KR20170052342A

KR20170052342A - 흡수체용 복합 부직포 및 이를 구비한 흡수체 물품

Info

Publication number: KR20170052342A
Application number: KR1020150154669A
Authority: KR
Inventors: 임정남; 도성준; 김태희; 김윤진; 김가희; 이규동; 김채화
Original assignee: 한국생산기술연구원
Priority date: 2015-11-04
Filing date: 2015-11-04
Publication date: 2017-05-12
Also published as: KR101775670B1

Abstract

재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 포함하는 흡수체용 복합 부직포 및 이를 구비한 흡수체 물품이 제시된다.

Description

흡수체용 복합 부직포 및 이를 구비한 흡수체 물품{Composite nonwoven fabric for absorber and absorbent article using the same}

본 발명은 흡수체용 복합 부직포 및 이를 구비한 흡수체 물품에 관한 것이고, 보다 구체적으로는, 흡액성과 보액성이 우수하면서도 형태안정성이 우수해 재사용이 가능한 흡수체용 복합 부직포 및 이를 구비한 흡수체 물품에 관한 것이다.

일반적으로 요실금은 나이가 들수록 발생하는 질병의 하나로 사회생활에 막대한 지장을 초래할 뿐만 아니라 야외 활동시 행동반경을 위축시키는 활동성의 문제를 갖게 되었다.

특히 근래에 들어 여성은 물론 남성에게까지 요실금 문제가 대두 되면서 요실금을 치료하는 방법과 더불어 자연스럽게 대처해 나갈 수 있는 방안이 절실히 요구되고 있는 실정이다.

최근 국내에서도 요실금 증상을 경험하는 사람들이 점점 증가함에 따라 국내 요실금용 위생용품 시장도 2008년 500억원 규모에서 2013년 말 기준 1000억원 규모로 급속히 성장하고 있으며 2020년 2400억원 규모에 이를 것으로 예상되고 있다.

노령화 속도가 증가하면서 시니어층을 대상으로 한 위생용지 시장이 확대되는 추세이고, 출산을 했던 여성의 약 40%, 전립선 문제로 인한 60대 남성의 약 24%가 요실금 증상 경험하고 있는 실정이다.

요실금 대처용 제품으로 일회용 패드나 팬티 기저귀 타입의 제품이 개발되어 왔으나 착용감이 떨어지고, 기저귀형 제품을 착용하는 경우 수치심 등 심리적 거부감 문제로 최근 언더웨어와 요실금용 패드를 결합한 제품이 큰 관심을 받고 있다.

이러한 요실금 패드와 같은 위생용품용 흡수체 분야에서는 고흡액성 뿐만 아니라 소형화, 박형화의 요구가 강해지고 있고, 이에 따라 흡수체중의 보수재의 고성능화, 형태 안정성의 향상이 필요하게 되고 있다.

종래로부터 이러한 흡수체로서는 분말 형상의 고분자 흡수재 및 섬유 형상의 고분자 흡수재가 공지되어 있고, 상기 분말 형상의 고분자 흡수재로는, 합성 고분자계의 폴리아크릴산계 화합물, 폴리비닐계 화합물 등이 알려졌고, 또한 천연고분자계의 시아노메틸셀룰로스, 카복시메틸셀룰로스 등이 알려져 있다.

또한, 섬유 형상의 고분자 흡수재로는, 카복시메틸셀룰로스의 나트륨염을 비스코스 레이온에 혼합하여 방사하는 방법에 의해 제조되는 섬유나, 재생 셀룰로스 섬유를 카복시메틸화하는 방법에 의해 제조되는 섬유, 및 아크릴로니트릴 섬유를 가수분해하고, 외표면에 폴리아크릴산계 흡수층을 형성시킨 2중 구조의 섬유 등이 알려져 있다.

이때 분말 형태의 흡수재의 경우, 제조 과정이나 유통과정에서 뭉치거나 흡수체로부터 빠지는 탈리 현상이 발생할 수 있고, 또한, 흡액시 겔화가 일어나면서 뭉침 현상 등으로 인해 형태안정성이 떨어져 재사용이 불가능하고, 겔화된 흡수체가 착용자의 움직임에 따라 이동하여 흡수체 내에서의 분포가 한쪽으로 치우치기 쉽고 끈적거려 착용자에게 불쾌감을 유발할 수도 있는 문제점이 있다.

한편, 비스코스 레이온에 카복시메틸셀룰로스의 나트륨염을 혼합하여 제조된 섬유형상의 흡수재는, 비스코스 레이온 및 카복시메틸셀룰로스의 어느 쪽도 모두 셀룰로스계이기 때문에, 사용성이 높고 섬유로서의 특성을 구비한다는 잇점이 있으나, 보수성이 불충분하고, 섬유 전체가 흡수성을 가지고 있고, 흡수했을 때 섬유 자체가 겔화되어 형태 안정성이 저하되고, 건조시의 섬유 강도가 낮다는 문제점이 있다.

또한, 면 섬유나 합성 섬유를 부직포 형태로 제조하여 흡수재로 사용하는 경우에는, 형태안정성은 우수하지만 흡액능이 상당히 떨어지고 압박을 가했을 때 액체를 보유하고 있는 능력인 보액성이 낮은 문제점을 가진다.

한편, 흡수재로 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 적용하는 경우, 흡액 능력이 우수하지만, 흡액시 겔화가 일어나 겔블로킹 현상에 의해 흡수한 액체의 전파속도가 떨어지고 팽윤이 크게 일어나 섬유 사이의 공간을 줄임으로써 흡액효율이 떨어질 수 있다. 따라서, 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 단독으로 사용할 경우 고함량을 사용해도 그 효과에 한계가 있다. 또한, 흡액시 겔화나 촉감 저하 등으로 인해 재사용이 용이하지 않고, 사용 후 폐기를 위해 주로 매립을 하고 있지만 생분해되지 않아 환경오염에 대한 우려도 커서 사용량의 감축이 요구되고 있는 실정이다.

따라서, 흡수 특성이 우수하면서도 디자인, 활동성, 쾌적성, 용이성을 갖춘 요실금 대처용 언더웨어 개발에 대한 필요성이 크게 증가되고 있다.

본 발명이 해결하려는 과제는 흡액성과 보액성이 우수하면서도 형태안정성이 우수해 재사용이 가능한 흡수체용 복합 부직포 및 이를 구비한 흡수체 물품를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 구현예들의 흡수체용 복합 부직포가 제공된다.

제1 구현예는, 재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 포함하고, 120 g/m² 이상의 평량을 갖는 흡수체용 복합 부직포가 제공된다.

제2 구현예는, 제1 구현예에 있어서,

상기 재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 중량비가 90 : 10 내지 10 : 90인 흡수체용 복합 부직포에 관한 것이다.

제3 구현예는, 제1 구현예 또는 제2 구현예에 있어서,

상기 재생 셀룰로스 중공사가 습윤시 30% 이상의 중공율을 가지고, 상기 중공율(%)이 (중공사의 단면 중 중공의 총면적)/(중공을 포함한 중공사의 단면적)*100으로 계산되는 흡수체용 복합 부직포에 관한 것이다.

제4 구현예는, 제1 구현예 내지 제3 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,

상기 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 0.9% 생리식염수에 대한 흡액율이 10g/g 이상인 흡수체용 복합 부직포에 관한 것이다.

제5 구현예는, 제1 구현예 내지 제4 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,

상기 흡수체용 복합 부직포의 0.9% 생리식염수에 대한 흡액율이 0.40 g/cm² 이상인 흡수체용 복합 부직포에 관한 것이다.

제6 구현예는, 제1 구현예 내지 제5 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,

상기 흡수체용 복합 부직포의 0.9% 생리식염수 흡액후 40mmHg의 가압 후 보액율이 0.25 g/cm² 이상인 흡수체용 복합 부직포에 관한 것이다.

제7 구현예는, 제1 구현예 내지 제6 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,

상기 흡수체용 복합 부직포에 10mmHg의 가압 상태에서의 0.9% 생리식염수에 대한 흡액율이 0.20 g/cm² 이상인 흡수체용 복합 부직포에 관한 것이다.

제8 구현예는, 제1 구현예 내지 제7 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,

상기 흡수체용 복합 부직포의 흡액율 유지율이 85% 이상이고, 상기 흡액율 유지율이 하기와 같이 계산되는 흡수체용 복합 부직포에 관한 것이다.

흡액율 유지율(%) = (흡액_건조 5회 반복 후 흡액율)/(최초 흡액율) * 100

최초 흡액율 (g/g) = [최초 흡액 후 중량(g) - 초기 중량(g)]/[초기 중량(g)]

흡액_건조 5회 반복 후 흡액율 (g/g) = [흡액_건조 5회 반복 후 6회 흡액 후 중량(g) - 흡액_건조 5회 반복 후 중량(g)]/[흡액_건조 5회 반복 후 중량(g)]

제9 구현예는, 제1 구현예 내지 제7 구현예 중 어느 한 구현예에 있어서,

상기 흡수체용 복합 부직포가 상기 재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 총합 100 중량부 대비 40 중량부 이하의 바인더용 섬유를 더 포함하는 흡수체용 복합 부직포에 관한 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 일 측면에 따르면, 하기 구현예의 흡수체 물품이 제공된다.

제10 구현예는, 제1 구현예 내지 제9 구현예 중 어느 한 구현예의 흡수체용 복합 부직포를 구비한 흡수체 물품 에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 흡수체용 복합 부직포는 중공형 재생 셀룰로스 섬유 및 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 이용함으로써 흡액성, 보액성, 및 압박시 흡액성이 향상되고, 섬유 형태의 고흡수성 소재를 사용함으로써 우수한 형태안정성을 가지고, 종래의 분말 형태의 흡수재에서 일어나는 뭉침 현상이 방지될 수 있으며, 재사용이 가능해 요실금 대처용 속옷 제품에 활용이 가능하다.

따라서, 현재 시판되어 있는 요실금/위생 팬티에 적용된 기술이 재활용성, 야외 활동성, 및 쾌적성 부분이 현저히 떨어지고 소변량이 조금만 많아져도 여벌의 팬티를 가지고 다녀야 할 정도로 기능성이 떨어지는 문제점을 해소할 수 있다.

본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 후술하는 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 실시예 1의 흡수체용 복합 부직포의 표면의 SEM 사진이다.
도 2는 실시예 1에서 사용된 비스코스 레이온 중공사의 흡액시 단면의 SEM 사진이다.
도 3은 실시예 2와 비교예 1의 흡수체용 복합 부직포의 흡액율 유지율을 나타낸 그래프이다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상에 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 흡수체용 복합 부직포는 재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 포함하고, 120 g/m² 이상의 평량을 갖는다,

셀룰로스라 함은 하기 화학식 1로 나타내어지는 바와 같이 단위 구조당 3개의 수산화기를 포함하는 고분자 구조이다.

<화학식 1>

상기 셀룰로스의 단위 구조에 포함된 수산화기는 규칙적으로 분자간 및 분자내 수소결합에 관여한다. 이러한 수소결합으로 인하여 셀룰로스는 강력한 결정구조를 형성하기 때문에 셀룰로스는 물이나 유기용매에 녹지 않는 안정된 구조를 가지게 된다.

따라서 안정된 결정 구조의 셀룰로스로부터 섬유 제품을 제조하기 위해서는 우선 셀룰로스의 결정 구조를 파괴해야 한다. 결정 구조가 파괴된 셀룰로스는 유기용매에 대해 용해성이 되므로, 이로부터 건식방사 또는 습식방사의 방법으로 재생 셀룰로스 섬유가 제조될 수 있다.

즉, 재생 셀룰로스 섬유는 천연 셀룰로스를 화학적, 물리적으로 변화시킨 후 재생한 것으로, 이러한 재생 셀룰로스 섬유의 예로는 비스코스 레이온(viscose rayon), 구리암모늄 레이온(cuprammonium rayon), 아세테이트 레이온(acetate rayon), 라이오셀(lyocell), 폴리노직(polynosic rayon) 등이 있을 수 있다.

이때, 상기 비스코스 레이온은 셀룰로스를 알칼리 전처리한 후 이황화탄소 반응을 통하여 합성된 용액을 습식방사를 통하여 제조하고, 톱니모양의 스킨-코어(skin-core) 구조를 가지고, 독특한 광택을 나타내며 표면이 매끄러운 성질을 갖는다. 또한, 상기 아세테이트 레이온은 셀룰로스 아세테이트를 아세톤과 같은 저비점 유기용매에 용해시킨 후 건식방사를 통하여 제조한다.

본 발명의 일 실시예에서, 재생 셀룰로스 중공사는 전술한 재생 셀룰로스 섬유 내부에 빈 공간을 구비하는 중공 형태의 섬유를 말하고, 이러한 빈 공간은 섬유 전체 길이 방향으로 연속적으로 형성되어 빨대(스트로, straw) 형상으로 형성될 수도 있고, 대나무와 같이 불연속적으로 형성될 수도 있다.

이러한 내부의 빈 공간, 즉 중공부는 둥근 원형, 사각형, 밭 전자(田)형, 우물 정자(井)형 등 여러 가지 형태가 가능하면, 이는 중공사의 제조시 사출기의 노즐 형태에 따라 모양과 크기(중공율)가 결정될 수 있다.

또한 상기 재생 셀룰로스 섬유 내에는 단일한 중공 형태가 형성될 수도 있고, 복수의 중공 형태가 서로 평행하게 또는 서로 불규칙하게도 형성되면서 단속적이거나 연속적으로 연결될 수도 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 중공사는 건조 상태와 습윤 상태 모두 내부의 중공 구조에 변화가 없이 일정할 수도 있고, 또는 건조 상태에서는 납작한 형태로 무너진 중공 단면 구조를 가지나, 습윤 상태에서 중공부가 팽창되어 구멍이 있는 단면 구조를 가지게 되어, 건조 상태에서의 중공율과 습윤 상태에서의 중공율이 다를 수 있다.

따라서, 본원 명세서에서는 중공사의 중공율을 습윤시 중공율, 즉 중공부가 팽창했을 때의 상태를 기준으로 중공율을 계산한다.

즉, 중공사를 증류수에 10분간 침지시킨 후 동결 건조하여 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 직경 방향의 단면을 측정하거나, 증류수에 10분간 침지시킨 섬유를 광학현미경을 통해 직경 방향의 단면을 관찰한다.

상기 중공율(%)은 광학기기를 이용해 중공을 포함한 섬유의 직경 방향의 단면적을 측정하고, 중공 부분의 총면적을 측정하여 다음 식과 같이 상기 중공사의 직경 방향으로의 총단면적에 대비하여 상기 직경 방향으로의 단면 중 중공부의 면적의 총합의 백분율로 계산된다. 이때, 상기 중공부가 단일개가 아니라 복수개가 있는 경우에는 이러한 복수개의 중공부의 면적을 총합하여 계산된다

중공율(%) = (중공사의 단면 중 중공부의 총면적)/(중공을 포함한 중공사의 단면적)*100

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 셀룰로스 중공사는 습윤시 30% 이상, 바람직하게는 40% 이상, 더 바람직하게는 50 내지 90%의 중공율을 가질 수 있다.

상기 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유는 고분자 개질 기술에 의해 분자의 친수화와 및/또는 높은 가교처리로 얻어진 폴리아크릴산계 섬유로서, 많은 친수성기(금속염 형태의 기)를 부가함으로써 천연섬유를 능가하는 흡습 성능을 갖게 되었으며, 20℃, 65% RH 환경 하에서 40% 이상의 높은 흡습율을 가질 수 있다.

구체적으로, 상기 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유는 친수성의 아크릴산계 불포화 단량체의 중합체 섬유를 의미하고, 그 예로는 폴리아크릴산 섬유, 폴리아크릴산의 알칼리 금속염 섬유, 폴리아크릴산의 알칼리토류 금속염 등이 있을 수 있다. 이때, 폴리아크릴산의 알칼리 금속염 섬유로는 폴리아크릴산 나트륨염 섬유, 폴리아크릴산 칼슘염 섬유 등이 있다.

또한, 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유에는 아크릴산, 아크릴산의 알칼리 금속염, 아크릴산의 알칼리토류 금속염의 단독 중합체(호모폴리머) 또는 이들 중 2종 이상의 공중합체로 형성될 수도 있고, 이들의 단량체 외에 메타크릴산, 말레산, 비닐 술폰산, 스티렌 술폰산, 2-(메타) 아크릴아미드-2-메틸 프로판 설폰산, 2-(메타) 아크릴로일 에탄 설폰산, 2-(메타) 아크릴로일 프로판 설폰산 등의 음이온성 불포화 단량체 및 그 염；아크릴아미드, 메타아크릴아미드, N-에틸(메타) 아크릴아미드, N-n-프로필(메타) 아크릴아미드, N-이소프로필(메타) 아크릴아미드, N,N-디메틸(메타) 아크릴아미드, 2-하이드록시 에틸(메타) 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필(메타) 아크릴레이트, 메톡시 폴리에틸렌 글리콜(메타) 아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜모노(메타) 아크릴레이트, 비닐 피리딘, N-비닐 피롤리돈, N-아크릴로일피페리딘, N-아크릴로일 피롤리딘 등의 비이온성의 친수기 함유 불포화 단량체； N,N-디메틸아미노 에틸(메타) 아크릴레이트, N,N-디에틸 아미노 에틸(메타) 아크릴레이트, N,N-디메틸아미노 프로필(메타) 아크릴레이트, N,N-디메틸아미노 프로필(메타) 아크릴아미드, 및 이들의 4급 소금 등의 양이온성 불포화 단량체 등과 같은 다른 불포화 단량체를 1종 또는 2종 이상 더 포함하는 공중합체로 형성될 수도 있다.

이들 다른 불포화 단량체를 더 포함하는 경우, 상기 다른 불포화 단량체의 함량은 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유에서, 30 몰％이하, 바람직하게는 10 몰％ 이하일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유는 0.9% 생리식염수에 대한 흡액율이 10g/g 이상, 바람직하게는 30g/g 이상, 더 바람직하게는 40g/g 이상일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 흡수체용 복합 부직포는 120 g/m² 이상, 바람직하게는 120 내지 1,000 g/m², 더 바람직하게는 130 내지 750 g/m², 더욱 더 바람직하게는 135 내지 500 g/m² 의 평량을 가질 수 있다. 여기에서 평량이라 함은 일정 면적의 부직포의 중량을 말하고, 구체적으로는 1m² 면적의 부직포의 중량을 g으로 나타낸 것을 의미한다.

본원 명세서에서, 섬유 또는 사(絲)라 함은 길고 가늘며 굽힘 저항이 작아서 연하게 굽힐 수 있는 일군의 선상 물질을 의미한다.

또한 부직포라 함은, 섬유를 직포 공정을 거치지 않고, 평행 또는 부정방향(不定方向)으로 배열하여, 섬유간의 기계적인 얽힘, 또는 수지 접착제의 첨가, 열융착, 또는 화학적 복합체의 형성을 통하여 결합되어 얻어지는 섬유 구조체의 일종을 의미한다.

이러한 부직포는 습식(또는 침지식 또는 초지식이라고도 함), 건식, 스펀 레이스 등의 다양한 방법으로 제조될 수 있다.

이중에서, 건식 부직포는 접착제를 섬유 상에 침투시켜 건조 공정을 거쳐 제조하는 케미컬 본딩 부직포, 저융점의 가소성을 지닌 섬유를 혼합하여 열 또는 압력 등으로 착화하거나 녹여서 섬유조직을 결합시켜 제조하는 써멀 본딩(thermal bonding) 부직포, 압축공기와 접착제를 이용하여 제조하는 에어레이(air lay) 부직포, 섬유를 카딩하여 웹(web)으로 형성하고, 이러한 웹을 원하는 평량에 맞게 단층 또는 수층으로 적층한 후에 특수 바늘을 이용하여 물리적으로 웹을 결합시켜 제조되는 니들펀칭 부직포 등이 있을 수 있고, 부직포의 인장 강도, 즉 형태안정성 향상 측면에서 바람직하다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 재생 셀룰로스 중공사 및 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유는 5 내지 130 mm, 더 바람직하기로는 10 내지 60mm의 길이를 갖는 건식 부직포용 단섬유(스테이플 파이버)일 수 있다.

또한, 상기 재생 셀룰로스 중공사 및 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 섬도는 각각 독립적으로 0.5 dtex 내지 20 dtex, 바람직하게는 1 내지 15 dtex일 수 있다.

상기 섬유 길이 및 섬도가 이런 범위를 만족하는 경우, 건식 부직포 제조 공정에서의 개섬(오프닝)이 용이하며, 형태 안정성이 향상될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡수체용 복합 부직포에서 재생 셀룰로스 중공사 및 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 중량비는 90:10 내지 10:90, 또는 90:10 내지 40:60, 또는 90:10 내지 50:50, 또는 90:10 내지 70:30일 수 있다. 상기 중량비가 이러한 범위를 만족하는 경우, 흡액성, 보액성, 및 압박시 흡액성이 향상되고, 형태안정성이 우수하고, 반복된 흡액과 건조에 의해서도 탁월한 흡액율 유지 특성을 보일 수 있다. 특히 재생 셀룰로스 중공사 및 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유 중 재생 셀룰로스 중공사의 중량비가 50 중량비 이상, 더욱 바람직하기로는 70 중량비 이상일 때 촉감 및 형태 안정성이 더욱 우수할 수 있다.

많은 양의 소변이나 혈액 등을 흡수하여야 하는 흡수체의 경우 액체에 대한 우수한 흡액 특성이 요구된다. 또한, 일정한 압박 환경에서도 흡수한 액체가 바깥으로 새어 나가지 않고 흡수체 안에 머무는 것이 쾌적성 등의 측면에서 중요하다.

상기 흡수체용 복합 부직포는 0.9% 생리식염수에 대한 흡액율이 0.40 g/cm² 이상, 바람직하게는 0.45 내지 3.0 g/cm², 더 바람직하게는 0.50 내지 2.5 g/cm² 일 수 있다.

이때 흡액율은 흡수체용 복합 부직포를 25℃의 0.9% 생리식염수에 10분간 침지한 후, 흡액 전 후의 중량을 측정하여 다음 식에 의해 계산한다.

흡액율 (g/ c㎡ ) = [ 흡액 후 중량(g) - 흡액 전 중량(g)]/[부직포의 면적 ( c㎡ )]

또한, 상기 흡수체용 복합 부직포는 0.9% 생리식염수 흡액후 40 mmHg의 가압 후 보액율이 0.25 g/cm² 이상, 바람직하게는 0.30 내지 2.5 g/cm², 더 바람직하게는 0.35 내지 2.0 g/cm² 일 수 있다.

이때 보액율은 흡수체용 복합 부직포를 25℃의 0.9% 생리식염수에 10분간 침지한 후, 흡액된 부직포에 40 ㎜Hg의 압력을 1분간 가한 후, 부직포의 중량(가압 후 중량)을 측정하여 다음 식에 의해 계산한다.

보액율 (g/ c㎡ ) = [40 ㎜Hg의 가압 후 중량(g) - 흡액 전 중량(g)]/[부직포의 면적 ( c㎡ )]

한편, 요실금 대처용 흡수체나 기저귀, 여성용 위생재, 창상 피복재 등의 경우 실제 사용환경에서 앉거나 누워있는 상태로 사용할 경우 일정 수준의 압력을 받게 된다. 따라서, 고흡수체로 사용하기 위해서는 압박을 받는 환경에서의 흡액율을 평가하는 것이 매우 중요하다.

상기 흡수체용 복합 부직포는 10 mmHg의 가압 상태에서의 0.9% 생리식염수에 대한 흡액율이 0.20 g/cm² 이상, 바람직하게는 0.25 내지 2.5 g/cm², 더 바람직하게는 0.30 내지 2.0 g/cm²일 수 있다.

이때, 10 mmHg의 가압 상태에서의 흡액율은 흡수체용 복합 부직포에 10 mmHg의 압력을 가한 상태에서 25℃의 0.9% 생리식염수를 10분간 흡액하게 한 후의 중량을 측정하여 다음 식에 의해 계산한다.

압박시 흡액율(g/c㎡) = [10 mmHg의 가압 상태에서의 흡액 후 중량(g) - 흡액 전 중량(g)]/[부직포의 면적 (c㎡)]

또한, 일회용 제품이 아닌 다회 사용 가능한 고흡수체로 사용하기 위해서는 세탁과 건조를 반복하는 조건 하에서도 일정 수준 이상의 흡액 특성을 유지할수록 바람직하다. 따라서, 세탁 및 건조 환경에서 흡수체용 복합 부직포의 흡액 특성 유지 정도를 살펴보기 위하여 흡액율 유지율의 평가는 매우 중요하다.

본 발명의 일 실시예에 따른 흡수체용 복합 부직포의 흡액율 유지율은 85% 이상, 바람직하게는 90 내지 150%, 더 바람직하게는 90 내지 120%이다.

이때, 흡액율 유지율은 하기 식으로 계산된다.

여기서, 상기 최초 흡액율 및 흡액_건조 5회 반복 후 흡액율이 각각 하기와 같이 계산된다.

이때, 흡액율 유지율은 흡수체용 복합 부직포를 증류수에 10분간 침지한 후, 흡액 전 후의 중량을 측정하여 계산하며, 매회 흡액율을 측정한 후 60℃의 열풍건조기에 7시간 이상 건조하여 완전 건조 시키는 방법으로 흡액과 건조를 5회 반복하는 방법으로 흡액율을 측정한다. 이때, 생리식염수에 염분이 포함되어 있어 중량 변화에 영향을 줄 수 있어 흡액율 유지율 측정을 위한 반복 실험은 증류수로 진행한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 흡수체용 복합 부직포는 이의 적어도 일면 및 내부 중 어느 한 측 또는 양측에 바인더용 섬유를 더 포함할 수 있다.

이러한 바인더용 섬유는 열풍 접착, 화학적 결합, 물리적 결합, 초음파 접합 등의 방법으로 상기 재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 바인딩시키면서 구조 보강을 할 수 있는 섬유라면 적용될 수 있으며, 이들의 비제한적인 예로는, 폴리에스테르, 나일론, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리락트산, 폴리글리콜산, 폴리다이옥사논, 폴리카프로락톤, 폴리비닐알콜, 또는 이들의 공중합체 등과 같이 소정 융점을 갖는 합성 섬유소재 등이 사용될 수 있다.

이렇게 더 첨가되는 바인더용 섬유의 함량은 상기 재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 총합 100 중량부 대비 40 중량부 이하, 바람직하게는 5 내지 40 중량부, 더 바람직하게는 10 내지 25 중량부일 수 있다. 바인더용 섬유의 함량이 이런 범위를 만족하는 경우 흡수 성능 저하를 줄이면서도 형태 안정성을 높이고, 흡액율 유지율을 향상시킬 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 전술한 바와 같이 습식(또는 침지식 또는 초지식이라고도 함), 건식, 스펀 레이스 등의 다양한 방법으로 제조될 수 있다. 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조한 후 열접착, 가열 압착 또는 화학적 결합, 캘린더링 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 단계를 더 거침으로써, 얻어지는 흡수체용 복합 부직포의 건조 상태나 흡액 상태에서의 강도 및 형태 안정성을 증가시키고, 흡액율 유지율을 향상시킬 수 있다.

상기 가열 압착 또는 캘린더링 단계는 0 내지 200℃의 온도, 또는 60 내지 180℃의 온도 조건, 및 20 내지 250kg/cm의 선압, 또는 1 내지 50N/cm²의 압력 조건에서 실시될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 흡수체용 복합 부직포를 제조한 후 의료용 섬유 구조체 등으로 사용하기 위해 추가적으로 감마선 조사 단계를 더 실시할 수 있다.

이러한 감마선 조사 단계는 피부에 직접 적용되는 흡수체용 복합 부직포를 열이나 화학 약품을 사용하지 않으면서도 살균하는 효과를 가지게 된다. 특히, 감마선 조사에 의한 처리는 흡수체용 복합 부직포를 최종 제품으로 밀봉한 상태에서도 실시할 수도 있다. 상기 감마선 조사는 예를 들어, 5 내지 30 kGy의 조사량으로 실시될 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따르면 전술한 흡수체용 복합 부직포를 구비한 흡수체 물품이 제공된다. 이러한 흡수체 물품으로는 성인 요실금용 팬티/패드, 기저귀, 생리대, 식품용 흡수 패드(meat pad), 환자용 흡수패드, 동물 위생 패드 등이 있을 수 있다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명에 따른 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다.

실시예 1

단사 섬도 3.3 dtex이고, 섬유장 40 mm이며 비스코스 레이온 중공사 (Bramante, Kelheim fibres), 및 단사섬도 10 dtex이고, 섬유장이 52 mm이며, 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유 (Type 112/52/10, Technical Absorbents)를 90:10의 중량 혼섬비로 카딩하여 네트상에 정렬하여 웹을 형성하였다. 상기 웹을 적층하고, 상기 적층된 웹을 90/㎠로 니들 펀칭하여 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다. 이때, 흡수체용 복합 부직포의 평량은 140.0 g/㎡이었다. 또한, 얻어진 흡수체용 복합 부직포의 표면을 관찰한 SEM 사진을 도 1에 도시하였고, 상기 비스코스 레이온 중공사의 흡액시 단면을 관찰한 SEM 사진의 예를 도 2에 나타내었다.

또한, 상기 비스코스 레이온 중공사는 습윤시 중공율이 57%이고, 이는 중공사를 증류수에 10분간 침지시킨 후 동결 건조하여 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 직경 방향의 단면을 측정하여 하기의 식으로 계산되었다.

중공율(%)= (중공사의 단면 중 중공부의 총면적)/(중공을 포함한 중공사의 단면적)*100

실시예 2

비스코스 레이온 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 중량비를 80:20로 혼용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다. 이 때 흡수체용 복합 부직포의 평량은 137.5 g/㎡이었다.

실시예 3

비스코스 레이온 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 중량비를 70:30로 혼용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다. 이 때 흡수체용 복합 부직포의 평량은 139.3 g/㎡이었다.

실시예 4

비스코스 레이온 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 중량비를 60:40로 혼용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다. 이 때 흡수체용 복합 부직포의 평량은 309.7 g/㎡이었다.

실시예 5

비스코스 레이온 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 중량비를 50:50로 혼용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다. 이 때 흡수체용 복합 부직포의 평량은 243.2 g/㎡이었다.

실시예 6

평량을 190.5 g/㎡로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다.

실시예 7

평량을 186.0 g/㎡로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다.

실시예 8

평량을 186.1 g/㎡로 한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다.

비교예 1

비스코스 레이온 중공사를 단독으로 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 부직포를 제조하였다. 이 때 부직포의 평량은 140.1 g/㎡이었다.

비교예 2

평량을 104.2 g/㎡로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다.

비교예 3

평량을 96.2 g/㎡로 한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다.

비교예 4

평량을 100.8 g/㎡로 한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 흡수체용 복합 부직포를 제조하였다.

실험예 1: 흡액율, 보액율 평가

흡액율은 실시예 1 내지 8과, 비교예 1 내지 4에서 제조된 부직포를 가로*세로를 5cm*5cm로 재단하여 중량(흡액 전 중량)을 측정하고,

25℃의 0.9% 생리식염수에 10분간 침지한 후, 흡액후의 중량을 측정하여 다음 식에 의해 계산하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

흡액율 (g/ c㎡ ) = [ 흡액 후 중량(g) - 흡액 전 중량(g)]/[부직포의 면적 ( 25c㎡ )]

보액율은 실시예 1 내지 8과, 비교예 1 내지 4에서 제조된 흡수체용 부직포를 가로*세로 5cm*5cm로 재단하여 중량(흡액 전 중량)을 측정하고, 25℃의 0.9% 생리식염수에 10분간 침지한 후, 흡액된 부직포에 40 ㎜Hg의 압력(1,360gf/25cm²)을 1분간 가한 후, 부직포의 중량(가압 후 중량)을 측정하여 다음 식에 의해 계산하였고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

보액율(g/c㎡) = [가압 후 중량(g) - 흡액 전 중량(g)]/[부직포의 면적 (25c㎡)]

	재생 셀룰로스 중공사 (중량 %)	폴리아크릴산계 고흡수성 섬유 (중량 %)	평량 (g/m²)	흡액율 (g/cm²)	보액율 (g/cm²)
실시예 1	90	10	140.0	0.42	0.28
실시예 2	80	20	137.5	0.45	0.33
실시예 3	70	30	139.3	0.46	0.35
실시예 4	60	40	309.7	0.69	0.58
실시예 5	50	50	243.2	0.66	0.59
실시예 6	90	10	190.5	0.54	0.36
실시예 7	80	20	186.0	0.55	0.38
실시예 8	70	30	186.1	0.57	0.43
비교예 1	100	0	140.1	0.42	0.24
비교예 2	90	10	104.2	0.36	0.24
비교예 3	80	20	96.2	0.35	0.24
비교예 4	70	30	100.8	0.36	0.26

표 1을 참조하면, 실시예 1 내지 8의 경우 흡액율이 0.40 g/cm² 이상을 가져 우수한 흡액 특성을 보였고, 가압 후에도 높은 수준의 흡액 특성을 유지하여 0.25 g/cm² 이상의 우수한 보액율을 나타내었다.

비교예 1의 경우 흡액율이 0.42 g/cm²로 비교적 우수한 흡액 특성을 보였으나, 가압 후 보액율이 0.24 g/cm² 수준을 나타내 실시예에 비해 보액율이 떨어졌다. 비교예 2 내지 4의 경우 120 g/cm²이하의 낮은 평량을 가지고 있으므로, 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 혼합하여도 실시예들에 비해 낮은 수준의 흡액율과 보액율을 나타내었다.

실험예 2: 10 mmHg의 가압 상태에서의 흡액율

압박시 흡액율은 실시예 1 내지 8, 비교예 1에서 제조된 부직포를 가로*세로 5 cm*5cm로 재단하여 중량(흡액 전 중량)을 측정하였다. 흡액전 부직포에 10 mmHg의 압력(340gf/25cm²)을 가한 상태에서 25℃의 0.9% 생리식염수에 10분간 접촉하게 한 후, 압력을 받는 상태에서의 흡액 후의 중량을 측정하여 다음 식에 의해 계산하였고, 그 결과를 표 2에 나타내었다.

가압 상태에서의 흡액율(g/c㎡) = [10 mmHg의 가압 상태에서의 흡액한 후 중량(g) - 흡액 전 중량(g)]/[부직포의 면적 (25c㎡)]

실험예 3: 흡액율 유지율

흡액율 유지율은 실시예 1 내지 8과, 비교예 1에서 제조된 부직포를 가로*세로 5 cm*5cm로 재단하여 중량(초기 중량 (최초 흡액 전 중량))을 측정하였다.

상기 중량을 측정한 부직포에 25℃의 증류수에 10분간 접촉하게 한 후, 최초 흡액 후 중량(1회 흡액 후 중량)을 측정하였다.

흡액된 부직포를 60℃의 열풍건조기에 7시간 이상 완전히 건조시킨 후 중량(흡액_건조 1회 후 중량)을 측정하였다. 흡액_건조 1회 처리한 부직포를 다시 25℃의 증류수에 10분간 접촉하게 한 후, 흡액 후의 중량(흡액_건조 1회 후 2회 흡액 후 중량)을 측정하였다.

상기 흡액한 부직포를 다시 60℃의 열풍건조기로 7시간 이상 완전히 건조시킨 후 부직포의 중량 (흡액_건조 2회 반복 후 중량)을 측정하였다. 흡액_건조 2회 반복한 부직포를 다시 25℃의 증류수에 10분간 접촉하게 한 후, 흡액후의 중량(흡액_건조 2회 반복 후 3회 흡액 후 중량)을 측정하였다.

상기의 방법으로 흡액시킨 후 건조하는 처리, 즉 흡액_건조 처리를 5회 반복하여 "흡액_건조 5회 반복 후 중량" 및 "흡액_건조 5회 반복 후 6회 흡액 후 중량"을 각각 측정하였다.

흡액율 유지율(retention of free absorption)을 다음 식들에 의해 계산하였고 그 결과를 표 2에 나타내었다.

	재생 셀룰로스 중공사 (HVR) (중량 %)	폴리아크릴산계 고흡수성 섬유 (SAF) (중량 %)	가압 상태에서의 흡액율 (g/cm²)	흡액율 유지율 (%)
실시예 1	90	10	0.22	90
실시예 2	80	20	0.24	106
실시예 3	70	30	0.26	104
실시예 4	60	40	0.54	139
실시예 5	50	50	0.53	125
실시예 6	90	10	0.34	92
실시예 7	80	20	0.32	103
실시예 8	70	30	0.39	110
비교예 1	100	0	0.19	78

표 2를 참조하면, 실시예 1 내지 8의 경우 10 mmHg의 가압 상태에서도 0.20 g/cm² 이상의 흡액율을 나타내었으며 흡액과 건조 과정을 5회 반복한 이후에도 초기 대비 90% 이상의 높은 수준으로 흡액율이 유지되는 것을 알 수 있었다. 특히, 고흡수성 섬유가 20% 이상 혼용된 실시예 2 내지 5의 경우 흡액과 건조 과정을 5회 반복한 이후에도 초기 대비 100% 이상의 탁월한 흡액율 유지 특성을 나타내었다.

비교예 1의 경우 10 mmHg 의 압박을 받는 조건에서 흡액율이 0.19 g/cm²로 실시예에 비해 흡액율이 떨어졌으며, 흡액과 건조 과정을 5회 반복한 이후에도 초기 대비 80% 미만의 낮은 수준의 흡액율 유지 특성을 나타내었다.

또한, 실시예 2 및 비교예 1에 대해서 흡액과 건조 과정, 즉 흡액_건조 반복 횟수를 1회 내지 5회 진행함에 따른 흡액율 유지율의 변화를 도 3에 나타내었다. 이때, 흡액_건조 0회 반복 후 흡액율이라 함은 최초 흡액율에 해당되므로 흡액_건조 0회 반복 후 흡액율 유지율이 100%가 되는 것이다.

도 3을 참조하면, 실시예 2의 경우 흡액과 건조를 반복하는 과정에서도 흡액 특성을 유지하는 것이 탁월하여 흡액과 건조를 5회 반복한 이후에도 최초 흡액율에 대비하여 100% 이상을 나타내었다. 이는 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유가 흡액시 팽윤되면서 섬유들 사이의 공간을 넓혀 주고, 건조 후에도 이와 같이 넓혀진 섬유 사이의 공간이 일정 정도 유지되기 때문이다. 이에 반해, 비교예 1의 경우 흡액과 건조를 반복함에 따라 흡액율이 급격하게 감소하여 흡액과 건조 과정을 5회 반복한 이후에는 최초 흡액율 대비 80% 미만의 열악한 흡액율 유지 특성을 나타내었다. 이는 재생 셀룰로스 중공사를 단독으로 사용한 경우 흡액 후 건조하는 과정에서 수축이 일어나 섬유 사이의 공간이 수축되기 때문이다.

Claims

재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유를 포함하고, 120 g/m² 이상의 평량을 갖는 흡수체용 복합 부직포.
제1항에 있어서,
상기 재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 중량비가 90 : 10 내지 10 : 90인 흡수체용 복합 부직포.
제1항에 있어서,
상기 재생 셀룰로스 중공사가 습윤시 30% 이상의 중공율을 가지고, 상기 중공율이 하기 식으로 계산되는 흡수체용 복합 부직포.
중공율(%)= (중공사의 단면 중 중공부의 총면적)/(중공을 포함한 중공사의 단면적)*100
제1항에 있어서,
상기 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 0.9% 생리식염수에 대한 흡액율이 10g/g 이상인 흡수체용 복합 부직포.
제1항에 있어서,
상기 흡수체용 복합 부직포의 0.9% 생리식염수에 대한 흡액율이 0.40 g/cm² 이상인 흡수체용 복합 부직포.
제1항에 있어서,
상기 흡수체용 복합 부직포의 0.9% 생리식염수 흡액후 40mmHg의 가압 후 보액율이 0.25 g/cm² 이상인 흡수체용 복합 부직포.
제1항에 있어서,
상기 흡수체용 복합 부직포의 10mmHg의 가압 상태에서의 0.9% 생리식염수에 대한 흡액율이 0.20 g/cm² 이상인 흡수체용 복합 부직포.
제1항에 있어서,
상기 흡수체용 복합 부직포의 흡액율 유지율이 85% 이상이고, 상기 흡액율 유지율이 하기와 같이 계산되는 흡수체용 복합 부직포.
흡액율 유지율(%) = (흡액_건조 5회 반복 후 흡액율)/(최초 흡액율) * 100
최초 흡액율 (g/g) = [최초 흡액 후 중량(g) - 초기 중량(g)]/[초기 중량(g)]
흡액_건조 5회 반복 후 흡액율 (g/g) = [흡액_건조 5회 반복 후 6회 흡액 후 중량(g) - 흡액_건조 5회 반복 후 중량(g)]/[흡액_건조 5회 반복 후 중량(g)]
제1항에 있어서,
상기 흡수체용 복합 부직포가 재생 셀룰로스 중공사와 폴리아크릴산계 고흡수성 섬유의 총합 100 중량부 대비 40 중량부 이하의 바인더용 섬유를 더 포함하는 흡수체용 복합 부직포.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항의 흡수체용 복합 부직포를 구비한 흡수체 물품.