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KR100460477B1 - 흡수성제품용의,투과도가조화된라이너/흡수성구조체복합체 - Google Patents

흡수성제품용의,투과도가조화된라이너/흡수성구조체복합체 Download PDF

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KR100460477B1
KR100460477B1 KR10-1998-0704739A KR19980704739A KR100460477B1 KR 100460477 B1 KR100460477 B1 KR 100460477B1 KR 19980704739 A KR19980704739 A KR 19980704739A KR 100460477 B1 KR100460477 B1 KR 100460477B1
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KR
South Korea
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liner
permeability
liquid
layer
absorbent structure
Prior art date
Application number
KR10-1998-0704739A
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English (en)
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KR19990076631A (ko
Inventor
수잔 캐롤 폴
필립 안토니 새시
데이비드 조지 크로우더
에릭 미첼 존스
Original Assignee
킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Application filed by 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크. filed Critical 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Publication of KR19990076631A publication Critical patent/KR19990076631A/ko
Application granted granted Critical
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Abstract

본 발명은 흡수성 제품에 사용하기에 적합한 매치된 투과성 라이너/흡수성 구조체 시스템에 관한 것으로서, 신체측 라이너의 투과도는 서지층과 같은 흡수성 구조체의 하위층의 투과도와 연관이 있다. 본 발명자는 라이너 재료의 투과도와 하위층의 투과도를 적절히 매치시킴으로써 라이너 및 하위층 재료의 액체 흡수능이 하위층 재료 단독의 액체 흡수능을 능가할 수 있다는 것을 관찰하였다. 그러므로, 본 발명의 한 실시태양에 따르면, 신체측 라이너의 투과도는 하위층의 투과도의 특정 범위내에 있어 향상된 라이너/하위층 액체 흡수능을 제공한다. 본 발명의 다른 실시태양에 따르면, 신체측 라이너의 투과도은, 라이너/하위층 액체 흡수능이 하위층 만의 액체 흡수능 보다 약 50% 이상 개선될 정도로 하위층의 투과도와 매치되거나 또는 연관이 있다. 본 발명의 또다른 실시태양에 따르면, 라이너 재료의 투과도은, 라이너/하위층 복합체의 액체 흡수능이 하위층 만의 액체 흡수능 보다 약 65% 이상 개선될 정도로 하위층의 투과도와 매치되거나 또는 연관이 있다. 본 명세서의 설명에 따르면, 하위층 재료의 투과도와 비교하여 라이너 재료의 투과도를 적절히 선택함으로써 라이너 재료의 액체 흡수 속도가 흡수성 구조체의 하위층 및 하부 성분으로의 액체 흡수를 제한하거나 방해하지 않을 뿐만 아니라 하위층 만에 의한 것 보다 예상치 못한 액체 흡수능의 증가를 제공할 수 있다. 신체측 라이너 및 하위층은 섬유 부직 웹으로 형성되는 것이 적합할 수 있다.

Description

흡수성 제품용의, 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체{Matched Permeability Liner/Absorbent Structure System for Absorbent Articles and the Like}
본 출원은 1995년 12월 22일자로 출원된 미국 임시 출원 번호 제60/009,171호로부터 우선권을 청구한다.
흡수성 제품, 특히 개인 위생용 흡수성 제품으로는 기저귀, 배변 연습용 팬티, 생리대와 같은 여성용 위생 제품, 실금용 제품 등이 있다. 일회용 흡수성 제품은 체내 분비물을 흡수하고 함유하도록 고안되었다. 그러한 일회용 제품은 일반적으로 비교적 단기간, 일반적으로 수시간의 사용 후에 폐기되는 단일 사용 품목으로서 세척되고 재사용될 수가 없다. 그러한 제품은 일반적으로 신체로부터 배출되는 각종 분비물을 흡수하고 함유하기 위하여 착용자의 신체에 대면하거나 또는 가장 가까운 곳에 위치하게 된다. 이러한 모든 제품은 전형적으로 액체 투과성 신체측 라이너 또는 커버, 액체 불투과성 외측 커버 또는 후면 시이트, 및 그 신체측 라이너와 외측 커버 사이에 배치된 흡수성 구조체를 포함한다. 흡수성 구조체는 신체측 라이너 하위에 위치하여 액체 교류 접촉하고 있는 서지층, 및 그 서지층 하위에 위치하여 액체 교류 접촉하고 있는 셀룰로오스 펄프 플러프(fluff) 섬유와 흡수성 겔화 입자의 블렌드 또는 혼합물로 형성된 흡수성 코어를 포함할 수 있다.
개인 위생용 흡수성 제품은 제품으로부터의 누출이 적고 착용자에게 건조한 느낌을 제공하는 것이 바람직하다. 기저귀와 같은 흡수성 가먼트는 다리 또는 전방 또는 후방 허리면으로부터 누출이 일어날 수 있다. 누출은 제품 디자인의 설계 또는 제품 내의 개개의 재료의 각종 성능 결함이 원인이 될 수 있다. 흡수성 제품으로부터의 그러한 누출의 한가지 원인은 체내 분비물을 흡수하고 보유하는 기능을 하는 흡수성 코어로 액체가 흡수되는 속도가 불충분한 것이다.
방뇨는 초 당 15 내지 20 ㎖의 많은 정도로 또한 초당 280 ㎝의 빠른 속도로 일어날 수 있는 것으로 밝혀졌다. 그러므로, 제공된 흡수성 제품, 특히 흡수성 제품을 형성하는 라이너 및 서지 재료의 액체 흡수는 흡수성 제품으로 액체를 전달하는 예상 속도에 부합되거나 그를 초과하도록 해야 한다. 흡수성 제품의 신속한 액체 흡수 능력 부족은 액체가 흡수성 구조체에 의해 흡수되기 전에 신체측 라이너의 신체 대면 표면 상에 액체가 과도하게 고이는 결과를 일으킬 수 있다. 그러한 고여 있는 액체는 착용자의 피부를 습윤화시킬 수 있으며 흡수성 제품의 다리 또는허리 개방부로부터 누출될 수 있어 불쾌함, 잠재적인 피부 건강 문제을 일으킬 뿐만 아니라 착용자의 의복 또는 침구를 얼룩지게 할 수 있다.
개인 위생용 흡수성 제품으로부터의 누출을 감소시키거나 또는 없애기 위해 각종 방법이 시도되었다. 예를 들면, 탄성화된 다리 개방부 및 탄성화된 봉쇄 플랩과 같은 물리적 장벽이 그러한 흡수성 제품에 포함되었다. 전형적으로 액체 서지가 일어나는 흡수성 구조체의 영역(때로는, 표적 영역으로도 언급됨)의 흡수성 재료의 양 및 형태도 또한 개량되어 왔다.
흡수성 제품의 전체적인 액체 흡수성을 개선시키는 다른 방법은 흡수성 제품의 흡수성 구조체로 액체를 신속히 통과시키는 신체측 라이너 및 그의 능력에 집중되었다. 접착 카딩 웹 및 스펀본드 웹을 비롯한 부직 재료는 신체측 라이너로서 널리 사용되어 왔다. 그러한 부직 재료는 일반적으로 충분히 개구가 있거나(또한) 다공성이어서 액체를 신속히 통과하도록 하면서, 라이너 하부의 습윤화된 흡수체로부터 착용자의 피부를 격리하는 기능을 하기도 한다. 라이너 재료의 액체 흡수성을 개선시키기 위한 시도로는 라이너 재료를 천공시키는 것, 라이너 재료 형성 섬유를 계면활성제로 처리하여 라이너의 습윤성을 향상시키는 것 및 그러한 계면활성제의 내구성을 변화시키는 것을 들 수가 있다.
또다른 방법은 전형적으로 신체측 라이너와 흡수성 코어 사이에 하나 이상의 추가 재료층을 도입하여 흡수성 제품의 액체 흡수능을 향상시키고 흡수성 코어와 착용자의 피부에 인접한 신체측 라이너 사이를 격리시키는 것이었다. 통상적으로 서지층으로서 언급되는 그러한 추가 층(들)은 두꺼운 로프트(loft)한 부직 재료로형성되는 것이 적합할 수 있다. 서지층, 특히 고 로프트, 고 벌크, 내압축성 섬유 구조체는 아직 흡수성 코어로 흡수되지 않은 액체를 위한 일시적인 보유 또는 흡수 기능을 제공하며, 흡수성 코어로부터 라이너로의 유체 역흐름 또는 역습윤화를 감소시키는 경향이 있다.
상기한 바에도 불구하고, 흡수성 제품에 이용되는 라이너 재료의 액체 흡수능 개선이 여전히 요망된다. 특히, 액체 서지 처리능이 개선된 라이너 재료를 필요로 한다. 본 발명은 흡수성 제품에 이용될 때 그러한 개선된 액체 흡수성을 제공하는 신체측 라이너/흡수성 구조체 시스템을 제공한다.
발명의 요약
본 발명은 흡수성 제품에 사용하기에 적합한 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 시스템에 관한 것으로서, 신체측 라이너의 투과도는 서지층과 같은 흡수성 구조체의 하위층의 투과도와 연관이 있다. 라이너 재료의 투과도와 하위층의 투과도를 적절히 조화시킴으로써, 라이너 및 하위층 재료의 액체 흡수능은 하위층 재료만의 액체 흡수능을 초과할 수 있다. 그러므로, 본 발명의 한 실시태양에 따르면, 신체측 라이너의 투과도는 하위층의 투과도의 특정 범위내에 있어 향상된 라이너/하위층 액체 흡수능을 제공한다. 본 발명의 다른 실시태양에 따르면, 신체측 라이너의 투과도는, 라이너/하위층 액체 흡수능이 하위층 만의 액체 흡수능 보다 약 50% 이상 개선될 정도로 하위층의 투과도와 조화되거나 또는 연관이 있다. 본 발명의 또다른 실시태양에 따르면, 라이너 재료의 투과도는, 라이너/하위층 복합체의 액체 흡수능이 하위층 만의 액체 흡수능 보다 약 65% 이상 개선될 정도로 하위층의투과도와 조화되거나 또는 연관이 있다. 본 명세서의 설명에 따르면, 하위층 재료의 투과도와 비교하여 라이너 재료의 투과도를 적절히 선택함으로써 라이너 재료의 액체 흡수 속도가 흡수성 구조체의 하위층 및 하부 성분으로의 액체 흡수를 제한하거나 방해하지 않을 뿐만 아니라 하위층 만에 의한 것 보다 예상치 못한 액체 흡수능의 증가를 제공할 수 있다. 본 발명의 신체측 라이너 및 하위층은 섬유 부직 웹으로 형성되는 것이 적합할 수 있다.
본 발명은 흡수성 제품의 신체측 라이너로서 사용하기에 적합한 부직포 및 다른 재료의 기능성을 적합하게 하여 그러한 흡수성 제품의 액체 흡수능을 향상시키는 것에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 흡수성 제품의 흡수성 구조체의 서지층(surge) 또는 다른 하위층의 투과도의 특정 범위내에 라이너의 투과도를 조화시켜 그러한 흡수성 제품의 액체 흡수능을 개선시키는 것에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 라이너/흡수성 구조체 시스템을 포함한 일회용 기저귀의 부분 절개 평면도이다.
도 2는 도 1의 일회용 기저귀의 단면도이다.
도 3은 용융방사 필라멘트의 부직 웹을 형성하기 위한 공정 및 장치의 개략 측면도이다.
도 4는 본 명세서에 설명된 유출(런-오프(Run-Off)) 및 통과(런-쓰루(Run-Through)) 시험 절차를 실시하는데 이용될 수 있는 시험 장치의 개략 측면도이다.
본 발명은 일반적으로 흡수성 제품의 신체측 라이너 재료의 기능성을 적합하게 하여 그러한 흡수성 제품으로의 액체 흡수능을 개선시키는 것에 관한 것이다. 더욱 상세하게는, 본 발명은 또한 신체측 라이너 재료의 투과도와, 서지층과 같은 흡수성 구조체의 하도 또는 하위층의 투과도를 조화시켜 액체 흡수능을 개선시키는 것에 관한 것이다.
본 발명은 단지 예시의 목적상 단독으로 또는 개인 위생용 흡수성 제품에의 용도와 함께 설명할 것이다. 그것 만으로, 본 발명이 이러한 특정 용도에 제한되어서는 안되며, 그 대신에 제한되는 것은 아니지만 수술용 붕대 및 스폰지, 와이퍼 등을 비롯한 그러한 액체 투과성 및 액체 흡수성 재료가 이용될 수 있는 모든 용도에서 사용되는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 단독으로 사용될 때의 "층" 또는 "웹"이란 용어는 단일 요소 또는 복수의 요소의 이중 의미를 가질 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "부직층" 또는 "부직 웹"이란 용어는, 편성물에서와 같이 동일하지 않은 방식으로 개재된 개개의 섬유 또는 필라멘트의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 시판되는 열가소성 중합체 재료가 부직 웹이 형성되는 섬유를 제조할 때 유리하게 이용될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "중합체"란 용어는, 제한되는 것은 아니지만, 단독중합체, 공중합체, 예를 들면 블록, 그래프트, 랜덤 및 교호 공중합체, 삼원공중합체 등, 및 그의 블렌드 및 변형물을 포함할 것이다. 또한, 특별히 명시되어 있지 않으면, "중합체"는, 제한되는 것은 아니지만, 이소탁틱, 신디오탁틱 및 랜덤 대칭을 비롯한 재료의 모든 가능한 기하학적 형태를 포함할 것이다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "열가소성 중합체" 또는 "열가소성 중합체 재료"는 가열될 때 연화되고 주위 온도로 냉각될 때 원래의 상태로 회복되는 장쇄 중합체를 의미한다. 예시적인 열가소성 재료로는, 제한되는 것은 아니지만, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리플루오로카본, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리(비닐 알코올), 카프로락탐, 및 상기한 바의 공중합체를 들 수가 있다. 그러한 부직 웹을 제조하는데 사용되는 섬유는 당업계에 공지된 바와 같은 임의의 적합한 형태를 가질 수 있으며, 그 예로는 중공 또는 고형 섬유, 직쇄 또는 크림프 가공 섬유, 이성분, 다성분, 이구성 또는 다구성 섬유, 및 그러한 섬유의 블렌드 또는 혼합물을 들 수가 있다.
도 1을 참고로 하여 보면, 가장 전형적인 개인 위생용 흡수성 제품으로서 기저귀(10)이 도시되어 있으며, 액체 투과성 전면 시이트 또는 신체측 라이너(12), 실질적으로 액체 불투과성인 후면 시이트 또는 외측 커버(14), 및 라이너(12)와 외측 커버(14) 사이에 위치한 흡수성 구조체(20)을 포함한다. 라이너(12)는 착용자의 피부에 유연성 있는, 부드러운 느낌의 비자극성인 신체 대향 표면을 형성한다. 라이너(12)는 또한 흡수성 구조체(20)에 보유되는 액체로부터 착용자의 피부를 분리하는 작용을 한다. 본 발명의 신체측 라이너(12)를 형성하는 데에는, 그러한 라이너 재료의 투과도가 흡수성 구조체의 하위층의 투과도와 조화되거나 또는 조화되어 본 명세서에 설명된 액체 흡수능을 필요한 만큼 개선시킬 수 있기만 하면 각종 재료가 사용될 수 있으며, 그 예로는 천공 플라스틱 필름, 직물, 부직 웹, 다공성 발포체, 망상 발포체 등이 있다. 부직 재료는 본 발명의 신체측 라이너를 형성하는데 사용하기에 특히 적합한 것으로 밝혀졌으며, 그 예로는 폴리올레핀 필라멘트의 스펀본드 또는 멜트블로운 웹, 또는 천연(예를 들면, 목섬유 또는 면섬유) 및(또는) 합성(예를 들면, 폴리프로필렌 또는 폴리에스테르) 섬유의 접착 카딩 웹을 들 수가 있다. 예를 들면, 나타낸 실시태양에서, 신체측 라이너(12)는 약 12 내지 약 48 미크론, 더욱 특별하게는 약 18 내지 약 43 미크론의 섬유 크기를 갖는 합성폴리프로필렌 필라멘트의 스펀본드 부직 웹일 수 있다. 부직 웹은 약 10.0 g/㎡(gsm) 내지 약 68.0 gsm, 더욱 특별하게는 약 14.0 gsm 내지 약 42.0 gsm의 기본 중량, 약 0.13 ㎜ 내지 약 1.0 ㎜, 더욱 특별하게는 약 0.18 ㎜ 내지 약 0.55 ㎜의 벌크 또는 두께, 및 약 0.025 g/㎤(g/㏄) 내지 약 0.12 g/㏄, 더욱 특별하게는 약 0.068 g/㏄ 내지 약 0.083 g/㏄의 밀도를 가질 수 있다. 또한, 그러한 부직 웹의 투과도는 이하에 설명된 시험 절차에 따라서 측정될 때 약 150 darcy 내지 약 5000 darcy, 더욱 특별하게는 약 850 darcy 내지 약 1800 darcy일 수 있다. 부직 웹은 약 0.28% 트리톤(Triton) X-102 계면활성제와 같은 선택량의 계면활성제로 표면 처리되거나 또는 필요한 정도의 습윤성 및 친수성이 부여되도록 가공될 수 있다. 라이너(12)로서 이용되는 부직 또는 다른 재료에 있어서 본 발명의 목적에 바람직한 것은 하위층(16)과 적어도 동일하거나, 더 초과되는 수준 또는 정도의 습윤성 및 친수성을 갖는 것으로 고려된다. 계면활성제가 사용되면, 분무, 프린팅, 블러쉬 코팅 등과 같은 임의의 통상의 수단에 의해 웹에 도포될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, "친수성의" 또는 "친수성"이란 용어는 섬유와 접촉하는 수용액에 의해 습윤되는 섬유 또는 섬유의 표면을 의미한다. 재료의 습윤 정도는 관련된 액체 및 재료의 접촉 각도 및 표면 장력 면에서 설명될 수 있다. 예를 들면, 신체측 라이너 또는 서지층과 같은 섬유 부직 웹을 형성하는데 사용된 특별한 섬유 재료 또는 섬유 재료의 블렌드의 습윤성을 측정하기에 적합한 장치 및 기술은 칸 SFA-222 표면장력 분석 시스템(Cahn SFA-222 Surface Force Analyzer System)에 의해 제공될 수 있다. 이 시스템으로 측정될 때, 90。 미만의접촉 각도를 갖는 섬유는 "습윤성" 또는 친수성인 것으로 정하고, 90。를 초과하는 접촉 각도를 갖는 섬유는 "비습윤성" 또는 소수성인 것으로 정한다.
외측 커버(14)는 통상적으로 실질적으로 액체 불투과성인, 폴리에틸렌 필름과 같은 박막 열가소성 필름으로 형성된다. 외측 커버(14)는 흡수성 구조체(20)에 함유된 체내 배설물이 착용자의 의복, 침구 또는 기저귀(10)과 접촉하는 다른 재료를 습윤화시키거나 또는 얼룩지게 하는 것을 방지하는 기능을 한다. 나타낸 실시태양에서, 예를 들면 외측 커버(14)는 약 0.5 mil(0.012 ㎜) 내지 약 5.0 mil(0.12 ㎜)의 초기 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름일 수 있다. 폴리머 필름 외측 커버는 좀 더 보기 좋은 외형을 제공하기 위해 엠보싱되고 (또는) 매트 가공될 수 있다. 외측 커버(14)를 위한 다른 구성물로는 필요한 정도의 액체 불투과도를 부여하도록 구성되거나 또는 처리된 직물 또는 섬유 부직 웹, 또는 직물 또는 부직포 및 열가소성 필름으로 형성된 라미네이트를 포함할 수 있다. 외측 커버(14)는 임의로 실질적으로는 액체 불투과성이면서 증기 또는 가스 투과성인, 증기 또는 가스 투과성, 미공성 "통기성" 재료로 구성될 수 있다. 통기성은, 예를 들면 필름 중합체 조성물 중에 충전제를 이용하고, 그 충전제/중합체 조성물을 필름으로 압출시키고, 이어서 필름을 충분히 연신시켜 충전제 입자 주위에 공극을 형성하여 필름을 통기성으로 만듦으로써 중합체 필름에 부여될 수 있다. 일반적으로, 사용된 충전제가 많고 연신율이 높을수록, 통기성이 커지게 된다.
도 1을 다시 참고로 하여 보면, 라이너(12)와 외측 커버(14) 사이에 배치된 흡수성 구조체(20)은 서지층(16) 및 흡수성 코어(18)을 포함한다. 흡수성 코어(18)은 친수성 셀룰로오스 목재 펄프 플러프 섬유 및 고흡수성 겔화 입자(예를 들면, 초흡수체)의 블렌드로 형성되는 것이 적합하다. 흡수성 코어(18)은 일반적으로 압축성이고, 편안하고, 착용자의 피부에 비자극적이며, 체내 배출액을 흡수하고 보유할 수 있다. 본 발명의 목적을 위하여, 흡수성 코어(18)은 단일 재료의 일체형 단편, 또는 복수 재료의 개개의 분리된 단편으로 이루어질 수 있다. 흡수성 코어(18)의 크기 및 흡수능은 사용자의 치수와 기저귀(10)의 사용 용도에 따라 정해지는 액체 하중에 적합해야 한다.
서지층(16)은 배출된 액체를 신속하게 모으고 일시적으로 보유하며, 그러한 액체를 초기 접촉 지점으로부터 수송하고 그 액체를 서지층의 다른 부분으로 퍼지게 하고, 이어서 결국에는 그러한 액체를 흡수성 코어(18)로 방출하는 작용을 한다. 서지층(16)은 가장 통상적으로는 신체측 라이너와 흡수성 코어 사이에 배치되며, 친밀하게 액체 교류 접촉하긴 하지만, 필요하다면 다른 추가의 층이 전체 제품 디자인에 포함될 수 있다. 본 명세서에서는 서지층으로 불리우는, 신체측 라이너(12)의 내부(비노출) 표면 아래의 재료층은 분포층, 전달층, 수송층 등으로 불리울 수도 있다. 도 1에 나타낸 실시태양에서, 서지층(16)은 라이너(12)로부터 서지층(16)으로, 이어서 흡수성 코어(18)로 액체를 효율적으로 전달하기 위하여 라이너(12) 및 흡수성 코어(18)과 친밀한 액체 교류 접촉을 하도록 놓여 있다. 액체 전달능을 더욱 향상시키기 위하여, 서지층(16)의 상부 및(또는) 하부 표면을 각각 라이너(12) 및 흡수성 코어(18)에 부착시키는 것이 바람직할 수 있다. 적합한 통상의 부착 기술은, 제한되는 것은 아니지만, 접착제 결합(수계, 용제계 및 열 활성접착제 사용), 열 결합, 초음파, 니들링 및 핀 천공, 및 상기한 바의 혼합법 또는 다른 적절한 부착 방법을 포함할 수 있다. 예를 들면, 서지층(16)이 신체측 라이너(12)에 접착제로 결합된다면, 접착제 함침량(add-on)은 라이너로부터 서지층으로의 액체의 흐름을 과도하게 제한하지 않으면서 목적하는 정도의 결합을 제공하기에 충분하여야 한다.
각종 직물 및 부직 웹이 서지층(16)을 형성하는데 이용될 수 있다. 예를 들면, 서지층(16)은 폴리올레핀 필라멘트의 멜트블로운 또는 스펀본드 웹으로 구성된 부직층일 수 있다. 서지층(16)은 천연 및(또는) 합성 섬유로 구성된 접착 카딩 웹 또는 기류식(airlaid) 웹일 수도 있다. 접착 카딩 웹은, 예를 들면 파우더 접착 카딩 웹, 적외선 접착 카딩 웹, 또는 공기(통기) 접착 카딩 웹일 수 있다. 적외선 및 통기 접착 카딩 웹은 임의로 다른 섬유의 혼합물 또는 블렌드를 포함할 수 있으며, 선택된 웹내의 섬유 길이는 약 6 ㎜ 내지 약 60 ㎜일 수 있다. 서지층은 실질적으로 소수성 물질로 구성될 수 있으며, 소수성 물질은 임의로 계면활성제로 처리되거나 또는 필요한 정도의 습윤성 및 친수성을 부여하도록 가공될 수 있다. 서지층(16)은 일반적으로 균일한 두께 및 단면적을 가질 수 있다.
탄성 부재(25)는 임의로 기저귀(10)의 각각의 종방향 연부(22)에 인접하여 배치될 수 있다. 그러한 탄성 부재는 착용자의 다리에 대하여 기저귀(10)의 바깥쪽의 측면 가장자리(22)를 연신하고 유지하도록 배열된다. 또한, 탄성 부재(27)은 기저귀(10)의 말단 연부(24)의 어느 하나 또는 양쪽에 인접하여 배치되어 탄성화된 허리 밴드(32)를 제공할 수 있다.
기저귀(10)은 또한 신체측 라이너(12)로부터 만들어지거나 또는 그에 부착된 선택적인 봉쇄 또는 장벽 플랩(도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다. 그러한 봉쇄 플랩에 적합한 구조 및 배열은 예를 들면 본 명세서에 일치하는 정도로 참고로 인용된 미국 특허 제4,704,116호(K. Enloe)에 기재되어 있다.
착용자 주위에 기저귀(10)을 고정하기 위하여, 기저귀에 몇가지 유형의 체결 수단을 부착시킬 수 있다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 체결 수단은 기저귀(10)의 후면 허리 밴드 영역에 있는 외측 커버(14)의 내부 및(또는) 외부 표면에 부착된 접착 테이프 탭(28)일 수 있다. 때로는 테이프 랜딩 영역으로 불리우는 하나 이상의 플라스틱 필름 스트립 또는 패치(patch, 도시하지 않음)를 기저귀(10)의 전면 허리 밴드 영역에 있는 외측 커버(14)의 외부 표면에 부착하여 착용자의 허리 주위에 기저귀(10)의 고정을 용이하게 한다. 또한, 기계적 체결구, 후크 및 루프 체결구와 같은 각종 다른 체결 수단 등이 이용될 수 있다.
기저귀(10)의 상기 성분들은 당 업계에 공지된 통상의 각종 기술을 이용하여 잘 알려진 각종 기저귀 형태로 함께 조립될 수 있다. 예를 들면, 그 성분들은 열적 또는 초음파 결합, 접착제, 예를 들면 고온 용융 점착제 등, 및 상기한 바의 조합 또는 다른 적절한 부착 수단을 이용하여 서로 부착될 수 있다. 접착제 결합의 경우에, 접착제는 통상의 방법을 이용하여, 예를 들면 접착제 액적 또는 필라멘트를 분무하여 도포될 수 있다.
신체측 라이너(12)에 관해 다시 보면, 본 발명의 라이너(12)로서 이용될 수 있는 부직 웹은 스펀본딩, 기류식(airlaying) 또는 접착 카딩 웹 형성 공정을 비롯한 각종의 공지된 형성 방법에 의해 형성될 수 있다. 스펀본드 부직 웹은 용융방사 필라멘트로부터 제조된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "용융방사 필라멘트"는 방사구금의 복수의 미세한, 일반적으로 원형의 모세관으로부터 용융된 열가소성 물질을 필라멘트로 압출시키고, 이어서 예를 들면 비추출 또는 추출 유체 연신 또는 다른 공지된 스펀본딩 메카니즘에 의해 압출된 필라멘트의 직경을 신속히 가늘게 하여 형성된 작은 직경의 섬유 및(또는) 필라멘트를 의미한다. 스펀본드 부직 웹의 형성은 본 명세서에 참고로 인용한 미국 특허 제4,340,563호(Appel et al.), 동 제3,692,618호(Dorschner et al.), 동 제3,802,817호(Matsuki et al.), 동 제3,338,992호 및 동 제3,341,394호(Kinney), 동 제3,502,763호(Hartman), 동 제3,276,944호(Levy), 동 제3,502,538호(Peterson) 및 동 제3,542,615호(Dobo et al.)에 기재되어 있다.
도 1 및 2에 나타낸 본 발명의 특정 실시태양에서, 통상의 스펀본드 공정을 이용하여 압출가능한 열가소성 수지로부터 형성된 용융방사 필라멘트의 부직 웹을 형성한다. 예를 들면, 폴리프로필렌 단독중합체 약 98% 및 이산화티탄 약 2%의 압출가능한 열가소성 수지는 본 발명에서 잘 작용하는 것으로 밝혀졌다.
용융방사 중합체 필라멘트의 부직 웹을 형성하기에 적합한 스펀본드 공정 및 장치는 도 3에 개략적으로 예시되어 있다. 그러한 용융방사 중합체 필라멘트(예를 들면, 스펀본드 필라멘트)의 부직 웹의 형성시에, 중합체 재료의 펠렛, 칩 등을 압출기(82)의 펠렛 호퍼(80)에 도입한다. 압출기(82)는 통상의 구동 모터(도시하지 않음)에 의해 구동되는 압출 스크류(도시하지 않음)를 갖는다. 중합체가 구동 모터에 의한 압출 스크류의 회전으로 인해 압출기(82)를 통해 전진할 때, 중합체는 점진적으로 용융 상태로 가열된다. 중합체의 용융 상태로의 가열은, 압출기(82)의 불연속 가열 영역을 통해 압출 다이(84)를 향해 전진할 때, 온도를 점차로 상승시키며 복수의 불연속 단계로 수행될 수 있다. 다이(84)는 중합체의 온도가 압출을 위해 상승된 정도로 유지되는 다른 가열 영역에 있을 수 있다. 중합체를 용융 상태로 가열하는데 필요할 온도는 사용되는 중합체의 유형에 따라 다소 변화될 것이다. 예를 들면, 폴리프로필렌은 약 200 ?? 내지 약 270 ??의 온도에서 압출될 수 있다. 압출기(82) 및 압출 다이(84)의 각종 영역의 가열은 통상의 여러 가열 장치 중 하나(도시하지 않음)에 의해 이루어질 수 있다.
용융 중합체의 필라멘트는 이격된 필라멘트 성형 수단으로부터 초기에 성형되어 필라멘트 커텐 또는 스트림(86)으로 방출된다. 성형 수단(88)은 임의의 적당한 필라멘트 성형 수단, 예를 들면 방사구금, 다이 오리피스 또는 예를 들면, 스펀본딩 공정과 같은 멜트-스핀 공정과 관련된 유사한 장치일 수 있다. 성형 수단(88)로부터 방출된 스펀 필라멘트는 제트 기류와 같은 고속 유체 공급원(89)가 작동 가능하게 연결된 섬유 연신 유닛(87) 내의 통로(85)를 통해 연신된다. 통로(85)를 통해 하향 통과하는 용융방사 필라멘트(86)에 대한 고속 유체의 작용은 용융방사 필라멘트(86)을 신장시키며, 용융방사 필라멘트의 성형 표면(90)으로의 전달 속도를 증가시킨다. 통로(85)를 빠져나올 때의 용융방사 필라멘트는, 일반적으로 성형 표면(90) 바로 아래에 위치한 진공 장치(도시하지 않음)에 의해 보조되는 유공성 성형 표면(90) 상에 무작위로 퇴적된다. 진공 목적은 필라멘트의 불필요한산란을 없애고 필라멘트를 성형 표면(90)으로 안내하여 용융방사 중합체 필라멘트의 부직 웹(92)를 형성하는 것이다. 성형 표면(90)은 또한 통상의 구동 수단(도시하지 않음)에 의해 구동되는 롤러(94) 상에 지지된다.
부직 웹(92)는 성형 표면(90)으로부터 분리하여 패턴 롤러 장치(100)의 닙(96)으로 향하여 그것을 통과한다. 패턴 롤(98)은 웹(92)의 가열 결합을 위해 사용된다. 평활한 앤빌 롤(99)는 패턴 롤(98)과 함께 열 패턴 결합 닙(96)을 한정한다. 또한, 앤빌 롤(99)는 그의 외표면 상에 결합 패턴을 가질 수도 있다. 패턴 롤(98)은 가열 수단(도시하지 않음)에 의해 적당한 결합 온도로 가열되고 통상의 구동 수단(도시하지 않음)에 의해 회전되어 웹(92)가 닙(96)을 통과할 때, 일련의 열 패턴 결합이 형성된다. 열 패턴 결합의 결과로서, 필라멘트의 웹(92)는 안정성이 향상된 패턴 접착 웹(102)가 된다. 도 3에 예시된 스펀본드 장치에서, 패턴 롤(98)은 약 15.5 내지 약 46.5 접착 점/㎠의 접착 점 밀도를 이용하여 약 10 내지 약 25% 이상의 표면 결합 면적을 갖는 점 접착 패턴을 갖는다. 이 범위 이상 및 미만의 접착 밀도도 이용될 수 있으며, 특정 접착 밀도는 개개의 접착 점의 크기에 좌우된다. 패턴 접착 웹(102)는 다른 공정 및(또는) 처리 단계로 통과된다.
스펀본드 공정은 또한 사이드-바이-사이드 또는 외피/코어 폴리에틸렌/폴리프로필렌 스펀본드 이성분 필라멘트로부터 이성분 스펀본드 부직 웹을 형성하는데 이용될 수도 있다. 그러한 이성분 스펀본드 부직 웹을 형성하기에 적합한 공정은 본 명세서에 전체적으로 참고로 인용된 미국 특허 제5,418,045호(Pike et al.)에 기재되어 있다. 그러한 필라멘트 및 형성된 웹의 성형 과정은 중합체 성분을 이성분 방사구금으로 개별적으로 공급하는 한쌍의 압출기를 이용하는 것을 포함한다. 이성분 필라멘트를 형성하기 위한 방사구금은 당업계에 잘 알려져 있으므로 본 명세서에 상세히 설명하지 않을 것이다. 일반적으로, 방사구금은 고융점 및 저융점 중합체를 방사구금내의 섬유 성형 개구로 개별적으로 향하게 하는 유동 경로를 형성하기 위해 배열된 개구 패턴을 갖는 복수의 수직 적층된 플레이트를 포함하는, 방사 팩 함유 하우징을 포함한다. 방사구금은 하나 이상의 열로 배열된 개구를 가지며, 그 개구는 중합체가 방사구금을 통해 압출될 때 하향 연장되는 필라멘트 커텐을 형성한다. 필라멘트 커텐이 방사구금에서 배출될 때, 그것은 필라멘트 커텐의 한쪽 또는 양쪽으로부터 나오는 급냉 가스에 접촉되어, 필라멘트를 적어도 부분적으로 급냉시켜 방사구금으로부터 연장되는 필라멘트내에 잠복 나선형 크림프를 형성한다. 통상적으로, 급냉 공기는 약 7 내지 약 32 ??의 온도에서 약 30 내지 약 120 m/분의 속도로 필라멘트의 길이에 수직 방향으로 향하게 될 것이다.
섬유 연신 유닛 또는 흡기기가 급냉 가스 아래에 위치하여 급냉 필라멘트를 수용한다. 용융 방사 중합체에 사용하기 위한 섬유 연신 유닛 또는 흡기기는 상기한 바와 같이 당 업계에 공지되어 있다. 이 공정에 사용하기에 적합한 예시적인 섬유 연신 유닛은 본 명세서에 전체적으로 참고로 인용된 미국 특허 제3,802,817호(Matsuki et al.)에 나타낸 선형 섬유 흡기기, 미국 특허 제3,692,618호(Dorschner et al.)에 나타낸 유형의 추출 건(gun) 및 미국 특허 제3,423,266호(Davies et al.)를 들 수가 있다. 일반적으로 섬유 연신 유닛은 통로를 통해 흐르는 흡출 가스에 의해 필라멘트가 연신되는 연장된 통로를 갖는다. 흡출 가스는 필라멘트의중합체와 불리하게 상호 작용하지 않는 공기와 같은 임의의 가스일 수 있다. 가열기는 고온 흡출 가스를 섬유 연신 유닛에 제공한다. 흡출 가스가 섬유 연신 유닛을 통과한 급냉 필라멘트 및 주위 공기를 연신시킬 때, 그 안의 잠복 나선형 크림프를 활성화시키는데 필요한 온도로 필라멘트를 가열 시킨다. 필라멘트 내의 잠복 크림프를 활성화시키는데 필요한 온도는 약 43 ??에서 최대 저용융 성분 중합체의 융점 미만일 것이다. 일반적으로, 공기 온도가 높을수록 필라멘트 단위 길이 당 더 많은 수의 크림프가 형성된다.
연신 및 크림프된 필라멘트는 섬유 연신 유닛에서 배출되어 일반적으로 성형 표면 바로 아래에 위치한 진공 장치에 의해 보조되는 연속 성형 표면 상에 무작위로 퇴적된다. 진공 목적은 필라멘트의 불필요한 산란을 없애고 필라멘트를 성형 표면 상으로 안내하여 이성분 필라멘트의 균일한 비결합 부직 웹을 형성하는 것이다. 필요시에, 형성된 웹은 결합 공정에 놓이기 전에 압축 롤러 또는 다른 적합한 수단에 의해 약하게 압축시켜 웹의 구조적 일체성을 향상시킬 수 있다.
이성분 스펀본드 웹을 결합시키는 한가지 방법은 통기(공기) 결합기를 이용하는 것이다. 그러한 통기 결합기는 당 업계에 알려져 있으며, 따라서 통기 결합은 아래에 일반적으로만 설명된다. 이성분 스펀본드 부직 웹의 다른 결합 방법은 당 업계에 공지되어 있어 본 명세서에 상세히 설명할 필요가 없는 열 점 접착이다. 적합한 열 결합 공정은 본 명세서에 전체적으로 참고로 인용된 미국 특허 제3,855,046호(Hansen, et al.)에 기재되어 있다. 접착제 결합, 오븐 결합, 초음파 결합, 또는 물에 의한 교락 또는 그의 혼합법과 같은, 이성분 스펀본드 부직 웹의다른 결합 방법이 이용될 수도 있다. 그러한 결합 기술은 마찬가지로 당 업계에 공지되어 있어 본 명세서에 상세히 설명할 필요가 없다.
신체측 라이너(12)는 또한 접착 카딩 웹으로부터 제조될 수 있다. 접착 카딩 웹은 단섬유로부터 제조되며, 일반적으로 꾸러미(bales) 형태로 구입된다. 이 꾸러미는 섬유를 분리하는 픽커(picker)에 놓여진다. 그후에, 섬유는 콤밍(combing) 또는 카딩(carding) 유닛으로 보내어지고, 여기에서 단섬유가 분섬되고 기계 방향으로 배열되어 일반적으로 기계 방향으로 배향된 섬유 부직 웹을 형성하게 된다. 일단 웹이 형성되면, 그후에 몇가지 공지된 접착 방법 중 하나 이상에 의해 접착된다. 그러한 접착 방법 중 하나는, 파우더 접착제를 웹에 분포시키고 그후에 보통 웹 및 접착제를 고온 공기로 가열하여 활성화시키는 파우더 접착이다. 다른 적합한 접착 방법은 가열 캘린더 롤 또는 초음파 접착 장치를 이용하여 섬유를 일반적으로는 국부적 접착 패턴으로 접착시키고, 필요시에는 웹을 그의 전체 표면에 걸쳐 접착시킬 수도 있는 패턴 접착법이다. 특히 이성분 단섬유를 사용할 때 적합한 또한 공지된 다른 접착 방법은 이하에 논의되는 통기 접착법이다.
기류는 섬유 부직층(12)을 형성할 수 있는 다른 공지된 방법이다. 기류식 공정에서는, 약 6 내지 약 19 ㎜의 전형적인 길이를 갖는 작은 섬유 다발이 분리되고, 공급 공기로 운반되어 일반적으로 진공의 도움으로 성형 스크린 상에 퇴적된다. 무작위로 퇴적된 섬유는 예를 들면 고온 공기 또는 분무 접착제를 이용하여 서로 결합시킨다.
서지층(16)도 상기 방법 중 하나로 형성된 부직 재료로 적합하게 형성될 수있다. 서지층(16)을 형성하기에 효과적인 부직 웹은 특정 변수에 의해 특징화될 수 있는 것으로 밝혀졌다. 그러한 변수는 예를 들면 기본 중량, 벌크, 벌크 회복율, 밀도, 투과도 및 공극 체적 당 표면적(SA/VV)이다. 또 다른 변수로는 공극 크기 구조를 안정화시킬 결합 매트릭스, 및 소수성이 있다. 결합 매트릭스 및 섬유 데니어블렌드는 원하는 공극 크기 구조를 유리하게 제공하고 실질적으로 유지할 수 있다. 또한, 서지층(16) 형성시에 폴리에틸렌 외피/폴리에스테르 코어 섬유와 같은 이성분 섬유를 이용하면 유리한 결과를 얻을 수 있다. 그러한 이성분 섬유는 당 업계에 공지된 바와 같이 편평하게 크림프되거나 또는 나선형으로 크림프될 수 있다.
예를 들면, 도 1에 나타낸 실시태양에서, 서지층(16)은 이성분 섬유 및 천연 및(또는) 합성 단섬유의 균질 블렌드로 형성된 본디드, 카디드, 단일층 섬유상 웹일 수 있다. 서지층(16)은 약 0.50 ounce/yard2(약 17 g/㎡) 이상의 기본 중량, 68.9 파스칼의 압력에서 약 0.010 g/㎤ 이상의 밀도, 68.9 파스칼의 압력에서 약 1.0 ㎜ 이상의 벌크, 약 75% 이상의 벌크 회복율, 약 500 내지 약 5000 darcy의 투과도 및 약 20 ㎠/㎤ 이상의 공극 체적 당 표면적을 가질 수 있다.
통기 결합은 이성분 섬유로 형성되거나 그것을 혼입시킨 부직 웹을 결합시키는데 특히 적합한 방법인 것으로 고려된다. 그러한 통기 결합기는 당 업계에 공지되어 있어 본 명세서에 상세히 설명할 필요가 없다. 일반적으로, 통기 결합기는 웹을 수용하는 천공된 롤러 및 천공된 롤러를 둘러싸는 후드를 포함한다. 가열 공기 흐름은 후드로부터 나와서 웹을 통해 천공된 롤러로 가해진다. 가열 공기는 이성분 섬유의 저융점 성분의 융점 이상의 온도이지만 고융점 성분의 융점 미만인 온도로 웹을 가열시킨다. 가열 시에, 웹 섬유의 저융점 중합체 부분은 용융하여 교호점에서 인접 섬유에 고착하는 동안, 섬유의 고융점 중합체 부분은 웹의 물리적 및 크기 보전성을 유지하게 된다. 폴리에틸렌 및 폴리에스테르가 중합체 성분으로서 사용될 때, 예를 들면 통기 결합기를 통해 흐르는 공기는 약 110 ?? 내지 약 140 ??의 온도 및 약 10 내지 약 150 m/분의 속도를 가질 수 있다. 통기 결합기 내의 웹의 일시 정지 시간이 약 6초를 넘지 않아야 한다. 그러나, 통기 결합기의 변수는 사용된 중합체 유형, 웹의 두께, 웹 선속도 등과 같은 요인에 좌우된다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명자는 본 명세서에 설명된 액체 흡수능의 개선 목적을 얻는데 결정적인 라이너의 투과도와 하위 서지층의 투과도를 적절히 조화시키거나 또는 연관시키는 것을 고려하였다. 따라서, 본 발명은 일반적으로 제2 투과도를 갖는 서지층과 같은 하위층과 액체 교류 접촉하고 있는, 제1 투과도를 갖는 라이너 재료를, 아래에 설명된 시험 절차에 따라서 측정하였을 때, 라이너/하위층 복합체의 액체-유출 성능이 하위층 만의 액체 유출 성능에 비해 50% 이상 개선되도록(즉, 라이너/하위층 복합체로부터의 유출 액체량이 하위층 단독으로부터의 유출 액체량의 약 ㅍ 이하가 되도록) 위치시키는 것에 관한 것이다. 따라서, 본 명세서에 사용된 바와 같이, "조화된 투과성"이란 용어는 라이너 및 하위층이 액체 교류 접촉하도록 놓여지고 액체로 적셔졌을 때 상기한 바와 같은 액체 흡수 능력이 개선되는 경우 본 명세서에 설명된 바와 같이 적절히 정해진 라이너 재료의 투과도 및 하위층의 투과도를 의미한다.
또한, 본 발명은 하위층의 투과도의 특정 범위내에 속하는 라이너의 투과도를 하위층의 투과도의 백분율로 표시하여 특징화함으로써 설명될 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라서, 라이너의 투과도는 하위층의 투과도의 약 55% 내지 약 120% 이내에 들어야 한다. 본 발명의 다른 적당한 실시태양에서, 라이너는 하위층의 투과도의 약 85% 내지 약 110% 이내에 드는 투과도를 갖는다.
본 발명의 상기 실시태양을 설명하긴 하였지만, 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 시스템의 일련의 예는 본 발명을 더욱 예증하기 위해 제공된 것이다. 이러한 샘플은 하기 시험 방법을 이용하여 투과도 및 액체 유출량(run-off) 및 통과량(run-through)을 결정하기 위해 시험되었다.
시험 절차
기본 중량
각 샘플의 기본 중량은 미국 연방 테스트 방법 191A/5041에 따라서 결정하였다. 샘플 크기는 9 inch x 9 inch(22.9 cm x 22.9 cm)였으며, 총 8개의 샘플을 각 재료에 대해 칭량하고 이어서 평균 계산하였다. 보고된 값은 평균값이다.
라이너층 벌크(두께)
두께의 척도인 라이너 재료의 벌크는 스타렛-타입 벌크 시험기(Starret-type bulk tester)로 0.5 psi에서 측정되었다.
서지층 벌크(두께) 및 벌크 회복율
서지층의 벌크 및 벌크 회복율은 소정의 힘을 이용하여 일정한 속도로 이동가능한 평반 및 고정된 기재 사이에서 재료가 압축되고 이어서 동일한 속도로 가해진 힘을 제거하였을 때의 저항력을 측정하는 인스트론(INSTRON) 또는 신테크(SINTECH) 인장 시험기를 사용하여 측정된다. 압력, 또는 힘, 및 평반 압력을 기록하는 것이 바람직하다. 힘만을 기록한 경우, 다음 방정식을 이용하여 압력을 계산한다.
상기 식 중,
Preading= 신테크(SINTECH) 또는 인스트론(INSTRON) 인장 시험기로부터 읽은 파스칼 단위의 압력
F = 평반 위에서 반발하는 파스칼 단위의 힘
Ap= 평반의 ㎠ 단위의 면적(19.02 ㎠)
측정을 실시할 때, 장치의 기재는 평반의 크기 보다 더 커야 한다. 평반과 기재 사이의 거리의 기준(0) 높이는 평반이 기재와 거의 접촉할 때 까지 아래로 당겨서 설정한다. 이어서, 평반은 제로 거리로부터 원하는 초기 높이까지 상승시킨다. 초기 평반 위치는 샘플 재료의 초기 두께 보다 더 커서 샘플에 대한 압력이 제로 상태에서 시험이 시작되도록 해야 한다. 샘플 재료의 크기는 평반과 동일하거나 또는 더 클 수 있다.
4.92 ㎝ 직경의 원형 평반을 사용하여 고정된 기재에 대해서 재료를 5.00 ㎜/분의 속도로 13,790 파스칼(2.0 psi)의 최대 하중이 가해질 때까지 압축시킨다. 이어서, 평반을 동일한 속도로 초기 출발 위치로 되돌려 놓는다. 평반의 초기 출발 위치는 기재로부터 13 ㎜이다. 재료 샘플을 10.16 ㎝ 정사각형 형태로 절단하고 그 샘플의 중앙에서 시험하였다. 힘의 크기 및 위치에 대한 데이터를 0.01 분 또는 0.5 ㎜ 마다 기록하였다. 이 시험을 각 재료에 대해 3개의 샘플로 실시하고 결과를 평균값으로 얻었다. 보고된 값은 평균값이다. 벌크 회복율값에 대해서도 마찬가지이다.
이 시험을 위한 적당한 장치는 다음의 것을 포함할 수 있다:
압축 시험기:
압축 시험 소프트웨어 및 1kN 하중 셀이 장치된 인스트론(INSTRON) 모델 6021(INSTRON 제품; Bucks, England 소재)
저울:
메틀러사 모델 PM4600(Mettler; Highstown, New Jersey 소재)
벌크 또는 두께를 측정하기 위하여, 다음 방정식을 이용할 수 있다.
벌크(두께) = xo- x
상기 식 중,
xo= 기재로부터 초기 평반 위치의 ㎜ 단위의 거리
x = 특정 압력, 본 경우에서는 68.9 파스칼에서 초기 위치로부터의 ㎜ 단위의 평반 위치
따라서, 보고된 모든 벌크 값은 68.9 파스칼의 하중 또는 압력 하에서 샘플 서지 재료에 대한 것일 것이다.
샘플 재료에 대한 건조 상태의 벌크 회복율은 샘플 상의 압력이 68.9 파스칼일 때 압축 및 회복 사이클 상의 평반 위치를 이용하여 68.9 파스칼(0.01 lb/inch2)에서 계산되었다. 사용된 수학식은 다음과 같다.
밀도
재료의 밀도는 g/㎡ 단위(gsm)의 샘플의 단위 면적 당 중량을 68.9 파스칼에서 ㎜ 단위의 샘플의 벌크로 나누고, 그 결과에 0.001을 곱하여 그 값을 g/㎤(g/㏄)으로 전환하여 계산하였다. 밀도 값에 대해 총 3가지 샘플을 평가하고 평균하였다.
공극 체적 당 표면적(SA/VV)
공극 체적 당 표면적은 샘플 ㎠/g 단위로 섬유 표면적을 결정하고 그것을 샘플의 공극 체적으로 나누어 계산할 수 있으며, 이것은 간단하게는 68.9 파스칼에서 측정된 밀도의 역수이다. 공극 체적 당 표면적은 액체가 웹 구조체를 통과할 때 액체에 대한 저항이 얼마나 큰지에 대한 지표를 제공한다. SA/VV는 스크린의 메쉬 크기와 유사한 것으로 생각될 수 있다. 큰 SA/VV는 스크린의 와이어가 서로 더 가까워진 것을 의미하며, 따라서 스크린의 구멍이 더 작아지게 된다. 구멍이 더 작아질 때, 액체는 스크린을 통과하기가 더 어렵게 된다. 서지층의 기능성을 위하여, 액체가 비교적 쉽게 웹을 통과할 수 있도록 작은 SA/VV를 갖는 웹을 이용하는 것이 바람직하다. 이 절차로부터 얻은 데이터는 샘플 당 3개의 측정값의 평균을 기준으로 한 것이다.
웹 재료의 샘플 1 g의 섬유의 표면적은 다음 방정식을 이용하여 계산된다.
웹의 g당 표면적(SA) = 3363 ㅧ [(섬유 1 데니어/섬유 1 밀도)0.5ㅧ (1/섬유 1 데니어) ㅧ 웹의 섬유 1 중량%] + 3363 ㅧ [(섬유 2 데니어/섬유 2 밀도)0.5ㅧ (1/섬유 2 데니어) ㅧ 웹의 섬유 2 중량%].
공극 체적 당 표면적(SA/VV)은 다음과 같이 SA를 VV로 나누거나, 또는 상기한 바와 같이 웹의 밀도를 곱함으로써 계산된다.
SA/VV = SA(㎠/g) x 웹 밀도(g/㎤) = ㎠/㎤ 단위의 SA/VV
MD 인장 강도
샘플 서지층의 기계 방향(MD) 인장 강도를, 샘플의 기계 방향이 샘플의 더 긴 차원에 평행인 방향으로 전개될 때 샘플 크기가 7.6 ㎝ x 15.2 ㎝인 것을 제외하고는, ASTM D 5035-90 시험 방법에 따라 측정하였다. 총 여덟 샘플 재료를 시험하고 평균하였다. 보고된 값은 평균값이다.
투과도 시험
투과도는 압력 구배가 유체에 가해질 때 유체가 구조체를 통해 유동하는 것이 쉬운지 또는 어려운지를 나타낸다. 구조체를 통과하는 결과적인 유체 속도는 구조체의 투과도에 의해 조절된다. 재료의 두께를 통하는, Z 방향의 샘플 재료의투과도는 강제 유동 시험에 의해 측정되며, 이것은 본 명세서에 전체적으로 참고로 인용된 문헌(Bernard Miller and David B. Clark; "Liquid Transport Through Fabrics: Wetting and Steady-State Flow" published in Textile Research Journal, pages 150-155 (1978. 3))에 기재되어 있다.
이 시험을 수행하기 위하여, 강제 유동 저항 모니터를 상기 문헌의 지시에 따라 설치하였다. 강제 유동 시험에서, 샘플을 실린더에 보유시키고 유체를 피스톤에 의해 일정 속도로 재료를 뚫고 나가게 하고 피스톤에 대한 배압을 기록하였다. 다음 방정식에 따라 다공성 매체를 통해 흐르는 유체를 설명하는 다르시의 법칙(Darcy's Law)을 이용하여 투과도를 계산하였다.
상기 식 중,
v = ㎝/분 단위의 표면 유량 또는 피스톤 속도
Q = ㎤/초 단위의 체적 유량
A = 튜브 내경의 단면적(31.7 ㎠)
kz= 재료 투과도 상수
z = 재료의 ㎝ 단위의 두께
dp/dz = 파스칼/㎝ 단위의 재료에 대한 압력 구배
?? = 페네텍(Penetek) 오일에 대한 약 6 cp인 유체 점도 (cp)
이 방정식으로 다시 다음과 같이 darcy 단위로 Z-방향의 투과도(Kz)을 알 수있다.
이 시험에 대한 압력 저하는 압력 대 시간을 측정하는 컴퓨터 소프트웨어 프로그램을 이용하여 얻을 수 있다. 압력 저하는 중단점과 피스톤이 다시 상승하기 시작할 때 압력 변화와 동일하다.
재료의 두께는 디지매틱 인디케이터 타입(DIGIMATIC INDICATOR Type) 543-445-1 Model ID 1050ME(Mitutoyo Mfg. Co., Ltd. of Japan)에 부착된 3 인치(76.2 ㎜) 원형 아크릴 평반을 이용하여 샘플 상에 0.05 lb/inch2(psi) 하중을 가함으로써 얻어진다.
시험 장치와 함께 사용된 장치는 압력 변환기 모델 #264(SETRA Systems of Acton, Massachusetts)를 포함한다. 이 압력 변환기는 25 inch 이하의 수압을 측정할 수 있다. 사용된 추가의 장치로는 챠트 레코더 모델 SE 120, 881221100(BBC Goerz Metrawatt of Austria), 슬라이드 앤 모터 포지셔너 모델 #B4036W1J(Velmex, Inc. of Holcomb, New York), 스텝퍼 모터 콘트롤러 모델 #14V 8K BASIC(Centroid Corporation of State College, Pennsylvania) 및 시리얼 포트를 갖춘 COMPAQ(등록상표) 개인용 컴퓨터가 있다.
압력 측정의 보정은 다음 수학식을 이용하여 기지의 중량 또는 체적의 유체를 실린더에 가하고 이론적인 압력 증가와 압력 변환기 반응을 비교함으로써 이루어진다.
DPtheory= r·g·h = g·M/A·100 ㎝/m·0.001 ㎏/g
상기 식 중,
DPtheory= 파스칼 단위의 이론적인 압력 변화
r = g/㎤ 단위의 유체 밀도
g = 981 ㎝/초2인 표준 중력 가속도
h = ㎝ 단위의 실린더에 가해진 유체의 높이
A = 31.7 ㎠인 ㎠ 단위의 실린더 내면적
M = g 단위의 유체 질량
투과도 데이터를 유도할 때, 샘플을 그 장소에 보유하기 위해 스크린을 사용하지 않았다. 대신에, 7.62 ㎝ 직경의 샘플과 함께 스크류된 6.35 ㎝ 내경 실린더 2개의 절반을 두 실린더 단편 사이에 위치시켰다. 미네랄 오일을 유체로서 사용하였다. 상세하게는, 미네랄 오일은 페네텍 테크니컬 그래이드(Penetek technical grade) 미네랄 오일(Penreco of Los Angeles, California)이다. 미네랄 오일은 약 6 cp의 점도를 갖는다. 피스톤 속도는 20 ㎝/분이다. 이 절차의 결과는 darcy의 단위로 보고되었다.
액체 유출(Run-Off) 및 통과(Run-Through) 시험
이 시험은 신체측 라이너 및(또는) 서지층과 같은 하나 이상의 액체 투과성 재료를 투과하는 액체의 양을 측정하는 것이다. 이 시험을 실시하는데 사용된 장치의 개략적인 예시는 도 4에 나타내었다.
이 시험을 실시하기 위하여, 시험 샘플(40)을 샘플 홀더(44) 내의 3 inch x 3 inch(76.2 x 76.2 ㎜) 개구(45) 상에 놓았다. 샘플 홀더(44)는 개구(45) 상에 그 자리에 시험 샘플(40)을 보유하기 위한, 클립(도시하지 않음)과 같은 적당한 수단을 포함한다. 클립은 개구(45)의 세쪽에 위치한다. 샘플(40)의 크기는 개구(45)를 완전히 커버하고 클립의 적어도 하나로 확장되기에 충분해야 한다. 라이너 재료의 샘플 크기는 4 inch x 8 inch(101.6 ㎜ x 203.2 ㎜)이다. 서지 재료의 샘플 크기는 2 inch x 6 inch(50.8 ㎜ x 152.4 ㎜)이다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 시험 샘플(40)은 2층 재료를 포함하며, 재료(43)의 하부층(실시예의 두층은 모두 서지층임)은 클립으로 그의 상단부에서 부착된다. 클립에 의해 고정되지 않은 하부층(43)의 하단부는 샘플 홀더(44) 내의 개구(45)를 통해 위치하며 하부층(43)의 상부 표면은 양면 접착 테이프와 같은 통상의 수단을 이용하여 개구(45)의 측벽(47)에 부착된다. 재료(42)의 상부층(실시예의 두층은 모두 라이너층임)은 하부층(43) 상에 위치하며 그 자리에 하부층(43)을 지지하는 클립을 비롯하여 클립으로 세쪽에 고정된다. 그러나, 클립으로 고정되지 않은 상부층(42)의 자유 하단부는 개구(45)를 통해 삽입되지 않는다. 오히려, 상부층(42)의 이 자유 단부의 하부 표면은 양면 접착 테이프와 같은 통상의 수단을 이용하여 샘플 홀더(44)의 하단부에 부착된다.
시험 샘플(40)이 단일층 재료(도시하지 않음)인 경우, 클립에 의해 고정되지 않은 샘플의 단부는 샘플 홀더(44)의 하단부에 부착된다. 이러한 형태는 샘플(40)을 통과한 시험 액체 만이 수집과 측정을 위해 제1 용기(46)으로 유입되도록 하기위한 것이다.
제1 용기(46)은 시험 샘플(40)로 주입되는 시험 액체를 함유할 수 있는 임의의 적합한 재료로 형성된다. 마찬가지로, 제1 용기(46)의 크기는 샘플(40)으로 주입되고 통과하는 시험 액체의 양을 함유하기에 충분해야 한다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 용기(46)은 투명한 프렉시글래스(Plexiglas)(등록상표)로 이루어진 것이고, 152.4 ㎜ x 152.4 ㎜의 바닥(48)과 76.2 ㎜ 높은 측벽(50)을 갖는다.
일단 시험 샘플(40)이 샘플 홀더(44) 상에 적당히 위치하면, 홀더(44)를 측벽(50)에 의해 형성된 제1 용기(46) 내의 개구 상에 위치시킨다. 이어서, 홀더(44) 및 제1 용기(46)은 수평에서 측정된 60。의 누설 각도로 배향된다. 제2 용기(52)는 제1 용기(46) 아래에 위치하여 시험 샘플(40)을 투과하지 못하여 그것에 의해 흡수되지 않은 임의의 유출 시험 액체를 모은다. 제2 용기(52)는 제1 용기(46)과 구조면에서 동일하나, 제2 용기(52) 위에는 샘플 홀더(44)가 없다.
통상의 펌프(54), 예를 들면 마스터플렉스 펌프 모델 7526-00(Masterflex Pump Model 7526-00; Cole Palmer Instrument Co.; Barrington, Illinois 소재)는 가요성 튜브(56), 예를 들면 마스터플렉스 튜빙 파트 넘버 6424-17(Master tubing part number 6424-17; Cole Palmer Instrment Co. 제품)을 통해 누설 노즐(58)로 10 ㎖/초의 속도로 시험 액체(55) 100 ㎖를 전달하도록 조정된다. 이용된 시험 액체(55)는 박스터 블러드 뱅크 살린(Baxter Blood Bank Saline) 카탈로그 b3158-1번 또는 그의 등가 제품이다. 0.150 inch(3.810 ㎜)의 배출 직경을 갖는 노즐(58)은상부 표면(41)로부터 약 0.25 inch(6.35 ㎜)의 거리에서 샘플(40)의 노출된 상부 표면(41)과 수직으로 배향된다.
펌프(54)는 염수 100 ㎖의 누설물을 샘플(40)에 단번에 주입하도록 작동된다. 제1 용기(46) 및 제2 용기(52)에 모인 염수의 양을 측정하였다. 제1 용기(46)에 모인 액체는 통과(run-through)한 것으로 불리우고, 제2 용기(52)에 모인 액체는 유출(run-off)된 것으로 불리운다. 이 샘플에 보유된 액체는 보유된 액체로 불리운다. 유출 및 보유된 액체량의 값은 적고 통과한 액체량의 값이 크다면 흡수성 제품에 사용하기에 적합한 라이너 재료에 유리한 것으로 고려된다.
총 6개의 샘플 라이너 재료 및 1개의 서지 재료를 아래 표에 나타내었다. 이 표에서, 라이너로서 확인된 부직 웹은 거의 미국 특허 제3,802,817호(Matsuki et al.)에 기재된 바와 같이 시험용 장치를 이용하여 제조한 스펀본드 필라멘트로 이루어진 것이다. 스펀본드 필라멘트는 폴리프로필렌 단독중합체 약 98 중량% 및 이산화티탄 약 2 중량%를 함유한 압출가능한 열가소성 수지로부터 형성된다. 사용된 폴리프로필렌 단독중합체는 엑손사(Exxon; Houston, Texas)로부터 구입한 제품 번호 3445였다. 스펀본드 필라멘트는 기본적으로 연속적이며, 하기 표 I에 나타낸 바와 같은 평균 섬유 크기를 갖는다. 스펀본드 부직 웹은 약 15%의 결합 면적율로 열 점 접착되었다. 스펀본드 부직 웹은 트리톤(Triton) X-102를 이용하여 0.25% 함침량 수준으로 수동으로 습윤 처리되었다.
하기 표에서, 서지로서 확인된 부직 웹은 3.0 데니어 머지(Merge) 1039 폴리에틸렌/폴리에스테르 외피/코어 섬유(Basf Corporation of Enka, North Carolina) 90 중량% 및 1.5 데니어 레이온 섬유 머지 18453(Courtaulds Fibers Incorporated of Axis, Alabama) 10 중량%의 균일하게 혼합된 블렌드로부터 형성되었다. 이 웹을 135 ??의 온도 및 423 파스칼의 기류 후드 압력에서 15 m/분의 선속도로 통기 건조기에서 결합시켰다. 웹 재료의 단위 면적 당 건조기 내의 일시 정지 시간은 1.6초였다. 형성된 웹을 본 명세서에 기재된 시험 절차에 따라 측정하였을 때, 68.9 파스칼에서 3.53 ㎜의 벌크, 86%의 벌크 회복율, 68.9 파스칼에서 0.031 g/㏄의 밀도, 69.9 파스칼에서 57.1 ㎠/㎤의 공극 체적 당 표면적 및 1545 darcy의 투과도를 가졌다.
상기 샘플 재료는 다음과 같은 특성을 갖는다.
실시예 섬유 크기(데니어) 벌크(㎜) 기본 중량(g/㎡) 밀도(g/㏄)
라이너 A 2 0.241 20 0.083
라이너 B 3.5 0.254 20 0.079
라이너 C 5 0.286 20 0.070
라이너 D 10.5 0.551 42 0.076
라이너 E 12 0.546 42 0.077
라이너 F 7 0.323 22 0.068
실시예 투과성(Darcy) 변화율(%) 측정 횟수
비교예라이너 A 310 21 4
비교예라이너 B 530 18 6
라이너 C 850 15 4
라이너 D 1338 10 3
라이너 E 1581 16 4
라이너 F 1771 16 5
서지 1545 7 7
실시예 액체 유출량(㎖) 표준편차 변화율(%) 측정 횟수
비고예라이너 A 94.0 5.0 5.3 16
비교예라이너 B 75.0 19.2 25.6 18
라이너 C 43.5 11.6 26.6 20
라이너 D 37.9 11.3 29.9 20
라이너 E 36.9 10.7 29.0 15
라이너 F 19.0 9.6 50.7 18
실시예(서지와 함께) 액체 유출량(㎖) 표준 편차 변화율(%) 측정 횟수
비교예라이너 A 52 20.4 39.5 20
비교예라이너 B 23 13 56.4 30
라이너 C 19 9.8 51.4 30
라이너 D 15.3 8.6 56.6 25
라이너 E 16 6.4 40.1 30
라이너 F 17.4 9.5 54.5 30
서지 단독 46.3 6.4 13.8 16
표 III의 라이너 샘플과 약 1545 darcy의 투과도를 갖는 표 II의 서지 재료를 배합하고 상기한 유출 및 통과 시험을 라이너/서지 복합체에 대해 행하였을 때, 라이너 C 내지 F의 투과도는 서지 재료의 것과 조화되므로 본 발명의 영역내에 든다는 것을 알 수 있다. 표 IV는 각각 라이너와 약 1545 darcy 서지의 복합체 및 서지 만에 의한 유출량을 나타낸다. 표 IV에 나타낸 바와 같이, 그러한 조화된 라이너/서지 복합체의 액체 유출량은 약 15.0 ㎖ 내지 약 17.0 ㎖로서 서지 단독에 의한 것 보다 약 50% 이상으로 액체 유출 성능의 필수적인 개선을 나타내었다. 서지층의 약 1545 darcy 투과도와 가장 잘 조화되는, 라이너 D 및 E는 상기 확인된 라이너 재료의 액체 유출 성능에서 가장 큰 개선을 나타낸 것으로 밝혀졌다. 상기 실시예를 바탕으로, 본 발명자가 액체 흡수능을 상당히 개선시킨 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 시스템을 제공하였다는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따라서 제조된 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 시스템은 실제 사용 중에 부여된 여러 정도의 성능 요구를 조화시키기 위하여 당업계의 숙련인에 의해 수정되고 조정될 것이라는 것이 예측된다. 따라서, 본 발명은 상기 실시태양 및 실시예를 참고로 설명되긴 하였지만, 본 발명이 더 변형될 수 있음을 이해할 것이다. 그러므로, 본 출원은 본 발명의 분야에서 알려지거나 또는 통상적인 실시 범위내에 들며 첨부된 청구 범위내에 드는 설명을 비롯하여 일반 원리를 따르는 본 발명의 임의의 변화, 용도 또는 적응 구조를 포함할 것이다.

Claims (19)

  1. 제1 투과도 및 제1 수준의 친수성을 갖는 라이너 및
    제2 투과도 및 제2 수준의 친수성을 갖는 하위 부직포층을 포함하며,
    상기 라이너는 상기 하위 부직포층과 액체 교류 접촉하고 있고,
    상기 하위 부직포층은 소정의 액체 유출량을 갖고,
    상기 라이너와 하위 부직포층이 소정의 합쳐진 액체 유출량을 가지며, 이 합쳐진 액체 유출량이 상기 하위 부직포층의 액체 유출량보다 50% 이상 적고, 상기 제1 투과도가 상기 제2 투과도의 약 85% 내지 110%의 범위이고, 상기 제1 수준의 친수성이 상기 제2 수준의 친수성 이상인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체(combination).
  2. 제1항에 있어서, 상기 라이너가 부직 웹인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 라이너가 스펀본드 웹인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 라이너가 접착 카딩 웹(bonded carded web)인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 하위 부직포층이 이성분 섬유를 포함하는 것인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 라이너 및 상기 하위 부직포층이 폴리올레핀을 포함하는 것인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 라이너 및 상기 하위 부직포층이 서로 부착된 것인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 합쳐진 액체 유출량이 상기 하위 부직포층의 액체 유출량보다 약 65% 이상 적은 것인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  9. 제1 투과도 및 제1 수준의 친수성을 갖는 라이너 및
    제2 투과도 및 제2 수준의 친수성을 갖는 하위 부직포층을 포함하며,
    상기 라이너 및 상기 하위 부직포층은 액체 교류 접촉하고 있고,
    상기 제1 투과도는 상기 제2 투과도의 약 85% 내지 110%의 범위이고, 상기 제1 수준의 친수성이 상기 제2 수준의 친수성 이상인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  10. 제9항에 있어서, 상기 라이너가 부직 웹인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  11. 제9항에 있어서, 상기 라이너가 스펀본드 웹인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  12. 제9항에 있어서, 상기 라이너가 접착 카딩 웹인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  13. 제9항에 있어서, 상기 하위 부직포층이 이성분 섬유를 포함하는 것인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  14. 제9항에 있어서, 상기 라이너 및 상기 하위 부직포층이 폴리올레핀을 포함하는 것인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  15. 제9항에 있어서, 상기 라이너 및 상기 하위 부직포층이 서로 부착된 것인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  16. 제9항에 있어서, 상기 하위 부직포층은 소정의 액체 유출량을 갖고, 상기 라이너와 하위 부직포층이 소정의 합쳐진 액체 유출량을 가지며, 이 합쳐진 액체 유출량이 상기 하위 부직포층의 액체 유출량보다 50% 이상 적은 것인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  17. 제16항에 있어서, 상기 조합 액체 유출량이 상기 하위 부직포층의 액체 유출량보다 65% 이상 적은 것인 투과도가 조화된 라이너/흡수성 구조체 복합체.
  18. 제1 투과도 및 제1 수준의 친수성을 갖는 라이너,
    외측 커버,
    제2 투과도 및 제2 수준의 친수성을 갖는 하위 부직포층 및 흡수성 코어를 포함하며 상기 라이너와 외측 커버 사이에 배치되어 있는 흡수성 구조체를 포함하며,
    상기 라이너는 상기 하위 부직포층과 액체 교류 접촉하고 있고,
    상기 하위 부직포층은 소정의 액체 유출량을 갖고,
    상기 라이너와 하위 부직포층이 소정의 합쳐진 액체 유출량을 가지며, 이 합쳐진 액체 유출량이 상기 하위 부직포층의 액체 유출량보다 50% 이상 적고, 상기 제1 투과도가 상기 제2 투과도의 약 85% 내지 110%의 범위이고, 상기 제1 수준의 친수성이 상기 제2 수준의 친수성 이상인 일회용 흡수성 제품.
  19. 제18항에 있어서, 상기 합쳐진 액체 유출량이 상기 하위 부직포층의 액체 유출량보다 65% 이상 적은 것인 일회용 흡수성 제품.
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