KR20230150979A - 높은 백분율의 초흡수성 물질을 갖는 흡수 기재 및 이를 형성하는 방법 - Google Patents

Abstract

높은 백분율의 초흡수성 물질을 포함하는 흡수 기재 및 이러한 흡수 기재를 제조하는 방법이 개시된다. 흡수 기재는 제1 복수의 섬유를 포함하는 흡입층 및 흡수층을 포함할 수 있다. 흡수층은 흡수층의 총 중량 기준 흡수층의 80%를 초과하는 것을 제공하는 초흡수성 물질을 포함할 수 있다. 흡입층과 흡수층은 흡입층과 흡수층 사이에 계면을 포함하는 일체형 물질을 제공할 수 있다. 계면은 흡수층의 적어도 일부와 혼합된 흡입층의 제1 복수의 섬유의 적어도 일부를 포함할 수 있다.

Description

높은 백분율의 초흡수성 물질을 갖는 흡수 기재 및 이를 형성하는 방법

본 발명은 높은 백분율의 초흡수성 물질을 갖는 흡수 기재 및 이를 형성하는 방법에 관한 것이다.

기저귀, 기저귀 팬티, 훈련용 팬티, 성인용 실금 제품, 및 여성용 위생 제품과 같은 개인 위생 제품은 다양한 기능적 특징을 제공하도록 의도된 흡수성 구조체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 이러한 제품 내의 흡수성 구조체는 신체 삼출물을 충분히 신속하게 흡입하고, 적절한 양의 삼출물을 저장할 수 있는 흡수성 코어 또는 본체에 이러한 삼출물을 분포시키고, 흡수성 코어 내의 이러한 저장된 삼출물이 흡수성 코어를 빠져나가고 제품의 다른 층으로 그리고/또는 사용자의 피부 또는 의복에 대해 전달되는 것을 방지하도록 의도된다.

개인 위생 제품은 종종 흡수 용량을 증가시키는 것을 돕기 위해, 종종 미립자 또는 섬유로 구성된 초흡수성 물질(SAM)을 포함한다. 흡수 구조체는 또한 두께(습윤 두께 및/또는 건조 두께), 강성, 및 중량과 같은 다른 특성의 균형을 맞추어야 하며, 제조업체는 특히 기저귀, 여성 위생 패드, 라이너와 같은 가요성의 경량 흡수 용품을 제공하는 착용자를 위한 보다 우수한 착용 경험을 종종 추구하고 있다. 그러나, SAM 및 흡수 섬유(예를 들어, 셀룰로오스 섬유)를 포함하는 종래의 공기 형성 흡수층은 흡수층 내의 SAM에 대한 구조적 지지를 제공하기 위해 흡수 섬유 및/또는 실질적인 접착제를 사용하지 않고 70%를 초과하는 SAM을 갖는 흡수층을 형성하는 데 어려움을 겪는다.

따라서, 착용자를 위한 이점을 제공할 수 있는 (예를 들어, 얇고 그리고/또는 가요성인) 흡수층에서 높은 백분율의 SAM을 갖는 흡수 기재를 개발할 필요가 있지만, 의도된 배설 범위를 위한 충분한 흡입 및 용량과 흡수 기재를 위한 충분한 흡수층 무결성을 여전히 제공한다.

일 실시예에서, 흡수 기재가 제공된다. 흡수 기재는 제1 복수의 섬유를 포함하는 흡입층을 포함할 수 있다. 흡수 기재는 또한 초흡수성 물질을 포함하는 흡수층을 포함할 수 있다. 초흡수성 물질은 흡수층의 총 중량 기준 흡수층의 80% 초과를 제공할 수 있다. 초흡수성 물질은 입자, 섬유, 또는 이들의 조합으로서 구성될 수 있다. 흡입층과 흡수층은 흡입층과 흡수층 사이에 계면을 포함하는 일체형 물질을 제공한다. 계면은 흡수층의 적어도 일부와 혼합된 흡입층의 제1 복수의 섬유의 적어도 일부를 포함할 수 있다.

다른 실시예에서, 또 다른 흡수 기재가 제공된다. 흡수 기재는 제1 복수의 섬유를 포함하는 흡입층을 포함할 수 있다. 흡수 기재는 또한 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 흡수층을 포함할 수 있다. 흡수층의 제1 표면은 흡입층에 인접하게 배치될 수 있다. 흡수층은 (흡수층의 총 중량 기준) 흡수층의 80% 초과의 중량을 제공하는 초흡수성 물질을 포함할 수 있다. 초흡수성 물질은 입자, 섬유, 또는 이들의 조합으로서 구성될 수 있다. 흡수층은 또한 (흡수층의 총 중량 기준) 흡수층의 20% 미만 중량을 제공하는 제2 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 흡수층은 실질적으로 접착제가 없을 수 있다. 흡수 기재는 샘방지층을 추가로 포함할 수 있다. 샘방지층은 제3 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 흡수층은, 흡입층이 흡수층의 제1 표면에 인접하게 배치되고 샘방지층이 흡수층의 제2 표면에 인접하게 배치되도록, 흡입층과 샘방지층 사이에 배치될 수 있다. 샘방지층은 흡수층의 제1 표면 위로 연장되지 않도록 구성될 수 있다.

또 다른 실시예에서, 흡수층을 포함하는 흡수성 웹을 발포체-형성하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 제1 발포체 공급부를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 초흡수성 물질의 공급부를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 초흡수성 물질은 입자, 섬유, 또는 이들의 조합으로서 구성될 수 있다. 상기 방법은 초흡수성 물질을 제1 발포체 공급부에 분배하는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한 헤드박스를 통해 형성 표면으로 초흡수성 물질을 포함하는 제1 발포체 공급부를 전달하여 생성된 슬러리를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 방법은 생성된 슬러리를 건조시켜 흡수층을 포함하는 흡수성 웹을 제공하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 흡수층은 흡수층의 중량 기준 80% 초과의 초흡수성 물질일 수 있다.

당업자를 위해 충분히 실시가능한 개시 내용을, 첨부 도면이 참조되는 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 기재한다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 3개의 층을 포함하는 예시적인 다층 흡수성 물질의 측면도이다.
도 1b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2개의 층을 포함하는 예시적인 다층 흡수성 물질의 측면도이다.
도 1c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 2개의 층을 포함하는 다른 예시적인 다층 흡수성 물질의 측면도이다.
도 2는 다층 흡수성 물질을 형성하기 위한 예시적인 장치 및 관련 방법의 공정 개략도이다.
도 3은 도 2의 헤드박스, 헤드박스 입력물, 헤드박스로부터의 생성된 슬러리의 상세도이다.
도 4는 다층 흡수성 물질을 형성하기 위해 사용될 수 있는 대안적인 장치 및 관련 방법의 측면도이다.
도 5는 커버가 개방된 상태에서 본원에 기술된 압력 하에서 유체 흡입(FIUP) 시험을 수행하기 위한 예시적인 장비의 사시도이다.
도 6은 커버가 폐쇄된 도 5의 예시적인 장비의 사시도이다.
도 7a는 본원에 기술된 수평 압축 시험의 예시적인 장비의 사시도이다.
도 7b는 본원에 기술된 수평 압축 시험의 다른 예시적인 장비의 사시도이다.
도 8은 본원에 기술된 패드 쉐이크 시험을 수행하기 위한 예시적인 장비의 정면도이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복적인 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위해 의도된다.

각 예는, 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하려는 것이 아니다. 예를 들어, 일 실시예 또는 도면의 일부로서 예시되거나 기술된 특징들은 여전히 추가적인 실시예를 만들기 위해 또 다른 실시예 또는 도면에 대해 사용될 수 있다. 본 발명내용은 이러한 수정과 변경을 포함하려는 것이다.

본 발명내용의 요소들 또는 본 발명내용의 바람직한 실시예(들)을 도입할 때, "한", "하나", "그", "상기" 라는 구는 그 요소들의 하나 이상이 존재함을 의미하는 것이다. "포함하는", "구비하는", "갖는" 이라는 용어들은, 포괄적인 것이며, 열거된 요소들 외의 다른 추가 요소들이 존재할 수도 있음을 의미한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 특정한 순서를 지정하지 않으며, 본 발명의 다양한 특징부들을 언급할 때 상이한 발생을 구별하기 위한 수단으로서 사용된다. 본 발명내용의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명내용의 많은 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본원에서 설명한 예시적인 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 데 사용되어서는 안 된다.

정의

본원에서 사용된 대로, 용어 "발포체 형성된 제품"은 고체, 액체 및 분산된 기포의 혼합물을 포함하는 현탁액으로 형성된 제품을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "발포체 형성 공정"은 고체, 액체 및 분산된 기포의 혼합물을 포함하는 현탁액을 포함하는 제품을 제조하기 위한 공정을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "발포성 유체"는 발포체 형성 공정에서 다른 성분과 상용 가능한 임의의 하나 이상의 공지된 유체를 의미한다. 적절한 발포성 유체는 물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "발포체 반감기"는 초기 발생한 발포체 질량의 절반이 액체 물로 되돌아갈 때까지 경과된 시간을 의미한다.

본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은 유사한 구성요소 및 구조로 구성된 기재의 z 방향으로 기재의 영역을 제공하는 구조를 지칭한다.

본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "부직 웹"은, 편직 웹에서와 같은 식별가능한 방식은 아니지만 상호 연결된 개별적인 섬유들이나 실들의 구조를 갖는 웹을 의미한다.

본원에서 사용된 바와 같이, 명시적으로 달리 언급하지 않는 한, 재료 조성과 관하여 사용될 경우, 용어 "퍼센트", "%", "중량 퍼센트", "중량 기준 퍼센트" 각각은 명시적으로 달리 언급한 경우를 제외하고는 성분의 중량 기준 양을 총 중량의 백분율로서 지칭한다.

본 명세서에서 용어 "개인 위생 흡수 용품"은 신체로부터 배출되는 다양한 액체, 고체, 반고체 삼출물을 흡수 및 함유하기 위해 착용자의 신체에 붙여 위치되거나 근접하게(즉, 신체와 인접하게) 위치되도록 의도되고 및/또는 맞추어진 용품을 지칭한다. 예는 기저귀, 기저귀 팬츠, 훈련용 팬츠, 청소년 팬츠, 수영 팬츠, 그리고 제한되지는 않지만 월경 패드 또는 팬츠를 포함하는 여성 위생 제품, 요실금 제품(예컨대, 침대 매트), 의료용 의복, 수술용 패드 및 붕대 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.

용어 "겹(ply)"은 다층 제품 내의 개별 층을 지칭하며, 여기서 개별적인 겹들이 서로 병렬로 배치될 수 있다.

용어 "겹이 형성된" 또는 "접합된" 또는 "결합된"은 본 명세서에서 2개의 요소의 결합, 접착, 연결, 부착 등을 지칭한다. 두 요소는, 그들이 서로 직접적으로 또는 각각이 중간 요소들에 직접적으로 접합될 때와 같은, 서로 간접적으로 결합, 접착, 연결, 부착 등이 될 때에 함께 겹이 형성되거나, 접합되거나 또는 결합된 것으로 고려될 것이다. 한 요소의 다른 요소에 대한 겹 형성, 접합 또는 결합은 연속적 또는 단속적 접합을 통해 일어날 수 있다.

본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "초흡수성 물질"은, 가장 유리한 조건 하에서, 0.9중량% 염화나트륨을 함유하는 수용액 내에 자신의 중량의 적어도 약 10배, 또는 자신의 중량의 적어도 약 15배, 또는 자신의 중량의 적어도 약 25배를 흡수할 수 있는 초흡수성 중합체 및 초흡수성 중합체 조성물을 포함하는 수-팽윤성(water-swellable), 수-불용성 유기 또는 무기 물질을 지칭한다.

다층 흡수성 물질

본 발명은 도 1a 내지 도 1c에 도시된 흡수성 물질(10, 110, 210)과 같은 다층 흡수성 물질에 관한 것이다. 이들 흡수성 물질(10, 110, 210)은 본원에서 흡수 기판(10, 110, 210)으로 지칭될 수도 있다. 일부 실시예에서, 다층 흡수성 물질(10, 110, 210)은 적어도 2개의 층을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 다층 흡수성 물질(110, 210)은 (도 1b 및 도 1c에 도시된 대로) 2개 층을 포함할 수 있고, 다른 실시예들에서, 다층 흡수성 물질(10)은 (도 1a에 도시된 대로) 3개 이상의 층을 포함할 수 있다. 본 발명의 흡수성 물질(10, 110, 210)은 천연 섬유 및/또는 합성 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에서 추가로 설명되는 바와 같이, 다층 흡수성 물질(10, 110, 210)은 하나 이상의 흡수성 물질(10, 110, 210) 층에 추가 성분, 첨가제 및/또는 바인더를 포함할 수 있다.

일부 바람직한 실시예에서, 흡수성 물질(10, 110)은 흡입층(12) 및 흡수층(13)을 포함할 수 있다. 흡입층(12)은 일반적으로 신체 삼출물과 같은 유체를 흡입하도록 구성되고, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 천연 및/또는 합성 섬유를 포함할 수 있다. 흡수층(13)은 일반적으로 이러한 유체를 흡수하도록 구성되고, 흡수성 섬유 및/또는 초흡수성 물질과 같은 흡수성 성분을 포함하는 흡수성 물질을 포함한다.

일부 바람직한 실시예에서, 흡수성 물질(10, 210)은 도 1a 및 도 1c의 흡수성 물질의 실시예에 도시된 대로 샘방지층(17)을 포함할 수 있다. 샘방지층(17)은 일반적으로 흡수층(13), 특히 흡수층(13)에 포함될 수 있는 미립자 또는 섬유를 함유하도록 구성된다. 도 1a에 도시된 바와 같이, 3층으로 된 흡수성 물질(10)을 포함하는 실시예들에서, 흡수층(13)은 흡입층(12)과 샘방지층(17) 사이에 배치될 수 있다.

본원에서 논의된 바람직한 실시예에서, 다층 흡수성 물질(10, 210)은, 흡수성 물질(10)이 흡수층(13)의 섬유 또는 미립자의 적어도 일부와 혼합된 샘방지층(17)의 적어도 일부 섬유를 포함하는, 흡수층(13)과 샘방지층(17) 사이에 계면(19)을 포함하도록, 일체화된 물질을 제공하도록 구성될 수 있다. 계면(19)은, 2개의 층(13, 17) 사이에 향상된 안정화 특성을 제공할 수 있는, 각각의 흡수층(13)과 샘방지층(17) 사이에 약간의 섬유 분포를 갖는 이점을 제공할 수 있다.

일부 실시예에서, 흡수성 물질(10, 110)은 또한 흡수층(13)의 섬유의 적어도 일부와 혼합된 흡입층(12)의 적어도 일부 섬유를 포함하는, 흡입층(12)과 흡수층(13) 사이의 계면(15)을 포함할 수 있다. 계면(15)은, 흡입 이점을 제공할 수 있는 흡입층(12) 각각과 흡수층(13) 사이의 약간의 섬유 분포뿐만 아니라 2개의 층 사이의 일부 안정화 특성을 갖는 이점을 제공할 수 있다. 또한, 흡입층(12)과 흡수층(13) 중 적어도 하나에 바인더 섬유를 포함하는 바람직한 실시예들에서, 계면(15)은 또한 층들(12, 13) 간의 향상된 안정화 이점을 제공할 수 있다.

흡수 기재(10, 210)는 샘방지층(17)에 다양한 특성을 가지고 형성될 수 있다. 예를 들어, 흡수 기재(10)는, 샘방지층(17)이 약 0.10mm 내지 약 1.00mm, 일부 실시예에서는 약 0.15mm 내지 약 0.80mm, 다른 실시예에서는 약 0.20mm 내지 약 0.4mm의 두께를 포함하도록 형성될 수 있다. 샘방지층(17)의 평량은 약 5gsm 내지 50gsm, 또는 일부 실시예에서는 약 10gsm 내지 약 40gsm, 또는 약 10gsm 내지 약 25gsm의 평량을 포함할 수 있다. 이하에서 더 논의되는 바와 같이, 샘방지층(17)은 흡수 기재(10), 특히 미립자 성분(44)을 포함하는 것을 기재(10, 210) 상의 탈수 및/또는 건조 조건으로부터 보호하도록 구성될 수 있어서, 이러한 성분(44)이 발포체 형성과 같은 습식 공정 동안 형성 표면(94) 내에 놓이거나 형성 표면을 통해 흡인되는 것을 방지한다.

일부 실시예에서, 이러한 섬유는 위킹 및 낮은 평량의 샘방지의 이점을 제공하기 때문에, 샘방지층(17)은 셀룰로오스 섬유를 포함할 수 있다. 물론, 일부 실시예에서, 샘방지층(17)은 셀룰로오스 섬유에 더하여 또는 셀룰로오스 섬유 대신에 본원에 설명된 다른 섬유 유형을 포함할 수 있다. 예를 들어, 샘방지층(17)은, 샘방지층(17) 및/또는 흡수성 물질(10, 110, 210)에 향상된 무결성을 제공하기 위해 바인더 물질로서 사용될 이성분 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘방지층(17)은 증가된 벌크 및 개선된 흡입을 위해 더 큰 기공 크기를 제공할 수 있는, 압착된 합성 섬유와 같은 3차원 합성 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 샘방지층(17)은 흡수층(13)을 형성할 때, 본원에서 설명된 바와 같은 발포체 형성 공정으로부터 이동할 수 있는 초흡수성 물질(SAM)과 같은 일부 성분(44)을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 흡수층(13)은 셀룰로오스 섬유를 포함할 수 있는 적어도 일부 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 흡수층(13)은 또한 바인더 섬유와 같은 바인더를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 흡수층(13)은 종종 미립자 형태로 제공되는, 성분(44)으로서 초흡수성 물질을 포함할 수 있다. 흡수층(13)은 흡수 기재(10, 110, 210)에 대한 의도된 제품 용도에 따라 다양한 평량 및 두께를 포함하도록 변형될 수 있다.

일부 실시예에서, 흡입층(12)은 합성 섬유를 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시예에서, 흡입층(12)은 합성 섬유 이외에, 바인더 섬유와 같은 바인더를 포함할 수도 있다.

흡수층(13)과 샘방지층(17) 사이에 이러한 계면(15)을 포함하는 본 발명의 바람직한 흡수성 물질(10, 210)은 발포체 형성 공정을 통해 형성될 수 있다. 예시적인 발포체 형성 장치 및 방법(11, 111)은 도 2 내지 도 4와 관련하여 본원에서 기술된다.

본 발명에서 흡수성 물질(10)에 대한 언급은 달리 언급되지 않는 한, 흡수성 물질(110, 210)을 지칭할 수 있고, 그 반대일 수 있음을 주목해야 한다.

섬유

매우 다양한 셀룰로오스 섬유는 본원에서 설명된 흡수성 물질(10, 110, 210)에 사용하기에 적합한 것으로 여겨진다. 일부 실시예에서, 셀룰로오스 섬유는 흡수층(13), 샘방지층(17) 및/또는 흡입층(12)에 사용될 수 있다. 일부 실시예에서, 이용되는 섬유는 크라프트 펄프, 아황산 펄프, 표백된 화학열기계 펄프(BCTMP), 화학열기계 펄프(CTMP), 압력/압력 열기계 펄프(PTMP), 열기계 펄프(TMP), 열기계 화학 펄프(TMCP) 등과 같은, 다양한 펄핑 공정에 의하여 형성된 목재 펄프 섬유와 같은 일반적인 페이퍼 제조 섬유일 수 있다. 단지 예로서, 섬유 및 목재 펄프 섬유를 제조하는 방법이 Laamanen 등의 US4793898; Chang 등의 US4594130; Kleinhart의 US3585104; Gordon 등의 US5595628; Shet의 US5522967; 등에 개시되어 있다. 또한, 섬유들은 임의의 고-평균 섬유 길이 목재 펄프, 저-평균 섬유 길이 목재 펄프, 또는 이들의 혼합물일 수도 있다. 적절한 고-평균 길이 펄프 섬유의 예는, 북부 침엽수, 남부 침엽수, 붉은 삼목, 적삼목, 솔송나무, 소나무(예를 들어, 남부 소나무), 가문비나무(예를 들어, 검은 가문비나무) 등과 같은, 침엽수 섬유를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 적절한 저-평균 길이 펄프 섬유들의 예는, 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 백양나무 등과 같은 활엽수 섬유들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.

또한, 필요하다면, 재활용된 물질로부터 얻은 이차 섬유들을 사용할 수 있는데, 예를 들어, 신문 인쇄용지, 재생 판지, 사무용지 폐기물 등의 소스들로부터의 섬유 펄프를 사용할 수 있다. 일부 실시예에서, 연질목 섬유와 같은, 버진 및/또는 고-평균 섬유 길이 목재 섬유의 전체 양이 감소될 수 있도록 정제된 섬유가 사용될 수 있다.

목재 펄프 섬유의 기원에 관계없이, 목재 펄프 섬유는 바람직하게는 약 0.35㎜ 내지 약 2.5㎜, 또는 약 0.5㎜ 내지 약 2.5㎜ 또는 심지어 약 0.7㎜ 내지 약 2.0㎜와 같은, 약 0.2㎜보다 크고 약 3㎜보다 작은 평균 섬유 길이를 갖는다.

또한, 본 발명에서 사용될 수 있는 다른 셀룰로오스 섬유는 비목질 섬유를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "비-목재 섬유"는 일반적으로 비-목질 단자엽 또는 쌍자엽 식물 줄기로부터 유래된 셀룰로오스 섬유를 지칭한다. 비-목재 섬유를 수득하는 데 사용될 수 있는 쌍자엽 식물의 비제한적인 예는 양마, 황마, 아마, 라미 및 대마를 포함한다. 비-목재 섬유를 수득하는 데 사용될 수 있는 단자엽 식물의 비제한적인 예는 시리얼 스트로(밀, 호밀, 보리, 귀리 등), 줄기(옥수수수, 면, 수수, 헤스페라로 푸니페라 등), 케인스(대나무, 사이살, 바가스 등) 및 풀(억새, 에스파토, 레몬, 사바이, 스위치그래스, 등)을 포함한다. 또 다른 특정 사례에서, 비-목재 섬유는 부레옥잠과 같은 수생생물, 스피룰리나와 같은 미세조류, 및 적색 또는 갈색 조류와 같은 거대조류 해초로부터 유래될 수 있다.

또한, 본원에서 기재를 제조하기 위한 다른 셀룰로오스 섬유는 모든 종류의 레이온을 포함하는, 방적에 의해 형성된, 합성 셀룰로오스 섬유 유형 및, 비스코스 또는 예를 들어 LYOCELL 및 TENCEL이라는 상품명으로 입수 가능한 것과 같은 화학적으로 변형된 셀룰로오스로부터 유도된 다른 섬유를 포함할 수 있다.

또한, CMC 535와 같은 가교 결합된 셀룰로오스 섬유가 본원에 기술된 물질(10, 110, 210)을 형성하는 데 사용될 수 있다. 가교 결합된 셀룰로오스 섬유는 증가된 벌크 및 탄성 뿐만 아니라 개선된 연성을 제공할 수 있다.

일부 실시예에서, 비-목질 및 합성 셀룰로오스 섬유는, 예를 들어 약 0.5㎜ 내지 약 50㎜ 또는 약 0.75 내지 약 30㎜ 또는 심지어 약 1㎜ 내지 약 25㎜의 평균 섬유 크기를 갖는 것을 포함하는, 약 0.2㎜보다 큰 섬유 길이를 가질 수 있다. 일반적으로 말해서, 비교적 큰 평균 길이의 섬유가 사용될 때, 발포성 계면활성제의 양 및 유형을 변형시키는 것이 종종 유리할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 상대적으로 더 큰 평균 길이의 섬유가 사용되고 있는 경우, 요구되는 발포체 반감기를 갖는 발포체를 달성하는 것을 돕기 위해 비교적 더 많은 양의 발포성 계면활성제를 사용하는 것이 유익할 수 있다.

본 발명에서 이용될 수 있는 추가 섬유는 비흡수성인 합성 섬유를 포함한다. 바람직한 실시예들에서, 흡수성 물질(10, 110)의 흡입층(12)은 비흡수성인 합성 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 흡수층(13) 및/또는 샘방지층(17)은 비흡수성인 합성 섬유를 포함할 수 있다. 이하에서 논의되는 바와 같이, 다층 흡수성 물질(10, 110, 210)을 형성하는 데 유리할 수 있는 발포체 형성 공정에서, 통상적으로 형성 유체는 물을 포함할 것이다. 합성 비-흡수성 섬유는 형성 유체의 존재에 의해 실질적으로 영향을 받지 않는 굽힘 강성을 가질 수 있다. 비-한정적인 예로, 내수성 섬유는 폴리올레핀, 폴리에스테르(PET), 폴리아미드, 폴리락트산 또는 다른 섬유 형성 중합체를 포함하는 중합체 섬유와 같은 섬유를 포함한다. 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리올레핀 섬유가 본 발명에서 사용하기에 특히 적합하다. 일부 실시예에서, 비-흡수성 섬유는 재활용 섬유, 썩는 섬유, 및/또는 해양 분해성 섬유일 수 있다. 또한, 유의하지 않은 흡수성을 갖는 고도로 가교 결합된 셀룰로오스 섬유가 또한 본원에서 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 물에 대한 흡수력이 매우 낮기 때문에, 내수성 섬유는 수성 유체와 접촉할 때 굽힘 강성이 현저하게 변하는 경험을 하지 않으며, 이에 따라 습윤 시 개방 복합재 구조를 유지할 수 있다. 섬유의 섬유 직경은 향상된 굽힘 강성에 기여할 수 있다. 예를 들어, PET 섬유는, 건조 상태이든 습식 상태이든 간에 폴리올레핀 섬유보다 더 높은 굽힘 강성을 갖는다. 섬유 직경이 높을수록, 섬유가 나타내는 굽힘 강성이 높다. 내수성 섬유는 바람직하게는 약 1 미만, 더욱 바람직하게는 약 0 내지 약 0.5의 수분 보유 값(water retention value, WRV)을 갖는다. 특정 측면에서, 섬유 또는 적어도 그의 일부분은 비흡수성 섬유를 포함하는 것이 바람직하다.

합성 및/또는 내수성 섬유는, 예를 들어 약 0.5㎜ 내지 약 50㎜ 또는 약 0.75 내지 약 30㎜ 또는 심지어 약 1㎜ 내지 약 25㎜의 평균 섬유 크기를 갖는 것을 포함하는, 약 0.2㎜보다 큰 섬유 길이를 가질 수 있다.

일부 실시예에서, 합성 및/또는 내수성 섬유는 발포체 형성된 섬유성 기재의 벌크 생성 능력을 향상시키기 위해 권축된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, PET 권축된 스테이플 섬유는 동일한 섬유 직경 및 섬유 길이를 갖는 PET 직선형 스테이플 섬유와 비교하여 더 높은 캘리퍼를 생성할 수 있다(또는 낮은 시트 밀도를 초래한다).

바인더 재료

바람직한 실시예들에서, 바인더 물질은 또한 흡수성 물질(10, 110, 210)의 일부를 형성할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 바인더 재료는, PET/PE 이성분 바인더 섬유와 같은 열가소성 바인더 섬유, 및 예를 들어, 라텍스와 같은 수 상용성 접착제를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 본원에서 사용되는 바와 같은 바인더 물질은, 예를 들어 열가소성 PE 분말과 같은 분말 형태일 수 있다. 중요하게는, 바인더는 건조된 기재에서 수불용성인 것을 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 본 발명에서 사용되는 라텍스는 본원에서 사용될 수 있는 셀룰로오스 섬유로의 도포 및 부착을 용이하게 하기 위해 양이온성 또는 음이온성일 수 있다. 예를 들어, 사용하기에 적절한 것으로 여겨지는 라텍스는, 제한되지는 않지만, 음이온성 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독 중합체, 비닐-아세테이트 에틸렌 공중합체, 비닐-아세테이트 아크릴 공중합체, 에틸렌-염화 비닐 공중합체, 에틸렌-염화 비닐-비닐 아세테이트 3량체, 아크릴 폴리비닐 염화 중합체, 아크릴 중합체, 니트릴 중합체 뿐만 아니라 당 업계에 공지된 다른 적절한 음이온성 라텍스 중합체를 포함한다. 이러한 라텍스의 예가 Hager의 US4785030, Hamada의 US6462159, Chuang 등의 US6752905 등에 설명되어 있다. 적절한 열가소성 바인더 섬유의 예는, 제한되지는 않지만, 폴리에틸렌과 같은 적어도 하나의 비교적 저융점 열가소성 중합체를 갖는 단일 성분 및 다중 성분 섬유를 포함한다. 소정의 실시예들에서, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 시쓰/코어 스테이플 섬유가 사용될 수 있다. 바인더 섬유는 합성 셀룰로오스 섬유와 관련하여 상기에서 본원에 기술한 바에 따른 길이를 가질 수 있다.

추가 성분

일부 실시예에서, 흡수성 물질(10, 110, 210)은 하나 이상의 첨가제 성분을 포함할 수 있다. 예를 들어, 바람직한 실시예들에서, 흡수성 물질(10, 110, 210)은 물질(10, 110, 210)의 흡수층(13)에 초흡수성 물질(SAM)을 포함할 수 있다. SAM은 일반적으로 입자 형태로 제공되며, 소정의 측면들에서, 불포화 카르복실산 또는 이의 유도체의 중합체를 포함할 수 있다. 그러나, 일부 형태들에서, SAM은 섬유 형태로 구성될 수 있다. 이들 중합체는 종종 중합체를 이- 또는 다기능성 내부 가교 바인더와 가교 결합시켜서, 수-불용성이지만 수- 팽윤성으로 된다. 이들 내부적으로 가교 결합된 중합체는 적어도 부분적으로 중화되고, 일반적으로 중합체가 체액과 같은 수성 유체를 흡수할 수 있게 하는 중합체 주쇄 상의 펜던트 음이온성 카르복실기를 함유한다. 통상적으로, SAM 입자는 입자 표면 상의 펜던트 음이온성 카르복실기를 가교 결합시키기 위해 후처리된다. SAM은 공지된 중합화 기술, 바람직하게는 겔 중합화에 의한 수용액 중 중합화에 의해 제조된다. 이러한 중합화 공정의 생성물은 수성 중합체 겔, 즉 기계적 힘에 의해 작은 입자로 크기가 감소되고, 이어서 당업계에 공지된 건조 절차 및 장치를 사용하여 건조되는 SAM 하이드로겔이다. 건조 공정 후 생성된 SAM 입자가 원하는 입자 크기로 분쇄된다. 초흡수성 물질의 예로는 Azad 등의 US7396584, Dodge 등의 US7935860, Azad 등의 US2005/5245393, Bergam 등의 US2014/09606, Chang 등의 WO2008/027488 및 기타 등등에 기술된 것들이 포함되지만, 이들에만 한정된다.

SAM을 포함하는 일부 실시예에서, SAM은 고팽창 발포체가 형성되고 코팅을 제거할 수 있는 건조 작업이 개시될 때까지 성분이 수성 액체 담체에 실질적으로 노출되지 않도록 선택된 용해 속도를 갖는 수용성 보호용 코팅으로 SAM이 처리될 수 있다. 대안적으로, 공정 중에 조기 팽창을 방지하거나 제한하기 위해, SAM은 저온에서 공정에 도입될 수 있다.

SAM을 포함하는 일부 실시예에서, SAM은 (중량 기준) 발포체의 약 0% 내지 약 40%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, SAM은 (중량 기준) 발포체의 약 1% 내지 약 30% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 10% 내지 약 30%를 포함할 수 있다.

놀랍게도, 본원에 기술된 바와 같은 발포체 형성 방법은 (본원에서 기술된 황산 회분 시험 방법에 의해 측정된 바와 같이) 흡수층(13)의 총 중량 기준 흡수층(13)의 80% 초과와 같은 흡수층(13)에서 높은 백분율의 SAM을 갖는 흡수 기재(10, 110, 210)를 형성할 수 있다는 것이 발견되었다. 일부 실시예에서, 흡수 기재(10, 110, 210)는 흡수층(13)의 총 중량 기준 흡수층(13)의 80% 초과 내지 심지어 100%까지 제공하는 SAM을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, SAM은 흡수층(13)의 총 중량 기준 흡수층(13)의 85% 초과, 90% 초과, 95% 초과, 및 심지어 97% 초과를 제공할 수 있다. 이전에는, 발포체 형성 방법은 흡수층(13) 내에 이러한 높은 백분율의 SAM을 제공할 수 없고, 흡수층(13)의 적절한 무결성을 여전히 유지할 수 있고, 흡수층(13)에서 적절한 SAM 보유를 제공할 수 있는 것으로 여겨졌다.

바람직한 실시예에서, 80% 초과 SAM을 갖는 흡수층(13)과 같은 높은 백분율의 SAM 흡수층(13)은, 길이 가중 평균에 의해 제공되는 바와 같이, 약 0.8mm 초과, 또는 약 1.0mm 초과, 또는 보다 바람직하게는 약 1.25mm 초과, 또는 보다 더 바람직하게는 약 1.50mm 초과의 섬유 길이를 갖는 흡수층(13)에 섬유를 갖는 것으로부터 이익을 얻을 수 있다. 이러한 길이의 길이를 갖는 하나의 유익한 섬유는 NBSK 섬유, 종종 약 1.9 mm 내지 약 2.1 mm의 섬유 길이를 갖는 상업적 북부 연질목 펄프 섬유인 북부 표백된 연질목 크래프트이다. 일부 실시예에서, 흡수층(13)은 흡수 섬유를 포함한다(NBSK는 하나의 예시적인 유형의 흡수 섬유임). 또한, 본원에 설명된 흡수성 물질(10, 110, 210)의 일부 실시예는, 흡수층(13)에 추가 안정성을 제공할 수 있는 길이를 갖는 합성 물질 섬유를 갖는 흡수층(13)을 포함할 수 있다. 예를 들어, 흡수성 물질(10, 110, 210)의 일부 실시예는 약 4.0mm 초과, 또는 보다 바람직하게는 약 5.0mm 초과의 길이를 갖는 합성 섬유를 갖는 흡수층(13)을 포함할 수 있다. 일부 바람직한 실시예는 약 6.0mm의 섬유 길이를 갖는, PET의 합성 섬유를 갖는 흡수층(13)을 포함한다.

본원에서 설명된 흡수성 물질(10, 110, 210)의 일부 실시예에서, 흡수층(13)은 또한 바인더 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 흡수층(13)은 적어도 20중량%의 흡수성 섬유 및 (흡수층(13) 내의 섬유의 총 중량 기준) 적어도 20중량%의 바인더 섬유를 포함할 수 있는 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 바인더 섬유는, 흡수 기재(10, 110, 210)의 흡수층(13)에, 따라서, 흡수 기재(10, 110, 210) 전체에 대한 추가적인 무결성을 제공할 수 있다.

다른 추가 제제는, 발포체 형성시, 초 저밀도 복합재 셀룰로오스 재료의 상대적 강도를 향상시키는 것을 돕기 위해 발포체 또는 유체 공급부(16, 28, 33, 68)에 첨가될 수 있는 하나 이상의 습윤 강도 첨가제를 포함할 수 있다. 페이퍼 제조용 섬유와 함께 사용하기에 적합한 이러한 강도 첨가제 및 페이퍼 티슈의 제조는 당 업계에 공지되어 있다. 일시적 습윤 강도 첨가제는 양이온성, 비이온성 또는 음이온성일 수 있다. 이러한 일시적 습윤 강도 첨가제의 예는 뉴저지 웨스트 패터슨 소재의 Cytec Industries로부터 입수할 수 있는 양이온성 글리옥실화 폴리아크릴아미드인 PAREZ™ 631 NC 및 PAREZ(R) 725 일시적 습윤 강도 수지를 포함한다. 이들 및 유사한 수지는 Coscia 등의 US3556932 및 Williams 등의 US3556933에 설명되어 있다. 임시 습윤 강도 첨가제의 부가적인 예는 Schroeder 등의 US6224714; Shannon 등의 US6274667; Schroeder 등의 US6287418; Shannon 등의 US6365667 등에 설명된 것과 같은 디알데히드 전분 및 다른 알데히드 함유 중합체를 포함한다.

양이온성 올리고머 또는 중합체 수지를 포함하는 영구 습윤 조강제가 또한 본 발명에 사용될 수 있다. Solenis에 의해 판매되는 KYMENE 557H와 같은 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린 유형 수지는 가장 광범위하게 사용되는 영구 습윤 조강제이며 본 발명에서 사용하기에 적합하다. 이러한 물질은 다음과 같은 Keim의 US3700623; Keim의 US3772076; Petrovich 등의 US3855158; Petrovich 등의 US3899388; Petrovich 등의 US4129528; Petrovich 등의 US4147586; van Eenam 등의 US4222921 등에 설명되어 있다. 다른 양이온 수지는 포름알데히드와 멜라민 또는 우레아의 반응에 의해 얻어지는 폴리에틸렌이민 수지 및 아미노플라스트 수지를 포함한다. 영구 및 일시적 습윤 강도 수지는 본 발명의 복합재 셀룰로오스 제품의 제조에 함께 사용될 수 있다. 추가로, 건조 강도 수지는 또한 선택적으로 본 발명의 복합재 셀룰로오스 웹에 적용될 수 있다. 이러한 물질은 양이온성, 양쪽성 및 음이온성 전분같은 개질된 전분 및 다른 다당류, 및 구아 및 로커스트 빈 검, 개질된 폴리아크릴아미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 설탕, 폴리비닐 알코올, 키토산 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.

습윤 또는 건식 강도 첨가제가 사용될 때, 발포 공정에 사용되는 발포제와 상용성일 이러한 첨가제를 선택하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 강도 첨가제가 양이온성 수지인 경우, 양이온성 물질과 음이온성 물질 간의 비상용성으로 인해, 양이온성 계면활성제가 바람직하게는 발포제로서 사용되거나, 그 반대의 경우도 마찬가지이다. 비-이온성 계면활성제는 일반적으로 임의의 양이온성 및 음이온성 강도 첨가제와 상용성이다.

사용되는 경우, 이러한 습식 및 건식 강도 첨가제는 셀룰로오스 섬유의 건조 중량의 약 0.01 내지 약 5%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 강도 첨가제는 셀룰로오스 섬유의 건조 중량의 약 0.05% 내지 약 2%, 또는 심지어 셀룰로오스 섬유의 건조 중량의 약 0.1% 내지 약 1%를 포함할 수 있다.

또 다른 추가 성분이 흡수성 물질(10, 110, 210)에 첨가될 수 있다. 발포체 형성 공정을 이용하여 형성되는 물질(10, 110, 210)의 경우, 다른 추가 성분은 이들이 발포체의 형성, 셀룰로오스 섬유 사이의 수소 결합, 또는 물질(10, 110, 210)의 다른 원하는 특성을 크게 방해하지 않는지 확인되어야 한다. 예로서, 부가적인 첨가제는 하나 이상의 물리적 또는 심미적 속성을 부여하거나 향상시키는데 필요한 하나 이상의 안료, 불투명화제, 항균제, pH 조절제, 피부 유익제, 흡취제, 향료, 열 팽창성 미소구체, 발포체 입자(예로 분쇄된 발포체 입자) 등을 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 흡수성 물질(10, 110, 210)은, 예를 들어, 항산화제, 수렴제, 유연제, 완화제, 방취제, 외부 진통제, 막 형성제, 습윤제, 하이드로트로프, pH 조정제, 표면 조정제, 피부 보호제 등과 같은 피부 유익제를 포함할 수 있다.

발포체 형성 방법 및 장치

본원에서 설명된 바와 같은 흡수성 물질(10, 110, 210)은 바람직하게는 발포체 형성 공정을 통해 형성될 수 있다. 도 2는 발포체 형성된 제품인 흡수성 물질(10)을 제조하기 위한 발포체 형성 공정의 일부로서 사용될 수 있는 예시적인 장치(11)의 개략도를 제공한다. 도 2의 장치(11)는 제1 유체 공급부(16)를 유지하도록 구성된 제1 탱크(14)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유체 공급부(16)는 발포체일 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 유체(18)의 공급부에 의해 제공되는 유체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유체 공급부(16)는 섬유(20)의 공급부에 의해 제공되는 복수의 섬유를 포함할 수 있고, 바람직하게는 적어도 일부 흡수성 섬유를 포함한다. 그러나, 다른 실시예들에서, 제1 유체 공급부(16)는 복수의 섬유가 전혀 없을 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 또한 계면활성제(22)의 공급부에 의해 제공되는 계면활성제를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이하에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 제1 탱크(14)는 믹서(24)를 포함할 수 있다. 믹서(24)는 제1 유체 공급부(16)를 혼합(예를 들어, 교반)하여 유체, 섬유(존재하는 경우), 및 계면활성제를 공기 또는 일부 다른 가스와 혼합하여 발포체를 생성할 수 있다. 믹서(24)는 또한 발포체를 섬유(존재하는 경우)와 혼합하여 섬유의 발포체 현탁액을 생성하는데, 여기서 발포체는 섬유를 보유하고 분리해서 (예를 들어, 제1 탱크(14)에서의 혼합 공정의 인공물로서) 발포체 내에서 섬유의 분포를 용이하게 한다. 균일한 섬유 분포는, 예를 들어, 강도 및 시각적 외관 품질을 포함하는 바람직한 흡수성 물질(10)을 촉진할 수 있다.

장치(11)는 또한 제2 유체 공급부(28)를 유지하도록 구성된 제2 탱크(26)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유체 공급부(28)는 발포체일 수 있다. 제2 유체 공급부(28)는 유체(30)의 공급부에 의해 제공되는 유체 및 계면활성제(32)의 공급부에 의해 제공되는 계면활성제를 포함할 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같은 일부 바람직한 실시예에서, 제2 유체 공급부(28)는 섬유가 없다. 다른 실시예에서, 제2 유체 공급부(28)는 제1 유체 공급부(16)에 존재하는 섬유에 더하여 또는 이에 대한 대안으로서 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 탱크(26)는 믹서(34)를 포함할 수 있다. 믹서(34)는 제2 유체 공급부(28)를 혼합하여 유체 및 계면활성제를 공기 또는 일부 다른 가스와 혼합하여 발포체를 생성할 수 있다.

일부 실시예에서, 장치(11)는 제3 유체 공급부(33)를 유지하도록 구성된 제3 탱크(31)를 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 제3 유체 공급부(33)는 발포체일 수 있다. 제3 유체 공급부(33)는 유체 공급부(35)에 의해 제공된 유체 및 섬유(37)의 공급부에 의해 제공된 복수의 섬유를 포함할 수 있고, 바람직하게는 적어도 일부 합성 섬유를 포함한다. 제3 유체 공급부(33)는 또한 계면활성제(39)의 공급부에 의해 제공되는 계면활성제를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제3 탱크(31)는 믹서(41)를 포함할 수 있다. 믹서(41)는 제3 유체 공급부(33)를 혼합하여 유체 및 계면활성제를 공기 또는 일부 다른 가스와 혼합하여 발포체를 생성할 수 있다.

일부 실시예에서, 장치(11)는 제4 유체 공급부(68)를 유지하도록 구성된 제4 탱크(66)를 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 제4 유체 공급부(68)는 발포체일 수 있다. 제4 유체 공급부(68)는 유체 공급부(69)에 의해 제공된 유체 및 섬유 공급부(70)에 의해 제공된 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 제4 유체 공급부(68)는 또한 계면활성제(71)의 공급부에 의해 제공되는 계면활성제를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제4 탱크(66)는 믹서(72)를 포함할 수 있다. 믹서(72)는 제4 유체 공급부(68)를 혼합하여 유체 및 계면활성제를 공기 또는 일부 다른 가스와 혼합하여 발포체를 생성할 수 있다.

탱크(14, 26, 31, 66)에서, 제1 유체 공급부(16), 제2 유체 공급부(28), 제3 유체 공급부(33), 및 제4 유체 공급부(68)는 각각 발포체를 형성하기 위해 작용할 수 있다. 일부 실시예에서, 발포성 유체 및 다른 성분은 약 50체적%보다 큰 공기 함량, 바람직하게는 약 60체적%보다 큰 공기 함량을 갖는 다공성 발포체를 형성하도록 작용한다. 소정의 측면들에서, 약 60% 내지 약 95%, 또 다른 측면에서는 약 65% 내지 약 85%의 공기 함량을 갖는 고팽창 발포체가 형성된다. 소정의 실시예들에서, 발포체는 팽창비(팽창된 안정적 발포체 내에서의 다른 성분에 대한 공기의 체적)가 1:1보다 크도록 기포가 도입되게 작용할 수 있으며, 소정의 실시예들에서 공기:다른 성분의 비는 약 1.1:1 내지 약 20:1 또는 약 1.2:1 내지 약 15:1 또는 약 1.5:1 내지 약 10:1 또는 심지어 약 2:1 내지 약 5:1일 수 있다.

발포체는 당 업계에 공지된 하나 이상의 수단에 의해 생성될 수 있다. 적절한 방법의 예는, 제한 없이, 예로 믹서(24, 34, 41, 72)에 의한 적극적인 기계적 교반, 압축 공기의 주입 등을 포함한다. 고-전단, 고속 믹서의 사용을 통하여 성분을 혼합하는 것은 원하는 고다공성 발포체의 형성에 사용하기에 특히 적합하다. 다양한 고-전단 믹서가 당 업계에 공지되어 있으며 본 발명과 함께 사용하기에 적절하다고 믿어진다. 고-전단 믹서는 전형적으로 발포체 전구체를 유지하는 탱크 및/또는 발포체 전구체가 통과하는 하나 이상의 파이프를 사용한다. 고-전단 믹서는 일련의 스크린 및/또는 로터를 사용하여 전구체를 기능하게 할 수 있고 성분과 공기의 적극적인 혼합을 일으킬 수 있다. 특정 실시예에서, 내부에 하나 이상의 로터 또는 임펠러 및 관련된 스테이터를 갖는 제1 탱크(14), 제2 탱크(26), 제3 탱크(31), 및/또는 제4 탱크(66)가 제공된다. 유동 및 전단을 유발하기 위해 로터 또는 임펠러가 고속으로 회전된다. 예를 들어, 공기는 다양한 위치에서 탱크 내로 도입되거나 단순히 믹서(24, 34, 41, 72)의 작용에 의해 빨아들여질 수 있다. 구체적인 믹서 설계가 원하는 혼합 및 전단을 달성하는데 필요한 속도에 영향을 미칠 수 있지만, 소정의 실시예들에서, 적절한 로터 속도는 약 500rpm 보다 클 수 있으며, 예를 들어 약 1000rpm 내지 약 6000rpm 또는 약 2000rpm 내지 4000rpm일 수 있다. 다른 실시예에서, 적절한 로터 속도는 500rpm 미만일 수 있다.

또한, 발포 공정은 단일 발포체 발생 단계 또는 제1 탱크(14), 제2 탱크(26), 제3 탱크(31), 및/또는 제4 탱크(66)를 위한 연속적인 발포체 발생 단계들에서 달성될 수 있다는 점이 주목된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제1 탱크(14) 내의 제1 유체 공급부(16)의 모든 구성요소(예를 들어, 유체(18), 섬유(20), 및 계면활성제(22)의 공급)가 함께 혼합되어 발포체가 형성되는 슬러리를 형성할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 개별 성분이 발포성 유체, 형성된 초기 혼합물(예를 들어, 분산액 또는 발포체)에 첨가될 수 있으며, 그 후 나머지 성분이 초기 발포된 슬러리에 첨가된 다음 모든 성분은 최종 발포체를 형성하도록 작용할 수 있다. 이와 관련하여, 임의의 고체를 첨가하기 전에 유체(18)와 계면활성제(22)가 초기에 혼합되고 초기 발포체를 형성하도록 작용할 수 있다. 원하는 경우, 섬유가 그 후 물/계면활성제 발포체에 첨가될 수 있으며 그 다음에 추가로 작용하여 최종 발포체를 형성할 수 있다. 추가 대안으로서, 유체(18) 및 섬유(20), 예로 고밀도 셀룰로오스 펄프 시트는 적극적으로 더 높은 컨시스턴시로 혼합되어 초기 분산액을 형성할 수 있으며, 그 후 발포성 계면활성제(22), 추가 물 및 다른 성분, 예로 합성 섬유가 첨가되어 제2 혼합물을 형성하고, 제2 혼합물은 그 후 혼합되고 작용하여 발포체를 형성한다.

제1 탱크(14) 내에 제1 유체 공급부(16)를 형성하는 발포체, 제2 탱크(26) 내에 제2 유체 공급부(28), 제3 탱크(31) 내에 제3 유체 공급부(33), 및/또는 제4 탱크(66) 내에 제4 유체 공급부(68)를 형성하는 발포체의 발포체 밀도는 특정 용도 및 사용된 섬유 스톡과 같은 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들면, 발포체의 발포체 밀도는 약 100g/L 초과, 예컨대 약 250g/L 초과, 예컨대 약 300g/L 초과일 수 있다. 발포체 밀도는 일반적으로 약 800g/L 미만, 예컨대 약 500g/L 미만, 예컨대 약 400g/L 미만, 예컨대 약 350g/L 미만이다. 일부 실시예에서, 예를 들면, 일반적으로 약 350g/L 미만, 예컨대 약 340g/L 미만, 예컨대 약 330g/L 미만의 발포체 밀도를 가진 낮은 밀도 발포체가 사용된다.

장치(11)는 또한 제1 펌프(36), 제2 펌프(38), 제3 펌프(43), 및 제4 펌프(73)를 포함할 수 있다. 제1 펌프(36)는 제1 유체 공급부(16)와 유체 연통할 수 있고, 제1 유체 공급부(16)를 펌핑하여 제1 유체 공급부(16)를 전달하도록 구성될 수 있다. 제2 펌프(38)는 제2 유체 공급부(28)와 유체 연통할 수 있고, 제2 유체 공급부(28)를 펌핑하여 제2 유체 공급부(28)를 전달하도록 구성될 수 있다. 제3 펌프(43)는 제3 유체 공급부(33)와 유체 연통할 수 있고, 제3 유체 공급부(33)를 펌핑하여 제3 유체 공급부(33)를 전달하도록 구성될 수 있다. 제4 펌프(73)는 제4 유체 공급부(68)와 유체 연통할 수 있고, 제4 유체 공급부(68)를 펌핑하여 제4 유체 공급부(68)를 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 펌프(36), 제2 펌프(38), 제3 펌프(43), 및/또는 제4 펌프(73)는 추진 공동형 펌프 또는 원심 펌프일 수 있지만, 다른 적절한 유형의 펌프가 사용될 수 있는 것으로 고려된다.

도 2에 도시된 바와 같이, 장치(11)는 또한 구성요소 피드 시스템(40)을 포함할 수 있다. 구성 요소 피드 시스템(40)은, 구성 요소(44)를 하나 이상의 유체 공급부(16, 28, 33, 68)에 전달하거나 헤드박스(80)에 직접 전달함으로써, 흡수성 물질(10)에 대해 원하는 경우, 구성 요소(44)의 공급부를 전달하는 데 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 하나의 예시적인 구성요소 피드 시스템(40)은 구성요소 공급부를 수용하기 위한 구성요소 피드 영역(42)을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)은 또한 유출구 도관(46)을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)은 호퍼(48)를 포함할 수도 있다. 호퍼(48)는 구성요소 공급 영역(42)에 결합될 수 있고 구성요소(44)의 공급부를 구성요소 공급 영역(42)에 리필링하는 데 사용될 수 있다.

일부 실시예에서, 구성요소 피드 시스템(40)은 벌크 고형분 펌프를 포함할 수 있다. 본원에서 사용될 수 있는 벌크 고형분 펌프의 일부 예는 나사/나사송곳, 벨트, 진동 트레이, 회전 디스크, 또는 구성요소(44)의 공급부를 취급하고 방출하기 위한 다른 공지된 시스템을 이용하는 시스템을 포함할 수 있다. 다른 유형의 공급기가 구성요소 피드 시스템(40)에 사용될 수 있는데, 예를 들어, 성분 공급기, 예컨대, 미국 오하이오주 프리몬트 소재의 크리스티 머신 앤드 컨베이어에 의해 제조된 것들이 사용될 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)은 일부 실시예에서 컨베이어 시스템으로서 구성될 수도 있다.

일부 실시예에서, 구성요소 피드 시스템(40)은 압력 제어 시스템(50)을 포함할 수도 있다. 일부 실시예에서, 압력 제어 시스템(50)은 하우징(52)을 포함할 수 있다. 하우징(52)은 구성요소 피드 시스템(40) 주위에 가압 밀봉 부피를 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 압력 제어 시스템(50)은, 구성요소 피드 시스템(40)을 둘러싸는 별도의 하우징(52)이 필요하지 않을 수 있도록, 구조물 구성요소 피드 시스템(40) 자체에 일체형 부품으로서 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 압력 제어 시스템(50)은 블리드 오리피스(54)를 포함할 수도 있다.

구성요소(44)의 공급부는 미립자 및/또는 섬유 및/또는 분말의 형태일 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같은 일 실시예에서, 구성요소(44)의 공급부는 미립자 형태의 초흡수성 물질(SAM)일 수 있다. 일부 실시예에서, SAM은 섬유의 형태일 수 있다. 물론, 전술한 바와 같이, 다른 유형의 구성요소는 또한 본원에서 설명되는 바와 같은 흡수성 물질(10)을 형성하는 장치(11) 및 방법에서 사용되는 것으로 고려된다. 본원에서 설명된 바와 같은 구성요소 피드 시스템(40)은, 본원에서 설명된 장치(11) 및 방법에 사용되는 유체 또는 발포체에 대한 노출을 최소화하면서 건조 환경에서 가장 적절하게 유지되는 구성요소(44)의 공급부에 특히 유익할 수 있다.

장치(11)는 또한 제1 혼합 접합부(56) 및 제2 혼합 접합부(58)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)는 이덕터(일반적으로 제트 펌프로도 지칭됨)일 수 있다. 제1 혼합 접합부(56)는 구성요소 피드 시스템(40)의 유출구 도관(46)과 유체 연통할 수 있고 제2 유체 공급부(28)와 유체 연통할 수 있다. 제1 혼합 접합부(56)는 제1 유입구(60) 및 제2 유입구(62)를 포함할 수 있다. 제1 유입구(60)는 유출구 도관(46)을 통해 구성요소(44)의 공급부와 유체 연통할 수 있다. 제2 유입구(62)는 제2 유체 공급부(28)와 유체 연통할 수 있다. 제1 혼합 접합부(56)는 또한 방출구(64)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)는 동축 이덕터로서 구성될 수 있고, 제1 유입구(60)의 축은 구성요소(44)의 공급을 제공하는 유출구 도관(46)의 축과 동축이다. 제1 혼합 접합부(56)는 또한 방출구(64)의 방출축이 유출구 도관(46)의 유출구 축과 동축이 되도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 제1 혼합 접합부(56)는 제1 유입구(60)의 축이 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)의 축과 동축일 수 있도록 구성될 수 있다. 제2 유체 공급부(28)를 제1 혼합 접합부(56)에 제공하는 제2 유입구(62)는 제1 혼합 접합부(56)의 측면 상에서 제1 혼합 접합부(56)로 진입하도록 설정될 수 있다.

이덕터로서 구성될 때, 제1 혼합 접합부(56)는 구성요소 피드 시스템(40)으로부터 구성요소(44)의 공급부를 제2 유체 공급부(28)와 혼합할 수 있다. 제2 유체 공급부(28)를 제2 유입구(62)에서의 제1 혼합 접합부(56) 내로 그리고 제1 혼합 접합부(56)를 통해 전달함으로써, 제2 유체 공급부(28)는 구성요소(44)의 공급부에 동기 압력을 제공한다. 동기 압력은 구성요소(44)의 공급부 및 구성요소 피드 시스템(40) 상에 진공을 생성하여, 제2 유체 공급부(28)에서 혼합되고 연행되도록 구성요소(44)의 공급부를 흡인하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예에서, 동기 압력은 1.5 in Hg 미만의 구성요소(44)의 공급부 상에 진공을 생성할 수 있지만, 다른 실시예에서, 동기 압력은 5 in Hg 이상, 또는 10in Hg 이상의 구성요소(44)의 공급부 상에 진공을 생성할 수 있다.

압력 제어 시스템(50)은 제2 유체 공급부(28)에 대한 구성 요소(44)의 공급의 적절한 분포 및 연행을 관리하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 제2 유체 공급부(28)가 구성요소 피드 시스템(40) 상에 동기 압력을 생성하는 경우, 구성요소(44)의 공급부를 당기는 진공은 추가 공기가 제2 유체 공급부(28)에 연행되게 할 수 있다. 일부 상황에서, 제2 유체 공급부(28)에 추가 공기를 연행하는 것이 바람직할 수 있지만, 다른 상황에서, 제1 혼합 접합부(56)에서 제2 유체 공급부(28)에 구성요소(44)의 공급을 입력하면서 제2 유체 공급부(28)의 가스 함량을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제2 유체 공급부(28)가 발포체인 일부 상황에서, 발포체 내의 가스 함량의 양은 발포체가 제1 혼합 접합부(56)를 통과할 때 상대적으로 고정된 상태로 유지되는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 압력 제어 시스템(50)은 구성요소 피드 시스템(40) 상의 압력을 제어하여, 제2 유체 공급부(28)에 의해 생성된 구성요소 피드 시스템(40) 및 구성요소(44)의 공급부 상의 동기 압력에 대항하는 것을 도울 수 있다.

일부 실시예에서, 압력 제어 시스템(50)은 구성요소 피드 시스템(40)을 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 압력 제어 시스템(50)은 구성요소 피드 시스템(40) 상에 밀봉부를 제공하기 위한 하우징(52)을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)을 밀봉하는 것은 구성요소(44)의 공급이 제1 혼합 접합부(56) 내의 제2 유체 공급부(28) 내로 도입될 때 제2 유체 공급부(28) 내의 추가 공기 연행을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다.

그러나, 일부 실시예에서, 압력 제어 시스템(50)에 대한 추가 능력을 또한 포함하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 압력 제어 시스템(50)은 블리드 오리피스(54)를 포함할 수 있다. 블리드 오리피스(54)는 대기압과 같은 압력을 블리드인하도록 구성하여 구성요소 피드 시스템(40)의 추가 압력 제어를 제공할 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)에 대기압의 약간의 블리드인을 제공하기 위해 블리드인 오리피스(54)를 제공함으로써, 제1 혼합 접합부(56)에서 제2 유체 공급부(28)의 백-스플래싱이 감소되거나 제거될 수 있다는 것이 발견되었다. 제1 혼합 접합부(56)에서 제2 유체 공급부(28)의 백-스플래싱을 감소시키는 것은, 특히 구성요소 피드 시스템(40)이 미립자 SAM과 같은 건조 성분을 전달할 수 있는 경우에, 구성요소 피드 시스템(40)이 막히거나 청소되어야 하는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다.

추가적으로 또는 대안적으로, 압력 제어 시스템(50)은, 하류 장애물이 제1 혼합 접합부(56)를 지나 장치(11)에서 발생하는 경우와 같은 일부 상황에서 구성요소 피드 시스템(40)의 백필링을 방지하기 위해 추가 양압을 제공하도록 구성될 수 있다. 장애물이 증가된 압력을 생성하는 이러한 경우에, 제2 유체 공급부(28)는 구성요소 피드 시스템(40)을 백필링하려는 요구를 가질 수 있다. 유체를 구성요소 피드 시스템(40) 내로 백필링하는 것은, 특히 구성요소(44)의 공급이 SAM과 같은 건조 상태에서 가장 잘 유지되는 구성요소인 경우, 처리에 해로울 수 있다. 양압을 구성요소 피드 시스템(40)에 제공할 수 있도록 구성된 압력 제어 시스템(50)은 구성요소 피드 시스템(40)의 이러한 백-필링을 방지하는 것을 도울 수 있다.

또한, 압력 제어 시스템(50)의 다른 추가 양태가, 전술한 블리드 오리피스(54)에서 공기 블리드-인 및/또는 양압에 대한 대안으로서 또는 부가하여 구성요소 피드 시스템(40)에 진공을 공급하는 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 구성요소 피드 시스템(40)에 대한 적절한 수준으로 압력을 유지하기 위해 사용될 수 있는 것으로 고려된다.

제1 혼합 접합부(56)는 또한 제2 유체 공급부(28)가 제1 혼합 접합부(56)에 진입할 때와 비교하여 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)를 빠져나갈 때에 구성요소(44)를 포함하는 제2 유체 공급부(28)의 전달에 대한 압력 제어를 제공할 수 있다. 제2 유체 공급부(28)는 제1 혼합 접합부(56) 이전에 제2 유체 압력으로 전달될 수 있다. 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소를 포함하는 제2 유체 공급부(28)는 방출 압력에서 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)를 빠져나갈 수 있다. 제1 혼합 접합부(56) 이전의 제2 유체 압력과 방출 압력 사이의 압력차가 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 압력 차이는 제2 유체 공급부(28)의 유량을 변화시킴으로써 또는 제1 혼합 접합부(56)에 유출구 도관(46)을 위치시킴으로써 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56) 이전의 제2 유체 압력과 방출 압력 사이의 압력 차를 제곱 인치당 5 파운드 이하로 제어하는 것이 바람직하다.

구성요소 피드 시스템(40)의 단일 유출구 도관(46) 및 단일 제1 혼합 접합부(56)가 도 2에 도시되어 있지만, 유출구 도관(46)은 제2 유체 공급부(28)와 구성요소(44)의 공급부를 혼합하기 위해 2개 이상의 제1 혼합 접합부(56)를 공급하도록 2개 이상의 도관으로 분할될 수 있는 것으로 고려되는 점에 주목해야 한다. 이러한 구성에서, 제2 유체 공급부(28)는 제1 혼합 접합부(56)와 동수의 도관을 포함할 수 있다. 구성요소(44)의 공급부를 제2 유체 공급부(28)와 혼합하기 위해 하나 초과의 유출구 도관(46) 및 하나 초과의 제1 혼합 접합부(56)를 가짐으로써, 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소를 포함하는 제2 유체 공급부(28)의 더 큰 유량이 달성될 수 있다.

도 2를 참조하면, 장치(11)는 일부 실시예에서 제2 혼합 접합부(58)를 포함할 수 있다. 제2 혼합 접합부(58)는 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소를 포함하는 제2 유체 공급부(28)를 제1 유체 공급부(16)와 혼합하는 기능을 제공할 수 있다. 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소를 포함하는 제2 유체 공급부(28)가 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)를 빠져나감에 따라, 제2 혼합 접합부(58)로 전달될 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 제1 펌프(36)에 의해 제2 혼합 접합부(58)에 전달될 수 있다. 제2 혼합 접합부(58)는 제1 유체 공급부(16) 및 임의의 그의 구성요소(예를 들어, 유체(18), 섬유(20), 계면활성제(22))를 제2 유체 공급부(28) 및 임의의 그의 구성요소(예를 들어, 유체(30), 계면활성제(32)) 및 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소와 혼합하여 제1 유체 공급부(16), 제2 유체 공급부(28), 및 구성요소(44)의 혼합물을 헤드박스(80)에 전달할 수 있다.

대안적으로, 일부 실시예에서, 제2 혼합 접합부(58)는 장치(11)로부터 생략될 수 있고, 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소를 포함하는 제2 유체 공급부(28)는 헤드박스(80)로 전달될 수 있다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 헤드박스(80)는, 흡수성 물질(10)의 상이한 층을 형성함에 있어서 헤드박스(80)에 대한 상이한 입력을 분리하기 위한 하나 이상의 z 방향 분할기(78a, 78b)를 포함할 수 있다. 제3 유체 공급부(33) 및 임의의 구성 요소(예를 들어, 유체(35), 섬유(37), 계면활성제(39))는 제3 펌프(43)를 통해 헤드박스(80)의 유입구(81)로 전달될 수 있고, 헤드박스(80)의 제1 z 방향 층(85a)에서 제1 z 방향 분할기(78a) 위로 전달될 수 있다. 제1 유체 공급부(16) 및 임의의 그 구성 요소(예를 들어, 유체(18), 섬유(20), 계면활성제(22)), 제2 유체 공급부(28) 및 임의의 그 구성 요소(예를 들어, 유체(30), 계면활성제(32)), 및 구성요소(44)의 혼합물을 포함하는 제2 혼합 접합부(58)의 출력은 헤드박스(80)의 제2 z-방향 층(85b)에서 제1 z-방향 분할기(78a) 아래 및 제2 z-방향 분할기(78b) 위의 헤드박스(80)의 유입구(81)에 전달될 수 있다. 제4 유체 공급부(68) 및 임의의 그 구성 요소(예를 들어, 유체(69), 섬유(70), 계면활성제(71))는 제4 펌프(73)를 통해 헤드박스(80)의 유입구(81)에 전달될 수 있고, 헤드박스(80)의 제3 z-방향 층(85c)에서 제2 z-방향 분할기(78b) 아래에 전달될 수 있다. 2개의 z 방향 분할기(78a, 78b)의 이러한 구성은 전술한 바와 같이 도 1a에 도시된 대로 3층 기재(10)를 형성하는데 유리할 수 있다. 물론, 본원에 기술된 바와 같은 2개의 층상 기재(110, 210)는 헤드박스(80)의 제1 z 방향 층(85a) 및 제2 z 방향 층(85b)을 제공하는 단일 z 방향 분할기(78a)를 포함하는 헤드박스(80)를 통해 형성될 수 있다. 또한, 일부 실시예에서, 헤드박스(80)는 임의의 z 방향 분할기(78a, 78b)를 포함할 필요가 없으며, 이는 헤드박스(80) 내의 섬유 및/또는 성분의 추가 혼합이 요구되는 경우에 특히 유리할 수 있다.

헤드박스(80)는 형성 표면(94)에 생성된 슬러리(76)를 제공할 수 있다. 형성 표면(94)은 직조 벨트 또는 스크린과 같은 유공성 시트, 또는 생성된 슬러리(76)를 수용하기 위한 임의의 다른 적절한 표면일 수 있다.

장치(11)는 또한 형성 표면(94) 상의 생성된 슬러리(76)(예컨대, 형성 유체)로부터 액체를 제거하도록 구성될 수 있는 탈수 시스템(96)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 탈수 시스템(96)은 생성된 슬러리(76)로부터 액체를 끌어당기기 위해 생성된 슬러리(76)에 진공을 제공하도록 구성될 수 있고, 그렇게 함으로써, 존재하는 경우, 복수의 섬유(20) 및 구성요소(44)를 포함하는 생성된 슬러리(76)를 흡수성 물질(10)로 회전시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 탈수 시스템(96)은 섬유 및/또는 구성 요소가 여전히 헤드박스(80) 내에 있기 때문에 이들에 대한 탈수를 시작할 수 있다.

생성된 슬러리(76)로부터 액체를 흡인하는 탈수 시스템(96)은 또한 의도치 않게 구성 요소(44)(예컨대, 미립자 SAM)를 형성 표면(94)을 통해 흡인할 수 있고/있거나 구성 요소(44)가 형성 표면(94)에 놓이게 할 수 있다. 이는, 의도된 양의 구성요소(44)를 포함하지 않는 기재(10)를 형성할 수 있을 뿐만 아니라, 형성 표면(94)에 놓이게 되고/되거나 형성 표면(94)을 통해 흡인되는 구성요소(44)는, 생성된 슬러리(76)의 건조에 대한 감소된 탈수 및/또는 증가된 요구, 세정을 위한 기계 가동 중지 시간, 이러한 구성요소(44)를 포함함으로써 탈수된 액체에 대한 증가된 복잡성을 포함하지만 이에 한정되지 않는 처리 문제를 야기할 수 있다. 발포체 형성과 같은 유체 내에 구성요소(44)를 포함하는 흡수 기재(10)를 형성하는 것은, 에어레이드 형성 기술 또는 접착제 기반 기술과 같은 건식 형성 기술과 비교하여 생성된 슬러리(76)에서 구성요소(44)의 이동 문제를 악화시킬 수 있다.

중요하게는, 형성 표면(94)에 직접 대향하는 기재(10, 210)의 일부로서 샘방지층(17)을 형성하는 것은 (흡수층(13) 내의 SAM과 같은) 기재(12)의 구성요소(44)를 보호하는 것을 도울 수 있다. 샘방지층(17)은, 구성 요소(44)가 기재(10, 210) 내에 남아 있도록 보장하기 위해, 또는 구성 요소(44)가 형성 표면(94) 내에 놓이거나 형성 표면(94)을 통해 흡인될 가능성을 적어도 감소시키는 것을 돕기 위해, 형성 표면으로부터 기재(10)의 구성 요소(44)를 보호할 수 있다. 또한, 샘방지층(17)은, 개인 위생 흡수 용품과 같은, 흡수성 물질(10, 210)이 내부에 포함될 수 있는 다른 제품에서 추가 가공 및/또는 사용을 위해 잠재적으로 운반될 수 있기 때문에, 흡수성 물질(10, 210) 내에 구성요소(44)를 보유하는 것을 도울 수 있다. 계면(19)에서, 샘방지층(17)의 적어도 일부 섬유가 흡수층(13)의 적어도 일부 섬유와 혼합되는, 흡수층(13)을 갖는 층상 복합체로서 샘방지층(17)을 인라인으로 형성하는 것은, 별도의 샘방지층(17)을 흡수층(13)에 결합하기 위한 접착제의 사용과 같은, 복합 흡수 기재(10, 210)를 형성하기 위한 추가 가공의 필요성을 제거한다. 접착제를 제거하는 것은 처리 장비 및 원재료 비용을 감소시킬 수 있고, 또한 흡수 기재(10, 210)의 유체 취급 특성을 개선할 수 있다. 또한, 기재(10, 210)의 일부로서 샘방지층(17)을 형성하는 것은 또한 흡수성 물질(10, 210)에 대해 개선된 무결성 및 인장 강도를 제공할 수 있어서, 기재(10, 210)의 향상된 처리 능력을 제공할 수 있다.

도 2에 설명된 장치(11) 및 방법은 흡수성 물질(10)을 형성하기 위한 하나의 예시적인 실시예이지만, 흡수성 물질(10)을 형성하는 장치(111) 및 방법의 대안적인 실시예가 도 4에 도시된다. 도 4의 장치(111)는 도 2와 관련하여 전술한 것과 유사한 발포체 형성 공정의 일부로서 사용될 수 있지만, 헤드박스(180)는 당업계에 공지된 바와 같이 수직 트윈 형성제이다. 헤드박스(180)는 제1 및 제2 유공성 요소(119, 121)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 유공성 요소(119, 121)는 헤드박스(180)의 내부 체적을 정의하는 것을 도울 수 있다. 헤드박스(180)는, 도 3의 헤드박스(80)와 전술한 바와 유사한 헤드박스(180) 내의 제1, 제2 및 제3 z 방향 층(185a, 185b, 185c)을 제공할 수 있는 제1 분할기(178a) 및 제2 분할기(178b)를 포함할 수 있지만, 도 4의 층(185a, 185b, 185c)은 헤드박스(180)의 수직 배향으로 인해 서로에 대해 수직 배향이다. 장치(111)는 각각의 유공성 요소(119, 121)에 인접하게 배치된 일련의 진공 요소(197)를 포함할 수 있는 탈수 시스템(196)을 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 섬유(20)의 제1 공급부가 헤드박스(180)에 공급될 수 있고, 일부 실시예에서, 섬유(20)의 제1 공급부는 발포체에 있을 수 있다. 섬유(20)의 공급부는 적어도 일부 흡수성 섬유를 포함할 수 있다. 구성요소(44)의 공급부는 또한 헤드박스(180)에 직접 공급될 수 있고, 일부 실시예에서, 구성요소(44)의 공급부는 발포체에 있을 수 있다. 섬유(20) 및 구성요소(44)의 공급부는 헤드박스(180)의 제2 z 방향 층(185b)에 전달될 수 있다. 일부 실시예에서, 헤드박스(180)의 제2 z 방향 층(185b)에는 단지 구성요소(44)의 공급만이 제공될 수 있고 섬유(20)의 공급은 없을 수 있음을 주목해야 한다. 일부 실시예에서, 섬유(123)의 제2 공급부가 헤드박스(180)에 제공될 수 있고, 일부 실시예에서는 발포체에 있을 수 있다. 섬유(123)의 제2 공급부는 헤드박스(180)의 제1 z 방향 층(185a)에 제공될 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유(125)의 제3 공급부가 헤드박스(180)에 제공될 수 있고, 일부 실시예에서는 발포체에 있을 수 있다. 섬유(125)의 제3 공급부는 헤드박스(180)의 제3 z 방향 층(185c)에 제공될 수 있다. 섬유(20, 123, 125) 및 구성요소(44)는 헤드박스(180)를 통해 헤드박스(180)의 유출구(182)를 향해 기계 방향(185)으로 가공되어 도 2에 설명된 장치(11)와 유사하게 흡수성 물질(10)을 제공할 수 있다.

본원에서 설명된 바와 같은 장치(11, 111)는 또한 흡수성 물질(10, 110, 210)을 추가로 건조 및/또는 경화시키기 위한 건조 시스템(98)을 포함할 수 있다. 건조 시스템(98)은, 예컨대 통기 건조 시스템에 가열된 공기를 제공함으로써, 흡수성 물질(10)에 열을 인가할 수 있다.

일부 실시예에서, 장치(11, 111)는 흡수성 물질(10, 110, 210)을 롤 방식으로 감도록 구성될 수 있는 (도 2에 도시된) 권취 시스템(99)을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에서, 장치(11, 111)는 흡수성 물질(10, 110, 210)을 페스툰하거나, 스풀링과 같은 임의의 다른 적절한 구성으로 흡수성 물질(10, 110, 210)을 수집할 수 있다.

발포성 유체

본원에서 설명된 바와 같은 발포체 형성 공정은 발포성 유체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 발포성 유체는 (중량 기준) 발포체의 약 85% 내지 약 99.99%를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 발포체를 제조하는 데 사용되는 발포성 유체는 (중량 기준) 발포체의 적어도 약 85%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포성 유체는 (중량 기준) 발포체의 약 90% 내지 약 99.9%%를 포함할 수 있다. 소정의 다른 실시예들에서, 발포성 유체는 발포체의 약 93% 내지 99.5% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 95% 내지 약 99.0%를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 발포성 유체는 물일 수 있지만, 다른 공정은 다른 발포성 유체를 이용할 수 있는 것으로 고려된다.

발포성 계면활성제

본원에 기술된 바와 같은 발포체 형성 공정은 하나 이상의 계면활성제를 이용할 수 있다. 발포성 액체 및 임의의 부가적인 성분과 함께 섬유와 계면활성제는 건조 공정보다 더 오랫동안 높은 정도의 다공성을 실질적으로 유지할 수 있는 안정적인 분산을 형성할 수 있다. 이와 관련하여, 계면활성제는 적어도 2 분, 더욱 바람직하게는 적어도 5 분, 가장 바람직하게는 적어도 10 분의 발포체 반감기를 갖는 발포체를 제공하도록 선택된다. 발포체 반감기는 계면활성제 유형, 계면활성제 농도, 발포체 조성물/고체 수준 및 발포체에서의 혼합력/공기 함량의 함수일 수 있다. 발포체에 사용되는 발포성 계면활성제는 원하는 정도의 발포체 안정성을 제공할 수 있는, 당 업계에 공지된 하나 이상으로부터 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 음이온성, 양이온성, 비이온성 그리고 양쪽성 계면활성제가 단독으로 또는 다른 성분과 함께 필요한 발포체 안정성 또는 발포체 반감기를 제공한다면, 발포성 계면활성제는 음이온성, 양이온성, 비이온성 및 양쪽성 계면활성제에서 선택될 수 있다. 인식되는 바와 같이, 상이한 유형의 계면활성제와 상용가능한 경우 동일한 유형의 하나 이상의 계면활성제를 포함하는 하나 이상의 계면활성제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 양이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제의 조합 또는 음이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제의 조합이 이들의 상용성으로 인해 일부 실시예에서 사용될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 양이온성 계면활성제와 음이온성 계면활성제의 조합은 계면활성제 사이의 비상용성으로 인해 조합하기에 만족스럽지 않을 수 있다.

본 발명과 함께 사용하기에 적합한 것으로 여겨지는 음이온성 계면활성제는, 제한 없이, 음이온성 황산염 계면활성제, 알킬 에테르 술폰산염, 알킬아릴 술폰산염, 또는 이들의 혼합물 또는 조합을 포함한다. 알킬아릴 술폰산염의 예는, 제한 없이, 알킬벤젠 술폰산 및 이의 염, 디알킬벤젠 디술폰산 및 이의 염, 디알킬벤젠 술폰산 및 이의 염, 알킬페놀 술폰산/축합 알킬페놀 술폰산 및 이들의 염, 또는 이들의 혼합물 또는 조합을 포함한다. 본 발명에 사용하기에 적합한 것으로 여겨지는 부가적인 음이온성 계면활성제의 예는 알칼리 금속 설포리시네이트, 코코넛 오일 산의 술폰화 모노글리세라이드와 같은 지방산의 술폰화 글리세릴 에스테르, 나트륨 올레일리세티아네이트와 같은 술폰화 1가 알코올 에스테르의 염, 지방산의 금속 비누, 올레일 메틸 타우라이드의 나트륨 염과 같은 아미노 술폰산의 아미드, 팔미토니트릴 술폰산염과 같은 지방산 니트릴의 술폰화 생성물, 나트륨 라우릴 설페이트와 같은 알칼리 금속 알킬 설페이트, 암모늄 라우릴 설페이트 또는 트리에탄올아민 라우릴 설페이트, 나트륨 라우릴 에테르 설페이트와 같은, 탄소 원자 8개 이상의 알킬기를 갖는 에테르 설페이트, 암모늄 라우릴 에테르 설페이트, 나트륨 알킬 아릴 에테르 설페이트, 및 암모늄 알킬 아릴 에테르 설페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르의 황산 에스테르, 나트륨 염, 칼륨 염 및 알킬나프틸술포닉 산의 아민 염을 포함한다. 나트륨 라우릴 인산염 에스테르와 같은 인산염 에스테르를 포함하는 소정의 인산염 계면활성제 또는 상품명 TRITON으로 Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 인산염이 또한 본 발명과 사용하기에 적절하다고 믿어진다. 특히 효과적인 음이온성 계면활성제는 도데실 황산나트륨(SDS)이다.

양이온성 계면활성제는 또한 기재의 일부 실시예를 제조하기 위해 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 것으로 여겨진다. 초흡수성 물질을 포함하는 것들과 같은 일부 실시예에서, 양이온성 계면활성제는 음이온성일 수 있는, 초흡수성 물질과 양이온성 계면활성제(들) 간의 잠재적 상호작용으로 인해 사용하는 것이 덜 바람직할 수 있다. 발포성 양이온성 계면활성제는, 제한없이, 모노카르빌 암모늄 염, 디카르빌 암모늄 염, 트리카르빌 암모늄 염, 모노카르빌 포스포늄 염, 디카르빌 포스포늄 염, 트리카르빌 포스포늄 염, 카르빌카르복시 염, 4차 암모늄 염, 이미다졸린, 에톡시화 아민, 4차 포스포리피드 등을 포함한다. 부가적인 양이온성 계면활성제의 예는 다양한 지방산 아민과 아미드 그리고 이들의 유도체, 및 지방산 아민과 아미드의 염을 포함한다. 지방족 지방산 아민의 예는 탤로우 지방산의 도데실아민 아세테이트, 옥타데실아민 아세테이트 및 아민의 아세테이트, 도데실아닐린과 같은 지방산을 갖는 방향족 아민의 동족체, 운데실이미다졸린과 같은 지방족 디아민으로부터 유도된 지방 아미드, 운데실이미다졸린과 같은 지방족 디아민으로부터 유도된 지방 아미드, 올레일아미노디에틸아민과 같은 2치환된 아민으로부터 유도된 지방 아미드, 에틸렌 디아민의 유도체, 4급 암모늄 화합물 및 예를 들어, 탤로우 트리메틸 염화 암모늄에 의하여 예시화된 그의 염, 디옥타데실디메틸 염화 암모늄, 디도데실디메틸 염화 암모늄, 디헥사데실 염화 암모늄, 알킬트리메틸 수산화 암모늄, 디옥타데실디메틸 수산화 암모늄, 탤로우 트리메틸 수산화 암모늄, 트리메틸 수산화 암모늄, 메틸폴리옥시에틸렌 염화 코코암모늄, 및 디팔미틸 히드록시에틸암모늄 메토설페이트, 베타-하이드록시에틸스테아릴 아마이드와 같은 아미노 알콜의 아미드 유도체 및 장쇄 지방산의 아민 염을 포함한다. 본 발명과의 사용에 적절한 것으로 여겨지는 양이온성 계면활성제의 추가 예는 염화 벤잘코늄, 염화 벤제토늄, 세트리모늄 브로마이드, 염화 디스테아릴디메틸암모늄, 수산화 테트라메틸 암모늄 등을 포함한다.

본 발명에서 사용하기에 적절한 것으로 여겨지는 비이온성 계면활성제는, 제한 없이, 에틸렌 옥사이드와 장쇄 지방 알콜 또는 지방산의 축합물, 에틸렌 옥사이드와 아민 또는 아미드의 축합물, 에틸렌과 프로필렌 옥사이드의 축합 생성물, 지방산 알킬올 아미드 그리고 지방 아민 옥사이드를 포함한다. 비이온성 계면활성제의 다양한 부가적인 예는 스테아릴 알코올, 소르비탄 모노스테아레이트, 옥틸 글루코사이드, 옥타에틸렌 글리콜 모노도데실 에테르, 라우릴 글루코사이드, 세틸 알코올, 코카미드 MEA, 모노라우린, 폴리에틸렌 글리콜 장쇄(12-14C) 알킬 에테르와 같은 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시알킬렌 소르비탄 에테르, 폴리옥시알킬렌 알콕실레이트 에스테르, 폴리옥시알킬렌 알킬페놀 에테르, 에틸렌 글리콜 프로필렌 글리콜 공중합체, 폴리비닐 알코올, 알킬폴리사카라이드, 폴리에틸렌 글리콜 소르비탄 모노올레에이트, 옥틸페놀 에틸렌 옥사이드 등을 포함한다. 비-이온성 계면활성제는 SAM을 갖는 흡수성 물질(10, 110, 210)을 발포 형성시 바람직할 수 있다. 잔류 이온성 계면활성제가 있는 경우, 배설물에서 이온 강도의 증가는 개인 위생 흡수 용품에서 흡수성 물질(10, 110, 210)의 사용을 위한 SAM 팽윤을 감소시킬 수 있다.

발포성 계면활성제는 발포체에서의 원하는 발포 안정성 및 공기 함량을 달성하기 위해 필요한 만큼 다양한 양으로 사용될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포성 계면활성제는 (중량 기준) 발포체의 약 0.005% 내지 약 5%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포성 계면활성제는 발포체의 약 0.05% 내지 약 3% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 0.05% 내지 약 2%를 포함할 수 있다.

섬유

전술한 바와 같이, 본원에 설명된 장치(11, 111) 및 방법은 섬유(20, 37, 70, 123, 125)의 공급부로부터 섬유를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유는 발포체일 수 있는 유체 공급부(16, 28, 33, 68) 내에 현탁될 수 있다. 섬유의 발포체 현탁액은 하나 이상의 섬유 공급부를 제공할 수 있다. 전술한 대로, 본원에서 사용되는 섬유는 천연 섬유 및/또는 합성 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유 공급부(20, 37, 70, 123, 125)는 천연 섬유만 포함하거나 합성 섬유만 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 섬유 공급부(20, 37, 70, 123, 125)는 천연 섬유와 합성 섬유의 혼합물을 포함할 수 있다. 본원에서 이용되는 일부 섬유는 흡수성일 수 있는 반면, 본원에서 이용되는 다른 섬유는 비흡수성일 수 있다. 비흡수성 섬유는 유체의 개선된 흡입 또는 분포와 같은, 본원에 기술된 방법 및 장치로부터 형성되는 기재를 위한 특징부를 제공할 수 있다.

일부 실시예에서, 섬유의 총 함량은, (중량 기준) 발포체의 약 0.01% 내지 약 10%를 포함할 수 있고, 일부 실시예에서는 (중량 기준) 발포체의 약 0.1% 내지 약 5%를 포함할 수 있다.

바인더

일부 실시예에서, 유체 공급부(16, 28, 33, 68)는 섬유(20, 37, 70, 123, 125)의 공급부 또는 구성요소(44)의 공급부와 함께 또는 이와 독립적으로 제공될 수 있는 (전술한 바와 같은) 바인더 재료를 포함할 수 있다.

라텍스 에멀전과 같은, 액상 형태로 바인더가 추가적으로 또는 대안적으로 제공될 수 있고, (중량 기준) 발포체의 약 0% 내지 약 10%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 비섬유질 바인더는 (중량 기준) 발포체의 약 0.1% 내지 10% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 0.2% 내지 약 5% 또는 심지어 약 0.5% 내지 약 2%를 포함할 수 있다.

사용시 바인더 섬유가 다른 성분에 비례적으로 첨가되어 발포체의 총 고형분 함량을 위에서 언급된 양 아래로 유지하면서 원하는 섬유 비율 및 구조를 달성할 수 있다. 예로서, 일부 실시예에서, 바인더 섬유는 총 섬유 중량의 약 0% 내지 약 50%, 보다 바람직하게는, 일부 실시예에서는 총 섬유 중량의 약 5% 내지 약 40%를 포함할 수 있다.

발포체 안정제

일부 실시예에서, 유체 공급부(16, 28, 33, 68)가 발포체로서 구성된다면, 발포체는 또한 선택적으로 당 업계에 공지되며 발포체의 성분과 상용성이고 또한 셀룰로오스 섬유들 간의 수소 결합을 간섭하지 않는 하나 이상의 발포체 안정제를 포함할 수 있다. 본 발명의 사용에 적절한 것으로 여겨지는 발포체 안정제는, 제한 없이, 하나 이상의 쌍성 이온성 화합물, 아민 옥사이드, 알킬화 폴리 알킬렌 옥사이드, 또는 이들의 혼합물 또는 조합을 포함한다. 발포체 안정제의 특정 예는, 제한 없이, 코코아민 옥사이드, 이소노닐디메틸아민 옥사이드, n-도데실디메틸아민 옥사이드 등을 포함한다.

일부 실시예에서, 사용되는 경우, 발포체 안정제는 (중량 기준) 발포체의 약 0.01% 내지 약 2%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포체 안정제는 발포체의 약 0.05% 내지 1% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 0.1 내지 약 0.5%를 포함할 수 있다.

구성성분

전술한 바와 같이, 발포체 형성 공정은 SAM과 같은 흡수성 물질(10, 110, 210)에 혼입될 추가 첨가제로서 하나 이상의 성분(44)을 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. SAM을 포함하는 일부 실시예에서, SAM은 (중량 기준) 발포체의 약 0% 내지 약 40%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, SAM은 (중량 기준) 발포체의 약 1% 내지 약 30% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 10% 내지 약 30%를 포함할 수 있다.

사용되는 경우, 습식 및 건식 강도 첨가제는 셀룰로오스 섬유의 건조 중량의 약 0.01 내지 약 5%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 강도 첨가제는 셀룰로오스 섬유의 건조 중량의 약 0.05% 내지 약 2%, 또는 심지어 셀룰로오스 섬유의 건조 중량의 약 0.1% 내지 약 1%를 포함할 수 있다.

사용될 때, (전술한 바와 같이, 안료, 항균제 등과 같은) 흡수성 물질에 사용될 수도 있는 다양한 성분은 바람직하게는 약 2% 미만의 발포체(중량 기준), 보다 더 바람직하게는 약 1% 미만의 발포체(중량 기준) 및 심지어 약 0.5% 미만의 발포체(중량 기준)를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 본원에 함유된 섬유 또는 미립자를 포함하는 고형분 함량은 바람직하게는 발포체의 약 40% 이하를 포함한다. 소정의 실시예들에서, 셀룰로오스 섬유는 발포체의 약 0.1% 내지 약 5%, 또는 발포체의 약 0.2 내지 약 4% 또는 심지어 발포체의 약 0.5% 내지 약 2%를 포함할 수 있다.

본원에서 설명된 바와 같은 방법 및 장치(11, 111)는 하나 이상의 흡수성 물질(10, 110, 210)을 형성하는 데 유익할 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같은 흡수성 물질(10, 110, 210)은 개인 위생 제품의 구성 요소로서 유용할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 본원에서 설명된 바와 같은 흡수성 물질(10, 110, 210)은 개인 위생 흡수 용품을 위한 흡수성 복합물일 수 있다. 본원에 기술된 바와 같은 다층 흡수성 물질(10, 110, 210)은 또한 미용 티슈, 욕실 티슈, 와이프 및 와이퍼와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 다른 제품에 사용하기에 유익할 수 있다.

예

전술한 바와 같은 발포체 형성 공정을 통해 100개 이상의 상이한 흡수성 물질을 생성하기 위해 광범위한 실험 시험을 수행하였다. 표 1은 흡입층(12) 및 흡수층(13)을 포함하는 흡수성 물질(110)을 위해 생성된 예시적인 코드의 목록을 제공한다. 실험 코드를 제조하기 위해 발포체 형성에 사용된 계면활성제는 Pulcra Chemicals에 의해 상업적으로 생산된 비이온성 계면활성제인 Stantex H215 UP이었다. 사용된 PET 컬리 섬유는 William Barnet Inc.에 의해 제조된, cm당 10개의 크림프와 6 데니어의 섬유 직경 및 6 mm의 섬유 길이였다. 사용된 T255 바인더 섬유는 PE/PET 시스/코어 구조였고, Trevira에 의해 제조된 2.2 dtex 섬유 직경 및 6 mm 섬유 길이를 가졌다. 실험 코드에 사용된 CMC 535 펄프 섬유는 International Paper에 의해 제조된 가교 결합된 펄프 섬유였다. NBSK는 상업용 북부 연질목 펄프 섬유인 북부 표백 연질목 크래프트이다. SBSK는 상업용 남부 연질목 펄프 섬유인 남부 표백 연질목 크래프트이다. 실험 코드에 사용된 SAM은 Evonik에 의해 제조된, 상업적으로 이용 가능한 SAM SXM 5660이었다. 표 1에서, 측정/계산되지 않은 특성을 나타내기 위해 별표가 사용된다.

표 1: 예시적인 흡수성 물질

상기 코드에서 알 수 있는 바와 같이, 많은 흡수성 물질 코드는 흡수층(13)에 80%를 초과하는 SAM을 포함하는 발포체 형성 공정을 통해 성공적으로 생성되었다. 그런 다음, 위의 표 1에 기술된 예시적인 코드를 포화 용량 시험 하에서 포화 용량, FIUP 시험 하에서 1, 2 및 3회 흡입 시간, 및 재습윤 시험 하에 재습윤을 포함한 본원의 시험 방법 섹션에 설명된 다양한 물리적 특징에 대해 시험하였다. 실험 코드는 건조 두께 및 습식 두께에 대해서도 측정하였다.

실험 코드에 대한 비교 목적을 위해 3개의 대조군을 시험하였다. 대조군 1은 62 mm의 폭, 215 mm의 길이, 및 561 gsm의 평량을 갖는 상업적으로 이용 가능한 Poise® Ultra Thin Moderate 4 드롭 일반 패드(2020년에 Kimberly-Clark Corporation에 의해 제조됨)의 예시적인 흡수성 복합 구성이었다. 대조군 2는 59mm의 폭과 215mm의 길이를 갖는 상업적으로 이용 가능한 Always Discreet® Moderate 4 드롭 일반 패드(2019년에 Proctor & Gamble에 의해 제조됨)의 예시적인 흡수성 복합 구성이었다. 대조군 3은 59 mm의 폭과 215 mm의 길이를 갖는 상업적으로 이용 가능한 Always Discreet® Moderate 4 드롭 일반 패드(2020년 4월에 Proctor & Gamble에 의해 제조됨)의 예시적인 흡수성 복합 구성이었다.

표 2: 예시적인 흡수성 물질에 대한 성능 시험

위의 표 2에 기록된 바와 같이, 코드 중 일부는 대조예 1, 대조예 2 및 대조예 3과 비교하여 만족스러운 이점의 조합을 제공하였다. 실험 결과는, 예를 들어 전술한 발포체 형성 공정을 통해 일체화된 흡입층(12) 및 흡수층(13)을 포함하는 다층 흡수성 물질(110)이 주어진 양의 포화 용량에 대해 놀랍게도 빠른 흡입 시간을 갖는 흡수성 물질을 제공할 수 있으며, 이는 얇은 제품 및/또는 빠른 흡입 시간의 독특한 조합을 가능하게 할 수 있다.

일체화된 다층 흡수성 물질에서 흡입층(12) 및 흡수층(13)의 바람직한 구성을 이러한 광범위한 시험으로부터 발견하였다. 예를 들어, 120 그램 이상의 포화 용량을 달성하기 위해 충분한 양의 SAM이 흡수층(13) 내에 존재해야 하는 것으로 여겨진다. 바람직하게, 흡수층(13)은 원하는 포화 용량을 달성하기 위해 적어도 300 gsm, 또는 적어도 350 gsm, 또는 적어도 370 gsm, 또는 일부 실시예에서는 적어도 400 gsm의 SAM 평량을 가질 수 있다.

또한, 흡입층(12)의 평량이 너무 높으면 재습윤 값에 부정적인 영향을 미칠 수 있음을 발견하였고, 더 높은 평량의 흡입층(12)은 너무 많은 유리 액체를 저장할 수 있는 것으로 여겨진다. 바람직하게는, 흡입층(12)은 낮은 재습윤 값을 달성하기 위해 75 gsm 이하, 바람직하게는 50 gsm 이하의 평량을 갖는다.

또한, 흡수층(13) 내에 바인더 섬유의 양을 감소시키고/감소시키거나 합성 섬유(예컨대 PET 압착 섬유)를 첨가하는 것이 흡입 시간을 줄이는 데 도움이 될 수 있지만, 여전히 낮은 재습윤 값을 유지할 수 있다는 것이 발견되었다. 흡수층(13) 내에 약 30% 미만의 바인더 섬유를 가지는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 흡수층(13) 내에 15% 미만의 바인더 섬유를 가지는 것이 바람직하며, 일부 실시예에서는, (중량 기준) 흡수층(13) 내에 10% 미만의 바인더 섬유를 가지는 것이 바람직하다.

표 2를 검토하면, 충분한 포화 용량 및 습윤 두께를 여전히 유지하면서, 여러 코드가 놀랍게도 개선된 흡입 시간을 제공하였음을 보여준다. 이러한 점에서, 실험 코드는 100g 초과의 포화 용량, 17mm 미만의 습윤 두께, 및 50초 미만의 놀랍게도 낮은 제2 흡입 시간을 제공하였다. 이러한 코드들은, 흡수성 물질(110)에 대해 일부 의도된 목적을 위해 충분한 포화 용량 및 습윤 두께를 갖지만, 유익하게 빠른 제2 흡입 시간도 제공하였다. 이러한 특성화를 충족시키는 실험 코드는 코드 번호 10, 14, 15, 17, 20, 25, 26, 28, 31, 33, 36, 72, 76, 82, 83, 90, 101, 102, 104-113 및 115-118이었다.

표 2에 나타낸 결과에 기록된 바와 같이, 일부 흡수성 물질(110)은 또한 건식 및 습식 두께 값의 관점에서 얇게 구성될 수 있었지만, 만족스러운 재습윤 값을 제공할 수 있었다. 보다 구체적으로, 실험 코드는 8.0 mm 미만의 건조 두께, 12.5 mm 미만의 습윤 두께, 및 0.14 그램 이하의 재습윤을 갖는 흡수성 물질(10)을 제공할 수 있었다. 이러한 특성화를 충족시키는 실험 코드는 코드 번호 25, 26, 28, 31, 33-36, 102 및 105였다.

또한, 표 2는, 실험용 흡수성 물질(110)이 대조군 코드와 비교하여 만족스러운 포화 용량 및 재습윤 값을 가질 수 있도록 개발되었지만, 습식 두께 관점에서 충분히 얇은 제품을 제공할 수 있음을 또한 보여주었다. 구체적으로, 흡수성 물질(10) 중 일부는 125 그램 초과의 포화 용량, 0.14 그램 이하의 재습윤, 및 17 mm 미만의 습윤 두께를 제공할 수 있었다. 이러한 특성화를 충족시키는 실험 코드는 코드 번호 14, 15, 17, 20, 26, 28, 31, 33-36, 72, 76, 83, 102, 105, 115, 118이었다.

흡수층(13)에서 높은 백분율의 SAM을 갖는 흡수성 물질의 다양한 특성을 결정하기 위해 추가 시험을 수행하였다. 표 3은 표 4에서 생성된 다양한 흡수성 물질에 대한 다양한 조성물 코딩(예를 들어, A, B, C 등) 및 관련 함량을 제공한다. 표 4의 모든 코드는 표 3 및 4에 나타낸 바와 같이 각각의 지정된 함량으로부터 형성된 40 gsm의 평량을 갖는 흡입층(12)을 포함하는 흡수성 물질(10)로서 생성되었고, 이는 처리 목적을 위해 샘방지층(17)으로서 작용하는 폴리프로필렌 스펀본드 탈착식 캐리어 시트(약 11 gsm의 평량을 가짐)의 상단에 있는 흡수층(13)과 함께 발포 형성되었지만, 흡수성 물질의 특성을 시험하기 위해 제거되었다.

표 3: 코드의 다양한 층에 대한 조성 및 함량

표 4: 흡수층에 높은 SAM을 갖는 다양한 코드

실험 코드는 흡수층(13)의 총 중량의 백분율로서 목표 SAM 값으로 생성하였지만, 본원에 기술된 바와 같이 황산 회분 시험 방법을 통해 흡수층(13)의 실제 SAM 중량에 대해 몇몇 예시적인 코드도 시험하였다. 표 4에서 언급한 바와 같이, 흡수층(13)의 실제 SAM 백분율은 흡수층(13)에서 목표 SAM 백분율보다 작았지만, 예시적인 코드들 중 몇몇이 (흡수층(13)의 총 중량 기준) 80% 초과, 81% 초과, 82% 초과, 85% 초과, 및 심지어 87.2%만큼 높은 실제 SAM 백분율을 갖는다는 것을 알 수 있다. 물론, 본 발명은, 본 발명에서 이전에 논의된 바와 같이, 이들 범위를 초과하는, 예로 90%, 91%, 92%, 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 98%, 및 99%를 초과하는, 실제 SAM 백분율을 흡수층(13)에서 포함하도록 의도된다. 흡수층에서의 SAM의 평량(주변)의 경우, 총 평량으로부터 섬유 단독 평량을 차감함으로써 먼저 완전 건조 SAM 평량을 측정하였다. 그런 다음, "주변" SAM 평량을, (주변 조건에서 10% 수분 흡수를 가정하면) 완전 건조 SAM 평량에 1.1을 곱하여 계산하였다.

중요하게는, 표 4의 모든 실험 코드는 코드를 형성하는 발포체의 공정에서 비교적 낮은 SAM 팽윤을 나타냈다. 예를 들어, 모든 코드는 릴에서 말릴 때 건조 복합 재료의 그램 당 3 그램 미만의 물을 가졌다. 물질이 완전히 건조되지 않았을 때 릴에서 물질로부터 5"x10" 샘플을 절단하여 건조 복합 물질의 그램 당 물 그램의 이러한 성질을 측정하였고, 젖은 상태로 칭량하였고, 그런 다음, 샘플이 고속 건조기 또는 대류 오븐에서 충분히 건조된 후의 건조 중량과 비교하여, 릴에서의 흡수성 물질의 수분 = (습식 샘플 중량 - 건조 샘플 중량)/건조 샘플 중량이다. 이론에 얽매이지 않지만, 발포체 형성 혼합물에서 SAM의 가공 후 낮은 SAM 팽윤(또는 SAM에서의 낮은 수분)을 가지면, 섬유가 흡수층(13) 내에 존재하는 경우, 흡수층(13)의 두께가 섬유 네트워크 연결성을 증가 및 감소시키는 것을 방지하는 데 중요한 것으로 여겨진다. SAM 팽윤이 너무 큰 경우, SAM이 더 이상 흡수층(13)의 섬유 매트릭스 내에 결합된 것으로 간주될 수 없도록 섬유 네트워크가 충분히 파괴될 수 있다.

위의 표 4에 기술된 예시적인 코드 중 일부는 포화 용량 시험 하에서의 포화 용량, FIUP 시험 하에서의 1, 2 및 3회 흡입 시간, 및 재습윤 시험 하에서의 재습윤에 대해 시험되었다. 실험 코드는 또한 건식 및 습식 두께에 대해서도 측정하였다.

표 5: 포화 용량, 흡입 시간, 건식 및 습식 두께, 및 선택된 코드에 대한 재습윤

표 5에 나타낸 바와 같이, 흡수층(13)에서 높은 SAM 백분율로 발포 형성된 선택된 코드는, 대조예 코드와 비교하여 더 얇은 습식 두께가 아니더라도, 비교적 더 낮고 적어도 동일한 건식 두께를 가졌지만, 예시적인 코드의 흡입 시간은 대조예 코드에 비해 더 빠른 제2 및 제3 흡입 시간을 가졌고, 제1 흡입 시간과 재습윤 및 포화 용량 값을 실질적으로 대조예 코드와 동일하게 제공되었다. 이에 대한 한 가지 예외는 코드 번호 109였으며, 이는 2.01 g의 재습윤을 가졌는데, 이는 대조예 코드보다 실질적으로 높다. 코드 번호 109는 흡수층(13)에 충분한 용량을 갖지 않은 것으로 여겨진다.

본원의 시험 방법 섹션에서 더 설명되는 바와 같이, 12 gsm 상면시트 상에 상이한 계면활성제를 제공하는 변형된 FIUP 시험에서 건조 두께, 습식 두께, 제1 흡입, 제2 흡입, 및 제3 흡입을 시험하기 위해 전술한 선택된 실험 코드에 대한 추가 시험을 완료하였다. 변형된 FIUP 테스트의 결과는 표 6에 기록되어 있으나, 표 6에 기록되는 포화 용량이 FIUP 테스트의 결과인 경우는 제외된다.

표 6: 변형된 FIUP 테스트 하에서 선택된 코드에 대한 흡입, 건식 및 습식 두께, 및 재습윤

표 6에 기록된 바와 같이, 변형된 FIUP 테스트 결과는 또한 여러 코드들이 고유한 이점 조합을 제공하였음을 나타냈다. 표 6의 실험 결과는, 예를 들어 전술한 발포체 형성 공정을 통해, 일체화된 흡입층(12) 및 흡수층(13)을 포함하는 다층 흡수성 물질(110)이 주어진 양의 포화 용량에 대해 놀랍게도 빠른 흡입 시간을 갖는 흡수성 물질을 제공할 수 있으며, 이는 얇은 제품 및/또는 빠른 흡입 시간의 독특한 조합을 가능하게 할 수 있음을 계속 입증하였다.

변형된 FIUP 시험 결과는, 흡입층(12) 평량을 제한하는 것이 재습윤 값을 더 낮게 유지하는 데 도움이 될 수 있고, 따라서, 낮은 재습윤 값을 달성하기 위해 75 gsm 이하, 바람직하게는 50 gsm 이하의 평량을 갖는 흡입층(12)을 갖는 것이 일부 코드에서 바람직할 수 있음을 입증한 표 2에 기록된 FIUP 시험 결과와 일치한다.

변형된 FIUP 시험 결과는 또한, 흡수층(13) 내에 바인더 섬유의 양을 감소시키고/감소시키거나 합성 섬유(예컨대 PET 크림핑된 섬유)를 첨가하는 것이 흡입 시간을 낮추는 데 도움을 줄 수 있지만, 여전히 낮은 재습윤 값을 유지할 수 있다는 일관된 결과를 입증한다. 흡수층(13) 내에 약 30% 미만의 바인더 섬유를 갖는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 흡수층(13) 내에 15% 미만의 바인더 섬유를 갖는 것이 바람직하며, 일부 실시예에서는, (흡수층(13)의 총 중량 기준) 흡수층(13) 내에 10% 미만의 바인더 섬유를 갖는 것이 바람직하다.

표 6을 검토하면, 충분한 포화 용량 및 습윤 두께를 여전히 유지하면서, 여러 코드가 놀랍게도 개선된 흡입 시간을 제공하였음을 보여준다. 이러한 점에서, 표 6 내의 선택된 실험 코드 중 많은 코드는 17 mm 미만의 습윤 두께, 및 50초 미만의 놀랍게도 낮은 제2 흡입 시간을 제공하였다. 이러한 코드들은, 흡수성 물질(110)에 대해 일부 의도된 목적을 위해 충분한 포화 용량 및 습윤 두께를 갖지만, 유익하게 빠른 제2 흡입 시간도 제공하였다. 표 6으로부터의 변형된 FIUP 시험에서 이러한 특성화를 충족시키는 실험 코드는 코드 번호 14, 26, 31, 36, 101, 108, 및 113이었다. 이들 실험 코드 모두는 또한 125g 초과의 포화 용량을 가졌다.

표 6에 나타낸 결과에 기록된 바와 같이, 일부 흡수성 물질(110)은 또한 건조 및 습식 두께 값의 관점에서 얇게 구성될 수 있었지만, 만족스러운 재습윤 값을 제공할 수 있었다. 보다 구체적으로, 실험 코드는 8.0 mm 미만의 건조 두께, 12.5 mm 미만의 습윤 두께, 및 0.14 그램 이하의 재습윤을 갖는 흡수성 물질(10)을 제공할 수 있었다. 표 6에 나타낸 변형된 FIUP 시험에서 선택된 코드로부터 이러한 특성화를 충족시키는 실험 코드는 코드 번호 26, 31, 36, 101, 108, 및 113이었다.

또한, 표 6은, 실험용 흡수성 물질(110)이 대조예 코드와 비교하여 만족스러운 포화 용량 및 재습윤 값을 가질 수 있도록 개발되었지만, 습식 두께 관점에서 충분히 얇은 제품을 제공할 수 있음을 또한 보여주었다. 구체적으로, 흡수성 물질(10) 중 일부는 125 그램 초과의 포화 용량, 0.14 그램 이하의 재습윤, 및 17 mm 미만의 습윤 두께를 제공할 수 있었다. 이러한 특성화를 충족시키는 실험 코드는 코드 번호 14, 20, 26, 31, 36, 101, 102, 108, 및 113이었다.

수평 측면 압축 시험은 또한 흡수층(13)에서 높은 백분율의 SAM을 갖는 선택된 코드에 대해 수행하였으며, 그 결과는 표 7에 기록되어 있다.

표 7: 선택된 코드에 대한 수평 측면 압축 시험 결과

흡수층(13)에서 높은 SAM 백분율로 발포 형성된 표 7에 나타낸 바와 같이 선택된 코드는, 수평 측면 압축 시험 결과로부터 제어 코드에 대한 중요한 이점을 입증하였다. 표 7은, 선택된 코드들이 대조예 코드들보다 상당히 낮은 사이클 1 에너지를 제공하였다는 것뿐만 아니라, 선택된 코드들에 대한 사이클 10 복구 및 복원력은 제어 코드들에 비해 개선되어서, 흡수층(13) 내의 80% 초과 SAM을 갖는 선택된 코드들이 매우 가요성인 흡수성 물질(10, 110, 210)을 제공한다는 것을 의미하는 것을 나타낸다. 개인 위생 흡수 용품에 사용되는 흡수성 물질(10, 110, 210)의 향상된 가요성은 사용자에게 향상된 편안함을 제공할 수 있고, 또한 이러한 개인 위생 흡수 용품에 더 양호한 착용감을 제공함으로써 누출을 감소시키는 것을 도울 수 있다.

바람직하게는, 흡수성 물질(10, 110, 210)은 1000 g*cm 미만, 또는 보다 바람직하게는 950, 900, 850, 800, 750, 700, 650, 600, 550, 또는 심지어 500 g*cm 미만의 사이클 1 에너지를 포함할 수 있다. 흡수성 물질(10, 110, 210)은 92% 초과, 보다 바람직하게는 93%, 94%, 95%, 96%, 97%, 또는 98% 초과의 사이클 10 회복을 포함할 수도 있다.

또한, 이러한 흡수성 물질의 무결성을 결정하기 위해 흡수층(13)에서 높은 백분율의 SAM을 갖는 선택된 코드에 대해 시험을 수행하였다. 본 시험은 본원의 시험 방법 섹션에 기술된 바와 같이, 내부 응집 시험 및 쉐이크 시험에 따라 수행하였다.

흡수층(13)에서 높은 백분율의 SAM을 갖는 선택 코드에 대한 내부 응집 시험의 결과가 표 8에 기록되어 있다. 대조예 코드 2는 내부 응집 시험(NT로 표시됨)에서 시험되지 않았다.

표 8: 선택된 코드에 대한 내부 응집력 시험 결과

많은 양의 SAM을 갖는 선택된 코드는 놀랍게도 내부 응집력 시험에서 더 높은 건조 및 습윤 값을 제공하였다. 이러한 결과는, 그의 흡수층(13) 내에 상당한 양의 SAM을 갖는 흡수성 물질이 높은 응집력 값을 제공할 수 없는 것으로 여겨지는 사실로 인해, 특히 이러한 흡수층(13)을 흡입층(12) 및/또는 샘방지층(17)과 같은 흡수성 물질(10, 110, 210)의 다른 층에 부착하는 접착제 또는 내부 접착제가 없는 경우, 예상치 못한 결과였다. 흡수성 물질(10, 110, 210)의 바람직한 실시예들은 0.4 초과, 보다 바람직하게는 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 또는 1.3 초과의 내부 응집 시험 건조 값을 포함할 수 있다. 흡수성 물질(10)의 바람직한 실시예는 0.5 초과, 보다 바람직하게는 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 또는 1.0 초과의 내부 응집 시험 습식 값을 포함할 수 있다.

본원의 시험 방법 섹션에서 설명된 바와 같이, 쉐이크 테스트는 또한 흡수층(13) 내에 80% 초과 SAM을 갖는 흡수성 물질(10)의 선택된 코드에 대해 수행되었다. 쉐이크 테스트의 결과는 표 9에 기록되어 있다. 대조예 코드는 쉐이크 테스트 결과에서 테스트되지 않았다.

표 9: 선택된 코드에 대한 쉐이크 테스트 결과

표 9에 기록된 바와 같이, 흡수성 물질의 바람직한 코드는 쉐이크 테스트에서 적어도 2회의 파단 전 쉐이크의 평균 수를 가졌다. 흡수층(13)에 상당량의 SAM(예컨대, 80% 초과)을 포함하는 흡수층(13)을 갖는 흡수성 물질(10, 110, 210)이, 특히, 보다 통상적인 흡수성 물질이 형성될 때 이러한 흡수층(13)을 흡입층(12) 및/또는 샘방지층(17)과 같은 흡수성 물질(10, 110, 210)의 다른 층에 부착하는 접착제 또는 내부 접착제가 없는 경우, 쉽게 분해될 것으로 예상된다는 점에서, 쉐이크 테스트의 결과는 예상치 못한 것이었다. 흡수성 물질(10, 110, 210)의 바람직한 실시예는 적어도 2, 또는 보다 바람직하게는 적어도 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21 또는 22의 파괴를 위한 평균 쉐이크 수를 제공할 수 있다.

전술한 시험에서 기록된 바와 같이, 흡수성 물질(10, 110, 210)은, 흡수층(13)이 흡수층(13)에 80%를 초과하는 SAM을 갖는 발포체 형성 공정에서 제조될 수 있지만, 처리 및 취급을 위한 충분한 구조적 무결성뿐만 아니라 유익한 성능 특성을 여전히 제공할 수 있다는 것이 예기치 않게 발견되었다. 이론에 얽매이지 않으면서, 발포체 형성 공정으로 인해 흡입층(12)의 일부 섬유를 흡수층(13)의 SAM 및/또는 섬유와 혼합하는 것은 흡수층(13) 내의 높은 SAM 함량에도 불구하고 흡수성 물질(10, 110, 210)에 구조적 무결성을 제공할 수 있는 것으로 여겨진다. 전술한 바와 같이, 일부 바람직한 실시예에서, 흡수층(13)은, 흡수층(13), 따라서, 전체 흡수성 물질(10, 110, 210)에 대한 개선된 무결성을 제공하는 것을 또한 도울 수 있는 SAM에 더하여, 흡수층(13) 내에 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, (흡수층(13)의 섬유의 중량 기준) 흡수층(13)의 섬유의 적어도 15%, 또는 더 바람직하게는 적어도 20%가 흡수 섬유인 것이 바람직하다. 일부 실시예에서, (흡수층(13)의 섬유의 중량 기준) 흡수층(13)의 섬유의 중량 기준 적어도 15%, 또는 적어도 20%, 또는 적어도 25%, 또는 적어도 30%, 또는 적어도 35% 이상이 바인더 섬유인 것이 바람직하다. 흡수층(13)에 약간의 양의 바인더 섬유를 제공하는 것은 흡수성 물질(10, 110, 210)의 전체 구조에 무결성을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 흡수층(13)은 또한 예컨대 적어도 5%인 비흡수성의 합성 섬유를 포함할 수 있거나, 흡수층(13)의 섬유의 적어도 10% 이상이 (흡수층(13)의 섬유의 중량 기준) 합성 섬유일 수 있다. 일부 실시예에서, 흡수층(13) 내의 합성 섬유는 바람직하게 적어도 4.0mm 길이여서 흡수층(13)에 추가적인 무결성을 제공한다.

시험 방법

포화 용량 시험:

실험 코드의 포화 용량을 하기 프로토콜에 따라 측정하였다: 시편을 다음과 같은 치수로 제조하였다: 220 mm 길이 및 67 mm 폭. 시편을 시험 전에 스펀본드 부직포 백에 밀봉하여 시험 동안 SAM 팽윤으로 인한 물질 손실을 방지하였다. 포화 용량 시험은 본원에 기술된 바와 같은 테이블 탑 포화 용량 시험기를 사용하여 수행하였다. 먼저, 건조 샘플 질량을 측정한다. 그런 다음, 샘플을 식염수 용액(0.9 wt% NaCl)에서 20분 동안 포화시킨 다음 1분 동안 적가 건조시켰다. 다음으로, 샘플을 (뉴욕, 피터즈버그 소재, Taconic Plastics Inc.로부터 상업적으로 입수 가능한) 0.25 인치(6.4 mm) 개구를 갖는 테이블 탑 포화 용량 시험기의 메시 스크린 상에 배치하였고, 차례로 진공 박스 상에 배치하고, 라텍스 시트와 같은 가요성 고무 댐 재료로 덮는다. 5분 동안 3.5킬로파스칼(제곱인치당 0.5파운드)의 진공을 진공 박스 내에 흡인한다. 그런 다음, 샘플을 진공 박스로부터 꺼내어 칭량하여 샘플의 포화 중량 또는 습윤 중량을 결정한다. 진공 박스 상에서 초흡수성 물질 또는 섬유와 같은 물질이 유리섬유 스크린을 통해 흡인되는 경우, 더 작은 개구를 갖는 스크린이 사용되어야 한다. 대안적으로, 티백 물질(예컨대, 열 밀봉식 티백 물질(등급 542, Kimberly-Clark Corporation으로부터 상업적으로 입수 가능함))의 조각이 물질과 스크린 사이에 배치될 수 있고, 최종 값은 티백 물질에 의해 보유된 유체에 대해 조정되었다. 포화 용량은 습식 샘플의 총 중량에서 샘플 건조 중량을 뺀 것이다.

FIUP 테스트:

실험 코드의 제1, 제2 및 제3 흡입 시간을 다음의 프로토콜에 따라 그리고 도 5에 도시된 예시적인 장비에 의해 압력 하의 유체 흡입(FIUP) 시험에 대해 측정하였다. 시편(200)을 다음의 치수로 제조하였다: 길이가 215 mm이고 폭이 62 mm이며, 상업적으로 이용 가능한 Poise® Ultra Thin Moderate 4 드롭 일반 패드로부터 플랩을 갖는 상면시트와 후면 시트 사이에 위치시켰다. 상면시트는 Lanxi Xinghan Plastic Material Co.(Hengyao)에 의해 제공된 XHBY21520 / YSQS215 물질과 같은, 친수성 처리된 20gsm 폴리프로필렌 스펀본드 부직포 라이너 재료일 수 있다. 후면 시트는 24gsm 폴리에틸렌 필름일 수 있다. 흡입층이 없는 시편의 경우, 42gsm 폴리에틸렌/폴리프로필렌 이성분 TABCW(JingLan)의 185mm x 49mm 흡입층 재료의 새로운 조각을 코어 위에 배치하여 흡입층으로서 작용하고, (이형지 상의 접착제의 소용돌이로부터) 6gsm의 접착제가 흡입층의 상단 및 하단에 도포되었다. 샘플(200)의 측면은 양면 테이프로 밀봉된다. 샘플(200)을 적어도 4시간 동안 TAPPI 조건에 두었다.

FIUP 시험은 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 "블래더 박스(210)"를 사용한다. 블래더 박스(210)는 커버(201), 하우징(202), 팽창식 블래더(203), 및 제어 유닛(204)을 포함한다. 커버(201)는 투명한 물질, 예컨대 투명한 주조된 아크릴로 제조될 수 있다. 커버(201)는 하우징(202)에 힌지 결합될 수 있다. 하우징(202)은 알루미늄으로 구성될 수 있고, 크기는 62 cm x 40 cm x 15 cm일 수 있다. 하우징(202)은 또한 커버(201)를 하우징(202)에 고정하기 위해 도 5 및 도 6에 도시된 3개의 래치(205)와 같은 래치(205)를 포함할 수 있다. 커버(201)가 개방될 때, 시험 시편(200)은 블래더(203)의 상부에 놓인 얇은 플라스틱 필름(206)의 상부에 놓일 수 있다. 시험 시편은, 시편(200)이 흡입 포트(207) 아래 중심에 놓이도록 필름(206) 및 블래더(203) 상에 놓여야 한다. 블래더(203)는 하우징(202) 내에 끼워질 수 있고 압축 공기로 채워질 수 있는, Aero Tec Labs 블래더와 같은 팽창식 블래더일 수 있다.

흡입 포트(207)는 나사식 플러그(209)의 바닥부에 1" 직경의 개구를 갖는 나사식 플러그(209) 내로 나사식으로 끼워지고 시험 시편(200)에 대한 연통을 제공하는 나사식 깔때기(208)를 포함할 수 있다. 흡입 포트(207)는 또한 나사식 플러그(209)를 커버(201)로 밀봉하는 O-링(211)을 포함할 수 있다. 흡입 포트(207)는 또한, 나사식 깔때기(208)와 나사식 플러그(209) 사이를 밀봉하기 위한 둥근 편평 개스킷(미도시)을 포함할 수 있다. 흡입 포트(207)의 바닥은 커버(201)의 밑면과 동일 평면에 있어야 한다.

제어 유닛(204)은 1/16 DIN 퍼지 로직과 같은 프로세스 제어기일 수 있다; 예: Omega, 부품 번호 CN48001-F1-AL2:G1 또는 이와 동등한 것, 및 블래더(203)의 압력을 측정하는 압력 송신기와 통신하도록 구성될 수 있다. 예시적인 압력 송신기는 오메가 엔지니어링, 부품 번호 PX181-015GSV일 수 있다. 제어 유닛(204)은 또한 투명한 펌프 튜브(214)(예를 들어, Masterflex 투명 튜브 L/S 14, L/S 25, 또는 L/S 17)를 통해 8mL/s의 지정된 유속으로 시험 샘플에 유체를 전달하도록 설정된 펌프 헤드(P/N 77201-60) 및 유체 분배 펌프(예를 들어, Cole-Parmer 연동 펌프, P/N 07551-20)와 연통할 수 있다. 튜브 상의 단부 피팅은 0.125"의 출구 직경을 가질 수 있고, 예컨대, 콜-파머 리듀싱 커넥터, 나일론, 1/4" x 3/16", 품목 번호 30622-30이다.

시험 시편(200)이 흡입 포트(207) 아래에 중심을 맞춤으로써 블래더 박스 하우징(202) 내에 설정된다. 도 5에 도시된 바와 같이, 커버(201)의 바닥은 시험 시편(200)을 고정하는 것을 돕는데 사용되는 후크 테이프(213)의 2개의 스트립(예를 들어, 품목 번호 1055, 다리스 브랜드)을 포함할 수 있다. 샘플의 중심이 맞춰진 후, 커버(201)가 폐쇄되고 래치(205)가 래칭된다. 후크 테이프(213)는, 후크 테이프(213)가 시험 시편(200)의 비흡수성 재료에만 접촉하도록 커버(201)에 도포되어야 한다. 제어 유닛(204)에 대한 전력은 블래더(203) 압력을 0.25psi로 설정하기 위해 켜진다. 제어 유닛(204)이 블래더(203)가 0.25psi의 안정 압력에 도달했음을 식별하면, 압력 게이지(212)를 점검하여 블래더(203) 내의 압력이 0.25 +/- 0.01psi 내에 있는지 확인할 수 있다. 압력이 0.25psi의 0.01psi 이내가 아닌 경우, 시험을 중단하고, 압력 게이지(212)가 25psi의 0.01psi 이내로 판독될 때까지 설정 압력을 보상하도록 조정해야 한다.

FIUP 시험을 위해 사용된 배설액은 시험 전에 98.6 ± 1.8°F / 37 ± 1°C의 온도로 가열된 수조(216) 내에 놓이는 0.9 ± 0.005%(w/w) 수성 등장성 식염수(215)이다. 식염수 용액(215)의 온도는 시험 시편(200)에 배설하기 전에 온도계로 확인해야 한다. 제1 배설물은 25mL 배설물이고, 깔때기(208)의 바닥 각진 면에 유체를 조준함으로써 흡입 포트(207)을 통해 공급된다. 제1 배설물의 제1 흡입 시간은, 일단 펌프가 켜져서 유체를 흡입 포트(207)에 전달하면 시작되어서, 모든 유체 액적이 시험 시편(200)의 상단 층 내에 흡수될 때까지 계속된다. 제1 배설물이 완전히 흡수된 후 제2의 25mL 배설물이 15분 적용되고 제2 흡입 시간은 제1 배설 시간과 동일한 방식으로 측정된다. 제2 배설물이 완전히 흡수된 후 15분에 제3의 25mL 배설물이 적용되고, 제3 흡입 시간을 전술한 바와 동일한 방식으로 측정한다.

제3 흡입 시간을 기록한 후, 타이머를 시작하여 2분 경과시켜야 한다. 그런 다음, 제어 유닛(204)은 블래더 박스(210) 내의 블래더(203) 압력을 해제함으로써 시험을 중단하도록 교정된다.

배설 시험 동안 임의의 지점에서 블래더(203)를 덮는 플라스틱 시트(206) 상의 시험 시편(200)을 넘어 임의의 유체 유출이 있는 경우, 시험은 "실패"로서 표시되어야 하고 기록되지 않아야 한다.

시험은 N=5의 샘플 세트로 수행된다.

변형된 FIUP 테스트:

압력 하의 변형된 유체 흡입 시험("변형된 FIUP 시험"으로 지칭됨)은 전술한 FIUP 시험 및 도 5 및 도 6에 도시된 바와 동일하게 수행되며, 샘플(200) 제조에 대해서는 다음과 같은 예외가 있다.

예시적인 흡수성 물질은 길이가 215mm이고 폭이 62mm로 절단된다. 12gsm 폴리프로필렌 스펀본드 라이너의 상면시트를 4인치 x 10인치 면적으로 절단하고 Preval 분무기를 사용하여 나트륨 도데실 황화물(SDS) 1.0% 계면활성제 용액(SDS)을 손으로 분무한다. 용액 첨가는 샘플을 공기 건조시키기 전에 습윤될 때 중량 측정에 의해 측정되며, 계면활성제 첨가가 (라이너의 질량 기준) 0.27%이고, 표준 편차가 0.06%가 되도록 제공되어야 한다. 이러한 계면활성제의 부가 범위를 벗어나는 임의의 상면시트는 사용되지 않아야 한다. Poise® Ultra Thin Moderate 4 드롭 일반 패드로부터 플랩을 제거하고, 24gsm 폴리에틸렌 필름의 후면 시트를 또한 제조한다. 예시적인 흡수성 물질은 계면활성제로 처리된 상면시트와 24gsm PE 후면 시트 사이에 배치되고, 나선형 패턴 6gsm 시트 접착제가 흡수성 물질의 상단부 및 하단부에 도포되어 각각 상면시트와 후면 시트에 부착된다. 플랩은 양면 테이프 접착제로 스펀본드 상면시트에 적용된다. 흡입층이 없는 시편의 경우, 42gsm 폴리에틸렌/폴리프로필렌 이성분 TABCW(JingLan)의 185mm x 49mm의 새로운 흡입층 재료 조각을 흡수성 물질 코어 위에 배치하여 흡입층으로서 기능하고, (이형지 상의 접착제의 소용돌이로부터) 6gsm의 접착제가 흡입층의 상단 및 하단에 적용되었다. 샘플(200)의 측면은 양면 테이프로 밀봉된다. 샘플(200)을 적어도 4시간 동안 TAPPI 조건에 두었다.

재습윤 테스트:

실험 코드에 대한 재습윤은 전술한 FIUP 시험으로부터 동일한 시편을 사용하여 측정하였으며, 전술한 바와 같이 변형된 FIUP 시험 후에 수행될 수도 있다. 재습윤 시험은 FIUP 시험(또는 변형된 FIUP 시험)이 완료된 후 계속되는 시험이다. 구체적으로, FIUP 시험의 제3 배설이 완료된 후 2분에, 샘플을 블래더 박스(210)로부터 제거하여 평평한 표면 상에 놓고, 배설물 면은 위로 향한다. FIUP 시험 후 외부 하중 하에 시편(200)의 배설점으로부터 유리 식염수를 흡수하기 위해 2 장의 적층된 블롯팅 종이(예를 들어, 300 g/m2(100 lb./ream) - 베리굿 등급 88 x 300 ± 13 mm(3.5 x 12 ± 0.5 인치))를 사용하여 시험을 완료한다. 2 장의 블롯팅 종이를 미리 칭량하고, 각각 3.5" x 12"의 치수를 가지며, FIUP 시험 기판을 제거하고 249 g의 원통형 중량을 첨가하고, 2분 동안 0.7 psi의 압력을 생성하기 위해 배설 지점에서 블롯팅 종이의 상부에 1 인치 직경을 가짐으로써 시편의 배설 지점의 중심을 덮도록 배치될 것이다. 그런 다음, 습윤된 블롯터 종이의 질량을 측정하고, 재습윤을 다음과 같이 계산한다: 재습윤 = 총 습식 질량 - 건식 질량. 시험으로부터 측정된 습윤 중량의 양이 더 높을수록, 시편이 갖는 재습윤 값이 더 높다.

두께 측정:

실험 코드의 건조 두께 및 습식 두께 측정치 둘 다를 전술한 FIUP 시험의 일부로서 측정하거나, 전술한 변형된 FIUP 시험을 수행한 후에 측정할 수 있다. 두께 측정은 0.05psi를 제공하는 투명한 주조 아크릴 풋을 갖는 표준 벌크 시험기를 사용한다. 건조 두께는 샘플을 건조할 때 중심점에서 건조 벌크를 측정하고, 플랩, 외부 커버, 및 라이너를 포함하는 Poise® Ultrathin 섀시에 배치된 바와 같이 완전한 제품 형태로 샘플의 두께를 측정한다(플랩이 플래튼 영역 외부에 있으므로, 외부 커버와 라이너만 두께 측정의 일부를 형성한다). 습식 두께는 중심점에서 벌크를 측정함으로써 재습윤 시험이 완료된 후에 측정된다.

황산 회분 시험 방법:

황산 회분 시험 방법은 흡수성 물질(10), 또는 흡수성 물질(10)의 흡수층(13)과 같은 특정 층 내의 SAM의 백분율을 계산하는 데 사용된다. 시험 방법은, 폴리아크릴레이트 또는 카르복시메틸 셀룰로오스 SAM과 같은 카르복실 염 중합체 중의 나트륨 또는 다른 양이온을 상응하는 황산염으로 변환시킨다. 황산염은 중량 측정에 의해 결정되고, 순수 중합체의 샘플로부터 결정된 표준 인자를 적용하여 카르복실 염 중합체의 중량까지 계산된다. 샘플을 낮은 화염 또는 머플 퍼니스에서 탄화시켜, 대부분의 휘발성 물질을 제거하고, 냉각하고, 1:1 황산:수용액으로 습윤시키고, 과량의 산을 휘발시키고, 일반 회분 결정에서와 같이 애싱을 완료한다.

상기 방법은 광범위한 샘플 크기에 적용될 수 있지만, 본원에서의 목적을 위해, 흡수성 물질(10)의 흡수층(13) 내의 SAM의 백분율을 결정하기 위해 사용되었다. 임의의 다른 무기 화합물 또는 양이온의 존재는 양성 방해를 제공할 것이다. 정확도는 방해가 교정될 수 있는 정도 및 표준 인자가 얼마나 정확하게 알려져 있는지에 의해 좌우된다.

순수 SAM 샘플(Evonik 5660)에 기초한 이 시험에 대해 표준 인자를 계산하였고, 표준 인자(F) = 중합체 그램/황산 회분 그램의 식으로부터 1.98의 표준 인자를 생성하였다.

각 코드의 3개의 샘플을 SAM의 백분율에 대해 시험한 다음 평균한다. 각각의 샘플은 215 mm x 62 mm의 크기로 절단되어야 한다. 샘플은 1 내지 10 g의 범위 내에 있어야 하며, 4 내지 7 g 범위일 가능성이 가장 높다. 각각의 샘플은, 대부분의 탄소질 물질이 연소될 때까지 600 °C의 머플 퍼니스에서 가열된, 가열 및 무게 측정된 도가니에 샘플을 넣어 SAM 백분율에 대해 계산된다. 이 단계 및 다음 점화 단계는 연기 및 증기를 제거하기 위해 배기 후드에서 완료된다. 다음으로, 샘플을 냉각시키고 1:1 황산:물 용액(부피 기준)을 첨가하였다. 1:1 황산 용액을 제조할 때, 황산을 물에 매우 서서히 첨가하고 서서히 혼합한다. 용액의 혼합에서 생성된 열로 인해, 내열 용기를 혼합 용기에 사용해야 한다. 적절한 PPE를 착용해야 하며, 싱크 또는 다른 2차 격납 용기에서 혼합해야 한다.

황산 용액을 시료에 첨가한 후, 용액을 훈증시킨다. 용액은 튀는 것을 막기 위해 낮은 화염 또는 핫 플레이트 상에서 임의의 과량의 산을 서서히 증발시킬 수 있다. 그런 다음, 샘플을 800°C의 머플에 60분 동안 배치함으로써 또는 회분에 탄소가 없을 때까지 샘플에 대한 추가 점화를 수행한다.

그런 다음, 도가니를 데시케이터에서 냉각하고 칭량한다. SAM 추정치는 식 % SAM = (A x F)/C를 통해 황산 회분으로부터 계산하였으며; 여기서 (A)는 샘플로부터 황산 회분의 중량이고, (F)는 표준 인자(본원에서 수행된 시험에 대해 1.98임)와 동일하고, C는 분석되는 샘플의 중량이다.

수평 측면 압축 시험:

수평 측면 압축 시험은 흡수성 물질(10)을 수평으로 압축한다. 테스트 프로토콜은 10 사이클의 건식 테스트를 갖는다. 흡수성 물질(10)은 조사 목적에 따라 플랩을 사용하거나 사용하지 않고 시험될 수 있다. 본 설명에 사용된 테스트 출력은 사이클 1 에너지(g*cm) 및 사이클 10 회복(%)을 포함한다.

임의의 플랩 없이, 전술한 FIUP 시험에 기술된 바와 같은 직사각형 제품에 필름 배킹 층 및 라이너 상면시트를 포함하는 Poise® Ultrathin 섀시 내에 흡수성 물질(10) 샘플을 배치함으로써 샘플 물질을 제품 형태로 배치한다.

수평 측면 압축 시험을 수행하기 위해, Bluehill 프로그램이 있는 Instron 3343 시스템 또는 TestWorks 4.0이 있는 MTS Insight 1EL 시스템과 같은 데이터를 수집할 수 있는 데이터 획득 유닛 및 데이터 획득 프로그램을 갖는 일정한 연신율(CRE) 유형의 인장 시험기가 사용된다.

시험은 제조사의 매뉴얼에 따라 인장 시험기를 예열함으로써 수행된다. 다음에, 적절한 하중 셀이 인장 시험기에 있는지 확인하고, 피크 부하 값의 대부분이 하중 셀의 전체 스케일 값의 5 내지 95% 사이에 들도록 테스트되는 샘플의 피크 힘 값에 따라 50 뉴턴 또는 100 뉴턴 최대치 중 어느 하나로 선택되어야 한다. 본원에서 시험된 샘플의 목적을 위해, 100 뉴턴 하중 셀을 사용하였다. 이 테스트에서, 흡수성 물질(10)의 양 에지는, 샘플의 중심이 그립의 중심과 정렬되고 샘플이 그립들 사이에 중심이 맞춰진 상태로, 인장 시험기의 상단 및 하단 그립들 사이에 클램핑된다. 컴퓨터를 켠 다음 소프트웨어 메뉴 선택을 따른다. 인장 시험기의 하중 셀을 보정하기 위한 제조업체의 지침을 따른다. 시험 조건이 표 10에 기록된 바와 같은지 확인한다.

표 10: 인장 시험기 시험 조건

랜야드 스레드가 휠 가이드(250) 내에 있고 남아 있는지 확인하고, 하나는 테스터의 전면에 있고 2개의 휠 가이드는 테스터 후면에 있다(도 7a 참조). 도 7a에 도시된 대로, 마스킹 테이프(251)의 조각은, 크로스헤드가 시작 위치로 복귀할 때 랜야드(252)가 휠 밖으로 이동하는 것을 방지하기 위해, 랜야드를 건드리지 않고 테스터의 후방 휠(250) 중 하나에 가깝게 배치될 수 있다. 도 7b에 도시된 대로, 2개의 행잉 웨이트(253)가 테스트 유닛의 가장 뒤쪽에 있는 휠 가이드에 부착된다. 웨이트(253)가 프레임에 닿지 않도록 웨이트(253)를 뒤집어 배향하여 후크 길이를 단축시킨다.

랜야드가 하중 셀 아래의 후크에 부착된 상태에서, 랜야드에 의해 가해진 합성력이 0.5 그램 미만이 되도록 크로스헤드를 조절한다. 중간-가랑이 영역에서 시편의 초기 폭을 측정한 다음 기록한다. 그런 다음, 크로스헤드 채널을 0으로 설정하고 테스트 실행을 시작한다. 10 사이클의 종료 시, 중간-가랑이 영역에서 시편의 최종 폭을 측정하고 기록한다. 사이클 1 에너지(g*cm)를 제공하는 데이터 보고서가 생성된다. 사이클 10 회복 %는 사이클 10에서 최종 폭을 초기 폭으로 나누고 100을 곱하여 측정된다.

내부 응집 시험:

내부 응집 시험은 흡수성 물질(10)의 층들 간의 접합 강도를 측정하는 데 사용되고, 본원의 목적을 위해, 건식 및 습식 흡수성 물질(10) 상에서 수행되고, 킬로그램 단위로 측정된다. 레거시 응집 시험기와 같은 응집 시험기가 시험을 수행하는 데 사용될 수 있다. 우선, 조절기 조절 노브를 시계 방향으로 돌려 압력을 증가시켜 반시계 방향으로 돌려 압력을 감소시킴으로써 압력 조절기를 413.69 ± 6.89 kPa[(4.2 ± 0.07 kg/cm2)60 ± 1 파운드 힘/평방 인치(psi)]로 조절한다.

터치스크린 OCS 제어기: 제어 콘솔이 켜진 후, 콘솔은 자체 테스트를 거치며, 메인 메뉴 화면으로 끝난다. 테스트를 눌러 응집력 테스트 화면으로 이동한다. 응집력 테스트 화면에서 숫자 기호 - # -를 누르면 숫자 키패드가 나타난다. 숫자 패드에서 적절한 숫자를 눌러 첫 번째 압축 시간을 3.00초로 설정한 다음, 오른쪽 하단 모서리에 있는 Enter를 누른다. 응집력 테스트 화면에서 시작 버튼을 누른다. 테스트 시간은 건조 응집력 시험을 10.00초로 설정하고 습식 응집력 시험을 75.00초로 설정하여 수행될 제2 압축 시간 동안 적절한 제2 카운트를 표시하도록 한다. 그런 다음, 힘 게이지를 켠다. 테스터가 kg으로 구성되었는지 확인하고, 피크에서 인장이 표시될 때까지 피크 버튼을 누른다.

건조 응집력 테스트의 경우, 길이가 약 114.3 mm(4.5 인치)인 50.8 mm(2 인치) 폭의 테이프 조각을 절단한다. 좌측 및 우측 모두에서 대략 6 mm(0.25 인치)의 중첩부를 갖는 하부 시편 플랫폼에 테이프를 적용한다. 약 31 mm(1.25 인치) 길이의 25.4 mm(1 인치) 폭 양면 테이프 조각을 절단하고, 대략 3 mm(0.125 인치)의 중첩부를 블록의 2개의 측면 상에 갖는 양면 테이프를 접촉 블록에 적용한다. 참고사항: 시험 전에 테이프가 붙은 표면이 다른 표면, 손가락 또는 물질과 접촉하지 않도록 한다. 해당되는 경우, 시편으로부터 해당되는 경우 박리 스트립을 제거하고, 시편에 압력을 가하지 않으면서, 테이핑된 하부 시편 플랫폼 상에서 몸체가 위로 향하도록 한 상태에서 시편을 중앙에 위치시킨다. 상부 압력 플레이트의 슬롯 부분이 기기의 뒤쪽에 위치하고 플레이트가 제자리에 고정될 때까지 상부 압력 플레이트를 회전시킨다. 하부 시편 플랫폼이 하강한 후, 상부 압력 플레이트의 슬롯 부분이 기기 전면에 위치하여 제자리에 고정될 때까지 상부 압력 플레이트를 회전시킨다. 접촉 블록을 힘 게이지의 후크에 매달아 테이프가 붙은 표면이 상부 압력 플레이트와 접촉하지 않게 하고 접촉 블록이 자유롭게 매달리도록 한다. 접촉 블록이 자유롭게 매달린 상태에서 힘 게이지를 영에 맞춘다. 레거시 제어기의 테스트 버튼 또는 OCS 상부 압반 회전 메뉴의 시작 2차 압축을 누른다. 참고사항: 10초의 테스트 시간 동안 장비를 0으로 설정하지 않는다. 2차 압축 및 유지 프로세스에 대해 OCS 제어기 2차 압축 화면이 나타난다. 완료되면 응집력 테스트 화면이 다시 나타난다. 결합 강도 값을 0.01kg 가까이까지 기록한다.

습식 응집력 시험의 경우, 건식 응집력 시험에 대한 동일한 방법이 뒤따르지만, 흡수성 물질 시편은 습윤시킬 필요가 있다. 건식 응집력 시험을 위해 전술한 테스터에 시편을 적용하기 위한 동일한 방법을 따르지만, 추가로 대략 31 mm(1.25 인치) 길이의 25.4 mm(1 인치) 폭의 "다목적" 테이프 조각을 절단한다. 접착면이 바깥쪽을 향하도록 하여 "다목적" 테이프를 접촉 블록에 부착하여 위에서 언급한 모든 양면 테이프를 덮는다. 테이핑된 하부 시편 플랫폼에서 몸체가 위로 향한 상태에서 시편을 중심에 둔다. 상부 압력 플레이트의 슬롯 부분이 기기의 뒤쪽에 위치할 때까지 상부 압력 플레이트를 회전시킨다. 상부 압력 플레이트를 제자리에 고정한다. 그런 다음 시작 버튼을 누른다. 참고사항: 75초의 테스트 시간 동안 장비를 0으로 설정하지 않는다. 처음 10초 직후, 블록의 단부의 대략 중심에서 접촉 블록의 좌측 또는 우측에 분배기의 노즐 팁을 위치시킴으로써 1.5 mL의 증류수 또는 탈이온수를 분배한다. 노즐 팁을 즉시 다시 위치시키고 반대쪽의 접촉 블록 끝의 대략 중심에서 1.5 mL의 물을 분배한다. 증류수 또는 탈이온수 3.0mL를 5초 이내에 분배한다. 증류수 또는 탈이온수가 하부 시편 플랫폼을 넘치지 않게 하면서, 물이 나머지 60초의 시험 시간 동안 시편에 침지되게 한다. 75초의 테스트 시간이 경과하면, 하부 시편 플랫폼이 하강한다. 시편이 하부 시편 플랫폼 또는 접촉 블록의 테이프로부터 방출되는 경우, 결과를 폐기하고 새로운 시편으로 다시 테스트한다. 재검사 결과 동일한 시료가 방출되는 경우, 시료 방출이 발생했음을 기록한다. 하부 시편 플랫폼 및 접촉 블록에 대한 새로운 테이프 공급부의 적용은 시편 방출이 재발하는 것을 방지할 수 있다. 결합 강도 값을 0.01 kg 가까이까지 기록한다.

쉐이크 테스트:

쉐이크 테스트는 전체 패드 무결성(즉, 흡수층(13)이 배설 및 이동 시 제 위치에 머무는 능력)을 검출하는 데 도움을 줄 수 있다. 쉐이크 테스트는 패드 무결성 접착제(종종 PIA로 지칭됨)의 내구성을 이해하여 사용 중에 패드 구조를 제자리에 유지하기 위해 접착제 공급업체가 제공하는 테스트 방법에 기초한다.

도 8에 도시된 바와 같이, 쉐이크 테스트 모듈(260)은 흡수성 물질(10)을 유지하기 위한 클립(262) 및 프레임(264)을 포함한다. 클립(262)은 흡수성 물질(10)을 흡수성 물질(10)의 상단으로부터 유지한다. 흡수성 물질(10)의 흡수층(13)의 구조를 충분히 볼 수 있도록 흡수성 물질(10) 뒤에 라이트 박스(266)가 위치되어 흡수성 물질(10)을 비추게 한다. 250g 중량 클립(268)을 사용하여 시험 중인 흡수성 물질(10) 샘플에 부착한다. 패드 무결성 쉐이커 모듈(270)은 압축 공기(272)의 공급원에 공압식으로 연결된다. 모듈(270)은 압축 공기 272의 공급원에 연결되는 2개의 출력 호스(미도시함)를 가지며, 이는 대략 20 인치/초의 속도로 1 인치의 거리만큼 모듈(270)을 낮추고, 낮은 위치에서 급정지하도록 작용할 수 있다. 그런 다음, 압축 공기는 대략 3인치/초로 모듈(270)을 상승시키고 상승된 위치에서 급정지시킨다. 그 결과, 모듈(270)은 클립(262) 및 클립(262)에 연결된 흡수성 물질(10)을 하강 및 상승시켜서 흡수성 물질(10) 샘플의 무결성을 시험하기 위한 복동 피스톤으로서 작용한다. 모듈(270)은, 하강 동작을 시작하는 것부터 상승 동작을 시작하는 것까지 대략 1초의 지연 시간, 및 상승 동작을 시작하는 것부터 하강 동작을 시작하는 것 사이의 1초의 지연 시간을 갖도록 구성된다. 모듈(270)의 상승은 모듈(270)의 하강에 비해 더 느리기 때문에, 모듈(270)은 더 짧은 시간 동안 상승된 위치에 유지된다.

215 mm x 62 mm의 샘플 크기로 절단하여 각 코드의 3개의 샘플을 제조한다. 1갤런의 미가열 0.9% 청색 식염수가 제조된다. 100mL의 식염수를 담을 수 있는 3개의 비이커를 준비한다. 흡수성 물질(10)을 걸기 전에, 흡수성 물질의 중심으로부터 1.8 cm의 목표 위치가 흡수성 물질(10) 상에 표시되어 있다. 양면 테이프를 사용하여, 흡입층(12) 면이 위로 향하도록 흡수성 물질(10) 시편을 벤치 탑에 부착한다. 6" 높이 x 2" 직경의 렉산 튜브(약 1/8" 두께의 벽, 내경 1.75")를 목표 위치 표시 위에 중심을 두고, 플라스틱 깔때기를 렉산 튜브에 삽입한다. 깔때기에 담긴 20 mL의 1차 로딩물을 튜브에 붓는다. 깔때기 분출구는 식염수가 흡수성 물질(10)의 표면과 접촉하기 전에 튜브의 측면 아래로 흐르도록 튜브의 벽을 향해 기울어져야 한다. 다음 로딩 시까지 제품에서 튜브와 깔때기를 제거한다. 타이머를 5분 동안 시작하고 기다린다. 처음 5분을 기다렸다가, 목표 위치 위에 깔때기를 두고 튜브를 중앙에 위치시키고 20 mL의 제2 로딩물을 튜브 내의 깔때기에 붓는다. 다음 로딩 시까지 제품에서 튜브와 깔때기를 제거한다. 두 번째 5분 타이머를 시작하고 기다린다. 두 번째 5분을 기다렸다가, 목표 위치 표시 위로 깔때기를 두고 튜브를중앙에 위치시키고, 20 mL의 세 번째(최종) 로딩물을 튜브 안의 깔때기에 붓는다. 튜브와 깔때기를 제거한다. 3번째 5분 타이머를 시작하고 기다린다.

제3 및 최종 5분 대기 후, 벤치 상단으로부터흡수성 물질(10)을 제거하고, 흡수성 재료(10)의 상단 측면(예를 들어, 존재하는 경우, 흡입층(12))이 사용자를 향한 상태에서 패드 무결성 쉐이커 모듈(270)의 상단 중앙에 연결된 클립(262)에 흡수성 물질의 전방 에지를 부착한다. 250g 중량의 클립(268)을 흡수성 물질(10)의 하단 에지에 부착한다.

제어기의 시작 버튼을 눌러 흡수성 물질(10) 샘플의 하강을 시작하고 각 쉐이크를 최대 25까지 계수한다. 샘플이 내려갈 때 단일 "쉐이크"가 계수된다. 흡수성 물질(10)이 파단될 때까지 시험을 계속한다. 흡수성 물질(10) 샘플이 완전히 파괴되게 한 쉐이크의 수를 기록한다. "완전 파괴"가 발생하면, 재설정 버튼을 눌러 쉐이커를 정지시키고 쉐이크 수를 기록한다. 셰이크의 평균 수는 코드 당 3개의 샘플에 대한 이 시험을 완료한 후에 계산된다.

실시예:

실시예 1: 흡수 기재로서, 제1 복수의 섬유를 포함하는 흡입층; 및 초흡수성 물질을 포함하는 흡수층으로, 상기 초흡수성 물질은 상기 흡수층의 총 중량 기준 상기 흡수층의 80% 초과를 포함하고, 상기 초흡수성 물질은 입자, 섬유, 또는 이들의 조합으로 구성되는, 상기 흡수층을 포함하고; 상기 흡입층과 상기 흡수층은 상기 흡입층과 상기 흡수층 사이에 계면을 포함하는 일체형 물질을 제공하며, 상기 계면은 상기 흡수층의 적어도 일부와 혼합된 상기 흡입층의 제1 복수의 섬유 중 적어도 일부를 포함하는, 흡수 기재.

실시예 2: 실시예 1에 있어서, 상기 흡수층은 제2 복수의 섬유를 더 포함하고, 여기서 상기 계면은 상기 흡입층의 제1 복수의 섬유 중 적어도 일부가 상기 흡수층의 제2 복수의 섬유 중 적어도 일부와 혼합되는 것을 포함하는, 흡수 기재.

실시예 3: 실시예 2에 있어서, 상기 제2 복수의 섬유는 약 1.0mm 초과의 섬유 길이를 갖는 섬유를 포함하는, 흡수 기재.

실시예 4: 실시예 2 또는 3에 있어서, 상기 제2 복수의 섬유는 NBSK 섬유를 포함하는, 흡수 기재.

실시예 5: 실시예 2 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 흡수층의 제2 복수의 섬유는 흡수성 섬유 및 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.

실시예 6: 실시예 5에 있어서, 상기 흡수층의 제2 복수의 섬유는 적어도 20중량%의 흡수성 섬유 및 적어도 20중량%의 바인더 섬유를 (상기 제2 복수의 섬유의 총 중량 기준) 포함하는, 흡수 기재.

실시예 7: 실시예 2 내지 6 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 복수의 섬유는 적어도 4.0mm의 길이를 포함하는 합성 섬유를 포함하는, 흡수 기재.

실시예 8: 선행하는 실시예 중 어느 하나에 있어서, 상기 흡입층의 제1 복수의 섬유는 합성 섬유 및 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.

실시예 9: 실시예 8에 있어서, 상기 흡입층의 제1 복수의 섬유는 (흡입층의 총 중량 기준) 적어도 50%의 합성 섬유 및 적어도 20%의 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.

실시예 10: 선행하는 실시예들 중 어느 하나에 있어서, 상기 흡수 기재는 0.4 초과의 내부 응집력 시험 건조 값을 포함하는, 흡수 기재.

실시예 11: 개인 위생 흡수 용품으로서, 선행하는 실시예 중 어느 하나의 흡수 기재를 포함하는, 개인 위생 흡수 용품.

실시예 12: 흡수 기재로서, 제1 복수의 섬유를 포함하는 흡입층; 제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 흡수층을 포함하되, 상기 흡수층의 제1 표면은 상기 흡입층에 인접하게 배치되고, 상기 흡수층은: (흡수층의 총 중량 기준) 흡수층의 80%를 초과하는 중량을 제공하는 초흡수성 물질로서, 상기 초흡수성 물질은 입자, 섬유, 또는 이들의 조합으로 구성되는, 초흡수성 물질; 및 (흡수층의 총 중량 기준) 흡수층의 20% 미만의 중량을 제공하는 제2 복수의 섬유를 포함하고; 상기 흡수층은 실질적으로 접착제가 없고; 그리고 제3 복수의 섬유를 포함하는 샘방지층을 포함하되, 상기 흡수층은 상기 흡입층과 상기 샘방지층 사이에 배치되어서 상기 흡입층이 상기 흡수층의 제1 표면에 인접하게 배치되고, 상기 샘방지층은 상기 흡수층의 제2 표면에 인접하게 배치되고, 상기 샘방지층은 상기 흡수층의 제1 표면 위로 연장되지 않는, 흡수 기재.

실시예 13: 실시예 12에 있어서, 상기 흡수층의 제2 복수의 섬유는 적어도 20중량%의 흡수성 섬유 및 적어도 20중량%의 바인더 섬유를 (상기 제2 복수의 섬유의 총 중량 기준) 포함하는, 흡수 기재.

실시예 14: 실시예 12 또는 13에 있어서, 상기 흡입층의 제1 복수의 섬유는 (흡입 층의 총 중량 기준) 적어도 50%의 합성 섬유 및 적어도 20%의 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.

실시예 15: 실시예 12 내지 14 중 어느 하나의 흡수 기재를 포함하는, 개인 위생 흡수 용품.

실시예 16: 흡수층을 포함하는 흡수성 웹을 발포-형성하기 위한 방법으로, 상기 방법은 제1 발포체 공급부를 제공하는 단계; 초흡수성 물질의 공급부를 제공하는 단계로서, 상기 초흡수성 물질은 입자, 섬유, 또는 이들의 조합으로 구성되는, 단계; 상기 초흡수성 물질을 상기 제1 발포체 공급부에 분배하는 단계; 헤드박스를 통해 형성 표면으로 상기 초흡수성 물질을 포함하는 상기 제1 발포체 공급부를 전달해서 생성된 슬러리를 제공하는 단계; 및 상기 생성된 슬러리를 건조시켜 상기 흡수층을 포함하는 흡수성 웹을 제공하는 단계를 포함하되, 상기 흡수층은 상기 흡수층의 중량 기준 80% 초과의 초흡수성 물질인, 방법.

실시예 17: 실시예 16에 있어서, 상기 제1 발포체 공급부는 제1 복수의 섬유를 포함하되, 상기 흡수층은 상기 제1 복수의 섬유 중 적어도 일부를 포함하는, 방법.

실시예 18: 실시예 17에 있어서, 상기 흡수층 내의 제1 복수의 섬유는 적어도 20중량%의 흡수성 섬유 및 적어도 20중량%의 바인더 섬유를 (상기 제1 복수의 섬유의 총 중량 기준) 포함하는, 방법.

실시예 19: 실시예 17 또는 18에 있어서, 상기 흡수층 내의 제1 복수의 섬유는 (상기 제1 복수의 섬유의 총 중량 기준) 적어도 5중량%의 합성 섬유를 포함하되, 상기 합성 섬유는 적어도 4.0mm의 길이를 포함하는, 방법.

실시예 20: 실시예 16 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 방법은: 제2 복수의 섬유를 포함하는 제2 발포체 공급부를 제공하는 단계; 상기 제2 복수의 섬유를 포함하는 상기 제2 발포체 공급부를 상기 헤드박스를 통해 상기 형성 표면으로 전달해서 상기 생성된 슬러리를 제공하는 단계를 더 포함하고; 상기 흡수성 웹은 흡입층을 더 포함하되, 상기 흡입층은 상기 제2 복수의 섬유를 포함하는, 방법.

실시예 21: 실시예 20에 있어서, 상기 흡입층은 (흡입층의 총 중량 기준) 적어도 50%의 합성 섬유 및 적어도 20%의 바인더 섬유를 포함하는, 방법.

실시예 22: 실시예 20 또는 21에 있어서, 상기 방법은: 제3 복수의 섬유를 포함하는 제3 발포체 공급부를 제공하는 단계; 상기 제3 복수의 섬유를 포함하는 상기 제3 발포체 공급부를 상기 헤드박스를 통해 상기 형성 표면으로 전달해서 상기 생성된 슬러리를 제공하는 단계를 더 포함하고; 상기 흡수성 웹은 샘방지층을 더 포함하고, 상기 샘방지층은 상기 제3 복수의 섬유를 포함하고, 상기 흡수성 웹은 상기 흡수층이 상기 흡입층과 상기 샘방지층 사이에 배치되도록 구성되는, 방법.

상세한 설명에서 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서, 본 명세서에서 참고로 원용되며; 임의의 문헌 인용이 본 발명에 대한 종래 기술이라는 점을 인정하는 것으로 해석해서는 안 된다. 본 명세서 내의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 원용된 문헌에서의 용어의 임의의 의미 또는 정의와 모순되는 정도까지 본 명세서 내의 용어에 할당된 의미 또는 정의가 적용될 것이다.

특정 실시예들을 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고서 다양한 다른 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 모든 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (22)

1. 흡수 기재로서,
   제1 복수의 섬유를 포함하는 흡입층; 및
   초흡수성 물질을 포함하는 흡수층으로, 상기 초흡수성 물질은 상기 흡수층의 총 중량 기준 상기 흡수층의 80% 초과를 포함하고, 상기 초흡수성 물질은 입자, 섬유, 또는 이들의 조합으로 구성되는, 상기 흡수층을 포함하고;
   상기 흡입층과 상기 흡수층은 상기 흡입층과 상기 흡수층 사이에 계면을 포함하는 일체형 물질을 제공하며, 상기 계면은 상기 흡수층의 적어도 일부와 혼합된 상기 흡입층의 제1 복수의 섬유 중 적어도 일부를 포함하는, 흡수 기재.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡수층은 제2 복수의 섬유를 더 포함하고, 상기 계면은 상기 흡입층의 상기 제1 복수의 섬유 중 적어도 일부가 상기 흡수층의 상기 제2 복수의 섬유 중 적어도 일부와 혼합되는 것을 포함하는, 흡수 기재.
3. 제2항에 있어서, 상기 제2 복수의 섬유는 약 1.0mm 초과의 섬유 길이를 갖는 섬유를 포함하는, 흡수 기재.
4. 제3항에 있어서, 상기 제2 복수의 섬유는 NBSK 섬유를 포함하는, 흡수 기재.
5. 제2항에 있어서, 상기 흡수층의 제2 복수의 섬유는 흡수성 섬유 및 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.
6. 제5항에 있어서, 상기 흡수층의 제2 복수의 섬유는 (상기 제2 복수의 섬유의 총 중량 기준) 적어도 20중량%의 흡수성 섬유 및 적어도 20중량%의 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.
7. 제2항에 있어서, 상기 제2 복수의 섬유는 적어도 4.0mm의 길이를 포함하는 합성 섬유를 포함하는, 흡수 기재.
8. 제1항에 있어서, 상기 흡입층의 제1 복수의 섬유는 합성 섬유 및 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.
9. 제8항에 있어서, 상기 흡입층의 제1 복수의 섬유는 (상기 흡입층의 총 중량 기준) 적어도 50%의 합성 섬유 및 적어도 20%의 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.
10. 제1항에 있어서, 상기 흡수 기재는 0.4 초과의 내부 응집력 시험 건식 값을 포함하는, 흡수 기재.
11. 제1항의 흡수 기재를 포함하는, 개인 위생 흡수 용품.
12. 흡수 기재로서,
    제1 복수의 섬유를 포함하는 흡입층;
    제1 표면 및 제2 표면을 포함하는 흡수층으로서, 상기 흡수층의 제1 표면은 상기 흡입층에 인접하게 배치되고, 상기 흡수층은:
    (흡수층의 총 중량 기준) 흡수층의 80%를 초과하는 중량을 제공하는 초흡수성 물질로서, 상기 초흡수성 물질은 입자, 섬유, 또는 이들의 조합으로 구성되는, 초흡수성 물질; 및
    (흡수층의 총 중량 기준) 흡수층의 20% 미만의 중량을 제공하는 제2 복수의 섬유를 포함하고;
    상기 흡수층은 실질적으로 접착제가 없는, 상기 흡수층; 및
    제3 복수의 섬유를 포함하는 샘방지층을 포함하되, 상기 흡수층은 상기 흡입층과 상기 샘방지층 사이에 배치되어서 상기 흡입층이 상기 흡수층의 제1 표면에 인접하게 배치되고, 상기 샘방지층은 상기 흡수층의 제2 표면에 인접하게 배치되고, 상기 샘방지층은 상기 흡수층의 제1 표면 위로 연장되지 않는, 흡수 기재.
13. 제12항에 있어서, 상기 흡수층의 제2 복수의 섬유는 (상기 제2 복수의 섬유의 총 중량 기준) 적어도 20중량%의 흡수성 섬유 및 적어도 20중량%의 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.
14. 제12항에 있어서, 상기 흡입층의 상기 제1 복수의 섬유는 (상기 흡입층의 총 중량 기준) 적어도 50%의 합성 섬유 및 적어도 20%의 바인더 섬유를 포함하는, 흡수 기재.
15. 제12항의 흡수 기재를 포함하는, 개인 위생 흡수 용품.
16. 흡수층을 포함하는 흡수성 웹을 발포-형성하기 위한 방법으로, 상기 방법은
    제1 발포체 공급부를 제공하는 단계;
    초흡수성 물질의 공급부를 제공하는 단계로서, 상기 초흡수성 물질은 입자, 섬유, 또는 이들의 조합으로 구성되는, 단계;
    상기 초흡수성 물질을 상기 제1 발포체 공급부에 분배하는 단계;
    상기 초흡수성 물질을 포함하는 상기 제1 발포체 공급부를 헤드박스를 통해 형성 표면으로 전달해서 생성된 슬러리를 제공하는 단계; 및
    상기 생성된 슬러리를 건조시켜 상기 흡수층을 포함하는 흡수성 웹을 제공하는 단계를 포함하되, 상기 흡수층은 상기 흡수층의 중량 기준 80% 초과의 초흡수성 물질인, 방법.
17. 제16항에 있어서, 상기 제1 발포체 공급부는 제1 복수의 섬유를 포함하되, 상기 흡수층은 상기 제1 복수의 섬유의 적어도 일부를 포함하는, 방법.
18. 제17항에 있어서, 상기 흡수층 내의 제1 복수의 섬유는 (상기 제1 복수의 섬유의 총 중량 기준) 적어도 20중량%의 흡수성 섬유 및 적어도 20중량%의 바인더 섬유를 포함하는, 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 흡수층 내의 상기 제1 복수의 섬유는 (상기 제1 복수의 섬유의 총 중량 기준) 적어도 5중량%의 합성 섬유를 포함하되, 상기 합성 섬유는 적어도 4.0mm의 길이를 포함하는, 방법.
20. 제17항에 있어서, 상기 방법은
    제2 복수의 섬유를 포함하는 제2 발포체 공급부를 제공하는 단계;
    상기 제2 복수의 섬유를 포함하는 상기 제2 발포체 공급부를 상기 헤드박스를 통해 상기 형성 표면으로 전달해서 상기 생성된 슬러리를 제공하는 단계를 더 포함하고;
    상기 흡수성 웹은 흡입층을 더 포함하되, 상기 흡입층은 상기 제2 복수의 섬유를 포함하는, 방법.
21. 제20항에 있어서, 상기 흡입층은 (상기 흡입층의 총 중량 기준) 적어도 50%의 합성 섬유 및 적어도 20%의 바인더 섬유를 포함하는, 방법.
22. 제20항에 있어서,
    제3 복수의 섬유를 포함하는 제3 발포체 공급부를 제공하는 단계;
    상기 제3 복수의 섬유를 포함하는 상기 제3 발포체 공급부를 상기 헤드박스를 통해 상기 형성 표면으로 전달해서 상기 생성된 슬러리를 제공하는 단계를 더 포함하고;
    상기 흡수성 웹은 샘방지층을 더 포함하고, 상기 샘방지층은 상기 제3 복수의 섬유를 포함하고, 상기 흡수성 웹은 상기 흡수층이 상기 흡입층과 상기 샘방지층 사이에 배치되도록 구성되는, 방법.