KR100236748B1

KR100236748B1 - 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체

Info

Publication number: KR100236748B1
Application number: KR1019930020394A
Authority: KR
Inventors: 안토니 죠지어 윌리암; 프란시스 죤스 마크; 죠셉 코팩즈 토마스; 알란 젤라조스키 그레고리
Original assignee: 로날드 디. 맥크레이; 킴벌리-클라크 월드와이드 인크.
Priority date: 1992-10-05
Filing date: 1993-10-04
Publication date: 2000-03-02
Also published as: AU672229B2; CN1087392A; DE69322572T2; TW253000B; EG20242A; EP0590307A3; CA2089805C; DE69322572D1; EP0590307B1; AU4877593A; US5350624A; CA2089805A1; JPH06257055A; EP0590307A2; MX9306128A; KR940009405A; ZA935967B; CN1044015C; US5508102A

Abstract

본 발명은 (1) 제1 외표면, 제2 외표면 및 내부를 갖는 멜트블로운 섬유의 매트릭스 및 (2) 각각의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 60 % 이상이고, 내부의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 40 % 미만이 되도록 멜트블로운 섬유 매트릭스 중에 통합되는, 1종 이상의 다른 섬유상 재료로 이루어진 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체를 개시하고 있다. 이 섬유상 부직 복합 구조체는 유용한 강도, 저 린트 특성 및 동일한 성분들의 균일한 혼합물보다 약 25 % 이상 더 큰 내마모성을 제공한다. 본 발명의 섬유상 부직 복합 구조체는 수분 와이프로서 사용할 수 있다.

Description

내마모성 섬유상 부직 복합 구조체

제1도는 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체를 형성하는데 사용될 수 있는 장치를 도시한 도면.

제2도는 제1도에 도시된 장치의 특징부를 도시한 도면.

제3도는 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체의 횡단면에 대한 전형적인 멜트블로운 섬유 농도 구배를 일반적으로 도시한 그래프도.

제4도는 전형적인 고 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체의 현미경 사진.

제5도는 제4도에 도시된 전형적인 부직 복합 구조체의 확대 현미경 사진.

제6도는 전형적인 균일한 섬유상 부직 복합 구조체의 현미경 사진.

제7도는 제6도에 도시된 전형적인 균일한 부직 복합 구조체의 확대 현미경 사진.

제8도는 전형적인 적층 섬유상 부직 복합 구조체의 현미경 사진.

제9도는 제8도에 도시된 전형적인 적층 섬유상 부직 구조체의 확대 현미경 사진.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 펠릿형 호퍼 14 : 압출기

16, 18 : 멜트블로잉 다이 20 : 용융사

24 : 개구 26, 28 : 가스 흐름

30 : 충돌 대역 32 : 제2 섬유

34 : 제2 가스 흐름 36 : 피커 롤

38 : 톱니 40 : 제2 섬유의 매트

42 : 롤러 조정기 44 : 노즐

46 : 하우징 48 : 캡

50 : 가스 도관 52 : 접점

54 : 복합 부직 구조체 56 : 복합 가스 흐름

58 : 순환식 벨트 60 : 롤러

62 : 화살표 64 : 진공 박스

본 발명은 2종 이상의 상이한 성분으로 이루어진 섬유상 부직 구조체 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

섬유상 부직 재료 및 섬유상 부직 복합 재료는 저렴하게 제작될 수 있고 특수한 특성을 갖도록 제조될 수 있기 때문에, 제품 또는 제품의 성분으로서 폭넓게 사용되고 있다. 섬유상 부직 복합 재료를 제조하는 한가지 방법은 상이한 유형의 부직 재료들을 하나의 라미네이트로 접합시키는 것이다. 예를 들면, 1972년 7월 11일자로 프렌티스(Prentice) 등에게 특허된 미합중국 특허 제3,676,242호에는 섬유의 부직 매트를 플라스틱 필름에 결합시킴으로서 제조된 적층 구조체가 기재되어 있다. 1974년 9월 24일자로 플로덴(Floden)에게 특허된 미합중국 특허 제3,837,995호에는 1층 이상의 보다 큰 직경의 천연 섬유에 자연적으로 결합된 1층 이상의 열가소성 중합체 섬유를 함유하는 다층 섬유상 부직 재료가 개시되어 있다.

다른 방법은 열가소성 중합체 섬유를 한가지 이상의 다른 종류의 섬유 재료 및(또는) 입자성 물질과 혼합시키는 것이다. 혼합물은 섬유상 부직 복합 웹의 형태로 집속되며, 각 성분의 적어도 몇가지의 특성을 이용하는 점착성 부직 복합재료를 제공하도록 결합되거나 처리될 수 있다. 예를 들면, 1978년 7월 11일 앤더슨(Anderson) 등에게 특허된 미합중국 특허 제4,100,324호에는 목재 펄프와 멜트블로운 열가소성 중합체 섬유의 전체적으로 균일한 혼합물인 부직포를 개시하고 있다. 1976년 7월 27일 브라운(Braun)에게 특허된 미합중국 특허 제3,971,373호는 멜트블로운 열가소성 중합체 섬유 및 이산성 고체 입자성 물질을 함유하는 부직 재료를 교시하고 있다. 이 특허에 따르면 입자성 물질들은 부직 재료 내에 균일하게 분산되어 멜트블로운 섬유와 섞여 있다. 1984년 1월 31일 콜핀(Kolpin) 등에게 특허된 미합중국 특허 제4,429,001호는 멜트블로운 열가소성 중합체 섬유와 고체 초흡수성 입자성 물질의 혼합물인 흡수성 시트 재료를 개시하고 있다. 초흡수성 입자성 물질은 멜트블로운 열가소성 중합체 섬유 웹 내에 균일하게 분산되어 물리적으로 고정되어 있는 것으로 개시되어 있다.

상기 라미네이트 재료의 일체성은 부분적으로 라미네이트의 충들을 접합시키는데 사용된 기술에 따라 좌우된다. 한가지 단점은 몇몇 효과적인 결합 기술이 라미네이트 재료의 비용 및 제조 공정에 대한 복잡성을 가중시킨다는 점이다.

구성 재료들이 전체적으로 균일하게 분포하는 섬유상 부직 복합체는 성분들의 배열과 관련된 단점들을 가질 수 있다. 특히, 특정 섬유와 입자성 물질의 균일한 분포는 린팅(linting) 및(또는) 입자성 물질 셰딩(shedding)을 유발시킬 수 있다. 다른 단점은 균일하게 분포된 입자성 물질 또는 작은 섬유(예 : 펄프)의 비율이 큰 복합체는 열가소성 중합체 섬유 성분에 의해 보다 낮은 강도가 제공되기 때문에 일반적으로 일체성이 보다 낮다는 점이다. 이 현상은 펄프 및(또는) 입자성 물질을 큰 비율로 함유하는 빈약한 내마모성 및 인장 강도를 갖는 전체적으로 균일한 복합체에서 볼 수 있다. 이 문제점은 이와 같은 부직 복합체를 액체를 닦는데 사용하거나 또는 수분 와이프로서 사용할 때 특히 두드러진다. 그러나, 펄프 및 일부 입자성 물질들은 값싸고, 유용한 특성을 제공할 수 있기 때문에, 종종 이들 재료들을 섬유상 부직 복합 구조체 내에 혼입시키는 것이 매우 바람직할 수 있다.

따라서, 값이 싸나 양호한 내마모성, 일체성 및 습강도 특성을 갖는 섬유상 부직 복합 구조체가 필요하다. 또한, 고 펄프 함량을 갖고 값이 싸나 양호한 내마모성, 일체성 및 습강도 특성을 갖는 섬유상 부직 복합 구조체가 필요하다.

본 명세서에서 사용된 용어 “섬유상 부직 구조체”는 식별할 수 있는 반복적인 방식은 아니나 서로 사이 사이에 끼워져 있는 개개의 섬유 또는 필라멘트의 구조체를 의미한다. 예를 들면, 섬유상 부직 웹과 같은 부직 구조체는 종래에는, 예를 들면 멜트블로운법 및 용융 방사법, 스펀본드법 및 본디드 카디드(bonded carded) 웹법을 포함한 당 업계의 통상의 기술자들에게 공지된 여러가지 방법에 의해 형성되어 왔었다.

본 명세서에서 사용된 용어 “내마모성 섬유상 부직 복합 구조체”는 동일 성분들의 균일한 혼합물 보다 약 25 % 이상 더 큰 내마모성을 제공하는, 섬유상 부직 구조체 형태로 된 열가소성 중합체 섬유와 1종 이상의 다른 성분(예, 섬유 및(또는) 입자성 물질)의 조합을 의미한다. 예를 들면, 내마모성은 동일한 성분의 균일한 혼합물 보다 약 30 % 이상 더 클 수 있다. 일반적으로, 이는 섬유상 부직 구조체의 내부 보다는 외표면 부근의 멜트블로운 열가소성 중합체 섬유의 농도를 더욱 크게 함으로써 성취된다.

본 명세서에서 사용된 용어 “멜트블로운 섬유”는 용융 열가소성 재료를 미세하고 보통 원형인 다수의 다이 모세관을 통해 용융사 또는 필라멘트로서 고속 가스(예 : 공기) 흐름 중에 압출시킴으로써 용융 열가소성 재료의 필라멘트를 섬세화하여 그 직경을 감소시켜(미세 섬유 직경으로 될 수 있음) 형성된 섬유를 의미한다. 이어서, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 흐름에 의해 이송되어 집속면 상에 쌓여 무작위로 놓인 멜트블로운 섬유 웹을 형성한다. 멜트블로운법은 공지 되어 있으며 웬트(V.A. Wendt), 분(E.L. Boone), 및 플루하티(C.D. Fluharty)의 NRL Report 4364, “Manufacture of Super-Fine Organic Fibers”; 로렌스(K.D. Lawrence), 루카스(R.T. Lukas) 및 영(J.A. Young)의 NRL Report 5265, “An Improved Device for the Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers”, 및 1974년 11월 19일자로 번틴(Buntin) 등에게 특허된 미합중국 특허 제3,849,241호에 기재되어 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 “미세 섬유(microfiber)”는 약 100 μ이하의 평균 직경, 예를 들면 약 0.5 μ내지 약 50 μ의 직경을 갖는 작은 직경의 섬유를 의미하며, 더욱 구체적으로 미세 섬유는 약 4 μ내지 약 40 μ의 평균 직경을 가질 수 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 “일회용”은 1회 사용 제품 또는 한정된 사용 제품 뿐만아니라, 소비자에게 매우 저렴하여 단 1회 또는 수회 사용 후 더렵혀졌거나 또는 사용할 수 없게 되었을 경우 버릴 수 있는 제품을 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 “펄프”는 목질 및 비목질 식물과 같은 천연 소재의 섬유를 함유하는 펄프를 의미한다. 목질 식물로는 예를 들면 낙엽수 및 침엽수가 있다. 비목질 식물로는 예를 들면 목화, 아마, 아프리카나래새, 유즙 분비식물, 짚, 황마 및 사탕수수가 있다.

본 명세서에서 사용된 용어 “다공성”은 어떤 재료를 통해 유체 예를 들면 가스를 통과시키는 능력을 의미한다. 다공성은 용량/시간/면적의 단위, 예를 들면 재료의 평방 피트 당 입방 피트/분(예, ft³/분/ft²또는 cfm/ft²)으로 나타낼 수 있다. 이 다공성은 프레이지어 프레시젼 인스트루먼트 캄파니(Frazier Precision Instrument Company)에서 구입할 수 있는 프레이지어 공기 투과 시험기를 사용하고, 시료의 크기는 17.78 cm x 17.78 cm(7″x 7″)로하는 대신 20.32 cm x 20.32 cm(8″x 8″)로 하여 연방 시험법(Federal Test Method) 5450, 표준 번호 제191A호의 방법에 준하여 측정하였다.

본 명세서에서 사용된 용어 “평균 유동 공극 크기”는 영국 루톤 소재의 콜터 일렉트로닉스사(Coulter Electronics Limited)로 부터 구입할 수 있는 콜터 프로모터(Coulter Promoter) 및 콜터 포로필(Coulter POROFIL^TM) 시험액을 사용하여 액체 배제 기술에 의해 측정된 평균 공극 직경의 측정치를 의미한다. 평균 유동 공극 크기는 시료를 표면 장력이 매우 작은 액체(즉, Coulter POROFIL^TM)로 습윤시킴으로써 측정된다. 공기 압력을 시료의 한쪽 측면에 가한다. 결국, 공기 압력이 증가함에 따라 가장 큰 공극에서 유체의 모세관에 대한 인력이 극복되고, 액체는 밖으로 밀려나고 공기는 시료를 통과하게 된다. 공기 압력을 더욱 증가시키면 점진적으로 보다 작은 공극도 투명해진다. 습윤 시료에 대한 유동 대 압력의 관계가 정립될 수 있으며, 건조 시료에 대한 결과와 비교될 수 있다. 평균 유동 공극 크기는 50 %의 건조 시료 유동 대 압력의 관계를 나타내는 곡선과 습윤 시료의 유동 대 압력의 관계를 나타내는 곡선이 교차하는 시점에서 측정된다. 특정 압력에서 개방된 공극의 직경(즉, 평균 유동 공극 크기)은 다음 식으로 결정될 수 있다.

공극 직경(㎛) = (40 τ)/압력

식 중, τ는 mN/M의 단위로 표시하는 액체의 표면 장력이고, 압력은 밀리바(mbar)로 표시하는 사용 압력이며, 시료의 습윤에 사용된 액체의 표면 장력이 매우 작은 것은 시료에 대한 액체의 접촉 각도가 약 0°임을 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 “초흡수체”는 4시간 동안 침액시키는 동안 흡수체 1g 당 수용성 액체(예, 증류수)를 적어도 10 g 흡수할 수 있고, 약 1.5 psi 이하의 압력하에 있는 동안에도 흡수한 액체를 실질적으로 모두 그대로 수용할 수 있는 흡수성 재료를 의미한다.

본 명세서에서 사용된 용어 “필수적으로 함유하는”은 주어진 조성물 또는 제품의 목적 특성에 현저히 영향을 미치지않는 추가 물질의 존재를 배제시키지 않는 것을 의미한다. 이런 종류의 물질의 예로서는 제한되지는 않으나 안료, 산화 방지제, 안정화제, 계면 활성제, 유동 촉진제, 조성물의 가공성을 향상시키기 위해 첨가되는 입자성 물질 또는 재료가 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 필요에 대한 해결책으로서 (1) 제1 외표면, 제2 외표면 및 내부를 갖는 멜트블로운 섬유의 매트릭스의 (2) 각각의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 60 중량% 이상이고, 내부의 멜트블로운 섬유의 농도거 약 40 중량% 미만이 되도록 멜트블로운 섬유 매트릭스 중에 통합되는 1종 이상의 다른 재료로 이루어진 내마모성 섬유상 부직 구조체를 제공하는 것이다. 바람직하기로는 각각의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도는 약 70 내지 90 중량%이고 내부의 멜트블로운 섬유의 농도는 약 35 중량% 미만인 것이 좋다.

본 발명에 따르면 섬유상 부직 구조체는 동일한 성분의 균일한 혼합물의 내마모성 보다 약 25% 이상 더 크다. 바람직하기로는, 본 발명의 섬유상 부직 구조체는 동일한 성분의 균일한 혼합물의 내마모성 보다 약 30 % 이상 더 큰 내마모성을 갖는다. 예를 들면, 본 발명의 섬유상 부직 구조체는 동일한 성분의 균일한 혼합물의 내마모성 보다 약 50 % 내지 약 150 %의 범위 만큼 더 큰 내마모성을 갖는다.

전형적으로, 멜트블로운 섬유의 매트릭스는 다른 종류의 중합체를 사용할 수도 있지만 멜트블로운 폴리올레핀 섬유의 매트릭스이다. 예를 들면, 멜트블로운 섬유의 매트릭스는 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리비닐 알코올, 폴리카프롤락톤 등의 멜트블로운 섬유의 매트릭스가 좋다. 멜트블로운 섬유가 폴리 올레핀 섬유일 경우, 이는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 에틸렌의 공중합체, 프로필렌의 공중합체, 부틸렌의 공중합체 및 이들의 혼합물로 부터 형성될 수 있다.

멜트블로운 섬유의 매트릭스 내에 통합되는 다른 재료는 내마모성 섬유상 부직 구조체의 목적하는 기능에 따라 선택할 수 있다. 예를 들면, 상기 다른 재료에는 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리올레핀 섬유, 셀룰로오스계 섬유(예, 펄프), 다성분 섬유, 천연 섬유, 흡수성 섬유 또는 이와 같은 섬유 1종 이상의 블렌드가 있을 수 있다. 별법으로 및(또는) 추가로 예를 들면 목탄, 점토, 전분, 초흡수체 등과 같은 입자성 물질 재료가 사용될 수 있다.

본 발명의 한 특징으로서 섬유상 부직 구조체는 약 100 내지 약 700 건조 중량%의 액체를 수용하는 수분 와이프로서 사용하기 위해 개조된다. 바람직하기로는 이 수분 와이프는 약 200 내지 약 450 건조 중량%의 액체를 수용할 수 있다.

본 발명에 따르면, 섬유상 부직 구조체는 수분 와이프로서 사용하기에 특히 적합하게 만드는 습윤 강도 특성을 갖는다. 바람직하기로는 섬유상 부직 구조체는 약 68.04 g(약 0.15 lb) 이상의 습윤 박리 강도 및 두 방향 이상에서 약 136.08 g(약 0.30 lb) 이상의 습윤 트라페조이드 인열 강도를 갖는다. 더욱 바람직하기로는 섬유상 부직 구조체가 약 68.04 내지 약 90.72 g(약 0.15 내지 약 0.20 lb)범위의 습윤 박리 강도 및 두 방향 이상에서 약 136.08 내지 약 408.24 g(약 0.30 내지 약 0.90 lb) 범위의 습윤 트라페조이드 인열 강도를 갖는다. 일반적으로, 강도 특성은 섬유상 부직 구조체의 기본 중량에 따라 변화된다.

본 발명에 따르면, 섬유상 부직 구조체는 약 20 내지 500 g/㎡ 범위의 기본 중량을 가질 수 있다. 바람직하기로는, 섬유상 부직 구조체는 약 35 내지 약 150 g/㎡ 범위의 기본 중량을 가질 수 있다. 더욱 바람직하기로는 섬유상 부직 구조체는 약 40 내지 약 90 g/㎡ 범위의 기본 중량을 가질 수 있다. 바람직한 기본 중량 및(또는) 기능 특성을 갖는 다층 재료를 얻기 위해 2층 이상의 섬유상 부직 구조체를 조합시킬 수 있다.

본 발명의 다른 특징으로서는 (1) 제1 외표면, 제2 외표면 및 내부를 갖는 매트릭스를 형성하는, 총 중량%를 기준으로 약 35% 미만의 멜트블로운 섬유 및 (2) 각각의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 60 중량% 이상이고 내부의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 40 중량% 미만이 되도록 멜트블로운 섬유 매트릭스 중에 통합되는, 총 중량%를 기준으로 약 65 % 이상의 펄프 섬유로 이루어진 내마모성 저 린트 고 펄프 함량의 섬유상 부직 구조체가 제공되어 있다. 바람직하기로는, 섬유상 부직 구조체는 구조체의 총 중량을 기준으로 약 65 내지 약 95%의 펄프 섬유 및 구조체의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 35%의 멜트블로운 섬유를 함유한다. 또한, 섬유상 부직 구조체의 각각의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도는 약 70 내지 약 90 중량%이고 내부의 멜트블로운 섬유의 농도는 약 35중량% 미만인 것이 바람직하다.

이 고 펄프 함량 섬유상 부직 구조체는 동일한 성분의 균일한 혼합물 보다 약 25 % 이상 더 큰 내마모성을 갖는다. 더욱 바람직하기로는 본 발명의 섬유상 부직 구조체는 동일한 성분의 균일한 혼합물 보다 약 30 % 이상 더 큰 내마모성을 갖는다. 예를 들면 본 발명의 섬유상 부직 구조체는 동일한 성분의 균일한 혼합물 보다 약 50 % 내지 약 150 % 더 큰 범위일 수 있는 내마모성을 갖는다. 또한, 고 펄프 함량의 섬유상 부직 구조체는 건식 클리메트(Climet) 린트 시험법에 따라 측정된 공기 283.17 ㎤(0.01 ft³) 당 10μ크기의 입자성 물질 약 50개 미만 및 공기 283.17 ㎤(0.01 ft³) 당 0.5μ크기의 입자성 물질 약 200개 미만의 린트 손실을 제공한다. 예를 들면, 린트 손실은 공기 283.17 ㎤(0.01 ft³) 당 10μ크기의 입자성 물질 약 40개 미만 및 공기 283.17 ㎤(0.01 ft³) 당 0.5μ크기의 입자성 물질 약 175개 미만일 수 있다.

내마모성 고 펄프 함량 섬유상 부직 구조체는 폭넓은 범위의 기본 중량 범위를 가질 수 있다. 예를 들면 그의 기본 중량은 약 40 내지 약 500 gsm 범위일 수 있다. 바람직한 기본 중량 및(또는) 기능 특성을 갖는 다층 재료를 얻기 위해 2층 이상의 고 펄프 함량 섬유상 부직 구조체를 조합시킬 수 있다.

본 발명에 따르면 이 내마모성 고 펄프 함량 섬유상 부직 구조체는 수분 와이프로서 특히 적합하다. 이와 같은 수분 와이프는 매우 저렴하게 제조될 수 있어 1회 또는 제한적인 사용 후 와이프를 처분하는데 경제적일 수 있다. 내마모성 고 펄프 함량 섬유상 부직 구조체는 약 100 내지 약 700 건조 중량%의 액체를 수용하는 수분 와이프로 사용될 수 있다. 바람직하기로는 이와 같은 수분 와이프는 약 200 내지 약 450 건조 중량%의 액체를 수용할 수 있다.

이제 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 설명하며, 도면에서 동일 참조 번호는 동일 또는 동등한 구조를 나타내고, 특히 제1도에 있어서 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체를 형성하는 전형적인 장치는 전체적으로 참조 번호 10으로 나타낸 것을 볼 수 있다. 본 발명의 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체의 형성시 열가소성 중합체의 펠릿 또는 칩 등(도시하지 않음)은 압출기(14)의 펠릿형 호퍼(12)에 도입된다.

압출기(14)는 통상적인 작동 모터(도시하지 않음)에 의해 작동되는 압출 스크루우(도시하지 않음)를 갖는다. 작동 모터에 의한 압출 스크루우의 회전으로 인해 중합체가 압출기(14)를 통해 진행해가면서 이 중합체는 점차적으로 용융 상태로 가열된다. 열가소성 중합체의 용융 상태로의 가열은 이 중합체가 압출기(14)의 분리된 가열 대역을 통해 2개의 멜트블로잉 다이(16) 및 (18) 쪽으로 각각 진행해가면서 그의 온도가 점차적으로 상승하게되는 다수의 불연속 단계로 성취될 수 있다. 멜트블로잉 다이(16) 및 (18)은 압출되는 동안 열가소성 수지의 온도를 승온 수준에서 유지시키는 또 다른 가열 대역일 수 있다.

각 멜트블로잉 다이는 용융사(20)이 멜트블로잉 다이의 세공 또는 개구(24)를 빠져나올 때 용융사(20)을 연행하고 섬세화시키는 단일 가스 흐름을 형성시키기 위해 다이 당 2개의 섬세화 가스 흐름이 수렴되도록 배열한다. 용융사(20)은 섬세화 정도에 따라 섬유 또는 미세 섬유로 섬세화되며, 섬유의 직경은 보통 개구(24)의 직경 보다 작다. 따라서, 각각의 멜트블로잉 다이(16) 및 (18)은 연행 및 섬세화 중합체 섬유를 함유하는 대응하는 단일 가스 흐름(26) 및 (28)을 갖는다. 중합체 섬유를 함유하는 가스 흐름(26) 및 (28)은 충돌 대역(30)에서 수렴하도록 배열된다.

1종 이상의 제2 섬유(32) (및(또는) 입자성 물질)는 충돌 대역(30)에서 열가소성 중합체 섬유 또는 미세 섬유(24)의 두 가스 흐름(26) 및 (28)에 첨가된다. 제2 섬유(32)의 열가소성 중합체 섬유(24)로의 도입은 제2 섬유(32)가 조합된 가스 흐름(26) 및 (28)내 열가소성 중합체 섬유의 단계적 분포를 얻도록 설계되어 있다. 이는 세 가스 흐름의 조절 방식으로 수렴하도록 열가소성 중합체 섬유(24)의 두 가스 흐름(26) 및 (28)에 사이에 제2 섬유(32)를 함유하는 제2 가스 흐름(34)를 합체시킴으로써 성취할 수 있다.

상기 합체를 수행시키는 장치는 제2 섬유의 매트 또는 배트(40)을 개별 제2 섬유(32)로 분리시키도록 제작된 다수의 톱니(38)을 갖는 통상적인 피커롤(36)을 포함할 수 있다. 피커 롤(36)에 공급된 제2 섬유(40)의 매트 또는 배트는 펄프 섬유의 시트(열가소성 섬유와 제2 펄프 섬유의 2성분 혼합물이 바람직할 경우), 스테이플 섬유의 매트(열가소성 중합체 섬유 및 제2 스테이플 섬유의 2성분 혼합물이 바람직할 경우) 또는 펄프 섬유의 시트 및 스테이플 섬유의 매트의 양자(열가소성 중합체 섬유, 제2 스테이플 섬유 및 제2 펄프 섬유의 3성분 혼합물이 바람직할 경우)일 수 있다. 예를 들면 흡수성 재료가 바람직한 실시태양에 있어서는 제2 섬유(32)가 흡수성 섬유이다. 제2 섬유(32)는 일반적으로 1종 이상의 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 셀룰로오스계 섬유(예, 레이욘 섬유 및 목재 펄프 섬유), 다성분 섬유(예, 시드(sheath) 코어 다성분 섬유), 천연 섬유(예, 실크 섬유, 양모 섬유 또는 목화 섬유) 또는 전기 전도성 섬유 또는 이와 같은 제2 섬유 1종 이상의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 기타 종류의 제2 섬유(32), 예를 들면 폴리에틸렌 섬유 및 폴리프로필렌 섬유, 및 2종 이상의 기타 종류의 제2 섬유(32)의 블렌드가 사용될 수도 있다. 제2 섬유(32)는 미세 섬유 또는 약 300μ내지 약 1,000μ의 평균 직경을 갖는 미세 섬유가 좋다.

제2 섬유(22)의 시트 또는 매트(40)은 롤러 조정기(42)에 의해 피커 롤(36)으로 공급된다. 피커 롤(26)의 톱니(36)이 제2 섬유(40)의 매트(40)을 별도의 제2 섬유(32)로 분리시킨 후, 개별 제2 섬유(32)는 노즐(44)를 통해서 열가소성 중합체 섬유 또는 미세 섬유(24)의 가스 흐름쪽으로 이송된다. 하우징(46)은 피커롤(36)을 둘러싸고 있으며 하우징(46)과 피커 롤(36)의 톱니(38)의 표면 사이에는 통로 또는 갭(48)이 제공되어 있다. 가스, 예를 들면 공기는 가스 도관(50)에 의해 피커 롤(50)의 표면과 하우징(46) 사이의 통로 또는 갭(48)에 공급된다. 가스 도관(50)은 노즐(44)와 갭(48)의 접점(52)에서 통로 또는 갭(48)로 들어간다. 가스는 노즐(44)를 통해 제2 섬유(32)를 이송시키는 매개체로서 제공되기에 충분한 양으로 공급된다. 도관(50)으로부터 공급된 가스는 또한 피커 롤(36)의 톱니로 부터 제2 섬유(32)를 제거하는데 있어서 보조자로서 제공된다. 가스는 임의의 통상적인 장치, 예를 들면 송풍기(도시하지 않음)에 의해 공급될 수 있다. 제2 섬유를 처리하기 위해 첨가제 및(또는) 기타 재료가 가스 흐름에 첨가되거나 연행될 수 있을 것으로 여겨진다.

일반적으로, 개별 제2 섬유(32)는 제2 섬유(32)가 피커 롤(36)의 톱니(38)을 떠나는 속도와 거의 동일한 속도로 노즐(44)를 통해 이송된다. 다시 말해서 피커 롤(36)의 톱니(38)을 떠난 후 노즐(44)로 들어가는 제2 섬유(32)는 일반적으로 피커 롤(36)의 톱니(38)을 떠나는 지점으로부터 크기 및 방향 모두에 있어서 그의 속도를 그대로 유지한다. 이와 같은 배열은 본 명세서에서 참고로 인용된 앤더슨(Anderson) 등의 미합중국 특허 제4,100,324호에 더욱 상세히 기재되어 있으며, 실질적으로 섬유 플로싱(floccing)을 실질적으로 감소시키는 것을 돕는다.

노즐(44)의 폭은 멜트블로잉 다이(16) 및 (18)의 폭에 일반적으로 평행한 방향으로 배열되어야 한다. 바람직하게는, 노즐(44)의 폭은 멜트블로잉 다이(16) 및 (18)의 폭과 거의 동일해야 한다. 일반적으로, 노즐(44)의 폭은 피커 롤(36)에 공공급되는 시트 또는 매트(40)의 폭을 초과해서는 안된다. 일반적으로, 노즐(44)의 길이는 장치가 허용할 수 있는 만큼 짧은 것이 바람직하다.

피커 롤(36)은 다양한 제2 입자성 물질을 함유하는 복합 부직 구조체(54)를 형성시키기 위해 통상적인 입자성 물질 주입 시스템으로 대체될 수 있다. 제2 입자성 물질 및 제2 섬유의 양자의 조합은 통상적인 입자성 물질 주입 시스템이 제1도에 도시된 시스템에 추가되는 경우 복합 부직 구조체의 형성 전에 열가소성 중합체 섬유에 첨가될 수 있다. 입자성 물질은 예를 들면 목탄, 점토, 전분 및(또는) 통상적으로 초흡수체라 칭하는 히드로콜로이드(히드로겔) 입자성 물질이 좋다.

제1도는 추가로 가스 흐름이 충돌 대역(30)에서 접촉하도록 제2 입자성 물질(22)를 함유하는 제2 가스 흐름(34)는 열가소성 중합체의 가스 흐름(26) 및 (28)의 사이로 직진하는 것으로 예시하고 있다. 일반적으로, 제2 가스 흐름(34)의 속도는 가스 흐름이 충격 대역(30)에서 접촉할 경우 열가소성 중합체 섬유(24)의 각각의 가스 흐름(26) 및 (28)의 속도 보다 큰 속도로 조정된다. 이 특징은 다수의 복합 재료를 제조하는 통상적인 방법과 상이하다. 종래의 방법들은 균일한 복합 재료를 생성하는 거친 혼합을 증진시키기 위해 제2 재료의 저속 가스 흐름을 열가소성 중합체 섬유의 고속 가스 흐름쪽으로 유인하는 흡기 효과에 의존한다.

균일한 복합 재료 대신에 본 발명은 성분들이 단계적 분포를 갖는 것으로 기재할 수 있는 부직 구조체에 관한 것이다. 본 발명의 발명자들이 구체적인 조작이론을 밝혀내지는 못했지만 가스 흐름들이 충돌 대역(30)에서 교차될 때 제2 가스 흐름(34)의 속도가 열가소성 중합체 섬유(24)의 각각의 가스 흐름(26) 및 (28)의 속도 보다 더욱 큰 속도가 되도록 조정함으로써 충돌 대역(30)과 수직 표면 사이에서의 합체 및 통합 동안 섬유상 성분의 단계적 분포를 성취할 수 있는 것으로 여겨진다.

가스 흐름들 사이의 속도차는 제2 섬유(32)가 점차적으로 및 단지 부분적으로 열가소성 중합체 섬유(24) 내에 분포되게하는 방식으로 제2 섬유를 열가소성 중합체 섬유 가스 흐름(26) 및 (28) 중에 통합시키는 것이 좋다. 일반적으로, 증가된 제조 속도를 위해서는 열가소성 중합체 섬유(24)를 연행하고 섬세화시키는 가스 흐름이 비교적 높은 초기 속도, 예를 들면 약 70 m 내지 304.8 m(약 200 ft 내지 1,000 ft) 이상/초를 가져야 한다. 그러나, 이 가스 흐름의 속도는 가스 흐름이 팽창함에 따라 급속히 감소되며 멜트블로잉 다이로부터 분리된다. 따라서, 충돌 대역에서의 가스 흐름의 속도는 멜트블로잉 다이와 충돌 대역 사이의 거리를 조정함으로써 조절될 수 있다. 제2 섬유(32)를 함유하는 가스 흐름(34)는 멜트블로운 섬유를 함유하는 가스 흐름(26) 및 (28)에 비교했을 때 낮은 초기 속도를 가진다. 그러나, 노즐(44)와 충돌 대역(30)의 거리(및 멜트블로운 섬유 가스 흐름(26) 및 (28)이 가동해야 하는 거리)를 조정함으로써 가스 흐름(34)의 속도는 멜트블로운 섬유 가스 흐름(26) 및 (28) 보다 크도록 조절될 수 있다.

열가소성 중합체 섬유(24)가 일반적으로 제2 섬유(32)의 열가소성 중합체 섬유 가스 흐름(26) 및 (28)에의 통합시에 반용융 및 끈적끈적한 상태라는 사실로 인해, 제2 섬유(32)는 일반적으로 열가소성 섬유(24)에 의해 형성된 매트릭스 내에 단지 기계적으로 엉키게 될 뿐만아니라 열가소성 중합체 섬유(24)에 열결합 또는 열접합된다.

집속 장치는 열가소성 중합체 섬유(24) 및 제2 섬유(32)의 복합 가스 흐름(56)을 내부에 제2 섬유(32)가 분포된 열가소성 중합체 섬유(24)의 점착성 매트릭스로 이루어진 복합 부직 구조체(54)로 전환시키기 위해 복합 가스 흐름(56)의 통로에 배치된다. 집속 장치는 통상적으로 롤러(60)에 의해 작동되고 제1도에서 화살표(62)로 표시한 바와 같이 회전하는 순환식 벨트(58)이 좋다. 기타 집속 장치는 당 업계의 통상의 지식을 가진 자들에게 공지되어 있으며 순환식 벨트(50) 대신에 사용할 수 있다. 예를 들면 다공성 회전 드럼 배열을 사용할 수도 있다. 합체된 열가소성 중합체 섬유와 제2 섬유의 가스 흐름은 복합 부직 웹(54)를 형성하기 위해 순환식 벨트(58)의 표면 상에 섬유의 점착성 매트릭스로서 집속된다. 진공 박스(64)는 벨트(58)의 표면 상의 매트릭스의 보유를 지지한다. 진공은 약 2.54 cm 내지 약 10.16 cm(약 1 내지 약 4 in)의 물기둥에 해당하는 힘으로 조정하는 것이 좋다.

복합 구조체(54)는 점착성이며 자체 지지 부직 재료로서 벨트(58)로부터 제거될 수 있다. 일반적으로, 복합 구조체는 패턴 결합 등과 같은 임의의 후처리없이 사용되도록 충분한 강도 및 점성을 갖는다. 필요한 경우, 재료의 일부분을 결합시키기 위해 한 쌍의 핀치 롤러 또는 패턴 결합 롤러가 사용될 수 있다. 이와 같은 처리는 부직 복합 구조체(54)의 일체성을 개선시킬 수 있지만 또한 구조체를 압축시키고 조밀화시키는 경향이 있다.

이제 제2도를 참고로 하면, 제1도에 도시된 전형적인 공정의 개략적 다이어그램이 도시되어 있다. 제2도는 제조된 섬유상 부직 복합 구조체의 유형에 영향을 미치는 공정의 변위들에 촛점을 맞추고 있다. 또한, 섬유상 부직 복합 구조체의 유형에 영향을 미치는 다양한 형성 거리가 도시되어 있다.

멜트블로잉 다이 배열(16) 및 (18)은 각각 일정 각도로 조정될 수 있다. 이 각도는 두 다이에 접하는 평면(평면 A)로부터 측정된다. 일반적으로, 평면 A는 형성면(예, 순환식 벨트(58))에 평행이다. 전형적으로, 각 다이는 일정 각도(θ)로 맞추어 지며 다이에서 생성된 섬유 및 미세 섬유의 흐름(26) 및 (28)이 평면 A 아래의 대역(즉, 충돌 대역(30))에서 교차되도록 설치 된다. 바람직하게는, 각도 θ는 약 30 내지 약 75도의 범위일 수 있다. 더욱 바람직하기로는, 각도 θ는 약 35 내지 약 60도의 범위일 수 있다. 훨씬 더 바람직하기로는, 각도 θ는 약 45 내지 약 55도의 범위일 수 있다.

멜트블로잉 다이 배열(16) 및 (18)은 거리(α)로 분리된다. 일반적으로, 거리 α는 약 40.6 cm(약 16 in) 이하의 범위일 수 있다. 거리 α는 보다 짧은 거리에서 제조된 재료보다 약하고 접착성이 작은 로프티(lofty)한 괴상 재료를 제조하기 위해서는 약 40.6 cm (약 16 in) 보다 훨씬 더 먼거리가 좋다. 바람직하게는, 거리 α는 약 12.7 cm (약 5 in) 내지 25.4 cm (10 in)의 범위일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 거리 α는 약 16.5 cm(약 6.5 in) 내지 약 22.86 cm(약 9 in)의 범위일 수 있다. 중요하기로는, 멜트블로잉 다이들 사이의 거리 α및 각각의 멜트블로잉 다이의 각도 θ는 충돌 대역(30)의 위치를 결정짓는다.

충돌 대역(30)에서 각각의 멜트블로잉 다이의 선단부까지의 거리(즉, 거리 X)는 섬유 및 미세 섬유의 각각의 가스 흐름(26) 및 (28)의 분산을 최소화하도록 조정되어야 한다. 예를 들면, 이 거리는 약 0 내지 40.6 cm (16 in)의 범위일 수 있다. 바람직하게는 이 거리는 6.35 cm (2.5 in)를 초과해야 한다. 예를 들면 약 6.35 cm (약 2.5 in) 내지 15.24 cm (6 in)의 각각의 멜트블로잉 다이 배열의 선단부의 거리는 다이 선단부(α) 및 다이 각도(θ)를 독립 변수로 하기 식을 사용하여 결정할 수 있다.

X = α/(2 cos θ)

일반적으로, 복합 가스 흐름(56)의 분산은 흐름(56)의 형성면(58)과 접촉하기 전에 적당한 수직 형성 거리(즉, 거리 β)를 선택함으로써 최소화할 수 있다. 일반적으로 보다 짧은 수직 형성거리가 분산 최소화에 바람직하다. 이는 압출된 섬유가 형성면(58)과 접촉하기 전 끈적끈적하고 반용융인 상태에서 응고시켜야할 필요에 의해 조정되어야 한다. 옐르 들면, 수직 형성 거리(β)는 멜트블로잉 다이 선단부로부터 약 7.62 cm 내지 약 38.1 cm (약 3 in 내지 약 15 in)의 범위 일 수 있다. 수직 형성 거리 (β)는 보다 짧은 거리에서 제조되는 재료 보다 약하고 점착성이 작은 로프티한 괴상 재료를 제조하기 위해서는 약 38.1 cm (약 15 in)보다 훨씬 먼 거리로 조정하는 것이 좋다. 바람직하게는, 이 수직 거리(β)는 다이 선단부로부터 약 17.78 cm 내지 약 27.94 cm(약 7 in 내지 약 11 in)일 수 있다.

수직 형성 거리(β)의 중요한 요소는 충돌 대역(30)과 형성면(58) 사이의 거리(즉, 거리 Y)이다. 충돌 대역(30)은 연행 섬유 및 미세 섬유의 분산을 최소화시키기 위해 통합된 가스 흐름이 단지 최소 거리(Y)를 이동하여 형성면에 도달하도록 배치시켜야 한다. 예를 들면, 충돌 대역에서 형성면 까지의 거리는 약 0 내지 약 30.48 cm (약 12 in)의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 충돌 지점에서 형성면까지의 거리(Y)가 약 7.62 내지 약 17.78 cm (약 3 내지 약 7 in)의 범위일 수 있다. 충돌 대역(30) 및 형성면(58)으로부터의 거리는 수직 형성 거리(β), 다이 선단부(α) 및 다이 각도(θ)를 독립 변수로 하기 식을 사용하여 결정할 수 있다.

Y = β-((α/2) cos θ)

가스 연행 제2 섬유는 노즐(44)에서 분출된 가스 흐름(34)를 통해 충돌 대역으로 도입된다. 일반적으로 노즐(44)는 수직 축이 평면 A (즉, 멜트블로잉 다이(16) 및 (18)에 접하는 평면)에 실질적으로 수직하도록 배치된다.

어떤 상황에서는 제2 가스 흐름(34)를 냉각시키는 것이 바람직할 수 있다. 제2 가스 흐름의 냉각은 용융되거나 끈끈한 멜트블로운 섬유의 급냉을 촉진시킬 수 있으며 섬유 분산을 최소화시키고 복합 구조체의 구배 분포를 향상시키는데 사용할 수 있는 멜트블로잉 다이 선단부와 형성면 사이의 보다 짧은 거리를 제공할 수 있다. 예를 들면, 제2 가스 흐름(34)의 온도는 약 -9 내지 약 29℃ (약 15 내지 약 85 ℉)로 냉각시킬 수 있다.

멜트블로운 섬유 가스 흐름(26) 및 (28) 및 제2 가스 흐름(34), 멜트블로잉 다이의 바람직한 다이 각도(θ), 수직 형성거리(β), 멜트블로잉 다이 선단부들 사이의 거리(α), 충돌 대역과 멜트블로잉 다이 선단부 사이의 거리(X) 및 충돌 대역과 형성면 사이의 거리(Y)를 조화시킴으로써 섬유상 부직 복합 구조체의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유 농도는 보다 크고 그의 내부 멜트블로운 섬유 농도는 보다 작은(즉, 제2 섬유 및(또는) 입자성 물질의 농도가 보다 큰) 섬유상 부직 복합 구조체를 제조하기 위해 멜트블로운 섬유 가스 흐름 내에 제2 섬유의 조절된 통합을 제공할 수 있다.

제3도에는 섬유상 부직 복합 구조체의 횡단면에 있어서 전형적인 멜트블로운 섬유 농도 구배의 일반적인 설명이 도시 되어 있다. 곡선 E는 멜트블로운 중합체 섬유 농도를 나타내고 곡선 F는 펄프 농도를 나타낸다.

제4도 내지 제9도를 참조하면 이 도면은 약 40 중량%의 멜트블로운 폴리프로필렌 섬유 및 약 60 중량%의 목재 펄프를 함유하는 다양한 섬유상 부직 복합 구조체의 주사 전자 현미경 사진이다. 더욱 구체적으로, 제4도는 전형적인 고 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체의 20.7 x (선형 확대) 현미경 사진이다. 제5도는 제4도에 도시된 전형적인 부직 복합 구조체의 67.3 x (선형 확대) 현미경 사진이다. 제4도 및 제5도에서 볼 수 있는 바와 같이 멜트블로운 섬유의 농도는 구조체의 상부 및 저부 표면(즉, 외표면) 부근보다 더욱 크다. 또한, 멜트블로운 섬유는 구조체의 내부 전역에 분포하나 농도는 훨씬 작다. 따라서, 제4도 및 제5도의 구조체는 외표면 부근의 멜트블로운 섬유 농도는 보다 크게하고 내부의 블로운 섬유 농도는 보다 작게하는 조절 방식으로 제2 섬유가 통합되어 있는 멜트블로운 섬유의 매트릭스인 것으로 기재할 수 있다.

본 발명의 발명자들이 구체적인 조작 이론을 밝혀내지는 못했지만 제4도 및 제5도의 구조체는 전술한 멜트블로운 섬유의 매트릭스 내 제2 섬유 멜트블로운 섬유의 조절된 분포 또는 비균일한 분포를 나타내는 것으로 여겨진다. 멜트블로운 섬유 매트릭스 내 제2 섬유의 분포가 정확한 구배 패턴의 수행을 나타내지는 않지만 구조체의 횡단면은 그의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도를 증가시키면 그의 내부의 멜트블로운 섬유의 농도는 감소되는 것으로 나타났다. 이 분포는 구조체 내부의 멜트블로운 섬유의 농도가 감소하더라도 구조체의 외표면 부근의 고 농도의 멜트블로운 섬유의 존재로 인해 바람직한 내마모성을 제공하면서, 부직 구조체가 바람직한 강도와 전체적으로 균일한 구조체의 집접 특성을 갖게하는데 충분한 양의 멜트블로운 섬유가 여전히 존재하기 때문에 특히 바람직한 것으로 여겨진다.

제6도는 전형적인 균일한 섬유상 부직 복합 구조체의 20.7 x (선형 확대) 현미경 사진이다. 제7도는 제6도에 도시된 전형적인 균일한 부직 복합 구조체의 67.3 x (선형 확대) 현미경 사진이다. 제6도 및 제7도에 도시된 복합 구조체는 멜트블로운 폴리프로필렌 섬유 및 목재 펄프의 실질적으로 균일한 혼합물이다. 균일한 혼합물은 전형적으로 통상적인 섬유상 부직 복합 웹 제조 기술을 사용하여 제조된 재료의 유형의 한 예이다. 제6도 및 제7도에서 명백한 바와 같이 멜트블로운 섬유 및 목재 펄프는 복합 구조체의 모든 단면 전역에 균일하게 분포한다. 멜트블로운 섬유의 분포는 구조체의 내면 부근과 내부가 실질적으로 동일하다.

제8도는 전형적인 적층 섬유상 부직 복합 구조체의 20.7 x (선형 확대) 현미경 사진이다. 제9도는 제8도에 도시된 전형적인 적층 섬유상 부직 복합 구조체의 67.3 x (선형 확대) 현미경 사진이다. 제8도 및 제9도에 도시된 복합 구조체는 분리된 목재 펄프층을 샌드위치시킨 멜트블로운 폴리프로필렌 섬유의 분리된 층을 함유하고 있다. 이 현미경 사진은 적층 복합 구조체의 내부에 멜트블로운 섬유가 실질적으로 존재하지 않음을 나타내고 있다.

[실시예]

시료의 인장 강도 및 신도의 측정은 연방 시험법 표준 제191A호의 방법 5100에 따라 유니버설 테스트 인스트루먼트(Universal Test Imstrument)의 인스트론 모델(Instron Model) 1122를 사용하여 이루어졌다. 인장 강도는 시료를 파괴점까지 연신시키는 동안 조우되는 최대 부하 또는 힘(즉, 피크 부하)을 의미한다. 피크 부하의 측정은 습윤 시료에서 종방향 및 횡방향으로 이루어진다. 결과는 2.54 cm (폭) x 15.24 cm (길이) (1 in (폭 ) x 6 in (길이))의 시료에서 측정된 힘(파운드 f)의 단위로 표시하였다.

시료의 트라페조이드 인열 강도는 인열 부하를 최저 피크 부하와 최고 피크 부하의 평균치 대신에 최초 피크 부하와 최고 피크 부하의 평균치로 계산하는 것을 제외한 ASTM 표준 시험 D1117-14에 따라 측정하였다.

시료로부터 벗겨진 입자성 물질과 섬유는 시료의 크기를 17.78 cm x 20.32 cm (7 in x 8 in) 대신에 15.24 cm x 15.24 cm (6 in x 6 in)로 한 것을 제외하고 INDA 표준 시험 160.0-83에 따라 클로메트 린트 시험으로 측정하였다.

시료의 수분 흡수능은 공업용 및 일반용 타월 및 위핑 용지에서 연방 기술 명세서(Federal Specification) 제UCl-T-595C호에 따라 측정하였다. 흡수능은 일정 시간 동안 액체를 흡수하는 재료의 능력을 의미하며 재료의 포화점에서 재료가 수용하고 있는 액체의 총량에 관한 것이다. 흡수능은 액체 흡수로 발생된 제료 시료의 중량의 증가를 측정함으로써 측정된다. 흡수능은 다음 식에 의해 흡수된 액체의 중량값을 기료의 중량값으로 나눈 값으로서 %로 표시할 수 있다.

총 흡수능 = [(포화된 시료의 중량-시료의 중량)/시료의 중량] x 100.

“흡수 속도”는 물방울이 재료의 평평한 시료에 의해 흡수되는 속도를 의미한다. 흡수 속도는 1) 각각의 시료에 대해 별도로 물 3방울의 흡수 시간을 재고 2) 10개 시료 대신에 5개 시료를 시험한 것을 제외하고 TAPPI 표준 방법 T432-SU-72에 따라 측정하였다.

시료의 수 위킹(wicking) 속도는 TAPPI 방법 UM451에 따라 측정하였다. 이 위킹 속도는 흡수성 재료의 스트립에 의해 물이 수직 방향으로 끌어올려지는 속도를 의미한다.

시료의 정적 및 동적 마찰 계수(C. O. F.)는 ASTM 1894에 따라 측정하였다.

시료의 박리 강도 또는 Z-방향 일체성은 1) 재료의 박리 강도를 모든 시료의 평균 피크 부하값으로서 계산하고, 2) 시료의 크기가 5.08 cm x 15.24 cm (2 in x 6 in)이고 3) 게이지의 길이를 2.54 cm (1 in)로 지정한 것을 제외한 ASTM 표준 시험 D-2724.13 및 연방 시험방법 표준 제191A호 방법 5951에 따라 측정하였다.

시료의 컵 파쇄 시험 특성을 측정하였다. 컵 파쇄 시험은 컵형 직물의 균일한 변형을 유지하기 위해 약 6.5 cm 직경의 실린더로 컵형 직물을 감싼 체 4.5 cm 직경의 반구형 푸트(foot)로 19.05 cm x 19.05 cm (7.5 in x 7.5 in)의 직물 조각을 눌러뭉개어 약 6.5 cm (직경) x 6.5 cm (높이)의 뒤집은 컵 형태로 모양을 잡는데 필요한 피크 하중을 측정함으로써 직물의 강도를 시험하였다. 푸트 및 컵은 피크 부하에 영향을 미칠 수 있는 컵벽과 푸트 사이의 접촉이 방지되게 배열된다. 피크 부하는 미합중국 뉴저지주 텐사우켄 소재의 새비츠사(Schaevitz Company) 제품인 모델 FTD-G-500 부하 셀(500 g 범위)을 사용하여 약 0.635 cm(0.25 in)/초 (38.1 cm (15 in)/분)의 속도로 강하시키면서 측정하였다.

시료의 기본 중량은 1) 시료 크기가 10.16 cm x 10.16 cm (4 in x 4 in)이고, 2) 9개의 시료의 전체를 칭량하는 것을 제외한 ASTM D-3776-9에 따라서 본질적으로 측정하였다.

액체의 이동 속도는 수분 와이프의 스택(stack) 내의 액체 분포로 측정하였다. 액체 이동은 기계적으로 또는 손으로 제조된 80개 습윤 와이프의 스택을 사용하여 측정하였다. 각각의 와이프는 약 19.05 cm x 19.05 cm (7.5 in x 7.5 in)로 측정되었으며 Z축 배열을 가졌다. 와이프를 물 약 97 중량%, 폴리프로필렌 글리콜 약 1 중량% 및 PEG-75 라놀린 약 0.6 중량%를 함유하는 용액으로 함침시켰다. PEG-75 라놀린은 미합중국 오하이오주 신시내티 소재의 헨켈 코포레이션(Henkel Corporation)사 제품이다. 와이프가 각각의 와이프의 건조 중량을 기준으로 약 330 %의 안정화 액체 함침량에 도달했을 때 와이프를 보관용 와이프 튜브에 넣었다. 30일후 와이프를 꺼내고 전체 스택을 칭량하였다. 각각의 와이프를 별도로 칭량하고 스택 내 처음 위치로 되돌려 놓았다. 스택을 오븐에 넣고 건조시켰다. 와이프를 건조시킨 후 전체 스택 및 각각의 개별 와이프를 칭량하여 건조 중량값을 구하였다. 각각의 와이프의 수분 함침량을 다음 식을 사용하여 측정하였다.

수분 함침량 = (습윤 중량 - 건조 중량)/건조 중량 x 100

수분 함침량 데이타를 X축 상에 와이프 스택의 위치(1-80) 및 Y축 상에 수분 함침량(%로 표시)을 기입하여 그래프를 작성하였다. 5개 와이프의 상부(1-5) 및 저부(76-80) 상의 데이타는 오븐에서 지나치게 건조시킨 것이기 때문에 취하지 않았다. 수분 함침량과 스택의 위치와의 관계는 직선이 될 것으로 추정되었다. 선형 회귀법을 사용하여 데이타 점들로부터 직선이 얻어졌다. 직선의 기울기는 액체 이동 속도로 정의된다. 와이프의 스택 내 액체의 비교적 균일한 분포를 유지시키기 위해서는 고속 액체 이동(즉, 큰 기울기) 보다는 저속 액체 이동(즉, 작은 기울기)이 더 바람직하다.

내마모성 시험은 미합중국 뉴저지주 세다 크놀 소재의 커스텀 사이언티픽 인스트루먼트사(Custom Scientific Instrument Company) 제품인 스톨 콰터마스터 유니버설 웨어 테스터(Stoll Quartermaster Universal Wear Tester) 모델 번호 CS-22C SC1에서 수행하였다. 시료를 약 226.8 g (약 0.5 lb)의 헤드 중량하에서 연마 싸이클을 수행하였다. 미합중국 일리노이주 엘름허스트 소재의 맥마스터카(McMaster Carr) 제품의 고 밀도 스프링 러버(카탈로그 번호 8630K74)의 0.32 cm (0.125 in) 두께의 조각에 연마용 헤드를 올려놓았다. 2개 시료에서 1000 싸이클 연마시키고 연마제를 갱신시켰다. 시료에서 최초 완전히 풀림 섬유 “필(pill)”이 형성될 때 까지 시험을 수행하였다. 즉 시료 표면에서 피크(pick)로 쉽게 제거할 수 있는 섬유 “필”이 존재하게 될 때까지 수행하였다. 약 30 싸이클 마다 시험을 멈추고 시료 표면의 섬유 “필”을 조사하였다. 내마모성은 완전히 풀린 섬유 “필”이 형성될 때까지 필요한 연마 싸이클수로 기록하였고 15개 시료에서의 시험 결과를 기준으로 한 평균치이다.

[실시예 1]

섬유화 목재 펄프 및 멜트블로운 폴리프로필렌 섬유를 함유하는 섬유상 부직복합 구조체를 전술되고 제1도 및 제2도에 설명된 일반적인 방법으로 제조하였다. 섬유화 목재 펄프는 약 80 중량 %의 표백된 연목 크라프트 펄프 및 약 20 중량%의 표백된 경목 크라프트 펄프(상품명 웨이어해우서(Weyerhaeuser) NF-405로 시판중인 웨이어해우서사(Weyerhaeuser Corporation) 제품)의 혼합물이었다. 폴리프로필렌은 상품명 히몬트(Himont) PF-105로 시판 중인 히몬트 케미칼사(Himont Chemical Company) 제품이었다. 260℃ (500 ℉)의 압출 온도에서 다이 당 약 40.8 kg (90 lb)/시의 속도로 폴리프로필렌을 용융사로 압출시킴으로써 멜트블로운 섬유를 형성시켰다. 분당 약 600-650 표준 입방 피트(scfm)의 유속 및 276.67℃ (530 ℉)의 온도를 갖는 가스 흐름으로 용융사를 섬세화시켰다.

통상적인 피커 단위에서 롤 펄프를 섬유화시켰다. 개별 펄프 섬유를 약 0.18 atm (약 2.6 lb/in²)의 압력을 갖는 가스 흐름에 현탁시켰다. 가스 흐름의 통상 정도를 변화시키는 특정 조건하에서, 연행된 멜트블로운 섬유를 함유하는 두가스 흐름을 펄프 섬유를 함유하는 가스 흐름과 충돌시켰다. 합체된 가스 흐름을 성형 와이어 방향으로 직진시키고 통합된 섬유들을 와이어 하부 진공의 도움으로 복합 재료의 형태로 집속시켰다. 복합 재료를 패턴 결합 롤 및 평 모루 롤에 가열 및 가압시킴으로써 결합시켰다. 패턴 결합 롤을 약 8.75 kg/cm (약 49 lb/in(직선))의 압력으로 조작하여 약 8.5%의 표면적을 갖는 결합 패턴을 제공하였다. 결합롤의 온도가 약 190℃이고 모루 롤의 온도가 170℃인 상태에서 결합을 수행시켰다.

복합 재료의 특성 및 구조는 공정 변수의 변화에 따라 변화되었다. 본 실시예의 다양한 재료를 제조하기 위해 변형시키는 공정 변수는 (1) 두 다이 선단부 사이의 거리(즉, 거리 α) 및 (2) 다이 선단부의 각도(즉, 다이 각도 θ)이었다.

약 65 중량%의 펄프 및 약 35 중량%의 중합체의 펄프 대 중합체 비율을 갖는 재료를 목표로 정하였다. 질량 평균을 사용하여 펄프/중합체 비율을 조정하였다. 이 질량 평균은 공정에 도입된 펄프의 양과 중합체의 양을 기준으로 하였다. 공정에 도입된 모든 펄프 및 중합체가 복합 재료로 전환되는 것으로 가정하여 복합체의 펄프/중합체 비율을 계산할 수 있다. 예를 들면, 상기 공정은 2개의 멜트블로잉 다이를 함유한다. 각각의 다이는 약 40.8 kg (90 lb)/시의 일정속도(약 81.6 kg (180 lb)/시의 전체 중합체의 속도)로 중합체를 멜트블로운으로 가공시켰다. 복합체가 65/35의 펄프/중합체 비율(즉, 펄프 약 65 중량% 및 중합체 약 35 중량%)을 갖도록 의도되었기 때문에 공정에 공급되는 펄프는 약 180 x (65/35)로 계산되었다. 따라서 공정으로 공급되는 펄프는 약 151.50 kg (약 334 lb)/시로 조정하였다.

공정의 세팅을 점검하기 위해 복합재료의 성분을 별도로 형성시키고 이어서 칭량하였다. 이 상황에서 65/35의 펄프/중합체 비율 및 72 gsm의 기본 중량을 갖는 복합 재료가 바람직하였다. 특정 중합체 투입에서 멜트블로운 섬유 웹이 형성되도록 섬유 제조기에 펄프를 첨가함이 없이 먼저 공정을 조작하였다. 멜트블로운 웹은 약 39 gsm의 기본 중량을 가졌다. 멜트블로운 섬유 및 펄프의 복합체가 제조되도록 시종 계산된 양으로 펄프를 공정에 첨가시켰다. 복합체는 약 65/35의 펄프/중합체 비율에 해당하는 약 72 gsm의 총 기본 중량을 가졌다. 펄프/중합체 비율은 공정의 정상적인 조작 동안 목표 값에서 다소 변화할 수도 있으나 일반적으로 목표값의 약 5 내지 10 % 이내이어야 한다. 이는 상분석을 사용하여 측정된 표 1에 기재된 펄프/중합체 비율로부터 알 수 있다.

공정 조건 및 이 실시예에 따라 제조된 재료의 설명을 하기 표 1 및 2에 기재하였다.

[표 1]

[표 2]

표 1 및 2에서 볼 수 있듯이, 섬유상 부직 복합 구조체 및 그의 물성은 다이의 각도와, 멜트블로잉 다이 선단부 사이의 거리를 변화시킴으로써 개질될 수 있었다. 멜트블로잉 다이 선단부 사이의 거리가 16.5 cm (6.5 in)이었을 때, 55°의 다이 각도는 “구배”재료를 생성하였다. 즉, 그의 외표면 부근에는 중합체 섬유가 풍부하고 또한 내부에는 펄프가 풍부한 재료를 생성하였다. 이 구배 재료는 제4도 및 제5도의 현미경 사진에 나타내었다. 이들 도면으로부터, 완전히 멜트블로운 섬유로 구성된 층에 의해서는 뚜렷이 구별되는 펄프 옵셋 층이 없음을 알 수 있다. 그 대신, 성분들의 블렌드의 구배 변화가 펄프 풍부 내부로부터 중합체 섬유 풍부 외부 대역 쪽으로 섬유 농도의 규칙적인 단계적 전이로서 일어남을 볼 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 구배 변화를 갖는 성분들의 블렌드는 구조체에 목적하는 일체성 및 강도를 제공하는 것으로 믿어진다. 예를 들면, 이 구배 재료는 균일한 구조체에 의해 얻어지는 목적하는 수준에 필적하는 트라페조이드 인열 강도 및 박리 강도를 가진다. 각각의 시료 재료가 비록 형성된 후에 결합되었지만, 구배 재료는 구조체의 강도 및 일체성으로 인해 접합 처리나 또는 다른 후처리 없이 사용될 수 있다.

또한, 구배 구조체은 균일한 구조체 및 적층 구조체와 비교했을 때 향상된 내마모성을 제공하면서도 작은 제2 섬유(예 : 펄프) 및(또는) 입자성 물질의 성공적인 고 수준의 통합을 제공한다. 구배 구조체는 또한 소정 수준의 입자성 물질/섬유 포착 또는 입자성 물질/섬유 보유를 제공한다. 이는 클리메트 린트 시험결과에 견주어 자명하다. 본 발명의 발명자들이 구체적인 조작 이론을 밝혀내지는 못하였지만, 구배 재료의 탁월한 결과는 (1) 제2 재료에 대한 부분적으로 용융된 점착성의 멜트블로운 섬유의 초기 혼합, 엉킴 및 다소의 점 접합, 및(2) 구조체의 외표면 부근의 고농도 멜트블로운 섬유에 의해 제공된 봉쇄 효과에 기인한다고 여겨진다. 중요한 점은, 외표면 부근의 고농도의 멜트블로운 섬유는 섬유/입자성 물질의 손실을 줄이는 반면에, 흡수능, 흡수 속도 및 위킹 속도의 측정에 의해 입증된 바와 같이 재료의 액체 처리능에 대해서는 영향을 미치지 않는다는 사실이다.

다이 각도가 약 50°까지 변화되었을 때, 균일한 재료가 생성되었다. 즉, 멜트블로운 섬유와 펄프가 섬유상 부직 구조체의 전반에 걸쳐 전체적으로 균일하게 분포되어 있는 재료가 생성되었다. 이 균일한 재료는 제6도 및 제7도에 현미경 사진으로 나타내었다.

다이 각도가 약 75°까지 변화되었을 때, 적층 섬유상 부직 구조체가 생성되었다. 즉, 멜트블로운 섬유를 거의 함유하지 않은 펄프층이 멜트블로운 섬유로된 상층과 하층 사이에 개재되어 있는 재료가 생성되었다. 이러한 적층 섬유상 부직 구조체는 제8도 및 제9도에 현미경 사진으로 나타내었다.

상기의 적층 섬유상 부직 구조체가 사실상 그의 중합체 섬유 모두를 그의 외표면에, 그리고 사실상 그의 펄프 모두를 그의 내부에 가지지만, 이 적층 구조체는 구조체의 패턴 결합에도 불구하고 불량한 강도 특성, 내마모성 및 펄프 포획성을 가졌다. 적층 구조체에 존재하는 뚜렷하게 한정된 농도 영역이 구배 구조체에 의해 달성되는 성분들 간의 통합 수준을 제공하지는 못하는 것으로 믿어진다.

[분석학적 상 분석]

시료 외표면 부근의 멜트블로운 중합체 섬유 및 펄프 섬유의 농도와 시료의 내부에 있는 멜트블로운 섬유 및 펄프 섬유의 농도는 분석학적 상 분석에 의해 구하였다. 이러한 분석 기술에 있어서, 1.27 cm (1.2 in) 정방향 시료 3개의 각각의 측면에 대해 배율 100 x (선형)의 주사 전자 현미경 사진을 찍었다. 이 주사 전자 현미경 사진을 약 150 ㎛의 시각 심도(viewing depth)를 가졌다. 각각의 현미경 사진은 1,000 ㎛ x 700 ㎛의 필드를 가졌으며, 각각의 현미경 사진을 25 섹션으로 분할하는 5 x 5 그리드에 의해 오버레잉(overlaying) 되었다. 각각의 현미경 사진을 1,000 ㎛까지 분리시켰다. 현미경 사진의 각각의 필드에 대해 펄프 섬유의 양과 펄프 섬유의 길이를 목검하였다.

펄프 섬유의 밀도는 약 1.2 g/㎤인 것으로 추정되었다. 폴리프로필렌의 밀도는 약 0.91 g/㎤인 것으로 추정되었다. 평균 펄프 섬유 직경은 면적 계산에 의해 약 50 ㎛인 것으로 추정되었다. 각각의 펄프 섬유는 체적 및 질량 계산에 의해 약 10 ㎛ x 70 ㎛로 측정된 단면을 가졌다.

입사광을 사용하여 에지 상에 드러난 면도칼로 절단한 횡단면으로부터 각 시료의 두께를 측정하였다. 산을 사용하여 시료로부터 셀룰로오스(예, 목재 펄프)를 추출시켰다. 초기 시료 중량(펄프 및 중합체 함유)을 산 처리된 시료의 건조 중량(펄프 제거됨)과 비교하여 전체 시료의 펄프/중합체 비율(즉, 괴상 펄프/중합체 비율)을 측정하였다.

시료 표면에 있어서의 펄프 비율은 퍼센트 면적과 퍼센트 용적의 입체 해석학적 등치를 기준으로 하였다. 이 가정은 면적과 밀도를 사용하여 시료 표면에 대한 성분의 질량비를 계산하는 것을 가능하게 하였다. 시료 내부(비표면층)의 펄프/중합체 비율은 다음 식을 사용하여 계산하였다.

R_C= (H_O* R_O- (H_S* (R_Sl= R_S2)) / H_C

식 중,

R_C= 내부(비표면층 또는 중앙)의 펄프/중합체 비율.

H_C= 내부(비표면층 또는 중앙)의 높이.

R_O= 시료 전체의 펄프/중합체 비율(산 추출에 의해 측정됨).

H_O= 시료 전체의 높이.

R_Sl= 제1 표면층의 펄프/중합체 비율(분석학적 상 분석에 의해 측정됨).

R_S2= 제2 표면층의 펄프/중합체 비율(분석학적 상 분석에 의해 측정됨).

H_S= 조합 표면층의 높이(주사 전자 현미경 사진의 조합 시각 심도).

표 1 및 2에 기재된 시료를 상기한 바와 같이 분석하였다. 비료의 펄프/중합체 비율을 표 3에 기록하였다.

[표 3]

본 발명의 한 실시태양으로서 제공된 구배 구조는 60/40의 펄프/중합체의 전체적 용적비 및 약 73 %의 외표면 영역(즉, 주사 전자 현미경 사진의 관찰 부분내)의 중합체 섬유의 평균 농도를 가졌다. 계산 결과 구배 구조가 그의 내부에 약 35 %의 중합체 섬유 농도를 가졌다.

[실시예 2]

섬유화 목재 펄프 및 멜트블로운 폴리프로필렌 섬유를 함유하는 섬유상 부직 복합 구조체를 실시예 1에 기재되고 제1도 및 제2도에 예시된 일반적인 방법에 따라 제조하였다. 섬유화 목재 펄프는 약 80 중량%의 표백된 연목 크라프트 펄프 및 약 20 중량%의 표백된 경목 크라프트 펄프(웨이어해우서(Weyerhaeuser) NF-405라는 상품명으로 시판 중인 웨이어해우서사 제품)의 혼합물이었다. 폴리프로필렌은 히몬트(Himont) PF-105라는 상품명으로 시판 중인 히몬트 케미칼사 제품이었다. 271.1℃ (520℉)의 압출 온도에서 다이 당 약 40.8 kg/시 (약 90 lb/시)의 속도로 폴리프로필렌을 용융사로 압출시켜 멜트블로운 섬유를 형성시켰다. 이 용융사를 800 scfm의 유속 및 276.7℃ (350℉)의 온도를 갖는 제1 가스 흐름으로 섬세화시켰다.

통상적인 피커 롤에서 롤 펄프를 섬유화시켰다. 개별 펄프 섬유를 물 약 101.6 cm (약 40 in)의 수압을 갖는 제2 가스 흐름에 현탁시켰다. 연행 멜트블로운 섬유를 함유하는 2개 제1 가스 흐름을 가스 흐름의 통합 정도를 변화시키는 특정 조건하에 제2 가스 흐름과 충돌시켰다. 합체된 가스 흐름을 형성 와이어 상으로 계속 진행시켜 표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도는 보다 크고 내부의 멜트블로운 섬유의 농도는 보다 작은(즉, 보다 고 펄프 함량) 복합 재료의 형태로 섬유를 집속시켰다. 복합 재료의 특성 및 구조는 공정 변수 및 재료 변수의 변화에 따라 변화하였다. 이 실시예의 다양한 재료를 제조하기 위해 변화시키는 공정 변수는 (1) 두 다이 선단부 사이의 거리(즉, 거리 α) 및 (2) 다이 선단부의 각도(즉, 다이 각도 θ)이었다. 변화되는 재료 변수는 펄프 대 중합체 비율이었다. 펄프/중합체 비율은 실시예 1에 기재한 바와 같이 측정하고 확인하였다.

제조된 다양한 섬유상 부직 복합 구조체를 표 4에 나열하였다. 이 구조체들을 부직 복합체의 평균 유동 공극 크기가 공정 변화에 의해 얼마나 영향을 받는 가를 결정하기 위해 시험하였다. 또한, 이 구조체들이 어느 정도 복합 구조체의 개별 시트로 이루어진 수직 스택 내 액체의 균일한 분포를 유지할 수 있는가를 결정하기 위해 구조체들을 시험하였다. 이와 같은 배열은 수분 와이프로서 사용하기 위해 섬유상 부직 복합 구조체를 패키징할 때 공통적이다. 이와 같은 패키지는 거의 무제한적으로 보관할 수 있으며 보관 중인 스택 내에 실질적으로 균일한 수분 분포가 유지되어야 한다. 즉, 스택의 상부가 건조해서는 아니되며, 액체가 스택의 저부에 집속되어서도 아니 된다. 이 시험 결과를 하기 표 4에 액체 이동속도로서 나타냈다.

[표 4]

전술한 바와 같이, 섬유상 부직 복합 구조체 및 그의 관련 특성은 제품의 요구 특성에 맞게 개질될 수 있다. 습윤 와이프 텁(tup)에 있어서, 스택 전체에 걸쳐 수분의 고른 분포를 유지시키는 것이 중요하다. 수분의 고른 분포가 없으면, 스택의 상부는 건조해지고, 스택의 저부는 포화될 것이다.

와이프 텁에서의 수분의 분포는 구조체의 외표면 부근 부분이 중합체 미세 섬유를 보다 많은 비율로 가질 때 개질될 수 있음을 발견하였다. 이는 세공, 즉, 평균 유동 공극 크기(mean flow pore size)가 35 미크론 이하인 공극의 상대적인 양을 증가시킨다. 일반적으로 말해서, 이는 전술한 방법에서 다이 선단부간의 거리(즉, 거리 α)를 22.9 cm (9 in) 이상으로 설명함으로써 달성될 수 있다. 다이 선단부 간의 비교적 넓은 거리는 비말동반되어 가늘어진 멜트블로운 섬유를 운반하는 가스 흐름의 유속을 그만큼 더 많이 감속시킨다. 이 충돌 영역에서 펄프와 멜트블로운 섬유 사이에 발생하는 혼합의 양을 감소시킨다. 또한, 멜트블로잉 다이 선단부 간의 보다 먼 거리는 충돌 영역(가스 흐름과 만나는 장소)을 성형 와이어에 거의 닿는 위치까지 낮춘다. 이러한 짧아진 거리는 섬유를 혼합할 수 있는 시간을 제한한다. 두 공정 변화는 멜트블로운 섬유 매트릭스와 함께 펄프의 단계적 변화 분포를 생성한다. 구조체의 표면 부근 부분은 보다 많은 비율의 중합체 마이크로섬유를 가지며, 이 섬유는 세공의 상대적인 양을 증가시킨다.

본 발명을 특정의 바람직한 실시태양과 관련하여 기술하였지만, 본 발명이 이들 특정 실시태양에만 한정되지는 않음을 알아야 한다. 반대로, 본 발명은 이하의 특허 청구의 범위에 포함도리 수 있는 그의 모든 대체물, 변동물 및 동등물을 포함한다.

Claims

제1 외표면, 제2 외표면 및 내부를 갖는 멜트블로운 섬유의 매트릭스와, 부직 구조체의 각각의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 60 중량% 이상이고, 내부의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 40 중량% 미만이 되도록 멜트블로운 섬유 매트릭스 중에 통합되는 1종 이상의 다른 재료로 이루어진 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체.
제1항에 있어서, 상기 복합 구조체가 동일한 성분들의 균일한 혼합물보다 약 30% 이상 더 큰 내마모성을 갖는 것인 섬유상 부직 복합 구조체.
제2항에 있어서, 상기 복합 구조체가 동일한 성분들의 균일한 혼합물보다 약 50 내지 약 150 % 더 큰 내마모성을 갖는 것인 섬유상 부직 복합 구조체.
제1항에 있어서, 멜트블로운 섬유의 매트릭스가 폴리올레핀 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리비닐 알코올 섬유, 폴리카프롤락톤 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 멜트블로운 섬유의 매트릭스인 섬유상 부직 복합 구조체.
제4항에 있어서, 폴리올레핀 섬유가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 에틸렌의 공중합체, 프로필렌의 공중합체, 부틸렌의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 폴리올레핀으로 형성된 것인 섬유상 부직 복합 구조체.
제1항에 있어서, 다른 재료가 폴리에스테르 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리올레핀 섬유, 셀룰로오스계 섬유, 다성분 섬유, 천연 섬유, 흡수성 섬유 또는 이들 섬유의 2종 이상의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 섬유상 부직 복합 구조체.
제1항에 있어서, 각각의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 70 내지 약 90 중량%이고, 내부의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 35 중량% 미만인 것인 섬유상 부직 복합 구조체.
2층 이상의 제1항 기재의 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체로 이루어진 부직 복합 재료.
제1항 기재의 섬유상 부직 복합 구조체로 이루어진, 약 100 내지 약 700 건조 중량%의 액체를 함유하는 수분 와이프(moist wipe).
제9항에 있어서, 상기 수분 와이프가 약 200 내지 약 450 건조 중량%의 액체를 함유하는 것인 수분 와이프.
제9항에 있어서, 상기 수분 와이프가 약 68.04 g (약 0.15 lb)의 습윤 박리 강도 및 두 방향 이상에서 약 136.08 g (약 0.30 lb) 이상의 습윤 트라페조이드 인열 강도를 갖는 것인 수분 와이프.
제11항에 있어서, 상기 수분 와이프가 약 68.04 내지 약 90.72 g (약 0.15 내지 약 0.20 lb)의 범위의 습윤 박리 강도 및 두 방향 이상에서 약 136.08 내지 약 408.24 g (약 0.30 내지 약 0.90 lb)의 범위의 습윤 트라페조이드 인열 강도를 갖는 것인 수분 와이프.
제9항에 있어서, 상기 수분 와이프가 약 20 내지 약 500 g/㎡의 범위의 기본 중량을 갖는 것인 수분 와이프.
제1 외표면, 제2 외표면 및 내부를 갖는 매트릭스를 형성하는, 총 중량%를 기준으로 약 35 % 미만의 멜트블로운 섬유, 및 부직 구조체의 각각의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 60 중량% 이상이고, 내부의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 40 중량% 미만이 되도록 멜트블로운 섬유 매트릭스 중에 통합되는, 총 중량%를 기준으로 약 65 % 이상의 펄프 섬유로 이루어진, 내마모성 고 펄프 함량의 섬유상 부직 복합 구조체.
제14항에 있어서, 상기 복합 구조체가 건식 클리메트 린트(Climet lint) 시험법에 따라 측정하여 공기 283.17 ㎤(0.01 ft³) 당 10μ크기의 입자성 물질 약 50개 미만 및 공기 283.17 ㎤(0.01 ft³) 당 0.5 μ크기의 입자성 물질 약 200개 미만의 린트 손실을 갖는 것인 섬유상 부직 복합 구조체.
제14항에 있어서, 상기 복합 구조체가 동일한 성분들의 균일한 혼합물보다 약 30% 이상 더 큰 내마모성을 갖는 것인 섬유상 부직 복합 구조체.
제16항에 있어서, 상기 복합 구조체가 동일한 성분들의 균일한 혼합물보다 약 50 내지 150 % 더 큰 내마모성을 갖는 섬유상 부직 복합 구조체.
제14항에 있어서, 멜트블로운 섬유의 매트릭스가 폴리올레핀 섬유, 폴리아미드 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리비닐 알코올 섬유, 폴리카프롤락톤 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택된 멜트블로운 섬유의 매트릭스인 섬유상 부직 복합 구조체.
제18항에 있어서, 폴리올레핀이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 에틸렌의 공중합체, 프로필렌의 공중합체, 부틸렌의 공중합체 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 섬유상 부직 복합 구조체.
제14항에 있어서, 구조체의 총 펄프 함량이 구조체의 총 중량을 기준으로 약 65 내지 약 95%의 범위인 섬유상 부직 복합 구조체.
제14항에 있어서, 각각의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 70 내지 약 90 중량%이고 내부의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 20 중량% 미만인 섬유상 부직 복합 구조체.
2층 이상의 제14항 기재의 내마모성 고 펄프 함량의 섬유상 부직 복합 구조체로 이루어진 부직 복합 재료.
제14항 기재의 섬유상 부직 복합 구조체로 이루어진, 약 100 내지 700 건조 중량%의 액체를 함유하는 수분 와이프.
제23항에 있어서, 상기 수분 와이프가 약 200 내지 약 450 건조 중량%의 액체를 함유하는 것인 수분 와이프.
제23항에 있어서, 상기 수분 와이프가 약 68.04 g(약 0.15 lb) 이상의 습윤 박리 강도 및 두 방향 이상에서 약 136.08 g (약 0.30 lb) 이상의 습윤 트라페조이드 인열 강도를 갖는 것인 수분 와이프.
제25항에 있어서, 상기 수분 와이프가 약 68.04 내지 약 90.72 g (약 0.15 내지 약 0.20 lb)의 범위의 습윤 박리 강도 및 두 방향 이상에서 약 136.08 내지 약 408.24 g (약 0.30 내지 약 0.90 lb)의 범위의 습윤 트라페조이드 인열 강도를 갖는 것인 수분 와이프.
제23항에 있어서, 상기 수분 와이프가 약 20 내지 약 500 g/㎡의 범위의 기본 중량을 갖는 것인 수분 와이프.
교차 관계로 멜트블로운 열가소성 중합체 섬유의 제1 및 제2 가스 흐름을 제공하여 충돌 대역을 형성하고, 제2 재료의 가스 흐름을 제1 및 제2 멜트블로운 열가소성 중합체 섬유의 가스 흐름들 사이 및 충둘 대역 내로 도입시켜 복합 가스 흐름을 형성하고, 복합 가스 흐름을 부직 구조체의 외표면 부근의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 60 중량% 이상이고, 내부의 멜트블로운 섬유의 농도가 약 40 중량% 미만이 되도록 멜트블로운 섬유 매트릭스 중에 통합된 제2 재료를 갖는 멜트블로운 열가소성 중합체 섬유의 매트릭스로서 형성된 상에 집속시키는 것으로 이루어진, 내마모성 섬유상 부직 복합 구조체의 제조 방법.