KR19990077152A

KR19990077152A - 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 연속 영역으로 둘러싸인 대역이있는 흡수 구조물

Info

Publication number: KR19990077152A
Application number: KR1019980705289A
Authority: KR
Inventors: 낸시 앤 하인즈; 제랄드 알프레드 영
Original assignee: 데이비드 엠 모이어; 더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date: 1996-01-11
Filing date: 1996-12-18
Publication date: 1999-10-25
Also published as: AU1430397A; CA2242764C; MX9805623A; ZA9727B; DE69616089T3; ES2162130T3; DE69616089T2; EP0873101B1; MX245227B; CA2242764A1; IL125235A0; US5941862A; BR9612399A; EP0873101A1; EP0873101B2; JP3234234B2; CN1213957A; JPH11503954A; WO1997025013A1; DE69616089D1

Abstract

제 1 층, 상기 제 1 층을 향하여 병렬 위치에 있는 제 2 층(이들중 하나 이상은 유체 투과성이다)을 포함하는 흡수 구조물을 기술한다. 이들 구조물은 또한 하이드로겔 형성 중합체를 포함하는 연속 영역을 상기 제 1 층과 제 2 층 사이에 갖고, 하이드로겔 형성 중합체가 연속 영역을 통해 거의 균일하게 분포되어 있다. 연속 영역은 상기 층들사이의 여러개의 이격된 대역(하이드로겔 형성 중합체가 거의 없다)을 적어도 부분적으로 둘러싸고 있다. 제 1 및 제 2 층들은 바람직하게는 복수의 대역내의 부위에서 함께 결합하여 건조 상태에 있을 때, 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 실질적으로 고정된다. 바람직하게는, 하이드로겔 형성 중합체는 비교적 높은 겔 투과성을 가져 겔-연속성 유체 전달 층을 형성한다.

Description

하이드로겔 형성 흡수 중합체의 연속 영역으로 둘러싸인 대역이 있는 흡수 구조물

기저귀와 같은 흡수 제품을 더 얇게 제공하는 능력은 다량의 방출 체액, 특히 뇨를 포획 및 저장할 수 있는 비교적 얇은 흡수 코어 또는 구조물을 개발하는 능력에 달려있다. 이와 관련하여, "하이드로겔", "초흡수제" 또는 "하이드로콜로이드"로 종종 부르는 특정 흡수 중합체를 사용하는 것이 특히 중요하다. 예를 들면, 1972년 6월 13일 허여된 미국 특허 제 3,699,103 호(Harper et al) 및 1972년 6월 20일 허여된 미국 특허 제 3,770,731 호(Harmon)에서는 흡수 제품에 상기 흡수 중합체(이하에서는, "하이드로겔 형성 흡수 중합체"로 부름)의 사용을 기술하고 있다. 실제로, 전형적으로 섬유성 매트릭스와 함께 사용할 때, 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 다량의 방출된 체액을 흡수하는 능력을 이용하는 더 얇은 흡수 코어에 의해 더 얇은 기저귀가 생성되었다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,673,402 호(Weisman et al)(1987년 6월 16일 허여됨) 및 미국 특허 제 4,935,022 호(Lash et al)(1990년 6월 19일)는 얇고, 촘촘하고 부피감이 없는 기저귀를 형성할 때 유용한 하이드로겔 형성 중합체 및 섬유성 매트릭스를 포함하는 이중 층 코어 구조물을 기술한다.

이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 사용하기 전에는, 전부 목재 펄프 플러프로부터 제조한, 유아용 기저귀에 사용하는 것이 적합한 것과 같은 흡수 구조물을 제조하는 것이 일반적인 관행이었다. 목재 펄프 플러프 그람당 흡수된 유체 그람으로, 목재 펄프 플러프가 흡수한 비교적 소량의 유체에 의해, 비교적 다량의 목재 펄프 플러프를 사용하는 필수적이어서 비교적 부피감이 있는 두꺼운 흡수 구조물의 사용이 불가피했다. 상기 구조물에 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 도입하므로써 더 적은양의 목재 펄프 플러프를 사용할 수 있게 되었다. 이들 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 다량의 뇨와 같은 수성 체액을 흡수하는 능력 면에서 플러프보다 우수하여(즉, 약 15 g/g이상), 더 작고, 더 얇은 흡수 구조물이 실현가능하다.

선행 흡수 구조물은 일반적으로 비교적 소량(예를 들면, 약 50 중량% 미만)의 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체로 구성된다. 예를 들면, 미국 특허 제 4,834,735 호(Alemany et al)(1989년 5월 30일)(섬유성 매트릭스내에 바람직하게는 약 9 내지 약 50%의 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 함유함)를 참조하시오. 여기에는 여러 가지 이유가 있다. 선행 흡수 구조물에 사용된 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 특히 "분출" 상태에서 체액을 급속히 흡수하도록 허용하는 흡수 속도를 갖지 못하는 것이 일반적이다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 의해 흡수될 때까지 방출된 유체를 보유하는 일시적인 저장소로서 작용하는 섬유, 전형적으로는 목재 펄프 섬유를 혼입하는 것이 필수적이다.

더욱 중요하게는, 공지된 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 대부분은 특히 흡수 구조물에 높은 수준으로 함유될 때 겔 차단을 나타낸다. "겔 차단"은 흡수 구조물의 다른 영역으로의 유체 전달을 억제하도록 하이드로겔 형성 흡수 구조물의 입자가 습윤되어 입자들이 팽윤할 때 일어난다. 그러므로, 매우 낮은 확산 과정을 거쳐 흡수 구조물의 다른 영역에서 습윤이 일어난다. 실제적으로, 이것은 특히 분출 상태에서 흡수 구조물에 의한 유체의 포획이 유체의 방출 속도보다 훨씬 더 느리다는 것을 의미한다. 흡수 구조물의 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자가 완전히 포화되기 훨씬 전에 또는 유체가 흡수 구조물의 남은 부분으로 확산되거나 또는 "차단" 입자를 지나 흡수되기 훨씬 전에 흡수 제품으로부터 누출이 일어날 수 있다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 입자가 흡수된 유체에 의해 팽윤될 때 적절한 겔 강도를 갖지 못하여 응력하에서 변형 또는 분포되는 경우 겔 차단이 특히 심각한 문제일 수 있다. 1989년 5월 30일 허여된 미국 특허 제 4,834,735 호(Alemany et al)을 참조하시오.

이러한 겔 차단 현상은 전형적으로 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자를 분산시키는 섬유성 매트릭스의 사용을 필수적으로 요구한다. 이러한 섬유성 매트릭스는 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자를 서로 분리시켜 유지시킨다. 또한, 이들은 초기 유체 방출 지점에서 멀리 떨어진 영역에 위치한 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 유체가 도달하도록 허용하는 모세관 구조를 제공한다. 1989년 5월 30일 허여된 미국 특허 제 4,834,735 호를 참조하시오. 그러나, 겔 차단을 최소화하거나 또는 피하기 위해 섬유성 매트릭스에 비교적 저 농도로 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 분산시키면 더 얇은 흡수 구조물의 전체 유체 저장 용량을 저하시킬 수 있다. 저 농도의 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 사용은 이 물질의 실제 잇점을 약간 제한한다, 즉 주어진 용량당 다량의 체액을 흡수 및 보유하는 능력을 제한한다. 추가로, 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자를 섬유성 매트릭스에 고정시키지 않아 가공 및/또는 사용할 때 자유롭게 이동할 수 도 있다. 이러한 입자의 이동, 특히 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 팽윤할 때의 이동은 겔 차단의 원인일 수 있다.

하이드로겔 형성 흡수 중합체의 상대적인 농도를 증가시키는 한가지 방법은 2개의 다른 섬유성 층 사이에 하이드로겔 형성 흡수 중합체 층을 형성하는 것, 예를 들면 적층 구조물을 형성하는 것이다. 예를 들면, 1986년 7월 15일 허여된 미국 특허 제 4,600,458 호(Kramer et al) 및 1991년 4월 23일 허여된 미국 특허 제 5,009,650 호(Bernardin)을 참조하시오. 선행 적층 구조물의 섬유성 층들은 섬유성 층에 물을 분무한 후 전형적으로 다진 결과 수소 결합으로 함께 종종 고정되었다. 1981년 4월 7일 허여된 미국 특허 제 4,260,443 호(Lindsay et al), 1982년 11월 23일 허여된 미국 특허 제 4,360,021 호(Stima) 및 1989년 7월 25일 허여된 미국 특허 제 4,851,069 호를 참조하시오. 이들 선행 적층 구조물은 또한 섬유층 사이 또는 섬유층과 하이드로겔 형성 흡수 중합체사이에서 접착제 결합에 의해 함께 고정되었다. 1991년 2월 19일 허여된 미국 특허 제 4,994,053 호(Lang)(접착제 또는 열 융합가능한 필름 패턴) 및 1992년 7월 7일 허여된 미국 특허 제 5,128,082 호(Makoui)(라텍스 코팅)를 참조하시오. 이들 섬유층사이에 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자를 캡슐화(특히, 수소 결합 또는 접착제 결합으로 함께 고정함)하므로써, 흡수 구조물내의 전체 입자 이동성을 또한 크게 감소시킨다.

하이드로겔 형성 흡수 중합체가 유체와 접촉할 때, 상당한 부피로 팽윤할 수 있다. 이로 인해, 적층 구조물, 특히 고 농도의 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 함유하는 적층 구조물에서 문제가 야기될 수 있다. 적층체의 섬유층은 추가 유체와 접촉할 때 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 팽창 능력을 제한할 수 있어서 구조물의 전체 유체 용량을 제한할 수 있다. 수소 결합으로 함께 고정된 적층체들은 특히 구조물이 유체로 포화됨에 따라 불충분한 강도를 가질 수 있다. 접착제 결합, 특히 접착제가 소수성이고/이거나 하이드로겔 형성 흡수 중합체로 피복될 때도 또한 구조물의 총 유체 용량이 감소할 수 있다.

이들 선행 적층 구조물의 일부는 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자의 별도의 이격된 포켓의 형성을 수반한다. 1982년 11월 23일 허여된 미국 특허 제 4,360,021 호(Stima)(선택적으로 압축되어 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자(24)의 포켓을 형성하는 티슈 와딩으로 제조한 커버시트(15) 및 배면시이트(13)), 1991년 2월 19일 허여된 미국 특허 제 4,994,053 호(Lang)(하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자 (56/58)의 포켓을 형성하기 위한 열 융합가능한 필름(68) 및 (70) 뿐 아니라 접착제 패턴(60)), 1977년 10월 25일 허여된 미국 특허 제 4,055,180 호(Karami)(하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자(62)의 포켓을 형성하기 위해 와딩 시이트(40)에 열 융합된 열가소성 필름인 것이 바람직한 보류 시이트(56)) 및 1992년 9월 22일 허여된 미국 특허 제 5,149,335 호(Kellenberger et al)(하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자(32)의 격실(30)을 형성하기 위해 결합 라인(28)을 따라 신체-측면 라이너(24)에 결합된 외부 커버(22))를 참조하시오.

이들 별도의 입자 포켓이 있는 적층 구조물은 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 본질적으로 "불연속적인" 층 또는 패턴을 형성한다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 불연속 층이기 때문에, 유체가 각각의 별도의 포켓에 도달하기가 더 어려울 수 있다. 실제로, 이들 "불연속" 적층 구조물의 일부에서, 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 별도의 포켓은 직접 유체 연통하지 않는다. 더욱더, 하이드로겔 형성 중합체의 이들 별도의 포켓은 미적으로 바람직하지 못한 돌출부를 형성할 수 있고, 착용자에게 불편한 흡수 제품을 만들 수 있다.

하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자의 별도의 포켓을 기본으로 하는 적층 구조물은 또한 체액의 존재하에 이들 흡수 중합체가 팽윤할 때 형성된 하이드로겔의 임의의 고유한 겔 투과성을 많이 이용하지 못한다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 흡수 구조물내에 고 농도로 존재하여 사용 압력하에서 팽윤하여 하이드로겔을 형성할 때, 하이드로겔의 경계들이 접촉하여 고 농도 영역에서 간극들이 하이드로겔에 의해 일반적으로 결합한다고 생각된다. 이것이 일어날 때, 이들 영역의 겔 투과성은 일반적으로 하이드로겔 형성 흡수 중합체 단독으로 형성된 하이드로겔 대역 또는 층의 투과성을 반영한다고 생각된다. 이로인해 섬유성 웹의 유체 전달 및 분포 속도에 더욱 근접하는 속도로 상기 하이드로겔 층이 유체를 전달 및 분산시킬 수 있다. 별도의 불연속 포켓으로 형성되는 하이드로겔 층들은 전부는 아니더라도 이들 고유의 겔 투과성을 단지 최저한도로 이용할 것이다.

따라서, (1) 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 고 농도를 갖고; (2) 추가 유체와 접촉할 때 팽창하는 능력을 제한하지 않고 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 고정시킬 수 있고; 및 (3) 형성되는 생성된 하이드로겔의 고유한 겔 투과성을 이용하는 흡수 구조물을 제공하는 것이 바람직할 것이다.

발명의 요약

본 발명은 제 1 층, 상기 제 1 층을 향하여 병렬 위치에 있는 제 2 층(이들중 하나 이상은 유체 투과성이다)을 포함하는 흡수 구조물을 제공한다. 이들 구조물은 또한 영역을 통해 거의 균일하게 분포되어 있는 하이드로겔 형성 중합체를 포함하는 연속 영역을 상기 제 1 층과 제 2 층 사이에 갖는다. 연속 영역은 상기 층들사이에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없는 여러개의 이격된 대역을 둘러싼다. 제 1 및 제 2 층들은 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 바람직하게는 복수의 대역안의 부위에서 건조 상태로 있을 때 실질적으로 고정되도록 함께 결합한다. 바람직하게는, 하이드로겔 형성 중합체는 비교적 높은 겔 투과성을 가져 겔-연속성 유체 전달 층을 형성한다.

선행 적층 구조물과는 달리, 본 발명의 흡수 구조물은 팽윤할 때 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 팽창을 허용하는 공간(즉, 대역)을 제공한다. 이것은 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 전체 유체 용량을 전부 이용하도록 허용한다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없는 대역은 또한 층들의 선택적인 결합을 허용하여 흡수 구조물의 유체 전달 및 분포 능력에 불리한 영향을 미치지 않고 습윤 및 건조 강도를 제공한다.

별도의 하이드로겔 형성 흡수 중합체 포켓을 갖는 선행 적층 구조물과 달리, 본 발명의 흡수 구조물은 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 연속 영역을 갖는다. 이로인해 생성된 연속적 하이드로겔 층은 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 임의의 고유한 겔 투과성을 이용할 수 있다. 또한, 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 없는 대역은 본질적으로 상기 연속 영역과 유체 연통한다. 따라서, 이들 대역은 상기 연속 영역에서 유체를 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 많은 중합체에 분포시키는데 효과적인 환경을 제공하여 흡수 구조물의 전체 유체 용량을 더욱 효과적으로 이용할 수 있다.

본 발명의 흡수 구조물은 체액에서 뇨 및 물과 같은 체액을 상당량 흡수할 수 있는 다양한 일회용 제품을 위한 흡수 코어로 특히 유용하다. 이들 제품들은 일회용 기저귀, 성인 실금자용 브리프, 성인 실금자용 패드, 생리대, 탐폰, 연습용 팬츠 등을 포함한다.

일회용 기저귀, 성인 실금자용 패드 및 브리프, 및 생리대와 같은 월경 제품으로 사용하기 위한 고도의 흡수 부재를 개발하는 것이 상업적으로 중요한 관심사이다. 상기 제품의 대단히 바람직한 특징은 두께이다. 예를 들면, 기저귀의 두께가 얇을수록 착용 부피감이 덜하고, 의복 밑에 더 잘 맞고 착용테가 덜난다. 이것은 또한 더욱 조밀하게 포장하여 소비자가 기저귀를 운반 및 저장할 때 더욱 편리하다. 압축 포장은 또한 기저귀 단위 면적당 저장에 필요한 저장 공간이 덜 필요한 것을 비롯하여 제조 업자 및 배급업자의 배급 비용을 감소시킨다.

도 1은 본 발명의 흡수 구조물의 한 태양의 사시도이다.

A. 정의

본 발명에 있어서, "유체"란 용어는 "액체"를 의미한다.

본원에서 사용한 바와 같은, "체액"이란 용어는 뇨, 월경혈, 질 분비물 및 체 분비물의 수분 부분을 포함한다.

본원에서 사용한 바와 같은, "층"이란 용어는 일차 치수가 X-Y, 즉 길이 및 너비를 따라 진행되는 부재를 말한다. 층이란 용어를 반드시 물질의 단일 층으로 한정할 필요는 없다. 따라서, 층이란 용어는 필수 물질 유형으로 된 여러 시이트 또는 웹의 조합을 포함할 수 있다. 따라서, "층"이란 용어는 "층들" 및 "층상" 형태를 포함한다.

본원에서 사용한 바와 같은, "연신" 및 "연신율"이란 용어는 하이드로겔 형성 중합체에 인접한 연장가능한 층이 인장 강도에 상응하는 변형으로 적어도 한 방향으로 신장될 수 있는 정도를 말한다. 연신율은 하기 수학식 1을 사용하여 측정한다.

주어진 층의 연신율은 사용된 물질의 자연 연신, 및 접거나, 크림프가공 등을 수행한 후의 신장/연신을 모두 포함한다. 따라서, 층을 접거나, 크림프가공 등을 수행한 후 연신하지 않은 층의 길이(즉, "연장되지 않은 상태")를 측정한다.

본원에서 사용한 바와 같은, "포함하는"이란 용어는 본 발명에 따라 함께 사용할 수 있는 다양한 성분들, 부재들, 단계들 등을 의미한다. 따라서, "포함하는"이란 용어는 용어 "본질적으로 이루어진" 및 "이루어진"과 같은 더욱 한정적인 용어를 포함하고, 이들 더욱 한정적인 용어들은 당 분야에서 이해하는 바와 같은 표준 의미를 갖는다.

본원에 사용된 모든 퍼센트, 비 및 비율은 달리 언급하지 않으면 중량 기준이다.

B. 층

본 발명의 흡수 구조물은 제 1 층 뿐 아니라 제 1 층과 마주보면서 병렬 위치에 있는 제 2 층을 포함한다. 이들 층은 섬유성 웹 또는 섬유성 매트릭스를 형성하는 섬유성 물질을 포함할 수 있다. 본 발명에 유용한 섬유는 천연 섬유(변형되거나 변형되지 않은 섬유) 뿐 아니라 합성 섬유를 포함한다. 적합한 변형 또는 변형되지 않은 천연 섬유로 면, 에스팔토 그라스, 바가세, 켐프, 플랙스, 견, 모, 목재 펄프, 화학적으로 변형된 목재 펄프, 쥬트, 레이욘, 에틸 셀룰로즈 및 셀룰로즈 아세테이트를 들수 있다. 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 클로라이드, ORLON^R과 같은 폴리아크릴, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸비닐 아세테이트, 비가용성 또는 가용성 폴리비닐 알콜, 폴리에틸렌(예를 들면, PULPEX^R) 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 나일론과 같은 폴리아미드, DACRON^R또는 KODEL^R과 같은 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리스티렌 등으로부터 적합한 합성 섬유를 제조할 수 있다. 사용된 섬유는 천연 섬유 단독, 합성 섬유 단독 또는 천연 섬유와 합성 섬유의 임의의 양립성 조합물을 포함할 수 있다.

상기 층에 사용된 섬유는 친수성, 친수화 소수성일 수 있거나, 또는 친수성과 소수성 섬유의 조합물일 수 있다. 본원에서 사용한 바와 같은, "친수성"이란 용어는 섬유 또는 섬유의 표면이 침착된 수성 유체(예를 들면, 수성 체액)에 의해 습윤가능함을 말한다. 개별 섬유의 친수성 및 습윤성은 전형적으로 관련 유체와 고체의 접촉각 및 표면 장력으로 정의한다. 이와 관련된 사항이 문헌[American Chemical Society publication entitled Contact Angle, Wettability and Adhesion, edited by Robert F. Gould(Copyright 1964)]에 상세히 기술되어 있다. 섬유, 또는 섬유 표면은 유체와 섬유의 접촉각, 또는 유체와 섬유 표면의 접촉각중 어느 하나가 90°미만일 때, 또는 유체가 자발적으로 섬유 표면을 가로질러 분포되는 경향이 있을 때(두 조건은 통상적으로 공존한다), 유체에 의해 습윤된다(즉, 친수성)고 말한다. 반대로, 접촉각이 90°이상이고, 유체가 자발적으로 섬유 표면을 가로질러 분포되지 않는 경우 소수성이라고 생각한다.

친수성 또는 소수성 섬유의 특정 선택은 유체 취급 특성 및 생성된 층에 바람직한 기타 특성에 따라 변할 것이다. 일반적으로, 상기 섬유로 친수성 섬유를 사용하는 것이 바람직하다. 분비된 체액을 효과적으로 포획하고, 이어서 포획된 유체를 흡수 구조물의 다른 떨어진 영역으로 급속히 전달 및 분포시키는 것이 바람직한 층에서 친수성이 특히 바람직하다.

본 발명에 사용하기 적합한 친수성 섬유는 셀룰로즈 섬유, 변형된 셀룰로즈 섬유, 레이욘, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(예를 들면, DACRON^R), 친수성 레이욘(HYDROFIL^R) 등과 같은 폴리에스테르 섬유를 포함한다. 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등에서 유도된 계면활성제 처리 또는 실리카 처리된 열가소성 섬유와 같은 소수성 섬유를 친수성화하여 적합한 친수성 섬유를 또한 얻을 수 있다. 입수 용이성 및 비용면에서, 본 발명에 사용하는데 바람직한 것은 셀룰로즈 섬유, 특히 목재 펄프 섬유이다.

크라프트 및 설파이트 공정과 같은 잘 알려진 화학적 공정으로부터 적합한 목재 펄프 섬유를 얻을 수 있다. 최상의 흡수 특성으로 인해 남부 침엽수로부터 이들 목재 펄프 섬유를 유도하는 것이 특히 바람직하다. 이들 목재 펄프 섬유는 또한 분쇄 목재, 더욱 정제된 기계적, 열기계적, 화학기계적 및 화학-열기계적 펄프 공정과 같은 기계적 공정으로부터 얻을 수 있다. 표백 및 비표백된 목재 펄프 섬유 뿐 아니라 재순환 또는 2차 목재 펄프 섬유를 사용할 수 있다.

본 발명의 층이 섬유 이외에 열가소성 물질을 포함하는 것이 더욱 바람직하다. 용융될 때, 상기 열가소성 물질의 일부분 이상이 전형적으로 섬유간 모세관 구배에 의해 섬유의 교차 지점으로 이동한다. 이들 교차 지점이 열가소성 물질의 결합 부위가 된다. 냉각시킬 때, 이들 교차 지점의 열가소성 물질은 고화되어 각각의 층에 섬유의 매트릭스 또는 웹을 함께 보유하는 결합 부위를 형성한다. 여러 가지 효과중에서, 이들 섬유 교차 지점에서의 결합은 생성된 층의 전체 압축 모듈러스 및 강도를 증가시킨다.

본 발명에 유용한 열가소성 물질은 미립자, 섬유, 또는 미립자와 섬유의 조합물을 포함하는 다양한 형태중 하나 일 수 있다. 많은 섬유간 결합 부위를 형성하는 능력으로 인해 열가소성 섬유가 특히 바람직하다. 적합한 열가소성 물질은 각 층의 일차 웹 또는 매트릭스를 구성하는 섬유를 광범위하게 손상시키지 않는 온도에서 용융될 수 있는 임의의 열가소성 섬유로 제조할 수 있다. 바람직하게는, 상기 열가소성 물질의 융점은 약 190℃ 미만 및 바람직하게는 약 75℃ 내지 약 175℃일 것이다. 적어도, 열가소성 물질의 융점은 흡수 제품에 사용할 때 열 결합된 흡수 구조물이 저장될 온도보다 낮지 않아야 한다. 열가소성 물질의 융점은 약 50℃ 보다 낮지 않는 것이 전형적이다.

열가소성 물질, 특히 열가소성 섬유는 폴리에틸렌(예를 들면, PULPEX^R) 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리에스테르 코폴리에스테르, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 및 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트와 같은 상기 화합물중 어느 한 화합물의 공중합체 등을 포함하는 다양한 열가소성 중합체로 제조할 수 있다. 하나의 적합한 열가소성 결합제 섬유는 PLEXAFIL^R폴리에틸렌 마이크로섬유(듀폰에서 제조)로서, 이것은 또한 등록 상표 KITTYHAWK^R(Weyerhaeuser Co.에서 제조)로 시판하는 80% 셀룰로즈 섬유와의 약 20% 블렌드로 입수할 수 있다. 생성된 층에 원하는 특성에 따라, 적합한 열가소성 물질은 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등에서 유도된 계면활성제 처리 또는 실리카 철된 열가소성 섬유와 같이 친수성으로 만든 소수성 섬유를 포함한다. 소수성 열가소성 섬유의 표면에 계면활성제를 분무하거나, 섬유를 계면활성제에 담그거나, 또는 열가소성 섬유를 제조할 때 용융된 중합체의 일부로 계면활성제를 혼입하므로써 비이온성 또는 음이온성 계면활성제와 같은 계면활성제를 처리하므로써 소수성 열가소성 섬유 표면을 친수성으로 만들 수 있다. 용융 및 재고화시킬 때, 열가소성 섬유 표면에 계면활성제가 남는 경향이 있을 것이다. 적합한 계면활성제는 미국 델라웨어주 윌밍톤시에 소재한 ICI Americas, Inc.에서 제조한 Brij^R76과 같은 비이온성 계면활성제 및 미국 코넥티컷주 그린위치에 소재한 글리코 케미칼, 인코포레이티드(Glyco Chemical, Inc.)의 Pegosperse^R등록 상표로 시판하는 각종 계면활성제를 포함한다. 비이온성 계면활성제 이외에도, 음이온성 계면활성제를 또한 사용할 수 있다. 이들 계면활성제를 예를 들면 열가소성 섬유 cm²당 약 0.2 내지 약 1 g/cm²의 양으로 열가소성 섬유에 적용할 수 있다.

적합한 열가소성 섬유는 단일 중합체로 제조할 수 있거나(일성분 섬유) 또는 하나 이상의 중합체로 제조할 수 있다(예를 들면, 이성분 섬유). 본원에서 사용한 바와 같은, "이성분 섬유"란 한 중합체로 제조한 열가소성 덮개안에 다른 중합체로 제조한 코어 섬유가 들어있는 열가소성 섬유를 말한다. 덮개를 구성하는 중합체는 종종 코어를 구성하는 중합체와 상이하고, 전형적으로는 더 낮은 온도에서 종종 용융된다. 결과적으로, 이들 이성분 섬유는 코어 중합체의 원하는 강도 특성을 보유하면서 동시에 덮개 중합체의 용융에 의한 열 결합을 제공한다.

본 발명에 사용하는 것이 적합한 이성분 섬유는 하기 중합체 조합을 갖는 덮개/코어 섬유를 포함할 수 있다: 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸비닐 아세테이트/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리에스테르, 폴리프로필렌/폴리에스테르, 코폴리에스테르/폴리에스테르 등. 본원에서 사용하는 데 특히 적합한 이성분 열가소성 섬유는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 코어와, 저온 용융 코폴리에스테르, 폴리에틸비닐 아세테이트 또는 폴리에틸렌 덮개를 갖는 섬유(예를 들면, DANAKLON^R, CELBOND^R또는 CHISSO^R이성분 섬유)이다. 이들 이성분 섬유는 동심원 또는 이심원일 수 있다. 본원에서 사용한 바와 같은, "동심원" 및 "이심원"이란 용어는 덮개가 횡단면을 통해 이성분 섬유의 두께와 같거나 또는 다른지를 말한다. 이심원 이성분 섬유는 더 적은 섬유 두께에서 더 많은 압축 강도를 제공할 때 바람직할 수 있다. 본원에 사용하는 데 적합한 이성분 섬유는 크림프가공하지 않거나(즉, 굽히지 않음) 또는 크림프가공(즉, 굽힘)할 수 있다. 이성분 섬유는 예를 들면 주로 2 차원 또는 "편평한" 크림프를 이룩하기 위해 스터퍼 상자 방법 또는 기어 크림프 방법과 같은 대표적인 택스타일 수단에 의해 크림프 가공할 수 있다.

본 발명의 층의 한 층이상이 연장가능한 것이 바람직하다. 연장성에 의해 층들 사이에 분포된 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 추가의 비교적 압박되지 않는 공간을 허용하여 유체를 흡수할 때 팽윤된다고 생각된다. 이것은 예를 들면 팽윤으로 지나치게 압박되지 않는 입자가 충분한 흡수 가능성에 도달하지 못하기 때문에 바람직하다. 일반적으로, 약 0.001 g/cm²내지 약 0.30 g/cm², 바람직하게는 약 0.002 g/cm²내지 약 0.10 g/cm², 더욱 바람직하게는 약 0.002 내지 약 0.05 g/cm², 가장 바람직하게는 약 0.002 내지 약 0.03 g/cm²의 연장되지 않은 기본 중량; 0.2 psi(1.4 kPa)의 유폐 압력하에서 약 0.02 g/cc 내지 약 0.40 g/cc의 밀도 범위; 및 약 5% 이상, 바람직하게는 약 5 내지 약 50%의 연신율을 갖는 층이 본 발명에 사용하는데 적합하다. (본원에서 사용한 바와 같은, 비연신 및 비연장된이란 용어는 동의어이다.) 특히 바람직한 층은 크레이프하지 상태의 기본 중량 0.0034 g/cm²및 밀도 0.144 g/cc을 갖는, 75% 플린트 리버 목재 펄프 플러프 및 25% DANAKLON^RES-C 1.7X6 이성분 섬유의 열결합된 공기적층식 블렌드(이를 35%의 연신율 및 크레이프후 기본 중량 0.0045 g/cm²을 갖도록 크레이프한다)이다.

본 발명의 층중 하나 이상은 유체가 층사이에 분포된 하이드로겔 형성 중합체에 도달할 수 있도록 유체 투과성이어야 한다. 적용 분야에 따라, 두 층 모두 유체 투과성이거나, 또는 달리 층들중 한 층(전형적으로는, 흡수 제품의 착용자로 부터 가장 먼층)은 유체 불투과성인 것이 바람직할 수 있다. 유체 불투과성 층은 얇은 플라스틱 필름으로 제조할 수 있으나, 기타 가요성 유체 불투과성 물질을 또한 사용할 수 있다. 적합한 유체 불투과성 물질은 약 0.01 mm 내지 약 0.05 mm의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름이다.

C. 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 연속 영역

본 발명의 흡수 구조물은 제 1 층과 제 2 층사이에 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 또한 포함한다. 특히, 하이드로겔 형성 중합체는 층들사이의 연속 영역을 통해 실질적으로 균일하게 분포된다. 본원에서 사용한 바와 같은, "연속 영역"이란 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없는 임의의 대역(이하에 기술함)을 통과하지 않고, 영역의 임의의 지점과 영역의 모든 다른 지점사이에 반드시 직선 경로일 필요는 없는 경로가 존재하는 영역을 의미한다. 이러한 연속 영역은 예를 들면 1992년 4월 7일 허여된 미국 특허 제 5,102,597 호(Roe et al) 및 1994년 6월 23일 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호에 기술된 바와 같이 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자로 제조한 흡수성 미세구조물 형태일 수 있으며, 이들은 모두 본원에 참고로 인용하였다. 전형적으로, 상기 연속 영역은 제1 층과 제2 층사이에 별도의 하이드로겔 형성 중합체 입자를 포함한다. 연속 영역에 거의 균일하게 분포된 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자는 특히 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 고 농도로 존재하고 팽윤될 때 비교적 높은 겔 투과성을 갖는 경우, 유체가 전체 영역을 통해 입자사이로 이동하는 비차단된 경로를 제공한다.

층사이에서 단위 면적당 바람직한 하이드로겔 형성 흡수 중합체 농도/중량("기본 중량"으로 언급함)은 약 0.001 g/cm², 바람직하게는 약 0.002 g/cm²이상, 더욱 바람직하게는 약 0.005 g/cm²이상 및 가장 바람직하게는 약 0.010 g/cm²이상이다. 전형적으로 이들 기본 중량 값은 약 0.001 g/cm²내지 약 0.100 g/cm², 더욱 전형적으로는 약 0.005 g/cm²내지 약 0.080 g/cm²및 가장 바람직하게는 약 0.01 g/cm²내지 약 0.06 g/cm²의 범위이다. 하이드로겔 형성 중합체의 기본 중량을 측정할 때는, 전체 패턴화된 하이드로겔 영역을 에워싸고, 상기 영역에 둘러싸인 임의의 하이드로겔이 거의 없는 대역(후술함)의 면적을 포함하는 최소 면적을 면적 측정한다. 건조 안정성을 증대시키고, 건조한 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자가 층 사이에서 이동하는 것을 막기 위해, 입자와 층사이에 수소 결합을 형성하도록 입자를 분포시키기 바로 전에 또는 분포되자 마자 입자를 물로 약간 축축하게 할 수 있다(예를 들면, 습윤). 이들의 특성으로 인해, 사용하는 중에 입자가 체액으로 다시 습윤될 때 풀리는 것이 전형적이다.

본 발명의 흡수 구조물에 사용된 하이드로겔 형성 중합체는 물 또는 체액과 같은 유체와 접촉할 때 상기 유체를 흡수하여 하이드로겔을 형성하는 임의의 물질이다. 이러한 방식으로, 흡수 구조물에 방출된 유체는 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 의해 포획 및 보유될 수 있다. 사용되는 하이드로겔 형성 중합체는 일반적으로 거의 수 불용성, 약하게 가교결합된, 부분적으로 중화된, 하이드로겔 형성 중합체 물질의 입자를 포함할 것이다. 이러한 중합체 물질은 예를 들면 1991년 10월 29일 허여된 미국 특허 제 5,061,259 호(Goldman et al), 1987년 3월 31일 허여된 미국 특허 제 4,654,039 호(Brandt et al)(1988년 4월 29일 Re. 32,649로 재허여됨), 1987년 5월 29일 허여된 미국 특허 제 4,666,983 호 및 1986년 11월 25일 허여된 미국 특허 제 4,625,001 호에 기술되어 있으며, 이들은 모두 본원에 참고로 인용하였다.

바람직한 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 유체로 팽윤될 때 비교적 높은 겔 투과성을 갖는다. 겔 투과성(또한 "유동 전도성"으로 부름)은 본원에서 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 염수 유동 전도성(SFC, Saline Flow Conductivity) 값으로 정의한다. SFC는 형성된 하이드로겔 영역 또는 층이 사용 압력하에서 유체를 전달 또는 분포시키는 능력을 측정한다.

비교적 높은 겔 투과성을 갖는 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 1994년 3월 29일 출원된 동시계류중의 미국 특허원 제 219,574 호(Goldman et al)에 기술되어 있으며, 이를 본원에 참고로 인용하였다. 미국 특허원 제 219,574 호에 기술된 바와 같이, 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 흡수 부재에 고 농도로 존재한 후 팽윤되어 사용 압력하에서 하이드로겔을 형성할 때, 하이드로겔의 경계들이 접촉하고, 상기 고 농도 영역에서 간극이 하이드로겔에 의해 일반적으로 결합된다고 생각된다. 이렇게 되면, 겔-연속성 유체 전달 층 또는 영역이 형성된다. 상기 층의 겔 투과성(유체 전도성)은 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 겔 투과성을 일반적으로 반영한다고 생각된다.

동시 계류중의 미국 특허원 제 219,574 호에 제공된 방법에 의해 측정할 때, 본 발명에 사용하는 것이 바람직한 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 SFC 값은 약 30 x 10^-7cm³sec/g 이상, 더욱 바람직하게는 약 50 x 10^-7cm³sec/g 이상 및 가장 바람직하게는 약 100 x 10^-7cm³sec/g 이상이다. 전형적으로, 이들 SFC 값은 약 30 x 10^-7cm³sec/g 내지 약 1000 x 10^-7cm³sec/g, 더욱 전형적으로는 약 50 x 10^-7cm³sec/g 내지 약 500 x 10^-7cm³sec/g, 및 가장 전형적으로는 약 100 x 10^-7cm³sec/g 내지 약 350 x 10^-7cm³sec/g의 범위내에 있다.

이들 높은 겔 투과성의 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 또다른 중요한 특징은 높은 유폐 압력하에서 이들의 요구 흡수 용량이다. 상기 요구-흡수 용량은 중합체의 압력하의 성능(Performance Under Pressure)(PUP) 용량으로 정의한다. PUP 용량은 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 높은 기본 중량 층이 사용 압력하에서 유체를 흡수하는 능력을 측정한다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 고 농도로 흡수 구조물에 혼입할 때, 중합체는 사용 압력하에서 적정 시간안에 다량의 유체를 흡수하는 것이 필요하다. 달리 언급하면, 흡수 구조물은 유체를 흡수할 때 덜 효과적일 것이다. 이렇게 되면, 체액의 후속 분출을 보유할 수 있기에 불충분한 일시 보유 용량이 흡수 구조물에 남게되어 조기에 누출될 수 있다고 생각된다. 또한, 최소 중량 및 두께의 흡수 구조물에서 높은 저장 용량을 전달할 수 있기 위해, 하이드로겔 형성 흡수 중합체는 비교적 높은 PUP 용량을 가질 필요가 있다. 경제적인 흡수 구조물을 제공하기 위해 비교적 높은 PUP 용량의 하이드로겔 형성 중합체가 또한 필요하다.

하이드로겔 형성 흡수 중합체에 발휘된 사용 압력은 기계적 압력(예를 들면, 사용자의 체중 및 움직임, 테이프 힘, 등이 발휘한 힘) 및 모세관 압력(예를 들면 하이드로겔 형성 흡수 중합체에 의해 흡수되기 전에 일시적으로 유체를 보유하는 흡수 코어내의 포획 성분(들)로부터 생성됨)을 모두 포함한다. 약 0.7 psi(5 kPa)의 총 압력은 사용 조건하에 체액을 흡수할 때 하이드로겔 형성 중합체에 미치는 이들 압력의 합계를 반영한다고 생각된다.

본 발명에 사용된 바람직한 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 PUP 용량은 일반적으로 약 23 g/g 이상, 바람직하게는 약 25 g/g 이상 및 가장 바람직하게는 약 29 g/g 이상이다. 전형적으로, 이들 PUP 용량 값은 약 23 내지 약 35 g/g, 더욱 전형적으로는 약 25 내지 약 33 g/g 및 가장 전형적으로는 약 29 내지 약 33 g/g의 범위이다.

본 발명에 사용하기 적합한 높은 겔 투과성의 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 몇가지 구체적인 예를 하기에 나타낸다.

실시예 1: 에틸렌 카보네이트를 날코(Nalco) 1180에 표면 처리

날코 케미칼 캄파니(Nalco Chemical Co.)의 네이퍼빌(Naperville) I11(Nalco 1180; 롯트 번호. NCGLG3C920E)에서 얻은 표면 가교결합되지 않은 미립자 부분 중화된 나트륨 폴리아크릴레이트 하이드로겔 형성 중합체를 사용하며, 이것은 하기 표 1에서 샘플 (1-1)에 열거한 특성을 갖는다. 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체 20.0 g 분취량을 2개의 미리 중량을 잰 150 x 15 mm 일회용 폴리스티렌 페트리 접시에서 똑같이 나눈다. 각 페트리 접시의 바닥에 중합체를 펴놓아 입자들이 서로 겹치지 않게 한다. 프리발 스프레이 건(PreVal Spray Gun)(프리시젼 밸브 코포레이션(Precision Valve Corp); 뉴욕주 용커스)을 사용하여 입자위에 에틸렌 카보네이트 50% 수용액 2.0g(1,3-디옥솔란-2-온; 알드리치(Aldrich) cat. no. E2,625-8)을 부착시켰다. 이것은 출발 중합체에 10% 중량 부가에 맞먹는다. 총 적용량의 약 절반을 2개의 페트리 접시안의 입자의 노출 표면위에 분무한다. 이로인해 입자가 시이트와 유사한 구조로 일반적으로 부착된다. 페트리 접시를 덮고, 뒤집고, 테이프를 둘러 각각의 페트리 접시에서, 시이트와 유사한 구조는 페트리 접시의 뒤집어진 덮개로 옮겨지고, 입자의 바닥 표면이 노출된다. 페트리 접시의 바닥에 부착되는 입자를 긁어내어 뒤집어진 덮개로 옮긴다. 이어서, 적용량의 두 번째 절반을 적용한다. 페트리 접시의 뒤집어진 바닥이 페트리 접시의 뒤집어진 덮개를 덮는다. 전체 시스템(페트리 접시 바닥, 페트리 접시 덮개, 하이드로겔 형성 중합체 및 적용된 에틸렌 카보네이트 용액)의 중량을 측정한다. 양 페트리 접시에 부착된 에틸렌 카보네이트 용액의 총 중량을 분무하기 전에 합한 중량과의 차이로서 중력을 이용하여 측정한다.

처리된 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 넘버 20 U.S.A 스탠다드 테스팅 시브(U.S.A. Standard Testing Sieve(기공 크기 850μ))로 옮긴다. 시트와 같은 구조를 주걱과 플라스틱 숟가락을 사용하여 가벼운 압력을 가해 부드럽게 분쇄하여 다량의 중합체가 스크린을 통과하여 팬에 수집되도록 한다. 이러한 과정중에 약간의 물리적 손실이 발생한다. 이러한 미립자 중합체를 타르칠한 유리 비이커로 옮기고 워치 유리를 덮는다. 이어서, 195℃의 온도로 미리설정한 예열된 데스패치 LCD 강제 공기 오븐(Despatch LFD Forced Air Oven)에 넣는다. 한 시간후 꺼내어 드라이어라이트(Drierite)위의 건조 상자에 넣고 주위 온도로 냉각한 후 다시 중량을 잰다. 가열한 결과 중량 손실(%)이 12.2% 발생한다.

생성된 표면 처리된 중합체 입자는 서로 부착하기 쉽다. 미립자 괴를 주걱으로 부드럽게 부수어 넘버 20 체에 다시 옮긴다. 부드럽게 저으면서 가압하여 다량의 입자를 체에 통과시키고, 팬에 수집한다. 이러한 과정중에서 약간의 약한 추가 물리적 손실이 발생한다. 이어서, 표면 처리된 중합체 입자를 칭량 및 저장하기 위해 타르칠한 병으로 옮긴다. 생성물 17.4g을 얻었다.

상기 표면 처리된 중합체 입자의 특성(샘플 1-2)을 하기 표 1에 나타낸다.

샘플 코드	중간질량(μ)	겔 용량(g/g)	추출가능한 물질(중량%)	PUP용량(g/g)	SFC 값⁽¹⁾(10^-7xcm³sec/gm)
1-1⁽²⁾	400	42.2	9	8.6	0.073⁽³⁾
1-2	450	35.6	7	29.3	115
⁽¹⁾3번 측정의 평균⁽²⁾샘플 1-2를 제조하기 위한 기본 중합체(표면 가교결합하기전)⁽³⁾제이코 신우린(Jayco SynUrine)의 흡수 시간은 이 샘플에서 16 시간으로연장되었다

실시예 2: 상이한 양의 에틸렌 카보네이트를 날코(Nalco) 1180에 표면 처리

날코 1180 미립자 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 2개의 추가 20.0 g 분취량에 대해 50% 에틸렌 카보네이트 수용액 부가율을 변화시키고 오븐 온도를 185℃로 감소시킴을 제외하고, 실시예 1에 기술된 표면 처리 절차를 반복한다. 다시한번 언급하면, 에틸렌 카보네이트 용액을 부착시키기 위해 20.0 g의 분취량 각각을 똑같이 2개의 폴리스티렌 페트리 접시로 나눈다. 표면 처리된 샘플을 다시 1 시간동안 가열한다. 이들 표면 처리된 중합체 입자의 특성을 하기 표 2에 나타낸다.

샘플 코드	에틸렌카보네이트용액(중량%)	185℃에서중량손실(%)	중간질량(μ)	겔 용량(g/g)	추출가능한 물질(중량%)	PUP용량(g/g)	SFC 값⁽¹⁾(10^-7xcm³sec/gm)
2-1	10.5	12.0	470	38.2	7	30.6	44⁽³⁾
2-2	20.0	17.1	460	36.0	7	30.0	69
⁽¹⁾3번 측정의 평균

실시예 3: 시판 하이드로겔 형성 흡수 중합체

높은 겔 투과 특성을 갖는 시판 특정 미립자, 부분적으로 중화된 나트륨 폴리아크릴레이트 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 특성을 하기 표 3-1 및 표 3-2에 나타낸다.

샘플 코드	제조처	샘플 명칭	롯트 번호#
3-1	스톡하우젠⁽¹⁾	W52521
3-2	스톡하우젠⁽¹⁾	W52503
3-3	스톡하우젠⁽¹⁾	W52523
3-4	날코 케미칼 캄파니⁽²⁾	XP-30	3707-90A
3-5	날코 케미칼 캄파니⁽²⁾	XP-30	3815-64
3-6	켐달 코포레이션⁽³⁾	ASAP-1001	3373
3-7	켐달 코포레이션⁽³⁾	ASAP-1001	842
⁽¹⁾독일 크레펠트에 소재한 스톡하우젠(Stockhausen, Chemische Fabrik Stockhausen GmbH)⁽²⁾일리노이주 네이퍼빌에 소재한 날코 케미칼 캄파니⁽³⁾일리노이주 팔라틴에 소재한 켐달 코퍼레이션(Chemdal Corporation)

샘플 코드	중간질량(μ)	겔 용량(g/g)	추출가능한 물질(중량%)	PUP 용량(g/g)	SFC 값⁽¹⁾(10^-7x cm³sec/gm)
3-1	430	29.1	5	25.9	166
3-2	500	30.3	7	25.2	130
3-3	360	35.7	5	29.9	61
3-4	360	34.7	4	29.9	49
3-5	390	35.2	4	30.9	57
3-6	500	35.4	15	23.6	93
3-7	440	37.2	13	23.4	70
⁽¹⁾3번 측정치의 평균

실시예 4: 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 선택된 크기 분획

U.S.A. 스탠다드 테스팅 시브를 통해 벌크 중합체의 크기를 분별하여 높은 겔 투과성을 갖는 미립자, 부분적으로 중화된 나트륨 폴리아크릴레이트 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 선택된 크기 분획을 얻었다. 이들 분별된 샘플의 특성을 하기 표 4에 나타낸다.

샘플 코드	샘플 소스	크기 분별(μ)	겔 용량(g/g)	추출가능한 물질(중량%)	PUP 용량(g/g)	SFC 값⁽¹⁾(10^-7x cm³sec/gm)
4-1	*	500-710	44.4	10	30.5	35
4-2	3-2	500-710	29.6	7⁽²⁾	25.2	206
4-3	3-1	500-710	28.2	4	25.7	355
4-4	3-1	355-500	29.2	6	26.4	252
4-5	3-1	250-355	30.3	6	26.9	166
4-6	3-1	180-250	30.0	6	27.2	90
⁽¹⁾3번 측정치의 평균⁽²⁾샘플 소스(#3-2)에서 발표한 값으로 추정한 값^*일본 오사카에 소재한 닛폰 쇼쿠바이에서 얻은 분별하지 않은 샘플 소스는 L-761f 롯트 번호 2T12이다. 소스 중합체는 하기 특성을 갖는다: 질량 중간 크기, 390μ; 겔 용량, 41.4 g/g; 추출가능한 물질, 10 중량%; PUP 용량, 29.4 g/g; SFC 값, 18 x 10^-7cm³sec/gm.

D. 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없는 대역

연속 영역은 제1 층과 제2 층사이의 여러개의 이격된 대역을 적어도 부분적으로 둘러싼다. 본원에서 사용한 바와 같은, "대역"이란 용어는 입자가 층 사이에 거의 균일하게 분포될 때 전형적으로 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 인접한 건조 입자사이에 존재하는 간극보다 상당히 큰 면적을 의미한다. 이들 대역에는 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없다. 본원에서, 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 "거의 없는"이란 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 약 6.0% 미만, 바람직하게는 약 2.0% 미만, 더욱 바람직하게는 약 1% 미만, 가장 바람직하게는 본질적으로 0 중량%임을 의미한다. 본원에서 사용한 바와 같은, "본질적으로 0"%의 하이드로겔 형성 흡수 중합체란 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 연속 영역과 접촉하거나 또는 근접한 대역에 존재하는 소량(약 0.5% 미만)의 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 의미한다.

대역은 약 2 mm 이상의 치수를 하나 이상 갖는다. 바람직하게는, 대역은 약 3 mm 내지 약 100 mm, 더욱 바람직하게는 약 4 mm 내지 약 50 mm, 및 가장 바람직하게는 약 5 mm 내지 약 30 mm의 치수를 하나 이상 갖는다. 크기외에도, 대역은 공간 및 숫자면에서 다양할 수 있으며, 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 연속 영역내에서 규칙적 또는 불규칙적 패턴으로 존재할 수 있다. 특히, 본 발명은 도면 실시예와 관련하여 하기에 기술한 대역의 크기, 형태, 숫자 및 패턴에 한정되지 않는다.

하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없는 여러 대역의 존재는 과도한 구속없이 팽윤할 때 하이드로겔 형성 중합체가 팽창할 수 있는 추가의 공간을 제공한다. 이들 대역은 또한 유체를 연속 영역내 하이드로겔 형성 흡수 중합체의 다양한 부위로 분포시킬 수 있는 환경을 제공한다. 이들 대역은 또한 후술한 바와 같이 2개의 층들이 함께 결합할 수 있는 바람직한 위치를 제공한다. 대역의 둘레(하기에 더 기술함) 주위에서 영구 결합이 일어날 때, 이 대역은 흡수 중합체가 습윤된 팽윤 상태로 있을 때 조차도 구조내에서 영구 개방 공극을 제공할 것이다. 이로인해 유체가 본 발명의 흡수 구조물을 함유하는 제품의 다른 성분으로 분포되는 능력을 증대시킬 수 있다.

E. 층의 결합

본 발명의 흡수 구조물에 바람직한 건조 및 습윤 강도를 제공하기 위해, 제1 및 제2 층을 함께 결합시킨다. 본원에서 사용한 바와 같은, "결합된"이란 용어는 구조물안의 섬유 또는 섬유들과 입자사이에 존재할 수 있는 수소 결합(구조물이 습윤될 때 전형적으로 풀린다)을 언급하는 것이 아니라, 다른 수단에 의해서 얻은 결합을 말한다. 예를 들면, 이들 층들은 아교 분무, 특히 미립자 용융 아교 또는 열을 이용하는 다양한 방식으로 함께 결합될 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 방법은 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없는 복수의 대역안의 부위에서 제1 및 제2 층들이 함께 결합하는 것이다. 접착제, 가열 또는 초음파 결합이 적합하나, 제1 및 제2 층에 사용된 물질의 유형에 따라 사용된 특정 결합 유형을 어느 정도 제한할 수 있다. 층을 구성하는 물질이 함께 열에 의해 융합될 수 있는 한 가열 또는 초음파 결합을 사용한다. 건조할 때 및 사용하여 습윤될 때 흡수 구조물의 강도가 유지되도록 결합 부위의 크기 및 공간을 선택해야 하고, 강도는 특정 용도에 따라 변할 수 있다.

제1 및 제2 층의 결합은 스폿 결합에 한정되지 않는다. 예를 들면, 층들은 복수의 대역 둘레주위에서 결합하여 영구 개방 공극을 제공할 수 있다.

F. 흡수 구조물 태양

도 1은 본 발명을 구체화하는 흡수 구조물을 나타낸다. 흡수 구조물(1)은 제1 층(2) 및 층(2)을 향하여 병렬 위치에 있는 제2 층(3)을 포함한다. 하이드로겔 형성 흡수 중합체(4)의 입자는 층(2)와 층(3)사이의 연속 영역(5)에 거의 균일하게 분포되어 있다. 연속 영역(5)은 층들사이에서 상당한 면적을 갖는 여러개의 이격된 대역(6)을 둘러싸고 있으며, 이 대역에는 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없다.

도 1의 태양에서, 흡수 구조물(1)은 나비 약 10 cm 및 길이 약 30 cm이다. 대역(6)은 구조물의 나비와 길이를 따라 중심과 중심간의 거리가 약 35 mm 떨어져 있다. 각각의 대역(6)은 층 평면에 대해 수직인 요지에서 관측했을 때, 약 200 mm²의 대략 원형의 면적을 점유하고 있다.

도 1을 참조하면, 층들(2)와 (3)은 열 결합(7)에 의해 함께 결합되어 있다. 열 결합(7)은 대역(6)의 일부에서 중앙에 위치하고, 각각의 결합은 구조물의 평면에 대해 수직의 요지에서 관측했을 때 약 7 mm²의 대략 원형의 면적을 점유한다. 층들(2)와 (3)은 또한 흡수 구조물(1)의 외부 둘레에 인접하게 놓인 열 결합 라인(8)을 따라 함께 결합한다.

다양한 방법을 이용하여 도 1에 도시한 흡수 구조물을 제조할 수 있다. 한가지 방법은 하이드로겔 형성 중합체가 거의 없는 대역에 바람직한 면적에 상응하는 여러개의 이격된, 비다공성의 돌출 면적을 갖는 다공성 스크린상에 제1 층을 위에 놓음을 포함한다. 위에 놓인 층의 이면의 다공성 스크린밑에 진공을 도입하고, 하이드로겔 형성 흡수 중합체 입자를 적층된 층의 길이 및 너비를 따라 거의 균일하게 분포시킨다. 이어서, 진공과 돌출 면적의 조합에 의해 입자들을 돌출 면적사이의 면적으로 이동시켜 하이드로겔 형성 중합체가 거의 없는 여러 대역을 둘러싸고 있는 층위의 연속 영역에 거의 균일한 분포를 형성시킨다. 이후에, 입자에 물을 분무하여 축축하게하고, 제 2 층을 제 1 층을 향하여 병렬 위치로 놓아 하이드로겔 형성 중합체를 덮는다. 최종적으로, 하이드로겔 형성 중합체가 거의 없는 복수의 대역안의 위치에서 및 원하는 경우, 흡수 구조물의 둘레를 따라 예를 들면 열 결합에 의해 두 층을 함께 결합시킨다.

G. 흡수 제품

본 발명의 흡수 구조물의 독특한 흡수 특성으로 인해, 이들은 흡수 제품, 특히 일회용 흡수 제품에서 흡수 코어로 사용하는데 특히 적합하다. 본원에서 사용한 바와 같은, "흡수 제품"이란 용어는 체액을 흡수 및 보유하는 제품을 말하며, 더욱 구체적으로 착용자의 신체에 대향하거나 또는 근접하게 놓여 신체에서 방출된 다양한 유체를 흡수 및 보유하는 제품을 말한다. 추가로, "일회용" 흡수 제품은 한 번 사용한 후 폐기할 제품이다(즉, 원래의 흡수 제품을 전체적으로 세탁하거나 또는 아니면 수선하거나 또는 흡수 제품으로 재사용하지는 않지만, 흡수 제품의 특정 소재 또는 모두를 재활용, 재사용 또는 퇴비로 만들 수 있다). 본 발명에 따른 흡수 제품의 바람직한 태양은 기저귀이다. 본원에 사용한 바와 같이, "기저귀"란 용어는 착용자의 하체에 착용하며, 유아 및 실금자들이 일반적으로 착용하는 가먼트를 말한다. 그러나, 본 발명은 또한 실금자용 브리프, 실금자용 패드, 연습용 팬츠, 기저귀 삽입물, 월경 패드, 생리대, 화장지, 종이 타올 등과 같은 다른 흡수 제품에도 적용할 수 있다. 본 발명의 흡수 구조물은 상기 기저귀 및 기타 흡수 제품에 적절하게 크기를 맞추어 제작할 수 있다.

이들 흡수 제품은 유체 불투과성 배면시이트, 배면시이트에 결합되거나, 또는 달리 연합된 유체 투과성 상부시이트 및 배면시이트와 상부시이트사이에 위치한 본 발명에 따른 흡수 구조물 또는 코어를 포함하는 것이 전형적이다. 상부시이트는 흡수 코어의 체표면에 인접하여 위치한다. 상부시이트는 당 분야에 잘 알려진 것과 같은 부착 수단으로 배면시이트에 결합시키는 것이 바람직하다. 본원에서 사용한 바와 같이, "결합된"이란 용어는 요소를 다른 요소에 직접 부착시켜 요소를 다른 요소에 직접 고정시키는 형태 및 요소를 중간 부재(들)에 부착시키고 차례로 중간 부재를 다른 요소에 부착시키므로써 요소를 다른 요소에 간접적으로 고정시키는 형태를 포함한다. 바람직한 흡수 제품에서, 상부시이트와 배면시이트는 이들의 둘레에서 서로 직접 결합한다. 상부시이트와 배면시이트는 또한 부착 수단에 의해 흡수 코어에 직접 결합하므로써 함께 간접적으로 결합할 수 있다.

배면시이트는 체액에 대해 불투과성인 것이 전형적이고, 얇은 플라스틱 필름으로 제조하는 것이 바람직하나, 다른 가요성 유체 불투과성 물질을 또한 사용할 수 있다. 본원에서 사용한 바와 같은, "가요성"이란 용어는 인체의 일반적인 형태 및 윤곽에 쉽게 맞는 편안한 소재를 말한다. 배면시이트는 흡수 코어에 흡수되고 보유된 체액이 팬츠, 파자마, 속옷 등과 같이 접촉하는 제품을 적시지 못하도록 막는다. 배면시이트는 직조 또는 부직포, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 열가소성 필름과 같은 중합체성 필름, 또는 필름이 피복된 부직포와 같은 복합 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 배면시이트는 약 0.012 mm(0.5 mil) 내지 약 0.051 mm(2.0 mil)의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름이다. 폴리에틸렌 필름을 예를 들면 오하이오주 신시네티에 소재한 클로페이 코포레이션(Clopay Corporation)에서 명칭 P18-0401로 제작한 것 및 인디아나주 테레 하우트에 소재한 에틸 코포레이션(Ethyl Corporation, Visqueen Division)에서 명칭 XP-39385로 제조한 것을 들수 있다. 엠보싱 및/또는 매트 마감처리하여 배면시이트에 더욱 직물같은 외관을 제공하는 것이 바람직하다. 더욱더, 배면시이트는 체액을 여전히 통과시키지 않으면서 증기가 흡수 코어로부터 빠져나오도록 허용할 수 있다(즉, 숨을 쉴수 있다).

상부시이트는 편안하고, 부드러운 느낌을 주고, 착용자의 피부를 자극하지 않는다. 더욱더, 상부시이트는 유체 투과성이어서, 체액이 두께를 쉽게 침투하도록 허용한다. 적합한 상부시이트는 다음과 같은 직조 및 부직포와 같은 광범위한 물질로 제조할 수 있다: 천공된 성형 열가소성 필름, 천공된 플라스틱 필름 및 가수성형된 열가소성 필름과 같은 중합체성 물질; 다공성 발포체; 망상 발포체; 망상 열가소성 필름; 및 열가소성 스크림. 적합한 직조 및 부직 물질은 천연 섬유(예를 들면, 목재 또는 면 섬유), 합성 섬유(예를 들면, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 또는 폴리에틸렌 섬유와 같은 중합체성 섬유) 또는 천연 섬유와 합성 섬유의 조합물로 구성될 수 있다.

본 발명의 흡수 제품에 사용하는 것이 바람직한 상부시이트는 고 로프트 부직 상부시이트 및 천공 성형된 필름 상부시이트중에서 선택한다. 천공된 성형 필름은 체액을 투과시키나 흡수성은 아니고, 유체가 역류하여 착용자의 피부를 다시 습윤시키는 경향이 감소되었기 때문에 상부시이트로 특히 바람직하다. 따라서, 신체와 접촉하는 성형 필름 표면은 건조하게 되어 신체의 오염을 막고 착용자에게 더욱 편안한 느낌을 준다. 적합한 성형 필름은 1975년 12월 30일 허여된 미국 특허 제 3,929,135 호(Thompson), 1982년 4월 13일 허여된 미국 특허 제 4,324,246 호(Mullane et al), 1982년 8월 3일 허여된 미국 특허 제 4,342,314 호(Radel et al), 1984년 7월 31일 허여된 미국 특허 제 4,463,045 호(Ahr et al) 및 1991년 4월 9일 허여된 미국 특허 제 5,006,394 호에 기술되어 있다. 이들 특허는 각각 본원에 참고로 인용하였다. 특히 바람직한 미세천공된 성형 필름 상부시이트는 1986년 9월 2일 허여된 미국 특허 제 4,609,518 호(Curro et al) 및 1986년 12월 16일 허여된 미국 특허 제 4,629,643 호에 기술되어 있다. 본 발명의 월경 패드에 사용하기 바람직한 상부시이트는 상기 특허중 하나 이상에 기술된 성형 필름이고 오하이오주 신시네티에 소재한 더 프록터 앤드 갬블 캄파니에서 "DRI-WEAVE^R" 생리대로 시판한다.

체액이 흡수 구조로 흘러 흡수 구조물에 의해 흡수되는 것보다 오히려 상부시이트에서 유출될 가능성을 감소시키기 위해, 성형된 필름 상부시이트의 체 표면을 친수성으로 만들어, 체표면이 친수성이 아닌 경우보다 더 빠른 속도로 상부시이트를 통해 체액을 이동시킬 수 있다. 바람직한 태양으로, 본원에 참고로 인용한, 아지즈(Aziz et al)가 1991년 11월 19일 출원한 미국 특허원 제 07/794,745 호[발명의 명칭:"Absorbent Article Having A Nonwoven and Apertured Film Coversheet"]에 기술된 바와 같이 성형 필름 상부시이트의 중합체성 물질에 계면활성제를 혼입한다. 양자택일적으로, 상부시이트의 체 표면을 본원에 참고로 인용한, 상기에서 언급한 미국 특허 제 4,950,254 호에 기술된 바와 같은 계면활성제로 처리하므로써 친수성으로 만들 수 있다.

Claims

제 1 층; 상기 제 1 층을 향하여 병렬 위치에 있는 제 2 층을 포함하고, 상기 층들중 한 층 이상이 유체 투과성이고, 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 상기 제 1 층과 제 2 층사이에 위치하고, 상기 제 1 층과 제 2 층이 함께 결합하여 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 건조 상태에 있을 때 거의 고정되어 있는 흡수 구조물로서,

상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 상기 제 1 및 제 2 층사이의 연속 영역을 통해 거의 균일하게 분포되어 있고, 상기 연속 영역이 상기 층들사이의 여러개의 이격된 대역을 적어도 부분적으로 둘러싸고 있으며, 상기 대역에 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없음을 특징으로 하는 흡수 구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 층들중 한 층이 유체 불투과성임을 또한 특징으로 하는 구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 층들중 한 층 이상이 약 5% 이상의 연신율을 갖도록 연장가능함을 또한 특징으로 하는 구조물.
제 1 항에 있어서,

각각의 유체 투과성 층이 섬유를 포함하고, 바람직하게는 열가소성 물질을 또한 포함함을 더욱 특징으로 하는 구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 연속 영역이 약 0.001 g/cm²이상 및 바람직하게는 약 0.010 g/cm²이상의 하이드로겔 형성 흡수 중합체 농도를 가짐을 또한 특징으로 하는 구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 대역이 약 2 mm 이상 및 바람직하게는 약 4 mm 내지 약 50 mm의 치수를 하나 이상 가짐을 또한 특징으로 하는 구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 대역이 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 약 2 중량% 미만 및 바람직하게는 하이드로겔 형성 흡수 중합체를 약 1 중량% 미만 포함함을 또한 특징으로 하는 구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 층이 복수의 상기 대역내의 부위에서 함께 결합함을 또한 특징으로 하는 흡수 구조물.
제 1 항에 있어서,

상기 제 1 및 제 2 층이 복수의 상기 대역의 둘레주위에서 함께 결합함을 또한 특징으로 하는 구조물.
제 1 층; 상기 제 1 층을 향하여 병렬 위치에 있는 제 2 층을 포함하고, 상기 층들중 한 층 이상이 유체 투과성이고, 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 상기 제 1 층과 제 2 층사이에 위치하고, 상기 제 1 층과 제 2 층이 함께 결합하여 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 건조 상태에 있을 때 거의 고정되어 있는 흡수 구조물로서,

상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 높은 겔 투과성을 갖고, 상기 높은 겔 투과성 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 상기 제 1 및 제 2 층사이의 연속 영역을 통해 거의 균일하게 분포되어 있고, 상기 연속 영역이 상기 층들사이의 여러개의 이격된 대역을 적어도 부분적으로 둘러싸고 있으며, 상기 대역에 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없음을 특징으로 하는 흡수 구조물.
제 10 항에 있어서,

상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 겔-연속성 유체 전달 영역을 형성함을 또한 특징으로 하는 구조물.
제 10 항에 있어서,

상기 하이드로겔 형성 중합체가 약 50 x 10^-7cm³sec/g 이상 및 바람직하게는 약 100 x 10^-7cm³sec/g 이상의 염수 유동 전도성 값을 가짐을 또한 특징으로 하는 구조물.
제 10 항에 있어서,

상기 높은 겔 투과성 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 약 23 g/g 이상의 압력하의 성능 용량을 가짐을 또한 특징으로 하는 구조물.
유체 투과성 상부시이트, 상기 상부시이트와 결합된 유체 불투과성 배면시이트 및 상기 상부시이트와 상기 배면시이트사이에 위치한 흡수 구조물로서, 상기 구조물이 제 1 층; 상기 제 1 층을 향하여 병렬 위치에 있는 제 2 층을 포함하고, 상기 층들중 한 층 이상이 유체 투과성이고, 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 상기 제 1 층과 제 2 층사이에 위치하고, 상기 제 1 층과 제 2 층이 함께 결합하여 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 건조 상태에 있을 때 거의 고정되어 있는 일회용 기저귀에 있어서,

상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 상기 제 1 및 제 2 층사이의 연속 영역을 통해 거의 균일하게 분포되어 있고, 상기 연속 영역이 상기 층들사이의 여러개의 이격된 대역을 적어도 부분적으로 둘러싸고 있으며, 상기 대역에 상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 거의 없음을 특징으로 하는 일회용 기저귀.
제 14 항에 있어서,

상기 하이드로겔 형성 흡수 중합체가 높은 겔 투과성을 갖는 일회용 기저귀.