KR0153473B1 - 습식 가교된 셀룰로오스 섬유 구조체로부터 형성된 수직위킹 구조체 - Google Patents

Abstract

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Description

습식 가교된 셀룰로오스 섬유 구조체로부터 형성된 수직 위킹(wicking) 구조체

제1도는 표 1에서 설명한 수직 위킹 속도 데이타를 나타내는 그래프.

제2도는 표 1에서 유체 분포 데이타의 막대 그래프.

제3도는 표 3에 설명한 수직 위킹 속도 데이타를 나타내는 그래프.

제4도는 표 4에 설명한 수직 위킹 속도 데이타를 나타내는 그래프.

제5도는 표 3에 설명한 유체 분포 데이타의 막대 그래프.

제6도는 표 4에 설명한 유체 분포 데이타의 막대 그래프.

제7도는 표 5에 설명한 수직 위킹 속도 데이타를 나타내는 그래프.

제8도는 표 5에 설명한 유체 분포 데이타의 막대 그래프.

제9도는 표 6에 설명한 수직 위킹 속도 데이타를 나타내는 그래프.

제10도는 표 6에 나타낸 유체 분포 데이타의 막대 그래프.

제11도는 실시예 5의 수직 위킹 데이타를 나타낸 그래프.

제12도는 표 7에 설명한 유체 분포 데이타의 막대 그래프.

본 발명은 셀룰로오스 섬유로부터 형성된 흡수성 구조체에 관한 것이다. 구체적으로는 본 발명은 습식 가교된 셀룰로로스 섬유로부터 형성된 개선된 수직 위킹 특성을 가지는 흡수성 구조체에 관한 것이다.

기저귀 및 실금자용 가먼트 등과 같은 흡수 제품에 있어서, 뇨와 같은 체액은 일반적으로 흡수 제품 중에 존재하는 흡수 패드에 국소적으로 적용된다. 흡수 제품에 있어서 액체의 흡수 및 저장 용량은 대부분의 경우에 흡수 패드를 형성하는 재료의 물리적 특성에 의존한다. 따라서, 흡수 패드를 제조하는 데에 사용되는 재료의 유체 흡수 특성을 개선하기 위한 수 많은 노력이 이루어져 왔다. 흡수 패드를 제조하는데 사용되는 재료로는 목재 펄프, 플러프(fluff), 면, 면 린터(cotton linter) 및 기타 셀룰로오스성 섬유 등이 있다.

셀룰로오스 재료의 습식 가교 방법은 1967년 5월 23일 특허된 스테이거(Steiger)의 미합중국 특허 제3,320,956호에 기재되어 있다. 스테이거는 섬유의 습윤 반발탄성(resiliency) 및 그 섬유로부터 형성된 웹의 유체 보유능을 향상시키는 셀룰로오스 섬유의 습식 가교 방법을 설명하고 있다. 셀룰로오스 섬유의 습식 가교는 탐폰(tampon) 중에 사용되는 흡수 재료에 있어서 유체 흡수도, 유체 보유도 및 습윤 및 반발탄성을 개선하는 것으로 기재되어 있다.

1988년 6월 30일 공개된 국제 특허 협력 조약(PCT)하의 공개 제WO 88/04804호는 친수성 셀룰로오스 펄프를 제조하는 방법을 기재하고 있다. 이 방법은 습식 섬유상 웹을 글리콜 및 디알데히드 수용액으로 처리한 후 건조시키는 방법을 포함한다. 처리된 웹은 증가된 흡수율 및 개선된 보수능을 가지는 것으로 기재되어 있다.

1985년 8월 15일에 공개된 국제 PCT 출원 공개 제WO 85/3509호에는 변형된 폴리사카라이드 재료가 설명되어 있다. 목재 펄프와 같은 폴리사카라이드 재료를 N,N`-메틸렌비스아크릴아미드로 처리한다. 변형된 폴리사카라이드는 증가된 벌크 및 흡수도를 갖는다.

셀룰로오스 펄프의 습식 가교 방법은 증가된 다공성 및 흡수도를 갖는 종이를 제조하기 위한 제지 공정에 사용되는 것으로 공지되어 있다. 이는 1962년 12월 18일에 특허된 하르팜(Harpham)등의 미합중국 제3,069,311호에 기재되어 있다.

1972년 4월 25일 특허된 스테이거의 미합중국 특허 제3,658,613호는 펄프판을 습식 가교시키는 방법을 기재하고 있다. 습식 가교된 펄프판을 감소된 결절함량, 개선된 습윤 반발탄성 및 증가된 흡수 및 보존능을 가지는 펄프 플러프 중에 형성시킬 수 있다.

불행하게도, 상기 참고 문헌 중 어느 것도 국소적으로 적용된 액체를 흡수패드 구조의 전 부분을 통해 분포시킬 수 있는 흡수 패드를 제조하는데 필요한 중요한 물리적 특성을 설명하거나 제안하고 있지 않다. 특히, 상기 참고 문헌 중 어느 것도 흡수성 웹의 밀도를 선택하고 웹의 수직 위킹 특성과 관련이 있는 웹의 섬유 가교 방식의 중요 특성에 대해 설명하거나 제안하지 않고 있다.

첫버째 면에 있어서, 국소적으로 적용된 액체를 흡수성 웹 구조 전체를 통해서 신속하게 분포시킬 수 있는 개선된 수직 위킹 특성을 갖는, 셀룰로오스 섬유로부터 형성된 흡수성 웹을 제조하는 것이 바람직하다. 또한 개선된 습윤 반발탄성을 갖는 흡수성 웹을 제조하는 것이 바람직하다.

두번째 면에 있어서, 향상된 유체 분포 특성을 가짐으로서 흡수 제품의 성능이 개선된 실금자용 제품, 여성용 생리용품, 흡수 붕대 등과 같은 흡수 제품의 성분으로서 사용하기 위한 흡수성 웹을 제공하는 것이 바람직하다.

상기 및 기타 관련된 목적은 습식 가교된 셀룰로오스 섬유로부터 형성된, 약 0.08 내지 약 0.35 g/㎤ 범위 내의 밀도를 갖는 흡수성 웹에서 성취된다. 상기와 같은 흡수성 웹은 개선된 수직 위킹 특성 및 향상된 습윤 반발탄성을 갖는 것으로 밝혀졌다. 첫번째 실시태양에 있어서, 본 발명에 따른 흡수성 웹은 습식 가교된 셀룰로오스 섬유의 매트를 에어 레잉(air laying)시키고 이어서 이 에어-레잉된 매트를 압축시켜 약 0.10 내지 0.35 g/㎤ 범위 내의 밀도를 가지는 흡수성 웹을 형성함으로써 제조한다. 두번째 실시태양에서, 본 발명에 따른 흡수성 웹은 습식 가교된 셀룰로오스 섬유를 워터 레잉(water laying)시킴으로써 약 0.08 내지 0.35 g/㎤ 범위 내의 건조 밀도를 가지는 흡수성 웹으로 제조한다.

본 발명은 0.2 1b/in²의 부하량 하에서 약 0.08 내지 약 0.35 g/㎤ 범위 내의 밀도를 가지고 습식 가교되지 않은 유사 웹에 비하여 개선된 수직 위킹 특성을 나타내는, 습식 가교된 셀룰로오스 섬유의 흡수성 웹에 관한 것이다.

습식 가교되지 않은 유사 웹은 동일한 물리적 특성(예, 밀도, 섬유 길이, 데니어, 기초 중량)을 가지며, 동일한 방법(에어-레잉, 워터-레잉, 카딩 등)으로 제조된 웹을 의미한다. 본질적으로, 상기 웹들 사이의 유일한 상이점은 하나는 습식 가교된 것이고 다른 하나는 습식 가교되지 않은 것이라는 것이다.

본 명세서에서 수직 위킹 특성이란 제한없이 수직 위킹 속도, 수직 위킹 용량, 및 수직 유체 분포를 포함한다. 수직 위킹 속도는 유체가 주어진 시간 동안 수직적으로 위킹되는 속도를 의미한다. 수직 위킹 용량은 주어진 시간에 흡수된느 유체의 총량을 의미한다. 수직 유체 분포는 주어진 시간에 주어진 높이까지 수직적으로 위킹된 액체의 양을 의미한다. 상기 특성들은 하기 실시예에서 좀더 상세히 논의될 것이다.

각종 셀룰로오스성 섬유가 당업계의 숙련된 사람에게 공지되어 있다. 섬유상 웹을 형성할 수 있는 모든 천연 셀룰로오스성 섬유 재료가 본 발명에 사용하기에 적합한 것으로 믿어진다. 본 발명에 사용하기에 적합한 셀룰로오스성 섬유의 예로는 면과 같은 천연 셀룰로오스성 섬유, 목재 펄프, 아마 및 황마와 같은 참피 섬유, 아바카(abaca), 시설(sissal) 및 버개스(bagasse)와 같은 줄기 및 잎 섬유 등이 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 셀룰루오성 섬유를 제조하는 방법은 당업계의 숙련가에게 공지되어 있다. 예를 들어, 목재 펄프는 일반적으로 목재 펄프판의 박판 또는 박편을 해머분쇄기 또는 시판되는 세편(細片)화 장치를 사용하여 차후에 웹으로 형성될 수 있는 플러프로 섬유질화시킴으로써 제조된다.

본 발명에 따라서, 셀룰로오스성 섬유를 습식 가교시킨다. 본 명세서에서, 가교된은 셀룰로오스 분자 두 사슬이 화학적 가교에 의해 함께 결합된 상태를 의미한다.

셀룰로오스를 가교시키는 방법은 당업계의 숙련된 사람에게 공지되어 있다. 일반적으로, 상기의 방법은 셀룰로오스 섬유를 가교제와 접촉시키는 방법을 포함한다. 가교제는 하나의 셀룰로오스 분자 내의 또는 인접한 셀룰로오스 분자 내의 적어도 2 개의 히드록실기를 결합시킬 수 있는 시약이다. 셀룰로오스를 가교시키기 위해서는, 가교제는 바람직하기로는 셀룰로오스에 대해서 적어도 이관능성인데, 즉, 가교제는 적어도 2 개의 히드록실기와 반응해야 한다. 상기 방식으로 기능할 수 있는 모든 가교제가 본 발명에 사용하기게 적합하다. 셀룰로오스성 섬유와 사용하기 위한 공지된 가교제의 예로는 포름알데히드, 1.3-디클로로-2-프로판올, 메틸렌 비스아크릴아미드, 포름알데히드와 우레아 등과 같은 유기 화합물의 축합 생성물, 디알데히드, 디에폭시드, 디이소시아네이트, 디비닐 화합물, 디클로로아세톤과 같은 디할로겐 함유 화합물, 에피클로로히드린과 같은 할로히드린 등이 있다. 상기 가교제들 중 일부는 중합체성 가교를 형성할 수 있음을 알아야 한다. 바람직한 가교제는 포름알데히드, 1,3-디클로로-2-프로판올, 및 메틸렌 비스아크릴아미드로 이루어진 군으로부터 선택된다.

본 발명에 따라서, 셀룰로오스성 섬유는 팽윤 상태에서 가교된다(습식 가교 방법). 일반적으로 셀룰로오스성 섬유는 물로 팽윤되지만 또한 셀룰로오스성 섬유를 물 이외의 용매로 팽윤시킬 수 있음을 알아야 한다. 일반적으로 경제성 및 안정성 때문에 물을 사용하는 것이 바람직하다.

셀룰로오스성 섬유를 팽윤시키는 데에 물을 사용할 경우, 일반적으로 셀룰로오스성 섬유는 적어도 약 30 중량%의 물을 함유하는 것이 바람직하다. 일반적으로 셀룰로오스성 섬유는 완전히 물로 팽윤시키는 것이 바람직한데, 즉 셀룰로오스는 섬유가 포화될 때까지 섬유를 수용액 중에 두어 가능한 한 최대로 팽윤시키거나 반응에 적합한 경우, 좀 더 많이 팽윤되도록 하기 위해 알칼리 수용액 중에 두어 팽윤시킨다.

가교 반응은 가교제를 팽윤된 셀룰로오스성 섬유와 함께 접촉시킬 때 일어난다. 일반적으로, 가교 반응은 셀룰로오스성 섬유를 가교제 함유 용액 중에 둠으로써 일어난다. 셀룰로오스성 섬유는 목적하는 정도의 가교가 얻어질 때까지 용액 중에 둔다.

목적하는 정도의 가교를 달성한 후, 셀룰로오스성 섬유를 가교제 용액으로부터 제거하고, 수 회 세척하여 셀룰로오스성 섬유로부터 가교제 용액을 모두 제거한다. 이어서 가교된 셀룰로오스 섬유는 섬유상 웹으로 형성된다.

본 발명에 따른 섬유상 웹은, 예를 들면 습식 가교된 셀룰로오스성 섬유를 에어-레잉 또는 워터-레잉시킴으로써 형성시킬수 있다. 구체적으로, 습식 가교된 셀룰로오스성 섬유를 건조시키고, 섬유질화시키고, 에어-레잉시키고, 목적하는 밀도로 압착시킬 수 있다. 또한, 습식 가교된 셀룰로오스성 섬유를 수용액 중에 현탁시켜 습식-레이드(wet-Iaid)시킬수 있다.

본 발명자들은 목적하는 수직 위킹 특성을 얻기 위해서는, 습식 가교된 셀룰로오스성 섬유를 에어-레잉된 웹에 대해서는 약 0.10 내지 약 0.35 g/㎤, 바람직하기로는 약 0.15 내지 약 0.35 g/㎤의 밀도 또한 워터-레잉된 웹에 대해서는 약 0.08 내지 약 0.35 g/㎤, 바람직하기로는 약 0.08 내지 약 0.35 g/㎤의 밀도를 갖는 웹으로 형성시키는 것이 필요함을 발견하였다.

섬유상 웹이 에어-레잉 방식으로 제조될 경우(air-laid), 일반적으로 목적하는 밀도(미세 공극 구조)를 달성하기 위해 섬유를 압착시킬 필요가 있다. 그러나, 섬유상 웹이 습식-레잉(wet-laying) 공정을 통해 형성되는 경우, 일반적으로 목적하는 밀도를 성취하기 위해 웹을 압착시킬 필요가 없다. 에어-레이드 웹은, 예를 들면, 등록 상표 Dake Laboratory Press(Model No. 44-148, 제조원: Dake, Grand Haven, Michigan)인 프레스(press) 내에서 압착시킬 수 있다. 또한, 가열된 압연 닢은 섬유를 목적하는 밀도까지 압착하는에 사용하기에 적합하다. 이 웹을 가열하거나 또는 가열하지 않고 압착시킬 수 있다.

본 발명자들은 본 발명에 따른 웹은 개선된 수직 위킹 특성을 가짐을 발견하였다. 이러한 개선된 특성은 상기 웹이 기저귀, 여성용 생리용품, 외과용 붕대 등과 같은 흡수 재료로서 사용되는 경우에 바람직하다.

일반적으로, 본 발명에 따른 섬유상 수직 위킹 특성은 상기 웹이 초기의 수직 위킹 속도(평균 속도는 하기에 상세히 설명하는 바와 같이 수직 위킹 곡선의 기울기로부터 결정할 경우 3-21 초임), 수직 위킹 용량(15 또는 30 분에서 행함) 또는 수직 유체 분포 (18㎝의 거리에서 행함)에서 비습식 가교된 섬유의 유사 웹에 비하여 적어도 약 20% 증가되는 경우에 개선된 것으로 간주될 것이다. 바람직하기로는, 본 발명에 따른 웹은 한 가지 이상의 수직 위킹 특성이 비교되는 비습식 가교된 유사 웹의 특성 보다 약 40% 이상 향상된 것을 나타낸다. 또한, 본 발명에 따른 웹은 비습식 가교된 섬유의 유사 웹과 비교할 때 적어도 두가지의 수직 위킹 특성이 적어도 약 20%, 바람직하기로는 약 40% 증가됨을 나타내는 것이 가장 바람직하다.

본 발명에 따른 섬유상 웹이 기저귀 내의 흡수성 재료를 형성할 경우, 기저귀로 흡수되느 액체는 일반적으로 기저귀의 편재된 영역에 적용된다. 그럼에도 불구하고, 흡수 재료는 일반적으로 기저귀 몸체 전체에 존재한다. 따라서, 흡수 재료가 액체가 적용된 위치로부터 적용 위치에서 멀리 떨어져 위치하는 흡착 재료로 기저귀에 적용된 액체를 위킹하는 것이 중요하다. 이 방법으로, 기저귀중에 존재하는 상당량의 흡수 재료가 사용된다. 기저귀 용도의 바로 이 특성에 의해 일반적으로 기저귀는 기저귀 중에 존재하는 흡수 재료의 최대량을 이용하기 위해 수평 방향 뿐만 아니라 더욱 중요하게는 수직 방향으로 액체를 위킹하는 것이 필요하다.

본 발명의 흡수성 웹이 기저귀에 사용되는 경우에 있어서, 이 기저귀는 일반적으로 기저귀의 한 표면에 인접한 수 불투과성 외층, 그의 표면에 인접한 본 발명의 웹, 및 착용자의 피부에 접촉하기에 적합한 수투과성 체측 라이너로 이루어질 것이다. 이와 같은 기저귀는 1987년 12월 1일에 특허된 볼란드(Boland) 등의 미합중국 특허 제4,710,187호, 1988년 8월 9일에 특허된 로에슬러(Roessler) 등의 동 제4,762,521호, 1988년 9월 13일에 특허된 프록시마이어(proxmire) 등의 동 제4,770,656호 및 1989년 1월 17일에 특허된 동 제4,798,603호에 더 상세히 기재되어 있으며, 이 특허들을 본 명세서에서 참고 문헌으로 채택하였다.

어떤 경우에 있어서는, 다량의 수팽윤성 중합체 재료를 본 발명의 웹 중으로 또는 그와의 유동 교환 상태로 혼입하는 것이 바람직하다. 수팽윤성 중합체 재료는 웹 중에 존재하는 액체가 유동되어 중합체성 재료와 접촉될 수 있을 경우, 상기 웹과 유동 교환 상태에 있는 것으로 생각된다. 예를 들면, 수팽윤성 중합체는 웹 중에 직접 위치되거나 또는 웹에 인접한 다른 패드 또는 층 중에 존재할 수 있으며, 유체가 웹으로부터 패드 또는 층으로 이동하기에 적합하게 한다. 수팽윤성 중합체 재료는 당업계의 숙련된 사람에게 공지되어 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 수팽윤성 중합체 재료의 예로는 폴리아크릴아미드, 폴리비닐 알콜, 에틸렌 말레인산 무수 공중합체, 폴리비닐 에테르, 히드록시프로필 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리비닐모르폴리논, 비닐 술폰산의 중합체 및 공중합체, 사슬 엉킴에서와 같이 가교 또는 유사 가교에 의해 불용성화된 폴리아크릴산 염, 전분 그라프트된 폴리아크릴레이트 및 폴리비닐 피리딘 등이 있다.

기저귀 내의 수팽윤성 중합체 재료의 용도는 기저귀의 흡수 용량을 증가시키는 것으로 공지되어 있다. 불행하게도, 수팽윤성 중합체 재료가 흡수될 액체가 적용되는 기저귀 위치로부터 떨어져 있는 기저귀 부분에 존재할 경우, 액체가 그 곳까지 도달하지 못한다면 이 수팽윤성 중합체는 유익하지 못하다.

상기한 바와 같이, 본 발명의 웹은 개선된 수직 위킹 특성을 가지며, 따라서 웹의 구조 전체에 액체를 좀 더 양호하게 분포시킬 수 있다. 따라서, 수팽윤성 중합체가 본 발명의 웹 중으로 또는 상기 웹과 접촉하는 모세관 중으로 혼입되는 경우, 상기 웹의 개선된 수직 위킹능은 적용 영역으로부터 멀리 위치한 수팽윤성 중합체로 더욱 용이하게 전달하도록 해준다. 따라서 개선된 기저귀가 제공된다.

본 발명은 다음의 실시예(비교실시예를 포함함)를 참고하면 가장 잘 이해할 수 있다.

[실시예]

비교에를 포함하여 다음의 실시예 모두에 있어서 수직 위킹 특성은 다음의 방법으로 측정하였다.

흡수성 웹 조각을 7.62㎝(3 in) x 38.10(15 in) 샘플용으로 절단하였다. 시험 샘플을 두께 0.95㎝(3/8 in), 너비 33.0㎝(13 in) 및 길이 35.56㎝(14 in)인 루사이트(Lucite) 판에 놓았다. 시험할 샘플은 판의 종측 치수에 평행하게 시험 샘플의 종측 치수로 판의 단부를 대칭적으로 감쌌다. 샘플의 맞은편 종측 말단을 스프링이 달린 클립 또는 클램프로 판에 고착시켰다. 이 샘플에서는 10 메쉬 나일론 망으로써 판의 외부를 지지시켰다.

판은 유체 표면에 직각이 되도록 샘플의 종측 치수를 갖는 유체조에 수직으로 걸었다. 판의 단부 주변에 굴곡된 샘플 부분이 약간 침지되도록 판의 하단부를 유체 중으로 침지시킴으로써 유체를 샘플과 접촉시켰다. 시간 함수로서 흡수된 유체 양을 시험 시간 30분 동안에 수분 간격으로 측정하였다. 이어서 샘플을 유체 접촉으로부터 제거하였다. 샘플을 판으로부터 제거하고, 칭량하고, 흡수된 유체 양을 기록하였다. 칭량을 한 후, 샘플을 7.62㎝(3 in) x 38.10㎝(15 in) 절단 주형상에 수평으로 놓고, 각각 약 4.32㎝(1.7 in)의 영역으로 단편화하였다. 절단 주형은 주형 넓이를 길이가 거의 같은 크기의 9조각의 샘플로 나누었다. 각각의 조각을 칭량하고, 오븐 건조하고, 재칭량하고 흡수된 유체를 섬유 기본 그람 당 유체 그람으로 측정하였다(유체로부터 침전된 고체에 대해).

흡수된 유체의 양은 단위 너비 (in)당 유체-당-기본 중량 단위인 밀리미터로 계산하였다(g/㎠). 수직 위킹 용량은 15 분 30 분 끝에서 및 정의된 단위에서 흡수된 유체의 양으로 정의된다. 수직 위킹 속도는 흡수된 양/단위 기본 중량/단위 넓이 대 약 1 내지 30 초 시간 간격에 대한 시간(초)의 제곱근의 그래프 기울기로서 측정하였다. 초기 수직 위킹 속도는 곡선의 선형 부분에서 3 내지 21 초의 평균 속도였다. 유체 분포는 상기와 같이 제조한 7.62㎝(3 in) x 4.32㎝(1.7 in)의 조각에 흡수된 유체를 측정하여 결정하였으며, 액체와 접촉한 점으로부터의 거리 함수로 나타냈다.

사용된 유체는 용매로서 증류수를 사용하여 1 리터 당 일염기성 칼슘 포스페이트 일수화물(CaH₄(PO₄)₂H₂O) 0.31g, 일염기성 칼륨 포스페이트(KH₂PO₄) 0.68g, 마그네슘 설페이트 칠수화물(MgSO₄·7H₂O) 0.48g, 황산칼륨(K₂SO₄) 1.33g, 삼염기성 소듐 포스페이트 도데카히드레이트(Na₃PO₄·12H₂O) 1.24g, 염화나트륨(NaCl) 4.4g, 염화칼륨(KCL) 3.16g, 아지드화 나트륨(NaN₃) 0.4g, 우레아(CO(NH₂)₂) 8.56g, 및 플루토닉(Pluronic) 10R8 계면활성제(BASF-Wyandotte Corporation 사이로부터 구입할 수 있는 비이온성 계면활성제) 0.1g으로 이루어진 합성뇨이다.

이 성분들을 주어진 순서대로 증류수 900ml 중에 첨가하고, 각각의 시약을 용해 시킨후 다음 성분을 첨가하고, 마지막으로 이 용액을 1리터까지 희석시켰다.

[실시예 1]

[샘플 1]

표백시킨 남부 지방 소나무 크래프트 펄프(75%의 연목 및 25%의 경목)를 제공하였다. 이어서 남부 소나무 크래프트 펄프를 다음 방법으로 가교제로서 포름알데히드를 사용하여 습식 가교시켰다. 섬유화된 펄프 100g을 포르말린 20용적%, 염산 50 용적%(37%) 및 증류수 30 용적%를 함유하는 용액 500ml에 첨가하였다. 혼합시킨 후, 펄프 함유 용액을 실온에서 30분동안 방치하였다. 이어서 이 펄프를 여과하여 제거하고, 과량의 증류수로 2회 세척하고, 탄산나트륨 수용액(5%)으로 증화시키고, 과량의 증류수로 3회이상 세척하였다. 이어서 가교된 펄프를 공기 건조시켰다.

[샘플 2]

남부 지방 소나무 크라프트 펄프의 제2 샘플 다음 방법으로 가교제로서 1,3-디클로로-2-프로판올(DCP)을 사용하여 습식 가교시켰다. 펄프 100g을 플라스틱 포대 중에 넣었다. 이 포대에 1,3-디클로로-2-프로판올 20g이 용해된 증류수 200ml를 첨가하였다. 포대에 내용물을 마사지하여 액체를 편평하게 분포시켰다. 이어서 이 포대에 수산화나트륨 20g이 용해된 증류수 200ml를 첨가 하였다. 포대의 내용물을 다시 철저하게 혼합시켰다. 이 포대를 밀봉하고, 실온에서 24시간 동안 방치시켰다. 이 펄프를 여과하여 회수하고, 여액이 중성이 될 때까지 증류수로 헹구었다. 이 펄프를 60℃에서 철야 오븐 건조시켰다.

[샘플 3]

남부 지방 소나무 크라프트 펄프의 제3샘플을 미합중국 훽스트사로부터 구입할 수 있는 등록 상표 카쑤리트 에이엠(Cassurit AM)촉매 및 카쑤리트 엔디에스(Cassurit NDS)인 저포름알데히드 변형 글리옥살-기재 수지를 사용하여 다음의 방법으로 건식 가교시켰다. 증류수 232g에 교반시키면서 카쑤리트 엔디에스 13.3g 및 카쑤리트 에이엠 촉매 4.6g을 첨가하였다. 이어서, 이 용액에 펄프 100g을 첨가하였다. 이어서 생성된 슬러리를 75℃에서 오븐 건조시켰다. 건조시킨 후, 펄프를 섬유화시키고, 150℃에서 15분 동안 경화시켰다. 이어서 이 펄프를 증류수로 철저하게 세척하여 모든 미반응 수지 및 촉매를 제거한 후, 60℃에서 오븐 건조시켰다.

상기 가교 공정을 완전히 마친 후, 모든 펄프를 공기 건조시키고, 플러프화 시키고, 핸드 시트(Hand-Sheet)형성기 상에서 에어-레잉시켜 섬유상 웹을 형성시켰다. 이어서, 비가교된 남부 지방 소나무 크래프트 펄프의 대조용 샘플을 핸드 시트 형성기 상에서 에어-레잉시켜 섬유상 웹을 형성시켰다. 에어-레잉된 웹은 등록 상표 Dake Laboratory Press[Model No. 44-148 제조원 : Dake, Grand Haven, Michigan]인 가열 프레스 중에서 0.15g/cm3의 밀도까지 조밀화시켰다.

이어서 상기 제4시험 샘플을 상기한 수직 위킹 시험을 하였다. 수직 위킹 시험의 결과는 표1에 설명하였다. 제1도는 수직 위킹 속도 결정의 결과를 그래프로 예시한 것이다.

* 본 발명의 실시예가 아님

높이(㎝)

수직 위킹 특성에 관해 제1도 및 표1을 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 포름알데히드 또는 1,3-디클로로-2-프로판올로 습식 가교시킨 남부 지방 크래프트 펄프는 비가교된 남부 지방 크래프트 펄프 또는 건식 가교된 남부 지방 크래프트 펄프에 비해 상당히 개선된 성능을 나타내었다. 실제로 건식 가교는 남부 지방 크래프트 펄프의 수직 위킹 속도를 사실상 방해하는 것으로 나타났다.

제2도는 표1에 기재된 유체 분포 데이타를 막대 그래프로 예시한 것이다.

제2도에 용이하게 이해할 수 있는 바와 같이, 일반적으로 모든 시험 샘플은 저 수직 위킹 거리에서 동일한 값을 나타내고 있다. 그러나, 약 9및 18cm 사이의 거리에서는 습식 가교된 샘플이 건식 가교된 또는 비가교된 샘플보다 성능이 현저히 우수하였다.

이어서, 상기 4개의 시험 샘플의 건식 및 습식 비용적을 측정하였다. 상기 샘플 펄프의 건식 및 습식 비용적을 측정하기 위해, 2,54×10 cm(0.001 in)까지 두께 측정이 가능한 아메스(Ames) 두께 측정기(제3222호)를 사용하였다.

1976년 4월 27일 특허된 리히스타인(Lichstein)의 미합중국 특허 제3,952,548호에 기재된 바와 같이 두께 측정기를 사용되는 흡수 용량 시험기 위에 장치하였다.

샘플 1-3 및 대조용 샘플의 웹의 200-300g/m2의 기본 중량을 갖는 시험편들을 7.62cm(3 in) 직경의 주형을 사용하여 조밀화된 웹을 7.62 cm(3 in)직경의 원판으로 절단함으로써 제조하였다. 사용되는 흡수 용량 시험 장치를 애드미턴스 포트 위에 포화 여과지를 사용함으로써 수두형 조절계 0으로 조정하였다. 건식 샘플의 두께를 두께 측정기로 측정하는데, 여기서 샘플은 0.21b/in 의 기저 압력에서, 플라스틱 원판으로 인해 유체로부터 차단된다.

플라스틱 원판을 제거하고 시험 샘플을 0.051b/in 의 압축 하중을 갖는 여과지 상에 놓았다. 이어서 샘플을 수두형 조절계 0에서 더 이상 수치의 변화가 없을 때까지 합성 뇨로 포화시켰다.

이어서 기저 압력을 0.2 1b/in 으로 증가시키고 평형에서 두께를 측정하였다. 기본 중량과 0.21b/in 에서 측정된 건식 및 습식 두께로부터 각각의 비용적을 계산할 수 있었다.

상기 시험 결과를 표2에 나타냈다.

* 본 발명의 샘플이 아님.

1)0.2 1b/in 부하량 하의 비용적(cm /g)

비용적은 주어진 시험 샘플의 습윤 반발탄성의 지시기이다. 즉, 주어진 건식 샘플 및 습식 샘플의 비용적 간의 차이는 샘플의 습윤 반발탄성에 직접 해당한다. 표2의 참고로부터 알 수 있는 바와 같이, 습식 가교된 샘플에 대한 건식 비용적 및 습식 비용적 사이의 변화율은 건식 가교된 샘플 또는 비가교된 대조용 샘플보다 현저하게 증가되었다. 따라서, 습식 가교된 샘플 또는 비가교된 대조용 샘플보다 더 큰 습윤 반발탄성을 소유한다.

[실시예 2]

표백시킨 북부 지방 가문비나무 크래프트 펄프를 가교제로서 1,3-디클로로-2-프로판올을 사용하여 습식 가교 처리하였다. 이 습식 가교 처리법은 하기와 같이 행하였다.

증류수 900ml에 염화나트륨 50g, 수산화나트륨 50g 및 1,3-디클로로-2-프로판올 100g을 첨가하였다. 이어서, 생성된 용액을 증류수로 희석시켜 1리터의 용액으로 만들었다. 얻은 용액에 표백시킨 북부 지방 가문비나무의(섬유화된)크래프트 펄프 100g을 첨가하여 슬러리를 형성시켰다. 슬러리를 교반하고 실온에서 15시간 동안 방치하였다. 여과하여 펄프를 회수하고, 이 펄프를 과량의 증류수로 6회 세척하여 여액으로부터 알칼리 성분 및 1,3-디클로로-2-프로판올을 제거하였다. 이어서, 습식 가교된 펄프를 실온에서 조심스럽게 공기-건조 시켰다. 이어서, 공기 건조시킨 펄프를 팔만(Pallman)사가 등록 상표 팔만 분쇄기(Pallman Pulverizer)로 시판하는 분쇄기 내에서 섬유화시킨 다음, 에어-레잉 핸드시트 형성기에서 에어-레잉하고, 약 0.05-0.3g/cm 의 범위내 0.05g/cm 간격의 다양한 밀도로 조밀화시켰다. 이어서, 이와 같이 제조한 6개의 샘플로 상기한 바의 수직 위킹 특성을 측정하였다. 샘플의 위킹 특성을 하기 표3에 나타냈다.

* 본 발명의 실시예가 아님

높이(㎝)

표3에 나타낸 수직 위킹 속도를 제3도에서 그래프로 예시하였다.

대조용 비가교된 북부 지방 가문비나무 크래프트의 샘플을 유사하게 에어레잉하고 여러 밀도록 조밀화시키며 수직 위킹 특성 시험을 행하였다. 이들 시험의 결과를 표4에 나타냈다.

* 본 발명의 실시예가 아님

-- 측정하지 않았음

높이(㎝)

표4에 나타낸 수직 위킹 속도를 제4도에서 그래프형으로 예시하였다.

제5도는 표3에 나타낸 유체 분포 데이타의 막대 그래프이다. 제6도 역시 표4에 기재된 대조용 샘플에 대한 유체 분포 데이타의 막대 그래프이다.

표3및 제3도를 참고하면 알 수 있듯이, 밀도가 증가함에 따라 수직 위킹 용량도 증가하여 약 0.20g/cm 의 밀도에서 최대값을 얻고, 밀도가 0.20g/cm 이상으로 증가하면서는 수직 위킹 용량이 감소한다. 또한, 초기 수직 위킹 속도는 고 밀도에서 감소된다. 그러나, 보다 고밀도 매트에 대한 수직 위킹 속도는 저 밀도 웹의 수직 위킹 속도와는 상반되어 고밀도의 웹에 대한 일련의 수직 위킹 속도가 보다 크게 됨을 알 수 있다.

제5도에서, 저밀도 웹이 0 내지 4.5cm의 거리에서 우수한 유체 분포성을 가짐을 나타낸다. 그러나, 9 내지 18cm 사이의 거리에서는, 밀도가 0.15g/cm 이상일 때에 유체 분포성이 일반적으로 우수함을 알 수 있다.

비-가교 대조용 샘플에 대해서, 제4도는 전체적으로 수직 위킹 속도가 느리다는 것을 제외하고는 제3도에 나타낸 바와 같은 동일한 일반적인 패턴을 예시한다. 또한, 제6도는 전체적으로 낮은 값인 9 내지 18cm 사이의 거리에서 더 양호한 유체 분포성을 얻기 위해서는 고밀도가 역시 바람직함을 예시한다.

[실시예 3]

북부 지방 가문비나무 크래프트 펄프를 하기 방법으로 1,3-디클로로-2-프로판올을 사용하여 습식 가교시켰다. 북부 지방 가문비나무 크래프트 펄프판 100g을 증류수에 분산시키고, 여과시켰다. 펄프 중에 잔존하는 물의 양을 칭량하였다. 증류수 700ml에 수산화나트륨 50g, 염화나트륨 50g 및 1,3-디클로로-2-프로판올 100g을 용해시켜 가교제 용액을 제조하였다. 이어서, 습윤 펄프를 가교제 용액에 첨가한 후, 증류수를 사용하여 1리터로 희석시켰다.

가교제 용액과 습윤 펄프를 플라스틱 포대에 놓고, 완전히 균질하게 혼합시켰다. 생성된 슬러리를 실온에서 18시간 동안 방치시켰다. 이어서, 펄프를 여과하여 회수하고, 증류수로 세척시켜 여액에서 알칼리 성분 및 1,3-디클로로-2-프로판올을 제거하였다. 이어서, 펄프를 실온에서 공기 건조시키고, 팔만(pallman) 섬유화기로 섬유화시킨 후, 포맷 다이나미크(Formet Dynamique) 습식 형성계를 사용해서 습식-레잉하였다. 이 습식-레잉 웹을 공기건조시킨 후 0.09g/cm 의 밀도를 가짐을 알았다. 비가교된 북부 지방 가문비나무 크래프트 펄프의 대조용 샘플을 상기의 방법으로 제조하고, 습식-레잉시켜 웹을 형성하였다. 그 결과, 비가교된 북부 지방 가분비 나무의 웹도 0.26g/cm 의 밀도를 가짐을 확인하였다.

이와 같이 하여 제조한 웹에 대하여 상기한 바와 같이 수직 위킹 시험을 행하였다. 이들 시험의 결과를 표5에 나타냈다.

* 본 발명은 실시예가 아님

높이(㎝)

수직 위킹 속도에 관한 표5의 데이타는 제7도에 그래프로 예시하였다. 유체 분포에 관한 표5의 데이타는 제8도에 그래프로 예시하였다.

표5, 제7및 8도로부터 알 수 있듯이, 습식 가교되고 워터-레잉된 웹은 비가교되고 워터-레잉된 웹보다 현저하게 큰 수직 위킹 속도를 가졌다. 또한, 가교되고 워터-레잉된 샘플은 비가교되고 워터-레잉된 웹에 비해 모든 측정 거리에서 큰 유체 분포를 가짐을 확인하였다. 더욱이, 유사한 밀도(표3및 제3도에서 0.10의 밀도 값)에서 워터-레잉된 습식 가교 웹과 워터-레잉된 습식 가교 웹을 비교하면 워터-레잉된 웹이 보다 큰 수직 위킹 속도, 용량 및 유체 분포(18cm)를 가짐을 알 수 있었다.

에어-레잉된 습식 가교 섬유 웹은 목적하는 밀도 범위내로 조밀화시키는 것이 종종 필요한 반면에, 워터-레잉된 습식 가교 웹은 조밀화시킬 필요없이 목적하는 범위내의 밀도에 해당할 것이다. 그렇지만, 필요할 경우, 워터-레잉된 웹을 조밀화시켜 밀도를 증가시킬 수 있다.

[실시예 4]

[샘플 1]

혼합용 용기 중으로 미합중국 훽스트사의 상표명 카쑤리트 티피(TP) 2236인 시판되는저-포름알데히드 변성 글리옥살 수지 200g과 염산 수용액 (37% HCI) 250ml를 첨가하였다. 그 결과, 생성된 용액을 증류수로 희석시켜 총 500ml의 용액을 만들었다. 이 용액 500ml에 남부 지방 소나무 크래프트 펄프(실시예1)플러프 100g을 첨가하여 슬러리를 형성하였다. 이 슬러리를 혼합한 후, 실온에서 30분동안 방치시켰다. 이어서, 목재 펄프 플러프를 여과하여 회수하고, 과량의 증류수로 세척하였다. 그 다음, 목재 펄프 플러프를 탄산나트륨 용액(5% 탄산나트륨)으로 증화시키고 3회 이상 세척하였다. 이어서 펄프를 공기 건조시켰다. 공기 건조된 펄프를 팔만 분쇄기로 분쇄시킨 다음, 핸드시트 형성기 상에서 에어-레잉시켜 섬유상 웹을 형성하였다. 비가교된 펄프 플러프의 대조용 샘플(비교예[1])을 핸드시트 형성기 상에서 에어-레잉시켜 섬유상 웹을 형성하였다. 이어서 에어-레잉된 웹을 데이크 프레스에서 0.15g/cm 의 밀도로 조밀화시켰다.

[샘플 2]

세척 후 탄산나트륨으로 중화시키고 3회 더 세척시키는 것을 제외하고는, 상기 샘플 1의 제조 방법에 따라 습식 가교시킨 목재 펄프 플러프를 제조하고, 이 목재 플러프를 공기 건조시키지 않았다. 그 대신, 목재 펄프 플러프를 증류수에서 슬러리로 다시 만들고, 플로르메트 다이나미크(Flormet Dynamique) 습식 형성계를 사용하여 습식-레잉하여 웹을 형성하였다. 이어서 생성된 습식-레잉된 시트를 공기-건조시켰다. 이어서 습식 가교 목재 펄프 플러프의 습식-레잉된 시트를 데이크 프레스를 사용하여 0.15g/cm 의 밀도로 압착시켰다. 마찬가지로, 대조용 샘플(비교예(2))을 비가교된 CR 54 목재 펄프 플러프를 섬유상 웹으로 습식-레잉함으로써 제조하였다. 이 웹은 또한 0.15g/cm 의 밀도를 가졌다.

이어서, 상기 본 발명의 샘플 및 대조용 샘플에 대하여 수직 위킹 시험을 행하였다. 수직 위킹 측정의 결과를 표6에 나타냈다.

* 본 발명의 실시예가 아님

높이(㎝)

제9도는 실시예4에 설명한 샘플들을 수직 위킹 속도를 그래프로 나타낸 것이다. 제9도에서 알 수 있듯이, 에어-레잉 및 습식-레잉된 가교된 펄프 모두에 대한 수직 위킹 속도는 에어-레잉 및 습식-레잉된 대조용 샘플에 비해서 상당히 개선되었다.

제10도는 표6의 유체 분포 데이타를 막대 그래프로 예시한 것이다. 제10도에서 알 수 있듯이, 에어-레잉 및 습식-레잉된 가교된 펄프 모두에 대한 18cm에서의 수직 유체 분포는 각각의 비교용 샘플에 비해 개선되었다.

[실시예 5]

표백시킨 남부 지방 소나무 크래프트 펄프(75% 연목 소나무, 25% 경목 소나무)를 하기의 방법으로 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드로 습식 가교시켰다. 펄프 200g을 증류수에 분산시켜 여과하였다. 습식 펄프는 354g(ml)의 물을 함유하였다. 습식 펄프를 수돗물 1076ml함유 플라스틱 포대에 넣었다. 플라스틱 포대를 밀봉하고 60℃ 수조에 침수시켰다. 온도를 평형시킨 후, 물 250ml 중에 용해된 수산화나트륨 60g으로 이루어진 수용액을 플라스틱 포대에 첨가하였다. 펄프를 혼련시켜 수산화나트륨 용액을 균질하게 분포시켰다. 이어서, 이 포대에 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드 60g을 첨가하였다. 포대 및 그의 내용물을 혼련시켜 완전히 용해시키고 N,N'-메틸렌비스아크릴아미드를 균질하게 분산시켰다.

이 포대를 수조에 놓고 90분간 방치시켰다.

펄프를 여과 회수하였다. 펄프를 필터상에서 수돗물 3리터로 세척하였다.

이어서, 40-50℃의 수돗물 3리터 중에 펄프를 슬러리시키고 여과시킴으로써 펄프를 추가로 8회 세척하였다. 이어서, 펄프는 섬유화되었으며, 섬유화된 펄프를 주변 온도하의 선반상에서 건조시켰다.

건조후, 펄프를 플러프화시키고 핸드 시트 형성기 상에서 에어-레잉시켜 섬유상 웹을 형성시켰다. 또한, 비가교된 남부 지방 소나무 크래프트 펄프의 대조용 샘플을 핸드시트 형성기상에서 에어-레잉시켜 섬유상 웹을 형성하였다. 이어서, 에어-레잉된 웹을 데이크 프레스에서 0.15g/cm 의 밀도로 조밀화시켰다.

이어서, 웹의 수직 위킹 특성 측정하였다. 상기 수직 위킹 측정 결과를 표7에 나타냈다.

* 본 발명은 실시예가 아님

높이(㎝)

제11및 제12도에서 알 수 있듯이, N,N'-메틸렌비스아크릴아미드로 가교시킨 습식 펄프의 수직 위킹 특성은 비교용 샘플에 비해 상당히 개선되었다.

Claims (20)

1. 습식 가교된 셀룰로오스 섬유로 이루어지고, 약 0.08 내지 약 0.35g/cm³범위내의 밀도를 가지며, 비-가교된 셀룰로오스 섬유의 유사 웹에 비하여 개선된 수직 위킹(wicking)특성을 가지는 것을 특징으로 하는 흡수성 웹.
2. 제1항에 있어서, 웹이 에어-레잉 방식으로 제조되고(air-laid), 약 0.15 내지 약 0.30g/cm³의 밀도를 가지는 웹.
3. 제1항에 있어서, 웹이 워터-레잉 방식으로 제조되고(water-laid), 약 0.08 내지 약 0.3g/cm³의 밀도를 가지는 웹.
4. 제1항에 있어서, 초기 수직 위킹 속도, 15분간 또는 30분에서의 수직 위킹 용량 또는 18cm에서 수직 유체 분포 중 적어도 한 가지가 상기 비-가교된 셀룰로오스 섬유의 유사 웹 보다 적어도 약20%향상된 웹.
5. 제4항에 있어서, 초기 수직 위킹 속도, 15분 또는 30분에서의 수직 위킹 용량 또는 18cm에서의 수직 유체 분포 중 적어도 한가지가 상기 비-가교된 셀룰로오스 섬유의 유사 웹보다 적어도 약 40% 향상된 웹.
6. 제1항에 있어서, 초기 수직 위킹 속도, 15분 또는 30분에서의 수직 위킹 용량 또는 18cm에서의 수직 유체 분포 중 적어도 두 가지가 상기 비-가교된 셀룰로오스 섬유의 유사 웹 보다 적어도 약 20% 향상된 웹.
7. 제6항에 있어서, 초기 수직 위킹 속도, 15분 또는 30분에서의 수직 위킹 용량 또는 18cm에서의 수직 유체 분포 중 적어도 두 가지가 상기 비-가교된 셀룰로오스 섬유의 유사 웹 보다 적어도 약 40% 향상된 웹.
8. 에어-레잉 방식으로 제조되고 습식 가교된 셀룰로오스 섬유로 이루어지며 약 0.15 내지 약 0.30g/cm³범위 내의 밀도를 가지는 흡수성 웹.
9. 워터-레잉 방식으로 제조되고 습식 가교된 셀룰로오스 섬유로 이루어지며 약 0.08내지 약 0.30g/cm³범위내의 밀도를 가지는 흡수성 웹.
10. 셀룰로오스 섬유를 습식 가교 처리하고, 이 섬유를 건조시키며, 이 습식 가교된 셀룰로오스 섬유를 에어-레잉 방식에 의해 웹으로 형성시키고, 이 에어-레잉 방식으로 형성된 웹을 약 0.10 내지 약 0.35g/cm³범위 내의 밀도를 갖도록 압착시킴으로써 형성시킨, 습식 가교된 셀룰로오스 섬유의 웹.
11. 제10항에 있어서, 약 0.15 내지 약 0.30g/cm³범위 내의 밀도로 압착된 웹.
12. 제10항에 있어서, 0.2 1b/in²부하량 하에서 측정할 때 습윤시 웹의 비용적(cm³/g으로 나타냄)이 건조시 웹의 비용적 보다 적어도 약 45%더 큰, 개선된 습윤 반발탄성을 나타내는 웹.
13. 습식 가교된 셀룰로오스 섬유로 이루어지고, 약 0.08 내지 약 0.35g/cm³범위 내의 밀도를 가지며 비-가교된 셀룰로오스 섬유의 유사 웹에 비하여 개선된 수직 위킹 특성을 갖는 흡수성 웹으로 이루어진 흡수 제품.
14. 제13항에 있어서, 상기 흡수성 웹과 유동 교환 상태에 있는 다량의 수팽윤성 중합체 재료를 추가로 포함하는 흡수 제품.
15. 제14항에 있어서, 흡수성 웹이 제1 위치의 웹에 적용된 액체를 제2 위치에 존재하는 수팽윤성 중합체로 운반하는 흡수 제품.
16. 제15항에 있어서, 기저귀인 흡수 제품.
17. 수 불투과성 외층, 착용자의 피부와 접촉되는 데에 적합한 수투과성 내층, 및 습식 가교된 셀룰로오스 섬유로 이루어지고, 약 0.08 내지 약 0.35g/cm³범위 내의 밀도를 가지며, 상기 외층과 내층 사이에 위치하는 흡수성 웹으로 이루어진 기저귀.
18. 제17항에 있어서, 흡수 층이 에어-레잉 방식으로 형성되고, 약 0.15 내지 약 0.30g/cm³범위 내의 밀도를 가지는 기저귀.
19. 제17항에 있어서, 흡수 층이 워터-레잉 방식으로 형성되고, 약 0.08 내지 약 0.3g/cm³범위내의 밀도를 가지는 기저귀.
20. 제17항에 있어서, 상기 흡수성 웹과 유동 교환 상태에 있는 다량의 수팽윤성 중합체 재료를 추가로 포함하는 기저귀.

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