KR20180040588A

KR20180040588A - 흡수체의 제조장치

Info

Publication number: KR20180040588A
Application number: KR1020187004589A
Authority: KR
Inventors: 히데노부 카키모토; 카즈오 후지이
Original assignee: 스미토모 세이카 가부시키가이샤
Priority date: 2015-08-12
Filing date: 2016-08-10
Publication date: 2018-04-20
Also published as: CA2995450A1; EP3335681B1; US11376167B2; EP3335681A1; WO2017026529A1; MY191179A; US20200016011A1; JPWO2017026529A1; CN107920925A; KR102539701B1; JP6720448B2; EP3335681A4

Abstract

본 발명에 따른 흡수체의 제조장치는, 흡수성 섬유의 집합체(101) 및 흡수성 수지(102)를 반송하는 반송유닛(2); 상기 반송유닛에 의하여 반송된 흡수성 섬유의 집합체 및 흡수성 수지를 받아들여, 흡수성 섬유 및 흡수성 수지를 혼합하는 혼합유닛(3); 혼합유닛에서 혼합된 흡수성 섬유 및 흡수성 수지가 낙하하는 내부공간(40)을 가진 챔버부(4); 챔버부의 하방에 배치되고, 해당 챔버부 내를 낙하하는 흡수성 섬유 및 흡수성 수지가 적층되는 요부(531)를 갖는 적층부(5); 및 챔버부 내부에 부압을 발생시키는 흡인유닛(6);을 포함한다.

Description

흡수체의 제조장치

본 발명은 흡수체의 제조장치에 관한 것이다.

종이 기저귀, 생리용품 등의 위생 재료에는, 흡수성 섬유 및 흡수성 수지가 혼합된 흡수체가 포함된다. 이와 같이 사용되는 흡수성 수지는, 그 용도에 따라 다양한 평가가 이루어질 필요가 있고, 평가항목은, 예를 들어, 흡수량, 흡수속도, 하중 하에서의 흡수능력, 겔 강도 등으로 다양하다. 또한, 흡수성 수지의 평가의 하나로서, 실제 제품과 동등한 흡수체를 시험체로 제작하는 것이 바람직하다. 그리고, 그러한 흡수체를 제조하기 위한 기술로서, 예를 들면, 특허문헌 1등 다양한 방안이 제안되어 있다.

일본특개 제2011-83545호 공보

그러나, 특허문헌 1에 게시된 장치는 실제 제품으로서의 흡수체를 대량으로 제조하기 위한 것이므로 대대적으로, 다량의 흡수성 섬유 및 흡수성 수지를 사용하지 않으면 흡수체를 제조할 수 없다. 그래서 이 장치는 시험용 흡수체를 제작하기에 적합하지 않다. 또한, 시험용 흡수체로서, 흡수성 섬유 및 흡수성 수지의 중량, 배합비율 등을 평가내용에 따라 적절하게 변경하는 것이 필요하게 되므로, 이 점에서도 동종제품을 대량으로 제조하는 특허문헌 1의 장치는 적절하지 않다.

본 발명은 이와 같은 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 실제 제품과 마찬가지로 흡수성 섬유 및 흡수성 수지가 혼합되고, 간단한 구성으로서, 이들의 배합비율 등의 구성을 용이하게 변경할 수 있는 흡수체의 제조장치를 제공하고자 한다.

본 발명에 관한 흡수체의 제조장치는, 흡수성(吸性) 섬유의 집합체 및 흡수성(吸水性) 수지를 반송하는 반송(搬送)유닛; 상기 반송유닛에 의하여 반송된 흡수성 섬유의 집합체, 및 흡수성 수지를 받아들여, 상기 흡수성 섬유 및 상기 흡수성 수지를 혼합하는 혼합유닛; 상기 혼합유닛에서 혼합된 상기 흡수성 섬유 및 상기 흡수성 수지가 낙하하는 내부공간을 가진 챔버부; 상기 챔버부의 하방에 배치되고, 해당 챔버부 내를 낙하하는 상기 흡수성 섬유 및 상기 흡수성 수지가 적층되는 요부(凹部)를 갖는 적층부; 및 상기 챔버부 내에 부압(負壓)을 발생시키는 흡인유닛;을 포함하고, 상기 혼합유닛은, 회전이 가능하도록 지지되고, 외주면(外周面)에 요철이 형성된 원통체; 상기 원통체를 회전시키는 구동부; 상기 원통체의 외주면과의 사이에 상기 반송유닛으로부터 반송된 흡수성 섬유의 집합체 및 흡수성 수지가 통과하는 간극이 형성되고, 상기 간극이 상기 흡수성 섬유의 집합체의 두께보다도 작은 간극형성부;를 포함하고, 해당 간극형성부는, 상기 원통체의 하방에 위치하고, 복수의 관통홀이 형성되며, 상기 복수의 관통홀을 통하여 상기 간극과 상기 챔버부의 내부공간을 연통시키는 연통부; 적어도 상기 연통부의 상류측에 배치되고, 상기 원통체의 외주면과 대향하는 요철이 형성된 혼합부;를 포함한다.

상기 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 흡수성 수지는 상기 흡수성 섬유의 집합체에 접하여 산치(散置)될 수 있다. 이 때, 상기 흡수성 섬유의 집합체에 접하여 산치되어 있는 상기 흡수성 수지는 해당 흡수성 섬유의 상면에 산치될 수 있다.

상기 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 흡수성 수지는 상기 흡수성 섬유의 집합체와 상이한 시점에 상기 간극에 도입(導入)될 수 있다.

상기 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 간극형성부는 그물코 모양의 판상재(板狀材)를 포함하며, 상기 판상재는 상기 간극을 형성하기 위하여 상기 원통체의 외주면과 대향하도록 배치되고, 상기 연통부 및 혼합부를 구성할 수 있다.

상기 각 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 챔버부는 하방으로 갈수록 형상이 커지도록 형성될 수 있다.

상기 각 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 반송유닛과 상기 혼합유닛과의 사이에는 상기 간극에 진입하기 전에 상기 흡수성 섬유 집합체를 가압하는 가압부재가 설치되고, 해당 가압부재는 상기 흡수성 섬유 집합체를 가압하는 방향으로 기울어지도록 구성될 수 있다.

상기 각 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 혼합유닛에서의 원통체의 원주속도는, 상기 반송유닛에 의하여 상기 재료체를 상기 혼합유닛으로 반송하는 반송속도 보다 크게 할 수 있다.

상기 각 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 챔버부의 내부공간은 상기 흡수성 섬유의 집합체 및 상기 흡수성 수지를 하방으로 안내(案內)하는 적어도 하나 이상의 안내부재를 포함할 수 있다.

상기 각 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 적층부는 복수개의 관통홀(貫通孔)이 형성된 판상의 공기유통부재; 상기 공기유통부재 상에 배치되고, 상기 요부를 형성하는 틀부재;를 포함하며, 상기 흡인유닛은 상기 공기유통부재를 통하여 상기 내부공간으로부터 공기를 흡인하도록 구성될 수 있다.

상기 각 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 적층부는 상기 챔버부의 측면을 구성하는 벽체(壁體)로부터 분리가 가능하도록 구성될 수 있다.

상기 각 흡수체의 제조장치에 있어서, 상기 챔버부의 상하방향 길이는 10 ~ 100cm이며, 횡방향의 최대길이는 10 ~ 100cm로 할 수 있다.

본 발명에 관한 흡수체의 제조장치에 의하면, 실제 제품과 마찬가지로 흡수성 섬유 및 흡수성 수지가 혼합되고, 간단한 구성으로서, 이들의 배합비율 등의 구성을 용이하게 변경할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관한 제조장치 중 일 실시형태의 개략적인 구성을 나타내는 정면도이다.
도 2는 도 1의 평면도이다.
도 3의 (a)는 적층부의 단면도이고, (b)는 적층부의 평면도이다.
도 4의 (a)는 실시예에 관한 제조장치로부터 얻은 흡수체의 평면도이고, (b)는 일부 정면도이다.
도 5는 흡수체의 조각을 제작할 때, 흡수체의 분할을 나타내는 평면도이다.
도 6은 실시예에 따른 제조장치로부터 얻은 흡수체의 흡수성능을 나타내는 표이다.

이하, 본 발명에 관한 흡수체의 제조장치의 일 실시형태에 관하여 설명한다. 이 제조장치는 주로 시험용 흡수체를 제조하는 것이다. 본 실시형태에서는, 흡수성 섬유의 집합체 근방에 흡수성 수지를 산치한 재료체를 준비하고, 이로부터 상기 제조장치를 통하여 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 균일하게 혼합된 흡수체를 제조한다. 따라서, 본 실시예에서는, 제조 전에 흡수성 섬유의 집합체에 흡수성 수지를 단순히 산치한 것을 재료체라고 칭하고, 제조장치에 의하여 흡수성 섬유와 흡수성 수지를 혼합한 결과 얻게 된 것을 흡수체라 칭하기로 한다. 단, 상기 "균일하게 혼합된"이라는 표현은 어디까지나, 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 충분히 혼합된 상태임을 나타내는 문구이다. 반드시, 흡수체의 모든 부위에서 흡수성 수지와 흡수성 섬유의 존재비율이 일정할 필요는 없다. 예를 들면, 흡수체의 하방 또는 상방에서 흡수성 수지와 흡수성 섬유의 존재비율이 다른 흡수체도 허용된다. 이하에서는 우선, 흡수체 및 재료체를 구성하는 재료에 대해서 설명하고 그 후 흡수체의 제조장치에 대해서 설명한다.

<1. 흡수체 및 재료체>

상기와 같이, 본 실시 형태와 관련한 흡수체 및 재료체는 흡수성 섬유와 흡수성 수지를 구비하고 있다. 이하 이들에 대해서 상세히 상술한다.

<1-1. 흡수성(吸收性) 섬유>

흡수성 섬유로서 예를 들면, 가늘게 재단·파쇄된 친수성 섬유를 사용할 수 있다. 친수성 섬유로는 예를 들면, 목재에서 얻어진 면상(Cotton-like) 펄프, 기계(Mechanical) 펄프, 화학(Chemical) 펄프, 반화학(Semi-chemical) 펄프 등의 셀룰로오스 섬유; 레이온(Rayon), 아세테이트 등의 인공 셀룰로오스 섬유; 친수화 처리된 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀 등의 합성 수지로 된 섬유; 등을 꼽을 수 있다. 또한, 흡수성 섬유의 집합체는 다수의 흡수성 섬유를 적층하거나 서로 얽는 것 등을 하여, 두께가 있는 형상, 예를 들어, 직사각형, 원형, 다각형의 형상으로 한 것이다. 이러한 형상의 것을 1 종류 단독으로 사용할 수 있으며, 2 종류 이상 조합하여 사용하는 것도 가능하다.

<1-2. 흡수성(吸水性) 수지>

흡수성 수지로서 공지의 흡수성 수지를 사용할 수 있다. 흡수성 수지의 구체적인 예시로서, 전분(Starch)-아크릴로나이트릴(Acrylonitrile) 그라프트(graft) 공중합체의 가수 분해물, 전분-아크릴산(Acrylic acid) 그라프트 중합체의 중화물, 비닐초산(Vinyl acetate)-아크릴산 에스테르(Ester) 공중합체의 비누화물, 아크릴산 부분중화물 중합체의 가교물 등의 흡수성 수지 등을 꼽을 수 있다. 이들 가운데, 공급능력과 비용 등의 공업적인 관점에서, 아크릴산 부분중화물 중합체의 가교물이 바람직하다. 흡수성 수지는 1 종류를 단독으로 사용할 수 있으며, 2 종류 이상을 조합해서 사용하는 것도 가능하다.

아크릴산 부분중화물 중합체의 가교물을 제조하는 방법으로는 역상 서스팬션 중합법 및 수용액 중합법을 꼽을 수 있다. 또한, 아크릴산 부분중화물 중합체의 가교물의 중화도는, 흡수성 수지의 침투압을 높여 흡수 능력을 향상시킬 수 있다는 관점에서, 50몰% 이상인 것이 바람직하고, 70 ~ 90몰% 사이인 것이 더욱 바람직하다.

더불어, 사용되는 흡수성 수지는 하중 하에서의 흡수능력을 높이기 위하여 표면 근방이 가교되어 있는 것이 바람직하다.

상기 흡수성 수지는 통상 분체(粉體)상으로 시판되고 있고, 그 형상은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 구형, 부정형파쇄형(不定形破碎形), 과립형, 인편형(鱗片形), 단봉형(短棒形) 모양 및 이들의 응집물 등을 꼽을 수 있다.

흡수성 수지의 중위입자(中位粒子)의 지름으로는, 흡수체의 제조 시에 조작(操作)성의 관점에서 200 ~ 600μm가 바람직하고, 250 ~ 500μm가 보다 바람직하며, 300 ~ 450μm가 더욱 바람직하다. 또한, 본 발명에서 흡수성 수지의 중위입자의 지름은 이하의 측정 방법을 통하여 얻어지는 값이다.

(중위입자 지름의 측정)

흡수성 수지 분말 50g에 윤활제로서 0.25g의 비결정질 실리카(데구사쟈판(주), Siperant200)을 혼합하여 혼합물을 얻는다. 다음에, JIS표준체(篩)를 위에서부터 체눈의 크기가 850μm인 체, 체눈의 크기가 600μm인 체, 체눈의 크기가 500μm인 체, 체눈의 크기가 425μm인 체, 체눈의 크기가 300μm인 체, 체눈의 크기가 250μm인 체, 체눈의 크기가 150μm인 체 및 받침 순으로 편성한다. 그 다음, 조합된 최상의 체에, 상기 혼합물을 넣고 저속탭(low tap)식 진동기를 사용하여 20분 동안 진동하여 분급(分級)시킨다. 분급 후, 각 체 상에 남은 혼합물의 질량을 전체 질량에 대한 질량백분율로 계산하여, 입자 지름이 큰 쪽부터 순서대로 적산(積算)함으로써 체의 체눈과 체 상에 남은 혼합물의 질량백분율을 적산값과의 관계를 대수확률지에 플롯한다. 확률지 상의 플롯을 직선으로 연결하여 적산한 질량백분율이 50질량%에 상당하는 입자의 지름을 중위입자 지름으로 한다.

흡수체의 흡수성 수지 함유량은, 특별히 제한되지 않으나 본 발명에 따른 흡수체가 기저귀 등의 흡수성 물품에 사용되었을 때에도 충분한 액체흡수성능을 얻기 위한 관점에서, 흡수체 1m²당 10 ~ 1000g (즉, 10 ~ 1000g/m²)가 바람직하고, 20 ~ 900g/m²가 보다 바람직하고, 30 ~ 700g/m²이 더욱 바람직하다. 흡수체로서의 액체흡수성능을 충분히 발휘시키고, 특히 액체의 퇴보(逆)를 억제하는 관점에서 그 함량은 10g/m² 이상이 바람직하고, 액체의 침투성을 개선하는 관점에서 당해 총 함량은 1000g/m² 이하가 바람직하다.

본 발명을 통하여 제작할 수 있는 흡수체의 흡수성 수지의 배합 비율은 바람직하게는 5 ~ 90질량%이며, 보다 바람직하게는 10 ~ 80질량%이고, 더욱 바람직하게는 15 ~ 70질량%이다. 5질량% 미만이면 흡수성 수지가 너무 적어 평가방법으로서 부적절하다. 한편, 90질량%를 초과하면 흡수성 섬유가 너무 적어 흡수체로부터 흡수성 수지의 이탈이 일어나기 용이하여 바람직하지 않다.

<1-3. 재료체의 태양(態)>

재료체는 여러 양태가 가능하다.

(ⅰ) 흡수성 섬유의 집합체의 상면에 흡수성 수지를 산치한다.

(ⅱ) 흡수성 섬유의 집합체의 하면에 흡수성 수지를 산치한다.

(ⅲ) 흡수성 섬유의 집합체의 상면에 흡수성 수지를 산치하고 그 위에, 흡수성 섬유의 집합체를 배치한다.

(ⅳ) (ⅲ)을 여러 개 적층한다. 즉, 흡수성 섬유의 집합체와 흡수성 수지를 번갈아 적층한다.

(v) 흡수성 섬유의 집합체와 흡수성 수지의 혼합체를 사용한다. 이 혼합체는, 시판되는 흡수체를 구입하여 얻거나, 시판되는 종이기저귀에서 흡수체를 꺼내어 얻을 수 있다. 혹은 본 발명의 제조 방법에 의한 흡수체를 제조하여 얻을 수 있다.

(ⅵ) 후술 하는 간극에 재료체를 도입하는 방향(반송방향)을 기준으로 흡수성 섬유의 집합체의 상류측(반송방향의 뒤쪽)에 흡수성 수지를 배치하고 벨트 컨베이어 등의 반송수단으로 간극을 향하여 반송한다.

(ⅶ) 흡수성 섬유의 집합체의 하류측(반송방향의 앞쪽)에 흡수성 수지를 배치하고 벨트 컨베이어 등 반송수단으로 간극을 향하여 반송한다.

상기 (i)~(v)는 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 접한 상태이기 때문에 후술 하는 간극에 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 동시에 도입되지만, (ⅵ) 및 (ⅶ)은 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 다른 타이밍에서 간극에 도입된다. 즉, 흡수성 섬유가 먼저 간극에 도입된 후에 흡수성 수지가 도입되거나, 혹은 흡수성 수지가 먼저 간극에 도입된 후에 흡수성 섬유가 간극에 도입된다. 또한, (ⅵ) 및 (ⅶ)를 각각 반복하거나, (ⅰ) ~ (ⅶ)를 적절히 조합하는 것이 가능하다.

또한, 상기 (ⅵ)에 따르면 흡수체의 상방으로 흡수성 수지를 많이 분산시킬 수 있으며, 상기 (ⅶ)에 따르면 흡수체의 하방으로 흡수성 수지를 많이 분산시킬 수 있다. 또한, 상기 (ⅴ)에 따르면, 이미 제작된 흡수체에 있어서 흡수성 섬유와 흡수성 수지와의 혼합비 및 혼합상태를 변경할 수 있다.

<2. 흡수체의 제조장치>

이어서, 흡수체의 제조장치에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 도 1은 이 제조장치의 개략적인 구성을 나타내는 정면도이고, 도 2는 도 1의 평면도이다. 이하에서는 편의상 도 1 및 도 2에서 나타내는 방향을 기준으로 설명하나, 본 발명에 따른 제조장치는 그 방향에 의해서 한정되는 것은 아니다.

도 1 및 도 2에 나타난 바와 같이, 이 제조장치는 직육면체 형태로 형성된 케이스(1)을 갖추고 있으며, 이 케이스(1)에는 재료체(100)를 반송하는 반송유닛(2), 재료체(100)의 흡수성 섬유와 흡수성 수지를 혼합하는 혼합유닛(3), 혼합된 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 낙하하는 내부공간(40)을 구비한 챔버부(4), 낙하한 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 적층되는 적층부(5) 및 챔버부(4)의 내부공간(40)의 공기를 흡인하는 흡인유닛(6)이 설치된다. 이하에서 각 부분을 상세히 설명한다.

우선, 반송유닛(2)에 대하여 설명한다. 반송유닛(2)은 케이스(1)의 상면에 설치되어 있으며, 케이스(1)의 상면의 우측에 배치된 컨베이어 벨트로 구성된다. 즉, 반송유닛(2)은 케이스상면의 우측에 배치되어 전후방향으로 연장되는 종동(從動)롤러(21)와, 케이스 상면의 중앙 부근에서 전후방향으로 연장되는 구동(驅動)롤러(22)와, 이들 롤러(21,22)에 가로놓인 반송벨트(23)를 구비하고, 구동롤러는 제1모터(미도시)에 의해서 회전구동되도록 되어 있다. 이 구성에 의해, 반송벨트(23) 상에 배치된 재료체(100)는 좌측으로 향하여 이동한다(도 1의 화살표 A 참조). 또한, 이 반송유닛(2)에는 후술하는 바와 같이, 반송벨트(23)에 의하여 이송되는 재료체(100)를 혼합유닛(3)으로 안내하는 안내(案內)부(7)가 설치된다. 또한, 반송벨트(23)의 속도는 예를 들면, 0.1 ~ 20.0mm/sec로 할 수 있다.

다음으로, 혼합유닛(3)에 대하여 설명한다. 혼합유닛(3)은 케이스(1) 상단부의 좌측에 배치되어 있으며, 케이스(1)에 회전 가능하게 지지된 원통체(31)와, 상기 원통체(31)를 구동하는 제2모터(구동부)(32)와, 원통체(31)의 외주면과의 사이에 재료체(100)가 통과할 수 있는 간극을 형성하기 위한 간극형성부(33)를 구비한다. 원통체(31)는 표면에 요철이 형성되는 동시에, 전후방향으로 연장된 회전축 주위로 회전하도록 되어 있다. 그리고, 원통체(31)의 외주면과 상술한 반송유닛(2)의 좌단부가 근접하여 있다. 그러므로, 반송유닛(2) 상에서 좌측으로 반송된 재료체(100)가 하술하는 안내부(7)에 의하여 원통체(31)의 외주면으로 안내되도록 되어 있다.

안내부(7)는 재료체(100)를 가압하는, 단면이 원형인 봉상의 가압부재(71)를 구비한다. 상기 가압부재(71)는 반송유닛(2)의 좌측부의 상방을 통과하도록 전후방향으로 연장되어 배치된다. 회전이 가능한 가압부재(71)의 양단부에는 봉상의 지지부재(72)가 각각 설치된다. 각 지지부재(72)는 가압부재(71)와 수직하도록 연장되며, 반송벨트(23)를 마주보도록 배치된다. 그리고, 각 지지부재(72)의 선단부는 케이스(1)의 상면에 대하여, 자유로운 회전이 가능하도록 설치된다. 따라서, 가압부재(71)는 지지부재(72)의 선단부를 중심으로 자유로운 요동(搖動)이 가능하게 된다(도 1의 화살표 B 참조). 또한, 가압부재(71)와 반송벨트(23)와의 사이에 간극이 형성되어 있고, 이 간극을 재료체(100)가 통과하도록 되어 있다. 상기 간극은 재료체(100)의 두께에 따라 다르지만, 재료체(100)의 두께보다 작은, 예를 들면, 0 ~ 50mm 정도로 할 수 있다.

가압부재(71)의 양단부와 케이스(1)의 상면과의 사이에는 스프링부재(73)가 각각 설치되어 있고, 상기 스프링부재(73)를 통하여 가압부재(71)는 아래방향으로 힘을 가하게 된다. 즉, 가압부재(71)와 반송벨트(23)와의 사이의 간극보다 큰 두께의 재료체(100)가 통과하는 경우에는 가압부재(71)가 스프링부재(73)에 대항하여 상방으로 들리며 재료체(100)가 통과한다. 단, 스프링부재(73)에 의하여 가압부재(71)가 가능한 들리지 않도록 함으로써, 혼합유닛(3)에 도입되는 재료체(100)의 두께가 최대한 작아지도록 한다.

또한, 후방에 배치된 지지부재(72)의 선단부를 전후방향으로 관통하도록 지지축(74)이 삽입하여 관통되어 있으며, 상기 지지축(74)의 전단부에는 반송벨트(23)에 의하여 회전되는 롤러(75)가 설치된다. 상기 롤러(75)는 반송벨트(23)와의 마찰에 의하여, 반송벨트(23)의 이동에 따라 지지축(74)과 함께 회전하도록 되어 있다. 한편, 지지축(74)의 후단부와 가압부재(71)의 축방향의 후단부 사이에는 벨트(76)가 가로놓이며 지지축(74)이 회전하면 가압부재(71)도 회전하도록 된다. 따라서, 가압부재(71)는 반송벨트(73)의 이동에 동기화되어 회전하도록 되어 있고, 이로 인한 가압부재(71)의 회전에 의하여 재료체(100)는 혼합유닛(3)측으로 밀려나온다.

혼합유닛(3)에 대한 설명을 계속한다. 원통체(31)의 좌측에는 상술한 제2모터(32)가 배치되어 있으며, 상기 제2모터(32)의 회전축과 원통체(31)의 회전축 사이엔 벨트(35)가 가로놓이고, 벨트의 구동에 의하여 원통체(31)는 좌향으로 회전한다(그림 1의 화살표 C 참조). 원통체(31)의 회전속도는 예를 들면, 1000 ~ 5000 r/min으로 할 수 있다.

다음으로, 간극형성부(33)에 대하여 설명한다. 간극형성부(33)는 원통체(31)의 양측보다도 외측에 배치되며, 원통체(31) 보다 다소 외경(外)이 큰 한 쌍의 원 형상의 프레임(331)을 갖추고 있다. 그리고, 상기 프레임(331)의 외주면에, 원통체(31)를 덮을 수 있도록 단면이 원호 형상인 커버부재(332)와 그물코부재(판상재)(333)가 탈부착이 가능하도록 설치된다. 커버부재(332)는 가압부재(71) 부근에서부터 원통체(31)의 상방을 통과하여 원통체(31)의 좌단부 부근까지 연장되며, 단면이 원호 형태인 판재(板材)에 의하여 형성되어 있다. 또한, 그물코부재(333)는 금속 등으로 그물코 형태의 다수의 작은 구멍이 형성된 박판재(薄板材)이며, 커버부재(332)의 좌단부부터 원통체(31)의 하방을 통과하여 반송유닛(3)의 근방까지 연장되도록 원호 모양으로 형성된다.

상술한 바와 같이, 프레임(331)은 원통체(31)의 외경보다 약간 크기 때문에 상기 프레임(331)상에 설치되는 커버부재(332) 및 그물코부재(333)와 원통체(31)의 외주면과의 사이에는 간극이 형성되고, 상기 간극을 재료체(100)가 통과한다. 단, 프레임(331)을 조정함으로써 커버부재(332)와 원통체(31)와의 간극보다 그물코부재(333)와 원통체(31)의 간극을 작게 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 커버부재(332)와 원통체(31)의 간극을 2mm, 그물코부재(333)와 원통체(31)의 간격을 1mm로 할 수 있다.

다음으로, 챔버부(4)에 대하여 설명한다. 챕버부(4)는 정면에서 보았을 때 사다리꼴 형상의 전면패널(41) 및 리어패널(미도시)과, 상기 전면패널(41) 및 리어패널의 양측의 경사면을 서로 연결하는 한 쌍의 사이드패널(43)로 구성되어 있으며, 이들에 의하여 둘러싸인 내부공간(40)을 갖추고 있다. 상기 내부공간(40)은 상단 및 하단이 개방되어 있고, 하방으로 갈수록 좌우방향으로 내부의 폭이 커지도록 형성되어 있다. 내부공간(40) 상단의 개구는 원통체(31)의 바로 밑에 배치되고, 그물코부재(333)를 통하여 원통체(31) 주위의 간극과 내부공간(40)이 연통되도록 되어 있다.

더하여, 내부공간(40)에는 복수개의 안내부재가 배치된다. 안내부재는 다양한 구성이 가능하지만, 본 실시형태에서는 3개의 안내부재가 설치된다. 즉, 내부공간(40)의 상단 부근의 좌측에 배치된 판상의 제1안내부재(44)와, 상기 제1안내부재(44)의 다소 하측에서 내부공간(40)의 우측에 배치된 판상의 제2안내부재(45)와, 내부공간(40)의 중앙 부근에서 전후방향으로 연장된 봉상의 제3안내부재(46)가 설치된다. 상기 3개의 안내부재(44 ~ 46)는 모두 전면패널(41)과 리어패널(미도시)을 연결하도록 전후방향으로 연장된다.

제1안내부재(44)는 하방으로 향하도록 연장되며, 혼합된 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 내부공간(40)의 좌측에 치우치지 않을 수 있도록 우측으로 유도한다. 제2안내부재(45)는 하측으로 향하여 연장되며, 제1안내부재(44)에 의하여 우측으로 유도된 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 내부공간(40)의 우단부로 치우치지 않을 수 있도록 좌측으로 유도하도록 되어 있다. 또한, 제3안내부재(46)는 낙하하는 흡수성 섬유와 흡수성 수지, 특히, 흡수성 수지가 내부공간(40)의 좌우로 균등하게 낙하할 수 있도록 유도한다.

또한, 챔버부(4)는 상하방향의 길이가 10cm ~ 100cm, 횡방향의 최대 길이가 10cm ~ 100cm인 것이 바람직하고, 상하방향의 길이가 25cm ~ 75cm, 횡방향의 길이가 20cm ~ 80cm인 것이 더욱 바람직하다. 횡방향의 최대길이는, 예를 들어 본 실시 형태의 경우, 도 1의 정면도 상에서 하단부의 좌우방향의 길이이지만, 챔버부(4)의 어느 하나의 횡방향의 최대 길이는 상기 범위인 것이 바람직하다.

다음으로, 적층부(5)에 대하여 도3을 참조하여 설명한다. 적층부(5)는 챔버부(4)의 하방으로, 그 하단의 개구(開口)를 가로막듯이 배치되어 있으며, 낙하한 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 적층되는 부위이다. 구체적으로는, 도 3에 나타난 바와 같이, 챔버부(4)의 하단의 개구와 동일한 크기로 형성된 직사각형의 지지테(51), 상기 지지테(51)에 끼워지며 그물코 모양의 다수의 작은 구멍이 형성된 판상의 공기유통부재(52), 상기 공기유통부재(52) 상에 탈부착이 가능하게 배치되는 틀부재(53)를 구비하고 있으며, 틀부재(53)에 의하여 둘러싸인 요부(531)에 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 적층된다. 즉, 틀부재(53)의 형상에 따라 원하는 흡수체가 형성된다. 그리고, 상기 적층부(5)는 챔버부(4)의 하방에 있어, 앞쪽으로 꺼낼 수 있다. 즉, 지지테(51)의 전면에 손잡이(54)가 설치되어 있으며, 상기 손잡이(54)를 당겨 적층부(5)를 케이스(1)에서 꺼낼 수 있도록 되어 있다. 또한, 적층부(5)의 삽입방향의 뒤쪽과 앞쪽을 반전할 수 있도록 손잡이(54)는 탈부착이 가능한 구조인 것이 바람직하다.

그리고, 상기 적층부(5)의 하방으로는 흡인유닛(6)이 배치된다. 흡인유닛(6)은 적층부(5)를 하방에서부터 흡인하는 흡인구와 공지의 청소기 내지 감압 펌프 같은 흡인 장치 등으로 구성되며, 챔버부(4)의 내부공간(40)의 공기를 하방으로 흡인하도록 되어 있다. 즉, 내부공간(40)의 공기는 적층부(5)의 공기유통부재(52)를 통하여 하방으로 흡인되도록 되어 있다. 상기 흡인에 의하여 발생하는 부압은 챔버부(4) 내에 차압계를 설치하여 모니터링 할 수 있으며, 또한, 흡인유닛(6)에 압력 조절 밸브를 설치하여, 일정한 부압 조건에서 흡수체를 만들 수 있도록 한다.

제작하고자 하는 평가용 흡수체의 크기에 맞게 상기 반송유닛(2), 혼합유닛(3), 쳄버부(4), 적층부(5), 흡인유닛(6)의 크기가 조정될 수 있으며, 평면방향에 있어서 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 균일한 본포를 갖는 흡수체가 제작될 수 있다. 제작되는 흡수체의 크기는 적층부(5)의 요부(531)의 크기에 의하여 결정되고, 그 크기는 15cm X 10cm ~ 80cm X 30cm의 범위 내인 것이 바람직하고, 20cm X 10cm ~ 60cm X 20cm의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 15cm X 10cm 이하의 흡수체는, 평가용 흡수체로서 크기가 너무 작아 액체를 충분히 흡수하지 못하여 다시 흘러나오는 양이 증가하며, 평가 차이가 미미하여 시험방법으로서의 수요가 없고, 80cm X 30cm 이상이면, 장치의 구조로써 흡수체의 단축(短軸)방향으로 균일한 산포(散布)가 곤란하여 평가용 흡수체로서 바람직하지 않다.

또한, 상기 공기유통부재(52) 상에는, 티슈페이퍼 등의 통기성 있는 시트부재를 배치하고, 그 위에 흡수체를 적층시키는 것이 바람직하다.

<3. 제조장치의 동작>

다음으로, 상기와 같이 구성된 제조장치의 동작에 관하여 설명한다. 우선, 적층부(5)의 공기유통부재(42) 상에 통기성이 높은 시트부재(예를 들면, 휴지, 부직포)(미도시)를 배치한다. 이는 적층되는 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 공기유통부재(52)의 세공 내로 빠지는 것을 방지하기 위함이다. 또한, 흡인장치의 전원을 켰을 때에 상기 시트부재가 어긋나지 않는 다는 것을 확인할 수 있다. 이어서, 재료체(100)을 준비한다. 재료체(100)의 양태는 상술한 것처럼 다양하다. 다만, 여기에서는 일례로서 도 1에 나타난 바와 같이, 반송유닛(2)의 반송벨트(23) 상에 대략 직사각형 모양으로 형성된 흡수성 섬유의 집합체(101)를 배치하고, 그 위에 벨트의 진행방향에 대하여 좌우 균등하게 흡수성 수지(102)를 산치(散置)한다. 단, 흡수성 섬유의 집합체(101)는 상술한 바와 같이 대략 직사각형 모양 이외의 여러 모양일 수 있다.

다음으로, 제2모터(32) 및 흡인장치를 구동한 후 제1모터를 구동한다. 이로써, 반송벨트(23) 상의 재료체(100)는 좌측으로 이동하여 가압부재(71)에 의하여 가압되며 혼합유닛(3)으로 유도된다. 혼합유닛(3)의 원통체(31)는 고속으로 회전하고 있기 때문에, 혼합유닛(3)에 도입된 재료체(100)는 순서대로 분리되면서 간극으로 들어간다. 이 때, 재료체(100)는 원통체(31)의 회전에 의하여 간극을 좌측으로 돌리면서 이동한다. 또한, 원통체(31)의 외주면에 요철이 형성되어 있으므로, 재료체(100)는 커버부재(332)와의 사이에서 문질러지면서, 파쇄(解碎)된 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 혼합된다. 그리고, 재료체(100)는 커버부재(332)를 통과한 후 그물코부재(333)와 원통체(31)와의 사이에서 더욱 문질러진다. 즉, 원통체(31)의 요철과 그물코부재(333)의 요철 사이에서 재료체(100)가 전단력을 받아 파쇄(解碎)되고, 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 더욱 혼합된다. 그리고, 원통체(31)의 하방까지 도달하며 혼합된 흡수성 섬유와 흡수성 수지는 그물코부재(333)의 세공을 통하여, 흡인유닛(6)의 흡인에 의해 하방으로 낙하하게 된다. 또한, 이곳에서 낙하하지 않은 흡수성 섬유와 흡수성 수지는 더욱 간극을 이동하며, 원통체(31)에 의하여 문질러져 혼합되며, 결국 그물코부재(333)를 통하여 낙하한다.

그리고, 그물코부재(333)에서 낙하한 흡수성 섬유와 흡수성 수지는 챔버부(4)의 내부공간(40)을 낙하하면서 적층부(5)의 틀부재(53)에 의하여 형성된 요부(531)에 점차 적층된다. 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 낙하하는 과정에서 상술한 3개의 안내부재(44~46)에 의해 요부(531) 내에 균일하게 적층된다.

이렇게 요부(531)에, 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 혼합되어 소정의 단위 넓이당 중량(g/m²)으로 적층된 흡수체가 형성된다. 그 후, 각 모터 및 흡인장치를 오프한 후, 적층부(5)를 앞으로 끌어내면 흡수체를 장치로부터 꺼낼 수 있다.

<4. 특징>

이상과 같이, 본 실시형태에 의하면, 재료체(100)를 조금씩, 고속으로 회전하는 원통체(31)를 구비한 혼합유닛에 도입하고 있기 때문에, 원통체(31)의 회전에 의하여 재료체(100)가 조금씩 분리되어 간극에 도입된다. 그리고, 간극에 도입된 재료체(100)는 요철이 있는 원통체(31)와 커버부재(332), 및 원통체(31)와 그물코부재(333) 사이에서 문질러지고, 전단력을 받으며 혼합된다. 그 후, 혼합된 흡수성 섬유와 흡수성 수지는 낙하하여 요부(331)에 균일하게 적층된다. 그 결과, 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 균일하게 혼합되고, 두께도 균일한 흡수체를 얻을 수 있다. 따라서, 본 실시형태에 따른 흡수체의 제조장치는 소형의 장치이면서, 상용 생산라인과 다름없이 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 균일하게 혼합된 흡수체를 제조할 수 있다. 즉, 상용의 제조라인을 이용하지 않고도 이와 같이 흡수체를 간단하게 제조할 수 있기 때문에, 본 실시예에 따른 흡수체를 사용하여 흡수성능 등의 다양한 시험이 가능하다.

또한, 재료체(100)는 주로 수동으로 제작되지만, 그 때, 흡수성 섬유 및 흡수성 수지의 배합량을 적절히 변경할 수 있으며, 이러한 변경이 있더라도 상기 제조장치는 균일하게 혼합된 흡수체를 제조할 수 있다. 그러므로, 평가 내용에 따라 흡수성 섬유 및 흡수성 수지의 배합량을 쉽게 변경할 수 있기 때문에 원하는 배합의 시험용 흡수체를 간단하게 제조할 수 있다.

<5. 변형예>

이상, 본 발명의 실시형태에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 상기 실시형태에 의하여 한정되는 것이 아니고, 그 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다. 또한, 이하의 변형 예는 적절히 조합될 수 있다.

<5-1>

그물코부재(333), 및 원통체(31)의 원주 방향의 길이는 특정되어 있지 않지만, 적어도, 챔버부(4)와 간극을 연결할 수 있도록, 적어도 챔버부(4)의 상부 개구를 감싸듯 배치되어 있으면 된다. 단, 그물코부재(333)가 챔버부(4)의 상부 개구보다 하류측으로 길게 연장되어 있으면, 원통체(31)와의 전단효과가 높아지며 흡수성 섬유와 흡수성 수지의 혼합을 더욱 촉진할 수 있다.

또한, 상기 실시형태에서 그물코부재(333)는 원통체(31)와의 사이에서 재료체(100)에 전단력을 부여하며 간극과 챔버부(4)를 연통하는 역할을 가지고 있으나, 이들을 나누는 것도 가능하다. 즉, 원통체(31)와의 사이에서 재료체(100)에 전단력을 부여할 수 있는 요철이 형성된 부재(혼합부)를 배치하는 동시에, 이와 별도로 간극과 챔버부(4)를 연통시키는 부재(연통부)를 배치할 수도 있다. 또한, 커버부재(332)에 요철을 형성할 수도 있다.

더하여, 상기 실시형태에서는, 재료체(100)가 통과하는 간극에 있어서, 먼저, 커버부재(332)와 원통체(31) 사이에 재료체(100)를 통과시킨 후, 그 다음, 그물코부재(333)과 원통체(31) 사이에 재료체(100)를 통과시켜, 그물코부재(333)의 하류측의 관통홀에서 흡수성 섬유와 흡수성 수지를 낙하시키고 있다. 즉, 일면에만 요철이 형성된 간극에 이어, 양면에 요철이 형성된 간극을 통과시킨 후에 흡수성 섬유와 흡수성 수지를 낙하시키고 있다. 이러한 간극의 구성은 특히 한정되지 않으며, 간극의 전체에 걸쳐 요철이 형성되어 있어도 좋다. 또한, 먼저, 양면에 요철이 형성된 지점을 통과시킬 수 있으며, 양면에 요철이 형성된 부분과 일면에 요철이 형성된 부분이 혼재하게 구성하거나, 그 위치를 적절히 변경할 수 있다.

<5-2>

챔버부(4)의 형상은 특별히 한정되는 것은 아니지만, 제조하는 흡수체(10)의 형상이 챔버부(4)의 상부 개구보다 클 때에는 상기와 같이 하방으로 갈수록 넓어지는 형상인 것이 바람직하다. 또한, 챔버부(4)의 안내부재(44~46)는 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 균일하게 적층되도록 필요에 따라서 마련될 수 있고, 반드시 필요한 것은 아니다. 또한, 안내부재의 수, 형상도 적절히 변경하는 것이 가능하다.

<5-3>

반송유닛(2)의 구성은 특별히 제한되지 아니하고, 상기와 같은 컨베이어 벨트 이외여도 좋으며, 재료체(100)를 혼합유닛(3)로 안내할 수 있으면 충분하다.

이하, 본 발명의 실시예에 대해 설명한다. 그러나, 본 발명은 다음의 실시예에 제한되지 아니한다.

A. 제조장치의 사양

우선, 상기 실시형태에서 설명한 제조장치를 실시예로 준비하였다. 구체적인 사양은 다음과 같다.

(1) 반송유닛

(ⅰ) 반송속도: 1.6 mm/sec

(2) 원통체

(ⅰ) 크기 Φ: 70mm X 200mm

(ⅱ) 회전속도: 2700 회전/분

(ⅲ) 요철의 높이: 4mm

(3) 간극형성부

(ⅰ) 커버부재와 원통체와의 간극: 2mm

(ⅱ) 그물코부재와 원통체와의 간극: 1mm

(ⅲ) 그물코부재의 위치 중심각: 약 90도에 이르는 원통체의 하방

(4) 챔버부

(ⅰ) 상단의 개구의 폭: 63mm

(ⅱ) 하단의 개구의 폭: 380mm

(ⅲ) 높이 440mm

(5) 적층부

(ⅰ) 틀부재의 요부의 크기: 폭 120mm X 길이 400mm

(6) 흡인부

(ⅰ) 100V로 작동하는 청소기를 흡인 장치로 하였다

B. 흡수체의 제조

우선, 적층부에 평량(秤量) 16g/m²의 티슈페이퍼(폭 140mm X 길이 420mm)를 적재하고, 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 적층될 수 있도록 준비하였다. 이어서, 10g의 흡수성 섬유를 폭 125mm X 길이 450mm의 형상의 집합체로서 성형하고 그 위에 10g의 흡수성 수지를 수동으로 균일하게 분산시켜 재료체를 형성했다. 흡수성 섬유로서 레오니아사제의 레이플록을 사용하였으며, 흡수성 수지로서 스미토모세이카주식회사(住友精化株式社)의 아쿠아키프 SA55SXⅡ를 사용하였다. 다음으로, 상기 재료체를 상기 제조장치의 반송유닛에 배치한 후에 모든 모터와 흡인장치를 구동했다. 그리고, 모든 재료체가 혼합유닛에 도입된 후 혼합된 흡수성 섬유 및 흡수성 수지가 적층부에서 적층되는 것을 기다려, 도 4에 도시된 흡수체를 얻었다.

C. 흡수체의 평가

(1) 외관의 평가

상기 흡수체의 제조에 있어서, 확인하기 쉽도록 사전에 적색으로 착색된 흡수성 수지를 활용한 흡수체로 외관평가를 실시하였다. 도 4와 같이 상기 흡수체에서는, 흡수성 섬유 내부에 흡수성 수지가 고르게 혼합된 것을 알 수 있다. (도4의 백색부분은 흡수성 섬유를 나타내고, 회색부분은 흡수성 수지를 나타낸다.) 즉, 흡수성 수지는 도 4의 (a)와 같이 면방향(面方向)에 고르게 분포함과 동시에, 도 4의 (b)와 같이 두께 방향에서도 균일하게 분포한다.

(2) 흡수시험을 통한 흡수성 섬유와 흡수성 수지의 분포상태평가

(2-1) 이하의 순서에 따라 상기 흡수체의 흡수시험을 실시했다.

(ⅰ) 얻은 흡수체를 도 5와 같이 종방향 및 횡방향으로 각각 3등분하여 9분할된 흡수체 조각을 제작하고 각각의 중량 C(g)을 측정했다.

(ⅱ) 각 흡수체 조각을 각각 8L의 이온교환수에 침지시켜 30분간 방치했다. (침지 직후 10초간 교반하여 분산시켰다.)

(ⅲ) 이온교환수에 분산시킨 각 흡수체 조각을 각각 미리 칭량한 표준체 (지름 20cm, 체눈 75μm)에 받아 나누고, 상기 표준체를 30분간 비스듬히 기울여 물기를 제거했다.

(ⅳ) 표준체별 흡수체 조각의 중량을 측정하여 흡수한 흡수체 조각의 무게 D(g)을 구했다.

(ⅴ) 아래 (2-2), (2-3)과 같이 산출한 흡수성 수지의 이온교환수 흡수능력 A(g/g)와 흡수성 섬유의 이온교환수 흡수능력 B(g/g)를 활용하여, 다음 식을 통해 각 흡수체의 조각 중 흡수성 수지의 함량을 계산한다.

흡수성 수지의 중량 = X (g)이고, 흡수성 섬유의 무게 = Y (g)이면, 다음의 식 (1) (2)가 성립한다.

X + Y = C (1)

AX + BY = D (2)

그리고, 이들 식 (1)(2)를 통해, X, Y가 아래와 같이 산출될 수 있다.

X = (D - BC) / (A - B)

Y = C - X

(2-2) 흡수성 수지의 이온교환수(交換水) 흡수능력(g/g)

(ⅰ) 1000mL의 이온교환수를 비커에 넣는다.

(ⅱ) 흡수성 수지 0.5g을 비커 중의 이온교환수에 넣어, 30분간 침지하였다.

(ⅲ) 흡수한 흡수성 수지를 미리 칭량한 표준체에 옮기고, 이 표준체를 30분간 비스듬히 기울여 물을 제거했다.

(ⅳ) 표준체 상의 흡수성 수지의 중량(m)을 측정하고, 다음 식(3)을 통해, 흡수성 수지의 이온교환수 흡수능력 A(g/g)을 구하였다.

A (g/g) = m (g) / 0.5 (g) (3)

(2-3) 흡수성 섬유의 이온교환수(交換水) 흡수능력(g/g)

(ⅰ) 1000mL의 이온교환수를 비커에 넣는다.

(ⅱ) 흡수성 섬유 1.0g을 비커 중의 이온교환수에 넣는다.

(ⅲ) 30분간 방치한다.

(ⅳ) 흡수한 흡수성 수지를 미리 칭량한 표준체에 옮기고, 이 표준체를 30분간 비스듬히 기울여 물을 제거했다.

(ⅴ) 표준체 상의 흡수성 섬유의 중량(m)을 측정하고, 흡수성 섬유의 이온교환수 흡수능력 B(g/g)을 구하였다.

(3) 흡수성 시험의 결과

먼저, 실시에에 따른 제조장치에 의하여 2개의 흡수체(샘플 No.1, 2)를 제조하고, 각각의 흡수체의 총 중량(g)를 측정했다. 별도로, 흡수체의 제작에 사용된 흡수성 수지의 이온교환수 흡수능력 A 및 흡수성 섬유의 이온교환수 흡수능력 B (g/g)을 측정·산출했다. 결과는 아래와 같다.

·흡수성 수지의 이온교환수 흡수능력 A = 355.3(g/g)

·흡수성 섬유의 이온교환수 흡수능력 B = 15.0(g/g)

·샘플 No.1의 흡수체의 총 중량: 19.85(g)

·샘플 No.2의 흡수체의 총 중량: 19.67(g)

그리고, 이들 A, B와 흡수 시험 전에 측정한 C 및 흡수 시험에 의하여 얻어진 D를 통하여 각 샘플의 각 흡수체 조각의 흡수성 섬유와 흡수성 수지의 함량을 산출하였다. 또한, 각 샘플마다 각 흡수체 조각으로부터 구한 흡수성 섬유의 양 및 흡수성 수지의 양의 평균값을 구하였으며, 그 평균값에 대한 편차도 구했다. 그 결과는 도 6과 같다. 도 6에 따르면, 모든 샘플에서, 9개의 흡수체 조각에서 흡수성 섬유와 흡수성 수지가 대체로 균일하게 분포되어 있음을 알 수 있다. 그러므로, 본 실시예에 따른 제조장치를 사용하면, 면 방향으로 흡수성 섬유 및 흡수성 수지가 대체로 균일하게 분산된 흡수체를 제조할 수 있는 것으로 나타났다. 일반적으로 장축 방향에 따라 흡수성 수지를 균일하게 분산하는 것이 어려운 경향이 있으나, 본 실시예에 따른 제조장치를 이용하면, 상기한 바와 같이, 양방향, 즉, 장축 방향과 단축 방향의 분산성이 대체로 동일한 것으로 나타났다.

또한, 본 실시예에 따른 제조장치를 사용하면 10g 정도의 흡수성 수지만 있어도 흡수체를 제조하고, 흡수체 상태에서 흡수성 수지를 평가할 수 있다. 즉, 실제 공장에서 생산하는 만큼의 흡수성 수지의 양이 없더라도 실험실에서 제조할 수 있는 수십g 수준. 수백g 수준의 흡수성 수지만 있어도 흡수체로서 평가하는 것이 본 실시예에 따른 제조장치를 활용하면 가능하다.

D. 흡수성 수지를 사용한 흡수체의 평가 시험

다음으로, 상기 실시예에서 제작된 흡수체의 평가 시험을 실시했다. 구체적으로는, 인공 소변을 활용하여 다음과 같은 평가 시험을 실시하였다.

(1) 인공 소변의 준비

10L용의 용기에 적당량의 증류수를 넣고 염화나트륨 60g, 염화칼슘 이수화물 1.8g, 및 염화마그네슘 육수화물 3.6g을 첨가하여 용해시켰다. 이어서, 폴리옥시에틸렌노닐 페닐 에테르 0.15g을 첨가하고, 증류수를 추가하여 전체 질량을 6000g으로 하였다. 또한, 소량의 청색 1호로 착색하여 인공 소변을 제조하였다.

(2) 흡수체 및 흡수성 물품의 제작

흡수성 수지 10g과 흡수성 섬유로서 파쇄 펄프(레오니아사제, 레이플록) 10g을 사용하여, 상술한 실시예 "흡수체의 제조"에 준하여, 길이 40 cm X 폭 12 cm 크기의 층상의 흡수체를 제작했다. 그 다음, 얻어진 흡수체에 분무기로 약 0.6g의 물을 전체에 살포했다. 그 후, 상기 흡수체 상에 흡수체와 같은 크기로 평량 16 g/m²의 티슈페이퍼를 겹치고, 전체에 196kPa의 하중을 30초간 가하여 프레스함으로써 평가용 흡수체를 제작하였다. 또한, 이 평가용 흡수체의 상면에, 평가용 흡수체와 동등한 크기로, 평량 22g/m²인 폴리에틸렌-폴리프로필렌으로 제작된 공기투과형 다공질 액체 투과성 시트를 배치했다. 또한, 동일한 크기, 동일한 평량의 폴리에틸렌으로 제작된 액체 불투과성 시트를 평가용 흡수체의 하면에 배치하고 평가용 흡수체를 끼우는 것으로 흡수성 물품을 만들었다.

(3) 평가 시험

다음으로, 상기 흡수성 물품을 이용하여 이하의 평가 시험을 실시했다.

(3-1) 흡수성 물품의 침투 시간

수평 받침대에 흡수성 물품을 놓고, 상기 흡수성 물품의 중심부에 직경 3 cm의 액체 투입용 실린더를 구비한 측정기구를 두었다. 그리고, 50 mL의 인공 소변을 그 실린더 내에 한 번에 투입하면서, 스톱 워치를 이용하여 인공 소변이 실린더 내에서 완전히 사라질 때까지의 시간을 측정하여 1회째의 침투시간(초)으로 하였다. 그 다음, 실린더를 제거하고 흡수성 물품을 그대로 보존한 채, 1회째의 인공 소변 투입 개시로부터 30분 후 및 60분 후에, 1회째 때와 같은 위치에 측정기구를 이용하여 동일한 작업을 수행하고, 2회째 및 3회째 침투시간(초)을 측정하였다. 그리고, 1회째 ~ 3회째의 합계 시간을 합계침투시간으로 하였다. 침투시간이 짧을수록 흡수성 물품으로서 바람직하다고 할 수 있다.

(3-2) 퇴보(逆)량

상술한 침투시간 측정에서 1회째 시험 액체 투입 개시로부터 120분 후, 흡수성 물품 상의 인공 소변 투입 위치 부근에 미리 질량(Wd(g))을 측정해 놓은 사방 10cm의 여과지를 80장 정도 놓고, 그 위에 바닥이 10 cm X 10 cm이고 질량 5 kg인 봉을 올려 놓았다. 5분간 하중을 가한 후에, 여과지의 질량(We(g))을 측정하여 다음의 식과 같이 얻어진 질량을 퇴보량(g)으로 하였다. 또한, 퇴보량이 작을수록 흡수성 물품으로서 바람직하다.

퇴보량 (g) = We - Wd

(3-3) 확산길이

상술한 퇴보량의 측정 후, 5분 이내에, 인공 소변이 침투한 흡수성 물품의 길이방향의 확산길이(cm)를 측정했다. 인공 소변을 투입한 중심부에서 양쪽 길이방향으로 확산된 액체의 양단은 단축방향에서 확산거리 상 편차가 발생하기 때문에, 길이방향에 대하여 푸른 인공 소변이 확산한 거리의 최대 길이를 "확산길이"로 측정하여, 소수점 이하 수치는 반올림하였다.

흡수성 수지로 흡수량 55배형의 스미토모 세이카주식회사(住友精化株式社)제의 아쿠아키프 SA55SXⅡ를 이용한 경우를 실시예2, 흡수량 60배형의 스미토모세이카주식회사제의 아쿠아키프 SA60SXⅡ를 이용한 경우를 실시예 3으로 하였다. 결과는 다음과 같다.

	흡수성수지	침투시간 (초)				퇴보량 (g)	확산길이 (cm)
	흡수성수지	1회째	2회째	3회째	총합	퇴보량 (g)	확산길이 (cm)
실시예2	SA55SXⅡ	19	16	24	59	30.5	19
실시예3	SA60SXⅡ	19	18	27	64	27.4	18

이로써, 흡수량 60배형을 사용할 때에 퇴보량이 낮아지고, 흡수량 55배형을 사용할 때에 침투시간이 빨라지는 것을 알 수 있다.

2 : 반송유닛
3 : 혼합유닛
4 : 챔버부
5 : 적층부
6 : 흡인유닛
10 : 흡수체
31 : 원통체
33 : 간극형성부
333 : 그물코(網目)부재(판상재)
40 : 내부공간
52 : 공기유통부재
53 : 틀부재(部材)
100 : 재료체
101 : 흡수성 섬유
102 : 흡수성 수지
531 : 요부(凹部)

Claims

흡수성(吸性) 섬유의 집합체 및 흡수성(吸水性) 수지를 반송하는 반송(搬送)유닛;
상기 반송유닛에 의하여 반송된 흡수성 섬유의 집합체, 및 흡수성 수지를 받아들여, 상기 흡수성 섬유 및 상기 흡수성 수지를 혼합하는 혼합유닛;
상기 혼합유닛에서 혼합된 상기 흡수성 섬유 및 상기 흡수성 수지가 낙하하는 내부공간을 가진 챔버부;
상기 챔버부의 하방에 배치되고, 해당 챔버부 내를 낙하하는 상기 흡수성 섬유 및 상기 흡수성 수지가 적층되는 요부(凹部)를 갖는 적층부; 및
상기 챔버부 내에 부압(負壓)을 발생시키는 흡인유닛;을 포함하고:

상기 혼합유닛은,
회전이 가능하도록 지지되고, 외주면(外周面)에 요철이 형성된 원통체;
상기 원통체를 회전시키는 구동부; 및
상기 원통체의 외주면과의 사이에 상기 반송유닛으로부터 반송된 흡수성 섬유의 집합체 및 흡수성 수지가 통과하는 간극이 형성되고, 상기 간극이 상기 흡수성 섬유의 집합체의 두께보다도 작은 간극형성부;를 포함하고:

상기 간극형성부는,
상기 원통체의 하방에 위치하고, 복수의 관통홀이 형성되며, 상기 복수의 관통홀을 통하여 상기 간극과 상기 챔버부의 내부공간을 연통시키는 연통부; 및
적어도 상기 연통부의 상류측에 배치되고, 상기 원통체의 외주면과 대향하는 요철이 형성된 혼합부;를 포함하는, 흡수체의 제조장치.
제 1항에 있어서,
상기 흡수성 수지는 상기 흡수성 섬유의 집합체에 접하여 산치(散置)되어 있는, 흡수체의 제조장치.
제 2항에 있어서,
상기 흡수성 섬유의 집합체에 접하여 산치되어 있는 상기 흡수성 수지는 상기 흡수성 섬유의 상면에 산치되어 있는, 흡수체의 제조장치.
제 1항에 있어서,
상기 흡수성 수지는, 상기 흡수성 섬유의 집합체와는 상이한 시점에 상기 간극에 도입(導入)되는, 흡수체의 제조장치.
제 1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 간극형성부는 그물코 모양의 판상재(板狀材)를 포함하며,
상기 판상재는 상기 간극을 형성하기 위하여 상기 원통체의 외주면과 대향하도록 배치되어, 상기 연통부 및 상기 혼합부를 구성하는, 흡수체의 제조장치.
제 1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 챔버부는 하방으로 갈수록 형상이 커지도록 형성되어 있는, 흡수체의 제조장치.
제 1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반송유닛과 상기 혼합유닛 사이에는 상기 간극에 진입하기 전에 상기 흡수성 섬유의 집합체를 가압하는 가압부재가 설치되고,
상기 가압부재는 상기 흡수성 섬유의 집합체를 가압하는 방향으로 기울어져 있는, 흡수체의 제조장치.
제 1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 반송유닛에 의하여 상기 흡수성 섬유의 집합체 및 상기 흡수성 수지를 상기 혼합유닛에 반송하는 반송속도 보다 상기 혼합유닛의 원통체의 원주속도가 더 큰, 흡수체의 제조장치.
제 1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 챔버부의 내부공간은 상기 흡수성 섬유 및 상기 흡수성 수지를 하방으로 안내(案內)하는 적어도 하나 이상의 안내부재를 포함하는, 흡수체의 제조장치.
제 1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층부는,
복수개의 관통홀(貫通孔)이 형성된 판상의 공기유통부재; 및
상기 공기유통부재 상에 배치되어, 상기 요부를 형성하는 틀부재;를 포함하며,
상기 흡인유닛은 상기 공기유통부재를 통하여 상기 내부공간으로부터 공기를 흡인하고 있는, 흡수체의 제조장치.
제 1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 적층부는 상기 챔버부의 측면을 구성하는 벽체(壁體)로부터 분리가 가능하도록 구성되는, 흡수체의 제조장치.
제 1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 챔버부의 상하방향 길이는 10 ~ 100cm이며, 횡방향의 최대길이는 10 ~ 100cm인, 흡수체의 제조장치.