KR20230062617A - 후공정 변성을 갖는 수용성 섬유 및 이를 함유하는 물품 - Google Patents

후공정 변성을 갖는 수용성 섬유 및 이를 함유하는 물품 Download PDF

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KR20230062617A
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fibers
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니콜라스 제세
조나단 나이트
리차드 괴츠
빅토리아 브라이드웰
알리사 슈이
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모노졸, 엘엘씨
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Abstract

본 발명에는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 섬유를 처리하는 방법, 형성된 섬유 또는 그 형성된 섬유를 포함하는 제품이 개시된다. 예시의 실시양태에서, 섬유를 처리하는 방법은 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시켜 적어도 섬유의 표면을 포함하는 섬유의 부위에서 중합체의 적어도 일부분을 변성제로 화학적으로 변성시켜서 변성된 섬유를 형성하도록 하는 단계를 포함한다.

Description

후공정 변성을 갖는 수용성 섬유 및 이를 함유하는 물품
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2020년 9월 4일자로 출원된 미국 가출원 제63/074,716호의 이익을 특허청구한 것이며, 이 출원은 전문이 본원에 명백히 참고로 포함된다.
기술분야
본 개시내용은 일반적으로 수용성 섬유에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 개시내용은 중합체에서 비닐 알콜 모이어티의 화학적 변성에 의한 섬유 형성 후 비닐 아세테이트 모이어티 및/또는 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 변성된 중합체를 포함하는 수용성 섬유에 관한 것이다.
부직웹은 전형적으로 퍼스널 케어 제품, 예컨대 붕대, 기저귀 부품, 여성 케어 제품 및 성인 요실금 제품, 및 일회용 와이프, 예컨대 산업 적용예, 의료 적용예, 청소 적용예 및 퍼스널/유아 케어에서의 일회용 와이프를 포함한 다수의 일회용 소비자 제품에서 사용된다. 그러한 제품에 사용되는 전형적인 화학물질, 예컨대 비스코스, 폴리프로필렌 또는 면 섬유는 일반적으로 지속 불가능하며, 생분해 불가능하고, 미세플라스틱에 대한 잠재적인 기여자이며, 그리고 변기에 흘려버리는 것 및 폐수 처리 및 하수 설비에 유입시키는 것 등에 의해 종종 부정확하게 처분된다. 알려진 와이프는 쓰레기통에 버려서 처분되어야 하는데, 이는 사용자에게 비위생적일 수 있거나 또는 불편할 수 있다. 이들 물품의 부적절한 처분은 가정에서의 파이프 막힘, "팻버그(fatberg)"의 형성, 또는 주택 및 도시 폐수 시스템에서 응고된 기름 및 요리용 지방으로 구성된 생분해성 및 비생분해성 물질의 응고된 덩어리와 일회용 와이프의 응집을 초래할 수 있으며, 이는 해양 미세플라스틱에 기여하게 되므로, 소비자 행동에서의 변화가 필요하다.
수용성 물품의 용해도 프로파일 및 메카니즘(예, 열수 용해성 대 냉수 용해성, 용이한 용해성 대 지연된 용해성 또는 연장된 방출)은 물품의 최종 용도에 기초하여 조절될 필요가 있을 수 있다. 수용성 섬유를 포함한 물품의 경우, 용해도 프로파일 및 메카니즘은 상이한 화학적 변성, 예컨대 공중합을 갖는 섬유 형성 물질을 선택하여 변경될 수 있다. 그러나, 섬유 형성 물질의 화학적 변성은 또한 섬유 형성 물질이 섬유를 형성하는 능력에 영향을 미친다. 그래서, 원하는 용해도 프로파일을 갖는 섬유를 제공하기 위하여 원하는 화학적 변성을 갖는 특정한 중합체로 형성된 섬유는 섬유 형성 물질이 섬유 제조 공정에서 살아남지 않을 수 있으므로 접근 가능하지 않을 수 있다. 따라서, 달리 이용 불가한 용해도 프로파일에 접근하기 위하여 섬유 형성 후 섬유의 용해도 프로파일을 변경하는 방법을 제공하는 것이 이로울 수 있다.
추가적으로, 섬유 또는 그로부터 제조된 수용성 물품의 용해도 프로파일, 본딩성(bondability) 및 기타 특성, 예컨대 기계적 특성 및 화학적 상용성(chemical compatability)은 특정한 최종 용도를 위하여 설계될 수 있다. 그래서, 섬유 형성 후 섬유의 본딩성을 개선하고/하거나, 화학적 상용성 및/또는 기타 특성을 확장하고/하거나, 재고(inventory)를 관리하기 위하여 복합체로 조립하기 이전에 부직웹의 용해도 프로파일을 유지 또는 변경시키는 방법을 제공하는 것이 이롭다. 확장된 화학적 상용성은 포장 및 전달을 위한 적용예에 사용된다. 섬유의 화학적 구성 및 섬유의 용해도 프로파일을 후공정 변성시키는 능력은 하나 또는 소수의 섬유 유형으로부터 출발하여 각종 섬유 유형으로의 접근을 이롭게 허용한다. 제조후 섬유 변성은 조성물의 가공성, 공정 변경 및/또는 유연성과 같은 다수의 잇점을 제공한다.
도면의 간단한 설명
본 개시내용의 이해를 보다 용이하게 하기 위해서, 본원에는 24개의 도면이 첨부되어 있다.
도 1a-1d는 예시의 실시양태에 따른, 라인이 섬유의 직경을 나타내는 각종 섬유 형상의 횡단면을 도시한 것이다.
도 2a는 예시의 실시양태에 따른, 외장(쉘)(202)의 중합체가 화학적 변성을 갖거나 또는 코어(201)의 중합체보다 더 높은 변성도를 갖는 코어-외장 구조(core-sheath structure)를 특징으로 하는 둥근 섬유의 횡단면을 도시한 것이다.
도 2b는 예시의 실시양태에 따른, 내부 부위(301)로부터 표면 부위(302)까지 중합체의 변성도에서의 증가하는 구배를 특징으로 하는 둥근 섬유의 횡단면을 도시한 것이다.
도 2c는 예시의 실시양태에 따른, 횡단면에서 동일하거나 또는 동등한 변성도를 갖는 중합체를 특징으로 하는 둥근 섬유의 횡단면을 도시한 것이다.
도 3은 예시의 실시양태에 따른, 제1 부위, 예를 들면 코어 부위(401), 제2 부위, 예를 들면 외장(쉘) 부위(402), 및 제1 부위와 제2 부위 사이에 배치된 적어도 하나의 제3 부위, 예를 들면 2개의 중간 부위(403a 및 403b)를 갖는 둥근 섬유의 횡단면을 도시한 것이며, 여기서 섬유의 단면은 제1 부위로부터 제2 부위까지 중합체의 변성도에서의 증가하는 구배를 특징으로 한다.
도 4a는 예시의 실시양태에 의한 1의 유연성 등급을 갖는 본 개시내용의 부직웹의 현미경 화상이다.
도 4b는 예시의 실시양태에 따른, 5의 유연성 등급을 갖는 본 개시내용의 부직웹의 현미경 화상이다.
도 5는 예시의 실시양태에 따른, 100 및 101로서 웹의 외부 표면을 나타내는 부직웹의 도해이다.
도 6은 예시의 실시양태에 따른, THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 글루타르산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 포함한 쓰루에어(through-air) 부직웹의 ATR-FTIR 결과를 도시한 것이다.
도 7은 예시의 실시양태에 따른, THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 포함한 쓰루에어 부직웹의 ATR-FTIR 결과를 도시한 것이다.
도 8은 예시의 실시양태에 따른, THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 프탈산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 포함한 쓰루에어 부직웹의 ATR-FTIR 결과를 도시한 것이다.
도 9는 예시의 실시양태에 따른, THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 E)의 ATR-FTIR 결과를 도시한 것이다.
도 10은 예시의 실시양태에 따른, THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물, 글루타르산 무수물 또는 프탈산 무수물과 같은 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 갖는 쓰루에어 부직웹의 파단 시간(초)을 도시한 것이다.
도 11은 예시의 실시양태에 따른, DCM 중에서 실온에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 갖는 부직웹의 파단 시간(초)을 도시한 것이다.
도 12는 예시의 실시양태에 따른, THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물, 글루타르산 무수물 또는 프탈산 무수물과 같은 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 갖는 쓰루에어 부직웹의 인장 강도를 도시한 것이다.
도 13은 예시의 실시양태에 따른, DCM 중에서 실온에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 갖는 부직웹의 인장 강도를 도시한 것이다.
도 14는 예시의 실시양태에 따른, THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물, 글루타르산 무수물 또는 프탈산 무수물과 같은 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 갖는 쓰루에어 부직웹의 글리세린 수용 용량(보유율)을 도시한 것이며, 여기서 글리세린의 초기 로딩은 50%이다.
도 15는 예시의 실시양태에 따른, DCM 중에서 실온에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 갖는 부직웹의 글리세린 수용 용량(보유율)을 도시한 것이며, 여기서 글리세린의 초기 로딩은 50%이다.
도 16은 예시의 실시양태에 따른, THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물, 글루타르산 무수물 또는 프탈산 무수물과 같은 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 갖는 쓰루에어 부직웹의 글리세린 수용 용량(보유율)을 도시한 것이며, 여기서 글리세린의 초기 로딩은 180%이다.
도 17은 예시의 실시양태에 따른, DCM 중에서 실온에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 복수의 섬유(섬유 A)를 갖는 부직웹의 글리세린 수용 용량(보유율)을 도시한 것이며, 여기서 글리세린의 초기 로딩은 180%이다.
도 18은 예시의 실시양태에 따른, THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체를 포함하는 예시의 블록의 내부 부위("내측 부위") 및 표면 부위("외측 부위")의 ATR-FTIR 결과를 도시한 것이다.
발명의 개요
본원에는 섬유 또는 그의 표면을 변성제와 접촉시켜 중합체의 적어도 일부분을 변성제로 섬유의 부위 또는 그의 표면에서 화학적으로 변성시켜서 변성된 섬유를 형성함으로써, 섬유를 구성하는 중합체를 화학적으로 변성시키는 섬유를 처리하는 방법이 제공된다. 또한, 본원에는 중합체를 포함하는 섬유, 변성제 및 임의로 변성제용 용매를 혼합하여 중합체의 적어도 일부분을 변성제에 의해 화학적으로 변성시켜서 변성된 섬유를 형성함으로써, 섬유를 처리하는 방법이 제공된다. 실시양태에서, 섬유는 섬유와 용매의 접촉 지속시간 동안 용매 중에서 불용성이다. 본 개시내용의 방법은 이롭게도 섬유를 구성하는 중합체의 화학적 변성 또는 화학적 변성에서의 증가를 갖는 섬유, 외장 또는 표면 부위의 중합체가 코어 또는 내부 부위의 중합체보다 상이한 양의 화학적 변성(변성도)을 갖는 코어-외장 구조를 갖는 섬유 및/또는 내부 부위로부터 표면 부위까지 섬유를 구성하는 중합체의 화학적 변성의 구배를 갖는 섬유를 제공할 수 있다. 임의로, 중합체는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, "비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나" 및 "비닐 아세테이트 모이어티 및/또는 비닐 알콜 모이어티"는 비닐 아세테이트 모이어티 단독, 비닐 알콜 모이어티 단독 또는 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티 둘 다를 포함하는 예시의 중합체를 기재한다. 본 개시내용에서, 문맥이 명백하게 달리 나타내지 않는 한, 단수형은 복수형을 포함한다. 그래서, 예를 들면 "비닐 알콜 모이어티"에 대한 언급은 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 상기 구조 및 등가물 중 하나 이상의 언급이다. 예를 들면, 상기 중합체는 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티 둘 다를 포함하는 공중합체, 즉 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체일 수 있다.
본 개시내용의 한 양태는 섬유 또는 그의 표면을 변성제와 접촉시켜 섬유의 부위 또는 그의 표면에서 중합체의 적어도 일부분을 변성제에 의해 화학적으로 변성시켜서 변성된 섬유를 형성함으로써, 섬유를 구성하는 중합체를 화학적으로 변성시키는 섬유를 처리하는 방법을 제공한다. 실시양태에서, 섬유 또는 그의 표면을 변성제와 접촉시키는 것은 비닐 아세테이트 모이어티 및/또는 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 중합체를 포함하는 섬유, 변성제 및 임의로 변성제용 용매를 혼합하는 것을 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 본 개시내용의 방법에 따른, 변성제에 의해 화학적으로 변성되어 있는 변성된 섬유를 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 표면 부위 및 내부 부위를 갖는 섬유를 제공한다. 섬유는 비닐 아세테이트 모이어티 및/또는 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 변성된 중합체를 포함한다. 섬유는 제1 변성도를 갖는 중합체를 포함하는 내부 부위, 및 제1 변성도보다 큰 제2 변성도를 갖는 중합체를 포함하는 표면 부위를 포함하는 횡단면을 갖는다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 코어-외장 구조를 갖는 횡단면을 포함하는 섬유를 제공한다. 섬유는 제1 변성도를 갖는 중합체를 포함하는 제1 부위, 예를 들면 코어 부위, 및 제2 변성도를 갖는 중합체를 포함하는 제2 부위, 예를 들면 외장 부위를 포함한다. 제2 변성도는 제1 변성도와는 상이하며, 예를 들면 제1 변성도보다 더 크다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 복수의 섬유를 포함하는 부직웹의 처리 방법을 제공한다. 예시의 실시양태에서, 복수의 섬유의 각각의 섬유는 비닐 아세테이트 모이어티 및/또는 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 중합체를 포함한다. 상기 방법은 부직웹의 적어도 일부분을 변성제와 접촉시켜 각각의 섬유의 부위에서의 중합체를 변성제에 의해 화학적으로 변성시켜서 변성된 부직웹을 제공하도록 하는 것을 포함한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 본 개시내용의 방법에 따라 내부의 중합체가 변성제에 의해 화학적으로 변성되어 있는 변성된 부직웹을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 본 개시내용의 변성된 섬유를 포함하는 부직웹을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 본 개시내용의 방법에 따라 처리된 부직웹 또는 본 개시내용의 섬유를 포함하는 부직웹을 포함하는 제1 층을 포함하는 다층 부직웹을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 내부 파우치 부피를 한정하는 파우치의 형태로 본 개시내용에 따른 부직웹을 포함하는 파우치를 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 본 개시내용의 부직웹을 포함하는 시일링된 물품을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 본 개시내용의 부직웹을 포함하는 플러셔블(flushable) 물품을 제공한다.
본 개시내용의 또 다른 양태는 웨어러블(wearable) 흡수성 물품을 제공하며, 물품은 착용자 대면측 및 외부 대면측을 갖는 흡수성 코어 및 액체 획득층을 포함하며, 여기서 액체 획득층은 본 개시내용의 부직웹을 포함한다.
추가의 양태 및 잇점은 하기 상세한 설명의 검토로부터 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 섬유, 부직웹, 파우치, 물품 및 이들의 제조 방법은 다양한 형태로 실시양태로 처리하지만, 하기 상세한 설명은 본 개시내용이 예시하기 위한 것이며, 본 발명을 본원에 기재된 특정한 실시양태에 국한하지 않는다는 이해와 함께 특정한 실시양태를 포함한다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 변성제로 처리 전 수용성이며, 변성제로 처리 후 수용성을 유지한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 변성제로 처리 전 냉수 용해성이며, 변성제로 처리 후 열수 용해성이다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 변성제로 처리 전 냉수 용해성이며, 섬유의 외부 표면의 적어도 일부분은 변성제로 처리 후 열수 용해성이다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 변성제로 처리 전 열수 용해성이며, 변성제로 처리 후 냉수 용해성이다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 변성제로 처리 전 열수 용해성이며, 섬유의 외부 표면의 적어도 일부분은 변성제로 처리 후 냉수 용해성이다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 변성제로 처리 전 냉수 용해성이며, 변성제로 처리 후 냉수 용해성을 유지한다. 실시양태에서, 섬유는 변성제로 처리 전 수용성이 아니며, 섬유는 변성제로 처리 후 수용성이다. 실시양태에서, 섬유는 섬유와 변성제의 혼합 후 수용성이 아니다.
본 개시내용의 방법 및 섬유는 섬유의 미세구조에 대한 제어를 제공하는 것, 섬유의 용해도 프로파일 및/또는 메카니즘을 변경하는 것, 화학제에 대한 섬유의 화학적 상용성을 향상시키는 것, 섬유의 흡광 용량을 증가시키는 것, 섬유 내부에 대한 활성제의 로딩을 증가 및/또는 제어하는 것, 섬유의 내부로부터 조성물 또는 활성제의 방출에 대한 제어를 제공하는 것, 분자간 힘에 의한 섬유간 응집을 증가시키는 것 및 공유 결합 형성에 의한 가교 부위를 생성하는 것, 섬유 및 그로부터 형성된 부직웹의 가공성을 개선하는 것(예, 쓰루에어 본딩을 이용하여 부직포 본딩을 허용하는 것, 인장 강도를 개선하는 것, 추가 기능성에 대한 고정점을 제공하는 것 및 활성제의 촉발된 전달을 허용하는 것)을 포함하나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 잇점을 제공할 수 있다.
달리 명백히 지시되어 있지 않는 한, 용어 "가수분해도"는 중합체가 초기에 갖는 모든 가수분해성 모이어티 중에서 가수분해된 모이어티의 백분율(예, 몰 백분율)로서 이해된다. 예를 들면, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체의 경우, 비닐 아세테이트 모이어티에서의 에스테르 기를 히드록실 기로 부분 치환하는 것은 가수분해 동안 발생하며, 비닐 아세테이트 모이어티는 비닐 알콜 모이어티가 된다. 폴리비닐 아세테이트 단독중합체의 가수분해도는 0으로서 간주되고, 반면에 폴리비닐 알콜 단독중합체의 가수분해도는 100%로서 간주된다. 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체의 가수분해도는 전체 비닐 아세테이트 및 비닐 알콜 모이어티 중에서 비닐 알콜 모이어티의 백분율에 해당하며, 0 내지 100%이다.
본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "변성도"는, 이것이 본원에 기재된 바와 같은 화학적 변성에 관한 것일 때 본원에 기재된 섬유의 중합체 백본에 제공된 화학적 변성의 양을 지칭한다. 예를 들면, 폴리비닐 알콜 공중합체 백본은 가수분해도에 의존하여 비닐 알콜 단량체 단위(모이어티) 및 비닐 아세테이트 단량체 단위(모이어티)를 포함할 수 있으며, 폴리비닐 알콜이 비닐 알콜 단량체 단위 및 비닐 아세테이트 단량체 단위의 총량에 기초하여 모노메틸 말레에이트로 2 몰%에 의하여 변성되는 경우, 폴리비닐 알콜의 변성도는 2 몰%이다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 백본에서 2 이상의 단량체 단위를 갖는 공중합체는, 백본 단위가 본원에 기재된 바와 같이 섬유 형성 후 화학적으로 변성되지 않는 한, 변성된 중합체로서 간주되지 않는다. 예를 들면, 비닐 알콜 단량체 단위, 비닐 아세테이트 단량체 단위 및 모노메틸 말레에이트 단량체 단위를 포함하며, 모노메틸 말레에이트 단량체 단위가 전체 백본 단량체 단위의 2 몰%를 구성하는 폴리비닐 알콜 공중합체는 2 몰%의 변성도를 갖는 것으로서 고려되지 않는다. 그러나, 상기 공중합체는 화학적으로 변성될 수 있는데, 예를 들면 3 몰% 모노메틸 말레에이트에 의하여 화학적으로 변성되어 3 몰% 모노메틸 말레에이트 변성을 갖는 2 몰% 모노메틸 말레에이트 백본 단위를 포함하는 공중합체를 제공할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "화학적 변성" 및 "화학적으로 변성시킨다"는 섬유의 중합체 백본의 변성을 지칭하며, 여기서 화학적 변성은 중합체의 가수분해를 포함하지 않으며, 화학적 변성은 백본 단량체 단위의 양을 증가시키지 않는다. 예를 들면, 폴리비닐 알콜 공중합체 백본은 가수분해도에 의존하여 비닐 알콜 단량체 단위 및 비닐 아세테이트 단량체 단위를 포함할 수 있으며, 폴리비닐 알콜이 본원에서 화학적으로 변성되는 것으로 언급되는 경우, 비닐 알콜 단량체 단위 및 비닐 아세테이트 단량체 단위의 총량은 미변성 또는 비변성된 중합체에 대하여 화학적 변성의 양(변성도)에 의하여 감소되는데, 이는 비닐 알콜 단량체 단위 및/또는 비닐 아세테이트 단량체 단위가 변성된 단량체 단위로 변환되기 때문이다. 섬유의 중합체를 추가로 화학적으로 변성시키기 이전에 본원에 개시된 섬유의 중합체는 변성도를 갖는 것이 가능하며, 이로써 총 변성도는 본원에 개시된 변성제로부터 발생된 변성도에 추가하여 섬유의 중합체를 추가로 화학적으로 변성시키기 이전의 변성도를 포함한다. 일부 실시양태에서, 비닐 알콜 모이어티에서 히드록실(-OH) 기는 변성제와 반응하며, 중합체 백본은 변성제의 모이어티와 화학적으로 결합된다.
본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "수용성"은, 본원에 설정된 바와 같이 용해 시간 및 붕해 시간의 테스트 방법(MSTM-205)에 따른 측정시 특정된 온도에서 300초 이하의 용해 시간을 갖는 임의의 부직웹 또는 이를 함유하는 물품, 또는 본원에 개시된 단일 섬유 용해도의 측정 방법에 따른 특정된 온도에서 30 초 미만의 완전 용해 시간을 갖는 임의의 섬유를 지칭한다. 예를 들면, 용해도 파라미터는 6 mil(약 152 ㎛)의 두께를 갖는 부직웹, 또는 그로부터 제조된 물품의 특징일 수 있다. 부직웹의 용해 시간은 임의로 약 100℃, 약 90℃, 약 80℃, 약 70℃, 약 60℃, 약 50℃, 약 40℃, 약 20℃ 또는 약 10℃의 온도에서 200초 이하, 100초 이하, 60초 이하 또는 30초 이하일 수 있다. 용해 온도가 특정되지 않은 실시양태에서, 수용성 부직웹은 약 100℃ 이하의 온도에서 300초 이하의 용해 시간을 갖는다. 섬유는 약 100℃, 약 90℃, 약 80℃, 약 70℃, 약 60℃, 약 50℃, 약 40℃, 약 20℃ 또는 약 10℃의 온도에서 30초 이하의 완전 용해 시간을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 섬유가 본원에 개시된 단일 섬유 용해도의 측정 방법에 따라 특정된 온도에서 30초 초과의 완전 용해 시간을 갖는 경우, 섬유는 "불용성", "수불용성", "비수용성" 또는 "수중에서 불용성"이다. 완전 용해 온도가 특정되지 않은 실시양태에서, 수용성 섬유는 약 100℃ 이하의 온도에서 30초 이하의 완전 용해 시간을 가지며, 수불용성 섬유는 약 100℃ 이하의 온도에서 30초 초과의 완전 용해 시간을 갖는다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "냉수 용해성"은 MSTM-205에 따른 측정시 10℃에서 300초 이하의 용해 시간을 갖는 임의의 부직웹을 지칭한다. 예를 들면, 용해 시간은 임의로 10℃에서 200초 이하, 100초 이하, 60초 이하 또는 30초일 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 섬유와 관련하여 용어 "냉수 용해성"은 본원에 개시된 단일 섬유 용해도의 측정 방법에 따라 10℃ 이하의 온도에서 30초 이하의 완전 용해 시간을 갖는 섬유를 지칭한다.
본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "수분산성"은, 특정된 온도에서 수중 잠수시 부직웹 또는 물품이 더 작은 구성 부분으로 물리적으로 해리되는 것인 부직웹 또는 이를 함유하는 물품을 지칭한다. 더 작은 부분은 육안으로 보일 수 있거나 또는 보이지 않을 수 있으며, 수중에 현탁된 상태로 유지될 수 있거나 또는 유지되지 않을 수 있으며, 궁극적으로 용해될 수 있거나 또는 용해되지 않을 수 있다. 분산 온도가 특정되지 않은 실시양태에서, 부직웹 또는 파우치는 MSTM-205에 따라 약 100℃ 이하의 온도에서 300초 이하로 붕해될 것이다. 예를 들면, 붕해 시간은 임의로 MSTM-205에 따라 약 80℃, 약 70℃, 약 60℃, 약 50℃, 약 40℃, 약 20℃ 또는 약 10℃의 온도에서 200초 이하, 100초 이하, 60초 이하 또는 30초 이하일 수 있다. 예를 들면, 상기 분산 파라미터는 6 mil(약 152 ㎛)의 두께를 갖는 부직웹 또는 그로부터 제조된 물품의 특징일 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "플러셔블(flushable)"은, 웹(들) 또는 파우치(들)의 처분이 배관 시스템의 파이프 내에서 상기 물품이 걸리는 것 또는 경시적으로 축적되어 상기 파이프가 막히는 것을 결과로 초래하지 않도록, 수성 환경, 예를 들면 액체 하수 시스템 내에서 분산 가능한 부직웹 또는 파우치와 같은 물품을 지칭한다. 플러셔블 특성(flushability)에 대한 INDA/EDANA 표준규격은 출발 물질의 95% 초과가 28 RPM(분당 회전수) 및 18° 경사각을 사용하는 슬로쉬(slosh) 박스 시험의 60분 후 12.5 ㎜ 체를 통과하여야 하는 것을 요구한다. 본원에 설정된 플러셔블 특성 테스트는 더욱 엄격한 플러셔블 특성 테스트를 제공한다. 본원에서 시판용 와이프 A로 지칭되는, 플러셔블 와이프의 형태로 시판 중인 부직웹은 플러셔블로서 인증되며, 본원에 설정된 플러셔블 특성 테스트에 의한 측정시 20초의 붕해 시간을 갖는다. 그래서, 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "플러셔블"은 본원에 설정된 바와 같은 플러셔블 특성 테스트에 의한 측정시 시판용 와이프 A의 분해율(20%)을 충족하거나 또는 초과하는 붕해율을 갖는 부직웹 또는 파우치와 같은 물품을 지칭한다. 플러셔블 부직웹 및 이를 함유하는 물품은, 재활용 과정에서 더 많이 처리 가능한 잇점을 갖거나, 또는 사용 후 웹, 구조체 또는 파우치가 매립, 소각 또는 달리 처분될 필요가 없도록, 예를 들면 오수 및 도시 하수 처리 시스템에서, 단순히 플러쉬 처리할 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "부직웹"은, 배열되어(예, 카딩(carding) 공정에 의해), 서로 본딩되는 섬유를 포함하거나, 그 섬유로 이루어지거나, 또는 그 섬유로 본질적으로 이루어지는 웹 또는 시트를 지칭한다. 그래서, 용어 부직웹은 부직포 섬유 기반 웹에 대한 약칭으로서 간주될 수 있다. 추가로, 본원에 사용된 바와 같이, "부직웹"은, 예를 들어 부직웹 또는 그의 표면에 적층된 필름을 갖는 시트를 포함한 부직웹 또는 시트를 포함하는 임의의 구조체를 포함한다. 섬유로부터 부직웹을 제조하는 방법은, 예를 들면 본원에 전문이 참조로 포함된 문헌[Nonwoven Fabrics Handbook, prepared by Ian Butler, edited by Subhash Batra et al., Printing by Design, 1999]에 기재된 바와 같이, 해당 기술분야에 널리 공지되어 있다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "필름"은, 예를 들면 캐스팅 또는 압출 공정에 의해, 제조된 연속 필름 또는 시트를 지칭한다.
본원에 사용된 바와 같이 "포함하는"은 본 개시내용을 실시하는데 공동으로 사용될 수 있는 각종 구성요소, 성분 또는 단계를 의미한다. 따라서, 용어 "포함하는"은 더욱 엄격한 용어 "~로 본질적으로 이루어지는" 및 "~로 이루어지는"를 포함한다. 본 발명의 조성물은 본원에 개시된 필수적 및 임의적 요소 중 임의의 것을 포함할 수 있거나, 그 임의의 것으로 본질적으로 이루어질 수 있거나, 또는 그 임의의 것으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 열성형된 패킷은, 열성형되지 않은 필름 또는 부직웹(예, 리드 부분), 및 예를 들면 잉크젯 인쇄에 의한, 필름 상의 임의적인 마킹을 포함하면서, 그의 열성형 특징의 사용에 대하여 본원에 기재된 부직웹"으로 본질적으로 이루어질" 수 있다. 본원에 적절히 예시적으로 개시되어 있는 본 개시내용은, 본원에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소 또는 단계의 부재 하에서 실시될 수 있다.
본원에 언급된 모든 백분율, 부 및 비는 경우에 따라 부직웹 또는 필름 조성물의 총 건조 중량 또는 본 개시내용의 패킷 내용물 조성물의 총 중량을 기준으로 하며, 실시된 모든 측정은, 달리 명시되어 있지 않는 한, 약 25℃에서 수행된다. 제시된 성분에 관한 상기 모든 중량은 활성 수준에 기반하므로, 달리 특정되어 있지 않는 한, 시판 물질 중에 포함될 수 있는 담체 또는 부산물을 포함하지 않는다.
본원에 설정된 모든 범위는 범위의 모든 가능한 서브세트의 범위 및 상기 서브세트 범위의 임의의 조합을 포함한다. 달리 특정되어 있지 않는 한, 기본적으로 범위는 언급된 종점을 포함한다. 값의 범위가 제공될 경우, 상기 범위의 상한과 하한 사이의 각각의 개재하는 값 및 언급된 범위에서 임의의 다른 언급되거나 또는 개재하는 값이 본 개시내용에 포함되는 것으로 이해되어야 한다. 이들의 더 작은 범위의 상한 및 하한은 독립적으로 상기 더 작은 범위에 포함될 수 있으며, 그 언급된 범위에서 임의의 구체적으로 제외된 한계치에 관한 것도 또한 본 개시내용에 포함된다. 그 언급된 범위가 한계치 중 하나 또는 둘 다를 포함하는 경우, 이들의 포함된 한계치 중 어느 하나 또는 둘 다를 제외한 범위도 또한 본 개시내용의 일부로서 고려된다.
본원에 기재된 임의의 수치의 경우, 예를 들면 기재된 주제의 파라미터, 또는 기재된 주제와 관련된 범위의 일부로서, 그 기재의 일부를 형성하는 대안은 구체적인 수치를 둘러싸고 있는 기능적인 균등한 범위인 것으로 명백히 간주된다(예, "40 ㎜"로서 개시된 치수의 경우, 고려되는 대안적인 실시양태는 "약 40 ㎜"이다).
본원에 사용된 바와 같이, 용어 패킷(들) 및 파우치(들)은 상호교환 가능한 것으로 고려되어야 한다. 특정한 실시양태에서, 용어 패킷(들) 및 파우치(들) 각각은, 예를 들면 측정된 용량 전달 시스템의 형태로, 부직웹 및/또는 필름을 사용하여 제조된 용기를 지칭하고, 바람직하게는 그의 내부에 시일링된 물질을 갖는, 완전 시일링된 용기를 지칭하는데 사용된다. 시일링된 파우치는 열 시일링, 용매 용접(welding) 및 접착 시일링(예, 수용성 접착제 사용에 의한 것)과 같은 상기 공정 및 특색을 포함한 임의의 적절한 방법으로부터 제조될 수 있다.
본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "중량%"는, 부직웹 또는 필름(적용 가능할 경우) 또는 적층 구조체 내에 잔류 수분을 포함하는, 예를 들어 부직웹 또는 필름으로 지칭된, 전체 물품 또는 조성물의 "건조"(비수성) 중량부 또는 파우치(적용 가능할 경우) 내에 밀봉된 조성물의 중량부로 그 확인된 요소의 조성을 지칭하고자 의도된 것이다.
본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 용어 "PHR"("phr")은, 예를 들면 수용성 필름, 섬유 또는 부직웹, 또는 그 섬유 또는 필름을 제조하는데 사용된 용액으로 지칭된 중합체 함유 물품 중의 수용성 중합체(달리 명시되어 있는 않는 한, PVOH이든지 또는 기타 중합체이든지 간에) 100부당 부로 그 확인된 요소의 조성을 지칭하고자 의도된 것이다
부직웹, 파우치 및 관련 물품, 및 이들의 제조 및 사용 방법은, 달리 특정되어 있지 않는 한, 하기에서 추가로 기재된 부가적인 임의의 요소, 특색 및 단계(실시예 및 도면에 제시된 것들을 포함함) 중 하나 이상의 임의의 조합을 포함한 실시양태를 포함하는 것으로 간주된다.
섬유 형성 물질
일반적으로, 본 개시내용의 섬유는 단일 섬유 형성 물질, 또는 섬유 형성 물질의 조합(즉, 블렌드)을 포함할 수 있다. 단일 섬유는 하나 이상의 수용성 섬유 형성 물질, 하나 이상의 비수용성 섬유 형성 물질, 또는 수용성 섬유 형성 물질과 비수용성 섬유 형성 물질의 조합을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 섬유는 일반적으로 합성 섬유 형성 물질, 천연 섬유 형성 물질, 식물 기반 섬유 형성 물질, 바이오 기반 섬유 형성 물질, 생분해성 섬유 형성 물질, 퇴비화 가능한 섬유 형성 물질 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 식물 기반 섬유 형성 물질은 천연 발생의 것(예, 면) 또는 재구성된 것(예, 대나무)일 수 있다.
일반적으로, 본 개시내용의 섬유는, 변성제와 접촉하기 전에, 화학적으로 변성될 수 있는 작용기를 포함하는 섬유 형성 물질을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 화학적으로 변성될 수 있는 작용기는 일반적으로 에스테르화, 아미드화, 아미노화, 카르복실화, 니트로화, 아실로인 축합, 알릴화, 아세틸화, 이미드화, 할로겐화, 술폰화, 알킬화, 아세틸화, 에놀화, 니트로화 및 실란 커플링을 실시할 수 있는 임의의 작용기를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 화학적으로 변성될 수 있는 작용기를 포함한 적절한 중합체는 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 프로피오네이트, 폴리비닐 알콜 중합체, 폴리(N-비닐아세트아미드) 중합체, 폴리비닐 부티랄 중합체, 폴리(부틸 아크릴레이트) 중합체, 폴리(부틸 메타크릴레이트) 중합체, 셀룰로스 아세테이트 중합체, 폴리아크릴로니트릴 중합체, 폴리(N-이소프로필아크릴아미드) 중합체, 폴리(N,N-디에틸아크릴아미드) 중합체, 폴리(N,N-디메틸아크릴아미드) 중합체, 폴리(메틸비닐에테르) 중합체, 폴리(N,N-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트) 중합체, 폴리(N-비닐포름아미드) 중합체, 폴리(N-비닐카프로락탐) 중합체, 폴리비닐피롤리돈 중합체, 폴리락트산 및 이들의 조합을 포함한다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체의 적절한 예는 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체, 변성된 폴리비닐 알콜 공중합체 및 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체이다. 예를 들면, 일부 실시양태에서, 변성 폴리비닐 알콜 공중합체는 추가 기, 예컨대 카르복실레이트, 술포네이트 또는 이들의 조합을 추가로 포함하는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체일 수 있는 음이온적으로 변성된 공중합체를 포함한다. 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 상기 중합체는 또한 추가 중합체를, 예를 들면 블렌드로, 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 비닐 알콜 모이어티에서의 히드록실(-OH) 기는 중합체의 화학적 변성을 위한 변성제와 반응한다.
폴리비닐 알콜은 일반적으로 폴리비닐 아세테이트의, 보통 가수분해 또는 비누화로 지칭된, 알콜분해에 의하여 제조된 합성 중합체이다. 아세테이트 기의 거의 전부가 알콜 기로 전환되어 있는 완전 가수분해된 PVOH는 약 140℉(약 60℃) 초과인 고온수 중에서만 용해되는 강하게 수소 결합된 고 결정성 중합체이다. 충분한 개수의 아세테이트 기가 폴리비닐 아세테이트의 가수분해 후 잔존하도록 허용되는 경우, 즉 PVOH 중합체가 부분적으로 가수분해되는 경우, 중합체는 더욱 약하게 수소 결합되고, 결정성이 적으며, 일반적으로 약 50℉(약 10℃) 미만인 냉수 중에서 용해성이다. 그래서, 부분 가수분해된 중합체는 PVOH(폴리비닐 알콜) 공중합체인 비닐 알콜-비닐 아세테이트 공중합체이지만, 통상적으로 "폴리비닐 알콜(PVOH)" 또는 "PVOH 중합체"로 지칭된다. 간략하게, 본원에 사용된 바와 같이 용어 "PVOH 중합체"는 비닐 알콜 모이어티, 예를 들면 50% 이상의 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 단독중합체, 공중합체 및 변성된 공중합체를 포함하는 것으로 이해된다. 본원에서 사용된 바와 같은 용어 "PVOH 섬유"는 비닐 알콜 모이어티, 예를 들면 50% 이상의 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 단독중합체, 공중합체 및 변성된 공중합체를 포함하는 섬유; 및 변성제에 의해 화학적으로 변성된 중합체를 포함하는 섬유를 포함하는 것으로 이해된다. 화학적으로 변성된 섬유는 비닐 알콜 모이어티를 포함하지 않을 수 있거나 또는 50% 미만의 비닐 알콜 모이어티를 포함할 수 있다.
본원에 기재된 섬유는 폴리비닐 아세테이트, 하나 이상의 폴리비닐 알콜(PVOH) 단독중합체, 하나 이상의 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "단독중합체"는 일반적으로 단일 유형의 단량체 반복 단위(예, 단일 단량체 반복 단위로 이루어지거나 또는 그 단위로 본질적으로 이루어지는 중합체 쇄)를 갖는 중합체를 포함한다. PVOH의 특정한 경우, 화학적 변성을 위한 중합체의 예로서 용어 "PVOH 중합체"는 가수분해도에 의존하여 비닐 알콜 단량체 단위 및 비닐 아세테이트 단량체 단위의 분포로 이루어진 공중합체(예, 비닐 알콜 및 비닐 아세테이트 단량체 단위로 이루어지거나 또는 그 단위로 본질적으로 이루어지는 중합체 쇄)를 포함한다. 100% 가수분해의 제한되는 경우에서, PVOH 중합체는 비닐 알콜 단위만을 갖는 진정한 단독중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및/또는 필름은 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함한다. 일부 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및/또는 필름은 열수 용해성 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함한다.
일부 실시양태에서, 화학적 변성을 위한 중합체는 비닐 아세테이트/비닐 알콜 기 이외에 하나 이상의 단량체를 포함한 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 고급 중합체(예, 삼원공중합체)를 포함한다. 임의로, 추가 단량체, 예를 들면 에틸렌, 프로필렌, N-비닐피롤리돈 또는 기타 비하전된 단량체 종에 의해 제공된 것은 중성이다. 임의로, 추가 단량체, 예를 들면 양으로 하전된 단량체 종에 의하여 제공된 것은 양이온성이다. 임의로, 추가 단량체는 음이온성이다. 그래서, 일부 실시양태에서, 폴리비닐 알콜은 음이온성 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함한다. 음이온성 폴리비닐 알콜 공중합체는 음이온성 단량체 단위, 비닐 알콜 단량체 단위 및 임의로 비닐 아세테이트 단량체 단위(즉, 완전 가수분해되지 않는 경우)를 포함하는 부분 또는 완전 가수분해된 PVOH 공중합체를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, PVOH 공중합체는 2종 이상의 유형의 음이온성 단량체 단위를 포함할 수 있다. PVOH 공중합체에 사용될 수 있는 음이온성 단량체 단위의 일반적인 유형은 술폰산 비닐 단량체 및 그의 에스테르, 모노카르복실산 비닐 단량체, 그의 에스테르 및 무수물, 중합성 이중 결합을 갖는 디카르복실 단량체, 그의 에스테르 및 무수물에 해당하는 비닐 중합 단위, 및 전술한 것들 중 임의의 알칼리 금속 염을 포함한다. 적절한 음이온성 단량체 단위의 예는 비닐 아세트산, 말레산, 모노알킬 말레에이트, 디알킬 말레에이트, 말레산 무수물, 푸마르산, 모노알킬 푸마레이트, 디알킬 푸마레이트, 이타콘산, 모노알킬 이타코네이트, 디알킬 이타코네이트, 시트라콘산, 모노알킬 시트라코네이트, 디알킬 시트라코네이트, 시트라콘산 무수물, 메사콘산, 모노알킬 메사코네이트, 디알킬 메사코네이트, 글루타콘산, 모노알킬 글루타코네이트, 디알킬 글루타코네이트, 글루타콘산 무수물, 알킬 아크릴레이트, 알킬 알크아크릴레이트, 비닐 술폰산, 알릴 술폰산, 에틸렌 술폰산, 2-아크릴아미도-1-메틸 프로판 술폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 2-메틸아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산, 2-술포에틸 아크릴레이트, 전술한 것들의 알칼리 금속 염(예, 나트륨, 칼륨 또는 기타 알칼리 금속 염), 전술한 것들의 에스테르(예, 메틸, 에틸 또는 기타 C1-C4 또는 C6 알킬 에스테르) 및 전술한 것들 조합(예, 음이온성 단량체의 복수의 유형 또는 동일한 음이온성 단량체의 균등한 형태)을 포함한 비닐 음이온성 단량체에 해당하는 비닐 중합 단위를 포함한다. 일부 실시양태에서, PVOH 공중합체는 중성, 음이온성 및 양이온성 단량체 단위로부터 선택된 2종 이상의 유형의 단량체 단위를 포함할 수 있다.
PVOH 공중합체 중의 하나 이상의 단량체 단위의 혼입 수준은 구체적으로 제한되지 않는다. 실시양태에서, 하나 이상의 단량체 단위는 PVOH 공중합체 중에 약 1 몰% 또는 2 몰% 내지 약 6 몰% 또는 10 몰% 범위(예, 다양한 실시양태에서 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 또는 4.0 몰% 이상 및/또는 약 3.0, 4.0, 4.5, 5.0, 6.0, 8.0 또는 10 몰% 이하)의 양으로 존재한다. 실시양태에서, 추가 단량체 단위는 음이온성 단량체 단위일 수 있으며, 음이온성 단량체 단위는 PVOH 공중합체 중에 약 1 몰% 또는 2 몰% 내지 약 6 몰% 또는 10 몰% 범위(예, 각종 실시양태에서 1.0, 1.5, 2.0, 2.5, 3.0, 3.5 또는 4.0 몰% 이상 및/또는 약 3.0, 4.0, 4.5, 5.0, 6.0, 8.0 또는 10 몰% 이하)의 양으로 존재한다.
폴리비닐 알콜은 용해도 특징의 변화로 처리될 수 있다. 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체(PVOH 공중합체) 중의 아세테이트 기는 해당 기술분야의 기술자에 의하면 산 또는 알칼리 가수분해에 의하여 가수분해 가능한 것으로 공지되어 있다. 가수분해도가 증가함에 따라, PVOH 공중합체로 제조된 중합체 조성물은 증가된 기계적 강도를 가질 것이지만, 저온에서 감소된 용해도를 갖는다(예를 들면, 용해를 위해서는 고온수 온도가 필요하다). 따라서, 알칼리 환경으로의 PVOH 공중합체의 노출(예, 세탁 표백 첨가제로부터 초래되는 것)은 중합체를 주어진 수성 환경(예, 냉수 매체) 중에서 신속하게 및 완전하게 용해된 것으로부터 수성 환경 중에서 느리게 및/또는 불완전하게 용해시키는 것으로 변환시킬 수 있는데, 이는 잠재적으로 세정 사이클 종료시 용해되지 않은 중합체 잔류물을 초래한다.
펜던트 카르복실 기를 지닌 PVOH 공중합체, 예를 들면 비닐 알콜/가수분해된 메틸 아크릴레이트 나트륨 염 중합체는 이웃하는 펜던트 카르복실 기와 알콜 기 사이에서 락톤 고리를 형성할 수 있는데, 이는 PVOH 공중합체의 수용해도를 감소시키게 된다. 강염기의 존재하에서 락톤 고리는 수 주의 과정에 걸쳐 비교적 따뜻하고(주위) 높은 습도 조건에서 (예, 증가된 수용해도를 갖는 해당 펜던트 카르복실 및 알콜 기를 형성하는 락톤 개환 반응을 통해) 개환될 수 있다. 그래서, 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 PVOH 공중합체에 의해 관찰된 효과와는 반대로, 상기 PVOH 공중합체 펜던트 카르복실 기는 저장 동안 파우치 내부에서 중합체와 알칼리 조성 사이의 화학적 상호작용으로 인하여 용해성이 더 커질 수 있는 것으로 여겨진다.
중합성 비닐 결합을 갖는 특정한 술폰산 및 그의 유도체는 비닐 아세테이트와 공중합되어 냉수 용해성 PVOH 중합체를 제공할 수 있으며, 그것은 강염기의 존재 하에서 안정하다. 수용성 필름의 배합물에 사용되는 상기 공중합체의 염기 촉매화된 알콜분해 생성물은 신속한 용해성인 비닐 알콜-술포네이트 염 공중합체이다. PVOH 공중합체 중의 술포네이트 기는 수소 이온의 존재 하에서 술폰산 기로 복귀할 수 있으나, 술폰산 기는 중합체에 대한 우수한 냉수 용해도를 제공한다. 실시양태에서, 비닐 알콜-술포네이트 염 공중합체는 잔류 아세테이트 기를 함유하지 않으며(즉, 완전 가수분해되며), 그리하여 산 또는 알칼리 가수분해에 의하여 추가로 가수분해 가능하지 않다. 일반적으로, 공단량체의 양이 증가함에 따라, 수용해도가 증가하며, 그리하여 술포네이트 또는 술폰산 기를 충분한 포함하는 것은 수소 결합 및 결정화도를 억제하는데, 이는 냉수에서의 용해성을 가능케 한다. 산성 또는 염기성 종의 존재 하에서, 그 공중합체는 일반적으로 산성 또는 염기성 종의 존재 하에서조차 우수한 냉수 용해도를 유지하는 술포네이트 또는 술폰산 기를 제외하고는 영향을 받지 않는다. 적절한 술폰산 공단량체(및/또는 그의 알칼리 금속 염 유도체)의 예는 비닐 술폰산, 알릴 술폰산, 에틸렌 술폰산, 2-아크릴아미도-1-메틸프로판술폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산, 2-메타크릴아미도-2-메틸프로판술폰산 및 2-술포에틸 아크릴레이트를 포함하며, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산(AMPS)의 나트륨 염이 바람직한 공단량체이다.
섬유 형성 중합체는 폴리비닐 알콜 중합체이든 또는 다른 것이든 간에 블렌딩될 수 있다. 중합체 블렌드가 폴리비닐 알콜 중합체의 블렌드를 포함하는 경우, PVOH 중합체 블렌드는 하나 이상의 유형의 음이온성 단량체 단위를 포함하는 PVOH 공중합체 또는 변성된 PVOH 공중합체(예, PVOH 삼원(또는 고급) 공중합체)를 포함할 수 있는 제1 PVOH 중합체("제1 PVOH 중합체"), 및 하나 이상의 유형의 음이온성 단량체 단위를 포함하는 PVOH 공중합체 또는 변성된 PVOH 공중합체(예, PVOH 삼원(또는 고급) 공중합체)를 포함할 수 있는 제2 PVOH 중합체("제2 PVOH 중합체")를 포함할 수 있다. 일부 양태에서, PVOH 중합체 블렌드는 제1 PVOH 중합체 및 제2 PVOH 중합체만을 포함한다(예, 2종 중합체의 2원 블렌드). 대안적으로 또는 부가적으로, PVOH 중합체 블렌드 또는 그로부터 제조된 섬유 또는 부직웹은 기타 중합체(예, 일반적으로 기타 중합체, 구체적으로 기타 PVOH 기반 중합체 또는 둘 다)가 없거나 또는 실질적으로 없다는 것을 특징으로 할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "실질적으로 없다"는 제1 및 제2 PVOH 중합체가 수용성 섬유 또는 필름 내의 수용성 중합체의 총량의 적어도 95 중량%, 적어도 97 중량% 또는 적어도 99 중량%로 구성된다는 것을 의미한다. 기타 양태에서, 섬유는 하나 이상의 추가 수용성 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들면, PVOH 중합체 블렌드는 제3 PVOH 중합체, 제4 PVOH 중합체, 제5 PVOH 중합체 등(예, 음이온성 단량체 단위를 갖거나 또는 갖지 않는 하나 이상의 추가 PVOH 공중합체 또는 변성된 PVOH 공중합체)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 섬유는 PVOH 중합체를 제외한(예, 음이온성 단량체 단위를 갖거나 또는 갖지 않는 PVOH 단독중합체 또는 PVOH 공중합체 제외한) 적어도 제3 (또는 제4, 제5 등) 수용성 중합체를 포함할 수 있다.
변성제를 사용한 화학적 변성 이전에 본 개시내용의 섬유 중에 포함된 PVOH 공중합체의 가수분해도(DH)는 냉수 용해성 조성물의 경우 약 75% 내지 약 99.9% 범위(예, 약 79% 내지 약 99.9%, 약 79% 내지 약 92%, 약 80% 내지 약 90%, 약 88% 내지 92%, 약 86.5% 내지 약 89% 또는 약 88%, 90% 또는 92%; 약 90% 내지 약 99%, 약 92% 내지 약 99%, 약 95% 내지 약 99%, 약 98% 내지 약 99%, 약 98% 내지 약 99.9%, 약 96%, 약 98%, 약 99% 또는 99% 초과)일 수 있다. 가수분해도가 감소됨에 따라, 중합체로부터 제조된 섬유는 감소된 기계적 강도를 갖지만 약 20℃ 미만의 온도에서 더 빠른 용해성을 가질 것이다. 가수분해도가 증가함에 따라, 중합체로부터 제조된 섬유 또는 필름은 기계적으로 더 강해지는 경향을 가질 것이며, 열성형성은 감소되는 경향을 가질 것이다. PVOH의 가수분해도는, 중합체의 수용해도가 온도 의존성이어서 중합체로부터 제조된 섬유의 용해도가 또한 영향을 받도록, 선택될 수 있다. 하나의 옵션에서, 섬유는 냉수 용해성이다. 임의의 기타 단량체를 포함하지 않는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체(예, 음이온성 단량체와 공중합되어 있지 않은 공중합체)의 경우, 10℃ 미만의 온도에서 수중 용해성인 냉수 용해성 섬유는 약 75% 내지 약 90% 범위 또는 약 80% 내지 약 90% 범위 또는 약 85% 내지 약 90% 범위의 가수분해도를 갖는 PVOH를 포함할 수 있다. 또 다른 옵션에서, 섬유는 열수 용해성이다. 임의의 기타 단량체를 포함하지 않는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체(예, 음이온성 단량체와 공중합되어 있지 않은 공중합체)의 경우, 적어도 약 60℃의 온도에서의 수중 용해성인 열수 용해성 섬유는 적어도 약 98%의 가수분해도를 갖는 PVOH를 포함할 수 있다. 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체는 PVOH 공중합체로서 지칭될 수 있고, 반면에 음이온성 단량체 모이어티를 포함하는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체는 변성된 PVOH 공중합체 또는 음이온적으로 변성된 PVOH 공중합체로 지칭될 수 있다. PVOH 공중합체 및 변성된 PVOH 공중합체 둘 다는 변성제를 사용한 화학적 변성 이전에 섬유 중의 중합체일 수 있다.
중합체 블렌드의 가수분해도는 또한 산술 가중, 평균 가수분해도(
Figure pct00001
)를 특징으로 할 수 있다. 예를 들면, 2종 이상의 PVOH 중합체를 포함하는 PVOH 중합체에 대한
Figure pct00002
는 수학식
Figure pct00003
에 의하여 계산하며, 여기서 Wi는 각각의 PVOH 중합체의 중량 백분율이며, Hi는 각각의 가수분해도이다. 중합체가 특정한 가수분해도를 갖는 것으로 언급되는 경우, 중합체는 특정된 가수분해도를 갖는 단일 폴리비닐 알콜 중합체 또는 특정된 바와 같은 평균 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알콜 중합체의 블렌드일 수 있다.
PVOH 중합체의 점도(μ)는 문헌[British Standard EN ISO 15023-2:2006 Annex E Brookfield Test 방법]에 기재된 바와 같이 UL 어댑터를 갖는 브룩필드(Brookfield) LV 타입 점도계를 사용하여 새로 제조된 용액을 측정함으로써 결정된다. 이는 20℃에서 4% 폴리비닐 알콜 수용액의 점도를 기술하는 것이 국제적 프랙티스이다. 본원에서 센티포이즈(cP)로 특정된 모든 점도는, 달리 특정되어 있지 않는 한, 20℃에서 4% 폴리비닐 알콜 수용액의 점도를 지칭하는 것으로 이해되어야 한다. 유사하게, 중합체가 특정한 점도를 갖는(또는 갖지 않는) 것으로 기재될 경우, 달리 특정되어 있지 않는 한, 특정된 점도는 해당 분자량 분포, 즉 하기 기재된 바와 같은 가중 자연 로그 평균 점도를 고유하게 갖는 중합체에 대한 평균 점도인 것으로 의도된다.. PVOH 중합체의 점도는 PVOH 중합체의 중량 평균 분자량(
Figure pct00004
)과 상관관계를 가지며, 종종 점도는
Figure pct00005
에 대한 프록시로서 사용된다는 점은 해당 기술분야에 잘 알려져 있다.
실시양태에서, PVOH 중합체는 약 1.0 내지 약 50.0 cP, 약 1.0 내지 약 40.0 cP 또는 약 1.0 내지 약 30.0 cP, 예를 들면 약 4 cP, 8 cP, 15 cP, 18 cP, 23 cP 또는 26 cP의 점도를 가질 수 있다. 실시양태에서, PVOH 단독중합체 및/또는 공중합체는 약 1.0 내지 약 40.0 cP 또는 약 5 cP 내지 약 23 cP, 예를 들면 약 1 cP, 1.5 cP, 2 cP, 2.5 cP, 3 cP, 3.5 cP, 4 cP, 4.5 cP, 5 cP, 5.5 cP, 6 cP, 6.5 cP, 7 cP, 7.5 cP, 8 cP, 8.5 cP, 9 cP, 9.5 cP, 10 cP, 11 cP, 12 cP, 13 cP, 14 cP, 15 cP, 17.5 cP, 18 cP, 19 cP, 20 cP, 21 cP, 22 cP, 23 cP, 24 cP, 25 cP, 26 cP, 27 cP, 28 cP, 29 cP, 30 cP, 31 cP, 32 cP, 33 cP, 34 cP, 35 cP 또는 40 cP의 점도를 가질 수 있다. 실시양태에서, PVOH 단독중합체 및/또는 공중합체는 약 21 cP 내지 26 cP의 점도를 가질 수 있다. 실시양태에서, PVOH 단독중합체 및/또는 공중합체는 약 5 cP 내지 약 14 cP의 점도를 가질 수 있다. 실시양태에서, PVOH 단독중합체 및/또는 공중합체는 약 5 cP 내지 약 23 cP의 점도를 가질 수 있다.
참고로, 중합체 블렌드에서, 제1 PVOH 중합체는 20℃에서의 제1 4% 용액 점도(μ1)로서 나타내며, 제2 PVOH 중합체는 20℃에서의 제2 4% 용액 점도(μ2)를 갖는 것으로 나타낸다. 각종 실시양태에서, 제1 점도 μ1은 약 4 cP 내지 약 70 cP 범위(예, 약 4, 8, 10, 12 또는 16 cP 이상 및/또는 약 12, 16, 20, 24, 28, 30, 32, 35, 37, 40, 45, 48, 50, 56, 60 또는 70 cP 이하, 예컨대 약 4 cP 내지 약 70 cP, 약 4 cP 내지 약 60 cP, 약 4 cP 내지 약 46 cP, 약 4 cP 내지 약 24 cP, 약 10 cP 내지 약 16 cP 또는 약 10 cP 내지 약 20 cP 또는 약 20 cP 내지 약 30 cP)일 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제2 점도 μ2는 약 4 cP 내지 약 70 cP 범위(예, 약 4, 8, 10, 12 또는 16 cP 이상 및/또는 약 12, 16, 20, 24, 28, 30, 32, 35, 37, 40, 45, 48, 50, 56, 60 또는 70 cP 이하, 예컨대 약 12 cP 내지 약 30 cP, 약 10 cP 내지 약 16 cP 또는 약 10 cP 내지 약 20 cP 또는 약 20 cP 내지 약 30 cP)일 수 있다. PVOH 중합체 블렌드가 PVOH 중합체 및 PVOH 공중합체로부터 선택된 3종 이상의 PVOH 중합체를 포함하는 경우, 상기 점도값은 각각의 PVOH 중합체 또는 PVOH 공중합체에 개별적으로 적용될 수 있다. 그래서, 제1 PVOH 공중합체 및 제2 PVOH 공중합체를 포함한 수용성 중합체의 중량 평균 분자량은 예를 들면 약 30,000 내지 약 175,000 또는 약 30,000 내지 약 100,000 또는 약 55,000 내지 약 80,000 범위일 수 있다. PVOH 중합체 블렌드의 평균 점도가 언급되는 경우, 가중 자연 로그 평균 점도(
Figure pct00006
)가 사용된다. 2종 이상의 PVOH 중합체를 포함하는 PVOH 중합체에 대한
Figure pct00007
는 수학식
Figure pct00008
에 의하여 계산하며, 여기서 μi는 각각의 PVOH 중합체에 대한 점도이다.
수용성 섬유가 폴리비닐 알콜 단독중합체와 폴리비닐 알콜 공중합체의 블렌드를 포함하는 실시양태에서, 단독중합체 및 공중합체의 상대적 양은 특정하게 제한되지 않는다. 폴리비닐 알콜 단독중합체는 수용성 중합체 블렌드의 총 중량의 약 15 중량% 내지 약 70 중량%, 예를 들면 수용성 중합체 블렌드의 총 중량을 기준으로 하여 약 15 중량% 이상, 약 20 중량% 이상, 약 25 중량% 이상, 약 30 중량% 이상, 약 40 중량% 이상, 약 50 중량% 이상 또는 약 60 중량% 이상 및 약 70 중량% 아하, 약 60 중량% 이하, 약 50 중량% 이하, 약 40 중량% 이하 또는 약 30 중량% 이하를 구성할 수 있으며, 단일 단독중합체일 수 있거나, 또는 하나 이상의 단독중합체(예, 점도 및/또는 가수분해도에서의 차이를 갖는 것들)의 블렌드일 수 있다. 수용성 중합체 블렌드의 나머지는 수용성 폴리비닐 알콜 공중합체일 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 단독중합체의 양이 약 15 중량% 미만으로 감소됨에 따라, 폴리비닐 알콜 단독중합체 및 공중합체의 블렌드가 섬유를 형성하는 능력은 감소되는 것으로 여겨진다. 수용성 폴리비닐 알콜 공중합체는 수용성 중합체 블렌드의 총 중량의 약 30 중량% 내지 약 85 중량%, 예를 들면 수용성 중합체 블렌드의 총 중량을 기준으로 하여 약 30 중량% 이상, 약 40 중량% 이상, 약 50 중량% 이상, 약 60 중량% 이상, 약 70 중량% 이상, 약 75 중량% 이상 또는 약 80 중량% 이상, 및 약 85 중량% 이하, 약 80 중량% 이하, 약 70 중량% 이하, 약 60 중량% 이하, 약 50 중량% 이하 또는 약 40 중량% 이하를 구성할 수 있으며, 단일 공중합체 또는 하나 이상의 공중합체의 블렌드일 수 있다. 블렌드는 폴리비닐 알콜 단독중합체 및 폴리비닐 알콜 공중합체로 이루어질 수 있다. 블렌드는 폴리비닐 알콜 단독중합체 및 복수의 폴리비닐 알콜 공중합체로 이루어질 수 있다. 블렌드는 1종 초과의 폴리비닐 알콜 단독중합체 및 1종 초과의 폴리비닐 알콜 공중합체로 이루어질 수 있다.
실시양태에서, 섬유는 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체, 변성된 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체, 변성된 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 폴리비닐 알콜 단독중합체를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 음이온성 단량체 단위(모이어티)를 포함하는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 음이온성 단량체 단위를 포함하며, 음이온성 단량체 단위는 카르복실레이트, 술포네이트 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 폴리비닐 알콜 중합체는 섬유를 변성제와 혼합 이전에는 수용성이다. 실시양태에서, 폴리비닐 알콜 중합체는 변성제 첨가 이전에 약 0 몰% 내지 약 10 몰% 범위의 변성도를 갖는다. 실시양태에서, 변성제를 사용한 변성 이전에 섬유 중 중합체는 섬유를 가수분해제 용액과 혼합 이전에 약 79% 초과 약 99.99% 미만(예, 약 79% 내지 약 96% 또는 약 88% 내지 약 99.99%)의 가수분해도를 갖는다.
본 개시내용의 섬유는 PVOH, PVOH 공중합체 및 변성된 PVOH 공중합체를 제외한 수용성 중합체를 포함할 수 있으며, 그 수용성 중합체는 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀룰란, 구아검, 아카시아검, 크산탄검, 카라기난 및 수용성 전분을 포함하나 이에 제한되지 않는 수용성 천연 중합체, 변성 전분, 에톡시화 전분 및 히드록시프로필화 전분을 포함하나 이에 제한되지 않는 수용성 중합체 유도체, 전술한 것들의 공중합체, 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것들의 조합을 포함하나 이에 국한되는 것은 아니다. 또 다른 수용성 중합체는 폴리알킬렌 옥시드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산 및 그의 염, 수용성 셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 아미드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리카르복실산 및 그의 염, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 메틸셀룰로스, 카르복시메틸셀룰로스 및 그의 염, 덱스트린, 에틸셀룰로스, 히드록시에틸 셀룰로스, 히드록시프로필 메틸셀룰로스, 말토덱스트린, 폴리메타크릴레이트 및 전술한 것들 중 임의의 것들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 수용성 중합체는, PVOH이든지 또는 다른 것이든 간에, 각종 공급원으로부터 상업적으로 입수 가능하다.
실시양태에서, 섬유는 폴리비닐 알콜 중합체, 및 추가 중합체로서, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀룰란, 구아검, 아카시아검, 크산탄검, 카라기난, 전분, 변성 전분, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 아미드, 폴리카르복실산, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 덱스트린, 전술한 것들의 공중합체 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것들의 조합을 포함하는 추가 중합체를 포함한다.
섬유는 수불용성 섬유 형성 물질을 추가적으로 포함할 수 있다. 적절한 수불용성 섬유 형성 물질은 면, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리에틸렌(예, 고 밀도 폴리에틸렌 및 저 밀도 폴리에틸렌), 폴리프로필렌, 목재 펄프, 플러프 펄프, 마닐라삼, 비스코스, 불용성 셀룰로스, 불용성 전분, 대마, 황마, 아마, 모시(ramie), 사이잘, 버개스, 바나나 섬유, 레이스바크, 실크, 시뉴(sinew), 장선(catgut), 양모, 족사(sea silk), 모헤어(mohair), 앙고라, 캐시미어, 콜라겐, 액틴, 나일론, 데이크론, 레이온, 대나무 섬유, 모달(modal), 디아세테이트 섬유, 트리아세테이트 섬유, 폴리에스테르, 코폴리에스테르, 폴리락티드(PLA), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리프로필렌(PP) 및 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 실시양태에서, 수불용성 섬유는 면 또는 레이온을 포함하지 않는다. 실시양태에서, 수불용성 섬유는 양모, 디아세테이트, 트리아세테이트, 나일론, PLA, PET, PP 또는 이들의 조합을 포함한다.
섬유는 본원에서 보조 또는 2차 성분으로 지칭되는 비섬유 형성 물질을 추가로 포함할 수 있다. 보조제는 활성제 및 가공제, 예컨대 활성제, 가소제, 가소제 상용화제, 계면활성제, 활택제, 이형제, 충전제, 증량제, 가교제, 블로킹방지제, 산화방지제, 점착방지제, 소포제, 나노입자, 예컨대 층상 실리케이트 유형 나노클레이(예, 나트륨 몬트모릴로나이트), 표백제(예, 메타중아황산나트륨, 중아황산나트륨 등), 회피제(aversive agent), 예컨대 고미제(예, 데나토늄 염, 예컨대 데나토늄 벤조에이트, 데나토늄 사카라이드 및 데나토늄 클로라이드; 수크로스 옥타아세테이트; 퀴닌; 플라보노이드, 예컨대 케르세틴 및 나린겐; 및 콰시노이드, 예컨대 콰신 및 브루신) 및 자극제(pungent)(예, 캡사이신, 피페린, 알릴 이소티오시아네이트 및 레신페라톡신) 및 기타 기능성 성분(이에 국한되는 것은 아님)을 의도하는 목적에 적합한 양으로 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, "보조제"는 2차 첨가제, 가공제 및 활성제를 포함한다. 특정한 상기 보조제 및 가공제는 수용성 섬유, 수불용성 섬유, 부직웹에 사용하기에 적절한 것들 또는 수용성 필름에 사용하기에 적절한 것들로부터 선택될 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 보조제가 없다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 섬유와 관련된 "보조제가 없다"는 섬유가 섬유의 총 중량을 기준으로 하여 약 0.01 중량% 미만, 약 0.005 중량% 미만 또는 약 0.001 중량% 미만의 보조제를 포함한다는 것을 의미한다.
가소제는 물질(일반적으로 수지 또는 엘라스토머)에 첨가되어 물질이 그 더 부드럽게 되고, 더 유연해지며(중합체의 유리 전이 온도를 감소시키는 것에 의해), 가공이 더 용이하게 되는 액체, 고체 또는 반고체이다. 중합체는 대안적으로 중합체 또는 단량체를 화학적으로 변성시킴으로써 내부적으로 가소화될 수 있다. 부가적으로 또는 대안적으로, 중합체는 적절한 가소제를 첨가함으로써 외부적으로 가소화될 수 있다. 물은 수용성 중합체를 포함하나 이에 제한되지 않는 PVOH 및 기타 중합체에 매우 효율적인 가소제로서 인지되어 있으나, 물의 휘발성은, 중합체 필름이 낮은 상대 습도 및 높은 상대 습도를 포함한 다양한 주위 조건에 대하여 적어도 일부 내성(강건성)을 가질 필요가 있기 때문에, 그 중합체의 이용성을 제한하게 된다.
가소제는 글리세린, 디글리세린, 소르비톨, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 테트라에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 400 MW 이하의 폴리에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 트리메틸올프로판, 폴리에테르 폴리올, 소르비톨, 2-메틸-1,3-프로판디올(엠피디올(MPDiol)®), 에탄올아민 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 섬유 중에 제공된 비수성 가소제의 총량은 총 섬유 중량을 기준으로 하여 약 1 중량% 내지 약 45 중량% 또는 약 5 중량% 내지 약 45 중량% 또는 약 10 중량% 내지 약 40 중량% 또는 약 20 중량% 내지 약 30 중량%, 약 1 중량% 내지 약 4 중량% 또는 약 1.5 중량% 내지 약 3.5 중량% 또는 약 2.0 중량% 내지 약 3.0 중량% 범위, 예를 들면 약 1 중량%, 약 2.5 중량%, 약 5 중량%, 약 10 중량%, 약 15 중량%, 약 20 중량%, 약 25 중량%, 약 30 중량%, 약 35 중량% 또는 약 40 중량%일 수 있다.
섬유에 사용하기 위한 계면활성제는 해당 기술분야에 널리 공지되어 있다. 필름에 사용하기 위한 계면활성제는 또한 해당 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 본 개시내용의 섬유 및/또는 부직웹에 적절히 사용될 수 있다. 임의로, 계면활성제는 카딩 동안 섬유의 분산을 돕기 위하여 포함된다. 본 개시내용의 섬유에 적절한 계면활성제는 디알킬 술포숙시네이트, 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 락틸화 지방산 에스테르, 지방산의 락틸 에스테르, 나트륨 알킬 술페이트, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80, 알킬 폴리에틸렌 글리콜 에테르, 레시틴, 글리세롤과 프로필렌 글리콜의 아세틸화 지방산 에스테르, 나트륨 라우릴 술페이트, 지방산의 아세틸화 에스테르, 미리스틸 디메틸아민 옥시드, 트리메틸 탤로우 알킬 암모늄 클로라이드, 4급 암모늄 화합물, 약 8 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 고급 지방산의 알칼리 금속 염, 알킬 술페이트, 알킬 폴리에톡실레이트 술페이트, 알킬벤젠 술포네이트, 모노에탄올아민, 라우릴 알콜 에톡실레이트, 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 이들의 염 및 전술한 것들 중 임의의 거들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
적절한 계면활성제는 비이온성, 양이온성, 음이온성 및 쯔비터이온성 유형을 포함할 수 있다. 적절한 계면활성제는 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌화 폴리옥시프로필렌 글리콜, 알콜 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 3급 아세틸렌계 글리콜 및 알칸올아미드(비이온계), 폴리옥시에틸렌화 아민, 4급 암모늄 염 및 4급화 폴리옥시에틸렌화 아민(양이온계), 약 8 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 고급 지방산의 알칼리 금속 염, 알킬 술페이트, 알킬 폴리에톡실레이트 술페이트 및 알킬벤젠 술포네이트(음이온계) 및 아민 옥시드, N-알킬베타인 및 술포베타인(쯔비터이온계)을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 기타 적절한 계면활성제는 디옥틸 나트륨 술포숙시네이트, 글리세린 및 프로필렌 글리콜의 락틸화 지방산 에스테르, 지방산의 락틸 에스테르, 나트륨 알킬 술페이트, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80, 레시틴, 글리세린과 프로필렌 글리콜의 아세틸화 지방산 에스테르 및 지방산의 아세틸화 에스테르 및 이들의 조합을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 섬유 중의 계면활성제의 양은 약 0.01 중량% 내지 약 2.5 중량%, 약 0.1 중량% 내지 약 2.5 중량%, 약 1.0 중량% 내지 약 2.0 중량%, 약 0.01 중량% 내지 0.25 중량% 또는 약 0.10 중량% 내지 0.20 중량% 범위이다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및/또는 부직웹은 활성제를 포함할 수 있다. 활성제는 섬유 그 자체에 또는 부직웹의 카딩 동안 첨가될 수 있고/있거나, 본딩 이전에 부직웹에 첨가될 수 있다. 카딩 동안 섬유에 첨가된 활성제는 부직웹 전반에 걸쳐 분포될 수 있다. 카딩 이후에, 하지만 본딩 이전에 부직웹에 첨가되는 활성제는 부직웹의 한면 또는 양면에 선택적으로 첨가될 수 있다. 추가적으로, 활성제는 부직웹으로부터 제조된 파우치 또는 기타 물품의 표면에 첨가될 수 있다. 실시양태에서, 활성제는 복수의 섬유의 일부로서 제공되거나, 부직웹 내에 분산되어 있거나, 부직웹의 한면 상에 제공되거나, 또는 이들의 조합으로 제공된다.
활성제는, 섬유 및/또는 부직웹 내에 적어도 약 1 중량%의 양으로 또는 약 1 중량% 내지 약 99 중량% 범위의 양으로 존재하는 경우, 부직웹에 추가 기능성을 제공한다. 실시양태에서, 활성제는 효소, 오일, 풍미제, 착색제, 냄새 흡수제, 향료, 살충제, 비료, 활성화제, 산 촉매, 금속 촉매, 이온 스캐빈저, 세제, 소독제, 계면활성제, 표백제, 표백 성분, 섬유 유연제 또는 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 성분을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 활성제는 착색제, 계면활성제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 활성제는 고체(예, 분말, 과립, 결정, 플레이크 또는 리본), 액체, 가루(mull), 페이스트, 기체 등을 포함한 임의의 원하는 형태를 취할 수 있으며, 임의로 캡슐화될 수 있다.
특정한 실시양태에서, 활성제는 효소를 포함할 수 있다. 적절한 효소는 6종의 통상의 효소 위원회(Enzyme Commission)(EC) 카테고리, 즉 EC 1의 옥시도리덕타제(산화/환원 반응을 촉매화하는 것), EC 2의 트랜스퍼라제(작용기, 예를 들면 메틸 또는 포스페이트 기를 전달하는 것), EC 3의 가수분해효소(다양한 결합의 가수분해를 촉매화하는 것), EC 4의 분해효소(가수분해 및 산화 이외의 수단에 의하여 다양한 결합을 분해하는 것), EC 5의 이소머라제(분자 내의 이성질체화 변화를 촉매화하는 것) 및 EC 6의 리가제(2개의 분자를 공유 결합으로 연결하는 것) 중 임의의 하나로 분류되는 효소를 포함한다. 상기 효소의 예는 EC 1에서 데히드로게나제 및 옥시다제, EC 2에서 트랜스아미나제 및 키나제, EC 3에서 리파제, 셀룰라제, 아밀라제, 만나나제 및 펩티다제(일명 프로테아제 또는 단백분해 효소), EC 4에서 데카르복실라제, EC 5에서 이소머라제 및 뮤타제, 및 EC 6에서 신테타제 및 신타제를 포함한다. 각각의 카테고리로부터의 적절한 효소는 예를 들면 미국 특허 제9,394,092호에 기재되어 있으며, 상기 특허의 전체 개시내용은 본원에 참조로 포함된다.
세탁 및 식기세척 적용예에 사용하기 위한 효소는 프로테아제, 아밀라제, 리파제, 데히드로게나제, 트랜스아미나제, 키나제, 셀룰라제, 만나나제, 펩티다제, 데카르복실라제, 이소머라제, 무타제, 신테타제, 신타제, 및 표백제의 형성을 촉매화하는 옥시도-리덕타제 효소를 포함한 옥시도-리덕타제 효소 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
향료 이외의 오일은 풍미제 및 착색제를 포함할 수 있다.
한 유형의 실시양태에서, 활성제는 풍미제 또는 풍미제의 조합을 포함한다. 적절한 풍미제는 스피어민트 오일, 시나몬 오일, 윈터그린 오일(메틸살리실레이트), 페퍼민트 오일, 및 시트러스 오일을 포함한 합성 및 천연 과일 풍미제를 포함한다.
일부 실시양태에서, 활성제는 착색제 또는 착색제의 조합일 수 있다. 적절한 착색제의 예는 식품 착색제, 카라멜, 파프리카, 시나몬 및 사프란을 포함한다. 적절한 착색제의 기타 예는 전문이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제5,002,789호에서 찾아볼 수 있다.
또 다른 유형의 실시양태는 활성제로서 하나 이상의 냄새 흡수제를 포함한다. 본 개시내용에 의한 활성제로서 사용하기에 적절한 냄새 흡수제는 제올라이트, 및 리시놀레산의 복합 아연 염을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 냄새 흡수 활성제는 또한 라다넘, 스티락스의 추출물, 및 아비에트산의 유도체를 포함하나 이에 제한되지 않는 대개 무취(odor-neutral) 향료로서 해당 기술분야에 널리 공지되어있는 정착제를 포함할 수 있다.
또 다른 유형의 실시양태는 활성제로서 하나 이상의 향료를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 향료는 향기를 생성하기에 충분히 휘발성인 임의의 적용 가능한 물질을 지칭한다. 활성제로서 향료를 포함하는 실시양태는 사람에게 기분 좋은 향기인 향료, 또는 대안적으로 사람, 동물 및/또는 곤충에게 방충성 향기인 향료를 포함할 수 있다. 적절한 향료는 레몬, 사과, 체리, 포도, 배, 파인애플, 오렌지, 딸기, 라즈베리, 머스크를 포함하나 이에 제한되지 않는 과일 향기, 및 라벤더류, 장미류, 아이리스류 및 카네이션류를 포함하나 이에 제한되지 않는 꽃 향기를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 임의로 향료는 또한 풍미제가 아닌 것이다. 기타 향료는 로즈마리, 타임 및 세이지를 포함하나 이에 국한되지 않은 허브 향기; 및 소나무, 가문비나무 및 기타 숲속 냄새로부터 유래된 삼림 향기를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 향료는 또한 에센셜 오일을 포함하나 이에 제한되지 않는 다양한 오일로부터 유래될 수 있거나, 또는 페퍼민트, 스피어민트 등을 포함하나 이에 제한되지 않는 식물성 물질로부터 유래될 수 있다. 적절한 향료 오일은 전문이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제6,458,754호에서 찾아볼 수 있다.
향료는 향수를 포함할 수 있다. 향수는 니트(neat) 향수, 캡슐화 향수 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 향수는 니트 향수를 포함한다. 향수의 일부는 코어-쉘 캡슐로 캡슐화될 수 있다. 또다른 유형의 실시양태에서, 향수는 코어/쉘 캡슐 중에 캡슐화되지 않을 것이다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "향수"는 향수 원료(PRM) 및 향수 어코드(perfume accord)를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 용어 "향수 원료"는 적어도 약 100 g/mol의 분자량을 가지며, 단독으로 또는 기타 향수 원료와 함께 냄새, 향료, 에센스 또는 향기를 부여하는데 유용한 화합물을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "향수 성분" 및 "향수 원료"는 상호 교환 가능하게 사용된다. 본원에서 사용된 바와 같이 "어코드"는 2종 이상의 PRM의 혼합물을 지칭한다.
적용 가능한 방충성 향료는 전문이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제4,664,064호에 개시된 디클로르보스, 피레트린, 알레트린, 날레드 및/또는 펜티온 살충제 중 하나 이상을 포함한다. 적절한 방충제는 시트로넬랄(3,7-디메틸-6-옥탄알), N,N-디에틸-3-메틸벤즈아미드(DEET), 바닐린, 및 강황(Curcuma longa), 카펄 라임(Citrus hystrix), 시트로넬라 그라스(Cymbopogon winterianus) 및 털이 있는 바질(Ocimum americanum)으로부터 추출된 휘발성 오일이다. 게다가, 적용 가능한 방충제는 방충제의 혼합물일 수 있다.
한 유형의 실시양태에서, 본 개시내용에 따른 활성제는 하나 이상의 살충제를 포함할 수 있다. 적절한 살충제는 제충제, 제초제, 살비제, 살진균제 및 살유충제를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
또 다른 유형의 실시양태는 활성제로서 하나 이상의 비료를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 비료는 질소, 인, 칼륨, 칼슘, 마그네슘, 황, 붕소, 염소, 구리, 철, 망간, 몰리브덴 또는 아연 중 하나 이상을 방출하는 임의의 적용 가능한 물질에 적용된다. 적절한 비료는 제올라이트를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 예를 들면, 클리놉틸로라이트는 칼륨을 방출하는 제올라이트이며, 또한 암모늄으로 예비로딩될 경우 질소를 방출할 수 있다.
한 유형의 실시양태는 활성제로서 산 촉매를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 산 촉매는 양성자 공급원으로서 작용하여 화학적 반응을 용이하게 하는 임의의 종을 지칭한다. 한 유형의 실시양태에서, 산 촉매는 비산화성 유기산일 것이다. 적절한 유기산은 파라-톨루엔술폰산이다. 일부 실시양태에서, 산 촉매인 활성제는 아세탈화, 에스테르화 또는 트랜스에스테르화를 포함하나 이에 제한되지 않는 반응을 용이하게 할 것이다. 추가 산 촉매화 반응은 해당 기술분야에 널리 공지되어 있다.
한 유형의 실시양태에서, 활성제는 금속 촉매를 포함할 것이다. 이들 촉매는 산화 또는 환원, 수소화, 카르보닐화, C-H 결합 활성화 및 표백을 포함하나 이에 제한되지 않는 반응을 매개한다. 금속 촉매로서 사용하기에 적절한 금속은 VIIIA 및 IB족 전이 금속, 예를 들면 철, 코발트, 니켈, 구리, 백금, 로듐, 루테늄, 은, 오스뮴, 금 및 이리듐을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 촉매작용을 매개하는 금속은 임의의 적절한 산화 상태를 가질 수 있다.
대안적인 실시양태에서, 활성제는 임의로 이온 스캐빈저일 수 있다. 적절한 이온 스캐빈저는 제올라이트를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 임의로, 제올라이트는 연수제로서 내부에 동봉된 세탁 세제 또는 식기 세척 세제를 포함하는 수용성 패킷에 첨가될 수 있다.
무기 및 유기 표백제는 본원에 사용하기 위한 적절한 세정 활성제이다. 무기 표백제는 과붕산염, 과탄산염, 과인산염, 과황산염 및 과규산염을 포함하나 이에 제한되지 않는 과수화물 염을 포함한다. 무기 과수화물 염은 통상적으로 알칼리 금속 염이다. 알칼리 금속 과탄산염, 특히 과탄산나트륨이 본원에 사용하기에 적절한 과수화물이다. 유기 표백제는 디아실 및 테트라아실퍼옥시드, 특히, 디퍼옥시도데칸2산, 디퍼옥시테트라데칸2산 및 디퍼옥시헥사데칸2산을 포함하나 이에 국한되지 않은 유기 퍼옥시산을 포함할 수 있다. 디벤조일 퍼옥시드는 본 개시내용에 의한 적절한 유기 퍼옥시산이다. 기타 유기 표백제는 퍼옥시산을 포함하며, 특히 그 예는 알킬퍼옥시산 및 아릴퍼옥시산이다.
한 유형의 실시양태에서, 활성제는 60℃ 이하의 온도에서 세정 과정에서 표백 작용을 향상시키는 유기 과산 전구체를 포함한 표백 증감제를 포함할 수 있다. 본원에 사용하기에 적절한 표백 증감제는 과가수분해 조건 하에서 1 내지 10개의 탄소 원자 또는 2 내지 4개의 탄소 원자를 갖는 지방족 퍼옥시카르복실산 및/또는 임의로 치환된 과벤조산을 산출하는 화합물을 포함한다. 적절한 물질은 특정된 탄소 원자 개수의 O-아실 및/또는 N-아실 기 및/또는 임의로 치환된 벤조일 기를 갖는다. 적절한 물질은 폴리아실화 알킬렌디아민, 특히 테트라아세틸에틸렌디아민(TAED), 아실화 트리아진 유도체, 특히 1,5-디아세틸-2,4-디옥소헥사히드로-1,3,5-트리아진(DADHT), 아실화 글리콜우릴, 특히 테트라아세틸글리콜우릴(TAGU), N-아실이미드, 특히 N-노나노일숙신이미드(NOSI), 아실화 페놀술포네이트, 특히 n-노나노일- 또는 이소노나노일옥시벤젠술포네이트(n- 또는 이소-NOBS), 카르복실산 무수물, 특히 프탈산 무수물, 아실화 다가 알콜, 특히 트리아세틴, 에틸렌 글리콜 디아세테이트 및 2,5-디아세톡시-2,5-디히드로푸란 및 또한 트리에틸아세틸 시트레이트(TEAC)를 포함하나 이에 제한되지 않는다.
활성제로서 섬유 유연제를 포함하는 실시양태에서, 각종 쓰루-더-워시(through-the-wash) 섬유 유연제, 특히 전문이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제4,062,647호의 미세한 스멕타이트 점토뿐 아니라, 해당 기술분야에 공지된 기타 유연제 점토는 임의로 직물 세정과 동시에 섬유 유연 효과를 제공하는데 사용될 수 있다. 점토 유연제는, 예를 들면 전문이 본원에 참조로 포함된 미국 특허 제4,375,416호 및 제4,291,071호에 개시된 바와 같은, 아민 및 양이온 유연제와의 조합으로 사용될 수 있다.
실시양태에서, 활성제는 소독제를 포함할 수 있다. 본원에 사용하기에 적절한 소독제는 과산화수소, 무기 퍼옥시드 및 그의 전구체, 메타중아황산나트륨, 4급 암모늄 양이온계 화합물, 염소, 활성탄 및 차아염소산염을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
실시양태에서, 활성제는 계면활성제를 포함할 수 있다. 본원에 사용하기에 적절한 계면활성제는 프로필렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 모노에탄올아민, 폴리옥시에틸렌화 폴리옥시프로필렌 글리콜, 알콜 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 3급 아세틸렌계 글리콜 및 알칸올아미드(비이온계), 폴리옥시에틸렌화 아민, 4급 암모늄 염 및 4급화 폴리옥시에틸렌화 아민(양이온계), 약 8 내지 24개의 탄소 원자를 함유하는 고급 지방산의 알칼리 금속 염, 알킬 술페이트, 알킬 폴리에톡실레이트 술페이트 및 알킬벤젠 술포네이트(음이온계), 아민 옥시드, N-알킬베타인 및 술포베타인(쯔비터이온계), 디옥틸 나트륨 술포숙시네이트, 글리세린과 프로필렌 글리콜의 락틸화 지방산 에스테르, 지방산의 락틸산 에스테르, 나트륨 알킬 술페이트, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80, 레시틴, 글리세린과 프로필렌 글리콜의 아세틸화 지방산 에스테르 및 지방산의 아세틸화 에스테르, 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
활성제는 고체 또는 액체일 수 있다. 고체인 활성제는 예를 들면 적어도 약 0.01 ㎛의 평균 입자 크기(예, Dv50), 또는 약 0.01 ㎛ 내지 약 2 ㎜ 범위의 크기를 가질 수 있다. 액체 활성제는 부직웹에 직접 적용되거나, 담체 분말과 혼합되거나 또는 마이크로캡슐화될 수 있다. 담체 분말을 포함하는 실시양태에서, 담체 분말의 평균 입자 크기는, 예를 들면 적어도 약 0.01 ㎛, 또는 약 0.01 ㎛ 내지 약 2 ㎜ 범위일 수 있다.
한 유형의 실시양태에서, 활성제는 캡슐화되어 있는데, 이는 활성제의 제어된 방출을 허용한다. 적절한 마이크로캡슐은 멜라민 포름알데히드, 폴리우레탄, 우레아 포름알데히드, 키토산, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리스티렌, 폴리술폰, 폴리테트라히드로푸란, 젤라틴, 아라비아검, 전분, 폴리비닐 피롤리돈, 카르복시메틸셀룰로스, 히드록시에틸셀룰로스, 메틸셀룰로스, 아라비노갈락탄, 폴리비닐 알콜, 폴리아크릴산, 에틸셀룰로스, 폴리에틸렌, 폴리메타크릴레이트, 폴리아미드, 폴리(에틸렌비닐 아세테이트), 셀룰로스 니트라이트, 실리콘, 폴리(락티데코-글리콜리드), 파라핀, 카르나우바, 스퍼마세티; 밀납, 스테아르산, 스테아릴 알콜, 글리세릴 스테아레이트, 쉘락, 셀룰로스 아세테이트 프탈레이트, 제인 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함할 수 있거나 또는 그 하나 이상으로부터 제조될 수 있다. 한 유형의 실시양태에서, 마이크로캡슐은 예를 들면 적어도 약 0.1 미크론, 또는 약 0.1 미크론 내지 약 200 미크론 범위의 평균 입자 크기(예, Dv50)를 특징으로 한다. 대안의 실시양태에서, 마이크로캡슐은 예를 들면 개개의 입자의 응집물을 형성할 수 있으며, 여기서 개개의 입자는 적어도 약 0.1 미크론, 또는 약 0.1 미크론 내지 약 200 미크론 범위의 평균 입자 크기를 갖는다.
처리하고자 하는 섬유는 해당 기술분야에 공지된 임의의 공정, 예를 들면 습식 저온 겔 방사, 열가소성 섬유 방사, 멜트 블로우잉, 스펀 본딩, 전기방사, 회전 방사, 연속 필라멘트 생성 조작, 토우(tow) 섬유 생성 조작 및 이들의 조합에 의하여 형성될 수 있다.
실시양태에서, 섬유는 습식 저온 겔 방사, 용융 블로우잉, 스펀 본딩 또는 이들의 조합에 의하여 형성된 섬유를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 습식 저온 겔 방사에 의하여 형성된 섬유를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 수용성 섬유를 포함하며, 그로부터 제조된 부직웹은 연속 멜트 블로운 공정으로 형성된다. 실시양태에서, 섬유는 수용성 섬유를 포함하며, 그로부터 제조된 부직웹은 연속 스펀 본드 공정으로 형성된다. 섬유 및 부직웹을 제조하는데 사용되는 공정에 의하여 그 섬유 및 부직웹을 언급하는 것은 해당 기술분야의 표준이다. 그래서, 본원에서 예를 들면 "멜트 블로운 섬유" 또는 "카딩된 부직웹"에 대한 임의의 언급은 특정한 멜트 블로운 또는 카딩 방법에 대한 제조 방법에 의한 생성물(product-by-process) 제한인 것으로 이해되어서는 안되며, 하지만 그보다는 오히려 단지 특정한 섬유 또는 웹만 식별하는 것으로 이해되어야 한다. 그러므로, 가공 용어는 인용된 섬유 및/또는 부직포를 임의의 특정한 공정에 의한 제조에 국한하지 않고 섬유 및/또는 부직포를 식별하는데 사용될 수 있다.
처리하고자 하는 섬유는 2성분 섬유로서 형성될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, "2성분 섬유"는 섬유 형성 물질의 블렌드를 포함하는 섬유를 지칭하지 않으며, 하지만 그보다는 오히려 섬유 형성 물질의 2종 이상의 뚜렷한 부위를 포함하는 섬유를 지칭하며, 여기서 섬유 형성 물질의 조성은 부위에 따라 상이하다. 2성분 섬유의 예는 코어-외장형 2성분 섬유, 해도형 2성분 섬유 및 사이드-바이-사이드형 2성분 섬유를 포함하나 이에 제한되지 않는다. 코어-외장형 2성분 섬유는 일반적으로 제1 조성의 섬유 형성 물질(예, 단일 섬유 형성 물질 또는 섬유 형성 물질의 제1 블렌드)을 갖는 코어 및 제2 조성의 섬유 형성 물질(예, 코어 물질과는 상이한 단일 섬유 형성 물질, 또는 코어의 섬유 형성 물질의 제1 블렌드와는 상이한 섬유 형성 물질의 제2 블렌드)을 갖는 외장을 포함한다. 해도형 2성분 섬유는 일반적으로 제1 조성의 섬유 형성 물질을 갖는 제1 연속 "해상(sea)" 부위 및 제1 조성과는 상이한 제2 조성의 섬유 형성 물질을 갖는 내부에 분산된 불연속 "도상(island)" 부위를 포함한다. 사이드-바이-사이드형 2성분 섬유는 일반적으로 섬유의 길이를 따라 이어지고 제1 조성과는 상이한 제2 조성의 섬유 형성 물질을 포함하는 제2 부위에 적어도 이웃하는, 섬유의 길이를 따라 이어지고 제1 조성의 섬유 형성 물질을 포함하는 제1 부위를 포함한다. 상기 2성분 섬유는 해당 기술분야에 널리 공지되어 있다.
섬유의 형상은 구체적으로 제한되지 않으며, 둥근형, 타원형(또한 리본으로 지칭함), 삼각형(또한 델타형으로 지칭함), 삼엽형 및/또는 기타 다엽형 형상을 포함하나 이에 제한되지 않는 횡단면 형상을 가질 수 있다(도 1). 섬유의 형상은 완전한 기하구조일 필요는 없으며, 예를 들면 둥근 횡단면 형상을 갖는 섬유는 횡단면 면적으로서 완전한 원형을 가질 필요가 없으며, 삼각형 횡단면 형상을 갖는 섬유는 일반적으로 둥근 모서리를 갖는 것으로 이해될 것이다.
섬유의 직경은 최장 횡단면축을 따른 섬유의 횡단면 직경을 지칭하는 것으로 이해될 것이다. 섬유가 특정한 직경을 갖는(또는 갖지 않는) 것으로서 기재되는 경우, 달리 특정되어 있지 않는 한, 특정된 직경은 언급된 특정한 섬유 유형에 대한 평균 직경이며, 즉 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질로부터 제조된 복수의 섬유는 복수의 섬유에 대하여 산술 평균 섬유 직경을 갖는 것으로 한다. "직경"을 갖는 것으로 통상적으로 간주되지 않는 형상, 예를 들면 삼각형 또는 다엽형 형상의 경우 직경은 섬유 형상에 외접하는 원의 직경을 지칭한다(도 1).
본 개시내용의 섬유는 통상적으로 약 10 미크론 내지 300 미크론의 범위, 예를 들면 10 미크론 이상, 15 미크론 이상, 20 미크론 이상, 25 미크론 이상, 50 미크론 이상, 100 미크론 이상 또는 125 미크론 이상 및 약 300 미크론 이하, 약 275 미크론 이하, 약 250 미크론 이하, 약 225 미크론 이하, 약 200 미크론 이하, 약 100 미크론 이하, 약 50 미크론 이하, 약 45 미크론 이하, 약 40 미크론 이하 또는 약 35 미크론 이하의 범위, 예컨대 약 10 미크론 내지 약 300 미크론, 약 50 미크론 내지 약 300 미크론, 약 100 미크론 내지 약 300 미크론, 약 10 미크론 내지 약 50 미크론, 약 10 미크론 내지 약 45 미크론, 또는 약 10 미크론 내지 약 40 미크론 범위의 직경을 갖는다. 실시양태에서, 섬유는 100 미크론 초과 내지 약 300 미크론의 직경을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 셀룰로스를 포함하며, 약 10 미크론 내지 약 50 미크론, 약 10 미크론 내지 약 30 미크론, 약 10 미크론 내지 약 25 미크론, 약 10 미크론 내지 약 20 미크론, 또는 약 10 미크론 내지 약 15 미크론 범위의 직경을 갖는다. 실시양태에서, 섬유는 수용성 섬유 형성 물질을 포함하며, 약 50 미크론 내지 약 300 미크론, 약 100 미크론 내지 약 300 미크론, 약 150 미크론 내지 약 300 미크론, 또는 약 200 미크론 내지 약 300 미크론의 직경을 갖는다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직웹을 제조하는데 사용되는 복수의 수용성 섬유의 직경은 실질적으로 균일한 직경을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 섬유 직경은, 섬유들 사이의 직경의 변화량이 10% 미만, 예를 들면 8% 이하, 5% 이하, 2% 이하 또는 1% 이하인 경우, "실질적으로 균일하다". 실질적으로 균일한 직경을 갖는 섬유는 습식 냉각된 겔 방사 공정 또는 열가소성 섬유 방사 공정에 의하여 제조될 수 있다. 추가로, 섬유 유형의 블렌드의 사용시 섬유 블렌드의 평균 직경은 개개의 섬유 유형의 가중 평균을 사용하여 결정될 수 있다.
본 개시내용의 섬유는 일반적으로 임의의 길이를 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유의 길이는 약 20 ㎜ 내지 약 100 ㎜, 약 20 mm 내지 약 90 mm, 약 30 ㎜ 내지 약 80 ㎜, 약 10 ㎜ 내지 약 60 ㎜ 또는 약 30 ㎜ 내지 약 60 ㎜의 범위, 예를 들면 약 30 ㎜ 이상, 약 35 ㎜ 이상, 약 40 ㎜ 이상, 약 45 ㎜ 이상 또는 약 50 ㎜ 이상 및 약 100 ㎜ 이하, 약 95 ㎜ 이하, 약 90 ㎜ 이하, 약 80 ㎜ 이하, 약 70 ㎜ 이하 또는 약 60 ㎜ 이하일 수 있다. 실시양태에서, 섬유의 길이는 약 30 ㎜ 미만일 수 있거나, 또는 약 0.25 ㎜ 내지 약 30 ㎜ 미만의 범위, 예를 들면 약 0.25 ㎜ 이상, 약 0.5 ㎜ 이상, 약 0.75 ㎜ 이상, 약 1 ㎜ 이상, 약 2.5 ㎜ 이상, 약 5 ㎜ 이상, 약 7.5 ㎜ 이상 또는 약 10 ㎜ 이상 및 약 29 ㎜ 이하, 약 28 ㎜ 이하, 약 27 ㎜ 이하, 약 26 ㎜ 이하, 약 25 ㎜ 이하, 약 20 ㎜ 이하 또는 약 15 ㎜ 이하일 수 있다. 섬유는 압출된 중합체 혼합물을 절단 및/또는 크림핑에 의하여 임의의 길이로 제조될 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 예를 들면 스펀 본딩, 멜트 블로우잉, 전기방사 및 회전 방사와 같은 공정에 의하여 제조된 연속 필라멘트일 수 있으며, 여기서 연속 필라멘트는 웹 형태로 제조 및 직접 제공된다. 추가로, 섬유 유형의 블렌드의 사용시, 섬유의 평균 길이는 개개의 섬유 유형의 가중 평균을 사용하여 결정될 수 있다.
본 개시내용의 섬유는 일반적으로 임의의 직경에 대한 길이(L/D) 비를 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유의 직경에 대한 길이 비는 약 2 초과, 약 3 초과, 약 4 초과, 약 6 초과, 약 10 초과, 약 50 초과, 약 60 초과, 약 100 초과, 약 200 초과, 약 300 초과, 약 400 초과 또는 약 1,000 초과일 수 있다. 이롭게도, 부직웹의 촉감은 섬유의 L/D 비 및 부직포 조성물에서 다양한 L/D 비를 갖는 섬유의 각각의 양을 사용하여 제어할 수 있다. 일반적으로, 섬유의 L/D가 감소됨에 따라, 강직성 및 굽힘 저항이 증가되는데, 이는 더 거친 손 느낌을 제공한다. 본 개시내용의 섬유가 약 0.5 내지 약 15 또는 약 0.5 내지 약 25 또는 약 1 내지 약 5 범위의 낮은 L/D 비를 갖는 경우, 섬유는 일반적으로 이를 포함하는 부직웹에 거친 느낌을 제공한다. 상기 낮은 L/D 섬유는 부직웹에서 섬유의 총 중량을 기준으로 하여 약 0 내지 약 50 중량% 범위, 예를 들면 약 0.5 중량% 내지 약 25 중량% 또는 약 1 중량% 내지 약 15 중량% 범위의 양으로 제공될 수 있다. 부직웹에서 낮은 L/D 섬유의 양이 알려져 있지 않을 경우, 그 양은 부직웹의 현미경 사진의 시각적 검사에 의하여 평가될 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 총 섬유 모집단에 기초하여 시각적으로 더 큰 직경 및 더 짧은 절단율을 갖는 섬유의 모집단이 관찰될 수 있다. 도 4a는 0%의 낮은 L/D 섬유 및 1의 유연성 등급을 갖는 부직웹의 현미경 사진이고, 반면에 도 4b는 25%의 낮은 L/D 섬유 및 5의 유연성 등급을 갖는 부직웹의 현미경 사진이다.
본 개시내용의 섬유는 일반적으로 임의의 인성을 가질 수 있다. 섬유의 인성은 섬유의 거칠기와 상관관계를 갖는다. 일반적으로, 섬유의 인성이 감소됨에 따라, 섬유의 거칠기는 증가한다. 본 개시내용의 섬유는 약 1 내지 약 100 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 75 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 50 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 45 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 40 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 35 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 30 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 25 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 20 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 15 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 10 cN/dtex, 또는 약 1 내지 약 5 cN/dtex, 또는 약 3 내지 약 8 cN/dtex, 또는 약 4 내지 약 8 cN/dtex, 또는 약 6 내지 약 8 cN/dtex, 또는 약 4 내지 약 7 cN/dtex, 또는 약 10 내지 약 20 cN/dtex, 또는 약 10 내지 약 18 cN/dtex, 또는 약 10 내지 약 16 cN/dtex의 범위, 또는 약 1 cN/dtex, 약 2 cN/dtex, 약 3 cN/dtex, 약 4 cN/dtex, 약 5 cN/dtex, 약 6 cN/dtex, 약 7 cN/dtex, 약 8 cN/dtex, 약 9 cN/dtex, 약 10 cN/dtex, 약 11 cN/dtex, 약 12 cN/dtex, 약 13 cN/dtex, 약 14 cN/dtex 또는 약 15 cN/dtex의 인성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 3 cN/dtex 내지 약 10 cN/dtex의 인성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 7 cN/dtex 내지 약 10 cN/dtex의 인성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 4 cN/dtex 내지 약 8 cN/dtex의 인성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 6 cN/dtex 내지 약 8 cN/dtex의 인성을 가질 수 있다.
본 개시내용의 섬유는 일반적으로 임의의 미세도를 가질 수 있다. 섬유의 미세도는 주어진 두께의 얀의 횡단면에 얼마나 많은 섬유가 존재하는지와 상관관계를 갖는다. 섬유 미세도는 길이에 대한 섬유 질량의 비이다. 섬유 미세도의 주요 물리적 단위는 1 tex이며, 이는 1 g의 중량을 갖는 섬유 1,000 m에 해당한다. 통상적으로, 1 g/10,000 m 섬유를 나타내는 단위 dtex가 사용된다. 섬유의 미세도는 부직웹의 적절한 강성도/촉감, 비틀림 강성, 반사 및 광과의 상호작용, 염료 및/또는 기타 활성제/첨가제의 흡수, 제조 공정에서의 섬유 방사의 용이성 및 완성 물품의 균일성을 갖는 부직웹을 제공하기 위하여 선택될 수 있다. 일반적으로, 섬유의 미세도가 증가함에 따라, 그로부터 제조된 부직포는 더 높은 균일성, 개선된 인장 강도, 신장성 및 광택성을 입증한다. 추가적으로, 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 더 미세한 섬유는 밀도에 기초하여 더 큰 섬유에 비하여 더 느린 용해 시간을 초래할 것으로 여겨진다. 추가로, 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 섬유의 블렌드의 사용시 섬유의 평균 미세도는 개개의 섬유 성분의 가중 평균을 사용하여 결정될 수 있다. 섬유는 매우 미세함(dtex≤1.22), 미세함(1.22≤dtex≤1.54), 중간(1.54≤dtex≤1.93), 약간 거침(1.93≤dtex≤2.32) 및 거침(dtex≥2.32)으로 특징화될 수 있다. 본 개시내용의 부직웹은 매우 미세함, 미세함, 중간, 약간 거침 또는 이들의 조합인 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 약 1 dtex 내지 약 10 dtex, 약 1 dtex 내지 약 7 dtex, 약 1 dtex 내지 약 5 dtex, 약 1 dtex 내지 약 3 dtex 또는 약 1.7 dtex 내지 약 2.2 dtex 범위의 미세도를 갖는다. 실시양태에서, 섬유는 약 1.7 dtex의 미세도를 갖는다. 실시양태에서, 섬유는 약 2.2 dtex의 미세도를 갖는다.
습식 저온 겔 방사
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 습식 저온 겔 방사 공정에 의하여 형성되며, 습식 저온 겔 방사 공정은
(a) 섬유 형성 물질(중합체)을 용액 중에 용해시켜 보조제를 임의로 포함하는 중합체 혼합물을 형성하는 단계;
(b) 중합체 혼합물을 방사 노즐을 통하여 고화 배쓰에 압출시켜 압출된 중합체 혼합물을 형성하는 단계;
(c) 압출된 중합체 혼합물을 용매 교환 배쓰에 통과시키는 단계;
(d) 임의로 압출된 중합체 혼합물을 습식 인발시키는 단계; 및
(e) 압출된 중합체 혼합물을 마무리 처리하여 섬유를 제공하는 단계
를 포함한다.
섬유 형성 중합체가 용해된 용매는 적절하게는 중합체가 용해성인 임의의 용매일 수 있다. 실시양태에서, 중합체가 용해되는 용매는 극성 양성자성 용매를 포함한다. 실시양태에서, 중합체가 용해되는 용매는 디메틸 술폭시드(DMSO)를 포함한다.
일반적으로, 고화 배쓰는 압출된 중합체 혼합물의 겔화를 위한 냉각된 용매를 포함한다. 고화 배쓰는 일반적으로 압출된 중합체 혼합물의 고화를 용이하게 하는 임의의 온도에 있을 수 있다. 고화 배쓰는 중합체가 용해성인 용매와 중합체가 불용성인 용매의 혼합물을 포함할 수 있다. 중합체가 불용성인 용매는 일반적으로 1차 용매이며, 중합체가 불용성인 용매는 혼합물의 50% 초과를 구성한다.
고화 배쓰를 통과한 후, 압출된 중합체 혼합물 겔은 하나 이상의 용매 대체 배쓰를 통과할 수 있다. 용매 대체 배쓰는 중합체가 용해성인 용매를 중합체가 불용성인 용매로 대체하여 압출된 중합체 혼합물을 추가로 고화시키며, 중합체가 용해성인 용매를 더 쉽게 증발되는 용매로 대체하여 건조 시간을 단축시키기 위하여 제공된다. 용매 대체 배쓰는 중합체가 불용성인 용매와 함께 중합체가 용해성인 용매의 구배를 갖는 일련의 용매 대체 배쓰, 중합체가 불용성인 용매만을 갖는 일련의 용매 대체 배쓰 또는 중합체가 불용성인 용매만을 갖는 단일의 용매 대체 배쓰를 포함할 수 있다.
마무리 처리된 섬유는 종종 스테이플 섬유, 절단 섬유 또는 펄프로 지칭된다. 실시양태에서, 마무리 처리는 압출된 중합체 혼합물을 건조시키는 것을 포함한다. 실시양태에서, 마무리 처리는 압출된 중합체 혼합물을 절단 또는 크림핑시켜 개개의 섬유를 형성하는 것을 포함한다. 압출된 중합체 혼합물의 습식 인발은 실질적으로 균일한 직경을 압출된 중합체 혼합물에 제공하며, 그리하여 그로부터 절단된 섬유를 제공한다. 인발은 해당 기술분야에서 널리 공지된 바와 같이 압출과는 구별된다. 특히, 압출은 수지 혼합물을 방사 헤드를 통하여 밀어 넣어서 섬유를 생성하는 행위를 지칭하고, 반면에 인발은 섬유를 종방향으로 기계적으로 당겨서 중합체 쇄 배향 및 결정화도를 촉진하여 섬유 강도 및 인성을 증가시키는 것을 지칭한다.
섬유가 습식 저온 겔 방사 공정으로부터 제조되는 실시양태에서, 섬유 형성 중합체는 일반적으로 임의의 섬유 형성 중합체 또는 그의 블렌드, 예를 들면 일반적으로 본원에 기재된 바와 같은 2종 이상의 상이한 중합체일 수 있다. 상기 실시양태의 개선에서, 중합체(들)은, 예를 들면 10 내지 10,000,000의 범위, 예를 들면 10 이상, 20 이상, 50 이상, 100 이상, 200 이상, 300 이상, 400 이상, 500 이상, 750 이상 또는 1,000 이상 및 10,000,000 이하, 5,000,000 이하, 2,500,00 이하, 1,000,000 이하, 900,000 이하, 750,000 이하, 500,000 이하, 250,000 이하, 100,000 이하, 90,000 이하, 75,000 이하, 50,000 이하, 25,000 이하, 12,000 이하, 10,000 이하, 5,000 이하 또는 2,500 이하의 범위, 예컨대 1,000 내지 약 50,000, 1,000 내지 약 25,000, 1,000 내지 약 12,000, 1,000 내지 약 5,000, 1,000 내지 약 2,500, 약 50 내지 약 12,000, 약 50 내지 약 10,000, 약 50 내지 약 5,000, 약 50 내지 약 2,500, 약 50 내지 약 1000, 약 50 내지 약 900, 약 100 내지 약 800, 약 150 내지 약 700, 약 200 내지 약 600, 또는 약 250 내지 약 500 범위의 임의의 중합도(DP)를 가질 수 있다. 실시양태에서, DP는 적어도 1,000이다. 실시양태에서, 섬유 형성 중합체는 1,000 내지 약 50,000, 1,000 내지 약 25,000, 1,000 내지 약 12,000, 1,000 내지 약 5,000, 1,000 내지 약 2,500, 약 50 내지 약 12,000, 약 50 내지 약 10,000, 약 50 내지 약 5,000, 약 50 내지 약 2,500, 약 50 내지 약 1,000, 약 50 내지 약 900, 약 100 내지 약 800, 약 150 내지 약 700, 약 200 내지 약 600, 또는 약 250 내지 약 500 범위의 DP를 갖는 폴리비닐 알콜 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 섬유 형성 중합체는 1,000 내지 약 50,000, 1,000 내지 약 25,000, 1,000 내지 약 12,000, 1,000 내지 약 5,000 또는 1,000 내지 약 2,500 범위의 DP를 갖는 폴리비닐 알콜을 포함한다.
습식 저온 겔 방사 공정은 이롭게도 수용성 중합체의 블렌드를 포함하는 섬유의 제공, 섬유의 직경에 대한 제어의 제공, 비교적 큰 직경 섬유의 제공, 섬유의 길이에 대한 제어의 제공, 섬유의 인성에 대한 제어의 제공, 고 인성 섬유의 제공, 큰 중합도를 갖는 중합체로부터 섬유의 제공 및/또는 자기 지지 부직웹을 제공하는데 사용될 수 있는 섬유의 제공과 같은 하나 이상의 잇점을 제공한다. 스펀 본드, 멜트 블로우잉, 전기방사 및 회전 방사와 같은 연속 공정은 일반적으로 수용성 중합체의 블렌딩(예, 각종 중합체의 용융 지수 부합의 어려움으로 인함), 커다란 직경(예 50 미크론 초과) 섬유의 형성, 섬유 길이의 제어, 고 인성 섬유의 제공 또는 고 중합도를 갖는 중합체의 사용을 허용하지 않는다. 추가로, 습식 저온 겔 방사 공정은 이롭게도 단지 용융 가공성인 중합체에 제한되지 않으므로, 매우 큰 분자량, 높은 융점, 낮은 용융 흐름 지수 또는 이들의 조합을 갖는 섬유 형성 물질로부터 제조된 섬유에 접근할 수 있으며, 이는 열 압출 공정에 의하여 제조된 섬유에 비하여 더 강한 물리적 특성 및 상이한 화학적 작용성을 갖는 섬유를 제공한다.
스테이플 섬유 및 연속 섬유의 제조 방법은 해당 기술분야에 널리 공지되어 있다. 스테이플 섬유 또는 연속 섬유가 카딩 처리되면, 부직웹은 본딩된다. 스테이플 섬유의 본딩 방법은 해당 기술분야에 널리 공지되어 있으며, 에어 본딩(열적), 캘린더 본딩(가압 열적) 및 화학적 본딩에 의한 것을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 부직웹은 열적 또는 화학적으로 본딩될 수 있다. 부직웹은 일반적으로 다공성이며, 다양한 공극 크기, 모폴로지 및 웹 이질성을 가질 수 있다. 섬유 물리적 특성 및 본딩의 유형은 제조되는 부직웹의 다공도에 영향을 미칠 수 있다. 캘린더 본딩은 열 및 압력을 가하여 달성되며, 통상적으로 카딩 공정에 의하여 생성된 공극 크기, 형상 및 정렬을 유지한다. 캘린더 본딩에 대한 조건은 해당 기술분야의 통상의 기술자에 의하여 쉽게 결정될 수 있다. 일반적으로 가한 열 및/또는 압력이 너무 낮을 경우, 섬유는 프리-스탠딩 웹을 형성하도록 충분히 결합되지 않을 것이며, 열 및/또는 압력이 너무 높을 경우, 섬유는 함께 섞이기 시작할 것이다. 섬유 화학은 캘린더 본딩을 위한 열 및/또는 압력의 상한 및 하한을 지시한다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 235℃ 초과의 온도에서 폴리비닐 알콜계 섬유가 분해되는 것으로 여겨진다. 섬유의 캘린더 본딩을 위한 엠보싱 방법은 공지되어 있다. 엠보싱은 단면 엠보싱 또는 양면 엠보싱일 수 있다. 통상적으로, 수용성 섬유의 엠보싱은 규칙 원형 배열로 이루어진 단일의 엠보싱 롤 및 평편한 표면을 갖는 스틸 롤을 사용하는 단면 엠보싱을 포함한다. 엠보싱이 증가됨에 따라(예, 표면 특징이 웹에 부여됨에 따라), 웹의 표면적이 증가된다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 웹의 표면적이 증가됨에 따라 웹의 용해도는 증가되는 것으로 예상된다. 따라서, 부직웹의 용해도 특성은 이롭게도 표면적을 엠보싱에 의하여 변경시켜 조정될 수 있다.
캘린더 본딩과는 반대로, 화학적 본딩은 통상적으로 카딩된 섬유를 가압 하에서 코팅하기 위하여 섬유의 제조로부터 잔존하는 폐중합체의 결합제 용액을 사용하며, 이는 카딩된 공극에 비하여 더 작고, 덜 규칙적인 공극을 초래할 수 있다. 일반적으로, 용매는 결합제를 가용화시키는 임의의 용매일 수 있다. 통상적으로, 화학적 본딩 용액의 용매는 물이다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 화학적 본딩에 사용된 중합체 용액이 충분하게 농축되어 있고/있거나 충분한 압력이 가해지는 경우, 비다공성 수분산성 부직웹이 형성될 수 있는 것으로 여겨진다. 화학적 본딩에 사용된 용매는 섬유를 함께 용접 및 본딩시키기 위하여 웹에서의 존재하는 섬유의 부분 가용화를 유도한다. 용액 중에 제공된 폴리비닐 알콜 결합제는 기계적으로 더욱 강한 웹을 제공하는 용접 공정을 돕는다. 중합체 용액의 온도는 구체적으로 제한되지 않으며, 실온(약 23℃)에서 제공될 수 있다.
일부 실시양태에서, 섬유의 제2 층은 부직웹을 본딩시키는데 사용될 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 멜트 블로운 공정에 의하여 제조된 섬유, 예를 들면 수용성 섬유는 인라인 공정을 사용하여 부직웹을 본딩시키는데 사용될 수 있는 것으로 여겨진다. 특히, 멜트 블로운 섬유가 용융 압출 후 부착되도록 부직웹은 멜트 블로운 공정 스테이션 하에 통과될 수 있으며, 멜트 블로운 섬유가 냉각 및 고화됨에 따라 서로 및 이들이 부착되는 부직웹에 본딩된다. 멜트 블로운 섬유는 길이가 마이크로- 내지 나노-규모일 수 있으며, 멜트 블로운 섬유가 최종 부직웹에서 섬유의 총 중량에 기초하여 최종 부직웹의 약 15 중량%, 약 12 중량%, 약 10 중량%, 약 8 중량%, 약 6 중량% 또는 약 5 중량%를 구성하도록 부직웹 상에 제공될 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 멜트 블로운 섬유의 약 5% 내지 약 15%의 포함은 부직웹의 용해도 특성을 실질적으로 변화시키지 않으면서 부직웹의 기계적 온전성을 증가시키는 것으로 여겨진다. 일반적으로, 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질이 멜트 블로운 섬유를 제조하는데 사용되는 경우, 멜트 블로운 공정은 낮은 점도 및 높은 용융 흐름 지수 중합체를 필요로 하므로, 폴리비닐 알콜 중합체는 단독중합체가 될 것이다.
공극 크기는 고 배율, 및 브루나우어-엠멧-텔러(Brunauer-Emmett-Teller) 이론(BET), 소각 X선 산란(SAXS) 및 분자 흡착을 포함하나 이에 제한되지 않는 규칙 표면 분석 기술을 사용하여 측정될 수 있다.
일반적으로, 본 개시내용의 섬유는 해당 기술분야에 공지된 임의의 섬유 공정에 의하여 형성될 수 있으며, 화학적 변성에 의하여 후공정 처리되며, 여기서 화학적 변성은 중합체를 가수분해시키는 것을 포함하지 않는다.
본 개시내용은 본원에 기재된 바와 같이 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나, 예를 들면 적어도 하나의 비닐 아세테이트 모이어티 단독, 적어도 하나의 비닐 알콜 모이어티 단독 또는 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티 둘 다를 포함하는 중합체와 같은 중합체를 포함하는 섬유의 처리 방법을 제공한다. 실시양태에서, 그러한 방법은 변성된 섬유를 형성하도록 본원에 기재된 바와 같은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시켜 적어도 섬유의 표면을 포함하는 섬유의 부위에서 중합체의 적어도 일부분을 변성제에 의해 화학적으로 변성시키는 것을 포함한다. 실시양태에서, 상기 방법은 본원에 기재된 바와 같은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 섬유, 변성제 및 임의로 변성제용 용매를 혼합하여 중합체의 적어도 일부분을 변성제에 의해 화학적으로 변성시키며, 변성된 섬유를 형성하는 것을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 변성제용 용매 중에서 불용성이다. 섬유의 표면과 변성제의 접촉 후 또는 변성제 및 변성제용 용매의 혼합 후의 변성도는 감쇠 전반사(ATR), 푸리에 변환 적외선 분광법(FTIR), 시차 주사 열량측정법(DSC), 용해도 테스트(예, 본원에 개시된 예시의 용해 및 붕해 테스트 방법), 적정(예, 본원에 개시된 예시의 적정 방법) 등 또는 이들의 조합과 같은 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 공지된 임의의 적절한 방법에 의하여 측정될 수 있다. 적정 방법은 섬유에 대한 평균 가수분해도 또는 화학적 변성을 측정한다. 섬유의 횡단면에서 일정한 가수분해도 또는 변성도를 특징으로 하는 섬유의 경우, 일정한 가수분해도 또는 변성도는 섬유에 대한 평균 가수분해도가 된다. 가수분해도 또는 변성도의 코어-외장 또는 코어-쉘 타입 분포 또는 구배 분포를 갖는 섬유의 횡단면을 특징으로 하는 섬유의 경우, 적정 테스트는 섬유의 모든 영역에서 평균 가수분해도 또는 변성도를 제공한다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 섬유의 임의의 부분(예, 외부 표면 또는 부분, 쉘 표면 또는 부분 및/또는 내부 부분)이 출발 섬유의 가수분해도에 비하여 혼합후 증가된 변성도를 갖는 경우 섬유의 적어도 일부분은 감소된 가수분해도를 갖는다. 섬유의 임의의 부분에 대한 가수분해도의 감소는 적정 방법에 의하여 측정한 바와 같이 섬유의 평균 가수분해도의 감소를 초래할 것으로 이해될 것이다. 그래서, 적정 방법에 의하여 측정시 섬유의 평균 가수분해도가 혼합 전 섬유의 평균 가수분해도에 비하여 섬유와 변성제의 혼합 후 더 적을 경우 섬유에서의 폴리비닐 알콜 중합체의 적어도 일부분의 가수분해도는 감소될 것으로 이해될 것이다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 섬유의 임의의 부분(예, 외부 표면 또는 부분, 외장(쉘) 표면 또는 부분 및/또는 내부 부분)이 출발 섬유의 변성도에 비하여 접촉 또는 혼합 후 감소된 가수분해도를 가질 경우 섬유의 적어도 일부분은 증가된 변성도를 갖는다.
일반적으로, 접촉 또는 혼합은 변성제 및 변성제용 용매의 혼합물 중에 섬유를 침지시키는 것을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 접촉 또는 혼합은 변성제용 용매 및 변성제를 포함하는 2상 용매계 중에 섬유를 침지시키는 것을 포함한다. 실시양태에서, 2상 용매계는 물 및 유기 용매를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 혼합은 섬유, 변성제 및 변성제용 용매의 혼합물을 교반하는 것을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 접촉은 코로나 처리, 전자 빔 방사 또는 UV 방사와 같은 에너지 공급원을 섬유에 인가하는 것을 포함할 수 있다.
실시양태에서, 상기 방법은 제어된 양의 화학적 변성(변성도)을 중합체에 제공하고/하거나, 제어된 증가의 화학적 변성(변성도)을 중합체에 제공하기에 충분한 조건 하에서 변성제 및 섬유를 혼합하는 것을 포함한다. 실시양태에서, 상기 방법은 변성제용 용매를 변성제 및 섬유와 혼합하는 것을 추가로 포함한다. 실시양태에서, 상기 방법은 제어된 양의 화학적 변성(변성도)을 중합체에 제공하고/하거나, 제어된 증가의 화학적 변성(변성도)을 중합체에 제공하기에 충분한 조건 하에서 변성제, 섬유 및 변성제 용매를 혼합하는 것을 포함한다. 실시양태에서, 상기 방법은 변성제용 용매를 변성제 및 섬유와 혼합하는 것을 추가로 포함한다. 일반적으로, 처리된 섬유의 화학적 변성의 양 및/또는 처리된 섬유의 화학적 변성의 증가는 반응 조건을 변경시켜 설계 및 제어될 수 있다. 제어된 양의 화학적 변성 및/또는 화학적 변성의 증가를 제공하도록 변성될 수 있는 반응 조건은 변성제의 선택, 변성제용 용매의 선택, 용매 중의 변성제 농도의 선택, 반응(혼합 또는 접촉) 시간, 반응(혼합 또는 접촉) 온도 및 활성화제의 임의적인 포함을 포함한다.
일반적으로, 반응 시간이 증가함에 따라, 화학적 변성은 증가될 것이다. 그래서, 반응 시간은 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들면 폴리비닐 알콜, 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체 또는 음이온적으로 변성된 비닐 알콜 공중합체의 화학적 변성에서의 원하는 증가를 제공하도록 선택될 수 있다. 반응 시간은 약 48 시간 이하, 예를 들면 약 1 분 내지 약 36 시간, 약 2 분 내지 약 24 시간, 약 2 분 내지 약 12 시간, 약 2 분 내지 약 6 시간, 약 2 분 내지 약 4 시간, 약 2 분 내지 약 2 시간, 약 2 분 내지 약 1 시간, 약 5 분 내지 약 1 시간, 약 5 분 내지 약 2 시간, 약 5 분 내지 약 5 시간, 약 5 분 내지 약 10 시간, 약 5 분 내지 약 12 시간, 약 5 분 내지 약 24 시간, 약 10 분 내지 약 24 시간, 약 15 분 내지 약 24 시간, 약 30 분 내지 약 24 시간, 약 1 시간 내지 약 24 시간, 약 2 시간 내지 약 24 시간, 약 3 시간 내지 약 24 시간, 약 4 시간 내지 약 24 시간, 약 5 시간 내지 약 24 시간, 약 6 시간 내지 약 24 시간, 약 8 시간 내지 약 24 시간, 약 10 시간 내지 약 24 시간, 약 12 시간 내지 약 24 시간, 약 12 시간 내지 약 18 시간, 약 14 시간 내지 약 20 시간, 또는 약 16 시간 내지 약 24 시간일 수 있다. 실시양태에서, 혼합은 약 1 분 내지 약 48 시간 동안 이루어질 수 있다. 실시양태에서, 혼합은 약 1 시간 내지 약 36 시간 동안 이루어질 수 있다. 실시양태에서, 혼합은 약 2 시간 내지 약 8 시간 동안 이루어질 수 있다.
일반적으로, 반응 온도가 증가함에 따라, 화학적 변성율은 증가될 것이다. 그래서, 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들면 폴리비닐 알콜, 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체 또는 음이온적으로 변성된 비닐 알콜 공중합체의 화학적 변성의 양의 원하는 증가를 제공하기 위하여 반응의 온도는 반응 시간과 조합하여 선택될 수 있다. 섬유가 용해 또는 분해되지 않고, 용매가 존재할 경우 가열 조건 하에서 액체로서 잔존하는 한, 반응의 온도는 구체적으로 제한되지 않는다. 반응 온도는 약 10℃ 내지 약 200℃, 약 10℃ 내지 약 190℃, 약 10℃ 내지 약 180℃, 약 10℃ 내지 약 170℃, 약 10℃ 내지 약 160℃, 약 10℃ 내지 약 150℃, 약 10℃ 내지 약 140℃, 약 10℃ 내지 약 130℃, 약 10℃ 내지 약 120℃, 약 10℃ 내지 약 110℃, 약 10℃ 내지 약 100℃, 약 10℃ 내지 약 90℃, 약 10℃ 내지 약 80℃, 약 10℃ 내지 약 70℃, 약 10℃ 내지 약 60℃, 약 10℃ 내지 약 50℃, 약 10℃ 내지 약 40℃, 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 20℃ 내지 약 100℃, 약 20℃ 내지 약 90℃, 약 20℃ 내지 약 80℃, 약 30℃ 내지 약 100℃, 약 30℃ 내지 약 90℃, 약 30℃ 내지 약 80℃, 약 40℃ 내지 약 80℃, 약 50℃ 내지 약 80℃, 또는 약 60℃ 내지 약 80℃일 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 더 높은 온도에서 용매의 극성이 증가함에 따라, 섬유는 팽윤, 겔화 및/또는 용해되기 시작할 수 있는 것으로 여겨진다. 따라서, 섬유가 불용성을 유지하고 분해되지 않도록, 반응의 온도는 용매와 조합하여 선택될 수 있다. 실시양태에서, 상기 방법은 변성제를 섬유 및 용매와 혼합하기 이전에 섬유를 변성제용 용매 중에서 가열하는 것을 추가로 포함한다. 실시양태에서, 상기 방법은 섬유, 변성제 및 변성제용 용매의 혼합물을 가열하는 것을 추가로 포함한다.
변성제의 선택은 변성 반응의 속도에 영향을 미칠 수 있다. 그래서, 변성제는 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들면 폴리비닐 알콜, 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체 또는 음이온적으로 변성된 비닐 알콜 공중합체의 화학적 변성의 양의 원하는 증가를 제공하기 위하여 반응 시간 및 온도와 조합하여 선택될 수 있다. 변성이 에스테르 또는 아미드의 산 또는 염기 촉매화된 트랜스에스테르화에 의하여 발생되는 실시양태에서, 반응 속도는 변성제의 친핵성 강도에 기초하여 조정될 수 있다.
화학적 변성은 일반적으로 섬유의 중합체 백본 상의 작용기를 원하는 작용기로의 임의의 원하는 화학적 변성이 될 수 있다. 고려되는 화학적 변성의 비제한적인 예는 에스테르화, 아미드화, 아미노화, 카르복실화, 니트로화, 아실로인 축합, 알릴화, 아세틸화, 이미드화, 할로겐화, 술폰화, 알킬화, 아세틸화, 에놀화, 니트로화, 실란 커플링 및 가교 중 하나 이상을 포함한다. 실시양태에서, 상기 방법은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나, 예를 들면 적어도 하나의 비닐 아세테이트 모이어티 단독, 적어도 하나의 비닐 알콜 모이어티 단독 또는 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티 둘 다를 포함하는 중합체를 화학적으로 변성시키기에 충분한 조건 하에서 혼합을 포함할 수 있으며, 여기서 화학적 변성은 에스테르화, 아미드화, 아미노화, 카르복실화, 니트로화, 아실로인 축합, 알릴화, 아세틸화, 이미드화, 할로겐화, 술폰화, 알킬화, 아세틸화, 에놀화, 니트로화 및 실란 커플링 중 하나 이상을 포함한다. 실시양태에서, 상기 방법은 중합체를 가교시키기에 충분한 조건 하에서 접촉을 포함할 수 있으며, 여기서 변성제는 코로나 처리, 전자 빔 방사 또는 UV 방사를 포함한다. 일부 실시양태에서, 화학적 변성 후 중합체는 가교되지 않는다.
변성제는 일반적으로 중합체 백본 상의 작용기를 원하는 작용기로 화학적으로 변성시킬 수 있고/있거나, 이를 촉매화시킬 수 있는 임의의 물질일 수 있다. 변성제의 비제한적인 예는 무수물, 카르복실산, 알콜, 에스테르, 에테르, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 시약, 아미드, 아민, 락탐, 니트릴, 케톤, 알릴 화합물, 아세틸 화합물, 할로겐 화합물, 알킬 함유 화합물, 이미드, 아세탈 함유 화합물, 에놀레이트, 니트로 함유 화합물, 실란, 아지리딘, 이소시아네이트 또는 이들의 임의의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 실시양태에서, 변성제는 무수물, 카르복실산, 알콜, 에스테르, 에테르, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 시약, 아미드, 아민, 니트릴, 케톤, 알릴 화합물, 아세틸 함유 화합물, 할로겐 함유 화합물, 알킬 함유 화합물, 이미드, 아세탈 함유 화합물, 에놀레이트, 니트로 함유 화합물, 실란, 아지리딘, 이소시아네이트, 에너지 공급원 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 변성제는 무수물, 아민, 술포네이트, 술폰산, 모노카르복실산, 디카르복실산 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 변성제는 술포네이트를 포함한다. 실시양태에서, 술포네이트는 아미노프로필 술포네이트를 포함한다. 실시양태에서, 변성은 아민 또는 락탐을 포함한다. 실시양태에서, 락탐은 피롤리돈 또는 카프로락탐을 포함한다. 실시양태에서, 변성제는 술폰산을 포함한다. 실시양태에서, 술폰산은 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산(AMPS)을 포함한다. 실시양태에서, 변성제는 모노카르복실산 또는 디카르복실산을 포함한다. 실시양태에서, 모노카르복실산 또는 디카르복실산은 아세트산, 말레산, 모노알킬 말레에이트, 디알킬 말레에이트, 푸마르산, 모노알킬 푸마레이트, 디알킬 푸마레이트, 이타콘산, 모노알킬 이타코네이트, 디알킬 이타코네이트, 시트라콘산, 모노알킬 시트라코네이트, 디알킬 시트라코네이트, 메사콘산, 모노알킬 메사코네이트, 디알킬 메사코네이트, 글루타콘산, 모노알킬 글루타코네이트, 디알킬 글루타코네이트, 알킬 (알킬)아크릴레이트, 상기의 알칼리 금속 염, 그의 가수분해된 알칼리 금속 염, 그의 에스테르 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 변성제는 무수물을 포함한다. 실시양태에서, 무수물은 유기산 무수물이며, 유기산 무수물은 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 이소부티르산 무수물, 말레산 무수물, 프탈산 무수물, 글루타르산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물, 글루타콘산 무수물 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 유기산 무수물은 말레산 무수물을 포함한다. 실시양태에서, 변성제는 아지리딘을 포함한다. 실시양태에서, 아지리딘은 올리고머이다. 실시양태에서, 변성제는 이소시아네이트를 포함한다. 실시양태에서, 이소시아네이트는 올리고머이다. 일부 실시양태에서, 출발 섬유는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체를 포함하며, 변성제는 유기산 무수물을 포함한다. 비닐 알콜 모이어티로부터의 히드록실 기(-OH)는 변성제와 반응하며, 변성 모이어티를 중합체 쇄 상에 화학적으로 결합하며, 부착시킨다. 특정한 경우에서, 변성도는 히드록실 기가 충분히 반응되는 경우 변성 전 중합체의 가수분해도와 동일하다(같다).
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "클릭 화학 시약"은 섬유의 중합체 백본을 클릭 화학 반응성 쌍의 제1 작용기로 화학적으로 변성시킬 수 있는 시약을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "클릭 화학 반응성 쌍"은 "클릭 화학" 반응을 실시할 수 있는 한쌍의 상보성 작용기를 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, "클릭 화학 반응성 쌍의 제1 작용기"는 "클릭 화학" 반응을 실시할 수 있는 상보성 작용기의 쌍 중 하나를 지칭한다. 일반적으로, 클릭 화학 반응의 주요 유형에는 4종이 존재한다: 1) 시클로첨가, 2) 친핵성 개환, 3) 비-알돌 유형의 카르보닐 화학 및 4) 탄소-탄소 복수의 결합으로의 첨가. 클릭 화학 반응성 쌍은 티올/알켄, 아지드/알킨, 아지드/알켄, 알켄/테트라진, 이소니트릴/테트라진 등과 같이 상기 제시된 클릭 화학 반응의 4종의 유형과 상용성을 갖는 한쌍의 상보성 작용기일 수 있다. 클릭 화학 반응성 쌍의 추가의 예는 문헌[Wang et. al., Pharm Res., 2008, 25(10): 2216-2230; Bowman et al., Adv . Funct . Mater., 2014, 24, 2572-2590; and Jozwiak et al., Chem. Rev., 2013, 113, 4905-4979]에서 찾아볼 수 있다.
일반적으로, 변성제용 용매 중의 변성제의 농도가 증가함에 따라, 반응 속도는 증가할 것이다. 그래서, 변성제의 농도는 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들면 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 변성된 폴리비닐 알콜 공중합체의 변성도에서의 원하는 증가를 제공하기 위하여 반응 시간, 반응 온도 및 변성제 선택과 조합하여 선택될 수 있다. 일반적으로, 변성제용 용매 중의 변성제의 농도는 임의의 농도일 수 있다. 통상적으로, 제공된 모든 변성제가 용액 중에 존재하도록 농도는 선택될 것이다. 실시양태에서, 변성제는 용매의 중량을 기준으로 하여 약 0.2% 내지 약 75% (w/w), 예를 들면 약 0.2% 내지 약 75%, 약 0.2% 내지 약 50%, 약 0.2% 내지 약 25%, 약 0.5% 내지 약 20%, 약 1% 내지 약 18%, 약 2% 내지 약 16%, 약 5% 내지 약 15%, 약 8% 내지 약 12%, 또는 약 10%의 양으로 제공될 수 있다. 실시양태에서, 변성제는 용매의 중량을 기준으로 하여 약 0.2% 내지 약 25% (w/w)의 양으로 제공된다. 실시양태에서, 변성제는 용매의 중량을 기준으로 하여 약 2% 내지 약 25% (w/w)의 양으로 제공된다. 실시양태에서, 변성제는 용매의 중량을 기준으로 하여 약 5% 내지 약 15% (w/w)의 양으로 제공된다. 변성제가 에너지 공급원인 실시양태에서, 일반적으로 에너지 공급원의 강도가 증가됨에 따라, 반응 속도는 증가될 것이다. 그래서, 에너지 강도는 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들면 폴리비닐 알콜의 변성도의 원하는 증가를 제공하기 위하여 반응 시간, 반응 온도 및 변성제 선택과 조합하여 선택될 수 있다.
변성제용 용매는 일반적으로 변성제가 용해성이며, 처리가 섬유와 용매의 접촉 지속시간 동안 실시되는 온도에서 처리하고자 하는 섬유가 불용성이 되는 임의의 용매가 될 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 처리 전 용매 중에서 불용성이다. 실시양태에서, 섬유는 처리 동안 용매 중에서 불용성이다. 실시양태에서, 섬유는 처리 후 용매 중에서 불용성이다. 일반적으로, 용매는 섬유를 구성하는 중합체, 예를 들면 폴리비닐 알콜의 변성도에서의 원하는 증가를 제공하기 위하여 반응 시간, 반응 온도, 변성제 선택 및 그의 농도와 조합하여 선택될 수 있다. 용매의 극성이 증가됨에 따라, 용매를 섬유의 중합체 매트릭스에 확산시키는 것은 일반적으로 증가되어 중합체 매트릭스로의 변성제의 확산의 증가를 유도한다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 극성이 증가됨에 따라, 섬유의 내부/코어 영역의 변성도는 증가될 수 있어서 변성도가 섬유의 횡단면에서 증가될 수 있는 것으로 여겨진다. 추가로, 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 극성이 감소됨에 따라, 섬유의 중합체 매트릭스로의 용매의 확산은 일반적으로 감소되어 변성도가 섬유의 표면, 외부 또는 외장 부분에서 증가될 수 있다. 섬유의 표면, 외부 또는 외장 부분에서 섬유의 중합체의 변성은 또한 섬유의 횡단면에서 변성도의 평균 증가를 유도한다. 추가로, 이론에 의하여 제한하고자하는 것은 아니지만, 용매의 조합은 처리된 섬유의 중합체의 변성도의 확산 제어된 방사 구배를 제공하도록 사용될 수 있다. 실시양태에서, 용매의 조합은 2상 용매계일 수 있다. 실시양태에서, 2상 용매계는 물 및 유기 용매를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 2상 용매계는 물 및 알콜(예, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올)을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 2상 용매계는 물 및 메탄올을 포함한다.
실시양태에서, 변성제 용액용 용매는 한센(Hansen) 용해도 파라미터(HSP)에 의하여 특징화될 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 3종의 HSP 값, 분산, 몰 부피 및 수소 결합은 특정한 용매에 의한 폴리비닐 알콜의 혼화성 및 그에 따라 용매화 또는 팽윤의 지표인 것으로 여겨진다. 추가로, 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 수소 결합은 예상되는 양상의 최대의 예측변수이며, 모든 파라미터의 총합인 H총합도 또한 예측되는 것으로 여겨진다. 일반적으로, 용매의 HSP 값이 폴리비닐 알콜의 HSP 값보다 적을 경우, 용매와 폴리비닐 알콜 사이의 HSP 값이 다를수록 폴리비닐 알콜로의 용매의 확산성은 적다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 H총합 값은 폴리비닐 알콜의 H총합 값보다 약 4 내지 약 15 단위 더 낮으며, 용매 흡수 속도 및 폴리비닐 알콜로의 용매의 확산성은 용매 흡수 및 그에 따른 변성제 흡수의 구배가 발생하여 내부, 코어 부위에 비하여 표면 부위에서 더 큰 변성도를 갖는 횡단면에서 폴리비닐 알콜 섬유의 변성도에서의 구배를 제공하도록 하는 것으로 여겨진다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 H총합 값이 폴리비닐 알콜의 H총합 값보다 약 4 내지 약 15 단위 더 클 경우, 용매 흡수 속도 및 폴리비닐 알콜로의 용매의 확산성은 용매 흡수 및 그에 따른 변성제 흡수가 발생하여 폴리비닐 알콜 섬유의 횡단면에서 균일한 변성도를 신속하게 제공하는 것으로 여겨진다. 추가로, 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 H총합 값이 섬유의 폴리비닐 알콜보다 15 단위 초과로 더 낮은 경우 확산성은 섬유의 외부면만이 변성제로 처리되도록 제한될 것이며, 용매의 H총합 값이 섬유의 폴리비닐 알콜보다 15 단위 초과로 더 높을 경우, 용매는 섬유의 폴리비닐 알콜을 용해시킬 것으로 여겨진다.
실시양태에서, 변성제용 용매는 극성 용매를 포함한다. 실시양태에서, 용매는 옥탄올, 헵탄올, 헥산올, 펜탄올, 부탄올, 프로판올, 테트라히드로푸란, 디클로로메탄, 아세톤, 에탄올, N-메틸피롤리돈, 메탄올, 아세토니트릴, 에틸렌 글리콜, N,N-디메틸포름아미드, 글리세롤, 디메틸 술폭시드, 포름산, 물 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 n-옥탄올, n-헵탄올, n-헥산올, n-펜탄올, n-부탄올, 이소부탄올, sec-부탄올, tert-부탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 아세톤, 에탄올, N-메틸피롤리돈, 메탄올, 아세토니트릴, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭시드, 포름산, 물 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 n-프로판올, 아세톤, 에탄올, N-메틸피롤리돈, 메탄올, 아세토니트릴, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭시드, 포름산, 물 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 아세톤, N-메틸피롤리돈, 아세토니트릴, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭시드, 포름산, 물 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함한다. 실시양태에서, 용매는 혼합 조건 하에서 액체인 알콜을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 메탄올을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 메탄올 및 적어도 하나의 추가 용매를 포함한다. 실시양태에서, 용매는 메탄올 및 물을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 물과 조합된 부탄올, 펜탄올, 헥산올, 헵탄올 및 옥탄올 중 적어도 하나를 포함한다. 실시양태에서, 용매는 제1 용매와 제2 용매의 혼합물을 포함한다. 실시양태에서, 제1 용매는 물을 포함하며, 제2 용매는 알콜을 포함한다. 실시양태에서, 제2 용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 DMSO 및 물을 포함한다. 실시양태에서, 용매는 DMSO 및 물을 포함하며, DMSO 및 물은 약 40/60 내지 80/20의 중량비로 제공된다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 물의 양이 60% 초과로 증가되거나 또는 DMSO의 양이 약 80% 초과로 증가됨에 따라, 각각의 용매와 폴리비닐 알콜의 상호작용은 증가되어 중합체의 증가된 팽윤 및 겔화를 유도하는 것으로 여겨진다.
실시양태에서, 용매는 비극성 용매를 포함한다. 실시양태에서, 용매는 헥산, 시클로헥산, 메틸펜탄, 펜탄, 시클로프로판, 디옥산, 벤젠, 피리딘, 크실렌, 톨루엔, 디에틸 에테르, 클로로포름 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
실시양태에서, 용매는 제1 용매와 제2 용매의 혼합물을 포함한다. 실시양태에서, 제1 용매는 극성 용매를 포함하며, 제2 용매는 비극성 용매를 포함한다. 실시양태에서, 제1 용매는 제1 유전 상수를 가지며, 제2 용매는 제2 유전 상수를 가지며, 제1 용매의 유전 상수는 제2 용매의 유전 상수보다 더 크다. 실시양태에서, 제1 유전 상수는 5 이하, 4 이하, 3 이하 또는 2 이하이다. 실시양태에서, 제2 유전 상수는 5 초과, 7.5 초과, 10 초과, 15 초과, 18 초과, 20 초과, 25 초과 또는 30 초과이다. 실시양태에서, 제1 유전 상수와 제2 유전 상수 사이의 차이는 적어도 3, 적어도 5, 적어도 8 또는 적어도 10이다. 용매가 제1 용매와 제2 용매의 혼합물을 포함하는 실시양태에서, 가수분해제가 혼합물 중의 용해성이고, 섬유가 처리 전, 처리 동안 및 처리 후 혼합물 중의 용해성이 아니라면, 제1 용매 및 제2 용매는 임의의 비로 제공될 수 있다. 실시양태에서, 제1 용매 및 제2 용매는 약 99/1 내지 약 1/99, 약 95/5 내지 약 5/95, 약 90/10 내지 10/90, 약 85/15 내지 약 15/85, 약 80/20 내지 약 20/80, 약 75/25 내지 약 25/75, 약 70/30 내지 약 30/70, 약 65/35 내지 약 35/65, 약 60/40 내지 약 40/60, 약 55/45 내지 약 45/55, 또는 약 50/50의 중량비로 제공될 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 방법은 섬유, 변성제 및 임의적인 용매를 활성화제와 혼합하는 것을 추가로 포함한다. 활성화제는 일반적으로 변성제에 의한 섬유의 처리를 용이하게 하는 임의의 첨가제일 수 있다. 활성화제는 일반적으로 섬유의 중합체 및 예를 들면 변성제, 또는 중합체 매트릭스로의 변성제의 확산을 용이하게 하는 화합물들 간의 반응의 활성화 에너지를 감소시키기 위한 촉매를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 활성화제는 산, 염기, 아지리딘, 유리 라디칼 개시제 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 활성화제는 자유 라디칼 개시제이다. 실시양태에서, 자유 라디칼 개시제는 퍼옥시드를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 퍼옥시드는 벤조 퍼옥시드, 과산화수소, 디벤조일 퍼옥시드(BPO), 디도데카노일(디라우로일) 퍼옥시드(LPO) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 자유 라디칼 개시제는 아조 화합물, 예컨대 2,2'-아조비스이소부티로니트릴(AIBN)을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 활성화제는 산이다. 실시양태에서, 산은 유기산, 무기산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 유기산은 카르복실산, 예컨대 포름산, 아세트산, 옥살산, 말론산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 무기산은 붕산, 질산, 아질산, 인산, 아인산, 황산, 황화수소산, 염소산, 아염소산, 차아염소산, 할로겐화수소산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 할로겐화수소산은 플루오르화수소산, 염산, 브롬화수소산, 요오드화수소산 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 활성화제는 염기이다. 실시양태에서, 염기는 금속 수산화물을 포함한다. 실시양태에서, 금속 수산화물은 수산화리튬, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 수산화루비듐, 수산화세슘 또는 이들의 조합을 포함한다.
변성 섬유는 일반적으로 변성제와 혼합 후 화학적 변성을 포함하는 섬유일 수 있다. 변성 섬유가 포함할 수 있는 화학적 변성의 비제한적인 예는 모노카르복실산, 디카르복실산, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 반응성 쌍의 제1 작용기, 아미드, 아민, 카르바메이트, 니트릴, 케톤, 에스테르, 알릴, 아세틸, 할로겐, 알킬, 이미드, 아세탈, 에놀레이트, 니트로, 실란, 가교 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 모노카르복실산, 디카르복실산, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 반응성 쌍의 제1 작용기, 아미드, 아민, 니트릴, 케톤, 에스테르, 알릴, 아세틸, 할로겐, 알킬, 이미드, 아세탈, 에놀레이트, 니트로, 실란 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 술포네이트, 술폰산 또는 둘 다를 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 비닐 술폰산, 알릴 술폰산, 에틸렌 술폰산, 2-아크릴아미도-1-메틸프로판술폰산, 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산, 2-메타크릴아미도-2-메틸프로판술폰산, 2-술포에틸 아크릴레이트, 상기의 알칼리 금속 염 유도체 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 술포네이트를 포함한다. 실시양태에서, 술포네이트는 아미노프로필 술포네이트를 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 술폰산을 포함한다. 실시양태에서, 술폰산은 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산(AMPS) 및/또는 AMPS의 나트륨 염을 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 락탐으로부터의 모이어티로서 아민 또는 카르바메이트를 포함한다. 실시양태에서, 상기 카르바메이트는 피롤리돈 또는 카프로락탐을 포함하는 락탐으로부터의 것일 수 있다. 실시양태에서, 변성 섬유는 모노카르복실산 또는 디카르복실산을 포함한다. 실시양태에서, 모노카르복실산 또는 디카르복실산은 아세트산, 말레산, 모노알킬 말레에이트, 디알킬 말레에이트, 푸마르산, 모노알킬 푸마레이트, 디알킬 푸마레이트, 이타콘산, 모노알킬 이타코네이트, 디알킬 이타코네이트, 시트라콘산, 모노알킬 시트라코네이트, 디알킬 시트라코네이트, 메사콘산, 모노알킬 메사코네이트, 디알킬 메사코네이트, 글루타콘산, 모노알킬 글루타코네이트, 디알킬 글루타코네이트, 알킬 (알킬)아크릴레이트, 상기의 알칼리 금속 염, 그의 가수분해된 알칼리 금속 염, 그의 에스테르 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 디카르복실산은 모노메틸 말레에이트를 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 상기 개시된 바와 같은 클릭 화학 반응성 쌍의 제1 작용기를 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 클릭 화학 반응성 쌍의 제1 작용기를 포함하며, 본원에 개시된 바와 같은 활성제는 클릭 화학 반응성 쌍의 제2 작용기를 포함한다. 그래서, 변성제는 섬유를 클릭 화학 반응성 쌍의 특정한 제1 작용기로 변성시켜 클릭 화학 반응성 쌍의 제2 작용기를 포함하는 원하는 활성제가 변성 섬유와 쉽게 반응하여 원하는 활성제에 결합된 섬유를 형성할 수 있는 것으로 고려될 수 있다. 실시양태에서, 변성 섬유는 아미드를 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 에스테르를 포함한다. 실시양태에서, 변성 섬유는 아민을 포함한다.
일반적으로, 본원에 개시된 후공정 방법 이전에 섬유에 비하여 변성 섬유의 화학적 변성의 양(변성도)의 증가는 0.1 몰% 내지 약 50 몰% 범위일 수 있다. 예를 들면, 본원에 개시된 방법으로부터의 변성도는 약 1 몰%, 약 2 몰%, 약 3 몰%, 약 4 몰%, 약 5 몰%, 약 6 몰%, 약 7 몰%, 약 8 몰%, 약 9 몰%, 약 10 몰%, 약 11 몰%, 약 12 몰%, 약 13 몰%, 약 14 몰%, 약 15 몰%, 약 20 몰%, 약 30 몰%, 약 40 몰% 또는 약 50 몰%, 예컨대 1 몰% 내지 15 몰%, 약 1 몰% 내지 약 10 몰%, 약 1 몰% 내지 약 8 몰%, 약 2 몰% 내지 약 8 몰%, 약 2 몰% 내지 약 8 몰%, 약 3 몰% 내지 약 8 몰%, 약 3 몰% 내지 약 6 몰%, 또는 약 1 몰% 내지 약 4 몰% 범위일 수 있다.
반응 조건은 또한 처리된 섬유의 용해도 메카니즘 및/또는 흡수 용량 및 보유를 설계 및 제어하기 위하여 선택될 수 있다. 예를 들면, 반응 조건은 (a) 외장의 중합체가 상이한, 예를 들면 코어의 중합체보다 더 큰 변성도를 갖는 코어-외장 구조(도 2a), (b) 예를 들면 내부 부위로부터 표면 부위까지 변성도가 증가하는 순서로 중합체의 변성도에서의 방사상 구배(도 2b; 도 3) 또는 (c) 횡단면에서 일관된 변성도(도 2c)를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기 위하여 선택될 수 있다. 형성된 섬유는 상이한 용해도 메카니즘(예를 들면 즉시 방출, 지연 방출 또는 자극(triggered) 방출), 화학적 상용성/내성 및/또는 흡수 용량 및 보유 특성을 가질 수 있다. 제어된 섬유 구조를 제공하기 위하여 변성될 수 있는 반응 조건은 변성제의 선택, 변성제용 용매 중의 변성제의 농도, 반응(접촉 또는 혼합) 시간, 반응(접촉 또는 혼합) 온도, 변성제용 용매의 선택 및 활성화제의 임의적인 내포를 포함한다.
코어-외장 구조 또는 코어-쉘 구조를 갖는 섬유는 섬유의 내부 코어 부위로의 용매 및 변성제의 방사상 확산을 최소로 하기에 충분한 조건 하에서 중합체, 예컨대 폴리비닐 알콜을 갖는 섬유를 변성제 및 용매로 처리함으로써 제조될 수 있다. 섬유의 내부 코어 부위로의 용매 및 변성제의 확산은, 예를 들면 짧은 반응 시간, 낮은 반응 온도를 선택하고/하거나, 비극성 용매를 포함함으로써, 최소화될 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 방법의 접촉은 코어-외장 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 비닐 알콜 모이어티를 갖는 중합체를 포함하는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되며, 여기서 외장의 중합체는 코어의 중합체보다 더 큰 변성도를 갖는다. 실시양태에서, 외장의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 변성도를 갖는 코어-외장 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건은 20 이하, 18 이하, 14 이하 또는 10 이하의 유전 상수를 갖는 용매를 포함한다. 실시양태에서, 외장의 중합체가 코어보다 더 큰 변성도를 갖는 코어-외장 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건은 섬유 및 변성제 용액을 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 10℃ 내지 약 25℃ 또는 약 15℃ 내지 약 25℃ 범위의 온도에서 혼합하는 것을 포함한다. 실시양태에서, 외장의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 변성도를 갖는 코어-외장 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건은 섬유 및 변성제를 약 2 분 내지 약 6 시간, 약 2 분 내지 약 4 시간, 약 5 분 내지 약 3 시간, 약 10 분 내지 약 2 시간 또는 약 15 분 내지 약 1 시간의 시간 동안 혼합하는 것을 포함한다. 실시양태에서, 외장의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 변성도를 갖는 코어-외장 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건은 20 이하, 18 이하, 14 이하 또는 10 이하의 유전 상수를 갖는 용매의 내포, 약 10℃ 내지 약 30℃, 약 10℃ 내지 약 25℃ 또는 약 15℃ 내지 약 25℃ 범위의 온도에서 섬유, 변성제 및 용매의 혼합, 약 2 분 내지 약 6 시간, 약 2 분 내지 약 4 시간, 약 5 분 내지 약 3 시간, 약 10 분 내지 약 2 시간, 또는 약 15 분 내지 약 1 시간의 시간 동안 섬유, 변성제 및 용매의 혼합을 포함한다. 외장의 중합체가 코어의 중합체보다 더 큰 변성도를 갖는 코어-외장 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 상기 섬유는 섬유의 내부에 제공된 활성제의 지연 방출 특성, 변성 중합체에 접합된 활성제의 제어 방출 특성, 섬유의 내부에 제공되고/되거나 변성 중합체에 접합된 활성제의 자극 방출 및/또는 변성을 갖지 않는 섬유에 비하여 향상된 내화학성을 제공할 수 있다. 실시양태에서, 변성 외장 부위는 실질적으로 연속적일 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, "실질적으로 연속적"은 섬유의 표면적의 적어도 약 60%가 변성을 포함하도록 섬유의 표면적에서 변성의 균질한 분포를 지칭한다. 실시양태에서, 섬유의 표면적의 적어도 약 75%, 적어도 약 80%, 적어도 약 90% 또는 적어도 약 95%는 변성을 포함한다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 변성 외장 부위가 실질적으로 연속적인 경우, 섬유는 유독한 화학물질, 예컨대 산화제와 접촉시 섬유가 변색으로부터 보호되도록 하는 향상된 내화학성 및 감소된 용해도를 나타낼 수 있는 것으로 여겨진다. 추가로, 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 섬유가 유독한 화학물질과 접촉시, 변성 외장 부위의 불연속 부위는 시간 경과에 따른 유독한 화학물질의 침투 및 유독한 화학물질에 의한 섬유의 악화를 허용하는 유독한 화학물질에 민감한 부위인 것으로 여겨진다.
본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 섬유로부터 활성제의 "지연 방출"은 활성제의 전체가 섬유의 최종 사용 적용예의 조건 하에서 용매(일반적으로 물)와의 접촉시 섬유로부터 즉시 방출되지 않는다는 것을 의미한다. 예를 들면, 활성제를 함유하며, 세탁 적용예에 사용되는 섬유는 세정 조건 하에서 활성제 전체를 즉시 방출하지 않을 수 있다. 그보다는 오히려, 활성제는 시간 경과에 따라 섬유로부터 확산될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 섬유로부터 활성제의 "자극 방출"은 자극 조건이 충족될 때까지 활성제가 섬유로부터 방출되지 않는다는 것을 의미한다. 예를 들면, 활성제를 함유하며, 세탁 적용예에 사용되는 섬유는 세정수가 사전결정된 온도 및/또는 pH에 도달할 때까지 활성제를 방출하지 않을 수 있다.
자극 조건은 온도, pH, UV/VIS 방사, IR 방사, 이온의 존재, 촉매의 존재 또는 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
외장 구조체의 두께가 증가됨에 따라, 유체로 팽윤 및 포화된 코어를 갖는 섬유의 안정성은 증가되지만, 유체를 흡수하기 위하여 코어 내에서 이용 가능한 중합체의 양은 감소된다. 섬유의 중합체 구조로의 변성제의 확산을 제어하여 외장의 두께는 제어될 수 있다. 섬유의 내부 부분의 처리는 제어된 확산이므로, 외장은 섬유의 주위를 둘러싼 두께에서의 변동을 가질 수 있으며, 외장의 내부 부분은 외장의 외부 표면에서 중합체의 변성도보다 적지만, 섬유의 중심에서 중합체의 변성도보다 더 큰 변성도를 가질 수 있는 것으로 이해될 것이다. 그래서, 일부 실시양태에서, 섬유의 횡단면은 코어-외장 구조를 특징으로 할 수 있으며, 또한 섬유의 내부 부분으로부터 섬유의 외부 부분까지 증가되는 구배를 갖는 것을 특징으로 할 수 있다.
증가하는 방사상 구배 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유는 섬유의 내부 부위로의 용매 및 변성제의 방사상 확산을 변성시키기에 충분한 조건 하에서 변성도를 갖지 않는 중합체, 예컨대 폴리비닐 알콜 또는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체를 갖는 섬유를 변성제 및 용매로 처리함으로써 제조될 수 있다. 실시양태에서, 내부 부위로부터 외부 부위까지 증가하는 방사상 구배 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유는 상이한 확산 속도(동시에 또는 단계적으로)를 갖는 복수의 용매의 사용, 섬유로의 용매 및 변성제의 확산 속도를 변경시키기 위하여 혼합 동안 온도의 변경 및/또는 일부 변성제가 내부 부위로 확산되어 중합체의 변성도를 변경시키도록 하기에 충분히 길지만, 내부 부분의 중합체가 외부/표면 부분의 중합체와 동일한 정도로 화학적으로 변성되도록 하기에 길지 않은 반응 시간의 선택으로 제조될 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 방법의 혼합은 섬유의 내부 부위로부터 섬유의 표면 부위까지의 중합체의 변성도에서의 증가하는 구배를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행된다. 변성도의 증가하는 구배를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유는 섬유의 내부에 제공된 활성제의 지연 방출 특성, 섬유의 내부에 제공된 활성제의 자극 방출, 횡단면에서 일관된 변성도를 갖는 섬유에 대하여 증가된 흡광도 및/또는 흡수된 유체의 개선된 보유를 제공할 수 있다.
코어-외장 구조 및/또는 증가되는 방사상 구조를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유는 코어/내부 부위에 로딩된 활성제를 가질 수 있다. 섬유를 활성제의 용액과 접촉시키고, 중합체 구조로 활성제 용액이 확산되도록 하여 활성제 용액을 흡수하여 팽윤되는 섬유의 코어/내부 부위를 형성함으로써, 활성제가 코어/내부 부위에 로딩될 수 있다. 활성제는 활성제 용액 용매 중에 용해성인 본원에 개시된 임의의 활성제일 수 있다. 용매는 본원에 개시된 임의의 용매일 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용매의 극성이 증가됨에 따라, 섬유의 코어/내부 부위로의 확산 속도는 증가되는 것으로 여겨진다. 섬유의 코어/내부 부위 및 섬유의 외장/외부 부위를 구성하는 중합체의 용해도 온도 미만의 온도에서 활성제 용액의 물이 유지된다면, 예시의 용매는 물이다.
횡단면에서(전체에서) 동일한 변성도를 갖는 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유는 섬유의 내부 코어 부위로의 용매 및 변성제의 방사상 확산을 최대로 하기에 충분한 조건 하에서 중합체, 예컨대 폴리비닐 알콜 또는 폴리비닐 알콜 공중합체를 갖는 섬유를 변성제 및 용매로 처리함으로써 제조될 수 있다. 섬유의 내부 코어 부위로의 용매 및 변성제의 확산은, 예를 들면 긴 반응 시간, 높은 반응 온도를 선택하고/하거나, 높은 극성 용매를 포함함으로써, 최대화될 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 방법의 혼합은 횡단면에서 동일한 변성도를 갖는 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행된다.
이롭게도, 일부 실시양태에서, 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 섬유의 내부 부위에서의 중합체의 변성도(존재할 경우)에 비하여 섬유의 표면 부위에서의 중합체의 변성도가 증가됨에 따라, 섬유의 벌크 용해도는 증가되거나 또는 동일한 수준에서 유지될 수 있는데, 이는 섬유 전체에서 일관된 변성도를 갖거나 또는 변성도를 갖지 않는 섬유를 단지 선택하는 것에 대하여 섬유의 용해도 파라미터 및 섬유의 상이한 용해도 특징의 더욱 정확한 조정을 허용한다.
본 개시내용은 추가로 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나, 예를 들면 적어도 하나의 비닐 아세테이트 모이어티 단독, 적어도 하나의 비닐 알콜 모이어티 단독 또는 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티 둘 다를 포함하는 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 변성제 및 변성제용 용매와 접촉시켜 섬유의 적어도 표면을 포함하는 섬유의 부위에서 중합체의 적어도 일부분을 변성제에 의해 화학적으로 변성시키는 것을 포함하는 섬유의 처리 방법을 제공한다. 실시양태에서, 접촉은 침지, 분무, 전사 코팅, 위킹(wicking), 발포, 브러싱, 롤링, 조습, 증착, 프린팅 또는 이들의 조합에 의하여 수행될 수 있다. 실시양태에서, 중합체는 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체, 변성된 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 변성제는 본원에 개시된 임의의 변성제를 포함할 수 있으며, 변성제용 용매는 본원에 개시된 용매를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 상기 방법은 연속적 인라인 공정의 일부로서 섬유의 형성 후 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 것을 추가로 포함할 수 있다. 예를 들면, 섬유는 제1 스테이션에서 중합체 혼합물로부터 형성될 수 있고, 섬유의 표면이 처리될 수 있는 제2 스테이션으로 이송될 수 있다. 또 다른 예에서, 섬유는 섬유 공급 스테이션, 섬유 처리 스테이션 및 섬유 수집 스테이션을 포함한 장치 상에서 처리될 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 섬유의 표면의 접촉 동안 이동 중에 있게 된다. 실시양태에서, 섬유의 표면을 변성제 및 용매와 접촉시키는 것은 뱃치-바이-뱃치 공정 또는 연속적 인라인 공정으로 수행된다. 예를 들면, 섬유는 벌크로 제조될 수 있으며, 부직웹으로 섬유의 형성 이전에 변성제로 처리될 수 있다. 실시양태에서, 섬유는 스테이플 섬유, 스테이플 얀, 파이버 필(fiber fill), 니들 펀치 직물, 본딩 섬유 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 스테이플 섬유를 포함한다. 실시양태에서, 상기 방법은 섬유의 표면을 변성제와 접촉시킨 후 섬유를 세정 및 건조시키는 것을 추가로 포함한다. 세정은 섬유를 비용매로 헹구기 함으로써 이루어질 수 있다. 비용매는 섬유를 가용화시키지는 않지만, 미반응 화학물질, 예컨대 변성제를 제거하는 액체를 지칭한다. 비용매의 예는 극성 또는 비양성자성 용매를 포함한다. 예를 들면, 아세톤을 사용할 수 있다. 섬유의 건조는 에어젯 건조, 진탕, 와류 처리 또는 원심분리에 의하여 이루어질 수 있다.
실시양태에서, 본원에 개시된 방법은 약 79% 내지 약 99.9% 범위의 가수분해도, 예를 들면 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함하는 중합체를 포함하는 섬유를 처리하는 것이며, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하며, 상기 방법은 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 섬유, 변성제 및 용매와 혼합하는 것을 추가로 포함한다. 실시양태에서, 섬유를 처리하는 본원에 개시된 방법에서, 섬유는 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함하며, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하며, 혼합은 섬유와 용매를 조합하고 혼합물을 약 65℃ 내지 약 75℃로 가열하여 가열된 혼합물을 형성하는 것, 가열된 혼합물에 말레산 무수물, 및 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 첨가하여 반응 혼합물을 형성하는 것, 및 반응 혼합물을 약 65℃ 내지 약 75℃에서 약 3 내지 7 시간 동안 교반하는 것을 포함한다..
본 개시내용은 본 개시내용의 방법에 의하여 처리된 섬유를 제공한다.
본 개시내용은 표면 부위 및 내부 부위를 갖는 섬유를 제공한다. 섬유는 본원에 기재된 바와 같은 변성제에 의해 화학적으로 변성된 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나, 예를 들면 적어도 하나의 비닐 아세테이트 모이어티 단독, 적어도 하나의 비닐 알콜 모이어티 단독 또는 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티 둘 다를 포함하는 중합체를 포함한다. 섬유 중의 중합체는 변성제에 의해 화학적으로 변성되며, 예를 들면 비닐 알콜 모이어티에서 히드록실 기와의 반응에 의하여 변성제 모이어티와 화학적으로 결합된다. 실시양태에서, 섬유는 제1 변성도를 갖는 내부 부위, 및 내부 부위에서 중합체의 제1 변성도와 상이한, 예를 들면 그보다 큰 제2 변성도를 갖는 표면 부위를 포함하는 횡단면을 갖는다. 제1 변성도는 0일 수 있거나 또는 0보다 클 수 있다. 제1 변성도가 0인 경우, 섬유의 내부 부위는 적어도 하나의 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티, 예를 들면 변성 없는 적어도 하나의 비닐 아세테이트 모이어티 단독, 적어도 하나의 비닐 알콜 모이어티 단독 또는 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티 둘 다, 예를 들면 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 알콜 공중합체, 음이온적으로 변성된 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 이들의 조합을 포함하는 중합체를 포함한다. 실시양태에서, 본 개시내용은 표면 부위 및 내부 부위를 갖는 섬유를 제공한다. 실시양태에서, 섬유는 변성제로 변성된 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 중합체를 포함한다. 섬유는 제1 변성도를 갖는 내부 부위, 및 제1 변성도보다 큰 제2 변성도를 갖는 표면 부위를 포함하는 횡단면을 갖는다.
본 개시내용의 섬유는 내부 부위로부터 표면 부위까지 중합체의 변성도에서의 증가하는 구배를 갖는 섬유의 횡단면을 가질 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 내부 부위로부터 표면 부위까지 중합체의 동일한 변성도를 갖는 섬유의 횡단면을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 변성 전 중합체는 폴리비닐 알콜, 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체, 음이온적으로 변성된 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 이들의 조합을 포함한다. 변성 후, 중합체는 비닐 알콜에서의 히드록실 기와 변성제 사이에서의 반응에 의하여 변성제 모이어티와 화학적으로 결합된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 개시내용은 코어-외장 구조 또는 코어-쉘 구조를 갖는 횡단면을 포함하는 섬유를 제공한다. 섬유는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나, 예를 들면 적어도 하나의 비닐 아세테이트 모이어티 단독, 적어도 하나의 비닐 알콜 모이어티 단독 또는 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티 둘 다를 포함하는 중합체를 포함하는 제1 부위, 예를 들면 코어 부위(도 3에서 401로 나타냄)를 포함한다. 코어 부위에서 상기 중합체는 변성이 없거나 또는 변성제를 사용한 제1 변성도를 갖는다. 제1 변성도는 0일 수 있거나 또는 0보다 클 수 있다. 섬유는 또한 변성제로 변성된 중합체를 포함하며, 제1 부위의 중합체에 대한 제1 변성도보다 큰 제2 변성도를 갖는 제2 부위, 예를 들면 외장 부위(도 3에서 402로 나타냄)를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 코어-외장 구조를 갖는 횡단면을 포함할 수 있다. 섬유는 폴리비닐 알콜 또는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함하는 제1 부위, 예를 들면 코어 부위, 및 제1 부위에서 제1 변성도와는 상이한 제2 변성도에 의해 변성된 그러한 중합체를 포함하는 제2 부위, 예를 들면 외장 부위를 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 코어-외장 구조를 갖는 횡단면을 포함할 수 있다. 섬유는 폴리비닐 알콜 또는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함하는 제1 부위, 예를 들면 코어 부위, 및 제1 부위 중의 중합체의 제1 변성도보다 더 큰 제2 변성도를 갖는 그러한 중합체를 포함하는 제2 부위, 예를 들면 외장 부위를 포함한다. 일부 실시양태에서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 변성 전 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체이다. 섬유 중의 중합체는 변성제에 의해 화학적으로 변성되며, 예를 들면 비닐 알콜 모이어티에서 히드록실 기와의 반응에 의하여 변성제 모이어티와 화학적으로 결합된다. 실시양태에서, 섬유는 제1 부위와 제2 부위 사이에 배치되며, 제1 부위의 중합체의 제1 변성도와 제2 부위의 중합체의 제2 변성도 사이의 중간인 제3 변성도를 갖는 중합체를 포함하는 적어도 하나의 제3 부위, 예를 들면 적어도 하나의 중간 부위(도 3에서 403으로 나타냄)를 추가로 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 제1 부위와 제2 부위 사이에 배치되며, 제1 부위에서의 제1 변성도보다 크며, 제2 부위에서의 제2 변성도보다 작은 제3 변성도를 갖는 중합체를 포함하는 적어도 하나의 제3 부위, 예를 들면 적어도 하나의 중간 부위(도 3에서 403으로 나타냄)를 추가로 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 제1 부위와 제2 부위 사이에 배치된 복수의 제3 부위, 예를 들면 복수의 중간 부위(도 3에서 403a, 403b로 나타냄)를 포함할 수 있다. 섬유의 횡단면은 제1 부위로부터 제2 부위까지의 중합체의 변성도에서의 증가하는 구배를 갖는다. 실시양태에서, 복수의 제3 부위는 변성제를 사용하여 폴리비닐 알콜 또는 폴리비닐 알콜 공중합체로부터 변성된 중합체를 포함한다. 섬유의 횡단면은 제1 부위로부터 제2 부위까지 중합체의 변성도에서의 증가하는 구배를 갖는다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 약 0.1%, 약 0.3%, 약 0.5%, 약 0.7%, 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 4%, 약 5%, 약 6%, 약 7%, 약 8%, 약 9%, 약 10%, 약 11%, 약 12%, 약 13%, 약 14% 또는 약 15%, 예를 들면 0.1% 내지 15%, 약 0.3% 내지 약 10%, 약 0.5% 내지 약 8%, 약 1% 내지 약 8%, 약 2% 내지 약 5%, 약 1% 내지 약 4% 또는 약 0.5% 내지 약 5% 범위의, 제1 및 제2 부위에서의 중합체의 변성도에서의 차이를 가질 수 있다. 실시양태에서, 섬유의 횡단면은 평균 반경을 특징으로 할 수 있으며, 제2 부위는 섬유의 평균 반경의 약 0.5%, 예를 들면 약 1%, 약 2%, 약 3%, 약 5%, 약 7%, 약 9%, 약 10%, 약 12%, 약 15%, 약 20%, 약 25%, 약 50%, 약 75%, 약 80%, 약 85%, 약 90%, 약 92%, 약 94%, 약 96% 또는 약 98%, 예를 들면 약 1% 내지 약 98%, 약 1% 내지 약 90%, 약 1% 내지 약 75%, 약 1% 내지 약 50%, 약 1% 내지 약 25%, 약 1% 내지 약 20%, 약 1% 내지 약 15%, 약 1% 내지 약 12% 약 1% 내지 약 10%, 약 1% 내지 약 8%, 약 1% 내지 약 6%, 약 1% 내지 약 5%, 약 1% 내지 약 4%, 약 2% 내지 약 25%, 약 4% 내지 약 25%, 약 6% 내지 약 35% 또는 약 8% 내지 약 20% 범위를 포함할 수 있다.
실시양태에서, 제1, 제2 및 임의의 제3 부위에서의 중합체는 동일한 중합도를 갖는다. 실시양태에서, 제1, 제2 및 임의적인 제3 부위에서의 중합체는 동일한 가수분해도를 가질 수 있다.
코어-외장 구조를 특징으로 하는 횡단면 또는 구배 변성도를 갖는 본원에 개시된 섬유가 섬유의 외장 및/또는 표면 부위에서 더 큰 변성도를 갖는 것으로 기재되어 있기는 하나, 섬유는 섬유의 외장 및/또는 표면 부위의 중합체에서의 변성도가 코어의 중합체 및/또는 내부 표면 부위의 변성도보다 적도록 제조될 수 있는 것으로 이해된다. 그래서, 본 개시내용은 표면 부위 및 내부 부위를 갖는 섬유를 추가로 제공한다. 섬유는 변성제에 의해 화학적으로 변성된 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나, 예를 들면 적어도 하나의 비닐 아세테이트 모이어티 단독, 적어도 하나의 비닐 알콜 모이어티 단독 또는 비닐 아세테이트 모이어티 및 비닐 알콜 모이어티 둘 다를 포함하는 중합체를 포함한다. 섬유는 내부 부위에서의 변성도보다 더 적은 변성도를 갖는 표면 부위를 포함하는 횡단면을 갖는다. 실시양태에서, 본 개시내용은 표면 부위 및 내부 부위를 갖는 섬유를 제공한다. 섬유는 폴리비닐 알콜 및 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함한다. 섬유는 내부 부위에서의 변성도보다 더 적은 변성도를 갖는 표면 부위의 중합체를 포함하는 횡단면을 갖는다.
본 개시내용의 섬유는 내부 부위로부터 표면 부위까지 중합체의 변성도에서의 감소하는 구배를 갖는 섬유의 횡단면을 가질 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유는 내부 부위로부터 표면 부위까지 폴리비닐 알콜 공중합체의 변성도에서의 감소하는 구배를 갖는 횡단면을 가질 수 있다.
부직웹
본 개시내용의 부직웹은 일반적으로 2개의 외부 표면을 갖는 시트 유사 구조이며, 부직웹은 복수의 섬유를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 부직웹의 "외부 표면"은 도 5에서 100 및 101로 나타낸 시트 유사 구조의 면을 지칭한다. 부직웹은 일반적으로 서로 본딩된 섬유의 배열을 지칭하며, 여기서 섬유는 직조 또는 편성되지 않는다. 일반적으로, 복수의 섬유는 임의의 배향으로 배열될 수 있다. 실시양태에서, 복수의 섬유는 무작위로 배열된다(즉, 배향을 갖지 않는다). 실시양태에서, 복수의 섬유는 단일방향 배향으로 배열된다. 실시양태에서, 복수의 섬유는 2방향 배향으로 배열된다. 일부 실시양태에서, 복수의 섬유는 부직웹의 상이한 부위에서 상이한 배열을 갖는 다방향이다. 실시양태에서, 부직웹은 단일 유형의 수용성 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직웹은 단일 유형의 수불용성 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직웹은 단일 유형의 수용성 섬유 및 하나 이상의 상이한 유형의 수불용성 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직웹은 하나 이상의 상이한 유형의 수용성 섬유 및 하나 이상의 상이한 유형의 수불용성 섬유를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직웹은 수용성 섬유로 이루어질 수 있거나 또는 본질적으로 수용성 섬유로 이루어질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹은 수불용성 섬유로 이루어질 수 있거나 또는 본질적으로 수불용성 섬유로 이루어질 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직웹은 단일 유형의 섬유 형성 물질을 포함할 수 있으나(즉, 모든 섬유는 동일한 조성의 섬유 형성 물질을 갖는다), 하나 이상의 섬유 형성 공정, 예를 들면 습식 저온 겔 방사, 열가소성 섬유 방사, 멜트 블로우잉, 스펀 본딩 또는 이들의 조합에 의하여 제조된 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직웹은 단일 유형의 섬유 형성 물질을 포함할 수 있으며, 섬유는 단일 섬유 형성 공정으로부터 제조된다. 일부 실시양태에서, 부직웹은 2종 이상의 섬유 형성 물질을 포함할 수 있으며(예, 상이한 조성의 섬유 형성 물질을 갖는 섬유, 섬유 형성 물질의 블렌드를 포함하는 섬유 또는 둘 다의 블렌드), 섬유는 하나 이상의 섬유 형성 공정, 예를 들면 습식 저온 겔 방사, 열가소성 섬유 방사, ?X트 블로우잉, 스펀 본딩 또는 이들의 조합에 의하여 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직웹은 2종 이상의 섬유 형성 물질을 포함할 수 있으며, 섬유는 단일 섬유 형성 공정으로부터 제조된다. 실시양태에서, 부직웹의 섬유는 실질적으로 동일한 직경 또는 상이한 직경을 가질 수 있다.
본 개시내용의 부직웹이 제1 섬유 및 제2 섬유를 포함하는 섬유의 블렌드를 포함하는 실시양태에서, 제1 및 제2 섬유는 직경에 대한 길이 비(L/D), 인성, 형상, 강성도, 탄성, 용해도, 융점, 유리 전이 온도(Tg), 섬유 형성 물질, 색상 또는 이들의 조합에서의 차이를 가질 수 있다.
해당 기술분야에서 널리 이해되는 바와 같이, 용어 종방향(MD)은 부직웹이 예를 들면 상업적 부직포 제조 기기에서 생산되는 웹 이동 방향을 지칭한다. 마찬가지로, 용어 횡방향(CD)은 종방향에 대하여 수직인 웹의 평면에서의 방향을 지칭한다. 본 개시내용의 부직포 복합 물품을 포함하는 부직포 복합 물품, 와이프, 흡수성 물품 또는 기타 물품에 관하여, 상기 용어는 물품을 생산하는데 사용되는 부직웹과 관련하여 물품의 해당 방향을 지칭한다.
부직웹의 인성은 웹을 생성하는데 사용되는 섬유의 인성과 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직웹의 인성은 부직웹의 강도와 관련되어 있으며, 여기서 더 큰 인성은 부직웹에 대한 더 큰 강도를 제공하는 것으로 여겨진다. 일반적으로, 부직웹의 인성은 상이한 인성을 갖는 섬유를 사용함으로써 변성될 수 있다. 부직웹의 인성은 또한 가공에 의하여 영향을 받을 수 있다. 일반적으로, 본 개시내용의 수분산성 웹은 상대적으로 큰 인성을 가질 수 있으며, 즉 수분산성 부직웹은 물품 및/또는 파우치를 제조하기 위한 단독 물질로서 사용될 수 있는 자기 지지 웹이다. 실시양태에서, 부직웹은 자기 지지 웹이다. 대조적으로, 멜트 블로우링, 전기방사 및/또는 회전 방사 공정에 의하여 제조되는 부직웹은 통상적으로 낮은 인성을 가지며, 자기 지지되지 않을 수 있거나 또는 물품 또는 파우치를 형성하기 위한 단독 웹으로서 사용될 수 없다. 그래서, 일부 실시양태에서, 부직웹은 자기 지지되지 않으며, 제2 부직웹 및/또는 수용성 필름과 조합하여 사용된다.
실시양태에서, 본 개시내용의 부직웹은 약 0.5 내지 약 1.5, 약 0.75 내지 약 1.5, 약 0.80 내지 약 1.25, 약 0.90 내지 약 1.1 또는 약 0.95 내지 약 1.05 또는 약 1 범위의 횡방향에서의 인성에 대한 종방향에서의 인성(MD:CD)의 비를 가질 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직웹은 약 0.8 내지 약 1.25의 인성비 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직웹은 약 0.9 내지 약 1.1의 인성비 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직웹은 약 1의 인성을 갖는다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 인성비 MD:CD가 1에 근접함에 따라, 부직포의 내구성은 증가되어 사용 동안 부직포에 응력이 가해질 때, 예를 들면 본 개시내용의 부직웹을 포함하는 플러셔블 와이프로 문지를 때 또는 웨어러블 흡수성 물품을 착용하면서 이동에 의하여 유발되는 부직포의 당김/잡아당길 때, 부직포의 우수한 분해 저항을 제공하는 것으로 여겨진다.
본 개시내용의 부직웹은 수용성 필름에 대한 더 거친 표면을 가지며, 이는 표면과 수용성 필름 사이보다 표면과 부직웹 사이에서 감소된 접촉을 제공한다. 이롭게도, 상기 표면 거칠기는 소비자에게 개선된 촉감(즉, 고무와 같은 촉감 대신에 직물과 같은 촉감), 개선된 심미감(즉, 수용성 필름보다 덜 한 광택성)을 제공할 수 있고/있거나, 열성형 및/또는 수직 성형, 충전 및 시일링된 물품, 및/또는 공정 기기/몰드의 표면을 따라 웹의 인발을 필요로 하는 멀티챔버 패킷의 제조에서의 가공성을 용이하게 할 수 있다. 따라서, 섬유는 드래그를 생성하도록 거칠지 않으면서 형성되는 부직웹에 대한 표면 거칠기를 제공하기에 충분한 거칠기를 가져야 한다.
부직웹은 평량(basis weight)을 특징으로 할 수 있다. 부직포의 평량은 부직포의 단위 면적당 질량이다. 평량은 해당 기술분야에서 공지된 바와 같이 제조 조건을 변경시킴으로써 조정될 수 있다. 부직웹은 접합 이전에 및 이후에 동일한 평량을 가질 수 있다. 대안적으로, 접합 방법은 부직웹의 평량을 변경시킬 수 있다. 예를 들면, 접합이 열 및 압력을 가하여 발생되는 경우, 부직포의 두께(및 그에 따른 부직포의 면적)은 감소될 수 있으며, 그에 의하여 평량은 증가된다. 또 다른 예를 들면, 섬유 중에서의 접합은 또한 적절한 온도, 예를 들면 약 100℃ 내지 약 200℃(예, 120℃ 내지 180℃) 범위에서 쓰루에어 공정 동안 발생할 수 있다. 따라서, 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 부직포의 평량은 접합 이후에 부직포의 평량을 지칭한다.
본 개시내용의 부직웹은 약 0.1 g/㎡ 내지 약 700 g/㎡, 약 0.5 g/㎡ 내지 약 600 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 500 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 400 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 300 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 200 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 100 g/㎡, 약 30 g/㎡ 내지 약 100 g/㎡, 약 20 g/㎡ 내지 약 100 g/㎡, 약 20 g/㎡ 내지 약 80 g/㎡, 또는 약 25 g/㎡ 내지 약 70 g/㎡ 범위의 임의의 평량을 가질 수 있다.
실시양태에서, 부직웹은 카딩될 수 있으며, 약 5 g/㎡ 내지 약 15 g/㎡, 약 7 g/㎡ 내지 약 13 g/㎡, 약 9 g/㎡ 내지 약 11 g/㎡ 또는 약 10 g/㎡의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹은 카딩될 수 있으며, 30 g/㎡ 이상, 예를 들면 30 g/㎡ 내지 약 70 g/㎡, 약 30 g/㎡ 내지 약 60 g/㎡, 약 30 g/㎡ 내지 약 50 g/㎡, 약 30 g/㎡ 내지 약 40 g/㎡ 또는 약 30 g/㎡ 내지 약 35 g/㎡ 범위의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹은 용융 방사될 수 있으며, 약 1 g/㎡ 내지 약 20 g/㎡, 약 2 g/㎡ 내지 약 15 g/㎡, 약 3 g/㎡ 내지 약 10 g/㎡, 약 5 g/㎡ 내지 약 15 g/㎡, 약 7 g/㎡ 내지 약 13 g/㎡, 약 9 g/㎡ 내지 약 11 g/㎡ 또는 약 10 g/㎡ 범위의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹은 용융 방사될 수 있으며, 약 0.1 g/㎡ 내지 약 10 g/㎡, 약 0.1 g/㎡ 내지 약 8 g/㎡, 약 0.2 g/㎡ 내지 약 6 g/㎡, 약 0.3 g/㎡ 내지 약 4 g/㎡, 약 0.4 g/㎡ 내지 약 2 g/㎡ 또는 약 0.5 g/㎡ 내지 약 1 g/㎡의 평량을 가질 수 있다.
평량은 부직포의 섬유 부피 밀도 및 다공도와 관련되어 있다. 부직웹은, 제조되고 접합 이전에 약 30 부피% 이하의 섬유 밀도를 가지며, 즉 부직포의 주어진 부피의 경우에는 30 부피% 이하가 섬유로 이루어지고, 나머지 부피가 공기이다. 그래서, 부직웹은 다공성이 크다. 부직포의 섬유 부피 밀도 및 다공성은 부직포의 특징과 역비례 관계에 있으며, 예를 들면 약 30 부피%의 섬유 부피 밀도를 갖는 부직포는 약 70 부피%의 다공도를 갖는다. 섬유 부피 밀도가 증가함에 따라, 다공도가 감소한다는 것은 해당 기술분야에서 널리 이해되고 있다. 부직포의 평량을 증가시킴으로써, 예를 들면 열 및 압력 또는 고온 쓰루에어의 적용에 의하여 접합시켜 잠재적으로 부직포의 두께(및 그에 따라 부피)를 감소시킴으로써, 섬유 부피 밀도는 증가될 수 있다. 따라서, 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 부직포의 섬유 부피 밀도 및 다공도는 접합 후 부직포의 섬유 부피 밀도 및 다공도에 관한 것이다.
본 개시내용의 부직웹은 약 50% 내지 약 95%, 예를 들면 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 약 75% 이상 또는 약 80% 이상 및 약 95% 이하, 약 90% 이하, 약 85% 이하, 약 80% 이하, 약 75% 이하, 약 70% 이하의 범위, 또는 약 50% 내지 약 95%, 약 50% 내지 약 80%, 약 50% 내지 약 70%, 약 60% 내지 약 75%, 약 60% 내지 약 80%, 약 60% 내지 약 90%, 약 75% 내지 약 85%, 약 75% 내지 약 90%, 또는 약 75% 내지 약 95% 범위의 임의의 다공도를 가질 수 있다.
공극 크기는 고 배율을 사용하고, 브루나우어-엠멧-텔러 이론(BET), 소각 X선 산란(SAXS) 및 분자 흡착을 포함하나 이에 제한되지 않는 규칙 표면 분석 기법을 이용하여 측정할 수 있다.
본 개시내용의 부직웹은 임의의 두께를 가질 수 있다. 적절한 두께는 약 5 내지 약 10,000 ㎛(1 ㎝), 약 5 내지 약 5,000 ㎛, 약 5 내지 약 1,000 ㎛, 약 5 내지 약 500 ㎛, 약 200 내지 약 500 ㎛, 약 5 내지 약 200 ㎛, 약 20 내지 약 100 ㎛, 또는 약 40 내지 약 90 ㎛, 또는 약 50 내지 80 ㎛, 또는 약 60 내지 65 ㎛, 예를 들면 50 ㎛, 65 ㎛, 76 ㎛ 또는 88 ㎛를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 본 개시내용의 부직웹은 하이 로프트 또는 로우 로프트로서 특징될 수 있다. 일반적으로, 로프트는 평량에 대한 두께의 비를 지칭한다. 하이 로프트 부직웹은 평량에 대한 두께의 비가 큰 것을 특징으로 할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "하이 로프트"는 본원에서 정의된 바와 같은 평량 및 200 ㎛를 초과하는 두께를 갖는 본 개시내용의 부직웹을 지칭한다. 부직웹의 두께는 ASTM D5729-97, ASTM D5736 및 ISO 9073-2:1995에 의하여 측정될 수 있으며, 예를 들면 부직웹을 2 N의 로드로 처리하고, 두께를 측정하는 것을 포함할 수 있다. 하이 로프트 물질은 해당 기술분야에 공지된 방법, 예를 들면 크로스-래퍼(cross-lapper)를 사용하여 접합되지 않은 웹을 그 자체 상에 폴딩하여 로프트 및 평량을 생성하는 쓰루에어 접합 또는 크로스-랩핑에 따라 사용될 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 필름의 용해도가 필름의 두께에 의존할 수 있는 수용성 필름과는 대조적으로, 수용성 섬유를 포함하는 부직웹의 용해도는 웹의 두께에 의존하는 것으로 여겨지지는 않는다. 이와 관련하여, 개개의 섬유는 필름의 두께와는 상관 없이 수용성 필름보다 더 큰 표면적을 제공하므로, 섬유로의 물의 접근, 및 그에 의하여 수용성 부직웹 중의 섬유의 용해를 제한하는 파라미터는 평량인 것으로 여겨진다.
본 개시내용의 부직웹의 수용해도는 웹을 생성하는데 사용된 섬유(들)의 유형뿐 아니라, 수분산성 웹의 평량의 함수가 될 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 단독 섬유 형성 물질을 포함하는 단독 섬유 유형을 포함하는 부직웹의 경우, 부직웹의 용해도 프로파일은 부직웹을 제조하는데 사용된 섬유(들)의 동일한 용해도 프로파일을 따르며, 섬유의 용해도 프로파일은 섬유가 제조되는 섬유 형성 중합체(들)의 동일한 용해도 프로파일을 따르는 것으로 여겨진다. 예를 들면, PVOH 섬유를 포함하는 부직웹의 경우, PVOH 또는 PVOH 공중합체의 가수분해도 및 변성도는 부직웹의 수용해도가 또한 영향을 받을 수 있도록 선택될 수 있다. 일반적으로, 주어진 온도에서, PVOH 또는 PVOH 공중합체의 변성도가 증가함에 따라, 중합체의 수용해도는 일반적으로 증가된다.
PVOH 또는 PVOH 공중합체의 변성은 중합체의 용해도를 증가시킨다. 그래서, 주어진 온도에서 변성된 PVOH 공중합체로부터 제조된 수분산성 부직웹의 용해도는 변성을 가하지 않은 PVOH 공중합체로부터 제조되며, PVOH 공중합체와 동일한 가수분해도를 갖는 부직웹보다 높을 것으로 예상된다. 추가로, 주어진 온도에서 섬유의 변성도를 증가시키기 위하여 본원에 기재된 바와 같은 방법에 의하여 처리되는 PVOH 공중합체 또는 변성된 PVOH 공중합체로부터 제조된 수분산성 부직웹의 용해도는 본원에 개시된 바와 같은 섬유의 후-변성을 실시하지 않고 제조된 부직웹보다 더 높을 것으로 예상된다. 그러한 경향에 따라서 특정한 용해도 특징을 갖는 수분산성 부직웹을 설계할 수 있다. 일부 실시양태에서, 섬유의 수용해도는 변성제를 사용한 변성 후 유지되며, 섬유의 수용해도는 변성제를 사용한 화학적 변성 이전에 및 이후에 거의 동일할 수 있다.
놀랍게도, 섬유 유형의 블렌드를 포함하며, 각각의 섬유 유형이 단독 섬유 형성 물질을 갖는 부직웹의 경우, 부직웹의 용해도는 섬유 유형의 블렌드에 대하여 예상되는 바와 같은 혼합물의 규칙을 따르지는 않는다. 그보다는 오히려, 2종의 섬유 유형의 블렌드를 포함하는 부직웹의 경우에 있어서 2종의 섬유 유형이 1:1 이외의 비로 제공되는 경우, 부직포의 용해도는 덜 용해성인 섬유(즉, 완전 용해되는데 더 높은 온도가 요구되며, 완전 용해 온도 미만의 온도에서 더 느리게 용해되는 섬유)의 용해도를 향하는 경향이 있었다. 섬유의 1:1 블렌드를 포함하는 부직웹의 경우, 부직웹의 용해도는 일반적으로 1:1 블렌드를 제외한 블렌드를 포함하는 부직웹의 용해도보다 낮았다(즉, 주어진 온도에서, 1:1 블렌드를 포함하는 부직웹은 예를 들면 3:1 및 1:3 비의 섬유 유형을 포함한 부직웹보다 파단, 붕해 및 용해되는데 더 긴 시간이 소요되었다). 그러한 경향은 덜 용해성인 섬유의 완전 용해 온도보다 더 낮은 온도에서 특히 뚜렷하였다.
부직웹 중의 수불용성 섬유의 내포는 또한 특정한 용해도 및/또는 지연 방출 특성을 갖는 부직웹을 설계하도록 사용될 수 있다(예, 부직웹이 수분산성 파우치 중에 포함될 때). 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직웹 중에 포함된 수불용성 섬유의 중량%가 증가함에 따라(부직웹의 총 중량을 기준으로 하여), 부직웹의 용해도는 일반적으로 감소되며, 부직웹을 포함하는 파우치의 지연 방출 특성은 일반적으로 증가하는 것으로 여겨진다. 수용성 섬유의 용해도 온도에서 또는 용해도 온도 초과의 온도에서 물과의 접촉시, 수용성 섬유 및 수불용성 섬유를 포함하는 부직웹은 수용성 섬유가 용해됨에 따라 얇아지기 시작하며, 그에 의하여 웹 구조를 분해하고/하거나, 부직웹의 공극의 공극 크기를 증가시키게 된다. 일반적으로, 웹 구조의 분해 또는 공극 크기의 증가가 클수록 물은 파우치의 내용물에 더 신속하게 접근할 수 있으며, 파우치의 내용물이 더 빠르게 방출될 것이다. 유사하게, 본 개시내용의 부직웹을 포함하는 파우치의 내용물의 지연 방출은 상이한 용해도 특성 및/또는 상이한 용해도 온도를 갖는 수용성 섬유의 블렌드를 사용함으로써 달성될 수 있다. 일반적으로, 수용성 섬유의 완전 용해 온도의 50% 이상의 물 온도에서(예, 70℃의 완전 용해 온도를 갖는 섬유의 경우 40℃에서) 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질을 포함하는 수용성 섬유를 포함하는 부직웹의 경우, 섬유는 중합체 망상구조 팽윤 및 연화를 겪을 것이지만, 전체적인 구조는 그 상태를 유지할 것이다. 부직웹이 수용성 섬유 및 수불용성 섬유를 포함하는 실시양태에서, 불용성 섬유에 대한 용해성 섬유의 비는 구체적으로 제한되지 않는다. 수용성 섬유는 섬유의 총 중량의 약 1 중량% 내지 약 99 중량%, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%, 약 40 중량% 내지 약 90 중량%, 약 50 중량% 내지 약 90 중량%, 또는 약 60 중량% 내지 약 90 중량%를 포함할 수 있으며, 수불용성 섬유는 섬유의 총 중량의 약 1 중량% 내지 약 99 중량%, 약 20 중량% 내지 약 80 중량%, 약 10 중량% 내지 약 60 중량%, 약 10 중량% 내지 약 50 중량%, 또는 약 10 중량% 내지 약 40 중량%를 포함할 수 있다.
추가로, 부직웹의 평량이 증가함에 따라, 웹의 용해율은 감소되며, 용해되는 물질이 많이 존재하므로 섬유 조성 및 접합 파라미터는 일정하게 유지되어야 한다. 예를 들면, 주어진 온도에서, PVOH 중합체(들)를 포함하며, 예를 들면 40 g/㎡의 평량을 갖는 섬유로부터 제조된 수용성 웹은 예를 들면 30 g/㎡의 평량을 갖는 달리 동일한 부직웹보다 더 느리게 용해될 것으로 예상된다. 그러한 관계는 용해를 위한 물의 온도가 부직웹을 구성하는 섬유의 완전 용해 온도보다 더 낮을 때 특히 두드러진다. 따라서, 평량은 또한 수분산성 부직웹의 용해도 특징을 변경시키는데 사용될 수 있다. 부직웹은 일반적으로 약 1 g/㎡ 내지 약 700 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 600 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 500 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 400 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 300 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 200 g/㎡, 약 1 g/㎡ 내지 약 100 g/㎡, 약 30 g/㎡ 내지 약 100 g/㎡, 약 20 g/㎡ 내지 약 100 g/㎡, 약 20 g/㎡ 내지 약 80 g/㎡, 약 25 g/㎡ 내지 약 70 g/㎡ 또는 약 30 g/㎡ 내지 약 70 g/㎡ 범위의 임의의 평량을 가질 수 있다.
추가적으로, 캘린더 설정은 본 개시내용의 부직웹의 용해도 프로파일에 이차적인 영향을 미친다. 예를 들면, 동일한 섬유 화학 및 유사한 평량을 갖는 부직웹의 경우, 주어진 캘린더 압력에서 캘린더 온도가 증가함에 따라, 부직웹의 용해도 시간은 일반적으로 증가된다. 그러한 관계는 용해를 위한 물의 온도가 부직웹을 구성하는 섬유의 완전 용해 온도보다 더 낮은 경우 특히 두드러졌다.
이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 수용성 부직웹의 용해도(용해에 대한 시간의 관점에서, 예를 들면 MSTM-205에 의하여)는 동일한 PVOH 중합체로부터 제조된 동일한 크기(L×W) 및/또는 질량의 수용성 필름의 것을 억제하는 것으로 예상되는 것으로 여겨진다. 이는 필름에 비하여 부직포에서 발견되는 더 큰 표면적에 기인하여 더 신속한 가용화를 유도하게 된다.
본 개시내용의 부직웹은 본원에 개시된 임의의 보조제를 포함할 수 있다. 보조제는 웹 전체에서, 예를 들면 섬유들 사이에서 분산될 수 있거나 또는 부직웹의 하나 이상의 면에 적용될 수 있다. 보조제는 해당 기술분야에 널리 공지된 바와 같이 킴벌리 클라크(Kimberly Clark)가 개발한 "코폼(co-form)" 공정을 사용하는 용융 방사 공정 동안 부직웹에 첨가될 수 있다. 보조제는 또한 임의의 적절한 수단에 의하여 부직웹 또는 그로부터 제조된 물품의 하나 이상의 면에 첨가될 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 부직웹은 실질적으로 보조제가 없다. 본원에서 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, "실질적으로 보조제가 없다"는 부직웹이 부직웹의 총 중량을 기준으로 하여 약 0.01 중량% 미만, 약 0.005 중량% 미만 또는 약 0.001 중량% 미만의 보조제를 포함한다는 것을 의미한다.
한 실시양태에서, 하나 이상의 고정 분말 스프레이 건은 웹 또는 물품을 향하여 보조제 분말 스트림을 하나 이상의 방향으로부터 보내는데 사용되며, 웹 또는 물품은 코팅 구역을 통하여 벨트 컨베이어에 의하여 수송된다. 대안적인 실시양태에서, 물품은 공기 중의 보조제 분말의 현탁에 의하여 이송된다. 또 다른 대안적인 실시양태에서, 물품은 트로프(trough) 유사 장치 내에서 보조제 분말과 텀블-혼합된다. 임의의 기타 실시양태와 조합될 수 있는 또 다른 실시양태에서, 보조제 분말과 물품 사이의 인력을 향상시키기 위하여 정전력이 사용된다. 그러한 유형의 공정은 분말 입자를 음으로 하전시키고, 이들 하전된 입자를 분쇄된 물품에 이송하는 것에 기초할 수 있다. 기타 대안적인 실시양태에서, 분말과 접하게 되는 회전 브러쉬를 포함하나 이에 제한되지 않는 2차 전달 도구에 의하여, 용기로부터 물품까지 분말을 전달할 수 있는 분말 글로브에 의하여 물품에 보조제 분말이 적용된다. 또 다른 실시양태에서, 비수성 용매 또는 담체 중에 분말을 용해 또는 현탁시킨 후, 부직포 또는 물품 상에 내뿜고, 분무시킴으로써 보조제 분말이 적용된다. 한 유형의 실시양태에서, 용매 또는 담체는 차후에 증발되어 보조제 분말을 잔류시키게 된다. 한 유형의 실시양태에서, 보조제 분말은 부직포 또는 물품에 정확한 투여량으로 적용된다. 그러한 유형의 실시양태는 폐쇄계 건조 윤활제 적용 기기, 예컨대 페쿠테크(PekuTECH)의 분말 애플리케이터 PM 700 D를 사용한다. 그러한 공정에서, 보조제 분말은 임의로 뱃치식으로 또는 연속식으로 적용 기기의 공급물 트로프에 공급하게 된다. 부직웹 또는 물품은 표준 회전 드럼 파우치 기기의 출력 벨트로부터 분말 적용 기기의 컨베이어 벨트 상에 전달되는데, 여기서 보조제의 제어된 투여량이 부직웹 또는 물품에 적용된다.
액체 보조제는, 예를 들면 스핀 캐스팅, 용액, 예컨대 에어로졸화 용액의 분무, 롤 코팅, 플로우 코팅, 커튼 코팅, 압출, 나이프 코팅 또는 이들의 임의의 조합에 의하여 부직웹 또는 물품에 적용될 수 있다.
실시양태에서, 부직웹은 수용성 필름에 대한 개선된 심미적 효과를 제공하기 위하여 착색, 안료 첨가 및/또는 염료 첨가될 수 있다. 적절한 착색제는 지시약 염료, 예컨대 pH 지시약(예, 티몰 블루, 브로모티몰, 티몰프탈레인 및 티몰프탈레인) 수분/물 지시약(예, 수변색 잉크 또는 류코 염료) 또는 온도가 증가 및/또는 감소될 때 잉크가 변색되는 변온 잉크를 포함할 수 있다. 적절한 착색제는 트리페닐메탄 염료, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 페릴렌 염료, 인디고이드 염료, 식품, 약물 및 화장품(FD&C) 착색제, 유기 안료, 무기 안료 또는 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 착색제의 예는 FD&C 레드 #40; 레드 #3; FD&C 블랙 #3; 블랙 #2; 운모계 진주광택 안료; FD&C 옐로우 #6; 그린 #3; 블루 #1; 블루 #2; 이산화티탄(식품 등급); 브릴리언트 블랙 및 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
수용성 섬유 중에 포함시, 착색제는 수용성 중합체 혼합물의 0.01 중량% 내지 25 중량%, 예컨대 수용성 중합체 혼합물의 0.02 중량%, 0.05 중량%, 0.1 중량%, 0.5 중량%, 1 중량%, 2 중량%, 3 중량%, 4 중량%, 5 중량%, 6 중량%, 7 중량%, 8 중량%, 9 중량%, 10 중량%, 11 중량%, 12 중량%, 13 중량%, 14 중량%, 15 중량%, 16 중량%, 17 중량%, 18 중량%, 19 중량%, 20 중량%, 21 중량%, 22 중량%, 23 중량% 및 24 중량%의 양으로 제공될 수 있다.
이롭게도, 본 개시내용의 부직웹은 열 및/또는 물(예, 습도)의 존재 하에서 선택적인 수축을 나타낼 수 있다. 따라서, 부직웹은 패킷으로 형성시 열 및/또는 물 수축될 수 있다. 추가로 이롭게도, 본 개시내용의 부직웹은 고온 및 다습 환경(예, 38℃ 및 80% 상대 습도(RH))에서 보관 후 증가된 강건성(즉, 기계적 특성) 및 개선된 용해도 성능을 나타낼 수 있다. 상기 증가된 강건성 및 개선된 용해도 성능은 조성면에서 유사한 수용성 필름에 기초한 예상으로서 강건성 및 용해도 성능이 고온 및 다습 조건에서 보관에 의하여 영향을 받지 않는다는 것은 놀랍다. 특히, 상태조절 환경으로부터 필적할만한 수용성 필름의 제거 후, 수용성 필름은 주위 환경과 재평형화되어 필름의 성능 특성에서 장기간 또는 영구 변화를 초래하지 않을 것이다.
본 개시내용의 부직웹은 단일층으로서 사용될 수 있거나 또는 기타 부직웹 및/또는 수용성 필름과 함께 적층될 수 있다. 일부 실시양태에서, 부직웹은 부직웹의 단일층을 포함한다. 일부 실시양태에서, 부직웹은 부직웹의 2개 이상의 층을 포함하는 다층 부직웹이다. 하나 이상의 층은 서로 적층될 수 있다. 상기 실시양태의 개선에서, 2개 이상의 층은 동일할 수 있다(예, 동일한 섬유로부터 제조될 수 있으며, 동일한 평량을 가질 수 있다). 상기 실시양태의 개선에서, 2개 이상의 층은 상이할 수 있다(예, 상이한 유형의 섬유로부터 제조될 수 있고/있거나, 상이한 평량을 가질 수 있다). 실시양태에서, 부직웹은 수용성 필름에 적층될 수 있다. 상기 실시양태의 개선에서, 부직웹 및 수용성 필름은 동일한 중합체(예, 비점도, 가수분해도 및 변성된 중합체의 경우 변성량을 갖는 PVOH 공중합체 변성된 중합체)로부터 제조될 수 있다. 상기 실시양태의 개선에서, 부직웹 및 수용성 필름은 상이한 중합체(예, 수용성 필름을 구성하는 중합체보다 상이한 섬유 화학(예, 변성), 점도, 중합도, 가수분해도 및/또는 용해도를 가질 수 있는 부직웹의 섬유를 제조하는데 사용되는 중합체)로부터 제조될 수 있다. 이롭게도, 다층 부직웹 및 적층체는 그로부터 제조된 파우치 또는 패킷의 수증기 투과율(MVTR)을 조정하는데 사용될 수 있다. 다층 물질은 해당 기술분야에 공지된 다양한 공정, 예를 들면 용융 압출, 코팅(예, 용매 코팅, 수성 코팅 또는 고체 코팅), 분무 접착, 물질 전사, 고온 적층, 저온 적층 및 이들의 조합에 의하여 제조될 수 있다.
다층 부직웹은 개개의 층의 평량의 합계인 평량을 가질 수 있다. 따라서, 다층 부직웹은 단일층으로서 제공되는 임의의 개개의 층보다 용해되는데 더 오래 걸릴 것이다. 실시양태에서, 다층 부직포는 약 1 g/㎡ 내지 약 100 g/㎡ 범위의 평량을 가질 수 있다. 추가적으로, 이론에 의하여 제한하지는 않지만, 공극 크기와 공극 배열이 층 사이에서 불균질할 경우 각각의 층 내의 공극은 정렬되지 않을 것이며, 그에 의하여 개개의 층보다는 더 작은 공극을 갖는 다층 부직웹을 제공하는 것으로 여겨진다. 따라서, 비다공성 수분산성 부직웹은 복수의 다공성 수분산성 부직웹을 적층시킴으로써 제조될 수 있다.
부직웹은 또한 수용성 필름에 적층될 수 있다. 적층체는 열 및 압력, 고온 쓰루에어, 화학적 본딩 및/또는 용매 용접을 포함하나 이에 제한되지 않는 해당 기술분야에서 임의의 공지된 방법을 사용하여 형성될 수 있다. 화학적 본딩은 부직웹의 표면이 수용성 필름의 표면과 접촉할 때 화학적 반응이 발생하고, 부직웹 및 수용성 필름을 함께 공유 결합하도록 부직웹의 표면 및/또는 수용성 필름의 표면을 이온 결합으로 또는 공유 결합으로 작용화하는 것을 포함할 수 있다. 다층 부직웹은 3개 이상의 층을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 다층 부직웹은 수용성 필름을 포함하는 제1 층, 부직웹을 포함하는 제2 층 및 수용성 필름을 포함하는 제3 층을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 다층 부직웹은 부직웹을 포함하는 제1 층, 수용성 필름을 포함하는 제2 층 및 부직웹을 포함하는 제3 층을 포함할 수 있다.
이롭게도, 적층체는 파우치 형성과 함께 예를 들면 부직웹 및 수용성 필름 층을 함께 본딩하기 위하여 열성형 동안 가한 열을 사용하여 동시에 제조될 수 있다. 수용성 필름은 부직웹과 동일한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특징을 가질 수 있거나 또는 수용성 필름은 부직웹과 상이한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특징을 가질 수 있다. 실시양태에서, 수용성 필름은 부직웹과 동일한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특징을 갖는다. 일부 실시양태에서, 수용성 필름은 부직웹과 상이한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특징을 갖는다. 이롭게도, 수용성 필름이 부직웹의 상이한 용해도 및/또는 화학적 상용성 특징을 가질 때, 적층체는 제1 용해도 및/또는 화학적 상용성을 갖는 내부 표면 및 제2 용해도 및/또는 화학적 상용성을 갖는 외부 표면을 갖는 파우치를 형성하는데 사용될 수 있다.
적층체에 사용되는 수용성 필름은 일반적으로 임의의 수용성 필름, 예를 들면 해당 기술분야에 이미 공지된 것일 수 있다. 수용성 필름을 형성하는데 사용된 중합체는 임의의 수용성 중합체 또는 이들의 조합, 예를 들면 본원에 기재된 것일 수 있다. 수용성 필름은 약 50 중량%, 55 중량%, 60 중량%, 65 중량%, 70 중량%, 75 중량%, 80 중량%, 85 중량% 또는 90 중량%, 이상 및/또는 약 60 중량%, 70 중량%, 80 중량%, 90 중량%, 95 중량% 또는 99 중량% 이하의 수용성 중합체, 예를 들면 PVOH 중합체, 예컨대 PVOH 공중합체, 예컨대 변성제로 변성된 중합체 또는 이들의 임의의 중합체 블렌드를 함유할 수 있다.
수용성 필름은 가소제, 가소제 상용화제, 계면활성제, 윤활제, 이형제, 충전제, 증량제, 가교제, 블로킹방지제, 산화방지제, 점착방지제, 소포제, 나노입자, 예컨대 층상 실리케이트형 나노클레이(예, 나트륨 몬트모릴로나이트), 표백제(예, 메타중아황산나트륨, 중아황산나트륨 등), 회피제, 예컨대 고미제(예, 데나토늄 염, 예컨대 데나토늄 벤조에이트, 데나토늄 당류 및 데나토늄 클로라이드; 수크로스 옥타아세테이트; 퀴닌; 플라보노이드, 예컨대 케르세틴 및 나린겐; 및 콰시노이드, 예컨대 콰신 및 브루신) 및 자극제(예, 캡사이신, 피페린, 알릴 이소티오시아네이트 및 레신페라톡신) 및 기타 기능성 성분을 포함하나 이에 제한되지 않는 기타 보조제 및 조제를 그의 의도하는 목적에 적절한 양으로 포함할 수 있다. 가소제를 포함하는 실시양태가 바람직하다. 이러한 첨가제의 양은 개별적으로 또는 총괄적으로 필름의 약 50 중량%, 20 중량%, 15 중량%, 10 중량%, 5 중량%, 4 중량% 이하 및/또는 약 0.01 중량%, 0.1 중량%, 1 중량% 또는 5 중량% 이상일 수 있다.
본 개시내용은 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 복수의 섬유를 포함하는 부직웹의 처리 방법을 추가로 제공한다. 그러한 방법은 부직웹의 적어도 일부분을 변성제 및 용매와 접촉시켜 그 내부의 각각의 섬유의 부위 중의 중합체를 변성제에 의해 화학적으로 변성시키거나 또는 부직웹의 일부의 섬유의 중합체의 변성도를 증가시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 변성된 부직웹을 제공한다. 실시양태에서, 변성제와 접촉된 부직웹의 일부는 부직웹의 면일 수 있다. 실시양태에서, 접촉은 침지, 분무, 전사 코팅, 위킹, 발포, 브러싱, 롤링, 조습, 증착, 프린팅 또는 이들의 임의의 조합에 의하여 수행될 수 있다. 실시양태에서, 접촉은 복수의 섬유를 부직웹으로 본딩시키는 것과 동시에 실시된다. 실시양태에서, 접촉 및 본딩은 화학적 본딩을 포함한다. 실시양태에서, 접촉 및 본딩은 열 활성화된 촉매작용을 포함한다. 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체는 본원에 개시된 바와 같은 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체, 변성된 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 이들의 임의의 조합일 수 있다. 실시양태에서, 중합체는 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체, 변성된 폴리비닐 알콜 공중합체 및 이들의 임의의 조합으로부터 선택된다. 실시양태에서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체이다. 실시양태에서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 음이온적으로 변성된 공중합체를 포함한다. 실시양태에서, 음이온적으로 변성된 공중합체는 카르복실레이트, 술포네이트 또는 이들의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 섬유는 추가 중합체를 추가로 포함한다. 변성제는 본원에 개시된 바와 같은 임의의 변성일 수 있다. 실시양태에서, 변성제는 무수물, 카르복실산, 알콜, 에스테르, 에테르, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 시약, 아미드, 아민, 락탐, 니트릴, 케톤, 알릴 화합물, 아세틸 함유 화합물, 할로겐 함유 화합물, 알킬 함유 화합물, 이미드, 아세탈 함유 화합물, 에놀레이트, 니트로, 실란, 아지리딘, 이소시아네이트 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 변성제는 무수물을 포함할 수 있다. 적절한 무수물의 예는 상기 기재되어 있다. 실시양태에서, 변성제는 용매의 중량을 기준으로 하여 약 0.2% 내지 약 75% (w/w)의 양으로 제공된다. 실시양태에서, 섬유는 처리 이전에, 처리 동안 및 처리 이후에 용매 중의 용해성이 아니다. 실시양태에서, 변성제는 본원에 기재된 바와 같은 활성화제를 추가로 포함한다.
본 개시내용은 본 개시내용의 방법에 의하여 처리된 부직웹을 추가로 제공한다. 본 개시내용은 본원에 기재된 바와 같은 복수의 섬유를 포함하는 부직웹을 제공한다. 본 개시내용은 본 개시내용의 방법에 의하여 처리된 부직웹을 포함하는 제1 층을 포함하는 다층 부직웹 또는 본 개시내용의 복수의 섬유를 포함하는 부직웹을 제공한다. 부직웹 중의 섬유의 중합체는 화학적으로 변성되며, 예를 들면 화학적 반응, 예를 들면 비닐 알콜 모이어티에서의 히드록실 기(-OH)와 변성제 사이의 반응에 의하여 변성제의 모이어티와 결합된다.
생분해성
폴리비닐 알콜 중합체는 물 및 효소의 존재하에서 호기성, 혐기성, 토양 및 퇴비 조건 하에서(물의 존재하에서) 분해되므로 생분해성이다. 일반적으로, 폴리비닐 알콜 중합체의 가수분해도가 약 80%까지 증가되므로, 폴리비닐 알콜 중합체의 생분해 활성은 증가된다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 80% 초과의 가수분해도는 생분해성에 뚜렷하게 영향을 미치지 않는 것으로 여겨진다. 추가적으로, 폴리비닐 알콜 중합체의 히드록실 기의 입체규칙성은 생분해성 활성 수준에 커다란 영향을 미치며, 중합체 시퀀스의 히드록실 기의 이소택틱성이 클수록 분해 활성은 커지게 된다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 토양 및/또는 퇴비 생분해의 경우, 폴리비닐 알콜 섬유로부터 제조된 부직웹은 필름에 비하여 부직웹에 의하여 제공되는 중합체 표면적의 증가로 인하여 유사한 폴리비닐 알콜 중합체로부터 제조된 수용성 필름에 비하여 더 높은 생분해 활성 수준을 가질 것으로 여겨진다. 추가로, 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 폴리비닐 알콜 중합체의 중합도는 중합체로 생성된 필름 또는 부직웹의 생분해성에 대하여서는 영향이 거의 없거나 또는 전혀 없으면서, 중합 온도가 중합체의 결정화도 및 응집 상태에 영향을 미칠 수 있으므로, 중합 온도는 필름 또는 부직포의 생분해성에 영향을 미칠 수 있는 것으로 여겨진다. 특히 결정화도가 감소됨에 따라 중합체 쇄 히드록실 기는 중합체 구조에서 덜 정렬되며, 중합체 쇄는 불규칙하게 되어 쇄가 무정형 응집물로서 축적되도록 하며, 그에 의하여 중합체가 용해되지 않는 토양 및/또는 퇴비 생분해 메카니즘에 대하여 생분해 활성이 감소되는 것으로 예상되도록 규칙 중합체 구조의 이용 가능성을 감소시킨다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 폴리비닐 알콜 중합체의 히드록실 기의 입체규칙성은 생분해성 활성 수준에 대하여 큰 영향을 미치므로, 히드록실 기를 제외한 작용기를 예컨대 변성제(예, 음이온성 AMPS 작용기, 카르복실레이트 기, 락톤 기 등)로 치환하는 것은 작용기 그 자체가 또한 생분해성이 아닌 경우 변성을 실시하지 않고, 동일한 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알콜 공중합체에 대하여 생분해성 활성 수준을 감소시키는 것으로 예상되며, 여기서 중합체의 생분해성은 치환으로 증가될 수 있는 것으로 여겨진다. 추가로, 치환된 폴리비닐 알콜의 생분해성 활성 수준은 해당 단독중합체의 것보다 더 적을 수 있고, 반면에 치환된 폴리비닐 알콜은 여전히 생분해성을 나타낼 것으로 여겨진다.
생분해 활성의 측정 방법은 해당 기술분야에 공지되어 있으며, 예를 들면 전문이 본원에 참조로 포함된 문헌[Chiellini et al., Progress in Polymer Science, Volume 28, Issue 6, 2003, pp. 963-1014]에 기재되어 있다. 추가의 방법 및 표준은 전문이 본원에 참조로 포함된 문헌[ECHA's Annex XV Restriction Report - Microplastics, Version number 1, January 11, 2019]에서 찾아볼 수 있다. 적절한 표준은 OECD 301B(준비된(ready) 생분해성), OECD 301B(향상된 생분해성), OECD 302B(본질적 생분해성), OECD 311(혐기성), ASTM D5988(토양)을 포함한다.
실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직웹은 표준 준비된 생분해, 향상된 생분해 또는 본질적 생분해를 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "준비된 생분해"는 상기 ECHA의 부록 XV에 기재된 바와 같은 OECD 301B 테스트에 의하여 테스트 시작 28 일 이내에 재료(예, 섬유)가 60% 생분해(무기화)에 도달하는지를 충족하는 표준을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "향상된 생분해"는 상기 ECHA의 부록 XV에 기재된 바와 같은 OECD 301B 테스트에 의하여 테스트 시작 60 일 이내에 재료(예, 섬유)가 60% 생분해에 도달하는지를 충족하는 표준을 지칭한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직웹은 준비된 생분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직웹은 준비된 생분해 또는 향상된 분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직웹은 본질적 생분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직웹은 향상된 분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 섬유 및 부직웹은 본질적 생분해, 향상된 생분해 또는 준비된 생분해의 표준을 충족한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 적층체(부직포 및 필름)는 준비된 생분해 또는 향상된 생분해의 표준을 충족한다.
용도
본 개시내용의 부직웹은 각종 상업적 적용예에 적절하다. 본 개시내용의 부직웹에 적절한 상업적 적용예는 수분산성 또는 플러셔블 파우치 및 패킷; 의학적 용도, 예컨대 수술용 마스크, 수술용 포장재, 신발 커버, 상처 드레싱 및 약물 전달; 예컨대 휘발유 및 오일, 미네랄 가공, 진공 백, 에어 필터 및 알레르겐 막 또는 적층체를 위한 여과 시스템; 퍼스널 캐어 제품, 예컨대 유아용 와이프, 메이크업 제거 와이프, 각질제거 클로스, 메이크업 애플리케이터 및 웨어러블 흡수성 물품, 예컨대 기저귀 및 성인용 요실금 제품; 사무실 용품, 예컨대 쇼핑 백 또는 봉투; 및 기타, 예컨대 렌즈 세정 와이프, 클린룸 와이프, 식물용 분재, 항균성 와이프, 농업용 종자 스트립, 섬유 유연제 시트, 의복/세탁물 주머니, 식품 포장재, 바닥재 관리 와이프, 반려동물 케어 와이프, 광택 도구, 먼지 제거 및 손 세정을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.
시일링된 파우치
본 개시내용은 본 개시내용에 의한 부직웹을 내부 파우치 부피를 구획하는 파우치의 형태로 포함하는 파우치를 추가로 제공한다. 일부 실시양태에서, 파우치는 본 개시내용의 수용성 필름 및 부직웹을 포함하는 적층체를 포함할 수 있다. 파우치는 수분산성 파우치, 임의로 수용성 파우치 및/또는 플러셔블 파우치일 수 있다. 본 개시내용은 본 개시내용의 부직웹을 포함하는 패킷의 제조 방법을 추가로 제공하며, 그러한 방법은 부직웹을 파우치의 형태로 형성하는 것, 파우치를 그 내부에 동봉하고자 하는 조성물로 충전하는 것, 및 파우치를 시일링하여 패킷을 형성하는 것을 포함한다. 일부 실시양태에서, 시일링은 열 시일링, 용매 용접, 접착제 시일링 또는 이들의 조합을 포함한다.
본원에 개시된 부직웹 및 적층체는 시일링된 물품을 내부 파우치 부피를 구획하는 파우치의 형태로 형성하여 수성 환경으로의 방출을 위하여 그 내부에 조성물을 함유하는데 유용하다. "시일링된 물품"은 예를 들면 구획이 배기되는 고체를 동봉하지만, 보다 통상적으로 완전 시일링된 구획이 되는 실시양태에서 임의로 통기공을 갖는 시일링된 구획을 포함한다.
파우치는 단일의 구획 또는 복수의 구획을 포함할 수 있다. 파우치는 계면에서 시일링된 부직웹 또는 적층체 중 2개의 층으로부터 또는 그 자체에 폴딩되고, 시일링된 단일 부직웹 또는 적층체에 의하여 형성될 수 있다. 부직웹 또는 적층체는 파우치, 임의로 전체 파우치의 적어도 하나의 측벽, 바람직하게는 적어도 하나의 측벽의 외부면을 형성한다. 또 다른 유형의 실시양태에서, 부직웹 또는 적층체는 예를 들면 구획들 사이의 분할벽으로서 패킷의 내부 벽을 형성한다. 부직웹 또는 적층체는 또한 예를 들면 외부 벽, 내부 벽 및/또는 구획 리드로서 수용성 필름과 조합하여 사용될 수 있다.
파우치에 동봉되는 조성물은 구체적으로 제한되지 않으며, 예를 들면 본원에 기재된 임의의 각종 조성물을 포함한다. 복수의 구획을 포함하는 실시양태에서, 각각의 구획은 동일하고/하거나 상이한 조성물을 함유할 수 있다. 그래서, 조성물은 액체, 고체, 겔, 페이스트, 가루, 압착된 고체(정제) 및 이들의 조합(예, 액체 중에 현탁된 고체)을 포함하나 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 형태를 취할 수 있다.
일부 실시양태에서, 파우치는 복수의 구획을 포함한다. 복수의 구획은 일반적으로 구획이 파우치에 대하여 분할 벽 내부를 공유하도록 중첩된다. 복수의 구획 파우치의 구획은 동일한 또는 상이한 크기(들) 및/또는 부피(들)를 가질 수 있다. 복수의 구획 파우치의 구획은 임의의 적절한 방식으로 분리 또는 연결될 수 있다. 실시양태에서, 제2 및/또는 제3 및/또는 후속 구획은 제1 구획 상에서 중첩된다. 한 실시양태에서, 제3 구획은 제2 구획 상에 중첩될 수 있으며, 다시 제1 구획 상에서 샌드위치 구성으로 중첩된다. 대안적으로, 제2 및 제3 구획은 제1 구획 상에 중첩될 수 있다. 그러나, 또한 마찬가지로 제1, 제2 및/또는 제3 및/또는 후속 구획은 나란하게 또는 동심 배향으로 배향되는 것으로 고려한다. 구획은 스트링으로 포장될 수 있으며, 각각의 구획은 천공선에 의하여 개별적으로 분리 가능하다. 그래서, 각각의 구획은 최종 사용자에 의하여 스트링의 나머지로부터 개별적으로 찢어서 떼어낼 수 있다. 일부 실시양태에서, 제1 구획은 적어도 제2 구획에 의하여, 예를 들면 타이어-및-테두리 구성으로 또는 파우치 내의 파우치 구성으로 둘러싸일 수 있다.
구획의 기하구조는 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 실시양태에서, 임의로 제3 및 후속 구획 각각은 제1 및 제2 구획에 비하여 상이한 기하구조 및 형상을 갖는다. 이들 실시양태에서, 임의로 제3 및 후속 구획은 제1 또는 제2 구획에서의 설계로 배열된다. 그러한 설계는 예를 들면 개념 또는 지시사항을 예시하기 위하여 장식적, 교육적 또는 예시적일 수 있고/있거나, 제품의 출처를 나타내는데 사용될 수 있다.
파우치의 제조 방법
파우치 및 패킷은 임의의 적절한 기기 및 방법을 사용하여 제조될 수 있다. 예를 들면, 단일 구획 파우치는 해당 기술분야에 통상적으로 공지된 수직 형태 충전, 수평 형태 충전 또는 회전 드럼 충전 기술을 사용하여 제조될 수 있다. 그러한 공정은 연속적 또는 간헐적일 수 있다. 부직웹, 적층 부직웹 및 필름 또는 적층체 구조는 감쇠 및/또는 가열되어 그의 가단성을 증가시킬 수 있다. 그러한 방법은 또한 부직웹, 적층 부직웹 및 필름 또는 적층체 구조를 적절한 몰드로 인발시키기 위하여 진공의 사용을 수반할 수 있다. 부직웹, 적층 부직웹 및 필름 또는 적층 구조가 표면의 수평 부분 상에 존재한 후, 부직웹 또는 적층체를 몰드로 진공 인발시키는 것은 약 0.2 내지 약 5 초 또는 약 0.3 내지 약 3 또는 약 0.5 내지 약 1.5 초 동안 가해질 수 있다. 진공은 이것이 예를 들면 10 mbar 내지 1,000 mbar 범위 또는 100 mbar 내지 600 mbar 범위의 감압을 제공하도록 이루어질 수 있다.
패킷이 제조될 수 있는 몰드는 파우치의 요구되는 치수에 의존하여 임의의 형상, 길이, 폭 및 깊이를 가질 수 있다. 몰드는 또한 바람직할 경우 크기 및 형상이 서로 상이할 수 있다. 예를 들면, 최종 파우치의 부피는 약 5 ㎖ 내지 약 300 ㎖ 또는 약 10 ㎖ 내지 150 ㎖ 또는 약 20 ㎖ 내지 약 100 ㎖일 수 있으며, 따라서 몰드 크기가 조절된다.
열성형
열성형성 부직웹 또는 적층체는 열 및 힘의 적용에 의하여 형상을 가질 수 있는 것이다. 열성형 부직웹, 적층 부직웹 및 필름 또는 적층체 구조는 부직웹, 적층 부직웹 및 필름 또는 적층체 구조를 가열하고, 이를 성형하고(예, 몰드 내에서), 그 후 형성된 부직웹 또는 적층체를 냉각하는 공정이며, 이때 부직웹 또는 적층체는 그의 형상, 예를 들면 몰드의 형상을 유지할 것이다. 임의의 적절한 수단을 사용하여 열을 가할 수 있다. 예를 들면, 부직웹 또는 적층체는 이를 표면에 또는 표면 상에 1회 공급하기 이전에 이를 가열 부재 하에서 또는 열풍에 통과시킴으로써 직접 가열할 수 있다. 대안적으로, 예를 들면 표면을 가열하거나 또는 고온 물품을 부직웹 또는 적층체 상에 적용함으로써 간접적으로 가열할 수 있다. 실시양태에서, 부직웹 또는 적층체는 적외선광을 사용하여 가열한다. 부직웹 또는 적층체는 약 50℃ 내지 약 200℃, 약 50℃ 내지 약 170℃, 약 50℃ 내지 약 150℃, 약 50℃ 내지 약 120℃, 약 60℃ 내지 약 130℃, 약 70℃ 내지 약 120℃ 또는 약 60℃ 내지 약 90℃ 범위의 온도로 가열할 수 있다. 열성형은 하기 공정 중 임의의 하나 이상에 의하여 수행될 수 있다: 몰드 상에 열적으로 연화된 부직웹 또는 적층체의 수동 드레이핑, 또는 몰드에 연화된 부직웹 또는 적층체의 가압 유도된 성형(예, 진공 성형), 또는 정확하게 공지된 온도를 갖는 새로 압출된 시트의 성형 및 트리밍 스테이션으로의 자동 고속 인덱싱, 또는 부직웹 또는 적층체의 자동 배치, 플러그 및/또는 공압 연신 및 가압 성형.
대안적으로, 부직웹 또는 적층체는 임의의 적절한 수단에 의하여, 예를 들면 표면에 또는 표면 상에 1회 공급하기 이전에 습윤화제(물, 중합체 조성물, 부직웹 또는 적층체 조성물을 위한 가소제 또는 상기의 임의의 조합을 포함하는 것)를 부직웹 또는 적층체 상에 분무함으로써 직접 습?┍?될 수 있거나, 또는 표면을 습윤화시키거나 또는 습윤 품목을 부직웹 또는 적층체 상에 적용함으로써 간접적으로 습윤화될 수 있다.
일단 부직웹 또는 적층체가 가열 및/또는 습윤화된 후, 그것은 적절한 몰드 내로, 바람직하게는 진공을 사용하여 인발될 수 있다. 성형된 부직웹 또는 적층체의 충전은 임의의 적절한 수단을 사용함으로써 달성될 수 있다. 실시양태에서, 가장 바람직한 방법은 생성물 형태 및 충전의 요구되는 속도에 의존할 것이다. 실시양태에서, 성형된 부직웹 또는 적층체는 인라인 충전 기술에 의하여 충전된다. 그 후, 충전된 개방 패킷은 닫고 제2 부직웹 또는 적층체를 사용하여 임의의 적절한 방법에 의하여 파우치를 형성한다. 이는 수평적 위치에서 및 연속적인 일정한 이동으로 달성될 수 있다. 닫는 공정은 제2 부직웹 또는 적층체, 바람직하게는 수용성 부직웹 또는 적층체를 개방 패킷 상에 및 패킷에 연속적으로 공급하고, 그 후 바람직하게는 제1 및 제2 부직웹 또는 적층체를 함께 통상적으로 몰드 사이 및 그리하여 패킷의 사이의 부위에서 시일링함으로써 달성될 수 있다.
파우치의 시일링
파우치 및/또는 그의 개개의 구획의 시일링의 임의의 적절한 방법을 사용할 수 있다. 상기 수단의 비제한적인 예는 열 시일링, 용매 용접, 용매 또는 습식 시일링 및 이들의 조합을 포함한다. 통상적으로, 시일링을 형성하고자 하는 부위만을 열 및 용매로 처리한다. 열 및 용매는 임의의 방법에 의하여, 통상적으로 닫히는 물질 상에 및 통상적으로 시일링 형성하고자 하는 부위에만 가할 수 있다. 용매 또는 습식 시일링 또는 용접을 사용할 경우, 열을 또한 가하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직한 습식 또는 용매 시일링/용접 방법은 용매를 몰드 사이의 부위에 또는 닫히는 물질 상에, 예를 들면 이를 상기 부위에 분무 또는 프린팅에 의하여 선택적으로 적용한 후, 압력을 상기 부위에 적용하여 시일링을 형성하는 것을 포함한다. 예를 들면 시일링 롤 및 벨트(임의로 또한 열을 제공함)를 사용할 수 있다.
실시양태에서, 내부 부직웹 또는 적층체는 외부 부직웹(들) 또는 적층체(들)에 용매 시일링에 의하여 시일링된다. 시일링 용액은 일반적으로 수용액이다. 실시양태에서, 시일링 용액은 물을 포함한다. 실시양태에서, 시일링 용액은 물을 포함하며, 하나 이상의 폴리올, 디올 및/또는 글리콜, 예컨대 1,2-에탄디올(에틸렌 글리콜), 1,3-프로판디올, 1,2-프로판디올, 1,4-부탄디올(테트라메틸렌 글리콜), 1,5-펜탄디올(펜타메틸렌 글리콜), 1,6-헥산디올(헥사메틸렌 글리콜), 2,3-부탄디올, 1,3-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 각종 폴리에틸렌 글리콜(예, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜) 및 이들의 조합을 추가로 포함할 수 있다. 실시양태에서, 시일링 용액은 에리트리톨, 트레이톨, 아라비톨, 크실리톨, 리비톨, 만니톨, 소르비톨, 갈락티톨, 푸시톨, 이디톨, 이노시톨, 볼레미톨, 이소말, 말티톨, 락티톨 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 실시양태에서, 시일링 용액은 수용성 중합체를 포함한다.
시일링 용액은 내부 부직웹 또는 적층체의 계면 부위에 내부 및 외부 부직웹 또는 적층체를 접착시키기에 적절한 임의의 양으로 적용될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "코트 중량"은 부직웹 또는 적층체의 제곱미터당 용액의 그램으로 부직웹 또는 적층체에 적용된 시일링 용액의 양을 지칭한다. 일반적으로, 시일링 용매의 코트 중량이 너무 낮을 경우, 부직웹 또는 적층체는 적절하게 부착되지 않으며, 이음매에서의 파우치 파손 우려가 증가된다. 추가로, 시일링 용매의 코트 중량이 너무 클 경우, 계면 부위로부터 용매 이동 우려가 증가되어 에치(etch) 홀이 파우치의 측면에 발생할 수 있는 가능성이 증가된다. 코트 중량 윈도우는 우수한 접착력을 유지하고, 에치 홀의 형성을 피하면서 주어진 필름에 적용될 수 있는 코트 중량의 범위를 지칭한다. 더 넓은 윈도우가 넓은 범위의 작동 하에서 강건한 시일링을 제공하므로 넓은 코트 중량 윈도우가 바람직하다. 적절한 코트 중량 윈도우는 적어도 약 3 g/㎡ 또는 적어도 약 4 g/㎡ 또는 적어도 약 5 g/㎡ 또는 적어도 약 6 g/㎡이다.
패킷의 절단
형성된 패킷은 절단 장치에 의하여 절단될 수 있다. 절단은 임의의 공지된 방법을 사용하여 달성될 수 있다. 절단은 또한 연속적 방식으로, 바람직하게는 일정한 속도로, 바람직하게는 수평 위치에 있으면서 수행되는 것이 바람직할 수 있다. 절단 장치는 예를 들면 예리한 품목 또는 고온 품목 또는 레이저일 수 있으며, 그에 의하여 후자의 경우에서 고온 품목 또는 레이저는 필름/시일링 부위를 통하여 "화상"을 발생시킨다.
복수의 구획 파우치의 형성 및 충전
복수의 구획 파우치의 상이한 구획은 사이드 바이 사이드 스타일 또는 동심원 스타일로 함께 제조될 수 있으며, 여기서 형성되는 공동 연결된 파우치는 절단에 의하여 분리될 수 있거나 또는 분리되지 않을 수 있다. 대안적으로, 구획은 별도로 생성될 수 있다.
실시양태에서, 파우치는 (a) 제1 구획(상기 기재된 바와 같음)을 형성하는 단계; (b) 단계 (a)에서 형성된 닫힌 구획 내에서 또는 전부에서 함몰부를 형성하여 제1 구획의 위에 중첩된 제2 성형된 구획을 생성하는 단계; (c) 제3 부직웹, 적층체 또는 필름에 의하여 제2 구획을 충전 및 닫는 단계; (d) 제1, 제2 및 제3 부직웹, 적층체 또는 필름을 시일링하는 단계; 및 (e) 부직웹 또는 적층체를 절단하여 복수의 구획 파우치를 생성하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다. 단계 (b)에서 형성된 함몰부는 단계 (a)에서 생성된 구획에 진공을 적용함으로써 달성될 수 있다.
실시양태에서, 제2 및/또는 제3 구획(들)은 유럽 특허 출원 번호 08101442.5 또는 미국 특허 출원 공보 제2013/240388 A1호 또는 WO 2009/152031에 기재된 바와 같이 별도의 단계에서 생성된 후, 제1 구획과 합할 수 있다.
실시양태에서, 파우치는 (a) 제1 구획을 임의로 열 및/또는 진공을 사용하여, 제1 성형기 상에서 제1 부직웹 또는 적층체를 사용하여 성형하는 단계; (b) 제1 구획을 제1 조성물로 충전하는 단계; (c) 제2 구획을 제2 조성물로 임의로 충전하는 단계; (d) 제1 및 임의의 제2 구획을 제2 부직웹 또는 적층체와 함께 제1 부직웹 또는 적층체에 시일링하는 단계; 및 (e) 부직웹 또는 적층체를 절단하여 복수의 구획 파우치를 생성하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
실시양태에서, 파우치는 (a) 제1 구획을 임의로 열 및/또는 진공을 사용하여, 제1 성형기 상에서 제1 부직웹 또는 적층체를 사용하여 성형하는 단계; (b) 제1 구획을 제1 조성물로 충전시키는 단계; (c) 제2 성형기 상에서 제2 부직웹 또는 적층체를 임의로 열 및 진공을 사용하여 변형시켜 제2 및 임의로 제3 성형된 구획을 형성하는 단계; (d) 제2 및 임의로 제3 구획을 충전시키는 단계; (e) 제3 부직웹 또는 적층체를 사용하여 제2 및 임의로 제3 구획을 시일링하는 단계; (f) 시일링된 제2 및 임의로 제3 구획을 제1 구획 상에 배치하는 단계; (g) 제1, 제2 및 임의로 제3 구획을 시일링하는 단계; 및 (h) 부직웹 또는 적층체를 절단하여 복수의 구획 파우치를 생성하는 단계를 포함하는 방법에 의하여 제조될 수 있다.
제1 및 제2 성형기는 상기 공정을 수행하는 그의 적합성에 기초하여 선택될 수 있다. 실시양태에서, 제1 성형기는 바람직하게는 수평 성형기이며, 제2 성형기는 바람직하게는 제1 성형기 위에 배치된 바람직하게는 회전 드럼 성형기이다.
적절한 공급 스테이션의 사용에 의하여, 다수의 상이한 또는 뚜렷한 조성물 및/또는 상이한 또는 뚜렷한 액체, 겔 또는 페이스트 조성물을 혼입한 복수의 구획 파우치를 제조할 수 있는 것으로 이해되어야 한다.
실시양태에서, 부직웹 또는 적층체 및/또는 파우치는 적절한 물질, 예컨대 활성제, 윤활제, 회피제 또는 이들의 혼합물에 의해 분무 또는 더스팅된다. 실시양태에서, 부직웹 또는 적층체 및/또는 파우치는 예를 들면 잉크 및/또는 활성제에 의해 그 표면에 프린팅된다.
수직 성형, 충전 및 시일링
실시양태에서, 본 개시내용의 부직웹 또는 적층체는 시일링된 물품으로 성형될 수 있다. 실시양태에서, 시일링된 물품은 수직 성형, 충전 및 시일링된 물품이다. 수직 성형, 충전 및 시일링(VFFS) 공정은 통상의 자동화 공정이다. VFFS는 수직 배향된 공급관 주위에서 부직웹 또는 적층체의 단일 부품을 둘러싸는 조립기와 같은 장치를 포함한다. 그러한 기기는 부직웹 또는 적층체의 대향하는 엣지를 함께 열 시일링 또는 달리 고정하여 측면 시일링부를 형성하고, 부직웹 또는 적층체의 중공관을 형성한다. 그 후, 상기 기기는 바닥 시일링부를 열 시일링 또는 달리 형성하며, 그에 의하여 상부 시일링이 차후에 형성되는 개방 상부를 갖는 용기 부분을 구획한다. 상기 기기는 개방 상부 단부를 통하여 용기 부분에 특정된 양의 유동성 생성물을 투입한다. 일단 용기가 원하는 양의 생성물을 포함한 후, 상기 기기는 부직웹 또는 적층체를 또 다른 열 시일링 장치로 진행되어 예를 들면 상부 시일링부를 형성한다. 마지막으로, 상기 기기는 부직웹 또는 적층체를 절단기로 진행되어 필름을 상부 시일링부의 바로 위의 필름을 절단하여 충전된 패키지를 제공한다.
조작 동안, 조립기는 부직웹 또는 적층체를 롤로부터 진행되어 패키지를 형성한다. 따라서, 부직웹 또는 적층체는 기기를 통하여 쉽게 진행될 수 있고, 기기 어셈블리에 부착되지 않아야 하거나 또는 가공 도중 취성이 커서 파손되지 않아야 한다.
파우치 내용물
임의의 실시양태에서, 파우치는 파우치의 구획된 내부 부피로 조성물을 함유(동봉)할 수 있다. 조성물은 액체, 고체 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 조성물이 액체를 포함하는 실시양태에서, 부직웹은 수용성 필름으로 적층된 비다공성 부직웹 또는 다공성 부직웹일 수 있으며, 수용성 필름은 파우치의 내부 표면을 형성한다. 조성물이 고체인 실시양태에서, 파우치는 비다공성 부직웹, 수용성 필름으로 적층된 다공성 부직웹, 또는 다공성 부직웹을 포함할 수 있다. 파우치가 다공성 부직웹을 포함하는 실시양태에서, 고체 조성물의 입자 크기는 부직웹의 공극 크기보다 더 작다.
실시양태에서, 본 개시내용의 시일링된 물품은 내부 파우치 부피 내에서 액체 세탁 세제를 포함하는 조성물, 농업용 조성물, 자동 식기 세척용 조성물, 가정 청소용 조성물, 수 처리용 조성물, 퍼스널 케어용 조성물, 식품 및 영양용 조성물, 공업용 세정 조성물, 의료용 조성물, 소독용 조성물, 반려동물용 조성물, 사무용 조성물, 가축용 조성물, 공업용 조성물, 해양용 조성물, 상업용 조성물, 군용 조성물, 레크리에이션용 조성물 또는 이들의 조합을 동봉할 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 수분산성 시일링된 물품은 내부 파우치 부피에서 액체 세탁 세제를 포함하는 조성물, 농업용 조성물, 자동 식기 세척용 조성물, 가정 청소용 조성물, 수 처리용 조성물, 퍼스널 케어용 조성물, 식품 및 영양용 조성물, 공업용 세정 조성물 또는 이들의 조합을 동봉할 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 수분산성 시일링된 물품은 내부 파우치 부피에서 액체 세탁 세제를 포함하는 조성물, 농업용 조성물, 자동 식기 세척용 조성물, 가정 청소용 조성물, 수 처리용 조성물, 퍼스널 케어용 조성물 또는 이들의 조합을 동봉할 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 수분산성 시일링된 물품은 내부 파우치 부피에 농업용 조성물 또는 수 처리용 조성물을 포함하는 조성물을 동봉할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, "액체"는 자유 유동 액체뿐 아니라, 페이스트, 겔, 폼 및 무스를 포함한다. 액체의 비제한적인 예는 연품 및 경품 액체 세제 조성물, 손 세정 및/또는 기계 세정을 위한 식기 세제; 경질 표면 세정 조성물, 섬유 개선제, 세탁에 통상적으로 사용되는 세제 겔, 표백제 및 세탁 첨가제, 면도 크림, 스킨 케어, 모발 케어 조성물(샴푸 및 컨디셔너) 및 바디 워시를 포함한다. 상기 세제 조성물은 계면활성제, 표백제, 효소, 향수, 염료 또는 착색제, 용매 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 임의로, 세제 조성물은 세탁 세제, 식기 세척 세제, 경질 표면 세정 조성물, 섬유 개선제 조성물, 면도 크림, 스킨 케어, 모발 케어 조성물(샴푸 및 컨디셔너) 및 바디 워시 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다.
액체의 비제한적인 예는 임의의 상기 용도에 적용 가능한 세정 및 세제 조성물을 포함한 농업용 조성물, 자동차용 조성물, 항공용 조성물, 식품 및 영양용 조성물, 공업용 조성물, 가축용 조성물, 해양용 조성물, 의료용 조성물, 상업용 조성물, 군용 및 준-군용 조성물, 사무용 조성물, 레크리에이션 및 파크용 조성물, 반려동물용 조성물 및 수 처리용 조성물을 포함한다.
기체, 예를 들면 현탁된 버블 또는 고체, 예를 들면 입자는 액체 내에 포함될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은 "고체"는 분말, 응집물 및 그의 혼합물을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 고체의 비제한적인 예는 과립, 마이크로캡슐, 비드, 누들 및 진주광택 볼을 포함한다. 고체 조성물은 쓰루-더-워시(through-the-wash) 이익, 전처리 이익 및/또는 미적 효과를 포함하나 이에 제한되지 않는 기술적 혜택을 제공할 수 있다.
조성물은 비가정용 케어 조성물일 수 있다. 예를 들면, 비가정용 케어 조성물은 섬유 및 가정용 케어 조성물을 제외하면서 임의의 해당 용도에 적용 가능한 세정 및 세제 조성물을 포함한, 농업용 조성물, 항공용 조성물, 식품 및 영양용 조성물, 공업용 조성물, 가축용 조성물, 해양용 조성물, 의료용 조성물, 상업용 조성물, 군용 및 준-군용 조성물, 사무용 조성물, 레크리에이션 및 파크용 조성물, 반려동물용 조성물 및 수 처리용 조성물로부터 선택될 수 있다.
한 유형의 실시양태에서, 조성물은 농약, 예를 들면 하나 이상의 제충제, 살진균제, 제초제, 살충제, 살비제, 방충제, 유인제, 고엽제(defoliaments), 식물 성장 조절제, 비료, 항균제, 미량영양소 및 미량 원소를 포함할 수 있다. 적절한 농약 및 2차 약제는 미국 특허 제6,204,223호 및 제4,681,228호 및 EP 0989803 A1에 기재되어 있다. 예를 들면, 적절한 제초제는 파라콰트 염(예를 들면 파라콰트 디클로라이드 또는 파라콰트 비스(메틸술페이트), 다이쿼트 염(예를 들면 다이쿼트 디브로마이드 또는 다이쿼트 알기네이트) 및 글리포세이트 또는 그의 염 또는 에스테르(예컨대 글리포세이트 이소프로필암모늄, 글리포세이트 세스퀴나트륨 또는 글리포세이트 트리메슘, 또한 술포세이트로 공지됨)를 포함한다. 작물 보호 화학물질의 비상용성 쌍은, 예를 들면 미국 특허 제5,558,228호에 기재된 바와 같이 별도의 챔버 내에서 사용될 수 있다. 사용될 수 있는 작물 보호 화학물질의 비상용성 쌍은 예를 들면 벤술푸론 메틸 및 몰리네이트; 2,4-D 및 티펜술푸론 메틸; 2,4-D 및 메틸 2-[[[[N-4-메톡시-6-메틸-1,3,5-트리아진-2-일)-N-메틸아미노]카르보닐]아미노]-술포닐]벤조에이트; 2,4-D 및 메트술푸론 메틸; 마넵 또는 만코젭 및 베노밀; 글리포세이트 및 메트술푸론 메틸; 트랄로메트린 및 임의의 오르가노포스페이트, 예컨대 모노크로토포스 또는 디메토에이트; 브로목시닐 및 N-[[4,6-디메톡시피리미딘-2-일)-아미노]카르보닐]-3-(에틸술포닐)-2-피리딘-술폰아미드; 브로목시닐 및 메틸 2-[[[[(4-메틸-6-메톡시)-1,3,5-트리아진-2-일)아미노]카르보닐]아미노]술포닐]-벤조에이트; 브로목시닐 및 메틸 2-[[[[N-(4-메톡시-6-메틸-1,3,5-트리아진-2-일)-N-메틸아미노]카르보닐]아미노]-술포닐]벤조에이트를 포함한다. 또 다른 관련된 유형의 실시양태에서, 조성물은, 예를 들면 미국 특허 제8,333,033호에 기재된 실시양태의 유형을 포함한, 하나 이상의 종자를, 임의로 토양과 함께, 그리고 추가로 임의로 뿌리 덮개, 모래, 피이트 모스, 워터 젤리 크리스탈 및 비료로부터 선택된 하나 이상의 추가 성분과 함께 포함할 수 있다.
또 다른 유형의 실시양태에서, 조성물은 수 처리제이다. 상기 처리제는, 예를 들면 미국 특허 출원 공보 제2014/0110301호 및 미국 특허 제8,728,593호에 기재된 바와 같은 유독한 화학물질, 예컨대 강력 산화성 화학물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 살균제는 차아염소산염, 예컨대 차아염소산나트륨, 차아염소산칼슘 및 차아염소산리튬; 염소화 이소시아누레이트, 예컨대 디클로로이소시아누르산(또한 "디클로르" 또는 디클로로-s-트리아진트리온, 1,3-디클로로-1,3,5-트리아지난-2,4,6-트리온으로 지칭함) 및 트리클로로이소시아누르산(또한 "트리클로르" 또는 1,3,5-트리클로로-1,3,5-트리아지난-2,4,6-트리온으로 지칭함)을 포함할 수 있다. 살균 화합물의 염 및 수화물도 또한 고려된다. 예를 들면, 디클로로이소시아누르산은 무엇보다도 나트륨 디클로로이소시아누레이트, 나트륨 디클로로이소시아누레이트 산 이수화물로서 제공될 수 있다. 브롬 함유 살균제는 또한 무엇보다도 1,3-디브로모-5,5-디메틸히단토인(DBDMH), 2,2-디브로모-3-니트릴로프로피온아미드(DBNPA), 디브로모시아노아세트산 아미드, 1-브로모-3-클로로-5,5-디메틸히단토인; 및 2-브로모-2-니트로-1,3-프로판디올 등으로 단위 투여 포장 적용예에 사용하기에 적절할 수 있다. 산화제는 미국 특허 제7,476,325호에 기재된 것, 예를 들면 포타슘 히드로겐 퍼옥시모노술페이트일 수 있다. 조성물은 예를 들면 미국 특허 출원 공보 제2008/0185347호에 기재된 바와 같은 pH 조절 화학물질일 수 있으며, 조성물이 물과 접촉시 발포성이며, 물 pH를 조절하도록 예를 들면 산성 성분 및 알칼리성 성분을 포함할 수 있다. 적절한 성분은 중탄산나트륨, 중황산나트륨, 수산화칼륨, 술팜산, 유기 카르복실산, 술폰산 및 인산이수소칼륨을 포함한다. 완충제 블렌드는 예를 들면 붕산, 탄산나트륨, 글리콜산 및 옥손 모노퍼술페이트를 포함할 수 있다.
수 처리제는, 예를 들면 미국 특허 출원 공보 제2014/0124454호에 기재된 바와 같은 응집제일 수 있거나 또는 이를 포함할 수 있다. 응집제는 중합체 응집제, 예를 들면 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴아미드 공중합체, 예컨대 디알릴디메틸암모늄 클로라이드(DADMAC), 디메틸아미노에틸아크릴레이트(DMAEA), 디메틸아미노에틸메타크릴레이트(DMAEM), 3-메틸아미드프로필트리메틸암모늄 클로라이드(MAPTAC) 또는 아크릴산의 아크릴아미드 공중합체; 양이온성 폴리아크릴아미드; 음이온성 폴리아크릴아미드; 중성 폴리아크릴아미드; 폴리아민; 폴리비닐아민; 폴리에틸렌 이민; 폴리디메틸디알릴암모늄 클로라이드; 폴리옥시에틸렌; 폴리비닐 알콜; 폴리비닐 피롤리돈; 폴리아크릴산; 폴리인산; 폴리스티렌 술폰산; 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 응집제는 키토산 아세테이트, 키토산 락테이트, 키토산 아디페이트, 키토산 글루타메이트, 키토산 숙시네이트, 키토산 말레이트, 키토산 시트레이트, 키토산 푸마레이트, 키토산 히드로클로라이드 및 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 수 처리 조성물은 인산염 제거 물질, 예를 들면 지르코늄 화합물, 희토류 란탄족 염, 알루미늄 화합물, 철 화합물 또는 이들의 임의의 조합으로부터 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.
조성물은 예를 들면 미국 특허 출원 제2006/0172910호에 기재된 바와 같은 라임스케일 제거 조성물, 예를 들면 시트르산 또는 말레산 또는 그의 술페이트 염 또는 이들의 임의의 혼합물일 수 있다.
조성물의 각종 기타 유형은 예를 들면 US RE29059 E에 기재된 바와 같은 미립자, 예를 들면 다운 깃털; 예를 들면 미국 특허 출원 공보 제2004/0144682호 및 제2006/0173430호에 기재된 바와 같은 초흡수성 중합체; 예를 들면 미국 특허 제3,580,390호 및 미국 특허 출원 공보 제2011/0054111호에 기재된 바와 같은 안료 및 도료; 예를 들면 미국 특허 제8,163,104호에 기재된 바와 같은 브레이징 용제(예, 알칼리 금속 플루오로알루미네이트, 알칼리 금속 플루오로실리케이트 및 알칼리 금속 플루오로징케이트); 미국 특허 출원 공보 제2007/0003719호에 기재된 바와 같은 식료품(예, 커피 분말 또는 건조 스프); 예를 들면 미국 특허 제4,466,431호에 기재된 바와 같은 상처 드레싱을 포함한, 본원에 기재된 패킷에 사용하기 위한 것으로 고려된다.
세탁, 세탁 첨가제 및/또는 섬유 개선제 조성물을 포함하는 파우치에서, 조성물은 다음 성분들의 비제한적인 목록: 섬유 케어 유효 작용제; 세척성 효소; 부착 조제; 레올로지 조정제; 빌더; 표백제; 표백제; 표백제 전구체; 표백제 부스터; 표백제 촉매; 향수 및/또는 향수 마이크로캡슐(예를 들면 미국 특허 제5,137,646호 참조); 향수 로딩 제올라이트; 전분 캡슐화 어코드(accord); 폴리글리세린 에스테르; 증백제; 진주광택제; 효소 안정화계; 음이온성 염료용 고정제, 음이온성 계면활성제용 착화제 및 그의 혼합물을 포함한 스캐빈저; 광학 증백제 또는 형광물질; 토양 방출 중합체 및/또는 토양 현탁 중합체를 포함하나 이에 제한되지 않는 중합체; 분산제; 소포제; 비수성 용매; 지방산; 거품 억제제, 예를 들면 실리콘 거품 억제제(미국 특허 출원 공보 제2003/0060390 A1호, ¶65-77 참조); 양이온성 전분(미국 특허 출원 공보 제2004/0204337 A1호 및 US 제2007/0219111 A1호 참조); 거품 분산제(미국 특허 출원 공보 제2003/0126282 A1호, ¶89-90 참조); 직접 염료; 색조 염료(미국 특허 출원 공보 제2014/0162929 A1호 참조); 착색제; 불투명화제; 산화방지제; 하이드로트로프(hydrotrope), 예컨대 톨루엔술포네이트, 큐멘술포네이트 및 나프탈렌술포네이트; 컬러 스펙클; 착색 비드, 구체 또는 압출물; 점토 연화제; 항세균제인 성분 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 성분 중 임의의 하나 이상은 추가로 미국 특허 출원 공보 제2010/305020 A1호, 미국 특허 출원 공보 제2003/0139312 A1호 및 미국 특허 출원 공보 제2011/0023240 A1호에 기재되어 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 조성물은 계면활성제, 4급 암모늄 화합물 및/또는 용매계를 포함할 수 있다. 4급 암모늄 화합물은 섬유 개선제 조성물, 예컨대 섬유 유연제 중에 존재할 수 있으며, 구조식 NR4 +의 양으로 하전된 폴리원자 이온인 4급 암모늄 양이온을 포함하며, 여기서 R은 알킬 기 또는 아릴기이다.
복합 물품
본 개시내용의 복합 물품은 부직웹의 적어도 2개의 층을 포함한다. 본 개시내용의 복합 물품은 제1 직경을 갖는 제1 복수의 섬유를 포함하는 제1 부직웹의 제1 층, 제2 직경을 갖는 제2 복수의 섬유을 포함하는 제2 부직웹의 제2 층, 제1 부직웹의 적어도 일부분 및 제2 부직웹의 적어도 일부분을 포함하는 제1 계면을 가질 수 있으며, 여기서 제1 부직웹의 일부분 및 제2 부직웹의 일부분은 융합되며, 제2 직경은 제1 직경보다 더 작다. 복합 물품의 임의의 부직포 층은 이에 적층된 수용성 필름을 포함할 수 있다.
본 개시내용의 복합 물품은 복합 물품 단독의 단일층과 동일한 부직웹에 비하여 증가된 기계적 강도, 복합 물품 단독의 단일층과 동일한 부직웹(예, 기저귀의 액체 획득층의 경우 또는 유출물 흡수 와이프의 경우)에 비하여 향상된 액체 획득 기능, 및/또는 복합 물품 단독의 단일층과 동일한 부직웹(예, 젖은 와이프에 대한 액티브 로션)에 비하여 유체 및/또는 활성 조성물의 향상된 보유를 포함하나 이에 제한되지 않는 하나 이상의 잇점을 제공할 수 있다.
제1 부직웹의 적어도 일부분 및 제2 부직웹의 적어도 일부분을 포함하는 제1 계면은 제1 및 제2 부직웹이 중첩되며, 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유가 교락되는 복합체의 부위이다. 일반적으로, 제1 계면을 형성하는 제1 부직웹의 일부분은 제1 부직웹의 외부 표면이다. 실시양태에서, 제1 계면은 제1 부직웹의 두께의 50% 이하, 제1 부직웹의 두께의 40% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2.5% 이하 또는 1% 이하를 포함한다. 실시양태에서, 제1 계면은 제1 부직포의 두께의 적어도 0.1%, 적어도 0.5%, 적어도 1% 또는 적어도 5%를 포함한다. 실시양태에서, 제1 계면은 제1 부직포의 두께의 약 0.1% 내지 약 25%를 포함한다. 일반적으로, 계면을 형성하는 제2 부직웹의 일부분은 제2 부직웹의 외부 표면이다. 실시양태에서, 계면은 제2 부직웹의 두께의 75% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하 또는 15% 이하를 포함한다. 실시양태에서, 제1 계면은 제2 부직웹의 두께의 적어도 1%, 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30% 또는 적어도 40%를 포함한다. 실시양태에서, 제1 계면은 제2 부직웹의 두께의 약 1% 내지 약 75%를 포함한다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 부직웹의 2개의 층은 각각의 웹으로부터의 섬유의 적어도 일부분이 다른 웹으로부터의 섬유에 본딩될 경우 "융합된다". 본원에 기재된 바와 같이, 섬유의 본딩은 섬유의 엉킴을 포함한다. 부직웹의 2개의 층은 임의의 적절한 방법을 사용하여 융합될 수 있다. 실시양태에서, 제1 부직웹의 일부분 및 제2 부직웹의 일부분은 열적 융합되거나, 용매 융합되거나 또는 둘 다이다. 실시양태에서, 제1 부직웹의 일부분 및 제2 부직웹의 일부분은 열적 융합된다. 열적 융합은 열 및/또는 압력의 사용을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 2개의 별개의 부직웹 중 하나 또는 둘 다는 섬유가 연화될 때까지 가열될 수 있으며, 섬유가 냉각될 때 각각의 웹으로부터 섬유의 적어도 일부분이 다른 웹으로부터 섬유의 적어도 일부분에 본딩되도록 함께 프레스될 수 있다. 실시양태에서, 제1 및 제2 부직웹 중 하나 또는 둘 다는 용융 방사될 수 있으며, 가열된 부드러운 섬유가 다이 어셈블리를 통과한 후 예비 성형된 부직웹에 직접 가하고, 융합된 계면을 형성하는 예비성형된 부직포의 섬유에 융합되도록 인라인 공정으로 적용될 수 있다. 실시양태에서, 제1 부직웹의 일부분 및 제2 부직웹의 일부분은 용매 융합된다. 용매 융합은 부직웹 중 하나 또는 둘 다에 결합제 용액의 적용에 이어서 건조시 각각의 웹으로부터 섬유의 적어도 일부분이 다른 웹으로부터의 섬유의 적어도 일부분에 본딩되도록 부직웹을 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 용매 융합은 2개의 별개의 예비성형된 웹을 포함한 불연속 공정으로서 발생될 수 있거나 또는 결합제 용액이 예비성형된 부직웹에 적용되는 인라인 공정일 수 있으며, 제2 부직웹은 예비성형된 부직웹 상에서 연속적 공정으로 형성될 수 있다. 부직웹의 용매 융합을 위한 결합제 용액은 바인딩에 대하여 본원에 기재된 임의의 결합제 용액일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, "예비성형된 부직웹"은 성형되지만 본딩되지는 않은 부직웹 및 성형 및 본딩된 부직웹을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, "별개의 부직웹"은 스테이플 섬유의 카딩 또는 에어레이에 의하여 또는 연속 공정에 의하여 형성된 부직웹을 포함하며, 부직웹은 본딩될 수 있거나 또는 본딩되지 않을 수 있다. 실시양태에서, 2개의 부직웹의 융합은 또한 부직웹 중 하나 또는 둘 다를 본딩시키는데 사용될 수 있다.
실시양태에서, 제1 계면은 용매 융합되며, 용매는 물, 에탄올, 메탄올, DMSO, 글리세린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 실시양태에서, 제1 계면은 용매 융합되며, 용매는 물, 글리세린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 실시양태에서, 제1 계면은 폴리비닐 알콜 및 물, 글리세린 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제 용액을 사용하여 용매 융합된다. 실시양태에서, 제1 계면은 폴리비닐 알콜, 라텍스 또는 이들의 조합 및 물, 글리세린 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제 용액을 사용하여 용매 융합된다.
본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 제1 유형의 섬유에 대한 평균 섬유 직경이 제2 유형의 섬유의 평균 섬유 직경보다 적을 경우 제1 유형의 섬유는 제2 유형의 섬유의 직경"보다 더 작은" 직경을 갖는다. 예를 들면, 제1 유형의 섬유는 제2 유형의 섬유와 중첩하는 직경 크기 분포를 가질 수 있으며, 여전히 제1 유형의 섬유에 대한 평균 섬유 직경이 제2 유형의 섬유의 평균 섬유 직경보다 더 작다면 더 작은 직경을 갖는다. 실시양태에서, 더 작은 섬유 유형은 더 큰 섬유 유형의 직경 크기 분포의 가장 작은 직경보다 더 작은 평균 섬유 직경을 갖는다. 직경차가 SO137:2015에 상술된 바와 같이 프로젝션 현미경 영상화를 사용하여 가시화될 경우 직경차가 존재한다. 실시양태에서, 예를 들면 복수의 용융 방사층을 사용할 경우 더 작은 섬유 유형과 더 큰 섬유 유형 사이의 직경차는 미크론이하일 수 있다. 실시양태에서, 더 작은 섬유 유형과 더 큰 섬유 유형 사이의 직경차는 약 1 미크론 내지 약 300 미크론, 약 5 미크론 내지 약 300 미크론, 약 5 미크론 내지 약 250 미크론, 약 5 미크론 내지 약 200 미크론, 약 10 미크론 내지 약 150 미크론, 약 10 미크론 내지 약 100 미크론, 약 10 미크론 내지 약 90 미크론, 약 15 미크론 내지 약 80 미크론, 약 15 미크론 내지 약 70 미크론, 약 20 미크론 내지 약 60 미크론, 약 20 미크론 내지 약 50 미크론, 또는 약 25 미크론 내지 약 45 미크론일 수 있다. 실시양태에서, 더 작은 섬유 유형과 더 큰 섬유 유형 사이의 직경차는 약 5 미크론 내지 약 75 미크론일 수 있다. 실시양태에서, 더 작은 섬유 유형과 더 큰 섬유 유형 사이의 직경차는 약 20 미크론 내지 약 80 미크론일 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직웹이 융합되며, 제2 부직웹이 제1 부직웹보다 더 작은 섬유 직경을 갖는 2개의 부직웹의 복합체의 제공은 이롭게도 복합 물품의 흡착/흡수 속도 및 유체 용량을 개선시키며, 유체를 선택적으로 이동시키기 위하여 더 큰 직경 섬유로부터 더 작은 직경 섬유로의 흡착/흡수를 지시하며; 단일 직경 재료에 비하여 부직포 복합 물품의 부피에 대한 표면의 비를 증가시켜서 단일 직경 재료를 갖는 부직포에 비하여 부직포 복합 물품의 증가된 로딩 용량 및/또는 개선된 분산 및/또는 총 용해를 유도하는 것으로 여겨진다. 개개의 웹 층에서 섬유의 평균 직경은 본원에 제공된 임의의 직경일 수 있다. 실시양태에서, 제1 부직포의 제1 층에서의 제1 복수의 섬유는 약 10 미크론 내지 약 300 미크론, 약 50 미크론 내지 약 300 미크론 또는 약 100 미크론 초과 내지 약 300 미크론의 직경을 가질 수 있다. 실시양태에서, 제1 복수의 섬유는 약 100 미크론 초과 내지 약 300 미크론의 평균 직경을 가질 수 있다. 부직포 복합체 재료의 부직포 층이 상이한 직경을 갖는 섬유 유형의 블렌드를 포함하는 실시양태에서, 섬유 직경의 분포가 단일모드인 경우, 평균 섬유 직경은 블렌드의 평균 섬유 직경을 지칭한다. 섬유 유형의 블렌드는 2중모드 이상인 부직포 층에서의 섬유 직경의 분포를 가질 수 있다. 섬유의 블렌드가 2중모드 또는 더 높은 모드의 직경 분포를 갖는 경우, 섬유가 블렌드의 가장 작은 직경 섬유의 분포에 대한 평균보다 작은 평균 섬유 직경을 가질 때 섬유는 상기 블렌드의 섬유보다 더 작은 직경을 가지며, 섬유가 블렌드의 더 큰 직경 섬유의 분포에 대한 평균보다 더 큰 평균 섬유 직경을 가질 때 섬유는 상기 블렌드의 섬유보다 더 크다.
실시양태에서, 복합 물품은 제3 복수의 섬유를 포함하는 제3 부직웹의 제3 층을 추가로 포함한다. 부직포 복합 물품이 제3 부직웹의 제3 층을 포함하는 실시양태에서, 제2 층은 제1 층과 제3 층 사이에 제공될 수 있으며, 제2 부직웹의 적어도 제2 일부분 및 및 제3 부직웹의 적어도 일부분이 융합될 수 있으며, 이는 제2 계면을 제공한다. 제2 부직웹의 적어도 제2 일부분 및 제3 부직웹의 적어도 일부분을 포함하는 제2 계면은 제2 및 제3 부직웹이 중첩되며, 제2 복수의 섬유 및 제3 복수의 섬유가 교락되는 복합체의 부위이다. 일부 실시양태에서 및 제2 부직웹의 제2 층의 두께에 의존하여, 제1 계면과 제2 계면 사이에 뚜렷한 묘사(delineation)가 없도록 제1 복수의 섬유 및 제3 복수의 섬유는 교락될 수 있고/있거나, 융합될 수 있다. 일반적으로, 제2 계면을 형성하는 제2 부직웹의 일부분은 제1 부직웹에 융합된 제2 부직웹의 외부 표면으로부터 대향하는 제2 부직웹의 외부 표면이다. 실시양태에서, 제2 계면은 제2 부직웹의 두께의 75% 이하, 70% 이하, 60% 이하, 50% 이하, 40% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하 또는 15% 이하를 포함한다. 실시양태에서, 제2 계면은 제2 부직웹의 두께의 적어도 1%, 적어도 5%, 적어도 10%, 적어도 20%, 적어도 25%, 적어도 30% 또는 적어도 40%를 포함한다. 실시양태에서, 제2 계면은 제2 부직웹의 두께의 약 1% 내지 약 75%를 포함한다. 실시양태에서, 제2 계면을 형성하는 제3 부직웹의 일부분은 제3 부직웹의 외부 표면이다. 실시양태에서, 제2 계면은 제3 부직웹의 두께의 50% 이하, 제3 부직웹의 두께의 40% 이하, 30% 이하, 25% 이하, 20% 이하, 10% 이하, 5% 이하, 2.5% 이하 또는 1% 이하를 포함한다. 실시양태에서, 제2 계면은 제3 부직포의 두께의 적어도 0.1%, 적어도 0.5%, 적어도 1% 또는 적어도 5%를 포함한다. 실시양태에서, 제2 계면은 제3 부직포의 두께의 약 0.1% 내지 약 25%를 포함한다.
실시양태에서, 제2 부직웹의 제2 부분 및 제3 부직웹의 부분은 열적 융합되거나, 용매 융합되거나 또는 둘 다이다. 실시양태에서, 제2 부직웹의 제2 부분 및 제3 부직웹의 부분은 열적 융합된다. 실시양태에서, 제2 부직웹의 제2 부분 및 제3 부직웹의 부분은 용매 융합된다.
실시양태에서, 제2 계면은 용매 융합되며, 용매는 물, 에탄올, 메탄올, DMSO, 글리세린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 실시양태에서, 제2 계면은 용매 융합되며, 용매는 물, 글리세린 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 실시양태에서, 제2 계면은 폴리비닐 알콜 및 물, 글리세린 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제 용액을 사용하여 용매 융합된다. 실시양태에서, 제2 계면은 폴리비닐 알콜, 라텍스 또는 이들의 조합 및 물, 글리세린 또는 이들의 조합을 포함하는 결합제 용액을 사용하여 용매 융합된다.
실시양태에서, 제1 부직웹의 제1 층 및 제2 부직웹의 제2 층은 상이한 다공도를 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 2개의 부직웹은 부직웹의 다공도차가 적어도 약 1%인 경우 "상이한 다공도"를 갖는다. 실시양태에서, 복합 물품에서 부직웹의 2개의 층 사이의 다공도차는 약 1% 내지 약 20%일 수 있다. 예를 들면, 복합 물품에서의 부직웹의 1개의 층은 약 80%의 다공도를 가질 수 있으며, 복합 물품에서의 부직웹의 제2 층은 약 85%의 다공도를 가질 수 있으며, 다공도차는 5%이다. 실시양태에서, 제2 부직웹의 다공도는 제1 부직웹의 다공도보다 더 작다. 실시양태에서, 제2 부직웹의 다공도는 제1 부직웹의 다공도와 동일하다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, 2개의 부직웹 사이의 다공도차 값이 1% 미만인 경우 2개의 부직웹은 "동일한 다공도"를 갖는다.
복합 물품이 제3 부직웹의 제3 층을 포함하는 실시양태에서, 제3 부직웹은 제1 부직웹과 동일하거나 또는 상이한 다공도를 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직웹은 제1 부직웹과 동일한 다공도를 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직웹은 제1 부직웹과 상이한 다공도를 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직웹은 제1 부직웹보다 작은 다공성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직웹은 제2 부직웹과 동일한 다공도를 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직웹은 제2 부직웹과 상이한 다공도를 가질 수 있다. 실시양태에서, 제3 부직웹은 제2 부직웹보다 작은 다공성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 제2 부직웹은 제1 부직웹보다 작은 다공성을 가질 수 있으며, 제3 부직웹은 제2 부직웹보다 작은 다공성을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직포 복합 물품은 부직웹의 층 사이의 다공도의 구배를 가질 수 있으며, 여기서 복합체 구조의 하나의 외부 표면은 가장 큰 다공도를 가질 수 있으며, 복합체 구조의 기타 외부 표면은 가장 작은 다공도를 가질 수 있다. 실시양태에서, 복합체 구조는 부직웹의 층 사이에서 다공도의 구배를 가질 수 있으며, 여기서 복합체 구조의 외부 표면은 가장 큰 다공도를 가질 수 있으며, 복합체 구조의 중간층(들)은 가장 작은 다공도를 가질 수 있다. 실시양태에서, 중간층(들)이 부직웹의 제2 및 제3 층(4층 복합체 구조) 또는 부직웹의 제3 층(5층 복합체 구조의 경우)을 포함할 수 있도록 복합체 구조는 부직웹의 제4 또는 그 이상의 층을 포함할 수 있다.
이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 복합체 구조의 다공도가 구배를 포함하는 경우 복합체 구조는 이롭게도 다공성이 더 큰 외부 표면으로부터 다공성이 더 작은 외부 표면 또는 다공성이 더 작은 중간층(들)으로 액체의 향상된 위킹을 갖는 것으로 여겨진다.
복합 물품의 임의의 주어진 부직포 층에서의 복수의 섬유는 본원에 개시된 임의의 섬유일 수 있으며, 동일하거나 또는 상이할 수 있다. 실시양태에서, 제1 복수의, 제2 복수의 및 제3 복수의 섬유에서의 섬유 형성 물질의 조성은 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 예를 들면 직경, 길이, 인성, 형상, 강성도, 탄성, 용해도, 융점, 유리 전이 온도(Tg), 섬유 형성 물질, 색상 또는 이들의 조합에서의 임의의 차이를 갖는다. 하기 표는 부직포 층이 3종의 상이한 섬유 조성을 갖는 섬유를 포함할 수 있는 고려되는 복합 물품을 예시하며, 여기서 각각의 문자 "A", "B" 및 "C"는 특정한 섬유 조성을 지칭하며, "-"는 고려되는 복합 물품이 부직웹의 제3 층을 포함하지 않는다는 것을 의미한다. 각각의 섬유 조성 A, B 및 C는 (a) 단일 섬유 형성 물질을 포함하는 단일 섬유 유형, (b) 섬유 형성 물질의 블렌드를 포함하는 단일 섬유 유형, (c) 각각의 섬유 유형이 단일 섬유 형성 물질을 포함하는 섬유 유형의 블렌드, (d) 각각의 섬유 유형이 섬유 형성 물질의 블렌드를 포함하는 섬유 유형의 블렌드 또는 (e) 각각의 섬유 유형이 단일 섬유 형성 물질, 또는 섬유 형성 물질의 블렌드를 포함하는, 섬유 유형의 블렌드일 수 있다.
Figure pct00009
실시양태에서, 제1 복수의 섬유는 수용성 폴리비닐 알콜(PVOH) 섬유 형성 물질을 포함한다. 본원에 기재된 바와 같이, 용어 "PVOH 섬유"는 비닐 알콜 모이어티, 예를 들면 50% 이상의 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 단독중합체, 공중합체 또는 변성된 공중합체를 포함하는 섬유 및 상기 변성제에 의해 화학적으로 변성된 중합체를 포함하는 섬유를 포함하는 것으로 이해한다. 화학적으로 변성된 섬유는 비닐 알콜 모이어티를 포함하지 않을 수 있거나 또는 50% 미만의 비닐 알콜 모이어티를 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제2 복수의 섬유는 수용성 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질을 포함한다. 실시양태에서, 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유는 수용성 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질을 포함한다. 제3 복수의 섬유를 갖는 부직웹의 제3 층을 포함하는 실시양태에서, 제3 복수의 섬유는 수용성 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질은 복수의 섬유에서 하나 이상의 섬유 유형으로 존재할 수 있다. 임의의 제1 복수의, 제2 복수의 또는 제3 복수의 섬유의 수용성 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질은 본원에 개시된 임의의 수용성 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질일 수 있다. 제1 복수의 섬유, 제2 복수의 섬유 및/또는 제3 복수의 섬유 중 2종 이상이 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질을 포함하는 실시양태에서, 폴리비닐 알콜은 각각의 복수에서 동일하거나 또는 상이할 수 있으며, 각각의 복수에서 단독의 섬유 형성 물질 또는 섬유 형성 물질의 블렌드의 일부일 수 있으며, 각각의 복수가 상이한 폴리비닐 알콜 섬유를 포함하는 경우 직경에 대한 길이의 비(L/D), 인성, 형상, 강성도, 탄성, 용해도, 융점, 유리 전이 온도(Tg), 섬유 화학, 색상 또는 이들의 조합에서 차이가 있을 수 있다.
실시양태에서, 제1 복수의 섬유, 제2 복수의 섬유 및/또는 제3 복수의 섬유의 섬유는 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질 이외에 섬유 형성 물질을 포함할 수 있다.
실시양태에서, 제1 부직웹은 약 0.5 내지 약 1.5의 인성비(MD:CD)를 갖는다. 실시양태에서, 제1 부직웹은 약 0.8 내지 약 1.25의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제1 부직웹은 약 0.9 내지 약 1.1의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제2 부직웹은 약 0.5 내지 약 1.5의 인성비(MD:CD)를 갖는다. 실시양태에서, 제2 부직웹은 약 0.8 내지 약 1.25의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제2 부직웹은 약 0.9 내지 약 1.1의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제3 부직웹은 약 0.5 내지 약 1.5의 인성비(MD:CD)를 갖는다. 실시양태에서, 제3 부직웹은 약 0.8 내지 약 1.25의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 제3 부직웹은 약 0.9 내지 약 1.1의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 부직포 복합 물품은 약 0.5 내지 약 1.5, 약 0.8 내지 약 1.25, 약 0.9 내지 약 1.1 또는 약 0.95 내지 약 1.05 범위의 인성비(MD:CD)를 갖는다. 실시양태에서, 부직포 복합 물품은 약 0.8 내지 약 1.5의 MD:CD를 갖는다. 실시양태에서, 부직포 복합 물품은 약 0.9 내지 1.1의 MD:CD를 갖는다. 부직포 복합 물품의 MD:CD는 복합 물품에 존재하는 부직웹의 각각의 개개의 층의 MD:CD 비에 관한 것이다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 복합 물품의 MD:CD는 부직웹의 각각의 층의 MD 및 CD를 개별적으로 고려하여 결정될 수는 없으나, 부직포 복합 물품의 MD 및 CD는 측정되어야 하는 것으로 여겨진다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직포 복합 물품의 인성비 MD:CD가 1에 근접함에 따라 복합 물품의 내구성은 증가되어 응력이 사용 동안 부직포에 가해질 때 부직포의 우수한 파손 저항을 제공하는 것으로 여겨진다. 추가로, 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 용융 방사 부직웹의 적어도 하나의 층을 포함하는 복합 물품의 MD:CD 비는 모든 카딩된 층을 포함하는 것을 제외하고 동일한 복합 물품보다 1:1에 더 근접한 MD:CD 비를 가질 것으로 여겨진다.
본 개시내용의 부직포 복합 물품의 평량은 특정하게 제한되지는 않으며, 약 5 g/㎡ 내지 약 150 g/㎡, 약 5 g/㎡ 내지 약 125 g/㎡, 약 5 g/㎡ 내지 약 100 g/㎡, 약 5 g/㎡ 내지 약 70 g/㎡, 약 5 g/㎡ 내지 약 50 g/㎡, 약 5 g/㎡ 내지 약 30 g/㎡ 범위일 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직포 복합 물품은 약 5 g/㎡ 내지 약 50 g/㎡의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직포 복합 물품은 약 50 g/㎡ 내지 약 150 g/㎡의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹의 제1 층은 약 30 g/㎡ 내지 약 70 g/㎡의 평량을 가질 수 있으며, 부직포 복합 물품은 약 60 g/㎡ 내지 약 150 g/㎡의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹의 제1 층은 약 5 g/㎡ 내지 약 15 g/㎡의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹의 제1 층은 약 5 g/㎡ 내지 약 15 g/㎡의 평량을 가질 수 있으며, 부직포 복합 물품은 약 15 g/㎡ 내지 약 50 g/㎡ 범위의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹의 제3 층은 약 5 g/㎡ 내지 약 15 g/㎡의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹의 제1 층은 약 5 g/㎡ 내지 약 15 g/㎡의 평량을 가질 수 있으며, 부직웹의 제3 층은약 5 g/㎡ 내지 약 15 g/㎡의 평량을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직웹의 제2 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 하여 약 2.5 중량% 내지 약 10 중량%로 복합 물품에 포함될 수 있다. 실시양태에서, 부직웹의 제2 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 하여 약 2.5 중량% 내지 약 10 중량%로 복합 물품에 포함될 수 있으며, 부직웹의 제1 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 하여 약 90 중량% 내지 약 97.5 중량%로 복합 물품에 포함될 수 있다. 실시양태에서, 부직웹의 제2 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 하여 약 2.5 중량% 내지 약 10 중량%로 복합 물품에 포함될 수 있으며, 부직웹의 제1 층 및 부직웹의 제3 층은 함께 복합 물품의 총 중량을 기준으로 하여 약 90 중량% 내지 약 97.5 중량%로 포함된다. 실시양태에서, 부직웹의 제3 층은 복합 물품의 총 중량을 기준으로 하여 약 2.5 중량% 내지 약 10 중량%로 복합 물품에 포함될 수 있으며, 부직웹의 제1 층 및 부직웹의 제2 층은 함께 복합 물품의 총 중량을 기준으로 하여 약 45 중량% 내지 약 48 중량%로 포함된다.
실시양태에서, 제1 복수의 섬유의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다. 실시양태에서, 제2 복수의 섬유의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다. 실시양태에서, 제3 복수의 섬유의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다. 실시양태에서, 제1 복수의 섬유 및 제3 복수의 섬유의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다. 실시양태에서, 각각의 제1 복수의 섬유, 제2 복수의 섬유 및 제3 복수의 섬유의 섬유 직경은 실질적으로 균일할 수 있다.
실시양태에서, 부직포 복합 물품은 제1 층만을 포함하는 동일한 물품에 대하여 종방향, 횡방향 또는 둘 다에서 개선된 탄성율, 인장 강도, 연신율, 인성 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직포 복합 물품은 제1 층만을 포함하는 동일한 물품에 대하여 종방향에서 개선된 탄성율, 인장 강도, 연신율, 인성 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직포 복합 물품은 제1 층만을 포함하는 동일한 물품에 대하여 횡방향에서 개선된 탄성율, 인장 강도, 연신율 또는 이들의 조합을 가질 수 있다. 실시양태에서, 부직포 복합 물품은 제1 층만을 포함하는 동일한 물품에 대하여 종방향 및 횡방향에서 개선된 탄성율, 인장 강도, 연신율, 인성 또는 이들의 조합을 가질 수 있다.
복합 물품의 제조 방법
복합 물품은 제1 층의 적어도 일부분 및 제2 층의 일부분이 융합되어 계면을 형성하도록 부직웹의 2개 이상의 층을 합하기에 적절한 해당 기술분야에 공지된 임의의 공정을 사용하여 생성될 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 부직포 복합 물품의 형성 방법은
(a) 제1 부직웹의 적어도 일부분을 제2 부직웹의 적어도 일부분에 융합시키기에 충분한 조건 하에서 제1 부직웹을 포함하는 제1 층 상에 제2 부직웹을 포함하는 제2 층을 부착시켜 제1 계면을 형성하는 단계; 및
(b) 임의로, 제2 부직웹의 적어도 제2 일부분을 제3 부직웹의 적어도 일부분에 융합시키기에 충분한 조건 하에서 제2 부직웹을 포함하는 제2 층 상에 제3 부직웹을 포함하는 제3 층을 부착시켜 제2 계면을 형성하는 단계
를 포함할 수 있다.
실시양태에서, 단계 (a) 및 (b)를 반복하여 복합체 구조로의 추가 부직포 층, 예를 들면 제4 부직포 층, 제5 부직포 층 등을 포함할 수 있다.
제1 부직웹의 적어도 일부분을 제2 부직웹의 적어도 일부분에 융합시키고/시키거나, 제2 부직웹의 적어도 제2 일부분을 제3 부직웹의 적어도 일부분에 융합시키기에 충분한 조건은 본원에 기재된 바와 같이 열적 융합 및/또는 용매 융합을 포함할 수 있다.
상기 방법의 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있다. 상기 방법의 실시양태에서, 제3 층은 카딩된 부직웹 또는 용융 방사 부직웹을 포함할 수 있다. 상기 방법의 실시양태에서, 제2 층은 용융 방사 부직웹 또는 에어레이드 부직웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있으며, 제2 층은 용융 방사 부직웹을 포함할 수 있으며, 제3 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있으며, 제2 층은 멜트 블로운 부직웹을 포함할 수 있으며, 제3 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제2 층은 에어레이드 부직웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있으며, 제2 층은 에어레이드 부직웹을 포함할 수 있으며, 제3 층은 용융 방사 부직웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제1 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있으며, 제2 층은 에어레이드 부직웹을 포함할 수 있으며, 제3 층은 멜트 블로운 부직웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직포 복합 물품은 부직웹의 5개의 층을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있으며, 제2 층은 에어레이드 부직웹을 포함할 수 있으며, 제3 층은 용융 방사 부직웹을 포함할 수 있으며, 제4 층은 에어레이드 부직웹을 포함할 수 있으며, 제5 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 부직포 복합 물품은 부직웹의 5개의 층을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있으며, 제2 층은 에어레이드 부직웹을 포함할 수 있으며, 제3 층은 멜트 블로운 부직웹을 포함할 수 있으며, 제4 층은 에어레이드 부직웹을 포함할 수 있으며, 제5 층은 카딩된 부직웹을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 제2 부직웹은 셀룰로스 섬유 형성 물질을 포함할 수 있다.
플러셔블 와이프
본 개시내용의 플러셔블 와이프는 본 개시내용의 부직웹 및/또는 본 개시내용에 의한 복합 물품을 포함할 수 있다.
플러셔블 와이프는 본 개시내용의 복수의 섬유를 포함할 수 있으며, 여기서 복수의 섬유는 수용성 섬유 및 임의로 수불용성 섬유를 포함할 수 있다.
플러셔블 와이프가 수용성 섬유 및 수불용성 섬유를 포함하는 부직웹을 포함하는 실시양태에서, 수불용성 섬유 대 수용성 섬유의 비는 약 1:18 내지 약 4:1, 약 1:10 내지 약 3:1, 약 1:5 내지 약 2:1 또는 약 1:2 내지 약 2:1, 예를 들면 약 1:18, 1:16, 1:14, 1:12, 1:10, 1:5, 1:3, 1:2, 1:1, 2:1, 3:1 또는 4:1 범위일 수 있다.
본 개시내용의 플러셔블 와이프는 클리닝 로션을 포함할 수 있다. 본 개시내용의 플러셔블 와이프는 일반적으로 와이프 제조 공정의 습윤 단계 동안 섬유가 클리닝 로션에 의하여 쉽게 습윤되도록 하기에 충분히 높은 표면 에너지를 갖는 섬유를 포함한다. 그래서, 실시양태에서, 플러셔블 와이프의 부직포 복합 물품의 적어도 하나의 외부 층의 적어도 일부분은 친수성 섬유를 포함한다. 실시양태에서, 플러셔블 와이프를 제조하는데 사용된 부직포 복합 물품의 각각의 외부 층의 적어도 일부분은 친수성 섬유를 포함한다. 본원에 사용된 바와 같이 그리고 달리 특정되어 있지 않는 한, "친수성 섬유"는 친수성인 표면을 갖는 임의의 섬유를 지칭한다. 섬유가 예를 들면 친수성 섬유 형성 물질을 포함할 때 섬유는 외장에서 친수성 섬유 형성 물질을 포함하는 코어-외장형 2성분 섬유이고/이거나, 섬유는 표면 상에 친수성 물질을 포함하도록 표면 처리된다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 부직포의 친수성 섬유는 부직포의 표면으로부터 액체의 모세관 작용/위킹을 용이하게 할 수 있는데, 이는 친수성 섬유를 포함하지 않는 동일한 부직포에 비하여 개선된 액체 획득을 제공하는 것으로 여겨진다.
와이프의 적용예의 비제한적인 예는 클리닝 표면, 클리닝 스킨, 자동차 용도, 유아 케어, 여성용 케어, 모발 세정 및 메이크업의 제거 또는 적용, 스킨 컨디셔너, 연고, 선스크린제, 방충제, 의약, 바니시 또는 공업용 및 연구용 클리닝을 포함한다.
로션 조성물
본 개시내용의 플러셔블 와이프는 클리닝을 용이하게 하기 위하여 기재를 습윤화하기 위한 로션 조성물을 포함할 수 있다. 플러셔블 와이프가 퍼스널 케어 와이프인 실시양태에서, 로션 조성물은 또한 예를 들면 피부를 진정시키거나, 연화시키거나 또는 관리하기 위한, 로션의 감촉을 개선하기 위한, 피부로부터 잔류물 제거를 개선하기 위한, 기분 좋은 냄새를 제공하기 위한 성분 및/또는 세균 성장을 방지하기 위한 성분을 포함할 수 있다.
로션 조성물은 생리학적 피부의 pH에 근접한 약 5.5 또는 그 부근의 pH를 가질 수 있다. 낮은 pH 로션 조성물은 약 3.8 또는 그 부근의 pH를 가질 수 있으며, 와이프가 알칼리 잔류물, 예컨대 분변으로부터의 잔류물을 제거하고, 약 5의 건강한 산성 피부 pH를 회복하는 것을 보조하고/하거나, 분변 효소를 불활성화시키는 바와 같이 분변으로부터의 자극물을 비자극성으로 만드는데 사용되는 경우에 유용할 수 있다. 낮은 pH 로션은 또한 미생물 성장을 억제할 수 있다. 로션 조성물의 pH가 약 4 이하인 실시양태에서, 제1 복수의 섬유, 제2 복수의 섬유 및/또는 제3 복수의 섬유의 섬유는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함할 수 있다. 공중합체는 섬유 블렌드의 섬유에서 단독 섬유 형성 물질로서 또는 섬유 형성 물질의 블렌드를 포함하는 섬유에서 섬유 형성 물질의 1 성분으로서 제공될 수 있다. 상기 실시양태의 개선에서, 섬유는 폴리비닐 알콜 공중합체 및 단독중합체의 블렌드를 포함할 수 있다. 폴리비닐 알콜 공중합체 및 단독중합체는 약 1:1 내지 약 4:1의 비로 제공될 수 있다. 상기 실시양태의 추가의 개선에서, 폴리비닐 알콜 공중합체 함유 섬유는 비수용성 섬유와 블렌딩될 수 있다. 폴리비닐 공중합체 및 단독중합체 중 어느 하나 또는 둘 다는 본원에 기재된 바와 같이 변성제에 의해 화학적으로 변성될 수 있다.
로션 조성물은 초습윤화제, 레올로지 조정제, 피부연화제 및/또는 유화제를 포함할 수 있다. 초습윤화제는 로션 조성물의 총 중량에 대하여 약 0.01 중량% 내지 0.2 중량%의 초습윤화제의 양으로 존재할 수 있다. 초습윤화제는 트리실록산, 폴리에테르 디메티콘 및 상기의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 폴리에테르 작용기는 PEG, PPG 또는 이들의 혼합물이다.
레올로지 조정제는 로션 조성물의 총 중량을 기준으로 하여 약 0.01 중량% 내지 0.5 중량%의 레올로지의 양으로 존재할 수 있다. 레올로지 조정제는 크산탄검, 변성된 크산탄검 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
피부연화제는 존재할 경우 농조 피부연화제일 수 있다. 적절한 피부연화제는 PEG-10 해바라기유 글리세리드, 해바라기유, 팜유, 올리브유, 에뮤 오일, 바바수 오일, 이브닝 프림로즈 오일, 팜 커넬 오일, 대구 간유, 면실유, 호호바 오일, 메도우폼 씨드 오일, 스위트 아몬드 오일, 카놀라유, 대두유, 아보카도 오일, 홍화씨유, 코코넛유, 참기름, 미강유, 포도씨유, 미네랄 오일, 이소프로필 스테아레이트, 이소스테아릴 이소노나노에이트, 디에틸헥실 푸마레이트, 디이소스테아릴 말레에이트, 트리이소세틸 시트레이트, 스테아릴 스테아레이트, 메틸 팔미테이트, 메틸헵틸 이소스테아레이트, 페트롤라툼, 라놀린 오일 및 라놀린 왁스, 장쇄 알콜, 예컨대 세틸 알콜, 스테아릴 알콜, 베헤닐 알콜, 이소스테아릴 알콜 및 2-헥실-데칸올, 미리스틸 알콜, 다양한 분자량의 디메티콘 유체 및 그의 혼합물, PPG-15 스테아릴 에테르(또한 아를락톤 E로서 공지됨), 시어 버터, 올리브 버터, 해바라기씨 버터, 코코넛 버터, 호호바 버터, 코코아 버터, 스쿠알렌 및 스쿠알렌, 이소파라핀, 다양한 분자량의 폴리에틸렌 글리콜, 다양한 분자량의 폴리프로필렌 글리콜 또는 그의 혼합물을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
유화제는 존재할 경우 실온에서 고체일 수 있다. 적절한 유화제는 라우레쓰-23, 세테쓰-2, 세테쓰-10, 세테쓰-20, 세테쓰-21, 세테아레쓰-20, 스테아레쓰-2, 스테아레쓰-10, 스테아레쓰-20, 올레쓰-2, 올레쓰-10, 올레쓰-20, 스테아레쓰-100, 스테아레쓰-21, PEG-40 소르비탄 페롤레에이트, PEG-8 스테아레이트, PEG-40 스테아레이트, PEG-50 스테아레이트, PEG-100 스테아레이트, 소르비탄 라우레이트, 소르비탄 팔미테이트, 소르비탄 스테아레이트, 소르비탄 트리스테아레이트, 소르비탄 올레에이트, 소르비탄 트리올레에이트, 폴리소르베이트 20, 폴리소르베이트 21, 폴리소르베이트 40, 폴리소르베이트 60, 폴리소르베이트 61, 폴리소르베이트 65, 폴리소르베이트 80, 폴리소르베이트 81, 폴리소르베이트 85, PEG-40 수소화 피마자유, 시트르산 에스테르, 미정질 왁스, 파라핀 왁스, 밀납, 카르나우바 왁스, 오조케라이트 왁스, 세틸 알콜, 스테아릴 알콜, 세테아릴 알콜, 미리스틸 알콜, 베헤닐 알콜 및 이들의 혼합물을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
실시양태에서, 클리닝 로션은 피부연화제 및 유화제를 포함한 수성 에멀젼을 포함한다.
클리닝 로션은 글리세린, 프로필렌 글리콜 및 인지질; 상기 기재된 바와 같은 향료, 예컨대 에센셜 오일 및 향수; 보존제; 효소; 착색제; 오일 흡수제; 살충제; 비료; 활성화제; 산 촉매; 금속 촉매; 이온 스캐빈저; 세제; 소독제; 계면활성제; 표백제; 표백제 성분; 및 섬유 유연제를 포함하나 이에 제한되지 않는 보습제를 추가로 포함할 수 있다. 실시양태에서, 클리닝 로션은 향료, 보존제, 효소, 착색제, 오일 흡수제, 살충제, 이온 스캐빈저, 세제, 소독제 또는 이들의 조합을 포함한다.
보존제는 액체 로션, 플러셔블 와이프 및/또는 와이프가 사용되는 기재에서 미생물의 성장을 방지한다. 보존제는 소수성 또는 친수성일 수 있다. 적절한 보존제는 파라벤, 예컨대 메틸 파라벤, 프로필 파라벤, 알킬 글리시네이트, 요오드 유도체 및 이들의 조합을 포함하나 이에 제한되지 않는다.
로션 로드는 150% 내지 480%일 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, "로드"는 부직웹 또는 복합 물품을 로션 조성물과 조합하는 것을 지칭하며, 즉 그 조성물은 부직웹 또는 복합 물품을 로션 조성물과 조합하는데 사용되는 방법, 즉 침지, 분무, 키스롤링 등과는 상관 없이 부직웹 또는 복합 물품 상에 또는 이에 로딩된다. "로션 로드"는 부직웹 또는 복합 물품 상에 또는 이에 로딩되는 로션의 양을 지칭하며, 건조(로딩되지 않은) 부직웹 또는 복합 물품의 중량에 대한 로션의 중량인 백분율로서 표시된다. 플러셔블 와이프는 로션 일부가 사용 동안 기재(예, 세정하고자 하는 피부 또는 또 다른 표면)에 쉽게 전달될 수 있는 정도로 로션으로 로딩되는 것이 바람직할 수 있다. 전달은 세정을 용이하게 할 수 있으며, 사용자에게 상쾌한 느낌(예컨대 부드러운 피부 느낌 또는 증발로부터의 상쾌함)을 제공할 수 있고/있거나, 화합물의 전달이 기재 상에서 이로운 기능을 제공하도록 할 수 있다.
플러셔블 와이프는 와이프를 구성하는 섬유 사이의 고 밀도의 간극 공간을 갖는 부직웹 또는 복합 물품일 수 있다. 기재에 전달하기 위하여 와이프의 표면 상에서 이용 가능한 충분한 로션을 유지하기 위하여, 와이프에서의 다량의 간극 공간은 로션으로 채워질 수 있다. 간극 공간에서의 로션은 기재로의 전달에 쉽게 이용 가능하지 않을 수 있어서, 예를 들면 적절히 촉촉한 느낌을 제공하여 로션을 기재로의 전달에 이용 가능한 사용자에게 신호를 보내기에 충분한 양으로 과잉의 로션이 와이프에 로딩될 수 있도록 한다. 이롭게도, 플러셔블 와이프에 사용되는 부직포 복합 물품은 와이프에 로션을 로딩하는 것을 용이하게 할 수 있는 본원에 기재된 바와 같은 다공도의 구배를 가질 수 있다.
플러셔블 와이프는 건조 섬유상 복합체 1 그램당 액체 클리닝 로션 적어도 1 그램으로 부직웹 또는 복합 물품을 습윤화함으로써 제조될 수 있다. 클리닝 로션을 부직웹 또는 복합 물품에 전달하는 적절한 방법은 잠수, 분무, 패딩, 압출 코팅 및 침지 코팅을 포함하나 이에 제한되지 않는다. 습윤화 후, 습윤된 복합 물품은 원하는 바에 따라 폴딩하고, 적층하고, 소정 길이로 절단하고, 포장할 수 있다. 플러셔블 와이프는 일반적으로 하수 시스템에 쉽게 버리기에 충분히 작으면서 통상의 취급을 허용하기에 충분한 치수를 갖는다. 습윤화된 복합 물품은 제조 공정 동안 상기 치수로 절단 또는 폴딩될 수 있거나 또는 크기가 더 클 수 있으며, 각각의 와이프가 사용자에 의하여 원하는 크기로 웹으로부터 분리되도록 하는 천공과 같은 수단을 가질 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 플러셔블 와이프는 본 개시내용의 부직웹 및 클리닝 로션을 포함한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 플러셔블 와이프는 본 개시내용의 부직포 복합 물품 및 클리닝 로션을 포함한다. 실시양태에서, 본 개시내용의 플러셔블 와이프는 본 개시내용의 부직포 복합 물품 및 클리닝 로션으로 이루어진다.
흡수성 물품
본 개시내용의 부직웹 및 부직포 복합 물품은 흡수성 물품에 대한 액체 획득층으로서 사용될 수 있다. 흡수성 물품은 턱받이, 유방 패드, 케어 매트, 세정 패드(예, 바닥 세정 패드), 기저귀, 기저귀 팬츠, 실금 라이너, 패드 및 기타 물품(예, 성인 실금 기저귀, 성인 실금 패드, 성인 실금 팬츠, 배변 훈련 라이너, 배변 훈련 패드, 배변 훈련 팬츠 및 반려동물 훈련 패드, 예를 들면 강아지 패드), 음순간 장치, 생리 패드, 팬티 라이너, 생리대, 탐폰, 유출물 흡수 매트, 유출물 흡수 패드, 유출물 흡수 롤, 상처 드레싱 등을 포함할 수 있다. 한 양태에서, 임의의 상기 물품은 일회용 품목일 수 있다. 용어 "일회용"은 1회 사용후 폐기하는 것으로 설계되거나 또는 의도되는 물품을 지칭한다. 즉, 일회용 물품은 세탁되거나 또는 달리 복원 또는 재사용되지 않는 것으로 의도되고, 실시양태에서, 세탁, 복원 또는 재사용이 불가능할 수 있다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "흡수성 물품"은 액체, 예컨대 체액 삼출물을 흡수 및 수용하는 물품을 포함한다. 용어 "흡수성 물품"은 기저귀, 실금 물품, 생리대 등을 포함하도록 의도된다. 용어 "실금 물품"은 성인 또는 기타 실금자가 착용하는지의 여부와는 상관 없이 패드, 속옷(예컨대 벨트 등과 같은 일부 형태의 서스펜션 시스템에 의하여 적소에 유지되는 패드), 흡수성 물품용 삽입물, 흡수성 물품용 용량 부스터, 팬티, 침대 패드 등을 포함하는 것으로 의도된다. 상기 흡수성 물품의 적어도 일부는 체액, 예컨대 생리 또는 혈액, 질 분비물, 소변, 땀, 모유 및 분변의 흡수를 위한 것이다.
본원에서 사용된 바와 같이 "기저귀"는 신체로부터 배출되는 각종 삼출물을 흡수 및 수용하기 위하여 착용자의 피부에 배치하고자 하는 장치를 지칭한다. 기저귀는 일반적으로 착용자의 허리 및 다리를 둘러싸도록 하반신 둘레에 유아 및 실금자에 의해 착용된다. 기저귀의 예는 유아 및 성인용 기저귀 및 팬츠형 기저귀, 예컨대 용변 연습용 팬티를 포함한다. "용변 연습용 팬티"는 본원에 사용된 바와 같이 유아 또는 성인 착용자를 위한 허리 개구부 및 다리 개구부를 갖는 일회용 의복을 지칭한다. 팬츠는 착용자의 다리를 다리 개구부에 삽입하고, 팬츠를 착용자의 하반신 주위의 위치로 넣어서 착용자에게 적소에 배치할 수 있다. 팬츠는 재체결 가능 및/또는 재체결 불가한 결합(예, 이음매, 용접, 접착제, 응집력 결합, 파스너 등)을 사용하여 물품의 일부를 함께 연결하는 것을 포함하나 이에 제한되지 않는 임의의 적절한 기술에 의하여 예비 성형될 수 있다. 팬츠는 물품의 둘레(예, 측면 체결된, 허리 전면부 체결된 것)를 따라 어느 곳에서나 예비 성형될 수 있다.
실시양태에서, 본 개시내용의 흡수성 물품은 액체 침투성 상면시트, 상면시트에 연결된 액체 불침투성 이면시트, 및 상면시트와 이면시트 사이의 액체 획득층 및 흡수성 코어를 포함한다. 흡수성 물품이 웨어러블 물품(예, 실금 물품, 생리대 등)인 실시양태에서, 물품은 착용자 대면측 및 외부 대면측을 가질 수 있다. 일반적으로, 액체 침투성 상면시트는 착용자 대면측 상에 있으며, 액체 불침투성 이면시트는 흡수성 물품의 외부 대면측 상에 있다. 흡수성 코어는 일반적으로 시트와 같은 구조이며, 웨어러블로서 제공시 착용자 대면측 및 외부 대면측을 갖는다.
액체 침투성 상면시트는 해당 기술분야에 공지된 임의의 액체 침투성 상면시트일 수 있다. 웨어러블 물품의 경우, 상면시트는 상면시트와 흡수성 코어 사이의 공극 공간을 제공하기 위하여 완전 또는 부분 탄성을 가질 수 있거나 또는 단축될 수 있다. 액체 불침투성 이면시트는 해당 기술분야에 공지된 임의의 액체 불침투성 이면시트일 수 있다. 이면시트는 흡수성 코어에 의하여 흡수되며, 물품 내에 수용된 삼출물이 흡수성 물품이 접촉할 수 있는 임의의 기재와 접촉하는 것을 방지한다. 이면시트는 액체에 대하여 불침투성일 수 있으며, 부직포 및 얇은 플라스틱 필름, 예컨대 열가소성 필름의 적층체를 포함한다. 적절한 이면시트 필름은 미국 인디애나주 테레 호테에 소재하는 트레데가르 인더스트리즈 인코포레이티드(Tredegar Industries Inc.)에 의해 제조되어 상표명 X15306, X10962 및 X10964 하에 판매되는 것들을 포함한다. 기타 적절한 이면시트 물질은 액체가 이면시트를 통과하는 것을 방지하면서 증기가 흡수성 물품으로부터 빠져나가는 것을 허용하는 통기성 재료를 포함할 수 있다. 예시의 통기성 재료는 예컨대 직조웹, 부직웹 및 복합체 재료, 예컨대 일본에 소재하는 미츠이 도아츠 Col(Mitsui Toatsu Col)에 의해 제조되어 상표명 에스프와 엔오(ESPOIR NO)으로 시판되는 것 및 미국 텍사스주 베이 시티에 소재하는 엑손 케미칼 컴파니(EXXON Chemical Co.)에 의해 제조괴어 상표명 엑사이어(EXXAIRE)로 시판되는 것을 포함할 수 있다.
흡수성 코어는 상면시트와 이면시트 사이에 배치된다. 흡수성 코어는 액체, 예컨대 소변 및 기타 체액 삼출물을 흡수 및 보유할 수 있는 임의의 흡수성 물질을 포함할 수 있다. 흡수성 코어는 일회용 기저귀 및 기타 흡수성 물품에 통상적으로 사용되는 각종 액체 흡수성 물질, 예컨대 초흡수성 중합체, 분쇄 목재 펄프(에어 펠트), 주름 가공된 셀룰로스 워딩(wadding); 흡수성 폼, 흡수성 스폰지, 흡수성 겔 물질 또는 임의의 기타 공지된 흡수성 물질 또는 물질의 조합을 포함할 수 있다. 흡수성 코어는 소량(약 10% 미만)의 비-액체 흡수성 물질, 예컨대 접착제, 왁스, 오일 등을 포함할 수 있다.
액체 획득층은 본원에 기재된 바와 같은 수용성 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질을 포함한 복수의 섬유를 포함한 본 개시내용의 부직웹을 포함한다. 복수의 섬유는 단일 섬유 유형 또는 섬유 유형의 블렌드를 포함할 수 있으며, 섬유는 단독 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질, 또는 폴리비닐 알콜 섬유 형성 물질을 포함한 섬유 형성 물질의 블렌드를 포함할 수 있다. 섬유는 본원에 기재된 바와 같은 변성제에 의해 화학적으로 변성된 섬유를 포함할 수 있다.
실시양태에서, 액체 획득층은 흡수성 코어와 상면시트 사이에 제공될 수 있다. 웨어러블 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수된 코어의 착용자 대면측 상에 제공될 수 있다. 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수성 코어와 이면시트 사이에 제공될 수 있다. 웨어러블 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수성 코어의 외부 대면측 상에 제공될 수 있다. 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수성 코어 주위를 둘러싼다. 액체 획득층은 흡수성 코어 주위를 둘러싸는 단일 시트일 수 있거나 또는 연결되는 2개의 개개의 층으로서 제공될 수 있다. 이론에 의하여 제한하고자 하는 것은 아니지만, 흡수성 코어와 이면시트 사이에 또는 흡수성 코어의 외부 대면측 상에 액체 획득층을 포함하는 것은 이롭게도 추가 액체 획득 재료를 제공하여 상면시트측 및/또는 착용자 대면측으로부터 액체의 임의의 과잉분을 포착하여 액체가 흡수성 물품으로부터 누출되는 것을 방지하는 것으로 여겨진다.
액체 획득층은 흡수성 코어와 직접 접할 수 있거나, 흡수성 코어와 액체 획득층 사이의 공간을 포함할 수 있거나 또는 흡수성 코어와 액체 획득층 사이의 개재하는 층을 포함할 수 있다. 실시양태에서, 액체 획득층은 흡수성 코어와 접촉하게 된다. 실시양태에서, 흡수성 물품은 획득층과 흡수성 코어 사이에 제공된 개재하는 층을 포함한다. 실시양태에서, 액체 획득층은 상면시트측/착용자 대면측 상의 흡수성 코어와 접촉하게 되고, 개재하는 층은 이면시트측/외부 대면측 상에서 획득층과 흡수성 코어 사이에 제공된다. 실시양태에서, 액체 획득층은 이면시트측/외부 대면측 상의 흡수성 코어와 접촉하게 되고, 개재하는 층은 상면시트측/착용자 대면측 상의 획득층과 흡수성 코어 사이에 제공된다. 개재하는 층은 예를 들면 흡수성 코어의 전체 부위를 커버하기 위하여 부착점으로부터 액체의 퍼짐을 용이하게 하는데 도움을 주도록 포함된 제2 액체 침투성 층 또는 액체 획득층일 수 있다.
실시양태에서, 흡수성 물품은 본 개시내용의 부직웹인 액체 획득층을 포함한다. 실시양태에서, 웨어러블 흡수성 물품은 본 개시내용의 부직웹인 액체 획득층을 포함한다. 실시양태에서, 흡수성 물품은 본 개시내용의 부직포 복합 물품인 액체 획득층을 포함한다. 실시양태에서, 웨어러블 흡수성 물품은 본 개시내용의 부직포 복합 물품인 액체 획득층을 포함한다.
용해 및 붕해 테스트( MSTM -205)
부직웹, 수용성 필름 또는 적층체 구조는 해당 기술분야에 공지된 방법인 모노솔(MonoSol) 테스트 방법 205(MSTM 205)에 의하여 용해 시간 및 붕해 시간에 의하여 특징화될 수 있거나 또는 테스트될 수 있다. 예를 들면 미국 특허 제7,022,656호를 참조한다. 하기 제공된 설명은 부직웹에 관한 것지만, 이는 수용성 필름 또는 적층체 구조에도 동등하게 적용 가능하다.
장치 및 물질은 하기를 포함한다:
600 ㎖ 비이커,
자기 교반기(랩라인 모델(Labline Model) 번호 1250 또는 등가물),
자기 교반 로드(5 ㎝),
온도계(0 내지 100℃±1℃),
템플레이트, 스테인레스 스틸(3.8 ㎝×3.2 ㎝),
타이머(0 - 300 초, 가장 근접한 초까지 정확함),
폴라로이드(Polaroid) 35 ㎜ 슬라이드 마운트(또는 등가물),
모노솔 35 ㎜ 슬라이드 마운트 홀더(또는 등가물), 및
증류수.
테스트하고자 하는 각각의 부직웹의 경우, 3.8 ㎝×3.2 ㎝ 검체인 부직웹 샘플로부터 테스트 검체 3개를 절단한다. 검체는 웹의 횡방향을 따라 고르게 이격된 웹의 부위로부터 절단하여야 한다. 그 후, 하기 절차를 사용하여 각각의 테스트 검체를 분석한다.
각각의 검체를 별도의 35 ㎜ 슬라이드 마운트에 잠근다.
비이커에 500 ㎖의 증류수를 채운다. 수온을 온도계로 측정하고, 필요할 경우 물을 가열 또는 냉각시켜 용해가 결정되는 온도, 예를 들면 20℃(약 68℉)에서 온도를 유지한다.
물 기둥의 높이를 마크한다. 자기 교반기를 홀더 바닥에 배치한다. 비이커를 자기 교반기에 놓고, 자기 교반 로드를 비이커에 가하고, 교반기를 켜고, 물 기둥 높이의 약 1/5인 와류가 발생할 때까지 교반 속도를 조절한다. 와류의 깊이를 마크한다.
슬라이드 마운트의 긴 단부가 물 표면과 수평이 되도록 35 ㎜ 슬라이드 마운트 홀더의 악어 클램프에 35 ㎜ 슬라이드 마운트를 고정한다. 홀더의 깊이 조절기는 낙하시 클램프의 단부가 물 표면 아래 0.6 ㎝가 되도록 설정하여야 한다. 슬라이드 마운트의 짧은 측면 중 하나는 비이커의 측면에 이웃하여야 하며, 다른 것은 부직웹 표면이 물 흐름에 수직하도록 교반 로드의 중심에 직접 배치한다.
한번에, 고정된 슬라이드와 클램프를 물에 떨어뜨리고, 타이머를 작동시킨다. 샘플이 슬라이드 내에서 손상될 때, 예를 들면 구멍이 형성될 때 파단이 발생한다. 부직웹이 분리되고, 샘플 재료가 슬라이드에 남지 않을 때 붕해가 발생한다. 모든 가시 부직웹이 슬라이드 마운트로부터 방출될 때 용해되지 않은 부직웹 단편에 대하여 용액을 계속 모니터링하면서 슬라이드를 물로부터 들어올린다. 모든 부직웹 단편이 더 이상 보이지 않고, 용액이 투명해질 때 용해가 발생한다. 섬유가 낮은 가수분해도(예, 약 65-88%)를 갖는 폴리비닐 알콜로부터 제조되는 부직포 샘플에 대하여 파단 및 용해가 동시에 발생할 수 있다. 파단과 용해 사이에 5초 이상의 차이가 존재할 때 파단 시간과는 독립적으로 용해 시간을 기록한다.
희석 시간은 또한 MSTM-205를 사용하여 측정할 수 있다. 부직웹의 희석은 다른 섬유가 그 상태로 남으면서 부직웹을 구성하는 섬유의 일부가 용해될 때 발생한다. 웹의 희석은 웹의 붕해 이전에 발생한다. 희석은 부직웹의 불투명도의 감소 또는 투명도의 증가를 특징으로 한다. 불투명으로부터의 변화는 점차로 투명해지며, 시각적으로 관찰될 수 있다. MSTM-205 동안, 고정된 슬라이드 및 클램프가 물에 떨어진 후, 부직웹의 불투명도/투명도를 모니터링한다. 불투명도/투명도에 변화가 없는 것으로 관찰된(즉, 웹이 임의의 덜 불투명하거나 또는 더욱 투명하게 되지 않는) 시점에서 시간은 희석 시간으로서 기록한다.
결과는 완전한 샘플 확인; 개개의 및 평균 붕해 및 용해 시간; 샘플을 테스트할 때 물 온도를 포함하여야 한다.
단일 섬유 용해도의 측정 방법
단일 섬유의 용해도는 물 분해 온도를 특징으로 할 수 있다. 섬유 분해 온도는 하기와 같이 측정될 수 있다: 2 ㎎/dtex의 로드를 100 ㎜의 고정된 길이를 갖는 섬유에 둔다. 물 온도는 1.5℃에서 시작한 후 섬유가 분해될 때까지 2 분마다 1.5℃ 증분으로 승온시킨다. 섬유가 분해되는 온도는 물 분해 온도로 나타낸다.
단일 섬유의 용해도는 또한 완전 용해의 온도를 특징으로 할 수 있다. 완전 용해의 온도는 하기와 같이 측정될 수 있다. 2 ㎜의 고정된 길이를 갖는 0.2 g의 섬유를 100 ㎖의 물에 첨가한다. 물 온도는 1.5℃에서 시작한 후, 섬유가 완전 용해될 때까지 2 분마다 1.5℃ 증분으로 승온시킨다. 샘플을 각각의 온도에서 진탕시킨다. 섬유가 30 분 미만 이내에 완전 용해되는 온도를 완전 용해 온도로 나타낸다.
직경 테스트 방법
불연속 섬유 또는 부직웹 내의 섬유의 직경은 주사 전자 현미경(SEM) 또는 광학 현미경 및 화상 분석 소프트웨어를 사용하여 측정한다. 섬유가 측정을 위하여 적절하게 확대되도록 200 내지 10,000배의 배율을 선택한다. SEM의 사용시 전자 빔에서 섬유의 전기 충전 및 진동을 방지하기 위하여 금 또는 팔라듐 화합물로 샘플을 스퍼터링한다. 섬유 직경의 측정을 위한 매뉴얼 절차는 SEM 또는 광학 현미경을 사용하여 촬영한 화상(모니터 스크린에서)으로부터 사용한다. 마우스 및 커서 도구를 사용하여 무작위로 선택한 섬유의 엣지를 구한 후, 그의 폭을 가로질러(즉, 해당 지점에서 섬유 방향에 수직인) 섬유의 다른 엣지까지 측정한다. 스케일링 및 보정한 화상 분석 도구는 미크론으로 읽는 실제값을 얻도록 하는 스케일링을 제공한다. 부직웹 내의 섬유의 경우, SEM 또는 광학 현미경을 사용하여 부직웹 샘플에서 수개의 섬유를 무작위로 선택한다. 상기 방식으로 부직웹 재료의 적어도 2개의 부분을 절단 및 테스트한다. 적어도 100회의 측정을 실시한 후, 통계적 분석을 위하여 모든 데이타를 기록한다. 기록한 데이타를 사용하여 섬유의 평균, 섬유의 표준 편차 및 중앙 섬유 직경을 계산한다.
인장 강도, 탄성율 및 연신율 테스트
인장 강도(TS) 테스트에 의한 인장 강도, 탄성율(MOD) 테스트에 의한 탄성율(또는 인장 응력) 및 연신율 테스트에 의한 연신율을 특징으로 하거나 또는 이에 대하여 테스트한 부직웹, 수용성 필름 또는 적층체 구조는 하기와 같이 분석한다. 하기 제공된 설명은 부직웹에 관한 것이지만, 이는 수용성 필름 또는 적층체 구조에도 동등하게 적용 가능하다. 그러한 절차는 인장 강도의 측정 및 ASTM D 882에 의한 10% 연신율에서의 탄성율의 측정("얇은 플라스틱 시트에 대한 인장 특성에 대한 표준 테스트 방법") 또는 등가물의 측정을 포함한다. 인스트론(INSTRON) 인장 테스트 장치(모델 5544 인장 테스트기 또는 등가물)는 부직웹 데이타의 수집에 사용한다. 치수 안정성 및 재현 가능성을 보장하기 위하여 신뢰성 있는 절단 도구로 각각 절단한 최소 3종의 테스트 검체를 각각의 측정을 위하여 종방향(MD)(적용 가능한 경우)에서 테스트한다. 테스트는 23±2.0℃ 및 35±5% 상대 습도의 표준 실험실 대기 중에서 실시한다. 인장 강도 또는 탄성율 측정의 경우, 부직웹의 1" 폭(2.54 ㎝) 샘플을 생성한다. 그 후, 35% 상대 습도 환경 내에서의 노출을 최소로 하면서 테스트를 진행하기 위하여 샘플을 인스트론 인장 테스트 기기에 전달한다. 인장 테스트 기기는 제조업자의 지침에 따라 제조하고, 500 N 로드 셀을 장착하고, 보정한다. 정확한 그립 및 면을 핏팅한다(고무 코팅되고, 25 ㎜ 폭인 모델 번호 2702-032 면을 갖는 인스트론 그립 또는 등가물). 샘플을 인장 테스트 기기에 장착하고, 분석하여 100% 탄성율(즉, 100% 필름 연신율을 달성하는데 필요한 응력), 인장 강도(즉, 필름을 파단시키는데 필요한 응력) 및 연신율(%)(초기 샘플 길이에 대한 파단시 샘플 길이)을 측정한다. 일반적으로, 샘플에 대한 연신율(%)이 높을수록 부직웹에 대한 가공성 특징(예, 패킷 또는 파우치로의 증가된 성형성)은 우수하다.
평량 측정
평량은 ASTM D3776/D3776M-09a(2017)에 의하여 측정한다. 간략하게, 적어도 130 ㎠의 면적을 갖는 부직포 검체 또는 샘플에서 상이한 위치에서 취하며, 적어도 130 ㎠의 총 면적을 갖는 다수의 더 작은 다이 절단한 검체를 절단한다. 검체(들)를 계량하여 ±0.001 g의 해상도를 갖는 상부 로딩 분석 저울에서의 질량을 구한다. 저울은 바람막이를 사용하여 기류 및 기타 방해로부터 보호한다. 직물의 검체를 함께 계량할 수 있다. 질량은 제곱 야드당 온스, 선형 야드당 온스, 파운드당 선형 야드 또는 제곱 미터당 그램으로 3개의 유효 숫자로 계산한다.
수증기 투과율 측정
수증기 투과율(MVTR)은 MSTM-136에 의하여 측정한다. MVTR은 1일당 얼마나 많은 수분이 샘플을 통하여 이동하는지를 정의한다. 하기 제공된 설명은 부직웹을 지칭하지만, 수용성 필름 또는 적층체 구조에도 동등하게 적용 가능하다.
장치 및 재료는 하기를 포함한다:
퍼마트란(Permatran)-W 모델 3/34(또는 등가물),
질소의 압축 가스 실린더(99.7% 이상),
조절기-티(Tee)(파트 번호 027-343),
주요 라인 공급 조절기,
HPLC 등급 물(또는 등가물),
루어락(Luerlok) 팁을 갖는 10 cc 주사기(파트 번호 800-020),
파우더 프리 글로브,
고 진공 그리즈(파트 번호 930-022),
(2) 테스트 셀,
절단 템플레이트,
절단 보드,
손잡이가 있는 면도날, 및
절단 방지 글로브.
퍼마트란 W-모델 3/34의 제조: 질소 압력 레벨이 300 psi보다 높으며, 캐리어 기체 조절기 티에서의 압력이 29 psi로 판독되며(32 psi를 초과하지 않아야 함), 주요 라인 공급 조절기 압력을 35 psi로 설정한 것을 확인한다. 기기 패널 상의 도어를 열어서 가습기에 접근하여 물 높이를 체크한다. 물 높이가 낮을 경우 주사기를 HPLC 등급 물로 채우고, 주사기 상의 루어 핏팅을 저장소의 "충전 포트"에 삽입한다. "충전 밸브"를 시계 반대 방향으로 2-3회 돌려서 열고, 그 후 주사기의 플런저를 눌러서 저장소에 물을 넣는다. "충전 밸브"를 닫고, 주사기를 꺼낸다. 물 높이는 저장소에 이웃한 표시선을 넘지 않아야 한다.
샘플의 제조 및 테스트: 테스트하고자 하는 각각의 부직웹의 경우, 샘플 웹을 가져와서 절단 보드에 평편하게 둔다. 템플레이트를 웹의 상부에 놓고, 손잡이가 있는 면도날을 사용하여 샘플을 절단한다. 샘플 절단시 절단 방지 글로브를 착용하는 것을 확인한다. 샘플을 따로 둔다. 고 진공 그리즈로 테스트 셀의 상부 부분의 시일링 면 주위에 바른다. 필름 샘플을 테스트 셀의 상부 부분 상에 장착한다. 배향이 중요할 수 있다. 균질한 재료인 경우, 배향은 중요치 않다. 다층 및 적층된 재료인 경우, 배리어 코팅 또는 적층체를 갖는 다층 필름 또는 적층체를 셀의 상부를 향하여 위로 가게 둔다. 예를 들면, 1면 왁스 코팅된 PVOH 웹을 왁스면이 위로 향하게 장착하여야 하며, 왁스는 캐리어 기체(질소)를 향하게 둔다. 테스트 셀의 상부 부분을 테스트 셀의 바닥 부분의 위에 배치한다. 테스트 셀이 우수한 시일링으로 함께 조여지는지를 확인한다. 셀 로드/언로드 버튼을 눌러서 셀 트레이를 개방한다. 앞 및 뒤의 가장자리를 잡고 테스트 셀을 바로 아래로 내린다. 패널을 향하여 살살 똑바로 밀어서 셀 트레이를 완전히 닫는다. 클릭 소리가 들리는 동안 셀 로드/언로드 버튼을 눌러서 셀을 조인다. 두번째 샘플에 대하여 반복한다.
샘플을 로딩하고, 기기를 준비 상태로 한 후, 테스트 파라미터를 설정하여야 한다. 테스트 파라미터에는 셀 파라미터 및 기기 파라미터인 2종의 유형이 있다. 셀 파라미터는 각각의 셀에 대하여 특이적지만, 기기 파라미터는 모든 셀에 대하여 공통적이다. 스크린 상의 "테스트 버튼"을 터치한다. "자동 테스트" 하에서, "탭 A"를 선택한다. "셀 탭"을 터치한다. 각각의 버블을 터치하여 ID, 면적(㎠), 두께(mil)를 기입한다. 템플레이트의 면적이 50 ㎠인 것에 유의한다. "탭 B"에 대하여 반복한다. "기기 탭"을 터치한다. 각각의 버블을 터치하여 셀 온도(℃) 및 테스트 기체 RH(%)를 기입한다. 100% RH가 꺼지도록 설정되는지를 확인한다. 셀 온도는 최소 10℃ 내지 최대 40℃로 설정할 수 있다. 테스트 기체 RH는 최소 5% 내지 90%로 설정될 수 있다. 100% RH가 필요할 경우, 상이한 방법이 요구된다. "탭 B"에 대하여 반복한다. 테스트 파라미터가 설정되면 샘플 번호에 따라 "선택된 것 시작" 또는 "전부 시작"을 선택한다. 전면 패털 상의 각각의 셀에 대한 표시등은 테스트 시작을 나타내는 녹색일 것이라는 점에 유의한다.
표면 저항률 측정
부직웹 및 필름의 표면 저항률은 ASTM D257에 따라 측정할 수 있다.
유연성 등급화
본 개시내용의 부직웹 또는 파우치의 손으로 느끼는 촉감은 샘플의 유연성과 관련되어 있으며, 상대적 테스트 방법을 사용하여 평가할 수 있다. 유연성 평가를 실시하는 테스트기는 깨끗한 손을 사용하여 각자 선택한 방식 또는 방법으로 샘플을 느껴서, 88%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알콜 공중합체로 이루어진 섬유, 2.2 dtex/51 ㎜ 컷을 갖고 1의 유연성 등급(가장 부드러움)을 갖는 섬유로 이루어지는 부직웹을 포함하는 대조군 재료, 및 88%의 가수분해도를 갖는 75% 폴리비닐 알콜 공중합체로 이루어진 섬유, 2.2/51 ㎜ 컷 및 25%의 22 dtex/38 ㎜ PET 섬유를 갖고 5의 유연성 등급(가장 거침/거칠기가 가장 큼)을 갖는 섬유로 이루어진 부직웹을 포함하는 대조군 재료와 비교하여 본 개시내용의 부직웹 및 물품에 대한 유연성 등급을 결정한다. 평가자가 샘플 이름에 대한 인식에 의하여 영향을 받지 않도록 핸드 패널은 블라인드 연구이다. 샘플은 1 내지 5로 평가한다.
플러셔블 테스트
본 개시내용의 부직웹 및/또는 적층체가 오수 또는 도시 하수처리 시스템에 플러쉬될 수 있는 능력은 하기 제공된 바와 같은 변성된 INDA/EDANA - 플러셔블 제품으로서 인식에 대한 기준에 따라 결정할 수 있다. 하기 테스트는 부직웹 샘플을 참조하지만, 그러한 방법은 또한 적층체 구조에 사용될 수 있는 것으로 이해될 것이다.
기기 및 재료는 하기를 포함한다:
락킹 디지탈 플랫폼 쉐이커,
2개의 투명한 플라스틱 12×5×3.9 인치 용기,
2개의 체(12.5 ㎜ 개구),
건조된 부직웹 샘플, 및
100℃ 오븐.
파라미터는 하기를 포함한다:
18 RPM 및 11° 경사 주기로 설정된 락킹 플랫폼
용기당 1 ℓ 수돗물, 및
30 min 테스트 기간.
테스트 절차:
1. 락킹 플랫폼에 2개의 용기를 배치한다. 이 방법은 2개의 샘플을 동시에 테스트한다.
2. 1 ℓ의 수돗물을 비이커 내에서 계량하고, 1개의 플라스틱 용기에 붓는다. 다른 용기도 반복한다. 용기 내의 수돗물이 테스트 시작 전 15℃±1℃이라는 것을 확인한다.
3. 초기 건조시킨 테스트 샘플의 중량(초기 샘플 질량(g)) 및 체의 중량(체의 초기 질량(g))을 기록하고, 독립적으로 기록한다.
4. 디지탈 락킹 플랫폼에 적절한 파라미터를 설정한다.
5. 각각의 테스트 샘플을 그의 해당 용기에 넣고, 진탕 과정(플랫폼의 락킹)을 시작한다.
6. 일단 과정이 완료되면(30 분 후), 각각의 용기를 택하고, 그의 해당 체에 붓는다. 체의 판 위로 10 ㎝ 높이로 붓는다.
7. 용기를 체에 헹구어 잔존하는 테스트 샘플 모두가 제거되었는지를 확인한다.
8. 체를 100℃ 오븐 내에 45 분 동안 두어 모든 물이 증발된 것을 확인한다.
9. 체 및 나머지 테스트 샘플의 중량(총 최종 질량(g))을 기록한다.
10. 총 보유된 샘플 질량(최종 샘플 질량(g))을 계산한다:
최종 샘플 질량(g) = 총 최종 질량(g) - 초기 체 질량(g)
11. 붕해율(%)을 계산한다:
붕해율(%) = [1-(최종 샘플 질량(g)/초기 샘플 질량(g))]×100
12. 그 다음 테스트를 시작하기 전 체를 세정하고, 건조시키고, 다시 계량하는 것을 확인한다.
13. 각각의 특정한 테스트 샘플에 대하여 N=3의 반복이 완료될 때까지 테스트를 반복한다.
샘플은 샘플이 적어도 20% 이상의 붕해율을 가질 때 오수 또는 도시 하수처리 시스템에 플러쉬하여 버리기에 충분히 플러셔블하다. 실시양태에서, 본 개시내용의 부직웹, 적층체 및 파우치는 플러셔블 테스트에 의하여 측정시 적어도 20%, 적어도 30%, 적어도 35%, 적어도 40%, 적어도 45%, 적어도 50%, 적어도 55%, 적어도 60%, 적어도 65%, 적어도 70%, 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90% 또는 적어도 95%의 붕해율을 가질 수 있다.
액체 방출 테스트
액체 방출 테스트에서 와이어 프레임 케이지를 샘플, 예컨대 수용성 파우치에 사용한다. 액체 방출 테스트를 수행하기 위한 장치는 스탠드에서 휴지 중인 비이커, 비이커에 케이지를 내리기 위한 로드를 유지하는 스탠드, 및 고정 스크류가 있는 칼라에 의하여 고정 가능한 로드를 포함한다.
액체 방출 테스트에 따라 지연된 용해도에 의하여 특징화되거나 또는 이에 의하여 테스트되는 수용성 부직웹, 필름 및/또는 파우치를 하기와 같이 하기 재료를 사용하여 분석한다:
2 ℓ 비이커 및 1.2 ℓ의 탈이온수(DI);
테스트하고자 하는 수용성 파우치(파우치를 2 주 동안 38℃에서 사전컨디셔닝하며; 결과 비교를 위하여, 테스트하는 모든 부직웹은 동일한 평량을 가져야 하며, 테스트한 모든 필름은 동일한 두께, 예를 들면 88 ㎛ 또는 76 ㎛를 가져야 한다);
온도계;
와이어 케이지; 및
타이머.
실험을 실시하기 전, 실험을 5회 반복하기 위하여 충분한 탈이온수를 이용 가능한지를 확인하며, 와이어 케이지 및 비이커를 세정 및 건조시켜 두는 것을 확인한다.
와이어 프레임 케이지는 예리한 모서리가 없는 플라스틱 코팅된 와이어 케이지(4"×3.5"×2.5") 또는 등가물이다. 와이어의 게이지는 약 1.25 ㎜이어야 하며, 와이어는 0.5 인치(1.27 ㎝) 제곱 크기의 개구를 가져야 한다.
테스트를 셋업하기 위하여, 케이지에서 파우치에 긁힘이 생기지 않고, 파우치가 이동하기 위한 자유 공간을 허용하면서 수용성 파우치를 케이지에 조심스럽게 넣는다. 파우치를 케이지에 고정시키고, 케이지로부터 나오지 않도록 하면서 파우치를 와이어 케이지에 단단히 묶지 않는다. 케이지 내에서 파우치의 배향은 파우치의 자연 부력이 있다면 허용되도록 하여야 한다(즉, 상부로 부유하게 될 파우치 측면은 상부를 향하여 배치되도록 하여야 한다). 파우치가 대칭인 경우, 파우치의 배향은 일반적으로 중요하지 않을 것이다.
그 다음, 2 ℓ 비이커에 20℃ 탈이온수 1,200 ㎖를 채운다.
그 다음, 동봉된 파우치를 갖는 와이어 프레임 케이지를 물에 내린다. 케이지는 비이커의 바닥으로부터 1 인치(2.54 ㎝)에 있도록 한다. 파우치를 모든 측면에서 완전히 잠기게 한다. 케이지는 안정하며, 움직이지 않을 것이며, 파우치가 물에 내려가자마자 타이머를 작동시킨다. 비이커 내의 물에 대한 케이지의 위치는 임의의 적절한 수단에 의하여, 예를 들면 비이커 위에 고정된 클램프 및 케이지의 상부에 부착된 로드를 사용하여 조절될 수 있다. 클램프는 케이지의 위치를 고정시키기 위하여 로드와 맞물릴 수 있으며, 케이지를 물에 내리기 위하여 클램프에서의 장력을 낮출 수 있다. 클램프, 예를 들면 고정 스크류를 갖는 칼라에 대한 대안으로 마찰 맞물림의 기타 수단을 사용할 수 있다.
액체 내용물 방출은 액체가 잠긴 파우치를 떠나는 제1 시각적 증가로서 정의된다.
섬유의 가수분해도 측정
적정 방법. 섬유에서 중합체의 가수분해도는 적정을 사용하여 구할 수 있다. 특히, 공지량의 폴리비닐 알콜 섬유를 200 ㎖의 탈이온수에 진탕에 의하여 용해시키고, 혼합물을 70℃보다 높은 온도에서 가열한다. 일단 PVOH 중합체가 모두 용해된 후, 용액을 실온으로 냉각시킨다. 용액이 냉각된 후, 4 - 5 방울의 페놀프탈레인 지시약 용액을 20.0 ㎖의 0.5 N NaOH 용액과 함께 PVOH 용액에 첨가한다. 용액을 혼합하고, 실온에서 최소 2 시간 동안 둔다. 이 시간 후, 20.0 ㎖의 0.5 N 황산을 용액에 첨가하고, 혼합한다. 용액이 옅은 분홍색이 되어 최소 30 초 동안 무색 용액이 되지 않으면서 이 색상을 유지하는 지점으로 하는 종점까지 0.1 N NaOH 용액으로 상기 용액을 적정한다. 전술한 절차에서 얻은 측정을 사용하여 PVOH 중합체의 DH를 하기 계산에 의하여 구한다.
Figure pct00010
Figure pct00011
Figure pct00012
여기서,
A1: 잔류 아세테이트 기(중량%)
A2: 잔류 아세테이트 기(몰%)
DH: 가수분해도(몰%)
V샘플: 샘플의 적정 동안 첨가된 0.1 N NaOH 용액의 부피(㎖)
V공시험: 공시험의 적정 동안 첨가된 0.1 N NaOH 용액의 부피(㎖)
N: 적정 단계에 사용된 표준화된 0.1 N NaOH 용액의 입증된 농도
Wt샘플: 샘플 질량(g)
P: PVOH 샘플의 순도 = 100 - (휘발성 물질(중량%) + 아세트산나트륨(중량%)).
FTIR 방법. FTIR은 섬유 표면의 외부 부분으로의 변성이 감쇠 전반사(ATR)에 의하여 발생하였는지를 결정하기 위하여 사용될 수 있다. 본 방법이 측정하는 섬유의 깊이는 특정한 ATR 장치, 특히 사용된 결정에 의존하며, 1 미만 내지 수 미크론 범위일 수 있다. ATR에 의한 특정한 변성의 존재의 결정은 변성제의 화학적 구조 및 그에 따른 제조된 섬유의 화학적 구조에 의존한다. 예를 들면, 섬유의 화학적 구조에서 니트로 작용기의 존재를 초래하도록 섬유가 변성될 경우, 이는 ATR에 의하여 검출될 수 있다. 니트로 작용기는 1,515 - 1,560 ㎝-1의 부위에서 강한 IR 흡광도를 나타낸다. 비변성된 섬유와 비교시 상기 부위에서 흡광도 신호의 상대적 증가는 섬유가 동일한 부위에서 잠재적으로 흡수되는 니트로 및/또는 기타 작용기를 함유할 수 있는 변성 과정으로부터 반응물, 용매 및/또는 활성화제를 적절하게 세정할 때 섬유의 성공적인 변성을 나타낸다. 동일한 방식으로, 상기 섬유가 동일한 부위에서 잠재적으로 흡수되는 변성 과정으로부터 반응물, 용매 및/또는 활성화제를 적절하게 세정할 때, 공지의 흡광도 값을 갖는 기타 작용기를 함유하는 변성된 섬유의 측정을 검출할 수 있다. 다이아몬드 결정 또는 등가물이 장착된 써모 사이언티픽 스마트(Thermo Scientific Smart) iTX ATR 액세서리를 사용하는 써모 사이언티픽 니콜렛(Thermo Scientific Nicolet) iS10 FTIR 분광계는 샘플을 특징화하는데 사용될 수 있다.
DSC 방법( MSTM -122). 섬유, 부직웹, 수용성 필름 또는 적층체 구조는 시차 주사 열량측정법(DSC)에 의하여 특징화될 수 있거나 또는 그에 의하여 테스트될 수 있다. 이 방법은 각종 중합체 샘플(예, 폴리비닐 알콜 샘플)에서 융점, 유리 전이, 결정화 및 용융열 이벤트를 측정하는데 사용된다. 오토(Auto) Q20 DSC 또는 등가물은 샘플을 특징화하는데 사용될 수 있다.
테스트 검체
중합체 샘플은, 달리 나타내지 않는 한, 0.00300 g 내지 0.01200 g(3.00 ㎎-12.00 ㎎)이어야 한다. 샘플 크기는 테스트되는 재료에 의존하며, 팬의 바닥을 덮어야 한다. 샘플은 팬을 천공 또는 변형시키지 않으면서 시일링된 팬 내부에 핏팅되어야 한다.
구배 테스트 방법. 섬유의 변성도에서의 구배는 단면 X선 광전자 분광법(XPS), 깊이 XPS, NMR 기술(예컨대 고상 NMR), 자외선 광전자 분광법(UPS), 환경적 SCM, 오제(Auger) 전자 분광법(AES 또는 SAM) 또는 원소 주사 전자 현미경(SEM)을 사용하여 측정 및 정량화될 수 있다. 변성 전 폴리비닐 알콜 또는 폴리비닐 아세테이트로부터 -OH 기 또는 -COMe 기로부터의 변성의 결합 에너지의 이동은 상기 방법의 스펙트럼에서의 변화를 유도한다. 화학적 이동은 섬유에 실시된 변성의 유형에 기초하여 상이할 것이라는 점에 유의한다.
XPS 분석의 경우, 이 방법이 측정하는 섬유의 깊이는 단면의 함수로서 변성도에서의 변화를 측정하기 위하여 깊이 프로파일링에 대한 XPS 분석 동안 사용된 특정한 이온 빔에 의존한다. PVOH에 대하여 실시된 특정한 변형에 해당하는 피크에 대한 PVOH의 히드록실 기에 해당하는 286.5 eV 및 532.8 eV의 것과 조합된 완전 가수분해되지 않은 PVOH에 대한 아세테이트 기의 카르복실 및 카르보닐 기를 나타내는 287.6 eV 및 288.8 eV에서의 디콘볼루션된 피크의 비를 구함으로써, PVOH 수지의 동일한 비를 출발 PVOH의 공지의 변성도(있을 경우)에 플롯하여 얻은 수학식을 사용하여 미지의 샘플의 변성도를 구할 수 있다. 이 방법은 PVOH 섬유의 단면에 걸친 변성도의 완전 깊이 프로파일 및 변화를 얻기 위해서 이온 빔 스퍼터링 단계들 사이에서 반복될 수 있다. XPS 방법은 전문이 본원에 참조로 포함된 문헌[Gilbert et al., "Depth-profiling X-ray photoelectron spectroscopy (XPS) analysis of interlayer diffusion in polyelectrolyte multilayers" PNAS, vol. 110, no. 17, 6651-6656 (2013) (https://www.pnas.org/content/pnas/1/10/17/6651.full.pdf)] 및 [European Polymer Journal 126 (2020) 109544]에 기재되어 있다.
AES 방법은 전문이 본원에 참조로 포함된 ASTM E984-12에 기재되어 있다.
개별로 또는 조합으로 사용될 수 있는 하나 이상의 임의적인 특징은 하기 단락에 기재되어 있다. 임의로, 처리하고자 하는 섬유는 폴리비닐 아세테이트 섬유이다. 임의로, 처리하고자 하는 섬유는 폴리비닐 알콜 섬유이다. 임의로, 처리하고자 하는 섬유는 79-99% 범위의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함하는 폴리비닐 알콜 섬유이다. 임의로, 처리하고자 하는 섬유는 88%-96% 범위의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함하는 폴리비닐 알콜 섬유이다. 임의로, 처리하고자 하는 섬유는 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는 폴리비닐 알콜 공중합체를 포함하는 폴리비닐 알콜 섬유이다. 임의로, 처리하고자 하는 섬유는 폴리비닐 알콜 단독중합체 또는 공중합체를 포함하는 폴리비닐 알콜 섬유이다. 임의로, 처리하고자 하는 섬유는 음이온적으로 변성된 공중합체를 포함하는 폴리비닐 알콜 섬유이다. 임의로, 처리하고자 하는 섬유는 폴리비닐 알콜(PVOH) 공중합체 및 음이온적으로 변성된 PVOH 공중합체를 포함하는 폴리비닐 알콜 섬유이다. PVOH 공중합체의 예는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체이다.
임의로, 변성제는 말레산 무수물을 포함한다. 임의로, 변성제용 용매는 메탄올을 포함한다. 임의로, 변성제용 용매는 메탄올 및 물을 포함한다. 임의로, 그러한 방법은 활성화제를 추가로 포함하며, 활성화제는 수산화나트륨을 포함한다.
임의로, 처리하고자 하는 섬유, 변성제 및 용매의 혼합은 변성제와 함께 용매 중에 섬유를 침지시키는 것을 포함한다. 임의로, 혼합은 섬유, 변성제 및 용매의 혼합물을 가열하는 것을 포함한다. 임의로, 혼합은 섬유, 변성제 및 용매의 혼합물을 약 65℃ 내지 약 75℃의 온도로 가열하는 것을 포함한다. 임의로, 혼합은 섬유, 변성제 및 용매를 약 3 내지 약 7 시간 동안 가열하는 것을 포함한다.
임의로, 처리하고자 하는 섬유는 변성제와 접촉하여 적어도 섬유의 표면을 포함하는 섬유의 부위에서 섬유의 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체의 변성도를 증가시킬 수 있다. 임의로, 접촉은 침지에 의한 것일 수 있다. 임의로, 접촉은 침지 코팅에 의한 것일 수 있다. 임의로, 접촉은 분무에 의한 것일 수 있다. 임의로, 접촉은 브러싱에 의한 것일 수 있다. 임의로, 접촉은 롤링에 의한 것일 수 있다.
하기 단락들은 본 개시내용의 추가 양태들을 기술한 것이다.
1. 섬유를 처리하는 방법으로서,
비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시켜 적어도 섬유의 표면을 포함하는 섬유의 부위에서 중합체의 적어도 일부분을 변성제로 화학적으로 변성시켜서 변성된 섬유를 형성하도록 하는 단계를 포함하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 변성제용 용매를 첨가하는 단계를 더 포함하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 섬유, 변성제 및 용매를 혼합하는 단계를 포함하는 것인 방법.
4. 제2항 또는 제2항에 있어서, 섬유는 섬유와 용매의 접촉 지속시간 동안 용매 중에서 불용성인 방법.
5. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키기 이전에 용매 중에서 섬유를 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
6. 제2항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유, 변성제 및 용매를 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면은 약 48 시간 이하의 지속시간 동안 변성제와 접촉되는 것인 방법.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면은 약 10℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도에서 변성제와 접촉되는 것인 방법.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키기 이전에 약 79% 초과 및 약 99.9% 미만의 가수분해도를 갖는 것인 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 허느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체에 제어된 양의 화학적 변성을 제공하고/하거나, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체에 화학적 변성의 제어된 증가를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되는 것인 방법.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 변성제에 의한 중합체의 적어도 일부분의 화학적 변성은 다음의 것들: 에스테르화, 아미드화, 아미노화, 카르복실화, 니트로화, 아실로인 축합, 알릴화, 아세틸화, 이미드화, 할로겐화, 술폰화, 알킬화, 에놀화, 니트로화, 및 실란 커플링 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 활성화제를 섬유 및 변성제와 혼합하는 단계를 더 포함하고, 활성화제는 산, 염기, 아지리딘, 자유 라디칼 개시제, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 변성제는 무수물, 카르복실산, 알콜, 에스테르, 에테르, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 시약, 아미드, 아민, 락탐, 니트릴, 케톤, 알릴 함유 화합물, 아세틸 함유 화합물, 할로겐, 알킬 함유 화합물, 이미드, 아세탈 함유 화합물, 에놀레이트, 니트로 함유 화합물, 실란, 아지리딘, 이소시아네이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
14. 제1항에 있어서, 변성된 섬유는 모노카르복실산, 디카르복실산, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 시약, 아미드, 아민, 니트릴, 케톤, 에스테르, 알릴, 아세틸, 할로겐, 알킬, 이미드, 아세탈, 에놀레이트, 니트로, 실란, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
15. 제13항에 있어서, 술포네이트는 아미노프로필 술포네이트를 포함하는 것인 방법.
16. 제13항에 있어서, 락탐은 피롤리돈 또는 카프로락탐을 포함하는 것인 방법.
17. 제13항에 있어서, 술폰산은 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산을 포함하는 것인 방법.
18. 제13항에 있어서, 모노카르복실산 또는 디카르복실산은 아세트산, 말레산, 모노알킬 말레에이트, 디알킬 말레에이트, 푸마르산, 모노알킬 푸마레이트, 디알킬 푸마레이트, 이타콘산, 모노알킬 이타코네이트, 디알킬 이타코네이트, 시트라콘산, 모노알킬 시트라코네이트, 디알킬 시트라코네이트, 메사콘산, 모노알킬 메사코네이트, 디알킬 메사코네이트, 글루타콘산, 모노알킬 글루타코네이트, 디알킬 글루타코네이트, 알킬 (알킬)아크릴레이트, 전술한 것의 알칼리 금속 염, 그의 가수분해된 알칼리 금속 염, 그의 에스테르, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 변성제는 무수물을 포함하는 것인 방법.
20. 제19항에 있어서, 무수물은 유기산 무수물이고, 유기산 무수물은 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 이소부티르산 무수물, 말레산 무수물, 프탈산 무수물, 글루타르산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물, 글루타콘산 무수물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
21. 제19항에 있어서, 무수물은 말레산 무수물을 포함하는 것인 방법.
22. 제2항에 있어서, 변성제는 용매의 중량을 기준으로 하여 약 0.2% 내지 약 75%(w/w)의 양으로 제공되는 것인 방법.
23. 제2항에 있어서, 용매는 극성 용매를 포함하는 것인 방법.
24. 제2항에 있어서, 용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 테트라히드로푸란, 디클로로메탄, 아세톤, N-메틸피롤리돈, 아세토니트릴, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭시드, 포름산, 물, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함하는 것인 방법.
25. 제2항에 있어서, 용매는 비극성 용매를 포함하는 것인 방법.
26. 제2항에 있어서, 용매는 혼합 조건 하에서 액체인 알콜을 포함하는 것인 방법.
27. 제2항에 있어서, 용매는 제1 용매와 제2 용매의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
28. 제27항에 있어서, 제1 용매는 물을 포함하고, 제2 용매는 알콜을 포함하는 것인 방법.
29. 제28항에 있어서, 제2 용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 음이온적으로 변성된 중합체를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되는 것인 방법.
31. 제30항에 있어서, 음이온적으로 변성된 중합체는 카르복실레이트, 술포네이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체는 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
33. 제32항에 있어서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체인 방법.
34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유는 추가 중합체를 더 포함하는 것인 방법.
35. 제34항에 있어서, 추가 중합체는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀룰란, 구아검, 아카시아검, 크산탄검, 카라기난, 전분, 변성 전분, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 아미드, 폴리카르복실산, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 덱스트린, 전술한 것의 공중합체, 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 코어 및 외장을 포함하는 코어-외장 구조를 갖는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되고, 코어의 중합체는 제1 양의 화학적 변성을 가지며, 외장의 중합체는 제1 양보다 더 큰 제2 양의 화학적 변성을 갖는 것인 방법.
37. 제1항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 내부 부위로부터 표면 부위까지의 중합체의 화학적 변성의 양에서의 증가하는 구배를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되는 것인 방법.
38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 횡단면을 가로질러 동등한 양의 화학적 변성을 갖는 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되는 것인 방법.
39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키기 이전에 수용성이거나 또는 수불용성인 방법.
40. 제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 있어서, 변성된 섬유는 수용성인 방법.
41. 제1항 내지 제40항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키기 이전에, 섬유는 제1 완전 용해 온도를 갖고, 변성된 섬유는 제1 완전 용해 온도와는 상이한 제2 완전 용해 온도를 갖는 것인 방법.
42. 제41항에 있어서, 제1 완전 용해 온도는 제2 완전 용해 온도보다 더 큰 것인 방법.
43. 제41항에 있어서, 제1 완전 용해 온도는 제2 완전 용해 온도보다 더 낮은 것인 방법.
44. 제1항 내지 제43항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 다음의 것들: 침지, 분무, 전사 코팅, 위킹, 발포, 브러싱, 롤링, 조습, 증착, 프린팅 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상에 의하여 수행되는 것인 방법.
45. 제44항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제 및 용매와 접촉시키는 단계는 연속적 인라인 공정의 일부로서 섬유의 형성 후 수행되는 것인 방법.
46. 제1항 내지 제45항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제 및 용매와 접촉시키는 동안 섬유는 이동 중 것인 방법.
47. 제1항 내지 제46항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 뱃치식 공정으로 수행되는 것인 방법.
48. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유는 스테이플 섬유, 스테이플 얀, 파이버 필(fiber fill), 니들 펀치 직물, 본딩 섬유, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
49. 제1항 내지 제48항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시킨 후 섬유를 세정하는 단계 및 섬유를 건조시키는 단계를 더 포함하는 방법.
50. 제49항에 있어서, 섬유를 세정하는 단계는 섬유를 비용매로 헹구는 단계를 포함하는 것인 방법.
51. 제49항에 있어서, 섬유를 건조시키는 단계는 다음의 것들: 에어 젯 건조, 진탕, 와류 처리, 원심분리 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
52. 복수의 섬유를 포함하고, 복수의 섬유의 각각의 섬유가 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 부직웹을 처리하는 방법으로서,
부직웹의 적어도 일부분을 변성제와 접촉시켜 각각의 섬유의 제1 부위에서 중합체를 변성제로 화학적으로 변성시켜서 변성된 부직웹을 제공하도록 하는 단계
를 포함하는 방법.
53. 제52항에 있어서, 변성제용 용매를 첨가하는 단계를 더 포함하는 방법.
54. 제52항또는 제53항에 있어서, 부직웹의 적어도 일부분을 변성제와 접촉시키는 단계는 다음의 것들: 침지, 분무, 전사 코팅, 위킹, 발포, 브러싱, 롤링, 조습, 증착, 프린팅, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상에 의하여 수행되는 것인 방법.
55. 제52항 내지 제54항 중 어느 한 항에 있어서, 부직웹의 적어도 일부분을 변성제와 접촉시키면서 복수의 섬유를 부직웹으로 동시에 본딩하는 단계를 더 포함하는 방법.
56. 제55항에 있어서, 복수의 섬유를 본딩하는 단계는 복수의 섬유를 화학적 본딩하는 단계를 포함하는 것인 방법.
57. 제55항에 있어서, 복수의 섬유를 본딩하는 단계는 열 활성화된 촉매작용을 이용하는 단계를 포함하는 것인 방법.
58. 제52항 내지 제57항 중 어느 한 항에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체는 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
59. 제58항에 있어서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체인 방법.
60. 제58항에 있어서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 음이온적으로 변성된 공중합체를 포함하는 것인 방법.
61. 제58항에 있어서, 음이온적으로 변성된 공중합체는 카르복실레이트, 술포네이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
62. 제52항 내지 제61항 중 어느 한에 있어서, 섬유는 추가 중합체를 더 포함하는 것인 방법.
63. 제62항에 있어서, 추가 중합체는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀룰란, 구아검, 아카시아검, 크산탄검, 카라기난, 전분, 변성 전분, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 아미드, 폴리카르복실산, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 덱스트린, 전술한 것의 공중합체, 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
64. 제52항 내지 제63항 중 어느 한 항에 있어서, 변성제는 무수물, 카르복실산, 알콜, 에스테르, 에테르, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 시약, 아미드, 아민, 락탐, 니트릴, 케톤, 알릴 함유 화합물, 아세틸 함유 화합물, 할로겐, 알킬 함유 화합물, 이미드, 아세탈 함유 화합물, 에놀레이트, 니트로 함유 화합물, 실란, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
65. 제52항 내지 제64항 중 어느 한 항에 있어서, 변성제는 무수물을 포함하는 것인 방법.
66. 제65항에 있어서, 무수물은 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 이소부티르산 무수물, 말레산 무수물, 프탈산 무수물, 글루타르산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물, 글루타콘산 무수물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
67. 제53항에 있어서, 변성제는 용매의 중량을 기준으로 하여 약 0.2% 내지 약 75%(w/w)의 양으로 제공되는 것인 방법.
68. 제53항에 있어서, 복수의 섬유는 섬유와 용매의 접촉 지속시간 동안 용매 중에서 불용성인 방법.
69. 제2항에 있어서, 섬유는 약 88%, 약 92% 또는 약 96%의 가수분해도를 갖는 비닐 알콜과 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함하고, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하고, 방법은 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 섬유, 변성제 및 용매와 혼합하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
70. 제2항에 있어서, 섬유는 약 88%, 약 92% 또는 약 96%의 가수분해도를 갖는 비닐 알콜과 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함하고, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하고, 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는
섬유와 용매를 조합하여 혼합물을 형성하는 단계;
혼합물을 약 55℃ 내지 약 75℃로 가열하여 가열된 혼합물을 형성하는 단계;
가열된 혼합물에 말레산 무수물, 및 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 첨가하여 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및
반응 혼합물을 약 55℃ 내지 약 75℃에서 약 3 내지 7 시간 동안 교반하는 단계
를 포함하는 것인 방법.
71. 제53항에 있어서, 복수의 섬유는 약 88%, 약 92% 또는 약 96%의 가수분해도를 갖는 비닐 알콜과 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함하고, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하고, 방법은 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 섬유, 변성제 및 용매와 혼합하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
72. 제53항에 있어서, 복수의 섬유는 약 88%, 약 92% 또는 약 96%의 가수분해도를 갖는 비닐 알콜과 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함하고, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하고, 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는
섬유와 용매를 조합하여 혼합물을 형성하는 단계;
혼합물을 약 55℃ 내지 약 75℃로 가열하여 가열된 혼합물을 형성하는 단계;
가열된 혼합물에 말레산 무수물, 및 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 첨가하여 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및
반응 혼합물을 약 55℃ 내지 약 75℃에서 약 3 내지 7 시간 동안 교반하는 단계
를 포함하는 것인 방법.
실시예
출발 재료로서 섬유
하기 표 2에 제시한 바와 같이, 88%, 92%, 96%, 98% 및 99.99% 각각의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체를 포함하는 섬유 A, 섬유 B, 섬유 C, 섬유 D 및 섬유 E인 5종의 섬유가 출발 재료의 예이다. 이들 섬유는 균일한 조성을 가지며, 하기 표 2에 제시된 추가 특성을 갖는다. 섬유 A-C 및 E, 특히 섬유 A는 본원에 기재된 실시예에서 출발 재료로서 사용하였다. 본 기재는 또한 섬유 D 및 E에도 적용 가능하다. 본원에 기재된 실시예 및 비교예에서, 사용된 섬유 A는 2.2 dtex의 미세도를 갖는다.
Figure pct00013
실시예 1-3
단독 섬유 형성 물질로서 또는 기타 섬유 형성 물질과 조합하여 비닐 알콜 모이어티를 포함하며, 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는 섬유 A, B 및 C를 하기와 같이 후공정 변성시켰다. 실시예에서, 비닐 알콜 모이어티를 포함하는 중합체는 "폴리비닐 알콜 중합체"로서 지칭하며, 상기 중합체를 포함하는 섬유는 "폴리비닐 알콜(PVOH) 섬유"로 지칭된다. 4 g의 폴리비닐 알콜 섬유를 200 g의 메탄올 중에 침지시켰다. 폴리비닐 알콜 섬유 및 메탄올의 혼합물을 70℃로 가열하였다. 섬유는 메탄올 중에 용해시키지 않는다. 물 중의 5 g 말레산 무수물 및 60 ㎖의 1 M 수산화나트륨을 가열된 혼합물에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 70℃에서 5 시간 동안 진탕시켰다. 형성된 변성 섬유를 여과하고, 메탄올로 세정하였다. 변성 섬유를 흄 후드 내에서 12 시간 동안 건조시켰다. 건조된 섬유는 본원에 개시된 적정 방법, MSTM 205, FTIR-ATR 및/또는 DSC를 사용하여 측정하였으며, 화학적 변성을 확인하였다.
그래서, 실시예 1-3은 후공정 카르복실레이트-변성된 폴리비닐 알콜 섬유를 제조하는 본 개시내용의 방법을 사용하여 나타낸다. 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체와 말레산 무수물의 변성 반응은 하기와 같이 반응식 (1)에 예시한다:
Figure pct00014
공중합체에서의 히드록실 기와 말레산 무수물 사이의 에스테르화 반응은 에스테르 결합에 의하여 중합체 백본 상에서 화학적으로 부착된 모노메틸 말레에이트(MMM) 또는 그의 염을 갖는 변성된 중합체를 제공한다. 변성 섬유는 본원에 기재된 바와 같은 코어-외장 구조를 갖는다.
추가 용매, 예컨대 THF 및 DCM(디클로로메탄) 및 추가 무수물, 예컨대 글루타르산 무수물, 이타콘산 무수물 및 프탈산 무수물을 사용하였다. 변성 반응은 상이한 온도에서 상이한 시간 기간 동안 수행하였다. 섬유는 각각의 용매 중에서 그 상태로 유지되었다. 메탄올은 반응물, 예컨대 무수물 및 염기(예, NaOH, KOH)를 가용화시키면서, THF 및 DCM은 염기를 부분적으로 가용화시킨다. THF 및 DCM은 중합체의 비누화보다는 에스테르화를 선호하므로 THF 및 DCM이 메탄올보다 더욱 바람직하다. 메탄올 사용시, 비누화가 발생할 수 있으며, 에스테르화 반응은 더 높은 온도에서 발생한다. THF 또는 DCM이 용매로서 사용될 경우 모노메틸 말레에이트(MMM) 또는 그의 염을 갖는 변성 중합체는 비누화 없이 공중합체에서의 히드록실 기와 말레산 무수물 사이의 에스테르화 반응에 의하여 얻을 수 있다. 상기 변성은 FT-IR 결과, 예를 들면 MMM의 말단에서 카르복실레이트 기로부터 1,580 ㎝-1에서의 피크의 존재에 의하여 확인하였다. 한편, 상기 변성 섬유를 포함하는 부직웹의 용해도는 유지되었다. 말레산 무수물, 글루타르산 무수물, 이타콘산 무수물 및 프탈산 무수물을 포함한 무수물과 섬유 A의 변성 반응을 수행하였으며, 동일한 조건 하에서, 예를 들면 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 비교하였다. 글루타르산 무수물 및 이타콘산 무수물을 사용할 경우 변성 섬유는 MMM의 것과 유사한 FT-IR 결과를 나타내었지만, 이타콘산 무수물로 변성된 섬유는 변성의 더 낮은 강도를 나타냈다. 프탈산 무수물을 사용한 변성은 매우 강한 강도를 나타내었는데, 이는 동일한 조건 하에서 결합 부위에 근접한 접합된 탄소 결합으로 인하여 4종의 무수물을 사용한 변성 중에서 최고의 강도이며, 또한 1,450 ㎝-1 부근의 벤젠 고리 신호를 나타냈다. 프탈산 무수물은 추가적으로 그의 항균 특성으로 인하여 선택하였다. 각각의 무수물을 사용한 섬유의 변성은 또한 실온에서 달성되었다. 말레산 무수물, 프탈산 무수물 및 글루타르산 무수물을 사용한 변성 섬유는 미변성된 섬유의 원하는 백색 외관을 유지하였다. 실험 결과는 또한 동일한 중합체의 유리 전이 온도가 화학적 변성 이전 및 이후에 유의한 차이가 없었다는 것을 나타냈다.
본원에 기재된 실시예에서, 출발 섬유는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체를 포함하며, 변성 섬유는 작용기, 예컨대 카르복실레이트 및 술포네이트로 화학적으로 변성되었다. 그러한 설명은 또한 카르복실레이트 및/또는 술포네이트를 갖는 변성된 공중합체, 예컨대 음이온적으로 변성된 PVOH 공중합체를 포함하는 섬유에도 적용 가능하며, 그러한 섬유는 변성도를 증가시키기 위하여 변성제로 추가로 화학적으로 변성되었다.
실시예 4-6
단독 섬유 형성 물질로서 또는 기타 섬유 형성 물질과 조합하여 비닐 알콜 모이어티를 포함하며, 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는 섬유 A-C는 하기와 같이 후공정 변성시켰다. 5 g의 폴리비닐 알콜 섬유를 메탄올 중에 침지시켰다. 섬유는 용매 중에 용해되지 않는다. 생성된 혼합물을 약 30℃ 내지 약 80℃로 가열하였다. 그 후, 아미노프로필 술포네이트 및 활성화제(예, 산 또는 염기)를 가열된 혼합물에 첨가하였다. 그 후, 가열된 혼합물을 1 시간 내지 10 시간 동안 진탕시켰다. 진탕 후, 혼합물을 냉각시키고, 섬유를 용매로부터 분리하였다. 형성된 변성 섬유를 건조시켜 임의의 잔류 용매를 제거한 후, 본원에 개시된 적정 방법, MSTM 205, FTIR-ATR 및/또는 DSC를 사용하여 섬유 중의 중합체의 변성도를 측정하였다.
그래서, 실시예 4-6은 후공정 술포네이트-변성된 폴리비닐 알콜 섬유를 제조하기 위하여 본 개시내용의 방법을 사용하는 것을 나타낸다.
실시예 7-9
단독 섬유 형성 물질로서 또는 기타 섬유 형성 물질과 조합하여 비닐 알콜 모이어티를 포함하며, 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는 섬유 A-C는 하기와 같이 후공정 변성시켰다. 5 g의 폴리비닐 알콜 섬유를 메탄올 중에 침지시켰다. 섬유는 용매 중에 용해되지 않는다. 생성된 혼합물을 약 30℃ 내지 약 80℃로 가열하였다. 그 후, 피롤리돈 또는 카프로락탐을 포함한 락탐 및 활성화제(예, 산 또는 염기)를 가열된 혼합물에 첨가하였다. 그 후, 가열된 혼합물을 1 시간 내지 10 시간 동안 진탕시켰다. 진탕 후, 혼합물을 냉각시키고, 섬유를 용매로부터 분리하였다. 형성된 변성 섬유를 건조시켜 임의의 잔류 용매를 제거한 후, 본원에 개시된 적정 방법, MSTM 205, FTIR-ATR 및/또는 DSC를 사용하여 중합체의 변성도를 측정하였다.
그래서, 실시예 7-9는 락탐과 비닐 알콜 모이어티로부터의 히드록실 기의 개환 반응에 의하여 락탐으로 화학적으로 변성된 후공정 폴리비닐 알콜 섬유를 제조하기 위하여 본 개시내용의 방법을 사용하는 것을 나타낸다.
실시예 10-12
단독 섬유 형성 물질로서 또는 기타 섬유 형성 물질과 조합하여 비닐 알콜 모이어티를 포함하며, 88%, 92% 또는 96%의 가수분해도를 갖는 섬유 A-C를 하기 기재된 바와 같이 후공정 변성시켰다. 5 g의 폴리비닐 알콜 섬유를 메탄올 중에 침지시켰다. 섬유는 용매 중에 용해되지 않는다. 생성된 혼합물을 약 30℃ 내지 약 80℃로 가열하였다. 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산을 포함하는 술폰산 및 활성화제(예, 산 또는 염기)를 가열된 혼합물에 첨가하였다. 그 후, 가열된 혼합물을 1 시간 내지 10 시간 동안 진탕시켰다. 진탕 후, 혼합물을 냉각시키고, 섬유를 용매로부터 분리시켰다. 형성된 변성 섬유를 건조시켜 임의의 잔류 용매를 제거한 후, 본원에 개시된 적정 방법, MSTM 205, FTIR-ATR 및/또는 DSC를 사용하여 중합체의 변성도를 측정하였다.
그래서, 실시예 10-12는 후공정 술폰산-변성된 폴리비닐 알콜 섬유를 제조하기 위하여 본 개시내용의 방법을 사용하는 것을 나타낸다.
실시예 13-15
비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체를 포함하며, 88% 가수분해도를 갖는 섬유(섬유 A)를 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 무수물로 화학적으로 변성시켰다. 섬유를 고온 쓰루에어 본딩 방법을 사용하여 본딩시켜 부직포 샘플을 제공하였다. 도 6-8은 글루타르산 무수물, 말레산 무수물 및 프탈산 무수물 각각으로 화학적으로 변성된 섬유를 포함하는 부직포 샘플(실시예 13-15)의 ATR-FTIR 곡선을 나타낸다. 무수물의 첨가량은 요구되는 히드록실 기의 함유량 및 변성도에 대한 섬유의 가수분해도(즉, 섬유 A의 경우 88%)에 기초하여 계산하였다. 예를 들면, 25% 화학적 변성(즉, 히드록실 기의 25%의 전환)을 달성하기 위하여, 요구되는 말레산 무수물, 글루타르산 무수물 또는 프탈산 무수물의 양은 각각 1.343 g, 1.564 g 또는 2.03 g이었다. 섬유 A의 중합도는 1,700이었다. 변성을 가하지 않은 섬유를 포함하는 부직포 샘플(비교예 1)의 곡선은 도 6-8 각각에서 점선으로 도시한다. FT-IR 곡선에서의 피크는 화학적 변성 및 변성도를 특징화하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 7에 도시된 바와 같이, 1,734-1,713 ㎝-1 범위의 피크(들)은 카르보닐 기(C=O, 신축), 예컨대 아세테이트 기에서의 것을 나타낸다. 1,580 ㎝-1에서의 피크의 출현은 MMM의 말단에서 결합되지 않은 카르복실레이트 기로부터의 것이다. 1,427 ㎝-1 및 1,374 ㎝-1의 피크는 중합체 백본에서의 메틸렌 기(즉, CH2 굽힘) 및 아세테이트 측쇄 기에서의 메틸 각각에 해당한다.
도 6-8에 도시된 바와 같이, 개환 반응 후 무수물 모이어티의 말단에서의 결합되지 않은 카르복실 기는 1,600 ㎝-1 내지 1,520 ㎝-1에서의 피크에 기초하여 나타날 수 있다. 이는 카르복실레이트 기가 형성된 변성 중합체에서 가교되지 않는다는 것을 예시한다.
용해도 및 기계적 테스트를 위하여 제조된 부직포 샘플의 경우 섬유는 98.25%의 섬유 A 및 1.75%의 폴리에틸렌(PE)/폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하였다. 섬유는 스테인레스 스틸 메쉬 사이에 배치된다. 쓰루에어 공정의 접합 온도는 120℃, 160℃ 또는 180℃로부터 선택하였다.
실시예 16
99.99% 가수분해도를 갖는 PVOH 공중합체를 갖는 섬유(섬유 E)는 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물로 화학적으로 변성하여 실시예 16을 제공하였다. 처리하지 않은 섬유 E는 비교예 2이며, 이는 용이한 수용성이 아니다. 도 9는 실시예 16 및 비교예 2의 ATR-FTIR 결과를 도시한다. 1,580 ㎝-1 주위의 새로운 피크는 화학적 변성 후 나타났다. FT-IR 결과는 화학적 변성 반응이 비닐 아세테이트 모이어티에서가 아니라 비닐 알콜 모이어티의 히드록실 기(즉, PVOH 공중합체의 백본)에서 발생한다는 것을 추가로 확인하였다. 변성 섬유는 수용성이다.
실시예 17-20
도 10은 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 무수물, 예컨대 말레산 무수물, 글루타르산 무수물 또는 프탈산 무수물을 사용한 변성을 실시 및 비실시한 섬유(섬유 A)를 갖는 쓰루에어 본딩된 부직웹의 파단 시간을 도시한 것이다. 도 10에서, 비교예 3 및 4(도 10에서 표시한 바와 같은 "CEx. 3" 및 "CEx. 4")는 화학적 변성을 가하지 않은 섬유(섬유 A)를 갖는 쓰루에어 본딩된 부직웹인 한편, 섬유를 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 침지시킨 후, 본딩 공정 이전에 건조시켰다. 비교예 3 및 4의 본딩 온도는 각각 160℃ 및 180℃이었다. 비교예 3 및 4는 양성 대조군으로 지칭한다. 실시예 17("Ex. 17"), 실시예 18("Ex. 18") 및 실시예 19("Ex. 19")에서, 섬유를 말레산 무수물, 글루타르산 무수물 및 프탈산 무수물로 각각 화학적으로 변성시켰다. 본딩 온도는 실시예 17의 경우 160℃, 실시예 18 및 19의 경우 180℃이었다. 본원에 기재된 비교예를 포함한 이들 쓰루에어 본딩된 부직포 샘플에서 섬유는 초기에는 98.25% 섬유 A 및 1.75%의 PE/PET를 포함하였다.
도 11은 DCM 중에서 실온에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 섬유(섬유 A)를 갖는 부직웹의 파단 시간을 도시한 것이다. 부직웹은 캘린더링 본딩을 사용하여 제조하였다(30 gsm). 도 11에서 표시한 바와 같은 비교예 5("CEx. 5") 및 비교예 6("CEx. 6")은 비교예 6이 DCM 중에서 실온에서 5 시간 동안 처리한 것을 제외하고, 화학적 변성을 가하지 않은 섬유(섬유 A)를 갖는 부직웹이다. 실시예 20("Ex. 20")은 DCM 중에서 실온에서 5 시간 동안 말레산 무수물로 화학적으로 처리하였다. 본원에 기재된 비교예를 포함한 캘린더링 본딩된 샘플에서, 초기 섬유는 임의의 기타 섬유, 예컨대 PE/PET가 없는 섬유 A 100%를 포함하였다.
도 10-11에 도시된 바와 같이, 화학적 변성을 실시하여 부직포 샘플의 용해도는 유지된다. 이는 또한 가교 반응이 발생하지 않았다는 것을 나타낸다. 달리, 용해도는 상이한 용해도 프로파일을 나타내는 것을 방해할 것이다.
도 12는 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 무수물, 예컨대 말레산 무수물, 글루타르산 무수물 또는 프탈산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 섬유(섬유 A)를 갖는 쓰루에어 부직웹의 인장 강도를 도시한 것이다. 샘플은 상기 기재된 바와 같은 양성 대조군으로서 실시예 17-19 및 비교예 3-4를 포함한다. 2개의 추가 비교예(CEx. 3' 및 CEx. 4')도 또한 테스트하였다. CEx. 3' 및 CEx. 4'는 섬유를 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 침지시키지 않고, 160℃ 및 180℃ 각각에서 직접 쓰루에어 본딩된 것을 제외하고 CEx. 3 및 CEx. 4 각각에 해당한다.
도 13은 상기 기재된 바와 같이 실시예 20 및 비교예 5-6을 포함한, DCM 중에서 실온에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 섬유(섬유 A)를 갖는 부직웹의 인장 강도를 도시한 것이다.
도 12에 도시된 바와 같이, 변성 섬유를 갖는 쓰루에어 샘플은 변성을 가하지 않은 비교예의 것에 비하여 약간 더 높은 인장 강도를 갖는다. 도 13에 도시된 바와 같이, 화학적 변성으로부터 발생하는 인장 강도의 증가는 캘린더 본딩에 의하여 제조된 부직포 샘플에 대하여 더 유의적이다.
도 14는 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 무수물, 예컨대 말레산 무수물, 글루타르산 무수물 또는 프탈산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 섬유(섬유 A)를 갖는 쓰루에어 본딩된 부직웹의 글리세린 수용 용량을 도시한 것이다. 글리세린의 초기 로딩은 50%이었다. 초기 로딩은 샘플 중량을 기준으로 하여 샘플에 적용된 글리세린의 양이다. 예를 들면, 50%의 로딩에서, 0.5 g의 글리세린을 1 g의 부직포 샘플에 적용하였다. 글리세린 수용 용량은 주위 조건 하에서 1 시간의 담금 시간 후 부직포 샘플 중에 보유된 글리세린의 중량%를 기준으로 하여 글리세린의 보유율로서 측정하였다. 글리세린의 보유는 부직포 제품에 사용되는 극성 첨가제의 보유의 표시이다. 추가적으로, 글리세린은 퍼스널 케어 제품에서 바람직한 담체이다. 도 14에서, 샘플은 상기 기재된 바와 같은 실시예 17, 18 및 19 및 비교예 3-4를 포함한다. 게다가, 비교예 7("CEx. 7")은 화학적 변성을 실시하지 않고, 120℃에서 본딩시킨 섬유(섬유 A)를 갖는 쓰루에어 본딩된 부직웹이다. 화학적 변성을 실시한 샘플은 글리세린의 보유에서 적어도 10% 증가를 나타냈다. 예를 들면, 비교예 3에 비하여 말레산 무수물을 사용한 실시예 17은 글리세린의 보유에서의 유의적 증가를 나타냈다.
도 15는 본원에 기재된 바와 같은 캘린더 본딩에 의하여 생성된 실시예 20 및 비교예 5-6을 포함한, DCM 중에서 실온에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 섬유(섬유 A)를 갖는 부직웹의 글리세린 수용 용량을 도시한 것이다. 글리세린의 초기 로딩은 50%이었다. 도 15에 도시된 바와 같이, 말레산 무수물 변성을 실시한 실시예 20은 상기 낮은(50%) 로딩에서 글리세린 보유에서 유의적인 증가(적어도 20%)를 나타냈다.
도 16 및 17은, 글리세린의 초기 로딩(180%)이 훨씬 더 높았던 것을 제외하고, 각각 도 14 및 15와 유사하다. 도 16 및 17에 도시된 바와 같이, 말레산 무수물 변성은 상기 높은(180%) 로딩에서 글리세린 보유에서 유의적인 증가(적어도 20%)를 제공한다.
실시예 17-20의 일부 결과는 또한 하기 표 3 및 표 4에 요약한다.
Figure pct00015
Figure pct00016
실시예 21
도 18은 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물을 사용한 화학적 변성을 실시 및 비실시한 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체를 포함하는 예시의 블록의 내부 부위("내측 부위") 및 표면 부위("외측 부위")의 ATR-FTIR 결과를 도시한 것이다. 블록 샘플은 88%의 가수분해도를 갖는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체로 제조하였다. 각각의 블록 샘플은 1.5 센티미터(㎝)×1.5 ㎝×0.5 ㎝의 크기를 가졌다. 샘플을 THF 중에서 60℃에서 5 시간 동안 말레산 무수물로 변성시켰다. 변성 및 건조 후, 0.1 ㎜ 내지 0.5 ㎜ 범위의 두께를 갖는 샘플을 블록 샘플로부터 절단한 후, ATR-FTIR을 사용하여 테스트하였다. 변성 샘플은 실시예 21이며, 변성을 가하지 않은 초기 블록의 FT-IR 곡선은 도 18에서 점선으로 도시한다. FTIR 결과에 기초하여, 말레산 무수물의 에스테르화로부터 생성된 펜던트 기는 주로 블록의 표면 부위로 제한되므로, 샘플의 외부 부위에서 상대적으로 더 높은 변성도 및 내부 부위에서 상대적으로 더 낮은 변성도를 생성하였다. 이는 동일한 조건 하에서 변성 섬유가 본원에 기재된 바와 같은 코어-외장 구조를 갖는다는 것을 확인하였다.
전술한 설명은, 단지 이해의 명확성을 위하여 제시된 것이고, 본 개시내용의 범주 내에 속하는 변경예가 해당 기술분야의 통상의 기술자에게 자명할 수 있으므로, 그 설명으로부터 불필요한 제한이 있는 것으로 이해되어서는 안된다.
본원에 인용된 모든 특허, 공보 및 참조는 전문이 본원에 참조로 포함된다. 본 개시내용와 포함된 특허, 공보 및 참조 사이에서 충돌이 존재하는 경우, 본 개시내용이 우선되어야 한다.

Claims (72)

  1. 섬유를 처리하는 방법으로서,
    비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시켜 적어도 섬유의 표면을 포함하는 섬유의 부위에서 중합체의 적어도 일부분을 변성제로 화학적으로 변성시켜서 변성된 섬유를 형성하도록 하는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 변성제용 용매를 첨가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 섬유, 변성제 및 용매를 혼합하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  4. 제2항에 있어서, 섬유는 섬유와 용매의 접촉 지속시간 동안 용매 중에서 불용성인 방법.
  5. 제2항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키기 이전에 용매 중에서 섬유를 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제2항에 있어서, 섬유, 변성제 및 용매를 가열하는 단계를 더 포함하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 섬유의 표면은 약 48 시간 이하의 지속시간 동안 변성제와 접촉되는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 섬유의 표면은 약 10℃ 내지 약 100℃ 범위의 온도에서 변성제와 접촉되는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키기 이전에 약 79% 초과 및 약 99.9% 미만의 가수분해도를 갖는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체에 제어된 양의 화학적 변성을 제공하고/하거나, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체에 화학적 변성의 제어된 증가를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 변성제에 의한 중합체의 적어도 일부분의 화학적 변성은 다음의 것들: 에스테르화, 아미드화, 아미노화, 카르복실화, 니트로화, 아실로인 축합, 알릴화, 아세틸화, 이미드화, 할로겐화, 술폰화, 알킬화, 에놀화, 니트로화, 및 실란 커플링 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  12. 제1항에 있어서, 활성화제를 섬유 및 변성제와 혼합하는 단계를 더 포함하고, 활성화제는 산, 염기, 아지리딘, 자유 라디칼 개시제, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 변성제는 무수물, 카르복실산, 알콜, 에스테르, 에테르, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 시약, 아미드, 아민, 락탐, 니트릴, 케톤, 알릴 함유 화합물, 아세틸 함유 화합물, 할로겐, 알킬 함유 화합물, 이미드, 아세탈 함유 화합물, 에놀레이트, 니트로 함유 화합물, 실란, 아지리딘, 이소시아네이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 변성된 섬유는 모노카르복실산, 디카르복실산, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 시약, 아미드, 아민, 니트릴, 케톤, 에스테르, 알릴, 아세틸, 할로겐, 알킬, 이미드, 아세탈, 에놀레이트, 니트로, 실란, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  15. 제13항에 있어서, 술포네이트는 아미노프로필 술포네이트를 포함하는 것인 방법.
  16. 제13항에 있어서, 락탐은 피롤리돈 또는 카프로락탐을 포함하는 것인 방법.
  17. 제13항에 있어서, 술폰산은 2-아크릴아미도-2-메틸프로판술폰산을 포함하는 것인 방법.
  18. 제13항에 있어서, 모노카르복실산 또는 디카르복실산은 아세트산, 말레산, 모노알킬 말레에이트, 디알킬 말레에이트, 푸마르산, 모노알킬 푸마레이트, 디알킬 푸마레이트, 이타콘산, 모노알킬 이타코네이트, 디알킬 이타코네이트, 시트라콘산, 모노알킬 시트라코네이트, 디알킬 시트라코네이트, 메사콘산, 모노알킬 메사코네이트, 디알킬 메사코네이트, 글루타콘산, 모노알킬 글루타코네이트, 디알킬 글루타코네이트, 알킬 (알킬)아크릴레이트, 전술한 것의 알칼리 금속 염, 그의 가수분해된 알칼리 금속 염, 그의 에스테르, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  19. 제1항에 있어서, 변성제는 무수물을 포함하는 것인 방법.
  20. 제19항에 있어서, 무수물은 유기산 무수물이고, 유기산 무수물은 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 이소부티르산 무수물, 말레산 무수물, 프탈산 무수물, 글루타르산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물, 글루타콘산 무수물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  21. 제19항에 있어서, 무수물은 말레산 무수물을 포함하는 것인 방법.
  22. 제2항에 있어서, 변성제는 용매의 중량을 기준으로 하여 약 0.2% 내지 약 75%(w/w)의 양으로 제공되는 것인 방법.
  23. 제2항에 있어서, 용매는 극성 용매를 포함하는 것인 방법.
  24. 제2항에 있어서, 용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 테트라히드로푸란, 디클로로메탄, 아세톤, N-메틸피롤리돈, 아세토니트릴, N,N-디메틸포름아미드, 디메틸 술폭시드, 포름산, 물, 및 이들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 용매를 포함하는 것인 방법.
  25. 제2항에 있어서, 용매는 비극성 용매를 포함하는 것인 방법.
  26. 제2항에 있어서, 용매는 혼합 조건 하에서 액체인 알콜을 포함하는 것인 방법.
  27. 제2항에 있어서, 용매는 제1 용매와 제2 용매의 혼합물을 포함하는 것인 방법.
  28. 제27항에 있어서, 제1 용매는 물을 포함하고, 제2 용매는 알콜을 포함하는 것인 방법.
  29. 제28항에 있어서, 제2 용매는 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  30. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 음이온적으로 변성된 중합체를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되는 것인 방법.
  31. 제30항에 있어서, 음이온적으로 변성된 중합체는 카르복실레이트, 술포네이트, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  32. 제1항에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체는 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체, 또는 이들의 조합을 포함하는 것인 방법.
  33. 제32항에 있어서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체인 방법.
  34. 제1항에 있어서, 섬유는 추가 중합체를 더 포함하는 것인 방법.
  35. 제34항에 있어서, 추가 중합체는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀룰란, 구아검, 아카시아검, 크산탄검, 카라기난, 전분, 변성 전분, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 아미드, 폴리카르복실산, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 덱스트린, 전술한 것의 공중합체, 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  36. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 코어 및 외장을 포함하는 코어-외장 구조를 갖는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되고, 코어의 중합체는 제1 양의 화학적 변성을 가지며, 외장의 중합체는 제1 양보다 더 큰 제2 양의 화학적 변성을 갖는 것인 방법.
  37. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 내부 부위로부터 표면 부위까지의 중합체의 화학적 변성의 양에서의 증가하는 구배를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되는 것인 방법.
  38. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 횡단면을 가로질러 동등한 양의 화학적 변성을 갖는 중합체를 특징으로 하는 횡단면을 갖는 섬유를 제공하기에 충분한 조건 하에서 수행되는 것인 방법.
  39. 제1항에 있어서, 섬유는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키기 이전에 수용성이거나 또는 수불용성인 방법.
  40. 제1항에 있어서, 변성된 섬유는 수용성인 방법.
  41. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키기 이전에, 섬유는 제1 완전 용해 온도를 갖고, 변성된 섬유는 제1 완전 용해 온도와는 상이한 제2 완전 용해 온도를 갖는 것인 방법.
  42. 제41항에 있어서, 제1 완전 용해 온도는 제2 완전 용해 온도보다 더 큰 것인 방법.
  43. 제41항에 있어서, 제1 완전 용해 온도는 제2 완전 용해 온도보다 더 낮은 것인 방법.
  44. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 다음의 것들: 침지, 분무, 전사 코팅, 위킹, 발포, 브러싱, 롤링, 조습, 증착, 프린팅, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상에 의하여 수행되는 것인 방법.
  45. 제44항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제 및 용매와 접촉시키는 단계는 연속적 인라인 공정의 일부로서 섬유의 형성 후 수행되는 것인 방법.
  46. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제 및 용매와 접촉시키는 동안 섬유는 이동 중 것인 방법.
  47. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는 뱃치식 공정으로 수행되는 것인 방법.
  48. 제1항에 있어서, 섬유는 스테이플 섬유, 스테이플 얀, 파이버 필(fiber fill), 니들 펀치 직물, 본딩 섬유, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  49. 제1항에 있어서, 섬유의 표면을 변성제와 접촉시킨 후 섬유를 세정하는 단계 및 섬유를 건조시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  50. 제49항에 있어서, 섬유를 세정하는 단계는 섬유를 비용매로 헹구는 단계를 포함하는 것인 방법.
  51. 제49항에 있어서, 섬유를 건조시키는 단계는 다음의 것들: 에어 젯 건조, 진탕, 와류 처리, 원심분리, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상을 포함하는 것인 방법.
  52. 복수의 섬유를 포함하고, 복수의 섬유의 각각의 섬유가 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체를 포함하는 부직웹을 처리하는 방법으로서,
    부직웹의 적어도 일부분을 변성제와 접촉시켜 각각의 섬유의 제1 부위에서 중합체를 변성제로 화학적으로 변성시켜서 변성된 부직웹을 제공하도록 하는 단계
    를 포함하는 방법.
  53. 제52항에 있어서, 변성제용 용매를 첨가하는 단계를 더 포함하는 방법.
  54. 제52항에 있어서, 부직웹의 적어도 일부분을 변성제와 접촉시키는 단계는 다음의 것들: 침지, 분무, 전사 코팅, 위킹, 발포, 브러싱, 롤링, 조습, 증착, 프린팅, 또는 이들의 임의의 조합 중 하나 이상에 의하여 수행되는 것인 방법.
  55. 제52항에 있어서, 부직웹의 적어도 일부분을 변성제와 접촉시키면서 복수의 섬유를 부직웹으로 동시에 본딩하는 단계를 더 포함하는 방법.
  56. 제55항에 있어서, 복수의 섬유를 본딩하는 단계는 복수의 섬유를 화학적 본딩하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  57. 제55항에 있어서, 복수의 섬유를 본딩하는 단계는 열 활성화된 촉매작용을 이용하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  58. 제52항에 있어서, 비닐 아세테이트 모이어티 또는 비닐 알콜 모이어티 중 적어도 하나를 포함하는 중합체는 폴리비닐 알콜 단독중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독중합체, 폴리비닐 알콜 공중합체 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  59. 제58항에 있어서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 비닐 아세테이트와 비닐 알콜의 공중합체인 방법.
  60. 제58항에 있어서, 폴리비닐 알콜 공중합체는 음이온적으로 변성된 공중합체를 포함하는 것인 방법.
  61. 제58항에 있어서, 음이온적으로 변성된 공중합체는 카르복실레이트, 술포네이트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  62. 제52항에 있어서, 섬유는 추가 중합체를 더 포함하는 것인 방법.
  63. 제62항에 있어서, 추가 중합체는 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 폴리아크릴레이트, 수용성 아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 피롤리돈, 폴리에틸렌이민, 풀룰란, 구아검, 아카시아검, 크산탄검, 카라기난, 전분, 변성 전분, 폴리알킬렌 옥시드, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 셀룰로스, 셀룰로스 에테르, 셀룰로스 에스테르, 셀룰로스 아미드, 폴리카르복실산, 폴리아미노산, 폴리아미드, 젤라틴, 덱스트린, 전술한 것의 공중합체, 및 전술한 추가 중합체 또는 공중합체 중 임의의 것들의 임의의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 방법.
  64. 제52항에 있어서, 변성제는 무수물, 카르복실산, 알콜, 에스테르, 에테르, 술폰산, 술포네이트, 클릭 화학 시약, 아미드, 아민, 락탐, 니트릴, 케톤, 알릴 함유 화합물, 아세틸 함유 화합물, 할로겐, 알킬 함유 화합물, 이미드, 아세탈 함유 화합물, 에놀레이트, 니트로 함유 화합물, 실란, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  65. 제52항에 있어서, 변성제는 무수물을 포함하는 것인 방법.
  66. 제65항에 있어서, 무수물은 아세트산 무수물, 프로피온산 무수물, 이소부티르산 무수물, 말레산 무수물, 프탈산 무수물, 글루타르산 무수물, 이타콘산 무수물, 시트라콘산 무수물, 글루타콘산 무수물, 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 것인 방법.
  67. 제53항에 있어서, 변성제는 용매의 중량을 기준으로 하여 약 0.2% 내지 약 75%(w/w)의 양으로 제공되는 것인 방법.
  68. 제53항에 있어서, 복수의 섬유는 섬유와 용매의 접촉 지속시간 동안 용매 중에서 불용성인 방법.
  69. 제2항에 있어서, 섬유는 약 88%, 약 92% 또는 약 96%의 가수분해도를 갖는 비닐 알콜과 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함하고, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하고, 방법은 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 섬유, 변성제 및 용매와 혼합하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  70. 제2항에 있어서, 섬유는 약 88%, 약 92% 또는 약 96%의 가수분해도를 갖는 비닐 알콜과 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함하고, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하고, 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 변성제와 접촉시키는 단계는
    섬유와 용매를 조합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    혼합물을 약 55℃ 내지 약 75℃로 가열하여 가열된 혼합물을 형성하는 단계;
    가열된 혼합물에 말레산 무수물, 및 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 첨가하여 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및
    반응 혼합물을 약 55℃ 내지 약 75℃에서 약 3 내지 7 시간 동안 교반하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.
  71. 제53항에 있어서, 복수의 섬유는 약 88%, 약 92% 또는 약 96%의 가수분해도를 갖는 비닐 알콜과 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함하고, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하고, 방법은 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 섬유, 변성제 및 용매와 혼합하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  72. 제53항에 있어서, 복수의 섬유는 약 88%, 약 92% 또는 약 96%의 가수분해도를 갖는 비닐 알콜과 비닐 아세테이트의 공중합체를 포함하고, 변성제는 말레산 무수물을 포함하며, 용매는 메탄올을 포함하고, 중합체를 포함하는 섬유의 표면을 변성제와 접촉하는 단계는
    섬유와 용매를 조합하여 혼합물을 형성하는 단계;
    혼합물을 약 55℃ 내지 약 75℃로 가열하여 가열된 혼합물을 형성하는 단계;
    가열된 혼합물에 말레산 무수물, 및 수산화나트륨을 포함하는 활성화제를 첨가하여 반응 혼합물을 형성하는 단계; 및
    반응 혼합물을 약 55℃ 내지 약 75℃에서 약 3 내지 7 시간 동안 교반하는 단계
    를 포함하는 것인 방법.

















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