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KR100302898B1 - 개선된포획능을갖는흡수코어및그를함유하는흡수제품 - Google Patents

개선된포획능을갖는흡수코어및그를함유하는흡수제품 Download PDF

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KR100302898B1
KR100302898B1 KR19980707500A KR19980707500A KR100302898B1 KR 100302898 B1 KR100302898 B1 KR 100302898B1 KR 19980707500 A KR19980707500 A KR 19980707500A KR 19980707500 A KR19980707500 A KR 19980707500A KR 100302898 B1 KR100302898 B1 KR 100302898B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
fluid
absorbent
absorbent core
capture
component
Prior art date
Application number
KR19980707500A
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English (en)
Other versions
KR20000064747A (ko
Inventor
죤 죠셉 리치홀트
글렌 레이 라쉬
아미 그레이 휴즈
Original Assignee
데이비드 엠 모이어
더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 데이비드 엠 모이어, 더 프록터 앤드 갬블 캄파니 filed Critical 데이비드 엠 모이어
Publication of KR20000064747A publication Critical patent/KR20000064747A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100302898B1 publication Critical patent/KR100302898B1/ko

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Abstract

본 발명은 (1) 흡수 코어의 유체 배출 영역에 위치한, 수성 유체를 수용할 수 있는 상부 유체 포획/분배 구성요소; (2) 적어도 일부가 상부 유체 포획/분배 구성요소(들)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 수성 체액과 접촉될 때 z-방향으로 팽창되어 유체 포획 대역을 형성할 수 있는 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소; (3) 적어도 일부가 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소(들)에 의해 둘러싸여 있는, 수성 체액을 수용할 수 있는 유체 포획 대역; (4) 적어도 일부가 상부 유체 저장 구성요소(들)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하는, 수성 체액을 포획하고 수송할 수 있는 하부 유체 포획/분배 구성요소; 및 (5) 바람직하게는, 하부 유체 포획/분배 구성요소 아래에 그와 유체 연통되어 위치하는 1개 이상의 하부 유체 저장 구성요소를 포함하는, 배출된 수성 체액을 흡수할 수 있는 흡수 코어에 관한 것이다. 본 발명은 또한 (A) 유체 투과성 상면시이트; (B) 배면시이트; 및 (C) 본 발명의 흡수 코어를 포함하는, 배출된 수성 체액을 흡수하는데 유용한 흡수 제품에 관한 것이다.

Description

개선된 포획능을 갖는 흡수 코어 및 그를 함유하는 흡수 제품{ABSORBENT CORES HAVING IMPROVED ACQUISITION CAPABILITY, AND ABSORBENT ARTICLES CONTAINING THEM}
일회용 기저귀, 성인 요실금자용 패드와 브리이프, 및 생리대와 같은 월경용품으로서 사용하기 위한 고 흡수성 부재의 개발은 실질적인 상업적 관심의 대상이다. 이러한 제품의 매우 바람직한 특징은 얇기이다. 예컨대, 얇은 기저귀일수록 착용하기에 부피감이 적고 의복 아래에서 잘 정합되고 눈에 덜 띈다. 보다 얇은 기저귀가 패키지에서 더 압축되므로 소비자가 이를 운반하고 보관하기가 보다 쉬워진다. 또한, 포장시의 압축으로 인해 기저귀 단위당 저장에 필요한 창고 공간이 적어지는 것을 비롯하여 제조 및 분배에 사용되는 분배 비용이 감소된다.
기저귀와 같은 보다 얇은 흡수 제품을 제공할 수 있으려면 다량의 배출된 체액, 특히 뇨를 포획하여 저장할 수 있는 비교적 얇은 흡수 코어 또는 구조물을 개발할 수 있는 것을 조건으로 한다. 이러한 측면에서, 종종 "하이드로겔", "초흡수제" 또는 "하이드로콜로이드" 물질이라 언급되는 특정한 흡수성 중합체의 사용이 특히 중요하였다. 예컨대, 하퍼(Harper) 등에게 1972년 6월 13일자로 허여된 미국 특허 제 3,669,103 호 및 하몬(Harmon)에게 1972년 6월 20일자로 허여된 미국 특허 제 3,670,731 호를 참조하면, 흡수 제품에서의 상기 흡수성 중합체(이후, "하이드로겔-형성 흡수성 중합체"라고 함)의 사용이 개시되어 있다. 실제로, 보다 얇은 기저귀의 발전은 전형적으로 섬유질 매트릭스와 함께 사용될 때에 상기 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 다량의 배출된 수성 체액의 흡수 용량을 이용하는 얇은 흡수 코어의 직접적인 결과이다. 예컨대, 와이즈만(Weisman) 등에게 1987년 6월 16일자로 허여된 미국 특허 제 4,673,402 호 및 라쉬(Lash) 등에게 1990년 6월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,935,022 호를 참조하면 유행중인 얇고 압축되어 부피가 적은 기저귀에 유용한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 및 섬유질 매트릭스를 포함하는 이중층 코어 구조물이 개시되어 있다.
상기 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 사용하기 전에는, 목질 펄프 플러프(fluff)만 사용하여 흡수성 구조물, 예컨대 유아 기저귀에 사용하기에 적합한 흡수성 구조물을 형성하는 것이 일반적인 실시형태이었다. 목질 펄프 플러프 1g당 흡수된 유체 g을 기준으로 목질 펄프 플러프에 비교적 소량의 유체가 흡수된다면, 비교적 다량의 목질 펄프 플러프를 사용해야 하며, 따라서 비교적 부피가 큰두꺼운 흡수성 구조물의 사용을 요한다. 상기 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 상기 구조체내로의 유입은 보다 소량의 목질 펄프 플러프를 사용할 수 있게 한다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 뇨와 같은 다량의 수성 체액을 흡수할 수 있는 면에서 플러프보다 우수하므로(즉, 약 15g/g 이상), 보다 작고 보다 얇은 흡수성 중합체를 사용할 수 있다.
종래의 흡수성 구조물은 일반적으로 비교적 소량(예컨대, 약 50중량% 미만)의 상기 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하였다. 예컨대, 알레마니(Alemany) 등에게 1989년 5월 30일자로 허여된 미국 특허 제 4,834,735 호(바람직하게는 섬유질 매트릭스중 약 9 내지 약 50%의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체)를 참조한다. 여기에는 여러 이유가 있다. 종래의 흡수성 구조물에 사용되는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 일반적으로 특히 "분출" 상황에서 체액을 빨리 흡수할 수 있는 흡수속도를 갖지 않았다. 이로 인해 하이드로겔-형성 흡수성 중합체에 흡수될 때까지 배출된 유체를 보유하는 임시 저장소로서 작용하는 섬유, 전형적으로는 목질 펄프 섬유를 포함해야 했다.
더욱 중요하게, 공지된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체중 다수는 겔 블로킹(gel blocking)을 나타낸다. "겔 블로킹"은, 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 입자가 습윤된 후 유체가 흡수성 구조물의 다른 영역으로 이동하지 않도록 상기 입자가 팽윤될 때에 발생한다. 따라서, 흡수 부재의 상기 다른 영역의 습윤화는 매우 느린 확산 과정을 통해 발생한다. 실제적인 면에서, 이는 흡수 구조물에 의한 유체 포획이 특히 분출 상황에서는 유체가 배출되는 속도보다 훨씬 느리다는것을 의미한다. 흡수 부재내의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 입자가 완전히 포화되기 전이나, 유체가 "블로킹" 입자를 지나 흡수 부재의 나머지 부분으로 확산되거나 누출될 수 있기 전에 흡수 제품으로부터의 누출이 잘 발생할 수 있다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 입자가 흡수된 유체로 팽윤되자마자 적절한 겔 강도를 갖지 않고 응력하에서 변형되거나 퍼지는 경우, 겔 블로킹은 특히 중대한 문제가 될 수 있다. 알레마니 등에게 1989년 5월 30일자로 허여된 미국 특허 제 4,834,735 호를 참조한다.
이러한 겔 블로킹 현상은 전형적으로 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 입자가 분산되어 있는 섬유질 매트릭스의 사용을 필요로 하였다. 상기 섬유질 매트릭스는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 입자를 서로 분리시킨다. 또한, 상기 섬유질 매트릭스는 초기 유체 배출 지점으로부터 먼 영역에 위치한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체로 유체를 보내는 모세 구조물을 제공한다. 알레마니 등에게 1989년 5월 30일자로 허여된 미국 특허 제 4,834,735 호를 참조한다. 그러나, 겔 블로킹을 최소화하거나 방지하기 위해 섬유상 매트릭스중 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 비교적 낮은 농도로 분산시키면 보다 얇은 흡수성 구조물의 총 유체 저장 용량을 감소시킬 수 있다. 또한, 섬유상 매트릭스 전체에 걸쳐 균일하게 분산된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하는 흡수 코어는 전형적으로 "분출" 상황이거나 또는 코어가 이전의 체액 배출물로 포화되어 있을 때 유체를 신속하게 포획하여 분배시킬 수 없다.
체액을 신속하게 포획하여 분배시켜야 할 필요성은 전술된 이중층 코어 구조물을 발전시켰다. 이러한 이중층 코어 구조물은 기본적으로 (1) 배출된 유체를 포획하는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 실질적으로 함유하지 않으며 유체 투과성 상면시이트에 인접해있는 상부 섬유상 층; 및 (2) 상기 포획된 유체를 저장하고 전형적으로는 (a) 하이드로겔-형성 흡수성 중합체가 균일하게 분산되어 있는 섬유상 매트릭스이거나 (b) 하이드로겔-형성 흡수성 중합체가 2개의 티슈층 사이에 있는 적층 구조물인 하부 층을 포함한다. 예컨대, 와이즈만 등에게 1987년 6월 16일자로 허여된 미국 특허 제 4,673,402 호를 참조한다. 또한, 화학적으로 강화된, 구부러지고 꼬인 특정한 셀룰로즈 섬유가 상부층에 사용되어 포획능 및 분배능을 개선시킨, 라쉬 등에게 1990년 6월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,935,022 호 및 영(young) 등에게 1993년 6월 8일자로 허여된 미국 특허 제 5,217,445 호를 참조한다. 다른 변형은 포획 대역과 유체 연통되는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체가 분배되어 있는 저장 영역 및 유체 배출 영역내에 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 실질적으로 함유하지 않는 포획 대역이 있는 흡수 코어를 "프로필"(profile)한 것이다. 알레마니 등에게 1989년 5월 30일자로 허여된 미국 특허 제 4,834,735 호 및 버그(Berg) 등에게 1991년 9월 10일자로 허여된 미국 특허 제 5,047,023 호를 참조한다.
상기 종래의 흡수 고안품에 의해 유체 처리능이 개선됨에도 불구하고 유체를 신속하게 포획하는 능력은 흡수 코어가 수성 체액으로 포화될수록 감소됨이 발견되었다. 즉, 종래의 흡수 제품은 각각의 연속적으로 적재되는 유체의 결과로서 포획속도가 감소되었다. 이는 흡수 코어내의 섬유와 하이드로겔-형성 흡수성 중합체사이의 공극이 처음 "분출" 도중에 유체로 부분적으로 채워지므로 이후의 "분출" 도중에 필요한 유체의 양을 신속하게 수용할 수 없기 때문에 발생한다. 또한, 포획속도가 감소할수록 누출 위험성이 증가한다.
종래의 일부 흡수 코어 디자인에서 발생할 수 있는 다른 문제는 "재습윤"이라 불리우는 현상이다. 재습윤은, 자유롭게 이동할 수 있고 상면시이트에 인접한 흡수 코어의 부분에서 수득가능한 포획된 유체가 있을 때에 발생한다. 이는 전형적으로 흡수 코어가 포획된 유체로 포화될 때에 발생한다. 제품 착용자로부터의 기계적 압력하에 상기 이동가능한 유체는 흡수 코어로부터 상면시이트 쪽으로 펌핑된다. 그 결과, 상면시이트는 펌핑된 유체로 "재습윤"되어 적절한 상면시이트 건조감이 없어진다.
따라서, 연속적인 유체 분출시 포획속도를 유지하거나 증가시킬 수 있는 흡수 제품을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, (1) 원하는 유체 총 용량 및 얇기를 위해 흡수 코어내에, 배출된 체액을 흡수할 때에 팽윤되어 유체 포획 대역을 형성할 수 있는 흡수물질을 갖고, (2) 코어가 적재 영역에서 이전의 유체 배출물로 인해 포화된 경우에도 "분출" 상황에서 배출된 유체를 신속하게 포획할 수 있으며, (3) 바람직하게는 상면시이트의 재습윤을 최소화시키는 흡수 제품을 제공하는 것이 바람직하다.
발명의 요약
본 발명은 (1) 흡수 코어의 유체 배출 영역에 위치하는, 수성 체액을 수용할수 있는 상부 유체 포획/분배 구성요소; (2) 적어도 일부가 상부 유체 포획/분배 구성요소 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 수성 체액과 접촉될 때 z-방향으로 팽창되어 유체 포획 대역을 형성할 수 있는 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소; (3) 적어도 일부가 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소에 의해 둘러싸여 있고, 적어도 일부가 흡수 코어의 유체 배출 영역의 아래에 위치하는, 수성 체액을 수용할 수 있는 유체 포획 대역; (4) 적어도 일부가 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하는, 수성 체액을 포획하고 수송할 수 있는 하부 유체 포획/분배 구성요소; 및 (5) 바람직하게는, 하부 유체 포획/분배 구성요소 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 적어도 일부가 유체 포획 대역 아래에 위치하는 1개 이상의 하부 유체 저장 구성요소를 포함하는, 배출된 수성 체액을 흡수할 수 있는 흡수 코어에 관한 것이다.
본 발명은 또한 A) 유체 투과성 상면시이트; B) 배면시이트; 및 C) 본 발명의 흡수 코어를 포함하는, 배출된 수성 체액을 흡수하기에 유용한 흡수 제품에 관한 것이다.
본 발명의 흡수 제품은 (1) 팽윤가능한 유체 저장 구성요소(들)에 의해 형성된 유체 포획 대역; (2) 분출된 체액을 수용하고 그 분출물을 코어의 다른 구성요소로 신속하게 탈착시킬 수 있는 상부 유체 포획/분배 구성요소의 존재로 인해, 배출된 체액을 신속하게 포획, 분배 및 저장할 수 있는 개선된 능력을 갖는다. 유체 포획 대역의 형성에 필수적인 유체 저장 구성요소(들)를 상부 유체 포획/분배 구성요소의 아래에 위치시키는 것은 유체를 포획하기 위한 넓은 면적을 제공한다는 이점을 제공한다. 즉, 유체가 기저귀에 유체 포획 대역 밖에서 진입하더라도 유체가 초기에 포획될 수 있고, 포획/분배 물질은 상부 유체 저장 구성요소(예를 들어, 하이드로겔-형성 중합체)로서 사용된 특정 물질에 비하여 착용자 피부에 심미적으로 부드러운 감촉을 제공한다. 이는 "분출" 상황이거나 또는 흡수 코어 부분이 이전의 여러 번의 유체 배출물로 포화되었을 때 특히 중요하다. 본 발명의 흡수 제품은 또한 상면시이트의 재습윤을 최소화시키며, 이는 착용자의 피부에서 멀리 떨어진 유체 포획 대역의 위치에 일부 기인한다. 이는 본 발명의 코어를 함유하는 제품의 착용자에게 우수한 피부 건조감을 제공한다.
본 발명은 여러 번의 수성 체액 배출물을 처리할 수 있는 기저귀, 성인 요실금자용 패드, 생리대 등의 흡수 제품에 관한 것이다. 본 발명은 특히 유체 포획/분배 물질의 아래에 위치하는, 유체 저장 물질의 팽윤에 의해 형성되는 유체 포획 대역을 갖는 흡수 코어를 포함하는 흡수 제품에 관한 것이다.
도 1은 흡수 코어를 더욱 명확하게 나타내기 위해 상면시이트가 투명한 본 발명에 따른 흡수 제품의 상면도이다.
도 2는 도 1의 선 2-2를 따라 취한 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 다른 흡수 코어를 나타내는 흡수 제품의 단면도이다.
도 4는 본 발명에 따른 또 다른 흡수 코어를 나타내는 흡수 제품의 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 흡수 코어를 나타내는 흡수 제품의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 흡수 코어를 나타내는 흡수 제품의 단면도이다.
A. 정의
본원에서 사용되는 "수성 체액"이란 용어는 예컨대 뇨, 생리혈 및 질 배출물을 포함한다.
본원에서 사용되는 "직접 연통"은 유체가 중간에 삽입된 층에 의해 실질적으로 축적, 수송 또는 제한되지 않고 2개의 흡수 제품 구성요소(예: 상부 저장 구성요소(들)와 하부 유체 포획/분배 구성요소) 사이에서 쉽게 이동할 수 있음을 의미한다. 예컨대, 티슈, 부직 웹, 구성 접착제 등은 유체가 저장 층으로부터 포획/분배 층으로 이동할 때 유체를 실질적으로 축적(저장), 수송(흡상) 또는 제한하지 않는 한 "직접 연통"을 유지하면서 상부 포획/분배 층과 상부 저장 구성요소 사이에 존재할 수 있다.
본원에서 사용되는 "z-치수"란 용어는 부재, 코어 또는 제품의 길이 또는 폭에 직각인 치수를 말한다. z-치수는 일반적으로 부재, 코어 또는 제품의 두께에 해당한다.
본원에서 사용되는 "x-y 치수"란 용어는 부재, 코어 또는 제품의 두께에 직각인 평면을 말한다. x 및 y 치수는 일반적으로 부재, 코어 또는 제품의 길이 및 폭 각각에 해당한다.
본원에서 사용되는 "흡수 코어"란 용어는 수성 체액의 포획, 수송, 분배 및 저장을 포함하는 제품의 유체 처리 특성을 주로 담당하는 흡수 제품의 구성요소를 말한다. 그 자체로, 흡수 코어는 전형적으로 흡수 제품의 상면시이트 또는 배면시이트를 포함하지 않는다.
본원에서 사용되는 "적재" 또는 "분출"이란 용어는 일반적으로 사용중에 전형적으로 발생되는 뇨의 공격(insult) 또는 침적을 말한다. 적재란 용어는 또한 흡수 제품내에 함유되는 액체의 총량을 말할 수 있으나, 전형적으로는 1회의 유체 공격을 말한다.
본원에서 사용되는 "층"이란 용어는 주요 치수가 길이와 폭을 따르는 x-y인 흡수 부재를 말한다. 층이란 용어는 물질의 단일 층 또는 시이트에 한정될 필요가 없음은 물론이다. 따라서, 층은 물질의 필요한 형태의 여러 시이트 또는 웹의 적층체 또는 조합체일 수 있다. 따라서, "층"이란 용어는 "층들" 및 "층상"이란 용어를 포함한다.
본 발명에 있어서, "상부"란 용어는 흡수 제품의 착용자에 가장 인접하며 전형적으로는 흡수 제품의 상면시이트에 보다 인접한 흡수 코어의 구성요소(예: 층)를 말하며, 반대로 "하부"란 용어는 흡수 제품의 착용자로부터 가장 멀리 떨어져 있고 전형적으로는 배면시이트에 보다 인접한 흡수 코어 구성요소를 말한다.
본원에서 사용되는 "포함"이란 용어는 본 발명에 따라 각종 구성요소 및 단계 등이 연합하여 사용될 수 있음을 의미한다. 따라서, "포함"이란 용어는 "본질적으로 이루어진" 및 "이루어진"이라고 하는 더욱 제한적인 용어를 포함하며, 후자의 더욱 제한적인 용어는 당분야에서 이해되는 표준의 의미를 갖는다.
본원에서 사용되는 모든 %, 비 및 비율은 달리 표기되어 있지 않는 한 중량을 기준으로 한다.
B. 흡수 코어 구성요소
개선된 포획능을 얻는데 유용한 예시적인 코어 구성요소를 이하에 기술한다.
1.상부 및 하부 유체 포획/분배 구성요소
본 발명의 코어는 상부 및 하부 유체 포획/분배 구성요소를 갖는다. 개개의 유체 포획/분배 구성요소는 본 발명의 흡수 코어에 다양한 기능을 제공할 수 있다. 특히 상부 포획/분배 구성요소의 한 기능은 배출된 체액을 초기에 포획하는 것이다. 다른 중요한 기능은 포획된 체액을 다른 흡수 코어 구성요소, 특히 흡수 코어의 유체 저장 구성요소로 수송하고 분배하는 것이다. 일부 경우에, 본 발명에 따른 유체 포획/분배 구성요소는 적어도 약간의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하므로 흡수 코어에 약간의 유체 저장능을 제공할 수 있다.
하기의 상세한 설명은 일반적으로 포획 구성요소 또는 분배 구성요소 또는 포획/분배 구성요소로 유용한 물질에 관계된다. 한 기능에 대하여 언급하여도, 그 설명은 두 코어 구성요소 모두에 해당된다. 코어에 혼입될 때, 상부 및 하부 구성요소는 실질적으로 같거나, 이후 논의되는 바와 같이 상이할 수 있다.
본 발명의 유체 포획/분배 구성요소는 섬유상 웹 또는 섬유상 매트릭스를 형성하는 각종 섬유상 물질을 포함할 수 있다. 유체 포획/분배 구성요소에 유용한 섬유로는 천연 섬유(변성 또는 비변성된) 및 합성 섬유가 있다. 적합한 비변성/변성 천연 섬유의 예로는 면, 에스파르토 그래스(Esparto grass), 버개스(bagasse), 켐프(kemp), 아마, 실크, 모, 목질 펄프, 화학적으로 변성된 목질 펄프, 황마, 레이온, 에틸 셀룰로즈 및 셀룰로즈 아세테이트를 들 수 있다. 적합한 합성 섬유는폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 플루오라이드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴(예: 올론(ORLON, 등록상표)), 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸비닐 아세테이트, 불용성 또는 가용성 폴리비닐 알콜, 폴리올레핀(예: 폴리에틸렌, 예를 들어 풀펙스(PULPEX, 등록상표)) 및 폴리프로필렌, 폴리아미드(예: 나일론), 폴리에스테르(예: 다크론(DACRON, 등록상표) 또는 코델(KODEL, 등록상표)), 폴리우레탄, 폴리스티렌 등으로부터 제조될 수 있다. 사용되는 섬유는 천연 섬유만 또는 합성 섬유만, 또는 천연 섬유와 합성 섬유의 임의의 상용성 조합물을 포함할 수 있다.
본 발명의 유체 포획/분배 구성요소에 유용한 섬유는 친수성으로 만든 친수성 소수성 섬유이거나 또는 친수성 섬유 및 친수화된 소수성 섬유의 조합물일 수 있다. 본원에 사용된, "친수성"이란 용어는 섬유에 침적된 수성 유체(예를 들어, 수성 체액)에 의해 습윤될 수 있는 섬유 또는 섬유의 표면을 말한다. 친수성 및 습윤성은 전형적으로 유체의 접촉각도와 표면장력 및 포함된 고체에 의해 한정된다. 이것은 고울드(Robert F. Gould)의 문헌["접촉각도, 습윤성 및 접착성", American Chemical Society publication, 1964년 판권]에 상세히 논의되어 있다. 섬유 또는 섬유의 표면은 유체와 섬유 또는 그의 표면 사이의 접촉각도가 90°미만이거나 또는 유체가 섬유의 표면을 가로질러 자발적으로 퍼지는 경향이 있을 때(이러한 두 상태는 일반적으로 공존함) 유체에 의해 습윤된다고 한다(즉, 친수성임). 바꿔 말하면, 섬유 또는 표면은 접촉각도가 90°보다 크면 소수성이라고 간주하며, 유체는 섬유의 표면을 가로질러 자발적으로 퍼지지 않는다.
유체 포획/분배 구성요소로서 유용한 그밖의 섬유는 구조상 습윤성인 소수성 섬유이다. 이러한 섬유로는 본원에 참조로 인용된, 톰슨(Thompson) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,268,248 호 및 필립스(Phillips) 등에게 허여된 미국 특허 제 5,268,229 호에 기술된 것과 같은 "모세관 채널 섬유"가 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 친수성 섬유로는 셀룰로즈계 섬유, 변성 셀룰로즈계 섬유, 레이온, 폴리에스테르 섬유(예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 예를 들어 다크론), 친수성 나일론(하이드로필(HYDROFIL, 등록상표)) 등이 있다. 적합한 친수성 섬유는, 예를 들어 폴리올레핀(예: 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌), 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등으로부터 유도된 계면활성제 처리되거나 실리카 처리된 열가소성 섬유와 같은 소수성 섬유를 친수화하여 얻을 수 있다. 이용가능성 및 비용의 이유 때문에, 본 발명에 사용하기에는 셀룰로즈계 섬유, 특히 목질 펄프 섬유가 바람직하다.
적합한 목질 펄프 섬유는 크라프트(Kraft) 및 설파이트 공정과 같은 널리 공지된 화학 공정으로부터 수득될 수 있다. 이러한 목질 펄프 섬유는 서던 연재(southern soft wood)로부터 유도하는 것이 특히 바람직한데, 이는 그의 뛰어난 흡수 특징 때문이다. 이러한 목질 펄프 섬유는 분쇄 목재, 정쇄기(refiner) 기계적 펄프 공정, 열기계적 펄프 공정, 화학-기계적 펄프 공정 및 화학-열기계적 펄프 공정으로부터 수득될 수 있다. 재생 섬유 또는 2차 목질 펄프 섬유, 및 표백 및 비표백된 목질 펄프 섬유를 사용할 수 있다.
본 발명에 사용하기에 바람직한 친수성 섬유 원료는 화학적으로 강화된 셀룰로즈계 섬유이다. 본원에 사용된, "화학적으로 강화된 셀룰로즈계 섬유"란 화학적 수단에 의해 강화되어 건조 및 수성 조건하에서의 섬유의 강성이 증가된 셀룰로즈계 섬유를 뜻한다. 이러한 수단은, 예를 들어 섬유를 피복하고/피복하거나 함침하는 화학적 강화제의 첨가를 포함할 수 있다. 이러한 수단은 또한, 예를 들어 중합체 쇄를 가교결합하여 화학 구조를 변화시킴으로써 섬유를 강화함을 포함할 수 있다.
셀룰로즈계 섬유를 피복하거나 함침할 수 있는 중합체성 강화제로는 미국 뉴저지주 브릿지워터 소재의 내셔날 스타치 앤드 케미칼 코포레이션(National Starch and Chemical Corp.)으로부터 입수할 수 있는 것; 라텍스; 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지와 같은 습윤 강도 수지(예를 들어, 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드의 키멘(Kymene, 등록상표) 557H), 코시아(Coscia) 등에게 1971년 1월 19일자로 허여된 미국 특허 제 3,556,932 호에 기술된 폴리아크릴라아미드 수지; 미국 코넥티컷주 스탬포드 소재의 어메리칸 시아나미드 캄파니(American Cyanamid Co.)가 파레즈(Parez, 등록상표) 631 NC라는 상표로 판매하는 시판중인 폴리아크릴아미드; 우레아 포름알데하이드 및 멜라민 포름알데하이드 수지, 및 폴리에틸렌이민 수지가 있다. 종이 분야에 사용되는, 본원에 일반적으로 사용가능한 습윤 강도 수지에 관한 일반적인 연구보고는 문헌[TAPPI 논문 시리즈 No. 29, "종이 및 보드지의 습윤 강도", Technical Association of the Pulp and Paper Industry (New York, 1965)]에서 찾을 수 있다.
이들 섬유는 화학 반응에 의해서도 강화될 수 있다. 예를 들어, 가교결합제는 도포 후 섬유간 가교결합을 화학적으로 형성하도록 섬유에 도포될 수 있다. 이러한 가교결합은 섬유의 강성을 증가시킬 수 있다. 섬유간 가교결합을 사용하여 섬유를 화학적으로 강화하는 것이 바람직하지만, 섬유의 화학적 강화에 다른 유형의 반응을 배제시키려는 것은 아니다. 개별화된 형태의 가교결합에 의해 강화된 섬유(즉, 개별화된 강화 섬유 및 그 제조방법)는, 예를 들어 버나딘(Bernardin)에게 1965년 12월 21일자로 허여된 미국 특허 제 3,224,926 호; 정(Chung)에게 1969년 4월 22일자로 허여된 미국 특허 제 3,440,135 호; 채터지(Chatterjee)에게 1976년 1월 13일자로 허여된 미국 특허 제 3,932,209 호; 및 상제니스(Sangenis) 등에게 1977년 7월 12일자로 허여된 미국 특허 제 4,035,147 호에 개시되어 있다. 더 바람직한 강화 섬유는 딘(Dean) 등에게 1989년 4월 18일자로 허여된 미국 특허 제 4,822,453 호; 딘 등에게 1989년 12월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,888,093 호; 무어(Moore) 등에게 1990년 2월 6일자로 허여된 미국 특허 제 4,898,642 호; 및 헤론(Herron) 등에게 1992년 4월 11일자로 허여된 미국 특허 제 5,137,537 호(이들 특허는 모두 참조로 인용됨)에 개시되어 있다. 더 바람직한 강화된 섬유에서, 화학 가공은 가교결합제에 의한 섬유간 가교결합을 포함하며, 이러한 섬유는 비교적 탈수되고, 해섬유화되고, 꼬이고, 구부러진 상태이다. 예를 들어 미국 특허 제 4,898,642 호를 참조한다.
이러한 화학적으로 강화된 셀룰로즈 섬유는 비강화된 셀룰로즈계 섬유에 비하여 본 발명에 따른 유체 포획/분배 구성요소에 특히 유용할 수 있는 특정 특성을 갖는다. 친수성인 것 외에, 강화된 섬유는 강성과 탄성의 독특한 조합을 갖는다.이로 인해 이러한 섬유로 제조된 열접착된 유체 포획/분배 구성요소는 고도의 흡수성을 유지하며, 고도의 탄성 및 습윤에 대한 팽창성 반응을 나타낼 수 있다. 특히, 이러한 강화 섬유의 탄성에 의해 유체 포획/분배 구성요소는 사용시 일반적으로 겪는 유체 및 압축력의 존재하에 모세관 구조를 더 잘 유지할 수 있으므로, 압궤(collapsing)에 더 저항성이다.
본 발명에 유용한 열접착된 유체 포획/분배 구성요소의 경우, 열가소성 물질이 섬유에 포함된다. 용융시, 이러한 열가소성 물질의 적어도 일부는, 전형적으로는 섬유간 모세관 구배로 인해 섬유의 교차부로 이동한다. 이러한 교차부는 열가소성 물질의 결합 부위가 된다. 이러한 교차부의 열가소성 물질은 냉각되면 고화되어, 개개의 층에서 섬유의 매트릭스 또는 웹을 서로 고정시키는 결합 부위를 형성한다.
여러 효과중에서도, 이러한 섬유 교차부에서의 결합은 생성된 열접착된 유체 포획/분배 구성요소의 전체적인 압축 탄성률 및 강도를 증가시킨다. 화학적으로 강화된 셀룰로즈계 섬유의 경우, 열가소성 물질의 융해 및 이동도 또한 생성된 웹의 평균 기공 크기를 증가시키는 효과를 갖지만, 원래 형성된 웹의 밀도 및 기본중량은 유지된다. 이것은 초기 배출시 개선된 유체 침투성으로 인해 또한 후속 배출시 습윤될 때도 강성을 유지하는 강화 섬유의 조합된 능력 및 습윤시 및 습윤 압축시 섬유 교차부에서 결합을 유지하는 열가소성 물질의 능력으로 인해 열접착된 유체 분배 구성요소의 유체 포획 특성을 개선시킬 수 있다. 궁극적으로, 강화 섬유의 열접착된 웹은 원래의 총 체적은 유지하지만, 열가소성 물질이 이미 차지하고있는 체적 영역은 개방되므로 평균 섬유간 모세관 기공 크기를 증가시킨다.
본 발명의 유체 분배 요소에 유용한 열가소성 물질은 미립자, 섬유 또는 미립자와 섬유의 조합을 포함하는 임의의 다양한 형태일 수 있다. 특히 열가소성 섬유가 바람직한데, 왜냐하면 이들은 수많은 섬유간 결합 부위를 형성할 수 있기 때문이다. 적합한 열가소성 물질을, 각 층의 주요 웹 또는 매트릭스를 구성하는 섬유를 과도하게 손상시키지 않는 온도에서 융융될 수 있는 임의의 열가소성 중합체로부터 제조할 수 있다. 바람직하게는, 이 열가소성 물질의 융점은 약 190℃ 미만일 것이며, 바람직하게는 약 75℃ 내지 약 175℃일 것이다. 어떤 경우에서도, 열가소성 물질의 융점은 흡수 제품에서 사용되는 열접착된 흡수 구조물의 저장 온도보다 낮지 않아야 한다. 열가소성 물질의 융점은 전형적으로 약 50℃ 이상이다.
열가소성 물질, 특히 열가소성 섬유를 폴리에틸렌(예를 들면, 풀펙스) 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸비닐 아세테이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드, 폴리아크릴, 폴리아미드, 코폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 및 이들의 임의의 공중합체, 예를 들면 비닐 클로라이드/비닐 아세테이트 등을 포함하는 다양한 열가소성 중합체로부터 제조할 수 있다. 바람직한 열가소성 결합제 섬유는 웨이어하에우저 코포레이션(Weyerhaeuser Co.)에 의해 제조되고 상표명 키티혹(KITTYHAWK, 등록상표)으로 판매되는 셀룰로스 섬유와 약 80%/20% 블렌드로서 시판되는 플렉사필(PLEXAFIL, 등록상표) 폴리에틸렌 마이크로섬유(듀퐁(DuPont)에 의해 제조됨)이다. 목적하는 열접착된 흡수 부재의 특정 성질에 따라, 적합한 열가소성 물질에는 소수성이도록 처리된 소수성 섬유, 예를 들면 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등으로부터 유도된 계면활성제-처리되거나 실리카-처리된 열가소성 섬유가 포함된다. 소수성 열가소성 섬유의 표면을 비이온성 또는 음이온성 계면활성제와 같은 계면활성제로 처리함으로써, 예를 들면 섬유에 계면활성제를 분사시키거나, 섬유를 계면활성제에 침지시키거나, 열가소성 섬유의 제조 공정 도중에 중합체 용융물의 일부로서 계면활성제를 혼입시킴으로써, 친수성으로 만들 수 있다. 용융 및 재응고시, 계면활성제는 열가소성 섬유의 표면에 남아있는 경향을 갖는다. 적합한 계면활성제에는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 아이시아이 아메리카스 인코포레이티드(ICI Americas, Inc.)에 의해 제조된 브리지 76(Brij 76, 등록상표)와 같은 비이온성 계면활성제 및 미국 코넥티컷주 그린위치 소재의 글리코 케미칼 인코포레이티드(Glyco Chemical, Inc.)에 의해 상표명 페고스퍼스(Pegosperse, 등록상표)로서 판매되는 다양한 계면활성제가 포함된다. 비이온성 계면활성제외에도, 음이온성 계면활성제를 또한 사용할 수 있다. 이들 계면활성제를 예를 들면 열가소성 섬유 1㎠ 당 약 0.2 내지 약 1g의 양으로 도포시킬 수 있다.
적합한 열가소성 섬유를 단일 중합체(일성분 섬유)로부터 제조할 수 있거나, 하나 이상의 중합체(예를 들면 이성분 섬유)로부터 제조할 수 있다. 본원에서 사용된 "이성분 섬유"란 중합체로 만들어진 열가소성 시이드(sheath)로 둘러싸여진, 시이드와 상이한 중합체로 만들어진 코어 섬유를 포함한다. 시이드를 구성하는 중합체는 종종 코어를 구성하는 중합체의 융점과 상이한 온도, 전형적으로는 더 낮은온도에서 용융된다. 그 결과 이성분 섬유는, 시이드 중합체의 용융으로 인해 열접착을 제공하면서도 코어 중합체의 목적하는 강도는 유지하게 된다.
적합한 이성분 섬유는 하기 중합체 조합을 갖는 시이드/코어 섬유를 포함할 수 있다: 폴리에틸렌/폴리프로필렌, 폴리에틸비닐 아세테이트/폴리프로필렌, 폴리에틸렌/폴리에스테르, 폴리프로필렌/폴리에스테르, 코폴리에스테르/폴리에스테르, 등. 본원에서 사용하기에 특히 적합한 이성분 열가소성 섬유는 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르 코어 및 보다 낮은 융점을 갖는 폴리에스테르, 폴리에틸비닐 아세테이트 또는 폴리에틸렌 시이드(예를 들면 다나클론(DANAKLON, 등록상표), 셀본드(CELBOND, 등록상표) 또는 치소(CHISSO, 등록상표) 이성분 섬유)를 갖는 것이다. 이 이성분 섬유는 동심성(concentric) 또는 이심성(eccentric)일 수 있다. 본원에서 사용된 "동심성" 및 "이심성"이라는 용어는 시이드가 이성분 섬유의 횡단면을 통해 두께가 동일한가 또는 동일하지 않은가를 나타내는 말이다. 이심성 이성분 섬유는 보다 얇은 두께에서 보다 큰 압축강도를 제공할 수 있으므로 바람직하다. 본원에서 사용하기에 적합한 이성분 섬유는 권축(crimping)되지 않거나(즉, 구부러지지 않음) 또는 권축된다(즉, 구부러진다). 이성분 섬유를 전형적인 섬유산업의 수단, 예를 들면 주로 이차원적 또는 "편평한" 주름을 제공하기 위한 스터퍼(stuffer) 상자 방법 또는 기아(gear) 권축 방법에 의해 권축시킬 수 있다.
열가소성 섬유의 경우, 그 길이는 특정 융점 및 섬유에 요구되는 기타 성질에 따라 달라질 수 있다. 전형적으로, 이러한 열가소성 섬유의 길이는 약 0.3 내지 약 7.5㎝이고, 바람직하게는 약 0.4 내지 약 3.0㎝이고, 가장 바람직하게는 약0.6 내지 약 1.2㎝이다. 융점을 포함한 열가소성 섬유의 성질을, 섬유의 직경(칼리퍼)을 조절함으로써 조정할 수 있다. 열가소성 섬유의 직경은 전형적으로 데니어(9,000m당 g) 또는 데시텍스(10,000m당 g)으로 정의된다. 적합한 이성분 열가소성 섬유는 약 1.0 내지 약 20, 바람직하게는 약 1.4 내지 약 10, 가장 바람직하게는 약 1.7 내지 약 3.3의 데시텍스를 가질 수 있다.
열가소성 물질, 특히 열가소성 섬유의 압축 탄성률은 중요할 수 있다. 열가소성 섬유의 압축 탄성률은 그의 길이 및 직경의 영향을 받을 뿐만 아니라 또한 그 섬유로 제조될 중합체(들)의 조성 및 성질, 섬유의 형태 및 구조(예를 들면 동심성인지 이심성인지, 권축되었는지 권축되지 않았는지의 여부) 등의 인자에 의해서도 달라진다. 열가소성 섬유의 압축 탄성률 차를 사용하여 흡수 코어의 제조 동안에 각 흡수 부재의 성질, 특히 밀도를 변화시킬 수 있다.
전술된 바와 같이, 본 발명에 따른 몇몇 흡수 코어에서 유체 포획/분배 구성요소는 코어에 소정의 유체 저장 용량을 제공하기 위한 하이드로겔-형성 흡수체를 포함할 수 있다. 이 경우, 유체 포획/분배 구성요소는 유체 포획/분배 구성요소의 약 50중량% 이하의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 유체 분배 구성요소는 유체 포획/분배 구성요소의 약 30중량% 이하의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함한다. 가장 바람직하게는, 유체 분배 구성요소는 유체 포획/분배 구성요소의 약 15중량% 이하의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함한다.
유체 포획/분배 구성요소는 추가적으로 또는 선택적으로 중합체성 발포체 물질을 포함할 수 있다. 특히 적합한 흡수성 발포체는 고 불연속상 유화액(HIPE)으로 제조된다. 이들은 유체 저장 구성요소로서 유용한 것으로 기술된 발포체와는 특정 성질이 다르지만, 발포체는 연속기포형 중합체 물질이다. 예를 들면 데스마라이스(DesMarais) 등에게 1993년 11월 9일자로 허여된 미국 특허 제 5,260,345 호 및 데스마라이스 등에게 1993년 12월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,268,224 호를 참조하도록 한다. 이러한 흡수성 HIPE 발포체는 (a) 흡수된 뇨 또는 기타 체액을 흡수 제품의 미사용 부분으로 수송하여 후속적으로 분출되는 유체를 수용할 수 있게 하는 비교적 우수한 흡상 및 유체 분배 특성; 및 (b) 적재시, 즉 압축력하에서 비교적 높은 유체 용량 및 비교적 높은 저장 용량을 포함하는 바람직한 유체 취급성을 제공한다. 이러한 HIPE 흡수성 발포체는 또한 충분히 가요성이 있고 유연하여 흡수 제품의 착용자에게 고도의 편안함을 준다. 멜라민-포름알데하이드 발포체(예를 들면 바스프(BASF)에 의해 제조된 바소텍트(BASOTECT))와 같은 친수성 가요성 연속기포형 발포체일 수 있는 유체 포획/분배 구성요소 및 HIPE 기제의 흡수성 발포체인 유체 저장/재분배 구성요소를 갖는 흡수 코어를 개시하는, 영 등에게 1992년 9월 15일자로 허여된 미국 특허 제 5,147,345 호 및 영 등에게 1994년 6월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,318,554 호를 참조하도록 한다.
이들 발포체계 포획/분배 구성요소는 유체를 빠르게 포획해야 할 뿐만 아니라, 포획/분배 발포체의 탈착 압력보다 높은 흡수 압력을 갖는 흡수 코어의 다른 구성요소에 유체를 효율적으로 할당 또는 분배해야 한다. 유체를 다른 코어 구성요소로 탈착시키는 성질은 유체의 반복적인 분배 및 적재를 허용하고 착용자의 피부를 건조하게 유지시키는 능력을 개선하는데 있어 중요하다. 이러한 능력으로 인해 포획/분배 발포체는 공극 체적 저장소, 즉 완충 대역으로서의 역할을 수행하여, 흡수 제품의 사용 동안에 접하게 되는 과도하게 높은 압력하에서 코어의 저장 구성요소로부터 압착되는 유체를 일시적으로 저장할 수 있게 된다.
유체를 다른 코어 구성요소로 전달함에 있어, 발포체 기제의 포획/분배 구성요소는 압축되거나 압궤되지 않고서도 이러한 일을 수행해야 한다. 발포체 기제의 포획/분배 구성요소는 또한 중력의 도움을 받거나 받지 않고서 유체를 쉽게 수용할 수 있어야 한다. 발포체 기제의 포획/분배 구성요소는 또한 우수한 심미성을 제공하고, 구조상 유연하고 탄성적이어야 하고, 습윤 상태에서나 건조한 상태 둘다에서 우수한 물리적 보전성을 가져야 한다.
이러한 포획/분배 구성요소로서 유용한 다른 발포체는 본원에서 참고로 인용된, 1995년 1월 10일자로 스톤(Stone) 등의 명의로 출원된 동시계류중인 미국 특허출원 제 08/370,695 호에 기술되고 청구되어 있다. 이러한 발포체는 본원에서 기술된 가공 조건에 의해 개선된 유체 보유성 및 탈착성을 제공한다(즉 유체를 다른 흡수 구성요소로 줄 수 있다). 요약하면, 이러한 개선된 발포체를 제공하는 능력은 HIPE 가공 동안의 낮은 전단력 조건 및 견고한 유화제 시스템에 의해서 제공되는 것이다.
포획/분배 구성요소로서 유용한 다른 발포체는 본원에서 참고로 인용된, 1995년 8월 30일자로 데스마라이스의 명의로 출원된 동시계류중인 미국 특허출원 제 08/520,793 호에 기술되고 청구되어 있다. 이들 발포체는 훨씬 더 좋은 저장성및 탈착성을 제공하는데, 그 역시 가공 동안의 개선점(예를 들면, 낮은 전단력) 및 사용된 유화제 때문이다.
2.유체 저장 구성요소
유체 저장 구성요소로서 유용한 물질은 섬유, 열가소성 물질 등과 같은 다른 선택적인 구성요소를 함유하거나 함유하지 않으면서 다량의 수성 체액을 흡수할 수 있는 물질을 포함한다. 이러한 특성 외에, 상부 유체 저장 구성요소로서 사용되는 물질은 유체 흡수시에 z-방향으로 팽윤되어 유체 포획 대역을 형성할 수 있어야 한다. 유체 저장 구성요소(들)로서 수행할 수 있는 물질은 "하이드로겔", "하이드로콜로이드" 또는 "초흡수성" 물질로서 일반적으로 일컬어지는 실질적으로 수불용성, 수팽윤성 흡수성 중합체 물질(본 발명에서 상기 물질은 "하이드로겔-형성 흡수성 중합체"라고 총칭된다) 및 수성 체액과 접촉될 때까지 압궤된(즉, 팽창되지 않은) 상태로 유지되는 연속기포형 발포체 물질을 포함한다.
유체 저장 구성요소의 주기능은 직접적으로 또는 다른 흡수 코어 구성요소(예: 유체 포획/분배 구성요소)로부터 배출된 체액을 흡수한 다음, 착용자의 움직임으로 인해 일반적으로 발생하는 압력이 가해질 때에도 상기 유체를 보유할 수 있어야 한다. 또 다른 중요한 기능은 유체 포획 대역을 형성하기 위해 저장 구성요소(들)가 팽윤될 수 있어야 하는 것이다. (유체 저장 구성요소(들)는 유체 저장, 및 유체 포획 대역의 형성 이외에 신체 정합성의 개선과 같은 기능을 수행할 수 있다.)
사용된 물질에 상관없이, 상부 저장 구성요소는 완전히 포화될 때에 건조한압축된 상태로부터 z-방향으로 100% 이상 팽창할 수 있는 것이 바람직하다. 이러한 z-방향 팽창은 효과적으로 유체 포획 대역의 용량을 증가시킨다. 그러나, 당업자라면 유체 포획 대역의 폭 및 길이도 전체적인 용량에 중요하며 z-방향으로 100% 만큼 팽윤되지 않는 물질이 본원에서 유용할 수 있음을 인지할 것이다.
a.하이드로겔-형성 흡수성 중합체
하이드로겔 중합체가 사용될 때, 본 발명에 따르는 상기 유체 저장 구성요소의 중요한 요지는 이들이 비교적 높은 농도의 흡수성 중합체를 함유하는 것이다. 다량의 체액을 흡수하고 보유할 수 있는 비교적 얇은 흡수 제품을 제공하기 위해서, 상기 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 양을 증가시키고 다른 성분, 특히 섬유상 성분의 양을 감소시키는 것이 바람직하다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 농도를 측정할 때, 유체 저장 구성요소에 존재하는 하이드로겔-형성 중합체와 임의의 다른 성분(예: 섬유, 열가소성 물질 등)의 합한 중량에 대한 하이드로겔-형성 중합체의 중량%가 사용된다. 이것을 염두에 둘 때, 본 발명에 따르는 일정한 유체 저장 구성요소에서 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 농도는 저장 구성요소(들)의 중량을 기준으로 약 50 내지 100%, 바람직하게는 약 60 내지 100%, 더욱 바람직하게는 약 70 내지 100%, 가장 바람직하게는 약 80 내지 100% 범위일 수 있다.
각종 광범위한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체가 본 발명의 유체 저장 구성요소에 사용될 수 있다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 설폰산, 더욱 전형적으로는 카복시기와 같은 다수의 음이온성 작용기를 갖는다. 본원에서 사용하기에 적절한 흡수성 중합체의 예는 하나 이상의 탄소 대 탄소 올레핀 이중 결합을 함유하는 올레핀계 불포화 산 및 무수물을 비롯하여 중합가능한 불포화 산-함유 단량체로부터 제조된 것을 포함한다. 더욱 구체적으로, 이들 단량체는 올레핀계 불포화 카복실산 및 산 무수물, 올레핀계 불포화 설폰산, 및 그의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택할 수 있다. 적절한 흡수성 중합체 및 그의 제조방법을 기재하고 있는, 레자이(Rezai) 등에게 1994년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호를 참조하며, 이는 본원에 참조로 인용된다.
본 발명에서 사용하기에 바람직한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 카복시기를 함유한다. 이들은 가수분해된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴로니트릴 그래프트 공중합체, 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 부분적으로 중화된 전분-아크릴산 그래프트 공중합체, 비누화 비닐 아세테이트-아크릴산 에스테르 공중합체, 가수분해된 아크릴로니트릴 또는 아크릴아미드 공중합체, 임의의 전술된 공중합체의 약하게 망상 가교결합된 중합체, 부분적으로 중화된 폴리아크릴산 및 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약하게 망상 가교결합된 중합체를 포함한다. 이들 중합체는 단독으로 또는 둘 이상의 상이한 중합체의 혼합물 형태로 사용될 수 있다. 이들 중합체 물질의 예는 미국 특허 제 3,661,875 호, 미국 특허 제 4,076,663 호, 미국 특허 제 4,093,776 호, 미국 특허 제 4,666,983 호 및 미국 특허 제 4,734,478 호에 기재되어 있다.
본 발명에서 사용하기에 가장 바람직한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약하게 망상 가교결합된 중합체 및 그의 전분 유도체이다. 가장 바람직하게, 흡수성 중합체는 중화된 약하게 망상 가교결합된 폴리아크릴산(즉, 폴리(나트륨 아크릴레이트/아크릴산)) 약 50 내지 약 95%, 바람직하게는 약 75%를 포함한다. 중합체를 망상 가교결합시키는 방법 및 전형적인 망상 가교결합제가 전술된 미국 특허 제 4,076,663 호에 보다 상세히 기재되어 있다.
하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 임의의 통상적인 방식으로 형성될 수 있다. 상기 흡수성 중합체를 형성하는 바람직한 방법은 수용액 또는 기타 용액 중합방법을 포함하는 것이다. 예컨대, 브랜트(Brandt) 등에게 1988년 4월 19일자로 재허여된 미국 재특허 제 32,649 호를 참조한다. 흡수성 중합체는 수용액 중합방법을 사용하여 제조되는 것이 바람직하지만, 역 유화 중합방법 또는 역 현탁 중합방법과 같은 다상 중합방법을 사용하는 중합방법을 실시할 수도 있다. 역 현탁 중합방법을 비롯한 방법에 대해서는 본원에 참조로 인용된 오바야시(Obayashi) 등에게 1982년 7월 20일자로 허여된 미국 특허 제 4,340,706 호, 플레셔(Flesher) 등에게 1985년 3월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,506,052 호 및 모리타(Morita) 등에게 1988년 4월 5일자로 허여된 미국 특허 제 4,735,987 호를 참조한다. 상기 흡수성 중합체는 섬유, 과립, 플레이크 또는 분말을 비롯한 각종 형태 및 크기로 합성되거나 제조될 수 있다. 그러나, 상기 흡수성 중합체는 가장 일반적으로는 흡수성 중합체 또는 미립자로서 공급된다.
본 발명에서 유용한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 한 바람직한 종류는 높은 흡수 용량을 나타내는 것이다. 흡수 용량이란 접촉된 액체를 흡수할 수 있는 일정 중합체 물질의 용량을 말한다. 흡수 용량은 흡수되는 액체의 특성 및 액체가 중합체 물질과 접촉하는 방식에 따라 크게 다양할 수 있다. 본 발명의 경우, 흡수용량은 본원에 참조로 인용된, 레자이 등에게 1994년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호의 시험 방법 부분에 정의된 절차에서 중합체 물질 1g당 합성뇨 g을 기준으로 임의의 일정한 중합체 물질에 흡수되는 합성뇨의 양으로 정의된다. 높은 흡수 용량을 갖는 바람직한 흡수성 중합체는 중합체 물질 1g당 합성뇨 약 20g 이상, 더욱 바람직하게는 약 25g 이상의 흡수 용량을 갖는 것이다. 전형적으로, 이들 매우 흡수성인 중합체는 중합체 물질 1g당 합성뇨 약 20 내지 약 70g의 흡수 용량을 갖는다. 이러한 비교적 높은 흡수 용량 특징을 갖는 흡수성 중합체는 뇨와 같은 다량의 배출된 체액을 바람직하게 고정시키므로 본 발명의 유체 저장 구성요소에서 특히 유용하다.
본 발명에 유용한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 다른 바람직한 종류는 비교적 높은 염수 유동 전도성(SFC; Saline Flow Conductivity) 값과 비교적 높은 가압하 성능(PUP; Performance Under Pressure) 용량을 갖는 것이다. SFC 값과 PUP 용량이 정의되어 있고 이들 변수를 측정하는 방법이 제공되어 있는, 1994년 3월 29일자로 골드만(Goldman) 등의 명의로 출원된 동시계류중인 미국 특허출원 제 219,574 호를 참조하며, 이 문헌은 본원에 참조로 인용된다. 본 발명에서 유용한 흡수성 중합체는 약 30×10-7cm3·초/g 이상, 바람직하게는 약 50×10-7cm3·초/g 이상, 가장 바람직하게는 약 100×10-7cm3·초/g 이상의 SFC 값을 가질 수 있다. 전형적으로, 이들 SFC 값은 약 30×10-7내지 약 1000×10-7cm3·초/g, 더욱 전형적으로는 약 50×10-7내지 약 500×10-7cm3·초/g, 가장 전형적으로는 약 100×10-7내지 약 350×10-7cm3·초/g이다. 본 발명에서 유용한 흡수성 중합체는 일반적으로 약 23g/g 이상, 바람직하게는 약 25g/g 이상, 가장 바람직하게는 약 29g/g 이상의 PUP 용량을 갖는다. 전형적으로, 이들 PUP 용량 값은 약 23 내지 약 35g/g, 더욱 전형적으로는 약 25 내지 약 33g/g, 가장 전형적으로는 약 29 내지 약 33g/g이다.
초기에 형성된 중합체의 표면 가교결합은 비교적 높은 SFC 값 및 PUP 용량 값을 갖는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 수득하기에 바람직한 방법이다. 표면 가교결합을 도입하기 위한 다수의 방법이 당해 기술에 공지되어 있다. 이들은 (i) 하이드로겔-형성 흡수성 중합체내에 존재하는 작용기와 반응할 수 있는 이작용성 또는 다작용성 시약(들)(예: 글리세롤, 1,3-디옥솔란-2-온, 다가 금속 이온, 다가 4급 아민)을 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 표면에 적용시키고, (ii) 다른 첨가된 시약 및 하이드로겔-형성 흡수성 중합체내에 존재할 수 있는 작용기와 반응할 수 있는 이작용성 또는 다작용성 시약을 표면에서의 가교결합 정도를 증가시키기 위해 표면에 적용시키고(예: 단량체에 가교결합제를 더하여 첨가하고 제 2 중합반응을 개시한다), (iii) 추가의 다작용성 시약이 첨가되지 않으나, 표면 또는 그 근처에서의 보다 높은 정도의 가교결합을 발생시키기 위해 추가의 반응(들)이 제 1 중합반응 도중 또는 그후에 하이드로겔-형성 흡수성 중합체내에 존재하는 성분중에 도입되고(존재하는 중합체 카복실산 및/또는 하이드록시기 사이에 무수물 및/또는 에스테르 가교결합의 형성을 유도하기 위한 가열, 및 가교결합제가 본래 표면 근처에서 높은 정도로 존재하는 현탁 중합방법), (iv) 생성된 하이드로겔의 보다 높은 정도의 가교결합을 유도하거나 표면 변형을 감소시키기 위하여 다른 물질을 표면에 첨가하는 것을 포함한다. 이러한 표면 가교결합 방법의 조합을 동시에 또는 차례로 이용할 수 있다. 가교결합 시약 이외에, 다른 성분을 표면에 첨가하여 가교결합의 분배(예: 표면 가교결합 시약의 전개 및 침투)를 보조/조절할 수 있다. 본원에 참조로 인용된, 1994년 3월 29일자로 골드만 등의 명의로 출원된 동시계류중인 미국 특허출원 제 219,574 호를 참조한다.
본 발명에 따른 하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 표면 가교결합을 수행하는데 적절한 일반적인 방법은, 오바야시에게 허여된 1985년 9월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,541,871 호, 1992년 10월 1일자로 스탠리(Stanley)의 명의로 공개된 PCT 공개공보 제 WO92/16565 호, 1990년 8월 9일자로 타이(Tai)의 명의로 공개된 PCT 공개공보 제 WO90/08789 호, 1993년 3월 18일자로 스탠리의 명의로 공개된 PCT 공개공보 제 WO93/05080 호, 알렉산더(Alexander)에게 1989년 4월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,824,901 호, 존슨(Johnson)에게 1989년 1월 17일자로 허여된 미국 특허 제 4,789,861 호, 마키타(Makita)에게 1986년 5월 6일자로 허여된 미국 특허 제 4,587,308 호, 쓰바키모토(Tsubakimoto)에게 1988년 3월 29일자로 허여된 미국 특허 제 4,734,478 호, 기무라(Kimura) 등에게 1992년 11월 17일자로 허여된 미국 특허 제 5,164,459 호, 1991년 8월 29일자로 다멘(Dahmen)의 명의로 공개된 독일 특허 공개공보 제 4,020,780 호 및 1992년 10월 21일자로 가르트너(Gartner)의 명의로 공개된 유럽 특허 공개공보 제 509,708 호에 기재되어 있으며, 이들 모두는본원에 참조로 인용된다. 또한, 1994년 3월 29일자로 골드만 등의 명의로 출원된 동시계류중인 미국 특허출원 제 219,574 호 및 특히 실시예 1 내지 4를 참조한다(이는 본원에 참조로 인용됨).
이들 하이드로겔-형성 흡수성 중합체는 바람직하게는 동일한 단량체로부터 형성되고 동일한 특성을 갖지만, 반드시 그럴 필요는 없다. 예컨대, 일부 흡수성 중합체는 전분-아크릴산 그래프트 공중합체를 포함할 수 있으나, 다른 흡수성 중합체는 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약하게 망상 가교결합된 중합체를 포함할 수 있다. 또한, 흡수성 중합체는 크기, 형태, 흡수 용량, 또는 임의의 다른 특성 또는 특징에서 다양할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시양태에서, 흡수성 중합체는 부분적으로 중화된 폴리아크릴산의 약하게 망상 가교결합된 중합체로 필수적으로 이루어지며, 각각의 흡수성 입자는 유사한 특성을 갖는다.
비교적 높은 농도의 상기 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 갖는 본 발명에 따른 하나의 바람직한 유체 저장 구성요소는 다공성 흡수성 거대구조물의 형태이다. 이들 거대구조물은 다수의 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자로부터 형성된다. 이들 거대구조물은 다량의 수성 체액(예: 뇨 또는 생리혈)을 흡수할 수 있고, 적당한 압력하에서 상기 액체를 보유할 수 있다. 거대구조물은 입자로부터 형성되므로 인접한 입자 사이에 기공을 갖는다. 이들 기공은 상호연결된 관에 의해 서로 연결되어 거대구조물은 유체 투과성이다(즉, 모세 수송관을 갖는다).
입자 사이에 형성된 결합으로 인해, 생성된 응집 거대구조물은 개선된 구조적 일체성, 증가된 유체 포획 및 분배 속도, 및 최소의 겔-블로킹 특징을 갖는다.거대구조물은 수성 유체로 습윤될 때에 적당한 제한 압력하에서도 일반적으로 등방성으로 팽윤하고 상기 유체를 입자 사이의 기공에 흡수시킨 다음 상기 유체를 입자내로 흡수시킨다. 거대구조물이 등방으로 팽윤하므로 입자와 기공은 팽윤시에도 상대적인 형태 및 공간 관계를 유지시킬 수 있다. 따라서, 입자가 서로로부터 해리되지 않아서, 겔 블로킹의 빈도를 최소화시키고 거대 구조물이 이어지는 액체, 심지어 과량의 액체 적재를 포획하여 수송할 수 있도록 팽윤시에 모세관을 유지시키거나 확장시킬 수 있으므로 거대 구조물은 비교적 "유체 안정성"이다. 본원에 참조로 인용된, 로(Roe) 등에게 1992년 4월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,102,597 호 및 레자이 등에게 1994년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호를 참조한다. 본원에서 사용되는 상호연결된 입자의 거대구조물이란 "유체 안정성 거대구조물" 또는 "유체 안정성 집합체"라고 불리운다.
이러한 거대구조물은 다수의 형태 및 크기를 가질 수 있지만, 전형적으로는 시이트, 필름, 실린더, 블록, 구형, 섬유, 필라멘트 또는 그밖의 형상화된 구성요소 형태이다. 이러한 거대구조물은 일반적으로 약 0.2mm 내지 약 10.0mm의 두께 또는 직경을 갖는다. 바람직하게는, 이러한 거대구조물은 시이트 또는 스트립(strip)의 형태이다. 본원에 사용된 "시이트" 또는 "스트립"이란 용어는 약 0.2mm 이상의 두께를 갖는 거대구조물을 말한다. 시이트 또는 스트립은 바람직하게는 두께가 약 0.5mm 내지 약 10mm, 전형적으로는 약 1mm 내지 약 3mm일 것이다.
이러한 거대구조물은 인접한 입자들을 결합 또는 접착시켜 형성한다. 접착제는 본질적으로 이들 입자의 표면에 존재하는 중합체 물질이다. 이들 입자가 가교결합제로 처리되어 물리적으로 회합되면, 이들 입자의 표면에 존재하는 중합체 물질은, 전형적으로는 입자들 사이의 개별 연결부로서, 인접한 입자들이 서로 접착되기에 충분히 가소성이고 점착성이다(예를 들면, 끈끈함). 입자들 사이의 가교결합 반응은 이러한 접착 구조를 고정시킨다.
이러한 거대구조물을 제조할 때, 가교결합제를 사용하여 흡수성 전구체 입자의 표면에서 가교결합을 제공한다. 이것은 전형적으로 가교결합제가 이들 입자의 중합체 물질과 반응한 결과로서 일어난다. 전형적으로, 흡수성 전구체 입자의 중합체 물질은 가교결합제와 공유 에스테르형 결합을 형성하는 음이온성, 바람직하게는 카복시 작용기를 갖는다. 효과적으로 가교결합된 흡수성 입자의 이러한 부분은 입자의 다른 비가교결합된 부분에 비해 수성 유체(체액)의 존재하에 덜 팽윤될 것이다.
이러한 목적에 적합한 가교결합제는 비이온성이며, 카복시 기와 반응할 수 있는 작용기를 분자 1개당 2개 이상 갖는다. 예를 들면, 각종 비이온성 가교결합제를 개시하고 있는, 로 등에게 1992년 4월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,102,597 호(이는 본원에 참조로 인용됨)를 참조한다. 특히 바람직한 비이온성 가교결합제는 글리콜이다. 이러한 거대구조물에 사용하기에 바람직한 가교결합제는 특정 유형의 단량체성 또는 중합체성 아민과 에피클로로하이드린의 부가물이다. 예를 들면, 적합한 양이온성 아미노-에피클로로하이드린 부가물 가교결합제를 개시하고 있는, 레자이 등에게 1994년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호(이는 본원에 참조로 인용됨)를 참조한다. 이들 아미노-에피클로로하이드린 부가물 및 특히 이들 부가물의 중합체 수지 변종이 바람직한 가교결합제인데, 그 이유는 이들은 전구체 입자 표면에서 중합체 물질과만 반응하기 때문이다. 게다가, 이들 부가물, 특히 중합체 수지 변종의 양이온 작용기(예를 들어, 아제테디늄 기)는 실온(예를 들어, 약 18℃ 내지 약 25℃)에서도 흡수성 입자의 중합체 물질의 음이온성, 전형적으로는 카복시 작용기와 매우 빨리 반응하는 것으로 생각된다. 가장 바람직한 것은 특히 헤르큘레스 인코포레이티드(Hercules Inc.)가 키멘이라는 상표명으로 시판중인 특정 폴리아미드-폴리아민-에피클로로하이드린 수지이다. 특히 유용한 것은 디에틸렌트리아민과 아디프산의 반응 생성물인 폴리아미드-폴리아민의 에피클로로하이드린 부가물인 키멘 557H, 키멘 557LX 및 키멘 557 플러스이다. 이들은 전형적으로 활성 수지를 약 10중량% 내지 약 33중량%로 함유하는 양이온성 수지 물질의 수용액 형태로 판매된다.
이러한 다공성의 흡수성 거대구조물을 제조할 때, 흡수성 입자를 임의의 다른 성분 또는 시약과 함께 가교결합제로 처리한다. 예를 들어, 전형적으로 물이 가교결합제와 함께 사용되어 수성 처리 용액을 형성한다. 물은 흡수성 입자 표면에 가교결합제의 균일한 분산을 촉진하여, 가교결합제가 이들 입자의 표면 영역으로 침투하도록 한다. 물은 또한, 처리된 전구체 입자들 사이에 더 강한 물리적 회합을 촉진하여, 생성된 입자간 결합된 가교결합 집합체가 더 큰 보전성을 갖게 된다. 예를 들어, 본원에 참조로 인용된, 로 등에게 1992년 4월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,102,597 호(글리세롤과 같은 비이온성 가교결합제) 및 레자이 등에게 1994년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호(양이온성 아미노-에피클로로하이드린 부가물 가교결합제)를 참조한다.
처리 용액은, 특히 가교결합제로서 양이온성 아미노-에피클로로하이드린 부가물이 사용되는 경우, 가소제를 포함하는 것이 특히 바람직하다. 바람직한 가소제는, 특히 양이온성 아미노-에피클로로하이드린 부가물의 수성 처리 용액의 일부로서 포함될 때, 글리세롤과 물의 중량비 약 0.5:1 내지 약 2:1, 바람직하게는 약 0.8:1 내지 약 1.7:1의 혼합물이다. 레자이 등에게 1994년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호(이는 본원에 참조로 인용됨)를 참조한다. 가교결합제 및 임의의 가소제를 처리하기 전후 또는 그 동안, 입자들은 물리적으로 회합되어 집합체 거대구조물을 형성한다. 이러한 집합체 거대구조물을 연속적으로 시이트로 성형하기에 바람직한 방법 및 장치는 본원에 참조로 인용된, 레자이 등에게 1994년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호(양이온성 아미노-에피클로로하이드린 부가물 가교결합제)에 기술되어 있다. 특히, 이 특허의 도 9 및 그의 관련 설명을 참조한다.
입자들이 물리적으로 회합되어 집합체 거대구조물을 형성하면, 가교결합제는 전구체 입자들의 물리적 회합은 유지시키면서 전구체 입자의 중합체 물질과 반응하여 집합체 거대구조물중의 입자의 효과적인 표면 가교결합을 제공한다. 본원에 참조로 인용된, 로 등에게 1992년 4월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,102,597 호(글리세롤과 같은 비이온성 가교결합제) 및 레자이 등에게 1994년 6월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,324,561 호(양이온성 아미노-에피클로로하이드린 부가물 가교결합제)를 참조한다. 아미노-에피클로로하이드린 부가물이 가교결합제로서 사용되는경우, 이 가교결합 반응은 주위 실온을 비롯한 비교적 낮은 온도에서 일어날 수 있다. 이러한 주위 온도 경화는 흡수성 입자가 가소제(예: 물과 글리세롤의 혼합물)로 처리되는 경우 특히 바람직하다. 주위 온도보다 상당히 높은 온도에서의 경화는 가소제의 휘발성으로 인해 가소제가 없어지므로, 생성된 집합체 거대구조물을 가소화시키는 추가의 단계가 필요하다.
필요하다면, 이러한 거대구조물은 보강 부재로서 작용하는 각종 유형의 섬유를 포함할 수 있다. 이들의 예로는 셀룰로즈 섬유, 변성 셀룰로즈 섬유, 레이온, 폴리프로필렌 및 폴리에스테르 섬유(예: 폴리에틸렌 테레프탈레이트(다크론), 친수성 나일론(하이드로필 등))가 있다. 그밖의 섬유 물질의 예는, 예를 들어 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 폴리아크릴, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등으로부터 유도된 계면활성제 처리되거나 실리카 처리된 열가소성 섬유와 같은 친수화된 소수성 섬유이다. 사실, 친수화된 소수성 섬유 자체는 매우 흡수성이지 못하므로, 통상의 흡수성 구조물에 사용하기에 충분한 흡수 용량을 갖는 웹을 제공하지 못하지만, 우수한 흡상 특성 때문에 거대구조물에 사용하기에 적합하다. 합성 섬유는 일반적으로 거대구조물의 섬유 성분으로서 사용하기에 바람직하다. 가장 바람직한 것은 폴리올레핀 섬유, 바람직하게는 폴리에틸렌 섬유이다.
본 발명에 따른 그밖의 적합한 유체 저장 구성요소는 다른 2개의 섬유상 층 사이에 함유된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자 층 형태, 예를 들어 적층된 유체 저장 구성요소일 수 있다. 본 발명에 따른 적합한 적층된 유체 저장 구성요소는 린드세이(Lindsay) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,260,443 호; 페더슨(Pedersen) 등에게 1984년 8월 21일자로 허여된 미국 특허 제 4,467,012 호; 랭(Lang)에게 1987년 12월 29일자로 허여된 미국 특허 제 4,715,918 호; 팩카드(Packard) 등에게 1989년 7월 25일자로 허여된 미국 특허 제 4,851,069 호; 오스본(Osborn)에게 1990년 8월 21일자로 허여된 미국 특허 제 4,950,264 호; 버나딘에게 1991년 2월 19일자로 허여된 미국 특허 제 4,994,037 호; 버나딘에게 1991년 4월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,009,650 호; 오스본에게 1991년 4월 23일자로 허여된 미국 특허 제 5,009,653 호; 마쿠이(Makoui)에게 1992년 7월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,128,082 호; 켈렌버거(Kellenberger) 등에게 1992년 9월 22일자로 허여된 미국 특허 제 5,149,335 호; 및 버나딘에게 1993년 1월 5일자로 허여된 미국 특허 제 5,176,668 호(이들 모두 참조로 인용됨)에 기술된 것과 유사한 과정을 사용하여 제조할 수 있다. 이들 적층된 유체 저장 구성요소는 열접착된 섬유상 층, 접착제에 의해 접착된 섬유상 층(예를 들어, 섬유상 층들 사이 또는 섬유상 층과 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자 사이의 아교 접착) 또는 수소 결합에 의해(예를 들어, 섬유상 층에 물을 분사한 후 압착함에 의해) 서로 고정된 섬유상 층들의 형태일 수 있다.
필요하다면, 상기 거대구조물 또는 흡수성 입자를 기재에 부착하여 유체 저장 구성요소를 형성할 수 있다. 기재는 (1) 거대구조물/입자에 의해 흡수될 유체의 분배를 개선시키는 것; 및 (2) 특히 흡수 입자가 유체를 흡수한 후 팽윤하기 시작하는 경우에 추가의 보전성을 제공함으로써 거대구조물/입자를 지지하는 것을 비롯한 여러 기능을 제공할 수 있다. 기재는 셀룰로즈 섬유, 부직 웹, 티슈 웹, 발포체, 폴리아크릴레이트 섬유, 천공된 중합체 웹, 합성 섬유, 금속 호일, 엘라스토머 등과 같은 당분야에 공지된 각종 물질로 이루어질 수 있다. 대부분의 이러한 기재 물질은 유체를 분배하여 거대구조물/입자를 지지할 수 있다. 바람직하게는, 기재는 셀룰로즈계 물질 또는 셀룰로즈 작용성을 갖는 물질로 이루어진다. 유체를 분배하기에 바람직한 기재는 셀룰로즈계 물질, 섬유상 웹, 셀룰로즈계 섬유상 웹, 티슈, 고상 발포체, 셀룰로즈계 발포체 및 폴리비닐 알콜 발포체이다. 거대구조물/입자를 지지하기에 바람직한 기재는 티슈, 셀룰로즈계 물질, 섬유상 웹, 부직 웹, 패브릭, 셀룰로즈계 섬유상 웹, 고상 발포체, 셀룰로즈계 발포체 및 폴리비닐 알콜 발포체이다.
기재는 바람직하게는 가요성이고 유연하여 거대구조물/입자를 갖는 생성된 흡수성 복합체의 상기 특성을 원조한다. 기재는 실질적으로 탄성이고, 비연신성이거나, 기재 표면의 면에 수직으로 또한 그 면에 작용하는 힘에 반응하여 여러 정도로 연신가능하거나 변형가능할 수 있다. 기재 물질의 두께 및 기본중량(기재 단위면적당 중량)은 기재의 종류 및 원하는 특성에 따라 달라질 수 있다. 기재는 적층물내에 특정 기재 물질의 다수의 개별 시이트 또는 플라이(ply), 또는 하나 이상의 기재 층의 조합을 포함할 수 있다. 이러한 한 적합한 기재는 두께가 약 0.02mm 내지 약 1.2mm, 더 바람직하게는 약 0.3mm 내지 약 0.8mm이고, 기본중량이 약 5g/m2내지 약 100g/m2, 더 바람직하게는 약 10g/m2내지 약 60g/m2, 가장 바람직하게는 약15g/m2내지 약 40g/m2인 바운티(Bounty, 등록상표) 시이트이다. 다른 적합한 기재는 건조 압축 두께가 약 0.5mm 내지 약 3.0mm, 더 바람직하게는 약 0.8mm 내지 약 2.0mm이고, 습윤 팽창된 두께가 약 0.8mm 내지 약 6.0mm, 더 바람직하게는 약 1.0mm 내지 약 5.0mm이고, 기본중량이 약 50g/m2내지 약 2,000g/m2, 더 바람직하게는 약 100g/m2내지 약 1,000g/m2인 셀룰로즈 발포체이다.
거대구조물/입자를 지지하기에 적합한 기재는 전형적으로 건조 인장 강도가 약 500g/인치 내지 약 8,000g/인치, 더 바람직하게는 약 1,000g/인치 내지 약 3,000g/인치이고, 습윤 인장 강도가 약 200g/인치 내지 약 5,000g/인치, 더 바람직하게는 약 400g/인치 내지 약 1,000g/인치이고, 습윤 파열 강도가 약 100g 내지 약 2,000g, 더 바람직하게는 약 200g 내지 약 1,000g이다. 이러한 유형의 바람직한 기재로는 1976년 4월 27일자로 허여된 미국 특허 제 3,953,638 호, 1984년 9월 4일자로 허여된 미국 특허 제 4,469,735 호, 1984년 8월 28일자로 허여된 미국 특허 제 4,468,428 호 및 1991년 1월 22일자로 허여된 미국 특허 제 4,986,882 호(모두 본원에 참조로 인용됨)에 개시된 것과 같은 종이 타월 및 티슈와 같은 셀룰로즈계 섬유상 웹이 있다.
다공성의 흡수성 거대구조물/입자는 각종 화학적, 물리적 및 접착성 시약에 의해 기재에 부착될 수 있다. 거대구조물/입자를 기재에 부착시키기 위한 접착제로는 아교 및 열용융형 접착제가 있다. 바람직하게는, 기재와 거대구조물/입자 사이의 접합은 기재에 전구체 흡수성 입자를 침적시키고, 침적된 입자를 가교결합제를 포함하는 용액으로 처리한 다음, 처리된 입자/기재를 전술한 바와 같이 경화함으로써 달성한다. 이 방법의 바람직한 실시양태에서는 셀룰로즈계 기재(예를 들어, 종이 타월)가 사용된다. 그 다음, 전구체 흡수성 입자를 이 셀룰로즈계 기재에 침적시킨다. 그 다음, 아미노-에피클로로하이드린 부가물, 바람직하게는 중합체성 에피클로로하이드린-폴리아미드/폴리아민 습윤 강도 수지(예: 키멘)를 포함하는 처리 용액을 셀룰로즈계 기재 및 흡수성 입자에 가한다(예를 들어, 분무함). 그 다음, 처리된 기재/입자를 주위 온도에서 경화시켜 입자들이 셀룰로즈계 기재에 결합되도록 한다.
본 발명의 코어의 전체적인 가요성을 증진시키기 위하여, 유체 안정한 거대구조물을 불연속성이도록 슬릿(slit)화할 수도 있다. 즉, 거대구조물 스트립을 각각 여러 위치에서 절단하여 구조물의 전 두께에 걸쳐(즉, z-방향) 슬릿을 형성한다. 이러한 거대구조물은 1993년 10월 22일자로 슈에(Hsueh) 등의 명의로 출원된 동시계류중인 미국 특허출원 제 08/142,258 호, 1995년 10월 30일자로 레자이 등의명의로 출원된 미국 특허출원 제 08/550,181 호 및 1995년 10월 30일자로 디어크스(Dierckes) 등의 명의로 출원된 미국 특허출원 제 08/550,185 호(이들은 모두 본원에 참조로 인용됨)에 기술되어 있다. 슬릿화된 거대구조물을 y-방향으로 연신시키면, "그물모양"의 물질이 얻어진다. 하이드로겔을 함유하는 연속 부분들 사이의 개방 공간은 하이드로겔 구조물의 더 자유로운 팽윤을 허용하고, 이 구성요소를 통한 침투성을 증가시킨다.
본 발명에 따른 유체 저장 구성요소로서 유용한 다공성의 흡수성 거대구조물은 티슈내에 둘러싸여지거나 엔벨로프(envelope)화될 수도 있다. 이러한 티슈 엔벨로프는 유리 흡수성 입자가 흡수 코어내에서 이동하지 않도록 하고, 추가의 구조적 보전성을 거대구조물에 제공할 수 있다.
사용되는 흡수성 물질의 성질과는 관계없이, 저장 물질이 유체 포획 대역으로(즉, x-방향 및/또는 y-방향으로, 특히 흡수 코어의 내부로) 거의 팽윤되지 않고, z-방향으로는 자유롭게 팽윤되는 것이 중요하다. 이로 인해 더 많은 포획 대역이 유체 분출물을 수용하게 된다. 도 3 및 도 4에 관하여 논의한 바와 같이, 유체 포획 대역으로의 팽윤은, 예를 들어 접착제 스폿(spot) 접착의 사용에 의해 방지될 수 있다. 이는 흡수성 중합체의 개별 입자가 상부 유체 저장 물질로서 사용될 때 특히 유리할 수 있다. 일부 경우에, 여러 코어 물질의 배열은 원하는 제한된 팽윤을 제공할 것이다.
b.발포체 물질
상기에서 지적한 바와 같이, 본 발명의 흡수성 저장 구성요소로서 유용한 발포체 물질은, 적절한 유체 저장능을 제공하는 것 외에, 체액과 접촉될 때까지 압궤(collapsing)된 상태나 얇은 상태로 존재할 수 있어야 한다. 그러한 상태로 유지하는 능력은 소비자의 마음을 끄는 박형 기저귀를 제공하는데 있어서 중요하다. 이러한 발포체 물질의 사용은 z-방향으로 거의 전부 팽윤하는 추가의 이점을 제공한다. 즉, 발포체는 유체를 흡수하면 z-방향으로 상당히 팽윤되지만, 길이 및 폭 치수는 본질적으로 유지된다. 이것은 유체 포획 대역의 효율적인 형성을 가능하게 한다는 점에서 중요하다.
본 발명에 유용한 대표적인 발포체 물질은 본원에 참조로 인용된, 다이어(Dyer) 등에게 1995년 2월 7일자로 허여된 미국 특허 제 5,387,207 호(이후, "특허 '207 호"라 함)에 기술된 것이다. 간단하게 말하자면, 이 특허는 상대적으로 적은 양의 오일상(중합가능한 단량체를 포함함) 및 상대적으로 많은 양의 수성상을 갖는 유화액으로부터 유도된 중합체성 발포체를 기술하고 있다. (이러한 유화액을 일반적으로 고 불연속상 유화액 또는 HIPE라 한다.) 이러한 HIPE-유도된 발포체는 중합 후 잔류하는 시약에 의해 또는 계면활성제에 의한 중합후 처리에 의해 친수성으로 된다. 특허 '207 호에 기술된 발포체는 연속기포형이다. 즉, 유화액중의 개개의 수적이 차지하는 공간을 나타내는 개별 기포(기공이라고도 함)는 다수의 작은 구멍에 의해 내부연결되어 있다. 기포 벽의 이러한 작은 구멍에 의해 유체는 전 발포체 구조물에 걸쳐 한 기포에서 다른 기포로 전달될 수 있다.
"습윤될 때까지는 얇은 상태"를 유지하는 발포체의 능력은 발포체내의 모세관력, 특히 발포체의 모세관압으로 인한 것으로 생각된다. 습윤될 때까지는 압궤된 상태를 유지하기 위하여, 발포체내의 모세관압은 발포체 중합체의 탄성회복율 또는 탄성률에 의해 가해지는 힘과 같거나 더 커야 하며, 이 힘은 발포체를 압축되지 않은 두께로 되돌아가도록 작용한다. 모세관압에 영향을 주는 변수로는 모세관 흡입 비표면적, 발포체 밀도, 유체 표면장력 및 평균 기포 크기가 있다. 발포체의 탄성률에 영향을 주는 변수로는 중합체를 포함한 단량체 함량 및 중합체를 가소화시켜 중합체 탄성률을 감소시키는 경향이 있는 잔여 지용성 유화제가 있다. 이들 변수의 바람직한 범위의 완전한 기재 및 발포체의 그밖의 특성에 대한 논의는 상기특허에 기술되어 있다.
1995년 11월 29일자로 데스마라이스 등의 명의로 출원된 동시계류중인 미국 특허출원 제 08/563,866 호(본원에 참조로 인용됨)에는 본 발명에 유용한 팽창가능한 발포체가 기술되어 있다. 이들 발포체도 HIPE로부터 제조되지만, 물-오일 비가 더 큰 유화액의 제조는 훨씬 더 큰 다공성과 더 작은 밀도의 구조물을 제공한다. 발포체는 수상 대 오일상의 비가 약 55:1 내지 약 100:1인 유화액으로부터 제조된다. 이들 발포체의 발포체 체적당 비표면적은 약 0.025m2/cc 이상, 바람직하게는 약 0.05m2/cc 이상, 더 바람직하게는 약 0.07m2/cc 이상이다(밀도는 팽창된 상태로 측정함). 발포체의 모세관 흡입 비표면적은 약 3m2/g 이상, 바람직하게는 약 3 내지 약 15m2/g, 더 바람직하게는 약 4 내지 약 13m2/g, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 11m2/g이다. 발포체는 압궤된 상태로 측정하였을 때 발포체 밀도가 약 0.1 내지 약 0.2g/cc, 바람직하게는 0.11 내지 약 0.15g/cc, 더 바람직하게는 약 0.12 내지 약 0.14g/cc이다. 발포체는 또한 유체 표면장력이 약 15 내지 약 65다인/cm, 바람직하게는 약 20 내지 약 65다인/cm, 더 바람직하게는 약 20 내지 약 65다인/cm이다. 이들 발포체의 평균 기포 크기는 바람직하게는 약 50㎛ 미만, 더 바람직하게는 약 5 내지 약 35㎛이다. 이들 발포체는 발포체의 사용이 필요한 경우 유체 저장 물질로서 특히 바람직하다. 발포체는 바람직하게는 팽창(습윤)된 두께 대 압궤된(건조) 두께의 비가 적어도 약 6:1, 더 바람직하게는 약 6:1 내지 약 10:1이고,자유 흡수 용량이 건조 발포체 1g당 합성뇨 약 55 내지 약 100㎖, 더 바람직하게는 약 55 내지 75㎖이다.
3.선택적인 하부 유체 저장 구성요소
본 발명에 따른 바람직한 흡수 코어 디자인은 추가로 선택적인 하부 유체 저장 구성요소를 포함할 수 있다. 이러한 하부 유체 저장 구성요소는 유체 포획/분배 구성요소의 아래에 위치한다. 이 하부 유체 저장 구성요소의 일부는 유체 포획 대역의 아래에 위치한다. 이 하부 유체 저장 구성요소는 포획된 체액을 수용할 수 있도록 유체 포획/분배 구성요소와 유체 연통된다. 상부 유체 저장 구성요소로서 유용한 물질은 선택적인 하부 유체 저장 구성요소로서도 유용할 것이다. 그러나, 이러한 구성요소가 유체를 흡수할 때 z-방향으로 팽윤될 필요는 없다. 따라서, 당업자라면 다량의 유체를 흡수할 수 있는 물질이면 어느 것이든 이러한 구성요소로 사용할 수 있음을 알 것이다.
하부 유체 저장 구성요소는 섬유/하이드로겔 복합체 또는 하이드로겔 물질만을 포함할 수 있다. 이 경우, 하부 유체 저장 구성요소는 바람직하게는 하부 유체 저장 구성요소의 총중량을 기준으로 약 30% 내지 100%, 바람직하게는 약 70% 내지 100%의 하이드로겔 농도를 가질 것이다. 하부 유체 저장 구성요소는 또한 전술된 것을 포함한 친수성 중합성 발포체를 포함할 수 있다. 습윤될때까지도 얇게 유지되는 발포체이 바람직한데, 왜냐하면 이들은 매우 얇은 흡수 제품의 제조, 운송 및 저장을 가능하게 하기 때문이다.
C. 유체 포획 대역
부분적으로는 팽윤된 저장 구성요소(들)에 의해 형성된 유체 포획 대역은 그 위에 놓인 상면시이트 아래에 공극을 형성한다. 포획 대역에 의해 형성된 공극 때문에, 본 발명에 따른 흡수 코어는 배출된 다량의 체액을 보다 쉽게 취급할 수 있게 된다. 이는 이전의 여러 번의 유체 배출물로 포화된 흡수 코어의 일부로서 특히 중요하다.
도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 유체 포획 대역은 3차원적이다. 포획 대역의 폭(y-방향) 및 길이(x-방향)는 일반적으로 유체 저장 구성요소에 의해 형성된 공극으로서 한정된다(포획 대역의 "위"는 상부 포획/분배 구성요소의 하면이고, 포획 대역의 "밑"은 하부 포획/분배 물질의 상면이다). (당업자라면 코어 구성요소가 "아래", "위" 등으로 기술될 때, 이러한 용어들이 그 구성요소들 사이에 비교적 얇은 물질(예를 들어, 티슈지)이 위치되는 실시양태를 배제하지 않음을 알 것이다.) 2개의 저장 구성요소가 측방향으로 이격될 경우, 포획 대역의 폭은 이들 구성요소들 사이의 간격이다. 이 경우 길이는 저장 구성요소의 길이에 의해 결정될 것이다. 포획 대역의 깊이는 팽윤된 저장 구성요소의 높이(z-방향)가 될 것이다.
유체 포획 대역은 x-y 방향으로 불규칙적인 형태를 가질 수 있으나 일반적으로는 직사각형이 바람직하다. 더욱이 포획속도의 유지라는 잇점을 얻기 위해 요구되는 포획 대역의 체적은 다양한 요인(예를 들면 저장 물질의 흡수속도; 포획 물질의 흡수속도 및 흡수용량 등)에 따라 달라질 것이지만, 저장 물질이 습윤되고 흡수 제품이 외부 압력에 적용되지 않을 때 포획 대역은 약 30cc 이상, 바람직하게는 약50cc 이상, 더욱 바람직하게는 약 75cc 이상의 체적을 갖는 것이 바람직하다. 물론 제품이 건조한 상태에 있을때, 포획 대역의 체적은 현저하게 작아질 것이다. 당업자라면 저장 및 포획/분배 구성요소로서 사용되는 물질의 성질로 인해 포획 대역의 체적 측정이 부정확하리라는 것을 알 것이다. 따라서 상기 나열된 바람직한 체적 범위는 단지 예일 뿐이며 본 발명의 범위를 여기에만 국한시키는 것이 아니다.
D. 상면시이트
본 발명의 흡수 제품에서 유용한 상면시이트는 유연하고, 감촉이 부드럽고 착용자의 피부에 무자극성이다. 이러한 상면시이트는 유체 투과성이어서 체액이 그의 두께를 통해 쉽게 침투할 수 있다. 적합한 상면시이트는 직물 및 부직물; 천공 성형된 열가소성 필름, 천공된 플라스틱 필름 및 하이드로포밍(hydroforming)된 열가소성 필름과 같은 중합체성 물질; 다공성 발포체; 망상 발포체; 망상 열가소성 필름; 및 열가소성 스크림(scrim)과 같은 다양한 물질로부터 제조될 수 있다. 적합한 직물 및 부직물은 천연 섬유(예를 들면 목질 섬유 또는 면 섬유), 합성 섬유(예를 들면 폴리에스테르, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌 섬유와 같은 중합체성 섬유) 또는 천연 섬유와 합성 섬유의 조합으로부터 구성될 수 있다.
본 발명에서 사용하기에 바람직한 상면시이트는 고 로프트(loft) 부직 상면시이트 및 천공 성형된 필름 상면시이트 중에서 선택된다. 천공 성형된 필름은 특히 상면시이트로서 바람직한데, 왜냐하면 이들은 체액에 대해서는 투과성이지만 비흡수성이어서 유체가 역류하여 착용자의 피부를 재습윤시키는 경향을 감소시키기때문이다. 따라서, 신체와 접촉하는 성형된 필름의 표면은 건조하게 유지되고, 따라서 체액이 착용자의 신체를 더럽히는 경향을 감소시키고 착용자에게 보다 안락한 느낌을 부여한다. 적합한 성형된 필름은 톰슨에게 1975년 12월 30일자로 허여된 미국 특허 제 3,929,135 호; 뮬란(Mullane) 등에게 1982년 4월 13일자로 허여된 미국 특허 제 4,324,246 호; 라델(Radel) 등에게 1982년 8월 3일자로 허여된 미국 특허 제 4,342,314 호; 아르(Ahr) 등에게 1984년 7월 31일자로 허여된 미국 특허 제 4,463,045 호; 베어드(Baird) 등에게 1991년 4월 9일자로 허여된 미국 특허 제 5,006,394 호에 기술되어 있다. 이들 특허들은 각각 본원에서 참고로 인용되어 있다. 특히 바람직한 미세천공된 성형 필름 상면시이트는 본원에 참고로 인용된, 쿠로(Curo) 등에게 1986년 9월 2일자로 허여된 미국 특허 제 4,609,518 호 및 쿠로 등에게 1986년 12월 16일자로 허여된 미국 특허 제 4,629,643 호에 기술되어 있다. 본 발명의 생리용품으로서 사용하기에 바람직한 상면시이트는 상기 하나 이상의 특허에 기술된 성형된 필름 및 미국 오하이오주 신시네티 소재의 더 프록터 앤드 갬블 캄파니(The Procter & Gamble Company)에 의해 "드라이-위브(DRI-WEAVE, 등록상표)"로서 판매되는 생리대에 사용되는 것이다.
성형된 필름 상면시이트의 신체면은 친수성이어서 친수성이 아닐 경우보다 유체로 하여금 상면시이트를 보다 빨리 통과하게 함으로써 유체가 흡수 구조물로 흘러들어가서 흡수되기보다는 상면시이트로부터 흘러넘치는 경향을 감소시킨다. 바람직한 실시양태에서는, 본원에서 참고로 인용된, 1991년 11월 19일자로 아지즈(Aziz) 등의 명의로 출원된, 발명의 명칭이 "부직 천공 커버시이트를 갖는흡수 제품"(Absorbent Article Having A Nonwoven and Apertured Film Coversheet)인 미국 특허출원 제 07/794,745 호에 기술된 것과 같은 계면활성제를 성형된 필름 상면시이트의 중합체성 물질내로 혼입시킨다. 또 다르게는, 상면시이트의 신체면을 본원에서 참고로 인용된 전술된 미국 특허 제 4,950,254 호에 기술된 바와 같은 계면활성제로 처리함으로써 친수성으로 만들 수 있다.
E. 배면시이트
본 발명의 흡수 제품에서 사용하기에 유용한 배면시이트는 전형적으로 체액에 대해서는 불투과성이고 바람직하게는 얇은 플라스틱 필름으로 제조되지만, 다른 가요성 액체 불투과성 물질이 사용될 수도 있다. 본원에서 사용된 "가요성"(flexible)이란 용어는 유연하고 인체의 일반적인 형태 및 굴곡에 쉽게 순응하는 물질을 지칭한다. 배면시이트는 흡수 코어내에 흡수되어 보유된 체액이 바지, 파자마, 속옷 등과 같은, 흡수 제품과 접촉하는 물품들을 적시는 것을 방지해 준다. 배면시이트는 직물 또는 부직물, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌의 열가소성 필름과 같은 중합체 필름, 또는 필름-코팅된 부직물과 같은 복합체 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 배면시이트는 약 0.012mm(0.5 mil) 내지 약 0.051mm(2.0 mil)의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름이다. 폴리에틸렌 필름의 예는 미국 오하이오주 신시네티 소재의 클로페이 코포레이션(Clopay Corporation)에 의해 상표명 P18-0401로서 제조되며, 미국 인디애나주 테레호테 소재의 에틸 코포레이션, 비스퀸 디비젼(Ethyl Corporation, Visqueen Division)에 의해 상표명 XP-39385로서 제조된다. 배면시이트는 엠보싱(embossing) 처리하고/하거나 매트(matte) 표면처리하여보다 더 의복과 같은 외관을 제공하는 것이 바람직하다. 또한, 배면시이트는 증기를 흡수 코어를 통해 통과시키면서도(즉 통기성) 체액이 배면시이트를 통과하지는 못하게 한다.
특히 바람직한 배면시이트를 구조적 탄성체-유사 필름(SELF) 웹으로부터 제조할 수 있다. SELF 웹은 탄성 물질 없이도 신장 방향으로 탄성체-유사 행태를 나타내는 신장성 물질이다. SELF 웹은 둘 이상의 인접하고 개별적이고 상이한 영역을 갖는 변형성 망상조직(strainable network)을 포함한다. 이러한 영역중 하나는 다른 영역의 상당 부분이 예정된 축에 대해 평행한 방향으로 가해진 축방향 신장에 대해 상당한 저항력을 나타내기 전에 그 신장에 대해 저항력을 나타내는 형상을 갖는다. 하나 이상의 영역은, 물질이 비인장된 조건에 있을 때 예정된 축에 실질적으로 평행하게 측정하였을 때, 다른 영역의 표면-경로길이(surface-pathlength)보다 긴 표면-경로길이를 갖는다. 더 긴 표면-경로길이를 나타내는 영역은 다른 영역의 평면 너머로 연장되는 하나 이상의 변형부를 포함한다. SELF 웹은 예정된 축에 평행하게 신장될 때 하나 이상의 예정된 축 방향을 따라 가해진 신장에 대해 조절된 저항력의 둘 이상의 상당히 다른 단계를 나타낸다. SELF 웹은, 보다 긴 표면-경로길이를 갖는 영역의 상당 부분이 가해진 신장의 평면에 들어갈 정도로 충분히 웹이 신장될 때까지, 가해진 신장에 대한 제 1 저항력을 나타내고, 이때 SELF 웹은 추가의 신장에 대해 제 2 저항력을 나타낸다. 신장에 대한 총 저항력은 제 1 영역에 의해 제공된, 신장에 대한 제 1 저항력보다 크다. 본 발명에 적합한 SELF 웹은 본원에서 참고로 인용된, 1994년 2월 24일자로 도날드 씨 로(Donald C. Roe)등의 명의로 출원된, 발명의 명칭이 "다대역 구조적 탄성체-유사 필름 웹 신장성 허리 특징부를 갖는 흡수 제품"(Absorbent Article with Multiple Zone Structural Elastic-Like Film Web Extensible Waist Feature)인, 동시계류중이고 통상적으로 양도된 미국 특허출원 제 08/203,456 호에 보다 잘 기술되어 있다.
F. 흡수 제품
본 발명의 흡수 제품은 일반적으로 (1) 상면시이트; (2) 배면시이트; 및 (3) 이들 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치된 흡수 코어를 포함한다. 본원에서 사용된, "흡수 제품"이란 체액을 흡수하고 보유하는 제품을 말하며, 더욱 구체적으로는 착용자 신체에 대향하여 또는 그에 근접하게 착용되어 신체로부터 배출되는 다양한 유체를 흡수하고 보유하는 제품을 말한다. 또한, "일회용" 흡수 제품이란 일회 사용후 버려지는 것이다(즉, 흡수 제품의 특정 물질 또는 전부가 재활용되거나 재사용되거나 처분되기는 하지만 원래의 흡수 제품이 전체적으로 세탁되거나 달리 복구되거나 흡수 제품으로서 재사용되지 않는 것을 말한다). 본 발명에 따른 일회용 흡수 제품의 바람직한 실시양태는 기저귀이다. 본원에서 사용된 "기저귀"란 일반적으로 유아 및 요실금자들의 허리 아래에 착용되는 흡수 제품을 지칭한다. 그러나, 본 발명은 또한 요실금자용 브리프, 요실금자용 패드, 배변연습용 팬티, 기저귀 삽입물, 위생 패드, 생리대, 화장용 티슈, 종이 타월 등과 같은 다른 흡수 제품에 적용될 수도 있다는 사실을 알아야 한다.
본 발명의 흡수 제품에서 사용된 흡수 코어는 전술된 바와 같이 착용자로부터 비교적 멀리 떨어져 있는 1개 이상의 유체 저장 구성요소를 포함한다. 이렇게하여 유체는 착용자로부터 멀리 떨어져 있는 유체 포획 대역에 일시적으로 위치하여 재습윤을 피하고 포획속도가 향상된다.
바람직한 실시태양에서, 흡수 코어는 측방향으로 이격된 2개의 상부 유체 저장 구성요소를 포함한다. "측방향으로 이격된"이라는 용어는 유체 저장 구성요소들 사이에 간격이 있음을 말한다. 이 측방향으로 이격된 저장 구성요소는 체액을 흡수하면 z-방향으로 팽윤하며, 유체 저장 구성요소들 사이의 간격은 그 아래에 위치한 포획/분배 층과 함께 배출된 체액을 수용하기 위한 유체 포획 대역을 구성한다. 이러한 유체 포획 대역의 적어도 일부는 전형적으로 그 위에 놓인 상면시이트 아래에 공극을 형성한다. 포획 대역에 있는 이러한 공극 때문에, 본 발명에 따른 흡수 코어는 배출된 체액 "분출물"을 보다 쉽게 취급할 수 있다. 이는 특히 흡수 코어가 이전의 여러 번의 배출된 유체로 포화되므로 중요하다.
본 발명에 따른 흡수 코어는 추가로 배출된 체액을 흡수 코어내의 다른 구성요소로 전달할 수 있는 유체 포획/분배 구성요소를 포함한다. 이 유체 포획/분배 구성요소는 배출된 체액을 수용할 수 있도록 적어도 부분적으로는 포획 대역 아래 및 전형적으로는 포획 대역 근처에 위치한다. 이 유체 포획/분배 구성요소의 적어도 일부는 또한 각 상부 저장 구성요소(들) 아래에 위치되어 있다. 유체 포획/분배 구성요소의 이러한 부분은 상부 저장 구성요소(들)와 유체 연통되어 유체를 유체 분배 구성요소로부터 각 상부 저장 구성요소들로 전달함으로써 유체 포획/분배 구성요소가 추가로 배출되는 체액을 수용할 수 있게 한다.
상부 포획/분배 물질이 화학적으로 강화된 섬유를 포함하고, 특히 섬유가 열접착된 경우가 바람직하다. 또한, 기본중량이 약 0.08g/in2내지 약 0.30g/in2, 더욱 바람직하게는 약 0.08g/in2내지 약 0.15g/in2이고, 밀도가 약 0.05g/cc내지 약 0.30g/cc, 더욱 바람직하게는 약 0.05g/cc내지 약 0.15g/cc일 때 바람직하다.
본 발명에 따른 흡수 코어는 배출된 체액을 흡수 코어의 다른 구성요소로 수송할 수 있는 하부 유체 포획/저장 구성요소를 추가로 포함한다. 이 하부 저장 구성요소는 적어도 일부가 코어의 유체 배출 영역 아래에 위치하고, 유체 저장 구성요소(들) 아래에 위치한다. 이 구성요소는 화학적으로 강화된 섬유, 셀룰로즈 섬유(에어펠트(airfelt)라고도 함) 또는 섬유/흡수성 하이드로겔-형성 복합체 중 하나일 수 있다. 하부 포획/분배 물질이 화학적으로 강화된 섬유 또는 셀룰로즈 섬유를 포함하는 경우, 특히 섬유가 열접착된 경우가 바람직하다. 또한, 기본중량이 약 0.08g/인치2내지 약 0.30g/인치2, 더 바람직하게는 약 0.08g/인치2내지 약 0.15g/인치2이고, 밀도가 약 0.05g/cc 내지 약 0.30g/cc, 더 바람직하게는 약 0.05g/cc 내지 약 0.15g/cc인 경우가 바람직하다.
하부 유체 포획/분배 구성요소가 섬유/하이드로겔 복합체를 포함하는 경우, 구성요소는 바람직하게는 하부 포획/분배 구성요소의 총 중량을 기준으로 약 10% 내지 65%, 바람직하게는 약 15% 내지 30%의 하이드로겔 농도를 가질 것이다.
또 다른 실시양태에서, 본 발명에 따른 흡수 코어는 상부 유체 포획/분배 구성요소와 하부 유체 포획/분배 구성요소의 사이에 위치한 상부 유체 저장 구성요소로서 2개 보다 많은 저장 물질 스트립을 포함한다. 2개보다 많은 스트립이 사용되는 경우, 각각은 서로 측방향으로 이격되어 각 스트립 사이에 채널을 제공하여야 한다. 도면을 참조로 하면, 2개보다 많은 이격된 유체 저장 구성요소의 사용은 1개보다 많은 유체 포획 대역을 제공할 것이다. 한 실시양태에서, 4개의 저장 물질 스트립이 사용되고, 3개의 채널 또는 3개의 별개의 유체 포획 대역을 형성한다.
다른 실시양태에서, 흡수 코어는 하부 유체 저장 구성요소를 포함한다. 상부 유체 저장 구성요소에 유용한 물질은 또한 하부 유체 저장 구성요소에도 유용할 수 있다. 그러나, 이 구성요소는 유체를 흡수할 때 z-방향으로 팽윤될 필요는 없다. 따라서, 당업자라면 상당량의 유체를 흡수할 수 있는 물질이라면 어느 것이든 이 하부 구성요소로서 사용할 수 있음을 알 것이다.
본 발명에 따른 흡수 코어를 갖는 기저귀(10) 형태의 흡수 제품의 실시양태가 도 1에 도시되어 있다. 도 1은 상면시이트(12), 배면시이트(14) 및 이들 상면시이트(12)와 배면시이트(14) 사이에 위치된, 일반적으로 (18)로 표시된 흡수 코어를 갖는 펼쳐진 수축되지 않은 상태(즉 모든 탄성-유도된 수축이 제거된 상태)의 기저귀(10)의 상면도이다. 상면시이트(12)는 흡수 코어(18)의 다양한 구성요소를 보다 잘 예시하기 위해서 투명한 것처럼 도시되어 있다. 또한, 다른 코어 구성요소를 도시하기 위해 상부 유체 포획/분배 층(41)은 도시하지 않았다(도 2에 도시됨). 그러나, 바람직한 실시양태에서, 이 상부 구성요소는 하부 유체 포획/분배 층(42)과 거의 같은 치수를 가지며, 상면시이트(12)와 2개의 상부 유체 저장 구성요소(34 및 36)의 사이에 위치한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기저귀(10)는 전방 허리밴드 영역(22), 후방 허리밴드 영역(24), 가랑이 영역(26), 및 배면시이트(14)의 외부 가장자리(종방향 가장자리는 (30)으로 표시되어 있고 말단 가장자리는 (32)로 표시되어 있다)에 의해 한정된 주변부(28)를 갖는다. 기저귀(10)의 종방향 축은 종방향 가장자리(30)에 본질적으로 평행하며 횡방향 축은 말단 가장자리(32)에 본질적으로 평행하다. 허리밴드 영역(22 및 24)은 착용시 착용자의 허리를 감싸는 기저귀(10)의 상부 부분을 포함한다. 가랑이 영역(26)은 허리밴드 영역들(22 및 24) 사이의 기저귀(10) 부분으로서 착용시 착용자의 다리 사이에 위치되고 착용자의 하체를 덮는 기저귀(10) 부분을 포함한다. 따라서, 가랑이 영역(26)은 지저귀(10) 또는 기타 일회용 흡수 제품의 전형적인 액체 침적 영역을 한정한다.
상면시이트(12)와 배면시이트(14)는 임의의 적합한 방식으로 서로 회합된다. 본원에 사용된 "회합"(associated)이란 용어는 상면시이트(12)를 배면시이트(14)에 직접 고정시킴으로써 상면시이트를 배면시이트에 직접적으로 결합시킨 형상 및 상면시이트를 배면시이트에 고정된 중간 부재(들)에 고정시킴으로써 상면시이트를 배면시이트에 간접적으로 결합시킨 형상을 포함한다. 바람직하게는, 상면시이트(12)와 배면시이트(14)는 접착제 또는 당분야에 공지된 임의의 기타 부착 수단과 같은 부착 수단(도시되지 않음)에 의해 서로 직접 고정된다. 예를 들면 상면시이트(12)를 배면시이트(14)에 고정시키는데 접착제의 균일한 연속층, 패턴화된 접착제층, 또는 별개의 접착제 선 또는 점의 배열을 사용할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 상면시이트(12)는 배면시이트(14)보다 작은 크기의 구조를 갖는다. 그러나, 상면시이트(12)와 배면시이트(14)는 기저귀(10)의 주변부(28)에서 결합되도록 동일하거나 유사한 크기를 갖는다(즉 같은 크기로 신장된다). 배면시이트(14)의 크기는 흡수 코어(18)의 크기 및 선택된 정확한 기저귀 디자인에 의해 결정된다. 도 1에 도시된 실시양태에서, 배면시이트(14)는 모래시계형 구조를 갖는다. 그러나, 직사각형, I-형 등과 같은 다른 구조도 적합하다.
도시되지는 않았지만 기저귀(10)는 착용자에게 보다 밀착되고 안락하게 착용되도록 기저귀상에 수축력을 발휘하는 탄성 부재를 가질 수 있다. 이러한 탄성 부재는 본원에서 참고로 인용된, 부엘(Buell)에게 1975년 1월 14일자로 허여된 미국 특허 제 3,860,003 호에 일반적으로 기술된 바와 같은 공지된 다양한 형상으로 조립될 수 있다. 탄성 부재는 기저귀(10)의 주변부(28)에 인접하게, 바람직하게는 각 종방향 가장자리(30)를 따라 위치하여 착용자의 다리에 반해 기저귀(10)를 잡아당기고 이를 유지할 수 있다. 또 다르게는, 탄성 부재는 기저귀(10)의 말단 가장자리들(32)중 하나 또는 둘다에 인접하게 위치함으로써 다리 커프스보다는 또는 다리 커프스와 함께 허리밴드를 제공한다. 예를 들면 본원에서 참고로 인용된, 키에비트(Kievit) 등에게 1985년 5월 7일자로 허여된 미국 특허 제 4,515,595 호를 참조하도록 한다. 탄성 부재는 기저귀가 보통의 비수축된 상태로 있을때 기저귀(10)를 효과적으로 수축시키거나 모을 수 있도록 기저귀(10)에 탄성적으로 수축가능한 상태로 고정된다. 탄성 부재를 2가지 이상의 방법으로 탄성적으로 수축가능한 상태로 고정시킬 수 있다. 예를 들면 기저귀(10)가 수축되지 않은 상태에 있을때 탄성 부재를 연신시키고 고정시킬 수 있다. 또 다르게는, 기저귀(10)를 예를 들면 주름을 잡음으로써 수축시키고 이완되지 않은 상태 또는 연신되지 않은 상태의 탄성 부재를 기저귀(10)에 고정시키고 연결시킨다. 탄성 부재는 가랑이 영역(26)에서 기저귀(10)의 본질적으로 전체 길이로 신장할 수 있거나, 또 다르게는 기저귀(10)의 전체 길이로 신장할 수 있거나, 탄성적으로 수축가능한 선을 제공하기에 적합한 임의의 기타 길이로 신장할 수 있다. 이들 탄성 부재의 길이는 전형적으로 기저귀 디자인에 의해 결정된다.
도 1 및 특히 도 2를 참조하면, 흡수 코어(18)는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하고 상면시이트(12) 아래 및 그 근처에 있는 직사각형 스트립 형태의 2개의 상부 유체 저장 구성요소(34 및 36)를 갖는다. 이러한 유체 저장 구성요소는 각각 도 2에 구체적으로 도시된 유체 투과성 티슈지(35 및 37)에 각각 감싸져 있다. 티슈지에 감싸진 유체 저장 구성요소(34 및 36)는 측방향으로 이격되고 일반적으로 (38)로 표시된 유체 포획 대역을 한정한다. 유체 포획 대역(38)은 일반적으로 기저귀(10)의 유체 배출 영역에 있다.
상부 연속 유체 포획/분배 구성요소(41)는 화학적으로 강화된 섬유의 형태이고, 임의적으로는 티슈(49)에 싸여 있다. 포획/분배 구성요소(41)는 티슈(49)에 의해 싸여져 있는 것으로 도 2에 도시되어 있지만, 이 구성요소는 티슈에 싸여 있지 않는 것이 바람직하다. 이 유체 포획/분배 구성요소(42)의 중간 부분(44)은 유체 포획 대역(38)의 아래에 위치한다. 이 유체 포획/분배 구성요소(42)는 또한 측부(46 및 48)를 갖는다. 측부(46)는 유체 저장 구성요소(36)의 아래에 그와 유체연통되어 위치하며, 측부(48)는 유체 저장 구성요소(34)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유체 분배 구성요소(42)는 기저귀(10)의 가랑이 부분(26)에 활모양의 오목한 가장자리(52,53)를 가지므로, 다소 모래시계 모양을 갖는다.
도 2에 특별히 도시된 바와 같이, 흡수 코어(18)는, 티슈지(61)에 싸여 있고 추가로 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 또는 흡수성 발포체 물질을 포함하는 직사각형 스트립 형태의 하부 유체 저장 구성요소(60)를 포함한다. 이 하부 유체 저장 구성요소(60)는 유체 저장 구성요소(34 및 36)와 대략 동일한 길이를 갖고, 유체 분배 구성요소(42)의 중간 부분(44)의 아래에 위치되어 있으면서 이 유체 분배 구성요소(42)의 중간 부분(44)과 유체 연통된다. 하부 저장 구성요소(60)는 부분적으로는 저장 구성요소(34 및 36)에 의해 형성된 유체 포획 대역(38)보다 더 넓다(즉, y-방향으로 더 길다). 하부 유체 저장 구성요소(60)는 유체 포획 대역(38) 아래에 위치한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 하부 유체 분배 구성요소(42)는 상부 유체 저장 구성요소(34 및 36), 및 하부 포획/분배 구성요소(42) 아래에 위치한 하부 유체 저장 구성요소(60)보다 길이가 약간 길다. (하부 저장 구성요소(60)는 도 1에 점선으로 도시되어 있다.)
수성 체액에 처음 노출되면, 상부 저장 구성요소(34 및 36)는 팽윤하기 시작하여 완전히 포화되면 칼리퍼가 2mm 이상만큼 증가된다. 이 칼리퍼의 증가로 인해 포획 대역(38)의 공극 체적이 증가된다. 결과적으로, 흡수 제품은 후속적으로 분출되는 다량의 수성 체액을 더 잘 취급할 수 있게 된다. 바람직하게는, 상부 저장 구성요소는 z-방향으로 100% 이상 팽창할 것이다. 물론, 유체 포획 대역의 길이 및 폭은 또한 코어의 공극 체적에 영향을 미치므로 이러한 코어의 경우에서는 100%의 z-방향으로의 팽창이 필요하지 않을 수 있다.
도 3은 상면시이트(112), 배면시이트(114) 및 이들 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치된 또 다른 흡수 코어(118)를 갖는 흡수 제품(110)의 단면을 보여준다. 흡수 코어(118)는 상면시이트(112)에 인접하여 위치한 상부 포획/분배 층(141)을 갖는다. 흡수 코어(118)은 상부 연속 포획/분배 층(141)과 하부 연속 유체 포획/분배 구성요소(142)의 사이에 위치한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체(또는 압궤성 친수성 중합체 발포체)를 포함하는 직사각형 스트립 형태의 2개의 상부 유체 저장 구성요소(134 및 136)를 추가로 포함한다. 이러한 유체 저장 구성요소(134 및 136)는 측방향으로 이격되어 있으며 부분적으로는 일반적으로 (138)로서 표시된 유체 포획 대역을 한정한다. 이 유체 포획 대역(138)은 일반적으로 기저귀(110)의 유체 배출 영역에 있다. 티슈지 층(143)은 이들 상부 유체 저장 구성요소(134 및 136)와 하부 유체 포획/분배 구성요소(142) 사이에 위치한다.
상부 연속 유체 포획/분배 구성요소(141)는 화학적으로 강화된 섬유의 웹 형태이고, 임의적으로는 티슈(149)에 싸여 있다. 이 상부 유체 포획/분배 구성요소(141)은 측부(145 및 147)를 갖는다. 측부(145)는 유체 저장 구성요소(136)의 위에 그와 유체 연통되어 위치하며, 측부(147)는 유체 저장 구성요소(134)의 위에 그와 유체 연통되어 위치한다.
하부 연속 유체 포획/분배 구성요소(142)는 섬유상 웹의 형태이다. 이 유체 포획/분배 구성요소(142)의 중간 부분(144)은 유체 포획 대역(138)의 아래에 위치한다. 이 유체 포획/분배 구성요소(142)도 또한 측부(146 및 148)를 갖는다. 측부(146)는 유체 저장 구성요소(136)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하며, 측부(148)는 유체 저장 구성요소(134)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치한다.
흡수 코어(118)는 추가로 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 또는 흡수성 중합성 발포체를 포함하는 하부 유체 저장 구성요소(160)를 포함한다. 이 하부 유체 저장 구성요소(160)는 유체 분배 구성요소(142)의 중간 부분(144)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치한다. 이 하부 유체 저장 구성요소(160)는 또한 유체 포획 대역(138) 아래에 위치하고, 유체 포획 대역(138)보다 폭이 넓다. 즉, 저장 구성요소(160)는 유체 저장 구성요소들(134 및 136) 사이의 간격보다 넓다.
도 3에 도시된 바와 같이, 상부 유체 포획/분배 층(141)을 제외한 흡수 코어(118)의 구성요소들은 티슈지(164)에 싸여 있다. 티슈(164)는 (166) 및 (168)로 나타내어진 지점에서 티슈(143)에 접착제에 의해 접착된다.
수성 체액에 처음 노출되면, 상부 저장 구성요소(134 및 136)는 팽윤하기 시작하여 완전히 포화되면 칼리퍼스가 2mm 이상 증가된다. 접착제 접착(166 및 168)으로 인해 저장 구성요소(134 및 136)가 포획 대역(138)으로 측방향 팽창되는 것이 방지된다. 칼리퍼스의 증가로 인해 포획 대역(138)의 공극 체적이 증가된다. 결과적으로, 흡수 제품은 후속적으로 "분출"되는 다량의 수성 체액을 더 잘 취급할 수 있게 된다.
도 4는 상면시이트(212), 배면시이트(214) 및 이들 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치된 또 다른 흡수 코어(218)를 갖는 흡수 제품(210)의 단면을 보여준다. 이러한 또 다른 흡수 코어(218)는 상면시이트(212)에 인접하여 위치한 상부 포획/분배 층(241)을 갖는다. 흡수 코어(218)는 상부 연속 포획/분배 층(241)과 하부 연속 유체 포획/분배 구성요소(242)의 사이에 위치한 하이드로겔-형성 흡수성 중합체(또는 압궤성 친수성 중합체 발포체)를 포함하는 2개의 상부 유체 저장 구성요소(234 및 236)를 갖는다. 이러한 유체 저장 구성요소(234 및 236)는 측방향으로 이격되어 있으며 일반적으로 (238)로서 표시된 유체 포획 대역을 한정한다. 이 유체 포획 대역(238)은 일반적으로 기저귀(210)의 유체 배출 영역에 있다. 티슈지 층(243)은 이들 상부 유체 저장 구성요소(234 및 236)와 하부 유체 포획/분배 구성요소(242)의 사이에 위치한다.
상부 연속 유체 포획/분배 구성요소(241)는 화학적으로 강화된 셀룰로즈계 섬유의 형태이다. 이 상부 유체 포획/분배 구성요소(241)는 측부(245 및 247)를 갖는다. 측부(245)는 유체 저장 구성요소(235)의 위에 그와 유체 연통되어 위치하고, 측부(247)는 유체 저장 구성요소(234)의 위에 그와 유체 연통되어 위치한다.
하부 연속 유체 포획/분배 구성요소(242)는 섬유상 웹의 형태이다. 이 유체 포획/분배 구성요소(242)의 중간 부분(244)은 유체 포획 대역(238)의 아래에 위치한다. 이 유체 포획/분배 구성요소(242)도 또한 측부(246 및 248)를 갖는다. 측부(246)는 유체 저장 구성요소(236)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 측부(248)는 유체 저장 구성요소(234)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 상부 유체 포획/분배 층(241)을 제외한 흡수 코어(218)의 구성요소들은 티슈지(264)에 싸여 있다. 티슈(264)는 (266) 및 (268)로 나타내어진 지점에서 티슈(243)에 접착제에 의해 접착된다.
수성 체액에 처음 노출되면, 상부 저장 구성요소(234 및 236)는 팽윤하기 시작하여 완전히 포화되면 칼리퍼스가 2mm 이상 증가된다. 접착제 접착(266 및 268)으로 인해 저장 구성요소(234 및 236)가 포획 대역(238)으로 측방향 팽창되는 것이 방지된다. 칼리퍼스의 증가로 인해 포획 대역(238)의 공극 체적이 증가된다. 결과적으로, 흡수 제품은 후속적으로 "분출"되는 수성 체액을 더 잘 취급할 수 있게 된다.
도 5는 상면시이트(312), 배면시이트(314) 및 이들 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치된 또 다른 흡수 코어(318)를 갖는 흡수 제품(310)의 단면을 보여준다. 이러한 또 다른 흡수 코어는 상면시이트(312)에 인접하여 위치한 상부 유체 포획/분배 층(341)를 갖는다. 흡수 코어(318)는 부분적으로 유체 분배 구성요소(342) 주위에 감싸져 있는 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 또는 흡수성 중합성 발포체를 포함하는 연속 구성요소(320)를 추가로 포함하는데, 이 연속 구성요소(320)는 체액을 흡수할 때 z-방향으로 팽창할 수 있다. 연속 구성요소(320)는 상부 유체 포획/분배 층(341) 및 하부 유체 분배 구성요소(342)의 사이에 위치한 상부 유체 저장 구성요소 또는 부분(334 및 336); 및 하부 유체 분배 구성요소(342) 아래의 하부 유체 저장 구성요소 또는 부분(360)을 포함한다. 유체 저장 구성요소/부분(334 및 336) 사이의 간격은 일반적으로 (338)로서 나타내어진 유체 포획 대역을 한정한다.유체 분배 구성요소(342)의 중간 부분(334)은 유체 포획 대역(338) 아래에 위치해 있다. 유체 분배 구성요소(342)의 측부(346)는 유체 저장 구성요소(336)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 측부(348)는 유체 저장 구성요소(334)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치한다. 하부 유체 저장 구성요소 또는 부분(360)은 유체 분배 구성요소(342)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치한다.
수성 체액에 처음 노출되면, 상부 저장 구성요소 또는 부분(334 및 336)은 팽윤하기 시작하여 완전히 포화되면 칼리퍼스가 2mm 이상 증가된다. 이러한 칼리퍼스의 증가로 인해 포획 대역(338)의 공극 체적이 증가된다. 결과적으로, 흡수 제품은 후속적으로 "분출"되는 수성 체액을 더 잘 취급할 수 있게 된다.
도 6은 상면시이트(412), 배면시이트(414) 및 이들 상면시이트와 배면시이트 사이에 위치된 또 다른 형태의 흡수 코어(418)를 갖는 흡수 제품(410)의 단면을 보여준다. 이러한 또 다른 형태의 흡수 코어(418)는 상부 유체 포획/분배 층(441)과 하부 유체 포획/분배 층(442)의 사이에 위치된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 또는 중합체성 흡수성 발포체를 포함하는 2개의 상부 유체 저장 구성요소(434 및 436)를 갖는다. 이들 유체 저장 구성요소(434 및 436)는 측방향으로 이격되어 있고 일반적으로 (438)로서 나타내어지는 유체 포획 대역을 한정한다. 하이드로겔-형성 흡수성 중합체로 이루어진 경우, 이들 유체 저장 구성요소(434 및 436)는 추가로 기재(435 및 437)에 결합되며, 도 6에 나타낸 바와 같이 c형으로 절첩되어 있다.
티슈지 층(443)은 상부 유체 저장 구성요소(434 및 436)의 아래와 유체 분배구성요소(442)의 위에 위치해 있다. 이 유체 분배 구성요소(442)는 유체 저장 구성요소(434 및 436)의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하며, 유체 포획 대역(438)의 아래에 있다.
흡수 코어(418)는 추가로 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하는 하부 유체 저장 구성요소(460)를 포함한다. 이 하부 유체 저장 구성요소(460)는 유체 분배 구성요소(442) 아래에 그와 유체 연통되어 위치한다. 이 하부 유체 저장 구성요소(460)는 또한 유체 포획 대역(438)의 아래에 위치한다.
수성 체액에 처음 노출되면, 상부 저장 구성요소(434 및 436)는 팽윤하기 시작하여 완전히 포화되면 칼리퍼스가 2mm 이상 증가된다. 기재층(435 및 437)은 저장 구성요소(434 및 436)가 포획 대역(438)내로 측방향 팽창하는 것을 방지한다. 칼리퍼스의 증가로 인해 포획 대역(438)의 공극 체적이 증가된다. 결과적으로, 흡수 제품은 후속적으로 "분출"되는 수성 체액을 더 잘 취급할 수 있게 된다.

Claims (38)

  1. (1) 흡수 코어의 유체 배출 영역에 위치하는, 수성 체액을 수용할 수 있는 상부 유체 포획/분배 구성요소;
    (2) 적어도 일부가 상부 유체 포획/분배 구성요소 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 수성 체액으로 완전히 포화될 때 z-방향으로 100% 이상까지 팽창되어 유체 포획 대역을 형성할 수 있는 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소(이는, 이의 팽창에 의해 형성되는 상기 유체 포획 대역의 내부를 향해 실질적으로 팽윤되지 않는다);
    (3) 적어도 일부가 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소에 의해 둘러싸여 있고, 적어도 일부가 흡수 코어의 유체 배출 영역 아래에 위치하는, 수성 체액을 수용할 수 있는 유체 포획 대역; 및
    (4) 적어도 일부가 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하는, 수성 체액을 포획하고 수송할 수 있는 하부 유체 포획/분배 구성요소를 포함하는,
    배출된 수성 체액을 흡수할 수 있는 흡수 코어.
  2. 제 1 항에 있어서,
    (5) 하부 유체 포획/분배 구성요소의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 적어도 일부가 유체 포획 대역의 아래에 위치하는 1개 이상의 하부 유체 저장 구성요소를추가로 포함하는 흡수 코어.
  3. 제 1 항에 있어서,
    2개의 상부 유체 저장 구성요소를 포함하는 흡수 코어.
  4. 제 3 항에 있어서,
    2개의 상부 유체 저장 구성요소가 흡수 코어내에 종방향으로 놓여 있는 스트립(strip) 형태이고, 상기 상부 유체 저장 구성요소들이 수성 체액과 접촉될 때 유체 포획 대역을 형성하도록 측방향으로 이격되어 있는 흡수 코어.
  5. 제 4 항에 있어서,
    하부 유체 포획/분배 구성요소의 아래에 위치하고, 측방향으로 이격된 상부 유체 저장 구성요소들에 의해 형성된 유체 포획 대역보다 폭이 넓은 1개 이상의 하부 유체 저장 구성요소를 추가로 포함하는 흡수 코어.
  6. 제 4 항에 있어서,
    측방향으로 이격된 상부 유체 저장 구성요소들이 a) 상호연결된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자를 포함하는 유체 안정성 거대구조물; 및 b) 상호연결된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자가 결합된 기재를 포함하는 흡수 코어.
  7. 제 6 항에 있어서,
    측방향으로 이격된 상부 유체 저장 구성요소들이 각각 종방향에서 c형으로 절접되어 2층 구성요소를 형성하는 흡수 코어.
  8. 제 4 항에 있어서,
    a) 제 1 티슈지가 2개의 상부 유체 저장 구성요소의 아래와 하부 유체 포획/분배 구성요소의 위에 위치하고; b) 2개의 상부 유체 저장 구성요소 및 하부 포획/분배 구성요소가 제 2 티슈지에 의해 싸여 있고; c) 제 1 티슈지와 제 2 티슈지가 상부 저장 구성요소들 사이에서 결합되어 저장 구성요소가 유체 포획 대역으로 팽윤하는 것이 방지되는 흡수 코어.
  9. 제 4 항에 있어서,
    2개의 상부 유체 저장 구성요소가 별도로 티슈지에 싸여 있고, 상부 유체 포획/분배 구성요소 및 하부 유체/포획 구성요소가 각각 임의적으로 별개의 티슈지에 의해 싸여 있는 흡수 코어.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상부 유체 저장 구성요소(들)가 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 개개의 저장 구성요소의 약 50 내지 100중량%로 포함하는 흡수 코어.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상부 유체 저장 구성요소(들)가 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 개개의 저장 구성요소의 약 70 내지 100중량%로 포함하는 흡수 코어.
  12. 제 10 항에 있어서,
    하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 흡수 용량이 중합체 물질 1g당 합성뇨 약 25g 이상인 흡수 코어.
  13. 제 10 항에 있어서,
    하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 염수 유동 전도성(Saline Flow Conductivity) 값이 약 30×10-7cm3·초/g 이상이고, 가압하 성능(Performance Under Pressure) 용량 값이 약 23g/g 이상인 흡수 코어.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상부 유체 저장 구성요소(들)가, 상호연결된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자의 유체 안정성 거대구조물을 포함하는 흡수 코어.
  15. 제 14 항에 있어서,
    유체 안정성 거대구조물이, 상호연결된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자가 결합된 기재를 추가로 포함하는 흡수 코어.
  16. 제 15 항에 있어서,
    유체 안정성 거대구조물이 전 두께에 걸쳐 슬릿(slit)화되어 불연속성인 흡수 코어.
  17. 제 1 항에 있어서,
    상부 유체 저장 구성요소(들)가 고 불연속상의 유중수적형 유화액으로부터 유도된 압궤성(collapsable) 중합체성 발포체 물질을 포함하는 흡수 코어.
  18. 제 17 항에 있어서,
    중합체성 발포체 물질이, (A) 발포체 체적당 비표면적이 약 0.025m2/cc 이상이고; (B) 모세관 흡입 비표면적이 약 3m2/g 이상이고; (C) 압궤된 상태에서 측정하였을 때 발포체 밀도가 약 0.1g/cc 내지 약 0.2g/cc이고; (D) 평균 기포 크기가 약 50㎛ 미만이고; (E) 팽창된 두께 대 압궤된 두께의 비가 약 6:1 이상이고; (F) 자유 흡수 용량이 발포체 1g당 합성뇨 약 55 내지 약 100㎖인 흡수 코어.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상부 유체 포획/분배 층이 화학적으로 강화된 셀룰로즈계 섬유를 포함하는 흡수 코어.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상부 유체 포획/분배 층이, 열가소성 물질과 열접착된 화학적으로 강화된 셀룰로즈계 섬유를 포함하는 흡수 코어.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상부 유체 포획/분배 층이 본질적으로 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 포함하지 않는 흡수 코어.
  22. 제 1 항에 있어서,
    하부 유체 포획/분배 층이 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 하부 유체 포획/분배 구성요소의 약 10 내지 약 30중량%로 포함하는 흡수 코어.
  23. 제 2 항에 있어서,
    하부 유체 저장 구성요소가 하이드로겔-형성 흡수성 중합체를 하부 유체 저장 구성요소의 약 70 내지 약 100중량%로 포함하는 흡수 코어.
  24. 제 23 항에 있어서,
    하이드로겔-형성 흡수성 중합체의 흡수 용량이 중합체 물질 1g당 합성뇨 약 25g 이상이고; 염수 유동 전도성 값이 약 30×10-7cm3·초/g 이상이고; 가압하 성능 용량 값이 약 23g/g 이상인 흡수 코어.
  25. 제 2 항에 있어서,
    하부 유체 저장 구성요소(들)가, 상호연결된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자를 포함하는 유체 안정성 거대구조물을 포함하는 흡수 코어.
  26. 제 25 항에 있어서,
    유체 안정성 거대구조물이, 상호연결된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자가 결합된 기재를 추가로 포함하는 흡수 코어.
  27. (1) 흡수 코어의 유체 배출 영역에 위치하고, 열가소성 물질과 열접착된 화학적으로 강화된 셀룰로즈계 섬유를 포함하는, 수성 체액을 수용할 수 있는 상부 유체 포획/분배 구성요소;
    (2) 흡수 코어에 종방향으로 놓여 있는 스트립의 형태이고, 수성 체액과 접촉될 때 유체 포획 대역을 형성하도록 이격되어 있으며, 상호연결된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자의 유체 안정성 거대구조물을 포함하는, 수성 체액으로 완전히 포화될 때 z-방향으로 100% 이상까지 팽창될 수 있는 2개의 상부 유체 저장 구성요소;
    (3) 적어도 일부가 2개의 상부 유체 저장 구성요소에 의해 둘러싸여 있고, 적어도일부가 흡수 코어의 유체 배출 영역의 아래에 위치하는, 수성 체액을 수용할 수 있는 유체 포획 대역;
    (4) 적어도 일부가 상부 유체 저장 구성요소의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 하이드로겔-형성 중합체를 10 내지 약 30중량%로 포함하는, 수성 체액을 포획하고 수송할 수 있는 하부 유체 포획/분배 구성요소; 및
    (5) 유체 포획 대역보다 폭이 넓고, 상호연결된 하이드로겔-형성 흡수성 중합체 입자의 유체 안정성 거대구조물을 포함하는, 하부 유체 포획/분배 구성요소의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하는 하부 유체 저장 구성요소
    를 포함하는, 배출된 수성 체액을 흡수할 수 있는 흡수 코어.
  28. (A) 상면시이트; (B) 배면시이트; 및 (C) 이들 상면시이트와 배면시이트의 사이에 위치한 제 1 항의 흡수 코어를 포함하는,
    배출된 수성 체액을 흡수하기 위한 흡수 제품.
  29. (A) 상면시이트; (B) 배면시이트; 및 (C) 이들 상면시이트와 배면시이트의 사이에 위치한 제 2 항의 흡수 코어를 포함하는,
    배출된 수성 체액을 흡수하기 위한 흡수 제품.
  30. (A) 상면시이트; (B) 배면시이트; 및 (C) 이들 상면시이트와 배면시이트의 사이에 위치한 제 5 항의 흡수 코어를 포함하는,
    배출된 수성 체액을 흡수하기 위한 흡수 제품.
  31. (A) 상면시이트; (B) 배면시이트; 및 (C) 이들 상면시이트와 배면시이트의 사이에 위치한 제 9 항의 흡수 코어를 포함하는,
    배출된 수성 체액을 흡수하기 위한 흡수 제품.
  32. (A) 상면시이트; (B) 배면시이트; 및 (C) 이들 상면시이트와 배면시이트의 사이에 위치한 제 10 항의 흡수 코어를 포함하는,
    배출된 수성 체액을 흡수하기 위한 흡수 제품.
  33. (A) 상면시이트; (B) 배면시이트; 및 (C) 이들 상면시이트와 배면시이트의 사이에 위치한 제 18 항의 흡수 코어를 포함하는,
    배출된 수성 체액을 흡수하기 위한 흡수 제품.
  34. (A) 상면시이트; (B) 배면시이트; 및 (C) 이들 상면시이트와 배면시이트의 사이에 위치한 제 26 항의 흡수 코어를 포함하는,
    배출된 수성 체액을 흡수하기 위한 흡수 제품.
  35. (A) 상면시이트; (B) 배면시이트; 및 (C) 이들 상면시이트와 배면시이트의 사이에 위치한 제 27 항의 흡수 코어를 포함하는,
    배출된 수성 체액을 흡수하기 위한 흡수 제품.
  36. (A) 상면시이트;
    (B) 배면시이트; 및
    (C) (1) 흡수 코어의 유체 배출 영역에 위치하는, 수성 체액을 수용할 수 있는 상부 유체 포획/분배 구성요소; (2) 적어도 일부가 상부 유체 포획/분배 구성요소의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 수성 체액으로 완전히 포화될 때 z-방향으로 100% 이상까지 팽창되어 유체 포획 대역을 형성할 수 있는 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소(이는, 이의 팽창에 의해 형성되는 유체 포획 대역의 내부를 향해 실질적으로 팽윤되지 않는다); (3) 적어도 일부가 1개 이상의 상부 유체 저장 구성요소에 의해 둘러싸여 있고, 적어도 일부가 흡수 코어의 유체 배출 영역의 아래에 위치하는, 수성 체액을 수용할 수 있는 유체 포획 대역; 및 (4) 적어도 일부가 상부 유체 저장 구성요소의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하는, 수성 체액을 포획하고 수송할 수 있는 하부 유체 포획/분배 구성요소를 포함하며, 상면시이트와 배면시이트의 사이에 위치한 흡수 코어
    를 포함하는 기저귀.
  37. 제 36 항에 있어서,
    흡수 코어가, (5) 하부 유체 포획/분배 구성요소의 아래에 그와 유체 연통되어 위치하고, 적어도 일부가 유체 포획 대역의 아래에 위치하는 1개 이상의 하부 유체저장 구성요소를 추가로 포함하는 기저귀.
  38. 제 36 항에 있어서,
    흡수 코어가, a) 2개의 상부 유체 저장 구성요소의 아래와 하부 유체 포획/분배 구성요소의 위에 위치하는 제 1 티슈지; b) 제 2 티슈지에 싸여 있는 2개의 상부 유체 저장 구성요소 및 하부 포획/분배 구성요소; 및 c) 저장 구성요소가 유체 포획 대역으로 팽윤하는 것이 방지되도록 상부 저장 구성요소들 사이에서 결합되는 제 1 티슈지 및 제 2 티슈지를 추가로 포함하는 기저귀.
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