KR860001384B1 - 섬유상 흡수 플러프의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

섬유상 흡수, 플러프의 제조 방법

본 발명은 흡수력이 강화된 섬유상 플러프의 제조 방법에 관한 것이다.

다양한 흡수도를 갖는 섬유상 흡수플러프의 중심 매트릭스를 함유하는 시판되고 있는 기저귀 탐폰 등과 같은 형태의 1회용품이 많이 있다. 또한 속패드를 포함하여 병원과 같은 기관에서 사용된 각종 1회용 흡수 패드 뿐 아니라 성인 및 쥬니어용 기저귀도 있다. 예를들면 미합중국 제 3,888,257호에는 본 발명의 친수성 흡수 플러프를 함유하는 제품과 동일한 목적으로 유용한 흡상기재(wicking substrate)에 분산된 중합체 분말을 이용하는 1회용 흡수제품이 기술되어 있다. 섬유화 목재 펄프만으로는 효과가 높지 않다. 섬유화 목재펄프의 흡수력을 증가시키기 위해서, 수-흡수성 중합체를 흡수 매트릭스 내에 분배시키는 방법이 제안되었다.

선행 분야에서 통상의 플러프 매트릭스 구성물은 미세분말의 흡수성 중합체로 처리되었던 섬유상 플러프였다. 이 경우, 셀매트릭스내에 흡수성 중합체 분말을 분배하는 특별한 문제점과 적용상의 문제점이 존재한다는 것이 밝혀졌다. 미세분말은 섬유상 플러프 매트릭스에 적용되는 동안 무수 상태로 유지 되기가 매우 어렵다. 현재, 산업상 실시되고 있는 방법은 적용부위로 부터 나오는 입자상 먼지를 최소로 하기 위해 실질적으로 밀폐된 시스템을 구성하는 것이다. 흡수제 입자상 먼지를 포함하기 위해 정교한 시스템이 계획되었으나, 아직도 실질적으로 밀폐된 시스템에서 나오는 소량의 흡수제 분말은 소제 및 건사 과정을 필요로 한다. 선행분야의 흡수제분말은 공장 대기중의 수분과 접촉했을 때, 그 분말 흡수제는 즉시 팽윤되기 시작했으며, 따라서 그의 수-흡수성으로 인해 쉽게 세정되지 않는 겔을 생성하였다. 그러므로 장치, 특히 흡수제분말 먼지가 정착된 부근을 건사하기 위해서 특별한 용매가 필요하였다.

에릭슨들(R.E. Erickson)에 대한 특허, 미합중극 특허 제4,117,184호에는 흡수력이 강화된, 약하게 가교결합된 카복실성 고분자 전해질을 갖는 흡수성 중합체 조성물이 기술되었다. 플러프 매트릭스 전체에 흡수성 중합체를 고르게 분배하는 방법을 모색하는데 어려움이 있었다. 또 하나의 문제점을 흡수력이 강화된 플러프 생산품을 제조하기 위해 플러프 매트릭스에 충분한 양의 흡수성 중합제를 분배하는 것이었다.

본 발명은 코팅 존(coating zone)에 플러프기재를 통과시켜 흡수제 조성물로 제조된 중합체 수용액을 플러프 기재상에 코팅시키고, 흡수제가 코팅된 플러프기재 복합물을 건조시킨 후 최종적으로 기계적인 방법에 의해 다수의 흡수 플러프 섬유로 분해 가공함을 특징으로하여, 흡수력이 강화된 섬유상 플러프를 제조하는 방법에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 상기의 방법에 의해 제조된 흡수성 중합제 조성물 및 플러프 기재의 섬유상 플러프에 관한 것이다. 본 발명은 또한 섬유상 플러프, 수-불침투성 하부층 및 수-침투성 상부층으로 이루어진 흡수 제품에 관한 것이다. 플러프 기재는 기계적 방법에 의해 플러프로 분해 가공될 수 있는 섬유 매트릭스를 함유하는 제품중에서 선택할 수 있다. 플러프 기재는 기계적으로 가공하여 섬유화 목재 펄프를 제조할 수 있는 더욱 통상적인 플러프 펄프판을 포함할 수 있다.

본 발명을 위해서, 용어들은 다음과 같이 규정된 의미를 갖는다.

"플러프"는 기계적 방법에 의해 불연속 흡상 섬유의 매트릭스로 분해가공된 흡상기재를 의미하며, 이렇게 분해가공되므로서 섬유상 물질이 없는 부위에서 다양한 균일도의 에어 포켓을 형성하는 다수의 존이 형성되어 올이 성기고 부드러운 소재의 섬유가 제공된다.

"흡수 플러프"는 본 발명의 흡수제가 코팅된 플러프기재 복합물을 기계적 방법에 의해 분해 가공하여 제조한 흡수 매트릭스를 말한다. 더 상세히 말해서, 흡수 플러프 매트릭스는 흡수제가 코팅된 플러프 기재 복합물을 기계적 플러핑 챔버에서 기계적으로 분해 가공하여 섬유상 플러프 매트릭스 내에 분배시킨 흡수성 중합체의 균질 분산물을 함유한다.

"플러프 기재"는 기계적인 가공처리시 플러프에서 기술한 올이 성기고 부드러운 소재의 섬유를 제공할 수 있는 압축된 섬유재료를 의미한다. 플러프기재로는 목재펄프판이 바람직하다.

본 발명의 실시에 유용한 흡수성 중합체는 일반적으로 코팅액으로 제조할 수 있는 생리학적으로 적합한 수-불용성, 친수청 중합체일 수 있다. 본 발명의 태양은 약하게 가교 결합된 알칼리금속 카복실성 고분자 전해질의 수용액을 이용한다.

본 발명에 유용한 친수성 중합체는 아크릴 산 또는 메타아크릴 산의 단독중합체(homopolymer) 및 하나 이상의 에틸렌계 불포화 코모노머(comonomer)와의 공중합체의 암모늄 또는 알카릴 금속 염과 같은 고분자 전해질이 바람직하다. 고분자 전해질은 부분적으로 검화된 폴리아크릴 산 중합체가 바람직하다. 검화하기전의 중합체는(1) 알킬 그룹이 탄소수 1 내지 10인 알킬 아크릴레이트, 알킬그룹이 탄소수 4 내지 10인 알킬메타아크릴레이트 또는 이들의 혼합물 30 내지 92중량%; (2)올레핀계 불포화 카복실산 8 내지 70중량%; 및 (3) 하이드록시 알킬 그룹이 탄소수 1 내지 4인 오메가 하이드록시알킬 아크릴레이트 0 내지 15중량%로 이루어진 단량체들의 혼합물이 함께 반응하여 생성된다.

유용한 아크릴레이트는 메틸 아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 프로필아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 및 헥실 아크릴레이트가 있다. 알킬 메타 아크릴레이트로는 메틸 메타아크릴레이트, 에틸 메타아크릴레이트, 헥실 메타아크릴레이트, 옥틸 메타아크릴레이트 및 데실 메타아크릴레이트가 유용하다. 유용한 오메가 하이드록시 알킬 아크릴레이트로는 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시메틸 아크릴레이트, 3-하이드록시에틸 아크릴레이트 및 4-하이드록시부틸 아크릴레이트가 있다.

본 발명에 유용한 올레핀계 불포화 카복실산은 모노-또는 폴리-카복실산이다. 모노카복실산의 예로는 아크릴 산, 메타아크릴산, 크로톤산 및 이소크로톤산이 있다. 폴리카복실산의 예로는 말레산, 푸마르산 및 이태콘 산을 들 수 있다.

상기의 폴리 아크릴레이트를 알칼리금속 수산화물의 수용액중에 용해한다. 수산화물의 사용량은 약간의 아크릴레이트 에스테르를 알칼리금속 카복실레이트로 검화하고, 폴리아크릴레이트의 카복실그룹을 알칼리금속 카복실레이트로 중화하기에 충분하므로 검화된 폴리아크릴산 중합체는 알칼리금속 카복실레이트를 30 내지 70중량% 함유한다.

부분적으로 검화된 폴리아크릴산 중합체는 중합체 5 내지 60중량%를 함유하는 용액으로 사용 된다.

쉽게 이용할 수 있는 단량체로 부터 제조되고, 그들의 염 형태로 전환될 수 있는 적절한 중합체는 다음과 같다 : 아크릴산-아크릴레이트 공중합체; 아크릴산-아크릴아마이드 공중합체; 아크릴산-올레핀성 공중합체; 폴리아크릴 산; 아크릴 산-비닐 방향족 공중합체; 아크릴성 비닐 에테르 공중합체; 아크릴 산-비닐 아세테이트 공중합체; 아크릴산-비닐 알코올 공중합체; 및 메타아크릴 산과 상기의 모든 코모노머와의 공중합체.

상기 고분자 전해질을 수-팽윤성 중합체로 전환시키기 위한 본 발명의 유용한 다 작용성 가교 결합제의 실예가 미합중국 특허 제2,929,154; 3,224,986; 및 3,332,909호에 기술되어 있다. 이들 다 작용성 가교 결합제는 일반적으로 폴리아마이드 폴리아민 에피클로로히드린 부가물로 알려져 있다. 유사한 가교 제가 또한 시판되고 있다[참조 : Hercules Incorporated의 "kymene

557 and Polycup

172란 상품명]. 이들 부가물의 구조는 쿠어 등의 논문에 기술되어 있다[참조 : M. E. Coor et al., Journal of Applied Polymer Science, Vol. 17, pages 721-735(1973).]

본 발명의 유용한 이 작용성 제제로는 폴리할로알칸올, 예를들면 1,3-디클로로이소프로판올, 1,3-디브로모이소프로판올; 설포니움 쯔비터이온, 예를들면 노보락 수지의 테트라하이드로 티오펜 부가물; 할로에폭시알칸, 예를들면 에피클로로 히드린, 에피브로모히드린, 2-메틸 에피클로로히드린 및 에피요오도히드린; 폴리글리시딜 에테르, 예를들면 1,4-부탄디올 디글리시딜 에테르, 글리세린-1,3-디글리시딜 에테르, 에틸렌 글리콜 디글리시딜에테르, 프로필렌 글리콜 디글리시딜에테르, 디에틸렌 글리콜 디글리시딜에테르, 네오펜틸 글리콜 디글리시딜 에테르, 에폭시당량이 175 내지 380의 범위인 폴리프로필렌 글리콜디글리시딜에테르; 에폭시 당량이 182 내지 약 975 범위인 비스페닐 A-에피 클로로히드린 에폭시수지 및 이들 제제들의 혼합물이 있다.

또한 적어도 2몰의 에피할로히드린과 1몰의 각종 모노아민, 디아민 및 트리아민을 0 내지 90℃에서 0.5 내지 8시간 동안 반응시켜 제조한 단량체 아민-에피할로히드린 부가물도 가교 결합제로 유용하다. 이 반응은 20 내지 90%의 물, 저급알코올(예, 메탄올 또는 에탄올)을 함유하는 반응 매질 또는 저급알코올의 수용액중에서 수행한다. 아미노 에피할로히드린 부가물은 분리 또는 농축하지 않고 제조된 것으로 직접 사용한다. 가교 결합제로서 아미노-에피할로히드린 부가물의 제조 및 용도가 미합중국 특허 제4,310,593호에 기술되어 있다. 설포니움 쯔비터이온은 미합중국 특허 제3,660,431; 3,749,737; 및 3,749,738호로 부터 공지되었다.

이들 가교 결합제는 사용된 고분자 전해질의 중량에 준하여 0.05 내지 5.0%로 사용된다. 이 양은 일반적으로 고분자 전해질을 약하게 가교 결합시키기에 충분하다.

아크릴성 공중합체 및 전분/그래프트 공중합체와 같은 기타의 친수성 중합체도 사용될 수 있다. 그러한 중합체와 흡상기재를 함유하는 복합물이 시판되고 있다[참조:National Starch and Chemical Corporation Permasorb

Sheet Laminate란 상품명과 Sanyo Chemical Industry Company의 Sanwet

IM-300이란 상품명]. 미합중국 특허 제 3,997,484 및 4,405,387호에 기술된 검화되고, 젤라틴화된 전분 폴리아크릴로니트릴 그래프트 중합체의 수불용성-알칼리염도 또한 유용하다. 기타의 그러한 중합체는 본 분야에서 공지되어 있다.

본 발명에 있어서, 수분흡수 또는 수-팽윤성 고분자 전해질 또는 중합체는 합성 또는 천연 뇨 중량의 15배 이상을 흡수하는 것으로 정의된다. 흡수도는 고분자 전해질 g당 뇨 30 내지 60g이거나 고분자 전해질 g당 탈염수 90 내지 250g이 되어야 바람직하다. 가교 결합제의 사용도가 변동요인이 되며, 이는 사용된 특정 고분자전해질 및 고분자 전해질의 분자량에 좌우된다. 가교 결합제의 사용량은 고분자 전해질의 중량에 기준하여 3.0%정도 변화시키는 것이 바람직하다. 그런데 이 범위는 가교 결합된 최종물질의 흡수도를 조절하기위해 고분자 전해질 각각에 대해 변화시킨다.

플러프 기재상에 용액이 유입되는 것을 돕기 위해 고분자 전해질 조성물에 소량의 계면 활성제를 가하는 것도 때때로 바람직하다. 계면 활성제를 사용하여 얻어지는 2번째 잇점은 최종적으로 건조된 흡수 플러프의 습윤성이 증가된다는 것이다. 음이온성이나 비 이온성 계면 활성제를 사용할 수 있다.

중합체 수용액을 통상적 방법, 예를들면 분무 또는 리버스 로울 코팅(reverse roll coating)법으로 플러프기재에 코팅하고, 인장막대, 에어 나이프 또는 유사한 도구를 사용하여 두께를 균일하게 하는 것이 바람직하다. 코팅을 건조시킨 후, 건조, 코팅된 기재를 분해하여 흡수 플러프를 만든다. 가해진 응력의 강도 및 변수는 간단한 예비실험으로 적당히 쉽게 조절한다.

플러프 매트릭스에 존재하는 흡수성 중합체의 양을 증가시키는 한가지 방법은 플러프기재상의 흡수상 중합체 막의 두께를 늘리는 것이다. 코팅 막의 두께는 코팅된 플러프기재 복합물이 여전히 기계적 방법에 의해 섬유상 흡수 플러프로 분해 가공될 수 있는 한 크게 변화시킬 수 있다. 특정 두께의 중합체 코팅 막과 공지량의 플러프기재를 함유한 코팅된 플러프기재 복합물을 공급하여, 제조업자의 생산 규격서에 따라 목적하는데로 제조될 수 있는 흡수성 중합체 대 흡상기재 플러프의 비율을 갖는 섬유상 흡수 플러프가 생산되는 것을 알 수 있다. 흡수성 폴리머 및 플러프 기재의 정확한 필요량은 플러프 생성물 중에 함유된 흡수성 중합체 양을 결정했던 간단한 산술로 계산할 수 있다.

이 방법에 있어서 임의의 태양은 흡수제 조성물과 플러프 기재를 동시 분해하는 것이다. 이 경우에 있어서는 생성된 플러프에서 조성물과 플러프 기재의 산정율에 관계없이 조성물과 플러프기재를 분해기에 가하는 것이 필요할 뿐이다. 이 경우 기계장치를 정지시키지 않고서도 최종 플러프중 흡상기재의 용량을 쉽게 조절할 수 있다. 플러프 복합물은 경제적으로 높은 흡수력을 나타낸다. 이 경우에 있어서, 친수성 흡수 중합체는 선행 분야에서와는 달리 흡수 매트릭스내에 고르게 분배된다.

생성된 플러프는 공지의 흡수제품에 사용하는데 적합하다. 그 플러프는 다른 플러프와 혼합될 수 있거나, 섬유상 플러프와의 적층구조와 사용될 수 있다.

통상의 흡수 제품은 수-불침투성 하부층과 수-침투성 상부층으로 구성된다. 수-불침투성 하부층은 폴리에틸렌 막의 시이트가 적절하다. 또한 약하게 가교 결합된 카복실성 고분자 전해질로 이루어진 거의 연속적이며 균일한 중앙 필름과 필름 양면에 결합된 한층의 흡상 기재를 갖는 유연성 있는 친수성 흡수적층재도 적합하다. 수-침투성 상부층으로는 제직되지 않은 섬유매트가 적합하다. 이들 제품의 바람직한 태양은 하나 이상의 중간 흡상층을 포함한다. 적절한 중간 흡상층으로는, 예를들면 제직 직물, 박엽지(paper tissue), 제직되지 않은 섬유매트, 중합성 포움 및 유연성 있는 친수성 흡수 적층재가 있다.

본 발명의 방법은 플러프 섬유에 결합되어 플러프 전체에 고르게 분포된 흡수성 중합체를 갖는 플러프를 생산한다. 이 방법으로는 섬유상 플러프에 대한 흡수성 중합체의 비율이 신속하고 용이하게 조절된다. 이 방법은 플러프에 과립상 중합체를 가할때 생기는 통상의 문제점인 제조 공정중 중합체의 손실량을 최소로 한다. 이러한 관점에서, 분해 공정 동안 박편된 중합체는 섬유상 매트릭스내에 밀폐된 판상의 형태이다. 이전에 사용되었던 건조 분말의 구형과립의 대부분이 매트릭스를 통해 체질되어 손실되었다. 생산과정중에 보다 적은 중합체가 손실되기 때문에, 소제작업이 간소화된다.

본 발명은 다음의 실시예로 설명한다.

[실시예 1]

아크릴성 중합체 용액을 다음과 같은 조성물 1의 흡수성 코팅제로 제조한다:

아크릴성 중합체는 pH가 6 내지 8인 에틸 아크릴레이트 52몰%, 나트륨 메타아크릴레이트 28몰% 및 나트륨 아크릴레이트20몰%로 이루어진 중합체이다. 아크릴성 중합체는 아크릴성 중합체를 25중량% 함유하는 수용액으로 사용된다.

그 아크릴성 중합체 94.0중량%를 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트 5.0중량% 및 폴리아마이드/에피클로로히드린 수지 1.0중량%와 용액중에서 합한다. 이 조성물을 70번 마이어 로드(권선 로드)를 사용하여 1201b/1000ft²(0.59㎏/㎡)플러프 펄프판 상에 건조 코팅 중량 8.8g(건식 중량/ft²(95㎏/㎡)으로 코팅한다. 코팅된 판을 250℉(121.1℃)의 열기 오븐내에서 10분간 건조시킨다. 코팅된 판을 작은 조각으로 절단하고, 상업용 분쇄기를 사용하여 플러프로 전환시킨다. 1% 염화 나트륨 용액 150㎤중에 플러프 1g을 넣어서 30분간 침수 시킨 후 150 메쉬 나일론 망을 통해 여과시켜 모은 다음 여과물을 평량하여 이 조성물을 함유하는 플러프에 대한 흡수력을 조사한다. 이 시험의 결과는 표 1에 나타내었다.

[실시예 2]

실시예 1에서의 아크릴성 중합체 수용액을 다음과 같은 조성물 2를 갖는 흡수성 코팅제로 제조한다:

아크릴성 중합체 94.4중량%를 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트 5.0중량% 및 폴리아마이드/에피클로로히드린 수지 0.6중량%와 합한다. 이 조성물을 실시예 1의 방법에 따라 가공하여 시험한다. 시험 결과를 표 1에 나타내었다.

[실시예 3]

실시예 1에서의 아크릴성 중합체 수용액을 다음과 같은 조성물 3을 갖는 흡수성 코팅제로 제조한다:

아크릴성 중합체 71.5중량%를 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노라우레이트 1.0중량%, 폴리아마이드/에피클로로히드린 수지 0.5중량% 및 글리세린 27.5중량%와 합한다. 이 조성물을 실시예 1의 방법에 따라 가공하여 시험한다. 이 시험 결과는 표 I에 나타내었다.

[표 I]

조성물 1,2 및 3을 중량이 더 무거운 플러프 펄프판(1541bs/1000ft²또는 0.75㎏/㎡)상에 코팅하면, 그 결과는 표 I에 나타난 바와 유사하다.

[실시예 4]

키간 코우터(Keegan Coater)를 사용하여 실험 코팅 샘플을 만든다. 중량이 1601bs/1000ft²인 플러프 펄프판을, 코팅 헤드로서 가공 권선 로드를 사용하여 조성물 1로 코팅한다. 오븐 온도를 350℉(176.7℃)로 하고, 코팅된 판을 건조될때까지 3 내지 5분간 오븐에서 꺼내 놓는다. 흡수성 중합체 코팅의 건식 중량은 대략 10g/ft²(108g/㎡)이다.

상업용 분쇄기를 사용하여 코팅된 판을 플러프로 전환시킨다. 1% 염화나트륨의 용액중에서의 흡수성 중합체를 함유하는 플러프 샘플과 코팅하지 않은 섬유상 플러프에 대한 흡수력을 비교한다. 그 결과를 표 II에 나타내었다.

[표 II]

표 I 및 II는 둘다 흡수성 중합체를 함유하는 셀룰로오즈 플러프의 흡수력이 강화되었음을 입증한다.

흡수성 중합체는 또한 압력하에서 선행분야의 플러프보다 수액을 대단히 많이 보유하는 잇점도 가지고 있다.

본 발명에 있어서, 흡수제 조성물은 가고 결합도, 중합체 함량, 계면활성제, 색소 및 충진재와 숙련가가 통상의 용량으로 포함시켰던 기타의 바람직한 성분들을 상당히 변화시킬 수 있다. 또한, 물을 제거하는데 비용이 많이 들기는 하지만 약하게 가고 결합된 고분자량의 아크릴산 염을 사용할 수도 있다. 건조 단계는 증기 가열 건조 드럼, 마이크로파 가열기, 적외선 가열기 또는 유사한 장치와 같은 통상의 건조 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 건조는 코팅된 판으로 부터 수분을 모두 제거하는데 충분한 시간동안 250℉(121.1℃)에서 수행할 수 있다. 수분을 제거하는데 적절한 시간에 따라 150℉(65.6℃) 내지 350℉(176.7℉)의 온도 범위에서 수행할 수도 있다.

Claims (8)

1. 코팅 존(coating zone)에 플러프 기재를 통과시켜 흡수제 조성물로 제조된 중합체 수용액을 플러프 기재상에 코팅시키고, 흡수제가 코팅된 플러프 기재 복합물을 건조시킨 후, 최종적으로 기계적인 방법에 의해 다수의 흡수 플러프 섬유로 분해 가공함을 특징으로 하여, 흡수력이 강화된 섬유상 플러프를 제조하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 흡수제 조성물이 약하게 가교 결합된 알칼리 금속 카복실성 고분자 전해질의 수용액으로 이루어진 방법.
3. 제2항에 있어서, 고분자 전해질이 카복실 레이트 그룹과 반응하는 다작용성 또는 이작용성 가교 결합제와 가교 결합되는 방법.
4. 제3항에 있어서, 다 작용성 가교 결합제가 폴리아마이드-폴리아민 에피클로로히드린 부가물인 방법.
5. 제1항에 있어서, 건조 온도가 65.6℃(150℉) 내지 176.7℃(350℉)의 범위인 방법.
6. 코팅 존에 플러프 기재를 통과시켜 흡수제 조성물로 제조된 중합체 수용액을 플러프 기재상에 코팅시키고, 흡수제가 코팅된 플러프 기재복합물을 건조시킨 후, 최종적으로 기계적인 방법에 의해 다수의 흡수 플러프 섬유로 분해가공하여 제조된 흡수 플러프.
7. 코팅 존에 플러프 기재를 통과시켜 흡수제 조성물로 제조된 중합체 수용액을 플러프 기재상에 코팅시키고, 흡수제가 코팅된 플러프 기재 복합물을 건조시킨 후, 최종적으로 기계적인 방법에 의해 다수의 흡수 플러프 섬유로 분해 가공하여 제조된 흡수 플러프와, 수-불침투성 하부층 및 수-침투성 상부층으로 이루어진 흡수 제품.
8. 제7항에 있어서, 추가로 하나 이상의 중간 흡상층을 함유하는 흡수 제품.