KR20090117788A - 흡수용품, 흡수 코어 제조 방법, 흡수 코어 재료 및 생리대 - Google Patents

Abstract

흡수용품은 백시트에 결합되는 톱시트를 포함하며 그들 사이에 배치되는 흡수 코어 재료를 갖고, 흡수 코어 재료는 그의 일 면 상에서 이산된 융기부 또는 평면외 변형부를 나타내는 섬유질 흡수 재료이다. 일 태양에서, 융기부는 채널의 연속적인 네트워크를 형성하며, 채널은 생리대의 톱시트에 인접하게 공극 영역을 형성한다. 다른 태양에서, 흡수 코어 재료는, 셀룰로오스 섬유를 포함하며 제1 밀도를 갖고 제1 밀도보다 작은 제2 밀도를 갖는 복수의 이산된 평면외 변형부를 포함하는 섬유질 에어레이드 부직포 웨브를 포함한다. 본 발명은 또한 흡수 코어 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.

흡수용품, 생리대, 흡수 코어, 부직포 웨브, 변형부

Description

흡수 코어, 일회용 흡수용품 및 제조 방법{ABSORBENT CORE, DISPOSABLE ABSORBENT ARTICLE, AND METHOD OF MAKING}

본 발명은 생리대 및 일회용 기저귀와 같은 일회용 흡수용품의 흡수 코어, 및 제조 방법에 관한 것이다.

일회용 기저귀 및 여성용 위생용품과 같은 일회용 흡수용품은 당업계에 잘 알려져 있다. 그러한 용품은 착용자의 신체로부터 삼출물(exudate)을 흡수하도록 디자인된다. 일회용 흡수용품은 전형적으로, 톱시트(topsheet)로 불리는 유체 투과성 신체 접촉 층, 백시트(backsheet)로 불리며 톱시트에 결합되는 유체 불투과성 층, 및 흡수 코어(absorbent core)로 지칭되며 톱시트와 백시트 사이에 개재되는 흡수 층을 갖는다. 사용시, 착용자의 신체로부터 배출되는 유체는 톱시트를 통해 일회용 흡수용품으로 유입되어 흡수 코어 내에 저장된다. 백시트는 흡수되지 않은 임의의 과다한 유체가 일회용 흡수용품으로부터 유출되지 못하도록 한다. 다른 의류와 함께 착용되도록 의도되는 생리대와 같은 일회용 흡수용품의 경우, 백시트는 의복측 층일 수 있으며, 전형적으로 의류의 오염을 방지하는 데 도움을 준다.

소정의 기능을 위해 디자인된 구조를 갖는 추가적인 흡수 층을 포함하는 다른 요소들이 일회용 흡수용품에 포함될 수 있다. 예를 들어, 부 톱시트(secondary topsheet)는 톱시트와 흡수 코어 사이에 배치되며 유체를 톱시트로부터 멀리 그리고 흡수 코어 내로 신속하게 위킹(wick)시키도록 디자인된 구조를 갖는 흡수 층일 수 있다. 마찬가지로, 다수의 흡수 코어 층이 사용될 수 있으며, 각각의 층은 안정된 저장을 위해 유체를 흡수 코어 내로 안정되게 이동시키도록 디자인된 유체 취급 특성을 갖는다. 또한, 흡수 코어 재료의 각각의 층은 그 자체가 다수의 에어레잉(air laying) 헤드(head) 또는 빔(beam)을 사용하는 에어레잉 웨브의 기술 분야에 공지된 바와 같이 개별 층들을 갖는 층상(layered) 또는 라미네이트(laminate) 구조일 수 있다. 층상 흡수 코어 재료에서, 임의의 하나의 개별 층은 하나의 다른 개별 층에 대해 상이한 유형 또는 블렌드의 섬유를 포함할 수 있다.

톱시트로부터 백시트를 향한, 즉 착용자의 신체로부터 멀어지는 유체 이동이 용이해지도록 하는 구조를 갖는 흡수 코어를 디자인하는 것이 공지되어 있다. 예를 들어, 섬유질 층의 모세관력(capillarity)이 각각의 층에 따라 증가되는 섬유질 층상 흡수 코어가 공지되어 있다. 마찬가지로, 톱시트로부터 멀어지는 방향으로 각각의 연속하는 층에 따라 투과율이 감소되는 층상 흡수 코어를 갖는 것이 공지되어 있다. 이러한 방식으로, 톱시트를 통해 유입되는 유체는 먼저 신속한 유체 흡수를 용이하게 하기 위해 높은 투과율 및 낮은 모세관력을 갖는 층과 만난다. 이러한 제1 층으로부터, 유체는 더 낮은 투과율 및 더 높은 모세관력을 갖는 층과 만날 수 있어서, 유체는 속도가 더 느려지기는 하지만 톱시트로부터 멀어지게 계속 이동한다. 이는 일반적으로 허용될 수 있는데, 왜냐하면 일단 유체가 착용자의 신체로부터 멀어지면 유체가 흡수 코어의 다른 부분으로 이동하는 속도는 중요하지 않기 때문이다.

공지된 흡수 코어에서, 재료의 투과율과 그의 모세관력 사이에는 잘 알려진 상충관계(tradeoff)가 있다. 일반적으로, 투과율이 상대적으로 더 높은 공지된 재료는 모세관력이 상대적으로 더 낮으며, 그 역도 성립한다. 양 파라미터가 연관되지 않는 것이 바람직한 일회용 흡수용품에 대하여, 이들 파라미터 중 하나의 긍정적인 변화는 다른 하나의 대응하는 부정적인 변화를 유발한다. 투과율이 재료의 획득 속도(acquisition rate)에 직접적으로 영향을 미치고 모세관력이 모세관압의 제한으로 인해 유체의 이동에 직접적으로 강한 영향을 미치기 때문에, 이러한 특성들의 상충관계는 종래에는 흡수 코어가 특성들의 균형을 위해 선택되도록 하였다. 그러나, 이러한 불가피한 상충관계는 안정된 저장을 위한 원하는 수준의 획득 속도 및 효과적인 유체 이동이 동시에 달성될 수 없는 흡수 코어를 포함하는 흡수 구조체가 되게 하였다.

따라서, 흡수 코어에서 투과율 및 모세관압 둘 모두가 동시에 원하는 수준으로 유지될 수 있는 흡수용품 및 흡수 코어 재료를 구비하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 투과율 또는 모세관압 중 어느 하나가 더 최적화될 때 다른 하나의 부정적인 양태가 최소화되는 흡수용품 및 흡수 코어 재료를 구비하는 것이 바람직할 것이다.

또한, 상대적으로 더 높은 투과율을 제공하는 것이 모세관압의 감소 없이 달성될 수 있도록 투과율과 모세관압 사이의 상충관계가 조절되는 흡수용품 및 흡수 재료를 구비하는 것이 바람직할 것이다.

일 태양에서, 본 발명은 생리대일 수 있는 흡수용품에 관한 것이다. 흡수용품은 백시트에 결합되는 톱시트를 포함하며 그들 사이에 배치되는 흡수 코어 재료를 갖고, 흡수 코어 재료는 그의 일 면 상에서 이산된 융기부를 나타내는 섬유질 흡수 재료이다. 융기부는 채널의 연속적인 네트워크를 형성하며, 채널은 생리대의 톱시트에 인접하게 공극(void) 영역을 형성한다.

다른 태양에서, 본 발명은 흡수용품에 사용되는 흡수 코어를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본 방법은,

제1 흡수성 섬유질 웨브 재료를 제공하는 단계;

제2 흡수성 섬유질 웨브 재료를 제공하는 단계;

제1 및 제2 흡수성 섬유질 웨브 재료가 통과하여 가공될 수 있는 닙(nip)을 형성하며, 링 롤링(ring rolling), 셀프(SELF), 마이크로-셀프(micro-SELF), 및 회전 나이프 개구형성(rotary knife aperturing)으로 이루어진 공정들로부터 선택되는 한 쌍의 롤을 제공하는 단계;

제1 흡수성 섬유질 웨브 재료를 롤의 쌍을 통해 가공함으로써 변형시키는 단계;

제2 흡수성 섬유질 웨브 재료를 롤의 쌍을 통해 가공함으로써 변형시키는 단계; 및

제1 및 제2 흡수성 섬유질 웨브 재료를 조합하여 흡수 코어를 형성하는 단계를 포함한다.

다른 태양에서, 본 발명은 일회용 흡수용품을 위한 흡수 코어에 관한 것이다. 흡수 코어 재료는, 셀룰로오스 섬유를 포함하며 제1 밀도를 갖고 복수의 이산된 평면외(out-of-plane) 변형부를 갖는 섬유질 에어레이드 부직포 웨브일 수 있으며, 평면외 변형부는 제2 밀도를 갖고, 제2 밀도는 제1 밀도보다 작다.

도 1은 본 발명을 실시하는 생리대의 부분 절결 사시도.

도 2는 한 쌍의 치합 롤(inter-meshing roll)의 닙을 통해 웨브 재료를 기계적으로 변형시키는 공정의 개략도.

도 3은 통상 링 롤링으로 지칭되는 공정의 한 쌍의 치합 롤의 개략도.

도 4는 도 3에 도시된 바와 같은 링 롤링 장치의 각각의 롤의 치 및 홈의 상호 맞물림을 도시하는 확대된 부분 단면도.

도 5는 수 개의 상호 맞물린 치 및 홈을 그들 사이의 재료의 웨브와 함께 도시하는, 도 3에 도시된 바와 같은 링 롤링 장치의 더욱 더 확대된 도면.

도 6은 통상 셀프 공정으로 지칭되는 공정의 한 쌍의 치합 롤의 개략도.

도 7은 셀프 공정에 의해 웨브를 변형시키는 공정의 개략도.

도 8은 한 쌍의 치합 셀프 롤 사이로 통과된 후의 웨브의 개략도.

도 9는 흡수 재료를 한 쌍의 치합 셀프 롤 사이로 통과시킴으로써 흡수 재료에 생성될 수 있는 패턴을 도시하는 도면.

도 10은 흡수 재료를 한 쌍의 치합 셀프 롤 사이로 통과시킴으로써 흡수 재료에 생성될 수 있는 패턴을 도시하는 도면.

도 11은 마이크로-셀프 공정에 사용되는 롤의 측면도.

도 12는 마이크로-셀프 장치에 사용되는 롤의 사시도.

도 13은 마이크로-셀프 롤 상의 치의 확대 사시도.

도 14는 회전 나이프 장치(rotary knife apparatus, RKA) 및 공정의 개략도.

도 15는 개구형성된 웨브의 제조에 유용한 복수의 치를 구비하는 회전 나이프 장치의 롤러의 일 실시예의 일부분을 도시하는 도면.

도 16은 회전 나이프 장치의 치형성된 롤 상의 치의 일 실시예의 확대 사시도.

도 17은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수를 도시한 셀프 롤의 측면도.

도 18은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수를 도시하는, 선 18-18을 따라 취한 도 17에 도시된 롤의 단면도.

도 19는 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수를 도시하는 셀프 롤의 치의 단면도.

도 20은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수를 도시하는, 도 17에 도시된 롤의 치의 확대 측면도.

도 21은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수를 도시하는, 엇갈린 치 패턴(staggered tooth pattern)을 구비하는 셀프 롤의 전개도.

도 22는 선 22-22를 따라 취한, 도 20에 도시된 셀프 롤의 일부분의 단면도.

도 23은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수를 도시하는, 도 20 에 도시된 셀프 롤의 치들 중 몇몇의 확대 평면도.

도 24는 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, RKA 롤 상의 치의 일 실시예를 도시하는 부분 사시도.

도 25는 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, 도 24에 도시된 바와 같은 RKA 롤의 치의 평면도.

도 26은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, 도 25의 선 26-26을 따라 취한 도 24의 RKA 롤 상의 치의 단면도.

도 27은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, 도 24의 선 27-27을 따라 취한 도 24의 RKA 롤 상의 치의 단면도.

도 28은 본 발명에 적합한 셀프 롤의 측면도.

도 29는 도 28에 도시된 셀프 롤의 외부 표면의 도면.

도 30은 전형적인 치수(인치 단위)를 도시하는, 도 28 및 도 29에 도시된 롤의 치의 개략적인 상세도.

도 31은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, RKA 롤 상의 치의 일 실시예를 도시하는 부분 사시도.

도 32는 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, 도 31에 도시된 RKA 롤의 일부분의 평면도.

도 33은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, RKA 롤 상의 치의 일 실시예를 도시하는 도 32의 33-33의 부분 단면도.

도 34는 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하 는, 도 31의 치를 도시하는 측면도.

도 35는 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, RKA 롤 상의 치의 일 실시예를 도시하는 부분 사시도.

도 36은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, 도 35에 도시된 RKA 롤의 일부분의 평면도.

도 37은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, RKA 롤 상의 치의 일 실시예를 도시하는 도 36의 37-37의 부분 단면도.

도 38은 본 발명의 몇몇 실시예에 유용한 전형적인 치수(㎜ 단위)를 도시하는, 도 35의 치를 도시하는 측면도.

도 39는 본 발명의 웨브의 개략도.

도 40은 본 발명의 웨브의 개략도.

본 발명의 일 실시예는 여성용 위생용품과 같은 일회용 흡수용품의 유체 저장 구성요소로서 이용되는 흡수 코어이다. 본 발명의 여성용 위생용품의 일 실시예인 생리대(10)가 도 1에 사시도로 도시되어 있다. 본 발명은 도 1에서 생리대(10)의 실시예로서 개시되어 있지만, 개시된 본 발명의 특징은 다른 여성용 위생용품, 예컨대 요실금용 패드(incontinence pad) 및 팬티라이너에 통합될 때에 또한 유용할 수 있다. 따라서, 이하의 설명은 생리대와 관련되지만, 이는 일반적으로 여성용 위생용품에 적용가능하다. 마찬가지로, 본 발명의 흡수 코어는 일회용 기저귀, 성인 요실금용 기구, 치질 치료 패드, 붕대 등을 포함하는 다른 일회용 흡수 용품에 이용될 수 있다. 또한, 본 명세서에 개시된 방법 및 장치에 의해 제조되는 구조체는 불균질한 섬유 구조의 표면 텍스처(surface texture)가 이로운 다른 웨브, 예컨대 와이프(wipe), 수세미(scouring pad), 자루 걸레 패드(dry-mop pad)(예컨대, 스위퍼(SWIFFER)(등록상표) 패드) 등에 이용될 수 있다.

생리대(10)는 3개의 영역, 즉 전체 길이의 약 1/3을 각각 포함하는 2개의 단부 영역(12, 14)과 하나의 중간 영역(16)을 갖는 것으로 고려될 수 있다. 생리대(10)는 사용 중에 사용자의 신체와 접촉하는 신체측 표면(또는 면)(15)과 사용 중에 사용자의 속옷과 접촉하는 의복측 표면(또는 면)(17)을 갖는다. 일반적으로, 생리대(10)의 각각의 구성요소 층은 신체측 면과 의복측 면을 갖는다고 말할 수 있는데, 이 면들은 용품의 사용 시의 배향에 대한 그들의 배향에 의해 결정된다. 생리대(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 펼쳐진 형상일 때 생리대의 평면 내에서 서로 수직한 종방향 중심선(L)과 횡방향 중심선(T)을 갖는다. 일 실시예에서 생리대는 두 중심선 모두에 대해 대체로 대칭일 수 있지만, 다른 실시예에서 생리대는 어느 한 중심선에 대해 대체로 비대칭일 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 생리대(10)는 종방향 중심선(L)에 대해 대칭이고 횡방향 중심선(T)에 대해 대칭이다. 여성용 위생용품에는 사용자의 속옷의 가랑이 영역의 팬티 탄성체(elastic) 위로 절첩되어 이를 덮도록 된, 당업계에서 "플랩"(flap) 또는 "날개"(wing)(도 1에는 도시 안됨)로서 알려져 있는 측방향 연장부가 또한 제공될 수 있다.

생리대(10)는 도 1에 도시된 바와 같이 대체로 대칭인 "모래시계" 형상, 또는 패드의 일 단부, 예를 들어 단부 영역(12)의 최대 횡방향 폭이 타 단부, 예를 들어 단부 영역(14)의 최대 횡방향 폭보다 크도록 단부 영역들 중 하나의 일부분에서의 상대적으로 더 큰 횡방향 폭으로부터 중간 영역에서의 상대적으로 더 작은 횡방향 폭으로 내향으로 테이퍼지는 형상을 포함하는, 여성용 위생용품의 기술 분야에 공지된 임의의 형상을 가질 수 있다. 횡방향 폭은 본 명세서에서 용품을 가로지르는 에지들 간의 치수로서 정의되며, 횡방향 중심선(T)과 평행하게 측정된다. 이러한 패드는 배(pear) 형상, 자전거 좌석 형상, 사다리꼴 형상, 쐐기(wedge) 형상으로 설명되거나, 다르게는 최대 폭 치수 면에서 일 단부가 타 단부보다 큰 2개의 단부를 가진 2차원 형상을 암시하는 방식으로 설명될 수 있다.

생리대(10)는 사용 중에 배출된 체액을 흡수하여 저장하는 흡수 코어(20)를 가질 수 있다. 본 발명의 생리대, 팬티라이너, 요실금용 패드, 또는 기타 이러한 기구의 몇몇 실시예에서, 흡수 코어는 필수적인 것이 아니며, 패드는 (일정 정도의 흡수도를 가질 수 있는) 톱시트와 유체 불투과성 백시트만으로 구성된다. 흡수 코어(20)는 당업자에게 잘 알려진 임의의 재료로부터 형성될 수 있다. 이러한 재료의 예는 여러 겹의 크레이프된 셀룰로오스 와딩(creped cellulose wadding), 플러프된 셀룰로오스 섬유(fluffed cellulose fiber), 에어펠트(airfelt)로도 알려진 목재 펄프 섬유(wood pulp fiber), 방직 섬유(textile fiber), 섬유들의 블렌드, 섬유들의 매스(mass) 또는 배트(batt), 섬유들의 에어레이드 웨브(airlaid web), 중합체 섬유들의 웨브, 중합체 섬유들의 블렌드를 포함한다.

일 실시예에서, 흡수 코어(20)는 두께가 약 5 ㎜ 미만, 또는 약 3 ㎜ 미만, 또는 두께가 약 1 ㎜ 미만으로 비교적 얇을 수 있다. 두께는 1.72 ㎪ (0.25 psi) 의 균일한 압력 하에서 측정하기 위한 당업계에 공지된 임의의 수단에 의해 패드의 종방향 중심선을 따른 중간점에서 두께를 측정함으로써 결정될 수 있다. 흡수 코어는 당업계에 공지된 바와 같은, AGM 섬유를 비롯한 흡수성 겔화재(absorbent gelling material)(AGM)를 포함할 수 있다.

흡수 코어(20)는 코어 주연부(30)를 형성하는 외부 에지를 갖는 형상으로 형성되거나 절단될 수 있다. 흡수 코어(20)의 형상은 일반적으로 직사각형, 원형, 달걀형, 타원형 등일 수 있다. 흡수 코어(20)는 일반적으로 종방향 중심선(L)과 횡방향 중심선(T)에 관하여 중앙에 위치될 수 있다. 흡수 코어(20)의 프로파일은 더 많은 흡수체(absorbent)가 흡수용품의 중앙 부근에 배치되도록 하는 것일 수 있다. 예를 들어, 흡수 코어는 중간에서 더 두꺼울 수 있으며, 당업계에 공지된 다양한 방식으로 에지들로 테이퍼질 수 있다.

흡수 코어(20)는 미국 특허 제5,445,777호 또는 미국 특허 제5,607,414호에 개시된 유형의 에어레이드 코어일 수 있다. 흡수 코어는 미국 특허 제5,550,167호, 미국 특허 제5,387,207호, 미국 특허 제5,352,711호 및 제5,331,015호에 개시된 것들과 같은, 일반적으로 HIPE 폼(foam)으로 지칭되는 유형의 고 용량 및 고 흡수성 코어 재료를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 흡수 코어는 30 ㎝에서의 탈착(desorption) 후 용량이 그의 자유 흡수 용량의 약 10% 미만이고, 모세관 흡수 압력이 약 3 내지 약 20 ㎝이며, 모세관 탈착 압력이 약 8 내지 약 25 ㎝이고, 5.10 ㎪ (0.74 psi)의 구속 압력 하에서 측정할 때 압축 변형에 대한 저항성이 약 5 내지 약 85%이며, 자유 흡수 용량이 약 4 내지 125 그램/그램이다. 각각의 이러 한 파라미터는 1996년 8월 27일자로 데스마라이스(DesMarais)에게 허여된 미국 특허 제5,550,167호에 기술된 바와 같이 결정될 수 있다. 개시된 바와 같은 에어레이드 또는 HIPE 폼 코어를 이용하는 것의 한 가지 이점은 흡수 코어를 매우 얇게 할 수 있다는 것이다. 예를 들어, 본 발명의 흡수 코어의 평균 캘리퍼(두께)는 약 3 ㎜ 미만, 또는 약 2 ㎜ 미만일 수 있으며, 이 두께는 약 1 ㎜ 미만일 수 있다.

흡수된 신체 삼출물이 착용자의 의복과 접촉하는 것을 방지하기 위하여, 생리대(10)는 액체 불투과성 백시트(22)를 가질 수 있다. 백시트(22)는 백시트용으로 당업계에 공지된 임의의 재료, 예컨대 중합체 필름과 필름/부직포 라미네이트를 포함할 수 있다. 생리대(10)의 의복측 면에 대하여 어느 정도의 부드러움과 증기 투과성을 제공하기 위하여, 백시트(22)는 생리대(20)의 의복측 면 상의 증기 투과성 외부 층일 수 있다. 백시트(22)는 당업계에 공지된 임의의 증기 투과성 재료로부터 형성될 수 있다. 백시트(22)는 미공성 필름, 개구형성된 성형 필름, 또는 당업계에 공지된 바와 같이 증기 투과성이거나 증기 투과성을 갖게 한 다른 중합체 필름을 포함할 수 있다. 적합한 하나의 재료는 실질적으로 액체 불투과성이 되도록 소수성이거나 소수성을 갖게 한 부직포 웨브와 같은 부드럽고 매끄러우며 유연한 증기 투과성 재료이다. 부직포 웨브는 편안함을 위하여 부드러움과 순응성을 제공하며, 움직임에 의해 원하지 않는 소리가 발생하지 않도록 소음을 적게 발생시킬 수 있다.

신체에 접하여 부드러움을 제공하기 위하여, 생리대(10)는 본 명세서에서 톱시트(26)로 지칭되는 신체측 층을 가질 수 있다. 톱시트(26)는 사람의 피부에 대 해 편안하고 유체, 예컨대 소변 또는 질 분비물이 통과할 수 있는 임의의 부드럽고 매끄러우며 유연한 다공성 재료로부터 형성될 수 있다. 톱시트(26)는 섬유질 부직포 웨브를 포함할 수 있으며, 2성분 및/또는 이형단면 섬유(bicomponent and/or shaped fiber)를 포함하는 당업계에 공지된 것과 같은 섬유를 포함할 수 있다. 2성분 섬유는 코어/외피형(core/sheath), 병렬형(side by side), 해도형(islands in the sea), 또는 파이형(pie)을 포함하는 공지된 구성으로 폴리프로필렌(PP) 및 폴리에틸렌(PE)를 포함할 수 있다. 이형단면 섬유는 삼엽형(tri-lobal), H자형 단면, 또는 임의의 다른 공지된 단면 형상일 수 있다. 톱시트(26)는 또한 올웨이즈(ALWAYS)(등록상표) 브랜드의 생리대와 같은 생리대로 공지되어 있는 바와 같이 개구형성된 3차원 성형 필름 또는 개구형성된 필름과 같은 액체 투과성 중합체 필름일 수 있다.

톱시트(26)와 백시트(22) 중 적어도 하나, 바람직하게는 둘 모두는 생리대(10)의 외주연부(28)를 형성하는 에지를 갖는 형상으로 형성된다. 일 실시예에서, 톱시트(26)와 백시트(22) 둘 모두가 생리대(10) 외주연부(28)를 형성한다. 2개의 층은, 예컨대 모든 구성요소를 본 명세서에 설명된 바와 같은 생리대(10)의 구조로 조합한 후에, 당업계에 공지된 바와 같이 다이 커팅(die cut)될 수 있다. 그러나, 톱시트(26) 또는 백시트(22) 중 어느 하나의 형상이 독립적으로 형성될 수 있다.

일회용 흡수용품은 로션, 피부 케어 성분, 방향제, 탈취제, 및 다른 성분을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 피부 케어 조성물을 포함할 수 있는 로션이 분 무, 압출 또는 슬롯 코팅에 의해 톱시트에 첨가될 수 있다. 피부 케어 조성물은 친수성이거나 소수성일 수 있으며, 약 0.001 중량% 내지 약 0.1 중량%의 헥사미딘, 약 0.001 중량% 내지 약 10 중량%의 산화아연, 약 0.01 중량% 내지 약 10 중량%의 나이아신아미드, 및 담체, 예컨대 바셀린을 가질 수 있다. 로션은 폴리프로필렌 글리콜을 포함하는 글리콜을 화합물 또는 순수한 상태(neat) 중 어느 하나로 포함할 수 있다. 로션과 피부 케어제는, 공동 소유의 공히 계류중인 2002년 5월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/152,924호, 미국 특허 출원 제09/968,154호, 및 2002년 5월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/152,924호에 설명된 것들일 수 있다.

적어도 하나의 유체 투과성 부 톱시트(24)가 흡수 코어(20)와 톱시트(26) 사이에 개재될 수 있다. 부 톱시트(24)는 유체의 신속한 획득 및/또는 분배를 도울 수 있으며, 흡수 코어(20)와 유체 연통되는 것이 바람직하다. 일 실시예에서, 부 톱시트(24)는 흡수 코어(20)를 완전히 덮지 않고 코어 주연부(30)까지 측방향으로 연장할 수 있다. 일 실시예에서, 톱시트, 부 톱시트 또는 흡수 코어는 층상 구조일 수 있으며, 이 층들은 모세관압(capillary pressure)과 같은 유체 수송(fluid transport) 특성 면에서의 차이에 의해 유체 수송을 용이하게 한다. 일 실시예에서, 부 톱시트는 흡수 코어 층으로 기능할 수 있으며, 다층 흡수 코어 시스템 중 하나로 고려될 수 있다.

흡수 코어 재료의 각각의 웨브는 그 자체가 다수의 에어레잉 헤드 또는 빔을 사용하는 에어레잉 웨브의 기술 분야에 공지된 바와 같이 개별 층들을 갖는 층상 구조일 수 있다. 층상 흡수 코어 재료에서, 임의의 하나의 개별 층은 하나의 다른 개별 층에 대해 상이한 유형 또는 블렌드의 섬유를 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 흡수 코어(20)는 톱시트(26) 또는 백시트(22) 중 어느 하나와 동일한 범위까지는 측방향 외향으로 연장하지 않고, 생리대(10) 외주연부(28)가 코어 외주연부(30)보다 실질적으로 더 클 수 있다. 이러한 방식으로, 코어 주연부(30)와 생리대(10) 외주연부(28) 사이의 생리대(10)의 영역은 증기가 생리대의 부분들로 통과되게 하고 그럼으로써 배출되어 착용된 때 더욱 건조한 편안함을 제공하는 통기성 구역을 형성할 수 있다. 통기성 구역을 가진 생리대는 2004년 3월 1일자로 출원된 미국 특허 출원 제10/790,418호의 교시 내용을 따를 수 있다.

모든 구성요소들은 당업계에 공지된 바와 같은, 고온 용융 접착제를 포함하는 접착제에 의해 당업계에 잘 알려진 수단에 의해 함께 접착될 수 있다. 접착제는 파인들레이(Findlay) H2128 UN 또는 사바레(Savare) PM 17일 수 있으며, 다이나파이버(Dynafiber) HTW 시스템을 사용하여 도포될 수 있다.

생리대 등의 경우에 전형적인 것처럼, 본 발명의 생리대(10)는 백시트(22)의 의복측 면(17) 상에 배치된 팬티 체결 접착제(18)를 가질 수 있다. 팬티 체결 접착제(18)는 이러한 목적으로 당업계에 사용되는 임의의 공지된 접착제일 수 있으며, 당업계에 잘 알려져 있는 바와 같이 사용하기 전까지 이형지(19)에 의해 덮여 있을 수 있다. 플랩 또는 날개가 존재하는 경우, 팬티 체결 접착제는 착용자의 팬티의 밑면과 접촉하고 이에 접착되도록 의복측 면에 도포될 수 있다.

전술한 개시 내용은 생리대 등과 같은 여성용 위생용품의 기본적인 부분들이 본 기술 분야에 공지되어 있기 때문에 이들에 대한 개괄적인 설명을 제공하고자 하는 것이다. 이러한 설명은 제한하고자 하는 의도는 갖지 않는다. 공지된 생리대, 팬티라이너, 생리대 등의 임의의 그리고 모든 다양한 공지된 요소, 특징 및 공정은 상업적 제조를 위해 또는 특정한 사용 상의 이점을 위해 바람직하거나 요구될 때 본 발명의 여성용 위생용품에 통합될 수 있다. 예를 들면, 생리대는 1990년 8월 21일자로 오스본 3세(Osborn III)에게 허여된 미국 특허 제4,950,264호의 개시 내용을 따를 수 있으며, 요실금용 패드는 1995년 8월 8일자로 노엘(Noel) 등에게 허여된 미국 특허 제5,439,458호의 개시 내용을 따를 수 있다.

본 발명은, 생리대에 대해서, 제조된 상태(as-made state)로부터 모세관압의 상응하는 감소 없이 더욱 높은 투과율을 나타내도록 변형된 부 톱시트 및/또는 흡수 코어를 포함할 수 있는 흡수 재료를 이용하여, 본 발명의 부 톱시트 및/또는 코어는 변형되지 않은 재료에 비해 그리고 공지된 재료에 비해 더 신속한 획득 속도 및 더 큰 보유 용량을 제공한다. 이들 바람직한 특성은 압출된 부직포 웨브 및 에어레이드 섬유질 웨브를 제조하는 공지된 방법에 의한 것과 같이, 공지된 성형 수단들 중 하나 이상에 의해 공지된 섬유질 웨브 재료를 성형함으로써 그러한 공지된 섬유질 웨브 재료에 부여될 수 있다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 본 명세서에 개시된 변형은 투과율이 증가된 상대적으로 작고, 국부화된, 이산된 영역의 형태로 기부 웨브(base web)의 변형을 생성하며, 이는 실질적으로 변형되지 않은 영역과 함께 투과율 또는 모세관압 중 어느 하나가 다른 하나에 대한 예상되는 부정적인 영향 없이 개선될 수 있는 웨브의 평균적인 또는 "거시적인"(macro) 효과를 생성하 는 것으로 여겨진다.

일 태양에서, 제조된 상태의 공지된 흡수 웨브 재료는 전체적으로 균질한 것으로 고려될 수 있다. 균질하기 때문에, 흡수 웨브 재료의 유체 취급 특성은 위치 종속적이지 않고, 웨브의 임의의 영역에서 실질적으로 균일하다. 균질도는, 예를 들어 웨브의 임의의 특정 부분의 밀도 또는 평량이 웨브의 평균 밀도 또는 평량과 실질적으로 동일하도록 밀도, 평량에 의해 특징지어질 수 있다. 본 발명의 장치 및 방법에 의해, 균질한 섬유질 흡수 웨브 재료는 이들이 더 이상 균질하지 않고 불균질하도록 변형되어, 웨브 재료의 유체 취급 특성이 위치 종속적이 되도록 한다. 따라서, 본 발명의 불균질한 흡수 재료의 경우, 이산된 위치들에서 웨브의 밀도 또는 평량은 웨브의 평균 밀도 또는 평량과 실질적으로 상이하다. 본 발명의 흡수 웨브의 불균질한 특성은 이산된 부분들이 높은 투과성을 갖게 하고 다른 이산된 부분들이 높은 모세관력을 갖도록 함으로써 투과율 또는 모세관압 중 어느 하나의 부정적인 양태가 최소화되게 한다. 마찬가지로, 투과율과 모세관압 사이의 상충관계는 상대적으로 더 높은 투과율을 제공하는 것이 모세관압의 감소 없이 달성될 수 있도록 조절된다. 본 발명의 불균질한 웨브는 투과율/모세관압 상충관계를 단절시키는 것으로 여겨진다. 성형 수단 및 그에 의해 제조되는 흡수 코어 재료는 이하에서 설명된다.

대체로 평면인 섬유질 웨브를 3차원 구조로 변형시키기 위한 공지된 4가지 성형 수단이 제조된 상태의 흡수 재료를 모세관압의 상응하는 현저한 감소 없이 상대적으로 더 높은 투과율을 갖는 흡수 재료로 변형시키도록 본 발명에 이용된다. 본 명세서에 개시되는 4가지 성형 수단 각각은 한 쌍의 치합 롤(inter-meshing roll), 전형적으로는 상호 맞물리는 리지(ridge) 또는 치(teeth)와 홈을 가진 강철 롤을 포함하는 것으로 개시된다. 그러나, 2005년 6월 30일자로 공개된 미국 특허 출원 공개 제2005/0140057호에 개시된 변형 롤러 및 코드 장치(deforming roller and cord arrangement)와 같은, 성형을 달성하기 위한 다른 수단이 이용될 수 있는 것으로 고려된다. 따라서, 본 명세서의 한 쌍의 롤의 모든 개시 내용은 롤 및 코드와 동등한 것으로 고려되며, 2개의 치합 롤을 인용하는 청구된 장치는 코드가 정합하는 상호 맞물리는 롤의 리지로서 기능하는 치합 롤 및 코드와 동등한 것으로 고려된다. 일 실시예에서, 본 발명의 치합 롤의 쌍은 롤 및 치합 요소와 동등한 것으로 고려될 수 있으며, 여기서 치합 요소는 다른 롤, 코드, 복수의 코드, 벨트, 휘기 쉬운 웨브, 또는 스트랩(strap)일 수 있다. 마찬가지로, 4가지 성형 수단의 개시 내용이 본 명세서에서 예시되지만, 다른 공지된 성형 기술, 예컨대 크레이핑(creping), 네킹(necking)/병합(consolidation), 주름형성(corrugating), 엠보싱, 버튼 브레이크(button break), 핫 핀 펀칭(hot pin punching) 등이 모세관압의 상응하는 현저한 감소 없이 일정 정도의 상대적으로 더 높은 투과율을 갖는 흡수 재료를 생성할 수 있는 것으로 여겨진다.

본 발명에 유용한 제1 성형 수단은 통상 "링 롤링"으로 지칭되는 공정이다. 도면들, 특히 그 중 도 2를 참조하면, 통상 링 롤링으로 지칭되는 공정에 의해 웨브, 예를 들어 공급 롤(36) 상에서 운반되어 그로부터 취출되는 부직포 웨브(34)의 물리적 및 성능 특성을 변형시키는 장치와 방법이 도면 부호 32로 개략적으로 도시 되어 있다. 에어레이드 부직포 웨브와 같은 흡수 코어 재료의 경우, 링 롤링 장치 및 방법은, 개선된 유체 취급 특성을 갖는 물리적으로 변형된 웨브로서, 그러한 변형된 재료를 통합한 일회용품의 성능 및 적합성 둘 모두를 개선시키는 역할을 할 수 있는 변형된 치수를 갖는 그러한 물리적으로 변형된 웨브를 생성할 수 있다. 또한, 개시된 장치에서 변형된 후에, 그리고 후술되는 원하는 물리적 특성을 획득한 후에, 그러한 변형된 부직포 웨브는 원하는 경우에 단독이든지 또는 다른 재료와 함께이든지 간에, 그리고 변형된 부직포 웨브가 분해, 파열, 또는 완전성(integrity)의 손실을 겪지 않고서 추가로 가공될 수 있다.

다시 도 2를 참조하면, 부직포 웨브(34)는 공급 롤(36)로부터 취출되어 화살표로 지시된 방향으로 이송된다. 부직포 웨브(34)는 함께 제1 성형 스테이션(6)을 형성하는 한 쌍의 대향하는 성형 롤(40, 42)에 의해 형성되는 닙(38)으로 공급된다. 제1 성형 스테이션(50)의 성형 롤(40, 42)의 구조 및 상대 위치는 도 3에 확대 사시도로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 롤(40, 42)은 그들의 회전축이 평행 관계로 배치되는 각각의 회전가능한 샤프트(44, 46) 상에 지지된다. 롤(40, 42)의 각각은 축방향으로 이격되고 나란하며 원주방향으로 연장하고 동일하게 구성된 복수의 리지(52)를 포함하며, 이러한 리지는 실질적으로 직사각형 단면의 얇은 핀의 형태일 수 있거나, 이들은 단면에서 볼 때 삼각형 또는 역 V자형 형상을 가질 수 있다. 그들이 삼각형이면, 리지(52)의 꼭지점은 롤(40, 42)의 표면에 대해 최외측에 있다. 임의의 구성에서, 치의 최외측 팁은 롤들 사이를 통과하는, 부직포 웨브(34)와 같은 재료에서의 절단 또는 인열을 방지하기 위해 도 4 및 도 5에 더욱 상세히 도시된 바와 같이 둥글게 되는 것이 바람직하다.

인접한 리지(52)들 사이의 간격은 함입되고 원주방향으로 연장하며 동일하게 구성된 홈(54)을 형성한다. 홈(54)의 단면은 치의 단면이 실질적으로 직사각형일 때 실질적으로 직사각형일 수 있으며, 이는 치의 단면이 삼각형일 때 역 삼각형일 수 있다. 따라서, 성형 롤(40, 42)의 각각은 복수의 이격된 리지(52) 및 각각의 인접한 치의 쌍 사이의 교번하는 홈(54)을 포함한다. 그러나, 치와 홈은 각각 동일한 폭을 가질 필요는 없으며, 바람직하게는 홈은 후술되는 바와 같이 상호 맞물리는 롤들 사이를 통과하는 재료가 각각의 홈 내에 수용되어 국부적으로 연신되게 하도록 치의 폭보다 더 큰 폭을 갖는다.

도 4는 각각의 롤의 리지(52) 및 홈(54)의 상호 맞물림을 도시하는 확대된 부분 단면도이다. 리지(52)는 치 높이(TH)를 가지며, 바람직하게는 균일한 거리로 서로로부터 이격되어 치 피치(P)를 한정한다. 도시된 바와 같이, 하나의 롤의 리지(52)는 도 4에 도시된 바와 같이 대향하는 롤의 홈(54) 내로 부분적으로 연장하여 "맞물림 깊이"(depth of engagement)(E)를 한정한다. 롤(40, 42)의 각각의 회전축은 각각의 롤의 상호 맞물린 치와 홈의 대향하는 측벽들 사이에 미리설정된 간격 또는 간극이 존재하도록 서로로부터 이격된다. 인접한 치들에 의해 형성되는 각도인 치 각도(TA)가 또한 도시되어 있다.

도 5는 재료의 웨브(25)가 그 사이에 개재된 상태에서 상호 맞물린 수 개의 리지(52)와 홈(24)을 더욱 더 확대하여 도시한 도면이다. 도시된 바와 같이, 도 1에 도시된 바와 같은 부직포 웨브(34)일 수 있는 웨브의 일부분이 각각의 롤의 상 호 맞물린 치와 홈 사이에 수용된다. 롤의 치와 홈의 상호 맞물림은 웨브(34)의 측방향으로 이격된 부분이 리지(52)에 의해 대향하는 홈(54) 내로 가압되도록 한다. 성형 롤들 사이를 통과하는 과정에서, 웨브(34)를 대향하는 홈(54) 내로 가압하는 리지(52)의 힘은 웨브 횡단(cross-web) 방향으로 작용하는 인장 응력을 웨브(34) 내에 부여한다. 인장 응력은, 인접한 리지(52)의 팁들 사이에 놓이고 이 팁들 사이의 간격에 걸쳐 있는 중간 웨브 섹션(58)이 웨브 횡단 방향으로 연신 또는 연장되도록 할 수 있으며, 이는 중간 웨브 섹션(58)들의 각각에서 웨브 두께가 국부적으로 감소되도록 할 수 있다. 에어레이드 웨브를 포함하는 부직포 웨브의 경우에, 연신은 섬유 재배향, 평량의 감소, 및/또는 중간 웨브 섹션(58)에서의 제어된 섬유 파괴를 유발할 수 있다.

인접한 리지들 사이에 놓인 웨브(34)의 부분이 국부적으로 연신되지만, 리지의 팁과 접촉하는 웨브의 부분은 유사한 정도의 연장을 겪지 않을 수도 있다. 리지(52)의 둥근 외부 단부의 표면과 리지의 외부 단부에서의 리지 표면과 접촉하는 웨브(34)의 인접한 영역(60) 사이에 존재하는 마찰력 때문에, 리지의 외부 단부에서의 리지 표면에 대한 웨브 표면의 그러한 부분의 활주 운동이 최소화된다. 결과적으로, 몇몇 경우들에서, 리지 팁의 표면과 접촉하는 웨브의 영역에서의 웨브(34)의 특성은 중간 웨브 섹션(58)에서 일어나는 웨브 특성 변화에 비해 단지 약간만 변화된다.

웨브(34)의 국부적인 웨브 횡단 연신이 일어났기 때문에, 그 결과로서 웨브 폭이 증가되고, 성형 롤로부터 배출되는 웨브 재료는 그러한 배출되는 재료가 실질 적으로 평평한, 측방향으로 연장된 상태를 유지한다고 가정하면 진입하는 웨브 재료의 평량보다 더 작은 평량을 가질 수 있다. 측방향으로 연신된 웨브는 성형 롤들 사이로부터 배출될 때 웨브가 웨브 이동 방향으로 일정 정도의 인장력 하에 놓인다는 점에서 그의 본래 폭으로 측방향으로 수축될 수 있으며, 이러한 경우에 배출되는 변형된 웨브는 웨브가 그의 진입 상태시 가졌던 것과 동일한 평량을 가질 수 있다. 그러나, 배출되는 웨브가 충분히 높은 웨브 기계 방향 인장력을 받으면, 배출되는 웨브는 그의 본래 폭보다 더 작은 폭으로 수축될 수 있으며, 이러한 경우에 웨브는 그의 본래 평량보다 더 큰 평량을 가질 것이다. 반면에, 전술한 바와 같이 변형된 웨브를 이른바 마운트 호프 롤들(Mount Hope rolls), 텐터링 프레임들(tentering frames), 앵글드 아이들러들(angled idlers), 앵글스 닙들(angles nips) 등의 사이로 통과시킴으로써 웨브가 충분한 추가적인 웨브 횡단 연신을 받으면, 배출되는 변형된 웨브는 그의 본래 평량 미만의 평량을 가질 수 있다. 따라서, 적합한 성형 롤 치 및 홈 구성을 선택함으로써, 적합한 웨브 이동 방향 인장력 수준을 선택함으로써, 그리고 웨브가 추가적인 웨브 횡단 연신을 받게 할지의 여부를 선택함으로써, 결과적인 변형된 부직포 웨브는 초기 웨브 폭의 약 25% 내지 약 300%의 범위일 수 있는 웨브 폭과, 웨브의 본래 평량 미만이거나 동일하거나 초과하는 평량을 가질 수 있다.

리지(52)의 단면은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 대체로 둥근 리지 팁을 갖는 대체로 삼각형일 수 있으며, 바람직하게는 각각의 리지(52)는 각각의 성형 롤(40, 42) 상의 각각의 대향하는 리지 및 홈이 각각의 롤의 전체 축방향 길이를 따라 서로 간에 상호 맞물리도록 동일한 크기를 갖는다. 도시된 바와 같이, 리지(66)는 리지 높이(RH)(RH는 또한 홈 깊이에 적용될 수 있으며, 일 실시예에서 치 높이와 홈 깊이는 동일할 수 있다는 것에 유의함)와, 피치(P)로 지칭되는 리지간 간격(ridge-to-ridge spacing)을 갖는다. 맞물림 깊이(E), 리지 높이(RH) 및 피치(P)는 가공될 부직포 웨브의 특성과 가공된 웨브의 원하는 특징에 따라 원하는 대로 변동될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 맞물림 수준(E)이 커질수록, 가공된 웨브의 섬유가 가져야 하는 필요로 하는 신장률 또는 섬유간 이동성 특징이 커진다.

비제한적인 예로서, 약 0.38 ㎝ (0.150 인치) 정도의 피크간 피치(P)를 갖고, 약 12°의 끼인각(included angle)으로 배치되고 균일하게 둥근 리지 팁 반경을 갖는 측벽을 가지며, 약 0.76 ㎝ (0.300 인치) 정도의 팁-기부간(tip-to-base) 리지 높이(RH)(및 홈 깊이)를 갖는 리지가 본 발명을 수행하는 데 채택될 수 있다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 각각의 리지 및 홈의 크기는 넓은 범위 내에서 변동될 수 있으며, 본 발명을 수행하는 데 여전히 효과적일 것이다. 이와 관련하여, 적합한 성형 롤의 추가의 구조적인 상세 사항은 1992년 10월 20일자로 케네스 비. 뷰엘(Kenneth B. Buell) 등에게 허여된, 발명의 명칭이 "제로 변형률 연신 라미네이트 시트를 이에 변동 탄성도를 부여하기 위해 불균일한 방식으로 점진적으로 연신시키는 방법"(Method for Incrementally Stretching Zero Strain Stretch Laminate Sheet in a Non-Uniform Manner to Impart a Varying Degree of Elasticity Thereto)인 미국 특허 제5,156,793호; 1992년 12월 1일자로 제랄드 엠. 시터(Gerald M. Sheeter) 등에게 허여된, 발명의 명칭이 "제로 변형률 연신 라미네이트 시트를 이에 탄성을 부여하기 위해 점진적으로 연신시키는 방법"(Method for Incrementally Stretching a Zero Strain Stretch Laminate Sheet to Impart Elasticity Thereto)인 미국 특허 제5,167,897호; 및 1996년 5월 21일자로 찰스 더블유. 챠펠(Charles W. Chappell) 등에게 허여된, 발명의 명칭이 "탄성체 유사 거동을 나타내는 시트 재료"(Sheet Materials Exhibiting Elastic-Like Behavior)인 미국 특허 제5,518,801호에 제공되어 있다.

본 발명의 웨브를 변형시키는 제2 수단은 통상 "셀프"(SELF) 또는 "셀핑"(SELF'ing) 공정으로 지칭되는 공정이며, 여기서 셀프는 구조적 탄성체 유사 필름(Structural Elastic Like Film)을 의미한다. 이러한 공정은 본래 중합체 필름을 이로운 구조적 특징을 갖도록 변형시키기 위해 개발되었지만, 에어레이드 흡수 코어를 포함하는 본 명세서에 개시된 바와 같은 흡수 코어 재료로서 유용한 부직포 웨브에 이로운 구조를 생성하는 데 셀핑 공정이 사용될 수 있는 것으로 밝혀졌다.

도 6을 참조하면, 웨브의 부분들을 X-Y 평면 외로 Z-방향으로 확장시킴으로써 웨브 두께 치수 면에서 부직포 웨브의 부분들을 확장시키는 데 채택될 수 있는 셀프 공정에 사용되는 대향하는 성형 롤의 구성이 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 변형되지 않은 부직포 웨브(34)가 공급 롤(36)로부터 대향하는 성형 롤(62, 64)의 닙(38) 내로 공급될 수 있다. 롤(64)은 상기 롤(40, 42)에 대해 설명된 것과 유사한 원주방향으로 연장하고 축방향으로 이격된 복수의 원주방향 리지(52) 및 홈(54)을 포함한다. 롤(62)은 원주방향으로 연장하고 축방향으로 이격 된 복수의 원주방향 리지(52)를 포함하며, 여기서 롤(62)의 원주방향 리지(52)의 일부분은 원주방향으로 이격된 복수의 치(68)를 형성하는 노치(66)를 형성하기 위해 제거되었다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 축방향으로 인접한 원주방향 리지(52) 상의 노치(66)는 롤(62)의 주연부 주위로 노치형성된 영역의 복수의 원주방향으로 이격된 그룹을 형성하도록 측방향으로 정렬될 수 있다. 노치형성된 영역의 각각의 측방향으로 연장하는 그룹은 각각 롤(62)의 축에 평행하게 연장한다. 치(68)는 리지 높이(RH)에 상응하는 치 높이(TH), 및 리지 피치(P)에 상응하는 치 피치를 가질 수 있다.

웨브(34)가 닙(38)을 통과할 때, 롤(62)의 치(68)는 웨브(34)의 일부분을 평면 외로 가압하여 웨브(34)의 영구적인, 국부적인 Z-방향 변형을 야기한다. 그러나, 롤(62)의 노치형성된 영역(66)과 롤(62)의 치(68) 사이를 통과하는 웨브(34)의 부분은 Z-방향으로 실질적으로 성형되지 않을 것인데, 즉 부직포 웨브는 그 영역에서 치형성된 영역의 변형 또는 연신의 정도와 동일한 정도로 변형 또는 연신되지 않을 것이며, 실질적으로 평면으로 유지될 수 있지만, 롤(62)의 치형성된 영역과 롤(64)의 리지(52) 사이를 통과하는 웨브의 부분은 부직포의 탄성 한계를 넘어 변형 또는 연신될 수 있어서, 그 결과 변형되고 융기된 복수의 리브형 요소를 형성한다.

이제 도 8을 참조하면, 셀프 공정의 한 쌍의 대향하는 상호 맞물린 성형 롤(62, 64) 사이를 통과한 후의 셀프된(SELF'ed) 부직포 웨브(70)의 일부분의 개략도가 도시되어 있으며, 롤은 도 6에 도시된 것과 유사한 치 구성을 갖는다. 셀프 된 부직포 웨브(70)는 개별 영역들의 네트워크를 포함한다. 네트워크는 적어도 제1 영역(72), 제2 영역(74), 및 제1 영역(72)과 제2 영역(74) 사이의 계면에 위치하는 전이 영역(76)을 포함한다. 셀프된 부직포 웨브(70)는 또한 제1 표면(78) 및 대향측 제2 표면(80)을 갖는다. 도 8에 도시된 실시예에서, 셀프된 부직포 웨브(70)는 실질적으로 평평하고 이격된 복수의 제1 영역(72) 및 교번하는 복수의 리브형 요소(84)를 포함한다. 도 8의 바람직한 실시예에서, 제1 영역(72)과 제2 영역(74)은 실질적으로 선형이며, 각각 웨브의 종축에 실질적으로 평행한 방향으로 연속적으로 연장한다.

도 8에 도시된 실시예에서, 제1 영역(72)은 실질적으로 평탄하다. 즉, 제1 영역(72) 내의 재료는 실질적으로 평평하고, 도 6에 도시된 상호 맞물린 롤들(62, 64) 사이를 통과함으로써 부직포 웨브(60)가 겪은 변형 단계 후의 상태가 웨브(34)가 성형 롤들 사이를 통과하기 전의 상태와 실질적으로 동일하다.

에어레이드 흡수 코어에서, 리브형 요소(84)는 유리하게는 서로 인접할 수 있으며, 인접한 리브형 요소(84)들을 분리하는 밸리(valley)(86)를 포함할 수 있는 성형되지 않은 제1 영역(72)에 의해 서로로부터 분리될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 성형되지 않은 제1 영역(72)은 셀핑 전의 균질한 에어레이드 흡수 코어와 실질적으로 동일한 재료 특성을 갖는 영역일 수 있으며, 도 8에 도시된 x-축에 수직하게 측정할 때 약 0.25 ㎝ (0.10 인치) 미만의 폭을 가질 수 있다. 리브형 요소의 치수는 또한 원하는 경우에 변동될 수 있다. 웨브의 평면에 대해 Z-방향으로 돌출하는 리브형 요소는 웨브의 벌크(bulk) 또는 캘리퍼를 증가시키되 반드시 웨브의 평량을 증가시키지는 않는 융기부이다. 융기부는 또한 성형되지 않은 제1 영역(72)에 채널들의 연속적인 네트워크를 형성하며, 이러한 채널은 예를 들어 웨브가 일회용 흡수제품을 위한 층상 흡수 코어 내에 조합될 때 웨브의 표면과 임의의 인접한 웨브 사이에 공극 영역을 형성한다. 일 실시예에서, 채널들의 연속적인 네트워크는 톱시트에 인접한 공극 영역을 형성할 수 있다. 공극 영역은 흡수 코어에 공극 체적을 제공하는 역할을 할 수 있어서, 흡수 코어가 더 높은 투과율을 갖도록 하고 유체의 "분출물"(gush)을 더욱 효과적으로 취급할 수 있도록 한다. 채널들의 상호 연결된 연속적인 네트워크는 흡수 코어의 평면에서 MD 및 CD 방향 둘 다로 연장하는 채널을 갖는다. 채널은 유체가 흡수 코어의 길이 및 폭 모두에 걸쳐 더욱 효과적으로 분배될 수 있도록 유체의 측방향 "런오프"(run off)를 용이하게 할 수 있다.

일 실시예에서, 본 명세서에 설명된 셀프 공정에 의해 가공되는 부직포 웨브는 일회용 흡수용품에서 흡수 코어로서 사용하기에 적합한 흡수성 특징을 갖는 웨브일 수 있다. 일 실시예에서, 웨브는 셀룰로오스 섬유, 합성 섬유, 및 이들의 블렌드 및 조합을 포함하는 섬유의 에어레이드 웨브일 수 있다. 일 실시예에서, 에어레이드 웨브는, 각각 섬유 유형, 밀도, 평량, 또는 이들의 조합 면에서 인접한 층과 상이할 수 있는 층들로 형성된 층상 에어레이드 웨브일 수 있다. 일 실시예에서, 리브형 요소가 그 내부에 형성된 흡수 코어 재료는 톱시트와 층상 관계를 이루어 사용될 수 있으며, 여기서 리브형 요소는 톱시트를 향해 배향되고 톱시트와 접촉 관계를 이룬다. 일 실시예에서, 리브형 요소가 그 내부에 형성된 흡수 코어 재료는 부 톱시트와 층상 관계를 이루어 사용될 수 있으며, 여기서 리브형 요소는 부 톱시트를 향해 배향되고 부 톱시트와 접촉 관계를 이룬다. 부 톱시트는 유체를 측방향으로 신속하게 분배하기에 적합한 유체 취급 특성을 갖는 흡수 재료일 수 있는, 통상 분배 층으로 지칭되는 것일 수 있다. 대안적으로, 다른 실시예에서, 리브형 요소는 톱시트 또는 부 톱시트와 층상 관계를 이루어 사용될 수 있으며, 여기서 리브형 요소는 톱시트 또는 부 톱시트로부터 멀리 떨어지게 배향되고 톱시트 또는 부 톱시트와 접촉 관계를 이루지 않는다.

각각 실질적으로 동일한 길이를 가지며 선형 제1 영역(72)에 의해 분리되는 대체로 직사각형의 변형 영역을 형성하도록 여러 열로 배열되는 리브형 요소 형태의 도 8에 도시된 표면 패턴 외에, 원하는 부직포 웨브의 성형이 원하는 경우 부직포 재료의 국부적인 연신 및/또는 변형을 유발할 수 있는 다른 성형 롤 치 및 홈 구성에 의해 달성될 수 있다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 리브형 요소의 이격된 직사각형 어레이 대신에, 변형 패턴은 변형되지 않은 제1 영역(72)이 개재된, 이격된 다이아몬드 형상의 제2 영역(74)의 어레이를 형성하는 리브형 요소의 형태일 수 있다. 각각의 그러한 다이아몬드 형상의 제2 영역(74)은 교번하는 리브형 요소(84)와 개재하는 밸리(86)에 의해 형성된다. 그러한 다이아몬드 형상의 요소를 성형하는 방법 및 장치의 예가 1997년 7월 22일자로 배리 제이. 앤더슨(Barry J. Anderson) 등에게 허여된, 발명의 명칭이 "탄성체 유사 거동 및 부드러운 천 유사 텍스처를 나타내는 시트 재료"(Sheet Materials Exhibiting Elastic-Like Behavior and Soft, Cloth-Like Texture)인 미국 특허 제5,650,214호, 및 2002년 5 월 7일자로 도브린(Dobrin) 등에게 허여된, 발명의 명칭이 "일회용 흡수용품의 구성요소로서 사용되는 부직포 섬유질 웨브를 변형시키는 방법"(Method of Modifying a Nonwoven Fibrous Web For Use as a Component of a Disposable Absorbent Article)인 미국 특허 제6,383,431호에 개시되어 있다.

도 10에 도시된 바와 같이, 변형 패턴은 또한 이격된 원형 형상의 제2 영역(74)의 어레이를 함께 형성하는 리브형 요소(84)의 형태일 수 있다. 각각의 그러한 원형 요소는 적절하게 이격된, 변동하는 길이의 리브형 요소(84)와 개재된 밸리(86)에 의해 형성될 수 있다. 성형되지 않은 개재된 제1 영역(72)이 각각의 원형 형상의 요소(108)들 사이에 있다. 당업자라면 알 수 있는 바와 같이, 원하는 경우 미국 특허 제5,518,801호에 도시되고 설명된 것과 같은 다른 변형 패턴이 또한 채택될 수 있다.

본 발명의 웨브를 변형시키는 제3 수단은 "마이크로-셀프"(micro-SELF)로 가장 잘 설명될 수 있는 공정이다. 마이크로-셀프는 장치 및 방법 면에서 도 6 및 도 7에 대해 설명된 셀프 공정과 유사한 공정이다. 셀프와 마이크로-셀프 사이의 주된 차이점은 치형성된 롤, 즉 도 6의 롤(62)에 상응하는 도 11의 마이크로-셀프 롤(82) 상의 치(68)의 크기 및 치수이다. 도 11을 참조하면, 하나의 패턴화된 롤, 예컨대 마이크로-셀프 롤(82)과 도 6에 롤(64)로 도시된 것과 유사한 하나의 패턴화되지 않은 홈형성된 롤(도시 안됨)을 갖는 바람직한 구성으로 닙 롤 장치를 형성하는 롤들 중 하나일 수 있는 마이크로-셀프 롤(82)의 개략적인 측면도가 도시되어 있다. 그러나, 소정의 실시예들에서, 각각의 롤의 동일하거나 상이한 상응하는 영 역에서, 동일하거나 상이한 패턴을 갖는 2개의 마이크로-셀프 롤(82)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 장치는, 부직포 웨브에서 가공된 웨브의 일 면 또는 양 면으로부터 돌출하는 터프트(tuft) 또는 루프(loop)로 설명될 수 있는 변형부를 가진 웨브를 생성할 수 있다. 터프트들은 근접하게 이격될 수 있지만, 적어도 그들의 기부에서는 인접한 터프트들 사이에서의 유체 유동을 허용하는 공극 영역을 터프트들 사이에 형성하기에 충분히 이격될 수 있다. 이와 같이 터프트들 사이에 존재하는 것은 채널들의 연속적인 네트워크를 형성할 수 있다. 도 11의 마이크로-셀프 롤에서, 개별 치(68)는 약 1.57 ㎜ (약 0.062 인치)의 치들 사이의 거리(TD) 및 약 1.52 ㎜ (약 0.060 인치)의 피치를 가지고서 약 1.27 ㎜ (약 0.051 인치)의 치 길이(TL)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 롤(82)의 원주는 158개의 치(68)가 치(68)들 사이의 159개의 절단부에 의해 분리되도록 하는 것일 수 있다.

도 12의 부분 사시도 및 도 13의 확대된 부분 사시도에 도시된 바와 같이, 마이크로-셀프 롤(82)의 치(68)는, 본질적으로 웨브를 도 8 내지 도 10에 도시된 바와 같은 범프(bump) 또는 리지로 변형시키는 것과는 대조적으로, 치가 본질적으로 부직포 웨브(34)를 통해 "펀칭"(punch)하도록 하는 치(68)의 선단(leading) 및 후단(trailing) 에지와 관련된 특정한 기하학적 형상을 갖는다. 흡수 코어에 사용하기에 적합한 부직포 웨브(34)의 몇몇 실시예들에서, 치(68)는 섬유를 평면 외로 가압시켜서 섬유의 "터프트" 또는 루프로 설명될 수 있는 것을 형성한다. 일 실시예에서, 이를 테면 치(68)가 섬유를 밀고 나아가서(push through) 터프트 또는 루프를 형성함으로써 웨브가 천공된다. 따라서, 각각 관련된 연속적인 측벽, 즉 연 속적인 "전이 구역"을 갖는 셀프 웨브의 "텐트형"(tent-like)의 리브형 요소와는 달리, 마이크로-셀프 공정에서 평면 외로 가압된 터프트 또는 루프는 Z-방향 변형부의 측벽 부분과 관련된 불연속적인 구조를 가질 수 있다. 또한, 비교적 큰 평량의 흡수 코어 재료에 이용될 때, "터프팅"(tufting)은 섬유가 웨브 표면들 중 하나에 대해 Z-방향으로 평면 외로 가압되기 때문에 어느 정도는 보이지 않을 수 있으며, Z-방향 변형부는 다른 하나의 웨브 표면에서 감소되거나(muted) 존재하지 않을 수 있다. 또한, 라미네이트 재료가 포함될 때, 하나의 웨브 재료의 Z-방향 변형부는 라미네이트의 제2 재료 내로 가압되어 그에 의해 "숨겨질" 수 있어서, "터프팅"은 본질적으로 육안으로는 보이지 않게 된다.

도 12 및 도 13에 도시된 바와 같이, 각각의 치(68)는 치 팁(112), 선단 에지(LE) 및 후단 에지(TE)를 갖는다. 치 팁(112)은 길며, 대체로 종방향 배향을 갖는다. 가공된 웨브에서 터프트형성되고, 루프형성된 터프트를 얻기 위해, LE 및 TE는 롤(80)의 국부적인 주연부 표면(90)에 아주 거의 직교하여야 하는 것으로 여겨진다. 또한, 팁(112)으로부터 LE 또는 TE로의 전이부는 치(68)가 LE 및 TE에서 웨브(34)를 밀고 나아가도록(도 14에 도시된 바와 같음) 충분히 작은 곡률 반경을 갖는, 직각과 같은 급격한 각도이어야 한다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 치(68)의 팁(112)과 LE 및 TE 사이에 비교적 급격한 각도의 팁 전이부를 갖는 것은 치(68)가 부직포 웨브를 통해 "깨끗하게", 즉 국부적이고 뚜렷하게 펀칭하도록 하여, 형성된 웨브의 일 면이 "터프트형성된" 또는 달리 "변형된" 것으로 설명될 수 있게 하는 것으로 여겨진다.

마이크로-셀프 롤(82)의 치(68)는 일반적으로 치 팁(112)에서 선단 에지(LE)로부터 후단 에지(TE)까지 측정된 약 1.25 ㎜의 균일한 원주방향 길이 치수(TL)를 가질 수 있으며, 약 1.5 ㎜의 거리(TD)로 원주방향으로 균일하게 서로로부터 이격된다. 약 30 내지 약 500 gsm 범위의 총 평량을 갖는 웨브를 가공하기 위해, 롤(104)의 치(110)는 약 0.5 ㎜ 내지 약 3 ㎜ 범위의 길이(TL)와 약 0.5 ㎜ 내지 약 3 ㎜의 간격(TD), 약 0.5 ㎜ 내지 약 5 ㎜ 범위의 치 높이(TH), 및 약 1 ㎜ (0.040 인치) 내지 약 6.4 ㎜ (0.250 인치)의 피치(P)를 가질 수 있다. 맞물림 깊이(E)는 약 0.5 ㎜ 내지 약 5 ㎜ (치 높이(TH)와 동일한 최대값까지)일 수 있다. 물론, E, P, TH, TD 및 TL은 웨브 변형부의 원하는 크기, 간격 및 면적 밀도를 달성하기 위해 서로 독립적으로 변동될 수 있다.

흡수 재료로서 사용하기에 적합한 웨브를 변형시키는 제4 수단은 "회전 나이프 개구형성"(rotary knife aperturing)(RKA)으로 가장 잘 설명될 수 있는 공정이다. RKA에서, 도 14에 도시된 바와 같이, 셀프 또는 마이크로-셀프 롤에 대해 전술한 것과 유사한 반대방향으로 회전하는 맞물리는 닙 롤(92)들을 사용하는 공정 및 장치가 이용된다. 도시된 바와 같이, RKA 공정은 셀프 또는 마이크로-셀프 롤의 비교적 평평한, 긴 치가 말단부에서 대체로 뾰족하게 변형되었다는 점에서 셀프 또는 마이크로-셀프와는 상이하다. 치(68)는 부직포 웨브(34)를 통과하여 절단하고 변형시켜서 도 14에 도시된 바와 같은 3차원적으로 개구형성된 웨브(94)를 생성하도록 예리해질 수 있다. 치 높이, 치 간격, 피치, 맞물림 깊이, 및 다른 가공 파라미터와 같은 다른 면에서, RKA 및 RKA 장치는 셀프 또는 마이크로-셀프에 대해 전술한 바와 동일할 수 있다.

도 15는 개구형성된 웨브(94)의 제조에 유용한 복수의 치(68)를 구비하는 RKA 치형성된 롤러의 일 실시예의 일부분을 도시한다. 치(68)의 확대도가 도 16에 도시되어 있다. 도 15 및 도 16에 도시된 바와 같이, 각각의 치(68)는 기부(111), 치 팁(112), 선단 에지(LE) 및 후단 에지(TE)를 갖는다. 치 팁(112)은 대체로 뾰족하거나, 무디거나, 또는 전구체 웨브(precursor web)(34)를 연신 및/또는 천공시키도록 달리 형상화될 수 있다. 치(68)는 대체로 평평하게 된, 블레이드형 형상을 가질 수 있다. 치(68)는 대체로 평평하게 된 개별 면(114)들을 가질 수 있다. 즉, 대체로 둥근 단면을 갖는 둥근 핀형 형상과는 대조적으로, 치(68)는 대체로 둥글지 않은 긴 단면 형상을 갖고서 하나의 치수로 길 수 있다. 예를 들어, 치(110)는 그들의 기부에서 적어도 2, 또는 적어도 약 3, 또는 적어도 약 5, 또는 적어도 약 7, 또는 적어도 약 10 이상의 TL/TW의 치 종횡비(aspect ratio, AR)를 나타내는 치 길이(TL) 및 치 폭(TW)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 단면 치수의 종횡비(AR)는 실질적으로 치 높이에 따라 일정하게 유지된다.

RKA 치형성된 롤의 일 실시예에서, 치(68)는 일반적으로 치(110)의 기부(111)에서 선단 에지(LE)로부터 후단 에지(TE)까지 측정된 약 1.25 ㎜의 균일한 원주방향 길이 치수(TL), 및 기부에서 원주방향 길이 치수에 대체로 수직하게 측정된 최장 치수인 약 0.3 ㎜의 치 폭(TW)을 가질 수 있다. 치는 약 1.5 ㎜의 거리(TD)로 원주방향으로 균일하게 서로로부터 이격될 수 있다. 약 5 gsm 내지 약 500 gsm 범위의 평량을 갖는 전구체 웨브(20)로부터 부드러운, 섬유질의 3차원 개 구형성된 웨브를 제조하기 위해, 치(68)는 약 0.5 ㎜ 내지 약 3 ㎜ 범위의 길이(TL), 약 0.3 ㎜ 내지 약 1 ㎜의 치 폭(TW), 약 0.5 ㎜ 내지 약 3 ㎜의 간격(TD), 약 0.5 ㎜ 내지 약 10 ㎜ 범위의 치 높이(TH), 및 약 1 ㎜ (0.040 인치) 내지 2.54 ㎜ (0.100 인치)의 피치(P)를 가질 수 있다. 맞물림 깊이(E)는 약 0.5 ㎜ 내지 약 5 ㎜(치 높이(TH)에 근접하는 최대값까지)일 수 있다.

물론, DOE, P, TH, TD 및 TL은 각각 개구의 원하는 크기, 간격 및 면적 밀도(3차원적으로 개구형성된 단위 면적당 개구의 수)를 달성하기 위해 서로 독립적으로 변동될 수 있다. 예를 들어, 생리대 및 다른 흡수용품에 사용하기에 적합한 개구형성된 필름 및 부직포를 제조하기 위해, 기부에서의 치 길이(TL)는 약 2.032 ㎜ 내지 약 3.81 ㎜ 범위일 수 있고, 치 폭(TW)은 약 0.508 ㎜ 내지 약 1.27 ㎜ 범위일 수 있으며, 치 간격(TD)은 약 1.0 ㎜ 내지 약 1.94 ㎜ 범위일 수 있고, 피치(P)는 약 1.106 ㎜ 내지 약 2.54 ㎜ 범위일 수 있으며, 치 높이(TH)는 약 2.032 ㎜ 내지 약 6.858 ㎜일 수 있다. 맞물림 깊이(DOE)는 약 0.5 ㎜ 내지 약 5 ㎜일 수 있다. 치 팁(112)의 곡률 반경(R)은 0.001 ㎜ 내지 약 0.009 ㎜일 수 있다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 기부에서의 치 길이(TL)는 약 0.254 ㎜ 내지 약 12.7 ㎜ 범위일 수 있고, 치 폭(TW)은 약 0.254 ㎜ 내지 약 5.08 ㎜ 범위일 수 있으며, 치 간격(TD)은 약 0.0 ㎜ 내지 약 25.4 ㎜(또는 그 이상) 범위일 수 있고, 피치(P)는 약 1.106 ㎜ 내지 약 7.62 ㎜ 범위일 수 있으며, 치 높이(TH)는 0.254 ㎜ 내지 약 18 ㎜ 범위일 수 있고, 맞물림 깊이(E)는 0.254 ㎜ 내지 약 6.35 ㎜ 범위일 수 있는 것으로 여겨진다. 개시된 각각의 범위에 대해, 치수는 본 개시 내용이 범위 한계치들과 그들 사이의 모든 치수를 0.001 ㎜ 증분으로 교시하도록 그 범위 내에서 최소 치수로부터 0.001 ㎜의 증분으로 최대 치수까지 변동될 수 있는 것으로 본 명세서에 개시된다(증분이 0.0001 ㎜ 증분으로 변동되는 것으로 개시되는 곡률 반경(R)은 제외함).

공히 계류중인 공동 소유의, 2004년 8월 6일자로 출원된 미국 특허 출원 공개 제2005/0064136A1호, 2005년 10월 13일자로 출원된 미국 특허 출원 공개 제2006/0087053A1호, 및 2005년 6월 21일자로 출원된 미국 특허 출원 공개 제2005/021753호에 개시된 바와 같이, RKA 치는 다른 형상 및 프로파일을 가질 수 있으며, RKA 공정은 섬유질 웨브를 개구형성시키는 데 사용될 수 있다.

전술한 웨브 변형 공정의 각각은 흡수용품의 다양한 웨브를 가공하는 것으로 당업계에 공지되어 있다. 예를 들어, 링 롤링은 미국 특허 제5,628,097호 및 미국 특허 제5,916,661호와 미국 특허 출원 공개 제2003/0028165A1호에 개시된 바와 같이, 개구를 생성하기 위해 열 용융 약화 단계(thermal melt weakening step)와 조합되어 사용되는 것으로 공지되어 있다. 또한, 셀프 공정은 2002년 12월 18일자로 출원된 미국 특허 출원 공개 제2004/0127875A1호에 개시된 바와 같이 톱시트의 연신 부분을 제조하는 것으로 잘 알려져 있다. 마이크로-셀프 롤은 미국 특허 출원 공개 제2004/0131820A1호, 국제 출원 공개 WO 2004/059061A1호 및 국제 출원 공개 WO 2004/058118A1호에 개시된 바와 같이 유리하게 변형된 톱시트를 생성하는 것으로 공지되어 있다. 또한, RKA는 미국 특허 출원 공개 제2005/021753호에 개시된 바와 같이, 개구형성된 성형 필름, 부직포 웨브 및 라미네이트를 생성하는 것으로 공지되어 있다. 흡수 코어는 또한 국제 출원 공개 WO 2004/058497A1호에 개시된 바와 같은 마이크로-셀프 롤에 의해 변형되며, 여기서 2개의 웨브를 섬유 통합된 복합 흡수 코어를 형성하도록 함께 가공함으로써 2개의 웨브의 라미네이트가 제조된다.

전술한 공정의 각각에서, 롤러의 닙 전에 또는 가열된 롤러에 의해 웨브를 가열함으로써, 또는 닙 롤러를 떠난 후에 웨브를 가열함으로써, 열이 이용될 수 있다. 전술한 바와 같은 장치의 임의의 롤러를 가열하고자 하면, 열 팽창을 고려하기 위해 주의를 기울여야 한다. 일 실시예에서, 리지, 홈 및/또는 치의 치수는 열 팽창에 고려하도록 기계가공되어, 본 명세서에 설명된 치수는 작동 온도에서의 치수일 수 있다.

일 실시예에서, 흡수 코어 재료의 가공은 공동 소유의 공히 계류중인, 발명의 명칭이 "터프트형성된 섬유질 웨브"(Tufted Fibrous Web)인 미국 특허 출원 공개 제2006/0286343A1호에 개시된 방법에 의해 달성될 수 있다. 이 방법은 리브 또는 터프트와 같은 웨브 특징부의 팁 또는 말단부를 가열 및/또는 접합할 수 있는 가열 수단을 포함할 수 있다. 그러한 가열 및/또는 접합은 흡수 코어의 파쇄 저항성(crush-resistance)을 증가시킬 수 있고, 압력 하에서 투과율을 유지시키는 데 중요한 그의 탄력성(resiliency)을 개선시킬 수 있다. 탄력성은 열가소성 접합 분말, 예컨대 폴리에틸렌 분말을 섬유질 웨브 내에 통합시킨 다음에 접합이 요구되는 영역에서 가열함으로써 개선될 수 있다. 탄력성은 또한 예를 들어 섬유를 경화시키는 경향을 가질 수 있는 코팅, 예컨대 라텍스 코팅을 도포함으로써 개선될 수 있 다.

일 실시예에서, 인접한 웨브들로부터의 섬유들을 상호 엉키게 함으로써 다수의 흡수 코어 층이 통합될 수 있다. 인접한 층들의 섬유 엉킴(fiber entanglement)은 본 명세서에 설명된 공정에 의해, 그리고 또한 니들 펀칭(needle-punching), 습식엉킴(hydroentangling) 및 열점 접합(thermal point bonding)과 같은 공지된 수단에 의해 달성될 수 있다. 동일한 공정 및 수단에 의해, 본 명세서에 개시된 공정에 의해 변형된 부 톱시트와 같은 하부 층과 흡수용품의 톱시트를 통합시키는 것이 바람직할 수 있다.

전술한 다양한 웨브 변형 공정이 톱시트, 백시트 및 복합 흡수 코어에 대해 공지되어 있지만, 본 발명의 신규한 특징은, 개별적으로 불균질하게 가공된 다음에, 역시 웨브 변형 공정에 의해 불균질하게 가공되어 있을 수 있는 다른 웨브와 층상 관계로 조합된 흡수성의 균질한 웨브에서 예기치 못한 유체 취급 특성 결과를 달성하는 데 이들 공정을 적용하는 것이다. 조합된 웨브는 결합된 관계로 부착될 필요는 없으며, 원하는 경우 접착제 접합, 열 접합, 섬유 엉킴, 라텍스 접합 및 이들의 조합과 같은 당업계에 공지된 수단에 의해 결합될 수 있다. 본 발명은 2성분 섬유, 나노 섬유, 이형단면 섬유 및 이들의 조합을 포함하는 매우 다양한 섬유뿐만 아니라, 멜트블로운(meltblown), 스펀본드(spunbond) 및 카디드(carded) 웨브, 티슈지(tissue paper)를 포함하는 웨트레이드(wetlaid) 웨브, 또는 이들 공정의 조합을 포함하는 다양한 성형 공정에 의한 매우 다양한 웨브에 적용될 수 있는 것으로 여겨진다. 본 발명은 에어레이드 흡수성 섬유질 웨브, 즉 에어레잉 공정에 의해 제조된 코어 재료의 특정한 실시예로 후술된다.

에어레잉은 섬유를 제어된 방식으로 레이다운 벨트(laydown belt) 상으로 가압하는 공기 스트림 내로 절단된 스테이플 섬유가 도입되는 부직포 웨브의 제조 공정이다. 섬유는 천연 또는 합성일 수 있으며, 열적, 화학적 또는 기계적 수단에 의해 병합된 부직포 웨브로 접합될 수 있다. 섬유가 절단된, 안정한 섬유로서 조밀한 형태로 공급될 때, 에어레이드 공정은 섬유분리 시스템(defibration system)이 개방되어 스테이플 섬유를 공기 스트림 내로 공급함으로써 개시된다. 초흡수재 또는 다른 분말의 투입 및 도입과 같은 다른 기능이 또한 수행될 수 있다. 섬유질 및/또는 다른 재료는 성형 시스템 내에서 공기 중에 부유되고, 후속하여 이동하는 성형 스크린 또는 회전하는 천공된 실린더 상에 침착되어, 무작위로 배향된 공기 성형 배트(air formed batt)를 형성한다. 공기 성형 배트는 라텍스 결합제의 도포 및 건조, 열가소성 스테이플 섬유의 웨브에의 열 접합, 수소 또는 엠보싱 접합 또는 이들 병합 기술의 조합에 의해 접합될 수 있다. 에어레이드 웨브 성형은 라우르센(Laursen) 등의 미국 특허 제4,640,810호에 교시되어 있다. 에어레이드 웨브는 섬유질 재료의 블렌드를 에어레잉함으로써, 또는 각각 상이한 유형 또는 블렌드의 섬유를 갖는 개별 층들을 에어레잉함으로써 제조될 수 있다.

일반적으로, 에어레이드 재료를 제조하는 공지된 방법은 에어레이드 재료의 균질한 웨브를 생성한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "균질한"이란 예를 들어 도 14에 지시된 바와 같이 MD-CD 평면에서의 웨브의 균일성을 지칭한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 닙(38)을 통한 성형 전에, 웨브(34)는 MD-CD 평면에서 웨브 가 밀도 및 평량과 같은 벌크 특성 면에서 실질적으로 균일하도록 전형적인 에어레이드 공정에 의해 형성될 수 있다. 균질한 웨브의 MD-CD 평면에서 선택된 사실상 임의의 이산된 영역은 바로 인접한 영역과 동일한 재료 취급 특성을 가질 것이다. 균질한이란 웨브의 두께인 것으로 고려될 수 있는 "Z-방향", 즉 MD-CD 평면에 수직한 방향으로의 웨브의 특성을 지칭하지 않음에 유의한다. 웨브 특성은 섬유를 웨브의 두께를 통해 불균일한 방식으로 적층시킴으로써 Z-방향으로 변동될 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "불균질한"이란 예를 들어 도 14에 도시된 바와 같이 MD-CD 평면에서의 웨브의 불균일성을 지칭한다. 도 14에 도시된 바와 같이, 닙(38)을 통한 성형 후에, 웨브(34)는 MD-CD 평면에서 웨브가 밀도 및 평량과 같은 벌크 특성 면에서 실질적으로 불균일하도록 불균질하게 된다. 웨브의 이산된 영역은 터프트, 개구, 또는 다른 3차원적으로 성형된 구조체로 기계적으로 변형되며, 이에 따라 MD-CD 평면의 웨브의 이산된 부분은 바로 인접한 영역과 비교할 때 아주 상이한 재료 취급 특성을 가질 것이다.

고려되는 이산된 부분들의 크기는 웨브의 크기 및 불균질한 웨브의 용도에 따라 변동될 수 있다. 그러나, 일반적으로, 제곱 센티미터당 약 1개 내지 약 30개 정도로, 제곱 센티미터당 약 5개 내지 약 10개를 포함하여 그 사이의 모든 정수를 포함하는 근접하게 이격된 이산된 부분들을 갖는 것이 바람직하다. 비교적 근접하게 이격된(MD-CD 평면에서) 이산된 부분들을 예를 들어 리브, 터프트, 또는 개구 형태로 가짐으로써, 웨브 상의 주어진 유체 소적(drop)이 웨브와의 접촉시 높은 투과율과 높은 모세관력의 선택 사항 둘 모두를 경험할 수 있는 가능성을 증가시킴으 로써 유체 취급이 개선된다.

본 발명을 예시하기 위해, 대체로 균질한 흡수성 에어레이드 섬유질 웨브 재료를 전술한 4가지 공정들 중 하나 이상에 의해 변형시켜서, 생리대에 사용될 때 유리하게 유체를 흡수 코어의 안정된 저장소로 신속하게 이동시키는 능력을 갖는 불균질한 흡수 코어 재료를 달성하였다. 일 태양에서, 흡수 코어의 불균질성은 코어가 대체로 측방향으로, 즉 웨브 재료의 평면에서 유체 이동 특성을 나타내도록 한다. 즉, Z-방향으로, 즉 웨브의 두께를 통한 방향으로 불균질성을 나타내기보다는, 본 발명의 웨브는 "X-Y" 평면에서, 즉 대체로 평평하게 된 상태의 웨브의 평면과 평행한 평면에서, 본 명세서에서 측방향 유체 이동으로 지칭되는 불균질성을 나타낼 수 있다.

아래의 표 1 및 표 2는 에어레이드 섬유질 흡수 재료를 전술한 4가지 성형 수단들 중 하나 이상에 의해 가공하는 것의 이점을 예시한다. 모든 치수에 대해서, 1 인치는 25.4 ㎜와 같다.

표 1은 표 1에서 대조 흡수체 I로 설명된 변형되지 않은 전구체 웨브로부터 제조된, 본 명세서에서 흡수 코어 I로 지칭되는 웨브에 대한 유체 취급 특성의 변동을 도시한다. 대조 흡수체 I 웨브는, 제곱 미터당 약 180 그램(grams per square meter, gsm)의 평량을 갖고 30 gsm의 흡수성 겔화재(AGM)와 함께 에어레잉 공정으로 블렌딩된 셀룰로오스 섬유 및 2성분 섬유를 포함하는 에어레이드 흡수 코어 재료이다. 셀룰로오스 섬유는 웨이어하우저 컴퍼니(Weyerhaeuser Co.)로부터 입수한 웨이코(Weyco) NB416이다. 2성분 섬유는 인비스타(Invista)로부터 입수한 인비스타 #35160A(PE/PET, 2.0 데니어(denier) 및 4 ㎜ 길이)이고, 셀룰로오스 섬유 대 2성분 섬유의 비율은 5 그램 대 1 그램이다. AGM은 데구사(Degussa)로부터 입수한 데구사 23070G이고, 웨브 전체에 걸쳐 실질적으로 균일하게 분산된다. 에어 프로덕츠(Air Products)로부터 입수한 약 5 중량% 라텍스 AF 192를 양 면의 표면 상에 분무하고 경화되게 한다.

표 2는 표 1에서 대조 흡수체 II로 설명된 변형되지 않은 전구체 웨브로부터 제조된, 본 명세서에서 흡수 코어 II로 지칭되는 웨브에 대한 유체 취급 특성의 변동을 도시한다. 대조 흡수체 II는 부 톱시트로 사용하기에 적합한 에어레이드 흡수 재료이고, 제곱 미터당 약 82 그램(gsm)의 평량을 갖는 라미네이트이다. 대조 흡수체 II의 라미네이트의 하나의 층은 약 22 gsm의 평량을 갖는 스펀본드 폴리프로필렌(PP) 친수성 부직포이다. 스펀본드 웨브 층은 파이버웨브(Fiberweb)로부터 P9로 입수할 수 있다. 스펀본드 폴리프로필렌 웨브는 에어레잉 공정으로 생성된 웨브에 라미네이팅되며, 에어레이드 웨브는 에어레잉 공정으로 블렌딩된 셀룰로오스 섬유 및 폴리에틸렌 분말 결합제의 60 gsm 웨브이다. 스펀본드 재료에 대한 라미네이션 전에 에어레이드 웨브의 표면 상에 에어 프로덕츠로부터 입수한 약 5 중량% 라텍스 AF 192를 분무하였다. 셀룰로오스 섬유는 웨이어하우저 컴퍼니로부터 입수한 웨이코 NB416이다. 폴리에틸렌 분말 결합제는 다우(Dow)로부터 입수한 다우 저밀도(Dow Low Density) 폴리에틸렌 959s이고, 셀룰로오스 섬유 대 폴리에틸렌 분말 결합제의 비율은 3 g 대 1 g이다. 에어레잉 후, 폴리에틸렌 결합제 분말의 결합 특성을 달성하기 위해 라미네이트 웨브를 가열 단계를 통해 가공한다.

표 1에 나타낸 바와 같이, 흡수 모세관압 및 탈착 모세관압, 그램당 그램 용량, 투과율, 및 유량은 각각 표기된 공정에 의한 성형에 의해 이롭게도 긍정적인 방식으로 변화될 수 있다. 각각의 파라미터를 아래의 시험 방법 단락에 나타낸 시험에 의해 결정하였다.

[표 1]

치형성된 롤이 도 17 내지 도 20에 도시된 치수를 갖는 셀핑 공정을 통해 대조 흡수체 I을 가공함으로써 2번 샘플을 제조하였다. 도 19에 도시된 바와 같이, 치는 2.54 ㎜ (0.100 인치)의 피치(P), 약 6.86 ㎜ (약 0.270 인치)의 치 높이(TH), 및 약 9.478도의 치들 사이의 치 각도(TA)를 가졌다. 도 20에 도시된 바와 같이, 각각의 치는 약 5.33 ㎜ (약 0.2101 인치)의 치 길이(TL), 약 1.98 ㎜ (약 0.0781 인치)의 치 간격(TD), 및 약 2.903도의 발산 치 각도(diverging tooth angle, DA)를 가졌다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었으며, 약 1.78 ㎜ (약 0.070 인치)의 DOE로 맞물렸다. 셀핑 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 실온에서 수행하였다.

치형성된 롤이 도 21 내지 도 23에 도시된 치수를 갖는 셀핑 공정을 통해 대조 흡수체 I을 가공함으로써 3번 샘플을 제조하였다. 도 21은 치형성된 롤의 원주의 전개도(flat-out view)이다. 도 21 내지 도 23에 도시된 롤의 치 구성과 2번 샘플 제조에 사용된 치 구성의 한가지 차이점은 치가 상부에서 볼 때(즉, 롤의 표면을 내려다 본 평면도) 대체로 직사각형 형상을 갖기 보다는, 각각의 치가 도 23에 도시된 바와 같은 대체로 다이아몬드 형상을 갖는다는 것이다. 또한, 하나의 열에서의 치간 피치(P)는 5.08 ㎜ (0.200 인치)이며, 이에 따라 엇갈림 패턴에서의 치간 피치(P)는 2.54 ㎜ (0.100 인치)이다. 치(68)는 약 5 ㎜의 치 길이(TL)와 약 4 ㎜의 치 거리(TD)를 갖는다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었으며, 여기서 2개의 정합하는 롤은 약 1.78 ㎜ (약 0.070 인치)의 DOE로 맞물렸다. 셀핑 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 실온에서 수행하였다.

치형성된 롤이 도 24 내지 도 27에 도시된 치수를 갖는 치를 구비하는 RKA 공정을 통해 대조 흡수체 I을 가공함으로써 4번 샘플을 제조하였다. 도 24 내지 도 27에 도시된 바와 같이, 치형성된 RKA 롤의 치는 약 2.54 ㎜ (약 0.100 인치)의 열간 피치(row to row pitch)(P)를 갖는 엇갈린 패턴으로 구성하였다. 치(68)는 약 3.81 ㎜ (약 0.150 인치)의 치 길이(기부에서 측정함)(TL) 및 약 1.94 ㎜ (약 0.076 인치)의 치 거리(TD)를 갖는다. 도 26에 도시된 바와 같이, 치(68)는 약 1.27 ㎜의 기부에서의 치 폭 및 약 6.858 ㎜ (약 0.270 인치)의 치 높이(TH)를 갖는다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었으며, 약 6.35 ㎜ (약 0.250 인치)의 DOE로 맞물렸다. RKA 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 실온에서 수행하였다.

치형성된 롤이 도 28 내지 도 30에 도시된 구성을 갖는 셀핑 공정을 통해 대조 흡수체 I을 가공함으로써 5번 샘플을 제조하였다. 치(68)는 롤의 폭을 가로질러 여러 일직선의 열들로 배치되기 보다는, 도 10에 도시된 것과 유사한 패턴을 가공된 웨브 상에 형성하도록 대체로 원형의 형상을 형성하는 엇갈린 3개의 치의 그룹들로 배치된다. 도 30에 도시된 바와 같이, 치(68)는 약 3.6 ㎜ (0.145 인치)의 치 높이(TH) 및 약 1.524 ㎜ (약 0.060 인치)의 피치(P)를 갖는다. 치형성된 롤은 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 완전한 원주방향 리지 및 홈을 가진 정합하는 링 롤과 맞물렸으며, 약 1.9 ㎜ (약 0.075 인치)의 DOE로 맞물렸다. 셀핑 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 실온에서 수행하였다.

상부 치형성된 롤이 5번 샘플의 치형성된 롤에 대해 설명된 구성을 갖는 변형된 셀핑 공정을 통해 대조 흡수체 I을 가공함으로써 6번 샘플을 제조하였다. 그러나, 치합(상호 맞물림) 롤은 상기 도 6에 도시된 것과 유사한 완전한 원주방향 리지 및 홈을 갖기 보다는, 상부 치형성된 롤과 정합하도록 약 1.52 ㎜ (약 0.060 인치)의 피치를 갖는, 도 11 내지 도 13에 도시된 것과 유사한 다른 치형성된 마이크로-셀핑 롤이었다. 롤을 약 1.65 ㎜ (약 0.065 인치)의 DOE로 작동시켰다. 공 정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 실온에서 수행하였다.

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 모든 경우들에서, 대부분의 경우에 모세관압이 그러한 것처럼, (흡수 재료의) 그램당 (흡수된 유체의) 그램 용량, 투과율 및 유량이 모두 현저히 증가되었다. 이들 개선점 모두는 전술한 바와 같이 간단히 웨브 재료를 한 쌍의 치합(또는 상호 맞물림) 롤러의 닙을 통해 가공하는 것의 결과이다. 따라서, 훨씬 우수한 유체 획득 특성과 관련하여 비용을 증가시키는 새로운 재료 함유물 또는 새로운 조성물은 없다.

[표 2]

대조 흡수체 II를 도 2 및 도 3에 대해 설명된 바와 같은 링 롤링 장치를 통해 가공함으로써 8번 샘플을 제조하였다. 링 롤은 약 1.016 ㎜ (약 0.040 인치)의 피치를 가졌으며, 약 1.016 ㎜ (약 0.040 인치)의 DOE로 맞물렸다. 공정을 실온에서 수행하였다.

대조 흡수체 II를 약 2.45 ㎜ (약 0.100 인치)의 DOE를 갖는, 상기 2번 샘플 에 대해 설명된 바와 같은 치합 셀프 롤러를 통해 가공함으로써 9번 샘플을 제조하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 치형성되지 않은 롤과 대면하였다. 공정을 실온에서 수행하였다.

대조 흡수체 II를 약 1.9 ㎜ (약 0.075 인치)의 DOE를 갖는, 도 11에 대해 설명된 바와 같은 약 1.52 ㎜ (약 0.060 인치)의 피치(P)를 갖는 치합 마이크로-셀프 롤러를 통해 가공함으로써 10번 샘플을 제조하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 치형성되지 않은 롤과 대면하였다. 공정을 실온에서 수행하였다.

대조 흡수체 II를 약 3.43 ㎜ (약 0.135 인치)의 DOE를 갖는, 도 11에 대해 설명된 바와 같은 약 1.52 ㎜ (약 0.060 인치)의 피치를 갖는 치합 마이크로-셀프 롤러를 통해 가공함으로써 11번 샘플을 제조하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 치형성된 마이크로-셀프 롤과 대면하였다. 공정을 149℃ (300℉)의 온도에서 수행하였다.

치형성된 롤이 도 31 내지 도 34에 도시된 치수를 갖는 치를 가진 RKA 공정을 통해 대조 흡수체 II를 가공함으로써 12번 샘플을 제조하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 RKA 롤과 대면하였다. 도 31 내지 도 34에 도시된 바와 같이, 치형성된 RKA 롤의 치는 약 1.016 ㎜ (약 0.040 인치)의 열간 피치를 갖는 엇갈린 패턴으로 구성되었다. 치 높이(TH) 및 치 길이(TL) 둘 모두는 각각 약 2.032 ㎜ (약 0.080 인치)였다. 치 거리(TD)는 약 1.626 ㎜ (약 0.64 인치)였고, 치 폭(TW)은 약 0.510 ㎜ (약 0.020 인치)였다. 다른 치수는 도시된 바와 같았다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 6.35 ㎜ (약 0.250 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. RKA 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 121℃ (250℉)의 온도에서 수행하였다.

치형성된 롤이 도 35 내지 도 38에 도시된 치수를 갖는 치를 가진 RKA 공정을 통해 대조 흡수체 II를 가공함으로써 13번 샘플을 제조하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 RKA 롤과 대면하였다. 도 35 내지 도 38에 도시된 바와 같이, 치형성된 RKA 롤의 치(68)는 약 1.524 ㎜ (약 0.060 인치)의 열간 피치(P)를 갖는 엇갈린 패턴으로 구성되었다. 치 높이(TH)는 약 3.683 ㎜ (약 0.145 인치)였고, 치 거리(TD)는 약 1 ㎜ (약 0.039 인치)였으며, 치 길이(TL)는 약 2.032 ㎜ (약 0.080 인치)였다. 다른 치수는 도시된 바와 같았다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 3.43 ㎜ (약 0.135 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. RKA 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 149℃ (300℉)의 온도에서 수행하였다.

치형성된 롤이 전술한 바와 같이 도 24 내지 도 27에 도시된 치수를 갖는 치를 가진 RKA 공정을 통해 대조 흡수체 II를 가공함으로써 14번 샘플을 제조하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 RKA 롤과 대면하였다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 6.35 ㎜ (약 0.250 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. RKA 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 177℃ (350℉)의 온도에서 수행하였다.

치형성된 롤이 전술한 바와 같이 도 24 내지 도 27에 도시된 치수를 갖는 치를 가진 RKA 공정을 통해 대조 흡수체 II를 가공함으로써 15번 샘플을 제조하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 RKA 롤과 대면하였다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 6.35 ㎜ (약 0.250 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. RKA 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 실온에서 수행하였다.

치형성된 롤이 상기 5번 샘플에 대해 설명된 바와 같은 치수를 갖는 치를 가진 셀핑 공정을 통해 대조 흡수체 II를 가공함으로써 16번 샘플을 제조하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 셀프 롤과 대면하였다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 1.9 ㎜ (약 0.075 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 실온에서 수행하였다.

치형성된 롤이 상기 5번 샘플에 대해 설명된 바와 같은 치수를 갖는 치를 가진 셀핑 공정을 통해 대조 흡수체 II를 가공함으로써 17번 샘플을 제조하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 셀프 롤과 대면하였다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 1.9 ㎜ (약 0.075 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 149℃ (300℉)의 온도에서 수행하였다.

치형성된 롤이 상기 5번 샘플에 대해 설명된 바와 같은 치수를 갖는 치를 가진 셀핑 공정을 통해 대조 흡수체 II를 가공함으로써 18번 샘플을 제조하였다. 대 조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 셀프 롤과 대면하였다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 1.65 ㎜ (약 0.065 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 실온에서 수행하였다.

대조 흡수체 II를 2개의 분리된 상호 맞물림 롤러를 통해 가공함으로써 19번 샘플을 제조하였다. 먼저, 대조 흡수체 II를 약 1.016 ㎜ (약 0.040 인치)의 피치 및 약 1.016 ㎜ (약 0.040 인치)의 DOE를 갖는 링 롤러의 닙을 통해 실온에서 가공하였다. 다음으로, 링 롤링된 웨브를 치형성된 롤이 도 31 내지 도 34에 도시된 치수를 갖는 치를 가진 RKA 공정을 통해 가공하였다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 1.143 ㎜ (약 0.045 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. RKA 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 104℃ (220℉)의 온도에서 수행하였다.

대조 흡수체 II를 2개의 분리된 상호 맞물림 롤러를 통해 가공함으로써 20번 샘플을 제조하였다. 먼저, 대조 흡수체 II를 약 1.524 ㎜ (약 0.060 인치)의 피치 및 약 1.9 ㎜ (약 0.075 인치)의 DOE를 갖는 마이크로-셀프 롤러의 닙을 통해 실온에서 가공하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 링 롤(치형성되지 않은 롤)과 대면하였다. 다음으로, 마이크로-셀프된 웨브를 치형성된 롤이 도 31 내지 도 34에 도시된 치수를 갖는 치를 가진 RKA 공정을 통해 가공하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 RKA 롤과 대면하였다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 2.16 ㎜ (약 0.085 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것 과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. RKA 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 149℃ (300℉)의 온도에서 수행하였다.

대조 흡수체 II를 2개의 분리된 상호 맞물림 롤러를 통해 가공함으로써 21번 샘플을 제조하였다. 먼저, 대조 흡수체 II를 약 1.52 ㎜ (약 0.060 인치)의 피치 및 약 1.9 ㎜ (약 0.075 인치)의 DOE를 갖는 마이크로-셀프 롤러의 닙을 통해 실온에서 가공하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 링 롤(치형성되지 않은 롤)과 대면하였다. 다음으로, 마이크로-셀프된 웨브를 치형성된 롤이 도 24 내지 도 27에 도시된 치수를 갖는 치를 가진 RKA 공정을 통해 가공하였다. 대조 흡수체 II의 스펀본드 PP 면은 장치의 RKA 롤과 대면하였다. 정합하는 롤은 치형성되지 않은 롤, 즉 약 2.54 ㎜ (약 0.100 인치)의 DOE에서 상기 도 6에 도시된 것과 유사한, 원주방향으로 연장하는 리지 및 홈을 가진 롤이었다. RKA 공정을 약 1 내지 5 m/min의 속도로 149℃ (300℉)의 온도에서 수행하였다.

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 거의 모든 경우들에서, 대부분의 경우에 모세관압이 그러한 것처럼, (흡수 재료의) 그램당 (흡수된 유체의) 그램 용량의 용량 효율, 투과율 및 유량이 모두 현저히 증가되었다. 이들 개선점 모두는 전술한 바와 같이 간단히 웨브 재료를 한 쌍의 상호 맞물림 롤러의 닙을 통해 가공하는 것의 결과이다. 따라서, 훨씬 우수한 유체 획득 특성과 관련하여 비용을 증가시키는 새로운 재료 함유물 또는 새로운 조성물은 없다.

상기 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이, 에어레이드 웨브를 도시된 웨브 변형 방법에 의해 가공하는 것은 웨브 재료의 유체 취급 특성에 직접적인 이로운 효 과를 가질 수 있다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 이러한 이로운 효과는 각각 낮은 또는 높은 투과율의 영역에 의해 둘러싸이는 (특정한 웨브 변형 공정에 따라) 높은 또는 낮은 투과율의, 이산되지만 비교적 근접하게 이격된 영역을 생성하는, 근접하게 이격된 이산된 위치들에서의 섬유의 분열에 기인하는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 링 롤링의 예에서, 공정의 특성은 낮은 밀도, 낮은 모세관력의 여러 열의 재료에 의해 분리되는 높은 밀도, 높은 모세관력의 여러 열의 재료를 형성하는 것이다. 링 롤링이 당업계에 잘 알려져 있는 것으로 인식되지만, 링 롤링의 에어레이드 재료에의 적용은 흡수 코어 재료 분야에 신규한 이로운 결과를 제공하는 신규한 적용이다.

개별 웨브가 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 가공될 때 관찰되는 이점들 외에, 전술한 웨브 변형 공정들 중 하나 이상에 의해 가공된 웨브가 그렇게 가공된, 또는 상이한 웨브 변형 공정에 의해 가공된 다른 웨브와 조합될 때 놀랍고 예기치 못한 추가적인 이점들이 달성될 수 있다. 본 발명은 가공된 웨브들 중 하나가 부 톱시트로서 사용되고 웨브들 중 하나가 흡수 코어로서 사용될 때 특히 생리대에 관해서 유용하다. "부 톱시트" 및 "흡수 코어"라는 명칭은 제한하고자 하는 것이 아니다. 즉, 부 톱시트는 흡수 코어로도 고려될 수 있지만, 이러한 용어는, 톱시트 아래에 그리고 그에 인접하여 사용되고 유체를 톱시트로부터 멀리 흡수 코어 내로 이동시키는 특성을 갖는 재료로서 생리대 분야에서 알려진 바와 같은 그의 통상적인 의미로 본 명세서에 사용된다. 즉, 부 톱시트는 흡수 특성을 가질 수 있지만, 이는 유체를 보유하도록 의도되지 않고 유체를 흡수 저장 매체, 예컨대 흡수 코어 재료로 넘겨 주도록 의도되며, 이러한 흡수 코어 재료는 유체가 착용자의 피부로 되돌아가지 않는 것을 보장하기 위해 유체를 안정되게 보유하도록 의도된다.

본 발명의 이로운 특성은 표 3과 관련하여 설명될 수 있다. 표 3은 표 1 및 표 2로부터의 웨브 재료들, 즉 전술한 공정들 중 하나 이상에 의해 변형된 웨브 재료들의 다양한 조합의 유체 취급 특성을 나타낸다. 표 3에서, 표 1 및 표 2로부터의 웨브 재료들의 각각의 조합을 생리대를 모델링하는 구성으로 시험하였으며, 각각의 샘플을 1986년 12월 16일자로 쿠로(Curro) 등에게 허여된 미국 특허 제4,629,643호에 개시되고 프록터 앤드 갬블 컴퍼니(The Procter & Gamble Co.)에 의해 올웨이즈(등록상표) 브랜드의 생리대 종류로 시판되는 유형의 개구형성된 성형 필름 웨브로 시험하였다.

따라서, 표 3의 각각의 샘플에 대해, 시험한 구조체는 개구형성된 성형 필름 톱시트, 코어 II의 부 톱시트(STS), 및 코어 I의 흡수 코어를 순서대로 포함하는 층상 구조였다. 표 3은 상기 표 1 및 표 2의 그들 각각의 샘플 번호를 참조로 하여 특정한 에어레이드 섬유질 구조체를 지시한다.

[표 3]

표 3에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 2층 흡수 코어(23번 내지 33번 샘플로 나타낸 바와 같음)는 대조예(22번 샘플)에 비해 모세관압의 현저한 감소 없이(재습윤 압력(Rewet Pressure)에 의해 나타낸 바와 같음) 상대적으로 더 높은 투과율을 제공함으로써(자유 분출물 런오프(Free Gush Run-off), 획득 속도(Acquisition speed) 및 보유 용량(Retained Capacity)에 의해 나타낸 바와 같음) 투과율 대 모세관압 상충관계를 단절시킬 수 있다.

흡수제품에 흡수 코어로서 사용되는 본 발명의 웨브는 투과율 대 모세관압 상충관계를 단절시키는 것으로 보이는 특성을 나타낸다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 이러한 명백한 단절은 상충관계의 영역 둘 모두에 유체 취급 특성을 제공하는 효과를 갖는 구조체의 생성에 기인하는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 개시된 공정은 특히 다층 코어에서 코어 재료가 두 특성의 원하는 이득을 나타내도록 하는 더 큰 공극 체적의 이산된 위치들을 생성하는 것으로 여겨진다. 섬유질 재료에서 공극 체적이 커질수록, 투과율이 증대될 수 있다. 이러한 더 높은 투과율의 영역은, 상대적으로 더 낮은 투과율을 나타내지만 비교적 높은 모세관압을 나타내는 웨브의 변형되지 않은 영역에 의해 분리되되 비교적 근접하게 이격된다. 따라서, 사용 중에 흡수용품의 톱시트를 통해 흡수되는 월경액과 같은, 코어 상에 침투되는 유체에는 두 유체 역학 관계(fluid dynamics), 즉 높은 투과율 및 높은 모세관압의 가능성이 제공된다. 실제로, 그러한 코어의 유체 역학 관계는 두 재료 특성의 최상의 이점을 이용한 결과일 수 있다.

본 발명의 코어의 재료 특성은, 단일 코어이든지 다중 코어이든지 간에, 추가적인 코어 층에 의해, 또는 주어진 코어 재료 내의 추가적인 재료 층에 의해 더욱 향상될 수 있다. 즉, 예를 들어, 추가적인 에어레이드 웨브가 본 명세서에 개시된 방법에 의해 변형되어, 다른 2개 이상의 층과 층상 관계로 추가될 수 있다. 또한, 에어레이드 웨브들 중 임의의 하나는 그 자체가 내부에서 유체 취급 특성의 Z-방향 구배를 나타내는 층상 구조일 수 있다. 예를 들어, 에어레이드 웨브를 포함하는 본 명세서에 개시된 흡수 코어들 중 임의의 하나에 대해서, 코어는 웨브의 일 면 상에서의 낮은 밀도로부터 다른 면 상에서의 비교적 높은 밀도로의 Z-방향 밀도 구배를 나타낼 수 있다. 마찬가지로, 투과율, 모세관력, 섬유 유형과 크기, 및 다른 물리적 특성은 웨브의 사실상 임의의 물리적 특성의 Z-방향 구배가 본 발명에 유용한 것으로 의도될 수 있도록 층상 웨브 내에서 다양한 조합으로 변경될 수 있다.

층상 에어레이드 웨브와 같은 층상 흡수 코어의 일 실시예에서, 본 명세서에 설명된 공정에 의한 처리 시에 하나의 층은 파단되도록 디자인될 수 있지만 다른 층(들)은 그렇지 않은 것으로 고려된다. 예를 들어, 3층 에어레이드 웨브의 중간 층은 낮은 수준의 변형률에서 파단되는, 섬유질 재료와 같은 재료를 포함할 수 있어서, 본 명세서에 설명된 방법에 의한 응력의 인가 시에, 중간 층은 파단되어 이산되고 이격된 개구를 형성하지만, 나머지 층은 그렇지 않다. 유사한 방식으로, 다층 웨브의 하나의 층이 스트립으로 될 수 있다.

층상 흡수 코어의 일 실시예에서, 층들 중 하나 이상이 폼(foam) 또는 필름 웨브와 같은 비섬유질 재료인 라미네이트가 형성될 수 있음이 고려된다. 예를 들어, 본 발명의 흡수 코어는 고 내부상 에멀젼(high internal phase emulsion, HIPE) 폼과 같은 흡수성 폼 재료를 포함하거나 그와 조합될 수 있다.

일 실시예에서, 셀프 롤 상의 치에 의한 것과 같은 변형부의 패턴은 변형 중 인 웨브의 폭을 가로질러 변동될 수 있다. 예를 들어, 셀프 공정의 롤은 홈 및 치의 피치(P)가 롤의 폭을 가로질러, 그리고 그에 따라 웨브의 폭을 가로질러 변동되도록 디자인될 수 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 흡수용품의 종방향 중심선 영역에 상응하는 중앙 영역이 어느 한 측부 영역 또는 양 측부 영역들과 상이한 리지, 터프트, 개구 또는 다른 특징부의 패턴을 가질 수 있는 흡수 코어가 생성될 수 있다.

밀도 변동을 설명하기 위한 본 발명의 두 코어의 개략도가 도 39 및 도 40에 도시되어 있다. 도 39는 표 1과 관련하여 상세히 전술한 바와 같은 2번 샘플의 개략도를 도시한다. 도 40은 표 2와 관련하여 상세히 전술한 바와 같은 10번 샘플의 개략도를 도시한다. 두 개략도에 대해서, 기부 웨브의 국부적인, 평면 외로의 Z-방향 변형부가 직사각형으로 표시된다. 도시된 직사각형은 Z-방향 변형부의 상대적인 X-Y 경계의 대략적인 표현으로서, 여기서 X 및 Y는 각각 폭 방향(cross-direction, CD) 및 기계 방향(machine-direction, MD)에 해당할 수 있다. 직사각형은 2번 샘플의 "텐트형"의 리브형 요소 및 10번 샘플의 터프트를 대략적으로 표현하며, 이들의 각각은 길이를 폭으로 나눈 뚜렷한 종횡비를 가질 수 있고, 이러한 종횡비는 적어도 약 1.5 대 1, 또는 1.7 대 1, 또는 2.0 대 1, 또는 2.7 대 1, 또는 3 대 1, 또는 5 대 1, 또는 10 대 1이며, 1.5와 10 사이의 모든 수치 값을 1/10의 증분으로 포함한다. 직사각형의 치수 및 형상과 인접한 직사각형들의 간격은 당업계에 공지된 바와 같이 시각적 이미지화 기술을 사용하여 생성될 수 있다.

도 39에 도시된 바와 같이, "a"로 지시된 리브형 요소는 약 5.5 ㎜의 길이 및 약 2 ㎜의 폭일 수 있다. 각각의 요소는 약 0.6 ㎜일 수 있는 "b"로 지시된 영역에 의해 CD로 인접한 요소들로부터 분리될 수 있다. 각각의 요소는 약 1.3 ㎜일 수 있는 "c"로 지시된 영역에 의해 MD로 인접한 요소들로부터 분리될 수 있다. 다양한 영역 "a", "b" 및 "c"의 밀도 측정은 섬유질 에어레이드 웨브와 같은 부직포 웨브의 셀핑이 비교적 낮은 밀도의 평면외 변형부를 형성할 수 있음을 나타낸다. 도 39에 도시된 실시예에서, 기부 재료는 약 0.221 g/cc의 밀도를 가졌고, 영역 "a"는 약 0.128 g/cc의 밀도를 가졌으며, 영역 "b"는 약 0.199 g/cc의 밀도를 가졌고, 영역 "c"는 약 0.226 g/cc의 밀도를 가졌다.

도 40에 도시된 바와 같이, "a"로 지시된 터프트 요소는 약 1.7 ㎜의 길이 및 약 1 ㎜의 폭일 수 있다. 각각의 터프트 요소는 약 0.6 ㎜일 수 있는 "b"로 지시된 영역에 의해 CD로 인접한 요소들로부터 분리될 수 있다. 각각의 요소는 약 1.2 ㎜일 수 있는 "c"로 지시된 영역에 의해 MD로 인접한 요소들로부터 분리될 수 있다. 다양한 영역 "a", "b" 및 "c"의 밀도 측정은 섬유질 에어레이드 웨브와 같은 부직포 웨브의 마이크로-셀핑이 낮은 밀도의 평면외 변형부를 형성할 수 있음을 나타낸다. 도 40에 도시된 실시예에서, 기부 재료는 약 0.088 g/cc의 밀도를 가졌고, 영역 "a"는 약 0.0.072 g/cc의 밀도를 가졌으며, 영역 "b"는 약 0.0.093 g/cc의 밀도를 가졌고, 영역 "c"는 약 0.0.101 g/cc의 밀도를 가졌다.

도 39 및 도 40에 도시된 2번 샘플 및 10번 샘플에 대해 전술한 밀도 값은 근사치이며, 밀도 값은 기부 재료 특성, Z-방향 변형부를 형성하는 데 사용되는 공정, 및 다른 재료 및 공정 변수에 따라 변동될 수 있음을 이해하여야 한다. 일반 적으로, 섬유의 적어도 일부분이 셀룰로오스 섬유인 에어레이드 웨브에 대해서, 기부 웨브의 밀도와 Z-방향 변형부의 밀도 사이의 밀도 차이가 적어도 약 18% 내지 약 50%인 것이 본 발명에 이로운 것으로 여겨진다. 기부 웨브의 밀도와 Z-방향 변형부의 밀도 사이의 밀도 차이는 20%, 30%, 40%, 또는 50% 초과일 수 있다. 밀도 차이는 Z-방향 변형부의 밀도가 기부 재료의 밀도보다 작을 때 가장 이로운 것으로 여겨진다. 기부 재료의 밀도는 본 발명의 방법에 의해 가공된 웨브에서 도 39 및 도 40의 영역 "c"의 밀도와 본질적으로 동일한 것으로 고려될 수 있다.

본 명세서에 제공된 밀도 값은 본 명세서에 설명된 바와 같은 흡수 코어를 제조하도록 가공되는 압축되지 않은 웨브에 대한 값으로 이해하여야 한다. 본 명세서에 설명된 흡수 코어는 절첩된, 압축된, 패키징된, 및/또는 보관된 일회용 흡수용품에 사용될 수 있다. 따라서, 사용시 밀도 차이는 제조시 밀도 차이와는 상이할 수 있다. 따라서, 패키징된 일회용 흡수용품에 사용되는 흡수 코어 재료는 Z-방향 변형부들 사이의 영역(예컨대, 도 39 및 도 40의 "b" 및 "c"로 지시된 영역)의 밀도와 Z-방향 변형부의 밀도 사이에서 밀도 차이를 나타낼 수 있고, 이러한 밀도 차이는 5%, 10%, 20%, 30%, 또는 40% 초과일 수 있는 것으로 여겨진다. 현재, 상기 밀도 차이가, Z-방향 변형부의 밀도가 Z-방향 변형부들 사이의 영역의 밀도보다 상대적으로 더 낮은 것에 기인할 때, 셀룰로오스 섬유를 포함하는 에어레이드 부직포 흡수 코어가 가장 이로운 것으로 여겨진다.

도 39 및 도 40에 도시된 2번 샘플 및 10번 샘플과 관련하여 상기 논의된 바와 같은 밀도 데이터는 고 해상도, 35 KeV 에너지, 300 마이크로미터 통합 시 간(integration time) 및 10회 평균화(averaging)의 마이크로씨티(MicroCT)40(스위스 바세르도르프 소재의 스캔코 메디컬(Scanco Medical)) x-선 스캐너를 사용하여 구하였다. 데이터세트(dataset)의 토모그래픽 재구성(tomographic reconstruction)을 위해, 모든 방향으로 10 마이크로미터의 x/y/z 해상도와 함께 (샘플에 따라) X/Y로의 20×20 ㎜ 및 Z로의 2 내지 3 ㎜의 시야(field of view)를 사용하였다. 각각의 데이터세트는 x/y로 대략 2048×2048이었고, z 방향으로 약 200 내지 300개의 슬라이스(slice)였다. 시야로부터 샘플 홀더를 제거한 후에, 남은 슬라이스 스택을 다음과 같이 분석하였다.

1) 섬유와 배경(background)을 구별하기 위해 1000의 임계치를 사용하였다.

2) Z 방향(와이프 표면에 수직함)을 따라 최초 섬유(1000 초과의 임의의 픽셀) 및 Z 방향을 따라 최종 섬유를 찾아냄으로써 각각의 x/y 점에서의 두께를 결정하였다. 이들 두 Z 값들 사이의 차이는 각각의 X/Y 위치에서의 두께를 제공하였다. 이러한 이미지를 TIFF 포맷으로 저장하였다.

3) Z 방향을 따라 1000 초과의 값들을 모두 합산함으로써 각각의 x/y 점에서의 평량 이미지를 결정하였다. 이러한 이미지를 TIFF 포맷으로 저장하였다.

4) (X,Y)에서의 두께 이미지의 값으로 나눈 (X,Y)에서의 평량 이미지의 값으로 각각의 x/y 점에서의 밀도 이미지를 결정하였다. 0 두께의 이미지는 밀도 이미지에서 0으로 설정하였다. 이러한 이미지를 TIFF 포맷으로 저장하였다.

5) 이어서, 사용자는 두께 이미지 내의 영역들을 선택한다. 각각의 영역을 두껍거나 얇은 것으로 라벨링한다. 이어서, (각각의 개별 이미지에서) 선택한 영 역에 대해 두께 평균 및 표준 편차, 평량 평균 및 표준 편차, 및 밀도 평균 및 표준 편차를 계산하여, 원하는 대로, 예를 들어 엑셀(Excel)(등록상표) 스프레드시트로의 .csv 파일로 보고한다.

시험 방법

1. 인공 월경액(Artificial Menstrual Fluid) 제조

인공 월경액(AMF)을 사용하는 시험들의 각각에 대해서 다음과 같이 제조한다.

단계 1: 10 ㎖의 시약 등급의 85 내지 95%(w/w) 락트산을 증류수로 100 ㎖로 희석한다. 10%(v/v) 락트산으로 라벨링한다.

단계 2: 11.76 g의 시약 등급의 85%(w/w) 수산화칼륨(KOH)을 플라스크에 첨가하고, 증류수로 100 ㎖로 희석한다. 완전히 용해될 때까지 혼합한다. 10%(w/v) KOH로 라벨링한다.

단계 3: 8.5 g의 염화나트륨 및 1.38 g의 함수 제1인산나트륨을 플라스크에 첨가하고, 증류수로 1000 ㎖로 희석한다. 완전히 용해될 때까지 혼합한다. 제1인산나트륨 용액으로 라벨링한다.

단계 4: 8.5 g의 염화나트륨 및 1.42g의 무수 제2인산나트륨을 플라스크에 첨가하고, 증류수로 1000 ㎖로 희석한다. 완전히 용해될 때까지 혼합한다. 제2인산나트륨 용액으로 라벨링한다.

단계 5: 450 ㎖의 이염기성 인산염 용액을 1000 ㎖ 비이커에 첨가하고, 제1인산나트륨 용액을 PH가 7.2 + 0.1로 낮아질 때까지 첨가한다. 인산염 용액으로 라벨링한다.

단계 6: 460 ㎖의 인산염 용액 및 7.5 ㎖의 10% KOH를 1000 ㎖ 비이커에서 혼합한다. 용액을 45℃ + 5℃로 가열하고, 이어서 28개의 살균된 위 점소(gastric mucin)(미국 오하이오주 클리블랜드 소재의 아이시엔 바이오메디컬 인크.(ICN Biomedical Inc.))를 첨가한다. 위 점소를 완전히 용해시키기 위해 2.5시간 동안 계속 가열한다. 용액이 40℃ 미만으로 냉각되도록 하고, 이어서 1.8 + 0.2 ㎖의 10%(v/v) 락트산 용액을 첨가한다. 혼합물을 121℃에서 15분 동안 오토클레이브(autoclave)하고, 이어서 실온으로 냉각시킨다. 점액성 혼합물은 7일 내에 사용하여야 한다. 위 점소 용액으로 라벨링한다.

단계 7: 500 ㎖의 위 점소 용액 및 500 ㎖의 신선한 살균 피브린 제거 양 혈액(sterile defibrinated sheep blood)(미국 오하이오주 바스 소재의 클리블랜드 사이언티픽, 아메리칸 바이오메디컬(Cleveland Scientific, American Biomedical))을 비이커에서 혼합한다. 인공 월경액으로 라벨링한다. 냉장 상태로 보관하여 7일 내에 사용한다.

2. 흡수 모세관 포텐셜 및 탈착 모세관 포텐셜(Absorption Capillary Potential and Desorption Capillary Potential)

흡수 에너지로도 지칭되는 흡수 모세관 포텐셜과 탈착 에너지로도 지칭되는 탈착 모세관 포텐셜을 각각의 시험된 재료에 대해 모세관 일 포텐셜(capillary work potential)을 평가함으로써 결정할 수 있다.

모세관 포텐셜을 통해 유체를 흡수 또는 탈착하는 흡수 재료의 능력을 모세 관 일 포텐셜에 의해 측정한다.

단계 1: 표 1 및 표 2에 열거된 흡수 코어 I 및 II 샘플의 압력의 함수로서 유체 포화율(percentage of fluid saturation)을 측정하기 위해 미국 뉴저지주 프린스톤 소재의 트라이(TRI)로부터의 트라이 자동세공측정기(TRI Autoporosimeter)를 사용한다.

단계 2: 여기서 사용하는 시험 유체는 n-헥사데칸이다.

단계 3: 3개의 모세관압 대 포화율 곡선을 생성하기 위해 3개의 시험 사이클이 존재한다.

1) 건조 재료에 의한 첫번째 흡수(흡수팽윤(imbibition))

2) 배출

3) 습윤 재료에 의한 두번째 흡수

단계 4: 흡입 체적의 함수로서 모세관 포텐셜의 첫번째 흡수 곡선을 적분함으로써 흡수 모세관 포텐셜(흡수 모세관 일 포텐셜(CWP))을 계산한다.

여기서, CV는 측정한 누적 흡입 체적(포화율로 환산가능함)이다.

단계 5: 흡입 체적의 함수로서 모세관압의 배출 곡선을 적분함으로써 탈착 모세관압(탈착 모세관 일 포텐셜(CWP))을 계산한다.

여기서, CV는 측정한 누적 흡입 체적(포화율로 환산가능함)이다.

3. 투과율 (Darcy's) 및 유량 (g/sec)

다공성 매체를 통한 임의의 주어진 유체의 질량 유량으로부터 투과율을 결정한다. 양자를 결정하는 절차는 다음과 같다.

단계 1: 시간 및 압력 측정에 관하여 수주(column of water)가 하강하는 거리를 모니터링함으로써 샘플을 통한 액체의 유동을 자동으로 분배 및 측정하기 위해 수직(through plane) 투과율 장치를 사용한다.

단계 2: 압력 강하는 샘플을 가로질러 다공성 매체를 통과하는 유체의 질량 유량을 결정한다.

단계 3 (표 1의 유량에 대해): 표 1의 흡수체 I 샘플 모두에 대한 유체로서 2.75% 염화칼슘을 함유하는 염 용액을 사용하여 강하 수두 모드(falling hydro head mode)에서 가변 압력으로 유량을 결정한다.

단계 3 (표 2의 유량에 대해): 표 2의 흡수체 II 샘플 모두에 대한 유체로서 증류된/탈이온화된 물을 사용하여 일정 수두 모드(constant hydro head mode)를 사용하여 일정 압력으로 유량을 결정한다.

단계 4: Darcy 투과율 및 유량을 아래의 수학식에 의해 계산한다.

[수학식 1]

F = k(A/μ) (Δp/l)

[수학식 2]

K = 9.87 × 10^-13 k

여기서,

F = 유량 (g/s)

k = 다공성 재료의 투과율 (㎡)

A = 유동에 이용가능한 단면적 (㎡)

l = 재료의 두께 (m)

μ = 유체 점도 (cP)

Δp = 압력 강하 (㎝ H₂O)

K = 투과율 (Darcy's)

4. 자유 분출물 런오프(Free Gush Run - off ) (%)

본 시험은 흡수 패드에 의해 획득되지 않은 유체의 중량 백분율(% 런오프)을 측정한다. 프로토콜은 CD 방향(즉, 평평한 상태의 생리대의 폭)으로 15°경사각으로 배치된 언로딩 상태(unloaded)의 (새로운) 생리대 상에 10 ㎖의 인공 월경액(AMF)을 로딩하는 것을 포함한다. 보고되는 값은 N=3의 평균치이다.

AMF 준비:

시험을 위해 유체를 흡인하기 전에 AMF를 2시간 동안 23 ± 2℃ (73 ± 4℉)로 조절한다.

샘플 준비 및 장치:

단계 1: 패드의 단부를 파지하여 이를 10회 비틀고, 이어서 패드를 대략 90도로 절첩하여 단부가 10회 만나도록 함으로써 시험할 패드 각각에 예비 응력을 가 한다.

단계 2: 샘플이 시험 전에 23 ± 2℃ (73 ± 4℉)의 온도 및 50 ± 4%의 상대 습도로 조절된 실내에서 적어도 2시간 동안 평형되도록 한다.

단계 3: 목표 유체 로딩 점으로서 패드의 가장 좁은 폭에 중앙점을 표시한다.

장치는 15° 고정 경사 기부를 구비한 샘플 홀더 링 스탠드, 노즐을 구비한 유체 전달 분별 깔때기, 및 런오프 수반(run-off basin)을 포함한다.

절차:

단계 1: 시험할 각각의 샘플 패드를 칭량한다.

단계 2: 패드를 15°경사각으로 CD 방향으로 샘플 홀더 상에 배치하고, 유체 전달 노즐을 표시된 중앙점 위에 그리고 패드 표면의 12.7 ㎜ (0.5 인치) 위에 중심설정되게 조절한다.

단계 3: 10 ㎖의 AMF를 분별 깔때기 내에 채운다.

단계 4: 깔때기의 밸브를 신속히 개방하여, 10 ㎖ 유체가 3초 이하 동안 깔때기로부터 패드 표면 상으로 완전히 배출되도록 한다.

단계 5: 습윤 패드를 칭량한다.

단계 6: 패드의 습윤 중량으로부터 건조 중량을 빼서 흡수된 유체의 양을 결정한다. 10으로부터 이러한 숫자를 빼서 흡수되지 않은(런오프) 유체의 양을 얻는다. 이어서, 런오프 양을 10으로 나누어, 그 결과에 100을 곱하여, 10 ㎖ 자유 분출물 런오프로서 보고한다.

5. HGW 보유 용량(Retained Capacity )

HGW는 흡수 패드에 의한 유체의 흡입을 시간의 함수로서 측정하는 흡수성 시험이다.

AMF 준비:

시험을 위해 유체를 흡인하기 전에 AMF를 2시간 동안 23 ± 2℃ (73 ± 4℉)로 조절한다.

샘플 준비 및 장치:

샘플 패드가 시험 전에 23 ± 2℃ (73 ± 4℉)의 온도 및 50 ± 4%의 상대 습도로 조절된 실내에서 적어도 2시간 동안 평형되도록 한다.

절차:

단계 1: 샘플 패드를 전자 저울에 매달린 홀더 바스켓 내에 수평으로 배치하되 윗면(톱시트 면)을 아래로 거꾸로 배치한다. 0.41 ㎪ (0.06 psi) 또는 1.72 ㎪ (0.25 psi)에 대한 원하는 구속 공기 압력을 샘플 홀더 바스켓에 공급한다.

단계 2: AMF를 함유하고 패드에 대해 0 정수두에서 유체 저장소에 연결되는 유체 로딩 기둥의 튜브(fluid loading column's tube)가 점 공급원으로서 패드의 톱시트에 접촉하도록 하고, 샘플의 중량의 증가를 유체 흡입 대 시간으로서 사용한다.

단계 3: 패드가 완전히 포화될 때까지 시험을 진행한다.

단계 4: 7겹(pile)의 필터지를 포화된 패드 위에 배치하고, 1.72 ㎪ (0.25 psi (17.6 g/㎠))에 이어서 6.89 ㎪ (1.0 psi (70.3 g/㎠))의 하중을 가하여 유체 를 짜낸다.

단계 5: HGW 보유 용량은 짜낸 후 샘플에 남은 유체의 그램 단위의 중량이다.

보고되는 값은 N=3의 평균치이다.

6. 재습윤 압력(Rewet Pressure )

재습윤 압력은 액체가 아래의 습윤 흡수 코어로부터 이전에 습윤된 톱시트를 통해 다시 방출되도록 하는 데 필요한 압력의 크기이다.

AMF 준비:

시험을 위해 유체를 흡인하기 전에 AMF를 2시간 동안 23 ± 2℃ (73 ± 4℉)로 조절한다.

샘플 준비 및 장치:

단계 1: 시험할 샘플 패드가 시험 전에 23 ± 2℃ (73 ± 4℉)의 온도 및 50 ± 4%의 상대 습도로 조절된 실내에서 적어도 2시간 동안 평형되도록 한다.

단계 2: 로딩력을 측정하는 데 사용하는 장치는 미국 오하이오주 뉴베리 소재의 이엠이 컴퍼니(EME Co.)로부터 입수가능한 이엠이(EME) 모델 607, 모델 627, 또는 모델 599A와 같은, 경량형 조오(light duty jaw)를 구비한 인장 시험기이다. 이는 역시 이엠이로부터 입수가능한 샘플 홀더 기부 플레이트 및 압축 센서 풋(foot)을 구비한다.

절차:

단계 1: 샘플 패드 톱시트 면을 위로 하여 배치하고, 중앙 구멍을 구비한 플 렉시글라스(Plexiglas) 유체 로딩 관통 캡(fluid loading strike through cap)을 패드의 중앙에 배치한다.

단계 2: 7.5 ± 0.3 ㎖의 AMF를 5초 이하 동안 관통 캡의 중앙 구멍을 통해 분배한다.

단계 3: 패드가 유체를 완전히 흡수하자마자, 관통 캡을 제거하고, 이어서 5분 동안의 시간을 시작한다.

단계 4: 로딩된 샘플 패드를 샘플 홀더 기부 플레이트 상에 배치하고, 압축 센서 풋을 얼룩진 영역 바로 위에 중심 설정한다.

단계 5: 5분의 종료 시에, 인장 시험기를 기동한다. 크로스 헤드(cross head)는 유체가 검출될 때까지 샘플을 압축하도록 아래로 이동하여야 한다.

단계 6: 재습윤 압력은 압축 센서 풋의 면적으로 나눈 압축력이다.

보고되는 값은 N=3의 평균치이다.

7. 획득 속도(Acquisition Rate) (㎖/sec)

본 시험은 분출물 획득 속도, 즉 흡수 패드가 얼마나 신속하게 유체를 획득하는지를 측정한다.

AMF 준비:

시험을 위해 유체를 흡인하기 전에 AMF를 2시간 동안 23 ± 2℃ (73 ± 4℉)로 조절한다.

샘플 준비:

시험 패드 샘플이 시험 전에 23 ± 2℃ (73 ± 4℉)의 온도 및 50 ± 4%의 상대 습도로 조절된 실내에서 적어도 2시간 동안 평형되도록 한다.

절차:

단계 1: 2.5 ㎝ × 1.5 ㎝ (1 인치 × 0.6 인치) 개구(대체로 달걀 형상)를 구비한 10.2 ㎝ (4 인치) 정사각형 블록을 시험할 샘플 패드의 중앙 위에 배치한다. 개구를 막지 않고서 1.72 ㎪ (0.25 psi) 압력을 달성하기에 충분한 중량을 블록에 추가한다.

단계 2: 미국 매사추세츠주 사우스나틱 소재의 하버드 애퍼러투스(Harvard Apparatus)로부터의 저유량 주사기 펌프(Low Flow Syringe Pump)를 통해 AMF를 개구의 상부를 통하여 샘플 패드로 2 ㎖/hr의 속도로 2.25시간 동안 첨가한다.

단계 3: 이어서, 피셔 사이언티픽(Fisher Scientific)으로부터의 에펜도르프 맥시피펫터(Eppendorf Maxipipetter)를 사용하여 3 ㎖ AMF를 동시에 개구를 통해 샘플 패드에 첨가한다. 3 ㎖ AMF의 최초 투입(first drop) 시와 샘플의 상부 표면 상에 AMF가 보이지 않을 때 사이의 시간 간격을 측정한다.

단계 4: 양(3 ㎖)을 단계 3에서 측정한 초 단위의 시간으로 나누어 ㎖/sec 단위의 획득 속도를 계산한다.

보고되는 값은 N=3의 평균치이다.

본 명세서에 개시된 치수 및 값은 인용된 정확한 수치 값으로 엄밀하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 규정되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 인용된 값 및 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 모두를 의미하고자 한다. 예를 들면, "40 ㎜"로 개시된 치수는 "약 40 ㎜"를 의미하고자 한다.

본 발명의 상세한 설명에 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서 본 명세서에 참고로 포함되며, 어떠한 문헌의 인용도 본 발명에 대한 종래 기술로 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함된 문헌의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충될 경우, 본 명세서의 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선한다.

본 발명의 특정 실시예가 예시되고 기술되었지만, 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 다른 변경 및 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 이러한 모든 변경과 수정을 첨부된 청구의 범위에 포함하고자 한다.

Claims (16)

1. 백시트에 결합되는 톱시트 및 선택적인 부 톱시트를 포함하며, 그들 사이에 배치되는 흡수 코어 재료를 갖는 흡수용품으로서, 상기 흡수 코어 재료는 그 일 측면 상에 이산된 융기부를 갖는 섬유질 흡수 재료인, 상기 흡수용품에 있어서,

   상기 융기부는 채널의 연속적인 네트워크를 형성하며, 상기 채널은 상기 흡수용품의 상기 톱시트 또는 상기 선택적인 부 톱시트에 인접하여 공극 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는

   흡수용품.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 흡수 코어 재료는 에어레이드 섬유(airlaid fiber)를 포함하는

   흡수용품.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 흡수 코어 재료는 흡수성 겔화재(absorbent gelling material)를 포함하는

   흡수용품.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 선택적인 부 톱시트는 상기 톱시트와 상기 흡수 코어 재료에 인접하여 이들 사이에 배치되는 흡수성 섬유질 웨브를 포함하는

   흡수용품.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 선택적인 부 톱시트는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 에어레이드 웨브인

   흡수용품.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 선택적인 부 톱시트는 복수의 개구를 포함하는

   흡수용품.
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 흡수 코어 재료는 개별 층들을 갖는 층상 에어레이드 부직포 섬유질 웨브이며, 상기 개별 층들 중 적어도 하나는 하나의 다른 개별 층에 대해 상이한 유형의 섬유 또는 섬유들의 블렌드를 포함하는

   흡수용품.
8. 흡수용품에 사용되는 흡수 코어를 제조하는 방법에 있어서,

   a. 제1 흡수성 섬유질 웨브 재료를 제공하는 단계;

   b. 제2 흡수성 섬유질 웨브 재료를 제공하는 단계;

   c. 상기 제1 및 제2 흡수성 섬유질 웨브 재료를 가공할 수 있는 닙(nip)을 형성하는 한 쌍의 롤을 제공하는 단계로서, 상기 한 쌍의 롤은 링 롤링(ring rolling), 셀프(SELF), 마이크로-셀프(micro-SELF), 및 회전 나이프 개구형성(rotary knife aperturing)으로 이루어진 공정들로부터 선택되는, 상기 한 쌍의 롤 제공 단계;

   d. 상기 제1 흡수성 섬유질 웨브 재료를 상기 한 쌍의 롤을 통해 가공함으로써 변형시키는 단계;

   e. 상기 제2 흡수성 섬유질 웨브 재료를 상기 한 쌍의 롤을 통해 가공함으로써 변형시키는 단계; 및

   f. 상기 흡수 코어를 형성하기 위해 상기 제1 및 제2 흡수성 섬유질 웨브 재료를 결합하는 단계를 포함하는

   흡수 코어 제조 방법.
9. 제 8 항에 있어서,

   상기 제2 흡수성 섬유질 웨브 재료를 변형시키는 상기 단계는 상기 제1 흡수성 섬유질 웨브 재료와는 상이한 공정의 한 쌍의 롤에 의해 달성되는

   흡수 코어 제조 방법.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 제1 흡수성 섬유질 웨브 재료 및 상기 제2 흡수성 섬유질 웨브 재료는 모두 에어레이드 웨브인

    흡수 코어 제조 방법.
11. 제 8 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 결합하는 단계는 접착제 접합, 열 접합, 섬유 엉킴, 라텍스 접합, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법에 의해 달성되는

    흡수 코어 제조 방법.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 제1 또는 제2 에어레이드 흡수성 섬유질 웨브 중 하나는 셀룰로오스 섬유와 2성분 섬유의 블렌드를 포함하는

    흡수 코어 제조 방법.
13. 일회용 흡수용품을 위한 흡수 코어 재료에 있어서,

    상기 흡수 코어 재료는 셀룰로오스 섬유를 포함하는 섬유질 에어레이드 부직포 웨브를 포함하며, 상기 섬유질 에어레이드 부직포 웨브는 제1 밀도를 갖고 복수의 이산된 평면외 변형부를 포함하며, 상기 평면외 변형부는 제2 밀도를 가지며, 상기 제2 밀도는 상기 제1 밀도보다 작은

    흡수 코어 재료.
14. 제 13 항에 있어서,

    상기 제1 밀도와 상기 제2 밀도 사이의 차이는 적어도 5%, 바람직하게는 5% 내지 50%, 더욱 바람직하게는 10% 내지 40%인

    흡수 코어 재료.
15. 제 13 항 또는 제 14 항에 있어서,

    상기 이산된 평면외 변형부는 적어도 1.7 대 1, 바람직하게는 2 대 1 내지 10 대 1의 뚜렷한 종횡비를 갖는 형상에 의해 X-Y 평면에서 경계를 이루는 리브형 요소(rib-like element)를 포함하는

    흡수 코어 재료.
16. 제 13 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항의 흡수 코어 재료를 포함하는

    생리대.

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