KR20230019467A - 후처리 개질된 수용성 섬유 및 이를 포함하는 물품 - Google Patents

후처리 개질된 수용성 섬유 및 이를 포함하는 물품 Download PDF

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KR20230019467A
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빅토리아 브라이드웰
니콜라스 지세
리챠드 고에츠
조나돈 나이트
알리싸 슈에이
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모노졸, 엘엘씨
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Abstract

표면 영역과 내부 영역을 갖는 섬유가, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하고, 상기 섬유는, 제1의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 내부 영역과 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 표면 영역을 포함하는 횡단면을 갖는다.

Description

후처리 개질된 수용성 섬유 및 이를 포함하는 물품
우선권 및 상호 참조
본 출원은 2020년 6월 2일에 출원된 미국 가출원 번호 63/033,601의 이익을 주장하며, 상기 출원은 그 전체가 본원에 참조로 명백히 포함된다.
분야
본 개시내용은 일반적으로 수용성 섬유에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 가수분해에 의한 섬유 형성 후 개질된 폴리비닐 알코올을 포함하는 수용성 섬유에 관한 것이다.
부직(nonwoven) 웹은 전통적으로 붕대, 기저귀 구성요소, 여성용 케어 제품 및 성인용 요실금과 같은 퍼스널 케어 제품과 산업용 응용분야, 의료용 응용분야, 청소용 응용분야 및 개인/유아 케어 용품과 같은 일회용 티슈(wipe)를 포함한 많은 일회용 소비자 제품에 사용된다. 그러한 제품에 사용되는 전통적인 화학 물질, 예를 들어, 비스코스, 폴리 프로필렌 또는 면 섬유는 일반적으로 지속 가능하지 않고 생분해되지 않으며 미세플라스틱에 대한 잠재적인 원인이며, 종종 변기물을 내리고 폐수 처리 및 하수 시설에 들어가는 것과 같이 잘못 폐기된다. 알려진 티슈는 쓰레기통에 폐기해야 해서, 위생적이지 않거나 사용자에게 편리하지 않을 수 있다. 이러한 물품을 부적절하게 폐기하면 가정에서의 파이프 막힘, "팻버그(fatberg)"의 형성, 또는 주거 및 도시 폐수 시스템에서 응고된 기름과 조리용 지방 및 일회용 물티슈로 구성된 생분해성 및 비생분해성 물질의 응고된 덩어리의 응집을 초래하여 해양 미세플라스틱에 기여하고 소비자 행동 변화를 요구할 수 있다.
수용성 물품의 용해도 프로파일 및 메카니즘(예를 들어, 열수용성 대 냉수용성, 용이한 가용성 대 지연된 용해도 또는 연장된 방출)은 물품의 최종 용도에 기반하여 조정될 필요가 있을 수 있다. 수용성 섬유를 포함하는 물품의 경우, 용해도 프로파일 및 메카니즘은 일반적으로 가수분해도 또는 중합도를 갖는 섬유 형성 재료를 선택함으로써 다양하다. 그러나, 섬유 형성 재료의 가수분해도 및 중합도는 또한 섬유 형성 재료가 섬유를 형성하는 능력에 영향을 미친다. 따라서, 원하는 용해도 프로파일을 갖는 섬유를 제공하기 위해 원하는 가수분해도 및 중합도를 갖는 특정 중합체로 형성된 섬유는 섬유 형성 재료가 섬유 제조 공정에서 생존하지 못할 수 있기 때문에 접근이 불가능할 수 있다.
본 개시내용의 한 측면은 100% 미만의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체와 같은 가수분해성 중합체를 포함하는 섬유를 처리하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 섬유와 가수분해제 용액을 혼합하여 섬유 내의 중합체의 적어도 일부의 가수분해도를 증가시키는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 100% 미만의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체와 같은 가수분해성 중합체를 포함하는 섬유를 처리하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 섬유의 표면을 가수분해제 용액과 접촉시켜 적어도 섬유의 표면을 포함하는 섬유의 영역에서 중합체의 가수분해도를 증가시키는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 다른 측면은 본 개시내용의 방법에 따라 제조된 섬유를 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 표면 영역 및 내부 영역을 갖는 섬유를 제공하며, 상기 섬유는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체와 같은 가수분해성 중합체를 포함하고, 상기 섬유는 내부 영역의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 표면 영역의 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는다. 선택적으로, 섬유의 횡단면은 내부 영역으로부터 표면 영역으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 코어-쉘 구조로도 지칭되는 코어-외피(core-sheath) 구조를 특징으로 하는 횡단면을 포함하는 섬유를 제공하며, 상기 섬유는 100% 미만의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체와 같은 가수분해성 중합체를 포함하는 제1 코어 영역, 제1 영역의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 그러한 중합체를 포함하는 제2 쉘 영역을 갖는다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 100% 미만의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체와 같은 가수분해성 중합체를 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 부직 웹을 처리하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 부직 웹의 적어도 일부를 가수분해제 용액과 접촉시켜 부직 웹의 일부의 섬유의 중합체의 가수분해도를 증가시키는 단계를 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 본 개시내용의 방법에 따라 처리된 부직 웹을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 본 개시내용의 섬유를 포함하는 부직 웹을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 본 개시내용의 방법에 따라 처리된 부직 웹 또는 본 발명의 섬유를 포함하는 부직 웹을 포함하는 제1 층을 포함하는 다층 부직 웹을 제공한다.
본 개시내용의 다른 측면은 내부 파우치 부피를 한정하는 파우치 형태의 본 개시내용에 따른 부직 웹을 포함하는 파우치를 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 본 개시내용의 부직 웹을 포함하는 밀봉된 물품을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 본 개시내용의 부직 웹을 포함하는 플러셔블(물풀림 가능한)(flushable) 물품을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 측면은 착용 가능한(wearable) 흡수성 물품을 제공하며, 상기 물품은 착용자 대향면 및 외부 대향면을 갖는 흡수성 코어 및 액체 획득층(acquisition layer)을 포함하며, 여기서 액체 획득층은 본 개시내용의 부직 웹을 포함한다.
추가의 양상들 및 이점들은 다음의 상세한 설명의 검토로부터 당업자에게 명백할 것이다. 섬유, 부직 웹, 파우치, 물품 및 이들의 제조방법이 다양한 형태의 실시양태에 민감하지만, 이하의 설명은 본 개시내용이 예시적인 것이며 본 발명을 본원에 기재된 특정 실시양태로 제한하려는 의도가 아니라는 이해함과 함께 특정 실시양태를 포함한다.
본 개시내용의 이해를 더욱 용이하게 하기 위해, 14개의 도면이 여기에 첨부된다.
도 1A 내지 도 1D는 다양한 섬유 형상의 횡단면을 나타내며, 여기서 선은 섬유의 직경을 나타낸다.
도 2A는 코어-외피 구조를 특징으로 하는 원형 섬유의 횡단면을 나타내며, 여기서 외피(202)의 중합체는 코어(201)의 중합체보다 더 높은 가수분해도를 갖는다.
도 2B는 내부 영역(301)으로부터 표면 영역(302)으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 하는 원형 섬유의 횡단면을 나타낸다.
도 2C는 횡단면에 걸쳐 동일한 가수분해도를 갖는 중합체를 특징으로 하는 원형 섬유의 횡단면을 나타낸다.
도 3은 제1 코어 영역(401), 제2 외피 또는 쉘 영역(402), 및 제1 및 제2 영역 사이에 배치된 2개의 중간 영역(403A 및 403B)을 갖는 원형 섬유의 횡단면을 나타내며, 섬유의 단면은 제1 영역으로부터 제2 영역으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 한다.
도 4는 본원에 기재된 액체 방출 시험에 사용하기 위한 와이어 프레임 케이지 (그 안에 포함된 수용성 파우치를 더 잘 도시하기 위해 상부가 열린 상태로 나타냄)의 도면이다.
도 5는 액체 방출 시험을 수행하기 위한 장치를 나타내며, 상기 장치는 스탠드 위에 놓인 비이커를 포함하며 상기 스탠드는 케이지를 비이커로 내리기 위한 로드를 고정하고, 상기 로드는 고정 나사(미도시)가 있는 칼라(collar)로 고정할 수 있다.
도 6A는 부드러움 등급(softness rating)이 1인 본 개시내용의 부직 웹의 현미경사진 이미지이다.
도 6B는 부드러움 등급이 5인 본 개시내용의 부직 웹의 현미경사진 이미지이다.
도 7은 웹의 외표면을 100 및 101로 나타내는 부직 웹을 나타낸다.
도 8은 10℃ 내지 23℃ 범위의 온도에서 섬유가 물과 접촉하는 상태에서 섬유의 종축을 따라 수축률을 측정하기 위해 사용되는 장치 셋업을 도시한다.
도 9는 각각 40℃에서 1분 동안 용매(메탄올 또는 10% 메탄올/90% 헥산)에서 0.05 M의 염기(NaOH 또는 KOH)로 섬유를 처리하기 전과 후의 섬유(섬유 A)의 ATR-FTIR 결과를 나타낸다.
도 10은 10℃ 또는 23℃의 온도에서 섬유가 물과 접촉하는 상태에서 가수분해도가 상이한 섬유의 종축을 따라 섬유 수축을 나타낸다.
도 11은 가열된 메탄올에 노출되기 전과 후의 예시적인 섬유(섬유 A)를 갖는 부직 웹의 파열 시간(초) 및 분해 시간(초)을 나타낸다.
도 12는 가수분해도가 상이한 섬유를 포함하는 부직 웹의 파열 시간(초)을 나타낸다.
도 13은 가수분해도가 상이한 섬유를 포함하는 부직 웹의 분해 시간(초)을 나타낸다.
도 14는 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 예시적인 블록의 내측("내부") 영역 및 표면("외부") 영역의 ATR-FTIR 결과를 나타낸다.
배경기술에 기재된 바와 같이, 원하는 용해도 프로파일을 갖는 섬유를 제공하기 위해 원하는 가수분해도 및 중합도를 갖는 특정 중합체로 형성된 섬유는 섬유 형성 재료가 섬유 제조 공정에서 생존하지 못할 수 있기 때문에 접근하지 못할 수 있다. 따라서, 달리 이용 가능하지 않은 용해도 프로파일에 접근하기 위해 섬유 형성 후 섬유의 용해도 프로파일을 변형시키는 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다.
추가로, 섬유 또는 그로부터 제조된 수용성 물품의 용해도 프로파일이 특정 최종 용도를 위해 설계될 수 있기 때문에, 재고를 관리하기 위해 섬유 형성 후에 섬유의 용해도 프로파일을 변형시키는 방법을 제공하는 것이 유리할 것이다. 후-처리가 가수분해도를 변형시키는 능력, 따라서, 섬유의 용해도 프로파일은 유리하게는 하나 또는 복수의 섬유 유형으로부터 시작하는 다양한 섬유 유형에 대한 접근을 허용할 것이다.
본원에는 섬유 또는 그의 표면을 가수분해제 용액과 접촉시킴으로써, 섬유 또는 그의 표면을 구성하는 가수분해성 중합체의 가수분해도를 증가시키기 위해 섬유 또는 그의 표면을 처리하는 방법이 제공된다. 본 개시내용의 방법은 섬유를 구성하는 가수분해성 중합체의 평균 가수분해도가 증가된 섬유, 외피 또는 표면 영역의 중합체가 코어 또는 내부 영역의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 코어-외피 구조를 갖는 섬유, 및/또는 내부 영역으로부터 표면 영역으로 섬유를 구성하는 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 섬유를 제공할 수 있다. 선택적으로, 가수분해성 중합체는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, "비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나" 및 "비닐 아세테이트 모이어티 및/또는 비닐 알코올 모이어티"는 비닐 아세테이트 모이어티만, 비닐 알코올 모이어티만, 또는 비닐 아세테이트 모이어티와 비닐 알코올 모이어티 둘 모두를 포함하는 가수분해성 중합체의 예를 기술한다. 한 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 가수분해제 용액으로 처리하기 전에는 수용성이고, 가수분해제 용액으로 처리한 후에는 수용성으로 유지된다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 가수분해제 용액으로 처리하기 전에는 냉수용성이고, 가수분해제 용액으로 처리한 후에는 열수용성이다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 가수분해제 용액으로 처리하기 전에는 냉수용성이고, 섬유의 외표면의 적어도 일부는 가수분해제 용액으로 처리한 후에는 열수용성이다. 실시양태에서, 섬유는 가수분해제 용액으로 처리하기 전에 수용성이 아니고, 섬유는 가수분해제 용액으로 처리한 후에 수용성이다. 실시양태예에서, 섬유를 가수분해제와 혼합한 후 섬유는 수용성이 아니다.
본 개시내용의 방법 및 섬유는 섬유의 미세구조에 대한 제어를 제공하고/하거나, 섬유의 용해도 프로파일 및/또는 메커니즘을 변경하고/하거나, 화학 제제에 대한 섬유의 화학적 상용성을 향상시키고/시키거나, 섬유의 흡광도 용량을 증가시키고/시키거나, 섬유의 내부로의 활성제의 로딩을 증가 및/또는 제어하고/하거나 섬유의 내부로부터 조성물 또는 활성제의 방출에 대한 제어를 제공함을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 이점을 제공할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 용어 "수용성"은 본원에 명시된 바와 같이 MSTM-205에 따라 결정된 특정 온도에서 300초 이하의 용해 시간을 갖는 임의의 부직 웹 또는 이를 포함하는 물품, 또는 본원에 개시된 단일 섬유 용해도를 결정하는 방법에 따라 명시된 온도에서 30초 미만의 완전 용해 시간을 갖는 임의의 섬유를 지칭한다. 예를 들어, 용해도 파라미터는 6 mil(약 152 μm)의 두께를 갖는 부직 웹 또는 그로부터 제조된 물품의 특성일 수 있다. 부직 웹의 용해 시간은 선택적으로 약 100℃, 약 90℃, 약 80℃, 약 70℃, 약 60℃, 약 50℃, 약 40℃, 약 20℃, 또는 약 10℃의 온도에서 200초 이하, 100초 이하, 60초 이하, 또는 30초 이하일 수 있다. 용해 온도가 특정되지 않은 실시양태에서, 수용성 부직 웹은 약 100℃ 이하의 온도에서 300초 이하의 용해 시간을 갖는다. 섬유는 약 100℃, 약 90℃, 약 80℃, 약 70℃, 약 60℃, 약 50℃, 약 40℃, 약 20℃ 또는 약 10℃의 온도에서 30초 이하의 완전 용해 시간을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 섬유는 본원에 개시된 단일 섬유 용해도를 결정하는 방법에 따라 명시된 온도에서 30초 초과의 완전 용해 시간을 갖는 경우 섬유는 "불용성(insoluble)", "수불용성(water-insoluble)" 또는 "수 불용성(insoluble in water)"이다. 완전 용해 온도가 명시되지 않은 실시양태에서, 수용성 섬유는 약 100℃ 이하의 온도에서 30초 이하의 완전 용해 시간을 가지며, 수불용성 섬유는 약 100℃ 이하의 온도에서 30초 초과의 완전 용해 시간을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 용어 "냉수용성"은 MSTM-205에 따라 결정된 바와 같이 10℃에서 300초 이하의 용해 시간을 갖는 임의의 부직 웹을 지칭한다. 예를 들어, 용해 시간은 선택적으로 10℃에서 200초 이하, 100초 이하, 60초 이하, 또는 30초일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 섬유와 관련된 용어 "냉수용성"은 본원에 개시된 단일 섬유 용해도 결정 방법에 따라 10℃ 이하의 온도에서 30초 이하의 완전 용해 시간을 갖는 섬유를 의미한다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 용어 "수분산성"은 부직 웹, 또는 이를 포함하는 물품을 지칭하며, 여기서 명시된 온도에서 물에 잠기면 부직 웹 또는 물품은 더 작은 구성 조각으로 물리적으로 분리된다. 더 작은 조각은 육안으로 보이거나 보이지 않을 수 있고, 물에 부유되어 있을 수도 있고 그렇지 않을 수도 있고, 궁극적으로 용해될 수도 있고 용해되지 않을 수도 있다. 분산 온도가 명시되지 않은 실시양태에서, 부직 웹 또는 파우치는 MSTM-205에 따라 약 100℃ 이하의 온도에서 300초 이하에서 분해될 것이다. 예를 들어, 분해 시간은 선택적으로 MSTM-205에 따라 약 80℃, 약 70℃, 약 60℃, 약 50℃, 약 40℃, 약 20℃ 또는 약 10℃의 온도에서 200초 이하, 100초 이하, 60초 이하, 또는 30초 이하일 수 있다. 예를 들어, 이러한 분산 파라미터는 6 mil(약 152 μm)의 두께를 갖는 부직 웹 또는 그로부터 제조된 물품의 특성일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "플러셔블"은 웹(들) 또는 파우치(들)를 폐기해도 배관 시스템의 파이프 내에서 그러한 물품이 걸리거나 시간이 경과함에 따라 그러한 파이프의 막힘을 야기하는 축적을 초래하지 않도록 수성 환경, 예를 들어 액체 하수 시스템에서 분산 가능한 부직 웹 또는 파우치와 같은 물품을 지칭한다. 물풀림성에 대한 INDA/EDANA 표준은 출발 물질의 95% 초과가 28 RPM 및 18° 기울기 각도를 사용하여 60분의 슬로시 박스 시험(slosh box testing)을 거친 후 12.5 mm 체를 통과해야 한다. 여기에 명시된 물풀림성 시험은 보다 엄격한 물풀림성 시험을 제공한다. 본원에서 상업용 티슈 A로 지칭되는, 플러셔블 티슈 형태의 상업적으로 입수 가능한 부직 웹은 물풀림 가능한 것으로 인증되고, 본원에 명시된 물품림 가능성 시험에 의해 측정된 바와 같이 20초의 분해 시간을 갖는다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 용어 "플러셔블"은 본원에 기재된 바와 같은 물풀림성 시험에 의해 측정된 바와 같이 상업용 티슈 A의 분해 퍼센트(20%)를 충족하거나 초과하는 분해 퍼센트를 갖는 부직 웹 또는 파우치와 같은 물품을 지칭한다. 플러셔블 부직 웹 및 이를 포함하는 물품은 재활용 공정에서 더 가공성이 있다는 이점을 갖거나, 예를 들어 정화조 및 도시 하수 처리 시스템에서 간단히 물풀림될 수 있으므로 사용 후 웹, 구조물 또는 파우치를 매립, 소각 또는 달리 폐기할 필요가 없다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 용어 "부직 웹"은 배열되고 (예를 들어, 카딩(carding) 공정에 의해), 서로에 대해 본딩된 섬유를 포함하거나 이들로 이루어지거나 이들로 본질적으로 이루어진 웹 또는 시트를 지칭한다. 따라서, 부직 웹이라는 용어는 부직 섬유 기반 웹에 대한 약칭으로 간주될 수 있다. 또한, 본원에 사용된 바와 같이, "부직 웹"은, 예를 들어, 그의 표면에 필름이 적층된 부직 웹 또는 시트를 포함하는, 부직 웹 또는 시트를 포함하는 임의의 구조를 포함한다. 섬유로부터 부직 웹을 제조하는 방법은, 예를 들어, 그 전체가 본원에 참조로 포함된 문헌[Nonwoven Fabrics Handbook, prepared by Ian Butler, edited by Subhash Batra et al., Printing by Design, 1999]에 기재된 바와 같이, 당업계에 잘 알려져 있다. 본원에 사용되고 달리 명시되지 않는 한, 용어 "필름"은, 예를 들어, 주조 또는 압출 공정에 의해 제조된 연속상 필름 또는 시트를 지칭한다.
본원에 사용된 "포함하는"은 본 개시내용의 실행시 함께 사용될 수 있는 다양한 구성성분, 성분 또는 단계를 의미한다. 따라서, 용어 "포함하는"은 보다 제한적인 용어 "~로 본질적으로 이루어진" 및 "~로 이루어진"을 포함한다. 본 조성물은 본원에 개시된 요구된 그리고 선택적 요소들 중 임의의 것을 포함하거나, 이들로 본질적으로 이루어지거나, 이들로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 열성형된 패킷은 비-열성형 필름 또는 부직 웹(예를 들어, 리드(lid) 부분) 및 예를 들어 잉크젯 프린팅에 의해 필름 상에 선택적 마킹을 포함하면서, 그의 열성형 특성의 사용을 위해 본원에 기재된 부직 웹으로 "본질적으로 이루어질" 수 있다. 본원에 예시적으로 적합하게 개시된 개시내용은 본원에 특별히 개시되지 않은 임의의 요소 또는 단계의 부재 하에 실행될 수 있다.
본원에 언급된 모든 백분율, 부 및 비율은 경우에 따라 본 개시내용의 부직 웹 또는 필름 조성물의 총 건조 중량 또는 패킷 함량 조성물의 총 중량을 기준으로 하며, 달리 명시되지 않는 한, 모든 측정은 약 25℃에서 이루어진다. 나열된 성분과 관련된 모든 그러한 중량은 활성 수준을 기준으로 하므로 달리 명시되지 않는 한, 상업적으로 입수 가능한 물질에 포함될 수 있는 담체 또는 부산물은 포함하지 않는다.
본원에 명시된 모든 범위는 범위의 모든 가능한 서브세트 및 그러한 서브세트 범위의 임의의 조합을 포함한다. 기본적으로, 범위는 달리 언급되지 않는 한, 명시된 끝점을 포함한다. 범위의 값이 제공되는 경우, 그 범위의 상한과 하한 사이의 각각의 개재된 값 및 그 명시된 범위 내의 임의의 다른 명시되거나 개재된 다른 값이 개시내용 내에 포함되는 것으로 이해된다. 이러한 더 작은 범위의 상한 및 하한은 독립적으로 보다 작은 범위에 포함될 수 있으며, 명시된 범위에서 임의로 특별히 배제된 한계에 따라 본 개시내용 내에 또한 포함된다. 명시된 범위가 한쪽 한계 또는 양쪽 한계를 포함하는 경우, 이러한 포함된 한계의 한쪽 또는 양쪽을 배제한 범위도 본 개시내용의 일부로 고려된다.
본원에 기재된 임의의 숫자 값에 대해, 예를 들어, 기재된 주제의 파라미터 또는 기재된 주제와 연관된 범위의 일부로서, 설명의 일부를 형성하는 대안은 특정 수치를 둘러싸는 기능적으로 등가의 범위(예를 들어, "40 mm"로서 개시된 치수에 대해, 고려되는 대안적인 실시양태는 "약 40 mm"임)이다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 패킷(들) 및 파우치(들)는 상호교환이 가능한 것으로 간주되어야 한다. 특정 실시양태에서, 용어 패킷(들) 및 파우치(들)는 각각 부직 웹 및/또는 필름을 사용하여 제조된 용기, 및 바람직하게는 그 안에 밀봉된 재료를 갖는, 예를 들어, 측정된 용량 전달 시스템 형태의 완전 밀봉 용기를 지칭하기 위해 사용된다. 밀봉된 파우치는 열 밀봉, 용매 용접 및 접착제 밀봉(예를 들어, 수용성 접착제를 사용하여)과 같은 그러한 공정 및 특징을 포함하는 임의의 적절한 방법으로부터 제조될 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 용어 "wt.%" 및 "wt%"는 확인된 요소의 조성을, 예를 들어, 부직 웹 또는 필름(적용 가능한 경우), 또는 적층 구조에 잔류 수분을 포함한, 부직 웹 또는 필름을 지칭하는 전체 물품 또는 조성물의 "건조"(비-수분) 중량부, 또는 파우치(적용 가능한 경우) 내에 봉입된 조성물의 중량부로 지칭하고자 하는 것이다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 용어 "PHR"("phr")은 확인된 요소의 조성을, 예를 들어, 수용성 필름, 섬유 또는 부직 웹, 또는 섬유 또는 필름을 제조하는 데 사용되는 용액을 지칭하는 중합체-함유 물품 중 수용성 중합체(달리 명시되지 않는 한 PVOH 또는 다른 중합체이든) 100부당 부로 지칭하고자 하는 것이다.
부직 웹, 파우치, 및 관련 물품 및 제조 및 사용 방법은 달리 언급되지 않는 한, 이하에 추가로 설명되는 추가의 선택적 요소, 특징 및 단계 중 하나 이상의 임의의 조합을 포함하는 실시양태(실시예 및 도면에 나타낸 것들을 포함함)를 포함하는 것으로 고려된다.
섬유 형성 재료
일반적으로, 본 개시내용의 섬유는 단일 섬유 형성 재료 또는 섬유 형성 재료의 조합(즉, 블렌드)을 포함할 수 있다. 단일 섬유는 하나 이상의 수용성 섬유 형성 재료, 하나 이상의 비수용성 섬유 형성 재료, 또는 수용성 및 비수용성 섬유 형성 재료의 조합을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 섬유는 일반적으로 합성 섬유 형성 재료, 천연 섬유 형성 재료, 식물 기반 섬유 형성 재료, 바이오 기반 섬유 형성 재료, 생분해성 섬유 형성 재료, 퇴비화 가능한 섬유 형성 재료, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 식물 기반 섬유 형성 재료는 자연 발생(예를 들어, 면) 또는 재구성(예를 들어, 대나무)일 수 있다.
일반적으로, 본 개시내용의 섬유는 가수분해제와 접촉하기 전에, 가수분해성 기를 포함하는 섬유 형성 재료를 포함한다. 가수분해성 기는 일반적으로 (a) 산 또는 염기 촉매의 존재 하에 물 또는 히드록실 이온과 같은 친핵체로 치환될 수 있는 임의의 작용기, (b) 친핵체를 사용하여 개환될 수 있는 사이클릭 작용기(예를 들어, 락톤과 같은 사이클릭 에스테르), (c) 중합체 골격 상에 -OH 모이어티를 제공하기 위해 효소의 존재 하에 물로 절단될 수 있는 작용기, 및/또는 (d) 중합체 골격 상에 -OH 모이어티를 제공하기 위해 환원될 수 있는 임의의 작용기를 포함한다. 적합한 가수분해성 기는 에스테르, 아미드, 에테르, 아세탈, 니트릴, 설프하이드릴, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 가수분해성 기를 포함하는 적합한 중합체는 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 프로피오네이트, 100% 미만의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 중합체, 폴리(N-비닐아세트아미드) 중합체, 폴리비닐 부티랄 중합체, 폴리(부틸 아크릴레이트) 중합체, 폴리(부틸 메타크릴레이트) 중합체, 셀룰로오스 아세테이트 중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드) 중합체, 폴리(N,N-디에틸아크릴아미드) 중합체, 폴리(N,N-디메틸아크릴아미드) 중합체, 폴리(메틸비닐에테르) 중합체, 폴리(N,N-디메틸아미노에틸메타크릴레이트) 중합체, 폴리(N-비닐포름아미드) 중합체, 폴리(N-비닐카프로락탐) 중합체, 폴리비닐 피롤리돈 중합체, 폴리락트산 및 이들의 조합을 포함한다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함한다. 그러한 중합체는 가수분해 가능하다. 달리 명백하게 지시하지 않는 한, 본원에 사용된 용어 "비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체"는 비닐 아세테이트만, 비닐 알코올만, 또는 비닐 아세테이트와 비닐 알코올 둘 모두로부터 생성된 적어도 하나의 모이어티를 갖는 임의의 중합체를 포함하는 것으로 이해될 것이다. 일부 실시양태에서, 그러한 중합체 (또는 중합체)의 적합한 예는, 제한 없이, 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체, 및 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 폴리비닐 알코올 공중합체는 일부 실시양태에서 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체이다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체는 음이온 개질된(anionically modified) 공중합체를 포함하며, 이는 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체일 수 있고, 카르복실레이트, 술포네이트, 또는 이들의 조합과 같은 추가의 기를 추가로 포함한다. 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 그러한 중합체는 또한, 예를 들어, 블렌드 내에 추가 중합체를 포함할 수 있다.
달리 명백하게 지시되지 않는 한, 용어 "가수분해도"는 중합체가 초기에 갖는 모든 가수분해성 모이어티 중 가수분해된 모이어티의 백분율(예를 들어, 몰 백분율)로서 이해된다. 예를 들어, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체의 경우, 비닐 아세테이트 모이어티의 에스테르 기가 히드록실 기로 부분적으로 대체되는 것은 가수분해 동안 발생하며, 비닐 아세테이트 모이어티는 비닐 알코올 모이어티가 된다. 폴리비닐 아세테이트 단독중합체의 가수분해도는 0으로 간주되는 반면, 폴리비닐 알코올 단독중합체의 가수분해도는 100%이다. 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체의 가수분해도는 전체 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올 모이어티 중 비닐 알코올 모이어티의 백분율과 동일하며 0과 100% 사이이다.
폴리비닐 알코올은 폴리비닐 아세테이트의 가수분해 또는 비누화로도 지칭되는 알코올 분해에 의해 제조될 수 있는 합성 중합체이다. 거의 모든 아세테이트 기가 알코올 기로 전환되는, 완전 가수분해 PVOH는 약 140℉(약 60℃)보다 높은 - 고온수에서만 용해되는 강력하게 수소 결합된, 고도의 결정성 중합체이다. 폴리비닐 아세테이트의 가수분해 후에 충분한 수의 아세테이트 기가 남아 있으면, 즉 중합체가 부분 가수분해된다면, 중합체는 더 약하게 수소 결합되고, 덜 결정질이며, 일반적으로 약 50℉(약 10℃) 미만인 - 냉수에서 가용성이다. 이와 같이, 부분 가수분해된 중합체는 PVOH 공중합체인 비닐 알코올-비닐 아세테이트 공중합체이지만, 일반적으로 "폴리비닐 알코올(PVOH)" 또는 "PVOH 중합체"로 지칭된다. 간결함을 위해, 본원에 사용된 용어 "PVOH 중합체"는 비닐 알코올 모이어티, 예를 들어, 50% 이상의 비닐 알코올 모이어티를 포함하는 단독중합체, 공중합체, 및 개질된 공중합체를 포함하는 것으로 이해된다.
본원에 기재된 섬유는 폴리비닐 아세테이트, 하나 이상의 폴리비닐 알코올(PVOH) 단독중합체, 하나 이상의 폴리비닐 알코올 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "단독중합체"는 일반적으로 단일 유형의 단량체 반복 단위(예를 들어, 단일 단량체 반복 단위로 이루어지거나 이로 본질적으로 이루어진 중합체 사슬)를 갖는 중합체를 포함한다. "PVOH"의 특정 경우, 용어 "PVOH 중합체"는 가수분해성 중합체 또는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체의 예로서 가수분해도에 따라 비닐 알코올 단량체 단위 및 비닐 아세테이트 단량체 단위의 분포로 이루어진 공중합체를 포함한다(예를 들어, 비닐 알코올 및 비닐 아세테이트 단량체 단위로 이루어지거나 이로 본질적으로 이루어진 중합체 사슬). 100% 가수분해의 제한적인 경우에, PVOH 단독중합체는 비닐 알코올 단위만을 갖는 진정한 단독중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및/또는 필름은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 그러한 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및/또는 필름은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 열수용성 중합체를 포함한다.
일부 실시양태에서, 본원에 기재된 가수분해성 중합체는 개질된 폴리비닐 알코올, 예를 들어, 공중합체를 포함한다. 개질된 폴리비닐 알코올은 비닐 아세테이트/비닐 알코올 기 이외에 하나 이상의 단량체를 포함하는 공중합체 또는 고급 중합체 (예를 들어, 삼원-공중합체)를 포함할 수 있다. 선택적으로, 개질은, 예를 들어, 에틸렌, 프로필렌, N-비닐피롤리돈 또는 다른 비하전된 단량체 종에 의해 제공되는 중성이다. 선택적으로, 개질은, 예를 들어, 양으로 하전된 단량체 종에 의해 제공되는 양이온성 개질이다. 선택적으로, 개질은 음이온 개질(anionic modification)이다. 따라서, 일부 실시양태에서, 폴리비닐 알코올은 음이온 개질된 폴리비닐 알코올을 포함한다. 음이온 개질된 폴리비닐 알코올은 음이온성 단량체 단위, 비닐 알코올 단량체 단위 및 선택적으로 비닐 아세테이트 단량체 단위(즉, 완전 가수분해되지 않은 경우)를 포함하는 부분 또는 완전 가수분해된 PVOH 공중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, PVOH 공중합체는 두 유형 이상의 음이온성 단량체 단위를 포함할 수 있다. PVOH 공중합체에 사용될 수 있는 음이온성 단량체 단위의 일반적인 부류는 술폰산 비닐 단량체 및 그들의 에스테르, 모노카르복실산 비닐 단량체, 그들의 에스테르 및 무수물, 중합성 이중 결합을 갖는 디카르복실산 단량체, 그들의 에스테르 및 무수물, 및 전술한 것 중 임의의 것의 알칼리 금속 염에 상응하는 비닐 중합 단위를 포함한다. 적절한 음이온성 단량체 단위의 예는 비닐 아세트산, 말레산, 모노알킬 말레에이트, 디알킬 말레에이트, 말레산 무수물, 푸마르산, 모노알킬 푸마레이트, 디알킬 푸마레이트, 이타콘산, 모노알킬 이타코네이트, 디알킬 이타코네이트, 시트라콘산, 모노알킬 시트라코네이트, 디알킬 시트라코네이트, 시트라콘산 무수물, 메사콘산, 모노알킬 메사코네이트, 디알킬 메사코네이트, 글루타콘산, 모노알킬 글루타코네이트, 디알킬 글루타코네이트, 글루타콘산 무수물, 알킬 아크릴레이트, 알킬 알크아크릴레이트, 비닐 술폰산, 알릴 술폰산, 에틸렌 술폰산, 2-아크릴아미도-1-메틸프로판 술폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 2-메틸아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산, 2-술포에틸 아크릴레이트, 전술한 것의 알칼리 금속염(예를 들어, 나트륨, 칼륨 또는 다른 알칼리 금속염), 전술한 것의 에스테르(예를 들어, 메틸, 에틸 또는 다른 C1-C4 또는 C6 알킬 에스테르), 및 전술한 것의 조합(예를 들어, 다중 유형의 음이온성 단량체 또는 동일한 음이온성 단량체의 등가 형태)을 포함하는 비닐 음이온성 단량체에 상응하는 비닐 중합 단위를 포함한다. 일부 실시양태에서, PVOH 공중합체는 중성, 음이온성 및 양이온성 단량체 단위로부터 선택되는 둘 이상의 유형의 단량체 단위를 포함할 수 있다.
PVOH 공중합체에서의 하나 이상의 단량체 단위의 혼입 수준/개질 수준은 특별히 제한되지 않는다. 실시양태에서, 하나 이상의 단량체 단위/개질은 약 1 mol.% 또는 2 mol.% 내지 약 6 mol.% 또는 10 mol.%(예를 들어, 다양한 실시양태에서, 적어도 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5, 또는 4.0 mol.% 및/또는 약 3.0, 4.0, 4.5, 5.0, 6.0, 8.0, 또는 10 mol.% 이하)의 범위의 양으로 PVOH 공중합체에 존재한다. 실시양태에서, 개질은 음이온 개질이고 음이온성 단량체 단위는 약 1 mol.% 또는 2 mol.% 내지 약 6 mol.% 또는 10 mol.%(예를 들어, 다양한 실시양태에서, 적어도 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 또는 4.0 mol.% 및/또는 약 3.0, 4.0, 4.5, 5.0, 6.0, 8.0 또는 10 mol.% 이하) 범위의 양으로 PVOH 공중합체에 존재한다.
폴리비닐 알코올은 용해도 특성을 변화시킬 수 있다. 코-폴리(비닐 아세테이트 비닐 알코올) 중합체(PVOH 공중합체) 중 아세테이트 기는 산 또는 알칼리성 가수분해에 의해 가수분해될 수 있다고 당업자에 의해 알려져 있다. 가수분해도가 증가하면, PVOH 공중합체로부터 제조된 중합체 조성물은 증가된 기계적 강도를 가지겠지만 저온에서 감소된 용해도를 가질 것이다(예를 들어, 용해를 위해 열수 온도가 요구됨). 따라서, 알칼리성 환경에 대한 PVOH 공중합체의 노출은 중합체가 제공된 수성 환경 (예를 들어, 냉수 매질)에서 신속히 그리고 완전히 용해되는 것으로부터 수성 환경에서 서서히 및/또는 불완전하게 용해되는 것으로 변형됨으로써, 세탁 사이클이 끝날 때 잠재적으로 비용해된 중합체성 잔기를 생성할 수 있다.
예를 들어, 비닐 알코올/가수분해된 메틸 아크릴레이트 나트륨 염 중합체와 같은 펜던트 카르복실 기를 갖는 PVOH 공중합체는 이웃하는 펜던트 카르복실 및 알코올 기 사이에서 락톤 고리를 형성할 수 있고, 따라서 PVOH 공중합체의 수용해도는 감소될 수 있다. 강 염기의 존재하에, 락톤 고리는 비교적 따뜻하고(주위) 높은 습도 조건에서 수 주에 걸쳐 개환될 수 있다(예를 들어, 수용해도가 증가된 상응하는 펜던트 카르복실 및 알코올 기를 형성하기 위한 락톤 개환 반응을 통해). 따라서, 펜던트 카르복실 기가 없는 PVOH 공중합체에 의해 관찰된 효과와는 상반되게, 그러한 PVOH 공중합체는 저장 동안 파우치 내에서 중합체와 알칼리 조성물 사이에 화학적 상호작용으로 인해 더욱 가용성이 될 수 있다고 여겨진다.
중합성 비닐 결합을 갖는 특정 술폰산 및 그의 유도체는 비닐 아세테이트와 공중합되어 강 염기의 존재 하에 안정한 냉-수용성 PVOH 중합체를 제공할 수 있다. 수용성 필름의 제형에 사용되는, 이들 공중합체의 염기-촉매된 알코올 분해 생성물은 신속히 용해되는 비닐 알코올-술포네이트 염 공중합체이다. PVOH 공중합체에서 술포네이트 기는 수소 이온의 존재 하에 술폰산 기로 전환될 수 있지만, 술폰산 기는 여전히 중합체의 탁월한 냉수용해도를 제공한다. 실시양태에서, 비닐 알코올-술포네이트 염 공중합체는 잔류하는 아세테이트 기를 함유하지 않고(즉, 완전 가수분해됨), 따라서 산 또는 알칼리 가수분해에 의해 더 가수분해될 수 없다. 일반적으로, 개질 양이 증가하면, 수용해도가 증가함으로써, 술포네이트 또는 술폰산 기를 통한 충분한 개질이 수소 결합 및 결정화도를 억제하여, 냉수에서의 용해도를 가능하게 할 수 있다. 단 술포네이트 또는 술폰산 기는 예외이나, 산성 또는 염기성 종의 존재하에, 공중합체는 일반적으로 영향을 받지 않으며, 이는 심지어 산성 또는 염기성 종의 존재하에 우수한 냉수용해도를 유지한다. 적합한 술폰산 공단량체 (및/또는 그들의 알칼리 금속염 유도체)의 예는 비닐 술폰산, 알릴 술폰산, 에틸렌 술폰산, 2-아크릴아미도-1-메틸프로판술폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산, 2-메타크릴아미도-2-메틸프로판술폰산 및 2-술포에틸 아크릴레이트를 포함하며, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산(AMPS)의 나트륨 염이 바람직한 공단량체이다.
필름 형성 중합체는, 폴리비닐 알코올 중합체 또는 다른 것이든 블렌딩될 수 있다. 중합체 블렌드가 폴리비닐 알코올 중합체의 블렌드를 포함하는 경우, PVOH 중합체 블렌드는 하나 이상의 유형의 음이온성 단량체 단위(예를 들어, PVOH 3급- (또는 고급 공-)중합체)를 포함하는 PVOH 공중합체 또는 개질된 PVOH 공중합체를 포함할 수 있는 제1 PVOH 중합체("제1 PVOH 중합체") 및 하나 이상의 유형의 음이온성 단량체 단위(예를 들어, PVOH 3급- (또는 고급 공-)중합체)를 포함하는 PVOH 공중합체 또는 개질된 PVOH 공중합체를 포함할 수 있는 제2 PVOH 중합체("제2 PVOH 중합체")를 포함할 수 있다. 일부 측면에 있어서, PVOH 중합체 블렌드는 제1 PVOH 중합체 및 제2 PVOH 중합체만을 포함한다(예를 들어, 두 중합체의 이상 블렌드). 대안적으로 또는 부가적으로, PVOH 중합체 블렌드 또는 그로부터 제조된 섬유 또는 부직 웹은 다른 중합체(예를 들어, 일반적으로 다른 중합체, 특히 다른 PVOH 기반 중합체, 또는 이 둘 모두)를 함유하지 않거나 실질적으로 함유하지 않음으로써 특성화될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "실질적으로 존재하지 않음(substantially free)"은 제1 및 제2 PVOH 중합체가 수용성 섬유 또는 필름 중 수용성 중합체의 총량의 적어도 95 중량%, 적어도 97중량%, 또는 적어도 99중량%를 구성함을 의미한다. 다른 측면에 있어서, 섬유는 하나 이상의 추가의 수용성 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, PVOH 중합체 블렌드는 제3 PVOH 중합체, 제4 PVOH 중합체, 제5 PVOH 중합체 등(예를 들어, 음이온성 단량체 단위의 존재 또는 부재하에, 하나 이상의 추가의 PVOH 공중합체 또는 개질된 PVOH 공중합체)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 섬유는 PVOH 중합체 이외의 적어도 제3 (또는 제4, 제5, 등) 수용성 중합체 (예를 들어, 음이온성 단량체 단위의 존재 또는 부재하에, PVOH 공중합체 또는 개질된 PVOH 공중합체 이외의)를 포함할 수 있다.
본 개시내용의 섬유에 포함된 PVOH 공중합체의 가수분해도(DH)는 약 75% 내지 약 99.9%(예를 들어, 냉수용성 조성물의 경우와 같은 약 79% 내지 약 99.9%, 약 79% 내지 약 92%, 약 80% 내지 약 90%, 약 88% 내지 92%, 약 86.5% 내지 약 89%, 또는 약 88%, 90% 또는 92%; 약 90% 내지 약 99%, 약 92% 내지 약 99%, 약 95% 내지 약 99%, 약 98% 내지 약 99%, 약 98% 내지 약 99.9%, 약 96%, 약 98%, 약 99%, 또는 99% 초과)일 수 있다. 가수분해도가 감소함에 따라, 중합체로부터 제조된 섬유는 기계적 강도가 감소하지만 약 20℃ 미만의 온도에서 용해도는 더 빨라질 것이다. 가수분해도가 증가함에 따라 중합체로부터 제조된 섬유 또는 필름은 기계적으로 더 강해지는 경향이 있을 것이고 열성형성이 감소하는 경향이 있을 것이다. 가수분해도는 중합체의 수용해도가 온도 의존적이도록 선택될 수 있으며, 따라서 중합체로부터 제조된 섬유의 용해도도 영향을 받는다. 한 가지 옵션에서, 섬유는 냉수용성이다. 임의의 다른 단량체를 포함하지 않는 코-폴리(비닐 아세테이트 비닐 알코올) 중합체(예를 들어, 음이온성 단량체와 공중합되지 않은 단독중합체)의 경우, 10℃ 미만의 온도에서 물에 용해되는 냉수용성 섬유는 약 75% 내지 약 90% 범위, 또는 약 80% 내지 약 90%의 범위, 또는 약 85% 내지 약 90%의 범위의 가수분해도를 갖는 PVOH를 포함할 수 있다. 또 다른 옵션에서, 섬유는 열수용성이다. 임의의 다른 단량체를 포함하지 않는 코-폴리(비닐 아세테이트 비닐 알코올) 중합체(예를 들어, 음이온성 단량체와 공중합되지 않은 단독중합체)의 경우, 적어도 약 60℃의 온도에서 물에 용해되는 열수용성 섬유는 적어도 약 98%의 가수분해도를 갖는 PVOH를 포함할 수 있다.
중합체 블렌드의 가수분해도는 또한 산술 가중 평균 가수분해도(
Figure pct00001
)에 의해 특성화될 수 있다. 예를 들어, 2개 이상의 PVOH 중합체를 포함하는 PVOH 중합체에 대한
Figure pct00002
는 식
Figure pct00003
로 계산되고, 여기서 Wi는 각각의 PVOH 중합체의 몰 백분율이고, Hi는 각각의 가수분해도이다. 중합체가 특정된 가수분해도를 갖는 것으로 언급되는 경우, 중합체는 명시된 가수분해도를 갖는 단일 폴리비닐 알코올 중합체 또는 명시된 평균 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 중합체의 혼합물일 수 있다.
PVOH 중합체의 점도(μ)는 영국 표준 EN ISO 15023-2:2006 부록 E 브룩필드 시험 방법(Brookfield Test method)에 설명된 대로 UL 어댑터가 있는 브룩필드 LV 유형 점도계를 사용하여 새로 만든 용액을 측정하여 결정된다. 20℃에서 4% 폴리비닐 알코올 수용액의 점도를 명시하는 것이 국제 관행이다. 본원에 센티푸아즈(cP)로 명시된 모든 점도는 달리 명시되지 않는 한, 20℃에서 4% 폴리비닐 알코올 수용액의 점도를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 중합체가 특정 점도를 갖는 것으로 (또는 갖지 않는 것으로) 기재되는 경우, 달리 명시되지 않는 한, 명시된 점도는 중합체에 대한 평균 점도이며, 이는 본질적으로 상응하는 분자량 분포, 즉 이하에 기재되는 바와 같은 가중 자연 로그 평균 점도를 갖는 것으로 의도된다. PVOH 중합체의 점도가 PVOH 중합체의 중량 평균 분자량(
Figure pct00004
)과 상관관계가 있다는 것은 당업계에 잘 알려져 있으며, 종종 점도가
Figure pct00005
에 대한 대용물로서 사용된다.
실시양태에서, PVOH 중합체는 약 1.0 내지 약 50.0 cP, 약 1.0 내지 약 40.0 cP, 또는 약 1.0 내지 약 30.0 cP, 예를 들어 약 4 cP, 8 cP, 15 cP, 18 cP, 23 cP, 또는 26 cP의 점도를 가질 수 있다. 실시양태예에서, PVOH 단독중합체 및/또는 공중합체는 약 1.0 내지 약 40.0 cP, 또는 약 5 cP 내지 약 23 cP, 예를 들어, 약 1 cP, 1.5 cP, 2 cP, 2.5 cP, 3 cP, 3.5 cP, 4 cP, 4.5 cP, 5 cP, 5.5 cP, 6 cP, 6.5 cP, 7 cP, 7.5 cP, 8 cP, 8.5 cP, 9 cP, 9.5 cP, 10 cP, 11 cP, 12 cP, 13 cP, 14 cP, 15 cP, 17.5 cP, 18 cP, 19 cP, 20 cP, 21 cP, 22 cP, 23 cP, 24 cP, 25 cP, 26 cP, 27 cP, 28 cP, 29 cP, 30 cP, 31 cP, 32 cP, 33 cP, 34 cP, 35 cP, 또는 40 cP의 점도를 가질 수 있다. 실시양태에서, PVOH 단독중합체 및/또는 공중합체는 약 21 cP 내지 26 cP의 점도를 가질 수 있다. 실시양태에서, PVOH 단독중합체 및/또는 공중합체는 약 5 cP 내지 약 14 cP의 점도를 가질 수 있다. 실시양태에서, PVOH 단독중합체 및/또는 공중합체는 약 5 cP 내지 약 23 cP의 점도를 가질 수 있다.
참고로, 중합체 블렌드에서 제1 PVOH 중합체는 20℃에서 제1 4% 용액 점도(μ1)를 갖는 것으로 표시되고 제2 PVOH 중합체는 20℃에서 제2 4% 용액 점도(μ2)를 갖는 것으로 표시된다. 다양한 실시양태에서, 제1 점도 μ1은 약 4 cP 내지 약 70 cP의 범위(예를 들어, 적어도 약 4, 8, 10, 12, 또는 16　cP 및/또는 약 12, 16, 20, 24, 28, 30, 32, 35, 37, 40, 45, 48, 50, 56, 60, 또는 70　cP 이하, 예컨대 약 4 cP 내지 약 70 cP, 약 4 cP 내지 약 60 cP, 약 4 cP 내지 약 46 cP, 약 4 cP 내지 약 24 cP, 약 10　cP 내지 약 16　cP, 또는 약 10　cP 내지 약 20　cP, 또는 약 20　cP 내지 약 30　cP)일 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 제2 점도 μ2는 약 4 cP 내지 약 70 cP의 범위(예를 들어, 적어도 약 4, 8, 10, 12, 또는 16 cP 및/또는 약 12, 16, 20, 24, 28, 30, 32, 35, 37, 40, 45, 48, 50, 56, 60, 또는 70 cP 이하, 예컨대 약 12 cP 내지 약 30 cP, 약 10 cP 내지 약 16 cP, 또는 약 10 cP 내지 약 20 cP, 또는 약 20 cP 내지 약 30 cP)일 수 있다. PVOH 중합체 블렌드가 PVOH 중합체 및 PVOH 공중합체로부터 선택되는 3개 이상의 PVOH 중합체를 포함하는 경우, 전술한 점도 값은 각각의 PVOH 중합체 또는 PVOH 공중합체에 개별적으로 적용될 수 있다. 따라서, 제1 PVOH 공중합체 및 제2 PVOH 공중합체를 포함하는 수용성 중합체의 중량 평균 분자량은, 예를 들어, 약 30,000 내지 약 175,000, 또는 약 30,000 내지 약 100,000, 또는 약 55,000 내지 약 80,000의 범위일 수 있다. PVOH 중합체 블렌드의 평균 점도를 언급할 때, 가중 자연 로그 평균 점도(
Figure pct00006
)가 사용된다. 2개 이상의 PVOH 중합체를 포함하는 PVOH 중합체에 대한
Figure pct00007
는 다음 식
Figure pct00008
에 의해 계산되며, 여기서
Figure pct00009
는 각각의 PVOH 중합체에 대한 점도이다.
실시양태에서, 수용성 섬유는 폴리비닐 알코올 단독중합체와 폴리비닐 알코올 공중합체의 블렌드를 포함하며, 단독중합체와 공중합체의 상대적인 양은 특별히 제한되지 않는다. 폴리비닐 알코올 단독중합체는 수용성 중합체 블렌드의 총 중량의 약 15 중량% 내지 약 70 중량%, 예를 들어, 수용성 중합체 블렌드의 총 중량을 기준으로 적어도 약 15 중량%, 적어도 약 20 중량%, 적어도 약 25 중량%, 적어도 약 30 중량%, 적어도 약 40 중량%, 적어도 약 50 중량%, 또는 적어도 약 60 중량% 및 약 70 중량% 이하, 약 60 중량% 이하, 약 50 중량% 이하, 약 40 중량% 이하, 또는 약 30 중량% 이하를 구성할 수 있고, 단일 단독중합체 또는 하나 이상의 단독중합체의 블렌드일 수 있다(예를 들어, 점도 및/또는 가수분해도의 차이를 가짐). 수용성 중합체 블렌드의 나머지는 수용성 폴리비닐 알코올 공중합체일 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 단독중합체의 양이 약 15 중량% 미만으로 감소함에 따라, 섬유를 형성하는 폴리비닐 알코올 단독중합체 및 공중합체의 블렌드의 능력이 감소하는 것으로 여겨진다. 수용성 폴리비닐 알코올 공중합체는 수용성 중합체 블렌드의 총 중량의 약 30 중량% 내지 약 85 중량%, 예를 들어, 수용성 중합체 블렌드의 총 중량을 기준으로 적어도 약 30 중량%, 적어도 약 40 중량%, 적어도 약 50 중량%, 적어도 약 60 중량%, 적어도 약 70 중량%, 적어도 약 75 중량%, 또는 적어도 약 80 중량%, 및 약 85 중량% 이하, 약 80 중량% 이하, 약 70 중량% 이하, 약 60 중량% 이하, 약 50 중량% 이하, 또는 약 40 중량% 이하를 구성할 수 있고, 단일 단독중합체 또는 하나 이상의 단독중합체의 블렌드일 수 있다. 블렌드는 폴리비닐 알코올 단독중합체 및 폴리비닐 알코올 공중합체로 이루어질 수 있다. 블렌드는 폴리비닐 알코올 단독중합체 및 복수의 폴리비닐 알코올 공중합체로 이루어질 수 있다. 블렌드는 하나 초과의 폴리비닐 알코올 단독중합체 및 하나 초과의 폴리비닐 알코올 공중합체로 이루어질 수 있다.
실시양태에서, 섬유는 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 폴리비닐 알코올 공중합체를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 음이온 개질된 공중합체인 폴리비닐 알코올 공중합체를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 음이온 개질된 공중합체를 포함하고, 음이온 개질은 카르복실레이트, 술포네이트, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 폴리비닐 알코올 중합체는 섬유를 가수분해제 용액과 혼합하기 전에 수용성이다. 실시양태에서, 중합체는 약 79% 초과 및 약 99% 미만(예를 들어, 약 79% 내지 약 96%)의 가수분해도를 갖는다.
본 개시내용의 섬유는 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀루란을 포함하지만 이에 제한되지 않는 폴리비닐 아세테이트 및 PVOH 이외의 수용성 중합체, 구아 검, 아카시아 검, 잔탄 검, 카라기난, 및 수용성 전분을 포함하지만 이에 제한되지 않는 수용성 천연 중합체, 변형된 전분, 에톡실화 전분, 및 히드록시프로필화 전분을 포함하지만 이에 제한되지 않는 수용성 중합체 유도체, 전술한 것의 공중합체 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 또 다른 수용성 중합체는 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산 및 이의 염, 수용성 셀룰로오스, 셀룰로오스 에테르, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아미드, 추가의 폴리비닐 아세테이트, 폴리카르복실산 및 이의 염, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스 및 이의 염, 덱스트린, 에틸셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 히드록시프로필 메틸셀룰로오스, 말토덱스트린, 폴리메타크릴레이트, 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함할 수 있다. 그러한 수용성 중합체는, PVOH 또는 다른 어떤 것이든 다양한 공급처로부터 상업적으로 입수 가능하다.
실시양태에서, 섬유는 폴리비닐 알코올, 및 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀루란, 구아 검, 아카시아 검, 잔탄 검, 카라기난, 전분, 개질된 전분, 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 셀룰로오스, 셀룰로오스 에테르, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아미드, 폴리카르복실산, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 덱스트린, 전술한 것의 공중합체, 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것의 조합을 포함하는 추가 중합체를 포함한다.
섬유는 추가적으로 수불용성 섬유 형성 재료를 포함할 수 있다. 적합한 수불용성 섬유 형성 재료는 면, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리에틸렌 (예를 들어, 고밀도 폴리에틸렌 및 저밀도 폴리에틸렌), 폴리프로필렌, 목재 펄프, 플러프 펄프(fluff pulp), 아바카, 비스코스, 불용성 셀룰로오스, 불용성 전분, 대마, 황마, 아마, 모시, 사이잘(sisal), 버개스(bagasse), 바나나 섬유, 레이스바크(lacebark), 실크, 힘줄(sinew), 캣거트(catgut), 양모, 바다 실크(sea silk), 모헤어, 앙고라, 캐시미어, 콜라겐, 액틴, 나일론, 데이크론(Dacron), 레이온, 대나무 섬유, 모달, 디아세테이트 섬유, 트리아세테이트 섬유, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리락타이드(PLA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP) 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 실시양태에서, 수불용성 섬유는 면 또는 레이온을 포함하지 않는다. 실시양태에서, 수불용성 섬유는 양모, 디아세테이트, 트리아세테이트, 나일론, PLA, PET, PP, 또는 이들의 조합을 포함한다.
섬유는 본원에서 보조 또는 2차 성분으로 지칭되는 비섬유 형성 재료를 추가로 포함할 수 있다. 보조제는 활성제, 가소화제, 가소화제 상용화제, 계면활성제, 윤활제, 방출제, 충전제, 증량제, 가교제, 블로킹 방지제(antiblocking agent), 산화방지제, 점착 방지제(detackifying agent), 소포제, 나노입자, 예컨대 층상 실리케이트-유형 나노클레이(예를 들어, 나트륨 몬트모릴로나이트), 표백제(예를 들어, 메타중아황산나트륨, 황산수소나트륨 또는 기타), 기피제(aversive agent), 예컨대 고미제(bitterant) (예를 들어, 데나토늄 염, 예컨대 데나토늄 벤조에이트, 데나토늄 사카라이드 및 데나토늄 클로라이드; 수크로스 옥타아세테이트; 퀴닌; 플라보노이드, 예컨대 케르세틴 및 나린겐; 및 콰시노이드(quassinoid), 예컨대 콰신(quassin) 및 브루신) 및 자극제(pungent) (예를 들어, 캡사이신, 피페린, 알릴 이소티오시아네이트 및 레진페라톡신), 및 다른 기능성 성분과 같은, 그러나 이에 제한되지 않은 활성제 및 가공 조제를 그들의 의도하는 목적에 적합한 양으로 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, "보조제"는 보조 첨가제, 가공 조제, 및 활성제를 포함한다. 구체적인 그러한 보조제 및 가공 조제는 수용성 섬유, 수불용성 섬유, 부직 웹, 또는 수용성 필름에 사용하기에 적합한 것들로부터 선택될 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 보조제를 함유하지 않는다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 섬유에 대하여 "보조제를 함유하지 않는"이란, 섬유가 섬유의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 미만, 약 0.005 중량% 미만, 또는 약 0.001 중량% 미만의 보조제를 포함한다는 것을 의미한다.
가소화제는 물질 (일반적으로 수지 또는 탄성중합체)에 첨가되어 그 물질을 더 부드럽게, 더 가요성으로 만들고 (중합체의 유리 전이 온도를 감소시킴으로써), 처리하기 쉽게 만드는 액체, 고체 또는 반-고체이다. 중합체는 대안적으로 중합체 또는 단량체를 화학적으로 개질시킴으로써 내부적으로 가소화시킬 수 있다. 또한, 또는 대안으로, 중합체는 적합한 가소화제의 첨가에 의해 외부적으로 가소화시킬 수 있다. 물은 수용성 중합체를 포함하지만 이에 제한되지 않는 PVOH 및 다른 중합체에 대해 매우 효율적인 가소화제로서 인식되지만, 중합체 필름이 낮고 높은 상대 습도를 포함한 다양한 주위 조건에 대해 적어도 일부 내성(견고성)을 가질 필요가 있기 때문에 물의 휘발성은 그의 유용성을 제한하게 만든다
가소화제는 글리세린, 디글리세린, 소르비톨, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 400 MW 이하의 폴리에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올프로판, 폴리에테르 폴리올, 소르비톨, 2-메틸-1,3-프로판디올(MPDiol®), 에탄올아민, 이들의 혼합물을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 섬유에 제공되는 비-수(non-water) 가소화제의 총량은 총 섬유 중량을 기준으로 약 1 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 5 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%, 또는 약 20 중량% 내지 약 30 중량%, 약 1 중량% 내지 약 4중량%, 또는 약 1.5 중량% 내지 약 3.5 중량%, 또는 약 2.0 중량% 내지 약 3.0 중량%, 예를 들어, 약 1 중량%, 약 2.5 중량%, 약 5 중량%, 약 10 중량%, 약 15 중량%, 약 20 중량%, 약 25 중량%, 약 30 중량%, 약 35 중량%, 또는 약 40 중량%의 범위로 존재할 수 있다.
섬유에 사용하기 위한 계면활성제는 당업계에 잘 알려져 있다. 필름에 사용하기 위한 계면활성제는 또한 당업계에 잘 알려져 있으며, 본 개시내용의 섬유 및/또는 부직 웹에 적합하게 사용될 수 있다. 선택적으로, 계면활성제는 카딩 동안 섬유의 분산을 돕기 위해 포함된다. 본 개시내용의 섬유를 위해 적합한 계면활성제는 디알킬 술포숙시네이트, 글리세롤 및 프로필렌 글리콜의 락틸화 지방산 에스테르, 지방산의 락틸산 에스테르, 나트륨 알킬 술페이트, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80, 알킬 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 레시틴, 글리세롤 및 프로필렌 글리콜의 아세틸화 지방산 에스테르, 나트륨 라우릴 술페이트, 지방산의 아세틸화 에스테르, 미리스틸 디메틸아민 옥사이드, 트리메틸 탈로우 알킬 암모늄 클로라이드, 4차 암모늄 화합물, 약 8 내지 24개의 탄소 원자를 포함하는 고급 지방산의 알칼리 금속염, 알킬 술페이트, 알킬 폴리에톡실레이트 술페이트, 알킬벤젠 술포네이트, 모노에탄올아민, 라우릴 알코올 에톡실레이트, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 이들의 염 및 전술한 것 중 임의의 것의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
적합한 계면활성제는 비이온성, 양이온성, 음이온성 및 양쪽이온성(zwitterionic) 부류를 포함할 수 있다. 적합한 계면활성제는 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌화 폴리옥시프로필렌 글리콜, 알코올 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 3급 아세틸렌 글리콜 및 알칸올아미드 (비이온성), 폴리옥시에틸렌화 아민, 4차 암모늄 염 및 4차화된 폴리옥시에틸렌화 아민(양이온성), 약 8 내지 24개의 탄소 원자를 포함하는 고급 지방산의 알칼리 금속염, 알킬 술페이트, 알킬 폴리에톡실레이트 술페이트 및 알킬벤젠 술포네이트(음이온성), 및 아민 옥사이드, N-알킬베타인 및 술포베타인(양쪽이온성)을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 다른 적합한 계면활성제는 디옥틸 나트륨 술포숙시네이트, 글리세린 및 프로필렌 글리콜의 락틸화된 지방산 에스테르, 지방산의 락틸산 에스테르, 나트륨 알킬 술페이트, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80, 레시틴, 글리세린 및 프로필렌 글리콜의 아세틸화 지방산, 및 지방산의 아세틸화 에스테르, 및 이들의 조합을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 섬유 중 계면활성제의 양은 약 0.01 중량% 내지 약 2.5 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 2.5 중량%, 약 1.0 중량% 내지 약 2.0 중량%, 약 0.01 중량% 내지 약 0.25 중량%, 또는 약 0.10 중량% 내지 0.20 중량%의 범위이다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및/또는 부직 웹은 활성제를 포함할 수 있다. 활성제는 섬유 자체에 첨가되거나, 부직 웹의 카딩 동안에 첨가될 수 있고/있거나 본딩 전에 부직 웹에 첨가될 수 있다. 카딩 동안 섬유에 첨가된 활성제는 부직 웹 전체에 걸쳐 분포될 수 있다. 카딩 후 그러나 본딩 전에 부직 웹에 첨가된 활성제는 부직 웹의 한쪽 또는 양쪽 면에 선택적으로 첨가될 수 있다. 추가적으로, 활성제는 파우치 또는 부직 웹으로부터 제조된 다른 물품의 표면에 첨가될 수 있다. 실시양태에서, 활성제는 복수의 섬유의 일부로서 제공되거나, 부직 웹 내에 분산되거나, 부직 웹의 면 상에 제공되거나, 이들의 조합으로서 제공된다.
활성제는, 섬유 및/또는 부직 웹에 적어도 약 1 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 99 중량% 범위로 존재하는 경우 부직 웹에 추가적 기능을 제공한다. 실시양태에서, 활성제는 효소, 오일, 향미제, 착색제, 냄새 흡수제, 향료, 살충제, 비료, 활성화제, 산 촉매, 금속 촉매, 이온 스캐빈저, 세제, 소독제, 계면활성제, 표백제, 표백제 성분, 섬유 유연제 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 활성제는 착색제, 계면활성제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 활성제는 고체(예를 들어, 분말, 과립, 결정, 플레이크, 또는 리본), 액체, 멀(mull), 페이스트, 기체 등을 포함하는 임의의 원하는 형태를 취할 수 있고, 선택적으로 캡슐화될 수 있다.
특정 실시양태에서, 활성제는 효소를 포함할 수 있다. 적합한 효소는 6개의 통상적인 효소 위원회(EC) 카테고리 중 어느 하나로 분류되는 효소, 즉 EC 1의 옥시도리덕타제(산화/환원 반응을 촉매함), EC 2의 트랜스퍼라제(작용기, 예를 들어, 메틸 또는 포스페이트 기를 전달함), EC 3의 하이드롤라제(다양한 결합의 가수분해를 촉매함), EC 4의 리아제(가수분해 및 산화 이외의 수단에 의해 다양한 결합을 절단함), EC 5의 이소머라제(분자 내 이성질체 변화를 촉매함) 및 EC 6의 리가아제(공유 결합으로 두 분자를 연결함)를 포함한다. 그러한 효소의 예는 EC 1의 데하이드로게나제 및 옥시다아제, EC 2의 트랜스아미나제 및 키나제, EC 3의 리파아제, 셀룰라아제, 아밀라아제, 만나나아제 및 펩티다아제(일명 프로테아제 또는 단백질 분해 효소), EC 4의 탈카르복실라제, EC 5의 이소머라제 및 뮤타제 및 EC 6의 신테타제 및 신타제를 포함한다. 각 카테고리로부터의 적합한 효소는, 예를 들어, 미국 특허 번호 9,394,092에 기재되어 있으며, 그 전체 개시내용은 본원에 참조로 포함된다.
세탁 및 식기세척 응용분야에 사용하기 위한 효소는 프로테아제, 아밀라아제, 리파아제, 탈수소효소, 트랜스아미나제, 키나아제, 셀룰라아제, 만나나아제, 펩티다제, 데카르복실라제, 이소머라제, 뮤타제, 신테타제, 신타제 및 표백제의 형성을 촉매하는 산화-환원효소 효소를 포함하는 산화-환원효소 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
향료 이외의 오일에는 향미제 및 착색제가 포함될 수 있다.
한 부류의 실시양태에서, 활성제는 향신료 또는 향신료의 조합을 포함한다. 적합한 향신료는 스피어민트 오일, 시나몬 오일, 윈터그린 오일(메틸살리실레이트), 페퍼민트 오일, 및 시트러스 오일을 포함하는 합성 및 천연 과일 향신료를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
일부 실시양태에서, 활성제는 착색제 또는 착색제의 조합일 수 있다. 적합한 착색제의 예는 식용 색소, 카라멜, 파프리카, 계피, 및 사프란을 포함한다. 적합한 착색제의 다른 예는 그 전체가 본원에 참조로 포함된 미국 특허 번호 5,002,789에서 찾을 수 있다.
실시양태의 다른 부류는 활성제로서 하나 이상의 냄새 흡수제를 포함한다. 본 개시내용에 따른 활성제로서 사용하기에 적합한 냄새 흡수제는 리시놀레산의 제올라이트, 및 복합 아연 염을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 냄새 흡수 활성제는 또한 라브다눔, 스티락스 및 아비에트산의 유도체의 추출물을 포함하지만 이에 제한되지 않는, 대체로 냄새-중성 향료로서 당업계에 잘 알려진 고정제를 포함할 수 있다.
실시양태의 또 다른 부류는 활성제로서 하나 이상의 향료를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 향료는 향기를 생성하기에 충분히 휘발성인 임의의 적용 가능한 물질을 지칭한다. 활성제로서 향료를 포함하는 실시양태는 인간에게 기분 좋은 향기인 향료, 또는 대안적으로 인간, 동물 및/또는 곤충에게 불쾌한 향기인 향료를 포함할 수 있다. 적합한 향료는 레몬, 사과, 체리, 포도, 배, 파인애플, 오렌지, 딸기, 라즈베리, 머스크 및 라벤더-유사, 장미-유사, 아이리스-유사 및 카네이션-유사를 포함하지만 이에 제한되지 않는 꽃 향기를 포함하지만 이에 제한되지는 않는 과일을 포함한다. 선택적으로, 향료는 향미료가 아닌 것이다. 다른 향료에는 로즈마리, 타임 및 세이지를 포함하지만 이에 제한되지 않는 허브 향기; 및 소나무, 가문비 나무 및 기타 숲 냄새로부터 유래되는 삼림지 향기(woodland scent)가 포함된다. 향료는 또한 정유를 포함하지만 이에 제한되지 않는 다양한 오일로부터, 또는 페퍼민트, 스피어민트 등을 포함하지만 이에 제한되지 않는 식물 물질로부터 유래될 수 있다. 적합한 향미제 오일은 그 전체가 본원에 참조로 포함된 미국 특허 번호 6,458,754에서 찾을 수 있다.
향료는 향수를 포함할 수 있다. 향료는 순수 향수, 캡슐화된 향수, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 향수는 깔끔한 향수를 포함한다. 향수의 일부는 코어-쉘 캡슐화물에 캡슐화될 수 있다. 다른 유형의 실시양태에서, 향수는 코어-쉘 캡슐화물에 캡슐화되지 않을 것이다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "향수"는 향수 원료(PRM: perfume raw material) 및 향수 어코드(accord)를 포함한다. 본원에 사용된 용어 "향수 원료"는 적어도 약 100 g/mol의 분자량을 가지며 단독으로 또는 다른 향수 원료와 함께 냄새, 향료, 에센스 또는 향기를 부여하는데 유용한 화합물을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "향수 성분" 및 "향수 원료"는 상호교환 가능하다. 본원에 사용된 용어 "어코드"는 둘 이상의 PRM의 혼합물을 지칭한다.
적용 가능한 방충제 향료는 그 전체가 본원에 참조로 포함되는 미국 특허 번호 4,664,064에 개시된 디클로르보스, 피레트린, 알레트린, 날레드 및/또는 펜티온 살충제 중 하나 이상을 포함한다. 적합한 방충제 향료는 시트로넬랄(3,7-디메틸-6-옥탄알), N,N-디에틸-3-메틸벤즈아미드(DEET), 바닐린, 강황(커큐마 롱가(Curcuma longa)), 카피르 라임(시트루스 히스트릭스(Citrus hystrix)), 시트로넬라 그라스(심보포곤 윈테리아누스(Cymbopogon winterianus)) 및 털이 많은 바질(옥시뭄 아메리카눔(Ocimum americanum))로부터 추출된 휘발성 오일이다. 또한, 적용 가능한 방충제는 곤충 기피제(repellant)의 혼합물일 수 있다.
한 부류의 실시양태에서, 본 개시내용에 따른 활성제는 하나 이상의 살충제를 포함할 수 있다. 적합한 살충제는 살곤충제, 제초제, 살비제, 살진균제 및 유충살충제를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
실시양태의 또 다른 부류는 활성제로서 하나 이상의 비료를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 비료는 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 황, 붕소, 염소, 구리, 철, 망간, 몰리브덴, 또는 아연 중 하나 이상을 방출하는 임의의 적용 가능한 물질에 적용된다. 적합한 비료는 제올라이트를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 예를 들어, 클리놉틸로라이트는 칼륨을 방출하는 제올라이트이며 암모늄이 사전 로딩될 경우 질소를 방출할 수도 있다.
한 부류의 실시양태는 활성제로서 산 촉매를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 산 촉매는 양성자 공급원으로서 작용하여, 화학 반응을 촉진하는 임의의 종을 지칭한다. 한 유형의 실시양태에서, 산 촉매는 비산화성 유기산일 것이다. 적합한 유기산은 파라-톨루엔술폰산이다. 일부 실시양태에서, 산 촉매인 활성제는 아세트화, 에스테르화 또는 에스테르교환을 포함하지만 이에 제한되지 않는 반응을 촉진할 것이다. 추가적인 산 촉매 반응은 당업계에 잘 알려져 있다.
한 부류의 실시양태에서, 활성제는 금속 촉매를 포함할 것이다. 이들 촉매는 산화 또는 환원, 수소화, 카르보닐화, C-H 결합 활성화 및 표백을 포함하지만 이에 제한되지 않는 반응을 매개한다. 금속 촉매로서 사용하기에 적합한 금속은 VIIIA 및 IB 전이 금속, 예를 들어, 철, 코발트, 니켈, 구리, 백금, 로듐, 루테늄, 은, 오스뮴, 금 및 이리듐을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 촉매작용을 매개하는 금속은 임의의 적합한 산화 상태일 수 있다.
대안적인 실시양태에서, 활성제는 선택적으로 이온 스캐빈저일 수 있다. 적합한 이온 스캐빈저는 제올라이트를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 선택적으로, 내부에 동봉된 세탁용 세제 또는 식기 세척 세제를 포함하는 수용성 패킷에 제올라이트는 경수 연수제(water softener)로서 첨가될 수 있다.
무기 및 유기 표백제는 본원에서 사용하기에 적합한 세정 활성제이다. 무기 표백제는 과붕산염, 과탄산염, 과인산염, 과황산염 및 과규산염을 포함하지만 이에 제한되지 않는 과수화물 염을 포함한다. 무기 과수화물 염은 일반적으로 알칼리 금속염이다. 알칼리 금속 과탄산염, 특히 과탄산나트륨은 본원에 사용하기에 적합한 과수화물이다. 유기 표백제는 디아실 및 테트라아실퍼옥사이드를 포함하는 유기 퍼옥시산, 특히 디퍼옥시도데칸디옥산, 디퍼옥시테트라데칸디옥산 및 디퍼옥시헥사데칸디옥산을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 디벤조일 퍼옥사이드는 본 개시내용에 따른 적합한 유기 퍼옥시산이다. 다른 유기 표백제는 퍼옥시산을 포함하며, 특정 예에는 알킬퍼옥시산 및 아릴퍼옥시산이 있다.
한 부류의 실시양태에서, 활성제는 60℃ 이하의 온도에서 세척하는 과정에서 표백 작용을 향상시키는 유기 과산 전구체를 포함하는 표백 감작제를 포함할 수 있다. 본원에서 사용하기에 적합한 표백 감작제는 과가수분해 조건 하에 1 내지 10개의 탄소 원자, 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 지방족 퍼옥시카르복실산, 및/또는 임의로 치환된 퍼벤조산을 제공하는 화합물을 포함한다. 적합한 물질은 명시된 탄소 원자 수의 O- 아실 및/또는 N- 아실 기 및/또는 선택적으로 치환된 벤조일 기를 갖는다. 적합한 물질은 폴리아실화 알킬렌디아민, 특히 테트라아세틸에틸렌디아민(TAED), 아실화된 트리아진 유도체, 특히 1,5-디아세틸-2,4-디옥소헥사히드로-1,3,5-트리아진(DADHT), 아실화된 글리콜우릴, 특히 테트라아세틸글리콜우릴(TAGU), N-아실이미드, 특히 N-노나노일숙신이미드(NOSI), 아실화된 페놀술포네이트, 특히 n-노나노일- 또는 이소노나노일옥시벤젠술포네이트(n- 또는 이소-NOBS), 카르복실산 무수물, 특히 프탈산 무수물, 아실화 다가 알코올, 특히 트리아세틴, 에틸렌 글리콜 디아세테이트 및 2,5-디아세톡시-2,5-디히드로푸란 및 또한 트리에틸아세틸 시트레이트(TEAC)를 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
활성제로서 섬유 유연제를 포함하는 실시양태에서, 다양한 세탁을 통한 섬유 유연제(through-the-wash fabric softener), 특히 그 전체가 본원에 참조로 포함된 미국 특허 4,062,647의 촉지할 수 없는 스멕타이트 점토뿐만 아니라 당업계에 알려진 다른 유연제 점토는 직물 세정과 동시에 섬유 유연제 이점을 제공하기 위해 선택적으로 사용될 수 있다. 점토 연화제는, 예를 들어, 그 전체가 본원에 참조로 포함된 미국 특허 4,375,416 및 4,291,071에 개시된 바와 같이 아민 및 양이온성 연화제와 조합하여 사용될 수 있다.
실시양태에서, 활성제는 소독제를 포함할 수 있다. 본원에 사용하기에 적합한 소독제는 과산화수소, 무기 과산화물 및 이의 전구체, 메타중아황산나트륨, 4차 암모늄 양이온 기반 화합물, 염소, 활성탄 및 하이포아염소산염을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
실시양태에서, 활성제는 계면활성제를 포함할 수 있다. 본원에서 사용하기에 적합한 계면활성제는 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌화 폴리옥시프로필렌 글리콜, 알코올 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 3차 아세틸렌성 글리콜 및 알칸올아미드(비이온성), 폴리옥시에틸렌화 아민, 4차 암모늄염 및 4차 폴리옥시에틸렌화 아민(양이온성), 약 8 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 고급 지방산의 알칼리 금속 염, 알킬 설페이트, 알킬폴리에톡실레이트 설페이트, 알킬벤젠 설포네이트(음이온성), 아민 옥사이드, N-알킬베타인 및 설포베타인(양쪽이온성), 디옥틸 나트륨 설포숙시네이트, 글리세린 및 프로필렌글리콜의 락틸화 지방산 에스테르, 지방산의 락틸산 에스테르, 알킬황산나트륨, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80, 레시틴, 글리세린 및 프로필렌글리콜의 아세틸화 지방산 에스테르, 및 지방산의 아세틸화 에스테르, 및 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
활성제는 고체 또는 액체일 수 있다. 고체인 활성제는 적어도 약 0.01 μm의 평균 입자 크기(예를 들어, Dv50), 또는 예를 들어 약 0.01 μm 내지 약 2 mm의 범위의 크기를 가질 수 있다. 액체 활성제는 부직 웹에 직접 적용되거나, 담체 분말과 혼합되거나, 마이크로캡슐화될 수 있다. 담체 분말을 포함하는 실시양태에서, 담체 분말의 평균 입자 크기는, 예를 들어, 약 0.01 μm 이상, 또는 약 0.01 μm 내지 약 2 mm의 범위일 수 있다.
한 부류의 실시양태에서, 활성제는 캡슐화되어, 활성제의 제어 방출을 허용한다. 적합한 마이크로캡슐은 멜라민 포름알데히드, 폴리우레탄, 우레아 포름알데히드, 키토산, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리테트라히드로푸란, 젤라틴, 아라비아 검, 전분, 폴리비닐 피롤리돈, 카르복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸셀룰로오스, 메틸셀룰로오스, 아라비노갈락탄, 폴리비닐 알코올, 폴리아크릴산, 에틸셀룰로오스, 폴리에틸렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리아미드, 폴리(에틸렌비닐 아세테이트), 셀룰로오스 니트레이트, 실리콘, 폴리(락티데코-글리콜라이드), 파라핀, 카르나우바로우, 경피, 밀랍, 스테아르산, 스테아릴 알코올, 글리세릴 스테아레이트, 셸락, 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트, 제인(jane), 및 이들의 조합을 포함할 수 있거나 이들 중 하나 이상으로부터 제조될 수 있다. 한 유형의 실시양태에서, 마이크로캡슐은, 예를 들어 적어도 약 0.1 미크론, 또는 약 0.1 미크론 내지 약 200 미크론의 범위의 평균 입자 크기(예를 들어, Dv50)를 특징으로 한다. 대안적인 실시양태에서, 마이크로캡슐은 개별 입자의 응집물을 형성할 수 있으며, 예를 들어, 여기서 개별 입자는 적어도 약 0.1 미크론, 또는 약 0.1 미크론 내지 약 200 미크론의 범위의 평균 입자 크기를 갖는다.
처리될 섬유는 당업계에 알려진 임의의 공정, 예를 들어, 습식 냉각 겔 방사(wet cool gel spinning), 열가소성 섬유 방사, 용융 취입(melt blowing), 스펀 본딩(spun bonding), 전기-방사, 회전 방사, 연속 필라멘트 생산 작업, 토우(tow) 섬유 생산 작업 및 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다.
실시양태에서, 섬유는 습식 냉각 겔 방사, 용융 취입, 스펀 본딩, 또는 이들의 조합에 의해 형성된 섬유를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 습식 냉각 겔 방사에 의해 형성되는 섬유를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 수용성 섬유를 포함하며 그로부터 제조된 부직 웹은 연속 용융 취입 공정으로 형성된다. 실시양태에서, 섬유는 수용성 섬유를 포함하며 이로부터 제조된 부직 웹은 연속적인 스펀 본드 공정으로 형성된다. 섬유 및 부직 웹을 제조하는데 사용되는 공정에 의해 섬유 및 부직 웹을 언급하는 것이 당업계의 표준이다. 따라서, 본원에서, 예를 들어 "용융 취입 섬유" 또는 "카딩된 부직 웹"에 대한 모든 언급은 특별한 용융 취입 또는 카딩법에 대한 제조방법에 의한 생성물 (product-by-process) 제한인 것으로 이해해서는 안되지만, 오히려 단순히 특별한 섬유 또는 웹을 확인하는 것으로 이해해야 한다. 따라서, 가공 용어는 인용된 섬유 및/또는 부직포를 임의의 특정 제조방법에 의한 제조로 제한하지 않으면서, 섬유 및/또는 부직포를 구별하기 위해 사용될 수 있다.
처리될 섬유는 이성분 섬유(bicomponent fiber)로서 형성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, "이성분 섬유"는 섬유 형성 재료의 블렌드를 포함하는 섬유를 칭하는 것이 아니고, 오히려 섬유 형성 재료의 둘 이상의 독특한 영역을 포함하는 섬유를 지칭하는 것이며, 여기서 섬유 형성 재료의 조성은 영역에 따라 차이가 있다. 이성분 섬유의 예는 코어/외피 (또는 코어-쉘) 이성분 섬유, 해도형(island in the sea) 이성분 섬유, 및 사이드-바이-사이드형(side-by-side) 이성분 섬유를 포함한다. 코어/외피 이성분 섬유는 일반적으로 섬유 형성 재료의 제1 조성물(예를 들어, 단일 섬유 형성 재료 또는 섬유 형성 재료의 제1 블렌드)을 갖는 코어 및 섬유 형성 재료의 제2 조성물(예를 들어, 코어 물질과 상이한 단일 섬유 형성 재료, 또는 코어의 섬유 형성 재료의 제1 블렌드와 상이한 섬유 형성 재료의 제2 블렌드)을 갖는 외피를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 해도형 이성분 섬유는 일반적으로 섬유 형성 재료의 제1 조성물을 갖는 제1 연속상, "바다" 영역 및 제1 조성물과 상이한 섬유 형성 재료의 제2 조성물이 그 안에 분산된 이산된 "섬" 영역을 포함한다. 사이드-바이-사이드형 이성분 섬유는 일반적으로 섬유 길이를 런닝(running)하고 제1 조성물과 상이한 섬유 형성 재료의 제2 조성물을 포함하는 적어도 제2 영역에 인접한 섬유 형성 재료의 제1 조성물을 포함하는 제1 영역을 포함한다.
섬유 형상은 특별히 제한되지 않으며, 원형, 타원형(리본형으로도 언급됨), 삼각형(델타로도 언급됨), 삼각단면 및/또는 다른 멀티-로발(multi-lobal) 형상을 포함하지만 이에 제한되지 않는 횡단면 형상을 가질 수 있다(도 1). 섬유 형상은 완전하게 기하학적일 필요는 없음을 이해할 것이다. 예를 들어, 둥근 횡단면 형상을 갖는 섬유는 횡단면적으로서 완전한 원을 가질 필요가 없고, 삼각형 횡단면 형상을 갖는 섬유는 일반적으로 둥근 코너를 가짐을 이해하게 될 것이다.
섬유 직경은 가장 긴 횡단면 축에 따른 섬유의 횡단면 직경을 칭하는 것으로 이해할 것이다. 섬유가 특별한 직경을 갖는 (또는 갖지 않는) 것으로서 기재되는 경우, 달리 명시되지 않는 한, 명시된 직경은 참조된 특정 섬유 유형에 대한 평균 직경인데, 즉 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료로부터 제조된 복수의 섬유는 복수의 섬유에 대한 산술 평균 섬유 직경을 갖는 것으로 하고자 한다. 전형적으로 "직경"을 갖는 것으로 고려되지 않는 형상, 예를 들어, 삼각형 또는 멀티-로발 형상의 경우, 직경은 섬유 형상을 둘러싸는 원의 직경을 지칭한다(도 1).
본 개시내용의 섬유는 약 10 미크론 내지 300 미크론의 범위, 예를 들어, 적어도 10 미크론, 적어도 15 미크론, 적어도 20 미크론, 적어도 25 미크론, 적어도 50 미크론, 적어도 100 미크론, 또는 적어도 125 미크론 및 약 300 미크론 이하, 약 275 미크론 이하, 약 250 미크론 이하, 약 225 미크론 이하, 약 200 미크론 이하, 약 100 미크론 이하, 약 50 미크론 이하, 약 45 미크론 이하, 약 40 미크론 이하, 또는 약 35 미크론 이하, 예를 들어, 약 10 미크론 내지 약 300 미크론, 약 50 미크론 내지 약 300 미크론, 약 100 미크론 내지 약 300 미크론, 약 10 미크론 내지 약 50 미크론, 약 10 미크론 내지 약 45 미크론, 또는 약 10 미크론 내지 약 40 미크론 범위인 직경을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 100 미크론 초과 내지 약 300 미크론의 직경을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 셀룰로오스를 포함하고, 약 10 미크론 내지 약 50 미크론, 약 10 미크론 내지 약 30 미크론, 약 10 미크론 내지 약 25 미크론, 약 10 미크론 내지 약 20 미크론, 또는 약 10 미크론 내지 약 15 미크론의 범위의 직경을 갖는다. 실시양태에서, 섬유는 수용성 섬유 형성 재료를 포함하며, 직경이 약 50 미크론 내지 약 300 미크론, 약 100 미크론 내지 약 300 미크론, 약 150 미크론 내지 약 300 미크론, 또는 약 200 미크론 내지 약 300 미크론이다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직 웹을 제조하는데 사용되는 복수의 수용성 섬유의 직경은 실질적으로 균일한 직경을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 섬유 직경은 섬유 사이의 직경의 편차가 10% 미만, 예를 들어 8% 이하, 5% 이하, 2% 이하, 또는 1% 이하인 경우 "실질적으로 균일하다". 실질적으로 균일한 직경을 갖는 섬유는 습식 냉각 겔 방사 공정 또는 열가소성 섬유 방사 공정에 의해 제조될 수 있다. 또한, 섬유 유형의 블렌드가 사용되는 경우, 섬유 블렌드의 평균 직경은 개별 섬유 유형의 가중 평균(weighted average)을 사용하여 결정될 수 있다.
본 개시내용의 섬유는 임의의 길이일 수 있다. 실시양태에서, 섬유의 길이는 약 20 mm 내지 약 100 mm, 약 20 내지 약 90, 약 30 mm 내지 약 80 mm, 약 10 mm 내지 약 60mm, 또는 약 30 mm 내지 약 60 mm, 예를 들어, 적어도 약 30 mm, 적어도 약 35 mm, 적어도 약 40 mm, 적어도 약 45 mm, 또는 적어도 약 50 mm, 및 약 100 mm 이하, 약 95 mm 이하, 약 90 mm 이하, 약 80 mm 이하, 약 70 mm 이하, 또는 약 60 mm 이하의 범위일 수 있다. 실시양태에서, 섬유의 길이는 약 30 mm 미만 또는 약 0.25 mm 내지 약 30mm 미만의 범위, 예를 들어, 적어도 약 0.25 mm, 적어도 약 0.5 mm, 적어도 약 0.75 mm, 적어도 약 1 mm, 적어도 약 2.5 mm, 적어도 약 5 mm, 적어도 약 7.5 mm, 또는 적어도 약 10 mm 및 약 29 mm 이하, 약 28 mm 이하, 약 27 mm 이하, 약 26 mm 이하, 약 25 mm 이하, 약 20 mm 이하, 또는 약 15 mm 이하일 수 있다. 섬유는 압출된 중합체 혼합물을 절단 및/또는 크림핑(crimping)함으로써 임의의 길이로 제조할 수 있다. 실시양태에서, 섬유는, 예를 들어, 연속상 필라멘트가 제조되어 직접 웹 형태로 제공되는, 스펀 본딩, 용융 취입, 전기-방사 및 회전 방사와 같은 공정에 의해 제조되는, 연속상 필라멘트일 수 있다. 또한, 섬유 유형의 블렌드가 사용되는 경우, 섬유의 평균 길이는 개별 섬유 유형의 가중 평균을 사용하여 결정할 수 있다.
본 개시내용의 섬유는 임의의 길이 대 직경(L/D) 비율을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유의 길이 대 직경 비율은 약 2 초과, 약 3 초과, 약 4 초과, 약 6 초과, 약 10 초과, 약 50 초과, 약 60 초과, 약 100 초과, 약 200 초과, 약 300 초과, 약 400 초과 또는 약 1000 초과일 수 있다. 유리하게는, 부직 웹의 촉감은 섬유의 L/D 비율 및 부직포 조성물 내의 다양한 L/D 비율을 갖는 섬유의 각각의 양을 사용하여 제어될 수 있다. 일반적으로, 섬유의 L/D가 감소함에 따라 강성도(stiffness)와 굽힘 저항성이 증가하여 더 거친 감촉(hand feel)을 제공한다. 본 개시내용의 섬유는 일반적으로 섬유가 약 0.5 내지 약 15, 또는 약 0.5 내지 약 25, 또는 약 1 내지 약 5의 범위의 낮은 L/D 비율을 가질 경우, 이를 포함하는 부직 웹에 거친 느낌을 부여한다. 그러한 낮은 L/D 섬유는 부직 웹에서 섬유의 총 중량을 기준으로 약 0 내지 약 50 중량%의 범위, 예를 들어, 약 0.5 중량% 내지 약 25 중량%, 또는 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위의 양으로 부직 웹에 제공될 수 있다. 부직 웹에서 낮은 L/D 섬유의 양을 알 수 없는 경우, 부직 웹의 현미경사진을 육안으로 검사하여 양을 추정할 수 있다. 도 6에 나타낸 바와 같이, 전체 섬유 집단을 기준으로 눈에 띄게 더 큰 직경 및 더 짧은 절단률(cut rate)을 갖는 섬유 집단이 관찰될 수 있다. 도 6A는 L/D 섬유가 0%이고 부드러움 등급이 1인 부직 웹의 현미경사진인 반면, 도 6B는 낮은 L/D 섬유가 25%이고 부드러움 등급이 5인 부직 웹의 현미경 사진이다.
본 개시내용의 섬유는 임의의 강인성(tenacity)을 가질 수 있다. 섬유의 강인성은 섬유의 거칠기와 관련이 있다. 일반적으로, 섬유의 강인성이 감소함에 따라 섬유의 거칠기가 증가한다. 본 개시내용의 섬유는 약 1 내지 약 100 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 75 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 50 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 45 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 40 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 35 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 30 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 25 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 20 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 15 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 10 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 5 cN/dtex, 또는 약 3 내지 약 8 cN/dtex, 또는 약 4 내지 약 8 cN/dtex, 또는 약 6 내지 약 8 cN/dtex, 또는 약 4 내지 약 7 cN/dtex, 또는 약 10 내지 약 20, 또는 약 10 내지 약 18, 또는 약 10 내지 약 16, 또는 약 1 cN/dtex, 약 2 cN/dtex, 약 3 cN/dtex, 약 4 cN/dtex, 약 5 cN/dtex, 약 6 cN/dtex, 약 7 cN/dtex, 약 8 cN/dtex, 약 9 cN/dtex, 약 10 cN/dtex, 약 11 cN/dtex, 약 12 cN/dtex, 약 13 cN/dtex, 약 14 cN/dtex, 또는 약 15 cN/dtex 범위의 강성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 3 cN/dtex 내지 약 10 cN/dtex의 강인성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 7 cN/dtex 내지 약 10 cN/dtex의 강인성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 4 cN/dtex 내지 약 8 cN/dtex의 강인성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 6 cN/dtex 내지 약 8 cN/dtex의 강인성을 가질 수 있다.
본 개시내용의 섬유는 임의의 섬도(fineness)를 가질 수 있다. 섬유의 섬도는 얼마나 많은 섬유가 주어진 두께의 얀(yarn)의 횡단면에 존재하는지와 상관관계가 있다. 섬유 섬도는 섬유 질량 대 길이의 비율이다. 섬유 섬도의 주요 물리적 단위는 1 tex이고, 이는 1 g 섬유 중량 1000 m와 같다. 통상적으로, 단위 dtex가 사용되며, 섬유 10,000 m당 1 g을 나타낸다. 섬유의 섬도는 부직 웹의 적합한 강성도/촉감, 뒤틀림 강성(torsional rigidity), 빛에 의한 반사 및 상호작용, 염료 및/또는 다른 작용제/첨가제의 흡수, 제조 공정시 섬유 방사의 용이성, 및 완성된 물품의 균일성을 갖는 부직 웹을 제공하도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 섬유의 섬도가 증가하면, 이로부터 생성된 부직포는 더 높은 균일성, 개선된 인장강도, 확장성 및 광채를 나타낸다. 추가적으로, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 더 미세한 섬유가 밀도를 근거로 하는 더 큰 섬유에 비해 더 느린 용해를 유도할 것이라 여겨진다. 또한, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 섬유 블렌드가 사용되면, 섬유의 평균 섬도는 개별 섬유 성분의 가중 평균을 사용하여 결정할 수 있다. 섬유는 매우 미세함 (dtex ≤ 1.22), 미세함 (1.22≤ dtex ≤ 1.54), 중간 (1.54≤ dtex ≤ 1.93), 다소 거침 (1.93≤ dtex ≤ 2.32), 및 거침 (dtex ≥2.32)으로서 특성화될 수 있다. 본 개시내용의 부직 웹은 매우 미세, 미세, 중간, 다소 거침 또는 이들의 조합인 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 1 dtex 내지 약 10 dtex, 약 1 dtex 내지 약 7 dtex, 약 1 dtex 내지 약 5 dtex, 약 1 dtex 내지 약 3 dtex, 또는 약 1.7 dtex 내지 약 2.2 dtex 범위인 섬도를 갖는다. 실시양태에서, 섬유는 약 1.7 dtex의 섬도를 갖는다. 실시양태에서, 섬유는 약 2.2 dtex의 섬도를 갖는다.
습식 냉각 겔 방사
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 습식 냉각 겔 방사 공정, 습식 냉각 겔 방사 공정에 따라 형성되며, 상기 습식 냉각 겔 방사 공정은 하기의 단계를 포함한다:
(a) 섬유 형성 재료(중합체)를 용액에 용해시켜 중합체 혼합물을 형성하고, 중합체 혼합물은 선택적으로 보조제를 포함하는 단계;
(b) 방사구 노즐을 통해 중합체 혼합물을 고형화 조(solidification bath)로 압출시켜 압출된 중합체 혼합물을 형성하는 단계;
(c) 용매 교환 조(solvent exchange bath)를 통해 압출된 중합체 혼합물을 통과시키는 단계;
(d) 선택적으로, 압출된 중합체 혼합물을 습식 인발(wet drawing)시키는 단계; 및
(e) 압출된 중합체 혼합물을 가공(finishing)하여 섬유를 제공하는 단계.
필름 형성 중합체가 용해되는 용매는 적합하게는 중합체가 가용성인 임의의 용매일 수 있다. 실시양태에서, 중합체가 용해되는 용매는 극성 비양성자성 용매를 포함한다. 실시양태에서, 중합체가 용해되는 용매는 디메틸 술폭시드(DMSO)를 포함한다.
일반적으로, 고형화 조는 압출된 중합체 혼합물을 겔화시키기 위한 냉각 용매를 포함한다. 고형화 조는 일반적으로 압출된 중합체 혼합물의 고형화를 용이하게 하는 임의의 온도일 수 있다. 고형화 조는 중합체가 가용성인 용매 및 중합체가 비가용성인 용매의 혼합물을 포함할 수 있다. 중합체가 비가용성인 용매는 일반적으로 1차 용매로, 이때 중합체가 비가용성인 용매는 혼합물의 50% 초과를 구성한다.
고형화 조를 통해 통과시킨 후, 압출된 중합체 혼합물 겔은 하나 이상의 용매 치환조(replacement bath)를 통해 통과시킬 수 있다. 용매 치환조는 중합체가 가용성인 용매를 중합체가 비가용성인 용매로 치환시켜 압출된 중합체 혼합물을 추가로 고형화시키고, 중합체가 가용성인 용매를 보다 용이하게 증발되는 용매로 치환시킴으로써, 건조 시간을 감소시키기 위해 제공된다. 용매 치환조는 중합체가 용해되지 않는 용매에 중합체가 용해되는 용매의 구배를 갖는 일련의 용매 치환조, 중합체가 용해되지 않는 용매만을 갖는 일련의 용매 치환조, 또는 중합체가 용해되지 않는 용매만을 갖는 단일 용매 치환조를 포함할 수 있다.
가공된 섬유는 종종 스테이플 섬유, 숏컷(shortcut) 섬유 또는 펄프로서 언급된다. 실시양태에서, 가공은 압출된 중합체 혼합물을 건조시키는 것을 포함한다. 실시양태에서, 가공은 개별 섬유를 형성하기 위한 압출된 중합체 혼합물의 절단 또는 크림핑을 포함한다. 압출된 중합체 혼합물의 습식 인발은 압출된 중합체 혼합물에 실질적으로 균일한 직경을 제공함으로써, 섬유가 그로부터 절단된다. 인발은 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 압출과는 완전히 다르다. 특히 압출은 방사구 헤드를 통해 수지 혼합물을 강제구동(forcing)하여 섬유를 제조하는 작용을 지칭하는 반면, 인발은 증가된 섬유 강도 및 강인성을 위해 중합체 사슬 배향 및 결정화도를 촉진하기 위해 섬유를 기계 방향으로 기계적으로 당김을 지칭한다.
섬유가 습식 냉각 겔 방사 공정으로부터 제조되는 실시양태에서, 섬유 형성 중합체는 일반적으로 임의의 섬유 형성 중합체 또는 이의 블렌드, 예를 들어, 본 명세서에서 일반적으로 기재된 바와 같은, 둘 이상의 상이한 중합체일 수 있다. 전술한 실시양태의 개선에 있어서, 중합체(들)는, 예를 들어, 10 내지 10,000,000의 범위, 예를 들어, 적어도 10, 적어도 20, 적어도 50, 적어도 100, 적어도 200, 적어도 300, 적어도 400, 적어도 500, 적어도 750, 또는 적어도 1000 및 10,000,000 이하, 5,000,000 이하, 2,500,00 이하, 1,000,000 이하, 900,000 이하, 750,000 이하, 500,000 이하, 250,000 이하, 100,000 이하, 90,000 이하, 75,000 이하, 50,000 이하, 25,000 이하, 12,000 이하, 10,000 이하, 5,000 이하, 또는 2,500 이하, 예를 들어, 1000 내지 약 50,000, 1000 내지 약 25,000, 1000 내지 약 12,000, 1000 내지 약 5,000, 1000 내지 약 2,500, 약 50 내지 약 12,000, 약 50 내지 약 10,000, 약 50 내지 약 5,000, 약 50 내지 약 2,500, 약 50 내지 약 1000, 약 50 내지 약 900, 약 100 내지 약 800, 약 150 내지 약 700, 약 200 내지 약 600, 또는 약 250 내지 약 500의 범위의 임의의 중합도(DP)를 가질 수 있다. 실시양태에서, DP는 적어도 1,000이다. 실시양태에서, 섬유 형성 중합체는 1000 내지 약 50,000, 1000 내지 약 25,000, 1000 내지 약 12,000, 1000 내지 약 5,000, 1000 내지 약 2,500, 약 50 내지 약 12,000, 약 50 내지 약 10,000, 약 50 내지 약 5,000, 약 50 내지 약 2,500, 50 내지 약 1000, 약 50 내지 약 900, 약 100 내지 약 800, 약 150 내지 약 700, 약 200 내지 약 600, 또는 약 250 내지 약 500의 범위의 중합도(DP)를 갖는 폴리비닐 알코올 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 섬유 형성 중합체는 1000 내지 약 50,000, 1000 내지 약 25,000, 1000 내지 약 12,000, 1000 내지 약 5,000, 또는 1000 내지 약 2,500의 범위의 DP를 갖는 폴리비닐 알코올 중합체를 포함한다.
습식 냉각 겔 방사 공정은 유리하게는 수용성 중합체의 블렌드를 포함하는 섬유 제공, 섬유 직경에 대한 조절 제공, 비교적 큰 직경의 섬유 제공, 섬유 길이에 대한 조절 제공, 섬유의 강인성에 대한 조절 제공, 고강인성 섬유 제공, 큰 중합도를 갖는 중합체로부터의 섬유 제공 및/또는 자체-지지 부직 웹을 제공하기 위해 사용될 수 있는 섬유 제공과 같은 하나 이상의 이점을 제공한다. 스펀 본드, 용융 취입, 전기-방사 및 회전 방사와 같은 연속 공정은 일반적으로 수용성 중합체의 블렌딩(예를 들어, 다양한 중합체의 용융 지수에 매칭의 어려움으로 인해), 큰 직경(예를 들어, 50 미크론 초과)의 섬유 형성, 섬유 길이 조절, 고강인성 섬유의 제공 또는 중합도가 높은 중합체의 사용을 허용하지 않는다. 또한, 습식 냉각 겔 방사 공정은 유리하게는 단지 용융 가공 가능한 중합체로 제한되지 않으며, 따라서, 매우 높은 분자량, 고 융점, 저 용융유량 지수 또는 이들의 조합을 갖고, 열 압출 공정에 의해 제조되는 섬유에 비해 더 강한 물리적 특성 및 상이한 화학적 관능성을 갖는 섬유를 제공하는 섬유 형성 재료로부터 제조된 섬유에 접근할 수 있다.
스테이플 섬유 및 연속 섬유를 제조하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있다. 스테이플 섬유 또는 연속 섬유가 카딩되면 부직 웹이 본딩된다. 스테이플 섬유를 본딩하는 방법은 당업계에 잘 알려져 있으며, 공기 본딩(열), 캘린더 본딩(압력을 이용한 열), 및 화학적 본딩을 통한 본딩을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 부직 웹은 열적으로 또는 화학적으로 본딩될 수 있다. 부직 웹은 일반적으로 다양한 기공 크기, 모폴로지 및 웹 이질성을 갖는 다공성일 수 있다. 섬유 물리적 특성과 본딩 유형은 생성된 부직 웹의 다공성에 영향을 미칠 수 있다. 캘린더 본딩은 열 및 압력을 적용시킴으로써 달성되고, 전형적으로 카딩 공정에 의해 제조된 기공 크기, 형상 및 배열을 유지한다. 캘린더 본딩을 위한 조건은 당업자에 의해 쉽게 결정될 수 있다. 일반적으로, 적용되는 열 및/또는 압력이 너무 낮으면, 섬유는 프리-스탠딩(free-standing) 웹을 형성하기에 충분히 본딩되지 못할 것이고, 열 및/또는 압력이 너무 높으면, 섬유는 함께 용융되기 시작할 것이다. 섬유 화학은 캘린더 본딩을 위한 열 및/또는 압력의 상한 및 하한을 제시한다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 235℃ 초과의 온도에서, 폴리비닐 알코올 기반 섬유는 분해되는 것으로 여겨진다. 섬유의 캘린더 본딩을 위한 엠보스 가공 방법이 알려져 있다. 엠보싱은 한면 엠보싱 또는 양면 엠보싱일 수 있다. 전형적으로, 수용성 섬유의 엠보싱은 규칙적인 원형 어레이(ordered circular array)로 이루어진 단일 엠보싱 롤 및 평평한 면이 있는 강철 롤을 사용하는 한면 엠보싱을 포함한다. 엠보싱이 증가되면 (예를 들어, 표면 특징이 웹에 부여될 때), 웹의 표면적은 증가된다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 웹의 표면적이 증가함에 따라, 웹의 용해도가 증가된다. 따라서, 부직 웹의 용해도 특성은 엠보싱을 통해 표면적을 변화시킴으로써 유리하게 조절할 수 있다.
캘린더 본딩과 대조적으로, 화학적 본딩은 섬유의 제조로부터 남게 되는 폐 중합체의 바인더 용액을 사용하여 카딩된 섬유를 압력 하에 코팅하며, 이는 카딩된 기공에 비해 더 작고 덜 정렬된 기공을 생성할 수 있다. 용매는 결합제를 용해시키는 임의의 용매일 수 있다. 화학적 본딩 용액의 용매는 일부 실시양태에서 물이다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 화학적 본딩에 사용되는 중합체 용액이 충분히 농축되고/되거나 충분한 압력이 가해지면 비다공성 수분산성 부직 웹이 형성될 수 있는 것으로 여겨진다. 화학적 본딩에 사용되는 용매는 웹에서 기존 섬유의 부분 가용화를 유도하여 섬유를 함께 접합(weld)하고 본딩한다. 용액에 제공된 폴리비닐 알코올 결합제는 용접 공정을 지원하여 기계적으로 보다 견고한 웹을 제공한다. 중합체 용액의 온도는 특별히 제한되지 않으며, 상온(약 23℃)에서 제공될 수 있다.
일부 실시양태에서, 섬유의 제2 층은 부직 웹을 본딩하기 위해 사용될 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용융 취입 공정에 의해 제조된 섬유, 예를 들어 수용성 섬유가 인라인 공정을 사용하여 부직 웹을 본딩하는 데 사용될 수 있는 것으로 여겨진다. 특히, 부직 웹은 용융 취입 공정 스테이션 아래로 통과될 수 있어, 용융 취입 섬유는 용융 압출 후에 증착되고, 용융 취입 섬유가 냉각되고 응고됨에 따라, 이들은 서로 본딩하고 이들이 증착되는 부직 웹에 결합한다. 용융 취입 섬유는 마이크로- 내지 나노 규모의 길이일 수 있고, 용융 취입된 섬유가 최종 부직 웹 내의 섬유의 총 중량을 기준으로 약 15%, 약 12%, 약 10%, 약 8%, 약 6%, 또는 약 5%를 구성하도록 부직 웹 상에 제공될 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 약 5% 내지 약 15%의 용융 취입 섬유를 포함하면 부직 웹의 용해도 특성을 실질적으로 변화시키지 않으면서 부직 웹의 기계적 완전성을 증가시킬 수 있는 것으로 여겨진다. 일반적으로, 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료가 용융 취입 섬유를 제조하기 위해 사용되는 경우, 폴리비닐 알코올 중합체는 저점도 및 고 용융 유동 지수를 요구하는 용융 취입 공정으로서 단독중합체 또는 공중합체가 될 것이다.
기공 크기는 브루나우어-에멧-텔러 이론(BET: Brunauer-Emmett-Teller theory), X-선 소각 산란(SAXS: small angle X-ray scattering) 및 분자 흡착을 포함하지만 이에 제한되지 않는 고배율 및 정렬된 표면 분석 기술을 사용하여 결정할 수 있다.
일반적으로, 본 개시내용의 섬유는 당업계에 알려진 임의의 섬유 공정에 의해 형성될 수 있고, 이어서 가수분해에 의해 후처리된다.
본 개시내용은 본원에 기재된 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체와 같은 가수분해성 중합체를 포함하는 섬유를 처리하는 방법을 제공한다. 실시양태에서, 상기 방법은 100% 미만의 가수분해도를 갖는 그러한 중합체 및 가수분해제 용액을 포함하는 섬유를 혼합하여 섬유의 적어도 일부의 가수분해도를 증가시키는 단계를 포함한다. 가수분해제 용액은 가수분해제 및 용매를 포함할 수 있다. 가수분해제 용액과 혼합한 후 섬유의 가수분해도는 본원에 개시된 적정 방법 또는 감쇠된 전반사-푸리에-변환 적외선(ATR-FTIR: Attenuated Total Reflection-Fourier-Transform Infrared) 분광법에 따라 결정될 수 있다. 적정 방법은 섬유의 평균 가수분해도를 결정한다. 섬유의 횡단면에 걸쳐 일정한 가수분해도를 특징으로 하는 섬유의 경우, 일정한 가수분해도는 섬유에 대한 평균 가수분해도이다. 코어-외피형 분포 또는 가수분해도의 구배 분포를 갖는 섬유의 횡단면을 특징으로 하는 섬유의 경우, 적정 시험은 섬유의 모든 섹션에 걸쳐 평균 가수분해를 제공한다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 섬유의 적어도 일부는 섬유의 임의의 부분(예를 들어, 외부, 외피 부분, 내부)이 혼합 후 증가된 가수분해도를 갖는 경우, 출발 섬유의 가수분해도에 비해 증가된 가수분해도를 갖는다. 섬유의 임의의 부분에 대한 가수분해도의 증가는 적정 방법에 의해 결정된 바와 같은 섬유의 평균 가수분해도의 증가를 초래할 것이라는 것이 이해될 것이다. 따라서, 적정 방법에 의해 결정된 바와 같이 섬유의 평균 가수분해도가 섬유를 가수분해제 용액과 혼합한 후, 혼합 전의 섬유의 평균 가수분해도에 비해 더 큰 경우, 섬유 내의 중합체의 적어도 일부의 가수분해도가 증가할 것임을 이해할 것이다. ATR-FTIR의 기술은 카르보닐 기와 같은 화학 기에 상응하는 신호를 기반으로 샘플 표면의 가수분해도에서 정확한 측정을 제공한다.
일반적으로, 혼합은 섬유를 가수분해제 용액에 침지시키는 것을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 혼합은 섬유와 가수분해제 용액의 혼합물을 교반하는 것을 포함할 수 있다.
실시양태에서, 상기 방법은 소정의 가수분해도 및/또는 소정의 가수분해도 증가를 섬유에 제공하기에 충분한 조건 하에 가수분해제 용액과 섬유를 혼합하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 처리된 섬유의 가수분해도 및/또는 처리된 섬유의 가수분해도의 증가는 반응 조건을 변화시킴으로써 설계 및 제어될 수 있다. 소정의 가수분해도 및/또는 가수분해도의 증가를 제공하기 위해 변형될 수 있는 반응 조건은 가수분해제의 선택, 가수분해제 용액 내의 가수분해제의 농도의 선택, 반응(혼합) 시간, 반응(혼합) 온도, 가수분해제 용액에 대한 용매의 선택, 및 활성화제의 선택적 포함을 포함한다.
일반적으로, 반응 시간이 증가함에 따라, 가수분해도가 증가할 것이다. 따라서, 반응 시간은 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들어, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올 모이어티를 갖는 공중합체 (또는 개질된 공중합체)의 원하는 가수분해도 증가를 제공하도록 선택될 수 있다. 반응 시간은 약 1분 내지 약 48시간, 예를 들어, 약 1분 내지 약 10분 (예를 들어, 1분, 2분, 5분, 또는 10분), 약 2분 내지 약 36시간, 약 2분 내지 약 24시간, 약 2분 내지 약 12시간, 약 2분 내지 약 6시간, 약 2분 내지 약 4시간, 약 2분 내지 약 2시간, 약 2분 내지 약 1시간, 약 5분 내지 약 1시간, 약 5분 내지 약 2시간, 약 5분 내지 약 5시간, 약 5분 내지 약 10시간, 약 5분 내지 약 12시간, 약 5분 내지 약 24시간, 약 10분 내지 약 24시간, 약 15분 내지 약 24시간, 약 30분 내지 약 24시간, 약 1시간 내지 약 24시간, 약 2시간 내지 약 24시간, 약 3시간 내지 약 24시간, 약 4시간 내지 약 24시간, 약 5시간 내지 약 24시간, 약 6시간 내지 약 24시간, 약 8시간 내지 약 24시간, 약 10시간 내지 약 24시간, 약 12시간 내지 약 24시간, 약 12시간 내지 약 18시간, 약 14시간 내지 약 20시간, 또는 약 16시간 내지 약 24시간일 수 있다. 실시양태에서, 혼합은 약 2분 내지 약 48시간 동안일 수 있다. 실시양태에서, 혼합은 약 12 내지 약 36시간 동안일 수 있다. 실시양태에서, 혼합은 약 18 내지 약 28시간 동안일 수 있다.
일반적으로, 반응의 온도가 증가함에 따라, 가수분해 속도가 증가할 것이다. 따라서, 반응의 온도는 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들어, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올 모이어티를 갖는 공중합체 (또는 개질된 공중합체)의 원하는 가수분해도의 증가를 제공하기 위해 반응 시간과 조합하여 선택될 수 있다. 반응의 온도는 가열 조건 하에 섬유가 용해 또는 분해되지 않고 용매가 액체로 남아있는 한 특별히 제한되지 않는다. 반응 온도는 약 10℃ 내지 약 200℃, 약 10℃ 내지 약 190℃, 약 10℃ 내지 약 180℃, 약 10℃ 내지 약 170℃, 약 10℃ 내지 약 160℃, 약 10℃ 내지 약 150℃, 약 10℃ 내지 약 140℃, 약 10℃ 내지 약 130℃, 약 10℃ 내지 약 120℃, 약 10℃ 내지 약 110℃, 약 10℃ 내지 약 100℃, 약 10℃ 내지 약 90℃, 약 10℃ 내지 약 80℃, 약 10℃ 내지 약 70℃, 약 10℃ 내지 약 60℃, 약 10℃ 내지 약 50℃, 약 10℃ 내지 약 40℃, 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 20℃ 내지 약 100℃, 약 20℃ 내지 약 90℃, 약 20℃ 내지 약 80℃, 약 30℃ 내지 약 100℃, 약 30℃ 내지 약 90℃, 약 30℃ 내지 약 80℃, 약 30℃ 내지 약 70℃, 약 30℃ 내지 약 60℃, 또는 약 30℃ 내지 약 50℃일 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 극성이 증가함에 따라 더 높은 온도에서 섬유가 팽윤, 겔화 및/또는 용해되기 시작할 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 반응의 온도는 섬유가 불용성을 유지하고 분해되지 않도록 용매와 조합하여 선택될 수 있다. 실시양태에서, 상기 방법은 섬유와 가수분해제 용액의 혼합물을 가열하는 단계를 추가로 포함한다.
가수분해제의 선택은 가수분해 반응의 속도에 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 가수분해제는 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들어, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올 모이어티를 갖는 공중합체 (또는 개질된 공중합체)의 원하는 가수분해도 증가를 제공하기 위해 반응 시간 및 온도와 조합하여 선택될 수 있다. 가수분해가 에스테르 또는 아미드의 산 또는 염기 촉매된 에스테르교환에 의해 발생하는 실시양태에서, 반응 속도는 가수분해제의 친핵성 강도 및 보조 인자로서 가수분해제 용액의 용매에서 가수분해제의 용해도에 기반하여 변형될 수 있다. 작용기의 -OH 모이어티로의 환원에 의해 가수분해가 발생하는 실시양태에서, 반응 속도는 가수분해제의 환원 강도 및 보조 인자로서 가수분해제 용액의 용매에서 가수분해제의 용해도에 기반하여 변형될 수 있다.
가수분해제는 중합체 골격 상의 작용기를 -OH 모이어티로 가수분해하거나 환원시킬 수 있고/있거나 이를 촉매할 수 있는 임의의 제제일 수 있다. 가수분해제의 비제한적인 예는 금속 수산화물, 금속 수소화물, 아황산염, 이산화황, 디티오네이트, 티오설페이트, 히드라진, 옥살산, 포름산, 아스코르브산, 디티오트레이톨, 아인산염, 하이포아인산염, 아인산, 황산, 술폰산, 염산, 수산화암모늄, 물 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 실시양태에서, 가수분해제는 금속 수산화물, 금속 수소화물, 아황산염, 이산화황, 디티오네이트, 티오설페이트, 히드라진, 옥살산, 포름산, 아스코르브산, 디티오트레이톨, 아인산염, 하이포아인산염, 아인산, 황산, 술폰산, 염산, 수산화암모늄, 물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 가수분해제는 금속 수산화물, 금속 수소화물, 아황산염, 이산화황, 디티오네이트, 티오설페이트, 히드라진, 옥살산, 포름산, 아스코르브산, 디티오트레이톨, 아인산염, 하이포아인산염, 아인산, 황산, 술폰산, 염산, 수산화암모늄, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 가수분해제는 금속 수산화물, 금속 수소화물, 아황산염, 이산화황, 디티오네이트, 티오설페이트, 히드라진, 옥살산, 포름산, 아스코르브산, 디티오트레이톨, 아인산염, 하이포아인산염, 아인산, 수산화암모늄, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 가수분해제는 금속 수산화물, 수산화암모늄, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 가수분해제는 금속 수산화물을 포함한다. 실시양태에서, 금속 수산화물 가수분해제는 알칼리 금속 수산화물, 알칼리 토금속 수산화물, 주족 금속 수산화물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 금속 수산화물 가수분해제는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화칼슘, 수산화바륨, 수산화트리알킬주석 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 금속 수산화물 가수분해제는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 금속 수산화물 가수분해제는 수산화나트륨을 포함한다.
일반적으로, 가수분해제 용액 중 가수분해제의 농도가 증가함에 따라, 반응 속도가 증가할 것이다. 따라서, 가수분해제의 농도는 반응 시간, 반응 온도, 및 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들어, 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체의 가수분해도의 원하는 증가를 제공하기 위해 가수분해제의 선택과 조합하여 선택될 것이다. 일반적으로, 가수분해제 용액 중 가수분해제의 농도는 임의의 농도일 수 있다. 전형적으로, 농도는 제공된 모든 가수분해제가 용액에 있도록 선택될 것이다. 실시양태에서, 가수분해제는 용매의 중량을 기준으로 약 0.2% 내지 약 75% (w/w), 예를 들어, 약 0.2% 내지 약 75%, 약 0.2% 내지 약 50%, 약 0.2% 내지 약 25%, 약 0.5% 내지 약 20%, 약 1% 내지 약 18%, 약 2% 내지 약 16%, 약 5% 내지 약 15%, 약 8% 내지 약 12%, 또는 약 10%의 양으로 제공될 수 있다. 실시양태에서, 가수분해제는 용매의 중량을 기준으로 약 0.2% 내지 약 25% (w/w)의 양으로 제공된다. 실시양태에서, 가수분해제는 용매의 중량을 기준으로 약 2% 내지 약 25% (w/w)의 양으로 제공된다. 실시양태에서, 가수분해제는 용매의 중량을 기준으로 약 5% 내지 약 15% (w/w)의 양으로 제공된다.
가수분해제 용액의 용매는 일반적으로 가수분해제가 가용성이고 처리될 섬유가 섬유와 용매의 접촉 기간 동안 처리가 발생하는 온도에서 불용성인 임의의 용매일 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 처리 전에 용매에 불용성이다. 실시양태에서, 섬유는 처리 동안 용매에 불용성이다. 실시양태에서, 섬유는 처리 후 용매에 불용성이다. 일반적으로, 용매는 반응 시간, 반응 온도, 가수분해제의 선택 및 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들어, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올의 공중합체의 가수분해도의 원하는 증가를 제공하기 위해 그의 농도와 조합하여 선택될 수 있다. 용매의 극성이 증가함에 따라, 섬유의 중합체 매트릭스 내로의 용매의 확산이 일반적으로 증가하고, 그 결과 가수분해제의 중합체 매트릭스 내로의 확산이 증가한다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 극성이 증가함에 따라, 섬유의 내부/코어 섹션의 가수분해도가 증가할 수 있고, 가수분해도가 섬유의 횡단면에 걸쳐 증가될 수 있다고 여겨진다. 또한, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 극성이 감소함에 따라, 섬유의 중합체 매트릭스 내로의 용매의 확산은 일반적으로 감소하여, 가수분해도는 섬유의 표면/외부/외피/쉘의 일부에서 중합체에서만 증가될 수 있다. 섬유의 표면/외부/외피/쉘의 일부에서 섬유의 중합체의 가수분해는 또한 섬유의 횡단면에 걸쳐 가수분해도의 평균 증가를 초래한다. 또한, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 조합은 처리된 섬유의 중합체의 가수분해도의 확산 제어된 방사상 구배를 제공하기 위해 사용될 수 있다.
실시양태에서, 가수분해제 용액용 용매는 한센 용해도 파라미터(HSP: Hansen Solubility Parameter)로 특성화될 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 세 가지 HSP 값, 분산, 몰 부피 및 수소 결합이 혼화성, 따라서 특정 용매에 의한 폴리비닐 알코올의 용매화 또는 팽윤의 지표인 것으로 여겨지며, 또한 수소 결합이 이러한 예상되는 거동의 가장 큰 예측 인자로 여겨지며, 모든 파라미터의 합인, Htotal도 예측 가능하다. 일반적으로, 용매의 HSP 값이 폴리비닐 알코올의 HSP 값보다 작은 경우, 용매와 폴리비닐 알코올 간에 HSP 값이 더 유사하지 않을수록, 용매의 폴리비닐 알코올 내로의 확산성이 더 낮아진다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 Htotal 값이 폴리비닐 알코올의 Htotal 값보다 약 4 내지 약 15 단위 더 낮은 경우, 용매 흡수 속도 및 용매의 폴리비닐 알코올 내로의 확산성은 용매 흡수의 구배 및 따라서 가수분해제 흡수가 발생하도록 하여 내부 코어 영역에 비해 표면 영역에서 가수분해도가 더 높은 횡단면에 걸쳐 섬유의 가수분해도의 구배를 제공하는 것으로 여겨진다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 Htotal 값이 폴리비닐 알코올의 Htotal 값보다 약 4 내지 약 15 단위 더 높은 경우, 용매 흡수율 및 용매의 폴리비닐 알코올 내로의 확산성은 용매 흡수 및 따라서 가수분해제 흡수가 빠르게 발생하도록 하여 폴리비닐 알코올 섬유의 횡단면에 걸쳐 균일한 가수분해도를 제공하는 것으로 여겨진다. 또한, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 Htotal 값이 섬유의 폴리비닐 알코올의 Htotal 값보다 15 단위 초과하여 더 낮은 경우, 확산성은 섬유의 외표면만 가수분해제로 처리되도록 제한될 것이고 용매의 Htotal 값이 섬유의 폴리비닐 알코올의 Htotal 값보다 15 단위 초과하여 더 높은 경우, 용매는 섬유의 폴리비닐 알코올을 용해시킬 것으로 여겨진다.
실시양태에서, 용매는 극성 용매를 포함한다. 실시양태에서, 용매는 옥탄올, 헵탄올, 헥산올, 펜탄올, 부탄올, 프로판올, 테트라히드로푸란, 디클로로메탄, 아세톤, 에탄올, N-메틸피롤리돈, 메탄올, 아세토니트릴, 에틸렌 글리콜, N,N-디메틸포름아미드, 글리세롤, 디메틸술폭시드, 포름산, 물 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 n-옥탄올, n-헵탄올, n-헥산올, n-펜탄올, n-부탄올, 이소부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 아세톤, 에탄올, N-메틸피롤리돈, 메탄올, 아세토니트릴, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸설폭사이드, 포름산, 물 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 n-프로판올, 아세톤, 에탄올, N-메틸피롤리돈, 메탄올, 아세토니트릴, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸술폭시드, 포름산, 물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 혼합 조건 하에 액체인 알코올을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 메탄올을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 메탄올 및 적어도 하나의 추가 용매를 포함한다. 실시양태에서, 용매는 메탄올 및 물을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 물과 조합된 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올 및 옥탄올 중 적어도 하나를 포함한다. 실시양태에서, 용매는 DMSO 및 물을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 DMSO 및 물을 포함하며, DMSO 및 물은 약 40/60 내지 80/20의 중량비로 제공된다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 물의 양이 60% 초과로 증가하거나 DMSO의 양이 약 80% 초과로 증가함에 따라, 각각의 용매와 폴리비닐 알코올의 상호작용이 증가하여, 중합체의 팽윤 및 겔화가 증가하는 것으로 여겨진다.
실시양태에서, 용매는 비극성 용매를 포함한다. 실시양태에서, 용매는 헥산, 시클로헥산, 메틸펜탄, 펜탄, 시클로프로판, 디옥산, 벤젠, 피리딘, 자일렌, 톨루엔, 디에틸에테르, 클로로포름, 또는 이들의 조합을 포함한다.
실시양태에서, 용매는 제1 용매와 제2 용매의 혼합물을 포함한다. 실시양태에서, 제1 용매는 극성 용매를 포함하고, 제2 용매는 비극성 용매를 포함한다. 실시양태에서, 제1 용매는 제1 유전 상수를 가지며 제2 용매는 제2 유전 상수를 가지며 제1 용매의 유전 상수는 제2 용매의 유전 상수보다 높다. 실시양태에서, 제1 유전 상수는 5 이하, 4 이하, 3 이하, 또는 2 이하이다. 실시양태에서, 제2 유전 상수는 5 초과, 7.5 초과, 10 초과, 15 초과, 18 초과, 20 초과, 25 초과, 또는 30 초과이다. 실시양태에서, 제1 유전상수와 제2 유전 상수 사이의 차이는 적어도 3, 적어도 5, 적어도 8, 또는 적어도 10이다. 실시양태에서, 용매는 제1 용매와 제2 용매의 혼합물을 포함하며, 제1 용매 및 상기 제2 용매는 가수분해제가 혼합물에 가용성이고 섬유가 처리 전, 처리 중 및 처리 후에 혼합물에 가용성이지 않는다면 임의의 비율로 제공될 수 있다. 실시양태에서, 제1 용매 및 제2 용매는 약 99/1 내지 약 1/99, 약 95/5 내지 약 5/95, 약 90/10 내지 10/90, 약 85/15 내지 약 15/85, 약 80/20 내지 약 20/80, 약 75/25 내지 약 25/75, 약 70/30 내지 약 30/70, 약 65/35 내지 약 35/65, 약 60/40 내지 약 40/60, 약 55/45 내지 약 45/55, 또는 약 50/50의 중량비로 제공될 수 있다.
일부 실시양태에서, 제1 용매는 메탄올이고 제2 용매는 헥산이다. 메탄올 및 헥산은 임의의 적절한 중량비 또는 부피비일 수 있다. 예를 들어, 10 중량%의 메탄올 및 90 중량%의 헥산을 포함하는 용매는 본원에 기재된 바와 같은 중합체를 포함하는 섬유의 적어도 하나의 부분에서 2차 비누화를 촉매한다.
실시양태에서, 본 개시내용의 방법은 섬유와 가수분해제 용액과 활성화제를 혼합하는 것을 추가로 포함한다. 활성화제는 가수분해제에 의한 섬유의 처리를 용이하게 하는 임의의 첨가제일 수 있다. 활성화제는, 예를 들어, 섬유의 중합체와 가수분해제 또는 가수분해제의 중합체 매트릭스 내로의 확산을 용이하게 하는 화합물 사이의 반응의 활성화 에너지를 감소시키기 위한 촉매를 포함할 수 있다.
반응 조건은 또한 처리된 섬유의 용해도 메커니즘 및/또는 흡수 용량 및 보유력을 설계하고 제어하기 위해 선택될 수 있다. 예를 들어, 반응 조건은 (a) 외피의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 코어-외피 구조(도 2A), (b) 내부 영역으로부터 표면 영역으로 중합체의 가수분해도의 방사상 구배 증가(도 2B; 도 3), 또는 (c) 횡단면에 걸쳐 일정한 가수분해도(도 2C)를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하도록 선택될 수 있으며, 생성된 섬유는 상이한 용해도 메커니즘(예를 들어, 즉시 방출, 지연된 방출 또는 트리거된 방출) 및/또는 흡수 용량 및 보유 특성을 가질 수 있다. 소정의 섬유 구조를 제공하도록 변형될 수 있는 반응 조건은 가수분해제의 선택, 가수분해제 용액 중 가수분해제의 농도의 선택, 반응(혼합) 시간, 반응(혼합) 온도, 가수분해제 용액에 대한 용매의 선택, 및 활성화제의 선택적 포함을 포함한다.
코어-외피 구조를 갖는 섬유는 본원에 기재된 바와 같이 100% 미만의 가수분해도를 갖는 중합체를 섬유를 용매 및 가수분해제의 섬유의 내부 코어 영역 내로의 방사상 확산을 최소화하기에 충분한 조건 하에 가수분해제 용액으로 처리함으로써 제조될 수 있다. 용매 및 가수분해제의 섬유의 내부 코어 영역 내로의 확산은, 예를 들어, 짧은 반응 시간, 낮은 반응 온도를 선택하고/하거나 비극성 용매를 포함함으로써 최소화될 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 방법의 혼합은 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 폴리비닐 알코올 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에 수행되며, 여기서 외피의 중합체는 코어의 중합체보다 더 큰 가수분해를 갖는다. 실시양태에서, 상기 조건은 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 폴리비닐 알코올 섬유를 제공하기에 충분한 조건이며, 여기서 외피의 중합체는 가수분해제 용액에 20 이하, 18 이하, 14 이하 또는 10 이하의 유전 상수를 갖는 용매를 포함하는 것을 포함하는 코어의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는다. 실시양태에서, 외피의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 폴리비닐 알코올 섬유를 제공하기에 충분한 조건은 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 10℃ 내지 약 25℃, 또는 약 15℃ 내지 약 25℃ 범위의 온도에서 섬유와 가수분해제 용액을 혼합하는 것을 포함한다. 실시양태에서, 외피의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 폴리비닐 알코올 섬유를 제공하기에 충분한 조건은 약 2분 내지 약 6시간, 약 2분 내지 약 4시간, 약 5분 내지 약 3시간, 약 10분 내지 약 2시간, 또는 약 15분 내지 약 1시간의 시간 동안 섬유와 가수분해제 용액을 혼합하는 것을 포함한다. 실시양태에서, 외피의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 폴리비닐 알코올 섬유를 제공하기에 충분한 조건은 가수분해제 용액에 20 이하, 18 이하, 14 이하 또는 10 이하의 유전 상수를 갖는 용매를 포함하고, 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 10℃ 내지 약 25℃, 또는 약 15℃ 내지 약 25℃ 범위의 온도에서 섬유와 가수분해제 용액을 혼합하고, 약 2분 내지 약 6시간, 약 2분 내지 약 4시간, 약 5분 내지 약 3시간, 약 10분 내지 약 2시간, 또는 약 15분 내지 약 1시간의 시간 동안 섬유와 가수분해제 용액을 혼합하는 것을 포함한다. 외피의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 그러한 섬유는 섬유의 내부에 제공된 활성제의 지연된 방출 특성, 섬유의 내부에 제공된 활성제의 트리거된 방출, 횡단면에 걸쳐 일정한 가수분해도를 갖는 섬유에 비해 증가된 흡광도, 및/또는 횡단면에 걸쳐 일정한 가수분해도를 갖는 섬유에 비해 흡수된 유체의 개선된 보유력을 제공할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 섬유로부터의 활성제의 "지연된 방출"은 섬유의 최종 용도 적용의 조건 하에 용매(일반적으로 물)와 접촉할 때 활성제의 전체가 섬유로부터 즉시 방출되지 않는 것을 의미한다. 예를 들어, 활성제를 함유하고 세탁 용도로 사용되는 섬유는 세탁 조건 하에 활성제의 전체를 즉시 방출하지 않을 수 있다. 오히려, 활성제는 시간이 경과함에 따라 섬유로부터 확산될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 섬유로부터의 활성제의 "트리거된 방출"은 트리거 조건이 충족될 때까지 활성제가 섬유로부터 방출되지 않음을 의미한다. 예를 들어, 활성제를 함유하고 세탁 용도에 사용되는 섬유는 세척수가 소정의 온도 및/또는 pH에 도달할 때까지 활성제를 방출하지 않을 수 있다.
트리거 조건은 온도, pH, UV/VIS 방사선, IR 방사선, 이온의 존재, 촉매의 존재 또는 이들의 조합을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 외피의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유는 외피의 존재가 유체와 접촉할 때 코어가 팽윤하여 섬유의 분해 없이 증가된 흡광도를 허용하고 섬유가 고온수 중에 침지와 같은 트리거링 조건과 접촉할 때까지 유체를 보유할 것이기 때문에 횡단면에 걸쳐 일정한 가수분해도를 갖는 섬유에 비해 증가된 유체 흡수 및/또는 보유력을 가질 수 있는 것으로 여겨진다.
외피 구조의 두께가 증가함에 따라, 유체로 팽윤되고 포화된 코어를 갖는 섬유의 안정성은 증가하지만, 유체를 흡수하기 위해 코어에서 이용 가능한 중합체의 양은 감소한다. 외피의 두께는 섬유의 중합체 구조 내로 가수분해제의 확산을 조절함으로써 제어할 수 있다. 섬유의 내부 부분의 처리가 확산 제어되기 때문에, 외피는 섬유 둘레 주위에서 두께의 변화를 가질 수 있고, 외피의 내부 부분은 외피의 외표면에서 중합체의 가수분해도보다 작지만 섬유의 중심에서 중합체의 가수분해도보다 큰 가수분해도를 가질 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 일부 실시양태에서, 섬유의 횡단면은 코어-외피 구조에 의해 특성화될 수 있고, 또한 섬유의 내부 부분으로부터 섬유의 외부 부분으로 증가하는 구배를 갖는 것으로 특성화될 수 있다.
증가하는 방사상 구배 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유는 용매 및 가수분해제의 방사상 확산을 섬유의 내부 영역으로 변형시키기에 충분한 조건 하에 100% 미만의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 개질된 공중합체와 같은 중합체를 갖는 섬유를 가수분해제 용액으로 처리함으로써 제조될 수 있다. 실시양태에서, 내부 영역으로부터 외부 영역으로 증가하는 방사상 구배 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 폴리비닐 알코올 섬유는 상이한 확산 속도(동시 또는 단계적)를 갖는 다수의 용매를 사용하여, 혼합 동안 온도를 변화시켜 용매 및 가수분해제의 섬유 내로의 확산 속도를 변화시키고/시키거나, 일부 가수분해제가 내부 영역으로 확산되어 중합체의 가수분해도를 변경할 수 있을 만큼 충분히 길지만 중합체의 내부 부분이 중합체의 외부/표면 부분과 동일한 정도로 가수분해되도록 허용할 만큼 길지 않도록 반응 시간을 선택하여 제조된다. 실시양태에서, 본 개시내용의 방법의 혼합은 섬유의 내부 영역으로부터 섬유의 표면 영역으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에 수행된다. 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 그러한 섬유는 섬유의 내부에 제공된 활성제의 지연된 방출 특성, 섬유의 내부에 제공된 활성제의 트리거된 방출, 횡단면에 걸쳐 일정한 가수분해도를 갖는 섬유에 비해 증가된 흡광도, 및/또는 흡수된 유체의 개선된 보유력을 제공할 수 있다.
코어-외피 구조 및/또는 증가하는 방사상 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유는 코어/내부 영역에 활성제가 로딩될 수 있다. 활성제는 섬유를 활성제 용액과 접촉시키고 활성제 용액이 중합체 구조 내로 확산되도록 하여 코어/내부 영역에 로딩될 수 있으며, 결과적으로 섬유의 코어/내부 영역이 활성제 용액을 흡수하여 팽윤한다. 활성제는 활성제 용액 용매에서 용해되는 본원에 개시된 임의의 활성제일 수 있다. 용매는 본원에 개시된 임의의 용매일 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 극성이 증가함에 따라, 섬유의 코어/내부 영역으로의 확산 속도가 증가한다고 여겨진다. 예시적인 용매는 활성제 용액의 물이 섬유의 코어/내부 영역 및 섬유의 외피/웰/외부 영역을 구성하는 중합체의 용해도 온도 미만의 온도에서 유지된다면 물이다.
횡단면에 걸쳐 (전체에 걸쳐) 동일한 가수분해도를 갖는 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유는 용매 및 가수분해제의 섬유의 내부 코어 영역 내로의 방사상 확산을 최대화하기에 충분한 조건 하에 100% 미만의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 개질된 공중합체와 같은 중합체를 갖는 섬유를 가수분해제 용액으로 처리하여 제조할 수 있다. 용매 및 가수분해제의 섬유의 내부 코어 영역 내로의 확산은, 예를 들어, 긴 반응 시간, 높은 반응 온도를 선택하고/하건 고도로 극성인 용매를 포함함으로써 최대화될 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 방법의 혼합은 횡단면에 걸쳐 동일한 가수분해도를 갖는 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에 수행된다.
이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 섬유 형성 재료로서 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 개질된 공중합체를 포함하는 섬유의 경우, 섬유의 횡단면에 걸쳐 평균 가수분해도는 섬유의 용해도 메카니즘 및 섬유의 흡광도를 알려주는 것으로 여겨진다. 특히, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 섬유의 횡단면에 걸친 평균 가수분해도가 증가함에 따라, 물의 온도가 증가함에 따라 섬유가 물에서 더 오래 생존할 것으로 예상되는 것으로 여겨진다. 추가적으로, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 섬유의 횡단면에 걸쳐 평균 가수분해도가 증가함에 따라, 섬유의 흡광도 용량이 감소하는 것으로 여겨진다.
유리하게는, 섬유의 내부 영역에서의 중합체의 가수분해도에 비해 섬유의 표면 영역에서의 중합체의 가수분해도가 증가함에 따라, 섬유의 벌크 용해도가 감소하여 섬유 전체에 걸쳐 일정한 가수분해도를 갖는 섬유를 단지 선택하는 것에 비해 섬유의 용해도 파라미터 및 섬유의 다양한 용해도 특성을 보다 정밀하게 조정할 수 있다.
본 개시내용은 적어도 섬유의 표면을 포함하는 섬유의 영역에서 가수분해성 중합체의 가수분해도를 증가시키기 위해, 100% 미만의 가수분해도를 갖는, 본원에 기재된 바와 같은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체(예를 들어, 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 개질된 공중합체)와 같은 가수분해성 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 가수분해제 용액과 접촉시키는 단계를 포함하는, 가수분해성 중합체를 포함하는 섬유를 처리하는 방법을 추가로 제공한다. 실시양태에서, 접촉은 침지, 분무, 전사 코팅, 위킹(wicking), 발포(foaming), 브러싱(brushing), 롤링(rolling), 가습, 증착, 인쇄 또는 이들의 조합에 의해 이루어질 수 있다. 가수분해성 중합체는 본원에 개시된 임의의 가수분해성 중합체일 수 있다. 실시양태에서, 가수분해성 중합체는 비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체, 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함한다. 가수분해제 용액은 본원에 개시된 임의의 가수분해제 및 본원에 개시된 임의의 용매를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 상기 방법은 연속적인 인라인 공정의 일부로서 섬유의 형성 후에 섬유의 표면을 가수분해제 용액과 접촉시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 예를 들어, 섬유는 제1 스테이션에서 중합체 혼합물로부터 형성될 수 있고, 이어서 섬유의 표면이 처리될 수 있는 제2 스테이션으로 이송될 수 있다. 다른 예에서, 섬유는 폴리비닐 알코올 섬유 공급 스테이션, 폴리비닐 알코올 섬유 처리스테이션, 및 폴리비닐 알코올 섬유 수집 스테이션을 포함하는 장치 상에서 처리될 수 있다. 실시양태에서, 섬유의 표면이 접촉하는 동안 섬유가 움직인다. 실시양태에서, 섬유의 표면을 가수분해제 용액과 접촉시키는 단계는 배치 공정에 의해 배치식으로 수행된다. 예를 들어, 섬유는 벌크로 제조될 수 있고, 섬유를 부직 웹 내로 형성하기 전에 가수분해제로 처리될 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 스테이플 섬유, 스테이플 얀, 파이버 필, 니들 펀치 패브릭, 본딩 섬유, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태예에서, 섬유는 스테이플 섬유를 포함한다. 실시양태에서, 상기 방법은 섬유의 표면을 가수분해제 용액과 접촉시킨 후에 섬유를 세척 및 건조시키는 단계를 추가로 포함한다. 세척은 섬유를 비용매로 헹구는 것에 의해 이루어질 수 있다. 섬유의 건조는 에어 제트 건조, 교반, 볼텍싱 또는 원심분리에 의해 이루어질 수 있다.
본원에 개시된 방법들이 섬유를 구성하는 중합체의 적어도 일부의 가수분해도가 증가되도록 섬유를 처리하는 것을 설명하지만, 섬유를 구성하는 중합체의 적어도 일부의 가수분해도가 감소되도록 섬유를 처리할 수 있다는 것이 이해될 것이다. 따라서, 본 개시내용은 폴리비닐 알코올 중합체를 포함하는 섬유를 아실화제 용액과 혼합하여 섬유 내의 폴리비닐 알코올 중합체의 적어도 일부의 가수분해도를 감소시키는 단계를 포함하는, 폴리비닐 알코올 중합체의 적어도 일부를 아실화시키는 방법을 추가로 제공한다.
혼합 조건은 섬유를 가수분해제 용액과 혼합하기 위한 본원에 기재된 조건 중 임의의 조건일 수 있다. 가수분해제 대신에, 아실화제 용액은 아실화제를 포함할 것이다. 혼합 조건은 가수분해도를 증가시키기 위한 방법에 대해 본원에 기재된 바와 같이 소정의 가수분해도 또는 소정의 가수분해도 감소를 제공하도록 선택될 수 있다. 아실화제 용액으로 처리된 섬유는 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 가질 수 있으며, 여기서 외피의 중합체는 코어의 중합체보다 더 작은 가수분해도, 내부 영역으로부터 표면 영역으로 중합체의 가수분해도의 감소하는 구배를 특징으로 하는 횡단면, 또는 횡단면에 걸쳐 동일한 가수분해도를 갖는 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는다.
아실화제는 펜던트 하이드록실(-OH) 또는 아민(-NR2)을 갖는 중합체와 접촉할 때 펜던트 하이드록실 또는 아민의 수소를 아실 기(R-C(O)-)로 전환시키는 임의의 제제일 수 있다. 적합한 아실화제는 알데히드, 아실 무수물, 아실 클로라이드, 및 아실 조효소를 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 실시양태에서, 아실화제는 염산과 같은 산 촉매의 존재 하에 알데히드를 포함한다. 실시양태에서, 아실화제는 선택적으로 3차 또는 방향족 아민 염기의 존재 하에 아세트산 무수물 및/또는 아세틸 클로라이드를 포함한다. 실시양태에서, 아실화제는 효소 아세틸트랜스퍼라제의 존재 하에 아세틸 코엔자임 A(아세틸-CoA)를 포함한다.
본 개시내용은 본 개시내용의 방법에 따라 처리된 섬유를 제공한다.
본 개시내용은 표면 영역 및 내부 영역을 갖는 섬유를 제공하며, 상기 섬유는 가수분해성 중합체를 포함하며, 상기 섬유는 내부 영역의 가수분해성 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 표면 영역의 가수분해성 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는다. 실시양태에서, 본 개시내용은 표면 영역 및 내부 영역을 갖는 섬유를 제공하며, 상기 섬유는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하며, 상기 섬유는 내부 영역의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는 표면 영역의 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는다.
본 개시내용의 섬유는 내부 영역으로부터 표면 영역으로 가수분해성 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 하는 섬유의 횡단면을 가질 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 내부 영역으로부터 표면 영역으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 하는 섬유의 횡단면을 가질 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 본 개시내용은 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 포함하는 섬유를 제공하며, 상기 섬유는 100% 미만의 가수분해도를 갖는 가수분해성 중합체를 포함하는 제1, 코어 영역(도 3에서 401로 표기됨), 및 제1 영역의 가수분해성 중합체보다 큰 가수분해도를 갖는 가수분해성 중합체를 포함하는 제2 외피 영역(도 3에서 402로 표기됨)을 포함한다. 실시양태예에서, 섬유는 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 포함할 수 있으며, 상기 섬유는 100% 미만의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 중합체를 포함하는 제1 코어 영역 및 제1 영역의 중합체보다 큰 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 제2 외피 영역을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 제1 및 제2 영역 사이에 배치되고, 제1 영역의 가수분해성 중합체보다 크고 제2 영역의 가수분해성 중합체보다 작은 가수분해도를 갖는 가수분해성 중합체를 포함하는 제3 중간 영역(도 3에서 403으로 표기됨)을 추가로 포함한다. 실시양태에서, 제1, 제2 및 제3 영역의 가수분해성 중합체는 폴리비닐 알코올 중합체를 포함할 수 있다. 실시양태예에서, 섬유는 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 복수의 제3 중간 영역(도 3에서 403A, 403B로 표기됨)을 포함할 수 있으며, 상기 섬유의 횡단면은 제1 영역으로부터 제2 영역으로 가수분해성 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 한다. 실시양태에서, 복수의 제3 중간 영역은 폴리비닐 알코올 중합체를 포함할 수 있으며, 섬유의 횡단면은 제1 영역으로부터 제2 영역으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 한다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 5%, 약 7%, 약 10%, 약 11%, 약 12%, 약 15%, 약 18%, 약 20%, 약 23%, 약 25%, 약 27%, 또는 약 29%, 예를 들어, 1% 내지 29%, 약 1% 내지 약 25%, 약 1% 내지 약 20%, 약 2% 내지 약 18%, 약 2% 내지 약 15%, 약 3% 내지 약 12%, 또는 약 3% 내지 약 11%의 범위의 제1 및 제2 영역에서 중합체의 가수분해도의 차이를 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유의 횡단면은 평균 반경을 특징으로 할 수 있으며, 제2 영역은 섬유의 평균 반경의 약 0.5%, 예를 들어, 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 5%, 약 7%, 약 9%, 약 10%, 약 12%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 50%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 92%, 약 94%, 약 96%, 또는 약 98%, 예를 들어, 약 1% 내지 약 98%, 약 1% 내지 약 90%, 약 1% 내지 약 75%, 약 1% 내지 약 50%, 약 1% 내지 약 25%, 약 1% 내지 약 20% 약 1% 내지 약 15%, 약 1% 내지 약 12%, 약 1% 내지 약 10%, 약 1% 내지 약 8%, 약 1% 내지 약 6%, 약 1% 내지 약 5%, 약 1% 내지 약 4%, 약 2% 내지 약 25%, 약 4% 내지 약 25%, 약 6% 내지 약 35%, 또는 약 8% 내지 약 20% 범위를 포함할 수 있다.
실시양태에서, 제1, 제2, 및 선택적인 제3 영역의 가수분해성 중합체는 동일한 중합도를 갖는다. 실시양태에서, 제1, 제2 및 선택적인 제3 영역의 가수분해성 중합체는 동일한 중합도를 갖는 폴리비닐 알코올 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 제1, 제2 및 선택적인 제3 영역의 가수분해성 중합체는 동일한 정도의 개질을 갖는 개질된 폴리비닐 알코올 중합체를 포함한다.
코어-외피 구조 또는 구배 가수분해도를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 본원에 개시된 섬유가 섬유의 외피 및/또는 표면 영역에서 더 큰 가수분해도를 갖는 것으로 기재되지만, 섬유의 외피 및/또는 표면 영역의 가수분해도가 코어 및/또는 내표면 영역의 중합체의 가수분해도보다 작도록 섬유가 제조될 수 있음(즉, 아실화제를 사용하여)이 이해될 것이다. 따라서, 본 개시내용은 표면 영역 및 내부 영역을 갖는 섬유를 추가로 제공하며, 상기 섬유는 가수분해성 중합체를 포함하며, 상기 섬유는 내부 영역의 가수분해성 중합체보다 작은 가수분해도를 갖는 표면 영역의 가수분해성 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는다. 실시양태에서, 본 개시내용은 표면 영역 및 내부 영역을 갖는 섬유를 제공하며, 상기 섬유는 폴리비닐 알코올 중합체를 포함하며, 상기 섬유는 내부 영역의 폴리비닐 알코올 중합체보다 더 작은 가수분해도를 갖는 표면 영역의 폴리비닐 알코올 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는다.
본 개시내용의 섬유는 내부 영역으로부터 표면 영역으로 가수분해성 중합체의 가수분해도의 감소하는 구배를 특징으로 하는 섬유의 횡단면을 가질 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 내부 영역으로부터 표면 영역으로 중합체의 가수분해도의 감소하는 구배를 특징으로 하는 섬유의 횡단면을 가질 수 있다.
본 개시내용에서 제공된 표면 영역 및 내부 영역을 갖는 섬유에서, 내부 영역의 중합체는 제1의 가수분해도를 갖고, 표면 영역의 중합체는 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는다. 일부 실시양태에서, 제1의 가수분해도는 약 79% 내지 약 96%의 범위이고, 제2의 가수분해도는 약 88% 내지 100%, 예를 들어, 약 90% 내지 100%, 약 88% 내지 99%, 또는 약 90% 내지 약 99%의 범위이다. 일부 실시양태에서, 제1의 가수분해도는 약 79% 내지 약 92%의 범위이고, 제2의 가수분해도는 약 88% 내지 약 96%의 범위이다.
섬유는 23℃의 물에서 200초 미만의 용해 시간을 갖는다. 섬유는 10℃ 내지 23℃ 범위의 온도에서 물과 접촉하는 동안 섬유의 종축을 따라 20% 내지 70%의 범위로 수축한다. 실시양태에서, 내부 영역의 중합체는 약 72℃ 내지 약 72.9℃ 범위의 유리 전이 온도(Tg)를 갖고, 표면 영역의 중합체는 약 73℃ 내지 약 85℃ 범위의 Tg를 갖는다.
일부 실시양태에서, 본원에 제공된 섬유는 종축 및 섬유의 종축에 수직인 횡단면을 갖는다. 섬유는 또한 종축의 적어도 일부를 따라 코어 및 외피 구조를 갖는다. 섬유는 100% 미만의 제1의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 코어 및 외피 구조의 코어 영역을 포함한다.
섬유는 횡단면에서 코어 영역으로부터 방사상 외측에 배치된 코어 및 외피 구조의 외피 영역을 갖는다. 외피 영역은 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, 실시양태에서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체는 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이는 적어도 1%이다. 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이는 1% 내지 29%의 범위일 수 있다. 제1 및 제2의 가수분해도는 상기와 같은 범위 내일 수 있다. 예를 들어, 약 88% 내지 약 96%의 범위의 제2의 가수분해도를 갖는 외피 영역을 갖는 경우, 섬유는 23℃에서 물에서 200초 미만의 용해 시간을 갖고, 섬유는 10℃ 내지 23℃ 범위의 온도에서 물에 침지한 후 약 20% 내지 약 70%의 범위의 건조 수축률을 가지며, 외피 영역 내의 중합체는 약 73℃ 내지 약 85℃ 범위의 유리 전이 온도를 갖는다. 코어 및 외피 (또는 쉘) 구조는 상기 기재된 바와 같이 적어도 하나의 중간층을 포함할 수 있다.
본 개시내용은 또한 제1 영역 및 제2 영역을 포함하는 섬유를 제공한다. 제1 영역은 100% 미만의 제1의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함한다. 제2 영역은 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 그러한 중합체는 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 비닐 아세테이트와 비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 섬유는 종축을 갖는다. 제1 영역은 종축을 따라 섬유의 코어 영역을 형성하고, 제2 영역은 코어 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 섬유의 외피 영역을 형성한다. 섬유는 종축에 수직인 횡단면을 갖는다.
섬유는 횡단면에서 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함할 수 있다. 중간 영역은 제1의 가수분해도보다 크고 제2의 가수분해도보다 작은 3차 가수분해도를 갖는 중합체를 포함한다. 섬유는 종축에 수직인 횡단면을 갖는다. 섬유는 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 중합체를 포함하는 복수의 중간 영역을 추가로 포함할 수 있으며, 횡단면은 제1 영역으로부터 제2 영역으로 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는다. 상기 기재된 바와 같이, 제1의 가수분해도와 제2 가수분해도 사이의 차이는 적어도 1%이고; 예를 들어, 1% 내지 29%의 범위이다. 제1 영역, 상기 제2 영역, 및 제3 영역 각각에서의 중합체는 동일한 중합도를 가질 수 있으며, 예를 들어, 중합체는 동일한 정도의 개질을 갖는 개질된 폴리비닐 알코올 중합체를 포함한다.
부직 웹
본 개시내용의 부직 웹은 일반적으로 2개의 외표면을 갖는 시트형 구조이며, 상기 부직 웹은 복수의 섬유를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 부직 웹의 "외표면"은 도 7에서 100 및 101로 표기된 시트형 구조의 면을 지칭한다. 부직 웹은 일반적으로 서로 본딩된 섬유의 배열을 지칭하며, 여기서 섬유는 직조되거나 편직되지 않는다. 일반적으로, 복수의 섬유들은 임의의 배향으로 배열될 수 있다. 실시양태에서, 복수의 섬유는 랜덤하게 배열된다(즉, 배양을 갖지 않는다). 실시양태에서, 복수의 섬유는 단방향 배향으로 배열된다. 실시양태에서, 복수의 섬유는 양방향 배향으로 배열된다. 일부 실시양태에서, 복수의 섬유는 다방향성이고, 부직 웹의 상이한 영역에서 상이한 배열을 갖는다. 실시양태에서, 부직 웹은 단일 유형의 수용성 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹은 단일 유형의 수불용성 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹은 단일 유형의 수용성 섬유 및 하나 이상의 상이한 유형의 수불용성 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹은 하나 이상의 상이한 유형의 수용성 섬유 및 하나 이상의 상이한 유형의 수불용성 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹은 수용성 섬유로 이루어지거나 이로 본질적으로 이루어질 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹은 수불용성 섬유로 이루어지거나 이로 본질적으로 이루어질 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직 웹은 단일 유형의 섬유 형성 재료(즉, 모든 섬유는 섬유 형성 재료의 동일한 조성을 가짐)를 포함할 수 있지만, 하나 이상의 섬유 형성 공정, 예를 들어, 습식 냉각 겔 방사, 열가소성 섬유 방사, 용융 취입, 스펀 본딩, 또는 이들의 조합에 의해 제조된 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직 웹은 단일 유형의 섬유 형성 재료를 포함할 수 있고, 섬유는 단일 섬유 형성 공정으로부터 제조된다. 일부 실시양태에서, 부직 웹은 2개 이상의 섬유 형성 재료(예를 들어, 섬유 형성 재료의 상이한 조성을 갖는 섬유의 블렌드, 섬유 형성 재료의 블렌드를 포함하는 섬유, 또는 둘 모두)를 포함할 수 있고, 섬유는 하나 이상의 섬유 형성 공정, 예를 들어, 습식 냉각 겔 방사, 열가소성 섬유 방사, 용융 취입, 스펀 본딩, 또는 이들의 조합에 의해 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직 웹은 2개 이상의 섬유 형성 재료를 포함할 수 있고, 섬유는 단일 섬유 형성 공정으로부터 제조된다. 실시양태에서, 부직 웹 섬유는 실질적으로 동일한 직경 또는 상이한 직경을 가질 수 있다.
본 개시내용의 부직 웹이 제1 섬유 및 제2 섬유를 포함하는 섬유의 블렌드를 포함하는 실시양태에서, 제1 및 제2 섬유는 길이 대 직경의 차이(L/D 비율, 강인성, 형상, 강성, 탄성, 용해도, 융점, 유리 전이 온도(Tg), 섬유 형성 재료, 색상 또는 이들의 조합)의 차이를 가질 수 있다.
당업계에서 잘 이해되는 바와 같이, 용어 기계-방향(MD: machine-direction)은, 예를 들어, 상업적 부직포 제조 장비에서 부직 웹이 제조될 때 웹 이동의 방향을 지칭한다. 마찬가지로, 용어 교차 방향(CD: cross-direction)은 기계 방향에 수직인 웹의 평면의 방향을 지칭한다. 본 개시내용의 부직 복합 물품, 티슈, 흡수성 물품 또는 본 개시내용의 부직 복합 물품을 포함하는 다른 물품과 관련하여, 상기 용어는 물품을 제조하는데 사용되는 부직 웹에 관한 물품의 상응하는 방향을 지칭한다.
부직 웹의 강인성은 웹을 제조하는데 사용되는 섬유의 강인성과 동일하거나 상이할 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직 웹의 강인성은 부직 웹의 강도와 관련이 있는 것으로 여겨지며, 여기서 더 높은 강인성은 부직 웹에 더 높은 강도를 제공한다. 일반적으로, 부직 웹의 강인성은 상이한 강인성을 갖는 섬유를 사용하여 변형될 수 있다. 부직 웹의 강인성은 또한 가공에 의해 영향을 받을 수 있다. 일반적으로, 본 개시내용의 수분산성 웹은 비교적 높은 강인성을 가질 수 있는데, 즉, 수분산성 부직 웹은 물품 및/또는 파우치를 제조하기 위한 유일한 재료로서 사용될 수 있는 자립형 웹이다. 실시양태에서, 부직 웹은 자립형 웹이다. 대조적으로, 용융 취입, 전기 방사 및/또는 회전 방사 공정에 따라 제조된 부직 웹은 전형적으로 낮은 강인성을 가지며, 자립형이 아니거나 물품 또는 파우치를 형성하기 위한 단독 웹으로서 사용될 수 없다. 따라서, 일부 실시양태에서, 부직 웹은 자립형이 아니며 제2 부직 웹 및/또는 수용성 필름과 조합하여 사용된다.
실시양태에서, 본 개시내용의 부직 웹은 약 0.5 내지 약 1.5, 약 0.75 내지 약 1.5, 약 0.80 내지 약 1.25, 약 0.90 내지 약 1.1, 또는 약 0.95 내지 약 1.05 또는 약 1 범위의 횡방향(cross direction)의 강인성에 대한 기계 방향의 강인성 비율(MD:CD)을 가질 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직 웹은 약 0.8 내지 약 1.25의 강인성 비율 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직 웹은 약 0.9 내지 약 1.1의 강인성 비율 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직 웹은 약 1의 강인성을 갖는다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 강인성 비율 MD:CD가 1에 가까워짐에 따라, 부직포의 내구성이 증가되어, 사용 동안 부직포에 응력이 가해질 때, 예를 들어, 본 개시내용의 부직 웹을 포함하는 플러셔블 티슈로 스크러빙하거나, 착용 가능한 흡수성 물품을 착용한 상태에서 움직임에 의해 야기된 부직포를 당기고/잡아 당길 때 부직포의 파괴에 대한 우수한 내성을 제공하는 것으로 여겨진다.
본 개시내용의 부직 웹은 표면과 수용성 필름 사이보다 표면과 부직 웹 사이의 감소된 접촉을 제공하는 수용성 필름에 비해 더 거친 표면을 가질 수 있다. 유리하게는, 이러한 표면 거칠기는 소비자에게 개선된 느낌(즉, 고무 같은 감촉 대신에 천과 같은 감촉), 개선된 미학(즉, 수용성 필름보다 덜 광택), 및/또는 열성형 및/또는 수직 형성, 충전 및 밀봉 제조시 가공성, 및/또는 가공 장비/금형의 표면을 따라 웹을 인발하는 것을 필요로 하는 다중 챔버 패킷을 제조하는데 있어서 가공성을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 섬유는 드래그(drag)를 생성할 정도로 조악하지 않으면서 생성된 부직 웹에 표면 거칠기를 제공하기에 충분히 조악해야 한다.
부직 웹은 평량을 특징으로 할 수 있다. 부직포의 평량은 부직포의 단위 면적당 질량이다. 평량은 당업계에 알려진 바와 같이 다양한 제조 조건에 의해 변형될 수 있다. 부직 웹은 본딩 전과 후에 동일한 평량을 가질 수 있다. 대안적으로, 본딩 방법은 부직 웹의 평량을 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 본딩은 열 및 압력의 적용을 통해 발생하며, 부직포의 두께 (및, 따라서, 부직포의 면적)가 감소될 수 있고, 이에 따라 평량을 증가시킬 수 있다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 부직포의 평량은 본딩 후의 부직포의 평량을 지칭한다.
본 개시내용의 부직 웹은 약 0.1 g/m2 내지 약 700 g/m2, 약 0.5 g/m2 내지 약 600 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 500 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 400 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 300 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 200 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 100 g/m2, 약 30 g/m2 내지 약 100 g/m2, 약 20 g/m2 내지 약 100 g/m2, 약 20 g/m2 내지 약 80 g/m2, 또는 약 25 g/m2 내지 약 70 g/m2 범위의 임의의 평량을 가질 수 있다.
실시양태에서, 부직 웹은 카딩될 수 있고, 약 5 g/m2 내지 약 15 g/m2, 약 7 g/m2 내지 약 13 g/m2, 약 9 g/m2 내지 약 11 g/m2, 또는 약 10 g/m2의 평량을 갖는다. 실시양태에서, 부직 웹은 카딩될 수 있고, 30 g/m2 이상, 예를 들어 30 g/m2 내지 약 70 g/m2, 약 30 g/m2 내지 약 60 g/m2, 약 30 g/m2 내지 약 50 g/m2, 약 30 g/m2 내지 약 40 g/m2, 또는 약 30 g/m2 내지 약 35 g/m2 범위의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹은 용융 방사될 수 있고, 약 1 g/m2 내지 약 20 g/m2, 약 2 g/m2 내지 약 15 g/m2, 약 3 g/m2 내지 약 10 g/m2, 약 5 g/m2 내지 약 15 g/m2, 약 7 g/m2 내지 약 13 g/m2, 약 9 g/m2 내지 약 11 g/m2, 또는 약 10 g/m2 범위의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹은 용융 방사될 수 있고, 약 0.1 g/m2 내지 약 10 g/m2, 약 0.1 g/m2 내지 약 8 g/m2, 약 0.2 g/m2 내지 약 6 g/m2, 약 0.3 g/m2 내지 약 4 g/m2, 약 0.4 g/m2 내지 약 2 g/m2, 또는 약 0.5 g/m2 내지 약 1 g/m2 범위의 평량을 가질 수 있다.
평량과 관련된 것은 부직포의 섬유 부피 밀도 및 다공성이다. 제조되고 본딩되기 전에 부직 웹은 일반적으로 약 30 부피% 이하의 섬유 밀도를 갖는데, 즉, 주어진 부피의 부직포의 경우, 부피의 30% 이하가 섬유로 구성되고 나머지 부피는 공기이다. 따라서, 부직 웹은 일반적으로 고도로 다공성이다. 부직포의 섬유 부피 밀도 및 기공률은 부직포의 특성과 반비례하며, 예를 들어, 섬유 부피 밀도가 약 30 부피%인 부직포는 약 70 부피%의 기공률을 가질 것이다. 섬유 부피 밀도가 증가함에 따라, 기공률이 감소한다는 것이 당업계에서 잘 이해된다. 섬유 부피 밀도는, 예를 들어, 열 및 압력의 적용을 통한 본딩에 의해 부직포의 평량을 증가시켜 잠재적으로 부직포의 두께 (및, 따라서, 부피)를 감소시킴으로써 증가될 수 있다. 따라서, 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 부직포의 섬유 부피 밀도 및 기공률은 본딩 후의 부직포의 섬유 부피 밀도 및 기공률을 지칭한다.
본 개시내용의 부직 웹은 약 50% 내지 약 95% 범위, 예를 들어, 적어도 약 50%, 적어도 약 60%, 적어도 약 70%, 적어도 약 75%, 또는 적어도 약 80% 및 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 약 75% 이하, 약 70% 이하, 또는 약 50% 내지 약 95%, 약 50% 내지 약 80%, 약 50% 내지 약 70%, 약 60% 내지 약 75%, 약 60% 내지 약 80%, 약 60% 내지 약 90%, 약 75% 내지 약 85%, 약 75% 내지 약 90%, 또는 약 75% 내지 약 95%의 임의의 기공률을 가질 수 있다.
기공 크기는 브루나우어-에멧-텔러 이론 (BET), X-선 소각 산란(SAXS) 및 분자 흡착을 포함하지만 이에 제한되지 않는 고배율 및 정렬된 표면 분석 기술을 사용하여 결정될 수 있다.
본 개시내용의 부직 웹은 임의의 두께를 가질 수 있다. 적합한 두께는 약 5 내지 약 10,000 μm(1 cm), 약 5 내지 약 5,000 μm, 약 5 내지 약 1,000 μm, 약 5 내지 약 500 μm, 약 200 내지 약 500 μm, 약 5 내지 약 200 μm, 약 20 내지 약 100 μm, 또는 약 40 내지 약 90 μm, 또는 약 50 내지 80 μm, 또는 약 또는 약 60 내지 65 μm, 예를 들어, 50 μm, 65 μm, 76 μm, 또는 88 μm를 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 본 개시내용의 부직 웹은 하이 로프트(high loft) 또는 로우 로프트(low loft)로 특징지어질 수 있다. 일반적으로, 로프트는 평량 대비 두께의 비율을 지칭한다. 하이 로프트 부직 웹은 평량 대비 두께의 높은 비율을 특징으로 할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "하이 로프트"는 본원에 정의된 평량 및 200 μm를 초과하는 두께를 갖는 본 개시내용의 부직 웹을 지칭한다. 부직 웹의 두께는 ASTM D5729-97, ASTM D5736 및 ISO 9073-2:1995에 따라 결정될 수 있고, 예를 들어 부직 웹에 2 N의 하중을 가하고 두께를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 하이 로프트 재료는 당업계에 알려진 방법, 예를 들어, 본딩되지 않은 웹을 자체적으로 위로 접어 로프트 및 평량을 형성하는, 스루-에어 본딩(thru-air bonding) 또는 크로스-래퍼(cross-lapper)에 따라 사용될 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 필름의 용해도가 필름의 두께에 따라 달라질 수 있는 수용성 필름과 대조적으로; 수용성 섬유를 포함하는 부직 웹의 용해도는 웹의 두께에 따라 달라지는 것으로 여겨지지 않는다. 이와 관련하여, 필름의 두께에 관계없이 개별 섬유가 수용성 필름보다 더 높은 표면적을 제공하기 때문에, 물이 섬유에 접근하는 것을 제한하고, 이에 의해 수용성 부직 웹에서 섬유의 용해를 제한하는 파라미터는 평량인 것으로 여겨진다.
본 개시내용의 부직 웹의 수용해도는 일반적으로 웹을 제조하는데 사용되는 섬유(들)의 유형 및 수분산성 웹의 평량의 함수이다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 단독 섬유 형성 재료를 포함하는 단독 섬유 유형을 포함하는 부직 웹의 경우, 부직 웹의 용해도 프로파일은 부직 웹을 제조하는데 사용된 섬유(들)의 동일한 용해도 프로파일을 따르고, 섬유의 용해도 프로파일은 일반적으로 섬유가 제조되는 섬유 형성 중합체(들)의 동일한 용해도 프로파일을 따르는 것으로 여겨진다. 예를 들어, PVOH 섬유를 포함하는 부직 웹의 경우, 중합체의 가수분해도는 부직 웹의 수용해도 또한 영향을 받도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 주어진 온도에서, 중합체의 가수분해도가 부분 가수분해(88% DH)로부터 완전 가수분해(≥98% DH)로 증가함에 따라, 중합체의 수용해도는 일반적으로 감소한다. 따라서, 한 가지 옵션에서, 부직 웹은 냉수용성일 수 있다. 임의의 다른 단량체를 포함하지 않는(예를 들어, 음이온성 단량체와 공중합되지 않은) 코-폴리(비닐 아세테이트 비닐 알코올) 중합체의 경우, 10℃ 미만의 온도에서 물에 용해되는 냉수용성 웹은, 약 75% 내지 약 90%의 범위, 또는 약 80% 내지 약 90%의 범위, 또는 약 85% 내지 약 90%의 범위의 가수분해도를 갖는 PVOH 공중합체의 섬유를 포함할 수 있다. 또 다른 옵션에서, 부직 웹은 열수용성일 수 있다. 임의의 다른 단량체를 포함하지 않는(예를 들어, 음이온성 단량체와 공중합되지 않은) 코-폴리(비닐 아세테이트 비닐 알코올) 중합체의 경우, 적어도 약 60℃의 온도에서 물에 용해되는 열수용성 웹은 적어도 약 98%의 가수분해도를 갖는 PVOH 공중합체의 섬유를 포함할 수 있다.
PVOH 공중합체의 개질은 PVOH 공중합체의 용해도를 증가시킨다. 따라서, 주어진 온도에서 개질된 PVOH 공중합체로부터 제조된 수분산성 부직 웹의 용해도는 PVOH 공중합체와 동일한 가수분해도를 갖는 개질되지 않은 PVOH 공중합체로부터 제조된 부직 웹의 용해도보다 높을 것으로 예상된다. 이러한 경향에 따라, 특정 용해도 특성을 갖는 수분산성 부직 웹을 설계할 수 있다.
놀랍게도, 섬유 유형의 블렌드를 포함하는 부직 웹의 경우, 각각의 섬유 유형은 단독 섬유 형성 재료를 가지며, 부직 웹의 용해도는 섬유 유형의 블렌드에 대해 예상되는 혼합물의 규칙을 따르지 않는다. 오히려, 두 가지 섬유 유형의 블렌드를 포함하는 부직 웹의 경우, 두 가지 섬유 유형이 1:1 이외의 비율로 제공되는 경우, 부직포의 용해도는 덜 용해성인 섬유(즉, 완전히 용해되기 위해 더 높은 온도가 필요하고 완전 용해 온도 미만의 온도에서 더 천천히 용해되는 섬유)의 용해도로 향하는 경향이 있다. 섬유의 1:1 블렌드를 포함하는 부직 웹의 경우, 부직 웹의 용해도는 일반적으로 1:1 블렌드 이외의 블렌드를 포함하는 부직 웹의 용해도보다 낮았다(즉, 주어진 온도에서, 1:1 블렌드를 포함하는 부직 웹은, 예를 들어, 3:1 및 1:3 비율의 섬유 유형을 포함하는 부직 웹보다 파열, 분해 및 용해하는데 더 오래 걸림). 이러한 경향은 특히 덜 용해성인 섬유의 완전 용해 온도보다 낮은 온도에서 두드러졌다.
부직 웹 내에 수불용성 섬유를 포함시키는 것은 또한 특정 용해도 및/또는 지연된 방출 특성을 갖는 부직 웹을 설계하는데 사용될 수 있다(예를 들어, 부직 웹이 수분산성 파우치에 포함되는 경우). 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직 웹에 포함된 수불용성 섬유의 중량%가 증가함에 따라(부직 웹의 총 중량을 기준으로), 부직 웹의 용해도는 일반적으로 감소하고, 부직 웹을 포함하는 파우치의 지연된 방출 특성은 일반적으로 증가하는 것으로 여겨진다. 수용성 섬유의 용해도 온도에서 또는 그 초과 온도에서 물과 접촉할 때, 수용성 섬유 및 수불용성 섬유를 포함하는 부직 웹은 수용성 섬유가 용해됨에 따라 얇아지기 시작하여, 웹 구조를 파괴하고/하거나 부직 웹의 기공의 기공 크기를 증가시킨다. 일반적으로, 웹 구조의 파괴가 더 크거나 기공 크기가 증가할수록, 물이 파우치의 내용물에 더 빨리 접근할 수 있고 파우치의 내용물이 더 빨리 방출될 것이다. 유사하게, 본 개시내용의 부직 웹을 포함하는 파우치의 내용물의 지연된 방출은 상이한 용해도 특성 및/또는 상이한 용해도 온도를 갖는 수용성 섬유의 블렌드를 사용함으로써 달성될 수 있다. 일반적으로, 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료를 포함하는 수용성 섬유를 포함하는 부직 웹의 경우, 수용성 섬유의 완전 용해 온도의 50% 이상의 수온에서(예를 들어, 70℃의 완전 용해 온도를 갖는 섬유의 경우 40℃에서), 섬유는 중합체 망상구조 팽윤 및 연화를 겪을 것이지만, 전체 구조는 그대로 유지될 것이다. 부직 웹이 수용성 섬유 및 수불용성 섬유를 포함하는 실시양태에서, 가용성 섬유 대 불용성 섬유의 비율은 특별히 제한되지 않는다. 수용성 섬유는 섬유의 총 중량의 약 1 중량% 내지 약 99%, 약 20% 내지 약 80%, 약 40% 내지 약 90%, 약 50% 내지 약 90%, 또는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%를 포함할 수 있으며, 수불용성 섬유는 섬유의 총 중량의 약 1 중량% 내지 약 99%, 약 20% 내지 약 80%, 약 10 중량% 내지 약 60 중량%, 약 10 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%를 포함할 수 있다.
또한, 부직 웹의 평량이 증가함에 따라, 웹의 용해 속도가 감소하며, 단, 섬유 조성 및 본딩 파라미터가 일정하게 유지된다면, 용해될 물질이 더 많아진다. 예를 들어, 주어진 온도에서, PVOH 중합체(들)를 포함하고 평량이 예를 들어, 40 g/m2인 섬유로부터 제조된 수용성 웹은, 예를 들어, 30 g/m2의 평량을 갖는 달리 동일한 부직 웹보다 느리게 용해될 것으로 예상된다. 이러한 관계는 용해를 위한 물의 온도가 부직 웹을 구성하는 섬유의 완전 용해 온도보다 낮을 때 특히 두드러졌다. 따라서, 평량은 수분산성 부직 웹의 용해도 특성을 변형시키는데도 사용될 수 있다. 부직 웹은 약 1 g/m2 내지 약 700 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 600 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 500 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 400 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 300 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 200 g/m2, 약 1 g/m2 내지 약 100 g/m2, 약 30 g/m2 내지 약 100 g/m2, 약 20 g/m2 내지 약 100 g/m2, 약 20 g/m2 내지 약 80 g/m2, 약 25 g/m2 내지 약 70 g/m2, 또는 약 30 g/m2 내지 약 70 g/m2 범위의 임의의 평량을 가질 수 있다.
추가적으로, 캘린더 설정은 본 개시내용의 부직 웹의 용해도 프로파일에 이차적인 영향을 미친다. 예를 들어, 동일한 섬유 화학 및 유사한 평량을 갖는 부직 웹의 경우, 주어진 캘린더 압력에서, 부직 웹의 용해도 시간은 일반적으로 캘린더 온도가 증가함에 따라 증가한다. 이러한 관계는 용해를 위해 물의 온도가 부직 웹을 구성하는 섬유의 완전 용해 온도보다 낮을 때 특히 두드러졌다.
이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 수용성 부직 웹의 용해도 (예를 들어, MSTM-205에 따른 용해 시간 측면에서)는 동일한 PVOH 중합체로부터 제조된, 동일한 크기(L x W) 및/또는 질량의 수용성 필름의 용해도를 능가할 것으로 예상되는 것으로 여겨진다. 이는 필름에 비해 부직포에서 발견되는 더 큰 표면적으로 인해 더 빠른 가용화를 유도한다.
본 개시내용의 부직 웹은 본원에 개시된 임의의 보조제를 포함할 수 있다. 보조제는 웹 전체에 걸쳐, 예를 들어, 섬유 사이에 분산되거나, 부직 웹의 하나 이상의 표면에 적용될 수 있다. 당업계에 잘 알려진 바와 같이, Kimberly Clark에 의해 개발된 "코-폼(co-form)" 공정을 사용하여, 용융 방사 공정 동안 부직 웹에 보조제가 첨가될 수 있다. 보조제는 또한 임의의 적절한 수단에 의해, 부직 웹 또는 그로부터 제조된 물품의 하나 이상의 면에 첨가될 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 부직 웹은 보조제를 실질적으로 함유하지 않는다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, "보조제를 실질적으로 함유하지 않는"이란 부직 웹이 부직 웹의 총 중량을 기준으로 약 0.01 중량% 미만, 약 0.005 중량% 미만, 또는 약 0.001 중량% 미만의 보조제를 포함한다는 것을 의미한다.
한 실시양태에서, 하나 이상의 고정식 분말 스프레이 건은 하나 이상의 방향으로부터 웹 또는 물품을 향하여 보조제 분말 스트림을 향하도록 하는 데 사용되는 반면, 웹 또는 물품은 벨트 컨베이어에 의해 코팅 존을 통해 운반된다. 대안적인 실시양태에서, 물품은 공기 중의 보조제 분말의 현탁액을 통해 운반된다. 또 다른 대안적인 실시양태에서, 물품은 트로프형(trough-like) 장치에서 보조제 분말과 함께 회전식(tumble) 혼합된다. 임의의 다른 실시양태와 조합될 수 있는 다른 실시양태에서, 정전기력은 보조제 분말과 물품 사이의 인력을 향상시키기 위해 정전기력이 사용된다. 이러한 유형의 공정은 전형적으로 분말 입자를 음전하로 충전하고 이러한 하전된 입자를 접지된 물품으로 향하게 하는 것을 기반으로 한다. 다른 대안적인 실시양태에서, 보조제 분말은 분말과 접촉하는 회전 브러시를 포함하지만 이에 제한되지 않는 보조 이송 도구에 의해 또는 용기로부터 물품으로 분말을 이송할 수 있는 분말 글로브에 의해 물품에 적용된다. 또 다른 실시양태에서, 보조제 분말은 분말을 비수성 용매 또는 담체에 용해 또는 현탁시켜 적용한 다음, 원자화되고, 부직포 또는 물품 상에 분무한다. 한 유형의 실시양태에서, 용매 또는 담체는 후속적으로 증발시켜 보조제 분말을 남겨둔다. 한 부류의 실시양태에서, 보조제 분말은 정확한 투여량으로 부직포 또는 물품에 적용된다. 이러한 부류의 실시양태는 PekuTECH의 분말 어플리케이터 PM 700 D와 같은 폐쇄 시스템 건식 윤활제 적용 기계를 이용한다. 이 공정에서, 보조제 분말은 선택적으로 배치식으로 또는 연속적으로 적용 기계의 공급 트로프에 공급된다. 부직 웹 또는 물품은 표준 회전 드럼 파우치 기계의 출력 벨트로부터 분말 적용 기계의 컨베이어 벨트로 이송되고, 여기서 보조제의 제어된 투여량은 부직 웹 또는 물품에 적용된다.
액체 보조제는, 예를 들어, 스핀 캐스팅, 에어로졸화 용액과 같은 용액의 분무, 롤 코팅, 유동 코팅, 커튼 코팅, 압출, 나이프 코팅 및 이들의 조합에 의해 부직 웹 또는 물품에 적용될 수 있다.
실시양태에서, 부직 웹은 착색(colored), 색소화(pigmented) 및/또는 염색되어 수용성 필름에 비해 개선된 심미적 효과를 제공할 수 있다. 적합한 착색제는 지시 염료, 예컨대 pH 지시약(예를 들어, 티몰 블루, 브로모티몰, 티몰프탈레인, 및 티몰프탈레인), 수분/수분 지시약(예를 들어, 수변색(hydrochromic) 잉크 또는 류코(leuco) 염료), 또는 열변색 잉크를 포함할 수 있으며, 여기서 잉크는 온도가 증가 및/또는 감소하는 경우 색이 변한다. 적합한 착색제는 트리페닐메탄 염료, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 페릴렌 염료, 인디고이드 염료, 식품, 약물 및 화장품(FD&C) 착색제, 유기 안료, 무기 안료, 또는 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 착색제의 예는 FD&C 레드 #40; 레드 #3; FD&C 블랙 #3; 블랙 #2; 운모 기반 진주광택 안료; FD & C 옐로우 # 6; 그린 #3; 블루 #1; 블루 #2; 이산화티탄(식품 등급); 브릴리언트 블랙; 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
수용성 섬유에 포함되는 경우, 착색제는 수용성 중합체 혼합물의 0.01 중량% 내지 25 중량%, 예컨대, 수용성 중합체 혼합물의 0.02 중량%, 0.05 중량%, 0.1 중량%, 0.5 중량%, 1 중량%, 2 중량%, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%, 6 중량%, 7 중량%, 8 중량%, 9 중량%, 10 중량%, 11 중량%, 12 중량%, 13 중량%, 14 중량%, 15 중량%, 16 중량%, 17 중량%, 18 중량%, 19 중량%, 20 중량%, 21 중량%, 22 중량%, 23 중량%, 및 24 중량%의 양으로 제공될 수 있다.
유리하게는, 본 개시내용의 부직 웹은 열 및/또는 물(예를 들어, 습기)의 존재 하에 우선적 수축을 나타낼 수 있다. 따라서, 부직 웹은 패킷으로 형성되는 경우 열 및/또는 물 수축될 수 있다. 더 유리하게는, 본 개시내용의 부직 웹은 높은 열 및 수분 환경(예를 들어, 38℃ 및 80% 상대 습도(RH))에서 저장 후에 증가된 견고성(즉, 기계적 특성) 및 개선된 용해도 성능을 나타낼 수 있다. 그러한 증가된 견고성 및 개선된 용해도 성능은 조성적으로 유사한 수용성 필름에 기반한 기대가 견고성 및 용해도 성능이 높은 열 및 수분 조건에서의 저장에 의해 영향을 받지 않을 것이라는 점에서 놀랍다. 특히, 컨디셔닝 환경으로부터 필적할 만한 수용성 필름을 제거한 후, 수용성 필름은 주변 환경과 재평형을 이루어 필름의 성능 특성에 장기간 또는 영구적인 변화를 야기하지 않는다.
본 개시내용의 부직 웹은 단일층으로서 사용될 수 있거나, 다른 부직 웹 및/또는 수용성 필름과 함께 적층될 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직 웹은 단일층의 부직 웹을 포함한다. 일부 실시양태에서, 부직 웹은 2개 이상의 층의 부직 웹을 포함하는 다층 부직 웹이다. 하나 이상의 층이 서로 적층될 수 있다. 전술한 실시양태의 개선에서, 2개 이상의 층은 동일할 수 있다(예를 들어, 동일한 섬유로부터 제조되고 동일한 평량을 가짐). 전술한 실시양태의 개선에서, 2개 이상의 층은 상이할 수 있다(예를 들어, 상이한 유형의 섬유로부터 제조되고/되거나 상이한 평량을 가짐). 실시양태에서, 부직 웹은 수용성 필름에 적층될 수 있다. 전술한 실시양태의 개선에서, 부직 웹 및 수용성 필름은 동일한 중합체(예를 들어, PVOH 공중합체, 또는 개질된 중합체의 경우 특정 점도, 가수분해도, 및 개질량을 갖는 개질된 공중합체)로부터 제조될 수 있다. 전술한 실시양태의 개선에서, 부직 웹 및 수용성 필름은 상이한 중합체로부터 제조될 수 있다(예를 들어, 부직 웹의 섬유를 제조하는데 사용되는 중합체는 수용성 필름을 구성하는 중합체와 상이한 섬유 화학(예를 들어, 개질), 점도, 중합도, 가수분해도 및/또는 용해도를 가질 수 있음). 유리하게는, 다층 부직 웹 및 적층물은 그로부터 제조된 파우치 또는 패킷의 수증기 투과율(MVTR: moisture vapor transmission rate)을 조정하는데 사용될 수 있다. 다층 재료는 당업계에 알려진 다양한 공정, 예를 들어, 용융 압출, 코팅(예를 들어, 용매 코팅, 수성 코팅, 또는 고체 코팅), 분무 접착, 재료 전달, 핫 라미네이션, 콜드 라미네이션 및 이들의 조합에 따라 제조될 수 있다.
다층 부직 웹은 개별 층의 평량의 합인 평량을 가질 수 있다. 따라서, 다층 부직 웹은 단일 층으로서 제공된 임의의 개별 층보다 용해하는데 더 오래 걸릴 것이다. 실시양태에서, 다층 부직포는 약 1 g/m2 내지 약 100 g/m2의 범위의 평량을 가질 수 있다. 추가적으로, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 기공 크기 및 기공 배열이 층들 사이에서 이질적인 경우, 각 층의 기공은 정렬되지 않을 것이며, 이에 의해 개별 층들보다 더 작은 기공을 갖는 다층 부직 웹을 제공하는 것으로 여겨진다. 따라서, 비다공성 수분산성 부직 웹은 다중 다공성 수분산성 부직 웹을 적층하여 제조할 수 있다.
부직 웹은 또한 수용성 필름에 적층될 수 있다. 적층물은 열 및 압력, 화학적 본딩, 및/또는 용매 용접을 포함하지만 이에 제한되지 않는 당업계에 임의의 알려진 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 화학적 본딩은 부직 웹의 표면 및/또는 수용성 필름의 표면을 이온적으로 또는 공유적으로 기능화하여 부직 웹의 표면이 수용성 필름의 표면과 접촉할 때 화학 반응이 발생하여 부직 웹 및 수용성 필름을 함께 공유 결합시키는 것을 포함할 수 있다. 다층 부직 웹은 3개 이상의 층을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 다층 부직 웹은 수용성 필름을 포함하는 제1 층, 부직 웹을 포함하는 제2 층, 및 수용성 필름을 포함하는 제3 층을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 다층 부직 웹은 부직 웹을 포함하는 제1 층, 수용성 필름을 포함하는 제2 층 및 부직 웹을 포함하는 제3 층을 포함할 수 있다.
유리하게는, 적층물은 파우치 형성과 동시에, 예를 들어, 열성형 동안 가해진 열을 사용하여 부직 웹 및 수용성 필름 층을 함께 본딩하는 데 사용될 수 있다. 수용성 필름은 부직 웹과 동일한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특성을 가질 수 있거나, 수용성 필름은 부직 웹과 상이한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 수용성 필름은 부직 웹과 동일한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특성을 갖는다. 일부 실시양태에서, 수용성 필름은 부직 웹과 상이한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특성을 갖는다. 유리하게는, 수용성 필름이 부직 웹과 상이한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특성을 갖는 경우, 적층물은 제1 용해도 및/또는 화학적 상용성을 갖는 내표면 및 제2 용해도 및/또는 화학적 상용성을 갖는 외표면을 갖는 파우치를 형성하는데 사용될 수 있다.
적층물에 사용되는 수용성 필름은 임의의 수용성 필름, 예를 들어, 당업계에 이전에 알려진 것일 수 있다. 수용성 필름을 형성하는데 사용되는 중합체는 임의의 수용성 중합체, 또는 이들의 조합, 예를 들어, 본원에 기재된 것일 수 있다. 수용성 필름은 적어도 약 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량%, 또는 90 중량% 및/또는 약 60 중량%, 70 중량%, 80 중량%, 90 중량%, 95 중량%, 또는 99 중량% 이하의 수용성 중합체, 예를 들어, PVOH 중합체 또는 중합체 블렌드를 함유할 수 있다.
수용성 필름은 가소제, 가소제 상용화제, 계면활성제, 윤활제, 이형제, 충전제, 증량제, 가교제, 블로킹 방지제, 산화방지제, 점착 제거제, 소포제, 나노입자, 예컨대 층상 실리케이트-유형 나노클레이(예를 들어, 나트륨 몬모릴로나이트), 표백제(예를 들어, 메타중아황산나트륨, 중아황산나트륨 또는 기타), 기피제, 예컨대 고미제(예를 들어, 데나토늄 염, 예컨대 데나토늄 벤조에이트, 데나토늄 사카라이드, 및 데나토늄 클로라이드; 수크로스 옥타아세테이트; 퀴닌; 플라보노이드, 예컨대 케르세틴 및 나린겐; 및 콰시노이드, 예컨대 콰신 및 브루신) 및 자극제(예를 들어, 캡사이신, 피페린, 알릴 이소티오시아네이트, 및 레진페라톡신), 및 기타 기능성 성분과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는 다른 보조제 및 가공 조제를 그들의 의도한 목적에 적합한 양으로 함유할 수 있다. 가소제를 포함하는 실시양태가 바람직하다. 그러한 제제의 양은 개별적으로 또는 집합적으로 필름의 약 50 중량%, 20 중량%, 15 중량%, 10 중량%, 5 중량%, 4 중량% 이하 및/또는 적어도 0.01 중량%, 0.1 중량%, 1 중량%, 또는 5 중량%일 수 있다.
본 개시내용은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하고 100% 미만의 가수분해도를 갖는 중합체와 같은 가수분해성 중합체를 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 부직 웹을 처리하는 방법을 추가로 제공하며, 상기 방법은 부직 웹의 일부의 섬유의 가수분해성 중합체의 가수분해도를 증가시키기 위해, 부직 웹의 적어도 일부를 본원에 기재된 바와 같은 가수분해제 용액과 접촉시키는 단계를 포함한다. 실시양태에서, 가수분해제와 접촉하는 부직 웹의 일부는 부직 웹의 면일 수 있다. 실시양태에서, 접촉은 침지, 분무, 전사 코팅, 위킹, 발포, 브러싱, 롤링, 가습, 증착, 인쇄 또는 이들의 조합에 의해 이루어질 수 있다. 실시양태에서, 접촉은 부직 웹 내로의 복수의 섬유의 본딩과 동시에 발생한다. 실시양태에서, 접촉 및 본딩은 화학적 본딩을 포함한다. 실시양태에서, 접촉 및 본딩은 열 활성화 촉매작용을 포함한다. 가수분해성 중합체는 본원에 개시된 임의의 가수분해성 중합체일 수 있다. 실시양태에서, 가수분해성 중합체는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하며, 이는 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체, 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 실시양태에서, 폴리비닐 알코올 공중합체는 음이온 개질된 공중합체를 포함한다. 실시양태에서, 음이온성 개질된 공중합체는 카르복실레이트, 술포네이트, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 추가 중합체를 더 포함한다. 가수분해제 용액은 본원에 개시된 임의의 가수분해제 및 본원에 개시된 임의의 용매를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 가수분해제는 금속 수산화물, 금속 수소화물, 아황산염 화합물, 이산화황, 디티오네이트, 티오설페이트, 히드라진, 옥살산, 포름산, 아스코르브산, 디티오트레이톨, 아인산염, 하이포아인산염, 아인산, 황산, 술폰산, 염산, 수산화암모늄, 물, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 가수분해제는 용매의 중량을 기준으로 약 0.2% 내지 약 75% (w/w)의 양으로 제공된다. 실시양태에서, 섬유는 처리 전, 처리 동안, 및 처리 후에 용매에 용해되지 않는다. 실시양태에서, 가수분해제 용액은 활성화제를 추가로 포함한다.
본 개시내용은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하고 100% 이하 및 0% 초과의 가수분해도를 갖는 중합체와 같은 중합체를 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 부직 웹을 처리하는 방법을 제공하며, 상기 방법은 부직 웹의 일부의 섬유의 중합체의 가수분해도를 감소시키기 위해 부직 웹의 적어도 일부를 아실화제 용액과 접촉시키는 단계를 포함한다. 실시양태에서, 아실화제와 접촉하는 부직 웹의 일부는 부직 웹의 면일 수 있다. 실시양태에서, 접촉은 침지, 분무, 전사 코팅, 위킹, 발포, 브러싱, 롤링, 가습, 증착, 인쇄 또는 이들의 조합에 의해 이루어질 수 있다. 실시양태에서, 접촉은 부직 웹 내로의 복수의 섬유의 본딩과 동시에 발생한다. 실시양태에서, 접촉 및 본딩은 화학적 본딩을 포함한다. 실시양태에서, 접촉 및 본딩은 열 활성화 촉매작용을 포함한다. 중합체는 아실화될 수 있는 하이드록사이드 또는 아민 기를 포함하는 본원에 개시된 임의의 가수분해성 중합체일 수 있다. 실시양태에서, 가수분해성 중합체는 폴리비닐 알코올 중합체, 예컨대 폴리비닐 알코올 공중합체, 변성 폴리비닐 알코올 공중합체, 및 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 폴리비닐 알코올 공중합체는 음이온 개질된 공중합체를 포함한다. 실시양태에서, 음이온 개질된 공중합체는 카르복실레이트, 술포네이트, 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 추가 중합체를 더 포함한다. 아실화제 용액은 본원에 개시된 임의의 아실화제 및 본원에 개시된 임의의 용매를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 처리 전, 처리 동안, 및 처리 후에 용매에 용해되지 않는다.
본 개시내용은 본 개시내용의 방법에 따라 처리된 부직 웹을 추가로 제공한다. 본 개시내용은 본 개시내용의 섬유를 포함하는 부직 웹을 제공한다. 본 개시내용은 본 개시내용의 방법에 따라 처리된 부직 웹을 포함하는 제1 층 또는 본 개시내용의 섬유를 포함하는 부직 웹을 포함하는 다층 부직 웹을 제공한다.
생분해성
폴리비닐 알코올 중합체는 일반적으로 호기성, 혐기성, 토양 및 퇴비 조건(물의 존재 하)에서 물과 효소의 존재 하에 분해되기 때문에 생분해성이다. 일반적으로, 폴리비닐 알코올 중합체의 가수분해도가 약 80%까지 증가함에 따라, 폴리비닐 알코올 중합체의 생분해 활성이 증가한다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 가수분해도를 약 80% 초과로 증가시키는 것은 생분해성에 현저하게 영향을 미치지 않는 것으로 여겨진다. 추가적으로, 폴리비닐 알코올 중합체의 히드록실 기의 입체규칙성은 생분해성 활성 수준에 큰 영향을 미치며, 중합체 배열(sequence)의 히드록실 기가 보다 이소택틱일수록 분해 활성이 높아진다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 토양 및/또는 퇴비 생분해의 경우, 폴리비닐 알코올 섬유로부터 제조된 부직 웹은, 필름에 비해, 부직 웹에 의해 제공되는 중합체 표면적의 증가로 인해, 유사한 폴리비닐 알코올 중합체로부터 제조된 수용성 필름에 비해 더 높은 생분해 활성 수준을 가질 것으로 여겨진다. 또한, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 폴리비닐 알코올 중합체의 중합도는 중합체로 제조된 필름 또는 부직 웹의 생분해성에 거의 내지 전혀 영향을 미치지 않는 반면, 중합 온도는 중합 온도가 중합체의 결정성 및 응집 상태에 영향을 미칠 수 있기 때문에 필름 또는 부직포의 생분해성에 영향을 미칠 수 있는 것으로 여겨진다. 특히, 결정성이 감소함에 따라, 중합체 사슬 히드록실 기는 중합체 구조에서 덜 정렬되고 중합체 사슬은 더 무질서해져 사슬이 비정질 응집물로서 축적되는 것을 허용하고, 이에 따라 정렬된 중합체 구조의 이용 가능성이 감소하여 중합체가 용해되지 않는 토양 및/또는 퇴비 생분해 메커니즘에 대해 생분해 활성이 감소할 것으로 예상된다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 폴리비닐 알코올 중합체의 히드록실 기의 입체규칙성은 생분해성 활성 수준에 큰 영향을 미치기 때문에, 히드록실 기 이외의 작용기(예를 들어, 음이온성 AMPS 작용기, 카르복실레이트 기 또는 락톤 기)의 치환은 작용기 자체가 또한 생분해되지 않는 한, 동일한 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 단독중합체 또는 공중합체에 비해 생분해성 활성 수준을 감소시킬 것으로 예상되며, 이 경우 중합체의 생분해성은 치환으로 증가될 수 있다. 또한, 치환된 폴리비닐 알코올 (또는 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체)의 생분해성 활성 수준은 상응하는 단독중합체 또는 공중합체의 생분해성 수준보다 낮을 수 있지만, 치환된 폴리비닐 알코올은 여전히 생분해성을 나타낼 것으로 여겨진다.
생분해 활성을 결정하는 방법은 당업계에 알려져 있으며, 예를 들어, 문헌[Chiellini et al., Progress in Polymer Science, Volume 28, Issue 6, 2003, pp. 963-1014]에 기재되어 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 추가 방법 및 표준은 보고서[ECHA's Annex XV Restriction Report - Microplastics, Version number 1, January 11, 2019]에서 찾을 수 있으며, 이는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다. 적합한 표준은 OECD 301B(준비된(ready) 생분해성), OECD 301B(강화된 생분해성), OECD 302B(고유 생분해성), OECD 311(혐기성), ASTM D5988 (토양)을 포함한다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직 웹은 표준 준비된 생분해, 강화된 생분해, 또는 고유 생분해로 구성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "준비된 생분해"는 상기 보고서[ECHA's Annex XV]에 기재된 바와 같이 OECD 301B 시험에 따라 물질(예를 들어, 섬유)이 시험 개시 후 28일 이내에 60% 생분해(무기화(mineralization))에 도달한 경우 충족되는 표준을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "강화된 생분해"는 상기 보고서[ECHA's Annex XV]에 기재된 바와 같이 OECD 301B 시험에 따라, 물질(예를 들어, 섬유)이 시험 개시로부터 60일 이내에 60% 생분해에 도달하는 경우 충족되는 표준을 의미한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직 웹은 준비된 생분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직 웹은 준비된 생분해 또는 강화된 분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직 웹은 고유한 생분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직 웹은 강화된 분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직 웹은 고유한 생분해, 강화된 생분해, 또는 준비된 생분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 적층물(부직포 및 필름)은 준비된 생분해 또는 강화된 생분해의 표준을 충족한다.
용도
본 개시내용의 부직 웹은 다양한 상업적 응용분야에 적합하다. 본 개시내용의 부직 웹에 대한 적합한 상업적 응용분야는 수분산성 또는 플러셔블 파우치 및 패킷; 의료 용도, 예컨대 수술용 마스크, 의료용 포장재, 신발 커버, 상처 드레싱 및 약물 전달; 여과 시스템, 예컨대 가솔린 및 오일, 광물 처리, 진공 백, 에어 필터, 알레르겐 멤브레인 또는 적층물용; 퍼스널 케어 제품, 예컨대 유아용 티슈, 메이크업 제거용 티슈, 각질 제거용 천(exfoliating cloth), 메이크업 어플리케이터, 및 착용 가능한 흡수성 물품, 예컨대 기저귀 및 성인용 요실금 제품; 사무용품, 예컨대 쇼핑백 또는 봉투; 및 기타, 예컨대 렌즈 세정용 티슈, 클린룸 티슈, 식물용 화분(potting) 재료, 항균 티슈, 농업용 종자 스트립, 섬유 유연제 시트, 의류/세탁 가방, 식품 포장, 바닥 케어용 티슈, 애완동물 케어용 티슈, 연마 도구, 먼지 제거 및 손 세정(hand cleaning)을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다.
밀봉된 파우치
본 개시내용은 내부 파우치 부피를 한정하는 파우치 형태의 본 개시내용에 따른 부직 웹을 포함하는 파우치를 추가로 제공한다. 일부 실시양태에서, 파우치는 수용성 필름 및 본 개시내용의 부직 웹을 포함하는 적층물을 포함할 수 있다. 파우치는 수분산성 파우치, 선택적으로 수용성 파우치 및/또는 플러셔블 파우치일 수 있다. 본 개시내용은 본 개시내용의 부직 웹을 포함하는 패킷을 제조하는 방법을 추가로 제공하며, 상기 방법은 부직 웹을 파우치의 형태로 형성하는 단계, 그 안에 봉입될 조성물로 파우치를 충전하는 단계, 및 파우치를 밀봉하여 패킷을 형성하는 단계를 포함한다. 일부 실시양태에서, 밀봉은 열 밀봉, 용매 용접, 접착제 밀봉, 또는 이들의 조합을 포함한다.
본원에 개시된 부직 웹 및 적층물은 수성 환경으로 방출하기 위해 그 안에 조성물을 함유하도록 내부 파우치 부피를 한정하는 파우치 형태의 밀봉된 물품을 생성하는데 유용하다. "밀봉된 물품"은, 예를 들어, 구획이 가스를 배출하는 고체를 둘러싸는 실시양태에서, 통기 구멍을 갖는 밀봉된 구획을 선택적으로 포함하지만, 보다 일반적으로는 완전히 밀봉된 구획일 것이다.
파우치는 단일 구획 또는 다중 구획을 포함할 수 있다. 파우치는 계면에서 밀봉된 부직 웹 또는 적층물의 2층으로부터, 또는 그 자체적으로 접혀 밀봉된 단일 부직 웹 또는 적층물에 의해 형성될 수 있다. 부직 웹 또는 적층물은 파우치의 적어도 하나의 측벽, 선택적으로 전체 파우치, 및 바람직하게는 적어도 하나의 측벽의 외표면을 형성한다. 또 다른 유형의 실시양태에서, 부직 웹 또는 적층물은 패킷의 내벽을, 예를 들어, 구획들 사이의 분할 벽으로서 형성한다. 부직 웹 또는 적층물은 또한 수용성 필름과 조합하여, 예를 들어, 외벽, 내벽, 및/또는 구획 리드(lid)로서 사용될 수 있다.
파우치에 봉입된 조성물은 특별히 제한되지 않으며, 예를 들어, 본원에 기재된 다양한 조성물 중 임의의 것을 포함한다. 다중 구획을 포함하는 실시양태에서, 각각의 구획은 동일한 및/또는 상이한 조성물을 함유할 수 있다. 이어서, 조성물은 액체, 고체, 겔, 페이스트, 멀, 압착된 고체(정제) 및 이들의 조합(예를 들어, 액체에 현탁된 고체)을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 형태를 취할 수 있다.
일부 실시양태에서, 파우치는 다중 구획을 포함한다. 다중 구획은 일반적으로 구획이 파우치에 대한 분할 벽 내부를 공유하도록 중첩된다. 다중 구획 파우치의 구획은 크기(들) 및/또는 부피(들)가 동일하거나 상이할 수 있다. 본 다중 구획 파우치의 구획은 임의의 적절한 방식으로 분리되거나 결합될 수 있다. 실시양태에서, 제2 및/또는 제3 및/또는 후속 구획은 제1 구획 상에 중첩된다. 한 실시양태에서, 제3 구획은 제2 구획 상에 중첩될 수 있고, 제2 구획은 샌드위치 구성으로 제1 구획 상에 차례로 중첩된다. 대안적으로, 제2 및 제3 구획은 제1 구획 상에 중첩될 수 있다. 그러나, 제1, 제2 및/또는 제3 및/또는 후속 구획들이 나란히 또는 동심원 배향으로 배향되는 것도 마찬가지로 예상된다. 구획은 스트링(string)으로 포장될 수 있으며, 각 구획은 천공 라인(perforation line)에 의해 개별적으로 분리될 수 있다. 따라서, 각 구획은 최종 사용자가 스트링의 나머지 부분에서 개별적으로 찢을 수 있다(torn-off). 일부 실시양태에서, 제1 구획은 적어도 제2 구획에 의해, 예를 들어, 타이어-앤-림(tire-and-rim) 구성으로, 또는 파우치-내-파우치(pouch-in-a-pouch) 구성으로 둘러싸일 수 있다.
구획의 기하학적 형태는 동일하거나 상이할 수 있다. 실시양태에서, 선택적으로 제3 및 후속 구획은 각각 제1 및 제2 구획과 비교하여 상이한 기하학적 형태 및 형상을 갖는다. 이들 실시양태에서, 선택적으로 제3 및 후속 구획은 제1 또는 제2 구획 상에 소정 디자인으로 배열된다. 상기 디자인은, 예를 들어, 개념 또는 지침을 설명하기 위해 장식적, 교육적 또는 예시적일 수 있고/있거나 제품의 원산지를 나타내는 데 사용될 수 있다.
파우치 제조 방법
파우치 및 패킷은 임의의 적절한 장비 및 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들어, 단일 구획 파우치는 당업계에 통상적으로 알려진 수직 형태 충전, 수평 형태 충전, 또는 회전식 드럼 충전 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 그러한 공정은 연속적이거나 간헐적 일 수 있다. 부직 웹, 층상 부직 웹 및 필름, 또는 적층물 구조는 댐핑(dampened) 및/또는 가열되어 이들의 가단성(malleability)을 증가시킬 수 있다. 상기 방법은 또한 진공을 사용하여 부직 웹, 층상 부직 웹 및 필름, 또는 적층물 구조를 적합한 금형 내로 인발하는 것을 포함할 수 있다. 부직 웹 또는 적층물을 금형 내로 인발하는 진공은, 일단 부직 웹, 층상 부직 웹 및 필름, 또는 적층 구조물이 표면의 수평 부분에 있으면, 약 0.2 내지 약 5초, 또는 약 0.3 내지 약 3초, 또는 약 0.5 내지 약 1.5초 동안 적용할 수 있다. 이러한 진공은, 예를 들어, 10 mbar 내지 1000 mbar의 범위 또는 100 mbar 내지 600 mbar의 범위의 대기압 이하의 압력(under-pressure)을 제공하도록 할 수 있다.
패킷이 만들어질 수 있는 금형은 파우치의 필요한 치수에 따라, 임의의 형상, 길이, 폭 및 깊이를 가질 수 있다. 금형은 원하는 경우 크기와 형상이 서로 상이할 수도 있다. 예를 들어, 최종 파우치의 부피는 약 5 ml 내지 약 300 ml, 또는 약 10 ml 내지 150 ml, 또는 약 20 ml 내지 약 100 ml일 수 있고, 금형 크기는 그에 따라 조정된다.
열성형
열성형 가능한 부직 웹 또는 적층물은 열 및 힘의 적용을 통해 형성될 수 있는 것이다. 부직 웹, 층상 부직 웹 및 필름, 또는 적층 구조물을 열성형하는 것은 부직 웹, 층상 부직 웹 및 필름, 또는 적층 구조물을 가열하여 이를 (예를 들어, 금형에서) 성형한 다음, 생성된 부직 웹 또는 적층물을 냉각시키고, 이에 따라 부직 웹 또는 적층물은 그 형상, 예를 들어, 금형의 형상을 유지할 것이다. 열은 임의의 적절한 수단을 사용하여 적용될 수 있다. 예를 들어, 부직 웹 또는 적층물은 표면 상으로 공급하기 전에 또는 일단 표면 상에 있을 때 가열 요소 아래 또는 뜨거운 공기를 통해 통과시켜 직접 가열될 수 있다. 대안적으로, 예를 들어, 표면을 가열하거나 뜨거운 품목을 부직 웹 또는 적층물에 적용함으로써 간접적으로 가열될 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹 또는 적층물은 적외선을 사용하여 가열된다. 부직 웹 또는 적층물은 약 50℃ 내지 약 200℃, 약 50℃ 내지 약 170℃, 약 50℃ 내지 약 150℃, 약 50℃ 내지 약 120℃, 약 60℃ 내지 약 130℃, 약 70℃ 내지 약 120℃, 또는 약 60℃ 내지 약 90℃의 범위의 온도로 가열될 수 있다. 열성형은 하기 공정들 중 임의의 하나 이상에 의해 수행될 수 있다: 금형 위로의 열적으로 연화된 부직 웹 또는 적층물의 수동 드레이핑(drapping), 또는 연화된 부직 웹 또는 적층물의 금형으로의 압력 유도 형상화(예를 들어, 진공 성형), 또는 성형 및 트리밍 스테이션 내로의 정확하게 알려진 온도를 갖는 새로 압출된 시트의 자동 고속 인덱싱(indexing), 또는 부직 웹 또는 적층물의 자동 배치, 플러그 및/또는 공압 연신 및 가압 성형.
대안적으로, 부직 웹 또는 적층물은 임의의 적절한 수단에 의해, 예를 들어 표면 상으로 공급하기 전에 또는 일단 표면 상에 있을 때, 습윤제(물, 중합체 조성물, 부직 웹 또는 적층물 조성물용 가소제, 또는 전술한 것의 임의의 조합을 포함함)를 부직 웹 또는 적층물 상에 분무함으로써 직접적으로 습윤시킬 수 있거나, 표면을 습윤시킴으로써 또는 습윤 품목을 부직 웹 또는 적층물 상에 적용함으로써 간접적으로 습윤시킬 수 있다.
일단 부직 웹 또는 적층물이 가열 및/또는 습윤되면, 바람직하게는 진공을 사용하여 적절한 금형 내로 인발될 수 있다. 성형된 부직 웹 또는 적층물의 충전은 임의의 적합한 수단을 이용하여 달성될 수 있다. 실시양태에서, 가장 바람직한 방법은 제품 형태 및 요구되는 충전 속도에 따라 달라질 것이다. 실시양태에서, 성형된 부직 웹 또는 적층물은 인라인 충전 기술에 의해 충전된다. 이어서, 충전된 개방 패킷은 임의의 적절한 방법에 의해 제2 부직 웹 또는 적층물을 사용하여 파우치를 형성하도록 밀봉된다. 이것은 수평 위치에 있는 동안 그리고 연속적이고 일정한 움직임으로 달성될 수 있다. 폐쇄는 개방된 패킷 위에 그리고 그 상에 제2 부직 웹 또는 적층물, 바람직하게는 수용성 부직 웹 또는 적층물을 연속적으로 공급한 다음, 전형적으로 금형들 사이에 및 따라서 패킷들 사이의 영역에서 바람직하게는 제1 및 제2 부직 웹 또는 적층물을 함께 밀봉함으로써 달성될 수 있다.
파우치 밀봉
파우치 및/또는 이의 개별 구획을 밀봉하는 임의의 적합한 방법이 이용될 수 있다. 이러한 수단의 비제한적인 예는 열 밀봉, 용매 용접, 용매 또는 습식 밀봉, 및 이들의 조합을 포함한다. 전형적으로, 밀봉을 형성하고자 하는 영역만 열 또는 용매로 처리한다. 임의의 방법, 전형적으로 마감재(closing material) 상에, 그리고 전형적으로 밀봉을 형성하고자 하는 영역 상에만 열 또는 용매를 적용할 수 있다. 용매 또는 습식 밀봉 또는 용접을 사용하는 경우, 열을 또한 가하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직한 습식 또는 용매 밀봉/용접 방법은, 예를 들어, 용매를 이러한 영역에 분무하거나 인쇄한 다음, 이러한 영역에 압력을 가하여 밀봉을 형성함으로써 금형 사이의 영역 또는 마감재에 용매를 선택적으로 적용하는 것을 포함한다. 예를 들어, 밀봉 롤 및 벨트(선택적으로 열을 또한 제공함)를 사용할 수 있다.
실시양태에서, 내부 부직 웹 또는 적층물은 용매 밀봉에 의해 외부 부직 웹(들) 또는 적층물(들)에 밀봉된다. 밀봉 용액은 일반적으로 수용액이다. 실시양태에서, 밀봉 용액은 물을 포함한다. 실시양태에서, 밀봉 용액은 물을 포함하고, 하나 이상의 폴리올, 디올 및/또는 글리콜, 예컨대 1,2-에탄디올(에틸렌 글리콜), 1,3-프로판디올, 1,2-프로판디올, 1,4-부탄디올(테트라메틸렌 글리콜), 1,5-판탄디올(펜타메틸렌 글리콜), 1,6-헥산디올(헥사메틸렌 글리콜), 2,3-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 다양한 폴리에틸렌 글리콜(예를 들어, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜), 및 이들의 조합을 추가로 포함한다. 실시양태에서, 밀봉 용액은 에리스리톨, 트라이톨, 아라비톨, 자일리톨, 리비톨, 만니톨, 솔비톨, 갈락티톨, 푸시톨, 이디톨, 이노시톨, 볼레미톨, 이소말, 말티톨, 락티톨을 포함한다. 실시양태에서, 밀봉 용액은 수용성 중합체를 포함한다.
밀봉 용액은 내부 및 외부 부직 웹 또는 적층물을 부착시키기에 적합한 임의의 양으로 내부 부직 웹 또는 적층물의 계면 영역에 적용될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "코트 중량(coat weight)"은 부직 웹 또는 적층물의 제곱미터당 용액의 그램 단위로 부직 웹 또는 적층물에 적용되는 밀봉 용액의 양을 지칭한다. 일반적으로, 밀봉 용매의 코팅 중량이 너무 낮으면, 부직 웹 또는 적층물이 적절하게 부착되지 않고, 이음새(seam)에서 파우치 파손의 위험이 증가한다. 또한, 밀봉 용매의 코팅 중량이 너무 높으면, 용매가 계면 영역으로부터 이동할 위험이 증가하여, 파우치의 측면에 에칭 홀이 형성될 가능성이 높아진다. 코트 중량 윈도우(window)는 우수한 접착력을 유지하고 에칭 구멍의 형성을 피하면서 주어진 필름에 적용할 수 있는 코트 중량의 범위를 지칭한다. 넓은 코트 중량 윈도우는 넓은 범위의 작업 하에 견고한 밀봉을 제공하기 때문에 바람직하다. 적합한 코트 중량 윈도우는 적어도 약 3 g/m2, 또는 적어도 약 4 g/m2, 또는 적어도 약 5 g/m2, 또는 적어도 약 6 g/m2이다.
패킷 절단
형성된 패킷은 절단 장치에 의해 절단될 수 있다. 절단은 임의의 알려진 방법을 사용하여 수행될 수 있다. 절단은 또한 연속 방식으로, 바람직하게는 일정한 속도로, 그리고 바람직하게는 수평 위치에 있는 동안 수행되는 것이 바람직할 수 있다. 절단 장치는, 예를 들어, 날카로운 물품, 뜨거운 물품 또는 레이저 일 수 있으며, 이에 의해, 후자의 경우 뜨거운 물품 또는 레이저는 필름/밀봉 영역을 통과하여 '태운다'(burn).
다중 구획 파우치의 형성 및 충전
다중 구획 파우치의 상이한 구획은 나란한 스타일 또는 동심원 스타일로 함께 만들어질 수 있으며, 여기서 생성된 연결형(cojoined) 파우치는 절단에 의해 분리되거나 분리되지 않을 수 있다. 대안적으로, 구획은 별도로 제조될 수 있다.
실시양태에서, 파우치는 하기의 단계를 포함하는 공정에 따라 제조될 수 있다: a) (상기 기재된 바와 같이) 제1 구획을 형성하는 단계; b) 단계 (a)에서 형성된 폐쇄된 구획 내에 또는 전부에 오목부(recess)를 형성하여, 제1 구획 위에 중첩된 제2 성형된 구획을 생성하는 단계; c) 제3 부직 웹, 적층물 또는 필름에 의해 제2 구획을 충전 및 폐쇄하는 단계; d) 제1, 제2 및 제3 부직 웹, 적층물, 또는 필름을 밀봉하는 단계; 및 e) 부직 웹 또는 적층물을 절단하여 다중 구획 파우치를 제조하는 단계. 단계 (b)에서 형성된 오목부는 단계 (a)에서 제조된 구획에 진공을 가함으로써 달성될 수 있다.
실시양태에서, 제2 및/또는 제3 구획(들)은 별개의 단계로 만들어질 수 있고, 이어서 유럽 특허 출원 번호 08101442.5 또는 미국 특허 출원 공개 번호 2013/240388 A1 또는 WO 2009/152031에 기재된 바와 같이 제1 구획과 조합될 수 있다.
실시양태에서, 파우치는 하기의 단계를 포함하는 공정에 따라 제조될 수 있다: a) 제1 형성 기계에서 제1 부직 웹 또는 적층물을 사용하여 선택적으로 열 및/또는 진공을 사용하여 제1 구획을 형성하는 단계; b) 제1 구획을 제1 조성물로 충전하는 단계; c) 선택적으로 제2 구획을 제2 조성물로 충전하는 단계; d) 제2 부직 웹 또는 적층물로 제1 및 선택적인 제2 구획을 제1 부직 웹 또는 적층물에 밀봉하는 단계; 및 e) 부직 웹 또는 적층물을 절단하여 다중 구획 파우치를 생성하는 단계.
실시양태에서, 파우치는 하기의 단계를 포함하는 공정에 따라 제조될 수 있다: a) 제1 성형 기계에서 제1 부직 웹 또는 적층물을 사용하여 선택적으로 열 및/또는 진공을 사용하여 제1 구획을 형성하는 단계; b) 제1 구획을 제1 조성물로 충전하는 단계; c) 제2 성형 기계에서 선택적으로 열 및 진공을 사용하여 제2 부직 웹 또는 적층물을 변형시켜 제2 및 선택적으로 제3 성형 구획을 제조하는 단계; d) 제2 및 선택적으로 제3 구획을 충전하는 단계; e) 제3 부직 웹 또는 적층물을 사용하여 제2 및 선택적으로 제3 구획을 밀봉하는 단계; f) 밀봉된 제2 및 선택적으로 제3 구획을 제1 구획 상에 배치하는 단계; g) 제1, 제2, 및 선택적으로 제3 구획을 밀봉하는 단계; 및 h) 부직 웹 또는 적층물을 절단하여 다중 구획 파우치를 생성하는 단계.
제1 및 제2 성형 기계는 상기 공정을 수행하기 위한 그들의 적합성에 기반하여 선택될 수 있다. 실시양태에서, 제1 성형 기계는 바람직하게는 수평 성형 기계이고, 제2 성형 기계는 바람직하게는 제1 성형 기계 위에 위치된 바 람직하게는 회전식 드럼 성형 기계이다.
적절한 공급 스테이션의 사용에 의해, 다수의 상이하거나 구별되는 조성물 및/또는 상이하거나 구별되는 액체, 젤, 또는 페이스트 조성물을 포함하는 다중 구획 파우치를 제조하는 것이 가능할 수 있는 것으로 이해되어야 한다
실시양태에서, 부직 웹 또는 적층물 및/또는 파우치는 적절한 물질, 예컨대 활성제, 윤활제, 기피제, 또는 이들의 혼합물로 분무되거나 더스팅된다. 실시양태에서, 부직 웹 또는 적층물 및/또는 파우치는, 예를 들어, 잉크 및/또는 활성제를 사용하여 인쇄된다.
수직 형태, 충전 및 밀봉
실시양태에서, 본 개시내용의 부직 웹 또는 적층물은 밀봉된 물품으로 형성될 수 있다. 실시양태에서, 밀봉된 물품은 수직 형태의 충전 및 밀봉된 물품이다. 수직 형태의 충전 및 밀봉(VFFS: vertical form, fill, and seal) 공정은 기존의 자동화 공정이다. VFFS는 수직 배향 공급 튜브 주위에 부직 웹 또는 적층물의 단일 조각을 감싸는 조립 기계와 같은 장치를 포함한다. 기계는 부직 웹 또는 적층물의 반대쪽 가장자리를 함께 열 밀봉하거나 고정하여 측면 밀봉을 생성하고 부직 웹 또는 적층물의 중공 튜브를 형성한다. 이어서, 기계는 열 밀봉하거나 그렇지 않으면 하단 밀봉을 생성하고, 이에 의해 상부 밀봉이 나중에 형성될 개방된 상부를 갖는 용기 부분을 한정한다. 기계는 명시된 양의 유동성 제품을 개방형 상단 말단을 통해 용기 부분으로 도입한다. 용기에 원하는 양의 제품이 포함되면 기계는, 예를 들어, 상단 밀봉을 생성하기 위해 부직 웹 또는 적층물을 또 다른 열 밀봉 장치로 전진시킨다. 마지막으로, 기계는 부직 웹 또는 적층물을 상단 시일 바로 위의 필름을 절단하는 커터로 전진시켜 충전된 패키지를 제공한다.
작동 동안, 조립 기계는 부직 웹 또는 적층물을 롤로부터 전진시켜 패키지를 형성한다. 따라서, 부직 웹 또는 적층물은 기계를 통해 쉽게 전진할 수 있어야 하며 기계 조립체에 부착되지 않거나 처리 동안 파손될 정도로 부서지기 쉬워야 한다.
파우치 내용물
임의의 실시양태에서, 파우치는 파우치의 한정된 내부 부피에 조성물을 함유(봉입)할 수 있다. 조성물은 액체, 고체 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 조성물이 액체를 포함하는 실시양태에서, 부직 웹은 비다공성 부직 웹 또는 수용성 필름으로 적층된 다공성 부직 웹일 수 있으며, 상기 수용성 필름은 파우치의 내표면을 형성한다. 조성물이 고체인 실시양태에서, 파우치는 비다공성 부직 웹, 수용성 필름으로 적층된 다공성 부직 웹, 또는 다공성 부직 웹을 포함할 수 있다. 파우치가 다공성 부직 웹을 포함하는 실시양태에서, 고체 조성물의 입자 크기는 부직 웹의 기공 크기보다 작다.
실시양태에서, 본 개시내용의 밀봉된 물품은 액체 세탁용 세제, 농업용 조성물, 자동 식기 세척용 조성물, 가정용 세정 조성물, 수처리용 조성물, 퍼스널 케어 조성물, 식품 및 영양 조성물, 산업용 세정 조성물, 의료용 조성물, 소독제 조성물, 애완동물용 조성물, 사무용 조성물, 가축용 조성물, 산업용 조성물, 해양용 조성물, 상업용 조성물, 군사용 조성물, 기분전환용 조성물(recreational composition), 또는 이들의 조합을 포함하는 조성물을 내부 파우치 부피에 봉입할 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 수분산성 밀봉된 물품은 액체 세탁용 세제, 농업용 조성물, 자동 식기 세척용 조성물, 가정용 세정 조성물, 수처리용 조성물, 퍼스널 케어 조성물, 식품 및 영양 조성물, 산업용 세정 조성물, 또는 이들의 조합을 포함하는 조성물을 내부 파우치 부피에 봉일할 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 수분산성 밀봉된 물품은 액체 세탁용 세제, 농업용 조성물, 자동 식기 세척용 조성물, 가정용 세정 조성물, 수처리용 조성물, 퍼스널 케어 조성물, 또는 이들의 조합을 포함하는 조성물을 파우치 부피 내부에 봉입할 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 수분산성 밀봉된 물품은 농업용 조성물 또는 수처리용 조성물을 포함하는 조성물을 내부 파우치 부피에 봉입할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "액체"는 자유 유동 액체뿐만 아니라 페이스트, 겔, 발포체 및 무스를 포함한다. 액체의 비제한적인 예는 경질(light duty) 및 중질(heavy duty) 액체 세제 조성물, 손 세척용 및/또는 기계 세척용 식기 세제; 경질 표면 세정 조성물, 직물 강화제, 세탁에 일반적으로 사용되는 세제 젤, 표백제 및 세탁 첨가제, 면도 크림, 스킨 케어, 헤어 케어 조성물(샴푸 및 컨디셔너) 및 바디 워시를 포함한다. 그러한 세제 조성물은 계면활성제, 표백제, 효소, 향수, 염료 또는 착색제, 용매 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 선택적으로, 세제 조성물은 세탁용 세제, 식기 세척용 세제, 경질 표면 세정 조성물, 직물 강화제 조성물, 면도 크림, 스킨 케어, 헤어 케어 조성물(샴푸 및 컨디셔너), 및 바디 워시, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
액체의 비제한적인 예는 임의의 그러한 용도에 적용 가능한 세정 및 세제 조성물을 포함하는, 농업용 조성물, 자동차용 조성물, 항공용 조성물, 식품 및 영양용 조성물, 산업용 조성물, 가축용 조성물, 해양용 조성물, 의료용 조성물, 상업용 조성물, 군사용 및 준군사용 조성물, 사무용 조성물, 기분전환용 및 공원용 조성물, 애완동물용 조성물, 및 수처리용 조성물을 포함한다.
기체, 예를 들어, 부유 버블, 또는 고체, 예를 들어, 입자가 액체 내에 포함될 수 있다. 본원에 사용된 "고체"는 분말, 응집물, 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 고체의 비제한적인 예는 다음을 포함한다: 과립, 마이크로캡슐, 비드, 누들(noodle), 및 진주빛 볼(pearlized ball). 고체 조성물은 세척을 통한 이점, 전처리 이점, 및/또는 심미적 효과를 포함하지만 이에 제한되지 않는 기술적 이점을 제공할 수 있다.
상기 조성물은 비가정용 케어 조성물일 수 있다. 예를 들어, 비가정용 케어 조성물은 패브릭 및 가정용 케어 조성물을 제외하고 임의의 그러한 용도에 적용 가능한 세정 및 세제 조성물을 포함하는, 농업용 조성물, 항공용 조성물, 식품 및 영양용 조성물, 산업용 조성물, 가축용 조성물, 해양용 조성물, 의료용 조성물, 상업용 조성물, 군사용 및 준군사용 조성물, 사무용 조성물, 기분전환용 및 공원용 조성물, 애완동물용 조성물 및 수처리용 조성물로부터 선택될 수 있다.
한 유형의 실시양태에서, 조성물은 농약, 예를 들어, 하나 이상의 살곤충제, 살진균제, 제초제, 살충제, 살진드기제, 방충제, 유인제, 고엽제, 식물 성장 조절제, 비료, 살균제, 미량 영양소 및 미량 원소를 포함할 수 있다. 적합한 농약 및 보조 제제는 미국 특허 번호 6,204,223 및 4,681,228 및 EP 0989803 A1에 기재되어 있다. 예를 들어, 적합한 제초제는 파라콰트 염(예를 들어, 파라콰트 디클로라이드 또는 파라콰트 비스(메틸설페이트), 디콰트 염(예를 들어, 디콰트 디브로마이드 또는 디콰트 알지네이트), 및 글리포세이트 또는 이의 염 또는 에스테르(예컨대 글리포세이트 이소프로필암모늄, 글리포세이트 세스퀴나트륨 또는 글리포세이트 트리메슘, 설포세이트로도 알려져 있음). 예를 들어, 미국 특허 번호 5,558,228에 기재된 바와 같이, 작물 보호 화학물질의 비상용성 쌍은 별도의 챔버에서 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 작물 보호 화학물질의 비상용성 쌍은, 예를 들어, 벤술푸론 메틸 및 몰리네이트; 2,4-D 및 티펜술푸론 메틸; 2,4-D 및 메틸 2-[[[[N-4-메톡시-6-메틸-1,3,5-트리아진-2-일)-N-메틸아미노]카르보닐]아미노]-술포닐]벤조에이트; 2,4-D 및 메트술푸론 메틸; 마네브 또는 만코젭 및 베노밀; 글리포세이트 및 메트술푸론 메틸; 트라로메트린 및 임의의 유기인산염, 예컨대 모노크로토포스 또는 디메토에이트; 브로목시닐 및 N-[[4,6-디메톡시피리미딘-2-일)-아미노]카르보닐]-3-(에틸술포닐)-2-피리딘-술폰아미드; 브로목시닐 및 메틸 2-[[[[(4-메틸-6-메톡시)-1,3,5-트리아진-2-일)아미노]카르보닐]아미노]술포닐]-벤조에이트; 브로목시닐 및 메틸 2-[[[[N-(4-메톡시-6-메틸-1,3,5-트리아진-2-일)-N-메틸아미노]카르보닐]아미노]-술포닐]벤조에이트를 포함한다. 또 다른 관련된 유형의 실시양태에서, 조성물은, 예를 들어, 미국 특허 번호 8,333,033에 기재된 실시양태의 유형을 포함하여, 하나 이상의 종자를 선택적으로 토양과 함께 그리고 추가로 선택적으로 뿌리 덮개(mulch), 모래, 피트 모스(peat moss), 물 젤리 결정, 및 비료로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분과 함께 포함할 수 있다.
또 다른 유형의 실시양태에서, 조성물은 수처리제이다. 그러한 제제는, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 2014/0110301 및 미국 특허 번호 8,728,593에 기재된 바와 같은 가혹한 화학물질, 예컨대 공격적인 산화 화학물질을 포함할 수 있다. 예를 들어, 살균제는 하이포아염소산염, 예컨대 하이포아염소산나트륨, 하이포아염소산칼슘 및 하이포아염소산리튬; 염소화 이소시아누레이트, 예컨대 디클로로이소시아누르산("디클로르" 또는 디클로로-S-트리아진트리온, 1,3-디클로로-1,3,5-트리아지난-2,4,6-트리온으로도 지칭됨) 및 트리클로로이소시아누르산("트리클로르" 또는 l,3,5-트리클로로-l,3,5-트리아지난-2,4,6-트리온으로도 지칭됨). 살균 화합물의 염 및 수화물도 고려된다. 예를 들어, 디클로로이소시아누르산은 그 중에서도 나트륨 디클로로이소시아누레이트, 나트륨 디클로로이소시아누레이트산 이수화물로서 제공될 수 있다. 브롬 함유 살균제는 또한 단위 용량 포장 응용분야에 사용하기에 적합할 수 있으며, 그 중에서도 예컨대 1,3-디브로모-5,5-디메틸히단토인(DBDMH), 2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드(DBNPA), 디브로모시아노아세트산 아미드, 1-브로모-3-클로로-5,5-디메틸히단토인 등; 및 2-브로모-2-니트로-1,3-프로판디올 등이 있다. 산화제는 미국 특허 번호 7,476,325에 기재된 것일 수 있으며, 예를 들어, 퍼옥시모노황산수소칼륨이 있다. 조성물은, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 2008/0185347에 기재된 바와 같은 pH 조절 화학물질일 수 있고, 예를 들어, 조성물이 물과 접촉할 때 발포성이고 물의 pH를 조정하도록 산성 성분 및 알칼리 성분을 포함할 수 있다. 적합한 성분은 중탄산나트륨, 중황산나트륨, 수산화칼륨, 술팜산, 유기 카르복실산, 술폰산 및 인산이수소칼륨을 포함한다. 완충액 블렌드는, 예를 들어 붕산, 탄산나트륨, 글리콜산 및 옥손 모노설페이트를 포함할 수 있다.
수처리제는, 예를 들어, 미국 특허 출원 공개 번호 2014/0124454에 기재된 바와 같은 응집제(flocculant)일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 응집제는 중합체 응집제, 예를 들어, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴아미드 공중합체, 예컨대 디알리디메틸암모늄 클로라이드(DADMAC), 디메틸아미노에틸아크릴레이트(DMAEA), 디메틸아미노에틸메타크릴레이트(DMAEM), 3-메틸아미드프로필트리메틸암모늄 클로라이드(MAPTAC) 또는 아크릴산의 아크릴아미드 공중합체; 양이온성 폴리아크릴아미드; 음이온성 폴리아크릴아미드; 중성 폴리아크릴아미드; 폴리아민; 폴리비닐아민; 폴리에틸렌 이민; 폴리디메틸디알릴암모늄 클로라이드; 폴리옥시에틸렌; 폴리비닐 알코올; 폴리비닐 피롤리돈; 폴리아크릴산; 폴리인산; 폴리스티렌 술폰산; 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 응집제는 키토산 아세테이트, 키토산 락테이트, 키토산 아디페이트, 키토산 글루타메이트, 키토산 숙시네이트, 키토산 말레이트, 키토산 시트레이트, 키토산 푸마레이트, 키토산 하이드로클로라이드 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 수처리용 조성물은 인산염 제거 물질, 예를 들어, 지르코늄 화합물, 희토류 란타나이드 염, 알루미늄 화합물, 철 화합물, 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.
조성물은, 예를 들어, 미국 특허 출원 번호 2006/0172910에 기재된 바와 같은 물때(limescale) 제거 조성물, 예를 들어, 시트르산 또는 말레산 또는 그의 설페이트 염, 또는 그의 임의의 혼합물일 수 있다.
예를 들어, US RE29059 E에 기재된 바와 같은 미립자, 예를 들어, 다운 깃털; 예를 들어 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0144682 및 2006/0173430에 기재된 바와 같은 초흡수성 중합체; 예를 들어 미국 특허 번호3,580,390 및 미국 특허 출원 공개 번호 2011/0054111에 기재된 바와 같은 안료 및 틴터; 예를 들어, 미국 특허 번호 8,163,104호에 기재된 바와 같은 브레이징 플럭스(brazing flux) (예를 들어, 알칼리 금속 플루오로알루민산염, 알칼리 금속 플루오로규산염 및 알칼리 금속 플루오로아연산염); 미국 특허 출원 공개 번호 2007/0003719에 기재된 바와 같은 식품 품목(예를 들어, 커피 분말 또는 건조 수프); 및 예를 들어 미국 특허 번호 4,466,431에 기재된 바와 같은 상처 드레싱을 포함하는 다양한 다른 유형의 조성물이 본원에 기재된 패킷에 사용하기 위해 고려된다.
세탁용, 세탁 첨가제 및/또는 패브릭 향상제 조성물을 포함하는 파우치에서, 이들 조성물은 하기 비제한적인 목록의 성분들 중 하나 이상을 포함할 수 있다: 패브릭 케어 효과제; 세제용 효소; 침착 보조제(deposition aid); 레올로지 개질제; 빌더(builder); 표백제; 표백 제제; 표백 전구체; 표백 증강제(bleach booster); 표백 촉매; 향수 및/또는 향수 마이크로캡슐(예를 들어, 미국 특허 5,137,646 참조); 향수 로딩된 제올라이트; 전분 캡슐화된 어코드(accord); 폴리글리세롤 에스테르; 미백제(whitening agent); 진주광택제(pearlescent agent); 효소 안정화 시스템; 음이온성 염료용 고착제, 음이온성 계면활성제용 착화제, 및 이들의 혼합물을 포함하는 스캐빈저(scavenging agent); 광학 증백제 또는 형광제; 방오성 중합체 및/또는 오염 현탁(soil suspension) 중합체를 포함하지만 이에 제한되지 않는 중합체; 분산제; 소포제; 비수성 용매; 지방산; 거품 억제제(suds suppressor), 예를 들어, 실리콘 거품 억제제 (미국 특허 출원 공개 번호 2003/0060390 A1,
Figure pct00010
65-77 참조); 양이온성 전분(미국 특허 출원 공개 번호 2004/0204337 A1 및 미국 특허 출원 공개 번호 2007/0219111 A1 참조); 스컴 분산제(scum dispersant) (미국 특허 출원 공개 번호 2003/0126282 A1,
Figure pct00011
89-90 참조); 직접 염료(substantive dye); 휴잉 염료(hueing dye) (미국 특허 출원 공개 번호 2014/0162929 A1 참조); 착색제; 불투명화제; 산화방지제; 하이드로트로프(hydrotrope), 예컨대 톨루엔설포네이트, 쿠멘설포네이트 및 나프탈렌설포네이트; 컬러 스페클(color speckle); 착색된 비드, 구체 또는 압출물; 점토 유연제(clay softening agent); 항균제. 이들 성분 중 임의의 하나 이상은 미국 특허 출원 공개 번호 2010/305020 A1, 미국 특허 출원 공개 2003/0139312A1 및 미국 특허 출원 공개 번호 2011/0023240 A1에 추가로 기재되어 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조성물은 계면활성제, 4차 암모늄 화합물, 및/또는 용매 시스템을 포함할 수 있다. 4차 암모늄 화합물은 패브릭 향상제 조성물, 예를 들어, 패브릭 유연제 내에 존재할 수 있으며, R이 알킬 기 또는 아릴 기인 구조식 NR4 +의 양으로 하전된 다원자 이온인 4차 암모늄 양이온을 포함할 수 있다.
복합 물품
본 개시내용의 복합 물품은 적어도 2층의 부직 웹을 포함한다. 본 개시내용의 복합 물품은 제1 직경을 갖는 제1 복수의 섬유를 포함하는 제1 부직 웹의 제1 층, 제2 직경을 갖는 제2 복수의 섬유를 포함하는 제2 부직 웹의 제2 층, 및 제1 부직 웹의 적어도 일부 및 제2 부직 웹의 적어도 일부를 포함하는 제1 계면을 가질 수 있으며, 여기서 제1 부직 웹의 일부와 상기 제2 부직 웹의 일부는 융합되고, 제2 직경은 제1 직경보다 작다. 복합 물품의 임의의 부직포 층은 그에 적층된 수용성 필름을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 복합 물품은 복합 물품 단독의 단일층과 동일한 부직 웹에 비해 증가된 기계적 강도, 복합 물품 단독의 단일층과 동일한 부직 웹에 비해 향상된 액체 획득 기능(예를 들어, 기저귀의 액체 획득층에 대해, 또는 유출물(spill) 흡수 티슈에 대해), 및/또는 복합 물품 단독(예를 들어, 물티슈용 활성 로션)의 단일층과 동일한 부직 웹에 비해 유체 및/또는 활성 조성물의 강화된 보유력을 포함하지만 이에 제한되지 않는 하나 이상의 이점을 제공할 수 있다.
제1 부직 웹의 적어도 일부와 제2 부직 웹의 적어도 일부를 포함하는 제1 계면은 제1 및 제2 부직 웹이 중첩되고 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유가 혼재하는 복합체의 영역이다. 일반적으로, 제1 계면을 형성하는 제1 부직 웹의 일부는 제1 부직 웹의 외표면이다. 실시양태에서, 제1 계면은 제1 부직 웹의 두께의 50% 이하, 제1 부직 웹의 두께의 40% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2.5% 이하, 또는 1% 이하의 두께를 포함한다. 실시양태에서, 제1 계면은 제1 부직포의 두께의 적어도 0.1%, 적어도 0.5%, 적어도 1%, 또는 적어도 5%를 포함한다. 실시양태에서, 제1 계면은 제1 부직포의 두께의 약 0.1% 내지 약 25%를 포함한다. 일반적으로, 계면을 형성하는 제2 부직 웹의 부분은 제2 부직 웹의 외표면이다. 실시양태에서, 계면은 제2 부직 웹의 두께의 75% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 또는 15% 이하를 포함한다. 실시양태에서, 제1 계면은 제2 부직 웹의 두께의 적어도 1%, 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 또는 적어도 40%를 포함한다. 실시양태에서, 제1 계면은 제2 부직 웹의 두께의 약 1% 내지 약 75%를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 각 웹으로부터의 섬유의 적어도 일부가 다른 웹으로부터의 섬유에 결합되는 경우, 부직 웹의 두 층은 "융합"된다. 본원에 기재된 바와 같이, 섬유의 본딩은 섬유의 엉킴을 포함한다. 부직 웹의 두 층은 임의의 적절한 방법을 사용하여 융합될 수 있다. 실시양태에서, 제1 부직 웹의 일부 및 제2 부직 웹의 일부는 열적으로 융합되거나, 용매 융합되거나, 둘 모두이다. 실시양태에서, 제1 부직 웹의 일부 및 제2 부직 웹의 일부는 열 융합된다. 열 융합에는 열 및/또는 압력의 사용이 포함될 수 있다. 실시양태에서, 2개의 개별 부직 웹 중 하나 또는 둘 모두는 섬유가 부드러워질 때까지 가열될 수 있고, 이어서 웹은 섬유가 냉각될 경우 각각의 웹으로부터의 섬유의 적어도 일부가 다른 웹으로부터의 섬유의 적어도 일부에 결합되도록 함께 가압될 수 있다. 실시양태에서, 제1 및 제2 부직 웹 중 하나 또는 둘 모두는 용융 방사될 수 있으며 가열된 부드러운 섬유가 다이 어셈블리를 통과한 후 사전 형성된 부직 웹에 직접적으로 적용되고 사전 형성된 부직포의 섬유에 융합되어 융합된 계면을 형성하도록 인라인 공정에 적용될 수 있다. 실시양태에서, 제1 부직 웹의 일부 및 제2 부직 웹의 일부는 용매 융합된다. 용매 융합은 부직 웹 중 하나 또는 둘 모두에 바인더 용액을 적용한 후, 건조 시, 각 웹으로부터의 섬유의 적어도 일부가 다른 웹으로부터의 섬유의 적어도 일부에 본딩되도록 부직 웹을 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 용매 융합은 2개의 개별 사전 형성된 웹을 포함하는 개별 공정으로 발생할 수 있거나, 바인더 용액이 사전 형성된 부직 웹에 적용되고 제2 부직 웹이 사전 형성된 부직 웹 상에 연속 공정으로 형성되는 인라인 공정일 수 있다. 부직 웹의 용매 융합을 위한 바인더 용액은 본딩을 위한 본원에 기재된 임의의 바인더 용액일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, "사전 형성된 부직 웹"은 형성되었지만 본딩되지 않은 부직 웹과 형성되어 본딩된 부직 웹을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, "개별 부직 웹"은 스테이플 섬유를 카딩 또는 에어레이팅함으로써 또는 연속 공정에 의해 형성된 부직 웹을 포함하며, 부직 웹은 본딩되거나 본딩되지 않을 수 있다. 실시양태에서, 2개의 부직 웹의 융합은 또한 부직 웹 중 하나 또는 둘 모두를 본딩하는 데 사용될 수 있다.
실시양태에서, 제1 계면은 용매 융합되고 용매는 물, 에탄올, 메탄올, DMSO, 글리세린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 실시양태에서, 제1 계면은 용매 융합되고 용매는 물, 글리세린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 실시양태에서, 제1 계면은 폴리비닐 알코올과 물, 글리세린 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더 용액을 사용하여 용매 융합된다. 실시양태에서, 제1 계면은 폴리비닐 알코올, 라텍스 또는 이들의 조합과 물, 글리세린 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더 용액을 사용하여 용매 융합된다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 제1 유형의 섬유에 대한 평균 섬유 직경이 제2 유형의 섬유의 평균 섬유 직경보다 작은 경우, 제1 유형의 섬유는 제2 유형의 섬유의 직경보다 "더 작은" 직경을 갖는다. 예를 들어, 제1 유형의 섬유는 제2 유형의 섬유와 중첩되는 직경 크기 분포를 가질 수 있으며, 제1 유형의 섬유에 대한 평균 섬유 직경이 제2 유형의 섬유의 평균 섬유 직경보다 작은 한, 여전히 더 작은 직경을 가질 수 있다. 실시양태에서, 더 작은 섬유 유형은 더 큰 섬유 유형의 직경 크기 분포의 가장 작은 직경보다 더 작은 평균 섬유 직경을 갖는다. SO137:2015에 설명된 대로 투영 현미경 이미징을 사용하여 차이를 시각화할 수 있는 경우 직경의 차이가 존재한다. 실시양태에서, 더 작은 섬유 유형과 더 큰 섬유 유형 사이의 직경의 차이는, 예를 들어, 다중 용융 방사 층이 사용되는 경우, 서브미크론 일 수 있다. 실시양태에서, 더 작은 섬유 유형과 더 큰 섬유 유형 사이의 직경 차이는 약 1 미크론 내지 약 300 미크론, 약 5 미크론 내지 약 300 미크론, 약 5 미크론 내지 약 250 미크론, 약 5 미크론 내지 약 200 미크론, 약 10 미크론 내지 약 150 미크론, 약 10 미크론 내지 약 100 미크론, 약 10 미크론 내지 약 90 미크론, 약 15 미크론 내지 약 80 미크론, 약 15 미크론 내지 약 70 미크론, 약 20 미크론 내지 약 60 미크론, 약 20 미크론 내지 약 50 미크론, 또는 약 25 미크론 내지 약 45 미크론일 수 있다. 실시양태에서, 더 작은 섬유 유형과 큰 섬유 유형 사이의 직경 차이는 약 5 미크론 내지 약 75 미크론일 수 있다. 실시양태에서, 더 작은 섬유 유형과 더 큰 섬유 유형 사이의 직경 차이는 약 20 미크론 내지 약 80 미크론일 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직 웹이 융합되고, 제2 부직 웹이 제1 부직 웹보다 작은 섬유 직경을 갖는 2개의 부직 웹의 복합체를 제공하는 것이 유리하게는 복합 물품의 흡착/흡수율 및 유체 용량을 향상시킬 수 있고, 더 큰 직경의 섬유로부터 더 작은 직경의 섬유로 직접 흡착/흡수하여 유체를 우선적으로 이동시키고; 단일 직경 재료와 비교하여 부직 복합 물품의 표면 대 부피 비율을 증가시켜 로딩 용량을 증가시키고/시키거나 단일 직경 재료를 갖는 부직포와 비교하여 부직 복합 물품의 분산 및/또는 총 용해를 개선할 수 있는 것으로 여겨진다. 개별 웹 층에서 섬유의 평균 직경은 본원에 제공된 임의의 직경일 수 있다. 실시양태에서, 제1 부직포의 제1 층에서 복수의 섬유는 약 10 미크론 내지 약 300 미크론, 약 50 미크론 내지 약 300 미크론, 또는 약 100 미크론 초과 내지 약 300 미크론의 직경을 가질 수 있다. 실시양태에서, 제1 복수의 섬유는 약 100 미크론 초과 내지 약 300 미크론의 평균 직경을 가질 수 있다. 부직 복합 재료의 부직포 층이 상이한 직경을 갖는 섬유 유형의 블렌드를 포함하는 실시양태에서, 섬유 직경의 분포가 모노모달인 경우, 평균 섬유 직경은 블렌드의 평균 섬유 직경을 지칭한다. 섬유 유형의 블렌드는 부직포 층에서 바이모달 또는 그 이상의 모달 직경 분포를 가질 수 있다. 섬유의 블렌드가 바이모달 또는 그 이상의 직경 분포를 갖는 경우, 섬유가 블렌드의 가장 작은 직경의 섬유의 분포에 대한 평균보다 작은 평균 섬유 직경을 갖는 경우, 섬유는 상기 블렌드의 섬유보다 더 작은 직경을 가지며, 섬유가 블렌드의 더 큰 직경의 섬유의 분포에 대한 평균보다 큰 평균 섬유 직경을 갖는 경우, 섬유는 상기 블렌드의 섬유보다 더 크다.
실시양태에서, 복합 물품은 제3 복수의 섬유를 포함하는 제3 부직 웹의 제3 층을 추가로 포함한다. 부직 복합 물품이 제3 부직 웹의 제3 층을 포함하는 실시양태에서, 제2 층은 제1 층과 제3 층 사이에 제공될 수 있고 제2 부직 웹의 적어도 제2 부분과 제3 부직 웹의 적어도 일부가 융합되어 제2 계면을 제공할 수 있다. 제2 부직 웹의 적어도 제2 부분과 제3 부직 웹의 적어도 일부를 포함하는 제2 계면은 제2 및 제3 부직 웹이 중첩되고 제2 복수의 섬유 및 제3 복수의 섬유가 혼재되는 복합체의 영역이다. 일부 실시양태에서, 그리고 제2 부직 웹의 제2 층의 두께에 따라, 제1 복수의 섬유 및 제3 복수의 섬유는 제1 계면과 제2 계면 사이에 명확한 윤곽이 없도록 혼합 및/또는 융합될 수 있다. 일반적으로, 제2 계면을 형성하는 제2 부직 웹의 부분은 제1 부직 웹에 융합된 제2 부직 웹의 외표면과 대향하는 제2 부직 웹의 외표면이다. 실시양태에서, 제2 계면은 제2 부직 웹의 두께의 75% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 또는 15% 이하를 포함한다. 실시양태에서, 제2 계면은 제2 부직 웹의 두께의 적어도 1%, 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30%, 또는 적어도 40%를 포함한다. 실시양태에서, 제2 계면은 제2 부직 웹의 두께의 약 1% 내지 약 75%를 포함한다. 실시양태에서, 제2 계면을 형성하는 제3 부직 웹의 일부는 제3 부직 웹의 외표면이다. 실시양태에서, 제2 계면은 제3 부직 웹의 두께의 50% 이하, 제1 부직 웹의 두께의 40% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2.5% 이하, 또는 1% 이하를 포함한다. 실시양태에서, 제2 계면은 제3 부직포의 두께의 적어도 0.1%, 적어도 0.5%, 적어도 1%, 또는 적어도 5%를 포함한다. 실시양태에 있어서, 제2 계면은 제3 부직포의 두께의 약 0.1% 내지 약 25%를 포함한다.
실시양태에서, 제2 부직 웹의 제2 부분 및 제3 부직 웹의 부분은 열적으로 융합되거나, 용매 융합되거나, 둘 모두이다. 실시양태에서, 제2 부직 웹의 제2 부분 및 제3 부직 웹의 부분은 열융합된다. 실시양태에서, 제2 부직 웹의 제2 부분 및 제3 부직 웹의 부분은 용매 융합된다.
실시양태에서, 제2 계면은 용매 융합되고 용매는 물, 에탄올, 메탄올, DMSO, 글리세린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 실시양태에서, 제2 계면은 용매 융합되고 용매는 물, 글리세린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 실시양태에서, 제2 계면은 폴리비닐 알코올 및 물, 글리세린, 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더 용액을 사용하여 용매 융합된다. 실시양태에서, 제2 계면은 폴리비닐 알코올, 라텍스 또는 이들의 조합과 물, 글리세린 또는 이들의 조합을 포함하는 바인더 용액을 사용하여 용매 융합된다.
실시양태에서, 제1 부직 웹의 제1 층 및 제2 부직 웹의 제2 층은 상이한 기공률을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 2개의 부직 웹은 부직 웹의 기공률의 차이가 적어도 약 1%인 경우, "상이한 기공률"을 갖는다. 실시양태에서, 복합 물품에서 부직 웹의 두 층 사이의 기공률의 차이는 약 1% 내지 약 20%일 수 있다. 예를 들어, 복합 물품에서 부직 웹의 한 층은 약 80%의 기공률을 가질 수 있고, 복합 물품에서 부직 웹의 제2 층은 약 85%의 기공률을 가질 수 있고, 이는 기공률의 5% 차이이다. 실시양태에서, 제2 부직 웹의 기공률은 제1 부직 웹의 기공률보다 작다. 실시양태에서, 제2 부직 웹의 기공률은 제1 부직 웹의 기공률과 동일하다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, 2개의 부직 웹들 사이의 기공률 값의 차이가 1% 미만인 경우, 2개의 부직 웹은 "동일한 기공률"을 갖는다.
복합 물품이 제3 부직 웹의 제3 층을 포함하는 실시양태에서, 제3 부직 웹은 제1 부직 웹과 동일하거나 상이한 기공률을 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직 웹은 제1 부직 웹과 동일한 기공률을 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직 웹은 제1 부직 웹과 상이한 기공률을 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직 웹은 제1 부직 웹보다 덜 다공성일 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직 웹은 제2 부직 웹과 동일한 기공률을 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직 웹은 제2 부직 웹과 상이한 기공률을 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직 웹은 제2 부직 웹보다 덜 다공성일 수 있다. 실시양태에서, 제2 부직 웹은 제1 부직 웹보다 덜 다공성일 수 있고, 제3 부직 웹은 제2 부직 웹보다 덜 다공성일 수 있다. 실시양태에서, 부직 복합 물품은 부직 웹의 층들 사이의 기공률 구배를 가질 수 있으며, 여기서 복합 구조물의 하나의 외표면은 가장 큰 기공률을 가질 수 있고, 복합 구조물의 다른 외표면은 복합 구조물의 가장 작은 기공률을 가질 수 있다. 실시양태에서, 복합 구조물은 부직 웹의 층들 사이의 기공률 구배를 가질 수 있고, 여기서 복합 구조물의 외표면은 가장 큰 기공률을 가질 수 있고, 복합 구조물의 중간 층(들)은 가장 작은 기공률을 가질 수 있다. 실시양태에서, 복합 구조물은 중간 층(들)이 부직 웹의 제2 및 제3 층(4층 복합 구조물의 경우) 또는 부직 웹의 제3 층(5층 웹의 경우)을 포함할 수 있도록 부직 웹의 제4 또는 그 이상의 층을 포함할 수 있다.
이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 복합 구조물의 기공률이 구배를 포함하는 경우, 복합 구조물은 유리하게는 더 다공성 외표면으로부터 덜 다공성 외표면 또는 덜 다공성 중간층(들)으로 액체의 위킹을 향상시켰다.
복합 물품의 임의의 주어진 부직포 층 내의 복수의 섬유는 본원에 개시된 임의의 섬유일 수 있고, 동일하거나 상이할 수 있다. 실시양태에서, 제1 복수, 제2 복수 및 제3 복수의 섬유에서 섬유 형성 재료의 조성은 동일하거나 상이할 수 있으며, 예를 들어, 직경, 길이, 강인성, 형상, 강성, 탄성, 용해도, 융점, 유리 전이 온도(Tg), 섬유 형성 재료, 색상, 또는 이들의 조합에 있어서 임의의 차이를 갖는다. 다음의 표 1은 부직포 층이 3개의 상이한 섬유 조성물을 갖는 섬유를 포함할 수 있는 고려된 복합 물품을 나타내며, 여기서 각각의 문자 "A", "B" 및 "C"는 특정 섬유 조성물을 지칭하고, "-"는 고려된 복합 물품이 부직 웹의 제3 층을 포함하지 않음을 의미한다. 각각의 섬유 조성물 A, B, 및 C는 (a) 단일 섬유 형성 재료를 포함하는 단일 섬유 유형, (b) 섬유 형성 재료의 블렌드를 포함하는 단일 섬유 유형, (c) 각 섬유 유형이 단일 섬유 형성 재료를 포함하는 섬유 유형의 블렌드, (d) 각 섬유 유형이 섬유 형성 재료의 블렌드를 포함하는 섬유 유형의 블렌드, 또는 (e) 각 섬유 유형이 단일 섬유 형성 재료 또는 섬유 형성 재료의 블렌드를 포함하는 섬유 유형의 블렌드일 수 있다.
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실시양태에서, 제1 복수의 섬유는 수용성 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료를 포함한다. 실시양태에서, 제2 복수의 섬유는 수용성 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료를 포함한다. 실시양태에서, 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유는 수용성 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료를 포함한다. 제3 복수의 섬유를 갖는 부직 웹의 제3층을 포함하는 실시양태에서, 제3 복수의 섬유는 수용성 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료는 복수의 섬유 내에 하나 이상의 섬유 형태로 존재할 수 있다. 수용성 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료는 제1 복수, 제2 복수, 또는 제3 복수의 섬유에서 임의의 수용성 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료일 수 있다. 제1 복수의 섬유, 제2 복수의 섬유, 및/또는 제3 복수의 섬유 중 2개 이상이 폴리비닐 알코올 섬유 형성물질을 포함하는 실시양태에서, 폴리비닐 알코올은 각각의 복수에서 동일하거나 상이할 수 있으며, 단독 섬유 형성 재료 또는 각각의 복수의 섬유 형성 재료의 블렌드의 일부일 수 있고, 각각의 복수가 상이한 폴리비닐 알코올 섬유를 포함하는 경우, 길이 대 직경 비율(L/D), 강인성, 형상, 강성, 탄성, 용해도, 융점, 유리 전이 온도(Tg), 섬유 화학, 색상 또는 이들의 조합에 있어 차이가 있을 수 있다.
실시양태에서, 제1 복수의 섬유, 제2 복수의 섬유, 및/또는 제3 복수의 섬유는 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료 이외의 섬유 형성 재료를 포함할 수 있다.
실시양태에서, 제1 부직 웹은 약 0.5 내지 약 1.5의 강인성 비율(MD:CD)을 갖는다. 실시양태에서, 제1 부직 웹은 약 0.8 내지 약 1.25의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제1 부직 웹은 약 0.9 내지 약 1.1의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제2 부직 웹은 약 0.5 내지 약 1.5의 강인성 비율(MD:CD)을 갖는다. 실시양태에서, 제2 부직 웹은 약 0.8 내지 약 1.25의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제2 부직 웹은 약 0.9 내지 약 1.1의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제3 부직 웹은 약 0.5 내지 약 1.5의 강인성 비율(MD:CD)을 갖는다. 실시양태에서, 제3 부직 웹은 약 0.8 내지 약 1.25의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제3 부직 웹은 약 0.9 내지 약 1.1의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 부직 복합 물품은 약 0.5 내지 약 1.5, 약 0.8 내지 약 1.25, 약 0.9 내지 약 1.1, 또는 약 0.95 내지 약 1.05 범위의 강인성 비율(MD:CD)을 갖는다. 실시양태에서, 부직 복합 물품은 약 0.8 내지 약 1.5의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 부직 복합 물품은 약 0.9 내지 1.1의 MD:CD를 갖는다. 부직 복합 물품의 MD:CD는 복합 물품에 존재하는 부직 웹 층의 각 개별 MD:CD 비율과 관련이 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 복합 물품의 MD:CD는 부직 웹의 각 층의 MD 및 CD를 개별적으로 고려하여 결정할 수 없지만, 부직 복합 물품의 MD 및 CD를 측정해야 한다고 여겨진다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직 복합 물품의 강인성 비율 MD:CD가 1에 가까워짐에 따라, 복합 물품의 내구성이 증가하여, 사용 동안 부직포에 응력이 가해지는 경우 부직포의 파괴에 대한 우수한 저항성을 제공하는 것으로 여겨진다. 또한, 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용융 방사 부직 웹의 적어도 하나의 층을 포함하는 복합 물품의 MD:CD 비율은 모든 카딩된 층을 포함하는 것을 제외하고는 동일한 복합 물품보다 1:1에 더 가까운 MD:CD 비를 가질 것으로 여겨진다.
본 개시내용의 부직 복합 물품의 평량은 특별히 제한되지 않으며, 약 5 g/m2 내지 약 150 g/m2, 약 5 g/m2 내지 약 125 g/m2, 약 5 g/m2 내지 약 100 g/m2, 약 5 g/m2 내지 약 70 g/m2, 약 5 g/m2 내지 약 50 g/m2, 약 5 g/m2 내지 약 30 g/m2의 범위일 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직 복합 물품은 약 5 g/m2 내지 약 50 g/m2의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직 복합 물품은 약 50 g/m2 내지 약 150 g/m2의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹의 제1 층은 약 30 g/m2 내지 약 70 g/m2의 평량을 가질 수 있고, 부직 복합 물품은 약 60 g/m2 내지 약 150 g/m2의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹의 제1 층은 약 5 g/m2 내지 약 15 g/m2의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹의 제1 층은 약 5 g/m2 내지 약 15 g/m2의 평량을 가질 수 있고, 부직 복합 물품은 약 15 g/m2 내지 약 50 g/m2 범위의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹의 제3 층은 약 5 g/m2 내지 약 15 g/m2의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹의 제1 층은 약 5 g/m2 내지 약 15 g/m2의 평량을 가질 수 있고, 부직 웹의 제3 층은 약 5 g/m2 내지 약 15 g/m2의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹의 제2 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 약 2.5 중량% 내지 약 10 중량%로 복합 물품에 포함될 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹의 제2 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 약 2.5 중량% 내지 약 10 중량%로 복합 물품에 포함될 수 있고, 부직 웹의 제1 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 약 90 중량% 내지 약 97.5 중량%로 복합 물품에 포함될 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹의 제2 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 약 2.5 중량% 내지 약 10 중량%로 포함될 수 있으며, 부직 웹의 제1 층과 부직 웹의 제3 층은 함께, 복합 물품의 총 중량을 기준으로 약 90 중량% 내지 약 97.5 중량%로 포함될 수 있다. 실시양태에서, 부직 웹의 제3 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 약 2.5 중량% 내지 약 10 중량%로 복합 물품에 포함될 수 있으며, 부직 웹의 제1 층과 부직 웹의 제2 층은 함께, 복합 물품의 총 중량을 기준으로 약 45 중량% 내지 약 48 중량%로 포함될 수 있다.
실시양태에서, 제1 복수의 섬유의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다. 실시양태에서, 제2 복수의 섬유의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다. 실시양태에서, 제3 복수의 섬유의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다. 실시양태에서, 제1 복수의 섬유 및 제3 복수의 섬유의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다. 실시양태에서, 제1 복수의 섬유, 제2 복수의 섬유, 및 제3 복수의 섬유 각각의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다.
실시양태에서, 부직 복합 물품은 제1 층만을 포함하는 동일한 물품에 비해 기계 방향, 횡방향 또는 둘 모두에서 향상된 모듈러스, 인장 강도, 연신율, 강인성 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 복합 물품은 제1 층만을 포함하는 동일한 물품에 비해 기계 방향으로 개선된 모듈러스, 인장 강도, 연신율, 강인성 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 복합 물품은 제1 층만을 포함하는 동일한 물품에 비해 횡방향으로 개선된 모듈러스, 인장 강도, 연신율, 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직 복합 물품은 제1 층만을 포함하는 동일한 물품에 비해 기계 방향 및 횡방향으로 개선된 모듈러스, 인장 강도, 연신율, 강인성 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.
복합 물품의 제조 방법
일반적으로, 복합 물품은 제1 층의 적어도 일부 및 제2 층의 일부를 융합시켜 계면을 형성하도록 부직 웹의 2개 이상의 층을 조합하기에 적합한 당업계에 알려진 임의의 공정을 사용하여 제조될 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 부직 복합 물품의 형성 방법은 하기의 단계를 포함할 수 있다:
(a) 제1 부직 웹의 적어도 일부를 제2 부직 웹의 적어도 일부에 융합시키기에 충분한 조건 하에 제1 부직 웹을 포함하는 제1 층 상에 제2 부직 웹을 포함하는 제2 층을 증착시켜 제1 계면을 형성하는 단계; 및
(b) 선택적으로, 제2 부직 웹의 적어도 제2 부분을 제3 부직 웹의 적어도 일부에 융합시키기에 충분한 조건 하에 제2 부직 웹을 포함하는 제2 층 상에 제3 부직 웹을 포함하는 제3 층을 증착하여 켜 제2 계면을 형성하는 단계.
실시양태에서, 단계 (a) 및 (b)는 복합 구조물에 추가적인 부직포 층, 예를 들어, 제4 부직포 층, 제5 부직포 층 등을 포함하도록 반복될 수 있다.
일반적으로, 제1 부직 웹의 적어도 일부를 제2 부직 웹의 적어도 일부에 융합시키기에 충분한 조건 및/또는 제2 부직 웹의 적어도 일부를 제3 부직 웹의 적어도 일부에 융합시키기에 충분한 조건은 본원에 기재된 바와 같이 열 융합 및/또는 용매 융합을 포함할 수 있다.
전술한 방법의 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있다. 전술한 방법의 실시양태에서, 제3 층은 카딩된 부직 웹 또는 용융 방사된 부직 웹을 포함할 수 있다. 전술한 방법의 실시양태에서, 제2 층은 용융 방사된 부직 웹 또는 에어레이드 부직 웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있고, 제2 층은 용융 방사된 부직 웹을 포함할 수 있으며, 제3 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있고, 제2 층은 용융 취입된 부직 웹을 포함할 수 있으며, 제3 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제2 층은 에어레이드 부직 웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있고, 제2 층은 에어레이드 부직 웹을 포함할 수 있고, 제3 층은 용융 방사된 부직 웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있고, 제2 층은 에어레이드 부직 웹을 포함할 수 있으며, 제3 층은 용융 취입된 부직 웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직 복합 물품은 5개의 층들의 부직 웹을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있고, 제2 층은 에어레이드 부직 웹을 포함할 수 있고, 제3 층은 용융 방사된 부직 웹을 포함할 수 있고, 제4 층은 에어레이드 부직 웹을 포함할 수 있고, 제5 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직 복합 물품은 5층의 부직 웹을 포함할 수 있고, 여기서 제1 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있고, 제2 층은 에어레이드 부직 웹을 포함할 수 있고, 제3 층은 용융 취입된 부직 웹을 포함할 수 있고, 제4 층은 에어레이드 부직 웹을 포함할 수 있고, 제5 층은 카딩된 부직 웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제2 부직 웹은 셀룰로오스 섬유 형성 재료를 포함할 수 있다.
플러셔블 티슈
본 개시내용의 플러셔블 티슈는 본 개시내용의 부직 웹 및/또는 본 개시내용에 따른 복합 물품을 포함할 수 있다.
플러셔블 티슈는 본 개시내용의 복수의 섬유를 포함할 수 있고, 여기서 복수의 섬유는 수용성 섬유 및 선택적으로 수불용성 섬유를 포함할 수 있다.
플러셔블 티슈가 수용성 섬유 및 수불용성 섬유를 포함하는 부직 웹을 포함하는 실시양태에서, 수용성 섬유 대 수용성 섬유의 비율은 약 1:18 내지 약 4:1, 약 1:10 내지 약 3:1, 약 1:5 내지 약 2:1, 또는 약 1:2 내지 약 2:1, 예를 들어 약 1:18, 1:16, 1:14, 1:12, 1:10, 1:5, 1:3, 1:2, 1:1, 2:1, 3:1 또는 4:1의 범위일 수 있다.
본 개시내용의 플러셔블 티슈는 세정 로션을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 플러셔블 티슈는 일반적으로 티슈 제조 공정의 습윤 단계 동안 섬유가 세정 로션에 의해 쉽게 습윤되도록 충분히 높은 표면 에너지를 갖는 섬유를 포함한다. 따라서, 실시양태에서, 플러셔블 티슈의 부직 복합 물품의 적어도 하나의 외부 층의 적어도 일부는 친수성 섬유를 포함한다. 실시양태에서, 플러셔블 티슈를 제조하기 위해 사용되는 부직 복합 물품의 각 외부 층의 적어도 일부는 친수성 섬유를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 명시되지 않는 한, "친수성 섬유"는 친수성인 그의 표면을 갖는 임의의 섬유를 지칭한다. 섬유가, 예를 들어, 친수성 섬유 형성 재료를 포함하는 경우, 섬유는 친수성 표면을 가질 수 있고/있거나, 섬유는 외피에 친수성 섬유 형성 재료를 포함하는 코어-외피형 2성분 섬유이고/이거나, 섬유는 그의 표면에 친수성 물질을 포함하도록 표면 처리되었다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직포의 친수성 섬유는 부직포의 표면으로부터 액체의 모세관 작용/위킹을 촉진하여, 친수성 섬유를 포함하지 않는 동일한 부직포에 비해 개선된 액체 획득을 제공할 수 있는 것으로 여겨진다.
티슈에 대한 응용분야의 비제한적인 예는 표면 세정, 피부 세정, 자동차 용도, 유아용 케어, 여성용 케어, 모발 클렌징, 메이크업 제거 또는 적용, 피부 컨디셔너, 연고, 자외선 차단제, 방충제, 약물, 바니시 또는 산업용 및 기관 세척을 포함한다.
로션 조성물
본 개시내용의 플러셔블 티슈는 세정을 용이하게 하기 위해 기재(substrate)를 습윤시키는 로션 조성물을 포함할 수 있다. 플러셔블 티슈가 퍼스널 케어 티슈인 실시양태에서, 로션 조성물은 또한 피부를 진정, 연화 또는 케어하고, 로션의 느낌을 개선하고, 피부로부터 잔류물의 제거를 개선하고, 쾌적한 향기를 제공하고/하거나 박테리아 성장을 방지하기 위한 성분을 포함할 수 있다.
로션 조성물은 생리학적 피부 pH에 근접한 약 5.5 또는 그 부근의 pH를 가질 수 있다. 낮은 pH 로션 조성물은 약 3.8 또는 그 부근의 pH를 가질 수 있고, 티슈가 배설물로부터 잔류물과 같은 알칼리성 잔류물을 제거하고 대략 5의 건강한 산성 피부 pH를 회복하는 것을 돕고/돕거나 배설물 효소를 불활성화하여 배설물로부터의 자극물을 자극적이지 않게 만드는 경우에 유용할 수 있다. 낮은 pH 로션은 또한 미생물 성장을 억제할 수 있다. 로션 조성물의 pH가 약 4 이하인 실시양태에서, 제1 복수의 섬유, 제2 복수의 섬유, 및/또는 제3 복수의 섬유의 섬유는 폴리비닐 알코올 공중합체를 포함할 수 있다. 공중합체는 섬유 블렌드의 섬유의 단독 섬유 형성 재료로서 또는 섬유 형성 재료의 블렌드를 포함하는 섬유의 섬유 형성 재료의 한 성분으로서 제공될 수 있다. 전술한 실시양태의 개선에서, 섬유는 폴리비닐 알코올 공중합체 및 단독중합체의 블렌드를 포함할 수 있다. 폴리비닐 알코올 공중합체 및 단독중합체는 약 1:1 내지 약 4:1의 비율로 제공될 수 있다. 전술한 실시양태의 추가의 개선에서, 폴리비닐 알코올 공중합체 함유 섬유는 비수용성 섬유와 블렌딩될 수 있다.
로션 조성물은 초습윤제(superwetter), 레올로지 개질제, 완화제(emollient) 및/또는 유화제를 포함할 수 있다. 초습윤제는 로션 조성물의 총 중량에 대해 초습윤제가 약 0.01 중량% 내지 0.2 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 초습윤제는 트리실록산, 폴리에테르 작용기가 PEG, PPG 또는 이들의 혼합물인 폴리에테르 디메티콘, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
레올로지 개질제는 로션 조성물의 총 중량을 기준으로 레올로지가 약 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 레올로지 개질제는 크산탄 검, 개질된 크산탄 검 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
완화제는, 존재하는 경우, 증점 완화제일 수 있다. 적합한 완화제는 PEG-10 해바라기유, 글리세라이드, 해바라기유, 팜유, 올리브유, 에뮤유(emu oil), 바바수유(babassu oil), 달맞이꽃유, 팜핵유(palm kernel oil), 대구간유, 면실유, 호호바유, 메도우폼 씨드유(meadowfoam seed oil), 스위트아몬드유, 카놀라유, 대두유, 아보카도유, 잇꽃유(safflower oil), 코코넛유, 참기름, 쌀겨유, 포도씨유, 미네랄유, 이소프로필 스테아레이트, 이소스테아릴 이소노나노에이트, 디에틸헥실 푸마레이트, 디이소스테아릴 말레이트, 트리이소세틸 시트레이트, 스테아릴 스테아레이트, 메틸 팔미테이트, 메틸헵틸 이소스테아레이트, 바셀린, 라놀린유 및 라놀린 왁스, 장쇄 알코올, 예컨대 세틸 알코올, 스테아릴 알코올, 베헤닐 알코올, 이소스테아릴 알코올 및 2-헥실-데칸올, 미리스틸 알코올, 다양한 분자량의 디메티콘 유체 및 그의 혼합물, PPG-15 스테아릴 에테르(알라톤 E로도 알려져 있음), 시어 버터, 올리브 버터, 해바라기 버터, 코코넛 버터, 호호바 버터, 코코아 버터, 스쿠알렌 및 스쿠알렌, 이소파라핀, 다양한 분자량의 폴리에틸렌 글리콜, 다양한 분자량의 폴리프로필렌 글리콜 또는 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
유화제는, 존재하는 경우, 실온에서 고체일 수 있다. 적합한 유화제는 라우레스-23, 세테스-2, 세테스-10, 세테스-20, 세테스-21, 세테아레스-20, 스테아레스-2, 스테아레스-10, 스테아레스-20, 올레스-2, 올레스-10, 올레스-20, 스테아레스-100, 스테아레스-21, PEG-40 소르비탄 퍼올레에이트, PEG-8 스테아레이트, PEG-40 스테아레이트, PEG-50 스테아레이트, PEG-100 스테아레이트, 소르비탄 라우레이트, 소르비탄 팔미테이트, 소르비탄 스테아레이트, 소르비탄 트리스테아레이트, 소르비탄 올레에이트, 소르비탄 트리올레에이트, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 21, 폴리소르베이트 40, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 61, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80, 폴리소르베이트 81, 폴리소르베이트 85, PEG-40경화 피마자유, 시트르산 에스테르, 미정질 왁스, 파라핀 왁스, 밀랍, 카르나우바 왁스, 오조케라이트 왁스, 세틸 알코올, 스테아릴 알코올, 세테아릴 알코올, 미리스틸 알코올, 베헤닐 알코올 및 이들의 혼합물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
실시양태에서, 세정 로션은 완화제 및 유화제를 포함하는 수성 에멀젼을 포함한다.
세정 로션은 글리세린, 프로필렌 글리콜 및 인지질; 본원에 기재된 바와 같은 에센셜 오일 및 향수와 같은 향료; 방부제; 효소; 착색제; 오일 흡수제; 살충제; 비료; 활성제; 산 촉매; 금속 촉매; 이온 스캐빈저; 세제; 소독제; 계면활성제; 표백제; 표백제 성분; 및 섬유 유연제를 포함하지만 이에 제한되지 않는 보습제(humectant)를 추가로 포함할 수 있다. 실시양태에서, 세정 로션은 향료, 방부제, 효소, 착색제, 오일 흡수제, 살충제, 이온 스캐빈저, 세제, 소독제 또는 이들의 조합을 포함한다.
방부제는 액체 로션, 플러셔블 티슈 및/또는 티슈가 사용되는 기재에서 미생물의 성장을 방지한다. 방부제는 소수성 또는 친수성일 수 있다. 적합한 방부제는 파라벤, 예컨대 메틸 파라벤, 프로필 파라벤, 알킬 글리시네이트, 요오드 유도체 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.
로션 로딩은 150%와 480% 사이일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "로딩"은 부직 웹 또는 복합 물품을 로션 조성물과 조합하는 것을 지칭하며, 즉 부직 웹 또는 복합 물품을 부직 웹 또는 복합 물품과 조합하는 데 사용되는 방법, 즉 침지, 분무, 키스롤링(kissrolling) 등과 관계없이 로션 조성물이 부직 웹 또는 복합 물품 상에 또는 내에 로딩되는 것을 지칭한다. "로션 로딩"은 부직 웹 또는 복합 물품 상에 또는 내로 로딩된 로션의 양을 지칭하며, 건조(비로딩된) 부직 웹 또는 복합 물품의 중량에 대한 로션의 중량으로 백분율로 표시된다. 사용 동안 로션의 일부가 기재(예를 들어, 피부 또는 세정될 또 다른 표면)로 용이하게 전달될 수 있는 정도로 물풀림 가능한 티슈에 로션이 로딩되는 것이 바람직할 수 있다. 전달은 세정을 용이하게 하고, 사용자에게 쾌적한 감각(예를 들어, 매끄러운 피부 느낌 또는 증발로부터의 시원함)을 제공하고/하거나, 화합물의 전달을 가능하게 하여 기재 상에서 유익한 기능을 제공할 수 있다.
플러셔블 티슈는 티슈를 구성하는 섬유들 사이에 고밀도의 틈새 공간(interstitial space)을 갖는 부직 웹 또는 복합 물품일 수 있다. 티슈의 표면 상에 이용 가능한 충분한 로션을 기재로 전달하기 위해, 티슈 내의 많은 틈새 공간이 로션으로 채워질 수 있다. 틈새 공간에서 로션은 기재로의 전달을 위해 쉽게 이용 가능하지 않을 수 있어서, 예를 들어, 적당한 습윤감을 제공함으로써 로션이 기재로의 전달을 위해 이용 가능하다는 것을 사용자에게 신호하기에 충분한 양으로 과량의 로션이 티슈 내로 로딩될 수 있다. 유리하게는, 플러셔블 티슈에 사용되는 부직 복합 물품은 본원에 기재된 바와 같은 기공률 구배를 가질 수 있으며, 이는 티슈에 대한 로션의 로딩을 용이하게 할 수 있다.
플러셔블 티슈는 부직 웹 또는 복합 물품을 건조 섬유질 복합재 그램당 적어도 1 g의 액체 세정 로션으로 습윤화시키면서 만들 수 있다. 세정 로션을 부직 웹 또는 복합 물품에 전달하는 적합한 방법은 담그기, 분무, 패딩, 압출 코팅 및 딥(dip) 코팅을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 습윤 후, 원하는 대로 습윤화된 복합 물품을 접고, 쌓고, 길이로 절단하고, 포장할 수 있다. 플러셔블 티슈는 일반적으로 하수 시스템에 쉽게 폐기할 수 있을 만큼 충분히 작으면서 편리한 취급을 허용하기에 충분한 치수이다. 습윤화된 복합 물품은 제조 공정 동안 그러한 치수로 절단 또는 접힐 수 있거나, 크기가 더 클 수 있고, 개별 티슈가 사용자에 의해 원하는 크기로 웹으로부터 분리될 수 있도록 하는 천공과 같은 수단을 가질 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 플러셔블 티슈는 본 개시내용의 부직 웹 및 세정 로션을 포함한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 플러셔블 티슈는 본 개시내용의 부직 복합 물품 및 세정 로션을 포함한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 플러셔블 티슈는 본 개시내용의 부직 복합 물품 및 세정 로션으로 이루어진다.
흡수성 물품
본 개시내용의 부직 웹 및 부직 복합 물품은 흡수성 물품용 액체 획득층으로서 사용될 수 있다. 흡수성 물품은 턱받이, 가슴 패드, 케어 매트, 청소용 패드(예를 들어, 바닥 청소용 패드), 기저귀, 기저귀 팬츠, 요실금 라이너, 패드 및 기타 물품(예를 들어, 성인용 요실금 기저귀, 성인용 요실금 패드, 성인용 요실금 팬츠, 배변 훈련용 라이너, 배변 훈련용 패드, 배변 훈련용 팬츠, 및 애완동물용 훈련 패드, 예를 들어, 강아지용 패드), 음순간 장치(interlabial device), 월경 패드, 팬티 라이너, 생리대, 탐폰, 유출물 흡수 매트, 유출물 흡수 패드, 유출물 흡수 롤, 상처 드레싱 등을 포함할 수 있다. 한 측면에서, 임의의 전술한 물품은 일회용품 일 수 있다. "일회용"이라는 용어는 1회 사용 후 폐기하도록 설계되었거나 폐기되도록 의도된 물품을 지칭한다. 즉, 일회용 물품은 세탁 또는 달리 복원 또는 재사용되도록 의도되지 않으며, 실시양태서는 세탁, 복원 또는 재사용이 불가능할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "흡수성 물품"은 신체 삼출물과 같은 액체를 흡수하고 함유하는 물품을 포함한다. 용어 "흡수성 물품"은 기저귀, 요실금 물품, 생리대 등을 포함하는 것으로 의도된다. 용어 "요실금 물품"은 성인이 착용하는지 또는 다른 요실금자가 착용되는지 여부에 관계없이 패드, 속옷(벨트 등과 같은 일부 유형의 서스펜션 시스템에 의해 적소에 유지되는 패드), 흡수성 물품용 삽입물, 흡수성 물품용 용량 부스터, 브리프, 침대 패드 등을 포함하는 것으로 의도된다. 그러한 흡수성 물품 중 적어도 일부는 월경 또는 혈액, 질 분비물, 소변, 땀, 모유 및 배설물과 같은 체액의 흡수를 위한 것이다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "기저귀"는 신체로부터 배출되는 다양한 삼출물을 흡수하고 함유하도록 착용자의 피부에 대고 배치되도록 의도된 장치를 지칭한다. 기저귀는 일반적으로 유아와 요실금자가 착용자의 허리와 다리를 둘러싸도록 하반신에 착용한다. 기저귀의 예는 유아용 또는 성인용 기저귀 및 훈련용 팬츠와 팬츠형 기저귀를 포함한다. 본원에 사용된 "훈련용 팬츠"는 유아 또는 성인 착용자를 위해 설계된 허리 개구부(waist opening) 및 다리 개구부를 갖는 일회용 의복을 지칭한다. 팬츠는 착용자의 다리를 다리 개구부에 삽입하고 바지를 착용자의 하체 주위의 위치로 밀어 넣어 착용자의 위치에 놓일 수 있다. 팬츠는 재체결 가능한(refastenable) 및/또는 재체결 불가능한 본드(예를 들어, 이음새, 용접, 접착제, 응집 본드, 패스너(fastener) 등)를 사용하여 물품의 일부를 함께 결합하는 것을 포함하지만 이에 제한되지 않는 임의의 적합한 기술에 의해 사전 형성될 수 있다. 팬츠는 물품의 둘레를 따라 어느 곳에서나 사전 형성될 수 있다(예를 들어, 측면 체결, 전면 허리 체결).
본 개시내용의 흡수성 물품은 전형적으로 액체 투과성 톱시트(topsheet), 톱시트에 접합된 액체 불침투성 백시트(backsheet), 및 톱시트와 백시트 사이의 액체 획득층 및 흡수성 코어를 포함할 것이다. 흡수성 물품이 착용 가능한 물품(예를 들어, 요실금 물품, 생리대 등)인 실시양태에서, 물품은 착용자 대향면 및 외부 대향면을 가질 수 있다. 일반적으로, 액체 투과성 톱시트는 착용자 대향면에 있고, 액체 불침투성 백시트는 흡수성 물품의 외부 대향면에 있다. 흡수성 코어는 일반적으로 시트와 같은 구조이며, 착용할 수 있게 제공되는 경우 착용자 대향면과 외부 대향면을 갖는다.
일반적으로, 액체 투과성 톱시트는 당업계에 알려진 임의의 액체 투과성 톱시트일 수 있다. 착용 가능한 물품의 경우, 톱시트는 완전히 또는 부분적으로 탄성화되거나 쇼트닝될 수 있어서 톱시트와 흡수성 코어 사이에 빈 공간을 제공할 수 있다. 일반적으로, 액체 불투과성 백시트는 당업계에 알려진 임의의 액체 불투과성 백시트일 수 있다. 백시트는 흡수성 코어에 의해 흡수되고 물품 내에 함유된 삼출물이 흡수성 물품이 접촉할 수 있는 임의의 기재와 접촉하는 것을 방지한다. 백시트는 액체에 불투과성일 수 있고, 열가소성 필름과 같은 부직포 및 얇은 플라스틱 필름의 적층물을 포함한다. 적합한 백시트 필름은 테레 호테 소재의Tredegar Industries Inc.에 의해 제조되고 상표명 X15306, X10962 및 X10964로 판매되는 것들을 포함한다. 다른 적합한 백시트 재료는 액체가 백시트를 통과하는 것을 여전히 방지하면서 흡수성 물품으로부터 증기가 빠져나가도록 허용하는 통기성 재료를 포함할 수 있다. 예시적인 통기성 재료는 직조 웹, 부직 웹, 및 ESPOIR NO 라는 명칭으로 일본의 Mitsui Toatsu Col 및 EXXAIRE라는 명칭으로 텍사스주 베이 시티 소재의 EXXON Chemical Co.에 의해 제조된 것과 같은 복합 재료와 같은 재료를 포함할 수 있다.
흡수성 코어는 톱시트와 백시트 사이에 배치된다. 흡수성 코어는 일반적으로 소변 및 다른 신체 삼출물과 같은 액체를 흡수하고 보유할 수 있는 임의의 흡수성 물질을 포함할 수 있다. 흡수성 코어는 일회용 기저귀 및 기타 흡수성 물품에 일반적으로 사용되는 매우 다양한 액체 흡수성 물질, 예컨대 초흡수성 중합체, 분쇄된 목재 펄프(에어 펠트(air felt)), 크레페드 셀룰로오스 충전재(creped cellulose wadding); 흡수성 발포체, 흡수성 스폰지, 흡수성 겔화 물질, 또는 임의의 기타 알려진 흡수성 물질 또는 물질의 조합을 포함할 수 있다. 흡수성 코어는 미량(약 10% 미만)의 비액체 흡수성 물질, 예컨대 접착제, 왁스, 오일 등을 포함할 수 있다.
일반적으로, 액체 획득층은 수용성 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료를 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 본 개시내용의 부직 웹을 포함한다. 복수의 섬유는 단일 섬유 유형 또는 섬유 유형의 블렌드를 포함할 수 있고, 섬유는 단독 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료 또는 폴리비닐 알코올 섬유 형성 재료를 포함하는 섬유 형성 재료의 블렌드를 포함할 수 있다.
실시양태에서, 액체 획득층은 흡수성 코어와 톱시트 사이에 제공될 수 있다. 착용 가능한 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수된 코어의 착용자 대향면 상에 제공될 수 있다. 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수성 코어와 백시트 사이에 제공될 수 있다. 착용 가능한 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수 코어의 외부 대향면에 제공될 수 있다. 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수제 코어 주위를 감싸고 있다. 액체 획득층은 흡수성 코어 주위를 감싸는 단일 시트일 수 있거나, 결합되는 2개의 개별 층으로서 제공될 수 있다. 이론으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 흡수 코어와 백시트 사이 또는 흡수 코어의 외부 대향면에 액체 획득층을 포함함으로써, 유리하게는 톱시트 측 및/또는 착용자 대향면으로부터 임의의 액체의 범람(overflow)을 포착하기 위해 추가적인 액체 획득 물질을 제공함으로써 흡수성 물품으로부터 액체의 누출을 방지하는 것으로 여겨진다.
일반적으로, 액체 획득층은 흡수성 코어와 직접적으로 접촉할 수 있고, 흡수성 코어와 액체 획득층 사이에 공간을 포함할 수 있거나, 흡수성 코어와 액체 획득층 사이에 개재층을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수성 코어와 접촉한다. 실시양태에서, 흡수성 물품은 획득층과 흡수 코어 사이에 제공된 개재층을 포함한다. 실시양태에서, 액체 획득층은 톱시트면/착용자 대향면 상의 흡수 코어와 접촉하고, 개재층은 백시트면/외부 대향면 상의 획득층과 흡수성 코어 사이에 제공된다. 실시양태에서, 액체 획득층은 백시트면/외부 대향면 상의 흡수 코어와 접촉하고, 개재층은 톱시트면/착용자 대향면 상의 흡수 코어와 획득층 사이에 제공된다. 개재층은, 예를 들어, 흡수성 코어의 전체 영역을 덮기 위해 침착 지점으로부터 액체의 확산을 촉진하는 것을 돕기 위해 포함된 제2 액체 투과층 또는 액체 획득층을 포함할 수 있다.
실시양태에서, 흡수성 물품은 본 개시내용의 부직 웹인 액체 획득층을 포함한다. 실시양태에서, 착용 가능한 흡수성 물품은 본 개시내용의 부직 웹인 액체 획득층을 포함한다. 실시양태에서, 흡수성 물품은 본 개시내용의 부직 복합 물품인 액체 획득층을 포함한다. 실시양태에서, 착용 가능한 흡수성 물품은 본 개시내용의 부직 복합 물품인 액체 획득층을 포함한다.
용해 및 분해 시험(MSTM-205)
부직 웹, 수용성 필름, 또는 적층 구조물은 당업계에 알려진 방법인 모노솔 시험법 205(MSTM 205: MonoSol Test Method 205)에 따라 용해 시간 및 분해 시간을 특성화하거나 시험할 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 번호7,022,656을 참조한다. 아래에 제공된 설명은 부직 웹을 지칭하지만 수용성 필름 또는 적층 구조물에도 동일하게 적용 가능하다.
장치 및 재료에는 다음이 포함된다:
600 mL 비이커,
자기 교반기(Labline 모델 번호 1250 또는 등가물),
자기 교반 로드(5 cm),
온도계(0 내지 100℃ ± 1℃),
템플릿(Template), 스레인레스 스틸(3.8 cm x 3.2 cm),
타이머(0 내지 300초, 초근접 초에 대한 정확성),
Polaroid 35 mm 슬라이드 마운트 (또는 등가물),
MonoSol 35 mm 슬라이드 마운트 홀더 (또는 등가물), 및
증류수.
시험될 각각의 부직 웹의 경우, 3개의 시험편은 3.8 cm x 3.2 cm 시험편인 부직 웹 샘플로부터 절단한다. 시험편은 웹의 횡방향을 따라 웹 면적으로부터 고른 간격으로 절단해야 한다. 이어서, 각 시험편은 하기 절차를 사용하여 분석한다.
각 시험편을 별도의 35 mm 슬라이드 마운트에서 잠근다.
비이커를 500 mL의 증류수로 채운다. 온도계, 및 필요하다면, 용해가 결정되는 온도, 예를 들어, 20℃(약 68℉)로 온도를 유지하기 위해 열수 또는 냉수를 사용하여 수온을 측정한다.
물관 높이를 표시한다. 홀더 기저에 자기 교반기를 놓는다. 자기 교반기 위에 비이커를 놓고, 비이커에 자기 교반 로드를 추가해, 교반기를 켜고, 물관 높이의 대략 1/5인 볼텍싱이 발생될 때 까지 교반 속도를 조절한다. 볼텍싱 깊이를 표시한다.
35 mm 슬라이드 마운트 홀더의 앨리게이터 클램프로 35 mm 슬라이드 마운트를 고정하여 슬라이드 마운트의 긴 말단부가 물 표면에 평행하도록 한다. 홀더의 깊이 조절기는 강하되었을 때, 클램프 끝이 물 표면 아래로 0.6 cm가 되도록 조정해야 한다. 슬라이드 마운트의 짧은 면 중 하나는 비이커 면 옆에 위치하고, 다른 것은 교반 로드의 중심 위로 직접 위치함으로써, 부직 웹 표면이 물 흐름에 수직이 되도록 해야 한다.
한 번의 동작으로, 고정된 슬라이드 및 클램프를 물 속으로 강하하고, 타이머를 개시한다. 예를 들어, 구멍이 생성되는 경우 샘플이 슬라이드 내에서 손상될 때 파열이 발생한다. 부직 웹이 파단되고 슬라이드에 샘플 물질이 남지 않을 때 분해가 발생한다. 모든 보이는 부직 웹이 슬라이드 마운트로부터 방출되는 경우, 물로부터 슬라이드를 올리면서 계속해서 용해되지 않은 부직 웹 단편에 대한 용액을 모니터링한다. 용해는 모든 부직 웹 단편이 더 이상 보이지 않고 용액이 맑아지면 발생한다. 파열 및 용해는 부직포 샘플에 대해 동시에 일어날 수 있으며, 여기서 섬유는 낮은 가수분해도(예를 들어, 약 65 내지 88%)를 갖는 폴리비닐 알코올로부터 제조된다. 용해 시간은 파열과 용해 사이에 5초 이상의 차이가 있는 경우 파열 시간과 독립적으로 기록된다.
희석 시간은 MSTM-205를 사용하여 결정할 수도 있다. 부직 웹을 구성하는 일부 섬유가 용해되고 다른 섬유가 온전한 상태로 남아 있을 때 부직 웹이 얇아진다. 웹이 얇아지는 것은 웹이 분해되기 전에 발생한다. 얇아지는 것은 부직 웹의 불투명도 감소 또는 투명도 증가를 특징으로 한다. 불투명으로부터 점점 투명해지는 변화를 육안으로 관찰할 수 있다. MSTM-205 동안, 고정된 슬라이드와 클램프를 물에 강하한 후 부직 웹의 불투명도/투명도를 모니터링한다. 불투명도/투명도의 변화가 관찰되지 않는 시점(즉, 웹이 덜 불투명하거나 더 투명해지지 않음)에서, 그 시간을 얇아지는 시간으로 기록한다.
결과는 다음을 포함해야 한다: 샘플 확인; 개개 및 평균 분해 및 용해 시간; 샘플이 시험된 수온을 완료한다.
단일 섬유 용해도를 결정하는 방법
단일 섬유의 용해도는 물 파단(water breaking) 온도를 특징으로 할 수 있다. 섬유 파단 온도는 다음과 같이 결정될 수 있다 100 mm의 고정 길이를 갖는 섬유에 2 mg/dtex의 로딩을 가한다. 수온은 1.5℃에서 시작하여 섬유가 파단될 때까지 2분마다 1.5℃씩 상승시킨다. 섬유가 파단되는 온도는 물 파단 온도로 표시된다.
단일 섬유의 용해도는 또한 완전 용해 온도를 특징으로 할 수 있다. 완전 용해 온도는 다음과 같이 결정될 수 있다. 고정 길이가 2 mm인 0.2 g의 섬유를 100 mL의 물에 첨가한다. 수온은 1.5℃에서 시작하여 섬유가 완전히 용해될 때까지 2분마다 1.5℃씩 상승시킨다. 샘플은 각 온도에서 교반된다. 섬유가 30초 미만에서 완전히 용해되는 온도를 완전 용해 온도라고 한다.
직경 시험 방법
개별 섬유 또는 부직 웹 내의 섬유의 직경은 주사 전자 현미경 (SEM) 또는 광학 현미경 및 이미지 분석 소프트웨어를 사용하여 결정된다 섬유가 측정을 위해 적합하게 확대되도록 200 내지 10,000배의 배율이 선택된다. SEM을 사용할 때 전자 빔에서 섬유의 전기 충전 및 진동을 방지하기 위해 샘플을 금 또는 팔라듐 화합물로 스퍼터링한다. 섬유 직경을 결정하기 위한 수동 절차는 SEM 또는 광학 현미경으로 촬영한 이미지(모니터 화면상)로부터 사용된다. 마우스와 커서 도구를 사용하여, 무작위로 선택된 섬유의 가장자리를 찾은 다음, 그 폭에 걸쳐(즉, 해당 지점에서 섬유 방향에 수직인) 섬유의 다른 가장자리까지 측정한다. 스케일링되고 보정된 이미지 분석 도구는 미크론 단위로 실제 판독값을 얻기 위한 스케일링을 제공한다. 부직 웹 내의 섬유의 경우, SEM 또는 광학 현미경을 사용하여 부직 웹의 샘플에 걸쳐 여러 섬유가 무작위로 선택된다. 부직 웹 재료의 적어도 두 부분을 절단하고 이러한 방식으로 시험한다. 그러한 측정이 모두 적어도 100회 이루어진 다음, 통계 분석을 위해 모든 데이터를 기록한다. 기록된 데이터는 섬유의 평균(average/mean), 섬유의 표준 편차 및 중간 섬유 직경을 계산하는 데 사용된다.
인장 강도, 모듈러스 및 연신율 시험
인장 강도(TS) 시험에 따른 인장 강도, 모듈러스(MOD) 시험에 따른 모듈러스 (또는 인장 응력) 및 연신율 시험에 따른 연신율을 특징으로 하거나 이에 대해 시험될 부직 웹, 수용성 필름 또는 적층 구조물은 다음과 같이 분석된다. 인장 강도를 시험하고자 하는 것을 특징으로 하며, 연신율 시험은 다음과 같이 분석된다. 아래에 제공된 설명은 부직 웹에 관한 것이지만, 수용성 필름 또는 적층 구조물에도 동일하게 적용 가능하다. 절차에는 ASTM D 882("얇은 플라스틱 시트의 인장 특성에 대한 표준 시험 방법") 또는 등가물에 따라 인장 강도 결정 및 10% 연신율에서 모듈러스 결정이 포함된다. INSTRON 인장 시험 장치(모델 5544 인장 시험기 또는 이와 등가물)는 부직 웹 데이터 수집에 사용된다. 치수 안정성 및 재현성을 보장하기 위해 신뢰할 만한 절단 공구로 각각 절단된, 최소 3개의 시험편이 각 측정에 대해 기계 방향(MD) (적용 가능함)으로 시험된다. 시험은 23 ± 2.0℃ 및 35 ± 5% 상대 습도의 표준 실험실 대기에서 수행한다. 인장 강도 또는 모듈러스 결정을 위해, 1"-폭(2.54　cm)의 부직 웹 샘플을 준비한다. 이어서, 샘플을 INSTRON 인장 시험기로 옮겨 35% 상대 습도 환경에서 노출을 최소화하면서 시험을 진행한다. 500 N 로드 셀이 장착된 인장 시험기는 제조업체 지침에 따라 준비하고 보정한다. 정확한 그립과 면이 장착된다(모델 번호 2702-032 면을 갖는 INSTRON® 그립, 고무 코팅되고 25 mm 폭, 또는 등가물임). 샘플을 인장 시험기에 장착하고 분석하여 100% 모듈러스(즉, 100% 필름 연신율을 달성하는 데 필요한 응력), 인장 강도(즉, 필름을 파단하는 데 필요한 응력) 및 연신율 %(초기 샘플 길이에 대한 파단 시 샘플 길이)를 결정한다. 일반적으로, 샘플에 대한 연신율 %가 높을수록 부직 웹에 대한 가공성 특성이 더 양호해진다(예를 들어, 패킷 또는 파우치로의 성형성 증가).
평량의 결정
평량은 ASTM D3776/D3776M-09a(2017)에 따라 결정된다. 간략하게, 적어도 130 cm2의 면적을 갖는 부직포 시험편 또는 샘플의 상이한 위치로부터 취해진 총 면적이 적어도 130 cm2인 다수의 더 작은 다이 컷 시험편을 절단한다. 시험편(들)은 ±0.001 g의 분해능으로 상단 로딩 분석 저울에서 질량을 결정하기 위해 칭량된다. 저울은 드래프트 쉴드(draft shield)를 사용하여 공기 드래프트 및 기타 방해요소로부터 보호된다. 패브릭 시험편을 함께 칭량할 수 있다. 질량은 제곱 야드당 온스, 선형 야드당 온스, 파운드당 선형 야드 또는 제곱미터당 그램으로 계산되어 3개의 유효 숫자로 계산된다.
수증기 투과율의 결정
수증기 투과율(MVTR)은 MSTM-136에 따라 결정된다. MVTR은 샘플을 통해 하루에 얼마나 많은 수분이 이동하는지를 정의한다. 아래에 제공된 설명은 부직 웹에 관한 것이지만 수용성 필름 또는 적층 구조물에도 동일하게 적용 가능하다.
장치 및 재료에는 다음이 포함된다:
Permatran-W 모델 3/34 (또는 등가물),
질소 압축 가스 실린더 (99.7% 이상),
조절기-Tee (부품 번호 027-343),
메인 라인 공급 조절기,
HPLC 등급 물 (또는 등가물),
Luerlok 팁을 갖는 10 cc 주사기 (부품 번호 800-020),
분말 비함유 글로브,
고진공 그리스 (부품 번호 930-022),
(2) 시험 셀,
절단 템플릿,
절단 보드,
손잡이가 있는 면도날, 및
절단-방지 글로브.
Permatran W-모델 3/34의 준비: 질소 압력 수준이 300 psi 초과이고 캐리어 가스 조절기-tee의 압력이 29 psi(32 psi를 초과해서는 안 됨)로 판독되고 메인 라인 공급 조절기 압력이 35 psi로 설정되어 있는지 확인한다. 계기판의 도어를 열어 가습기에 접근하여 수위를 확인한다. 수위가 낮으면 주사기에 HPLC 등급의 물을 채우고 주사기 상의 leur 피팅을 저장소의 "충전 포트(fill Port)"에 삽입한다. "충전 밸브"를 시계 반대 방향으로 2 내지 3회 돌려서 열고, 이어서 주사기 상의 플런저를 눌러 물을 저장소로 밀어 넣는다. "충전 밸브"를 닫고 주사기를 제거한다. 주의: 수위가 저장소에 인접하여 마킹된 라인을 초과하지 않도록 한다.
샘플 준비 및 시험: 시험될 각 부직 웹에 대해, 샘플 웹을 가져와서 절단 보드 상에 평평하게 놓는다. 템플릿을 웹의 상단에 놓고 손잡이가 있는 면도날을 사용하여 샘플을 절단한다. 샘플을 절단할 때 절단 방지 글로브를 착용했는지 확인한다. 샘플을 따로 보관한다. 고진공 그리스를 사용하여 시험 셀의 상단 조각의 밀봉 표면 주위에 그리스를 바른다. 필름 샘플을 시험 셀의 상단 조각의 상단에 장착한다. 주의: 배향이 중요할 수 있다. 균질한 물질인 경우, 배향은 중요하지 않다. 다층 및 적층 물질인 경우, 차단 코팅이 있는 다층 필름 또는 적층물을 셀 상단을 향하도록 놓는다. 예를 들어, 한 면에 왁스가 코팅된 PVOH 웹은 왁스 면이 위로 향하도록 장착하여 왁스를 캐리어 가스(질소) 쪽으로 놓아야 한다. 시험 셀의 하단 조각의 상단에 시험 셀의 상단 조각을 놓는다. 시험 셀이 우수한 밀봉으로 함께 클램핑되어 있는지 확인한다. 셀 로드/언로드 버튼을 눌러 셀 트레이를 연다. 시험 셀의 앞뒤 가장자리를 잡고 똑바로 아래로 내린다. 패널을 향해 똑바로 부드럽게 밀어 셀 트레이를 완전히 닫는다. 셀 로드/언로드 버튼을 눌러 셀을 클램핑한다. 주의: 딸깍 소리가 들려야 한다. 제2 샘플에 대해 반복한다.
샘플을 로딩하고 기기를 준비한 후, 시험 파라미터를 설정해야 한다. 주의: 시험 파라미터에는 셀 파라미터와 기기 파라미터의 두 가지 유형이 있다. 셀 파라미터는 각 셀에 고유한 반면, 기기 파라미터는 모든 셀에 공통이다. 스크린에서 "시험 버튼"을 터치한다. "자동 시험(Auto Test)"에서 "탭 A"를 선택한다. "셀 탭(Cell Tab)"을 터치한다. 각 버블을 터치하여 다음을 작성한다: ID, 면적 (cm2), 두께 (mil). 주의: 템플릿 면적은 50 cm2이다. "탭 B"에 대해 반복한다. "기기 탭"을 터치한다. 각 버블을 터치하여 다음을 작성한다: 셀 온도(℃) 및 시험 가스 RH(%). 주의: 100% RH가 꺼짐으로 설정되어 있는지 확인한다. 셀 온도는 최소 10℃에서 최대 40℃까지 설정할 수 있다. 시험 가스 RH는 최소 5%에서 90%까지 설정할 수 있다. 100% RH가 필요한 경우, 상이한 방법이 필요하다. "탭 B"에 대해 반복한다. 시험 파라미터가 설정되면 샘플 번호에 따라 "선택된 시작(Start Selected)" 또는 "모두 시작(Start All)"을 선택한다. 주의: 전면 패널 상의 각 셀에 대한 표시등은 시험 시작을 나타내는 녹색일 것이다.
표면 저항 측정
부직 웹 및 필름의 표면 저항은 ASTM D257에 따라 측정될 수 있다.
부드러움 등급
본 개시내용의 부직 웹 또는 파우치의 감촉은 샘플의 부드러움과 관련이 있으며 상대적 시험 방법을 사용하여 평가할 수 있다. 부드러움 평가를 수행하는 테스터는 88%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 단독중합체로 이루어지고 2.2 dtex/51 mm 절단부를 갖고 1(가장 부드러움)의 부드러움 등급을 갖는 섬유로 이루어진 부직 웹을 포함하는 대조군 물질 및 88%의 가수분해도를 갖는 75% 폴리비닐 알코올 단독중합체로 이루어지고 2.2/51 mm 절단부 및 25%의 22 dtex/38 mm PET 섬유를 갖고 5(가장 거침/조악함)의 부드러운 등급을 갖는 섬유로 이루어진 부직 웹을 포함하는 대조군 물질과 비교하여 본 개시내용의 부직 웹 및 물품에 대한 부드러움 등급을 결정하기 위해, 개인이 선택한 방식 또는 방법으로 샘플을 느끼기 위해 깨끗한 손을 사용한다. 수동 패널은 평가자가 샘플명에 대한 인식에 영향을 받지 않도록 하는 블라인드 연구이다. 샘플은 1에서 5까지 평가되었다.
물풀림성 시험
정화조 또는 도시 하수 처리 시스템에서 물풀림되는 본 개시내용의 부직 웹 및/또는 적층물의 능력은 아래에 제공된 바와 같이 변형된 INDA/EDANA - 물풀림 가능한 제품으로서 인식 기준에 따라 결정될 수 있다. 아래의 시험은 부직 웹 샘플을 참조하지만, 상기 방법은 적층 구조물에도 사용할 수 있음을 이해할 것이다.
장비 및 재료에는 다음이 포함된다:
디지털 좌우 왕복형 플랫폼 쉐이커 (Rocking digital platform shaker),
2개의 투명한 플라스틱의 12 x 5 x 3.9 인치 용기,
2개의 체 (12.5 mm 조리개),
건조 부직 웹 샘플 및
100℃ 오븐.
파라미터에는 다음이 포함된다:
18 RPM 및 11° 기울기 주기로 설정된 좌우 왕복형 플랫폼,
용기당 1 L 수돗물, 및
30분의 시험 기간.
시험 절차:
1. 좌우 왕복형 플랫폼에 2개의 용기를 놓는다. 이 방법은 한 번에 2개의 샘플을 시험한다.
2. 비이커에 1 L의 수돗물을 측량하여 하나의 플라스틱 용기에 붓는다. 다른 용기에 대해 반복한다. 시험을 시작하기 전에 용기 내의 수돗물이 15℃ ± 1℃인지 확인한다.
3. 초기 건조 시험 샘플의 중량(초기 샘플 질량(g))과 체의 중량(초기 체 질량(g))을 기록하고 독립적으로 기록한다.
4. 디지털 좌우 왕복형 플랫폼에서 적절한 파라미터를 설정한다.
5. 각 시험 샘플을 해당 용기에 넣고 즉시 교반 과정(플랫폼의 좌우 왕복)을 시작한다.
6. 과정이 완료되면(30분 후), 각 용기를 가져와서 해당 체를 통해 붓는다. 체 판(sieve plate) 위 10 cm 높이에서 붓는다.
7. 용기를 체에 헹구어 남아 있는 시험 샘플이 모두 제거되었는지 확인한다.
8. 체를 100℃ 오븐에서 45분 동안 두어 모든 물이 증발하도록 한다.
9. 체와 남아 있는 시험 샘플의 중량을 함께 기록한다(총 최종 질량(g)).
10. 총 보유 샘플 질량(최종 샘플 질량(g))을 계산한다:
최종 샘플 질량(g) = 총 최종 질량(g) - 초기 체 질량(g)
11. 분해율(%)을 계산한다:
분해율 % = [1-(최종 샘플 질량(g)/초기 샘플 질량(g))] x 100
12. 다음 시험을 시작하기 전에 체를 세정하고 건조시키고 재칭량했는지 확인한다.
13. 각 특정 시험 샘플에 대해 N = 3의 반복이 완료될 때까지 시험을 반복한다.
샘플이 적어도 20% 이상의 분해율을 갖는 경우 샘플은 정화조 또는 도시 하수 처리 시스템에서 물풀림되어 폐기하기에 충분히 물풀림 가능하다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직 웹, 적층물 및 파우치는 물풀림성 시험에 의해 측정된 바와 같이 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 85%, 적어도 85%, 적어도 90% 또는 적어도 95%의 분해율을 가질 수 있다.
액체 방출 시험
도 4는 본원에 기재된 액체 방출 시험에 사용하기 위한 와이어 프레임 케이지(그 안에 포함된 수용성 파우치를 더 잘 도시명하기 위해 상단이 열린 상태로 나타냄)의 도면이다.
도 5는 스탠드 위에 놓인 비이커, 케이지를 비이커로 내리기 위한 로드를 고정하는 스탠드, 고정 나사(미도시)로 칼라로 고정할 수 있는 로드를 포함하는 액체 방출 시험을 수행하는 장치를 나타낸다.
액체 방출 시험에 따라 지연된 용해도를 특징으로 하거나 이에 대해 시험될 수용성 부직 웹, 필름 및/또는 파우치는 다음 재료를 사용하여 다음과 같이 분석된다:
2 L 비이커 및 1.2 리터의 탈이온(DI) 수;
시험될 수용성 파우치; 파우치는 38℃에서 2주 동안 사전 컨디셔닝된다; 결과를 비교하기 위해, 시험된 모든 부직 웹은 평량이 동일해야 하며 시험된 모든 필름은 동일한 두께, 예를 들어, 88 μm 또는 76 μm를 가져야 한다;
온도계;
와이어 케이지; 및
타이머.
실험을 실행하기 전에, 실험을 5회 반복하기에 충분한 탈이온수를 사용할 수 있는지 확인하고 와이어 케이지와 비이커가 깨끗하고 건조되었는지 확인한다.
와이어 프레임 케이지는 날카로운 가장자리가 없는 플라스틱 코팅 와이어 케이지(4" X 3.5" X 2.5") 또는 등가물이다. 와이어의 게이지는 약 1.25 mm여야 하며 와이어에는 0.5 인치(1.27 cm) 정사각형 크기의 개구가 있어야 한다. 시험 파우치(30)를 갖는 케이지(28)의 예시 이미지를 도 4에 나타낸다.
시험을 설정을 위해, 케이지에 파우치를 긁지 않고 파우치가 움직일 수 있는 여유 공간을 확보하면서 케이지에 수용성 파우치를 조심스럽게 놓는다. 여전히 안전하고 케이지에서 나오지 않는지 확인하면서 파우치를 와이어 케이지로 단단히 묶지 않는다. 케이지에서 파우치의 배향은 파우치의 자연 부력(natural buoyancy)이, 존재한다면, 허용되는 배향이어야 한다(즉, 상단으로 떠오르는 파우치의 면이 상단을 향하도록 놓아야 함). 파우치가 대칭이면, 파우치의 배향은 일반적으로 중요하지 않을 것이다.
다음으로, 2 L 비커에 1200 밀리리터의 20℃ 탈이온수로 채운다.
다음으로, 동봉된 파우치가 있는 와이어 프레임 케이지를 물 속으로 내린다. 케이지가 비이커 바닥에서 1 cm(2.54 인치) 떨어져 있는지 확인한다. 파우치를 모든 면에 완전히 잠기도록 한다. 케이지가 안정적이고 움직이지 않는지 확인하고, 파우치를 물 속으로 내리자마자 타이머를 시작한다. 비커 내의 물에 대한 케이지의 위치는 임의의 적합한 수단에 의해, 예를 들어, 비이커 위에 고정된 클램프 및 케이지의 상단에 부착된 로드를 사용하여 조정 및 유지될 수 있다. 클램프는 로드를 맞물려 케이지의 위치를 고정할 수 있으며 케이지를 물 속으로 내리기 위해 클램프의 장력을 낮출 수 있다. 마찰 결합(frictional engagement)의 다른 수단은 도 5에 나타낸 바와 같이, 클램프, 예를 들어, 고정 스크류가 있는 칼라에 대한 대안으로 사용될 수 있다(고정 나사는 나타내지 않음). 도 5는 스탠드 위에 놓인 비이커를 나타내는데, 상기 스탠드는 케이지(미도시)를 비이커 내로 내리기 위해 로드를 고정하며, 상기 로드는, 예를 들어, 마찰에 의해 또는 로드 내의 구멍(미도시)과의 맞물림에 의해, 로드와 맞물리는 고정 스크류(미도시)를 갖는 칼라를 사용함으로써 고정된 수직 위치를 유지할 수 있다.
액체 내용물 방출은 액체가 잠긴 파우치를 떠나는 첫 번째 시각적 증거로 정의된다.
섬유의 가수분해도 결정
적정 방법. 섬유의 가수분해도는 적정을 사용하여 결정할 수 있다. 특히, 알려진 양의 폴리비닐 알코올 섬유를, 교반하고 혼합물을 70℃ 초과의 온도에서 가열함으로써 200 mL의 탈이온수에 용해시킨다. 일단 모든 PVOH가 용해되면, 용액을 실온으로 냉각시킨다. 일단 용액이 냉각되면, 20.0 mL의 0.5 N NaOH 용액과 함께 4-5방울의 페놀프탈레인 지시 용액을 PVOH 용액에 첨가한다. 용액을 혼합하고 실온에서 최소 2시간 동안 방치한다. 이 시간 후, 20.0 mL의 0.5 N 황산을 용액에 첨가하고 혼합한다. 상기 용액을 종점까지 0.1 N NaOH 용액으로 적정하며, 이는 용액이 희미한 분홍색으로 변하여 최소 30초 동안 무색 용액으로 돌아가지 않고 이 색상을 유지하는 지점으로 간주된다. 전술한 절차에서 얻은 측정치를 사용하여 PVOH의 DH는 다음 계산을 통해 결정된다.
Figure pct00013
여기서:
A1: 잔류 아세테이트 기(중량%),
A2: 잔류 아세테이트 기(몰%),
DH: 가수분해도(몰%),
V샘플: 샘플의 적정 동안 첨가된 0.1 N NaOH 용액의 부피(mL),
V블랭크: 블랭크 적정 동안 첨가된 0.1 N NaOH 용액의 부피(mL),
N: 적정 단계에서 사용되는 표준화된 0.1 N NaOH 용액의 인증된 농도
Wt샘플: 샘플 질량(g), 및
P: PVOH 샘플의 순도 = 100 - (휘발물(중량%) + 아세트산나트륨(중량%)).
FTIR 방법. FTIR은 감쇠 전반사(ATR: attenuated total reflectance)를 통해 섬유 표면의 외부 부분의 가수분해도를 결정하는 데 사용할 수 있다. 이 방법이 측정하는 섬유의 깊이는 특정 ATR 장치, 특히 사용되는 결정에 따라 달라진다. ~ 1730 cm-1(잔류 아세테이트 기에 기인 한 케톤 피크)과 ~ 1420 cm-1(기준 피크)에서 피크 높이의 비율을 취함으로써, 알려진 가수분해도에 대해 PVOH 수지에 대해 동일한 비율을 플로팅하여 얻은 식을 사용하여 미지의 샘플의 가수분해도를 결정할 수 있다.
구배 시험 방법. 섬유의 가수분해도의 구배는 단면 X 선 광전자 분광법(XPS), 심층 XPS, NMR 기술, 자외선 광전자 분광법(UPS), 환경 SCM 또는 Auger 전자 분광법(AES 또는 SAM)을 사용하여 결정하고 정량화할 수 있다.
XPS 분석의 경우, 이 방법이 측정하는 섬유의 깊이는 단면의 함수로서 가수분해도의 변화를 결정하기 위해 심층 프로파일링을 위해 XPS 분석 동안 사용되는 특정 이온 빔에 따라 달라진다. 완전 가수분해되지 않은 PVOH에 대한 아세테이트 기의 카르복실 및 카르보닐 기를 나타내는 287.6 eV 및 288.8 eV에서 디콘볼루션된 피크의 비율을 PVOH의 히드록실 기에 해당하는 286.5 eV 및 532.8 eV의 비율로 취함으로써, 알려진 가수분해도에 대해 PVOH 수지에 대해 동일한 비율을 플로팅하여 얻은 식을 사용하여 미지의 샘플의 가수분해도를 결정할 수 있다. 이 방법은 이온 빔 스퍼터링 단계 사이에서 반복되어 PVOH 섬유의 단면에 걸쳐 완전한 깊이 프로파일과 가수분해도의 변화를 얻을 수 있다. XPS 방법은 문헌[Gilbert et al "Depth-profiling X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of interlayer diffusion in polyelectrolyte multilayers" PNAS, vol. 110, no. 17, 6651-6656 (2013) (available: https://www.pnas.org/content/pnas/1/10/17/6651.full.pdf), 및 European Polymer Journal 126 (2020) 109544]에 기재되어 있으며, 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
AES 방법은 ASTM E984-12에 설명되어 있으며, 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
섬유 수축률(%) 측정
MonoSol 표준 작업 절차는 10℃ 내지 23℃ 범위의 온도에서 물과 접촉하면서 섬유의 종축을 따라 섬유의 수축을 측정하기 위해 사용된다.
재료에는 다음이 포함된다:
섬유 샘플(대략 3 g),
500 mL 비이커,
냉각된 탈이온수(냉장고에 있음),
탈이온수,
종이 클립,
앨리게이터 클램프(용해도 스탠드),
교반 플레이트, 및
타이머.
샘플은 하기의 단계를 통해 제조된다:
작은 번들의 섬유가 종이 클립과 앨리게이터 클램프에 고정되도록 얽히지 않은 작은 번들의 섬유(대략 0.013 그램(g) - 0.015 g의 중량)를 얻는 단계;
종이 클립을 가져와서 종이 클립의 단면을 통해 섬유의 끝을 당기는 단계; 및
각 시험 온도, 예를 들어, 23℃ 및 10℃에 대해 N = 3의 반복으로 시험할 필요가 있는 각 섬유에 대해 그렇게 수행하는 단계.
도 8에 나타낸 바와 같은 시험 장치는 다음과 같이 설정된다:
시험 전과 시험 동안에 온도 프로브를 사용하여 수온을 확인하면서, 500 mL 비이커에 각 온도의 400 mL의 물을 채우고;
룰러가 클램프와 평행하게 매달리도록 앨리게이터 클램프 상단에 룰러를 붙이고;
비이커를 교반 플레이트 위에 놓고 교반 플레이트 옆에 용해도 스탠드를 놓아 섬유의 길이를 판독할 수 있도록 룰러를 비커에 담근다.
시험 절차에는 하기의 단계가 포함된다:
종이 클립 섬유의 자유로운 말단을 앨리게이터 클램프에 부착하는 단계;
룰러 옆에 정렬되도록 시험 샘플을 비커에 담그는 단계;
타이머를 시작하고 섬유의 초기 길이를 기록하는 단계. 시험 샘플 섬유 길이는 앨리게이터 클립의 끝에서 종이 클립의 상단까지이다 (도 8에 나타낸 바와 같음);
2분 후, 섬유의 최종 길이를 기록하는 단계; 및
클램프를 물에서 들어올리고 클램프로부터 샘플 섬유를 제거하는 단계. 각 시험 사이에 클램프의 외부와 내부를 완전히 건조시킨다.
섬유의 수축률은 하기의 식을 사용하여 계산된다:
Figure pct00014
물과 접촉한 후, 본 개시내용에 제공된 섬유는 물을 흡수하고 횡단면에서 팽윤하는 반면 길이 방향을 따라 그 길이의 수축을 나타낸다.
개별적으로 또는 조합하여 사용될 수 있는 하나 이상의 선택적 특징이 다음 단락에 설명된다. 선택적으로, 처리될 섬유는 폴리비닐 아세테이트 섬유이다. 선택적으로, 처리될 섬유는 폴리비닐 알코올 섬유이다. 선택적으로, 처리될 섬유는 79-99% 범위의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 중합체를 포함하는 폴리비닐 알코올 섬유이다. 선택적으로, 처리될 섬유는 88%-96% 범위의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 중합체를 포함하는 폴리비닐 알코올 섬유이다. 선택적으로, 처리될 섬유는 88%, 92%, 또는 96%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알코올 중합체를 포함하는 폴리비닐 알코올 섬유이다. 선택적으로, 처리될 섬유는 폴리비닐 알코올 공중합체를 포함하는 폴리비닐 알코올 섬유이다. 선택적으로, 처리될 섬유는 음이온 개질된 공중합체를 포함하는 폴리비닐 알코올 섬유이다. 선택적으로, 처리될 섬유는 폴리비닐 알코올 공중합체 및 음이온 개질된 PVOH 공중합체를 포함하는 폴리비닐 알코올 섬유이다.
선택적으로, 가수분해제는 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화암모늄 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 수산화물 염을 포함한다. 선택적으로, 가수분해제는 수산화나트륨을 포함한다. 선택적으로, 가수분해제는 수산화칼륨을 포함한다. 선택적으로, 가수분해제 용액의 용매는 메탄올을 포함한다. 선택적으로, 가수분해제 용액의 용매는 메탄올 및 물을 포함한다. 선택적으로, 가수분해제 용액의 용매는 DMSO 및 물을 포함한다. 선택적으로, 가수분해제 용액의 용매는 처리 조건 하에 액체인 알코올을 포함한다.
선택적으로, 처리될 섬유와 가수분해제 용액의 혼합은 섬유를 가수분해제 용액에 침지시키는 것을 포함한다. 선택적으로, 혼합은 섬유와 가수분해제 용액의 혼합물을 가열하는 것을 포함한다. 선택적으로, 혼합은 섬유와 가수분해제 용액의 혼합물을 약 30℃ 내지 약 60℃의 온도로 가열하는 것을 포함한다. 선택적으로, 혼합은 섬유와 가수분해제의 혼합물을 약 1시간 이하로 가열하는 것을 포함한다. 선택적으로, 혼합은 섬유와 가수분해제의 혼합물을 약 1시간 내지 약 6시간 동안 가열하는 것을 포함한다. 선택적으로, 혼합은 섬유와 가수분해제의 혼합물을 약 6시간 내지 약 24시간 동안 가열하는 것을 포함한다.
선택적으로, 처리될 섬유는 적어도 섬유의 표면을 포함하는 섬유의 영역에서 섬유의 가수분해성 중합체의 가수분해도를 증가시키기 위해 가수분해제 용액과 접촉될 수 있다. 선택적으로, 접촉은 침지에 의해 이루어질 수 있다. 선택적으로, 접촉은 딥 코팅에 의해 이루어질 수 있다. 선택적으로, 접촉은 분무에 의해 이루어질 수 있다. 선택적으로, 접촉은 브러싱에 의해 이루어질 수 있다. 선택적으로, 접촉은 롤링에 의해 이루어질 수 있다.
일부 실시양태에서, 가수분해제 용액은 수산화나트륨 및 메탄올을 포함하고, 혼합 단계는 섬유를 가수분해제 용액에 침지시키는 것을 포함하고, 가수분해제 용액 중 섬유의 혼합물을 약 1분 내지 약 24시간 동안 약 30℃ 내지 60℃의 온도로 가열한다. 섬유는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하고 본원에 기재된 바와 같은 100% 미만의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함한다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 섬유는 88%, 92%, 또는 96%의 가수분해도를 갖는 비닐 알코올 및 비닐 아세테이트의 공중합체, 또는 88%, 92%, 또는 96%의 가수분해도를 갖는, 카르복실레이트 또는 술포네이트 개질된 음이온 개질된 공중합체를 포함한다. 가수분해제 용액은 수산화나트륨 및 메탄올을 포함한다. 혼합은 섬유를 가수분해제 용액에 침지시키는 것을 포함하고, 가수분해제 용액 중 섬유의 혼합물을 일정 기간, 예를 들어, 약 12시간 내지 약 24시간, 또는 약 1시간 내지 약 12시간, 또는 약 1분 내지 약 1시간 동안 약 30℃ 내지 60℃의 온도로 가열한다.
비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체의 가수분해 반응은 다음과 같이 반응식 1로 예시된다:
Figure pct00015
그러한 공중합체는 폴리비닐 알코올 공중합체이고, 본원에 기재된 바와 같은 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체일 수 있다.
본 개시내용은 또한 코어-쉘 구조로 지칭되는 코어-외피 구조를 갖는 입자, 및 그러한 입자의 제조 방법을 제공한다. 섬유에 관한 조성물 및 방법을 포함하는 본 개시내용은 입자에도 적용 가능하다. 본원에 사용된 용어 "입자"는 임의의 적합한 형상 및/또는 임의의 적합한 크기를 가질 수 있는 미립자 형태의 임의의 생성물을 포함하는 것으로 이해된다. 실시양태에서, 입자는 규칙적이거나 균일한 형상, 예를 들어, 구형, 정육면체, 직육면체, 원통형, 타원체 또는 불규칙한 형상을 가질 수 있다. 실시양태에서, 입자 크기는 미크론 수준 또는 밀리미터 수준일 수 있다. 예를 들어, 입자는 비드, 마이크로스피어, 또는 분말 형태와 같은 임의의 적합한 형태를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 입자는 약 1 미크론 내지 약 1,000 미크론, 예를 들어, 약 5 미크론 내지 약 100 미크론, 약 10 미크론 내지 약 100 미크론, 약 2 미크론 내지 약 10 미크론 범위의 크기, 또는 임의의 다른 적합한 크기 또는 범위를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 입자는 약 1 밀리미터 (mm) 내지 약 10 mm, 예를 들어, 약 1 mm 내지 5 mm, 약 1 mm 내지 2 mm의 범위의 크기, 또는 임의의 다른 적합한 크기 또는 범위를 가질 수 있다.
실시양태에서, 입자는 코어 영역 및 상기 코어 영역을 적어도 부분적으로 덮거나, 에워싸거나(encompassing), 둘러싸는(surrounding) 쉘 영역을 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는다. 코어 영역은 본원에 기재된 바와 같이 100% 미만의 제1의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함한다. 예시적인 실시양태에서, 쉘 영역은 코어 영역으로부터 방사상 외측에 배치된다. 쉘 영역은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하고, 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 입자는 코어 영역의 중심으로부터 쉘 영역의 외표면으로 방사상으로 연장되는 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는다. 본원에 기재된 바와 같이, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체는 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함한다. 예를 들어, 폴리비닐 알코올 공중합체는 일부 실시양태에서 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체이다. 폴리비닐 알코올 공중합체는 카르복실레이트, 설포네이트 또는 이들의 조합을 추가로 포함하도록 음이온 개질될 수 있다.
실시양태에서, 코어-쉘 구조를 갖는 입자를 제조하는 방법은 입자의 표면 영역, 예를 들어, 쉘 영역에서 가수분해도를 증가시키기 위해, 본원에 기재된 바와 같은 가수분해성 중합체를 포함하는 입자 (또는 특정 양의 입자)를 가수분해제 용액과 혼합하여 혼합물을 형성하는 적어도 하나의 단계를 포함한다. 중합체는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하고 100% 미만의 가수분해도를 갖는다. 실시양태에서, 입자는 균일한 조성을 갖는다. 생성된 입자는 코어 영역 및 쉘 영역 (또는 표면 영역)을 포함하는 코어-쉘 구조를 갖는다. 본원에 기재된 바와 같이, 가수분해제 용액은 가수분해제 및 용매를 포함한다. 입자와 가수분해제 용액의 혼합물을 가열할 수 있다. 가수분해제 용액은 소정의 가수분해도 또는 입자의 중심으로부터 입자의 외표면으로 가수분해도 증가의 소정의 증가하는 구배 중 적어도 하나를 제공하기에 충분한 조건 하에 혼합한다. 입자는 상기 기재된 바와 같이 약 1분 내지 약 48시간 범위의 시간 동안 약 10℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도에서 가수분해제 용액과 혼합할 수 있다. 중합체는 혼합 단계 이전에 약 79% 초과 및 약 96% 미만의 가수분해도를 가질 수 있다. 외피 영역의 중합체는 혼합 단계 후에 약 88% 내지 약 96% 범위의 제2의 가수분해도를 갖는다. 생성된 입자는 혼합 단계 후에 수용성이다.
다른 측면에서, 본 개시내용은 또한 표면 영역, 즉, 외피 영역 및 코어 영역을 포함하는 코어-외피 구조 또는 코어-쉘 구조로도 지칭되는 3차원 물품 및 그러한 물품을 제조하는 방법을 제공한다. 섬유 또는 입자에 관한 조성물 및 방법을 포함하는 본 개시내용은 또한 임의의 3차원 물품에 적용 가능하다. 외피 영역은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하고 코어 영역에서 중합체에 대해 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 물품은 코어 영역의 중심으로부터 외피 영역의 외표면으로 연장되는 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는다. 물품은 적절한 크기와 형상을 가질 수 있으며 사용 후 폐기할 수 있으며 물에 용해될 수 있다.
다음 단락은 본 개시내용의 추가 측면을 설명한다.
1. 표면 영역과 내부 영역을 갖는 섬유로서, 상기 섬유가 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하며, 상기 섬유는, 제1의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 내부 영역과 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 표면 영역을 포함하는 횡단면을 갖는 것인, 섬유.
2. 항목 1에 있어서, 섬유의 횡단면이, 내부 영역으로부터 표면 영역으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 섬유.
3. 항목 1 또는 2에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체가 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 섬유.
4. 항목 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 폴리비닐 알코올 공중합체가 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체인 섬유.
5. 항목 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 폴리비닐 알코올 공중합체가 음이온 개질된 공중합체를 포함하는 것인 섬유.
6. 항목 5에 있어서, 음이온 개질된 공중합체가 카르복실레이트, 설포네이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 섬유.
7. 항목 1 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 추가 중합체를 더 포함하는 섬유.
8. 항목 7에 있어서, 추가 중합체가 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀루란, 구아 검, 아카시아 검, 잔탄 검, 카라기난, 전분, 개질된 전분, 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 셀룰로오스, 셀룰로오스 에테르, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아미드, 폴리카르복실산, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 덱스트린, 전술한 것의 공중합체, 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 섬유.
9. 항목 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 제1의 가수분해도가 약 79% 내지 약 96% 범위이고, 제2의 가수분해도가 약 88% 내지 100% 범위인 섬유.
10. 항목 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 제1의 가수분해도가 약 79% 내지 약 92% 범위이고, 제2의 가수분해도가 약 88% 내지 약 96% 범위인 섬유.
11. 항목 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 섬유가 약 23℃에서 물에서 200초 미만의 용해 시간을 갖는 것인 섬유.
12. 항목 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 섬유가 약 10℃ 내지 약 23℃ 범위의 온도에서 물과 접촉하는 동안 섬유의 종축을 따라 약 20% 내지 약 70% 범위의 수축률을 갖는 것인 섬유.
13. 항목 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 내부 영역 내의 중합체가 약 72℃ 내지 약 72.9℃ 범위의 유리 전이 온도(Tg)를 갖고, 표면 영역 내의 중합체가 약 73℃ 내지 약 85℃ 범위의 Tg를 갖는 것인 섬유.
14. 종축 및 섬유의 종축에 수직인 횡단면을 갖는 섬유로서, 상기 섬유가 종축의 적어도 일부를 따라 코어 및 외피 구조를 추가로 가지며, 상기 섬유가 100% 미만의 제1의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 코어 및 외피 구조의 코어 영역; 및 횡단면에서 코어 영역으로부터 방사상 외측에 배치된 코어 및 외피 구조의 외피 영역으로서, 상기 외피 영역은 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 것인 외피 영역을 포함하는 것인 섬유.
15. 항목 14에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체가 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 섬유.
16. 항목 14 또는 15에 있어서, 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이가 적어도 1%인 섬유.
17. 항목 14 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이가 약 1% 내지 약 29% 범위인 섬유.
18. 항목 14 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 코어 영역 내의 중합체가 제1의 중합도를 갖고 외피 영역 내의 중합체가 제1의 중합도와 동일한 제2의 중합도를 갖는 것인 섬유.
19. 항목 14 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 횡단면에서 코어 영역과 외피 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 중간 영역이 제1의 중합도 및 제2의 중합도와 동일한 제3의 중합도를 갖는 중합체를 포함하는 것인 섬유.
20. 항목 14 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 횡단면에서 코어 영역과 외피 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 중간 영역이 제1의 가수분해도보다 크고 제2의 가수분해도보다 작은 제3의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 것인 섬유.
21. 항목 14 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 횡단면에서 코어 영역과 외피 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 코어 영역, 상기 외피 영역 및 상기 중간 영역이 각각 동일한 정도의 개질을 갖는 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체를 포함하는 것인 섬유.
22. 항목 14 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 횡단면에서 코어 영역과 외피 영역 사이에 배치된 복수의 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 횡단면이 코어 영역에 인접하게 배치된 복수의 영역의 제1 중간 영역으로부터 상기 제1 중간 영역으로부터 방사상 외측에 배치된 복수의 영역 중 제2 중간 영역으로 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 것인 섬유.
23. 항목 14 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 외피 영역이 약 88% 내지 약 96% 범위의 제2의 가수분해도를 갖고 섬유가 약 23℃에서 물에서 200초 미만의 용해 시간을 갖는 것인 섬유.
24. 항목 14 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 외피 영역이 약 88% 내지 약 96% 범위의 제2의 가수분해도를 가지며, 섬유가 약 10℃ 내지 약 23℃ 범위의 온도에서 물에 침지 후 약 20% 내지 약 70% 범위의 건조 수축률을 갖는 것인 섬유.
25. 항목 14 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 외피 영역이 약 88% 내지 약 96% 범위의 제2의 가수분해도를 가지며, 외피 영역 내의 중합체가 약 73℃ 내지 약 85℃ 범위의 유리 전이 온도를 갖는 것인 섬유.
26. 섬유로서, 100% 미만의 제1의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 제1 영역; 및 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 제2 영역을 포함하고, 상기 중합체가 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 섬유.
27. 항목 26에 있어서, 섬유가 종축을 갖고, 제1 영역이 종축을 따라 섬유의 코어 영역을 형성하고, 제2 영역이 코어 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 섬유의 외피 영역을 형성하는 것인 섬유.
28. 항목 27에 있어서, 섬유가 종축에 수직인 횡단면을 갖고, 섬유가 횡단면에서 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 중간 영역이 제1의 가수분해도보다 크고 제2의 가수분해도보다 작은 제3의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 것인 섬유.
29. 항목 27에 있어서, 섬유가 종축에 수직인 횡단면을 갖고, 섬유가, 중합체를 포함하고 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 복수의 중간 영역을 추가로 포함하고, 횡단면이 제1 영역으로부터 제2 영역으로 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 것인 섬유.
30. 항목 26 내지 29 중 어느 하나에 있어서, 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이가 적어도 1%인 섬유.
31. 항목 26 내지 30 중 어느 하나에 있어서, 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이가 약 1% 내지 약 29% 범위인 섬유.
32. 항목 26 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 섬유가 종축에 수직인 횡단면을 갖고, 섬유가, 중합체를 포함하고 횡단면에서 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역 각각의 중합체가 동일한 중합도를 갖는 것인 섬유.
33. 항목 26 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 섬유가 종축에 수직인 횡단면을 갖고, 섬유가, 중합체를 포함하고 횡단면에서 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역의 중합체가 동일한 정도의 개질을 갖는 개질된 폴리비닐 알코올 중합체를 포함하는 것인 섬유.
34. 항목 26 내지 33 중 어느 하나에 따른 섬유를 포함하는 부직 웹.
35. 항목 34에 따른 부직 웹을 포함하는 제1 층을 포함하는 다층 부직 웹.
36. 내부 파우치 부피를 한정하는 파우치 형태의 항목 35에 따른 부직 웹을 포함하는 파우치.
37. 항목 34에 따른 부직 웹을 포함하는 밀봉된 물품.
38. 항목 34에 따른 부직 웹을 포함하는 플러셔블 물품.
39. 착용 가능한 흡수성 물품으로서, 착용자 대향면 및 외부 대향면을 갖는 흡수성 코어; 및 항목 34에 따른 부직 웹을 포함하는 액체 획득층을 포함하는 물품.
40. 코어-쉘 구조를 갖는 입자로서, 상기 입자가 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하고 100% 미만의 제1의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 코어-쉘 구조의 코어 영역; 및 코어 영역으로부터 방사상 외측에 배치된 쉘 영역으로서, 상기 쉘 영역이 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 것인 쉘 영역을 포함하는 것인 입자.
41. 항목 40에 있어서, 코어 영역의 중심으로부터 쉘 영역의 외표면으로 방사상으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 입자.
42. 항목 40 또는 41에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체가 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 입자.
43. 항목 42에 있어서, 폴리비닐 알코올 공중합체가 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체인 입자.
44. 항목 42에 있어서, 폴리비닐 알코올 공중합체가 음이온 개질되고, 카르복실레이트, 설포네이트, 또는 이들의 조합을 추가로 포함하는 것인 입자.
45. 항목 40 내지 44 중 어느 하나에 있어서, 입자가 구형 또는 불규칙한 형상 중 하나를 갖는 것인 입자.
46. 항목 40 내지 45 중 어느 하나에 있어서, 입자가 마이크로스피어 또는 비드 중 하나인 입자.
실시예
사용된 섬유
표 2에 나타낸 바와 같이, 각각 88%, 96%, 98%, 99.99%의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 4개의 섬유, 섬유 A, 섬유 B, 섬유 C 및 섬유 D를 출발 물질로서 사용하였다. 이들 섬유는 조성이 균일하고, 표 2에 나타낸 추가 특성을 갖는다. 본원에 기재된 실시예 및 비교예에서, 사용되는 섬유는 2.2 dtex의 섬도를 갖는다.
Figure pct00016
실시예 1
단독 섬유 형성 재료로서, 88%의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 섬유 A의 샘플을 다음과 같이 후처리 가수분해하였다. 실시양태에서, 비닐 알코올 모이어티를 포함하는 중합체는 "폴리비닐 알코올 중합체"로 지칭되고, 그러한 중합체를 포함하는 섬유는 "폴리비닐 알코올 섬유"로 지칭된다. 5 그램(g)의 폴리비닐 알코올 섬유를 메탄올 중 10%의 수산화나트륨 용액에 침지시켰다. 섬유는 메탄올에 용해되지 않았다. 생성된 혼합물을 24시간 동안 60℃로 가열하였다. 24시간 후, 혼합물을 냉각시키고, 섬유를 메탄올로부터 분리하였다. 본원에 개시된 적정 방법을 사용하여 가수분해도를 측정하기 전에, 생성된 가수분해된 섬유를 건조시켜 생성된 임의의 잔류 메탄올을 제거하였다. 가수분해된 섬유의 가수분해도는 적정 방법을 사용하여 99.9%로 밝혀졌다.
따라서, 실시예 1은 본 개시내용의 방법을 사용하여 후처리 가수분해된 폴리비닐 알코올 섬유를 제조하는 것을 나타낸다.
실시예 2
단독 섬유 형성 재료로서 또는 다른 섬유 형성 재료와 조합하여, 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 섬유는 다음과 같이 후처리 가수분해된다. 약 20 초과의 유전 상수를 갖는 5 g의 폴리비닐 알코올 섬유를 용매 또는 이의 혼합물(즉, 10 중량% 메탄올 및 90 중량% 헥산) 중 25%의 수산화나트륨 용액에 침지시킨다. 섬유는 용매에 용해되지 않는다. 생성된 혼합물을 12시간 동안 60℃로 가열한다. 12시간 후, 혼합물을 냉각시키고, 섬유를 용매로부터 분리한다. 본원에 개시된 적정 방법을 사용하여 가수분해도를 측정하기 전에, 생성된 가수분해된 섬유를 건조시켜 임의의 잔류 용매를 제거하였다. 가수분해된 섬유의 가수분해도는 적정 방법을 사용하여 99.9%로 밝혀졌다.
따라서, 실시예 2는 본 개시내용의 방법을 사용하여 후처리 가수분해된 폴리비닐 알코올 섬유를 제조하기 하는 것을 나타낸다.
실시예 3
단독 섬유 형성 재료로서 또는 다른 섬유 형성 재료와 조합하여, 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 섬유는 다음과 같이 후처리 가수분해된다. 5 g의 폴리비닐 알코올 섬유를 메탄올 중 10%의 수산화나트륨 용액에 침지시킨다. 섬유는 용매에 용해되지 않는다. 생성된 혼합물을 1 내지 6시간 동안 60℃로 가열한다. 1 내지 6시간 후, 혼합물을 냉각시키고, 섬유를 용매로부터 분리한다. 본원에 개시된 용액 적정 방법 및 ATR-FTIR 방법을 사용하여 가수분해도를 측정하기 전에, 생성된 가수분해된 섬유를 건조시켜 임의의 잔류 용매를 제거하였다. 가수분해된 섬유는 표면 영역으로의 중합체 내부 영역의 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 횡단면을 갖는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 실시예 3은 본 개시내용의 방법을 사용하여 구배 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 본 개시내용의 후처리 가수분해된 폴리비닐 알코올 섬유를 제조하는 것을 나타낸다.
실시예 4
단독 섬유 형성 재료로서 또는 다른 섬유 형성 재료와 조합하여, 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 섬유는 다음과 같이 후처리 가수분해된다. 5 g의 폴리비닐 알코올 섬유를 DMSO/물의 60/40(w/w) 혼합물에 10% 수산화나트륨 용액에 침지시킨다. 섬유는 용매에 용해되지 않는다. 생성된 혼합물을 최대 1시간 동안 60℃로 가열한다. 이어서, 혼합물을 냉각시키고 섬유를 용매로부터 분리한다. 본원에 개시된 용액 적정 방법 및 ATR-FTIR 방법을 사용하여 가수분해도를 측정하기 전에, 생성된 가수분해된 섬유를 건조시켜 임의의 잔류 용매를 제거한다. 가수분해된 섬유는 코어-외피 구조를 갖는 횡단면을 갖는 것으로 밝혀졌으며, 이때 섬유 표면의 중합체만이 코어의 중합체보다 더 큰 가수분해도를 갖는다.
따라서, 실시예 4는 본 개시내용의 방법을 사용하여 코어-외피 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 본 개시내용의 후처리 가수분해된 폴리비닐 알코올 섬유를 제조하는 것을 나타낸다.
실시예 5
단독 섬유 형성 재료로서 또는 다른 섬유 형성 재료와 조합하여, 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는, 폴리비닐 알코올을 포함하는 섬유를 후처리하여 다음과 같이 가수분해된다. 5 g의 폴리비닐 알코올 섬유를 메탄올 중 10%의 수산화나트륨의 용액에 침지시킨다. 섬유는 용매에 용해되지 않는다. 생성된 혼합물을 1 내지 6시간 동안 60℃로 가열한다. 1 내지 6시간 후, 혼합물을 냉각시키고 섬유를 용매로부터 분리한다. 본원에 개시된 용액 적정 방법 및 ATR-FTIR 방법을 사용하여 가수분해도를 측정하기 전에, 생성된 가수분해된 섬유를 건조시켜 임의의 잔류 용매를 제거한다. 가수분해된 섬유는 내부 영역으로부터 표면 영역으로 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 횡단면을 갖는 것으로 밝혀졌다.
따라서, 실시예 5는 본 개시내용의 방법을 사용하여 내부 영역으로부터 표면 영역으로 가수분해도의 증가하는 구배를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 후처리 가수분해된 폴리비닐 알코올 섬유를 제조하는 것을 나타낸다.
실시예 6-46
실시예 6 내지 46은 2차 비누화 반응을 통해 다양한 용해도의 "코어 및 외피" 구조를 생성함으로써 냉수용성 섬유의 용해도 프로파일을 제어하는 것을 추가로 도시한다. 중합도가 1,700이고 가수분해도가 88%인 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 섬유 A를 출발 물질로서 사용하였다. 섬유 A를 포함한 섬유 또는 부직 웹은 염기 농도(0.0 5M)를 유지하면서 증가하는 범위의 온도(20, 30, 40, 50 또는 60℃)에서 증가하는 범위의 기간(1, 2, 5 또는 10분) 동안 배치 공정으로 각각 처리하였다. 얼마나 많은 섬유를 개질시키는지에 따라, 샘플을 완전히 비누화하는 데 필요한 염기의 양을 계산하여 반응에 첨가할 염기의 양을 결정하였다. 반응식 (1)에서의 반응을 참조하면, 예를 들면, 3 g의 섬유(섬유 A)를 완전히 가수분해하는 데 필요한 계산된 NaOH의 양은 0.299 g이다.
샘플은 하기의 절차를 사용하여 제조하였다: 염기(NaOH 또는 KOH) 펠릿을 막자사발과 막자로 분쇄한 다음 60℃의 진공 오븐에 5시간 동안 두었다. 그러한 염기를 사용 전에 12시간 동안 데시케이터에서 추가로 건조시킨 다음, 매 사용 후에 데시케이터에 다시 넣었다. 계산된 양의 건조된 NaOH 또는 KOH와 상응하는 양의 용매를 적합한 크기의 삼각 플라스크(Erlenmeyer flask)에 첨가하여 생성된 반응 용액의 몰 농도가 0.05 M이 되도록 하였다. 교반 막대를 반응 플라스크에 넣어 염기가 용매에 완전히 용해되도록 하였다. 필요한 경우 용해를 촉진하기 위해 열을 사용할 수 있다. 타이머와 긴 집게가 사용되었다. 진공 플라스크와 펌프가 있는 부흐너(Buchner) 깔때기 세척 스테이션을 설치하였다. 타이머를 시작하면서 소정량의 섬유를 반응 플라스크에 넣었다. 섬유를 지정된 시간 간격(예를 들어, 각각 1, 2, 5, 10분)으로 반응 용액에서 꺼내고, 진공 여과 조건 하에 부흐너 깔대기에서 메탄올로 헹구었다. 생성된 개질된 섬유를 완전히 건조시켰다. 개질된 섬유를 라벨이 붙은 대형 계량 보트에 넣고 화학 후드에서 밤새 건조시켰다. 개질된 섬유를 건조시킨 후, ATR-FTIR을 사용하여 개질된 섬유 샘플을 분석하였다. 이 절차는 2 인치 x 1 인치 부직 웹(각 시간 간격마다 3회)이 앨리게이터 클램프를 통해 용액에 현탁되는 것을 제외하고는 섬유 A 부직 웹을 처리하기 위한 습식 배치 공정과 동일하였다.
생성된 각 샘플의 가수분해도는 중합체 사슬에 존재하는 히드록실 기의 양을 정량화하는 적정 기술 및/또는 샘플에서 아세테이트 기의 손실(1715 cm-1 피크)을 정량화하는 ART-FTIR에 의해 결정되었다. 시차 주사 열량계(DSC)를 사용하여 유리 전이 온도(Tg) 값과 개질된 샘플의 전이를 시험하였다.
달리 명시적으로 기재되지 않는 한, ATR-FTIR을 사용하여 얻어진 섬유 또는 부직 웹에 대한 가수분해도는 샘플 표면 또는 외피 영역에 대한 것이다. 그러한 샘플의 내부 또는 코어 영역에서의 가수분해도는 미처리 샘플의 가수분해도와 동일할 수 있다.
실시예 6
섬유(섬유 A)를 메탄올 중 0.05 M NaOH로 50℃에서 10분 동안 처리하였다. 생성된 개질된 섬유의 표면을 ATR-FTIR 하에 분석하였다. 적어도 3개의 섬유 또는 동일한 섬유의 3개의 영역을 시험하였다. ATR-FTIR 곡선은 어떠한 유의한 차이 없이 서로 중첩되었다. 이러한 결과는 동일한 조건 하에 섬유의 동일한 가수분해도 및 균일한 개질을 나타낸다.
실시예 7-10
섬유 A의 4개 샘플을 각각 40℃에서 1분 동안 용매(메탄올 또는 10% 메탄올/90% 헥산) 중 0.05 M의 염기(NaOH 또는 KOH)로 처리하였다. 이들 4개의 샘플, 실시예 7-10에 대해, 염기와 용매의 조합은 다음과 같다: 각각 KOH 및 메탄올(MeOH), NaOH 및 MeOH, KOH 및 MeOH/헥산, 및 NaOH 및 MeOH/헥산. 비교예 1은 섬유 A이다.
실시예 7-10 및 비교예 1의 ATR-FTIR 곡선을 나타내는 도 9를 참조하면, 10% 메탄올 및 90% 헥산을 갖는 용매가 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 섬유의 2차 비누화를 촉매하는 것으로 밝혀졌다.
섬유 A의 샘플을 또한 메탄올 중 0.05 M NaOH로 상이한 시간 간격 동안 상이한 온도로, 예를 들어 50℃에서 각각 1분, 2분, 5분 및 10분 동안 처리하였다. 가수분해도의 변화율에서 유도된 모델을 기반으로, 2차 비누화되는 온도 구동 2차 반응인 것으로 밝혀졌다.
실시예 11-22
표 3은 섬유가 처리되어 있는 실시예 11-22의 반응 조건 및 결과를 나타낸다. 섬유를 NaOH로 처리하였다. 결과는 가수분해도가 각각 88% 및 96%인 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 섬유 A 및 B인 비교예 1 및 2의 것과 비교하여 가수분해도, 섬유 수축률 및 유리 전이 온도(Tg)를 포함하며, 섬유 전체에 걸쳐 균일한 조성 및 구조를 갖는다. 실시예 11-22는 섬유 A의 샘플로부터 섬유를 처리하였다. 실시예 11-22의 가수분해도 값은 섬유의 표면 또는 외피 영역에 ATR-FTIR을 사용하여 얻었다. 그러한 샘플의 내부 또는 코어 영역에서의 가수분해도는 미처리 섬유의 가수분해도와 동일할 수 있다.
Figure pct00017
도 10은 10℃ 내지 23℃의 온도에서 물과 접촉하는 동안 가수분해도가 상이한 섬유의 섬유 수축률을 나타낸다. 실시예 11-22와 같은 개질된 섬유는 물로 팽윤되고 즉시 용해되지 않는 능력에 있어 섬유 A 및 B와 같은 비교예를 능가한다. 가수분해도가 96.8%인 개질된 섬유(실시예 18)는 손상되지 않은 상태로 유지되는 외피에서 더 높은 가수분해도로 인해 수축에 대한 가장 높은 친화도를 나타내는 반면, 가수분해도가 낮은 코어는 물로 팽윤된다. 생성된 섬유는, 예를 들어, 10℃ 내지 23℃ 범위의 다양한 수온에서 그들의 성능을 유지한다.
표 3에 나타난 바와 같이, 처리된 섬유의 유리 전이(Tg) 온도는 가수분해도가 증가함에 따라 증가한다. DSC 곡선에서, 개질된 섬유는 넓은 범위의 유리 전이를 나타냈으며, 이는 더 낮거나 더 높은 가수분해도를 갖는 그러한 종과 같은 그러한 섬유 샘플에 다수의 종이 존재한다는 것을 시사한다. 그러한 유리 전이는 용해도를 희생하지 않고 제조 및 본딩 능력을 향상시킨다.
겔 투과 크로마토그래피(GPC)를 사용하여 처리 전과 후에 섬유 샘플에서 중합체의 분자량 및 다분산도를 시험하였다. 표 4는 실시예 15-18 및 비교예 1-2에서의 중합체의 분자량 및 다분산도 결과를 나타낸다. 굴절률 증분(dn/dc)은 0.146 mL/g이었다. 통계 분석은 상이한 조건 하에 처리 전과 후 섬유 샘플에서 중합체의 분자량 및 중합도에 유의한 차이가 없음을 나타낸다. 비누화 또는 가수분해 반응만 발생하고 에스테르화, 분해 및/또는 가교결합과 같은 원하지 않은 변환은 본원에 기재된 반응 조건을 사용하여 억제 및 제어된다.
Figure pct00018
실시예 23-34
표 5는 부직 웹이 처리된 실시예 23-34의 반응 조건 및 결과를 나타낸다. 부직 웹을 KOH로 처리하였다. 본 개시내용에서, 섬유, 부직 웹, 또는 블록과 같은 샘플을 KOH 또는 NaOH로 처리해도 큰 차이를 만들지 않는 것으로 밝혀졌다. 결과는 비교예 3-8의 결과와 비교하여 가수분해도, 부드러움, 및 23℃, 40℃, 60℃에서 파단 시간 및 분해 시간과 같은 용해도 시험 결과를 포함한다. 비교예 3, 5, 6, 및 7은 각각 88%, 96%, 98%, 99.99%의 균일한 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체를 포함하는 섬유(각각 섬유 A, 섬유 B, 섬유 C 및 섬유 D)를 갖는 부직 웹이다. 비교예 4는 메탄올 열에 노출된(10분 동안 50℃) 섬유 A를 갖는 부직 웹이다. 실시예 23-34는 섬유(섬유 A)를 포함하는 부직 웹을 처리하였다. 실시예 23-34의 가수분해도 값은 섬유의 표면 또는 외피 영역에서 ATR-FTIR을 사용하여 얻었다. 그러한 샘플의 내부 또는 코어 영역에서의 가수분해도는 미처리 섬유의 가수분해도와 동일할 수 있다.
Figure pct00019
도 11은 가열된 메탄올에 (예를 들어, 50℃에서 10분 동안) 노출되기 전과 후에 예시적인 섬유(섬유 A)를 갖는 부직 웹의 파열 시간(초) 및 분해 시간(초)을 도시한다. 도 12-13은 상이한 가수분해도를 갖는 섬유를 포함하는 부직 웹의 파열 시간 및 분해 시간을 나타낸다. 미처리 부직 웹과 비교하여, 유사하거나 더 높은 측정된 가수분해도를 갖는, 처리되거나 개질된 부직 웹은 개선된 용해도를 나타낸다. 가수분해도가 더 높은 비교예는 겔화가 나타날 수 있고 물에 용해되지 않을 수 있다. 그러나, 가수분해도가 더 높은 개질된 섬유 및 부직 구조물은 물에 용해 가능하다. 개질된 섬유 및 부직 구조물은 비교예 5(섬유 B 부직 웹)와 달리 겔화 전에 분해된다.
표 5에서, 부드러움 데이터는 1(거침)에서 5(부드러움)까지 평가된다. 시험된 3개의 샘플은 미처리된 비교예보다 훨씬 더 높은 부드러움을 나타낸다.
실시예 35-46
표 6은 처리된 블록 샘플인 실시예 35-46의 반응 조건 및 결과를 나타낸다. 블록 샘플은 가수분해도가 88%인, 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체로 제조되었다. 이들 샘플을 KOH로 처리하였다. 각 블록 샘플은 크기가 1.5 센티미터(cm) x 15 cm x 0.5 cm였다. 처리 및 건조 후, 0.1 mm 내지 0.5 mm 범위의 두께를 갖는 샘플을 블록 샘플로부터 절단한 다음, ATR-FTIR을 사용하여 시험한다. 결과에는 내측("내부") 영역과 표면("외부") 영역의 가수분해도 값이 포함된다. 도 14는 각각의 ATR-FTIR 곡선을 나타낸다. 2차 비누화는 토우 섬유의 표면으로 제한되므로 외부 영역에서 더 높은 가수분해도를 생성하고 샘플의 내부 영역에서 더 낮은 가수분해도를 생성한다.
Figure pct00020
전술한 설명은 이해의 명확성만을 위해 제공되며, 본 개시내용의 범위 내에서 변형이 당업자에게 명백할 수 있으므로 그로부터 어떠한 불필요한 제한도 이해되어서는 안 된다.
본원에 인용된 모든 특허, 간행물 및 참조문헌은 본원에 참조로 완전히 포함된다. 본 개시내용과 포함된 특허, 간행물 및 참조문헌 사이에 충돌이 있는 경우, 본 개시내용이 우선해야 한다.

Claims (46)

  1. 표면 영역과 내부 영역을 갖는 섬유로서, 상기 섬유가
    비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하며, 상기 섬유는, 제1의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 내부 영역과 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 표면 영역을 포함하는 횡단면을 갖는 것인, 섬유.
  2. 제1항에 있어서, 섬유의 횡단면이, 내부 영역으로부터 표면 영역으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 것인 섬유.
  3. 제1항에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체가 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 섬유.
  4. 제3항에 있어서, 폴리비닐 알코올 공중합체가 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체인 섬유.
  5. 제3항에 있어서, 폴리비닐 알코올 공중합체가 음이온 개질된 공중합체를 포함하는 것인 섬유.
  6. 제5항에 있어서, 음이온 개질된 공중합체가 카르복실레이트, 설포네이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 섬유.
  7. 제1항에 있어서, 추가 중합체를 더 포함하는 섬유.
  8. 제7항에 있어서, 추가 중합체가 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀루란, 구아 검, 아카시아 검, 잔탄 검, 카라기난, 전분, 개질된 전분, 폴리알킬렌 옥사이드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 셀룰로오스, 셀룰로오스 에테르, 셀룰로오스 에스테르, 셀룰로오스 아미드, 폴리카르복실산, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 덱스트린, 전술한 것의 공중합체, 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 섬유.
  9. 제1항에 있어서, 제1의 가수분해도가 약 79% 내지 약 96% 범위이고, 제2의 가수분해도가 약 88% 내지 100% 범위인 섬유.
  10. 제1항에 있어서, 제1의 가수분해도가 약 79% 내지 약 92% 범위이고, 제2의 가수분해도가 약 88% 내지 약 96% 범위인 섬유.
  11. 제1항에 있어서, 섬유가 약 23℃에서 물에서 200초 미만의 용해 시간을 갖는 것인 섬유.
  12. 제1항에 있어서, 섬유가 약 10℃ 내지 약 23℃ 범위의 온도에서 물과 접촉하는 동안 섬유의 종축을 따라 약 20% 내지 약 70% 범위의 수축률을 갖는 것인 섬유.
  13. 제1항에 있어서, 내부 영역 내의 중합체가 약 72℃ 내지 약 72.9℃ 범위의 유리 전이 온도(Tg)를 갖고, 표면 영역 내의 중합체가 약 73℃ 내지 약 85℃ 범위의 Tg를 갖는 것인 섬유.
  14. 종축 및 섬유의 종축에 수직인 횡단면을 갖는 섬유로서, 상기 섬유가 종축의 적어도 일부를 따라 코어 및 외피 구조를 추가로 가지며, 상기 섬유가
    100% 미만의 제1의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 코어 및 외피 구조의 코어 영역; 및
    횡단면에서 코어 영역으로부터 방사상 외측에 배치된 코어 및 외피 구조의 외피 영역으로서, 상기 외피 영역은 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 것인 외피 영역
    을 포함하는 것인 섬유.
  15. 제14항에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체가 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 섬유.
  16. 제14항에 있어서, 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이가 적어도 1%인 섬유.
  17. 제14항에 있어서, 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이가 약 1% 내지 약 29% 범위인 섬유.
  18. 제14항에 있어서, 코어 영역 내의 중합체가 제1의 중합도를 갖고 외피 영역 내의 중합체가 제1의 중합도와 동일한 제2의 중합도를 갖는 것인 섬유.
  19. 제14항에 있어서, 횡단면에서 코어 영역과 외피 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 중간 영역이 제1의 중합도 및 제2의 중합도와 동일한 제3의 중합도를 갖는 중합체를 포함하는 것인 섬유.
  20. 제14항에 있어서, 횡단면에서 코어 영역과 외피 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 중간 영역이 제1의 가수분해도보다 크고 제2의 가수분해도보다 작은 제3의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 것인 섬유.
  21. 제14항에 있어서, 횡단면에서 코어 영역과 외피 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 코어 영역, 상기 외피 영역 및 상기 중간 영역이 각각 동일한 정도의 개질을 갖는 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체를 포함하는 것인 섬유.
  22. 제14항에 있어서, 횡단면에서 코어 영역과 외피 영역 사이에 배치된 복수의 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 횡단면이 코어 영역에 인접하게 배치된 복수의 영역의 제1 중간 영역으로부터 상기 제1 중간 영역으로부터 방사상 외측에 배치된 복수의 영역 중 제2 중간 영역으로 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 것인 섬유.
  23. 제14항에 있어서, 외피 영역이 약 88% 내지 약 96% 범위의 제2의 가수분해도를 가지며, 섬유가 약 23℃에서 물에서 200초 미만의 용해 시간을 갖는 것인 섬유.
  24. 제14항에 있어서, 외피 영역이 약 88% 내지 약 96% 범위의 제2의 가수분해도를 가지며, 섬유가 약 10℃ 내지 약 23℃ 범위의 온도에서 물에 침지 후 약 20% 내지 약 70% 범위의 건조 수축률을 갖는 것인 섬유.
  25. 제14항에 있어서, 외피 영역이 약 88% 내지 약 96% 범위의 제2의 가수분해도를 가지며, 외피 영역 내의 중합체가 약 73℃ 내지 약 85℃ 범위의 유리 전이 온도를 갖는 것인 섬유.
  26. 섬유로서,
    100% 미만의 제1의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 제1 영역; 및
    제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 제2 영역
    을 포함하고,
    상기 중합체가 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 비닐 아세테이트 및 비닐 알코올 공중합체, 개질된 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 섬유.
  27. 제26항에 있어서, 섬유가 종축을 갖고, 제1 영역이 종축을 따라 섬유의 코어 영역을 형성하고, 제2 영역이 코어 영역의 적어도 일부를 둘러싸는 섬유의 외피 영역을 형성하는 것인 섬유.
  28. 제27항에 있어서, 섬유가 종축에 수직인 횡단면을 갖고, 섬유가 횡단면에서 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 상기 중간 영역이 제1의 가수분해도보다 크고 제2의 가수분해도보다 작은 제3의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 것인 섬유.
  29. 제27항에 있어서, 섬유가 종축에 수직인 횡단면을 갖고, 섬유가, 중합체를 포함하고 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 복수의 중간 영역을 추가로 포함하고, 횡단면이 제1 영역으로부터 제2 영역으로 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 것인 섬유.
  30. 제26항에 있어서, 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이가 적어도 1%인 섬유.
  31. 제26항에 있어서, 제1의 가수분해도와 제2의 가수분해도 사이의 차이가 약 1% 내지 약 29% 범위인 섬유.
  32. 제26항에 있어서, 섬유가 종축에 수직인 횡단면을 갖고, 섬유가, 중합체를 포함하고 횡단면에서 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역 각각의 중합체가 동일한 중합도를 갖는 것인 섬유.
  33. 제26항에 있어서, 섬유가 종축에 수직인 횡단면을 갖고, 섬유가, 중합체를 포함하고 횡단면에서 제1 영역과 제2 영역 사이에 배치된 중간 영역을 추가로 포함하고, 제1 영역, 제2 영역 및 제3 영역의 중합체가 동일한 정도의 개질을 갖는 개질된 폴리비닐 알코올 중합체를 포함하는 것인 섬유.
  34. 제26항에 따른 섬유를 포함하는 부직 웹(nonwoven web).
  35. 제34항에 따른 부직 웹을 포함하는 제1 층을 포함하는 다층 부직 웹.
  36. 내부 파우치 부피를 한정하는 파우치 형태의 제35항에 따른 부직 웹을 포함하는 파우치.
  37. 제34항에 따른 부직 웹을 포함하는 밀봉된 물품.
  38. 제34항에 따른 부직 웹을 포함하는 플러셔블 물품.
  39. 착용 가능한 흡수성 물품으로서,
    착용자 대향면 및 외부 대향면을 갖는 흡수성 코어; 및
    제34항에 따른 부직 웹을 포함하는 액체 획득층
    을 포함하는 물품.
  40. 코어-쉘 구조를 갖는 입자로서, 상기 입자가
    비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하고 100% 미만의 제1의 가수분해도를 갖는 중합체를 포함하는 코어-쉘 구조의 코어 영역; 및
    코어 영역으로부터 방사상 외측에 배치된 쉘 영역으로서, 상기 쉘 영역이 제1의 가수분해도보다 큰 제2의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 것인 쉘 영역
    을 포함하는 것인 입자.
  41. 제40항에 있어서, 코어 영역의 중심으로부터 쉘 영역의 외표면으로 방사상으로 중합체의 가수분해도의 증가하는 구배를 갖는 입자.
  42. 제40항에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알코올 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체가 폴리비닐 알코올 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알코올 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 입자.
  43. 제42항에 있어서, 폴리비닐 알코올 공중합체가 비닐 아세테이트와 비닐 알코올의 공중합체인 입자.
  44. 제42항에 있어서, 폴리비닐 알코올 공중합체가 음이온 개질되고, 카르복실레이트, 설포네이트, 또는 이들의 조합을 추가로 포함하는 것인 입자.
  45. 제40항에 있어서, 입자가 구형 또는 불규칙한 형상 중 하나를 갖는 것인 입자.
  46. 제40항에 있어서, 입자가 마이크로스피어 또는 비드 중 하나인 입자.
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