KR102605486B1 - 낮은 습윤 붕괴를 갖는 발포 복합재 웹 - Google Patents
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Abstract
(i) 약 5 내지 약 40중량% 내-유체성 섬유; (ii) 약 30 내지 약 80 중량% 셀룰로오스 섬유; (iii) 약 5 내지 약 35 중량% 바인더; 및 (iv) 발포성 계면활성제를 포함하는, 0.04g/cc 미만의 밀도와 낮은 습윤 붕괴를 갖는 흡수성 복합재 발포체를 제공한다. 초저밀도 및 습윤 안정성의 조합은 높은 비율의 셀룰로오스 섬유에도 불구하고, 바인더에 의해 형성된 섬유 간 결합 뿐만 아니라 셀룰로오스 섬유 간에 수소 결합을 가짐으로써 달성된다.
Description
본 출원은 2015년 11월 3일에 출원된 미국 가특허 출원 번호 제62/250,227호의 우선권의 이점을 주장하며, 그 내용은 본원에 참고로 원용된다.
목재 펄프 섬유는 흡수성이 높고, 비교적 부드럽고 생분해성과 같은 유리한 특성을 갖기 때문에 개인 위생 제품 및 기타 가정용 용도에 널리 사용되는 천연 섬유이다. 또한, 목재 펄프 섬유는 비교적 저렴한 쉽게 이용할 수 있는 재생 가능한 자원이다. 구체적인 예로서, 목재 펄프 섬유는 기저귀용 흡수성 코어 및 또한 와이프에 일반적으로 사용된다. 그러나, 목재 펄프 섬유는 습윤 안정성이 없고, 목재 펄프 섬유의 굽힘 강성은 습윤 시 현저하게 저하된다. 이 특성은 많은 용품에서 문제가 된다. 이와 관련하여, 목재 펄프 섬유를 사용하는 많은 용도 및/또는 제품은 초기 습윤 후에 액체 취급 특성 및/또는 벌크의 유지를 요한다. 예를 들어, 기저귀와 같은 흡수성 개인 위생 용품은 종종 장시간 착용되며, 여러 번의 습윤 또는 배설을 효과적으로 다루고 흡수할 수 있어야 한다. 마찬가지로, 다양한 와이프 용도에서, 종종 와이프는 수성 세정 조성물이 거기에 가해진 후에만 특정 표면을 세정하는데 사용되기 때문에 초기 습윤 시 액체 취급 특성 및 벌크가 손실되지 않는 것이 바람직하다. 부피가 크고, 개방된 구조의 손실은 상당한 양의 목재 펄프를 포함하는 와이프의 세정 효능 및/또는 내구성을 감소시킬 수 있다.
목재 펄프를 포함한 웹의 습윤 안정성은 다양한 바인더 및 접착제을 포함하는 것에 의해 개선되도록 시도되어 왔다. 예로서, 에어 레잉 공정에 의해 만들어진 구조는 셀룰로오스 섬유 및 합성 섬유 모두를 상호 혼합하여 부직 웹을 형성하도록 작용한다. 에어 레잉 공정에 의해 형성된 부직 웹과 관련하여, 에어 레잉 공정이 전형적으로 개방 및 비배향 섬유 구조를 달성함에 따라, 이러한 웹은 높은 벌크를 갖는 경향이 있다. 그러나, 이러한 에어 레이드 웹이 상당한 수준의 목재 펄프 섬유를 가질 때, 종종 습윤 무결성이 낮고, 종종 습윤 시에 붕괴 (즉, 벌크 손실)되는 고충을 겪게 된다. 에어 레이드 웹의 습윤 무결성은 목재 펄프 섬유의 양을 감소시키고 상당한 수준의 바인더 섬유 또는 접착제를 첨가함으로써 개선될 수 있지만, 부직 웹 조성물에서의 변화는 종종 부직 웹이 흡수성, 부드러움 및/또는 유연성과 같은 원하는 속성을 잃게 한다.
따라서, 벌크, 흡수성 및 부드러움의 바람직한 조합을 달성할 수 있고 습윤 안정성을 보유하여 개인 위생 제품 및 다른 용도에 사용하기에 보다 적합하게 하는 흡수성 복합 재료가 필요하다.
본 발명은 하기를 포함하는 흡수성 복합재 발포체를 제공한다: (i) 약 5 내지 약 40중량% 내수성 섬유; (ii) 약 30 내지 약 80 중량% 셀룰로오스 섬유; (iii) 약 5 내지 약 35 중량% 바인더; (iv) 발포성 계면활성제. 본 발명의 흡수성 복합재에서, 섬유 간 접합은 적어도 두 가지 관점, 즉 섬유 접촉점에서 인접한 섬유 사이의 접합을 형성하는 바인더 및 또한 인접한 셀룰로오스 섬유 사이에서 형성된 수소 결합에 의해 달성된다. 따라서, 흡수성 복합재 발포체는 약 0.04g/cc 내지 약 0.005g/cc의 초저밀도를 제공할 수 있으며, 여전히 40% 초과의 습윤 캘리퍼 보유율(Wet Caliper Retention)을 제공한다. 소정의 실시예들에서, 흡수성 복합재 발포체는 약 0.02g/cc 내지 약 0.005g/cc의 밀도를 가질 수 있다. 또한, 흡수성 복합재 발포체는 약 0.05 내지 약 5 중량%의 발포성 계면활성제를 포함할 수 있다. 추가 실시예들에서, 흡수성 복합재 발포체는 목재 펄프 섬유를 대부분 포함할 수 있고 약 60%를 초과하여 습윤 보유 값을 가질 수 있다.
소정의 실시예들에서, 또한 본원에 기술된 흡수성 복합재 발포체를 포함하는 제1 층 및 습식 레이드 웹, 에어 레이드 웹, 및 수력엉킴된 웹의 군으로부터 선택된 부직 웹을 포함하는 제2 층을 갖는 다층 박층체가 제공된다. 특정 실시예에서, 제2 층의 부직 웹은 약 0.5g/cc 내지 약 0.04g/cc의 밀도를 가지며 셀룰로오스 섬유를 적어도 약 95% 포함하는 페이퍼 티슈 웹을 포함할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 본원에 기술된 흡수성 발포체 복합재 및 다층 박층체는 예를 들어, 분배 가능한 습윤 와이프의 스택 내에 포함되는 분배 가능한 와이퍼로 사용될 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 본원에 기술된 흡수성 발포체 복합재 및 다층 박층체는 예를 들어, 기저귀 또는 여성 위생 용품과 같은 흡수성 개인 위생 제품의 흡수성 코어 또는 액체 분배층의 일부로서 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 흡수성 복합재 시트의 스택을 수용하고 있는 분배기의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 흡수성 복합재를 포함하는 흡수성 개인 위생 용품의 상부 평면도이다.
도 2는 본 발명의 흡수성 복합재를 포함하는 흡수성 개인 위생 용품의 상부 평면도이다.
본 발명의 낮은 평량, 습윤 안정적인 흡수성 복합재는 (i) 발포성 유체; (ii) 내-유체성 섬유; (iii) 셀룰로오스 섬유; (iv) 바인더; (v) 발포성 계면활성제, 그리고 선택적으로 하나 이상의 (vi) 발포체 안정제; 및/또는 (vii) 추가의 첨가제를 포함하는 발포체 전구체 또는 슬러리로부터의 고도로 팽창된 고다공성 발포체를 형성함으로써 제조된다.
발포체 전구체 / 슬러리
발포성 유체
다른 성분과 양립할 수 있는 임의의 하나 이상의 공지된 발포성 유체가 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 적절한 담체는 물 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 발포성 유체는 바람직하게는 슬러리의 적어도 약 85%를 포함한다. 소정의 실시예들에서, 발포성 유체는 슬러리의 약 90% 내지 약 99.9%를 포함할 수 있다. 소정의 다른 실시예들에서, 발포성 유체는 슬러리의 약 93% 내지 99.5% 또는 심지어 슬러리의 약 95% 내지 약 99.0%를 포함할 수 있다.
내-유체성 섬유
내-유체성 섬유는 성형 유체에 내성인 것, 즉 비-흡수성이며 성형 유체의 존재에 의해 그 굽힘 강성이 실질적으로 영향을 받지 않는 것을 포함한다. 전술한 바와 같이, 통상적으로 성형 유체는 물을 포함할 것이다. 비-한정적인 예로, 내수성 섬유는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리락트산 또는 다른 섬유 형성 중합체를 포함하는 중합체 섬유와 같은 섬유를 포함한다. 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 섬유가 본 발명에 사용하기에 특히 적합하다. 또한, 유의하지 않은 흡수성을 갖는 고도로 가교 결합된 셀룰로오스 섬유가 또한 본원에서 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 물에 대한 흡수력이 매우 낮기 때문에, 내수성 섬유는 수성 유체와 접촉할 때 굽힘 강성이 현저하게 변하는 경험을 하지 않으며, 이에 따라 습윤 시 개방 복합재 구조를 유지할 수 있다. 내수성 섬유는 바람직하게는 약 1 미만, 더욱 바람직하게는 약 0 내지 약 0.5의 수분 보유 값(water retention value, WRV)을 갖는다. 소정의 측면들에서, 섬유는 비-흡수성 섬유인 것이 바람직하다.
합성 섬유는, 예를 들어 약 0.5㎜ 내지 약 50㎜ 또는 약 0.75 내지 약 30㎜ 또는 심지어 약 1㎜ 내지 약 25㎜의 평균 섬유 크기를 갖는 것을 포함하는, 약 0.2㎜보다 큰 섬유 길이를 가질 수 있다.
셀룰로오스 섬유
매우 다양한 셀룰로오스 섬유가 본 명세서에서 사용하기에 적절하다고 믿어진다. 한 측면에서, 본 발명의 초저밀도 셀룰로오스 웹은 크라프트 펄프, 아황산 펄프, 표백된 화학열기계 펄프(BCTMP), 화학열기계 펄프(CTMP), 압력/압력 열기계 펄프(PTMP), 열기계(TMP), 열기계 화학 펄프(TMCP) 등과 같은, 다양한 펄핑 공정에 의하여 형성된 목재 펄프 섬유와 같은 일반적인 페이퍼 제조 섬유를 포함할 수 있다. 단지 예로서, 섬유 및 목재 펄프 섬유를 제조하는 방법이 Laamanen 등의 US4793898; Chang 등의 US4594130; Kleinhart의 US3585104; Gordon 등의 US5595628; Shet의 US5522967; 등에 개시되어 있다. 또한, 섬유들은 임의의 고-평균 섬유 길이 목재 펄프, 저-평균 섬유 길이 목재 펄프, 또는 이들의 혼합물일 수도 있다. 적절한 고-평균 길이 펄프 섬유의 예는, 북부 침엽수, 남부 침엽수, 붉은 삼목, 적삼목, 솔송나무, 소나무(예를 들어, 남부 소나무), 가문비나무(예를 들어, 검은 가문비나무) 등과 같은, 침엽수 섬유를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 적절한 저-평균 길이 펄프 섬유들의 예는, 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 백양나무 등과 같은 활엽수 섬유들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
또한, 필요하다면, 예를 들어 신문 인쇄용지, 재생 판지 및 사무용지 폐기물과 같은 공급원으로부터의 섬유 펄프와 같은 재활용된 물질로부터 얻은 이차 섬유들이 사용될 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 침엽수 섬유와 같은, 버진 목재 섬유 및/또는 고-평균 섬유 길이 목재 섬유의 전체 양이 감소될 수 있도록 정제된 섬유가 티슈 웹에서 사용된다.
목재 펄프 섬유의 기원에 관계없이, 목재 펄프 섬유는 바람직하게는 약 0.35㎜ 내지 약 2.5㎜, 또는 약 0.5㎜ 내지 약 2㎜ 또는 심지어 약 0.7㎜ 내지 약 1.5㎜와 같은, 약 0.2㎜보다 크고 약 3㎜보다 작은 평균 섬유 길이를 갖는다.
또한, 본 발명의 셀룰로오스 웹을 제조하는데 사용하기에 적합한 것으로 여겨지는 다른 셀룰로오스 섬유는 목화, 아바카, 밤보, 케나프, 사바이 잔디, 아마, 에스파르토 잔디, 밀짚, 황마 대, 바가스, 유액 치실 섬유 및 파인애플 잎 섬유와 같은 비목재 섬유를 포함한다. 또한, 티슈 웹을 제조하기 위한 다른 셀룰로오스 섬유는 모든 종류의 레이온을 포함하는 합성 셀룰로오스 섬유 유형 및, 비스코스 또는 예를 들어 LYOCELL 및 TENCEL이라는 상품명으로 입수 가능한 것과 같은 화학적으로 변형된 셀룰로오스로부터 유도된 다른 섬유를 포함한다. 비-목재 및 합성 셀룰로오스 섬유는, 예를 들어 약 0.5㎜ 내지 약 50㎜ 또는 약 0.75 내지 약 30㎜ 또는 심지어 약 1㎜ 내지 약 25㎜의 평균 섬유 크기를 갖는 것을 포함하는, 약 0.2㎜보다 큰 섬유 길이를 가질 수 있다. 일반적으로 말하면, 상대적으로 더 큰 평균 길이의 섬유가 사용될 때, 요구되는 안정성을 갖는 발포체를 달성하는 것을 돕기 위하여 상대적으로 더 많은 양의 발포성 계면활성제를 이용하는 것이 종종 유리할 것이다.
본원에 포함된 내수성 섬유, 셀룰로오스 섬유 및 임의의 다른 섬유 또는 입자를 비롯한, 고형분 함량은 바람직하게는 슬러리의 약 15% 이하를 포함한다. 소정의 실시예들에서, 셀룰로오스 섬유는 슬러리의 약 0.1% 내지 약 15%, 슬러리의 약 0.2 내지 약 10% 또는 심지어 슬러리의 약 0.5% 내지 약 8%를 포함할 수 있다.
바인더
본 발명에서 사용하기에 적절한 바인더 물질은, 제한되지 않지만, 열가소성 바인더 섬유 및 예를 들어 라텍스와 같은 수혼화성 접착제를 포함한다. 중요하게는, 바인더는 건조된 셀룰로오스 웹에 수불용성인 것을 포함할 것이다. 소정의 실시예들에서, 본 발명에서 사용되는 라텍스는 셀룰로오스 섬유로의 도포 및 부착을 용이하게 하기 위해 양이온성 또는 음이온성일 수 있다. 예를 들어, 본 발명과 함께 사용하기에 적절한 것으로 믿어지는 라텍스는, 제한되지는 않지만, 음이온성 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독 중합체, 비닐-아세테이트 에틸렌 공중합체, 비닐-아세테이트 아크릴 공중합체, 에틸렌-염화 비닐 공중합체, 에틸렌-염화 비닐-비닐 아세테이트 3량체, 아크릴 폴리비닐 염화 중합체, 아크릴 중합체, 니트릴 중합체 뿐만 아니라 당 업계에 공지된 다른 적절한 음이온성 라텍스 중합체를 포함한다. 이러한 라텍스의 예가 Hager의 US4785030, Hamada의 US6462159, Chuang 등의 US6752905 등에 설명되어 있다. 적절한 열가소성 바인더 섬유의 예는, 제한되지는 않지만, 폴리에틸렌과 같은 적어도 하나의 비교적 저융점 열가소성 중합체를 갖는 단일 성분 및 다중 성분 섬유를 포함한다. 소정의 실시예들에서, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 시쓰/코어 스테이플 섬유가 사용될 수 있다. 바인더 섬유는 합성 셀룰로오스 섬유와 관련하여 상기에서 본원에 기술한 바에 따른 길이를 가질 수 있다.
라텍스 에멀전과 같은, 액상 형태의 바인더는 슬러리의 약 0% 내지 약 10%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 비섬유질 바인더는 슬러리의 약 0.1% 내지 10% 또는 심지어 슬러리의 약 0.2% 내지 약 5% 또는 심지어 약 0.5% 내지 약 2%를 포함할 수 있다. 사용시 바인더 섬유가 다른 성분에 비례적으로 첨가되어 슬러리의 총 고형분 함량을 위에서 언급된 양 아래로 유지하면서 원하는 섬유 비율 및 구조를 달성할 수 있다.
발포성 계면활성제
본 발명의 초저밀도 페이퍼 티슈 웹은 안정적인 고팽창 발포체를 형성할 수 있는 하나 이상의 계면활성제를 사용하여 제조된다. 발포성 액체 및 임의의 부가적인 성분과 함께 섬유와 계면활성제는 건조 공정보다 더 오랫동안 높은 정도의 다공성을 실질적으로 유지할 수 있는 안정적인 분산액을 형성할 필요가 있다. 이와 관련하여, 계면활성제는 적어도 15 분, 더욱 바람직하게는 적어도 30 분의 안정성을 갖는 발포체 슬러리를 제공하도록 선택된다. 슬러리에 사용되는 발포성 계면활성제는 원하는 정도의 발포체 안정성을 제공할 수 있는, 당 업계에 공지된 하나 이상의 계면활성제로부터 선택 될 수 있다. 이와 관련하여, 음이온성, 양이온성, 비이온성 그리고 양쪽성 계면활성제가 단독으로 또는 다른 성분과 함께 필요한 발포체 안정성을 제공한다면, 발포성 계면활성제는 음이온성, 양이온성, 비이온성 및 양쪽성 계면활성제 중에서 선택될 수 있다. 인식될 바와 같이, 상이한 유형의 계면활성제와 동일한 유형의 하나 이상의 계면활성제 모두를 포함하는 하나 이상의 계면활성제가 사용될 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 것으로 믿어지는 음이온성 계면활성제는, 제한 없이, 음이온성 황산염 계면활성제, 알킬 에테르 술폰산염, 알킬아릴 술폰산염, 또는 이들의 혼합물 또는 조합을 포함한다. 알킬아릴 술폰산염의 예는, 제한 없이, 알킬벤젠 술폰산 및 이의 염, 디알킬벤젠 디술폰산 및 이의 염, 디알킬벤젠 술폰산 및 이의 염, 알킬페놀 술폰산/축합 알킬페놀 술폰산 및 이들의 염, 또는 이들의 혼합물 또는 조합을 포함한다. 본 발명에 사용하기에 적합한 것으로 생각되는 부가적인 음이온성 계면활성제의 예는 알칼리 금속 설포리시네이트, 코코넛 오일 산의 술폰화 모노글리세라이드와 같은 지방산의 술폰화 글리세릴 에스테르, 나트륨 올레일리세티아네이트와 같은 술폰화 1가 알코올 에스테르의 염, 지방산의 금속 비누, 올레일 메틸 타우라이드의 나트륨 염과 같은 아미노 술폰산의 아미드, 팔미토니트릴 술폰산염과 같은 지방산 니트릴의 술폰화 생성물, 나트륨 라우릴 설페이트와 같은 알칼리 금속 알킬 설페이트, 암모늄 라우릴 설페이트 또는 트리에탄올아민 라우릴 설페이트, 나트륨 라우릴 에테르 설페이트와 같은, 탄소 원자 8개 이상의 알킬기를 갖는 에테르 설페이트, 암모늄 라우릴 에테르 설페이트, 나트륨 알킬 아릴 에테르 설페이트, 및 암모늄 알킬 아릴 에테르 설페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르의 황산 에스테르, 나트륨 염, 칼륨 염 및 알킬나프틸술포닉 산의 아민 염을 포함한다. 나트륨 라우릴 인산염 에스테르와 같은 인산염 에스테르를 포함하는 소정의 인산염 계면활성제 또는 상품명 TRITON으로 Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 인산염이 또한 본 발명과 사용하기에 적절하다고 믿어진다. 특히 효과적인 음이온성 계면활성제는 도데실 황산나트륨(SDS)이다.
양이온성 계면활성제 또한 본 발명과 함께 사용하기에 적절한 것으로 믿어진다. 발포성 양이온성 계면활성제는, 제한없이, 모노카르빌 암모늄 염, 디카르빌 암모늄 염, 트리카르빌 암모늄 염, 모노카르빌 포스포늄 염, 디카르빌 포스포늄 염, 트리카르빌 포스포늄 염, 카르빌카르복시 염, 4차 암모늄 염, 이미다졸린, 에톡시화 아민, 4차 포스포리피드 등을 포함한다. 부가적인 양이온성 계면활성제의 예는 다양한 지방산 아민과 아미드 그리고 이들의 유도체, 및 지방산 아민과 아미드의 염을 포함한다. 지방족 지방산 아민의 예는 탤로우 지방산의 도데실아민 아세테이트, 옥타데실아민 아세테이트 및 아민의 아세테이트, 도데실아닐린과 같은 지방산을 갖는 방향족 아민의 동족체, 운데실이미다졸린과 같은 지방족 디아민으로부터 유도된 지방 아미드, 운데실이미다졸린과 같은 지방족 디아민으로부터 유도된 지방 아미드, 올레일아미노디에틸아민과 같은 2치환된 아민으로부터 유도된 지방 아미드, 에틸렌 디아민의 유도체, 4급 암모늄 화합물 및 예를 들어, 탤로우 트리메틸 염화 암모늄에 의하여 예시화된 그의 염, 디옥타데실디메틸 염화 암모늄, 디도데실디메틸 염화 암모늄, 디헥사데실 염화 암모늄, 알킬트리메틸 수산화 암모늄, 디옥타데실디메틸 수산화 암모늄, 탤로우 트리메틸 수산화 암모늄, 트리메틸 수산화 암모늄, 메틸폴리옥시에틸렌 염화 코코암모늄, 및 디팔미틸 히드록시에틸암모늄 메토설페이트, 베타-하이드록시에틸스테아릴 아마이드와 같은 아미노 알콜의 아미드 유도체 및 장쇄 지방산의 아민 염을 포함한다. 본 발명과의 사용에 적절한 것으로 믿어지는 양이온성 계면활성제의 다른 예는 염화 벤잘코늄, 염화 벤제토늄, 세트리모늄 브로마이드, 염화 디스테아릴디메칠암모늄, 수산화 테트라메틸 암모늄 등을 포함한다.
본 발명에서 사용하기에 적절한 것으로 믿어지는 비이온성 계면활성제는, 제한 없이, 에틸렌 옥사이드와 장쇄 지방 알콜 또는 지방산의 축합물, 에틸렌 옥사이드와 아민 또는 아미드의 축합물, 에틸렌과 프로필렌 옥사이드의 축합 생성물, 지방산 알킬올 아미드 그리고 지방 아민 옥사이드를 포함한다. 비이온성 계면활성제의 다양한 부가적인 예는 스테아릴 알코올, 소르비탄 모노스테아레이트, 옥틸 글루코사이드, 옥타에틸렌 글리콜 모노도데실 에테르, 라우릴 글루코사이드, 세틸 알코올, 코카미드 MEA, 모노라우린, 폴리에틸렌 글리콜 장쇄(12-14C) 알킬 에테르와 같은 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시알킬렌 소르비탄 에테르, 폴리옥시알킬렌 알콕실레이트 에스테르, 폴리옥시알킬렌 알킬페놀 에테르, 에틸렌 글리콜 프로필렌 글리콜 공중합체, 폴리비닐 알코올, 알킬폴리사카라이드, 폴리에틸렌 글리콜 소르비탄 모노올레에이트, 옥틸페놀 에틸렌 옥사이드 등을 포함한다.
발포성 계면활성제는 원하는 발포 안정성 및 공기 함량을 달성하기 위해 필요한 만큼 다양한 양으로 사용될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포성 계면활성제는 슬러리의 약 0.01% 내지 약 5%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포성 계면활성제는 슬러리의 약 0.05% 내지 약 3% 또는 심지어 슬러리의 약 0.1% 내지 약 2%를 포함할 수 있다.
발포체 안정제
발포체 전구체 또는 슬러리는 또한 선택적으로 당 업계에 공지되며 슬러리의 성분과 맞고 또한 셀룰로오스 섬유들 간의 수소 결합을 간섭하지 않는 하나 이상의 발포체 안정제를 포함할 수 있다. 본 발명의 사용에 적절한 것으로 믿어지는 발포체 안정제는, 제한 없이, 하나 이상의 쌍성 이온성 화합물, 아민 옥사이드, 알킬화 폴리 알킬렌 옥사이드, 또는 이들의 혼합물 또는 조합을 포함한다. 발포체 안정제의 특정 예는, 제한 없이, 코코아민 옥사이드, 이소노닐디메틸아민 옥사이드, n-도데실디메틸아민 옥사이드 등을 포함한다.
발포체 안정제는 슬러리의 약 0.01% 내지 약 2%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포체 안정제는 슬러리의 약 0.05% 내지 1% 또는 심지어 슬러리의 약 0.1% 내지 약 0.5%를 포함할 수 있다.
부가적인 첨가제
발포체 전구체는, 선택적으로 일반적으로 초흡수성 물질(superabsorbent materials, SAM)로서 알려진 것과 같은 하나 이상의 흡수성 재료 또는 입자를 포함할 수 있다. SAM은 일반적으로 입자 형태로 제공되며, 소정의 측면들에서, 불포화 카르복실산 또는 이의 유도체의 중합체를 포함할 수 있다. 이들 중합체는 종종 중합체를 이- 또는 다기능성 내부 가교 결합제와 가교 결합시켜서, 수-불용성이지만 수- 팽윤성으로 된다. 이들 내부적으로 가교 결합된 중합체는 적어도 부분적으로 중화되고, 일반적으로 중합체가 체액과 같은 수성 유체를 흡수할 수 있게 하는 중합체 주쇄 상의 펜던트 음이온성 카르복실기를 함유한다. 통상적으로, SAM 입자는 입자 표면 상의 펜던트 음이온성 카르복실기를 가교 결합시키기 위해 후처리된다. SAM은 공지된 중합화 기술, 바람직하게는 겔 중합화에 의한 수용액 중 중합화에 의해 제조된다. 이러한 중합화 공정의 생성물은 수성 중합체 겔, 즉 기계적 힘에 의해 작은 입자로 크기가 감소되고, 이어서 당업계에 공지된 건조 절차 및 장치를 사용하여 건조되는 SAM 하이드로겔이다. 건조 공정 후 생성된 SAM 입자가 원하는 입자 크기로 분쇄된다. 초흡수성 물질의 예로는 Azad 등의 US7396584, Dodge 등의 US7935860, Azad 등의 US2005/5245393, Bergam 등의 US2014/09606, Chang 등의 WO2008/027488 및 기타 등등에 기술된 것들이 포함되지만, 이들에만 한정된다. 또한, 공정을 보조하기 위해, 슬러리의 형성 및 고팽창 발포체의 형성 중에 재료를 일시적으로 비-흡수성으로 만들기 위해 SAM이 처리될 수 있다. 예를 들어, 일 측면에서, SAM은 고팽창 발포체가 형성되고 건조 작업이 개시될 때까지 SAM이 수성 담체에 실질적으로 노출되지 않도록 선택된 용해 속도를 갖는 수용성 보호용 코팅으로 SAM이 처리될 수 있다. 대안적으로, 공정 중에 조기 팽창을 방지하거나 제한하기 위해, SAM은 저온에서 공정에 도입될 수 있다.
초 저밀도 복합재 셀룰로오스 재료의 상대적 강도를 향상시키는 것을 돕기 위해 하나 이상의 습윤 강도 첨가제가 선택적으로 발포체 전구체 또는 슬러리에 첨가될 수 있다. 페이퍼 제조용 섬유와 함께 사용하기에 적합한 이러한 강도 첨가제 및 페이퍼 티슈의 제조는 당 업계에 공지되어 있다. 일시적 습윤 강도 첨가제는 양이온성, 비이온성 또는 음이온성일 수 있다. 이러한 일시적 습윤 강도 첨가제의 예는 뉴저지 웨스트 패터슨 소재의 Cytec Industries로부터 입수할 수 있는 양이온성 글리옥실화 폴리아크릴아미드인 PAREZ™ 631 NC 및 PAREZ(R) 725 일시적 습윤 강도 수지를 포함한다. 이들 및 유사한 수지는 Coscia 등의 US3556932 및 Williams 등의 US3556933에 설명되어 있다. 임시 습윤 강도 첨가제의 부가적인 예는 Schroeder 등의 US6224714; Shannon 등의 US6274667; Schroeder 등의 US6287418; Shannon 등의 US6365667 등에 설명된 것과 같은 디알데히드 전분 및 다른 알데히드 함유 중합체를 포함한다.
양이온성 올리고머 또는 중합체 수지를 포함하는 영구 습윤 강도 강화제가 본 발명에 사용될 수 있다. 델라웨어 윌밍턴 소재의 Hercules, Inc.에 의해 판매되는 KYMENE 557H와 같은 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린 유형 수지는 가장 광범위하게 사용되는 영구 습윤-강도 강화제이며 본 발명에 사용하기에 적합하다. 이러한 물질은 다음과 같은 Keim의 US3700623; Keim의 US3772076; Petrovich 등의 US3855158; Petrovich 등의 US3899388; Petrovich 등의 US4129528; Petrovich 등의 US4147586; van Eenam 등의 US4222921 등에 설명되어 있다. 다른 양이온 수지는 포름알데히드와 멜라민 또는 우레아의 반응에 의해 얻어지는 폴리에틸렌이민 수지 및 아미노플라스트 수지를 포함한다. 영구 및 일시적 습윤 강도 수지는 본 발명의 복합재 셀룰로오스 재료의 제조에 함께 사용될 수 있다. 추가로, 건조 강도 수지는 또한 선택적으로 본 발명의 복합재 셀룰로오스 재료에 적용될 수 있다. 이러한 물질은 양이온성, 양쪽성 및 음이온성 전분같은 개질된 전분 및 다른 다당류, 및 구아 및 로커스트 빈 검, 개질된 폴리아크릴아미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 설탕, 폴리비닐 알코올, 키토산 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
이러한 습식 및 건조 강도 첨가제는 슬러리의 약 0.01 내지 약 5%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 강도 첨가제는 슬러리의 약 0.05% 내지 약 2%, 또는 심지어 슬러리의 약 0.1% 내지 약 1%를 포함할 수 있다.
고팽창 안정 발포체의 형성, 셀룰로오스 섬유들 사이의 수소 결합 또는 웹의 다른 바람직한 특성을 현저히 저해하지 않는 한, 다른 부가적인 성분이 슬러리에 첨가될 수 있다. 예로서, 부가적인 첨가제는 하나 이상의 물리적 또는 심미적 속성을 부여하거나 향상시키는데 필요한 하나 이상의 안료, 불투명화제, 항균제, pH 조절제, 피부 유익제, 향료 등을 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 복합재 셀룰로오스 웹은, 예를 들어 항산화제, 수렴제, 유연제, 완화제, 방취제, 외부 진통제, 막 형성제, 습윤제, 하이드로트로프, pH 조정제, 표면 조정제, 피부 보호제 등과 같은 피부 유익제를 포함할 수 있다. 사용될 때, 여러 종류의 첨가제는 바람직하게는 슬러리의 약 2% 미만, 더욱 바람직하게는 슬러리의 약 1% 미만, 그리고 심지어 슬러리의 약 0.5% 미만을 포함한다.
흡수성 복합재의 형성
고팽창 발포체의 형성
발포체 전구체 또는 슬러리는 고팽창 발포체를 형성하도록 작용한다. 보다 구체적으로, 슬러리는 약 50체적%보다 큰, 바람직하게는 약 60체적%보다 큰 공기 함량을 갖는 고다공성 발포체를 형성하도록 작용한다. 소정의 측면들에서, 약 60% 내지 약 95%, 또 다른 측면에서는 약 65% 내지 약 85%의 공기 함량을 갖는 고팽창 발포체가 형성된다. 소정의 실시예들에서, 고팽창 발포체는 팽창비(팽창된 안정한 발포체 내에서의 슬러리에 대한 공기의 체적)가 1:1보다 크도록 기포가 도입되게 작용할 수 있으며, 소정의 실시예들에서 공기:슬러리의 비는 약 1:1.1 내지 약 1:20 또는 약 1:1.5 내지 약 1:15 또는 약 1:2 내지 약 1:10 또는 심지어 약 1:3 내지 약 1:5일 수 있다.
고팽창 발포체는 당 업계에 공지된 하나 이상의 수단에 의해 생성될 수 있다. 적절한 방법의 예는, 제한 없이, 적극적인 기계적 교반, 압축 공기의 주입 등을 포함한다. 고-전단, 고속 믹서의 사용을 통하여 성분을 혼합하는 것은 원하는 고다공성 발포체의 형성에 사용하기에 특히 적합하다. 다양한 고-전단 믹서가 당 업계에 공지되어 있으며 본 발명과 함께 사용하기에 적절하다고 믿어진다. 고-전단 믹서는 전형적으로 발포체 전구체를 유지하는 탱크 및/또는 발포체 전구체가 통과하는 하나 이상의 파이프를 사용한다. 고-전단 믹서는 일련의 스크린 및/또는 로터를 사용하여 전구체를 기능하게 할 수 있고 성분과 공기의 적극적인 혼합을 일으킬 수 있다. 특정 실시예에서, 내부에 하나 이상의 로터 또는 임펠러 및 관련된 스테이터를 갖는 탱크가 제공된다. 유동 및 전단을 유발하기 위해 로터 또는 임펠러가 고속으로 회전된다. 예를 들어, 공기는 다양한 위치에서 탱크 내로 도입되거나 단순히 믹서의 작용에 의해 빨아들여질 수 있다. 구체적인 믹서 설계가 원하는 혼합 및 전단을 달성하는데 필요한 속도에 영향을 미칠 수 있지만, 소정의 실시예들에서, 적절한 로터 속도는 약 500rpm 보다 클 수 있으며, 예를 들어 약 1000rpm 내지 약 6000rpm 또는 약 2000rpm 내지 4000rpm일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 로터 기반의 고-전단 믹서와 관련하여, 믹서는 슬러리 내의 정점(vertex)이 소멸될 때까지 발포체 슬러리와 함께 가동될 수 있다.
또한, 발포 공정은 단일 발포체 발생 단계 또는 연속적인 발포체 발생 단계들에서 달성될 수 있다는 점이 주목된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 모든 성분들이 함께 혼합되어 고팽창 발포체가 형성되는 발포체 슬러리를 형성할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 개별 성분이 발포성 유체, 형성된 초기 혼합물 (예를 들어, 분산액 또는 발포체)에 첨가될 수 있으며 그후 나머지 성분이 초기 발포된 슬러리에 첨가된 다음 최종 고팽창 발포체를 형성하도록 작용할 수 있다. 이와 관련하여, 임의의 고체를 첨가하기 전에 물과 발포성 계면활성제가 초기에 혼합되고 초기 발포체를 형성하도록 작용할 수 있다. 셀룰로오스 섬유가 그후 물/계면활성제 발포체에 첨가될 수 있으며 그 다음에 추가로 작용하여 최종 고팽창 발포체를 형성할 수 있다. 다른 대안으로서, 물 및 섬유는 적극적으로 혼합되어 초기 분산액을 형성할 수 있으며, 그 후 발포성 계면활성제 및 다른 성분이 첨가되어 제2 혼합물을 형성하고, 제2 혼합물은 그후 혼합되고 작용하여 고팽창 발포체를 형성한다.
흡수성 복합재 형성
시트 형성
고팽창 발포체는 일단 형성되면 다공성 구조의 실질적인 손실 또는 저하없이 발포성 유체 (예, 물)를 제거하고, 초저밀도 복합재 셀룰로오스 웹을 형성하도록 작용될 수 있다. 전형적으로, 이는 고팽창 발포체를 비압축 방식으로 건조시키는 것을 포함할 것이다. 고팽창 발포체는, 예를 들어, 마이크로웨이브 또는 적외선과 같은 방사선에 의한 가열, 유도 가열, 완만한 (비압축) 통기 건조 등에 의한 것과 같은 전도 또는 대류에 의한 가열 등과 같은 본 기술 분야에서 공지된 하나 이상의 수단에 의하여 건조될 수 있다. 예로서, 그리고 통기(through-air) 건조와 관련하여, 고팽창 발포체는 유공 직물 또는 스크린(즉, 성형 직물) 상으로 공급될 수 있으며 고온의 건조 공기는 발포체를 통하여 전달될 수 있다. 이와 관련하여, 바람직한 유속은 물질 전체에 걸쳐 흩어져 있는 기포의 현저한 압축 및/또는 저하를 야기하지 않도록 충분히 낮다. 대안적으로, 고팽창 발포체의 시트가 대류 오븐 내로 위치되고 원하는 정도로 가열될 수 있다. 건조 작업에 사용되는 온도는 존재할 수 있는 임의의 바인더 섬유를 과도하게 용융시킬 정도로 너무 높지 않아야 하며 또한 너무 높아 물질 내의 기포의 현저한 손실을 야기할 정도로 너무 높아서는 안된다는 점이 인식될 것이다. 발포체는 바람직하게는 약 10% 미만의 발포성 액체가 잔류하는 복합재 셀룰로오스 웹이 얻어지도록 건조된다. 소정의 실시예들에서, 건조된 복합재 셀룰로오스 웹은 약 1% 내지 약 8% 또는 추가로 약 2% 내지 5%의 수분 함량을 가질 것이다.
한 측면에서, 고팽창 발포체는 성형 섬유 또는 몰드 상으로 향하고 그 전체에 퍼져 시트형 구조를 형성할 수 있다. 발포체의 퍼짐 및 높이는 건조된 셀룰로오스 웹의 바람직한 치수에 관하여 및/또는 비례하여 선택될 것이다.
흡수성 복합재
일단 건조되면, 본 발명의 복합재 셀룰로오스 재료 또는 시트는 0.05g/cc 미만과 같은 매우 낮은 밀도를 가질 것이다. 이와 관련하여, 복합재 셀룰로오스 시트는, 예를 들어 약 0.04g/cc 내지 약 0.005g/cc, 약 0.02g/cc 내지 약 0.005g/cc, 또는 심지어 약 0.099g/cc 내지 약 0.005g/cc의 밀도를 갖는 것과 같은 약 0.04g/cc 미만의 밀도를 가질 수 있다. 이와 관련하여, 소정의 측면들에서, 복합재 셀룰로오스 웹 또는 시트는 시트의 두께를 통해 연장되는 상호 연결된 공극들의 네트워크를 갖는 고다공성 구조를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 상당 수 및/또는 다수의 공극은 실질적으로 구형 형상을 갖는다.
흡수성 복합재의 조성은 원하는 기능 및/또는 특성을 달성하기 위해 여러 측면에서 다양할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 흡수성 복합재는 하기를 포함할 수 있다:
i. 예를 들어 약 10% 내지 약 40% 또는 약 20% 내지 약 40%의 내수성 섬유를 포함하는 것을 비롯하여, 약 5 내지 약 40 중량%의 내수성 섬유;
ii. 예를 들어 약 30% 내지 약 60% 또는 약 30% 내지 약 45%의 셀룰로오스 섬유를 포함하는 것을 비롯하여, 약 30 내지 약 80 중량%의 셀룰로오스 섬유;
iii. 예를 들어 약 10% 내지 약 30% 또는 약 15% 내지 약 30%의 바인더 또는 바인더를 포함하는 것을 비롯하여, 약 5 중량% 내지 약 35 중량%의 바인더 또는 바인더 섬유;
iv. 예를 들어 약 0.01% 내지 약 5%, 또는 약 0.05% 내지 약 3% 또는 약 0.5% 내지 약 2%의 발포성 계면활성제를 포함하는 것을 비롯하여, 약 5 중량% 미만의 발포성 계면활성제;
v. (사용되는 경우) 예를 들어 약 0.01% 내지 약 2%, 또는 약 0.05% 내지 약 2% 발포체 안정제를 포함하는 것을 비롯하여, 약 2 중량% 미만의 발포체 안정제;
vi. (사용되는 경우) 예를 들어 약 0.05% 내지 약 3%, 또는 약 0.1% 내지 약 2%의 강도 강화제를 포함하는 것을 비롯하여, 약 5 중량% 미만의 강도 강화제;
vii. (사용되는 경우) 예를 들어 약 1% 내지 약 45% 또는 약 10% 내지 약 40%의 SAM을 포함하는 것을 비롯하여, 약 45 중량% 미만의 SAM.
발포체의 건조 방법에 따라 발포성 계면활성제의 일부분이 물로 제거될 수 있다. 그러나, 건조 방법에 관계없이, 발포성 계면활성제의 양이 섬유 상에 그리고 발포 흡수성 복합재 내에 잔류할 것이다.
보다 구체적으로, 목재 펄프와 같은 셀룰로오스 섬유의 상당한 부분을 포함하고 매우 낮은 밀도를 갖는 것에도 불구하고, 흡수성 복합재는 40% 초과, 50% 초과 또는 심지어 60% 초과의 습윤 캘리퍼 보유율을 가질 수 있다. 소정의 실시예들에서, 흡수성 복합재는 약 98% 미만, 약 95% 미만 또는 심지어 약 90% 미만의 습윤 캘리퍼 보유율을 가질 수 있다. 추가의 특정 실시예들에서, 본 발명의 초저밀도 셀룰로오스 웹은 약 50 내지 약 99%, 약 60 내지 약 99% 또는 약 85 내지 99%의 습윤 캘리퍼 보유율을 가질 수 있다.
시트의 두께 및 평량은 필요에 따라 선택되어 그것을 포함하고 있는 특정 개인 위생 용품 또는 다른 흡수 용품의 요구를 충족시킬 수 있다. 이와 관련하여, 복합재 셀룰로오스 웹 또는 시트는 바람직한 흡수도 및/또는 벌크를 제공하도록 선택된 두께를 가질 수 있으며, 소정의 측면들에서는 약 0.5 내지 약 45㎜, 또는 대안적인 실시예들에서는 약 1㎜ 내지 30㎜의 두께를 가질 수 있다. 복합재 셀룰로오스 웹 또는 시트는 와이핑 용품, 흡수 용품 (예컨대 개인 위생 용품) 또는 이러한 용품의 구성요소로 전환될 수 있다. 복합재 셀룰로오스 웹 또는 시트의 크기는 필요에 따라 충분한 벌크, 표면적을 제공하고 및/또는 단독으로 또는 다중 구성요소 용품의 구성요소로서 의도된 기능을 수행하도록 형상화되고 및/또는 크기가 될 수 있다.
와이핑 용품
예를 들어, 페이셜 티슈, 화장용 와이프, 화장실용 티슈, 테이블 냅킨 또는 다른 와이핑 용품과 같은 와이 핑 용품으로서의 용도와 관련하여, 셀룰로오스 티슈 시트는 약 0.5㎜ 내지 약 5㎜ 또는 다른 실시예에서는 약 1㎜ 내지 약 3㎜의 두께를 가질 수 있다. 소정의 실시예들에서, 와이핑 또는 세정 용도에 있어서, 복합재 셀룰로오스 시트는, 예를 들어, 10gsm 내지 약 100gsm, 또는 약 15gsm 내지 90gsm 또는 심지어 약 20gsm 내지 약 80gsm의 평량을 갖는 것과 같은, 적어도 약 10gsm의 평량을 가질 수 있다.
와이핑 및/또는 세정 제품에 관하여, 용품의 크기는 충분한 표면적을 제공하도록 형상화되고 및/또는 크기가 되어 사용자가 의도된 신체 부위(들)를 세정 및/또는 처치할 수 있도록 할 수 있다. 한 예로써, 많은 개인 위생 용도를 위하여, 용품이 약 5 내지 45㎝, 또는 다른 실시예에서는 약 7 내지 약 35㎝ 또는 약 10㎝ 내지 약 30㎝의 최대 직경을 가지면 충분할 것이다. 페이셜 클렌징 및/또는 화장 제품으로서의 사용을 포함하는 소정의 개인 위생 제품의 경우, 용품은 바람직하게는, 예를 들어 25cm(L) x 25cm(W) 내지 5cm(L) x 5cm(W)의 치수를 포함하는, 5 내지 30cm의 길이와 약 5 내지 30cm의 폭을 갖는다. 용품의 형상은 필요에 따라 변할 수 있으며, 직선 형상, 곡선 형상 및 불규칙한 형상을 포함할 수 있다. 예를 들면, 용품은 원형, 타원형, 계란형, 정사각형, 직사각형, 다엽형(multi-lobal) 등일 수도 있다.
본 발명의 와이핑 및/또는 세정 용품은, 소정의 측면들에서, 층들 중 적어도 하나의 층이 본원에서 설명된 초저밀도 복합재 셀룰로오스 웹을 포함하는 여러 겹 제품을 포함할 수 있다. 한 측면에서, 개별 층들은 개별적으로 형성될 수 있으며, 그 후 예를 들어 접착제, "압착(crimp)" 또는 압축 접합 (예를 들어, 압력의 적용), 열적 접합 (예를 들어, 층이 하나 이상의 열가소성 바인더 섬유를 포함하는 경우) 등과 같은, 본 기술 분야에서 공지된 하나 이상의 수단에 의하여 서로 부착될 수 있다. 일 측면에서, 여러 겹 웹은 패턴 양각될 수 있다. 이러한 양각 및/또는 겹 형성 기술은 당 업계에 공지되어 있으며, 예는 Nystrand의 US3867225; Schulz의 US4320162; Veith 등의 USD305181 등에 설명된 것을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 부가적으로 및/또는 대안적으로, 초저밀도 복합재 셀룰로오스 웹은 제2 층 상에 직접적으로 또는 제2 층과 함께 형성되어 일체화된 및/또는 일관된 다층 박층체를 형성할 수 있다.
소정의 측면들에서, 티슈 제품은 본원에서 설명된 바와 같은 초저밀도 복합재 셀룰로오스 웹을 포함하는 제1 티슈 웹 및 초저밀도 페이퍼 티슈 웹의 특성과 다른 하나 이상의 특성을 갖는 제2 페이퍼 티슈 웹을 포함하는, 다층 또는 여러 겹 제품을 포함할 수 있다. 한 측면에서, 제2 페이퍼 티슈 웹은 0.5g/cc 내지 0.04g/cc의 밀도를 가질 수 있으며, 다른 실시예에서는 약 0.3g/cc 내지 약 0.05g/cc의 밀도를 가질 수 있다. 또한, 제2 티슈 시트는 약 10 내지 약 100gsm 또는 약 20 내지 약 90gsm의 평량을 가질 수 있다. 특정 페이셜 티슈 제품을 위하여, 각각의 층은 약 10 내지 약 20gsm의 평량을 가질 수 있다. 그러나, 페이퍼 타월과 같은 더 무거운 듀티(duty) 페이퍼 제품을 위하여, 소정의 실시예들에서, 각각의 층은 약 15gsm 내지 약 40gsm의 평량을 가질 수 있다. 시트의 두께는, 소정의 실시예들에서 약 0.5㎜ 내지 약 5㎜일 수 있으며, 다른 실시예에서는 약 1㎜ 내지 약 3㎜일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 제2 겹은 적어도 약 95%의 셀룰로오스 섬유, 적어도 약 98%의 셀룰로오스 섬유 또는 적어도 약 99%의 셀룰로오스 섬유를 포함할 수 있다. 또한, 소정의 실시예들에서 제2 겹을 구성하는 섬유는 전적으로 (100%) 셀룰로오스 섬유를 포함할 수 있다. 한 측면에서, 제2 겹은 습윤-형성된 티슈 시트를 포함할 수 있다. 통기 건조 공정에 의해 형성된 습윤 형성된 티슈 시트는 본 발명의 발포 티슈 시트와 함께 사용하기에 매우 적합하며; 이러한 티슈 웹은 대체로 종래의 습식-압축된 티슈보다 상대적으로 더 큰 벌크 및 흡수율을 특징으로 하며, 소정의 실시예들에서는 표면 질감을 갖고 형성되어 세정 효능 및/또는 역할을 향상시킬 수 있다. 이러한 유형의 티슈 시트는 Trokhan의 US4191609; Van Phan 등의 US5443691; Wendt 등의 US5672248; Burazin 등의 US6787000; Malden 등의 US2015/0176221, 및 Burazin 등의 WO2015/080726에 설명되고 이 특허 내에 설명된 방법에 의하여 형성되며, 위의 특허의 내용은 본 명세서와 일치하는 정도까지 본 명세서 내에서 참고로 원용된다. 또한, 소정의 실시예들에서, 제2 웹은 습식-프레스 공정에 의해 건조되고 상대적으로 더 높은 밀도 및 보다 콤팩트한 평면 섬유 배향을 특징으로 하는 습윤 형성된 티슈 시트를 포함할 수 있다. 이러한 티슈 웹은 흔히 양키(Yankee) 건조기에서 건조되고 일 측 또는 양 측에서 크레이프(creped)되어 벌크를 더 증가시키고 시트 강도를 향상시킨다. 이러한 유형의 티슈 시트는 Edwards 등의 US4894118; Kessner 등의 US4942077; Hermans 등의 US6454904; Bradley 등의 WO2015/066036 내에 설명되고 이 특허 내에 설명된 방법으로 형성되며, 위의 특허의 내용은 본 명세서와 일치하는 정도까지 본 명세서 내에서 참고로 원용된다.
소정의 실시예들에서, 본 발명의 여러 겹 티슈 제품은 부직 웹에 부착된, 본 명세서에 설명된 바와 같은 초저밀도 티슈 웹을 포함할 수 있다. 부직 웹은, 예를 들어, 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 에어-레잉 공정, 코포밍 공정, 및 본디드 카디드 웹 공정, 수력 엉킴 공정 등과 같은 많은 공정으로부터 형성될 수 있다. 비제한적인 예로서, 다양한 부직 웹 및 이를 제조하는 방법이 Butin 등의 US3849241, Appel 등의 US4340563, Meitner 등의 US4443513, Ali Kahn 등의 US4548856, Abba 등의 US4853281, Pike 등의 US5382400, Griesbach 등의 US5575874, Kobylivker 등의 US6224977, Close 등의 US6811638, Lange 등의 US6946413, Gusky 등의 US2004/0192136, Gusky 등의 US2006/0008621, Anderson 등의 US4100324, Georger 등의 US5350624, Jackson 등의 US2011/151596, Evans의 US3485706, Bunting 등의 US3620903, Viazmensky 등의 US5009747, Everhart 등의 US5284703, Marmon 등의 US6200669 등에 설명되어 있다. 소정의 측면들에서, 부직 웹은 약 15gsm 내지 약 240gsm의 평량을 가질 수 있으며, 또는 대안적인 실시예에서는 약 20 내지 190gsm 또는 약 25 내지 90gsm의 평량을 가질 수 있다. 이와 관련하여, 섬유상 물질은 약 25중량%보다 많은 합성 섬유를 포함하며, 소정의 실시예들에서는 약 40 내지 100중량%의 합성 섬유를 포함하고, 또 다른 구현 예에서는 약 55 내지 100중량%의 합성 섬유를 포함한다. 합성 섬유는, 예를 들어 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리락트산 또는 다른 섬유 형성 중합체와 같은 중합체를 포함할 수 있다.
다른 측면에서, 본 발명의 여러 겹 제품은 예를 들어 비스코스와 같은 셀룰로오스 합성 섬유의 부직 웹에 겹이 형성된, 본원에서 설명된 초저밀도 복합재 셀룰로오스 제품을 포함할 수 있다. 한 측면에서, 여러 겹 제품은 생분해성 및/또는 수세식 부직 웹에 부착된, 본 명세서에서 설명된 초저밀도 티슈 제품을 포함할 수 있다. 생분해성 및/또는 수세식 부직포의 예는 Pomplun 등의 US5948710, Win 등의 US5667635, Mumick 등의 US6043317, Noelle의 WO2007/110497, Vogel 등의 US2011/0290437, Zwick 등의 US2015/118466 등에 설명된 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
소정의 실시예들에서, 본 명세서에서 설명된 초저밀도 복합재 셀룰로오스 웹은 외부 층 또는 여러 겹 박층체 내의 겹을 포함할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 다층 티슈 제품은 3개 또는 그 이상의 층을 포함할 수 있다. 이러한 소정의 실시예들에서 그리고 3개 또는 그 이상의 겹을 갖는 여러 겹 웹과 관련하여, 본원에서 설명된 초저밀도 복합재 셀룰로오스 웹은 내부 또는 중앙 겹을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 및 제2 외부 겹은 상술한 습식 레이드 페이퍼 티슈 웹 또는 부직 웹을 포함할 수 있다. 또한, 이러한 실시예에서 제1 및 제2 외부 겹은 동일하거나 상이한 재료일 수 있다.
본원에 설명된 흡수성 복합재를 포함하거나 통합하는 와이핑 제품 또는 시트는 적층체로 제공될 수 있고 필요한 경우 용기에 통합되거나 배향될 수 있다. 또한, 시트의 적층체는 사용 및/또는 분배의 효율을 개선하기 위하여 원하는 대로 접힐 수 있다. 와이핑 제품의 적층체(들)는 바람직하게는 제거 또는 분배를 용이하게 하도록 배치되고, 소정의 실시예들에서는 계량된 분배를 용이하게 하도록 배치될 수 있다. 시트는, 예를 들어, V형 접힘, Z형 접힘, W형 접힘, 4등분 접힘 등과 같은 다양한 공지의 중첩식 구성으로 상호-접힐 수 있다. 분배 가능한 와이프의 적층체를 형성하기 위한 장비 및 공정은 본 기술 분야에 공지되어 있으며; 그 예는 Frick 등의 US3401927; Clark 등의 US4502675; Onekama의 US5310398; Sosalla 등의 US6612462 등에 설명된 것을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 특정의 감긴 양식에서와 같은, 연속적인 길이의 시트 물질을 이용하는 제품 양식과 관련하여, 개별적으로 분리 가능한 습식 와이프는 바람직하게 원하는 형상 및 크기의 더 작은 개별 시트로의 분리를 허용하는 천공된 또는 오버-본딩된 절취선을 갖는다. 특정 적층체의 높이와 시트의 총수(count)는 의도된 형식과 용도에 따라 달라질 수 있다. 그러나, 소정의 실시예들에서, 적층체는 3 내지 250개의 개별 와이핑 제품 또는 시트를 포함할 수 있으며, 다른 실시예에서는, 약 10 내지 150개의 와이핑 제품 또는 시트를 포함할 수 있고, 또 다른 추가적인 실시예에서는 약 10 내지 90개의 와이핑 제품 또는 시트를 포함할 수 있다.
와이핑 제품의 적층체는 와이핑 제품의 유지 및/또는 분배에 적합한 용기 내에 수용될 수 있다. 이러한 많은 용기들, 예를 들어 패키지 및/또는 분배기는 당 업계에 공지되어 있고 본 발명과 함께 사용하기에 적절하다. 한 측면에서, 용기는 내부 공간을 한정하는 복수의 벽면을 포함한다. 한 측면에서, 용기는 얇은 중합체 필름에 의해 형성되고 선택적으로 그 안에 들어있는 와이핑 제품에 접근하기 위한 재밀봉 가능한 또는 재폐쇄 가능한 분배 개구를 더 갖는 가요성 팩을 포함할 수 있다. 가요성 패키징 분배기의 예는 Dailey의 US4863064, Herzberg 등의 US5524759, Heathcock 등의 US6012572, House 등의 US7527152, Bauer 등의 WO96/37138, Foley 등의 US2010/155284에 설명된 것을 포함하나, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 본 발명의 페이퍼 티슈 제품을 분배하기에 적절한 실질적으로 경질의 분배기는 Nelson 등의 US3369700, Enloe 등의 US3369699, Buczwinski 등의 US5785179, Huang 등의 US7028840, Long 등의 US7543423, Decker 등의 US2005/211718, Fulscher 등의 US2007/0235466 등에 설명된 것을 포함하나, 이에 제한되지 않는다. 도 1을 참고하여 보여지는 바와 같은 특정 실시예에서, 개별 와이핑 제품 또는 시트(20)들의 적층체(22)가 용기 또는 분배기(24) 내에 위치될 수 있다. 시트 적층체(22)는 분배기(23)의 벽면(24) 내에 위치되며 분배기(23)의 내부 공간의 실질적인 대부분을 포함할 수 있다. 분배기(23)는 개별 시트(20)가 제거될 수 있는 분배 개구(28)를 갖는, 최상부 측 패널(26)과 같은 적어도 하나의 측부 패널을 가질 수 있다. 통상적으로, 분배 개구(28)는 분배 개구 위에 위치되지만 사용시 최종 사용자에 의해 제거되도록 설계된 탭 또는 커버(미도시)를 가질 것이다. 한번에 하나 또는 계량된 분배를 용이하게 하기 위하여, 분배 개구(28)는 분배 개구를 부분적으로 막고, 제거되고 있는 시트(20)에 마찰력을 제공하도록 설계되어 적층체(22)로부터의 개별 시트(20)의 적절한 분리를 용이하게 하는 가요성 멤브레인 또는 필름(27)을 가질 수 있다.
개인 위생 흡수 용품
흡수성 개인 위생 용품은 일반적으로 착용자를 향하는 액체 투과성 상면시트와 액체 불투과성 배면 시트 또는 외부 커버를 포함한다. 상면시트와 외부 커버 사이에는 흡수성 코어가 배치된다. 이와 관련하여, 상면 시트와 외부 커버는 종종 흡수성 코어를 감싸기 위해 연결 및/또는 밀봉된다. 본 발명의 특정 측면이 특정 개인 위생 흡수 용품의 문맥에서 설명되었지만, 다른 유형의 개인 위생 흡수 용품 및/또는 하기에 논의된 특정 구성의 다른 조합 또는 변경에서의 유사한 용도가 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 당업자에 의해 만들어 질 수 있다는 점이 용이하게 인식될 것이다.
특정 실시예에서, 그리고 도 2를 참조하면, 기저귀(50)는 액체 불투과성 외부 커버(54), 외부 커버(54)에 대해 대면 관계로 위치된 액체 투과성 상면시트(52) 및 외부 커버(54)와 상면 시트(52) 사이의 흡수성 코어(56)를 포함할 수 있다. 기저귀(50)는, 예를 들어, 전체적으로 직사각형, T자형, 모래 시계 형상 등과 같은 다양한 형상을 가질 수 있다. 상면시트(52)는 일반적으로 외부 커버(54)와 동일한 공간을 차지하지만, 원하는 대로, 외부 커버(54)의 영역보다 크거나 작은 영역을 선택적으로 덮을 수 있다. 나타나 있지는 않지만, 외부 커버의 여유부와 같은, 기저귀의 부분은 제품의 끝단 에지를 지나고 그 주위로 연장될 수 있으며 신체 대향층의 일부분을 형성할 수 있다는 점이 이해되어야 한다. 기저귀(50)는 또한 착용자의 허리 둘레에 맞도록 조정된 말단 여유부(62) 및 서혜부 주위로 연장될 뿐만 아니라 말단 여유부(62)와 결합하여 다리 개구를 제공하도록 설계된 중앙 영역(64)을 갖고 있다. 체결 부재(61)는 일반적으로 기저귀를 착용자 주위에 고정시키기 위해 말단 여유부(62)에 인접하여 위치된다.
도 2에 대표적으로 도시된 바와 같이, 상면시트 또는 신체측 라이너(52)는 바람직하게는 유연하고, 촉감이 부드럽고, 착용자의 피부에 자극적이지 않은 신체 대향 표면을 제공한다. 상면시트(52)는 바람직하게는 흡수성 코어(56)에 보유된 액체로부터 착용자의 피부를 분리하는 것을 돕기 위해 이용된다. 상면시트는 본 기술 분야에서 잘 알려져 있으며, 다공성 발포체, 망상 발포체, 천공형 플라스틱 필름, 천연 섬유(모, 면 섬유 등), 합성 섬유(폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등), 천연 섬유와 합성 섬유의 조합 등과 같은 매우 다양한 물질로 제조될 수 있다. 상면시트는 단일 층 또는 하나 이상의 상이한 물질의 조합을 포함하는 다수의 층을 포함할 수 있다. 부직포 및 이의 박층체가 일반적으로 상면시트를 형성하는데 이용된다. 적절한 상면시트 물질은 Pike 등의 US5382400; Kirby 등의 US5415640; Sauer의 US5527300; Dodge 등의 US5994615; Everett 등의 US6383960; Daley 등의 US6410823; Biggs 등의 US2014/0121623 등에 설명된 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
배면시트 또는 외부 커버(54)는 액체 불투과성 물질을 포함한다. 바람직하게는, 외부 커버는 물의 통과를 방지하지만 공기와 수증기가 통과하는 것을 허용하는 물질을 포함한다. 외부 커버는 물질의 단일 층 또는 상이한 물질의 하나 이상의 층을 포함하는 다중 층을 포함할 수 있다. 특별한 실시예에서, 외부 커버는 하나 이상의 부직 웹에 고정식으로 부착된 또는 접합된 필름을 포함할 수 있다. 외부 커버의 특정 구조 및 조성은 필름 및/또는 섬유의 다양한 조합으로부터 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 최외측 층은 일반적으로 원하는 강도, 내마모성, 촉감 특성 및/또는 심미성을 제공하기 위해 선택된다. 예로서, 부직포가 일반적으로 외부 커버의 최외측 층으로서 이용된다. 적절한 외부 커버는 Brock 등의 US4041203; McCormack 등의 US6075179; McCormack 등의 US6111163; Cho 등의 US2015/099086 등에 설명된 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
액체 불투과성 외부 커버(54)와 액체 투과성 상면시트(52) 사이에 흡수성 코어(56)가 위치되어 있다. 흡수성 코어 자체는 유사하거나 상이한 흡수 특성을 갖는 다중 층을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 흡수성 코어는 보통 초흡수성 입자들, 목재 펄프 섬유, 합성 목재 펄프 섬유, 합성 섬유 및 이들의 조합을 포함하는 하나 이상의 흡수성 물질을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 흡수성 코어는 흡수성 코어의 다수의 형상 및 크기 중 임의의 것을 가질 수 있으며, 그 안의 물질의 선택은 원하는 적재 용량, 흡수 용품의 의도된 용도 및 당업자에게 공지된 다른 요인에 따라 변화할 것이다. 본 발명과 관련하여 사용될 수 있는 다양한 흡수성 코어 구조체 및/또는 부가적인 흡수성 물질의 예는 Kellenberger 등의 US4699823; Abuto 등의 US5458592; Melius 등의 US5601542; Blenke 등의 US6129720; Everett 등의 US6383960; Elliker 등의 US7938813; Dodge 등의 US2002/0183703 등에 설명된 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 한 측면에서, 흡수성 코어는 하나 이상의 층을 포함할 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 층은 본 명세서에서 설명된 초저밀도 복합재 셀룰로오스 웹 또는 시트를 포함할 수도 있다. 또한, 소정의 실시예들에서, 흡수성 코어는 본 명세서에서 설명된 복수의 중첩된 초저밀도 셀룰로오스 복합재를 포함할 수도 있다.
또한, 지속 시간(span)을 증가시키고 및/또는 흡수 용품 내로 들어오는 액체가 흡수성 코어에 도달하는 속도를 조절하기 위하여, 흡수성 코어(56) 위에 액체 분배층 또는 "위킹(wicking)" 층(58)을 사용하는 것이 개인 위생 흡수 용품에 일반적이다. 그러나, 다른 실시예에서, 액체 전달층은 대안적으로 및/또는 부가적으로 흡수성 코어(미도시) 아래에 위치될 수 있다. 이러한 물질은, 예를 들어 다기능 에어 레이드 물질, 천공 필름/부직 박층체, 고-로프트 부직포 등을 포함하는, 그러나 이에 제한되지 않는, 하나 이상의 부직 웹을 포함할 수 있다. 다양한 액체 분배층의 예는 Latimer 등의 US5364382; Bolwerk 등의 US6437214; Mace 등의 US6534149; Lindsay 등의 US6617490 등에 설명된 것을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 소정의 실시예들에서, 흡수성 개인 위생 용품은 본 명세서에서 설명된 초저밀도 셀룰로오스 복합재를 포함하는 액체 분배층을 포함할 수 있다.
개인 위생 용품은 선택적으로 하나 이상의 부가적인 요소 또는 구성 요소를 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 많은 부가적인 특징과 다양한 구조가 본 기술 분야에 알려져 있다. 단지 몇 가지 예로서 그리고 도 2를 참조하면, 기저귀는 탄성 레그 커프(65), 탄성 허리 밴드(60), 유체 제어 플랩(66) 등을 더 포함할 수 있다. 당업계의 숙련자는 예를 들어, 성인 요실금 의복, 요실금 패드/라이너, 생리대, 팬티-라이너, 땀 흡수 패드, 붕대 등을 포함하는 다른 흡수성 개인 위생 용품을 위한 본 발명의 초저밀도 웹의 적용 및 이용을 동일한 방식으로 인식할 것이다. 또한, 본 발명의 초저밀도 웹의 하나 이상의 층을 포함할 수 있는 다른 흡수 용품은 아기용 턱받이, 교환 패드, 침대용 패드, 음식 트레이 라이너 등을 포함하나, 이에 제한되지 않는다.
초저밀도 복합재 셀룰로오스 웹 및 제품은 본 기술 분야에서 공지된 바와 같은 하나 이상의 부가적인 요소 또는 성분을 선택적으로 포함할 수 있다. 따라서, 본 발명이 그의 특정 실시예 및/또는 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만, 다양한 변경, 변형 및 기타 변화가 본 발명의 사상에서 벗어나지 않고 본 발명에 대하여 이루어질 수 있다는 사실이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 청구범위는 이러한 수정, 변경, 및/또는 변화 전부를 다루거나 포함하려는 것이다.
정의 및 테스트 방법
도면을 참조하고 본 명세서 및 청구범위들 전부에 걸쳐, 용품 및/또는 그의 개별 성분에 대한 논의는 다음과 같은 이해를 갖는다:
용어 "포함하는" 또는 "구비하는" 또는 “갖는”은 포괄적이거나 개방적이며, 추가적인 미인용된 구성 요소, 조성 성분, 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 따라서, 용어 "포함하는" 또는 "구비하는" 또는 “갖는”은 또한 더 제한적인 용어 “본질적으로 이루어지는" 및 "로 이루어지는"을 포함하고 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 “평량”은 일반적으로 티슈 또는 웹의 단위 면적 당 무수량(bone dry weight)을 지칭하며, 일반적으로 제곱미터 당 그램 (gsm)으로 표현된다. 평량은 TAPPI 테스트 방법 T-220 sp-10을 사용하여 측정된다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "부직 웹"은, 편직 웹에서와 같은 식별가능한 방식은 아니지만 상호 연결된 개별적인 섬유들이나 실들의 구조를 갖는 웹을 의미한다.
본 명세서에서 용어 “개인 위생 흡수 용품”은 신체로부터 배출되는 다양한 액체, 고체, 반고체 삼출물을 흡수 및 함유하기 위해 착용자의 신체에 붙여 위치되거나 근접하게(즉, 신체와 인접하게) 위치되도록 의도되고 및/또는 맞추어진 용품을 지칭한다. 예는 기저귀, 기저귀 팬츠, 훈련용 팬츠, 청소년 팬츠, 수영 팬츠, 그리고 제한되지는 않지만 월경 패드 또는 팬츠를 포함하는 여성 위생 제품, 요실금 제품, 의료용 의복, 수술용 패드 및 붕대 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이 용어 “초흡수성 중합체”는, 최적의 조건 하에서, 0.9중량% 염화나트륨을 함유하는 수용액 내에 자신의 중량의 적어도 약 10배, 또는 자신의 중량의 적어도 약 15배, 또는 자신의 중량의 적어도 약 25배를 흡수할 수 있는 초흡수성 중합체 및 초흡수성 중합체 조성물을 포함하는 수-팽윤성(water-swellable), 수-불용성 유기 또는 무기 물질을 지칭한다.
용어 "겹(ply)"은 다층 제품 내의 개별 층을 지칭하며, 여기서 개별적인 겹들이 서로 병렬로 배치될 수 있다.
용어 “겹이 형성된”또는 “접합된" 또는 “결합된”은 본 명세서에서 2개의 요소의 결합, 접착, 연결, 부착 등을 지칭한다. 두 요소는, 그들이 서로 직접적으로 또는 각각이 중간 요소들에 직접적으로 접합될 때와 같은, 서로 간접적으로 결합, 접착, 연결, 부착 등이 될 때에 함께 겹이 형성되거나, 접합되거나 또는 결합된 것으로 고려될 것이다. 한 요소의 다른 요소에 대한 겹 형성, 접합 또는 결합은 연속적 또는 단속적 접합을 통해 일어날 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 명시적으로 달리 언급하지 않는 한, 재료 조성과 관하여 사용될 경우, 용어 "퍼센트", "%", "중량 퍼센트", "중량%" 각각은 명시적으로 달리 언급한 경우를 제외하고는 성분의 중량 기준 양을 총 중량의 백분율로서 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "적층체"는 임의의 시트 집합체를 포함하도록 광범위하게 사용되며, 여기서 표면-대-표면 계면을 갖는 복수의 개별 시트가 존재한다; 이는 수직으로 적층된 개별 시트들의 집합체를 포함할 뿐만 아니라, 수평으로 적층된 개별 시트들의 집합체는 물론 절취선(예를 들어, 천공)에 의해 분리되는 롤식 또는 접힘식 연속 시트 물질의 집합체를 포함한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 시트의 "캘리퍼 (caliper)" 또는 "두께"는 0.345 kPa (0.5 psi)의 부하를 제공하는, 45.6cm2 (3 인치 직경)의 압력 풋(pressure foot) 영역을 갖는 아크릴 플래튼을 구비한 마이크로미터를 사용하여 결정되며, 판독은 3초의 유지 시간 후에 취해진다. 90x102㎜ (3.5x4 인치) 크기를 갖는 샘플이 절단되고 측정을 위하여 사용된다. 달리 명시하지 않는 한, 캘리퍼 또는 두께에 대한 참조는 건조 캘리퍼이다. 습윤 캘리퍼는 건조 캘리퍼 판독 값에 대해 처리되고 측정된 재료를 취한 다음 샘플을 탈이온수에 포화시켜 측정한다. 그런 다음 젖은 샘플을 건조시키고 건조한 후에 캘리퍼를 결정하기 위해 위와 같은 방법으로 건조 캘리퍼에 대해 캘리퍼를 결정한다.
"습윤 캘리퍼 보유율"은 다음 공식에 따라 의미하고 계산된다: (습윤 캘리퍼 ÷건조 캘리퍼) x 100
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 섬유의 "수분 보유 값" 또는 "WVR"은 특정 유형의 섬유의 흡수성 및 수분 보유 특성을 결정하며 다음과 같이 결정된다. 샘플 섬유를 선택하고 건조 섬유 0.7g을 칭량하고 100mL의 정제 수에 4 시간 동안 둔다. 그런 다음 젖은 섬유를 원심분리기에 넣고 30분 동안 중력의 900배에 해당하는 원심 가속도를 가한다. 섬유 샘플을 제거한 다음 무게를 잰다. WRV = (습윤 중량 - 건조 중량)/건조 중량.
실시예
실시예 1-5는 다음과 같은 공정에 따라 이루어졌다. 목재 펄프 섬유를 섬유화시키기 위하여 총 2000 그램의 초기 슬러리를 분쇄기의 컵에 첨가하였다. 초기 슬러리를 약 3-5%의 섬유 점도도를 갖도록 형성하였다. 40 그램의 건조 상업용 치밀화 목재 펄프 시트 및 적용 가능한 경우 부가적인 섬유를 섬유 혼합물 중량비에 따라 칭량하고 영국 표준 분쇄기의 컵 내로 위치시켰다. 1960g의 증류수를 컵에 첨가하고 섬유 혼합물을 5 분 동안 담갔다. 이어서, 컵을 분쇄기 상에 올려 놓고 목재 펄프 섬유를 충분히 섬유화시키기 위해 15,000 회전수로 구동하였다. 그 후, 직경 150㎜ 및 높이 170㎜의 치수를 갖는 별도의 용기에서 500g의 초기 슬러리를 칭량하고, 10%의 도데실 황산나트륨 용액 6.5g을 용기에 첨가하였다. 슬러리 내의 계면활성제 농도는 약 0.13중량%이었다. 용기 내의 정점이 사라질 때까지 슬러리를 고속 회전 믹서에 의하여 4000rpm의 속도로 수 분간 혼합하였다.
발포체 성형 섬유 슬러리를 그후 2가지 다른 방법으로 시트 형태로 성형하였다. 방법 1은 전체 발포 슬러리를 10 인치 x 10 인치의 면적 치수를 갖는 테스트용 핸드 시트 성형기 내에 붓는 것이었다. 방법 2는 상이한 직경의 금속 로드들의 사용을 통하여 제어된 갭 높이를 갖는 갭을 통해 습윤 발포체 시트를 밀어 습윤 발포체의 두께를 제어하는 것이었다.
발포체 시트를 90℃의 오븐에서 약 2 내지 3시간 동안 건조시켰다. 이어서, 바인더 섬유를 활성화시키고 바인더 섬유와 그것을 접촉하는 다른 섬유 사이와 같은 열 접합을 달성하기에 적합한 온도에서 건조된 베이스 시트를 가열하였다.
실시예 1: 팽창된 발포체를 형성하기 위해 사용된 슬러리는 상기에서 언급한 SDS를 포함하였으며, 고형분은 50% 유칼립투스 목재 펄프 섬유, 섬유 길이가 6mm인 30% PET 스테이플 섬유, 및 6mm 섬유 길이 및 2.2 dtex의 20% Trevira T255-6 폴리에틸렌/PET 시쓰/코어 스테이플 섬유로 구성되었다.
실시예 2: 팽창된 발포체를 형성하기 위해 사용된 슬러리는 상기에서 언급한 SDS를 포함하였으며, 고형분은 60% LL 19 북부 침엽수 크라프트 섬유 (LL-19) 및 6mm 섬유 길이 및 2.2 dtex의 40% Trevira T255-6 폴리에틸렌/PET 시쓰/코어 스테이플 섬유로 구성되었다.
실시예 3: 팽창된 발포체를 형성하기 위해 사용된 슬러리는 상기에서 언급한 SDS를 포함하였으며, 고형분은 32% 유칼립투스 목재 펄프 섬유, 32% 6 mm PET 스테이플 섬유, 약 20μm의 평균 섬유 직경을 갖는 20% 6 mm 멜라민 스테이플 섬유, 및 6mm 섬유 길이 및 2.2 dtex의 16% Trevira T255-6 폴리에틸렌/PET 시쓰/코어 스테이플 섬유로 구성되었다.
실시예 4: 팽창된 발포체를 형성하기 위해 사용된 슬러리는 상기에서 언급한 SDS를 포함하였으며, 고형분은 35% 유칼립투스 목재 펄프 섬유, 6mm PET 스테이플 섬유, 및 6mm 섬유 길이 및 2.2 dtex의 30% Trevira T255-6 폴리에틸렌/PET 시쓰/코어 스테이플 섬유로 구성되었다.
실시예 5: 팽창된 발포체를 형성하기 위해 사용된 슬러리는 상기에서 언급한 SDS를 포함하였으며, 고형분은 35% 면 플록, 주로 입자 크기 범위가 300-600μm인 35% Evonik SSM 5600 초흡수성 입자, 및 6mm 섬유 길이 및 2.2 dtex의 30% Trevira T255-6 폴리에틸렌/PET 시쓰/코어 스테이플 섬유로 구성되었다.
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점조도 (슬러리 중 고형분 %) | 건조 밀도 (g/cc) | 건조 캘리퍼 (mm) | 습윤 & 건조된 캘리퍼 (mm) | 습윤 캘리퍼 보유율% |
| 1 |
3% | 0.0111 | 4.53 | 2.01 | 44.4 |
| 2 |
4% | 0.0166 | 7.01 | 5.62 | 80.2 |
| 3 |
5% | 0.0156 | 3.79 | 3.71 | 97.9 |
| 4 |
3% | 0.0131 | 6.87 | 6.55 | 95.3 |
| 5 |
3% | 0.029 | 8.8 | 8.06 | 91.6 |
Claims (20)
- 흡수성 복합재 시트로,
5 내지 40 중량% 내수성 섬유;
30 내지 80 중량% 셀룰로오스 섬유;
5 내지 35 중량% 바인더;
발포성 계면활성제를 포함하고, 그리고
여기서 바인더는 섬유 접촉점에서 인접한 섬유들을 접합시키며 상기 셀룰로오스 섬유는 수소 결합에 의해 서로 접합되고, 추가로 여기서 상기 흡수성 복합재 시트는 0.04g/cc 내지 0.005g/cc의 밀도 및 40% 초과의 습윤 캘리퍼 보유율을 가지는, 흡수성 복합재 시트. - 제1항에 있어서, 상기 흡수성 복합재 시트는 0.5 내지 40㎜의 건조 캘리퍼를 가지는, 흡수성 복합재 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 흡수성 복합재 시트는 0.5㎜ 내지 5㎜의 두께를 가지고 실질적으로 평면 시트형 구조를 가지는, 흡수성 복합재 시트.
- 제1항에 있어서,
상기 내수성 섬유는 상기 흡수성 복합재 시트의 20 내지 40%를 포함하고;
상기 셀룰로오스 섬유는 상기 흡수성 복합재 시트의 30 내지 45%를 포함하고; 그리고
상기 바인더는 바인더 섬유를 포함하고, 상기 흡수성 복합재 시트의 15 내지 35%를 포함하는, 흡수성 복합재 시트. - 제4항에 있어서, 상기 흡수성 복합재 시트의 밀도는 0.02g/cc 내지 0.005g/cc이고 추가로 여기서 상기 흡수성 복합재 시트는 60%를 초과하는 습윤 보유 값을 가지는, 흡수성 복합재 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 발포성 계면활성제는 양이온성 및 음이온성 계면활성제로부터 선택되고 0.05 내지 5%로 상기 흡수성 복합재 시트에 존재하는, 흡수성 복합재 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 내수성 섬유는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 폴리락트산 중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 중합체 섬유를 포함하는, 흡수성 복합재 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유와 결합된 습윤 강도 첨가제를 더 포함하는, 흡수성 복합재 시트.
- 제2항에 있어서, 초흡수성 물질을 더 포함하는, 흡수성 복합재 시트.
- 제1항에 있어서, 상기 셀룰로오스 섬유의 적어도 대부분은 목재 펄프 섬유를 포함하는, 흡수성 복합재 시트.
- 제10항에 있어서, 상기 흡수성 복합재 시트의 밀도는 0.02g/cc 내지 0.005g/cc이고 추가로 여기서 상기 흡수성 복합재 시트는 60%를 초과하는 습윤 보유 값을 가지는, 흡수성 복합재 시트.
- 다층 박층체로,
제1항의 흡수성 복합재 시트를 포함하는 제1 층;
습식 레이드 웹, 에어 레이드 웹, 및 수력엉킴된 웹으로 이루어진 군으로부터 선택된 부직 웹을 포함하는 제2 층을 포함하는, 다층 박층체. - 제12항에 있어서, 상기 부직 웹은 0.5g/cc 내지 0.04g/cc의 밀도를 가지는 페이퍼 티슈 웹을 포함하고 여기서 상기 페이퍼 티슈 웹은 셀룰로오스 섬유를 적어도 95% 포함하는, 다층 박층체.
- 제13항에 있어서, 상기 제1 층 및 제2 층은 패턴 양각된, 다층 박층체.
- 제13항에 있어서, 적어도 98%의 목재 펄프 섬유를 포함하는 제3 층을 더 포함하고 여기서 상기 제1 층은 상기 제2 층과 제3 층 사이에 위치하는, 다층 박층체.
- 제13항에 있어서, 상기 부직 웹은 멜트블로운 섬유 웹, 스펀본드 섬유 웹, 수력엉킴된 웹 및 에어-레이드 섬유 웹으로 이루어진 군으로부터 선택된 부직 웹을 포함하고, 추가로 여기서 상기 에어-레이드 섬유 웹은 12gsm 내지 70gsm의 평량을 가지는, 다층 박층체.
- 패키징된 와이핑 제품으로,
내부 공간을 한정하고 재밀봉 가능한 분배 개구를 갖는 용기;
3 내지 150개의 개별 와이핑 시트의 적층체를 포함하되, 상기 적층체는 상기 내부 공간 내에 위치하고 상기 와이핑 시트는 제1항의 흡수성 복합재 시트를 포함하는, 패키징된 와이핑 제품. - 제17항에 있어서, 상기 와이핑 시트는 여러 겹 시트를 포함하고 추가로 여기서 상기 흡수성 복합재 시트는 0.5 내지 5㎜의 두께 및 0.02g/cc 내지 0.005g/cc의 밀도를 가지는 시트형 구조를 가지는, 패키징된 와이핑 제품.
- 흡수성 개인 위생 용품으로,
액체 투과성 신체측 라이너;
액체 불투과성 외부 커버;
흡수성 코어로, 상기 신체측 라이너와 상기 외부 커버 사이에 위치하는, 상기 흡수성 코어를 포함하고; 그리고
여기서 상기 흡수성 코어는 제2항의 흡수성 복합재 시트를 포함하는, 흡수성 개인 위생 용품. - 흡수성 개인 위생 용품으로,
액체 투과성 신체측 라이너;
액체 불투과성 외부 커버;
흡수성 코어로, 상기 신체측 라이너와 상기 외부 커버 사이에 위치하는, 상기 흡수성 코어; 및
상기 흡수성 코어와 중첩되고 상기 신체측 라이너와 상기 외부 커버 사이에 위치하는, 액체 전달층을 포함하고; 그리고
여기서 상기 액체 전달층은 제3항의 흡수성 복합재 시트를 포함하는, 흡수성 개인 위생 용품.
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