KR940006673Y1 - 겔화제를 지닌 흡수구조물 및 이들 구조물을 함유하는 흡수제품 - Google Patents

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Description

겔화제를 지닌 흡수구조물 및 이들 구조물을 함유하는 흡수제품
제1도는 흡수제품으로서 바람직한 구조를 지닌 일회용 기저귀(diapers)의 단면을 나타내는 것이다.
본 고안은 배출된 체액을 흡수하기에 적합한 섬유 웹(web) 구조물 및 이들 구조물에 특히 유용한 흡수 겔화제 조성물에 관한 것이다. 상기 구조물은 생리대, 유아용 기저귀, 성인용 실금 패드 등과 같은 일회용 흡수제품에 사용할 수 있다.
엉킨 섬유 덩어리, 즉 섬유 웹을 포함하는 흡수 구조물은 당해 분야에 공지되어 있다. 상기 구조물은 유체가 섬유 물질 자체에 흡수되는 흡수 메카니즘, 및 체액이 섬유사이의 모세관 틈을 통해 분산되거나, 여기에 저장되는 위킹(wicking)메카니즘에 의해, 배출된 체액과 같은 액체를 흡수할 수 있다. 이와 같은 섬유 웹 구조물의 흡수 특성을 향상시키는 한가지 방법은 유체를 흡수함으로써 팽윤된 하이드로겔 물질을 형성하는 소위 강력 흡수 중합체를 상기의 구조물내에 도입하는 것이다. 생성된 하이드로겔은 구조물내에서 배출된 체액과 같은 유체를 보존하도록 한다.
입자(섬유포함)형의 하이드로겔-형성 물질을 섬유 웹내에 도입시킨 상기 형태의 흡수 구조물이 문헌〔참조 : weisman and Goldman; 미합중국 특허 제4,610,678호; 1986년 9월 9일 허여됨〕에 기술되어 있다.
흡수 구조물내에 도입되는 입자형 하이드로겔-형성중합체(예 : 겔화제)의 크기 및 형태는 광범위하게 다양할 수 있다. 상기-인용된 미합중국 특허 제4,610,678호에, 예를 들어 상기 흡수 구조물내에 도입되는 겔화제 입자의 크기가 약 30마이크론 내지 약 4㎜의 범위일 수 있음을 지적하고 있다.
그러나, 실제 시판품에 있어서, 일회용 기저귀용 흡수 코어에 사용되는 겔화제의 입자는 대개의 경우 일정치 않지만 형태에 있어서 아주 길다란 형태는 아니며, 입자크기는 약 45내지 850 마이크론의 범위이고, 약 200 내지 370 마이크론의 질량을 중앙 입자 크기를 갖는다. 산업상의 위생 및 가공의 용이성을 고려하기 때문에 이러한 형태 및 크기의 입자가 일반적으로 선택된다.
또한, 일부 시판되고 있는 겔화제 물질은 작은 입자의 응집물인 입자형태로 제조되는데, 이는 보다 큰 응집물이 겔화제 합성 및 포장작업시 보다 용이하게 취급할 수 있기 때문이다.
그러나, 상기 형태의 응집물은 시판용으로 제조되는 일회용 흡수제품에 이들을 도입하는 동안이나, 그후 제품의 사용시 어느 정도 분쇄되는 것으로 믿어진다. 따라서 기저귀와 같은 상기 형태의 제품들은 실제로 기저귀-제조공정시 본래 원료 형태로 제공되는 겔화제 응집물보다 어느정도 더 작은 입자 형태의 겔화제를 함유할 수 있다.
공지된 흡수 구조물내에 사용되는 겔화제 입자의 크기 및 형태가 어떠하든 간에 겔화제는 일반적으로 구조물내의 주요부분을 형성하는 스테이플(staple)섬유 성분보다 값이 더 비싸다. 따라서, 이런 흡수 구조물의 제조에 사용되는 물질, 형태 및 공정은 주로 흡수구조물의 흡수 용량 및 구조물내에 사용되는 겔화제 물질의 유효흡수 용량이 최대화되도록 처리하고 조정한다. 상기 방법에 따라, 목적하는 흡수 성능 목적을 실현시킬 수 있는 최소량의 겔화제를 사용할 수 있다. 이는, 따라서, 흡수 구조물의 제조비용을 최소화시킬 수 있다.
흡수 구조물의 흡수 특성을 개선시키고자 하는 계속적인 요구에 따라, 본 고안의 목적은 구조물의 흡수용량 및 구조물내에서의 겔화제의 유효 용량이 증진될 수 있는 흡수 구조 형태를 제공하는 것이다.
본 고안의 또다른 목적은 흡수 구조물내에 사용된 겔화제 물질의 입자 크기 분포를 간단히 조정 및 조절함으로써, 개선된 흡수 용량 및 겔화제 유효 용량을 갖는 흡수 구조물을 제공하는 것이다.
본 고안의 또다른 목적은 조절된 입자크기 특성을 지니며, 상기 흡수 구조물내에 도입시키기에 특히 적합한 겔화제 조성물을 제공하는 것이다.
본 고안의 또다른 목적은 구조물의 흡수 코어를 형성시키기 위해 개선된 흡수 특성을 지닌 흡수 구조물을 이용하는, 기저귀, 유아용 속팬츠(traning pants), 실금패드, 생리대등과 같은 일회용 흡수 제품을 제공하는 것이다.
본 고안은 이의 양태중 하나로서 일회용 흡수 제품에 사용하기에 적합한 특수 형태의 흡수 구조물에 관한 것이다.
상기 구조물은 약 40 내지 95중량%의 친수성 섬유 구조물 및 약 5 내지 60중량%의 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제의 비섬유성, 비파손성 입자 구조물을 배합하여 형성된 웹(web)을 포함한다. 이 중합체성 겔화제는 겔화제 g당 합성뇨 약 20g 이상의 평형 겔 용적을 갖는다. 또한, 이들 겔화제 입자는 입자의 질량중앙 입자 크기가 약 400 내지 1680마이크론인 입자크기 분포를 갖는다. 바람직하게는, 이들 입자중 약 16중량%이하는 200마이크론 미만의 입자크기를 지녀야하고, 이들 입자중 약16중량%이하는 1410 마이크론을 초과하는 입자크기를 지녀야 한다. 겔화제 입자 자체는 웹을 형성하는 친수성 섬유중에 완전히 분산된다. 생성된 웹 구조는 밀도가 약 0.06g/㎤ 범위내이다.
본 고안은 이의 또다른 양태로서, 섬유성 흡수 웹구조물에 사용하기에 특히 적합한 흡수 겔화제 조성물에 관한 것이다. 상기 조성물을 다수의 비섬유성, 비파손성 겔화제 물질의 입자를 포함하며, 이때 다수의 입자는 전술한 흡수 구조물에 도입되는 입자와 동일한 입자크기 특성을 지닌다.
이들 입자를 형성하기 위해 사용되는 겔화제 물질은 약 50 내지 99.999몰%의 중합된, 불포화된 중합가능한 산 그룹-함유 단량체 및 약 0.001 내지 5몰%의 가교결합제를 포함한다. 상기 겔화제 물질은 부분적으로 중화되어 있으며, 중화도가 약 50%이상이고, 겔화제 물질 g당 합성뇨 약 20g이상의 겔용적을 지닌다.
본 고안은 이의 또다른 양태로서, 개선된 흡수 특성을 갖는 흡수제품에 관한 것이다. 상기의 제품은 액체 불침투성 배면 시트(backing sheet), 액체 침투성 표면시트(topsheet) 및 배면 시트와 표면시트사이에 위치한 흡수코어를 포함한다.
흡수 코어는 전술한 바와 동일한 형태의 흡수 웹 구조물을 포함한다.
본 고안의 흡수 구조물은 섬유성 및 비섬유성 성분을 모두 함유하는 웹(web) 또는 배트(batt)구조물이며, 본 고안의 겔화제 조성물은 비섬유성 성분만을 함유한다. 본 고안의 목적을 위해, 용어 "섬유(fibers)" 및 "섬유성(fibrous)"은 입자 물질의 직경에 대한 길이비가 약 10을 초과하는 특정형태의 "입자"물질을 의미한다. 역으로, "비섬유성(Nonfibrous)" 입자는 직경에 대한 길비가 약 10이하인 것이다.
본 고안은, 이의 몇가지 양태중에서도 첫째로, 흡수 겔화제 물질의 비섬유성 입자를 함유하는 섬유 웹을 특징으로 하는 흡수 구조물에 관한 것이다. 이들 흡수 웹 구조물이 주성분은 친수성 섬유 물질로 이루어진다. 본 고안의 목적을 위해, 물 또는 수성 체액이(실제로 섬유가 유체를 흡수하거나 겔을 형성하는 것과는 무관하게)섬유의 표면상에 용이하게 확산 되는 경우에, 섬유는 "친수성(hydrophilic)"이다. 사용되는 친수성 섬유는 일반적으로 평균 직경이 약 1 내지 200 마이크론의 범위내이다. 더욱 바람직하게는, 이들 친수성 섬유의 평균 직경은 약 10 내지 100마이크론이다. 본 고안의 구조물내에 도입되는 거의 모든 친수성 섬유는 바람직하게는 1㎜이상의 섬유 길이를 갖는다.
본 고안의 구조물내에 사용되는 친수성 섬유 물질의 유형은 결정적인 것이 아니다. 통상적인 흡수 제품에 사용하기에 적합한 유형의 친수성 섬유라면 모두 본 고안의 흡수 구조물에 사용하기에 적합하다. 친수성 섬유 물질의 예에는 셀룰로오즈, 개질된 셀룰로오즈, 레이온, 폴리에스테르(예 : 폴리에틸렌 테레프탈레이트(DACRON), 친수성 나일론(HYDROFIL)등을 포함한다.
적합한 친수성 섬유는 또한 친수화제로 친수화시킨 소수성 섬유도 포함한다. 이러한 섬유에는, 예를 들어, 폴리올레핀(예 : 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌), 폴리아크릴릭, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄등으로 부터 유도된 계면 활성제-처리되거나 실리카-치리된 열가소성 섬유가 포함된다.
사실, 친수화된 소수성 섬유는 그 자체가 흡수성이 크게 높지 못하므로, 통상적인 흡수 구조물에 유용한 흡수성이 크게 높지 못하므로, 통상적인 흡수 구조물에 유용한 충분한 흡수 용량의 웹을 제공하지 못하지만 이들의 우수한 위킹(wicking)특성을 고려할때, 본 고안의 구조에 사용하기에 적합하다. 이는 본 고안의 구조물에 있어서, 섬유의 위킹 특성이 섬유 물질자체의 흡수 용량보다도 훨씬 더 중요하기 때문이다.
구입용이성 및 가격면에서, 웹 구조물의 친수성 섬유로서 본 고안에 사용하기에 일반적으로 셀룰로오즈 섬유가 바람직하다. 가장 바람직한 것은 목재 펄프 섬유이다.
본 고안의 특정 흡수 구조물에 특히 유용한 다른 셀룰로오즈 섬유 물질은 셀룰로오즈 섬유와 가교 결합제를 내부가교 결합시켜 생성시킬 수 있는 스티프닝되고, 트위스트 되었으며 컬된 셀룰로오즈 섬유이다. 이러한 일반적인 유형의 섬유 예를 들어, 1965년 12월 21일 특허 허여된 버나딘(Bernatdin)의 미합중국 특허 제3,224,926호 , 1966년 3월 22일에 특허 허여된 스타이거(Steiger)의 미합중국 특허 제3,241,553호, 1969년 4월 22일에 특허 허여된 정(chung)의 미합중국 특허 제3,440,135호, 1972년 4월 26일에 특허 허여된 스타이거(Steiger)의 미합중국 특허 제3,658,613호, 1976년 1월 13일에 특허 허여된 채터지(chatterjee)의 미합중국 특허 제3,932,209호 및 1977년 7월 12일에 특허 허여된 샌지니스(Sangenis)등의 미합중국 특허 제4,035,147호에 기술되어 있고, 상기 모든 특허는 본 명세서에서 참고로 인용한다.
본 고안의 흡수 웹 구조물의 친수성 섬유 성분으로서 유용하고, 스트프닝되고, 트위스트되었으며 컬된 셀룰로오즈 섬유의 특히 바람직한 유형의 하나는 내부적으로, 예를 들어 C2-C8디알데히드와 가교 결합되어 있고, 비교적 탈수 상태로 존재하는 셀룰로오즈 섬유를 포함한다. 이러한 섬유는 이의 건조 섬유 및 습윤 섬유 트위스트 카운트(건조 섬유는 4.5 트위스트 노드/㎜이상이고, 습윤 섬유보다 0.5트위스트 노드/㎜이상 적으며, 습윤섬유는 약 3.0트위스트 노드/㎜이상인 것이 바람직하다)및 이의 유체 보존성(평균 이소프로판을 보존치는 30%미만이고, 평균 수분 보존치는 28 내지 50%이다)으로 정의된다. 이러한 종류의 스티프닝되고, 트위스트 되었으며 컬된 셀룰로오즈 섬유는, 1988년 1월 7일에 공개된 유럽 특허 공보 제251,676호 및 1988년 1월 13일에 공개된 유럽 특허 공보 제252,650호에 더욱 상세히 기술되어 있다.
상기의 공개된 특허원은 모두 더 프록터 앤드 갬블 캄파니(The Procter Gamble Company)명의로 출원되었고, 본 명세서에서 참고로 인용한다.
본 고안의 구조물중의 친수성 섬유 성분은 일반적으로 구조물의 40 내지 95중량%를 차지한다. 이러한 친수성 섬유물질의 농도는 친수화제를 사용할 경우, 여기에 사용된 친수화제의 중량을 포함한다.
본 고안의 흡수 구조물의 제2필수 성분은 특정 유형의 중합체성 겔화제의 분리된 비섬유성, 비파손성 입자를 포함한다.
이러한 중합체성 겔화제는, 물 또는 체액과 같은 유체(즉, 액체)와 접촉시킬 경우, 유체를 흡수함으로써 하이드로겔을 형성하는 물질이다. 이러한 방법으로 본 고안의 흡수 구조물내로 배출된 유체는 중합체성 겔화제 입자에 의해 포착되고 보유되므로, 흡수 용량 및/또는 유체 보유능이 향상된 구조물을 제공한다.
사용되는 중합체성 겔화제 입자는 일반적으로 거의 수-불용성의 약간 가고 결합되고, 중화된 하이드로겔-형성 중합체 물질을 함유할 것이다. 이러한 중합체 물질은 중합 가능한 불포화 산-함유 단량체로부터 제조할 수 있다. 따라서, 이러한 단량체에는 탄소 올레핀 이중 결합에 하나 이상의 탄소를 함유하는 올레핀계 불포화산 및 산무수물이 포함된다. 더욱 구체적으로, 이러한 단량체는 올레핀게 불포화 카복실산 및 산무수물, 올레핀계 불포화 설폰산 및 이의 혼합물 중에서 선택한다. 중합시, 이러한 종류의 단량체 단위는 겔화제 물질의 약 50 내지 99,999몰%, 더욱 바람직하게는 약 75 내지 99.99몰%를 차지한다.
본 고안에서 사용된 중합체성 겔화제 제조용으로 적합한 불포화 산성 단량체는, 1987년 3월 31일에 특허 허여된 브란트/골드만/잉글린(Brandt/Goldman/Inglin)의 미합중국 특허 제4,654,039호 및 1987년 6월 10일에 출원된 재허여 특허원 제060,718호에 기술된 화합물을 포함하고, 이들 모두 본 명세서에서 참고로 인용한다. 바람직한 단량체에는 아크릴산, 메타크릴산 및 2-아크릴아미드-2-메틸 프로판 설폰산이 포함된다. 아크릴산 자체는 중합체성 겔화제 물질 제조용으로 특히 바람직하다.
하이드로겔-형성 중합체성 겔화제에 있어서, 불포화된 산-함유 단량체로부터 생성된 중합체 성분은 전분 또는 셀룰로오즈와 같은 다른 종류의 중합체 잔기에 그라프트시킬 수 있다. 또한, 이러한 유형의 전분 물질에 그라프트된 아크릴산은 본 고안에 사용하기에 특히 바람직하다.
통상적인 형태의 단량체로부터 제조할 수 있는 바람직한 중합체 겔화제는 가수분해된 아크릴로니트릴-그래프트된 전분, 아크릴산-그래프트된 전분, 폴리아크릴레이트, 말레산 무수물 공중합체 및 이의 혼합물을 포함한다. 특히 바람직한 것은 폴리아크릴레이트 및 아크릴산-그래프트된 전분이다.
본 명세서에서 흡수 구조물에 사용하는 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제의 기본 중합체 성분의 특성이 어떠하든간에 이러한 물질은 일반적으로 약간 가교-결합될 것이다.
가교-결합은 본 고안에 사용하는 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제가 거의 수-불용성이 되도록 하며, 따라서 가교-결합은 부분적으로는 겔 용적, 및 사용된 중합체성 겔화제로부터 형성된 하이드로겔의 추출 가능한 중합체 특성을 결정한다 적합한 가교-결합제는 당해분야에 공지되어 있으며, 예를 들면, 본 명세서에서 참조로서 인용하는 문헌〔참조 : 1978년 2월 28일자로 마수다(Masuda)등에 허여된 미합중국 특허 제4,076,663호〕에 상세히 기술된 것을 포함한다. 바람직한 가교-결합제는 폴리올을 갖는 불포화 모노-또는 폴리-카복실산의 디-또는 폴리-에스테르, 비스아크릴아미드 및 디-또는 트리-알릴 아민이다. 특히 바람직한 가교-결합제는 N, N'-메틸렌 비스아크릴아미드, 트리메틸을 프로판 트리아크릴레이트 및 트리알릴 아민이다. 가교-결합제는 일반적으로 생성된 하이드로겔-형성 중합체 물질을 약 0.001 내지 5몰%포함할 수 있다. 보다 바람직하게는, 가교-결합제는 본 명세서에서 사용하는 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제를 약 0.01 내지 3몰% 포함할 것이다.
본 고안의 구조물내에 사용할 수 있는, 약간 가교-결합된 하이드로겔-형성 중합체성 겔화는 일반적으로 부분적으로 중화된 형태로 사용한다. 본 고안의 목적을 위하여, 이러한 물질은 중합체를 형성시키기 위해 사용되는 25몰%이상, 바람직하게는 50몰%이상의 단량체가 염-형성 양이온으로 중화시킨 산 그룹-함유 단량체인 경우, 부분적으로 중화되는 것으로 생각한다. 적합한 염-형성 양이온은 알칼리 금속, 암모늄, 치환된 암모늄 및 아민을 포함한다. 중화된 산 그룹-함유 단량체인, 사용되는 총 단량체의 %는 본 명세서에서 "중화도"로서 언급된다. 중화도는 98%를 초과하지 않는 것이 바람직하다.
본 명세서에 흡수 구조물에 사용되는 중합체성 겔화제는 흡수 구조물내에서 접촉하는 액을 흡수하는 용량이 비교적 커야 한다. 이러한 물질의 흡수용량은 본 고안에서 사용하기 위하여 선택되는 중합체성 겔화제의 "겔용적"을 참조하여 정량할 수 있다.
본 고안의 목적을 위하여, 겔 용적은 일정한 중합체성 겔화제에 의해 흡수된 합성뇨의 양으로 정의될 수 있으며, 중합체성 겔화제 g당 합성뇨 g으로 표시된다. 합성뇨중의 겔용적은 약 20부의 합성뇨와 함께 약 0.1 내지 0.2부의 시험하려는 무수 중합체성 겔화제의 현탄액을 형성시켜 측정할 수 있다. 이 현탄액은 팽윤 팽형상태에 도달하기에 충분한 시간(예 : 약1시간)동안 부드럽게 교반하면서 주위온도에서 유지시킨다. 이후의 본 명세서중 시험방법 부분에서 상세하게 기술하는 방법으로, 중합체성 겔화제 g당 합성뇨 g으로 표시되는 중합체성 겔화제의 겔 용적은 현탁액중의 중합체성 겔화제의 중량 분율 및 현탄액의 총 용적에 대한 형성된 하이드로겔로부터 제외된 액체 용적의 비로부터 계산한다.
본 고안의 구조물, 및 특히 기저귀, 성인 실금 패드, 또는 유아용 팬츠에 사용되는 구조물은 일반적으로 겔 용적이 중합체성 겔화제 g당 약 20g이상인 중합체성 겔화제를 사용한다. 본 고안에서 구조물이 셀룰로오즈성 섬유(예 : 목재 펄프 섬유)로부터 제조되는 경우, 겔 용적이 약간 큰, 즉 겔용적이 겔화제 g당 합성뇨 약 25 내지 60g인 중합체성 겔화제를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
특정한 유형의 셀룰로오즈성 섬유재료(예 : 스티프닝되고 트위스트되었으며 컬된 셀룰로오즈성 섬유)로부터 구성되는, 본 명세서에서 상술한 고조물은 겔 용적이 약간 적은 겔화제를 사용하는 경우 유체를 흡수하는데 있어서 실제로는 보다 유효할 수 있다. 일반적으로 겔 용적이 적은 겔화제는 겔농도(본 명세서의 상기에서 참조한 미합중국 특허 제4,654,039호 및 미합중국 재허여된 특허원 제060,718호에 기술된 방법으로 하이드로겔 전단율에 의해 측량됨)가 큰 하이드로겔을 형성하는 경향이 있다. 따라서, 친수성 섬유가 스티프닝되고 트위스트 되었으며 컬된 셀룰로오즈성 섬유인 구조물에서 겔 용적이 겔화제 g당 합성뇨 약 20 내지 35 g인 중합체성 겔화제를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
본 고안의 흡수 고조물에서 특히 유용한 중합체성 겔화제의 또다른 실시양태는 이러한 하이드로겔-형성 물질에 존재하는 추출가능한 중합체 물질의 함량에 관한 것이다. 추출 가능한 중합체 함량은, 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제 물질의 시료를 추출 평행상태에 도달하는데 필용한 실제적인 시간(예 : 16시간 이상)동안 합성뇨 액과 접촉시킨 후, 형성된 하이드로겔을 상등액으로부터 여과하고, 최종적으로 여액의 중합체 함량을 측정하여 결정할 수 있다. 또한 본 고안에서 사용되는 중합체성 겔화제의 추출가능한 중합체 함량을 측정하는데 사용되는 특별한 방법은 이전의 본 명세서에서 참고로 하는 미합중국 특허 제4,654,039호 및 재허여 특허원 제060,718호에 기술되어 있다. 본 고안의 구조물에 특히 유용한 중합체성 겔화제 물질은 합성뇨중에서의 평행추출 가능물 함량이 중합체성 겔화제의 약 17중량%이하, 바람직하게는 약 10중량%이하인 것이다.
본 고안의 필수적인 양태는 일정한 입자크기 특성을 지닌 비섬유성, 비파손성 입자 형태의 중합체성 겔화제를 본 명세서의 구조물에 사용하는 것이다. 특히, 중합체성 겔화제를 통상적으로 사용하는 것이다. 특히, 중합체성 겔화제를 통상적으로 사용되어온 것보다 일반적으로 큰 입자 형태의 흡수구조물에 도입함으로써, 흡수구조물내의 흡수구조 용량 및 유효 겔화제 용량이 예기치 못한 정도록 향상됨이 밝혀졌다. 일반적으로 이러한 비교적 입자 크기가 큰 겔화제 입자를 본 고안의 흡수구조물에 도입하려면 침수성 섬유와 함께 도입되는 더작고 미세한 겔화제 입자의 양을 감소시키거나 이를 제거하는 하나이상의 제조 또는 가공기술을 사용하여야 한다. 또한 너무 큰 겔화제 입자는 소비자의 심미적 관점에서 바람직하지 못할 것이기 때문에, 겔화제 입자크기의 상한선이 설정되어야 한다.
구체적으로, 본 고안에서는 흡수 구조물내에 선택된 질량 중앙 입자크기, 바람직하게는 질량 중앙 입자크기를 벗어난 일정한 입자 크기의 중합체성 겔화제 입자를 사용해야 한다.
본 고안의 목적을 위해, 입자 크기는 시브 크기 분석법으로 측정한 겔화제 입자 크기로서 정의된다. 따라서, 예를 들어, 원칙상 공극 크기가 710 마이크론인 시브를 통과하지 못하는 입자는 710 마이크론 보다 큰 입자 크기를 갖고, 공급 크기가 710 마이크론인 시브를 통과하고 공극 크기가 500 마이크론인 시브를 통과하지 못하는 입자는 500 내지 700마이크론의 입자 크기를 가지며, 공극 크기가 500 마이크론인 시브를 통과하는 입자는 500 마이크론 미만의 입자크기를 갖는 것으로 간주된다.
또한, 본 고안의 목적을 위해, 겔화제 입자의 주어진 하나의 샘플 또는 다수의 샘플의 질량 중앙 입자크기는 질량 기준으로 주어진 하나의 샘플 또는 다수의 샘플을 반으로 나눈 입자크기로서 정의된다. 즉, 주어진 하나의 샘플 또는 다수의 샘플의 중량의 반은 질량 중앙 입자크기 보다 큰 입자크기를 갖고 이의 나머지 반은 질량 중앙 입자크기 미만의 입자크기를 갖는다. 따라서, 예를들어 샘플 중량의 반이 공극 크기가 500 마이크론인시브를 통과하지 못할 경우, 겔화제 입자 샘플의 질량 중앙 입자크기는 500 마이크론이다. 통상적으로 표준 입자-크기 플로팅법(여기에서 주어진 시브크기를 통과하거나 하지 못하는 입자시료의 누적 중량%를 확률지상의 시브-공극 크기에 대해 플로팅한다)을 사용하여 50% 질량값이 U.S.A 표준 시험시브의 크기 공극에 상응하지 않을 경우, 질량중앙 입자크기를 측정한다. 또한, 통상적으로 이러한 유형의 플롯을 사용하여 질량중앙값 주의의 입자 크기의 분포를 측정한다.
본 고안의 흡수 구조물에 사용된 중합체성 겔화제 입자는 약 400 내지 1680 마이크론 범위의 질량 중앙 입자 크기를 가져야만 한다. 바람직하게는 상기의 입자는 약 400 내지 1190 마이크론 범위내의 질량 중앙 입자 크기를 가지는데, 이들 겔화제 입자의 약 16중량% 이하는 입자크기가 200 마이크론 미만이고 이들 입자의 약 16중량% 이하는 입자크기가 1410 마이크론 초과한다.
보다 바람직하게는, 본 고안의 겔화제 입자는 약 400 내지 700 마이크론 범위내의 질량 중앙 입자 크기를 가지는데, 상기 겔화제 입자의 약 16중량% 이하는 입자 크기가 200 마아크론 미만이고 상기의 입자의 약 16중량% 이하는 입자 크기가 1200 마이크론을 초과한다. 더욱 바람직하게는, 본 고안의 구조물에 사용된 겔화제 입자의 질량 중앙 입자 크기는 약 410 내지 650 마이크론의 범위로서, 상기 입자의 약 16중량%이하는 입자 크기가 210 마이크론 미만이고 상기 입자의 약 16중량% 이하는 입자 크기가 1000 마이크론을 초과한다. 가장 바람직하게는, 겔화제 입자의 질량 중앙 입자크기는 약 420 내지 600 마이크론의 범위로서, 상기 입자의 약 16중량% 이하는 입자 크기가 220 마이크론 미만이고 상기 입자의 약 16중량% 이하는 입자 크기가 900 마이크론을 초과한다.
상술한 질량 중앙 입자크기 및 입자크기 분포한도내에서, 표준 시브 분석법을 이용하여 본 발명에 유용한 겔화제 입자에 대한 바람직한 입자크기 특징으로 좀 더 확인할 수 있다. 전형적인 시브 분석에 있어서, 겔화제 입자의 샘플 하나 또는 다수를 스크린 공극 크기가 감소하는 순으로 되어있는 일련의 스크린을 통해 체질하고 각각의 스크린위에 남아있고/거나 각각의 스크린을 통과한 표본의 중량 백분율을 결정한다. 상기의 시브 분석을 위한 표준방법은, 예를 들어, ASTM(the American Society for Testing Materials)에 의해 확립되어 있다. 상기의 방법은 로-탭(Ro-Tap) 시험용 시브 진탕기(W. S. tyler, Inc. 제품) 및 시브 시리즈(U.S.Sieve Series 또는 Tyler Standard Sieve Series)를 사용한다. 상기의 기술을 이용한 입자크기 분포의 측정에 대해서는 문헌〔참조; Perry's Chemical Engineers' Handbook, Sixth Edition, (McGraw-Hill Book Company, 1984), pp 21-13 내지 21-19〕에 보다 상세히 기재되어 있으며, 본 명세서내에서 참고로 인용된다.
본 고안의 바람직한 겔화제 샘플 및 더욱 바람직한 겔화제 샘플에 대하여 통상의 5-스크린 ASTM 표준 분석법으로 측정한 입자크기 분포 특성은 하기와 같다.
중합체성 겔화제 입자는 겔화제를 제조하는데 이용된 가공 기술을 조절함으로써 필요한 크기분포에 맞추거나 근접시킬 수 있다. 대체로 여기에는 겔화제가 중합되고, 건조되고, 절단되고, 분쇄되거나 응집되는 조건을 변화 및 감시하는 과정이 포함될 것이다. 일단 어떠한 방법에 의해서든 겔화제 입자가 형성되면, 입자들이 남아 있을 경우, 겔화제 입자 성분이 상술한 입자 크기 분포 요건의 범위를 벗어나게 하는 입자들을 제거하기 위해 체질(screening)과 같은 추가의 처리를 필요로 한다.
겔화제 중합-건조 기술에 의해 통상적으로 제조된 입자들 보다 더 큰 입자들을 제조하기 위한 바람직한 방법은 더 작은 입자들을 응집시켜 더 큰 응집물을 수득하는 과정을 포함한다. 따라서 응집 기술은 겔화제 입자들의 질량 중앙 입자 크기를 증가시킴으로써 본 고안의 구조물에 사용하기에 적합한 응집된 형태의 입자들을 제공하는데 사용할 수 있다. 응집 기술은 당해분야에 이미 공지되어 있으며, 더 작은 겔화제 입자에 수분을 사용하는 방법 또는 결합제 또는 다른 유형의 응집 매질을 사용하는 방법을 포함하거나 하지 않을 수도 있다.
본 고안의 흡수 구조물에 사용된 겔화제 입자들은 응집된 형태이건 아니건 쉽게 부서지지 않아야 한다. 본 고안의 목적을 위하여 상기의 입자들이 통상적인 흡수 구조물 제조에서 당면하는 힘을 견디기에 충분할 정도로 안정하고/거나 부서져 더 작은 성분입자들로 과도하게 분리됨이 없이 사용하기에 충분히 안정하다면, 이러한 입자들은 비파손성이라할 수 있다.
이는 본 고안의 겔화제 입자들이, 생성 응집물 입자(팽윤전 상태)들이 전술한 입자크기 제한 범위를 벗어나는 정도까지 더 작은 입자들로 쪼개지지 않을 만큼 충분히 안정해야만 한다는 것을 의미한다.
필요한 입자크기 분포를 갖는 중합체성 겔화제를 본 발명의 흡수 웹(web) 구조물에 구조물의 약 5 내지 60중량%의 농도로 도입한다. 약 5%미만의 농도로 겔화제를 사용하면, 이러한 구조물은 구조물에 의해 흡수된 수성체액의 보존 능력이 저하된다. 흡수용량 및 유효 겔화제 용량을 개선시키기 위해 통상 더 큰 겔화제 입자를 사용하는데, 겔화제의 농도가 높으면, 예를 들면 약 60중량%이상 및 약 40중량%이상인 경우, 이러한 바람직한 효과가 감소되는 것으로 믿어진다. 따라서, 겔화제 입자가 본 고안의 흡수구조의 약 10 내지 40중량%인 것이 바람직하다.
본 고안의 흡수 구조물은 필수적인 소수성 섬유 및 중합체성 겔화제 성분 이외에 여러가지 임의의 물질을 함유할 수 있다. 이러한 임의 물질의 예에는, 유체 분포 보조제, 향균제, pH조정제, 향료 등이 있다. 이들 임의 물질은, 사용되는 경우, 통상 구조물의 약 30중량%이하를 차지한다.
필수적인 소수성 섬유 및 중합체성 겔화제 입자 성분을 갖는 본 고안의 흡수 구조물은 섬유와 비섬유성 겔화제 입자의 배합물을 포함하는 웹을 제공하는 방법 또는 기술로 제조할 수 있다. 섬유/입자 배합물 내에서, 겔화제 입자는 웹을 형성하는 소수성 섬유중에 고루 분산되어야 한다. 본 고안의 목적을 위하여, 개개의 겔화제 입자가 서로 간에는 접촉하지만 한가지 이상의 소수성 섬유와는 접촉하지 않는 경우가 현저하지 않다면 겔화제 입자가 친수성 섬유중에 "고루 분산되어"있는 것이다.
바람직하게, 이것은 흡수 구조물내에 겔화제의 농도가 상기 기술한 60%한계를 초과하는 지역 또는 영역(예 : 1㎝ 이상의 지역 또는 영역)이 없음을 의미한다.
본 고안의 웹 구조내에서, 중합체성 겔화제의 입자가 고루 분산되어 있어야 하지만 균일하게 분포되어 있거나 그렇지 않을 수도 있다. 특히, 구조물의 다른 영역 또는 지역 보다 겔화제 입자와 농도가 높은 웹 구조의 영역 또는 지역이 있을 수 있다. 이런 유형의 양태중 하나로서, 유체를 수용하는 구조물의 표면 또는 그 부근의 겔화제의 농도가 최저이고, 두께 치수의 반대편 말단 또는 그 부근의 겔화제의 농도가 최고인, 구조물의 두께를 치수를 따라 겔화제 입자의 농도구배가 있을 수 있다.
본 고안에서 흡수 구조물의 밀도는 구조물 및 이러한 구조물이 사용되는 흡수 제품의 흡수 특성을 결정할때 어느 정도 중요할 수 있다. 본 고안에서 흡수 구조물의 밀도는 통상 약 0.06 내지 약 0.3g/㎤의 범위내이며, 더욱 바람직하게 약 0.09 내지 약 0.22g/㎤의 범위내이다. 전형적으로, 본 고안의 흡수 구조물의 기본 중량은 약 0.02 내지 0.12gm/㎤의 범위내이다.
이러한 구조물을 위한 밀도치는 기본 중량 및 칼리퍼로 부터 산정한다. 칼리퍼는 0.137psi(0.94kPa)의 한정된 압력하에서 측정한다. 밀도 및 기본 중량치는 하이드로겔-형성입자의 중량을 포함한다. 본 고안의 구조물의 밀도는 구조물 전체에 걸쳐 균일할 필요가 없다. 본 고안의 구조물은 상술한 밀도 범위내에서 비교적 높거나 비교적 낮은 밀도 영역 또는 지역을 포함할 수 있다.
본 고안의 흡수 구조물은 친수성 섬유 및 중합체성 겔화제 입자의 사실상의 무수 혼합물을 에어-레잉(air-laying)하고, 경우에 따라, 수득한 웹을 치밀화시켜 제조할 수 있다.
이러한 방법은 본 고안에서 참조로써 인용한 문헌〔참조 : 와이즈만(Weisman) 및 골드만(Goldman); 미합중국 특허 제4610678호 (1986. 9. 9)〕에 보다 상세히 기술되어 있다.
미합중국 특허 제4610678호에서 지적한 바와 같이, 본 고안에 의해 제조된 에어레잉된 웹은 거의 비결합된 섬유를 포함하는 것이 바람직하며 수분함량이 10%이하인 것이 바람직할 것이다. 에어-레잉 방법 또는 기타의 통상적인 방법에 의해 본 발명의 웹을 제조할때, 중합체성 겔화제 입자가 더 작은 입자로 쪼개지는 것을 방지하기 위하여 이의 취급 및 운반에 주위해야한다. 이는 특별히 겔화제 입자가, 응집물이 비용집화된 입자보다 더욱 약한 응집된 형태일때, 그러하다.
겔화제 입자, 예를들면 응집물을 웹 구조물 제조시 또는 그 후에 거칠게 취급하면, 구조물에 실제로 혼입된 입자들(비록 이러한 입자들의 "비파손성"일지라도)은 이미 기술한 필수적인 입자 크기 분포 특성을 갖지 않을 수 있다.
또 다른 양태에 있어서, 본 고안은 흡수제로서 섬유성 흡수 웹 구조물 내에 도입시키기에 특히 적합한 겔화제 조성물 그 자체에 관한 것이다. 이러한 조성물은 다수의 중합체성 겔화제 물질의 비섬유성, 비파손성 입자를 포함한다. 겔화제 물질자체는 이상 상세히 기술된 유형과 동일하다. 마찬가지로 다수의 겔화제 입자는 본 고안의 흡수 구조물내에 도입된 겔화제 입자에 이미 기술한 바와 동일한 입자 크기 특징으로 지닌다.
또 다른 양태에 있어서, 본 고안의 필수 성분으로서 본 고안에 상세히 기술된 형태의 흡수 구조물을 사용하는 흡수 제품에 관한 것이다. "흡수 제품"이란 물 및 체액과 같은 기타 유체(즉, 액체)를 상당량 흡수할 수 있는 일회용 제품을 의미한다. 흡수제품의 예로는 1회용 기저귀, 생리대, 실금용 패드, 종이타월, 미용티슈, 화장실용 패드 등을 들 수 있다.
본 고안의 흡수 구조물은 기저귀, 실금용 제품, 및 생리대와 같은 제품에 사용하는데 특히 적합하다.
본 고안에서 흡수제품은 통상 액체 불침투성 배면 시트, 약체 침투성이며 비교적 소수성인 표면 시트 및 배면 시트와 표면시트사이에 위치한 본 고안의 흡수 구조물을 포함하는 흡수 코어를 포함한다. 액체 불침투성 배면 시트는 특정 물질, 예를 들어, 칼리퍼가 약 1.5 밀(mil)인 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌을 포함할 수 있으며, 이는 흡수제품내에 유체가 보존되는 것을 돕는다. 비교적 소수성인 액체 침투성 표면시트는, 거의 다공성이며 유체가 하부 흡수 구조물을 쉽게 통과할 수 있도록 하는 특정 물질, 예를 들어 폴리에스테르, 폴리올레핀, 레이온 등을 포함할 수 있다.
여기에서 특히 바람직한 흡수 제품은 일회용 기저귀이다. 본 고안의 흡수 구조물을 포함한 일회용 기저귀는 통상적인 기저귀 생산 기술을 이용하여 제조할 수 있으나, 통상적 기저귀 전형적으로 사용되는 목재 펄프 섬유 웹〔"에어펠트(airfelt)"〕코어를 본 고안의 흡수 구조물에 대치 또는 보완하여 제조할 수 있다. 일회용 기저귀 형태의 제품은 던컨(Duncan) 및 베어커(Baker)에게 1967년 1월 31일 허여된 미합중국 특허 Re 제26,151호; 던컨에서 1971년 7월 13일 허여된 미합중국 특허 제3,592,194호; 던컨 및 젤러트(Gellert)에게 1970년 1월 13일 허여된 미합중국 특허 제3,489,148호; 및 부엘(Buell)에게 1975년 1월 14일 허여된 미합중국 특허 제3,860,003호에 상세히 기술되어 있고; 상기 특허 문헌들은 여기에 참조로 인용하는 바이다. 본 고안의 목적에 바람직한 일회용 기저귀는 본 고안의 흡수 구조물을 함유하는 흡수 코어, 코어의 한면으로 포개어 지거나 동일한 치수로 연장되는 표면 시트, 및 표면 시트에 의해 덮힌 면에 반대쪽에 위치한 코어의 면으로 포개어지거나 동일한 치수로 연장되는 액체 불침투성 배면시트를 포함한다. 가장 바람직하게는 배면시트는 코어의 폭보다 보다 넓은 폭을 가짐으로써 코어를 지나 연장되는 배면시트의 측면 주변부를 제공한다. 기저귀는 바람직하게는 모래 시계 형태로 제조한다.
본 고안에 따른 일회용 기저귀 제품의 한 양태는 도면에 나타낸다. 도면의 모래시계형 기저귀 구조물은 액체 불침투성배면 시트 101을 포함한다. 본 고안에 흡수 구조물을 포함하는 물시계형 흡수코어 102는 배면 시트 101의 표면에 위치시킨다.
본 코어는 목재 펄스 섬유과 같은 친수성 섬유 재료를 함유한다.
또한 흡수 코어 102에 전체에 걸쳐 분포되는 것은 상기 기술한 필수적인 크기 분포를 갖는 입자인 중합체성 겔화제의 개별 입자 103이다. 액체 침투성 표면 시트 104를 모래 시계형 흡수 코어 102의 표면에 위치시킨다.
본 고안의 흡수 구조물은 뇨뿐만아니라 생리분비액에 대해서도 높은 흡수 용량을 지니므로, 이러한 구조물은, 비록 합성뇨에 대한 흡수용량으로 한정되었으나, 또한 생리대의 용도로서도 매우 적합하다. 일회용 기저귀의 경우처럼, 통상의 생리대로부터 이의 흡수코어(통상적으로 목재 펄프 섬유의 직물)를 본 고안의 겔화제-함유 흡수 구조물로 대체시키거나 보충시켜 본 고안의 흡수 구조물을 사용하는 생리대를 제조할 수 있다. 이러한 대체는 중량 대 중량 기준으로 용적을 감소시키고 흡수용량을 증진시키거나, 동일중량보다 적게 대체하여, 부피를 감소시키는 대신 흡수용량의 증가를 일부 감소시킬 수 있다. 생리대에서 사용되는 흡수구조물은 바람직하게는 약 0.1㎜ 내지 약 2㎜, 더욱 바람직하게는 약 0.3㎜ 내지 약 1㎜의 칼리퍼를 갖는다.
생리대는, 예를 들면, 본 고안의 흡수 구조물의 패드, 소수성 표면시트 및 액체 불침투성의 배면시트를 포함한다.
표면시트 및 배면시트를 흡수 구조물의 반대편에 위치한다.
임의로, 흡수 구조물을 엔벨로프 티슈로 둘러쌀 수 있다. 표면시트, 배면시트 및 엔벨로프 티슈로서 적절한 물질은 본 기술 분야에 널리 공지되어 있다. 생리대 및 사용하기 적합한 재료는 1975년 3월 18일 허여된 던칸(Duncan) 및 스미스(Smith)의 미합중국 특허 제3,871,378호에 더욱 상세히 기술되어 있으며, 이를 본 고안에서 참조 문헌으로 인용한다.
[시험방법]
하기 실시예에서 본 고안을 기술함에 있어, 중합체성 겔화제 입자 및 이들을 함유하는 흡수 구조물의 특정한 특징이 설명된다. 이들 특징은 하기 시험 방법을 사용하여 측정할 수 있다.
[겔화제의 겔 용적]
중합체성 겔화제 그람 당 흡수된 합성뇨 그람으로 나타낸 겔 용적은 중합체 샘플을 몇몇 분취량의 합성뇨중에서 팽윤시킴으로써 결정한다. 중합체성 겔화제에 의해 실제로 흡수된 이러한 합성뇨의 양은 블루 덱스트란을 함유한 합성뇨용액을 사용함으로써 흡광도 측정으로 형성되는 하이드로겔(hydrogel)에 의해 흡수되지 않은 합성뇨의 양을 계산하는 과정을 포함하는 방법에 의해 결정한다.
a)블루 덱스트란 용액 제조
0.03%블루 덱스트란(BD) 용액은 합성뇨(SU)용액 1000부중에 블루 덱스트란(Sigma D-5751)0.3부를 용해시켜 제조한다. 합성뇨는 1%트리톤 x-100 15.0부, NaCl 60.0부, CaCl2·2H2O 1.8부 및 MgCL·6H2O 3.6부를 증류수로 6000부가 되게 희석시킨 것이다. 수득한 용액은 617nm의 최대 흡광도에서 흡광도가 약 0.25이다.
b)하이드로겔 평형
시험할 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제 분취량을 (i)합성뇨(SU)용액 20부 및 (ii)블루 덱스트란(BD)용액 중 20부중에서 팽윤시킨다. 블루 덱스트란(BD) 현탁액을 이중으로 제조한다. 대부분의 하이드로겔에 대해, 블루 덱스트란 참조 용액에 비하여 충분히 높은 분광광도계치를 제공하기 위해 하이드로겔-형성 무수 분말 0.1 내지 0.25부가 필요하다. 온건한 교반-바 교반하 주위 온도에서 1시간의 평형은 대개 팽윤 평형을 이루기에 충분하다. 평형이 이루어진후, 3ml 분취량의 상등액을 각각 겔 현탁액으로부터 경사 분리시킨 다음 원심분리시켜서 분리한다.
c)겔 용적 결정
상등액 각각의 흡광도(ABS)를 0.001흡광도 단위의 정확도로 분광 광도계법으로 결정한다. 합성뇨 용액을 ABS=0.0참조로서 사용한다. 블루 덱스트란을 함유하지 않는 합성뇨 현탁액으로부터의 상등액의 흡광도는 0.01 A를 초과해선 안되며; 더 높은 값은 잔여 하이드로겔 겔 입자 또는 잔여 첨가제로부터의 분산을 나타내어서 추가 원심분리가 필요하다. 블루텍스트란 상등액의 흡광도는 블루 덱스트란 참조 용액의 흡광도를 적어도 0.1 흡광도 단위만큼 초과해야만 한다. 이러한 범위 미만의 흡광도 값은 겔 현탁액을 제조하기 위해 사용한 중합체성 겔화제의 양을 조절할 필요가 없음을 나타낸다.
d)겔 용적 계산
중합체성 겔화제의 합성뇨중의 겔 용적(gms/gm)은 (i)겔 현탁액중 중합체성 겔화제의 중량분율 및 (ii)현탁액 총 용적에 대한 제외된 용적의 비율로부터 계산한다. 블루 덱스트란의 이의 고분자량 때문에 하이드로겔로 부터 배제되므로, 이런 비율은 측정된 흡광도와 관계된다. 하기의 방정식은 겔용적을 계산하기 위해 사용한다 :
* 무수 중량 기준으로 보정
[흡수 구조물 밀도]
보고된 밀도 측정은 9.6gms/㎤ (0.94kPa)의 제한 압력하에서 이루어진 것이다. 측정은 칼리퍼 측정용으로 개조된 정밀 과학 투과도계(Precision Scientitic Penekometer)를 사용하여 수행한다.
[구조물의 흡수 용량]
흡수 구조물의 흡수 용량은 평형 수요-흡수도 시험에 의해 측정할 수 있다. 이러한 시험에서, 직경이 5.4㎝인 흡수 구조물의 샘플을 합성뇨를 함유하는 용기와 접촉하는 있는 유체중에 유지되는 직경 7.5㎝의 유리 프릿〔에이스 글라스(Ace Glass)사의 Por E (ASTM 4-8 마이크론)〕위에 놓는다.
이렇게 배치한 상태에서, 용기를 메틀러 AE 160 분석용 저울의 접시위에 놓는다. 이는 용기중 합성뇨의 중량 및 흡수 구조물에 의해 흡수된 합성뇨의 중량을, 차이로서, 연속 판독하게 한다.
프릿의 높이 및 용기의 높이를 대략 동일한 높이로 조절한다.
0.2psi(1.3kPa)의 제한 중량을 흡수 구조물 샘플의 상단부위에 놓는다. 이렇게 배치한 상태에서, 일단 평형에 도달하면 구조물 그람당 흡수된 합성뇨이 그람수를 결정할 수 있다.
본 명세서에서의 흡수 구조물 뿐만 아니라 이들을 함유한 회용 흡수 제품을 하기의 실시예로 설명한다.
[실시예 1]
약 0.071g/㎠의 기본 중량을 갖는 구조물을 목재 펄프 섬유 약 80중량% 및 가교결합되고/부분적으로 중화된 나트륨 폴리아크릴레이트 겔화제 입자 약 20중량%와의 거의 균일한 혼합물을 에어레잉시켜 제조한다. 그결과 생성된 섬유 웹을 압착롤러에 걸어 약 0.21g/㎤의 밀도를 갖는 구조물을 형성시킨다. 사용된 목재 펄프 섬유는 남부의 연질 목재 유기잔물 소나무 섬유(Foley fluff)이다. 겔화제는 약 70%중화도 및 겔화제 그람당 합성뇨 약 24그람의 평형 겔 용적을 갖는다.
겔화제 입자를 체질하여 25/35번 분획을 이 흡수 구조물에 이용한다. 25/35 크기 분획은 공극 크기가 710마이크론인 미합중국 표준 시험 시브(No.25 U.S.Series Alternate Sive Designation)는 통과하지만 공극 크기가 500마이크론인 미합중국 표준 시험 시브(No.35 U.S.Series Alternate Sive Designation)에는 통과하지 않는 입자를 합유한다. 이 입자-크기 분획을 로-탭(Ro-Tap)시브 진탕기(Tyler)를 사용하여 30분 동안 체질한 미합중국 표준 시험시브(Fisher)사이에 수집한다.
이 크기 분획의 겔화제 입자를 함유하는 구조물의 흡수 용량을 시험 방법부분에서 이미 설명한 벙법을 사용하여 산정하면 구조물 그람당 합성뇨 11.4그람이 된다. 0.2psi에서 대조용 100% 플레이 플루프(Foley fluff)구조물의 평형용량은 약 6.0g/g 으로 공지되어 있기 때문에, 상기 구조물중 겔화제의 유효 흡수 용량을 계산할 수 있다. 이는 겔화제-함유 구조물 및 대조용 100%인 플레이 플루프 구조물간의 용량 차이를 그람으로 결정하여 이 차이을 겔화제의 건조 중량 그람으로 나누어 계산한다. 이런 방법으로 결정된 겔화제의 유효 흡수용량은 첨가된 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제 단위당 흡수 구조물의 평형 용량에 있어서의 단위 증가량을 나타낸다. 본 고안의 목적을 위하여 겔화제를 함유하지 않는 대조용 구조물은 겔화제-함유 구조물의 플레이 플루프 성분과 동일한 기본 중량 및 밀도를 갖는 것이다. 본 실시예 1 의 이러한 대조용 구조물은 기본 중량이 약 0.057g/cm2이고 밀도가 약 0.17g/cm3이다. 실시예 1 구조물에 사용된 방법을 사용하여 구조물에서 겔화제의 유효 흡수 용량을 계산한 결과 겔화제 그람당 합성뇨 33.0 그람이었다.
[실시예 2]
거의 동일한 농도의 겔화제를 함유하는 실시예 1과 유사한 흡수 구조물을 동일한 유형의 겔화제 입자의 크기가 다른 분획을 사용하여 제조한다. 이들 구조물 역시 시험방법 부분에서 설명한 방법으로 평형 흡수용량을 시험한다. 또한, 각 구조물에서 겔화제의 유효 흡수용량을 실시예 1에서 설명한 바와 방법으로 계산한다.
시험된 생성물 및 흡수용량 결과에 대한 상세한 것은 표 1에서와 같다.
[표 1]
* 두 측정치의 평균
표 1 데이타는 본 발명의 구조물 I 및 2가 겔화제가 유효 흡수 용량 및 구조물의 흡수 용량면에서 통상 더 작은 겔활제 입자를 사용하는 유사한 구조물(구조물 3-5)보다 높다는 것을 보여준다.
[실시예 3]
실시예 1 및 2의 흡수 구조물과 유사한 흡수 구조물을 구조물중의 겔화제 입자의 양 및 크기를 달리하는 것을 제외하고 동일한 성분을 사용하여 제조한다. 이러한 구조물의 흡수 용량 및 이러한 각 구조물에서 겔화제의 유효 흡수 용량도 역시 측정한다. 이러한 구조물 및 흡수 용량은 표 2에서 설명한다.
[표 2]
1500-710 마이크론
290-125 마이크론
*두 측정치의 평균
표 2 데이타는 구조물중의 총 겔화제 농도가 증가할수록 입자 크기가 큰 겔화제를 사용함으로써 얻어지는 겔화제는 유효 흡수 용량의 개선 효과가 저하됨을 보여준다.
[실시예 4]
실시예 1에 설명된 흡수 구조물과 유사한 흡수 구조물을 그람당 약 49그람 합성뇨의 겔 용적 및 약 70%의 중화도를 갖는 가교 결합된 나트륨 폴리아크릴레이트 겔화제를 사용하여 제조한다. 이러한 겔화제의 입자-크기 분획은 겔화제 입자가 공급 크기가 710마이크론인 미합중국 표준 시험 시브(No.25 U.S.Series Alternate Sieve Designation)는 통과하지만 공극 크기가 500마이크론인 미합중국 표준 시험 시브(No.35 U.S.Series Alternate Sieve Designation)에는 통과하지 못하는 것이다. 이러한 겔화제 입자를 약 15%농도로 플레이 플루프 구조물에 혼입시킨다. 그 결과 생성된 섬유성 웹은 약 0.05g/cm2의 기본 중량을 갖는다. 이 웹을 압출롤러에 걸어 약 0.19g/cm3밀도의 구조물을 형성시킨다.
[실시예 5]
실시예 4의 구조물의 평형 흡수용량 및 구조물중 겔화제의 유효용량을 더 작은 입자 크기 분획의 겔화제를 사용한 유사한 구조물의 그것과 비교한다. 결과는 III과 같다.
[표 3]
*두 측정치의 평균
표 3의 데이타는 겔용적이 비교적 높은 겔화제를 사용한 본 발명의 구조물 1 및 2가 통상 더 작은 겔화제 입자를 사용한 유사한 구조물(구조물 3-5)보다 더 구조물의 흡수용량을 높이고 겔화제의 유효흡수용량을 높임을 보여준다.
[실시예 6]
흡수 코어로 본 발명의 흡수 구조물을 사용하여 1회용 기저귀를 제조한다. 흡수 구조물은 26.6그람의 목재 펄프 섬유(Foley fluff) 및 그람당 합성뇨 약 30그람의 겔용적 및 약 70% 중화도를 갖는 가교결합된 나트륨 폴리아크릴레이트 중합체성 겔화제 입자 5그람을 포함하는 모래 시계 모양의 에어레잉된 혼합물이다. 거의 모든 중합체성 겔화제 입자는 크기가 약 355 내지 500마이크론 범위이다. 이러한 입자는 약 430 마이크론의 질량 중앙 입자 크기를 갖는다.
흡수 구조물은, 기저귀의 전단부에 겔화제가 20중량% 가랑이부에 13중량%, 배면부에 12중량%로서 겔화제의 분포가 일정하지 않다. 이러한 구조물을 압축 롤러에 걸어 평균 밀도가 약 0.15g/cm3가 되게 하며 이러한 구조물은 평균 기본 중량이 약 0.05g/cm3이다.
이 모래 시계 모양의 흡수 구조물은 대체로 부엘(Buell)의 1975년 1월 14일자 미합중국 특허 제3,860,003호에 설명된 방법으로 제조된 기저귀에 흡수 코어로서 사용한다. 이러한 기저귀에서, 모래시계형 코어는 엔벨로프티슈(envelope tissue)로 둘러 씌우고 폴리프로필렌 표면시트 및 폴리에틸렌 배면시트 사이에 삽입시킨다. 이러한 기저귀 구조물은 특히 더 적은 입자 크기 분획의 겔화제를 사용한 유사한 기저귀에 비해 겔화제의 흡수용량을 이용하는데 효과적이다.

Claims (20)

  1. A. 친수성 섬유의 구조물 약 40 내지 95중량% 및 B. 평형 겔 용적이 겔화제 g당 합성뇨 약 20g이상인 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제의 비섬유성, 비파손성 입자(여기서, 이들 입자의 질량 중앙 입자 크기 범위는 약 400 내지 700마이크론으로서, 이들 입자중 약 16중량% 이하가 200마이크론 미만의 입자 크기를 가지고 이들 입자중 약 16중량% 이하가 1000마이크론을 초과하는 입자 크기를 가지며, 이들 입자는 웹을 구성하는 상기 친수성 섬유 중에 고루 분산시킨다)의 구조를 약 5 내지 60중량%의 혼합물로 형성된 웹(여기서, 이 웹의 밀도는 약 0.06g/cm3내지 0.3g/cm3이다)을 포함하는, 1회용 흡수 제품에 사용하기 적합한, 흡수 구조물.
  2. 제1항에 있어서, A. 친수성 섬유가 약 70 내지 90중량%를 차지하는 셀룰로우즈 섬유이고, B. 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제는 구조물의 약 10 내지 30중량%를 차지하며, 폴리아크릴레이트 및 아크릴산 그라프트된 전분중에서 선택된 약간 가교결합되고, 부분적으로 중화된 중합체이고, 합성뇨증의 평형추출가능한 중합체함량이 약 17중량%이하이며, C. 겔화제 입자의 질량 중앙 입자 크기가 약 410 내지 650마이크론으로서, 이들 입자의 약 16중량% 이하가 210마이크론 미만의 입자 크기를 갖는 흡수 구조물.
  3. 제2항에 있어서, 겔화제 입자의 질량 중앙 입자크기가 약 420 내지 600마이크론으로서 이들 입자중 약 16중량%이하가 220마이크론 미만의 입자 크기를 가지고, 이들 입자중 약 16중량%이하가 900마이크론을 초과하는 입자 크기를 가지는 흡수 제품.
  4. 제2항에 있어서, 친수성 셀룰로오즈 섬유가 목재 펄프 섬유이고 중합체성 겔화제의 겔용적이 겔화제 g당 합성뇨 약 25 내지 60g인 흡수 제품.
  5. 제2항에 있어서, 친수성 셀룰로오즈 섬유가 스티프닝되고, 트위스트되었으며 컬된 셀룰로오즈 섬유이고 중합체성 겔화제의 겔 용적이 겔화제 g당 합성뇨 약 20내지 35g인 흡수 제품.
  6. 제2항에 있어서, 미합중국 시브 시리즈 스크린(U.S.Sieve Series Screen)상에서 ASTM 분석에 의해 측정한 겔화제 입자의 입자 분포가 다음과 같은 흡수 제품.
  7. 사실상 수불용성이고, 약간 가교결합되며, 부분적으로 중화된 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제 물질(이의 중화도는 약 50%이상이며 겔 용적은 겔화제 물질 g당 합성뇨 약 20g이상이고, 중합된 불포화 중합성산 그룹-함유 단량체 약 50 내지 99.999몰% 및 가교결합제 약 0.001 내지 5몰%를 포함한다)의 다수의 비섬유성, 비파손성 입자(이의 질량 중앙 입자 크기는 약 400 내지 700마이크론으로서, 이들 입자중 약 16중량%이하가 200마이크론 미만의 입자 크기를 가지며, 이들 입자중 약 16중량%이하가 1000마이크론을 초과하는 입자 크기를 가진다)를 포함하는 섬유성 흡수 웹 구조물에 흡수 겔화제로서 사용하기 특히 적합한 조성물.
  8. 제7항에 있어서, 중합체성 겔화제 물질이 폴리아크릴레이트 및 아크릴산 그라프트된 전분중에서 선택되며 합성뇨중 평형 추출가능한 중합체 함량이 약 17중량%이하이고, 다수의 겔화제 입자의 질량 중앙 입자 크기가 약 410 내지 650마이크론으로서, 이들 입자중 약 16중량% 이하가 210마이크론 미만의 입자 크기를 갖는 조성물.
  9. 제8항에 있어서, 중합체 겔화제 물질의 겔 용적이 겔화제 g당 합성뇨 약 25 내지 60g이며, 다수의 겔화제 입자의 질량 중앙 입자 크기가 약 420 내지 600마이크론으로서, 이들 입자중 약 16중량%이하가 200마이크론 미만의 입자 크기를 가지며, 이들 입자중 약 16중량%이하가 900마이크론을 초과하는 입자 크기를 갖는 조성물.
  10. 제8항에 있어서, 미합중국 시브 시리즈 스크린상에서 ASTM분석에 의해 측정한 다수의 겔화제 입자의 입자 크기분포가 다음과 같은 조성물.
  11. 제8항에 있어서, 겔화제 입자가 응집체 형태인 조성물.
  12. A. 액체 불침투성 배면 시트, B. 액체 침투성 표면 시트 및 C. i)친수성 섬유의 웹 약 40 내지 95중량% 및 ii)평형 겔 용적이 겔화제 g당 합성뇨 약 20g이상인 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제의 비섬유성, 비파손성입자(여기서, 이들 입자의 질량 중앙 입자 크기 범위는 400 내지 700마이크론으로서, 이들 입자중 약 16중량% 이하가 200마이크론 미만의 입자 크기를 가지고 이들 입자중 약 16중량% 이하가 1000마이크론을 초과하는 입자 크기를 가지며, 이들 입자는 웹을 구성하는 상기 친수성 섬유 중에 고루 분산시킨다)의 웹(여기서, 웹의 밀도는 약 0.06g/cm3내지 0.3g/cm3이다) 약 5 내지 60중량%의 혼합물로부터 형성된 웹을 포함하며 배면 시트와 표면시트 사이에 위치한 흡수 코어를 포함하는 흡수 특성이 개선된 흡수제품.
  13. 제12항에 있어서, A. 웹을 구성하는 친수성 섬유가 웹의 약 70 내지 90중량%를 차지하는 셀룰로오즈 섬유이고, B. 웹을 구성하는 하이드로겔-형성 중합체성 겔화제가 웹의 약 10 내지 30중량%를 차지하며 폴리 아크릴레이트 및 아크릴산 그라프트된 전분중에서 선택된 약간 가교결합되고 부분적으로 중화된 중합체이고 합성뇨증 평형 추출가능한 중합체 함량이 약 17중량%이하이며, C. 웹을 구성하는 겔화제 입자의 질량 중앙 입자 크기가 약 410 내지 650마이크론으로서, 이들 입자중 약 16중량%이하가 210마이크론 미만의 입자 크기를 갖는 흡수제품.
  14. 제13항에 있어서, 웹을 구성하는 중합체성 겔화제 입자의 질량 중앙 입자 크기가 약 420 내지 600마이크론으로서, 이들 입자중 약 16중량%이하가 220마이크론 미만의 입자크기를 가지며, 이들 입자중 약 16중량%이하가 900마이크론을 초과하는 입자 크기를 갖는 흡수제품.
  15. 제13항에 있어서, 웹을 구성하는 친수성 셀룰로오즈 섬유가 목재 펄프 섬유이고, 웹을 구성하는 중합체성 겔화제의 겔 용적이 겔화당 g당 합성뇨 약 25 내지 60g인 흡수제품.
  16. 제13항에 있어서, 웹을 구성하는 친수성 셀룰로오즈 섬유가 스티프닝 되고 트위스트되었으며 컬된 셀룰로오즈 섬유이고, 웹을 구성하는 중합체성 겔화제의 겔용적이 겔화제 당 약 합성뇨 20 내지 35 인 흡수제품.
  17. 제13항에 있어서, 미합중국 시브 시리즈 스크린상에서 ASTM 분석에 의해 측정한 웹을 구성하는 겔화제입자의 입자크기 분포가 다음과 같은 흡수제품.
  18. 제13항에 있어서, A. 표면 시트가 코어의 하나의 면과 동일한 치수로 연장되며, B. 배면 시트가 표면 시트에 의해 덮힌 면의 반대편에 있는 코어의 면과 동등한 치수로 연장되고, 코어의 폭보다 넓은 폭을 가짐으로써 코어를 넘어 연장되는 배면 시트의 측면 주변부를 제공하고, C. 흡수 코어가 모래시계 모양인 흡수제품.
  19. 제17항에 있어서, 흡수 코어내의 웹내에서, 배면시트에 가장 가까운 웹의 영역이 표면 시트에 가장 가까운 웹의 영역보다 중합체성 겔화제의 농도가 비교적 높은, 중합체성 겔화제 입자의 농도 구배를 갖는 흡수제품.
  20. 제13항에 있어서, 흡수 코어내의 웹의 밀도가 약 0.09g/cm3내지 0.22g/cm3인 생리대 형태의 흡수제품.
KR2019880013507U 1987-08-19 1988-08-19 겔화제를 지닌 흡수구조물 및 이들 구조물을 함유하는 흡수제품 KR940006673Y1 (ko)

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