KR940004695B1 - 꼬임을 주고 강화처리한 셀룰로오스 섬유 및 이로부터 제조한 흡수성 구조물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

꼬임을 주고 강화처리한 셀룰로오스 섬유 및 이로부터 제조한 흡수성 구조물

제1도는 개별화된 꼬임을 주고 강화처리한 건조한 스프링우드(springwood) 섬유를 투과광을 사용하여 200배의 배율로 찍은 현미경 사진이다. 이 현미경 사진은 섬유를 팽윤시키지 않고 또한 섬유의 꼬임이 풀어지게 하지 않는 함침 오일중의 섬유를 찍은 현미경 사진이다.

제2도는 개별화된 꼬임을 주고 강화처리한 건조한 섬머우드(summerwood) 섬유를 투과광을 사용하여 200배의 배율로 찍은 현미경 사진이다. 상기 섬유는 제1도에서와 동일한 함침 오일을 사용하여 제조한다.

제3도는 투영된 섬유의 최대길이가 L_R인 컬 상태에 있는 섬유를 도시한 것이다.

제4도는 이소프로필 알코올 수송 지수(transport index)와 흡수성 구조물의 밀도의 관계를 나타내는 그래프이다.

제5도는 수분 수송 지수와 흡수성 구조물의 밀도의 관계를 나타내는 그래프이다.

본 발명은 유체 흡수성이 높은 셀룰로오스 섬유 및 이러한 셀룰로오스 섬유로부터 제조한 흡수성 구조물에 관한 것이다. 좀 더 정확히 말하자면, 본 발명은 개별화되고 강화(stiffening)처리된, 꼬임 및 컬(curl) 상태로 존재하는 흡수성 셀룰로오스 섬유 및 이러한 셀룰로오스 섬유로부터 제조한 흡수성 구조물에 관한 것이다.

실질적으로 개별화된 형태로 강화처리된 섬유 및 이러한 섬유를 제조하는 여러 가지의 방법은 선행 기술분야에 공지되어 있다. 개별화되고 강화처리된 섬유들은 일반적으로 흡수성 제품에 유용한 것으로 알려져 있다. 이러한 개별화된 섬유는 크게 가교결합된 섬유와 수지처리된 섬유 두가지로 대별된다. 용어 "개별화되고 가교결합된 섬유"는 주로 섬유 내부에 화학적 가교결합을 갖는 셀룰로오스 섬유를 말한다. 즉 가교결합이 서로 다른 섬유의 셀룰로오스 분자사이에서보다는 하나의 섬유내에 있는 셀룰로오스 분자사이에서 이루어진 것을 말한다. 일반적으로, 비록 섬유를 강화처리하는데 사용되는 몇몇 수지가 또한 가교결합을 생성시키는데 유용한 관능기를 가지고 있는 것으로 공지되어 있긴 하지만, 단량체 가교결합제가 개별화된 가교결합제로 더욱 잘 알려져 있다. 본 발명의 목적을 위해, 이러한 수지로 강화처리된 섬유에는 용어 "수지처리된 섬유"가 포함되는 것으로 간주한다. 통상적으로, 개별화되고 가교결합된 섬유를 제조하는 방법으로서는 3가지의 방법이 알려져 있다. 후술된 이들 방법은 1) 건식 가교결합 공정, 2) 수용액 가교결합 공정, 및 3) 실질적으로 비수용액 가교결합 공정으로서, 이들은 본원에 참고로 인용한다. 이러한 섬유 자체 뿐만 아니라 개별화되고 가교결합된 섬유를 함유하는 흡수성 구조물은 일반적으로 가교결합되지 않은 통상적인 섬유에 비하여 최소한 중요한 흡수성면에서는 뛰어난 개선을 보여주고 있다. 종종, 흡수성의 증가는 흡수용량이라는 용어로 표시한다.

또한, 개별화되고 가교결합된 섬유로 제조된 흡수성 구조물은 일반적으로 가교결합되지 않은 섬유로 제조된 흡수성 구조물에 비해 증가된 "건신 탄성" 및 "습윤 탄성"을 나타낸다. 이후로부터, 용어 "탄성"은 셀룰로오스 섬유로 제조된 패드가 압축력을 제거함에 따라 원래의 팽창된 상태로 되돌아가는 능력을 뜻한다. 좀더 정확히 말하자면, 건식 탄성이란 실질적으로 건조한 상태에 있는 섬유로부터 압축력을 제거함에 따라 원래의 상태로 팽창하는 흡수성 구조물의 능력을 나타낸다. 또한, 습윤 탄성이란 습윤상태에 있는 섬유로부터 압축력을 제거함으로서 원래의 상태로 팽창하는 흡수성 구조물의 능력을 나타낸다. 본 발명의 목적과 본 명세서의 일관성을 위하여, 본 발명에서는 습윤 탄성만을 언급할 것이며, 포화 상태까지 습윤시킨 흡수성 구조물에 대하여서만 언급할 것이다.

개별화되고 건식 가교결합 방법에 의하여 가교결합된 섬유의 제조방법은 엘.제이.베르나르딘(L.J.Bernardin)에게 1965년 12월 21일에 허여된 미합중국 특허 제3,224,926호 및 알.정(R.Chung)에게 1969년 4월 22일에 허여된 미합중국 특허 제3,440,135호에 기술되어 있다. 개별화되고 가교결합된 섬유는 팽윤된 섬유를 가교결합제와 함께 수용액에 함침시키고, 탈수시키며, 기계적인 방법으로 탈섬유화(defibration)시킨 다음, 섬유가 실질적으로 개별화 상태에 있을 때 승온에서 섬유를 건조시켜 가교결합을 수행하는 방법에 의해 제조한다. 섬유를 가교결합시키기 전에 탈수시키므로 팽윤되지 않은 상태에서도 가교결합이 이루어진다. 섬유가 팽윤되지 않고 붕괴된 상태에 있을 때에 가교결합을 수행하는 미합중국 특허 제3,224,926호에 예시된 방법은 "건식 가교결합된" 섬유의 제조방법을 뜻한다. 건식 가교결합된 섬유는 낮은 수분 보유치(water retention values : WRV)에 의해 특정지워준다.

수용액 가교결합된 섬유의 제조방법은, 예를 들면, 에프.에이취.스타이거 (F.H.Steiger)에게 1966년 3월 22일에 허여된 미합중국 특허 제3,241,553호에 기술되어 있다. 개별화되고 가교결합된 섬유는 가교결합제 및 촉매를 함유하는 수용액으로 섬유를 가교결합시킴으로서 제조한다. 이후부터 이러한 방법으로 제조된 섬유를 "수용액으로 가교결합된"섬유라고 한다. 셀룰로오스 섬유에 대한 물의 팽윤 효과에 기인하여, 수용액으로 가교결합된 섬유는 팽윤상태에서도 가교결합된다. 건식 가교결합된 섬유에 비하여, 미합중국 특허 제3,241,553호에 기술되어 있는 바와 같은 수용액으로 가교결합된 섬유는 유연성이 좋을뿐 아니라 더욱 부드러우며 높은 WRV 값을 갖는다는 점에서 특징지워진다. 수용액으로 가교결합된 섬유로 제조한 흡수성 구조물은 건식 가교결합된 섬유로 만든 패드에 비하여 습식 및 건식 탄성이 모두 낮다.

에스.상게니스(S.Sangenis), 지.귀로이(G.Guiroy) 및 제이.쿠에레(J.Quere)에게 1977년 6월 12일에 허여된 미합중국 특허 제4,035,147호에는 탈수시킨 팽윤되지 않은 섬유를, 섬유를 팽윤시키지 않을 정도의 수분을 함유하는 실질적으로 비수용액중에서 가교결합제 및 촉매와 접촉시킴으로서 개별화되고 가교결합된 섬유를 제조하는 방법이 기술되어 있다. 가교결합은 섬유가 이러한 비수용액중에 존재할 때에 일어난다. 이러한 유형의 방법을 이후부터는 비수용액 가교결합법이라 칭하며 이러한 방법으로 제조한 섬유를 비수용액 가교결합된 섬유라고 칭한다. 미합중국 특허 제4,035,147호에 기술되어 있는 비수용액 가교결합된 섬유는 당해 기술분야의 숙련가에게 팽윤제로서 공지되어 있는 용액으로 장시간동안 처리하더라도 팽윤되지 않는다고 알려져 있다. 위에서 언급한 건식 가교결합된 섬유와 마찬가지로, 이러한 섬유는 가교결합에 의해 고도로 강화되며, 이러한 섬유로 만든 흡수성 구조물은 비교적 습식 및 건식 탄성이 높은 것을 나타났다.

상술한 바와 같은 가교결합된 섬유는 기저귀와 같은 저밀도 흡수성 제품 및 생리대와 같은 고밀도 흡수성 제품의 제조에 이용될 것으로 생각된다. 그러나, 이러한 섬유들은 결제적으로 중요한 의미를 갖지 못한다. 이렇게 경제적으로 중요한 의미를 갖지 못하는 이유중의 하나는 일반적인 건식 가교결합된 섬유 및 많은 비수용액 가교결합된 섬유들이 문헌에 의한 바, 강성 및 건식 탄성이 너무 높기 때문이다. 이러한 섬유는 운반을 하기 위하여 압출된 시이트 상태로 만들기 어렵고, 또한 섬유에 손상을 주지 않으면서 플러프(fluff)로 만들기가 어렵다. 또한, 건조된 상태에서 압축되는 경우, 이러한 섬유로 제조된 패드는 수분을 흡수하는 능력이 떨어진다. 일단 이들 섬유에 고밀도의 안정한 건조상태의 패드를 제공하기에 충분한 압력을 가하면, 습윤시 패드가 이의 압축이전의 용적으로 팽창될 가능성이 적어진다. 물에 의한 습윤에 의하여 복원력이 이렇듯 약해지는 것은 높은 압력에 노출시키는 경우 나타나는 섬유의 과도한 강성 및 섬유의 파단에 기인하는 것으로 생각된다.

특히 비수용액 가교결합된 섬유의 상업적 가치는, 공정수행을 위한 비용이 많이 들고 또한 추출과 반응매질을 위해 필요한 용매에 소요되는 추가 비용으로 인하여, 심각하게 떨어지게 된다.

수용액 가교결합된 섬유는 밀도가 약 0.40g/cc 정도인 탐폰(tampon)과 같은 고밀도의 특정한 흡수성 패드를 제조하는 데에는 유용하지만, 습윤 상태에서 너무 부드럽고, 따라서 흡수성 구조물의 습윤 탄성이 낮아진다. 또한, 습윤시, 수용액 가교결합된 섬유는 섬유의 밀도가 낮은 패드를 유지하기에는 너무 유연해진다. 따라서, 습윤된 상태의 패드는 압축된 상태에서 그 자체의 용적을 유지하거나 또는 습윤시 팽창하는 능력에 한계가 있고, 또한 최종적인 흡수 용량이 감소된다.

본 발명의 목적은 경제적으로 가치가 있는 개별화되고 강화처리된 높은 흡수성, 위킹성(wicking ability), 습윤탄성 및 습윤성을 갖는 섬유 및 이러한 섬유로 민든 흡수성 구조물을 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 목적은 흡수성 구조물이 습윤시 팽창하는 건조상태의 용적 안정한 형태로 용이하게 압출될 수 있도록 충분히 낮은 건식 탄성 및 전술한 문장의 특성을 갖는 섬유 및 흡수성 구조물을 제공하는 것이다.

최근, 특히 기저귀 및 생리용품(catamenial) 산업분야에서 두께가 얇은 흡수성 제품이 요구되고 있다. 우수한 흡수성은 여전히 이러한 제품에서 중요한 특성이다. 현재까지는, 우수한 흡수성은 주로 중합체 겔형성 물질을 사용함으로서 가능하였다. 중합체 겔 형성 물질의 효율성은 용액을 고분자형 겔 형성 물질로 이송하는 흡수성 구조물의 능력이나 고분자형 겔 형성 물질의 팽윤에 의한 흡수성 구조물의 양에 의하여 제한을 받는다. 따라서, 통상적인 강화되지 않는 섬유로 만든 흡수성 구조물에 비하여 구멍의 내경은 적지만 위킹성과 흡수성이 뛰어난 흡수성 구조물 및 이러한 흡수성 구조물을 제조하는데 유용한 셀룰로오스 섬유를 제조하는 것이 본 발명의 또 다른 목적이다.

본 명세서에서, 본 발명에 의행 제공되는 다른 목적 및 잇점은 본 명세서를 통해 당해 기술분야의 숙련가에게 명백해질 것이다.

위에서 언급한 목적은 본 발명의 셀룰로오스 섬유에 의하여 이루어질 것이다. 섬유는 화학 처리에 의해 강화된, 개별화된 컬 상태의 강화되고 고도로 꼬임을 가한 셀룰로오스 섬유로서 건조된 상태하에서의 평균 꼬임수가 1㎜당 약 4.5꼬임노드(node) 이상이며, WRV 값이 약 28% 내지 약 50%이고 습윤 상태하에서의 평균 꼬임수는 건조상태의 평균 꼬임수보다 적은 약 0.5꼬임노드/㎜ 이상이다. 바람직하게는 습윤 상태하에서의 섬유의 평균 꼬임수는 약 3.0꼬임노드/㎜ 이상이다. 또한, 바람직하게는 섬유의 이소프로필알코올의 보유치는 약 30% 미만이다.

상기한 바와 같은 섬유는 습윤시 높은 팽창성 및 흡수성 구조물내에서 높은 습윤 탄성을 나타낸다. 또한, 예상치 못한 결과로서 상술한 바와 같은 이들 섬유로 제조한 흡수성 구조물은 습윤상태하에서 접을 경우 나타나는 탈라미네이트화에 대한 내성 및 위킹성의 개선을 나타낸다. 또한, 이러한 섬유는 비수용액 경화 공정에서와 같이 많은 원료와 제조설비 비용을 필요로 하지 않는 건식 가교결합 공정에 의하여 제조될 수가 있다.

본 발명의 섬유를 켈 상태의 고도로 꼬임을 준 탈수되고 거의 완전하게 팽윤되지 않은 상태에 있는 동안 화학적으로 강화처리한다. 본 발명의 범주를 제한함없이, 이들 섬유의 물리적인 특성이 이 섬유로 만든 압축 구조물의 월등한 흡수성과, 즉 단위체적당 습윤성 및 이 섬유로 만든 구조물의 위킹성에 크게 기여하는 것으로 사료된다. 이러한 흡수성이외에도, 예기치않게도 본 발명의 고도로 꼬임을 준 섬유로 만든 구조물은 습윤 상태에서 접을 경우 나타나는 탈라미네이트화에 대해 증가된 내성을 나타낸다. 화학적인 방법에 의하여 강화처리되는 선행 기술분야의 섬유는 위와 같은 세가지의 특성중 일부는 만족시키지만, 전부를 만족시키는지는 못한다. 또한, 선행기술 분애의 섬유 대부분은 건조된 상태에서 강화단계를 수행하는 방법에 비하여 원료비와 비용이 많이 드는 액체 비수용액으로 수행하는 섬유 강화 단계를 포함하는 방법으로 제조된다. 또한, 이러한 수용액 강화 방법에 따라 제조한 선행 기술 분야의 섬유는 본 발명의 방법에 의하여 제조된 섬유에 비하여 위킹성이 떨어진다. 선행 기술 분야에 공지된 건식 화학 강화 공정에 의해 제조된 섬유는 본 발명의 섬유에 비하여 단위 체적당 습윤성이 떨어질 수도 있거나, 또는 흡수성 구조물의 포화 밀도 이상의 안정한 밀도로 압축시키기가 대단히 어렵다.

본 발명의 섬유는 컬 상태로 존재하며 습윤시 꼬임 상태를 벗어나지 않게 하는 비교적 강한 능력을 갖음과 동시에 고도로 꼬여진 상태로 존재하기 때문에, 더 나아가서는 습윤시 팽윤을 제한하는 능력과 함께 실질적으로 팽윤되지 않은 건조 섬유 결합 구조를 가지므로, 단위 체적당 습윤성 및 위킹성이 보다 우수한 흡수성 구조물을 제공하는 것을 사료된다.

셀룰로오스 섬유로 만든 흡수성 구조물의 습윤에 의한 팽창성은 습윤시 섬유 매트릭스(matrix)내에서 또는 섬유 매트릭스에 의해 생성되거나 타나나는 팽창력 및 체적 팽창된 조건에서의 구조물의 구조적 보존성과 관련이 있는 섬유 강성에 따라 달라진다. 다시 말하자면, 흡수성 구조물은 팽창될 수 있어야 하며 팽창된 상태하에 있을 때, 섬유자체와 흡수된 유체의 중량을 유지할 수 있을 정도의 충분한 구조적 보존성을 갖고 있어야만 한다.

팽창력은 습윤에 기인하여 섬유의 꼬임이 풀어져 낮은 꼬임 상태에 있을 때 본 발명의 흡수성 구조물의 섬유 매트릭스내에서 생성되거나 나타난다. 섬유의 컬 구조와 함께 이러한 꼬임의 풀림은 섬유의 기준의 정전 휴지 위치(static resting position) 밖으로 섬유를 이동시키는 결과를 야기시킨다. 이는 충분히 높은 건조 밀도를 갖는, 섬유 매트릭스내의 섬유 덩어리에서 발생하므로, 섬유는 이러한 팽창을 막으려는 힘을 가한다고 하더라도 매트릭스가 팽창할 수 있도록 섬유 매트릭스 팽창력을 창출하기 위해 서로에 대해 압력을 나타내는 경향이 있다.

습윤시 꼬임이 완전히 풀어지는 섬유는 구조적 보존성이 낮은 흡수성 구조물을 제공한다. 또한, 습윤시 꼬임이 완전히 풀어지는 섬유는 불충분한 강성을 보유하여 습윤 탄성이 높은 흡수성 구조물을 제공한다. 본 발명의 섬유는 습윤시 꼬임은 풀어지지만, 높은 습윤탄성을 유지할 정도의 강성을 유지하는 것이 바람직하다.

흡수성 구조물의 위킹성은 섬유의 직경 및 섬유 매트릭스내의 섬유사이의 모세관 크기에 의하여 영향을 받는 것으로 밝혀졌다. 흡수성 구조물을 상품으로 이용하기 위한, 위킹성과 흡수된 유에의 양이 서로 균형을 이루는 최적의 모세관 단면적 범위가 존재함을 당해 기술 분야의 숙련가들은 인지할 것이다. 흡수성 구조물을 통한 방출 유체의 수송을 촉진하여 피부가 촉촉할 때 느끼는 부쾌감을 최소화시키기 위해, 이러한 흡수성 구조물은 유체를 재빨리 흡수하여 방출시키는 것이 바람직하다. 이로써 제한하는 것은 아니지만, 기저귀, 생리용품 및 탐폰과 같은 소비재를 제조하는 데에 사용되는, 강화처리된 셀룰로오스 섬유로 만든 흡수성 구조물에 있어서, 섬유내의 모세관의 크기가 믄, 거의 팽윤되지 않은 셀룰로오스 섬유로 만든 흡수성 구조물이 고도로 팽윤된 배위를 갖는 섬유로 만든 흡수성 구조물보다 보다 나은 위킹성 및 전체적인 흡수성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 그러나, 섬유벽이 팽윤되지 않은, 당해 기술분야에 공지된, 강화처리된 섬유는 다량의 경화제를 사용하여 제조하기 때문에 섬유가 과도하게 강화되며, 압축시키기 힘들고, 일단 압축되면 습윤시 팽창하는 능력이 떨어진다. 압축시 섬유가 손상되는 것 이외에도, 풀어지려고 하는 힘이 약해져서 앞에서 언급한 바와 같은 섬유 매트릭스 팽창력의 생성 또는 방출에 제약을 받는다. 한편으로, 습윤에 대한 반응이 민감한 섬유는 팽윤된 상태에서 강화되며, 이때 섬유가 팽윤됨에 따라서 섬유의 강성은 떨어지나 섬유내의 모세관의 크기가 작아짐에 따라서 위킹성이 떨어진다. 또한, 이러한 섬유들은 역시 비교적 강성이 강한 원료로 만들어져 왔다. 또한, 이러한 섬유들은 경제적인 경쟁력이 없는 비수용액 가교결합 공정에 의해 제조되어 왔다.

본 발명에 따라서, 섬유는 높은 위킹성뿐만 아니라 습윤에 대한 높은 반응성을 나타내도록 개발되었다. 이러한 섬유는 거의 팽윤되지 않은 상태에 있는 선행 기술 분야에 공지되어 있는 강화처리전 섬유에 대해 적은 양의 화학적인 강화 물질을 사용하여 섬유를 강화시킴으로써 제조한다. 또한, 강화처리를 하기 전에, 섬유를 개별화시키고 고도로 꼬임을 준다. 이와 같이 거의 팽윤되지 않은 상태에 기인하여, 이러한 섬유로 만든 흡수성 구조물을 높은 위킹성을 나타내는 경향이 있다. 고도로 꼬여지고 거의 팽윤되지 않는 섬유상태에 기인하여, 이 섬유로 만든 흡수성 구조물이 적절한 수준의 구조적 보존성과 습윤탄성을 갖게끔 하는데 보다 적은 양의 가교결합제를 사용하여야 한다. 또한, 고도로 꼬여진 섬유는 강화재를 적게 사용하기 때문에 습윤시 꼬임이 풀어지려고 하는 경향이 크며, 이때 꼬임이 풀어지는 현상은 습윤시 팽창하려고 하는 흡수성 구조물의 능력의 한 원인이 되는 것으로 사료된다. 본 발명의 바람직한 양태의 섬유는 평균 건조 꼬임수가 4.5꼬임노드/㎜이고, 평균 습윤 꼬임수가 3.0꼬임노드/㎜ 이상이며, 이때 섬유의 습윤 꼬임수는 건조 꼬임수에 비하여 0.5꼬임노드/㎜ 이상이 적어야 하고, 이소프로필 알코올의 평균 보유치가 약 30%미만이며 수분의 평균 보유치가 약 28% 내지 약 50% 정도인 컬 상태로 존재하는 강화처리되고 개별화된 섬유이다.

이소프로필 알코올 보유치는 약 27% 미만이고, 수분 보유치는 약 30% 내지 약 45%인 섬유가 바람직하다. 가장 바람직한 수분 보유치는 약 35% 내지 약 42%이다. 또한, 바람직하게는 섬유의 건조 꼬임수는 약 5.5꼬임노드/㎜ 이상이며 습윤 꼬임수는 약 4.0꼬임노드/㎜ 이상이다. 가장 바람직하게는, 섬유의 건조 꼬임수는 약 6.5꼬임노드/㎜ 이상이고 습윤 꼬임수는 약 5.0꼬임노드/㎜ 이상이다. 또한, 바람직하게는 섬유의 컬 인자(factor)는 약 0.30 이상이고, 바람직하게는 약 0.05 이상이며, 이때 컬 인자는 섬유의 원래 길이가 섬유의 비틀림, 꼬임 및/또는 굽힘에 의하여 줄어드는 길이의 비율로서 계산한다.

본원에서 사용되는 용어 "꼬임수"는 섬유의 일정한 길이내에 존재하는 꼬임노드의 수를 뜻한다. 꼬임수는 섬유가 그 장방향의 축을 중심으로 회전하는 정도를 측정하는 수단으로 활용된다. 용어 "꼬임노드"는 섬유의 장방향의 축을 기준으로 하여 180°회전한 것을 말하며, 이 부분의 섬유(즉, 노드를 뜻함)는 현미경하에서 투과광으로 보았을 때 섬유의 나머지 부분에 비하여 어둡게 나타난다. 꼬임노드는 상술한 바와 같은 회전에 의하여 투과된 광선이 다른 섬유벽을 통과하는 부분에서 어둡게 나타난다. 노드 사이의 거리는 180°로 회전한 것에 해당된다. 섬유의 일정한 길이내의 꼬임노드의 수(즉, 꼬임수)는 섬유의 물리적 파라미터인 꼬임 정도를 직접적으로 나타내는 지표가 된다. 꼬임노드의 수 및 모양의 섬유가 섬머우드 섬유인지 또느 스프링우드 섬유인지에 따라 달라진다. 제1도는 건조한 스프링우드 섬유(2)의 현미경 사진이다. 제2도는 본 발명의 범주내에 속하는 건조한 섬머우드 섬유분획(6)의 현미경 사진이다. 스프링우드 섬유(2)는 특정적으로 표시된 꼬임노드(4)를 갖고 있다. 섬머우드 섬유(6)는 특정적으로 표시된 꼬임노드(8)를 갖고 있다. 꼬임노드와 전체 꼬임수는 본 명세서의 실험방법 부분에 기술되어 있는 꼬임수 이미지 분석(Image Analysis)법으로 측정하였다. 당해 기술분야의 숙련가들은 제1도 및 제2도에 나타낸 현미경 사진이 위에서 언급한 꼬임수 이미지 분석법을 통해 얻을 수 있는 선명함을 보여주지 못함을 인지할 것이다. 따라서, 제1도 및 제2도는 단지 섬유의 꼬임을 예로 보여주기 위하여 삽입하였다. 본 발명의 섬유를 설명하기 위해 사용된 평균 꼬임수는 앞에서 언급한 꼬임수법(twist count method)으로 적절히 측정하였다. 꼬임노드 수를 측정할 때, 섬유의 손상이나 섬유의 압축으로 인하여 검게 보이는 섬유 부분은 섬유의 꼬임으로 인하여 검게 보이는 부분과는 구별되어야만 한다. 설명을 하기 위하여, 제2도에 여기에서 언급한 바와 같이 섬유의 꼬임노드로 간주되지 않은 섬유의 압축 부위(9)를 나타내어었다.

임의의 제시된 섬유 샘플의 실제의 꼬임수는 섬머우드 섬유에 대한 스프링우드 섬유의 비율에 따라서 변하게 될 것이다. 임의의 특정한 스프링우드 섬유 또는 섬머우드 섬유의 꼬임수도 역시 섬유에 따라서 변화하게 된다. 본 발명을 한정하기 위해 사용한 위에서 언급한 평균 꼬임수 및 이의 제한 조건은 특정의 스프링우드 섬유와 섬머우드 섬유의 비율에 상관없이 적용된다. 상기 언급된 꼬임수의 제한조건을 만족시키는 꼬임수를 갖는 일단의 섬유의 다른 청구된 조건을 만족시키는 한, 본 발명의 범주에 포함된다.

섬유 샘플의 꼬임수를 측정함에 있어서, 다양한 개개 섬유의 꼬임 정도의 평균 꼬임정도를 정확하게 나타내기 위하여, 충분한 양의 섬유를 측정하는 것이 중요하다. 대표적인 섬유 꼬임수를 제공하기 위해서는, 시험한 일단의 섬유의 대표적인 샘플의 누적 길이가 5인치 이상이어야만 한다.

섬유의 습윤 꼬임수도 건조 꼬임수의 측정방법과 유사한 방법으로 측정하였으며, 다른 점은 단지 시험하기 전에 섬유를 물로 습윤시킨 다음, 섬유가 습윤상태에 있는 동안 꼬임노드를 꼬임수 이미지 분석법에 의하여 측정한다는 점이다.

바람직하게는 평균 건조 꼬임수는 약 5.5꼬임노드/㎜ 이상이고 평균 습윤 꼬임수는 약 4.0꼬임노드/㎜ 이상이며, 이때 평균 습윤 꼬임수는 건조 꼬임수에 비하여 1.02꼬임노드/㎜ 이상 적다, 가장 바람직하게는, 평균 건조 꼬임수는 약 6.5꼬임노드/㎜ 이상이며 평균 습윤 꼬임수는 약 5.0꼬임노드/㎜ 이상이고, 이때 습윤 꼬임수는 건조 꼬임수보다 1.0꼬임노드/㎜ 이상 적다.

꼬임상태로 존재하는 것 이외에도, 본 발명의 섬유는 컬 상태로 존재한다. 섬유의 컬은 섬유내에 존재하는 비틀림, 꼬임 및/또는 굽힘에 의하여 섬유가 원래 길이보다 짧아진 것으로서 설명될 수가 있다. 이러한 섬유의 컬은 2차원 평면으로 측정할 수 있다. 섬유의 컬의 정도는 섬유의 컬 인자로서 표현될 수 있다. 컬의 2차원적 치수인 섬유의 컬 인자는 섬유를 2차원 평면에 놓고, 투영된 섬유의 길이를 섬유를 둘러싸고 있는 직사각형의 가장 긴쪽의 길이인 L_R과 실제의 섬유길이 L_A를 측정한 다음, 다음의 공식에 의하여 섬유의 컬 인자를 계산함으로써 측정한다.

(1) 컬 인자 = (L_R/L_A)-1

L_R/과 L_A를 측정하기 위하여 섬유의 컬 인자 이미지 분석 방법을 사용하였다. 이 방법은 본 명세서의 실험방법 부분에서 설명될 것이다. 이 방법의 기본기식은 본원에 참고로 인용된 문헌[참조 : 1979 Intemational Paper Physics Conference Symposiun, The Harrison Hotel, Harrison Hot Springs, British Columbia, September 17-19, 1979 in a paper titled "Application Of Image Analysis To Pulp Fibre Characterization : Part I ", by B.D. Jordan and D.H. Page, pp. 104-114, Canadian Pulp and Paper Association(Montreal, Quebec, Canada)]에 기술되어 있다. 제3도는 2차원으로 표시한 컬 상태로 존재하는 섬유(10)를 보여주고 있다. 섬유(10)은 직사각형 A-B-C-D로 둘러싸여 있으며 직사각형의 한 변인 A-B 또는 C-D에 상응하는 치수 L_R을 갖고 있다.

바람직하게는, 섬유의 컬 인자는 약 0.30 이상, 보다 바람직하게는 약 0.30 이상, 보다 바람직하게는 약 0.50 이상이다.

화학적인 강화 물질로 강화처리된 섬유의 효과는 두배 이상이다. 먼저, 바람직한 화학적 강화물질로 섬유벽을 강화시켜 습윤시 팽윤되는 섬유의 능력을 감소시킨다. 두 번째로, 화학적 강화물질은 구부러짐과 같은 변형에 대한 섬유의 내성을 증가시키는 방법으로 섬유의 구조를 강화시키는 경향이 있다. 다르게는, 후자의 효과는 섬유의 유연성이 떨어지는 것으로 나타나며 흡수성 구조물에서는 압측에 대한 내성이 증가하는 것으로도 나타난다. 본 명세서에서, 섬유의 강성으로 인하여 나타나는 효과는 섬유의 변형에 대한 내성과 관련이 있으므로 "섬유의 강성"이라는 용어로 설명할 수 있다. 섬유벽이 팽윤되는 것에 대한 내성과 관련이 있는 강성을 특히 "섬유벽 강성"(fiber wall stiffness)이라고 한다. 셀룰로오스 섬유에 적용되는 화학적 강화물질의 양은 섬유의 수분 보유치(WRV)로서 표시할 수 있다. 물에 의해 습윤될 때, 셀룰로오스 섬유는 물을 흡수하여 팽윤되려고 하는 경향이 있다. 섬유에 적용된 화학적 강화 물질은 섬유가 팽윤되려고 하는 것을 억제한다.

물에 의하여 전혀 팽윤되지 않는 섬유는 습윤되었을 때 꼬임이 풀어지는 능력이 떨어지며, 중요한 것은 과도하게 강화되는 경향이 있다는 점이다. 본 발명에 있어서, 팽윤은 섬유의 꼬임을 풀어지게 하므로 팽윤의 정도를 제한하는 것이 바람직하다. 그러나, 너무 과도한 팽윤은 바람직하지 않는데 그 이유는 물에 의하여 섬유가 너무 많이 팽윤되면 흡수성 구조물이 습윤성 및 습윤탄성을 위한 흡수성 구조물 보존성을 유지하지 위한 바람직한 강성을 제공할 수 없을 정도로 유연해지기 때문이다. 본 발명의 섬유의 WRV 범위는 앞에서 설명한 ARV 값을 갖는 섬유의 강성 및 위킹성과 꼬임이 풀어지려는 힘이 균형을 이룸을 나타낸다.

앞에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 섬유의 WRV는 약 28% 내지 약 50%이다. 바람직한 양태에서, 섬유의 WRV는 약 30% 내지 약 45%이다. 가장 바람직하게는, WRV는 약 35% 내지 약 42%이다. 후자의 범위에 속하는 WRV를 갖는 섬유가 특히 바람직한데, 그 이유는 이러한 섬유가 팽윤에 의한 꼬임이 풀어지는 것과 섬유의 강성간의 균형이 최적화된 것으로 시료되기 때문이다.

화학적으로 강화처리된 셀룰로오스 섬유의 팽윤의 정도는 섬유사이에 존재하는 셀룰로오스 섬유를 팽윤시키지 않는 유형의 유체를 완전히 제거한 후에 섬유가 다시 흡수할 수 있는 유체의 용적으로 설명할 수 있다. 본 명세서에 이러한 목적에 부합되는 용액은 이소프로필 알코올(IPA)이며, 이때 유체의 보유량은 이소프로필 알코올 보유치(ARV)로서 표시될 수 있다. 여기에서 사용된 ARV는 후술될 실험 방법 부분에 기술된 이소프로필 알코올 보유치법에 따라서 계산할 수가 있다. 본 발명의 섬유의 ARV가 약 30% 미만이라는 제한조건은 강화처리 공정동안 섬유가 탈수되고 팽윤되지 않은 상태라는 것을 의미한다. 앞에서 설명한 바와 같이, ARV는 바람직하게는 약 30% 미만이다. 가장 바람직하게는 ARV는 약 27% 미만이다.

건목(hardwood) 셀룰로오스 섬유와 연목(softwood) 셀룰로오스 섬유를 포함하여 여러 가지의 천연 원료의 셀룰로오스 섬유를 본 발명에 사용할 수 있다. 연목으로 만든 섬유가 바람직하게 사용된다. 당해 기술분야의 숙련가라면 북쪽지방에서 재배한 복쪽 연목은 남쪽에서 자란 남쪽 연목에 비하여 스프링우드/섬머우드의 비율이 높으며, 섬유의 꼬임이라는 측면에서 살펴보자면, 북족 연목 섬유 샘플의 평균 꼬임수가 더 높음을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 스프링우드/섬머우드 섬유의 비율에 상관이 없이 꼬임수와 다른 적용가능한 제한 조건을 만족시키는 섬유라면, 개별화되고 강화처리되고 꼬임이 가해진 섬유에 포함됨을 의미한다. 섬유는 슬러리 형태, 시이트화되지 않은 형태 및 시이트 형태로 공급될 수가 있다. 습윤 랩(lap), 건조 랩 또는 다른 시이트 형태로 공급되는 섬유는 바람직하게는 가교결합제로 처리하기 전에 시이트를 기계적으로 분해시켜 시이트화되지 않은 형태로 만드는 것이 바람직하다. 또한, 습유를 습윤되어 있거나 물기를 머금은 상태로 제공하는 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 섬유의 손상을 최소화하기 위해, 기계적 분해작업을 하지 전에 섬유를 습윤시키는 것이 유리하다.

본 발명과 관련하여 사용되는 최적의 섬유 공급원은 고려하는 특정한 최종 용도에 따라서 좌우되게 된다. 일반적으로, 화학적 펄프 제조공정을 통해 제조된 펄프 섬유가 바람직하다. 완전 표백된 섬유, 부분 표백된 섬유 및 표백처리를 하지 않은 섬유를 사용할 수 있다. 보다 우수한 광택 및 소비자에 대한 기호를 충족시키기 위해, 표백처리된 펄프를 사용하는 것이 종종 바람직할 수 있다. 본 발명의 하나의 신규한 양태에 따라서, 좀 더 자세히 후술하겠지만, 섬유를 부분적으로 표백하고, 가교결합시킨 다음, 완전히 표백한다. 종이 타월 및 기저귀용의 흡수 패드, 생리대, 생리용품 및 기타 유사한 종이 제품의 경우, 남쪽 연목 펄프로 제조한 섬유를 사용하는 것이 특히 바람직한데, 이는 남쪽 연목 펄프의 흡수성이 우수하기 때문이다.

셀룰로오스 섬유는 건조공정주에 섬유사이의 접촉을 최소한도로 줄인 개별적인 상태로 강화처리되고 건조된다. 일반적으로, 섬유를 강화물질과 접촉시킨 다음, 섬유를 건조시키고, 강화물질을 활성화시키기 위한 하나 이상의 추가의 단계를 더 거치게 된다. 당해 기술분야의 숙련가라면, 미세섬유(microfibrillar)의 초미세구조를 갖는 천연 셀룰로오스 섬유는 물 또는 기타 섬유를 팽윤시키는 유체가 건조될 때 꼬여지는 경향이 있음을 주지할 것이다. 섬유가 꼬여지는 정도는 여러 가지 요인에 의하여 변화하게 되는데, 가장 중요한 요인중의 하나는 섬유를 건조시킬 때 섬유와 섬유가 어느 정도로 접촉하는 가이다. 이러한 섬유가 꼬이는 것을 방해하는, 습윤된 섬유내의 수소이온 결합을 최소화하기 위해서는, 섬유를 건조시키는 동안 섬유사이의 접촉을 최소화시키는 것이 바람직하다.

본 발명에 사용되는 화학적 강화물질에는 이로써 제한하는 것은 아니지만, 산 관능기를 갖는 C₂-C₈디알데히드 및 C₂-C₈모노알데히드를 포함하는 여러 종류의 단량체 가교결합제가 포함된다. 본 발명에 사용될 수 있는 다른 강화물질에는 우레아 포름알데히드 수지와 개질된 전분과 같은 중합체가 포함되나, 이로써 제한되는 것은 아니다.

본 발명에서 유용하게 사용되는 바람직한 가교결합제에는 산 관능기를 갖는 C₂-C₈디알데히드 및 C₂-C₈모노알데히드가 포함된다. 이들 화합물은 단일 셀룰로오스쇄 또는 단일 섬유내의 인접한 셀룰로오스쇄에서 2개 이상의 하이드록실 그룹과 반응할 수 있다. 이러한 화합물은 용액중에 다양한 올리고머 형태, 및 참조 화합물과 동일하게 가교결합된, 존재할 수 있는 이들 화합물의 화학적 동족체 형태로 존재할 수 있음을 주지한다. 이러한 올리고머 및 이의 화학적 동족체는 상술한 바 있는 산 관능기를 갖는 C₂-C₈디알데히드 및 C₂-C₈모노알데히드에 포함된다. 본 발명에서 유용하게 사용하는 바람직한 가교결합제는 글루타알데히드, 글리옥살 및 글리옥실산이다. 이중에서, 글루타르알데히드가 특히 바람직한데, 그 이유는 글루타르알데히드가 흡수성 및 탄성이 높은 섬유를 제공하고, 셀룰로오스와 가교결합할 때 사람의 피부에 안전하고 피부를 자극하지 않으며 가장 안정된 가교결합을 형성하기 때문이다. 포름알데히드, 아세트알데히드 및 푸르푸랄과 같은 부가적인 카복실 그룹을 갖지 않는 모노알데히드성 화합물도 사용할 수가 있지만, 안전성이나 기타의 이유로 인하여 바람직하지가 않다.

바람직한 가교결합제는 반응하여 단일 셀룰로오스쇄내의 하이드록실 그룹사이 또는 단일 셀룰로오스 섬유의 인접한 셀룰로오스 쇄의 하이드록실 그룹사이에 가교결합을 생성시킨다. 이러한 가교결합은 흡수성 구조물이 팽창하는데에 필요한 필수강성을 제공하는 것으로 사료된다. 본 발명의 범주를 제한하기 위해 제시하거나 의도한 것은 아니지만, 가교결합제는 셀룰로오스의 하이드록실 그룹과 반응하여 헤미아세탈 결합 및 아세탈 결합을 형성하는 것으로 믿어진다. 안정한 가교결합을 제공하는 바람직한 형태의 결합으로 사료되는 아세탈 결합의 형성은 산성 반응조건하에서 촉진된다. 따라서, 바람직한 가교결합제로 경화시키는 경우에는 산 촉매화된 가교결합 조건이 매우 바람직하다.

일반적으로, 가교결합 매카니즘을 촉진하는 모든 물질이 촉매로서 사용될 수가 있다. 사용가능한 촉매로는 유기산 및 산염이 있다. 특히 바람직한 촉매는 클로라이드의 알루미늄염, 마그네슘염, 아연염 및 칼슘염과 같은 염이다. 바람직한 염중의 하나를 예시하면, 이는 질산아연 6수화물이다. 또 다른 사용가능한 촉매는 유기산 및 무기산(에 : 황산 및 염산)이다. 선택된 촉매는 단독으로 사용할 수도 있고, 하나 이상의 다른 촉매와 혼합하여 사용할 수도 있다. 촉매제로서 산염과 유기산의 혼합물을 사용하면 보다 우수한 가교결합 반응효율이 제공되는 것으로 얻어진다. 촉매로서 질산아연 염과 시트로산과 같은 유기산의 혼합물을 사용하면, 반응의 효율이 예상외로 높아지고 따라서 이러한 방법을 사용하는 것이 바람직하다. 섬유가 용액중의 가교결합제와 접촉하고 있는 동안 섬유의 pH를 조절하는 데에는 무기산이 많이 사용되지만, 주촉매제로서는 사용하지 않는 것이 바람직하다.

촉매는 촉매적으로 유호한 양을 사용하여야만 한다. 바람직하게 사용되는 촉매의 양은 물론 가교결합제의 특정 형태 및 양, 및 반응조건, 특히 온도 및 pH에 따라서 달라진다. 일반적으로, 기술적 및 경제적인 측면에서 촉매의 양은 셀룰로오스 섬유에 대해 첨가된 가교결합제의 중량을 기준으로하여 약 10중량% 내지 약 60중량%가 바람직하다. 예를 들어, 사용된 촉매가 질산아연 6수화물이고 가교결합제가 글루타르알데히드인 경우, 촉매량은 첨가된 글루타르알데히드의 양을 기준으로 하여 약 30중량%인 것이 바람직하다. 가장 바람직하게는, 글루타르알데히드의 중량을 기준으로 하여 시트르산과 같은 유기산 약 5% 내지 약 30%를 촉매로서 사용한다. 또한, 가교결합제와 섬유가 반응하는 동안, 셀룰로오스 섬유의 슬러리 또는 가교결합제의 수용액의 pH를 약 2 내지 약 5로, 보다 바람직하게는 약 2.5 내지 약 3.5로 조절하는 것이 바람직하다.

섬유를 가교결합제를 함유하는 용액으로 처리한 후, 셀룰로오스 섬유를 탈수시킨 다음, 부분적으로 건조시킨다. 바람직한 양태에서는, 섬유의 농도가 약 30% 내지 약 80%가 되게금 셀룰로오스 섬유를 탈수시킨 다음, 부분적으로는 건조시킨다. 보다 바람직하게는, 섬유의 농도가 약 40% 내지 약 60%가 되도록 탈수시킨 다음, 건조시킨다. 일반적으로, 섬유를 이들 바람직한 범위로 건조시키면, 섬유가 수분을 너무 함유하고 있을 때 나타나는 과도한 노트(knot)의 생성 및 섬유의 수분이 너무 적을 때 나타나는 섬유의 손상이 다량으로 일어나는 현상이 나타나지 않으면서 섬유의 개별화된 형태로의 탈섬유화가 촉진된다.

예를 들면, 탈수는 펄프를 기계적으로 압축시키거나, 원심분리시키거나 또는 공기 건조시키는 방법에 의해 수행할 수 있다. 장시간 동안 고온의 적용을 요하지 않는 조건하에서, 공기 건조 또는 섬광 건조와 같은 당해 기술 분야에 공지된 방법으로 추가의 건조를 수행하는 것이 바람직하다. 이러한 처리 단계에서 온도가 너무 높으면 가교결합이 너무 빨리 일어나게 된다. 바람직하게는, 약 160℃를 초과하는 온도를 2 또는 3초를 초과하는 기간동안 유지시키지 않는다.

탈수하고 임으로, 부분적으로 건조시킨 다음, 섬유를 실질적으로 개별화된 형태로 분리한다. 이러한 공정은 섬유를 가교결합제와 반응시키기 전에 "플루프"라고 공지된 저밀도의 개별화된 섬유형태로 기계적으로 탈섬유화시켜 수행할 수 있다. 기계적인 탈섬유화는 당해 기술 분야에 현재 공지되어 있거나 이후에 공지되는 여러 가지 방법으로 수행할 수 있다. 기계적인 탈섬유화는 노트 형성 및 섬유 손상을 최소화시키는 방법으로 수행하는 것이 바람직하다. 셀룰로오스 섬유의 탈섬유화에 특히 유용한 것으로 알려진 한가지 유형의 장치는 본원에 참고로 인용된, 디.알. 무어(D.R. Moore) 및 오.에이. 쉬일즈(O.A. Shields)에게 1976년 10월 26일 허여된 미합중국 특허 제3,987,968호에 설명되어 있는 3단계의 플러핑(fluffing) 장치이다. 미합중국 특허 제3,987,968호에 기술되어 있는 플러핑 장치는 습윤상태에 있는 셀룰로오스 펄프 섬유를 기계적 충격, 기계적 교반 또는 공기에 의한 교반으로 처리한 다음, 한정된 양의 공기로 건조시켜 거의 노트가 없는 플루프를 제조한다.

셀룰로오스 섬유를 탈섬유화시키는 기타의 유용한 방법으로는 이로써 제한하는 것은 아니지만, 와핑 혼합기(Warping blender)로 처리하는 것과 회전하는 디스크 리파이너(disk refiner)나 와이어 브러쉬(wire brush)에 섬유를 접선 방향으로 접촉시키는 방법이 있다. 바람직하게는, 이러한 탈섬유화동안 섬유를 향해 공기 스트림을 주입시켜 섬유가 실질적으로 개별화된 형태로 분리되는 것을 돕는다.

섬유의 농도가 높거나 섬유가 부분적으로 건조되어 있을 때에 섬유를 기계적으로 정제하는 방법도 기계적으로 탈섬유화된 섬유에 부여된 컬 또는 꼬임이외에 다른 컬 또는 꼬임을 부여하는 방법으로 유용하게 사용할 수가 있다.

섬유가 최초로 약 20% 이상, 바람직하게는 약 40% 내지 약 60%의 수분을 함유하고 있을 때에 기계적으로 처리하는 것이 섬유의 손상을 최소화시킨다는 측면에서 바람직하다.

섬유가 건조되고 가교결합되는 동안, 섬유를 실질적으로 개별화 형태로 유지시키면, 건조 도중에 섬유가 꼬여지므로 꼬여진 컬 상태에서 가교결합이 이루어질 수 있다. 섬유에 꼬임과 컬을 줄 수 있는 조건하에서 섬유를 건조시킨다는 것은 실질적으로 제한되지 않은 조건하에서 섬유를 건조시키는 것을 의미하는데, 그 이유는 섬유가 다른 섬유와 접촉하여 섬유가 꼬이거나 컬이 생기는 것을 방해하기 때문이다.

탈섬유회된 섬유를 가교결합제가 셀룰로오스 섬유와 반응하게 하기에 유효한 시간동안 적합한 온도로 가열한다. 가교결합의 결합율 및 결합정도는 섬유의 건조도, 온도, 촉매 및 가교결합제의 특성과 양, 및 가교결합이 이루어지고 있는 동안 섬유를 가열하거나 건조시키기 위해 사용한 방법에 따라 달라진다. 정적 오븐에서 건조/가열할 때보다는 연속 공기로 건조시킬 때, 일정한 초기 수분 함량을 가는 섬유에 대해, 특정한 온도에서의 가교결합이 보다 빠른 속도로 일어난다. 당해 기술분야의 숙련가라면 가교결합제와 섬유가 반응할 때에 다수의 온도-시간 관계식이 존재한다는 것을 의미함을 인지할 것이다. 수분 함량이 약 5% 미만인 섬유의 경우, 정적 대기 상태하에, 통상적인 종이 건조 온도(예 : 120 내지 약 150℃)에서 약 30분 내지 약 60분동안 건조시키면, 일반적으로 허용가능한 반응 효능이 제공된다. 당행 기술 분야의 숙련가라면, 온도와 공기 대류의 정도가 높아질수록 가교결합 반응에 소요되는 시간은 단축된다는 사실을 알 수가 있다. 그러나, 반응온도는 약 160℃ 미만에서 유지하는 것이 좋은데, 그 이유로는 섬유를 160℃ 이상의 고온에 노출시킬 때에는 섬유의 황변현상이 일어나거나 섬유가 손상을 입기 때문이다.

가교결합 단계에 이어서, 섬유를 세척하는 것이 바람직하다. 가성소다와 같은 염기성 물질의 충분한 양을 세척단계에 가하여 펄프내에 잔존하는 임의의 산을 중화시킬 수 있다. 세척한 후, 섬유를 탈수시키고 건조시킨다. 아직 습윤상태에 있는 섬유를 2차적인 탈섬유화 단계를 거치게 함으로서 탈수 및 건조 단게사이에서 가교결합된 섬유에 꼬임 및 컬을 부여할 수도 있다. 앞에서 섬유를 탈섬유화시키는데 사용한 것과 동일한 기기 및 방법을 2차적인 기게적 탈섬유화 단게에서도 사용할 수가 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "탈섬유화"란 이미 섬유가 그러한 형태로 공급이 되었다 하더라도 섬유는 실질적으로 개별화된 형태로 기계적으로 분리시키는데 사용할 수 있는 모든 공정을 뜻한다. 따라서, "탈섬유화"란 용어는 개별화된 상태 또는 좀 더 밀집된 상태에 있는 섬유를 기계적으로 처리하는 단계를 뜻하며, 이때 이러한 처리단계를 통해 a) 섬유가 개별화되지 못한 상태로 공급되었을 경우에는 실질적으로 개별화된 상태로 섬유를 분리하고, b) 섬유의 건조시 섬유에 컬 및 꼬임을 부여할 수 있다.

섬유가 가교결합된 후에 실시하는 2차적인 탈섬유화 처리를 통해 펄프의 꼬임 및 컬 특성이 증가되는 것으로 믿어진다. 섬유의 꼬임 및 컬 배위가 증가함에 따라서, 흡수성 구조물의 탄성 및 습윤성이 좋아진다.

가교결합된 섬유를 한 번 사용하고 폐기하는 상품 또는 사람의 피부와 접촉하게 되는 상품을 만드는 데에 사용할 경우에는, 섬유를 과량의 반응하지 않은 가교결합제를 제거하는 후속공정을 거치게 하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 반응하지 않은 가교결합제의 양을 셀룰로오스 섬유의 건조 중량을 기준으로하여 약 0.03% 이하로 감소시킨다. 가교결합된 섬유를 세척하고, 섬유를 적당한 시간동안 수용액속에 담그어 놓으며, 섬유를 스크리닝한 다음, 섬유의 농도가 약 40% 내지 약 80%가 될 때까지, 예를 들어, 원심분리하여 탈수시키고, 탈수한 섬유를 앞에서 설명한 방법대로 기계적으로 분리한 다음, 공기로 건조시키는 일련의 처리방법이 과량의 반응하지 않은 가교결합제를 제거하는데에 우수한 방법으로 나타났다. 이 방법은 잔류하는 반응하지 않은 가교결합제의 함량을 약 0.01% 내지 약 0.15%까지 감소시키는 것으로 밝혀졌다.

잔류하는 반응하지 않은 가교결합제를 감소시킬 수 있는 방법으로서, 용이하게 추출되는 가교결합제를 알칼리성 용액으로 세척하여 제거하는 방법도 있다. 알칼리성 용액으로 만드는 방법으로는 수산화나트륨과 같은 염기성 화합물, 또는 치아염소산 나트륨과 같은 표백제로서 통상적으로 시용되는 화합물질 및 헤미아세탈 결합을 가수분해시켜 쉬프 염기(Schiff base)를 형성시키는 수산화암모늄과 같이 아미노 함유 혼합물과 같은 산화제 형태의 염기성 화합물을 사용하는 방법이다. 아세탈 가교결합의 전환을 막기 위하여, pH를 약 7 이상, 보다 바람직하게는 약 9 이상으로 유지시키는 것이 바람직하다. 섬유가 중성상태에 있을 때, 헤미아세탈 결합의 분해를 유도하여 아세탈 결합을 형성시키는 것이 바람직하다. 따라서, 알칼리성 조건하에서 작용하는 추출제를 사용하는 것이 바람직하다. 0.01N 및 0.1N의 수산화암모늄 농축액으로 30분 내지 2시간 정도로 1회 세척 처리하면, 잔류하는 반응하지 않은 가교결합제의 양이 약 0.0008% 내지 약 0.0023%까지 감소되는 것으로 나타났다. 처리시간이 30분이 넘거나 수산화암모늄의 농도가 약 0.01N을 초과하면 최소의 효과가 얻어지는 것으로 믿어진다.

1단계 산화 또는 다단계 산화 모두가 잔류하는 가교결합제를 추출하는 데에는 효과적인 방법으로 밝혀졌다. 섬유의 건조 중량을 기준으로 하여, 차아염소산나트륨 형태로 공급된, 유효 염소 약 0.1% 내지 약 0.8%로 한 번 세척하면, 잔류하는 가교결합의 양이 약 0.0015% 내지 약 0.0025% 정도로 감소하는 것으로 밝혀졌다.

가교결합되고 개별화된 섬유를 제조하는 신규한 방법에서는, 원료가 되는 섬유는 일반적인 다단계의 표백공정을 거치게 되나, 이러한 표백 공정의 중간에서 표백 공정을 중단하고 본 발명에 따라서 섬유를 가교결합시킨다. 경화처리한 후, 나머지 표백 공정을 마치게 한다. 이러한 방법으로 처리하였을 때에 약 0.006% 미만의 허용적으로 낮은 잔류 가교결합제가 섬유상에 남는 것으로 밝혀졌다. 이러한 방법은 가교결합된 섬유를 제조하는 바람직한 방법을 구체화한 것으로 생각되는데, 그 이유로는 표백 및 나머지 환원 단계를 하나로 합침으로서 경비 및 추가의 세척 공정, 추출장비, 및 기타 추가적인 공정이 샹략되기 때문이다. 표백공정을 실행하고 가교결합 공정을 중단하는 시점은 다양하게 변화될 수 있으며, 이는 기술자의 기술에 달려있다. 그러나, DEP*나 DEH* 단계를 거친 후 가교결합을 하게 하는 다단계 표백 공정은 바람직한 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다.(*D-이산화염소, E-가성 추출물, P-과산화물, H-차아염소산나트륨). 가교결합 반응이 나중에 일어나게 하는 후-가교결합 표백 단계는 바람직하게는 pH 약 7 이상, 더욱 바람직하게는 9 이상에서 수행된 알칼리성 처리이다.

본 발명의 개별화되고 강화처리된 섬유는 공기 레이드(laid) 흡수성 코어의 제조에 직접 사용될 수 있다. 또한, 섬유의 강성과 탄성 특성으로 인하여, 가교결합된 섬유는 압축되지 않은 저밀도 시이트로 될 수 있는 습윤 상태로 존재하며, 이때 시이트는 후속적으로 건조시키면, 또 다른 기계적인 처리를 하지 않더라도 흡수성 코어를 제조하는 데에 유용하게 사용할 수가 있다. 가교결합된 섬유는 또한 상품으로 판매하거나 원거리로 수송하기 위하여 압축된, 습윤 상태로 펄프 시이트로 만들 수도 있다.

일단 개별화되고, 강화처리된 섬유가 제조되면, 이러한 섬유를 건조시켜 펼쳐서 직접 흡수성 구조물로 만들거나, 또는 습윤시킨 상태로 펼쳐서 흡수성 구조물 또는 조밀화된 펄프 시이트를 만들 수가 있다. 본 발명의 섬유는 다양한 실질적으로 유용한 특성을 제공한다. 그러나, 이러한 섬유를 통상적인 습윤 시이트 제조 실행법에 의해 부드러운 습윤 상태의 기이트로 만들기는 어렵다. 이것은 개별화된 꼬여지고 강화처리된 섬유가 용액내에 있을 때 재빨리 플러핑되기 때문이다.

이러한 플러핑 현상은 헤드박스(headbox) 내에서 일어나기도 하고 포라미니어스 성형 와이어(foraminous forming wire) 내에서 침착시 일어나기도 한다. 개별화되고 가교결합된 섬유를 통상적인 펄프 시이트 제조방법에 의해 시이트로 만들려고 하면, 많은 양의 플러핑된 섬유가 서로 뭉치게 되는 결과를 빚게 된다. 이러한 현상은 섬유의 강화 및 꼬임 특성, 및 일단 시이트 성형 와이어상에 침착된 섬유의 빠른 배출 속도와 관련이 있는 것으로 생각된다.

따라서, 개별화되고 강화처리된 섬유를 함유하는 슬러리를 통상적인 시이트 제조방법과 유사한 방법으로 우선 포드리니어(Fourdrinier)와 같은 포라미니어스 성형 와이어에 침착시킴을 특징으로 하여, 용액중에서 플러핑 성질을 갖는 본 발명의 개별화되고 꼬임이 가해지고 경화처리된 섬유를 시이트로 만드는 신규한 방법이 개발되었다. 섬유의 특성으로 인하여, 섬유들은 성형 와이어상에서 여러개의 플러핑된 섬유 덩어리가 서로 뭉쳐져 있는 상태로 침착되게 된다.

한 번 이상 유체 스트림, 바람직하게는 물을 플러핑된 상태로 덩어리져서 침착되어 있는 섬유에 부어준다. 바람직하게는 성형 와이어위에 침착된 섬유를 세척하며, 이때, 물을 연속적으로 부어주게 되면 단위체적당 물의 유속이 감소된다. 물을 부어줄때에는 충분한 속도를 높여서 한꺼번에 부어주어서 물의 섬유에 대한 충격으로 인하여 섬유가 플러핑되는 것을 방지하고 또한 이미 형성된 플러핑 된 섬유는 이를 분산시켜 주어야 한다. 바람직하게는, 섬유를 고정시켜 주는 단계는 댄디 롤(dandy roll)과 같은 원통형 스크린이나 기타 다른 방법에서 사용하고 있는 장치를 사용하여 수행한다. 일단 섬유가 고정되면, 시이트를 건조시킨 다음, 임의로, 목적하는 정도로 압축시키게 된다. 유체를 뿌려주는 간격은 섬유가 플러핑된 정도, 성형 와이어의 선속도, 유체를 뿌여줄때의 속도와 양에 따라서 많이 변화하게 된다. 유체를 뿌려주는 작업은 섬유의 플러핑 현상이 일어나지 않는 범위내에서 중단하는 것이 바람직하다.

섬유가 플러핑되는 것을 방지하며 이미 플러핑되어 있는 섬유를 분산시키는 것 이외에도, 섬유상에 뿌려진 유체는, 후속적인 시이트 제조공정을 위해 섬유가 분산될 수 있는 추가의 책체 매질으 제공함으로써 개별화되고 가교결합된 섬유의 극도로 빠른 배출을 보충한다. 단위체적당 유출량을 줄여서 여러번에 걸쳐서 물을 뿌려주는 것은 슬러리 내에서의 네트를 형성하게 하고 이것은 섬유가 플러핑되는 것을 방해하며 이미 플러핑된 섬유를 분산시킨다. 이것은 섬유가 다시 플러핑되기 전에 부드럽고 균일하게 분산되게하여 물이 배출되게 하며 섬유를 포라미니어스 와이어에 압착시킴으로서 시이트 상태로 고정시켜 주게 한다.

일반적으로 셀룰로오스 섬유로 제조한 펄프 시이트와는 달리, 개별화되고 강화처리되고 꼬임이 가해진 섬유로 제조한 펄프 시이트는 일반적인 펄프 시이트의 밀도로 압축하기가 더욱 힘들다. 따라서, 이러한 강화 처리된 섬유를 일반 섬유와 혼합하는 것이 바람직하다. 본 발명의 섬유를 함유하는 펄프 시이트는 시이트의 전체 건조 중량을 기준으로하여 약 5% 내지 약 90% 일반 셀룰로오스 섬유를 함유할 수 있다. 시이트의 전체 건조 중량을 기준으로 하여, 약 5% 내지 약 30%의 고도로 정제된 셀룰로오스 섬유를 혼합하는 것이 특히 바람직하다. 이러한 고도로 정제된 섬유는 300ml CSF, 더욱 바람직하게는 100ml CSF 미만의 견뢰도를 갖도록 정제되어야만 한다. 일반 섬유를 수성의 슬러리 상태로 개별화되고 강화되고 꼬임이 가해진 섬유와 혼합한다. 이어서, 이 슬러리를 다음의 탈섬유화를 위한 조밀화된 펄프 시이트로 만들거나 흡수성 패드를 만들기도 한다. 일반적인 섬유를 혼입하는 것은 펄프 시이트를 압착하여 조밀화된 상태의 시이트로 만드는 것을 용이하게 하는 반면에, 흡수성 패드를 만들었을 경우에는 놀랍게도 흡수성이 약간만 떨어진다. 일반적인 섬유는 펄프 시이트의 인장 강도를 높여준다. 개별화되고 강화처리되고 꼬임이 가해진 섬유와 일반적인 섬유를 서로 혼합하거나, 혼합하지 않거나에 관계 없이, 이러한 섬유로 우선 펄프 시이트를 만들고 나서, 나중에 흡수성 패드를 만들거나 또는 앞에서 설명한 바와 같이 건조한 상태로 펼치거나 또는 습윤된 상태로 펼쳐서 직접 흡수성 패드를 만든다.

개별화되고 강화처리되고 꼬임을 가한 섬유는 티슈 시이트, 일회용 기저귀, 생리용품, 생리대, 탐폰 및 붕대와 같은 여러 가지의 흡수성 제품을 만드는 데에 유용하게 사용하며, 이러한 제품은 본 발명의 섬유를 포함하는 흡수성 구조물을 갖고 있다. 예를 들면, 일회용 기저귀나 이와 유사한 제품은 용액이 침투할 수 있는 톱 시이트(top sheet), 맨 윗층과 연결되어 있는 용액이 통과할 수 없는 백 시이트(back sheet), 및 본 발명의 섬유를 함유하는 흡수성 구조물을 갖고 있다. 이러한 구조의 기저귀는 케네쓰 비. 부엘(Kenneth B. Buell)에게 1975년 1월 14일 허여된 미합중국 특허 제3,860,003호에 설명되어 있으며, 이것은 본 명세서의 참고문헌으로 인용되고 있다.

본 발명의 섬유로 흡수성 구조물을 만들면 이것이 습윤되어 있을 때 접히더라도 탈라미네이트화 현상에 대한 내성이 증가한다는 전혀 예상치 않은 놀라운 잇점이 부여된다. 이러한 잇점은 흡수성 구조물이 습윤되어 있는 동안 최소한 부분적으로라도 접히거나, 젖은 후에 그러한 변형이 생이게 되는 기저귀 및 생리용품과 같은 용도에 사용할 때에는 중요한 의미를 갖게 된다. 이러한 상황에서, 일반적으로 섬유로 제조한 흡수성 구조물은 탈라미네이트화 현상을 일으키게 된다.

개별화된 섬유로 만든 건조한 흡수성 구조물은 매트릭스 전체에 걸쳐서 섬유 밀도의 변화가 배교적 적은 균일한 섬유 매트릭스를 갖는 것으로 특징지울 수가 있다. 그러나, 일반적인 습윤된 흡수성 구조물은 탈라미네이트화 현성이 일어나려고 하는 경향이 있거나, 또는 접히거나 다른 형태적인 변형시 실질적으로 평행한 섬유가 없는 부분(fiber-free region)에 의해 분리된 하나 이상의 섬유층을 생성시킨다. 탈라미네이트화 현상은 섬유가 존재하지 않는 부분에서 용액을 빨아들이기 위한 모세관 통로가 없기 때문에 흡수성 구조물의 위킹성에 악영향을 미치게 된다. 근본적으로 탈라미네이트화 현상이 일어난 흡수성 구조물에 의하여 흡수된 용액은 위킹의 방향이 섬유가 존재하지 않는 부분에 수직인 지점까지 빨라들여져야만 한다. 섬유가 존재하지 않는 부분은 물을 빨아들이는 데에 장애물 역할을 하기 때문에 흡수성 구조물의 효율성을 감소시킨다.

본 발명의 흡수성 구조물은 기존의 알려져 있는 일반적인 섬유나 기존의 알려져 있는 섬유라도 꼬임이나 개별화 및 경화처리가 덜된 섬유로 만들어진 흡수성 구조물에 비하여 이러한 탈라미네이트화 현상에 대한 내성이 증가된다는 전혀 예상치 못한 효과를 갖고 있다.

개별화되고 강화처리되고 꼬임이 부여된 섬유 또는 이러한 섬유와 기존의 일반적인 섬유를 혼합한 섬유를 제조한 시이트나 웹(web)은 기준 중량이 약 800g/㎡ 미만이고, 밀도는 약 0.60g/㎠ 미만인 것이 바람직하다.

본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니지만, 약 300g/㎡ 내지 약 600g/㎡ 사이의 기준 중량과 약 0.15g/㎤ 내지 0.30g/㎤의 밀도를 갖는 습윤된 상태로 펼쳐서 만든 시이트는 특히 기저귀, 탐폰 및 기타 생리용품과 같은 일회용 상품에 사용하는 흡수 코어로서 직접 사용할 수 있을 것으로 생각된다. 이러한 기준보다 높은 기준 중량 및 밀도를 갖는 구조물은 이것을 분쇄하여 건조된 상태로 펼치거나 젖은 상태로 펼쳐서 기타의 흡수성 구조물의 용도에 더 적합한 밀도와 기준 중량에 더욱 적은 흡수성 구조물을 만드는 데에 가장 적합한 것으로 생각된다. 그러나, 기준보다 더욱 높은 중량이나 밀도를 갖는 흡수성 구조물은 역시 흡수성과 습윤에 대한 반응성이 놀라울 정도로 높으나, 이와 같은 바람직한 기술이 본 발명의 범위를 제한하고자 하는 의도는 아니다. 본 발명의 섬유의 또다른 용도로는 밀도가 0.10g/㎤ 미만일 수 있는 저밀도 티슈 시이트가 있다.

또다른 용도로서, 개별화되고 강화처리되고 꼬임이 부여된 섬유를 공기 레이드 또는 습윤 레이드(후속적으로 건조시킴) 흡수성 코어로 성형시킨 다음, 이를 패드의 평균 습윤 밀도(equilibrium wet density) 미만의 건조 밀도로 압축하는 것이다. 밀도 또는 포화 밀도는 패드를 용액으로 완전히 포화 시켰을 때, 건조 섬유를 기준으로하여 계산한 패드의 밀도다. 섬유를 사용하여 평형 습윤 밀도 이상의 큰 건조 밀도를 갖는 흡수성 코어로 만들었을 때, 이 흡수성 코어는 포화점까지 습윤됨으로서 평형 습윤 밀도까지 팽창하게 될 것이다. 본 발명의 섬유로 만든 패드는 기존의 플러프 상태로 된 섬유로 만든 패드보다도 더 낮은 평형 습윤 밀도를 갖는다. 본 발명의 섬유는 평형 습윤 밀도 이상의 밀도로 압축시켜서 얇은 패드로 만들 수가 있으며, 이러한 패드는 습윤에 의하여 팽창됨에 따라서 기존의 섬유로 만든 패드에 비하여 상당히 높은 흡수성을 갖게 된다.

본 발명의 섬유에서 적절한 수준의 수분 보유치를 갖게 하기 위한 가교결합제의 함량은 셀룰로오스 무수 글루코오스의 몰수를 기준으로하여 약 0.75몰% 내지 약 2.0몰%의 범위인 것이 바람직하다. 셀룰로오스 무수 글루코오스의 몰수를 기준으로하여 보다 바람직하게는 약 1.0% 내지 약 2.0%, 가장 바람직하게는 약 1.2% 내지 약 1.6%의 가교결합제를 섬유와 반응시키는데 사용한다.

[실험방법]

[수송 흡수 방법]

다음 에에서 시험한 섬유로 만든 흡수성 구조물의 수송 지수를 측정하는데 다음의 방법을 사용한다.

레잉된 크기가 14인치×14인치인 흡수성 구조물을 준비한 후, 약간의 압력을 가하고, 가로와 세로의 크기가 약 4.5인치인 정사각형 9개로 만들어서 일정한 밀도를 갖게끔 압력을 가한 후 4인치×4인치의 크기로 자르고 무게를 측정한다. 이렇게 준비한 정사각형의 흡수성 구조물을 중앙에 구멍이 뚫려 있는 바닥의 평평한 플레이트와 상부 플레이트 사이에 놓는다. 일단 놓여진 상부 플레이트는 바닥의 플레이트에 대해 움직이지 않게끔하여 흡수에 상관없이 섬유의 건조 밀도를 목적하는 밀도로 유지시킨다.

수송 지수를 측정하고자 하는 유체에 따라서 물 도는 이소프로필 알코올로 충전시킨 뷰렛을 준비한다. 뷰렛과 바닥 플레이트의 오리피스를 튜브로 연결하여 튜브내의 유체를 흡수성 구조물을 바닥 밑 표면과 접촉시킨다. 수주가 약 0일 때 구조물에 용액을 공급한다. 위킹이 시작될 때, 시간을 측정한다. 일정한 시간 간격을 두고 흡수되는 용액의 양을 측정한다. 시간의 게곱근에 대한 흡수된 용액의 용적을 그린 곡선의 기울기를 회귀분석에 의하여 계산한다. 이때의 기울기가 수송 지수이다.

[꼬임수 이미지 분석법]

다음 방법을 본원에서 분석된 섬유의 꼬임수를 측정하는데 사용한다.

건조된 상태의 섬유를 함침 오일의 박막으로 피복된 슬라이드 위에 놓은 다음, 커버슬립을 덮는다. 함침오일의 역할은 섬유를 팽윤시키지 않으면서 섬유를 투명하게 보이게 함으로서 꼬임 노드(후술함)의 확인을 보다 용이하게 하는 것이다. 섬유의 농도가 낮은 슬러리를 슬라이드 위에 붓는 방법으로 습윤된 상태의 섬유를 슬라이드위에 놓은 다음, 커버슬립을 덮는다. 이때 물은 섬유에 투명성을 부여함으로서 꼬임 노드의 확인을 용이하게 하기 위해 사용한다.

컴퓨터로 조절되는 현미경, 비디오 카메라, 비디오 스프린 및 QUIPS 소프트웨어가 장착된 컴퓨터를 포함하는 이미지 분석기(시판회사 : Cambridge Instruments Limited; Cambridge, England; Buffalo, New York)를 사용하여 꼬임수를 측정한다.

200배로 확대된 상태하에서, 현미경의 슬라이드의 특정한 범위내에 있는 섬유의 전체 길이를 이미지 분석기를 이용하여 측정한다. 오퍼레이터를 사용하여 꼬임 노드를 식별하고 표시한다. 이러한 작업을 계속하여 5인치 내에 있는 모든 섬유의 길이를 측정하고 꼬임 노드를 표시한다. 전체의 섬유 길이을 표시된 꼬임 노드의 수로 나누어서 꼬임 노드/㎜를 계산한다.

[컬 인자 이미지 분석법]

다음의 방법을 사용하여 섬유의 컬 인자를 계산한다.

건조한 섬유를 현미경의 슬라이드위에 놓는다. 커버 슬라이드를 섬유 위에 올려 놓은 다음, 커버 슬라이드가 움직이지 않도록 주변을 아교로 밀착시킨다. 섬유의 실제 길이(L_A)와 투영된 최대 길이(L_R: 섬유를 둘러싸고 있는 직사각형의 가장 긴 변의 길이와 동일함)을 컴퓨터로 제어되는 현미경, 비디오 카메라, 비디오 모니터 및 컴퓨터를 포함하는 이미지 분석기를 이용하여 측정한다. 여기에서 사용한 소프트웨어는 위에서 설명한 꼬임수 이미지 분석법에서 사용한 것과 동일한 것이다. 제3도는 투영된 최대 길이(L_R)를 갖는 직사각형 A-B-C-D에 의하여 둘러쌍인 컬 상태로 존재하는 섬유(10)를 도시한 것이다.

일단 L_A와 L_R가 얻어지면, 각각의 섬유에 대한 컬 인자를 앞에서 제시한 식(1)에 의하여 계산한다. 각각의 섬유 샘플에 대한 컬 인자를 250개 이상의 섬유 각각에 대하여 계산한 다음, 샘플의 평균 컬 인자를 결정하기 위하여 평균치를 계산한다. 0.25㎜ 미만의 L_A값을 갖는 섬유는 게산에서 제외하였다.

[수분 보유치를 측정하는 방법]

다음 공정을 사용하여 셀룰로오스 섬유의 수분 보유치(WRV)를 측정한다.

약 0.3 내지 약 0.4g의 섬유 샘플을 실온에서 약 15 내지 약 20시간 동안 약 100ml의 증류수 또는 탈이 온수가 담겨져 있는 뚜껑이 달린 용기내에 함침시킨다. 함침시킨 섬유를 필터로 걸러낸 다음, 바닥이 60메쉬의 스크린으로 되어 있는 원심분리기 튜브의 1.5인치 위로 받쳐져 있는 80메쉬의 와이어 바스켓으로 옮긴다. 이 튜브를 플라스틱 뚜껑으로 덮은 다음, 샘플을 19 내지 21분 동안 1500 내지 1700중력(gravity)의 상대 원심력으로 원심분리시킨다. 이어서, 원심분리된 섬유를 바스켓으로부터 꺼낸 다음 무게를 측정한다. 무게를 측정한 섬유를 105℃에서 항량이 될 때까지 건조시킨 다음, 무게를 다시 측정한다. 수분 보유치는 다음과 같은 공식으로 계산한다.

(1)

상기식에서, W는 원심분리된 섬유의 습윤 중량이고, D는 섬유의 건조 중량이며, W-D는 흡수된 수분의 중량이다.

이소프로필 알코올 보유치의 측정방법

다음 방법을 사용하여 셀룰로오스 섬유의 이소프로필 알코올 보유치(ARV)를 측정한다.

약 0.3 내지 약 4.0g의 섬유 샘플을 실온에서 약 15 내지 약 20시간 동안 약 100ml의 이소프로필 알코올(IPA)이 들어 있는 뚜껑이 덮여 있는 용기에 함침시킨다. 함침된 섬유를 필터로 걸러낸 다음, 바닥이 60메쉬의 스크린으로 되어 있는 원심분리기 튜브의 1.5인치 위로 받쳐져 있는 80메쉬의 와이어 바스켓으로 옮긴다. 튜브를 플라스틱 뚜껑으로 덮은 다음, 샘플을 19 내지 21분 동안 1500 내지 1700중력의 원심력으로 원심분리한다. 이어서, 원심분리된 섬유를 바스켓으로부터 꺼낸 다음, 무게를 측정한다. 무게를 측정한 섬유를 105℃에서 항량이 될 때까지 건조시킨 다음, 다시 무게를 측정한다. 이소프로필 알코올 보유치를 다음 공식에서 계산한다.

(1)

상기식에서, W는 원심분리된 섬유의 습윤 중량이고, D는 섬유의 건조 중량이며, W-D는 흡수된 이소프로필 알코올의 중량이다.

[드립(drip)용량의 측정 방법]

다음 공정을 사용하여 흡수성 코어의 드립 용량을 측정한다. 드립 용량은 코오의 흡수력과 흡수율의 혼합된 척도로서 사용된다.

중량이 약 7.5g인 4인치×4인치의 흡수성 패드를 스크린 메쉬위에 올려 놓는다. 합성 오줌을 8ml/s의 속도로 패드의 중앙에 떨어뜨린다. 합성 오줌의 첫 번째 방울이 패드의 밑바닥이나 옆에서 새어나올 때, 합성 오줌의 주입을 중단한다. 드립 용량은 합성 오줌을 주입하기 전후의 패드의 질량을 각각 섬유의 건조 중량으로 나눈 값의 차이로 계산한다.

[습윤 압축성의 측정 방법]

다음 공정을 사용하여 흡수성 구조물의 습윤 압축성을 측정한다. 습윤 압축성은 흡수성 코어의 습윤 압축에 대한 내성, 습윤 구조물의 보존성 및 습윤 탄성의 척도로서 사용된다.

중량이 7.5g인 4인치×4인치의 패드를 준비한 다음, 두께를 측정하고 밀도를 계산한다. 패드에 패드 무게의 10배 또는 패드가 완전히 포화될 때까지 합성 오줌을 가한다. 0.1PSI의 압력을 패드에 가한다. 평형상태에 도달하는 데에 필요한 60초가 경과된 후, 패드의 두께를 측정한다. 이어서, 압력을 1.1PSI까지 증가시키고 다시 60초간의 평형 기간이 경과한 후 다시 두께를 측정한다. 이어서, 압력을 0.1PSI까지 감소시킨 다음, 다시 60초간의 평형 기간이 경과한 후 두께를 측정한다. 0.1PSI(PSI Rebound)를 기준으로 하여, 처음의 ,0.1PSI 및 0.1PSI에서의 패드와 밀도를 계산한다. cc/g으로 계산되는 공극 용적을 각각의 압력에 대하여 모두 계산한다. 공극 용적은 습윤 상태의 패드의 밀도에서 섬유의 용적(0.95cc/g)을 뺀 값이 된다. 0.1PSI 와 0.1PSI에서의 공극 용적은 습윤 압축에 대한 내성 및 습윤 구조물의 보존성 나타내는 유용한 지표이다. 최초의 패드 밀도에 대한 공극 용적값이 클수록 습윤 압축에 대한 내성 및 습윤 구조물의 보조성이 커진다. 0.1PSI 공극 용적과 0.1PSIR 공극 용적의 차이값은 흡수성 패드의 습윤탄성을 비교하는 데에 유용하게 사용된다. 0.1PSI 공극 용적과 0.1PSIR 공극 용적 사이의 차이값이 적을수록, 습윤 탄성이 더욱 높아짐을 뜻한다.

또한, 건조 상태의 패으돠 압축되기 전 포화 상태에 있는 패드의 모세관의 크기의 차이는 패드의 흡수성을 표시하는 유용한 지표인 것으로 밝혀졌다.

[셀룰로오스 섬유와 반응하는 클루타르알데히드의 양을 측정하는 방법]

다음 공정을 사용하여 개별화된 글루타르알데히드 가교결합된 섬유의 셀룰로오스 성분과 섬유내 가교결합을 형성시키면서 반응하는 글루타르알데히드의 양을 측정한다.

개별화되고 가교결합된 섬유 샘플을 60℃에서 1시간 동안 1.0N HCI로 추출한다. 섬유로부터 추출물을 분리한 후, 2,4-디니트로페닐하이드라존(DNPH) 수용액과 혼합한다. 15분 정도 반응시킨 다음, 혼합물에 다량의 클로로포름을 첨가한다. 반응 혼합물을 추가로 45분 동안 혼합시킨다. 분리 펜넬로 클로로포름 및 수성 층을 분리한다. 클루타르알데히드의 양을 고압 액체 크로마토그래피(HPLC)를 사용하여 CNPH 유도체에 대하여 클로로포름 층을 분석함으로서 결정한다.

이때 사용된 HPLC 분석의 조건은 다음과 같다.

칼럼 : C-18 역상

검출기 : 360nm에서 UV로

이동상 : 80 : 20의 메탄올 : 물

유속 : 1ml/분

측정 : 피크의 높이

클루타르알데히드의 농도가 0ppm 내지 25ppm 사이인 농도를 알고 있는 5개의 표분 용액에 대한 HPLC의 피크 높이를 측정함으로서 글루타르알데히드의 함량과 피크 높이의 캘리브레이션 커브를 작성하였다.

각각의 섬유 샘플에 대한 클로로포름상을 HPLC로 분석하고, 피크의 높이를 측정하며, 글루타르알데히드의 상응하는 양을 캘리브레이션 커브로부터 결정한다. 섬유의 단위 중량당 글루타로알데히드의 함량을 계산하기 위하여, 글루타르알데히드의 농도를 섬유 샘플 중량(건조한 섬유를 기준으로 함)으로 나눈다.

HPLC 크로마토그램에는 2개의 글루타르알데히드 특성 피크가 존재한다. 공정 전체에 걸쳐 계속 한가지의 특성 피크만을 채택한다면, 어느 것을 사용하여도 상관없다.

[셀룰로오스 섬유와 반응하는 포름알데히드의 양을 측정하는 방법]

셀룰로오스와 반응하는 글루타르알데히드 양을 측정하는데 사용한 공정과 동일한 방법을 사용하여 셀룰로오스와 반응한 포름알데히드를 측정하되, 단 몇가지의 다른 점은 캘리브레이션 커브를 플루타르알데히드에 대해서가 아니라 포름알데히드에 대하여 작성하여야만 한다는 점과 섬유 샘플을 60℃에서 1시간 동안 0.1N 염산으로 추출하는 것이 아니라 90℃에서 2시간 동안 12N H₂SO₄로 추출한다는 점이다. 포름알데히드 함유 클로로포름상에 대해서만 하나의 HPLC 특성 피크가 나타났다.

[실시예 1]

본 발명의 개별화되고 강화된 섬유는 글루타르알데히드를 가교결합제로 사용하여 건식 가교결합 방법에 의해 제조한다.

각 샘플에 대해, 건조처리되지 않은 다량의 남족 연목 크라프트(southern softwood kraft : SSK) 펄프를 제공한다.

섬유의 함수율은 약 62.4%이다(37.6% 농도에 해당). 섬유를 50%의 글루타르알데히드 수용액, 30%의 질산나트륨 6수화물(글루타르알데히드의 중량을 기준으로 함), 비이온수 및 슬러리의 pH를 약 3.7로 저하시키기에 충분한 양의 1N HCI를 함유하는 용액에 가하여 슬러리를 제조한다. 섬유를 슬러리에 20분 동안 함침시킨 다음, 원심분리하여 농도가 약 34% 내지 약 35%가 되게끔 탈수시킨다. 이어서, 탈수한 섬유를 섬유의 농도가 약 55% 내지 약 56%가 되게끔 주위 온도의 공기를 이용하는 블로어 드라이어를 사용하여 공기 건조시킨다. 공기로 건조시킨 섬유를 미합중국 특허 제3,987,968호에 기술되어 있는 3단계-플러핑 장치를 사용하여 탈섬유화시킨다. 털섬유화된 섬유르 접시에 올려 놓은 후, 145℃에서 45분간 정적 오븐에서 경화시킨다. 가교결합은 오븐에 있는 기간 동안 완료된다. 개별화되고 가겨결합된 섬유를 메쉬 스크린에 올려 놓은 후, 약 20℃의 물로 세척하고 60℃의 물로 1시간 정도 담그어 1% 농도로 만든 다음, 스크리닝하고 약 20℃의 물로 두 번째 시간 동안 세척하며 섬유의 농도가 60% 될때까지 원심분리한 다음, 앞에서 설명한 바와 같이 3단-플러퍼로 탈섬유화시킨 다음, 4시간 동안 105℃에서 정적 건조 오븐에서 건조시킨다. 건조한 셀룰로오스 무수 글루코오스에 대하여 계산된, 반응된 글루타르알데히드는 1.41몰%이다. 결과는 실시예 8에서 논의한다.

[실시예 2]

미합중국 특허 제4,035,147호의 실시예 2의 시험 6에 기술되어 있는 방법을 그대로 따른다. 건조시키지 않은 SSK 섬유의 4% 펄프 슬러리를 준비한 다음, 아세톤으로 세척하여 탈수시킨다. 아세톤 세척 처리를 4회 계속하며, 세척시마다 반드시 여과를 한 다음 작업을 수행한다. 탈수한 섬유를 섬유 농도가 약 50%가 되도록 건조시킨 다음, 공기-레이(lay) 패드 제조기로 제한 조건없이 건조시키고, 91.8중량%의 아세톤, 0.9중량%의 염화수소, 0.8중량%의 포름알데히드 및 6.5중량의 물을 함유하는 50℃ 용액에 5분간 담그어 놓음으로서 포름알데히드가 섬유와 가교결합되도록 한다. 섬유를 물로 세척하여 중화시키고, 공기 건조시킨 다음, 목적하는 밀도를 갖는 흡수성 구조물로 성형시킨다. 이때, 섬유와 반응한 포름알데히드는 셀룰로오스 무수 글루코오스 몰 중량을 기준으로 계산한 바, 3.5몰%이다. 결과는 실시예 8에서 논의한다.

[실시예 3]

미합중국 특허 제3,756,913호의 실시예 3방법을 그대로 따른다. 건조시키지 않은 SSK 섬유의 1% 농도 펄프 슬러리를 제조한다. pH는 황산을 가하여 4로 조정한다. 섬유의 건조 중량을 기준으로하여 15%의 우레아 포름알데히드 수지(Casco Resin PR-335, Bordon Chemical Division of Bordon, Inc., Columbus, Ohio)를 슬러리를 천천히 교반하면서 가한다. 슬러리의 pH를 계속적으로 조절하여 4.7분 동안 4.0 내지 4.5로 유지시킨다. 이어서, 섬유를 추가로 2분 동안 담그어 두고, 배수시키며, 37% 섬유 농도를 갖게끔 원심분리시키고, 미합중국 특허 제3,987,968호에 기술되어 있는 3-단계 플러핑 장치를 사용하여 기게적으로 플러핑시킨 다음, 122℃에서 2시간 동안 오븐내에서 건조시킨다. 이렇게 건조되고 경화된 생성물을 목적하는 밀도를 갖는 흡수성 구조물로 만든다. 이 섬유와 반응한 우레아 포름알데히드 수지는 셀룰로오스 무수 글루코오스 분자단위당 우레아의 몰%로 계산한 바, 4.5몰%이다. 결과는 실시예 8에서 논의될 것이다.

[실시예 4]

미합중국 특허 제3,241,553호의 실시예 1에 기술되어 있는 방법을 그대로 따른다. 34.0중량%의 포름알데히드, 7.9중량%의 황산 및 58.1중량%의 물을 함유하는 용액을 제조한 다음, 80℃로 가열하였다. 펄프 시이트 형태의 SSK 섬유를 이 용액에 10분 동안 함침시킨 다음, 배수시키고, 처음에는 45 내지 50℃의 뜨거운 물 및 다음에는 찬물로 철저히 세척한다. 세척한 섬유로부터 짜낸 물의 pH는 7.1이다. 세척한 섬유는 차거운 물에서 섬유의 농도가 2중량%가 되게끔 하면서 교반함으로서 분해시킨 다음, 공기 건조시킨다. 섬유와 반응한 포름알데히드는 셀룰로오스 무수 글루코오스의 몰수를 기본으로하여 계산한 바, 105몰%이다. 결과는 실시예 8에서 논의될 것이다.

[실시예 5]

실시예 1에서와 동일한 방법을 이용하되, 글루타르알데히드 가교결합제의 양을 충분히 높혀서 섬유와 반응하는 글루타르알데히드의 농도가 4.4몰%가 되게끔 한다. 결과는 실시예 8에서 논의한다.

[실시예 6]

실시예 1에서와 동일한 방법을 사용하되, 섬유와 반응하는 글루타르알데히드의 양은 1.36몰%이며 섬유를 플러프 상태로 만들기 전에 섬유의 농도가 81중량%가 되도록 건조시킨다. 플러핑시키기 전에 건조를 수행하는 목적은 꼬임이 적은 섬유를 만들기 위함이다. 결과는 실시예 8에서 논의한다.

[실시예 7]

실시예 1에서와 동일한 방법을 사용하되, 섬유와 반응하는 글루타르알데히드의 양은 1.25몰%이고, 섬유를 플러프 상태로 만들기 전에 섬유의 농도가 91중량%가 되도록 건조시킨다. 생성되는 섬유는 실시예 6에서의 섬유보다 낮은 꼬임을 갖는다. 결과는 실시예 8에서 논의한다.

[실시예 8]

실시예 1내지 6에서 제조한 섬유 및 흡수성 구조물을 시험하고 분석한다. 습윤 꼬임수, 건조 꼬임수, 건조 컬 지수, 수분 보유치 및 이소프로필 알코올 보유치를 본 명세서의 서험 방법에 나와 있는 방법에 따라 측정한다. 결과는 아래의 표 1에 명시하는 바와 같다.

[표 1]

실시예 1 내지 6의 섬유를 건조 섬유의 밀도가 각각 0.10g/cc, 0.20g/cc 및 0.30g/cc인 4인치×4인치의 직사각형의 공기-레잉된 흡수성 패드로 만든다. 0.20g/cc 패드에 대해서 드립 능력을 측정하고, 0.10g/cc 및 0.20g/cc의 패드에 대해서는 습윤 압축성을 각각 측정한다. 수송 지수는 0.10g/cc, 0.20g/cc 및 0.30g/cc의 패드에 대하여 측정하였다. 결과는 아래의 표 2와 표 3에 명시하였다.

[표 2]

[표 3]

표 1은 실시예 1,3,5,6 및 7의 섬유에 대한 ARV 값이 30 미만이라는 것을 보여주고 있다. 이들 실시예의 ARV 값은 고도로 탈수된 팽윤되지 않은 상태하에서 화학적으로 강화처리된 결과에 기인하여 다른 섬유의 ARV 값보다 낮다. 비록 탈수된 상태에서 화학적으로 강화 처리되었다고는 하지만, 실시예 2의 섬유는 공기 건조에 비하여 아세톤으로 탈수시킴으로서 덜 팽윤되므로 실시예 1,3,5 및 7의 섬유와 같이 붕괴되지 않는다.

표 3의 네 번째 결과치를 제4도와 제5도의 도면으로 도시하였다. 제4도는 흡수성 패드의 밀도 대 이소프로필 알코올(IPA)에 대한 수송 지수를 도시한 것이다. 제5도는 흡수성 패드의 밀도 대 물에 대한 수송지수를 도시한 것이다. 제4도와 제5도에서, 라인(20) 및 (30)은 처리되지 않은 SSK 플러프에 상응하고, 라인(22) 및 (32)는 실시예 Ⅳ에 상응하며, 라인(24) 및 (34)는 실시예 2에, 라인(26) 및 (36)은 실시예 1 및 라인(38)은 실시예 5에 상응한다. 실시예 5 및 7의 섬유에 대하여서는 수송 지수를 측정하지 않았다. 셀룰로오스 섬유를 팽윤시키지 않는 IPA의 수송 지수와 셀룰로오스 섬유를 팽윤시키는 물의 수송 지수를 비교하여 보면, 이소프로필 알코올을 위킹 용액으로 사용할 경우에는 두가지 패드가 서로 동일하지만, 물을 위킹 용액으로 사용할 경우에는 커다란 차이가 있음을 알 수가 있다. 따라서, ARV 값과 WRV 값이 낮은 실시예 1 및 5의 섬유로 만든 패드가 가장 높은 수송 지수를 갖는다. 표 2를 살펴보면, 실시예 1 섬유로 만든 패드가 흡수성이 더욱 좋으며, 실시예 5의 섬유로 만든 패드에 비하여 습윤된 상태에서의 팽창력이 우수한 것을 알 수 있다. 또한, 실시예 1 및 실시예 6의 섬유의 ARV 값(표 1)이 실시예 2의 섬유의 ARV 값보다 적다. 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 차이점은 실시예 1 및 6의 섬유는 공기 건조시키고 탈수시켜 팽윤되지 않은 상태에서 가교결합이 되었지만, 실시예 2의 섬유는 아세톤으로 추출된 탈수 상태에서, 즉 공기 건조한 섬유에 비하여 팽윤이 더욱 많이 된 상태에서 가교결합이 된 데에 기인한다.

위와 같은 결과와 고찰을 통하여, 본 발명의 섬유는 비록 구조적인 요인은 서로 다르다고 하더라도, 실시예 2의 섬유와 같은 용액 상태에서 경화되고, 개별화되고 강화처리된 섬유에 대한 흡수성과 탄성 성능을 측정하는 데에 사용되는 표준적인 흡수성 구조물을 만드는 데에 사용할 수 있음을 알 수가 있다. 이러한 구조적 차이는 최소한 다음의 두가지로 특징지울 수 있다. 첫째는, 꼬임의 정도, 그리고 둘째는 ARV 값으로 증명되었듯이 강화처리된 섬유의 팽윤 정도이다. 또한, 본 발명의 섬유는 실시예 2의 섬유를 만드는 데에 사용한 비수용액 경화 방법에 비하여 좀더 경제적인 건식 가교결합 공정으로 제조할 수가 있다는 점을 주지해야 한다.

[실시예 9]

실시예 1,3,5,6 및 7의 섬유로 패드를 제조한다. 패드는 4인치 ×4인치의 정사각형으로서 밀도는 0.20g/cc가 되게끔 제조한다. 패드를 그 무게의 10배에 해당하는 합성 오줌으로 습윤시키고, 1.1PSI의 압력으로 60초간 압착시킨 다음, 압력을 제거하여 패드가 아무런 방해도 받지 않고 팽창하도록 한 다음, 습윤상태의 패드의 총 중량이 건조한 패드의 중량의 10배가 되도록 충분한 양의 합성 오줌을 가한다. 패드를 반으로 접은 다음, 0.2PSI의 압력으로 60초간 압축시키고 다시 펴서 탈라미네이트화 현성이 일어났는지의 여부를 살핀다. 여기에서, 탈라미네이트화 현상이 일어난 것은 육안으로 살폈을 때, 구별할 수 있을 정도를 뜻한다. 반으로 접은 다음 다시 펴서 탈라미네이트화 현상이 일어났는지를 반복하여 살핀다. 이런 실험을 단지 두 번만 하더라도, 실시예9 및 실시예 7의 섬유로 만든 패드는 탈라미네이트화 현상이 많이 일어났다. 실시예 2의 섬유로 만든 패드도 2번의 실험을 한 후 약간의 탈라미네이트 현상은 나타냈지만, 실시예 9 및 실시예 7의 섬유로 만든 패드에 비하여서는 그 정도가 약했다. 실시예 6의 섬유로 만든 패드는 5번의 실험 후에야 탈라미네이트화 현상이 일어났다. 그러나, 실시예 1의 섬유로 만든 패드는 5번 실험 후에도 눈에 뛸 정도의 탈라미네이트화 현상을 일으키지 않았다. 따라서, 실시예 8에서 논의된 본 발명의 섬유의 유익성 이외에도 본 발명의 섬유로 제조된 패드는 탈라미네이트화 현상에 대한 내성의 증가라는 부수적인 효과도 나타낸다. 이러한 탈라미네이트화 현상에 대한 우수한 내성은 실시예 1의 섬유의 높은 꼬임정도에 관련된 것으로 믿어진다.

개별화되고, 강화처리되고, 꼬임이 가해진 섬유 및 이 섬유로 만든 흡수성 구조물의 특정 양태 및 예를 전술한 바와 같이 기술하긴 하였지만, 본 발명의 범주는 첨부되는 특허청구의 범위에 의해 한정된다.

Claims (35)

1. a. 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 4.5꼬임 노드/㎜ 이상이고, b. 평균 습윤 섬유 꼬임수가 약 3.0꼬임 노드/㎜ 이상이며 건조 섬유의 꼬임수보다 약 0.5꼬임 노드/㎜ 이상 작고, c. 평균 이소프로필 알코올 보유치가 약 30% 미만이며, d. 평균 수분 보유치가 약 28% 내지 약 50%인 개별화되고 강화처리된 컬 상태로 존재하는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 셀룰로오스 섬유 재료.
2. 제1항에 있어서, 섬유의 평균 건조 섬유 컬 인자가 약 0.30 이상인 세룰로오스 섬유 재료.
3. 제2항에 있어서, 평균 건조 섬유 컬 인자가 약 0.50 이상인 셀룰로오스 섬유 재료.
4. 제1항에 있어서, 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 5.5꼬임 노드/㎜ 이상이며, 평균 습윤 꼬임수가 약 4 꼬임 노드/㎜ 이상이고 평균 건조 섬유 고임수보다 약 1.0꼬임 노드/㎜ 이상 작은 셀룰로오스 섬유 재료.
5. 제4항에 있어서, 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 6.5꼬임 노드/㎜ 이상이고, 평균 습윤 섬유 꼬임수가 약 5.0꼬임 노드/㎜ 이상인 세룰로오스 섬유 재료.
6. 제1항에 있어서, 평균 이소프로필 알코올 보유치가 약 27% 미만인 셀룰로오스 섬유 재료.
7. 제6항에 있어서, 평균 수분 보유치가 약 30% 내지 약 45%인 셀룰로오스 섬유 재료.
8. 제7항에 있어서, 섬유의 평균 수분 보유치가 약 35% 내지 약 42%인 세룰로오스 섬유 재료.
9. 제8항에 있어서, 평균 건조 컬 인자가 약 0.50 이상이고, 평균 건조 꼬임수가 약 6.5꼬임 노드/㎜ 이상이며, 평균 습윤 꼬임수가 약 5.0꼬임 노드/㎜ 이상이고 평균 습윤 고임수보다 약 1.0꼬임 노드/㎜ 이상 작은 셀룰로오스 섬유 재료.
10. 제9항에 있어서, 섬유가 셀룰로오스와 반응하여 아세탈 결합을 형성할 수 있는 알데히드성 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 가교결합제로 강화처리된 셀룰로오스 섬유 재료.
11. 제10항에 있어서, 가교결합제가 글루타르알데히드인 셀룰로오스 섬유 재료.
12. a. 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 4.5꼬임노드/㎜ 이상이고, b. 평균 습윤 섬유 꼬임수가 약 3.0꼬임 노드/㎜ 이상이며 건조 섬유의 꼬임수보다 약 0.5꼬임 노드/㎜ 이상 작고, c. 평균 이소프로필 알코올 보유치가 약 30% 미만이고, d. 평균 수분 보유치가 약 28% 내지 약 50%인 개별화되고 강화처리된 컬 상태로 존재하는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 흡수성 구조물.
13. 제12항에 있어서, 섬유의 평균 건조 섬유 컬 인자가 약 0.30 이상인 흡수성 구조물.
14. 제13항에 있어서, 평균 건조 섬유 컬 인자가 약 0.50 이상인 흡수성 구조물.
15. 제12항에 있어서, 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 5.5꼬임 노드/mm 이상이며, 평균 습윤 섬유 꼬임수가 약 4.0꼬임 노드/mm 이상이고 평균 건조 섬유 꼬임수보다 약 1.0꼬임 노드/㎜ 이상 작은 흡수성 구조물.
16. 제15항에 있어서, 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 6.5꼬임 노드/㎜ 이상이며, 습윤 섬유 꼬임수가 약 5.0꼬임 노드/㎜ 이상인 흡수성 구조물.
17. 제12항에 있어서, 평균 이소프로필 알코올 보유치가 약 27% 미만인 흡수성 구조물.
18. 제17항에 있어서, 평균 수분 보유치가 약 30% 내지 약 45%인 흡수성 구조물.
19. 제18항에 있어서, 섬유의 평균 수분 보유치가 약 35% 내지 약 42%인 흡수성 구조물.
20. 제19항에 있어서, 평균 건조 섬유 컬 인자가 약 0.50 이상이며, 평균 건조 꼬임수가 약 5.5꼬임 노드/㎜ 이상이고, 평균 습윤 꼬임수가 약 4.0꼬임 노드/㎜ 이상이며 평균 습윤 꼬임수보다 약 1.0꼬임 노드/㎜ 이상 작은 흡수성 구조물.
21. 제20항에 있어서, 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 6.5꼬임 노드/㎜ 이상이며 평균 습윤 섬유 꼬임수가 약 5.0꼬임 노드/㎜ 이상인 흡수성 구조물.
22. 제21항에 있어서, 섬유가 셀룰로오스와 반응하여 아세탈 결합을 형성할 수 있는 알데히드성 화합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 가교결합제로 강화처리된 흡수성 구조물.
23. 제22항에 있어서, 가교결합제가 글루타르알데히드인 흡수성 구조물.
24. 제11항에 있어서, 건조 섬유 중량을 기준으로 계산한, 건조 밀도가 평형 습윤 밀도보다 큰 건조 밀도 및 평형 습윤 밀도를 갖는 흡수성 구조물.
25. 제21항에 있어서, 건조 섬유 중량을 기준으로 계산한, 건조 밀도가 평형 습윤 밀도보다 큰 건조 밀도 및 평형 습윤 밀도를 갖는 흡수성 구조물.
26. 제23항에 있어서, 건조 섬유 중량을 기준으로 계산한, 건조 밀도가 평형 습윤 밀도보다 큰 건조 밀도 및 평형 습윤 밀도를 갖는 흡수성 구조물.
27. a. 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 4.5꼬임 노드/㎜ 이상이고, b. 평균 습윤 섬유 꼬임수가 건조 섬유 꼬임수보다 약 5.0꼬임 노드/㎜ 이상 작으며, c. 평균 수분 보유치가 약 28% 내지 약 50%인 개별화되고 강화처리된 컬 상태로 존재하는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 셀룰로오스 섬유 재료.
28. 제27항에 있어서, 섬유의 평균 건조 섬유 컬 인자가 약 0.30 이상이고 평균 이소프로필 알코올 보유치가 약 30% 미만인 셀룰로오스 섬유 재료.
29. 제28항에 있어서, 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 5.5꼬임 노드/㎜ 이상인 셀룰로오스 섬유 재료.
30. a. 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 4.5꼬임 노드/㎜ 이상이고, b. 평균 습윤 섬유 꼬임수가 건조 섬유 꼬임수보다 약 5.0꼬임 노드/㎜ 이상 작으며, c. 평균 수분 보유치가 약 28% 내지 약 50%인 개별화되고 강화처리된 컬 상태로 존재하는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 셀룰로오스 흡수성 구조물.
31. 제30항에 있어서, 섬유의 평균 건조 섬유 컬 인자가 약 0.30 이상이고 평균 이소프로필 알코올 보유치가 약 30% 미만인 흡수성 구조물.
32. 제31항에 있어서, 평균 건조 섬유 꼬임수가 약 5.5꼬임 노드/㎜ 이상인 흡수성 구조물.
33. 제30항에 있어서, 건조 섬유 중량을 기준으로 계산한, 건조 밀도가 평형 습윤 밀도보다 큰 건조 밀도 및 평형 습윤 밀도를 갖는 흡수성 구조물.
34. 제12항, 제20항, 제21항, 제23항, 제24항, 제25항, 제26항, 제30항 및 33항중 어느 한 항에 있어서, 최소한 흡수성 구조물의 일부에 혼합되는 중합체 겔 형성 물질을 추가로 함유하는 흡수성 구조물.
35. 제12항, 제20항, 제21항, 제23항, 제24항, 제25항, 제26항, 제30항 및 제33항중 어느 한 항에 있어서, 흡수성 구조물의 표면과 인접한 위치에 중합체 겔 형성 물질을 추가로 함유하는 흡수성 구조물.

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