KR100287391B1 - 기재 돌출부에 결합된 재고정가능한 기계적 고정 시스템(refastenable mechanical fastening system attached to substrate protrusion) - Google Patents

기재 돌출부에 결합된 재고정가능한 기계적 고정 시스템(refastenable mechanical fastening system attached to substrate protrusion) Download PDF

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데니스 알버트 토마스
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데이비드 엠 모이어
더 프록터 앤드 갬블 캄파니
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Abstract

본 발명은 엠보싱되거나 융기된 기재(24)에 결합된, 자유롭게 형성된 프롱(prong)으로 구성된 재고정가능한 기계적 고정 시스템에 관한 것이다. 이러한 프롱(22)는 테이퍼링(tapering)되고 기재의 평면에 대해 비수직적으로 배향된다. 각각의 프롱(22)는 프롱의 둘레로부터 측방향으로 돌출되는 맞물림 수단을 갖는다. 자유롭게 형성된 프롱은 액상물질을 이동하는 기재(24)의 엠보싱되거나 융기된 부분(23)상으로 부착시키고, 액상물질을 엠보싱되거나 융기된 기재의 평면과 평행한 방향으로 신장시키고, 신장된 물질을 절단하여 프롱의 말단 및 맞물림 수단을 형성시킴으로써 제조한다. 본 발명에는 또한 일회용 흡수제품, 특히 기저귀와 같은 제품중에서 본 발명에 따른 고정 시스템의 유리한 용도도 또한 개시되었다.

Description

[발명의 명칭]
기재 돌출부에 결합된 재고정가능한 기계적 고정 시스템(REFASTENABLE MECHANICAL FASTENING SYSTEM ATTACHED TO SUBSTRATE PROTRUSION)
[발명의 배경]
본 발명은 재고정가능한 기계적 고정 시스템, 더욱 특히 본 발명은 기재의 돌출 부위에 자유롭게 형성된 프롱(prongs)이 결합된 고정 시스템 및 이러한 고정 시스템의 제조 방법에 관한 것이다.
재고정가능한 기계적 고정 시스템은 당 분야에 잘 알려져 있다. 전형적으로 이러한 고정 시스템은 기재에 결합하고 있는 프롱과, 여기에 맞물리는 수용 표면인 보족 제 2 성분의 2개의 주요 성분으로 구성된다. 고정 시스템의 프롱의 돌출은 수용 표면을 침투하여 수용 표면의 스트랜드 또는 섬유와 맞물리거나 또는 이를 포획한다. 생성된 기계적 충돌 및 물리적 장애는 분리력이 고정 시스템의 박리 강도 또는 전단 강도를 초과할 때 까지 고정 시스템을 수용 표면으로부터 제거하지 못하도록 한다.
재고정가능한 기계적 고정 시스템은 다수의 참고 문헌에 개시되었다. 그 예를 들면 미합중국 특허 제 2,717,437 호(de Mestral에게 1955년 9월 13일 허여됨); 미합중국 특허 제 3,009,235 호(de Mestral에게 1961년 11월 11일 허여됨); 미합중국 특허 제 3,147,528 호(Erb에게 1964년 9월 8일 허여됨); 미합중국 특허 제 3,594,863 호(Erb에게 1971년 7월 27일 허여됨); 미합중국 특허 제 3,708,833 호(Ribich et al에게 1973년 1월 9일 허여됨); 미합중국 특허 제 3,943,981 호(De Brabandar에게 1976년 3월 16일 허여됨); 미합중국 특허 제 4,216,257 호(Schams et al에게 1980년 8월 5일 허여됨); 미합중국 특허 제 4,307,493 호(Ochiai에게 1981년 12월 29일 허여됨); 미합중국 특허 제 4,330,907 호(Ochiai에게 1982년 5월 25일 허여됨); 미합중국 특허 제 4,454,183 호(Wollman에게 1984년 6월12일 허여됨); 미합중국 특허 제 4,463,486 호(Matsuda에게 1984년 8월 7일 허여됨); 미합중국 특허 제 4,984,339 호(Provost et al에게 1991년 1월 15일 허여됨); 미합중국 특허 제 5,058,247 호(Thomas et al에게 1991년 10월 22일 허여됨) 및 미합중국 특허 제 5,116,563 호(Thomas er al에게 1992년 5월 26일 허여됨)이 있다. 추가의 참고 문헌을 예를 들면 스크립스(Scripps)의 명의로 더 프록터 앤드 갬블 캄파니에서 1988년 1월 26일 출원한 유럽 특허 제 276,970 호를 포함한다.
본 발명의 목적은 기재 표면상에 위치한 돌출부에 프롱이 결합된 자유롭게 형성된 기계적 고정 시스템을 제공하는 것이며, 프롱은 그라비야 인쇄와 유사한 제조 방법에 의해 제조된다. 그러나, 홈이 파인 인쇄 롤(engraved print roll)을 사용하는 대신에, 돌출부를 갖는 기재를 사용한다. 또한 본 발명의 목적은 연합된 기재로부터 수직으로 돌출되지 않은 테이퍼링된(tapered) 프롱을 갖는, 기재상의 돌출부에 결합된 고정 시스템을 제공하는 것이다.
[발명의 간단한 개요]
본 발명은 보족 수용 표면에 결합되는 기재상의 돌출부에 결합되어 있는 고정 시스템을 포함한다. 상기 고정 시스템은 기재 표면상의 적어도 하나의 돌출부와 이 돌출부에 결합되고, 기부, 몸체 및 맞물림 수단을 포함하는 적어도 하나의 자유롭게 형성된 프롱으로 구성된다. 프롱의 기부는 기재의 돌출부의 프롱부착표면에 결합되어 있다. 몸체는 기부와 접촉하고 있으며, 기부에서 외향으로 돌출하고 있다. 맞물림 수단은 몸체에 결합되어 있으며 몸체의 둘레를 지나 측방향으로 돌출되어 있다. 몸체는 기재 평면에 대해 비수직적으로 배향되어 있다. 몸체는 전단 가장자리 및 전단 각 및 후단 각을 각각 한정하는 후단 가장자리로 구성된다. 전단 각 및 후단 각은 실질적으로 서로 달라 몸체의 측면은 평생하지 않다.
고정 시스템은 감열성 물질을 가공하기 위해 그의 점도를 낮추는 온도로, 바람직하게는 적어도 그의 융점까지 충분히 가열하는 단계를 포함하는 공정에 따라 제조할 수 있다. 불연속양의 가열된 물질을 부착시키는 수단이 제공된다. 상기 물질이 결합될 돌출부를 갖는 기재를 물질을 부착시키는 수단에 대해 제1 방향으로 이동시킨다. 상기 물질은 이동된 기재의 돌출 부위에 불연속적인 양으로 부착된다. 이어서 불연속적인 양의 물질을 기재 평면에 대략 평행한 성분을 갖는 방향으로 신장시키고, 신장된 물질을 절단하여 말단부 및 맞물림 수단을 형성한다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 고정 시스템을 위한 예시적이며 적합하지만 제한적이지는 않은 용도는 기저귀와 같은 일회용 흡수가먼트와 관련된 용도이다. 본 발명의 하나의 용법의 이러한 실례를 하기에 더욱 충분히 예시한다.
[도면의 간단한 설명]
본 명세서는 본 발명을 특별히 지적하고 뚜렷이 특허 청구 하는 특허 청구 범위로 끝맺지만, 본 발명은 관련 도면과 함께 하기 설명으로부터 더 잘 이해될 것이며, 여기서 유사한 요소들은 동일한 참조 번호로 나타냈으며 관련 요소들은 하나 이상의 프라임 기호를 부가하거나 도면 번호에 100을 더하므로써 표시한다.
제 1 도는 기재 돌출부위에 놓인 본 발명의 고정 시스템의 단일 프롱의 사시도이다. 상기 기재 돌출부가 엠보스(emboss)이다.
제 2 도는 제 1 도에 도시된 고정 시스템의 단일 프롱의 도식적인 측면 입면도이다.
제 3 도는 제 2 도와 유사한 도식적인 측면 입면도이나, 기재 돌출부는 융기된 영역이다. 이 융기된 영역은 프롱부착표면 및 기재 부착 표면인 2개의 부착 표면을 포함하여 이루어 진다.
제 4 도는 엠보스위에 놓인 대략 반구형 맞물림 수단을 갖는 제 2 구체예의 도식적인 정면도이다.
제 5 도는 본 발명의 고정 시스템을 제조하는데 사용할 수 있는 한 장치의 도식적인 측면 입면도이다.
제 6 도는 맞물림 수단이 실질적으로 랜덤한 방향으로 배향되고 엠보스위에 놓인 본 발명의 고정 시스템의 사시도이다.
제 7 도는 적합한 기재를 엠보스하고 본 발명의 고정 시스템을 생산하는데 사용할 수 있는 또다른 장치의 도식적인 측면 입면도이다.
제 8 도는 본 발명의 고정 시스템을 사용하는 일회용 흡수 가먼드의 사시도이다.
[발명의 상세한 설명]
본원에서 사용한 바와 같은 "돌출부", "돌출" 또는 "융기부"란 용어는 기재 표면의 평면에서 융기된 더 높은 기재 표면에 부착된 요소 또는 그러한 기재의 일부를 의미하며, 프롱이 결합될 수 있는 표면을 갖는다.
본원에서 사용한 바와 같은 "프롱부착표면"이란 용어는 프롱이 결합될 돌출부 또는 융기부를 의미한다.
본 발명의 고정 시스템(20)은 예정된 패턴으로 기재(24)의 돌출부(23)에 결합된 적어도 하나의 프롱(22) 및 바람직하게는 프롱(22)의 배열을 포함하여 이루어진다. 프롱(22)은 기부(26), 몸체(28) 및 맞물림 수단(30)으로 구성된다. 프롱(22)의 기부(26)는 기재 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)과 접촉하여 여기에 부착하고 몸체(23)로부터 바깥면으로 돌출되어 있다. 몸체(28)는 맞물림 수단(30)에 결합되는 기단부로 종결된다. 맞물림 수단(30)은 몸체(28)에서 하나 이상의 방향으로 측방향으로 방사상 돌출되어 있으며 훅크형 빗살과 유사할 수 있다. 본원에서 사용한 바와 같은, "측방향"이란 용어는 고려중의 주요 프롱(22)에서 프롱부착표면(25)의 평면에 대해 대략 평행한 벡터 성분을 가짐을 의미한다. 몸체(28) 주위에서 측방햐으로 맞물림 수단(30)의 돌출은 맞물림 수단(30)이 보족 수용 표면(도시하지 않음)에 고정되도록 허용한다. 상기 맞물림 수단(30)은 프롱(22)의 기단부에 결합하고, 바람직하게는 기단부와 접촉하고 있다. 맞물림 수단(30)이 기부(26)와 몸체(28)의 기단부사이의 위치에서 프롱(22)에 결합할 수 있음을 분명할 것이다.
하기에 개시하고 특허 청구한 바와 같이 자유롭게 형성된 프롱(22)을 생성하는 방법을 포함하여, 임의의 적합한 방법에 의해 프롱(22)의 배열을 제조할 수 있따. 본원에서 사용한 바와 같은, "자유롭게 형성된"이란 용어는 고체 형태 또는 한정된 모양을 갖는 금형 구멍 또는 압출 다이로부터 꺼내지 않은 구조를 의미한다. 프롱(22)을 용융 상태, 바람직하게는 액체 상태의 비접촉성 기재(24)의 기재 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)위에 부착시키고, 딱딱해질때 까지 냉각하고, 바람직하게는 냉동시켜 후솔하는 바와 같은 원하는 구조 및 모양으로 고형화시킨다.
자유롭게 형성된 프롱(22)의 배열은 통상적으로 그라비야 인쇄로 공지된 공정과 유사한 제조 공정에 의해 제조하는 것이 바람직하다. 상기 공정을 사용하여 돌출부(23)을 갖는 기재(24)를 제 5 도에 도시한 바와 같이, 대략 원통형의 2개의 롤인 인쇄 롤(72)과 지지 롤(74)의 닙(70) 사이로 통과시킨다. 롤(72)와 (74)에는 대략 평행한 중심선이 있으며, 기재가 닙(70)을 통과할때 적어도 롤(72)은 기재(24)의 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)과 접촉 관계에 있도록 유지한다. 본원에서 인쇄 롤(72)로 언급한 롤중 하나는 평활하며 박층의 감열성 물질로 피복되어 있다. 기재(24)의 돌출부(23)가 인쇄 롤(72)과 본원에서 지지 롤(74)로 언급한 제 2 롤사이의 닙(70)을 통과할때, 감열성 물질이 기재 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)위에 부착된다. 기재 돌출부(23)의 패턴은 생성될 프롱 배열(22)의 패턴에 상응한다. 기재 돌출부(23)의 패턴과 평활 인쇄 롤(72)로부터의 접착성 물질을 접촉시켜 접착성 물질을 붙이기에 충분한 거리를 갖는 닙(70)은 공정중에 고정 및 개방되어야 한다. 프롱(20)이 형성될 액체 감열성 물질, 바람직하게는 열가소성 물질을 구유(80)와 같은 가열된 공급원에서 공급한다. 평활한 인쇄 롤(72)이 그외 중심선 주변으로 회전할 때 인쇄 롤(72)상에 감열성 물질이 도입된다. 감열성 물질이 표면상에 도포되어 있는 평활 인쇄 롤(72)은 단지 기재 돌출부(23)와 접촉하며, 바람직하게는 프롱부착표면(25)과만 접촉한다. 따라서, 감열성 물질은 기재 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)상에서만 독점적으로 부착되는 것이 바람직하다.
기재(24)상의 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)과 롤(72) 및 (74)의 상대적 배치가 연속적일때, 프롱(22)은 프롱부착표면(25)의 평면과 대략 평행한 측방향 성분에 의해 신장되어 몸체(28) 및 맞물림 수단(30)을 형성한다. 최종적으로 프롱(22)의 모일(moil)은 절단수단(78)에 의해 맞물림 수단(30)으로부터 절단된다. 열가소성 물질의 점탄성에 의해, 프롱(22)은 중력, 및 냉각시에 일어나는 수축의 영향하에서 수축된다. 이어서, 프롱(22)은 몸체(28)와 접촉하는 맞물림 수단(30)을 갖는 고형 구조로 냉각되고, 바람직하게는 냉동된다.
고정 시스템(20)은 보족 수용 표면에 고정된다. 본원에서 사용한 바와 같은, 고정 시스템(20)의 맞물림 수단(30)이 고정되는 "수용표면"이란 용어는 하나 이상의 스트랜드 또는 섬유에 의해 한정되고, 맞무림 수단(30)에 보족적인 빈틈없이 일정한 공간이 떨어진 기공이 있는 노출 면을 갖는 임의의 평면 또는 표면을 말하거나, 달리 표현하면, 상기 노출 표면은 편재된 탄성 변형을 이룰수 있어 맞물림 수단(30)이 포획된 후 저촉없이는 철수될 수 없는 임의의 평면 또는 표면을 말한다. 기공 또는 편재된 탄성 변형은 맞물림 수단(30)이 수용 표면의 평면으로 들어오는 것을 허용하는 한편, 기공(또는 변형된 영역)사이에 삽입된 수용표면의 스트랜드(또는 비변형된 물질)는 사용자가 원할때 까지 또는 고정 시스템(30)의 박리 또는 전단 강도가 달리 초과할때 까지 고정 시스템(30)의 철수 또는 방출을 방지한다. 수용 표면의 평면은 편평하거나 구부러질 수 있다.
스트랜드 또는 섬유를 갖는 수용 표면은 스트랜드 또는 섬유 사이의 기공이 적어도 하나의 맞물림 수단(30)을 수용 표면의 평면으로 침입하도록 허용하는 크기를 갖는다면, 또한 스트랜드가 맞물림 수단(30)에 의해 맞물리거나 또는 맞물림 수단에 의해 잡히는 크기를 갖는다면 "보족적"이라 말한다. 적어도 하나의 맞물림 수단(30)이 수용 표면의 평면으로 편재된 변형을 야기할 수 있어서, 이러한 변형이 수용 표면으로부터 고정 시스템(20)의 제거 또는 분리를 막는다면 국부적으로 변형 가능한 수용 표면을 "보족적"이라 말한다.
적합한 수용 표면에는 그물 모양의 포움, 편직 직물, 부직포, 및 스티치결합된 루프 물질(예를 들면 뉴 햄프셔, 맨체스터에 소재한 벨크로 유에스에이(Velcro USA)에서 시판하는 벨크로 상표의 루프 물질)이 있다. 특히 적합한 수용 표면은 사우쓰 캐롤하이나, 스파탄버그에 소재하는 밀리켄 캄파니(Miliken Company)에서 시판하는 스티치결합된 직물 번호 970026이 있다.
고정 시스템(20)의 성분들을 더욱 상세히 고찰하기 위해 제 2 및 제 3 도로 돌아가서 살펴보면, 고정 시스템(20)의 기재(24)는 개별 프롱(22)의 인열 및 분리를 막기에 충분히 강해야 한다. 이 기재(24)는 제 3 도에 도시한 바와 같은 융기된 영역(21)으로 구성된 돌출부(23)를 형성하면서 부착되어 있는 추가의 물질을 가질 수 있는 표면이어야 한다. 상기 융기된 영역(21)은 자유롭게 형성된 프롱(22)의 기부가 결합되어 기부-프롱부착표면 접촉면을 형성하는 프롱부착표면(25)과 돌출부-기재부착표면(25)을 갖는,엠부스(19) 또는 융기된 영역(21)으로 구성된 하나 이상의 돌출부(23)를 갖는 임의의 노출 표면을 말한다.
가재(24)는 또한 통상의 제조 공정을 지탱하기 위해 물을 형성할 수 있으며, 또한 원하는 형태로 기재(24)가 구부러지거나 굴곡을 형성할 수 있도록 가용성일 수 있으며, 기재 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)위에 부착되는 액체 프롱(22)이 동결될때 까지 용융되거나 프롱에 유해한 작용을 초래하지 않고 가열에 견딜 수 잇어야 한다. 기재(24)는 또한 다양한 너비로 입수가능해야 한다. 돌출부(23)을 지탱할 수 있기에 적합한 기재(24)로는 편직물, 직물, 부직포, 고무, 비닐, 필름 특히 크라프트지 및 바라직하게는 폴리올레핀형 필름이 있다. 기본 중량 0.08㎏/㎡(50 lb/3,000 ft2)을 갖는 백색 크라프트지가 적합한 것으로 밝혀졌다.
기부(26)는 프롱(22)이 기재(24)의 기재 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)에 부착되는 대략 평편한 부위이며 프롱의 몸체(28)의 말단부와 접촉하고 있다. 본원에서 사용한 바와 같은 "기부"란 용어는 기재(24)의 프롱부착표면(25)과 직접 접촉하고 있으며 프롱(22)의 몸체(28)를 지지하고 있는 프롱(22)의 부위를 말한다. 기부(26)와 몸체(28)사이의 경계를 분명히 하는 것이 꼭 필요한 것은 아니다. 단지 중요한 점은 사용시 몸체(28)가 기부(26)와 분리되지 않으며, 기부(26)가 프롱부착표면(25)과 분리되지 않아야 한다는 것이다. 기부(26)의 횡단면은 프롱(22)의 패턴 밀도 및 개별 프롱(22)의 몸체(28)의 길이를 기준으로 고정 시스템(20)의 원하는 박리 및 전단 강도를 위해 충분한 구조적 일체성 및 따라서 영역을 제공해야 하고, 더욱더 프롱부착표면(25)에 적절한 접착력을 제공해야 한다. 몸체의 길이를 보다 길게 사용한다면, 기부(26)는 일반적으로 보다 큰 횡단면적을 가져 프롱부착표면(25)에 충분한 접착력과 적절한 구조적 일체성을 제공해야한다.
프롱부착표면(25)상의 기부(26)의 자국(footprint) 형태는 일반적으로 프롱부착표면(25)의 면적에 상응할 것이다. 상기 자국은 기재돌출부(23)의 프롱부착표면(25)의 면적을 증가시키므로써 확대할 수 있으며, 이것은 보다 큰 구조적 일체성을 제공하므로 상기 방향으로 보다 큰 박리 강도를 제공할 것이다. 본원에서 사용한 바와 같은 "자국"이란 용어는 기재(24)의 돌출 면적(23)의 프롱부착표면(25)상에서 기부(25)의 평면 접촉영역을 말한다. 자국의 측면의 종횡하는 너무 커서는 않되며, 그렇지 않으면 프롱(22)은 자국의 더 짧은 측면에 평행하게 힘을 받을때 불안정해 질수 있다. 약 1.5:1 미만의 종횡비가 바람직하며, 원형 자국에 상응하는 대략 원형의 프롱부착표면(25)이 더욱 바람직하다. 그러나, 자국의 형태를 변화시키면 방위각을 갖는 자유롭게 형성된 프롱이 형성될 수 있다. 상기 프롱은 1991년 6월 21일 토마스(Thomas)등의 명의로 출원된 프록터 앤드 갬블의 출원 4417인 미합중국 틀허원 제07/719,211호 및 1993년 1월 19일 토마스등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,180,534호에 보다 상세히 개시되어 있으며, 이들 모두는 본원에 참고로 인용되어 있다.
본원에 개시한 구체예에 있어서, 기재 돌출부(23)의 대략 원형의 프롱부착표면(25)위에 놓인 대략 원형의 자국을 갖는 기부(26)의 직경이 약 0.76㎜ 내지 1.27㎜(0.030 내지 0.050 in)인것이 적합하다. 만약 특정 방향으로 보다 큰 박리 또는 전단 강도를 갖는 고정 시스템(20)을 제조하려 한다면, 프롱부착표면(25) 및 기재 돌출부(23) 및 이에 상응하게 기부(26)의 횡단면적을 상기 방향으로 확대되도록 변형시켜 상기 방향과 축방향으로 직교하는 축에 대해 강도 및 구조적 일체성을 증가시킨다. 이러한 변형은 확대된 방향으로 기부(26)를 당길때 프롱(22)을 더 강하게 만든다.
몸체(28)는 기부(26)과 접촉하고 있으며, 기재(26) 및 기재 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)으로부터 외향으로 돌출되어 있다. 본원에서 사용한 바와 같은 "몸체"란 용어는 기부(26)와 맞물림 수단(30)의 중간에 있고 이들과 접촉하고 있는 프롱(22)의 일부를 말한다. 몸체(28)는 가재 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)으로부터 뻗어나온 맞물림 수단(30)의 종방향 공간을 제공한다. 본원에서 사용한 바와 같은 "종방향"이란 용어는 프롱부착표면(25)으로부터 비롯된 벡터 성분을 갖는 방향을 의미하며, 프롱부착표면(25)의 상기 평면에 대해 벡터 성분을 갖는 방향에 대해 달리 구체적으로 언급하지 않으면, 이 방향은 프롱(33)의 기부-프롱 부착 접촉면에서 프롱부착표면(25)의 평면에 대한 수직 거리를 증가시킨다.
각각의 프롱(22)의 몸체(28)와 기부(26)가 결합한 곳을 발단부(origin)(36)라 한다. 몸체(28)의 "발단"은 기부(26)의 중심으로 따라서 프롱부착표면(25)의 중심으로 생각될 수 있는 지점이며, 전형적으로 기부(26)의 자국안에 있다. 발단부(36)는 측면도에서 프롱(22)을 관측할 때 발견된다. "측면도"란 몸체(28) 및 기부(26)를 향하는 임의의 방사상 방향이며, 이것은 또한 기재(24)의 프롱부착표면(25)의 평면에 대해 평행하다. 고정 시스템(20)을 하기에 개시하고 특허 청구한 공정에 의해 제조한다면, 발단부(36)를 결정할때, 닙(70)을 통해 재(24)가 이동하는 방향에 대해 기계 방향 및 횡기계 방향으로 프롱(22)을 관측하는 것이 필수적인 것은 아니지만, 바람직하다.
고려중인 특정 측면도에 있어서 기부(26) 자국의 떨어진 가장자리사이의 측방향 거리를 측정하고, 이 거리를 이등분하여 상기 측면도에 대한 기부(26)의 중간점을 얻는다. 고려중인 특정 측면도에서 기부(26)의 자국을 이등분할때, 사소한 불연속점(예를 들면 기재(24)에 부착시에 우연히 생성되는 필레(fillets) 및 거칠거칠한 부위)은 무시한다. 이점이 몸체(28)의 발단부(36)이다.
몸체(28)는 프롱부착표면(25), 기재 돌출부(23) 및 기재(24)의 평면과 α각을 형성한다. 본원에서 사용한 바와 같은, "프롱부착표면의 평면"이란 용어는 고려중인 주요 프롱(22)의 기부(26)에 있는 기재 돌출부의 편평한 평면을 말한다. α각은 다음과 같이 측정한다. 프롱(22)은 측면으로 관측한다. 프롱(22)의 "측면도"는 2가지 특정 측면도중 하나이며 다음과 같이 발견된다. 최대 측방향 돌출(38)을 갖는 방향을 명백하게 알기 위해 측면도로부터 프롱(22)을 시각적으로 조사한다. "측방향 돌출"란 상기 도에서 기부(26)의 중심, 즉 몸체(28)의 발단부(36)에서, 프롱부착표면(25)의 평면에 대해 종방향으로 및 수직으로 하향으로 돌출될때 상기 도에서 볼수있는 프롱(22)상의 측방향으로 가장 멀리 떨어진 지점의 돌출부까지 측방향으로 프롱부착표면(25)의 평면에 대해 평행하게 취한 거리이다.
당분야의 숙련된 자에게는최대 측방향 돌출(38)이 발단부(36)에서부터 몸체(28) 또는 맞물림 수단(30)의 외부 둘레까지 돌출된 부위라는 것은 명백할 것이다. 측방향 돌출(38)을 최대화하는 프롱(22)의 측면도는 상기 프롱(22)의 측면도이다. 또한 당분야의 숙련된 자에게는 고정 시스템(20)을 하기에 개시하고 특허 청구하는 공정에 의해 제조한다면, 최대 측방향 돌출(38)이 기계 방향으로 배향되는 것이 일반적이고, 따라서 측면도는 횡기계 방향으로 배향되는 것이 일반적일 것임은 명백할 것이다. 제 2 도에 도시한 측면 입면도는 엠보스(19)위에 놓인 프롱(22)의 측면도중 하나이다. 더욱더, 당분야에 숙련된 자에게는 도시된 측면도와 대략 180°정반대의 또다른 측면도(따라서, 최대 측면 돌출(38)이 관찰자의 왼쪽을 향해 배향된다)가 있음은 명백할 것이다. 2개의 측면도들은 모두 하기에 개시한 절차 및 용법에 똑같이 적합하다.
몸체(28)의 발단부(36)는 측면도에서 프롱(22)와 함께 전술한 바와 같이 발견되었다. 측면도형태로 프롱(22)을 그대로 유지시키면서, 이어서 프롱부착표면(25)의 평면 및 기재(24)에 대해 대략 평행한 가상의 절단 평면 40~40을 프롱부착표면(25)의 평면으로부터 최대 수직 거리를 갖는 프롱(22)의 지점 또는 분절에서 프롱(22)의 둘레에 대해 탄젠트로 가져온다. 이것은 최고 높이를 갖는 프롱(22)의 부위에 상응한다. 이어서 가상의 절단 평면 40~40을 최고 높이의 프롱부착표면에 대해 더 근접한 상기 최대 수직 거리의 1/4에 가져오면 가상의 절단 평면 40~40은 프롱부착표면(25)의 평면으로부터 수직 거리의 종방향 높이의 3/4에서 프롱(22)을 취한다.
가상의 절단 평면 40~40을 이어서 프롱(22)상의 3 지점을 측정하는데 사용한다. 제 1 지점은 절단 평면이 프롱(22)의 전단 가장자리(42)를 차단하는 지점이며, 75% 전단 지점(44)으로 부른다. "전단 가장자리"란 프롱부착표면(25) 평면과 기재(24)로 부터 종방향으로 향하고 있는 몸체(28) 주변의 정점이다. 제 2 지점은 프롱(22)의 중심을 통해 약 180°배치되어 있으며 절단 평면 40~40은 프롱(22)의 후단 가장자리(46)를 취하며 75% 고리 지점(28)으로 부른다. "후단 가장자리"란 프롱부착표면(25) 및 기재(24)를 향해 종방향으로 향하고 있는 몸체(28) 둘레의 정점을 말하고, 전단 가장자리(42)와는 대략 반대의 위치에 있다. 물론 상기 2 지점을 연결하는 직선은 절단 평면 40~40에 해당하며, 이들을 이등분하여 가상의 절단 평면 40~40의 중간지점(47)을 얻는다. 이어서 가상의 절단 평면 40~40의 중간점(47)을 기부(26)에 있는 몸체(28)의 발단부(36)와 연결하는 직선을 그린다. 사잇각 α의 상기 선이 프롱부착표면(25)의 평면에 대해 한정되며 몸체(28)의 각 α이다.
달리 언급하면, 프롱부착표면(25)의 평면에 대해 몸체(28)가 만드는 각 α는 임의의 측면도에서 발견된, 절단 평면 중간점(47)과 발단부(36)를 연결하는 선에 의해 한정된 수직면에서 가장 멀리떨어진 각의 90°여각이다. 따라서, 상기 선을 몸체(28)와 특히 발단부(36)를 향해 방사상의 임으의 방향으로(이 방향은 프롱부착표면(25)의 평면에 대해 대략 평행하고 수직면과 직교한다) 관측할때 프롱부착표면(25)의 평면에 대해 최소 각도가 몸체(28)의 각도 α이다. 프롱(22)을 기계 방향으로 대략 관측할때 또는 기계 방향에서 약 180°로 관측할때 몸체(28)의 겉보기 각도 α는 약 90°일 것이라고 인식될 것이다. 그러나, 상기에서 논의한 바와 같이, 측정될 각도 α는 수직면에서 가장 멀리 벗어나는 각도이므로, 따라서 각도 α는 프롱(22)을 측면으로, 전형적으로 대략 횡기계 방향으로 관측했을때 측정되는 것이 일반적이다.
몸체(28)의 각도 α는 일반적으로 프롱부착표면(25)의 평면에 대해 대략 수직일 수 있거나, 또는 특정 방향으로(이 방향은 최대 종방향 돌출(38)에 대해 대략 평행한 방향이다)증가된 박리 강도를 제공하기 위해 상기 평면에 대해 예각 관계로 배향되는 것이 바람직하다. 그러나, 몸체(28)의 각 α는 수직면에서 지나치게 벗어나지 않아야 하며, 그러나, 몸체(28)의 각 α는 수직면에서 지나치게 벗어나지 않아야 하며, 그렇지 않으면 보다 방향 특이적인 전단 강도를 갖는 고정 시스템(20)이 생성된다. 본원에서 언급한 구체예에 있어서, 약 45°내지 약 80°의 각, 바람직하게는 약 65°를 갖는 몸체(28)는 프롱부착표면(25)의 평면에 대해(측방향으로 배향되는 것으로 생각되지 않고) 비수직적으로 배향되는 것으로 생각된다.
프롱부착표면(25)의 평면에 대해 전단 가장자리(42)와 후단 가장자리(46)의 각도들을 측정하는데 가상의 절단 평면 40~40과 측면도를 또한 사용할 수 있다. 상기 각도들을 측정하기 위해, 75% 전단 지점(44)과 75% 후단 지점(48)을 상기에 개시한 바와 같이 찾아낸다. 기부(26)를 전단하는 지점(50)을 다음과 같이 찾는다. 측면으로 관측할때 프롱부착표면(25)위에서 기부(26)을 통과하는 선을 몸체(28)의 전단 가장자리(42)와 교차하도록 가져온다. 상기 교차점이 "기부 전단 지점(50)"이다. 상기 언급한 바와 같이, 프롱부착표면(25)에 부착할때 부수적인, 기부(26) 근처의 몸체(28)의 사소한 불연속점은 기부 전단 지점(50)을 측정할때 고려하지 않는다. 75% 전단 가장자리(42) 지점(44)을 직선에 의해 기부 전단 가장자리(42) 지점(50)에 연결한다. 상기 직선은 발단부(36)와 몸체(28)의 중심 방향으로 프롱부착표면(25)의 평면 및 기공에 대해 사잇가 βL을 형성한다. 이러한 사잇각 βL을 전단 가장자리(42)의 각 또는 단순히 전단 가장자리 각으로 부른다.
기부 후단 지점(52)은 일반적으로 기부 전단 지점(50)으로부터 기부(26)의 중심을 통해 180°로 배치되는 것이 일반적이며 다음과 같이 측정된다. 측면으로 측정했을때 기부(26)의 자국과 그에 상으하게 프롱부착표면(25)을 통과하는 선은 몸체(28)의 후단 가장자리(46)를 교차하도록 만든다. 이러한 교차점이 "기부 후단 지점"이다. 상기 언급한 바와 같이, 프롱부착표면(25)에 부착할대 부수적인, 기부(26) 근처의 몸체(28)의 사소한 불연속점은 기부 후단 지점(52)을 측정할때 고려하지 않는다. 상기 언급한 바와 같이, 75% 후단 지점(48)을 직선으로 기부 후단 지점(52)에 연결한다. 상기 직선은 발단부(36)와 몸체(28)의 중심 방향으로 프롱부착표면(25)의 평면 및 기공에 대해 사잇각βT를 형성한다. 이러한 사잇각 βT를 후단 가장자리(46) 각 또는 단순히 후단 가장자리 각으로 부른다.
전단 가장자리(42)와 후단 가장자리(46)의 사잇각 βL과 βT는 몸체(28)의 측면과 평행하게 정의된다. 전단 및 후단 가장자리(42)및 (46)의 각도 βL과 βT가 서로에 대해 보충적이지 않다면(약 180°의 산술적인 합계로 되지 않음), 몸체(28)의 측면은 평행하지 않은 것으로 생각된다. 만약 몸체(28)의 측면이 평행하지 않다면, 각도 βL과 βT를 한정하는 직선(기부 전단 및 후단 지점(50)과 (52)를 각각 75% 전단 및 후단 지점 (44) 및 (48)과 연결함)은 프롱부착표면(25)의 평면보다 더 높게 또는 더 낮게 교차한다. 전단 및 후단 가장자리 (42) 및 (46)의 각도 βL및 βT가 동일하지 않고 상기 각도를 한정하는 선이 프롱부착표면(25)의 평면보다 위로 교차한다면(기부(26)에서 종방향으로 외향으로), 프롱(22)은 기부(26)로 부터 말단부 및 맞물림 수단(30)을 향해 모일것이다. 전단 및 후단 가장자리(42) 및 (46)의 각도 βL과 βT가 동일한 의미를 가질때만, 즉 동일한 방향으로 배향되는 경우에만, 보충 크기는 전단 및 후단 가장자리(42) 및 (46)의 각도 βL과 βT는 동일하게 측정되고 몸체(28)의 측면은 평행하다.
약 45°±30°의 프롱부착표면(25)과 전단 가장자리 각도 βL을 형성하는 전단 가장자리(42)를 갖는 몸체(28)가 적합하다. 약 65°±30°프롱부착표면(25)과 후단 가장자리 각도 βT를 형성하는 후단 가장자리(46)가 적합하다. 전술한 범위의 몸체(28)의 사잇각 α와 함께 전단 및 후단 가장자리(42) 및 (46)의 상기 각도 βL과 βT를 갖는 몸체(28)가 잘 작동하여 과도한 프롱 물질을 필요로 하지 않고 높은 전단 및 박리 강도를 제공하기 위해 프롱부착표면(25)에 대해 유리하게 배향된, 테이퍼링 몸체(28)를 생성한다.
뉴저지주 마운틴 에이크스에 소재한 림-하르트, 인코포레이티드(Rame'-Hart, Inc.)에서 시판하는 모델 100-00 115 각도계를 사용하여 상기 측정을 쉽게 수행한다. 보다 정밀한 측정을 원한다면, 당 분야에 숙련된 자는 프롱(22)의 사진을 만들어 측면도, 발단부(36), 절단 면 40-40, 전단 각도 βL, 후단 각도 βT, 기부 지점(50) 및 (52), 75% 지점 (44) 및 (48), 및 몸체(28)의 각도 α의 측정을 유리하게 수행할 수 있음을 인식하고 있을 것이다. 매사츄세츠주 뉴 베드포드에 소재한 알레이, 인코포레이티드(Armray, Inc.)에서 시판하는 모델 1700 주사 전자 현미경이 상기 목적에 잘 작동하는 것으로 밝혀졌다. 필요한 경우, 최대 측방향 돌출(38)을 측정하여, 측면도를 측정하기 위해 여러 사진을 취할 수 있다.
몸체(28)는 맞물림 수단(30)이 수용 표면의 스트랜드를 쉽게 취하거나 또는 맞물리도록 하는 높이에서 맞물림 수단(30)이 기재(24)의 돌출 부위(23)으로부터 공간이 떨어지기에 충분한 거리로 기부(26)으로부터 종방향으로 돌출되어야 한다. 비교적 긴 몸체(28)가 수용 표면으로 더 깊게 침투하여 더 많은 수의 스트랜드 또는 섬유를 취하거나 맞물리도록 허용할 수 있는 잇점을 제공한다. 반대로, 비교적 짧은 길이의 몸체(28)는 비교적 더 강한 프롱(22)이 생성되는 잇점을 제공하지만, 그에 상응하게 수용 표면으로 더 얕게 침투하여 덜 밀접하게 빽빽한 스트랜드 또는 섬유를 갖는 모 또는 헐겁게 스티치 결합된 물질과 같은 수용 표면에서는 부적합할 수 있다.
편직 도는 직조 물질 수용 표면을 사용하는 경우, 프롱부착표면(25)으로부터 약 0.5 ㎜(0.020 in), 바람직하게는 적어도 약 0.7㎜(0.028 in)의 최대 높이를 갖는 지점 또는 분절까지의 종방향 길이를 갖는 비교적 더 짧은 몸체(28)가 적합하다. 약 0.9㎜(0.035 in)보다 큰 구경을 갖는 고 로프트 물질 수용 표면을 사용한다면, 적어도 약 1.2㎜(0.047 in), 바람직하게는 적어도 약 2.0㎜(0.079 in)의 더 큰 종방향 치수를 갖는 비교적 더 긴 몸체(28)가 더욱 적합하다. 몸체(28) 길이가 증가함에 따라, 그에 상응하게 전단 강도는 감소하며, 기재(24)의 돌출 부위(23)의 밀도 및 그에 상응하게 고정 시스템(20)의 프롱(22)의 밀도는 상기 전단 강도의 손실을 보충하기위해 증가시킬수 있다.
상기 지점에서, 엠보스(19) 또는 융기된(21) 부위로 구성된 기재 돌출부(23)가 프롱(22)이 수용 수단으로 더 깊게 침투하도록 허용하는 추가의 높이를 프롱(22)에 제공할 것임을 당 분야에 숙련된 자는 쉽게 판별할 수 있다. 기재(24)의 엠보싱 (19) 영역에 대한 또다른 잇점은 프롱의 "피부 친화도"가 증가한다는 것이다. 프롱을 기재(24)의 엠보싱(19) 영역위에 놓고 피부에 대해 압착시킬때 프롱(22)은 엠보싱(19) 영역안으로 캡슐화되거나 그안에 빠질수 있다. 이러한 캡슐화는 또한 프롱 맞물림 수단(30)의 기공이 기재(24)의 표면밑으로 내려가도록 허용하므로써 프롱(22)이 수용 표면의 임의의 섬유를 잠그도록 한다. 이러한 잠금 현상은 수용 표면이 맞물림 수단(30)으로부터 제거되는 것을 막지않고, 훅크 보유 강도를 증가시킨다.
돌출부를 갖는 본 발명의 기재는 또한 피부에 친화적인 훅크 고정 물질을 형성하기 위해 압축가능한 기재로 사용할 수 있다. 그러한 친화성 훅크 고정 물질 및 이러한 훅크 고정 물질의 제조 방법은("Non-Abrasive Mechanical Fastening System And Process of Manufacture Therefore"라는 명칭의 데이비드 제이. 케이. 굴레(David J.K.Goulait)등의 명의로 1992년 12월 10일 출원된 미합중국 특허원 제 07/988,636 호에 개시되어 있으며 이를 참고로 본원에 인용한다.
상기에 개시한 바와 같이, 몸체(28)의 종방향 길이는 프롱부착표면(25)으로부터 맞물림 수단(30)의 종방향 공간을 결정한다. "종방향 공간"이란 프롱부착표면(25)의 평면으로부터 맞물림 수단(30)의 둘레까지의 최소한의 수직 거리이다. 일정한 형태의 맞물림 수단(30)에 있어서, 프롱 부착 평면(25)으로부터의 맞물림 수단(30)의 종방향 공간은 종방향 몸체(28)의 길이가 증가함에 따라 더 커진다. 의도된 수용 표면의 스트랜드 또는 섬유 직경의 적어도 약 2배의 종방향 공간, 및 바람직하게는 상기 섬유 또는 스트랜드 직경의 약 10배 큰 종방향 공간이 고정 시스템(20)의 맞무림 수단(30)에 의해 상기 스트랜드 또는 섬유의 우수한 차단 또는 맞물림 및 유지를 제공한다. 본원에서 개시한 구체예에 있어서, 약 0.2㎜ 내지 약 0.8㎜(0.008 내지 0.03 in)의 종방향 공간을 갖는 프롱(20)이 잘 작동한다.
몸체(28)의 횡단면 모양은 중요하지 않다. 따라서, 몸체(28)는 기부(26)의 횡단면과 관련한 전술한 변수에 따라 원하는 임의의 횡단면을 가질 수 있다. "횡단면"이란 몸체(28) 또는 맞물림 수단(30)에 대해 수직면으로 취한 프롱(22)의 임의의 부분의 평면적을 말한다. 상기 언급한 바와 같이, 몸체(28)의 말단부와 프롱(22)가 테이퍼링되어 횡단면이 감소하는 것이 바람직하다. 상기 배치는 몸체(28) 및 맞물림 수단(30)의 관성 능률의 상응하는 감소를 제공하여, 분리력을 고정 시스템(20)에 가할때 더욱더 거의 일정한 응력의 프롱(22)을 발생시키므로써 프롱(22)안에 혼입된 불필요한 물질의 양을 감소시킨다.
광범위한 범위의 프롱(22) 크기로 원하는 형태를 유지하기 위해, 대략 일정한 비율의 횡단면적을 사용하여 프롱(22)을 어림 계산할 수 있다. 프롱(22)의 전체 테이퍼링을 일반적으로 조절하는 하나의 비율은 프롱부착표면(25)의 면적과 프롱(22)의 최대 높이에서 기부(26)의 횡단면 면적 대 프롱(22)의 횡단면적의 비율이다. "최고 높이"란 용어는 프롱부착표면(25)의 평면으로부터 최대 수직 거리를 갖는 맞물림 수단(30) 또는 몸체(28)의 지점 또는 분절을 말한다. 전형적으로, 약 4:1 내지 약 9:1 범위의 기부(26) 횡단면적 대 최대 높이 횡단면적을 갖는 프롱(22)이 잘 작동한다.
약 0.76㎜ 내지 약 1.27㎜(0.030 내자 약 0.050 in) 범위의 전술한 바와 같은 기부(26) 직경으로 부터 약 0.41㎜ 내지 약 0.51㎜(0.016 내지 0.020 in)의 최대 높이 직경으로 테이퍼링된 대략 원형의 몸체(28)가 본원에서 논의한 구체예에 적합한 것으로 밝혀졌다. 당 분야에 숙련된 자가 인식할 수 있는 것은 기부의 면적이 프롱부착표면(25)의 면적과 일치한다는 사실이다. 보다 구체적으로, 최대 높이에서 약 0.46㎜(0.018 in) 직경을 갖는 대략 원형 프롱부착표면(25)의 횡단면 면적이 최대 높이에서 약 0.17㎟(0.0003 in2)의 횡단면적을 제공한다. 약 1.0㎟(0.040 in)의 대략 원형의 프롱부착표면(25) 및 기부(26) 횡단면이 약 0.81㎟(0.0013 in2)의 기부(26) 횡단면적을 제공한다. 상기 구조는 약 5:1의 기부(26) 횡단면적 대 최대 높이 횡단면적의 비를 생성하며, 이것은 전술한 범위내에 있다.
맞물림 수단(30)을 몸체(28)에 결합시키고, 바람직하게는 몸체(28)의 말단부와 접촉시킨다. 맞물림 수단(30)은 몸체(28)의 둘레로부터 방사상으로 및 외향으로 돌출하며 더욱더 프롱부착표면(25)을 향하거나 또는 이로부터 종방향으로 돌출하는 벡터 성분을 가질 수 있다. 본원에서 사용한 바와 같은, "맞물림 수단"이란 용어는 몸체(28)의 둘레에 대해 측방향의 임의의 돌출부를 말하며(몸체(28)의 둘레에서 사소한 거칠 거칠한 부위는 제외함), 이러한 돌출부는 수용 표면으로부터 분리 또는 제거되지 않도록 막는다. "둘레"란 용어는 프롱(22)의 외표면을 의미한다. "방사상"이란 용어는 프롱부착표면(25) 또는 기재(24)에 대해 수직면으로부터 또는 수직면을 향해 배향된 것을 의미하며, 이러한 수직면은 기부(26)의 자국안에 중심에 위치하는 것이 일반적인 발단부(36)를 수직으로 통과한다.
특별히, 측방향 돌출은 프롱부착표면(25) 및 기재(24)의 평면에 대해 평행하고 상기 평면을 향하고 있는 벡터 성분을 갖는다. 맞물림 수단(30) 밈ㅊ 몸체(28)는 모두 측방향 및 종방향 벡터 성분을 가질 수 있다고 생각될 것이다. 몸체(28) 말단부의 뚜렷히 한정된 말단이 분명한 것은 중요하지 않으며 또는 몸체(28)와 맞물림 수단(30)사이의 경계를 전혀 식별할 수 없다는 것도 중요하지 않다. 단지 필수적인 것은 몸체(28) 둘레의 종방향으로 배향된 면이 차단되어 맞물림 수단(30)이 프롱부착표면(25)의 평면과 기재(24)에 대해 평행하고 이를 향하고 있는 벡터 성분을 갖는 면을 갖는 다는데 있다.
맞물림 수단(30)은 경우에 따라 몸체(28)보다 더 큰 측방향 돌출(38)을 가질 수 있으며, 그 반대로 가능하다. 도면에 예시한 바와 같이, 맞물림 수단(30)은 대략 아치형인 것이 바람직하며 요각 곡선을 가질 수 있다. 맞물림 수단(30)이 요각 곡선을 갖는다면, 맞물림 수단(30)은 기부(26)에서 프롱부착표면(25) 또는 기재(24)와 종방향으로 근접하거나 기부(26)으로부터 측방향으로 떨어진 위치에 근접하는 분절을 포함한다. 이러한 분절은 몸체에 대해 측방향으로 향하지만, 분절은 발단부(36)를 향해 방사상으로 배향될 필요는 없다.
비교적 단일방향으로 배향된 박리 강도를 원한다면, 고정 시스템(20)의 각각의 프롱(22)의 맞물림 수단(30)은 거의 동일한 방향으로 측방향으로 연장될 수 있거나 또는 임의의 측방향으로 거의 등장성의 박리 강도를 제공하기 위해 랜덤하게 배향될 수 있다. 맞물림 수단(30)음 몸체(28)의 한쪽 측면으로부터 실질적으로 돌출하여, 대략 볼록한 외형을 한정하고 수용 표면의 기공에 침입하여 맞물림 수단(30)의 곡선(54)의 내경에서 수용 표면의 스트랜드 또는 섬유를 포획하는 훅크형 빗살을 가질 수 있다. 맞물림 수단(30)과 수용 표면의 스트랜드 또는 섬유간의 충돌은 고정 시스템(20)의 박리 강도 또는 전단 강도가 초과할 때 까지 고정 시스템(20)이 수용 표면으로부터 방출되는 것을 방지한다. 상기 맞물림 수단(30)은 측방향으로 너무 멀리 방사상으로 돌출해서는 안되며, 그렇지 않으면 맞물림 수단(30)은 수용 표면의 기공을 침입할 수 없다. 맞물림 수단(30)의 횡단면은 수용 표면의 기공을 침입하는 크기를 가져야 한다.
맞물림 수단(30)이 일정한 밀도의 프롱(22) 배열을 갖는 고정 시스템(20)의 원하는 박리 및 전단 강도를 조절하기에 충분한 전단 및 굴곡 강도를 제공하는 구조적 일체성을 갖는다면 맞물림 수단(30)의 횡단면적 및 형태는 중요하지 않다. 본원에서 개시한 구체예에 있어서, 기부(26)의 중심에서 약 0.79㎜ 내지 약 0.90㎜(0.03 내지 0.04 in) 떨어진 측방샹 둘레로의 최대 측면 돌출(38)을 갖는 훅크형 빗살의 맞물림 수단(30)이 적합하다.
기재 돌출부(23)의 배열 및 그에 상응하는 프롱(22)의 배열은 원하는 바에 따라 임의의 패턴 및 밀도를 가져 특정 용도의 고정 시스템(20)에 필요한 박리 및 전단 강도를 얻을 수 있다. 일반적으로 배열의 밀도가 증가함에 따라, 박리 강도 및 전단 강도도 그에 비례하게 선형으로 증가한다. 개별 프롱(22)은 인접하는 프롱(22)의 맞물림 수단(30)이 수용 표면의 스트랜드 또는 섬유를 포획하는 것을 방해하거나 간섭할 만큼 밀접하게 공간을 띄어서는 안된다. 프롱(22)이 너무 밀접하게 위치한다면, 수용 표면 스트랜드 또는 섬유의 빽빽함 또는 매트형성이 일어날 수 있어 스트랜드 또는 섬유사이에서 기공이 막힐 수 있다. 반대로, 프롱(22)은 적절한 전단 및 박리 강도의 고정 시스템(20)을 제공하는데 과도한 면적이 요구되도록 멀리 떨어져서는 않된다.
기재 돌출부(23)를 일렬로 배치하여 각각의 프롱(22)이 인접 프롱(22)에서부터 일반적으로 등거리로 공간이 떨어진 것이 유리하다. 일반적으로, 기계 방향 및 횡기계 방향 기재 돌출부(23)는 분리력을 고정 시스템(20) 및 수용 표면에 적용할 때 인접 기계 방향 및 횡기계 방향 기재 돌출부(23)으로부터 등거리로 떨어져 고정 시스템(20) 및 수용 표면을 통해 대략 균일한 응력장을 제공해야 한다.
본원에서 사용한 바와 같은, "피치"란 용어는 인점한 열에서 기재 돌출부(23)의 중심과 그에 상응하는 프롱부착표면(25) 또는 프롱(22)의 기부(26)의 자국간의 기계 방향 또는 횡기계 방향으로 측정된 거리를 말한다. 전형적으로 양 방향에서 약 1.02㎜ 내지 약 5.08㎜(0.04 내지 0.20 in) 범위, 바람직하게는 약 2.03㎜(0.08 in)의 피치가 있는 프롱(22)의 배열을 갖는 고정 시스템(20)이 적합하다. 인접한 횡 기계 방향의 열에서 횡 기계 방향으로 약 1/2의 피치를 상쇄(offset)하여 인접한 횡기계 방향의 열사이에서 기계 방향의 거리를 두배로 하는 것이 바람직하다.
기재 돌출부(23)와 그에 상응하는 프롱(22)은 기계 방향 및 횡 기계 방향 모두에서 약 2 내지 약 10열의 프롱(22)/㎝(5 내지 25 열/in), 각 방향에서 바람직하게는 약 5열의 프롱(22)/㎝(13 열/in)의 기재 돌출부(@3)와 그에 상응하는 프롱(22)의 배열을 갖는 매트릭스로 1㎠ 격자 상에서 배치되는 것으로 생각될 수 있다. 상기 격자는 기재(24)의 ㎠당 약 4 내지 약 100 프롱(22)(25 내지 625 프롱/in2)을 갖는 고정 시스템(20)을 생성할 것이다.
고정 시스템(20)의 프롱(22)은 고형일때 안정하고 형태를 보ㅇ유하는 임의의 감열성 물질로 제조될 수 있으나, 고정 시스템(20)에 분리력을 적용할 때 파괴될 만큼 취성이 높아서는 않된다. 본원에서는 사용한 바와 같은, "감열성"이란 용어는 열을 가할때 고체 상태에서 액체상태로 서서히 변하는 물질을 말한다. 파괴한 프롱(22)이 파열될때 또는 분리력 존재 하에서 및 분리력을 적용받아 더이상 반응르 유지할 수 없을때 일어난다고 생각된다. 바람직하게는 물질은 ASTM 스탠다드 D-638에 따라 측정했을때, 약 24,600,000 내지 약 31,600,000 ㎏/㎡(35,000 내지 45,000lb/in2)의 탄성 인장 모듈러스를 갖는 것이다.
더욱더, 프롱 물질은 물질의 융점 근처의 온도에서 접착성 및 인성 점조도를 제공하기에 비교적 높은 점도와 용이한 가공성을 제공하기에 충분히 낮은 융점을 가져 몸체(28)는 신장될 수 있으며 맞물림 수단(30)은 하기에 인용한 제조 방법에 따라 용이하게 형성될 수 있어야 한다. 또한 프롱(@2)은 접탄성이어서 프롱(22) 구조, 특별히 맞물림 수단(30)의 형태에 영향을 미치는 변수의 더 많은 변형을 허용하는 것이 중요하다. 기재 돌출부(23)에 대한 적용 온도에서 약 20 내지 100 파스칼·초의 복합 점도를 갖는 물질이 적합하다.
점도는 10헤르쯔 샘플링 주기 및 10% 물질 변형력에서 동적으로 작동하는 모드를 사용하여 레오메트릭스 모델 800 메카니칼 스펙트로메터(Rheometrics Model 800 Mechanical Spectrometer)로 측정할 수 있다. 원반형 및 판형 형태가 바람직하며, 특히 약 12.5㎜의 반경과 원반과 판사이의 약 1.0㎜의 거리를 갖는 원반형이 바람직하다.
프롱(22)은 열가소성 물지로 구성하는 것이 바람직하다. "열가소성 물질"이란 말은 열이나 압력을 가하면 유동하는 감열성 물질의 비가교결합된 중합체를 말한다. 본 발명의 고정 시스템(20)을 특히 후술하고 청구범위에서 청구하는 방법에 따라 제조하기에는 고온 용융 접착제 열가소성 물질이 특히 아주 적합하다. 본원에 사용하는 "고온 용융 접착제"란 말은 통상적으로 실온에서는 고체이고 상승된 고온에서는 유체가 되어 용융상태로 가해지는 열가소성 화합물을 말한다. 고온 용융성 접착제의 예로는 미합중국 뉴욕 10020 뉴욕 웨스트 50번 스트리트 135 소재의 반 노스트랜드 레인홀드 캄파니(Van Mostrand Reinhold Company)에서 1977년에 편찬한 어빙 스카이스트(Irving Skeist)의 "Handbook of Adhesives" 제 2 판에 실려 있다. 상기 논문은 본원에 참고로 인용된다. 폴리에스테르와 폴리아미드제 고온 용융성 접착제가 특히 적합하고 바람직하다. 본원에 사용하는 "폴리에스테르"와 "폴리아미드"란 말은 반복적인 에스테르와 아미드 단위를 각기 갖는 체인(chain)을 말한다.
폴리에스테르 고온 용융성 접착제를 선택하는 경우에는, 약 194℃에서 약 23±2 파스칼·초의 복합점도를 갖는 접착제가 아주 적합하다고 발견되었다. 폴리에스테르 고온용융성 접착제로는 미합중국 매사추세트 미들톤 소재의 보스틱 캄파니(Bostik Company)에서 제 7199호로 판매하고 있는 것이 아주 적합하다고 발견되었다. 폴리아미드 고온용융성 접착제로는 미합중국 일리노이스 칸카키 소재의 헨켈 캄파니(Henkel Company)에서 Macromelt 6300이라는 상표명으로 판매하고 있는 것이 아주 적합하다고 발견되었다.
제 4 도에 도시한 고정 시스템(20')의 2번째 실시양태에 있어서, 맞물림 수단(30')은 대체로 반구형(버섯형상)일 수도 있다. "반구형"이란 말은 여러 방향으로 돌출하는 대체로 둥근 형상을 말하는 것으로서, 반구형과 구형을 포함하나 정규 형성에만 한정되는 것은 아니다. 이러한 형태, 특히 대체로 구형상의 맞물림 수단(30')은 이(30')를 수용표면으로부터 떼어낼 때 수용표면 스트랜드에 대한 방해가 적다는 잇점을 제공한다. 이에 따르면, 수용표면의 가시적 손상이 적게 발생되어 재사용 횟수가 증가된다. 반구형 맞물림 수단(30')을 선택하는 경우에는, 수용표면 개구내로의 침투가 용이하도록 하고, 맞물림 수단(30')을 수용표면으로부터 떼어낼 때 수용표면의 손상을 감소시키기 위해서 몸체(28')를 프롱부착표면(25')의 평면과 거의 수직으로 배치하는 것이 바람직하다. 약 70° 내지 약 90°의 각도(α)를 갖는 몸체(28')가 적합하다.
대체로 반구형의 맞물림 수단(30')을 갖는 적당한 비율의 프롱(22')을 제공하기 위해서, 맞물림 수단(30')은 수용표면의 스트랜드와 결합할 수 있을 만한 측방향 거리로 몸체(28')의 원주로부터 방사상으로 돌출해야 하지만, 몸체(28')가 맞물림 수단(30')의 무게를 확고히 받칠 수 없을 만큼 또는 몸체(28')가 불안정할 정도로 돌출해서는 안된다. 몸체(28')의 각도(α')가 감소하는 경우, 즉 수선으로부터 많이 벗어나는 경우에는, 몸체(28')의 구조적 보전과 단면적에 관련하여 맞물림 수단(30')의 무게가 더욱 중요해진다.
기부(26')로부터 최대 높이점까지 상술한 단면적과 직경비를 가지며 약 80°의 각도(α')를 갖는 테이퍼링된 몸체(28')가 아주 적합하다. 최대높이점의 측정은 맞물림 수단(30')으로부터가 아니라 몸체(28')의 최대높이점으로부터 수행된다는 것을 알아야 한다.
제 4 도에 도시한 바와 같이, 몸체(28')로부터 맞물림 수단(30')까지 평활한 전이부가 형성되어 있지 않으며 몸체(28')와 맞물림 수단(30')간의 경계를 쉽게 판정할 수 있는 실시양태에 있어서는, 가상 절단면(40'-40')이 프롱부착표면(25)의 평면으로부터 맞무림 수단(30')점과 접촉하는 평면까지의 수직거리의 3/4인 바, 이것은 프롱부착표면(25)의 평면과 종방향으로 더 가깝다. 그런 다음에는 상술한 바와 같이 이 가상절단면(40'-40')을 이용하여 몸체(28')의 각도(α')와 전단각(βL')및 후단각(βT')을 결정한다.
맞물림 수단(30')은 몸체(28')의 말단부(29')의 둘레로부터 이 말단부(29') 직경의 적어도 약25% 만큼, 바람직하게는 그러한 직경의 적어도 약 38% 만큼 방사상 측방으로 돌출해야 한다. 또한, 몸체(28')의 말단부(29')의 직경을 1.0으로 정규화한다면, 맞물림 수단(30')의 직경은 몸체(28')의 말단부(29') 직경의 적어도 1.5배, 바람직하게는 적어도 1.75배이어야 한다. 더욱이, 기부(26')의 직경은 몸체(28')의 말단부(29') 직경의 약 2.0배이어야 한다. 맞물림 수단(30')을 프롱부착표면(25)으로부터 종방향으로 적당히 이격시키기 위해서, 몸체(28')의 높이를 몸체(28')의 높이를 몸체(28')의 말단부(29') 직경의 약 1.5배 내지 약 2배가 되도록 해야 한다. 맞물림 수단(30')의 종방향 치수를 몸체(28')의 말단부(29') 직경의 약 0.5배 내지 약 1.5배로 할 수도 있다.
제 4 도의 고정 시스템(20')은 제 2 도의 고정 시스템(20)의 맞물림 수단(30)과 말단부를 적어도 용융점까지 가열함으로서 제조된다. 이것은 프롱(22)의 맞물림 수단(30)과 말단부를 기재의 평면을 향해서 종방향으로 배향된 열원에 근접시킴으로써 달성되는 바, 이경우 몸체(28')의 기부(26')와 기단부는 적어도 용융점까지 가열되지 않도록 한다. 적당한 가열방법은 프롱의 최대높이점을 약 440℃까지 가열된 고온 와이어와 같은 열원으로부터 약 3.3㎜ 내지 10.1㎜(0.1 내지 0.4 인치)이내로 근접시키는 것이다.
프롱(22')의 전단각(βL') 및 후단각((βT')은 반구형 맞물림 수단 유형의 프롱(22')을 형성하는 근원이 되었던 상응하는 훅크형 빗살 형태의 맞물림 수단을 갖는 프롱(22)과 유사할 것이다. 그 이유는 제 2 도의 맞물림 수단(30)이 가열 및 용융되고 흘러서 제 4 도의 맞물림 수단(30')의 될 때 몸체(28')의 각도(α')와 전단각(βL') 및 후단각(βT')은 거의 변화하지 않기 때문이다.
상술한 밀리켄 제 970026호 수용표면에 대해서, 제 4 도의 맞물림 수단(30')은 약 0.029㎜ 내지 약 0.032㎜(0.001 인치)의 측방향 및 종방향 치수를 갖는 것이 바람직하며, 약 0.30㎜ 내지 약 0.045㎜(0.012 내지 0.002 인치)의 직경을 갖는 기부(26')와 약 0.016㎜ 내지 약 0.020㎜(0.0006 내지 0.0007 인치)의 직경을 갖는 말단부(29')를 구비하는 몸체(28')상에 배치하는 것이 바람직하다. 몸체(28')의 말단부(29')는 프롱부착표면(25)의 평면위에 약 0.44㎜ 내지 약 0.50㎜(0.017 인치 내지 0.020 인치)로 배치하여야 하며, 맞물림 수단(30')은 약 0.56㎜ 내지 약 0.70㎜(0.022 내지 0.028 인치), 바람직하게는 약 0.64㎜(0.025 인치)의 측방 돌출부(38')를 가져야 한다.
[제조공정]
본 발명에 따른 고정 시스템(20)은 변경된 그라비야 인쇄술을 사용해서 제조할 수도 있다. 그라비야 인쇄술은 업계에 널리 알려져 있는 바, 그 이례는 1988년 2월 17일자로 시스 등(Sheath et al.)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,643,130 호에 개시되어 있다. 상기 특허는 본 발명과 유사한 기술을 예시하기 위해서 본원에 참고로 인용된다. 유사한 플롱을 형성시키는 또다른 방법이 본원에 참고로 인용된, 1992년 5월 26일자로 토마스(Thomas)등에게 허여된 미합중국 특허 제 5,116,563호중에 기술되어 있다.
제 5 도를 참조하면, 돌출부(23)를 포함하는 기재(24)는 2개의 롤, 즉 평활한 인쇄롤(72)과 (74)는 일반적으로 프롱부착표면(25)과 기재(24)의 평면에 평행하게 배치된, 상호간에 거의 평행한 중앙선을 갖는다. 롤(72)과 (74)는 각 중앙선을 중심으로 회전하며, 닙점(70)에서 크기 및 방향의 양면에 있어서의 표면속도가 대체로 동일하다. 경우에 따라서는 평활한 인쇄롤(72)과 지지롤(74)중의 하나 또는 양자를 다 외부동력(도시안함)으로 구동할 수도 있다. 약 1,500 와트의 출력을 갖는 교류 전기모터가 적당한 동력을 제공한다. 롤(72)와 (74)를 회전시킴으로써, 프롱물질을 기재(24)의 기재 돌출부(23)의 프롱부착표면(25)상에 부착시킨다.
평활한 인쇄 롤(72)은 액체상태의 프롱(22)의 물질의 온도를 조절할 수 있어야 하고 기계 및 교차-기계방향으로 프롱(22)사이에 거의 균일한 핏치를 제공할 수 있어야 한다. 기재 돌출부(23)상의 프롱부착표면(25)의 횡단면을 조절함으로써 다양한 기부직경(26)과 몸체높이를 얻을 수 있다.
평활한 인쇄 롤(72)은 프롱(22)를 프롱부착표면(25)상에 부착시키기 위한 부착수단을 제공한다. 기재(24)상에서 기재 돌출부(23)의 패턴은 목적하는 배열을 제공한다. "부착수단"은 액상 프롱물질을 벌크상태에서 프롱부착표면(25)으로 전달하는 임의의 수단을 의미한다. "부착"이란 프롱물질을 벌크상태로 프롱부착표면(25)상으로 전달함을 의미한다.
프롱부착표면(25) 및 상응하는 기재 돌출부(23)의 횡단면적은 일반적으로 츠롱(22)의 기부(26)의 자국 형태와 일치한다. 프롱부착표면(25)의 단면은 목적하는 기부(26)의 단면과 거의 동일하여야 한다. 평활한 인쇄 롤(72)상에 부착된 프롱물질의 깊이는, 부분적으로, 프롱(22)의 종방향 길이, 특히 기부(26)으로부터 가장 높은 입면의 지점 또는 단편까지의 수직거리를 결정한다.
본원에 기술된 실시양태에서, 평활한 인쇄 롤(72)상에 펼쳐진 프롱물질의 깊이는 프롱부착표면(25)의 직경의 약 50 내지 약 70%이어야 한다.
평활한 인쇄 롤(72)과 지지롤(74)보다 더욱 부드럽고 유연함으로써 평활한 인쇄롤(72)로부터 프롱부착표면(25)상에 부착되는 프롱물질의 쿠션을 제공할 수 있어야 한다. 약 40 내지 약 60의 쇼어 A 듀로메터 경도를 갖는 고무피막을 갖는 지지롤(74)이 적합하다.
평활한 인쇄롤(72)의 온도는 중요하지 않지만, 인쇄롤(72)은 침착에 의해 공급원으로부터 프롱부착표면(25)상으로 이동하는 동안에 고형화되는 것을 방지하기 위해서 가열되어야 한다. 일반적으로, 인쇄롤(72)의 표면온도는 공급원 물질의 온도와 유사한 것이 바람직하다. 평활한 인쇄롤(72) 온도는 약 197℃인 것이 양호한 것으로 밝혀졌다.
기재(24)가 프롱물질로부터 전달된 열에 의해 불리한 영향을 받는다면, 냉각롤(chill roll)이 필요할 수도 있다는 것을 인식할 것이다. 냉각롤이 필요한 경우에는, 업계에 널리 알려져 있는 수단을 사용해서 지지롤(74)내로 합체시킬 수도 있다. 이러한 구조는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 기타의 폴리올레핀 기재를 사용하는 경우 종종 필요하다.
각 프롱(22)을 형성하는데 사용되는 물질은 프롱(22)을 프롱부착표면(25)에 가할 수 있을 만한 적당한 온도를 갖는 공급원으로 유지되어야 한다. 전형적으로는, 물질의 용융점보다 약간 높은 온도가 바람직하다. 이 물질은 그 일부 또는 전제가 액체상태로 있는다면, "용융점" 이상에 있는 것으로 간주한다. 프롱물질의 공급원이 너무 높은 온도로 유지된다면, 프롱 물질의 점도가 충분하지 않을 수도 있고, 인접한 프롱들(22)을 기계방향으로 측방연결하는 맞물림 수단(30)을 형성할 수도 있다. 물질의 온도가 아주 높다면, 프롱(22)이 작고 다소 반구형상의 푸들(puddle)상태로 흐를 것이므로 맞물림 수단(30)이 형성되지 않을 것이다. 반대로 공급원 온도가 너무 낮다면, 프롱 물질이 공급원(80)으로부터 평활한 인쇄롤(72)까지 이동되자 않거나, 그 후 평활한 인쇄롤(72)로부터 기재(24)의 프롱부착표면(25)까지 적절하게 이동되지 않을 수도 있다. 또한, 이 물질의 공급원은 물질에 대체로 균일한 횡기계방향 온도 프로필을 부여해야 하고, 기재(24)의 프롱부착표면(25)상에 접착제 물질을 부착하기 위한 수단과 연통해야 하며, 프롱 물질이 고갈되었을 때 쉽게 재공급할 수 있어야 한다.
적당한 공급원은 평활한 인쇄롤(72)의 횡기계방향 치수의 일부와 함께 신장되며 상기에 인접해 있는 구유(80)이다. 이 구유(80)는 폐쇄된 하단면과 회측단면을 갖는다. 상부는 원하는 바에 따라 개방할 수도 있고 폐쇄할 수도 있다. 구유(80)의 내측은 그내에 수납된 액체 물질이 평활한 인쇄롤(72)의 원주와 자유로이 접촉 및 연통할 수 있도록 하기 위해서 개방된다.
공급원은 공지된 수단(도시안함)에 의해서 외부적으로 가열되어, 프롱물질을 액체상태에서 적당한 온도로 유지시킨다. 바람직한 온도는 융점이상 및 상당한 점탄성의 손실을 발생시킬 수 있는 온도 미만이다. 경우에 따라서는, 구유(80)내측의 액체물질을 혼합 또는 재순환시켜서, 균질성 및 균일한 온도분포가 향사되도록 할 수도 있다.
구유(80)이 바닥에는 평활한 인쇄롤(72)에 가해지는 프롱 물질의 양을 제어하는 닥터 블레이드(doctor blade)가 나란히 배치된다. 닥터 블레이드(82)와 구유(80)는 평활한 인쇄롤(72)이 회전할 때 정지상태로 유지되는 바, 이때 닥터 블레이드(82)는 롤(72)의 원주를 물질러서 적용된 프롱물질을 의도된 깊이보다 더욱 깊게 롤(72)로부터 닦아내어 그러한 물질이 재순환될 수 있도록 한다. 이러한 구조에 따르면, 기재 돌출부(23)의 형태에 따라 프롱물질이 평활한 적용롤(72)로부터 기재(24)의 프롱부착표면(25) 위에 원하는 배열로 부착될 수 있다. 제 5 도에 도시한 바와 같이, 닥터 블레이드(82)는 수평으로, 특히 평활한 인쇄롤(72)의 수평접점에 배치하는 것이 바람직하다. 이 정점은 닙점(70)의 상류이다.
프롱(22)을 프롱부착표면(25)상으로 부착한 후에는 프롱(22)을 절단하기 위한 절단수단(78)에 의해서 프롱(22)을 평활한 인쇄롤(72)로 부터 절단하여 고정 시스템(20)의 맞물리 수단(30) 및 모일(moil)을 만든다. 본원에 기술한 "모일" 이란 용어는 프롱(22)으로부터 절단되었으나 고정 시스템(20)의 일부를 형서하지 않는 물질을 말한다.
절단수단(78)은 여러가지 크기의 프롱(22)과 맞물림 수단(30)의 측방돌출부(38)를 수용하기 위해서 조절가능해야 하며, 프롱 배열의 횡기계방향 전체에 걸쳐서 균일성을 제공해야 한다. "절단수단"이란 말은 고정시스켄(20)로부터 종방향으로 모일을 분리시키는 것을 말한다. "절단"이라는 말은 상술한 바와 같이 모일을 고정 시스템(20)로부터 분리하는 동작을 말한다. 절단수단(78)은 청결해야 하며, 녹슬거나 산화되지도 않고 프롱(22)에 부식물질과 오염물질(모일 물질 등)을 부여하지도 않아야 한다. 적당한 절단수단은, 롤(72)과 (74)의 축선과 대체로 평행하게 배치되고, 고형화된 프롱(22)의 최대 높이점으로부터 기재 돌출부(23)까지의 수직거리보다 다소 긴 거리로 기재 돌출부(23)로부터 이격된 와이어(78)이다.
와이어(78)는, 절단수단(78)상에 용융된 프롱 물질이 축적되니 않도록 하고, 프롱 물질이 가열된 공급원을 떠나는 시간과 절단시간 사이에 발생하는 프롱(22)의 냉각을 수용하고, 맞물림 수단(30)의 측방향 신장성을 증가시키기 위해서 전기적으로 가열하는 것이 바람직하다. 또한, 절단수단(78)을 가열하면 횡기계 방향으로 균일한 온도 분포가 제공되므로 거의 균일한 형태를 갖는 프롱(22) 배열이 제조된다.
일반적으로 프롱 물질의 온도가 증가되면 비교적 낮은 온도의 고온 와이어(78)를 갖는 절단수단을 수용할 수 있다. 또한, 기재(24)의 속도가 감소되면, 각 프롱(22)과 모일이 절단될 때 발생하는 고온 와이어(78)의 냉각 빈도가 적어져서 동일 온도에서 고온 와이어(78)의 전력 소모율을 줄일 수 있다. 고온 와이어(78)의 온도가 증가하면 대체로 몸체(28)의 길이가 짧은 프롱(22)을 만들 것이라는 점을 알아야 한다. 역으로, 고온 와이어(78)의 온도가 감소되면 몸체(28)의 길이 및 맞물림 수단(30)의 측방 길이가 반비례로 증가될 것이다. 절단수단(78)의 프롱(22)의 절단을 위해서 프롱(22)과 실제로 접촉할 필요는 없다. 프롱(22)은 절단수단(78)으로부터 방출된 복사열에 의해서 절단될 수도 있다.
본원에 기술한 실시예에 있어서는, 약 343℃ 내지 약 416℃의 온도로 가열된 약 0.51㎜(0.02 인치)의 직경을 갖는 둥근 단면의 니켈-크롬제 와이어(78)가 적당하다고 발견되었다. 상술한 고온 와이어(78) 대신 나이프나 레이저 절단기 또는 다른 절단수단(78)을 사용할 수도 있다는 것은 명백할 것이다.
절단수단(78)은 프롱(22)을 모일로부터 절단하기 이전에 프롱 물질이 신장되도록 할 수 있는 위치에 배치되어야 한다. 절단수단(78)이 프롱부착표면(25)의 평면으로부터 너무 멀리 배치된다면, 프롱 물질이 절단수단(78)의 아래로 통과되어 그것에 포획되지 않을 것이므로, 프롱부착표면(25) 또는 인접 프롱(22)으로부터 적절히 이격되지 않는 매우 긴 맞물림 수단(30)이 형성될 것이다. 역으로, 절단수단(78)이 프롱부착표면(25)의 평면에 너무 가까이 배치된다면, 절단수단(78)이 몸체(28)의 머리를 자르게 될 것이므로, 맞물림 수단(30)이 형성되지 않을 수도 있다.
본원에 기술하는 제조공정에 있어서는, 닙점(70)으로부터는 기계방향으로 대략 14㎜ 내지 22㎜(0.56 내지 0.88 인치), 바람직하게는 약 18㎜(.72 인치), 지지롤(76)로부터 방사상 외향으로는 대략 4.8㎜ 내지 7.9㎜(0.19 내지 0.31 인치), 바람직하게는 약 6.4㎜(0.25 인치), 평활한 인쇄롤(72)로부터 방사상 외향으로는 대략 1.5㎜ 내지 대략 4.8㎜(0.06 내지 0.19 인치), 바람직하게는 약 3.3㎜(0.13 인치)의 거리에 배치된 고온와이어 절단수단(78)이 적절히 배치된다.
작동시, 기재(24)는 프롱부착표면(25)을 갖는 돌출부(23)와 함께, 부착수단(76)에 대해서 제 1 방향으로 이동된다. 특히, 기재(24)는 닙(70)을 통과해 이송되며 권치롤(도시안함)로부터 풀리는 것이 바람직하다. 그에 따라서, 기재(24)에 청정영역이 제공되어 기재(24)의 프롱부착표면(25)상에 프롱(22)이 연속적으로 부착되며, 프롱(2)이 위쪽에 부착된 기재(24) 부분을 제거한다. 기재(24)가 닙(70)을 통과할 때 거치는 기재(24)의 주 이송방향과 대체로 평행한 방향을 "기계방향"이라한다. 제 5 도에 화사료(75)로 나타낸 방과 같은 기계방향은 평활한 인쇄롤(72) 및 지지롤(74)의 중앙선과 대체로 수직이다. 기계방향과 대체로 수직하고 기재(24)의 평면과 평행한 방향은 "횡기계 방향"이라 한다.
기재(24)는 롤(72)과 (74)의 표면속도보다 약 2% 내지 약 10% 빠른 속도로 닙(70)을 통과할 수도 있다. 이것은 프롱부착표면(25)상에 프롱물질을 부착하기 위한 수단으로부터 프롱(22)을 절단하기 위한 수단(78)의 근방에 기재(24)가 모이거나 오므라드는 것을 최소화하기 위한 것이다. 기재(24)는 매분당 약 3 내지 약 31m(매분당 10 내지 100 피트)의 속도로 제 1 방향으로 집(70)을 통해 이동된다.
몸체(28)의 각도(α)는 닙(70)을 통과한 기재(24)의 이송속도로부터 영향을 받을 수 있다. 프롱부착표면(25)과 더욱 직교하는 몸체각도(α)를 갖는 프롱(22)를 원한다면, 기재(24)의 제 1 방향 이송속도를 더욱 느리게 선택한다. 역으로, 이 이송속도가 증가하면, 몸체(28)의 각도(α)는 감소되면 맞물림 수단(30)은 더욱 큰 측방 돌출부(38)를 갖게 될 것이다.
경우에 따라서, 프롱물질의 점탄성을 활용하고 맞물림 수단(30)을 종방향뿐아니라 측방향으로도 적당히 배향하기 위해서 닙(70)의 평면으로부터 지지롤(74)을 향하는 각도(Σ)가 약 35 내지 약 55°, 바람직하게는 약 45°가 되도록 경사지게 할 수도 있다. 이러한 구조는 프롱(22)을 인쇄롤(72)로부터 당기기 위한 힘을 보다 크게 제공한다. 닙(70)의 평면으로부터 각도(Σ)는 몸체(28)의 각도(α)가 보다 작기를 원한다면 증가시켜야 한다. 또한, 닙(70)의 평면으로부터의 이탈각도(Σ)를 증가시키면, 보다 큰 측방 돌출부(38)를 갖는 맞물림 수단(30)을 제조하는데 미약하긴 하지만 양호한 효과가 제공된다.
프롱물질을 평활한 외쇄롤(72)로부터 프롱부착표면(25)상으로 부착한 후, 롤(72)과 (74)는 제 5 도에 활살표(75)로 표시한 방향으로 계속 회전한다. 그 결과, 이송된 기재(24)와 평활한 인쇄롤(72)간에 상대적 변위 기간이 만들어지며, 이 기간 중(절단 이전) 프롱 물질은 프롱부착표면(25)과 인쇄롤(72)을 길게 연결한다. 상대적 변위가 계속될 때 프롱물질은 절단이 발생하여 프롱(22)이 평활한 적용롤(72)로부터 분리될 때까지 신장된다. 본원에 기술한 "신장"이란 말은 직선 치수의 증가를 뜻하며, 적어도 증가되는 부분은 고정 시스템(20)의 수명동안 거의 영구적으로 유지될 것이다.
상술한 바와 같이. 개개의 프롱(22)을 평활한 적용롤(72)로부터 절단할 필요가 있으며, 이 공정은 맞물림 수단(30)을 형성하는 공정의 일부이다. 절단시, 프롱(22)은 두 부분, 즉 고정 시스템(20)에 남게되는 말단부 및 맞물림 수단(30)과, 평활한 적용롤(72)에 남아서 재순환 될 수도 있는 모일(도시함)로 원하는 바대로 종방향으로 분할된다. 프롱(22)을 모일로부터 절단한 다음에는. 프롱(22)과 다른 물체의 접촉에 앞서 고정 시스템(20)를 냉동시킨다. 프롱(22)의 고형화 후에는 기재(24)를 원하는 바대로 롤에 권취하여 저장할 수도 있다.
본 공정은 프롱물질응ㄹ 구유(80)내에 배치한 후 업계에 통상적으로 알려져 있는 수단에 의해서 용융점보다 약간 높은 온도로 가열되는 바, 본 공정이 반드시 이 예에 한정되는 것은 아니다. 폴리에스테르 수지로 된 고온 용융성 접착제를 선택한 경우에는, 약 177 내지 193℃, 바람직하게는 약 186℃의 물질온도가 적당하다고 발견되었다. 폴리아미드 수지를 선택한 경우에는 약 193 내지 213℃, 바람직하게는 약 200℃의 물질온도가 적당하다고 발견되었다. 고온 용융성 접착제로 된 프롱(22)에 대해서 두께가 약 0.008 내지 약 0.15㎜(0.003 내지 0.006 인치)인 돌출부를 갖는, 일측이 표백된 크라프트지로 된 기재(24)가 아주 적합하다, 프롱(22)은 크라프트지 기재(24)의 표백된 측면상의 프롱부착표면(25)에 결합된다.
본원에 기술한 작동에 있어서는, 매 ㎝당 8 렬의 돌출부(23)(매 인치당 20 렬)로 된 배열을 가져서 매 ㎠당 64개의 돌출부(23)(매 in2당 400개)로 이루어진 돌출부(23)를 갖는 기재가 적당하다. 이 격자밀도는 약 16㎝(6.3인치)의 직경을 갖는 평활한 인쇄롤(72)과 함께 사용하기에 아주 유익할 수도 있다. 약 15.2㎝(6.0 인치)의 직경을 가지며 수직으로 정렬되어 있는 지지롤(74)이 상술한 평활한 적용롤(72)과 잘 동작한다고 발견되었다. 기재(24)의 이송속도는 매분당 약 3.0m(매 분당 10 피트)이다.
닙점(70)으로부터 기계방향으로 약18㎜(0.72 인치), 인쇄롤(72)로부터 방사상 외향으로는 약 0.3㎜(0.13 인치), 지지롤(74)로부터 방사상 외향으로는 약 6.4㎜(0.25 인치)의 거리에 배치된 약 0.5㎜(0.02 인치)의 직경을 갖는 니켈-크롬제 고온와이어(78)를 약 382℃의 온도로 가열한다. 이 작동으로 제조된 고정 시스템(20)은 제 1 도에 도시한 것과 거의 유사하며, 고정 시스템(20)은 후술하는 예시적인 용도의 제품에 채용하는 것이 유익할 수도 있다.
맞물림 수단(30)의 형태는, 특정 이론에 얽매이지는 않지만, 프롱(2)의 시차 냉각의 영향을 받는다고 생각된다. 프롱(22)의 후단(46)은 절단수단(78)으로부터 유입되는 열로부터 차폐 및 차단된다. 반대로, 전단(42)은 절단수단(78)의 가열에 직접 노출되어 후단(46)이 냉각되는 속도보다 훨씬 느리게 냉각된다. 이러한 시치 냉각 속도는 서로에 대하여 전단(42)의 신장 및 후단(46)의 수축을 야기시킨다. 이러한 시차 냉각 속도가 증가되면 비교적 긴 프롱(30)이 형성된다.
제 6 도를 참조하면, 더욱 동방성인 박리강도를 갖는 고정 시스켐(20'')을 원하는 경우, 제 2 단계의 시차 온도공정을 통해 제 1 도의 고정 시스템(20)을 변경함으로써 그러한 고정 시스템(20")을 형성할 수도 있다. 제 6 도에 도시한 바와 같이, 제 1 도의 고정 시스템(20)을 추가처리하여, 몸체(28")로부터 대체로 무작위 방향으로 된 다양한 측방향으로 방사상으로 연장된 맞물림 수단(30")을 갖는 몸체(28")를 제공한다. "무작위 방향"이란 말은 근방에 있는 프롱(22")의 방향과 상당히 다른 측방 돌출부(38") 및 프로필도를 갖는 것을 뜻한다.
이러한 구조는, 제 1 도의 고정 시스템(20)의 프롱(22)의 프로필 표면 또는 전단표면(42)과 후단표면(46)사이에 온도차를 설정함으로써 달성된다. 이러한 온도차는 복사 또는 바람직하게는 대류에 의해 증가될 수도 있다.
또한, 후단표면(46")에 대한 절단표면(42") 또는 프로필표면의 온도차를 얻은 결과로 맞물림 수단(30")이 사실상 변화하거나 심지어는 측방 돌출부(38")의 방향이 역으로 되어, 처음 냉각 또는 냉동했을 때 형성되었던 방향과 다른 방향으로 배향된 프롱(22")을 제공한다고 생각된다. 이 온도차는 프롱(22")상에 배치된 가열된 와이어나 금속요소, 바람직하게는 공기총(air gun)(84)과 같이 당업자에게 알려져 있는 공급원에 의해서 설정될 수도 있으며, 고정 시스템(20")에 직접적인 온도차를 제공할 수도 있다.
직접적인 온도차를 갖는 공급원이 고정 시스템(20")을 향해서 기계방향인 기재(24")의 제 1 이송방향의 약 ±90° 이내에 속하는 방향으로 기류를 흘려보내는 것이 바람직하다. 본원에 기술한 바와 같은 "제 1 이송방향의 ±90°"이란 말은 기재(24")의 제 1 이송방향과 대체로 수직하거나 또는 대체로 그 역방향의 벡터성분을 갖는 방향을 말하는 것으로서, 제 1 이송방향과 거의 반대방향을 이루는 것도 포함한다.
직접적인 온도차를 갖는 공급원(84)이 기재(24")의 제 1 이송방향에 대해 약 180°의 각도로 배치되는 경우에는, 공급원(84)이 고정 시스템(20")의 프롱(22")의 전단표면(42")을 향해, 그리고 본원에 기술하고 청구범위에서 청구하는 공정의 기계방향과 대체로 반대 방향으로 유입된다. 공급원(84)의 온도차를 프롱(22")의 전단표면(42")을 향해 직접 유입시키면, 맞물림 수단(30")의 측방 돌출부(28")가 회전하여 측방돌출부의 방향을 약 180°로 변경시킬 것이다. 유입된 온도차를 갖는 공급원(84)의 다소 측면에 배치된(즉 횡기계 방향으로) 프롱(22")은 약 180°로 회전된 맞물림 수단(30")은 갖지 않을 것이나, 그 대신 거의 약 90°로 회전된 맞물림 수단(30")을 가질 것이다. 따라서, 횡기계 방향으로 배향된 유입된 온도차를 갖는 공급원(84)이 그것(84)에 대한 프롱(22")의 위치에 따라서 횡기계 방향으로 다양한 측방향 배향을 갖는 프롱(22")을 구비한 고정 시스템(20")을 제공할 것이라는 점은 명백하다.
기재(24")로부터 약 46㎝(18 인치)의 거리에서 약 88℃의 온도로 공기를 방출하는 공기총(84)이 적당한 온도차를 갖는 공급원이다. 기재(24")의 평면에 대해 약 45°로 배향되고 프로으로부터 약 46㎝(18 인치)의 거리에 배치된 미합중국 일리노이스 시카고 소재의 데이톤 일레트릭 매뉴팩츄어링 캄파니(Dayton Electric Manufacturing Company)에서 판매하는 133-348 시리지의 히트건(heat gun)이 제 5 도에 도시한 것과 거의 유사한 고정 시스템(20") 패턴을 제공한다. 당업자라면, 프롱(22")위에 기계방향으로 배향 배치된 하나 이상의 고온 와이어가 규칙적이고 다소 줄무늬 패턴으로 된 횡기계 방향 지향성의 맞물림 수단(30")을 갖는 고정 시스템(20")을 형성할 것이라는 점을 명백히 알 것이다.
맞물림 수단(30")의 배향 변화는, 어떤 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 후단표면(46")과 비교한 프롱(22")의 프로필표면 또는 전단 표면(42")의 냉각으로 인해 발생되며, 이것은 유입된 온도차를 갖는 공급원(84)으로부터 방출된 공기의 온도가 프로필 표면 또는 전단표면의 주변부의 온도보다 낮은 경우 발생할 수도 있다고 생각된다. 냉각으로 인해 발생된 온도차는 프롱(22")의 일부분을 온도차를 갖는 공급원(84)이 유입된 쪽을 향해 수축시킨다. 이렇게 수축되면, 후단 표면(46")에 대한 전단표면(42")의 시차 냉각으로 인해 맞물림 수단(30")과 측방돌출부(38")의 방향이 변화될 수도 있다. 냉각 중 발생하는 잔류응력이 해제되면, 또 다른 이론에 얽매이는 것은 아니지만, 측방 돌출부(38")의 배향이 그 영향을 받아서 변경될 수도 있다고 생각된다.
당업자라면, 또 다른 변화도 가능하다는 것을 명백히 알 것이다. 예를들어, 하나보다 많은 방향으로 돌출한 맞물림 수단(30)을 갖는 프롱(22)이 형성될 수도 있고, 본원에 기재된 방법 이외의 다른 널리 알려진 방법을 사용해서 자유로이 형성된 프롱(22)을 제조할 수도 있다. 경우에 따라서는, 제조공정에 단하나의 롤을 사용해서 프롱부착표면(25)이 그러한 롤 주변부의 적어도약 180°와 접촉하도록 할 수도 있다.
제 7 도에서, 필요에 따라서, 이론에 얽매일 필요없이. 엠보싱된 영역(19)을 기재(24')상에 형성시키는 공정은 프롱 프린트 공정중에 포함시키므로써 하나의 연속적인 과정에서 기재(24')를 엠보싱시키고 프롱(22')를 프린팅시킬 수 있다. 기재(24')는 2개의 롤, 즉, 고무압출롤(73') 및 강철 엠보싱 롤(74')사이에 형성된 닙(69')을 통과한다. 고무 암축롤(73')과 강철 엠보싱 롤(74')은 롤의 중심선이 일치하여햐 한다. 고무압축롤(73')은 탄성쿠션을 제공함으로써 엠보싱롤(74')이 기재(24')를 엠보싱하여 융기된 3차원의 자국 또는 엠보스(19)를 형성시키고 프롱부착표면(25)을 형성시킨다. 엠보싱 롤(74')은, 닙(69')을 통과함에 따라 기재(24)와 고무압출롤(73)에 대해 압축될 경우, 그의 표면상에 다수의 융기된 매듭(knob)을 함유함으로써 기재를 신장시켜 엠보싱 롤(74')상에 함유된 매듭의 패턴에 상응하는 엠보스(19)의 배열을 형성시킨다. 엠보싱된 기재(25')는 2개의 롤, 즉, 엠보싱 롤(74')와 평활한 적용롤(72')사이에 형성된 또다른 닙(70')을 통해서 엠보싱 롤(74)을 거치고, 여기서, 프롱은 엠보싱된 표면(25')의 프롱부착표면(25)상에 위치한다. 공정중의 후속적인 변형과 프롱의 프로필 및 효능은 상기된 바와 같이 형성될수 있다.
[예시적 용도의 제품]
본 발명의 고정 시스템(20)을 제품에서 사용하기 위한 예시적이고 비한정적인 실시예를 이하에 기술하며 제 8 도에 도시한다. 기계적 고정 시스템은 1989년 7월 11일자에 스크립스(Scripps)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,846,815호에 개시된 바와 같은 1 회용 흡수 제품에 유리하게 사용되었다. 상기 출원은 기저귀(110)의 구조와 그것에 사용되는 기계적 고정 시스템(20)의 유익한 활용법을 도시할 목적으로 본원에 참고로 인용된다.
예를들어, 기계적 고정 시스템(120)은 접착제 테이프 고정 시스템보다 오일 및 파우더에 의한 오염이 적으며, 또한 재사용하기도 용이하다고 알려져 있다. 이러한 모든 특징은 유아용 1 회용 기저귀(110)에 적용될 때 잇점을 제공한다. 또한, 재고정가능한 고정 시스템은 유아의 기저귀 착용기간 중 1회용 기저귀(110)가 더러워졌는지를 눈으로 검사할 수 있다는 잇점을 제공한다.
제 8 도를 참조하면, 유아의 하체에 착용시킬 1 회용 기저귀(110)가 도시된다. 본원에 사용하는 "1회용 흡수 제품"이란 말은 대체로 유아나 실금자가 다리 사이로 끌어당겨 착용하여 착용자의 허리 둘레로 고정시키는 것으로서, 1회 사용하고 난 이후에는 세탁하거나 복원하지 않고 폐기처분하도록 하는 가멘트를 말한다. "1회용 기저귀"는 유아에게 착용될 크기를 갖는, 상기 용도의 특정 1회용 제품이다.
바람직한 기저귀(110)는 액체투과성 상면시이트(112), 액체 불투과성 배면시이트(116), 및 그들(112)와 (116)의 중간에 배치된 흡수코어(core)를 포함한다. 상면시이트(112)와 배면시이트(116)는 코어(118)를 제위치에 유지시킬 수 있도록 하기 위해서 둘레가 적어도 부분적으로 연결되어 있다. 기저귀(110)요소는 당업자에게 널리 알려져 있는 다양한 구성을 조립될 수도 있으며, 그 바람직한 구성은 1975년 1월 14일자로 뷜(Buell)에게 허여된 미합중국 특허 제 3,860,003호에 그 일반론이 개시되어 있다. 상기 특허는 특히 바람직한 기저귀(110) 구성을 개시할 목적으로 본원에 참고로 인용된다.
기저귀(110)의 상면시이트(112)와 배면시이트(116)는 대체로 동일 공간에 걸쳐서 상술한 바와 같이 그 주변부가 적어도 부분적으로 서로 이어진다. 상면시이트(112)와 배면시이트(116)를 잇는 작업은 미합중국 테네세 킹스포트 소재의 이스트만 케미칼 프러더츠 캄파니 (Eastman Chemical Products Company)에서 제조한 Eastobond A3와 같은 고온 용융성 접착제에 의해 달성될 수도 있다. 흡수코어(118)는 상면시이트(112) 및 배면시이트(116)보다 대체로 작은 길이 및 너비의 치수를 갖는다. 코어(118)는 상면시이트(112)와 배면시이트(118) 사이에 고정되어 위치한다.
기저귀(110)의 둘레는 서로 반대쪽에 배치된 제 1 단부(122) 및 제 2 단부(124)를 포함한다. 기저귀(110)는 그 주변부의 제 1 단부(122) 및 제 2 단부(124)로부터 기저귀(110)의 측방 중앙선을 향해서 기저귀 길이(110)의 약 1/5 내지 약 1/3의거리에 각기 연장되어 있는 제 1 허리부(142와 제 2 허리부(144)를 갖는다. 이 허리부(142)와 (144)는 착용시 착용자의 허리를 감싸며 착용자가 기립위치에 있을 때 일반적으로 기저귀(110)의 최대 높이에 배치되는 기저귀(110) 부분을 포함한다. 기저귀(110)의 가랑이부(146)는 제 1 허리부(142)와 제 2 허리부(144)사이에 배치되고 착용시 착용자의 다리 사이에 배치되는 기저귀(110)부분이다.
흡수 "코어"란 신체로부터 배출액체를 흡수 및 보유하기 위한 수단을 말한다. 흡수 코어(118)는 일반적으로 압축가능하고 편안하며 착용자의 피부에 자극적이지 않아야 한다. 비람직한 코어(118)는 제 1 및 제 2의 반대쪽 면을 가지며, 경우에 따라서는 티슈층으로 추가로 둘러싸여질 수도 있다. 코어(118)의 반대쪽 한면은 상면시이트(112)를 향해 배향되고 다른 한 면은 배면시이트(116)를 향해 배향된다.
흡수 코어(118)는 배면시이트(116)상에 겹쳐지는 바, 접착제 결합등과 같이 업계에 널리 알려져 있는 공지된 수단에 의해 이어지는 것이 바람직하다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 접착제 결합은 코어(118)를 배면시이티(116)에 잇는 종방향 접착제 밴드에 의해 달성된다. 배면시이트(116)는 액체에 대해 불투과성으로서, 흡수 코어(118)로 흡수되어 그 내에 수용된 액체가 속옷, 의복, 침구 및 기저귀(110)와 접촉하는 다른 물체를 적시지 못하게 한다. 본원에 기술하는 "배면시이트"라는 말은 기저귀(110)의 착용시 코어(118)의 외향에 배치되어, 흡수된 액체를 기저귀(110)내에 수용하는 장벽을 말한다. 배면시이트(116)는 약 0.012 내지 약 0.051㎜(0.0005 내지 0.002 인치)의 두께를 갖는 폴리올레핀 막이다. 폴리에틸렌 막이 특히 바람직한 바, 적당한 막으로는 미합중국 미조리 세이트 루이스 소재의 몬산토 캄파니(Monsanto Company)에서 제 8020호 막으로써 제조하는 것을 들 수 있다. 경우에 따라서는, 의류와 보다 유사한 외관을 제공하거나 또는 증기가 탈출할 수 있는 통로를 제공하기 위해서 배면시이트(116)를 엠보싱 또는 매트 마무리(matte finish)할 수도 있다.
상면시이트(112)는 유연하고 촉감이 쾌적하며 착용자의 피부에 대해 비자극적이다. 상면시이트(112)는 흡수 코어(118) 및 그 내부의 수납 유체가 착용자의 피부와 접촉하지 못하게 한다. 상면시이트(112)는 액체 투과성이며 액체의 통과가 요이하다. 본원에 사용하는 "상면시이트"란 말은 기저귀(110)를 착용하고 있는 동안 착용자의 피부와 접촉하고 코어(118)가 착용자의 피부와 접촉하지 않도록 하느 ㄴ액체 투과성 면을 말한다. 상면시이트(112)는 직포 또는 부직포로 제조할 수도 있다. 바람직한 상면시이트(112)는 카딩된 물질이며, 부직포 직물업계의 숙련자에 의해서 열적으로 결합된다. 특히 바람직한 상면시이트(112)는 매 ㎡당 약 18 내지 약 25g의 중량과, 기계방향으로 매 ㎝당 약 400g의 건조시 최소 인장강도와, 횡기계 방향으로 매 ㎝당 적어도 약 55g의 습윤시 인장강도를 갖는다.
기저귀(110)는 기저귀(110)의 착용시 기저귀(110)를 착용자에게 고착시키기 위해서 제 1 허리부(142)와 제 2 허리부(144)를 중첩구성으로 유지시키기 위한 고정 시스켐(120)과 수용표면(153)을 갖는다. 따라서, 고정 시스템(120)을 수용표면(153)에 고정할 때 기저귀(110)가 착용자에게 고정되며 측면폐쇄가 형성된다.
고정 시스템(120)은 착용기간 중 발생하는 분리력에 저항하여야 한다. "분리력"이란 말은 고정 시스템(120)을 수용표면(153)으로부터 분리, 해리 및 제거시키기 위해서 고정 시스템(120)과 수용표면(153)에 작용하는 힘을 말한다. 분리력은 전단력과 박리력의 양자를 다 포함한다. "전단력"이란 말은 수용표면(153)과 대체로 접선방향으로 작용하는 배분적인 힘을 말하는 것으로서, 고정 시스템(120)
과 기재의 평면과 대체로 평행하다고 생각할 수도 있다. "박리력"이란 말은 대체로 종방향으로 작용하며 고정 시스템(120)의 기재 및 수용표면(153)의 평면과 수직하는 배분적인 힘을 말한다.
전단력은 고정 시스템(120)을 수용표면(153)을 각 기재의 평면과 대체로 평행한 반대방향으로 잡아당김으로써 측정한다. 고정 시스템(120)과 수용표면(153)의 전단력에 대한 저항력을 판단하는데 사용하는 방법은 1987년 10월 13일자로 타우잔트 등(Toussasnt et al.)에게 허여된 미합중국 특허 제 4,699,622 호에 보다 충분히 설명되어 있다. 이 특허는 전단력 측정법을 개시하기 위한 목적으로 본원에 인용된다.
박리력은 고정 시스템(120)을 수용표면(153)으로부터 약 135˚의 사잇각으로 잡아당김으로써 측정한다. 고정 시스템(120)과 수용표면(153)의 박리력에 대한 저항력을 판단하는데 사용하는 방법은 1989년 7월 11일자로 스크립스에게 허여된 미합중국 특허 제 4,846,815 호에 보다 충분히 설명되어 있다. 이 특허는 박리력 측정법을 개시하기 위한 목적으로 본원에 참고로 인용된다.
분리력은 착용자의 운동이나, 기저귀(110)를 분리하고자하는 착용자의 시도에 의해서 발생되는 것이 전형적이다. 일반적으로는 유아가 착용하고 있는 기저귀(110)를 유아가 분리하거나 제거할 수 없어야 하며, 통상적인 착용 중 발생하는 통상적인 분리력의 존재에서 기저귀(110)가 풀리지 않아야 한다. 그러나, 성인은 기저귀가 더러워진 경우에는 그것을 갈고 더러워졌는지 않았는지를 검사해보기 위하서 기저귀(110)를 제거할 수 있어야 한다. 일반적으로, 고정 시스템(120) 및 수용표면(153)은 200g이상, 바람직하게는 약 500g이상, 더욱 바람직하게는 약 700g이상의 박리려에 저항할 수 있어야 한다. 더욱이, 고정 시스템(120)과 수용표면(153)은 500g이상, 바람직하게는 약 750g이상, 더욱 바람직하게는 약 1,000g이상의 전단력에 저항할 수 있어야 한다.
수용표면(153)은 그것(153)이 고정수단과 결합하여 제 1 허리부와 제 2 허리부(144)를 중첩관계로 유지시킬 수 있기만 하다면 기저귀(110)상의 어떤 제 1 위치에 배채하든 상관없다. 예를 들어, 수용표면(153)은 제 2 허리부(144)의 외측표면상에 배치될 수도 있고, 제 1 허리부(142)의 내측 표면상에 배치될 수도 있으며, 고정 시스템(120)과 결합할 수 있도록 배치된 기저귀(110)상의 어떤 다른 위치에 배치될 수도 있다. 수용표면(153)은 일체형일 수도 있다. 다시 말해서 별도의 요소를 기저귀(110)상에 이어붙일 수도 있고, 상면시이트(112) 또는 배면시이트(116)등과 같은 기저귀(110) 요소와 분리되지도 않고 떨어지지도 않는 한 조각의 물질로 구성할 수도 있다.
수용표면(153)은 다양한 크기 및 형상을 가질 수도 있으며, 한편 착용자의 허리에 맞춰 최대한으로 길이 조절할 수 있도록 하기 위해서 제 2 허리부(144)의 외측표면을 가로질러 배치되는 하나 이상의 일체형 패치(patch)를 포함하는 것이 바람직하다. 제 8 도에 도시한 바와 같이, 수용표면(153)은 제 2 허리부(144)의 외면에 고정되는 길다란 직사각형 형상의 일체적 부재인 것이 바람직하다.
적당한 수용표면(53)은 스티치결합된 물질, 부직포, 또는 업계에 널리 알려져 있는 어떤 다른 유형의 섬유 또는 루프물질이다. 이 수용표면(153)은 섬유요소를 제공하는 다양한 물질로부터 제조할 수도 있으며, 맞물림 수단과 결합할 수 있는 루프가 바람직하다. 적당한 물질로는 나일론, 폴리에스테르, 폴리프로필렌 및 그들의 조합을 들 수 있다. 적당한 수용표면(153)으로는 직포로부터 돌출하는 다수의 섬유 루프를 포함하는 것이 있는 바, 미합중국 미네소타 세인트 폴 소재의 미네소타 마이닝 앤드 매뉴팩츄어링 캄파니(Minnesota Mining and Manufacturing Company)에서 스코치메이트(Scotchmate)라는 브랜드의 나일론으로 직조된 루프 제 FJ3401 호로 시판되고 있다. 또다른 적당한 수용표면(153)으로는 나일론 지지부로부터 돌출하는 복수개의 나일론 필라멘트 루프를 갖는 트리코드(tricot)를 들 수 있는 바, 이것은 미합중국 노오스 캐롤라이나 그린스보로 소재의 길포드 밀즈(Gilford Mills)로부터 길포드 제 16110호로서 시판되고 있다. 특히 바람직한 수용표면은 미합중국 사우스 캐롤라이나 스파탄버그 소재의 밀리켄 캄파니에서 제 970026 호로 시판하는 스티치결합된 루프물질이다.
고정 시스템(120)은 보족 수용표면(153)과 결합함으로써 기저귀(110)의 고정결합을 제공하기 위한 것이다. 이 고정 시스템(120)은 1회용 기저귀의 측면 밀폐를 이루기 위해서 이용되는 널리 알려진 구성 중 어느 하나를 채용할 수 있다. 고정 시스템(120)의 기재는 수용수단(153)으로부터 이격관계로 기저귀(110)와 이어진다. 제 8 도에 도시한 바와 같이, 고정 시스템(120)은 기저귀(110)의 제 1 및 제 2 종방향 측면의 양면에 배치되는 것이 바람직하다. 고정 시스템(120)의 바람직한 구성은 고정 시스템(120)의 프롱과 착용자의 피부 사이의 접촉가능성이 최소화된 것이다. 바람직한 고정 시스템(120)의 배치로는 1974년 11월 19일자로 뷜에서 허여된 미합중국 특허 제 3,848,594 호에 상세히 기재되어 있는 Y자형 테이프 구조가 있다. 또 다른 바람직한 고정 시스템(120) 구조로는 1987년 10월 13일자로 타우잔트 등에게 허여된 미합중국 특허 제 4,699,622 호에 상세히 기재되어 있는 것을 들 수 있는 바, 양자의 특허는 1 회용 기저귀(110)상의 다양한 고정 시스템(120)의 배치예를 도시하기 위한 목적으로 본원에 참고로 인용된다.
제 8 도의 고정 시스템(120)은 제조업자의 단부(156)와 그의 반대쪽에 배치된 사용자의 단부(158)를 갖는다. 제조업자의 단부(156)는, 바람직하게는 제 1 허리부(142)와 병렬관계를 이루도록 기저귀(110)와 이어진다. 사용자의 단부(158)는 자유단이며, 기저귀(110)를 착용자에게 고정시킬 때 수용표면(153)에 고정된다.
고정 시스템(120)의 사용자의 단부(158)는 기저귀(110)를 착용자의 허리에 두른 후, 고정 시스템 수용표면(153)에 착탈가능하게 고정되며, 바람직하게는 제 2 허리부(144)상에 위치되므로, 기저귀(110)로 착용자의 허리를 감쌀 수 있게 된다. 그럼으로써 기저귀(110)의 측면 폐쇄가 수행되었다. 프롱(도시되지 않음)은 사용자의 단부(158)의 고정 시스템(120)으로부터 연장되어, 그것의 맞물림 수단이 수용표면(153)의 스트랜드와 결합할 수 있게 한다.
700g을 초과하는 박리력에 대한 저항과 1,000g을 초과하는 전단력에 대한 저항을 제공하는 고정 시스템(120)과 보족 수용표면(153)을 상술한 "제조공정"에서 기술한 고정 시스템(120)의 특정변수에 따라 이하와 같이 구성할 수도 있다. 고정 시스템(120)과 연결하여 사용되는 보족 수용표면(153)은 상술한 밀리켄 캄파니의 스티치결합된 루프물질 제 970026 호이다.
고정 시스템(120)은 약 2.54㎝(1 인치)이상의 폭을 가지며, 편리한 사용자의 단부(158)를 제공할 수 있다면 어떤 길이라도 좋으나, 바람직한 것은 약 3.5㎝(1.4 인치)이상의 길이이다. 고정 시스템(120)의 프롱의 배열은 매 ㎠ 당 약 26개(매 in2169개)의 프롱을 갖는 매트릭스를 포함한다. 프롱들은 거의 동일한 방향으로 배치되는 것이 바람직하며, 고정 테이프의 사용자의 단부(158)를 향한다.
사용시, 기저귀(110)는 제 1 허리부(142)를 착용자의 등에 배치하고 기저귀(110)의 나머지 부분을 착용자의 다리 사리오 끌어당겨서 제 2 허리부(144)를 착용자의 정면에 가로질러 배치시킴으로써 착용자에게 착용된다. 고정 시스템(120)의 사용자의 단부는 제 2 허리부(144)의 외면상에서 수용표면(153)에 고정되어 측면 밀폐체를 형성한다.

Claims (21)

  1. (A) 하나 이상의 돌출부를 갖는 기재; 및
    (B) (i) 기부에서 연속되어 이로부터 바깥쪽으로 돌출되어 있으며 기부에서 기재의 돌출부에 연결되어 있는 몸체와 (ii) 프롱(prong)의 몸체에 연결되어 몸체의 둘레로부터 측방향으로 돌출되어 있는 맞물림(engaging) 수단을 포함하는, 상기 돌출부에 연결된 하나 이상의 자유롭게 형성된 프롱을 포함하는, 보족 수용 표면(complementary receiving surface)에 결합시키기 위한 고정 시스템(fastening system).
  2. 제 1항에 있어서, 상기 프롱이 열가소성 물질로부터 제조되는 고정 시스템.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 프롱이 폴리에스테르 및 폴리아미드로 이루어진 군으로부터 선택된 열가소성 물질로부터 제조되는 고정 시스템.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 맞물림 수단이 실질적으로 상기 몸체의 하나의 측부를 지나 측방향으로 돌출되는 훅크형 빗살(hook-shaped tine)을 포함하는 고정 시스템.
  5. 제 4항에 있어서, 실질적으로 동일한 방향으로 측방향으로 돌출된 맞물림 수단을 갖는 다수의 프롱을 포함하는 고정 시스템.
  6. 제 4항에 있어서, 일반적으로 무작위 배향으로 측방향으로 돌출된 맞물림 수단을 갖는 다수의 프롱을 포함하는 고정 시스템.
  7. 제 4항에 있어서, 상기 몸체가 상기 기부로부터 상기 맞물림 수단으로 모이는 방식으로 테이퍼링(tapering)되는 고정 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 프롱이 약 4:1 내지 약 9:1의, 기부에서의 횡단면적 대 최고 높이에서의 횡단면적 비를 갖는 고정 시스템.
  9. 제 4항에 있어서, 상기 맞물림 수단이 상기 기재의 최상부로부터 약 0.3㎜ 내지 약 0.5㎜ 거리만큼 종방향으로 이격되어 있는 고정 시스템.
  10. 제 4항에 있어서, 상기 몸체가 상기 기재의 평면에 대해 약 40° 내지 약 80°의 각으로 배향되어 있는 고정 시스템.
  11. 제 4항에 있어서, 상기 맞물림 수단이 일반적으로 반구형인 고정 시스템.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 맞물림 수단이 상기 몸체 원위 단부의 약 1.5배 이상의 직경을 갖는 고정 시스템.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 맞물림 수단이 상기 기재로부터 약 0.2㎜ 내지 약 0.8㎜ 거리 만큼 종방향으로 이격된 고정 시스템.
  14. 제 1항에 있어서, 상기 기재가 종이, 고무, 비닐 폴리올레핀계 필름, 편직물, 직물 및 부직물로 이루어진 군으로부터 선택되는 고정 시스템.
  15. 제 1항에 있어서, 상기 기재가 ㎠당 약 16 내지 약 62개의 돌출부를 갖는 고정 시스템.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 프롱이 인접한 열과 대체로 균일하게 이격된 열들로 배열된 고정 시스템.
  17. 제 16항에 있어서, 프롱이 열이 인접한 프롱의 열로부터 약 ½피치만큼 오르셋(offset)되어 있는 고정 시스템.
  18. (A) 하나 이상의 돌출부를 갖는 기재, 및 (B) (i) 근위 단부와 원위 단부를 갖고, 전단 각도(leading angle)와 후단 각도(trailing angle)를 추가로 포함하는, 기부에서 기재 돌출부에 연결된 몸체 및 (ii) 상기 몸체의 원위 단부에 연결되어서 몸체의 둘레를 지나 방사상 바깥쪽으로 측방향 돌출되어 기재 돌출부로부터 멀어지게 위치하는, 맞물림 수단과 수용 표면 사이에 기계적 결합을 발생시키도록 보족 수용 표면에 고정 시스템을 고착하기 위한 맞물림 수단을 포함하는, 상기 기재의 돌출부에 연결된 하나 이상의 프롱을 포함하고, 이때 상기 근위 단부가 기부와 연속되어 상기 기재 돌출부로부터 바깥쪽으로 돌출되어 있으며, 상기 전단 각도가 몸체가 상기 기재 돌출부의 평면에 대해 비수직적으로 배향되어 있는 후단 각도와는 실질적으로 다른, 보족 수용 표면에 결합시키기 위한 고정 시스템.
  19. (A) 액체 불투과성 배면시이트; (B) 상기 배면시이트에 적어도 부분적으로 둘레에서 연결된 액체 투과성 상면시이트; (C) 상면시이트와 배면시이트 사이의 흡수 코어; 및 (D) 착용자에게 일회용 흡수제품을 탈착식으로 고착시키기 위한 수단을 포함하고, 이 때 상기 수단이, (i) 제 1 위치에서 일회용 흡수 제품에 연결되는 수용 표면, (ii) 상기 수용 표면으로부터 떨어져 있는 일회용 흡수제품에 연결된 하나 이상의 돌출부를 갖는 기재, 및 (iii) (a) 기부와 연속되는 원위 단부를 갖고 상기 기재 돌출부로부터 바깥쪽으로 돌출되고, 전단 각도(후단 각도와는 실질적으로 다르다) 및 후단 각도를 추가로 가조, 기재의 평면에 대해 비수직으로 배향된, 기부에서 기재 돌출부에 연결된 몸체 및 (b) 상기 몸체에 연결되어 그 둘레로부터 돌출되는, 상기 수용 표면에 보족적인 맞물림 수단(이에 의해, 고정 시스템은 수용 표면에 탈착식으로 고착되도록 조정된다)을 포함하는 하나 이상의 프롱을 포함하는, 일회용 흡수제품.
  20. 제 19항에 있어서, 상기 일회용 흡수제품을 착용자에게 탈착식으로 고착시키기 위한 수단이 약 200g 이상의 박리 강도를 갖는 일회용 흡수제품.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 일회용 흡수제품을 착용자에게 탈착식으로 고착시키기 위한 수단이 약 500g 이상의 박리 강도를 갖는 일회용 흡수제품.
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