 언하이드라이드), 폴리(에틸렌 옥사이드), 카르복시-메틸 셀룰로오스, 폴리(-비닐 피롤리돈), 및 폴리(-비닐 알코올)을 포함하는 화학 물질에 기초할 수 있다. 강력흡수제는 팽창 속도가 저속으로부터 고속까지의 범위일 수 있다. 강력흡수제는 중화도(degree of neutralization)가 다양할 수 있다. 반대 이온은 전형적으로 Li+, Na+, 및 K+이다. 구매가능한 SAP에는 미국 노스캐롤라이나주 그린스보로 소재의 이머징 테크놀로지스 인크.(Emerging Technologies Inc.)로부터의 리퀴블록(LiquiBlock)™ HS 파인스(Fines)가 포함된다.
유리한 SAP 재료는 부분적으로 중화된 폴리아크릴산 또는 이의 전분 유도체의 다소 네트워크 가교결합된 중합체일 수 있다. 예를 들어, SAP는 약 50 내지 약 95%, 바람직하게는 약 75%, 중화된, 다소 네트워크 가교결합된, 폴리아크릴산 (즉, 폴리 (아크릴산나트륨/아크릴산))을 포함할 수 있다. 본 기술 분야에 기재되어 있는 바와 같이, 네트워크 가교결합은 중합체를 실질적으로 수-불용성으로 만드는 역할을 하며, 부분적으로는, 전구체 입자 및 생성되는 매크로구조체(macrostructure)의 흡수 용량 및 추출가능한 중합체 함량 특성을 결정한다.
폴리우레탄 폼이 SAP를 포함하는 실시 형태의 경우, SAP는 일반적으로 별개의 조각들로 폼 내에 존재한다. 그러한 조각은 구형 조각, 둥근 조각, 각진 조각, 또는 불규칙한 조각뿐만 아니라 섬유와 같은 다양한 형상을 가질 수 있다. 입자는 일반적으로 직경 또는 단면 (구형이 아닌 경우 최대 치수)에 있어서 약 1 마이크로미터 내지 500 마이크로미터 범위의 크기 분포를 포함한다. 입자는 바람직하게는 400, 300, 또는 200 마이크로미터 미만의 최대 입자 크기의 미분된 분말이다.
존재하는 경우, 폴리우레탄 폼 중 SAP의 농도는 전형적으로 폴리우레탄 반응 혼합물의 1, 2, 3, 4, 또는 5 중량% 이상 및 전형적으로 폴리우레탄 반응 혼합물의 30, 25, 또는 20 중량% 이하이다. 원하는 특성 (예를 들어 흡수 능력, 스트라이크-스루(strike-through), 재습윤)을 제공할 수 있는 최소한의 양의 SAP가 이용된다. 일부 실시 형태에서, SAP의 농도는 폴리우레탄 반응 혼합물의 17.5, 또는 15, 또는 12.5 또는 10 중량% 이하이다. 일부 실시 형태에서, 폼 내의 SAP의 포함은 폼의 흡수 용량에 거의 또는 전혀 영향을 주지 않지만, 놀랍게도 폼 특히 흡수성 폼 복합재의 스트라이크-스루 및 재습윤을 개선한다.
폴리우레탄 폼은 또한 선택적으로 안료를 포함할 수 있다. 위생 용품의 하나 이상의 층 상에 그래픽, 색 및/또는 발색 지시약(color indicator)을 인쇄하는 것은 개인 위생 산업에서 일반적인 관행이다. 인쇄는 복잡하고 고가일 수 있다. 흡수성 폼 층을 채색함으로써, 개인 위생 용품 제조자는 전문 인쇄 장비 및 잉크가 필요 없이 그의 제품에 색을 포함시킬 수 있다. 바람직한 실시 형태에서, 안료는 폴리올 담체 내로 들어가며 폴리우레탄 폼의 제조 동안 폴리 액체 스트림에 첨가된다. 구매가능한 안료에는 미국 사우스캐롤라이나주 스파탄스버그 소재의 밀리켄(Milliken)으로부터의 디스퍼시테크(DispersiTech)™ 2226 화이트, 디스퍼시테크™ 2401 바이올렛, 디스퍼시테크™ 2425 블루, 디스퍼시테크™ 2660 옐로, 및 디스퍼시테크™ 28000 레드, 및 미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 페로(Ferro)로부터의 Pdi(등록상표) 34-68020 오렌지가 포함된다.
폴리우레탄 폼은 선택적으로 기타 첨가제, 예를 들어, 표면 활성 물질, 폼 안정제, 셀 조절제(cell regulator), 촉매 반응을 지연시키는 차단제, 난연제, 사슬 연장제, 가교결합제, 외부 및 내부 주형 이형제, 충전제, 착색제, 광증백제, 산화방지제, 안정제, 가수분해 억제제뿐만 아니라, 항진균 및 항균 물질을 포함할 수 있다. 전형적으로 그러한 기타 첨가제는 총괄하여 폴리우레탄 반응 혼합물의 0.05 내지 10 중량%의 범위의 농도로 이용된다. 구매가능한 첨가제에는 미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 에어 프로덕츠 컴퍼니로부터의 다브코(등록상표)BA-100 (중합체성 산 차단제) 및 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터의 트라이에탄올아민 LFG (가교결합제)가 포함된다.
폴리우레탄 폼은 전형적으로 평균 평량이 100, 150, 200, 또는 250 gsm 이상이고 전형적으로 500 gsm 이하이다. 일부 실시 형태에서 평균 평량은 450, 또는 400 gsm 이하이다. 폴리우레탄 폼의 평균 밀도는 전형적으로 3, 3.5 또는 4 lb/ft3 이상 7 lb/ft3 이하이다.
상기의 설명은 적합한 폴리우레탄 폼을 제조하는 한 가지 기법을 제공한다. 다른 기법이 또한 고려될 수 있다. 예를 들어, 적합한 폴리우레탄 폼을 제조하는 다른 기법은 "예비중합체" 기법으로 알려져 있다. 이러한 기법에서는, 아이소시아네이트 및 폴리올의 예비중합체를 불활성 분위기에서 반응시켜 아이소시아네이트 기로 종결된 액체 중합체를 형성한다. 발포된 폴리우레탄을 생성하기 위해서는, 아이소시아네이트-종결된 예비중합체를 촉매 또는 가교결합제의 존재 하에 물, 및 선택적으로 폴리올과 완전히 혼합한다.
이형 라이너
본 발명의 일부 실시 형태에서, 캐스팅 단계 동안 폼 반응 혼합물의 한쪽 면에 이형 라이너가 적용된다. 임의의 통상적인 이형 라이너가 사용될 수 있다. 예시적인 이형 라이너에는 올레핀 (예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌) 및 코팅된 종이가 포함된다. 실리콘 코팅된 종이는 덜 바람직한데, 실리콘은 폼 층의 표면으로 옮겨가는 경향이 있어서, 표면을 덜 친수성으로 만들기 때문이다. 구매가능한 이형 라이너에는 미국 위스콘신주 니나 소재의 프로라미나(Prolamina)로부터의 19PP/12PTC1/19PP PERF 및 미국 뉴욕주 폴라스키 소재의 쇼엘러 컴퍼니(Schoeller Company)로부터의 MUL/BC 58이 포함된다.
배리어 층
적합한 배리어 층은 캐스팅 단계 동안 폼 반응 성분이 제2 (또는 제3) 흡수성 층에 침투하는 것을 방지한다. 배리어 층은, 폼이 경화된 후에는 파괴될 수 있어서, 사용 동안 유체가 흡수성 폼 층으로부터 제2 (또는 제3) 흡수성 층으로 이동할 수 있게 하여야 한다. 배리어 층은, 천공 (예를 들어, 핀 천공), 슬리팅 (예를 들어, 스킵 슬리팅) 또는 분해를 포함하는 다수의 방법에 의해 파괴될 수 있다. 배리어 층은 흡수성 폼 복합재의 부드러움, 드레이프(drape) 또는 가요성에 영향을 주지 않아야 하며, 배리어 층은 폼 경화 온도 (전형적으로 100℉ 내지 275℉)에서 열적으로 안정하여야 한다. 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이를 포함할 수 있다. 예시적인 배리어 필름에는 폴리올레핀 필름 (예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 이들의 공중합체) 및 폴리에스테르 필름이 포함된다. 부직 재료 및 종이를 위한 예시적인 코팅에는 플루오로중합체 및 폴리실리콘이 포함된다.
제2 흡수성 층
제2 흡수성 층은 다양한 액체-흡수성 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 흡수성 재료에는 천연 및 합성 섬유, 흡수성 폼, 흡수성 스펀지, 강력흡수성 중합체, 흡수성 겔화 재료, 또는 임의의 동등한 재료 또는 재료들의 조합, 또는 이들의 혼합물이 포함된다.
제2 흡수성 층의 섬유는 친수성 섬유, 또는 친수성 섬유와 소수성 섬유 둘 모두의 조합이다. 적합한 섬유에는 (개질되거나 개질되지 않은) 천연 섬유뿐만 아니라, 합성 섬유인 것들이 포함된다. 적합한 개질되지 않은/개질된 천연 섬유의 예에는 면, 에스파르토 그래스(Esparto grass), 버개스(bagasse), 대마, 아마, 실크, 울, 목재 펄프, 화학적으로 개질된 목재 펄프, 황마, 레이온, 에틸 셀룰로오스, 및 셀룰로오스 아세테이트가 포함된다.
적합한 목재 펄프 섬유는 크라프트(Kraft) 공정 및 설파이트 공정과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 공지의 화학 공정으로부터 얻을 수 있다. 추가의 적합한 유형의 섬유는 화학적으로 강성화된 셀룰로오스, 즉, 건조 조건 및 수성 조건 둘 모두 하에서 섬유의 강성(stiffness)을 증가시키도록 화학적 수단에 의해 강성화된 셀룰로오스이다. 그러한 수단은, 본 기술 분야에 공지된 바와 같이, 예를 들어, 섬유를 코팅하고/하거나 함침하는 화학적 강성화제를 첨가하는 것, 또는 화학 구조를 변경시킴으로써, 예를 들어, 중합체 사슬을 가교결합함으로써 섬유를 강성화하는 것을 포함할 수 있다. 화학적 처리 또는 기계적 가연(twisting)을 포함하는 방법에 의해 섬유에 컬(curl)이 부여될 수 있다. 컬은 전형적으로 가교결합 또는 강성화 전에 부여된다.
친수성 섬유, 특히 (선택적으로 개질된) 셀룰로오스 섬유가 전형적으로 바람직하다. 그러나, 친수성 섬유는, 계면활성제-처리된 또는 실리카-처리된 열가소성 섬유와 같이, 소수성 섬유를 친수성화함으로써 또한 얻어질 수 있다. 계면활성제-처리된 섬유는 섬유에 계면활성제를 분무함으로써, 섬유를 계면활성제 중에 디핑(dipping)함으로써, 또는 열가소성 섬유의 생성 중에 계면활성제를 중합체 용융물의 일부로서 포함시킴으로써 제조될 수 있다. 용융 및 재응고 시에, 계면활성제는 열가소성 섬유의 표면에 잔류하는 경향이 있을 것이다.
적합한 합성 섬유는 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸비닐 아세테이트, 불용성 또는 용해성 폴리비닐 알코올, 폴리올레핀, 예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 폴리아미드, 예를 들어 나일론, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리스티렌 등으로부터 제조될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 합성 섬유는, 예를 들어 융점이 50℃ 내지 75℃ 이상 190 또는 175℃ 이하인, 열가소성 섬유이다.
일반적으로 (예를 들어 열가소성) 합성 섬유는 평균 폭, 직경, 또는 단면 치수가 5, 10, 15, 또는 20 마이크로미터 이상이다. 평균 직경은 최대 1000 마이크로미터 (1 mm)의 범위일 수 있지만, 전형적으로 800 마이크로미터, 또는 700 마이크로미터, 또는 600 마이크로미터 이하이고, 일부 실시 형태에서 500 마이크로미터 또는 400 마이크로미터 이하이다. 일부 실시 형태에서, 웨브의 섬유의 평균 직경은 300, 250, 200, 150, 100, 75 또는 50 마이크로미터 이하이다. 더 작은 직경의 스테이플 섬유 웨브는 개선된 가요성 (예를 들어 더 낮은 압축일(work of compression))을 제공할 수 있다. 필라멘트 단면 치수 (및 단면의 형상)는 바람직하게는 필라멘트의 길이를 따라 실질적으로 또는 본질적으로 균일하며, 예를 들어, 균일하게 둥글다. 필라멘트의 표면은 전형적으로 매끄럽다. 이 섬유는 섬유, 스트립의 형상 또는 형태, 또는 다른 좁고 긴 형상일 수 있다. 집합체(aggregation)가, 동일하거나 상이한 플라스틱 조성, 기하학적 형상, 크기, 및/또는 직경을 갖는 복수의 섬유로 구성될 수 있다. 섬유는 전형적으로 고체이다. 섬유는 단면이 원형 또는 둥근 형태일 수 있거나 또는 단면이 비-원형, 예를 들어, 엽형(lobal), 타원형, 직사각형, 삼각형, 및 방사상 아암(arm)을 갖는 형상, 예를 들어 "x자형"일 수 있다. 용융-압출 공정으로부터 열가소성 섬유가 형성되는 실시 형태 (예를 들어 스펀본드 또는 멜트 블로운)의 경우, 섬유의 길이는 연속적이다. 스테이플 섬유 (즉, 섬유)의 길이는 전형적으로 1, 2, 또는 3 cm 이상이고, 보통 15 cm 이하이다. 일부 실시 형태에서, 섬유의 길이는 10, 9, 8, 또는 7 cm 이하이다.
제2 흡수성 층은 사전 형성된 섬유질 웨브일 수 있다. 다양한 "드라이-레이드"(dry-laid) 및 "웨트-레이드"(wet-laid) 웨브 제조 공정이 본 기술 분야에 기재되어 있다. 다양한 흡수성 층 및 그의 제조 방법이 본 기술 분야에 기재되어 있다. 예를 들어, 미국 특허 제4,610,678호 및 미국 특허 제6,896,669호를 참조한다.
제2 흡수성 층의 배열 및 구조는 다양할 수 있다 (예를 들어, 제2 흡수성 층은 다양한 두께의 구역 (예를 들어, 중심이 더 두껍도록 프로파일링됨), 친수성 구배, 강력흡수성 구배, 또는 더 낮은 밀도 및 더 낮은 평균 평량 획득 구역을 가질 수 있다). 그러나, 제2 흡수성 층의 총 흡수 용량은 흡수성 폼 복합재의 설계 하중 및 의도된 용도와 양립될 수 있어야 한다. 바람직한 실시 형태에서, 제2 흡수성 층의 흡수 용량은 흡수성 폼 층의 흡수 용량보다 크다. 일부 실시 형태에서, 제2 흡수성 층의 흡수 용량은 흡수성 폼 층의 흡수 용량의 1.5배, 2배, 2.5 또는 심지어 3배이다.
일부 실시 형태에서, 제2 흡수성 층은 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 사이에 개재된 강력흡수성 중합체를 포함한다. 유사한 구조를 갖는 구매가능한 제품에는 미국 오하이오주 던브릿지 소재의 젤록 인터내셔널(Gelok International)로부터의 젤록(Gelok) 5240-72가 포함된다.
다른 실시 형태에서, 제2 흡수성 층은 강력흡수성 중합체가 내부에 분산되어 있는 사전 형성된 섬유질 웨브를 포함한다. 특정 실시 형태에서, 섬유는 셀룰로오스 섬유이다.
또 다른 실시 형태에서, 제2 흡수성 층은 강력흡수성 중합체의 층 및 조직 층 (예를 들어, 셀룰로오스 섬유)을 포함한다. 강력흡수성 중합체 층은 흡수성 폼 복합재의 최종 구조에서 배리어 층에 면해 있을 것이다.
또 다른 실시 형태에서, 제2 흡수성 층은 평량이 약 100 g/m2 내지 약 700 g/m2이며, 목재 펄프 섬유의 하부 층, 목재 펄프 섬유의 중간 층, 및 섬유들 사이에 배치된 강력흡수성 중합체, 그리고 적어도 약간의 목재 펄프 섬유를 함유하는 상부 층으로 에어-레이드되어 있다.
본 발명의 방법에서 제2 흡수성 층은 폼 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층에 결합된다. 배리어 층 및 제2 흡수성 층은 임의의 적합한 기법에 의해 결합될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 층들은 함께 접착식으로 라미네이팅된다. 적합한 접착제의 예에는 에멀젼 접착제, 핫 멜트 접착제, 경화성 접착제, 또는 용매계 접착제가 포함된다. 적합한 감압 접착제에는 (메트)아크릴레이트계 감압 접착제, 폴리우레탄 접착제, 천연 또는 합성 고무계 접착제, 에폭시 접착제, 경화성 접착제, 페놀계 접착제 등이 포함된다. 다른 실시 형태에서, 배리어 층은 폴리코팅 기법에 의해 제2 흡수성 층의 한쪽 면에 적용될 수 있다.
상기의 설명은 도 4 및 도 5와 관련하여 설명된 제3 흡수성 층에 또한 적용되는 것으로 이해되어야 한다.
흡수성 폼 복합재
폼 층, 배리어 층, 및 제2 흡수성 층을 위한 재료의 선택에 기초하여, 흡수성 폼 복합재의 구조에 대해 다양한 변경이 가능하다. 예를 들어, 일부 실시 형태에서, 흡수성 폼 복합재는 폴리우레탄 폼 층, 천공된 폴리에스테르 필름 배리어 층, 및 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 사이에 개재된 강력흡수성 중합체를 포함하는 제2 흡수성 층을 포함한다. 또 다른 실시 형태에서, 폴리우레탄 폼 층은 강력흡수성 중합체를 함유한다.
구조와 관계없이, 흡수성 폼 층 및 제2 흡수성 층은 대칭 형상 (대칭점, 대칭선, 또는 대칭면을 가짐) 또는 비대칭 형상을 포함하는 다양한 형상으로 가공될 수 있다. 생각되는 형상에는 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 오각형, 육각형, 팔각형, 사다리꼴, 절두 피라미드형, 모래시계형, 아령형, 뼈다귀형 등이 포함되지만 이에 한정되지는 않는다. 에지 및 코너는 직선이거나 둥글 수 있다. 일부 실시 형태에서, 흡수성 폼 복합재는 모래시계형 또는 사다리꼴 형상을 갖는다.
흡수성 폼 층은 공극, 공동, 함몰부, 채널, 또는 홈을 생성하는 컷-아웃(cut-out) 영역을 포함하도록 추가로 가공될 수 있는 것으로 또한 고려된다. 또한, 다양한 엠보싱 기법에 의해서 흡수성 폼 층의 표면에 특징부를 부가할 수 있다. 예를 들어, 도 3의 방법에서, 구조화된 이형 라이너를 사용하여 흡수성 폼 층의 표면에 구조를 부가할 수 있다. 대안적으로, 원하는 패턴을 갖는 가열된 플레이트로 흡수성 폼 층을 엠보싱함으로써 도 2의 흡수성 폼 복합재에 구조를 부가할 수 있다. 또 다른 대안에서, 스카이빙 동안 흡수성 폼 층의 표면에 구조를 부여하도록 도 4에서의 스카이빙 장치를 설계할 수 있다.
응용
흡수성 폼 복합재는, 개인 위생 용품 (예를 들어, 유아용 기저귀, 여성용 위생 패드, 및 성인용 요실금 장치), 의료용 붕대, 애완동물용 패드, 및 농업용 패드와 같은 일회용 흡수 용품을 포함하는 다양한 응용에서 사용될 수 있다.
도 6은 본 발명의 방법에 의해 제조된 흡수성 폼 복합재를 포함하는 흡수 용품의 단면도를 나타낸다. 흡수 용품은 액체 투과성 톱시트(440), 액체 불투과성 백시트(450) 및 이들 사이의 흡수성 폼 복합재(400)를 포함한다.
액체 투과성 톱시트(440)는 부직 층, 다공성 폼, 개구 형성된 플라스틱 필름 등으로 구성될 수 있다. 톱시트용으로 적합한 재료는 부드럽고 피부에 자극을 주지 않으며 유체가 용이하게 통과해야 한다. 일부 실시 형태에서, 톱시트는 흡수성 폼 층보다 덜 친수성이다. 일부 바람직한 실시 형태에서, 톱시트는 소수성 재료로부터 제조된다. 예시적인 소수성 재료에는 에틸렌 중합체, 폴리프로필렌 중합체, 및/또는 이들의 공중합체를 포함하는 스펀 본드 부직물이 포함된다.
액체 불투과성 백시트(450)는 얇은 플라스틱 필름, 예를 들어, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 필름, 액체 불투과성 재료로 코팅된 부직 재료, 액체 침투를 방해하는 소수성 부직 재료, 또는 플라스틱 필름과 부직 재료의 라미네이트로 이루어질 수 있다. 백시트 재료는 통기성일 수 있어서, 액체가 백시트 재료를 통과하는 것은 여전히 방지하면서 증기가 흡수성 폼 복합재(400)로부터 빠져나가게 한다.
흡수성 폼 복합재(400)는 흡수성 폼 층(410), 제2 흡수성 층(415), 및 2개의 흡수성 층들(410, 415) 사이의 배리어 층(420)을 포함한다. 배리어 층(420) 내의 균열부(425)가 2개의 흡수성 층들(410, 415) 사이의 유체 연통을 가능하게 한다.
톱시트(440) 및 백시트(450)는 전형적으로 흡수성 폼 복합재(400)를 초과하여 연장하며, 예를 들어, 흡수성 폼 복합재(400)의 주연부에 주위로 열 또는 초음파에 의한 접착(gluing) 또는 용접(welding)에 의해 서로 연결된다. 톱시트(440) 및/또는 백시트(450)는 추가로, 또는 대안적으로, 본 기술 분야에 공지된 임의의 방법, 예를 들어, 접착제, 히트본딩(heatbonding) 등에 의해 흡수성 폼 코어에 부착될 수 있다.
본 발명의 일부 실시 형태
제1 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 상에 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층을 캐스팅하는 단계 - 흡수성 폼 층의 제2 면은 배리어 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층의 제2 면에 제2 흡수성 층을 결합시키는 단계; 및 상기 캐스팅 단계 후에 배리어 층을 파괴하여 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되게 하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법을 제공한다.
제2 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 실시 형태의 방법으로서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 방법을 제공한다.
제3 실시 형태에서, 본 발명은, 제2 실시 형태의 방법으로서, 폴리우레탄 폼은 강력흡수성 중합체를 포함하는, 방법을 제공한다.
제4 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 내지 제3 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층은 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 사이에 개재된 강력흡수성 중합체를 포함하는, 방법을 제공한다.
제5 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 내지 제3 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층은 강력흡수성 중합체가 내부에 분산되어 있는 사전 형성된 섬유질 웨브를 포함하는, 방법을 제공한다.
제6 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 내지 제3 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층은 강력흡수성 중합체 층 및 조직 층을 포함하고, 강력흡수성 중합체 층은 배리어 층과 조직 층 사이에 개재되는, 방법을 제공한다.
제7 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 내지 제6 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이 중 적어도 하나를 포함하는, 방법을 제공한다.
제8 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 내지 제7 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 폴리에스테르 필름을 포함하는, 방법을 제공한다.
제9 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 내지 제7 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 필름인, 방법을 제공한다.
제10 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 내지 제9 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 핀 천공에 의해 파괴되는, 방법을 제공한다.
제11 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 내지 제9 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 스킵 슬리팅에 의해 파괴되는, 방법을 제공한다.
제12 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 내지 제11 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 캐스팅 단계는 이형 층을 흡수성 폼 층의 제1 면에 부가하는 것을 추가로 포함하는, 방법을 제공한다.
제13 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층, 배리어 층의 제1 면에 결합된 흡수성 폼 층, 및 배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층을 포함하는 중간체 복합재를 취하는 단계; 및 배리어 층을 파괴하여 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되게 하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법을 제공한다.
제14 실시 형태에서, 본 발명은, 제13 실시 형태의 방법으로서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 방법을 제공한다.
제15 실시 형태에서, 본 발명은, 제14 실시 형태의 방법으로서, 폴리우레탄 폼은 강력흡수성 중합체를 포함하는, 방법을 제공한다.
제16 실시 형태에서, 본 발명은, 제13 내지 제15 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층은 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 사이에 개재된 강력흡수성 중합체를 포함하는, 방법을 제공한다.
제17 실시 형태에서, 본 발명은, 제13 내지 제15 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층은 강력흡수성 중합체가 내부에 분산되어 있는 사전 형성된 섬유질 웨브를 포함하는, 방법을 제공한다.
제18 실시 형태에서, 본 발명은, 제13 내지 제15 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층은 강력흡수성 중합체 층 및 조직 층을 포함하고, 강력흡수성 중합체 층은 배리어 층과 조직 층 사이에 개재되는, 방법을 제공한다.
제19 실시 형태에서, 본 발명은, 제13 내지 제18 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이 중 적어도 하나를 포함하는, 방법을 제공한다.
제20 실시 형태에서, 본 발명은, 제13 내지 제19 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 폴리에스테르 필름을 포함하는, 방법을 제공한다.
제21 실시 형태에서, 본 발명은, 제13 내지 제19 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 필름인, 방법을 제공한다.
제22 실시 형태에서, 본 발명은, 제13 내지 제21 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 핀 천공에 의해 파괴되는, 방법을 제공한다.
제23 실시 형태에서, 본 발명은, 제13 내지 제21 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 스킵 슬리팅에 의해 파괴되는, 방법을 제공한다.
제24 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층; 배리어 층의 제1 면에 결합된 흡수성 폼 층; 배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층을 포함하며; 배리어 층은 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되도록 파괴되어 있는, 흡수성 폼 복합재를 제공한다.
제25 실시 형태에서, 본 발명은, 제24 실시 형태의 복합재로서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 복합재를 제공한다.
제26 실시 형태에서, 본 발명은, 제25 실시 형태의 복합재로서, 폴리우레탄 폼은 강력흡수성 중합체를 포함하는, 복합재를 제공한다.
제27 실시 형태에서, 본 발명은, 제24 내지 제26 실시 형태 중 어느 하나의 복합재로서, 제2 흡수성 층은 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 사이에 개재된 강력흡수성 중합체를 포함하는, 복합재를 제공한다.
제28 실시 형태에서, 본 발명은, 제24 내지 제26 실시 형태 중 어느 하나의 복합재로서, 제2 흡수성 층은 강력흡수성 중합체가 내부에 분산되어 있는 사전 형성된 섬유질 웨브를 포함하는, 복합재를 제공한다.
제29 실시 형태에서, 본 발명은, 제24 내지 제26 실시 형태 중 어느 하나의 복합재로서, 제2 흡수성 층은 강력흡수성 중합체 층 및 조직 층을 포함하고, 강력흡수성 중합체 층은 배리어 층과 조직 층 사이에 개재되는, 복합재를 제공한다.
제30 실시 형태에서, 본 발명은, 제24 내지 제29 실시 형태 중 어느 하나의 복합재로서, 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이 중 적어도 하나를 포함하는, 복합재를 제공한다.
제31 실시 형태에서, 본 발명은, 제24 내지 제30 실시 형태 중 어느 하나의 복합재로서, 배리어 층은 폴리에스테르 필름을 포함하는, 복합재를 제공한다.
제32 실시 형태에서, 본 발명은, 제24 내지 제30 실시 형태 중 어느 하나의 복합재로서, 배리어 층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 필름인, 복합재를 제공한다.
제33 실시 형태에서, 본 발명은, 제24 내지 제32 실시 형태 중 어느 하나의 복합재를 포함하는, 일회용 흡수 용품을 제공한다.
제34 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 상에 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층을 캐스팅하는 단계 - 흡수성 폼 층의 제2 면은 배리어 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층의 제2 면에 제2 흡수성 층을 결합시키는 단계; 상기 캐스팅 단계 동안 흡수성 폼 층의 제1 면에 제2 배리어 층을 부가하는 단계 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -; 상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 제2 배리어 층의 제1 면에 제3 흡수성 층을 결합시키는 단계; 2개의 배리어 층을 파괴하여 흡수성 폼 층이 각각의 제2 및 제3 흡수성 층과 유체 접촉되게 하는 단계; 및 폼 층을 스카이빙하여 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법을 제공한다.
제35 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 실시 형태의 방법으로서, 2개의 배리어 층들은 동일한 재료인, 방법을 제공한다.
제36 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 내지 제35 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층 및 제3 흡수성 층은 동일한 재료인, 방법을 제공한다.
제37 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 내지 제36 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 방법을 제공한다.
제38 실시 형태에서, 본 발명은, 제37 실시 형태의 방법으로서, 폴리우레탄 폼은 강력흡수성 중합체를 포함하는, 방법을 제공한다.
제39 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 내지 제38 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층 및 제3 흡수성 층 중 적어도 하나는 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 사이에 개재된 강력흡수성 중합체를 포함하는, 방법을 제공한다.
제40 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 내지 제38 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층 및 제3 흡수성 층 중 적어도 하나는 강력흡수성 중합체가 내부에 분산되어 있는 사전 형성된 섬유질 웨브를 포함하는, 방법을 제공한다.
제41 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 내지 제40 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 각각의 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이 중 적어도 하나를 포함하는, 방법을 제공한다.
제42 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 내지 제41 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층들 중 적어도 하나는 폴리에스테르 필름을 포함하는, 방법을 제공한다.
제43 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 내지 제41 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층들 중 적어도 하나는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 필름인, 방법을 제공한다.
제44 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 내지 제43 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층들은 핀 천공에 의해 파괴되는, 방법을 제공한다.
제45 실시 형태에서, 본 발명은, 제34 내지 제43 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층들은 스킵 슬리팅에 의해 파괴되는, 방법을 제공한다.
제46 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 - 배리어 층의 제1 면은 흡수성 폼 층의 제2 면에 결합됨 -, 배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층, 흡수성 폼 층의 제1 면에 결합된 제2 배리어 층 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -, 및 제2 배리어 층의 제1 면에 결합된 제3 흡수성 층을 포함하는 중간체 복합재를 취하는 단계 - 2개의 배리어 층은 폼 층이 각각의 제2 및 제3 흡수성 층과 유체 접촉되도록 파괴되어 있음 -; 및 흡수성 폼 층을 스카이빙하여 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법을 제공한다.
제47 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 실시 형태의 방법으로서, 2개의 배리어 층들은 동일한 재료인, 방법을 제공한다.
제48 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 내지 제47 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층 및 제3 흡수성 층은 동일한 재료인, 방법을 제공한다.
제49 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 내지 제48 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 방법을 제공한다.
제50 실시 형태에서, 본 발명은, 제49 실시 형태의 방법으로서, 폴리우레탄 폼은 강력흡수성 중합체를 포함하는, 방법을 제공한다.
제51 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 내지 제50 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층 및 제3 흡수성 층 중 적어도 하나는 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 사이에 개재된 강력흡수성 중합체를 포함하는, 방법을 제공한다.
제52 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 내지 제50 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 제2 흡수성 층 및 제3 흡수성 층 중 적어도 하나는 강력흡수성 중합체가 내부에 분산되어 있는 사전 형성된 섬유질 웨브를 포함하는, 방법을 제공한다.
제53 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 내지 제52 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 각각의 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이 중 적어도 하나를 포함하는, 방법을 제공한다.
제54 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 내지 제53 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층들 중 적어도 하나는 폴리에스테르 필름을 포함하는, 방법을 제공한다.
제55 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 내지 제53 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층들 중 적어도 하나는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 필름인, 방법을 제공한다.
제56 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 내지 제55 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 핀 천공에 의해 파괴되는, 방법을 제공한다.
제57 실시 형태에서, 본 발명은, 제46 내지 제55 실시 형태 중 어느 하나의 방법으로서, 배리어 층은 스킵 슬리팅에 의해 파괴되는, 방법을 제공한다.
제58 실시 형태에서, 본 발명은, 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층; 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 - 배리어 층의 제1 면은 흡수성 폼 층의 제2 면에 결합됨 -; 배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층; 흡수성 폼 층의 제1 면에 결합된 제2 배리어 층 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -; 및 제2 배리어 층의 제1 면에 결합된 제3 흡수성 층을 포함하는, 흡수성 폼 복합재를 제조하기 위한 중간체를 제공한다.
제59 실시 형태에서, 본 발명은, 제58 실시 형태의 중간체로서, 2개의 배리어 층들은 동일한 재료인, 중간체를 제공한다.
제60 실시 형태에서, 본 발명은, 제58 내지 제59 실시 형태 중 어느 하나의 중간체로서, 제2 흡수성 층 및 제3 흡수성 층은 동일한 재료인, 중간체를 제공한다.
제61 실시 형태에서, 본 발명은, 제58 내지 제60 실시 형태 중 어느 하나의 중간체로서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 중간체를 제공한다.
제62 실시 형태에서, 본 발명은, 제61 실시 형태의 중간체로서, 폴리우레탄 폼은 강력흡수성 중합체를 포함하는, 중간체를 제공한다.
제63 실시 형태에서, 본 발명은, 제58 내지 제62 실시 형태 중 어느 하나의 중간체로서, 제2 흡수성 층 및 제3 흡수성 층 중 적어도 하나는 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 사이에 개재된 강력흡수성 중합체를 포함하는, 중간체를 제공한다.
제64 실시 형태에서, 본 발명은, 제58 내지 제62 실시 형태 중 어느 하나의 중간체로서, 제2 흡수성 층 및 제3 흡수성 층 중 적어도 하나는 강력흡수성 중합체가 내부에 분산되어 있는 사전 형성된 섬유질 웨브를 포함하는, 중간체를 제공한다.
제65 실시 형태에서, 본 발명은, 제58 내지 제64 실시 형태 중 어느 하나의 중간체로서, 각각의 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이 중 적어도 하나를 포함하는, 중간체를 제공한다.
제66 실시 형태에서, 본 발명은, 제58 내지 제65 실시 형태 중 어느 하나의 중간체로서, 배리어 층들 중 적어도 하나는 폴리에스테르 필름을 포함하는, 중간체를 제공한다.
제67 실시 형태에서, 본 발명은, 제58 내지 제65 실시 형태 중 어느 하나의 중간체로서, 배리어 층들 중 적어도 하나는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 필름인, 중간체를 제공한다.
실시예
하기 실시예는 연신 가능한 웨브 라미네이트를 제조하는 상기 방법의 이점의 일부를 예시하기 위해 제공되며 본 발명의 범주를 어떤 식으로든 달리 제한하고자 하는 것은 아니다.
성분
수프라섹(등록상표) 9561 - 미국 텍사스주 더 우드랜즈 소재의 헌츠맨 케미칼 컴퍼니로부터 입수한, 개질된 다이페닐메탄 다이아이소시아네이트 (MDI). 수프라섹(등록상표) 9561은 당량 중량이 143 g/당량이고, 작용가가 2.10이고, 아이소시아네이트 함량이 29.3%이고, 비중이 25℃에서 1.21이고, 점도가 25℃에서 36 cP인 것으로 보고되어 있다.
CDB-33142 - 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 카펜터 컴퍼니로부터 입수한 폴리에테르 폴리올 제품. CDB-33142는 글리세린, 프로필렌 옥사이드 및 에틸렌 옥사이드로부터 제조된 블렌드이며, 평균 Mw가 2300 Da이고, 평균 Mn이 1200 Da이고, 하이드록실가가 142이고, 작용가가 3이고; 에틸렌 옥사이드 함량이 26%이고; 점도가 25℃에서 500 cP인 것으로 보고되어 있다.
아르콜(등록상표) E-434 ― 미국 펜실베이니아주 피츠버그 소재의 바이엘 머티어리얼 사이언스로부터 입수한 폴리에테르 폴리올 제품. 아르콜(등록상표) E-434는 에틸렌 옥사이드에 의해 개질된 폴리옥시-프로필렌 트라이올로서 제조되며, 평균 Mw가 4800 Da이고, 하이드록실가가 33.8 내지 37.2이고, 점도가 25℃에서 820 cP인 것으로 보고되어 있다.
카르폴(등록상표) GP-700 - 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 카펜터 컴퍼니로부터 입수한 폴리에테르 폴리올 제품. 카르폴(등록상표) GP-700은 글리세린, 프로필렌 옥사이드, 및 에틸렌 옥사이드로부터 제조된 블렌드이며, 평균 Mw가 730 내지 770 Da이고, 평균 Mn이 700 Da이고, 하이드록실가가 240이고, 작용가가 3이고, 에틸렌 옥사이드 함량이 0%이고, 점도가 25℃에서 250 cP인 것으로 보고되어 있다.
카르폴(등록상표) GP-5171 - 미국 버지니아주 리치몬드 소재의 카펜터 컴퍼니로부터 입수한 폴리에테르 폴리올 제품.
리퀴블록™ HS 파인스 - 미국 노스캐롤라이나주 그린스보로 소재의 이머징 테크놀로지스 인크.로부터 입수한 강력흡수성 중합체 (SAP). SAP는 가교결합된 폴리아크릴산의 나트륨염이며, 입자 크기 분포가 1 내지 140 마이크로미터이고, pH가 6이고, NaCl 흡수율이 50 g/g이고, 탈이온수 흡수율이 180 g/g 초과이고, 수분 함량이 최대 2%이고, 겉보기 벌크 밀도가 250 g/L인 것으로 보고되어 있다.
트라이에탄올아민 LFG (저 동결 등급) - 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 컴퍼니로부터 입수함.
다브코(등록상표) 33-LV - 미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 에어 프로덕츠 컴퍼니로부터 입수한, 다이프로필렌 글리콜 중 트라이에틸렌 다이아민 (33 중량%)의 용액.
다브코(등록상표) BL-17 - 미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 에어 프로덕츠 컴퍼니로부터 입수한, 3차 아민 촉매.
다브코(등록상표) DC-198 - 미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 에어 프로덕츠 컴퍼니로부터 입수한, 실리콘 글리콜 공중합체 계면활성제.
다브코(등록상표) BA-100 - 미국 펜실베이니아주 앨런타운 소재의 에어 프로덕츠 컴퍼니로부터 입수한, 중합체성 산 차단제.
젤록 5240-72 ― 미국 오하이오주 던브릿지 소재의 젤록 인터내셔널로부터 입수한 흡수 성분. 흡수 성분은 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 (총괄하여 성분의 약 47 중량%) 사이에 개재된 강력흡수성 중합체 (성분의 약 53 중량%)의 층이다. 각각의 조직 층은 평량이 12 lb/300 ft2이고, 림 크기 표준(ream size standard)이 500이다.
젤록 5240-48 ― 미국 오하이오주 던브릿지 소재의 젤록 인터내셔널로부터 입수한 젤록 5240-72 필름 라미네이트. 라미네이션을 용이하게 하기 위해 젤록 5240-72의 한쪽 면이 열 활성화 가능한 분말 접착제를 함유하는 1.0 밀 폴리에스테르 필름에 접착식으로 라미네이팅되어 있다.
젤록 5240-102 ― 미국 오하이오주 던브릿지 소재의 젤록 인터내셔널로부터 입수한 젤록 5240-72 필름 라미네이트. 젤록 5240-72의 한쪽 면이 3.5 밀 폴리프로필렌으로 폴리코팅되어 있다.
19PP/12PTC1/19PP PERF ― 미국 위스콘신주 니나 소재의 프로라미나로부터 입수가능한 폴리프로필렌 코팅된 종이.
MUL/BC 58 ― 미국 뉴욕주 폴라스키 소재의 쇼엘러 컴퍼니로부터 입수한 폴리프로필렌 코팅된 종이.
디스퍼시테크™ 2226 화이트 - 미국 사우스캐롤라이나주 스파탄스버그 소재의 밀리켄으로부터 입수함.
디스퍼시테크™ 2401 바이올렛 - 미국 사우스캐롤라이나주 스파탄스버그 소재의 밀리켄으로부터 입수함.
디스퍼시테크™ 2425 블루 - 미국 사우스캐롤라이나주 스파탄스버그 소재의 밀리켄으로부터 입수함.
디스퍼시테크™ 2660 옐로 - 미국 사우스캐롤라이나주 스파탄스버그 소재의 밀리켄으로부터 입수함.
디스퍼시테크™ 2800 레드 - 미국 사우스캐롤라이나주 스파탄스버그 소재의 밀리켄으로부터 입수함.
Pdi(등록상표) 34-68020 오렌지 ― 미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 페로로부터 입수함.
시험 방법
복합재 두께. 폼을 스테이지 상에 놓고, 키엔스(Keyence) 모델 VHX-600E 디지털 스테레오 현미경 (미국 일리노이주 이타스카 소재의 키엔스 코포레이션(Keyence Corporation))을 폼의 z-평면에 따라 90도 회전시키고 z-평면에 대해 그 중심에 오도록 하였다. 계측용 자(metric ruler)를 스테이지에 붙이고 기준으로서 폼의 z-평면에 인접하게 두었다. 기준을 사용하여 척도(scale)를 보정하고, 이미지제이(ImageJ) 소프트웨어를 사용하여 샘플 두께를 측정하였다. 샘플 측정은 3회 반복하여 수행하였고, 평균 값을 보고하였다.
평량. 5.08 cm × 5.08 cm (2 인치 × 2 인치) 크기의 자 다이(rule die)를 사용하여, 평량 측정을 위한 폼 샘플을 절단하였다. 샘플을 칭량하고 후속하여 평량을 계산하였다. 샘플 측정은 3회 반복하여 수행하였고, 평균 값을 보고하였다.
흡수 용량. 염수 용액 (실온 또는 21℃에서의 탈이온수 중 0.9% NaCl 90 ml)을 100 ml 일회용 페트리 접시에 부었다. 5.08 cm × 5.08 cm (2 인치 × 2 인치) 폼 샘플을 칭량하고 "건조 중량"으로서 기록하였다. 샘플을 페트리 접시 내에 담그고 5분 동안 포화되게 두었다. 핀셋을 사용하여 샘플의 귀퉁이를 잡고 샘플을 꺼내었다. 샘플을 2분 동안 수직으로 매달아 두었다. 습윤 중량을 기록하였다. 하기와 같이 흡수 용량 및 흡수된 유체를 결정하였다:
흡수 용량 (g/g) = [(습윤 샘플 중량 ― 건조 샘플 중량) / 건조 샘플 중량]
흡수 용량 (g/cc) = [(습윤 샘플 중량 ― 건조 샘플 중량) / 건조 샘플 부피]
흡수된 유체 (g) = 습윤 샘플 중량 ― 건조 샘플 중량
모든 샘플 측정은 3회 반복하여 수행하였고, 평균 값을 보고하였다.
스트라이크-스루. 염수 용액 및 시험 지그(jig)를 사용하여 스트라이크-스루 시간을 측정하였다. 10.16 cm × 10.16 cm × 2.54 cm (4 인치 × 4 인치 × 1 인치)의 치수를 갖는 플렉시글라스로 지그를 제조하였다. 플렉시글라스 지그의 중심에 2.54 cm 구멍 (1 인치)을 잘라내었다. 시험 지그는 중량이 284 그램이었다. 시험 샘플은 치수가 적어도 10.16 cm × 10.16 cm이었다. 시험 샘플을 시험 지그 아래에 놓고 플렉시글라스의 구멍이 샘플의 중심 바로 위에 오도록 위치시켰다. 염수 용액 (탈이온수 중 0.9% NaCl 10 ml)을 구멍에 붓고, 염수 용액이 시험 샘플에 침투하는 데 필요한 시간 (초 단위)을 기록하였다. 가시화를 향상시키기 위하여, 염수 용액은 적색 식용 색소로 착색하였다. 시험 샘플은 폴리우레탄 폼 층이 시험 지그의 플렉시글라스 표면과 직접 접촉하도록 배향하였다. 이러한 배향에서, 폴리우레탄 폼 층은 염수 용액과 접촉하게 되는 시험 샘플의 첫 번째 표면이었다. 샘플 측정은 3회 반복하여 수행하였고, 평균 값을 보고하였다.
재습윤. 스트라이크-스루 시간 측정에 대해 상기에 기재된 시험 지그를 사용하여 재습윤을 결정하였다. 시험 샘플은 적어도 10.16 cm × 10.16 cm이었다. 시험 샘플을 시험 지그 아래에 놓고 플렉시글라스의 구멍이 샘플의 중심 바로 위에 오도록 위치시켰다. 시험 샘플은 폴리우레탄 폼 층이 시험 지그의 플렉시글라스 표면과 직접 접촉하도록 배향하였다. 이러한 배향에서, 폴리우레탄 폼 층은 염수 용액과 접촉하게 되는 시험 샘플의 첫 번째 표면이었다. 염수 (탈이온수 중 0.9% NaCl 10 ml)를 구멍에 붓고 샘플을 시험 지그에서 5분 동안 유지하였다. 하중은 0.28 ㎪ (0.04 psi)였다. 시험 지그를 제거하고 와트먼(WHATMAN) #4 90 mm 여과지 10장의 스택을 시험 샘플의 위에 놓았다. 샘플 상에 놓기 전에, 여과지의 스택을 칭량하여 초기 중량을 얻었다. 중량이 284 그램인 시험 지그를 샘플에 다시 적용하고, 2200 그램 추 (실시예 1 내지 실시예 3 및 비교예 1) 또는 2000 그램 추 (실시예 4 내지 실시예 8 및 비교예 4 및 비교예 7)를 플렉시글라스 시험 지그 위에 놓고 중심에 오도록 하여서, 각각 3.827 ㎪ (0.56 psi) 또는 3.52 ㎪ (0.51 psi)의 하중을 15초 동안 제공하였다. 조립체를 제거하고 여과지의 스택을 다시 칭량하여 최종 중량을 얻었다. 하기 식을 사용하여 재습윤 측정치를 계산하였다:
재습윤 (g) = 최종 여과지 중량 ― 초기 여과지 중량
모든 샘플들은 3회 반복하여 제조하였고, 평균 값을 보고하였다.
실시예 1
수프라섹(등록상표) 9561 (61.0부, 29.59 중량%)을 CDB-33142 (100부, 48.5 중량%), 리퀴블록™ HS 파인스 (30부, 14.55 중량%), 카르폴(등록상표) GP-700 (3.6부, 1.75 중량%), 물 (1.2부, 0.58 중량%), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부, 1.79 중량%), 다브코(등록상표) DC-198 (2.0부, 0.97 중량%), 아르콜(등록상표) E-434 (4.0부, 1.94 중량%), 다브코(등록상표) 33 LV (0.45부, 0.22 중량%), 다브코(등록상표) BL-17 (0.10부, 0.05 중량%) 및 다브코(등록상표) BA 100 (0.12부, 0.06 중량%)의 혼합물에 첨가하고, 폼 성분들의 조합을 젤록 5240-48의 폴리에스테르 필름 면 상에 캐스팅하여서, 개방 셀 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폼이 한 쌍의 미터링 롤들 사이에서 이송될 때, MUL/BC 58 폴리프로필렌 코팅된 이형지를 폼의 반대편 면에 적용하였다. 폼을 오븐 내에서 100℃에서 5분 동안 경화시켰다. 경화 후에, 이형지를 복합재로부터 벗겨내고 복합재를 핀 천공하여 폴리에스테르 필름 층을 파괴하였다.
천공은, 112 핀/제곱인치의 핀 밀도를 갖는 핸드헬드 핀 천공 휠을 사용하여 수행하였다. 핀은 테이퍼링된 21 게이지였고 핀 노출 길이는 4.5 mm (0.177 인치)였다. 그러한 천공 장치는, 예를 들어, 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 소재의 스튜어츠 오브 아메리카(Stewarts of America)로부터 입수가능하다. 폼 복합재를 유연 고무 매트(compliant rubber mat) 상에 놓고 이 복합재 위에서 천공 휠을 롤링하여 폼 복합재를 천공하였다. 고무 매트는 핀의 팁에 대한 손상을 최소화시켰다.
흡수성 폼 복합재는 평균 두께가 3.3 mm이고, 평균 평량이 445 gsm이고, 평균 총 복합재 밀도가 0.1348 g/cc (8.41 pcf)이고, 평균 스트라이크-스루가 2.2초이고, 평균 재습윤이 0.33 그램이고, 평균 흡수된 유체가 14.43 그램이고, 평균 흡수 용량이 12.57 g/g (1.69 g/cc)이었다.
비교예 1
수프라섹(등록상표) 9561 (61.0부, 29.59 중량%)을 CDB-33142 (100부, 48.5 중량%), 리퀴블록™ HS 파인스 (30부, 14.55 중량%), 카르폴(등록상표) GP-700 (3.6부, 1.75 중량%), 물 (1.2부, 0.58 중량%), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부, 1.79 중량%), 다브코(등록상표) DC-198 (2.0부, 0.97 중량%), 아르콜(등록상표) E-434 (4.0부, 1.94 중량%), 다브코(등록상표) 33 LV (0.45부, 0.22 중량%), 다브코(등록상표) BL-17 (0.10부, 0.05 중량%), 다브코(등록상표) BA 100 (0.12부, 0.06 중량%)의 혼합물에 첨가하고, 폼 성분들의 조합을 개질된 젤록 5240-72 - 2개의 조직들 중 하나가 18 lb 조직 (림 크기 표준이 500임)으로 대체되고 폼 성분들은 18 lb 조직 면 상에 배치됨 - 상에 캐스팅하여서, 개방 셀 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폼이 한 쌍의 미터링 롤들 사이에서 이송될 때, MUL/BC 58 폴리프로필렌 코팅된 이형지를 폼의 반대편 면에 적용하였다. 폼을 오븐 내에서 100℃에서 5분 동안 경화시켰다. 경화 후에, 이형지를 복합재로부터 벗겨내었다.
흡수성 폼 복합재는 평균 두께가 3.3 mm이고, 평균 평량이 383 gsm이고, 평균 총 복합재 밀도가 0.1160 g/cc (7.23 pcf)이고, 평균 스트라이크-스루가 3.6초이고, 평균 재습윤이 4.04 그램이고, 평균 흡수된 유체가 8.66 그램이고, 평균 흡수 용량이 8.77 g/g (1.02 g/cc)이었다.
실시예 2
수프라섹(등록상표) 9561 (62.2부, 29.88 중량%)을 CDB-33142 (100부, 48.04 중량%), 리퀴블록™ HS 파인스 (30부, 14.41 중량%), 카르폴(등록상표) GP 5171 (5.4부, 2.59 중량%), 물 (1.2부, 0.58 중량%), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부, 1.78 중량%), 다브코(등록상표) DC-198 (1.0부, 0.48 중량%), 아르콜(등록상표) E-434 (4.0부, 1.92 중량%), 다브코(등록상표) 33 LV (0.45부, 0.22 중량%), 다브코(등록상표) BL-17 (0.10부, 0.05 중량%), 및 다브코(등록상표) BA 100 (0.12부, 0.06 중량%)의 혼합물에 첨가하고, 폼 성분들의 조합을 젤록 5240-48의 폴리에스테르 필름 면 상에 캐스팅하여서, 개방 셀 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폼이 한 쌍의 미터링 롤들 사이에서 이송될 때, MUL/BC 58 폴리프로필렌 코팅된 이형지를 폼의 반대편 면에 적용하였다. 폼을 오븐 내에서 116℃ (240℉)에서 3.0분 동안 경화시켰다. 경화 후에, 이형지를 복합재로부터 벗겨내고 복합재를 핀 천공하여 폴리에스테르 필름 층을 파괴하였다.
천공은, 270 핀/제곱인치의 핀 밀도를 갖는 핸드헬드 핀 천공 휠을 사용하여 수행하였다. 핀은 테이퍼링된 21 게이지였고 핀 노출 길이는 4.5 mm (0.177 인치)였다. 그러한 천공 장치는, 예를 들어, 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 소재의 스튜어츠 오브 아메리카로부터 입수가능하다. 폼 복합재를 유연 고무 매트 상에 놓고 이 복합재 위에서 천공 휠을 롤링하여 폼 복합재를 천공하였다. 고무 매트는 핀의 팁에 대한 손상을 최소화시켰다.
개방 셀 폼은 평균 두께가 3.0 mm이고, 평균 평량이 281 gsm이고, 평균 밀도가 0.0924 g/cc (5.76 pcf)이었다.
흡수성 폼 복합재는 평균 두께가 3.3 mm이고, 평균 평량이 402 gsm이고, 평균 복합재 밀도가 0.1202 g/cc (7.50 pcf)이었다. 흡수성 폼 복합재는 또한 평균 스트라이크-스루가 4.3초이고 평균 재습윤이 0.47 그램이었다.
실시예 3
수프라섹(등록상표) 9561 (62.2부, 29.88 중량%)을 CDB-33142 (100부, 48.04 중량%), 리퀴블록™ HS 파인스 (30부, 14.41 중량%), 카르폴(등록상표) GP 5171 (5.4부, 2.59 중량%), 물 (1.2부, 0.58 중량%), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부, 1.78 중량%), 다브코(등록상표) DC-198 (1.0부, 0.48 중량%), 아르콜(등록상표) E-434 (4.0부, 1.92 중량%), 다브코(등록상표) 33 LV (0.45부, 0.22 중량%), 다브코(등록상표) BL-17 (0.10부, 0.05 중량%), 다브코(등록상표) BA 100 (0.12부, 0.06 중량%)의 혼합물에 첨가하고, 폼 성분들의 조합을 젤록 5240-48의 폴리에스테르 필름 면 상에 캐스팅하여서, 개방 셀 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폼이 한 쌍의 미터링 롤들 사이를 통과할 때, 이형지 대신에, 젤록 5240-48의 제2 스트립의 폴리에스테르 필름 면을 폼의 반대편 면에 적용하여서, 폼이 젤록 5420-48의 두 스트립들 사이에 개재되게 하였다. 폼을 오븐 내에서 116℃에서 3.0분 동안 경화시켰다.
폼 복합재를 폼 층의 중심을 통과하여 스카이빙하여서 2개의 거의 동일한 구조의 폼 복합재를 생성하였다. 그러한 스카이빙 장비는, 예를 들어, 미국 뉴저지주 토와코 소재의 바우머 오브 아메리카, 인크.(Baumer of America, Inc.)로부터 입수가능하다.
이어서, 폼 복합재를 핀 천공하여 폴리에스테르 필름 층을 파괴하였다. 천공은, 112 핀/제곱인치의 핀 밀도를 갖는 핸드헬드 핀 천공 휠을 사용하여 수행하였다. 핀은 테이퍼링된 21 게이지였고 핀 노출 길이는 4.5 mm (0.177 인치)였다. 그러한 천공 장치는, 예를 들어, 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 소재의 스튜어츠 오브 아메리카로부터 입수가능하다. 복합재를 유연 고무 매트 상에 놓고 복합재 위에서 천공 휠을 롤링하여 폼 복합재를 천공하였다. 고무 매트는 핀의 팁에 대한 손상을 최소화시켰다.
스카이빙 전의 폼 복합재는 평균 두께가 7.5 mm이고, 평균 평량이 890 gsm이고, 평균 복합재 밀도가 0.1192 g/cc (7.44 pcf)이었다. 젤록 5240-48은 평균 두께가 0.27 mm이고 평균 평량이 109 gsm이었다. 폼 층은 평균 두께가 6.9 mm이고, 평균 평량이 671 gsm이고, 평균 밀도가 0.0973 g/cc (6.07 pcf)이었다.
스카이빙 후에, 2개의 폼 복합재들 중 하나는 평균 두께가 2.7 mm이고, 평균 평량이 350 gsm이고, 평균 밀도가 0.1296 g/cc (8.08 pcf)이었다.
폼 복합재를 천공한 후에, 생성된 흡수성 폼 복합재는 평균 스트라이크-스루가 4.9초이고, 평균 재습윤이 0.12 그램이고, 평균 흡수된 유체가 14.74 그램이고, 평균 흡수 용량이 16.09 g/g (2.12 g/cc)이었다.
실시예 4
수프라섹(등록상표) 9561 (65.0부, 33.85 중량%)을 CDB-33142 (100부, 52.08 중량%), 리퀴블록™ HS 파인스 (13부, 6.77 중량%), 카르폴(등록상표) GP-5171 (6.6부, 3.44 중량%), 물 (2.2부, 1.15 중량%), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부, 1.93 중량%), 다브코(등록상표) DC-198 (1.0부, 0.52 중량%), 다브코(등록상표) 33 LV (0.35부, 0.18 중량%), 다브코(등록상표) BL-17 (0.08부, 0.04 중량%) 및 다브코(등록상표) BA 100 (0.10부, 0.05 중량%)의 혼합물에 첨가하고, 폼 성분들의 조합을 젤록 5240-48의 폴리에스테르 필름 면 상에 캐스팅하여서, 개방 셀 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폼이 한 쌍의 미터링 롤들 사이에서 이송될 때, 19PP/12PTC1/19PP PERF 폴리프로필렌 코팅된 이형지를 폼의 반대편 면에 적용하였다. 폼을 오븐 내에서 116℃ (250℉)에서 2.25분 동안 경화시켰다. 경화 후에, 이형지를 복합재로부터 벗겨내고 복합재를 스킵 슬리팅하여 폴리에스테르 필름 층을 파괴하였다.
스킵 슬리팅은 5-2-2 스킵 슬릿 패턴을 갖는 스테인리스강 패턴화 절단 다이 롤에 맞대어진 스테인리스강 앤빌 닙 롤을 사용하여 수행하였다. 첫 번째 숫자는 슬릿 길이를 mm 단위로 나타낸다. 두 번째 숫자는 기계 방향에서의 슬릿들 사이의 거리를 mm 단위로 나타낸다. 세 번째 숫자는 횡 방향에서의 슬릿들 사이의 거리를 mm 단위로 나타낸다. 인접한 스킵 슬릿 열은 반복 길이의 1/2배만큼 오프셋된다. 이러한 순서가 롤의 전체 횡 방향을 가로질러 반복된다.
개방 셀 폼은 평균 두께가 2.53 mm이고, 평균 평량이 164.4 gsm이고, 평균 밀도가 0.0650 g/cc (4.06 pcf)이었다.
흡수성 폼 복합재는 평균 두께가 2.8 mm이고, 평균 평량이 283.4 gsm이고, 평균 밀도가 0.1000 g/cc (6.24 pcf)이었다. 흡수성 폼 복합재는 또한 평균 스트라이크-스루가 2.8초이고, 평균 재습윤이 0.22 그램이고, 평균 흡수된 유체가 11.73 그램이고, 평균 흡수 용량이 16.42 g/g (1.95 g/cc)이었다.
비교예 4
실시예 4의 흡수성 폼 복합재를 스킵 슬리팅 전에 시험하였다. 비교용 흡수성 폼 복합재는 평균 스트라이크-스루가 4.6초이고, 평균 재습윤이 7.55 그램이고, 평균 흡수 용량이 14.84 g/g (1.72 g/cc)이었다.
실시예 5
수프라섹(등록상표) 9561 (65.0부, 33.85 중량%)을 CDB-33142 (100부, 52.08 중량%), 리퀴블록™ HS 파인스 (13부, 6.77 중량%), 카르폴(등록상표) GP-5171 (6.60부, 3.44 중량%), 물 (2.2부, 1.15 중량%), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부, 1.93 중량%), 다브코(등록상표) DC-198 (1.0부, 0.52 중량%), 다브코(등록상표) 33 LV (0.35부, 0.18 중량%), 다브코(등록상표) BL-17 (0.08부, 0.04 중량%) 및 다브코(등록상표) BA 100 (0.10부, 0.05 중량%)의 혼합물에 첨가하고, 폼 성분들의 조합을 젤록 5240-48의 폴리에스테르 필름 면 상에 캐스팅하여서, 개방 셀 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폼이 한 쌍의 미터링 롤들 사이에서 이송될 때, 19PP/12PTC1/19PP PERF 폴리프로필렌 코팅된 이형지를 폼의 반대편 면에 적용하였다. 폼을 오븐 내에서 116℃ (250℉)에서 2.25분 동안 경화시켰다. 경화 후에, 이형지를 복합재로부터 벗겨내고 복합재를 핀 천공하여 폴리에스테르 필름 층을 파괴하였다.
천공은, 112 핀/제곱인치의 핀 밀도를 갖는 핸드헬드 핀 천공 휠을 사용하여 수행하였다. 핀은 테이퍼링된 21 게이지였고 핀 노출 길이는 4.5 mm (0.177 인치)였다. 그러한 천공 장치는, 예를 들어, 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 소재의 스튜어츠 오브 아메리카로부터 입수가능하다. 복합재를 유연 고무 매트 상에 놓고 복합재 위에서 천공 휠을 롤링하여 폼 복합재를 천공하였다. 고무 매트는 핀의 팁에 대한 손상을 최소화시켰다.
개방 셀 폼은 평균 두께가 2.53 mm이고, 평균 평량이 164.4 gsm이고, 평균 밀도가 0.0650 g/cc (4.06 pcf)이었다.
흡수성 폼 복합재는 평균 두께가 2.8 mm이고, 평균 평량이 283.4 gsm이고, 평균 밀도가 0.1000 g/cc (6.24 pcf)이었다. 흡수성 폼 복합재는 또한 평균 스트라이크-스루가 2.7초이고, 평균 재습윤이 0.26 그램이고, 평균 흡수된 유체가 12.17 그램이고, 평균 흡수 용량이 16.30 g/g (1.86 g/cc)이었다.
실시예 6
수프라섹(등록상표) 9561 (66.7부, 34.61 중량%)을 CDB-33142 (100부, 51.89 중량%), 리퀴블록™ HS 파인스 (13부, 6.75 중량%), 카르폴(등록상표) GP-5171 (5.85부, 3.04 중량%), 물 (1.95부, 1.01 중량%), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부, 1.92 중량%), 다브코(등록상표) DC-198 (1.0부, 0.52 중량%), 다브코(등록상표) 33 LV (0.35부, 0.18 중량%), 다브코(등록상표) BL-17 (0.08부, 0.04 중량%) 및 다브코(등록상표) BA 100 (0.10부, 0.05 중량%)의 혼합물에 첨가하고, 폼 성분들의 조합을 젤록 5240-102의 폴리프로필렌 필름 면 상에 캐스팅하여서, 개방 셀 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폼이 한 쌍의 미터링 롤들 사이에서 이송될 때, 19PP/12PTC1/19PP PERF 폴리프로필렌 코팅된 이형지를 폼의 반대편 면에 적용하였다. 폼을 오븐 내에서 116℃ (250℉)에서 2.25분 동안 경화시켰다. 경화 후에, 이형지를 복합재로부터 벗겨내고 복합재를 핀 천공하여 폴리프로필렌 필름 층을 파괴하였다.
천공은, 112 핀/제곱인치의 핀 밀도를 갖는 핸드헬드 핀 천공 휠을 사용하여 수행하였다. 핀은 테이퍼링된 21 게이지였고 핀 노출 길이는 4.5 mm (0.177 인치)였다. 그러한 천공 장치는, 예를 들어, 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 소재의 스튜어츠 오브 아메리카로부터 입수가능하다. 복합재를 유연 고무 매트 상에 놓고 복합재 위에서 천공 휠을 롤링하여 폼 복합재를 천공하였다. 고무 매트는 핀의 팁에 대한 손상을 최소화시켰다.
개방 셀 폼은 평균 두께가 2.44 mm이고, 평균 평량이 187.4 gsm이고, 평균 밀도가 0.0768 g/cc (4.79 pcf)이었다.
흡수성 폼 복합재는 평균 두께가 2.7 mm이고, 평균 평량이 302.7 gsm이고, 평균 밀도가 0.1103 g/cc (6.88 pcf)이었다. 흡수성 폼 복합재는 또한 평균 스트라이크-스루가 5.5초이고, 평균 재습윤이 0.22 그램이고, 평균 흡수된 유체가 8.90 그램이고, 평균 흡수 용량이 11.42 g/g 또는 1.44 g/cc이었다.
실시예 7
수프라섹(등록상표) 9561 (63.4부, 35.77 중량%)을 CDB-33142 (100부, 56.42 중량%), 카르폴(등록상표) GP-5171 (5.7부, 3.22 중량%), 물 (1.9부, 1.07 중량%), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부, 2.09 중량%), 다브코(등록상표) DC-198 (1.0부, 0.56 중량%), 다브코(등록상표) 33 LV (0.35부, 0.20 중량%), 다브코(등록상표) BL-17 (0.08부, 0.05 중량%) 및 다브코(등록상표) BA 100 (0.10부, 0.06 중량%)의 혼합물에 첨가하고, 폼 성분들의 조합을 젤록 5240-48의 폴리에스테르 필름 면 상에 캐스팅하여서, 개방 셀 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폼이 한 쌍의 미터링 롤들 사이에서 이송될 때, 19PP/12PTC1/19PP PERF 폴리프로필렌 코팅된 이형지를 폼의 반대편 면에 적용하였다. 폼을 오븐 내에서 116℃ (250℉)에서 2.25분 동안 경화시켰다. 경화 후에, 이형지를 복합재로부터 벗겨내고 복합재를 스킵 슬리팅하여 폴리에스테르 필름 층을 파괴하였다.
스킵 슬리팅은 5-2-2 스킵 슬릿 패턴을 갖는 스테인리스강 패턴화 절단 다이 롤에 맞대어진 스테인리스강 앤빌 닙 롤을 사용하여 수행하였다. 첫 번째 숫자는 슬릿 길이를 mm 단위로 나타낸다. 두 번째 숫자는 기계 방향에서의 슬릿들 사이의 거리를 mm 단위로 나타낸다. 세 번째 숫자는 횡 방향에서의 슬릿들 사이의 거리를 mm 단위로 나타낸다. 인접한 스킵 슬릿 열은 반복 길이의 1/2배만큼 오프셋된다. 이러한 순서가 롤의 전체 횡 방향을 가로질러 반복된다.
개방 셀 폼은 평균 두께가 2.43 mm이고, 평균 평량이 145.9 gsm이고, 평균 밀도가 0.0601 g/cc (3.75 pcf)이었다.
흡수성 폼 복합재는 평균 두께가 2.7 mm이고, 평균 평량이 267.6 gsm이고, 평균 밀도가 0.0980 g/cc (6.11 pcf)이었다. 흡수성 폼 복합재는 또한 평균 스트라이크-스루가 3.8초이고, 평균 재습윤이 0.73 그램이고, 평균 흡수된 유체가 10.74 그램이고, 평균 흡수 용량이 14.04 g/g (1.47 g/cc)이었다.
비교예 7
실시예 7의 흡수성 폼 복합재를 스킵 슬리팅 전에 시험하였다. 비교용 흡수성 폼 복합재는 평균 스트라이크-스루가 9.1초이고, 평균 재습윤이 9.32 그램이고, 평균 흡수된 유체가 9.77 그램이고, 평균 흡수 용량이 12.09 g/g (1.40 g/cc)이었다.
실시예 8
수프라섹(등록상표) 9561 (63.4부, 35.77 중량%)을 CDB-33142 (100부, 56.42 중량%), 카르폴(등록상표) GP-5171 (5.7부, 3.22 중량%), 물 (1.9부, 1.07 중량%), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부, 2.09 중량%), 다브코(등록상표) DC-198 (1.0부, 0.56 중량%), 아르콜(등록상표) E-434 (1.0부, 0.56 중량%), 다브코(등록상표) 33 LV (0.35부, 0.20 중량%), 다브코(등록상표) BL-17 (0.08부, 0.05 중량%) 및 다브코(등록상표) BA 100 (0.10부, 0.06 중량%)의 혼합물에 첨가하고, 폼 성분들의 조합을 젤록 5240-48의 폴리에스테르 필름 면 상에 캐스팅하여서, 개방 셀 폴리우레탄 폼을 제조하였다. 폼이 한 쌍의 미터링 롤들 사이에서 이송될 때, 19PP/12PTC1/19PP PERF 폴리프로필렌 코팅된 이형지를 폼의 반대편 면에 적용하였다. 폼을 오븐 내에서 116℃ (250℉)에서 2.25분 동안 경화시켰다. 경화 후에, 이형지를 복합재로부터 벗겨내고 복합재를 핀 천공하여 폴리에스테르 필름 층을 파괴하였다.
천공은, 112 핀/제곱인치의 핀 밀도를 갖는 핸드헬드 핀 천공 휠을 사용하여 수행하였다. 핀은 테이퍼링된 21 게이지였고 핀 노출 길이는 4.5 mm (0.177 인치)였다. 그러한 천공 장치는, 예를 들어, 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 소재의 스튜어츠 오브 아메리카로부터 입수가능하다. 복합재를 유연 고무 매트 상에 놓고 복합재 위에서 천공 휠을 롤링하여 폼 복합재를 천공하였다. 고무 매트는 핀의 팁에 대한 손상을 최소화시켰다.
개방 셀 폼은 평균 두께가 2.43 mm이고, 평균 평량이 145.9 gsm이고, 평균 밀도가 0.0601 g/cc (3.75 pcf)이었다.
흡수성 폼 복합재는 평균 두께가 2.7 mm이고, 평균 평량이 267.6 gsm이고, 평균 밀도가 0.0980 g/cc (6.11 pcf)이었다. 흡수성 폼 복합재는 또한 평균 스트라이크-스루가 4.4초이고, 평균 재습윤이 0.63 그램이고, 평균 흡수된 유체가 11.34 그램이고, 평균 흡수 용량이 15.01 g/g (1.76 g/cc)이었다.
실시예 9
수프라섹(등록상표) 9561 (59.5부)을 CDB-33142 (100부), 리퀴블록™ HS 파인스 (30부), 카르폴(등록상표) GP 700 (3.6부), 물 (1.2부), 트라이에탄올아민 LFG (3.7부), 다브코(등록상표) DC-198 (2.0부), 아르콜(등록상표) E-434 (4.0부), 다브코(등록상표) 33 LV (0.45부), 다브코(등록상표) BA 100 (0.12부), 다브코(등록상표) BL-17 (0.10부) 및 하기 표 1에 명시된 바와 같은 착색제의 혼합물에 첨가하고, 100℃에서 10분 동안 경화시켜서, 착색된 개방 셀 폴리우레탄 폼 9A-F를 제조하였다.
[표 1]
Figure pct00001
상기에 기재되고 도면에 예시된 실시 형태는 단지 예로서 제시되며, 본 발명의 개념 및 원리에 대한 제한으로서 의도되지 않는다. 그리하여, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 요소 및 이들의 구성 및 배열에 있어서의 다양한 변경이 가능할 수 있음이 당업자에 의해 이해될 것이다.
따라서, 본 발명은, 특히, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법 및 그로부터 제조되는 흡수성 폼 복합재를 제공한다. 본 발명의 다양한 특징 및 이점이 하기의 청구범위에 기술되어 있다.

Claims (20)

  1. 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 상에 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층을 캐스팅하는 단계 - 흡수성 폼 층의 제2 면은 배리어 층의 제1 면과 접촉함 -;
    상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층의 제2 면에 제2 흡수성 층을 결합시키는 단계; 및
    상기 캐스팅 단계 후에 배리어 층을 파괴(breaching)하여 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되게 하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서, 제2 흡수성 층은 셀룰로오스 섬유 조직의 2개의 층들 사이에 개재된 강력흡수성(superabsorbent) 중합체를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서, 제2 흡수성 층은 강력흡수성 중합체가 내부에 분산되어 있는 사전 형성된 섬유질 웨브를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서, 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이 중 적어도 하나를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서, 배리어 층은 폴리에스테르 필름을 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서, 배리어 층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 이들의 공중합체 중 적어도 하나를 포함하는 필름인, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  8. 제1항에 있어서, 배리어 층은 핀 천공(pin perforation)에 의해 파괴되는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  9. 제1항에 있어서, 배리어 층은 스킵 슬리팅(skip slitting)에 의해 파괴되는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  10. 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층, 배리어 층의 제1 면에 결합된 흡수성 폼 층, 및 배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층을 포함하는 중간체 복합재(intermediate composite)를 취하는 단계; 및
    배리어 층을 파괴하여 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되게 하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  11. 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층;
    배리어 층의 제1 면에 결합된 흡수성 폼 층;
    배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층을 포함하며;
    배리어 층은 흡수성 폼 층과 제2 흡수성 층이 유체 연통되도록 파괴되어 있는, 흡수성 폼 복합재.
  12. 제11항에 있어서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 흡수성 폼 복합재.
  13. 제11항에 있어서, 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이 중 적어도 하나를 포함하는, 흡수성 폼 복합재.
  14. 제11항의 흡수성 폼 복합재를 포함하는, 일회용 흡수 용품.
  15. 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 상에 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층을 캐스팅하는 단계 - 흡수성 폼 층의 제2 면은 배리어 층의 제1 면과 접촉함 -;
    상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 배리어 층의 제2 면에 제2 흡수성 층을 결합시키는 단계;
    상기 캐스팅 단계 동안 흡수성 폼 층의 제1 면에 제2 배리어 층을 부가하는 단계 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -;
    상기 캐스팅 단계 전에, 그 동안에, 또는 그 후에 제2 배리어 층의 제1 면에 제3 흡수성 층을 결합시키는 단계;
    2개의 배리어 층을 파괴하여 흡수성 폼 층이 각각의 제2 및 제3 흡수성 층과 유체 접촉되게 하는 단계; 및
    폼 층을 스카이빙(skiving)하여 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  17. 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층,
    제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 - 배리어 층의 제1 면은 흡수성 폼 층의 제2 면에 결합됨 -,
    배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층,
    흡수성 폼 층의 제1 면에 결합된 제2 배리어 층 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -, 및
    제2 배리어 층의 제1 면에 결합된 제3 흡수성 층을 포함하는 중간체 복합재를 취하는 단계-,
    2개의 배리어 층은 폼 층이 각각의 제2 및 제3 흡수성 층과 유체 접촉되도록 파괴되어 있음 -; 및
    흡수성 폼 층을 스카이빙하여 2개의 흡수성 폼 복합재를 생성하는 단계를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  18. 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 흡수성 폼 층;
    제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖는 배리어 층 - 배리어 층의 제1 면은 흡수성 폼 층의 제2 면에 결합됨 -;
    배리어 층의 제2 면에 결합된 제2 흡수성 층;
    흡수성 폼 층의 제1 면에 결합된 제2 배리어 층 - 제2 배리어 층은 제1 면 및 제1 면 반대편의 제2 면을 갖고, 제2 배리어 층의 제2 면은 흡수성 폼 층의 제1 면과 접촉함 -; 및
    제2 배리어 층의 제1 면에 결합된 제3 흡수성 층을 포함하는, 흡수성 폼 복합재를 제조하기 위한 중간체.
  19. 제18항에 있어서, 흡수성 폼 층은 폴리우레탄 폼을 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
  20. 제18항에 있어서, 각각의 배리어 층은 필름, 코팅된 부직 재료, 및 코팅된 종이 중 적어도 하나를 포함하는, 흡수성 폼 복합재의 제조 방법.
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