KR100369376B1 - 불연속적으로 팽창가능한 웹 물질 - Google Patents

Abstract

본 발명은 특히 연속 공급되는 웹 물질로부터 제조되는 제품을 대량으로 제조하는데 사용할 수 있는 웹 물질에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 웹 물질은 팽창에 대해 상대적으로 낮은 저항을 나타내면서 소정의 신장률만큼 팽창될 수 있다. 상기 물질의 특성은 불연속 팽창 중에 상대 팽창 인장력 감소를 결정하는 불연속 팽창 시험에서 평가된다. 본 발명에 따른 웹 물질은 50 % 이상의 상대 팽창 인장력 감소율을 갖는다. 본 발명의 또다른 목적은 종방향 팽창 수단 및 선택적으로 인열성 팽창 차단 수단을 상기 웹 물질내에 혼입하는 단계를 포함하는 불연속적으로 팽창가능한 웹 물질의 제조방법이다.

Description

불연속적으로 팽창가능한 웹 물질{DISCONTINUOUSLY EXPANDABLE WEB MATERIALS}

웹 물질은 종래 기술분야에, 특히 대량의 개별 제품을 공업적으로 제조하는데 사용되는 것으로 공지되어 있다. 웹 물질은 전형적으로 종방향 치수가 횡방향 치수보다 실질적으로 큰 2 차원 형태를 갖는다. 또한, 웹 물질의 종방향 치수는 일반적으로 낱개의 제품의 제조에 실제 사용된 웹 물질 단편의 길이보다 실질적으로 더 크다. 제조 과정 중에, 웹 물질은 종방향으로 연속 공급되고 이어서, 제조 과정 중에 분리된 단편으로 절단된다.

많은 응용에 있어서, 기능성의 손실없이 종방향으로 팽창가능한 웹 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 웹 물질은 다양한 치수 또는 위치를 갖는 요소에 부착될 때 특히 유용하다. 웹 물질의 팽창성은 웹 물질을 부착된 요소의 새로운치수 및 위치에 적용할 수 있게 한다.

어떤 경우, 웹 물질이 특정 신장률 성질을 나타내는 것이 바람직하다. 특정 양만큼 부착된 요소의 성장 및 움직임을 제한하기 위해, 웹 물질은 팽창하는 동안 단지 낮은 저항만을 나타내면서 제한된 양만큼만 팽창해야 한다. 일단 팽창되면, 상기 웹 물질은 종래의 웹 물질과 유사한 특성을 나타내야 한다.

채펠(Chappell)에게 특허된 미국 특허 제 5,518,801 호, 앤더슨(Anderson)에게 특허된 제 5,650,214 호, 채펠에게 특허된 제 5,691,035 호에서, 탄력성과 유사한 성질을 나타내는 웹 물질을 개시하였다. 특히, 상기 웹 물질은, 신장률에 저항하는 힘에 있어서 일정하고 갑작스런 증가를 갖는 신장률 및 회복력을 갖고, 저항력에 있어서 상기 일정하고 갑작스런 증가는 상대적으로 작은 신장력에 대한 신장률을 추가로 제한하는 것으로 기술되었다.

소정의 양만큼 팽창가능한 웹 물질이 개발되었지만, 이러한 팽창은 본질적으로 수축 팽창 인장력을 필요로 한다.

그러나, 상대적으로 낮은 저항을 갖고 소정의 양만큼 용이하게 팽창될 수 있는 웹 물질을 제공하는 문제가 여전히 남아있다.

발명의 요약

본 발명은 종방향 치수 및 상기 종방향 치수보다 실질적으로 작은 횡방향 치수를 갖고, 상기 웹 물질에 대해 불연속 팽창 시험(Discontinuous Expansion Test)을 실시했을 때 상대 팽창 인장력 감소율(Relative Expansion Tension Reduction)이 50 % 이상, 바람직하게는 75 % 이상, 가장 바람직하게는 90 % 이상임을 특징으로 하는 하나 이상의 종방향 팽창 수단을 갖는 불연속 팽창가능한 웹 물질이다.

불연속 팽창 시험에서 측정된 바와 같이, 불연속 팽창 임계값(Discontinuous Expansion Threshold)에서 0.0254 m 당 1 N 보다 큰 팽창 인장력을 갖고, 불연속 팽창 지점(Discontinuous Expansion Point)에서 0.0254 m 당 0.5 N, 바람직하게 0.0254 m 당 0.25 N, 더욱 바람직하게 0.0254 m 당 0.1 N 보다 작은 팽창 인장력을 갖는 불연속적으로 팽창가능한 웹 물질을 제공하는 것이 본 발명의 추가적인 목적이다.

불연속 팽창 시험에서 측정된 바와 같이, 인열 지점에서 30 % 이상, 바람직하게는 50 % 이상의 상대 신장률을 나타내는 불연속적으로 팽창가능한 웹 물질을 제공하는 것이 본 발명의 추가적인 목적이다.

제 1 영역이 제 2 영역과 다른 기본 중량을 갖는 상기 제 1 영역 및 상기 제 2 영역을 포함하는 불연속적으로 팽창가능한 웹 물질을 제공하는 것이 본 발명의 추가적인 목적이다. 기본 중량 편차 시험(Basis Weight Deviation test)을 실시했을 때, 10 % 미만, 바람직하게는 5 % 미만의 상대 기본 중량 편차(Relative Basis Weight Deviation)를 갖는 웹 물질을 제공하는 것이 본 발명의 추가적인 목적이다.

상기 웹 물질에 대해 불연속 팽창에서의 수축력 시험(Contraction Force At Discontinuous Expansion Test)을 실시했을 때, 0.0254 m 당 0.5 미만의 수축력을 갖는 불연속적으로 팽창가능한 웹 물질을 제공하는 것이 본 발명의 추가적인 목적이다.

상기 영역에 대해 팽창 인장력 시험(Expansion Tension Test)을 실시했을 때, 신장률의 증가에 따라 인장력이 거의 증가하지 않는 하나 이상의 영역을 포함하는 불연속적으로 팽창가능한 웹 물질을 제공하는 것이 본 발명의 추가적인 목적이다.

하나 이상의 인열성 팽창 차단 수단을 추가로 포함하는 불연속적으로 팽창가능한 웹 물질을 제공하는 것이 본 발명의 추가적인 목적이다.

또한, 불연속적으로 팽창가능한 웹 물질의 제조방법을 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 상기 방법은 웹 형성 단계, 웹 안정화 단계 및 종방향 팽창 수단 뿐만 아니라 인열성 팽창 차단 수단을 웹 물질내에 혼입하는 단계를 포함한다.

본 발명은 특히 연속 공급되는 웹 물질로부터 제조되는 제품을 대량으로 제조하는데 사용할 수 있는 웹 물질에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 상대적으로 낮은 저항을 갖고 소정의 신장률만큼 팽창가능한 웹 물질에 관한 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 웹 물질의 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선이다.

도 2는 비교 부직물 웹 물질의 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선이다.

도 3은 비교 필름 웹 물질의 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선이다.

도 4는 탄성체 유사 거동을 나타내는 비교 웹 물질의 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선이다.

본 발명은 특히 연속 공급되는 웹 물질로부터 제조되는 제품을 대량으로 제조하는데 사용되는 웹 물질에 관한 것이다. 바람직하게, 상기 웹 물질은 두루마리테이프(roll stock)로서 공급되고 섬유성, 부직물 웹 및 발포체를 포함한다.

본원에 사용된 바와 같은 "웹 물질"이라는 용어는 시이트형 물질 또는 둘 이상의 시이트형 물질을 포함하는 복합체 또는 적층물을 말한다. 예를 들어, 웹 물질은 섬유성 웹, 비-섬유성 웹, 발포체 등일 수 있다.

본 발명의 웹 물질은 본질적으로 2 차원으로, 웹 물질의 두께가 웹 물질의 종방향 및 횡방향 치수보다 훨씬 작다. 또한, 웹 물질의 횡방향 치수는 웹 물질의 종방향 치수보다 실질적으로 작다. 종방향 치수는 바람직하게 횡방향 치수보다 100 배 정도 크고, 가장 바람직하게는 본 발명의 웹 물질의 종방향 치수는 본질적으로 무한이다.

더욱이, 본 발명의 웹 물질은 제 1 외면 및 제 1 외면에 반대방향인 제 2 외면을 갖는다. 또한 본 발명의 웹 물질은 외면과 연결되고, 제 1 및 제 2 은폐면을 포함하는 은폐면을 포함할 수 있다. 종래의 웹 물질을 절첩한 후, 적어도 각각 은폐면의 일부분이 적어도 서로 다른 은폐면의 일부분과 접촉하고 있다. 본 발명의 웹 물질이 팽창하는 동안 상기 은폐면은 각각의 외면의 일부분일 수 있다.

본 발명의 웹 물질의 한 실시태양은 티슈 웹, 부직물 웹, 직물 웹, 니트 웹 등과 같은 섬유성 웹이다. 상기 섬유성 웹은 천연 섬유(예를 들어, 모 또는 면 섬유), 합성 섬유(예를 들어, 폴리에스테르 또는 폴리프로필렌 섬유) 또는 천연 및 합성 섬유의 조합을 포함할 수 있다. 상기 부직물 웹 물질은 일반적으로 스펀레이스(spunlace), 스펀본드(spunbond), 용융취입(meltblown) 및/또는 통기 또는 캐렌다 결합된 방법(여기에 한정되지 않음)에 의해 제조될 수 있다. 본 발명의 섬유성웹은 흡수성 또는 비흡수성, 액체 투과성 또는 액체 불투과성일 수 있다.

본 발명의 웹 물질의 또다른 실시태양은 필름과 같은 비-섬유성 웹이다. 본 발명의 비-섬유성 웹 물질은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 초저밀도 폴리에틸렌(ULDPE), 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 또는 폴리프로필렌 및 상기 물질 및 다른 물질의 블렌드를 포함하는, 폴레에틸렌과 같은 폴리올레핀으로 구성될 수 있다. 또한 사용될 수 있는 다른 적합한 중합체상 물질의 예는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 배합성 또는 생분해성 중합체, 열 수축 중합체, 열가소성 탄성중합체, 메탈로센 촉매-계 중합체(예를 들어, 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)로부터 구입가능한 인사이트(INSITE, 등록상표) 및 엑손(Exxon)으로부터 구입가능한 엑색트(Exxact, 등록상표) 및 통기성 중합체를 포함하고, 이에 한정되지 않는다.

또한 비-섬유성 웹 물질은 천공된 필름, 거시적으로 팽창된 3 차원 성형 필름, 흡수제 또는 발포체, 충진 조성물 또는 이들의 적층물 및/또는 조합으로 이루어질 수 있다.

본 발명의 웹 물질은 상기 기술된 물질의 적층물을 포함할 수 있다. 적층물은 당해 기술분야에 공지된 수많은 결합 방법에 의해 결합될 수 있다. 상기 결합 방법은 열 결합, 접착 결합(분무 결합제, 고온 용융 결합제, 라텍스 계 결합제 등을 포함하고 이에 한정되지 않는 임의의 수많은 결합제를 사용), 음파 결합(sonic bonding) 및 중합체상 필름을 기재 위에 직접 주조하고 여전히 부분적으로 용융된 상태에서, 기재의 일면에 결합하거나 기재 위에 용융취입된 섬유 부직물을 직접 침전시킴으로써 적층한 압출성형을 포함하고 이에 한정되지 않는다.

선택적으로, 본 발명의 웹 물질은 또한 웹 물질에 부착되고, 불연속적으로 분배된 물질을 포함할 수 있다.

본 발명의 웹 물질의 필수 요소는 웹 물질이 하나 이상의 종방향 팽창 수단을 포함하는 것이다.

본원에 사용된 바와 같은 "종방향 팽창 수단"이라는 용어는 웹 물질이 소정의 양만큼 종방향으로 팽창되도록 하는 수단을 말한다. 상기 팽창 후, 웹 물질은 바람직하게 종방향 인장력에서 종래의 웹 물질과 유사한 성질을 나타낸다.

바람직하게, 팽창되지 않은 형태로 웹 물질이 되돌아가게 당기는 수축력이 없기 때문에, 소정의 종방향 팽창 후, 본 발명의 웹 물질의 종방향 팽창은 비가역적이다.

일반적으로, 웹 물질 영역의 주변이 종방향 팽창 수단의 주변과 일치하는 웹 물질 영역은 적어도 부분적으로 굴곡된 종방향 표면 윤곽을 갖는 것을 특징으로 할 수 있다. 결과적으로, 상기 웹 물질 영역의 종방향 표면 윤곽 길이는 영역의 범위를 정하는 두 개의 횡방향 가장자리의 종방향 거리보다 실질적으로 더 길다. 특히, 표면 윤곽 길이와 한정된 횡방향 가장자리 사이의 종방향 거리의 차이는 종방향 팽창 수단을 포함하는 웹 물질 영역에 결합된 소정의 팽창 길이이다.

본원에 사용된 바와 같이 "종방향 표면 윤곽 길이"라는 용어는 서로 연결된 외면과 은폐면의 종방향 치수를 따라 가능한 굴곡 경로를 따라 측정된 웹 물질 영역의 길이를 말한다.

본 발명의 종방향 팽창 수단의 바람직한 실시태양은 이중 횡방향 절첩이고, 이는 펼쳐질 때 웹 물질이 실질적으로 종방향 치수로 증가하게 한다.

굴곡된 종방향 표면 윤곽을 갖는 본 발명의 종방향 팽창 수단의 특히 바람직한 실시태양은 종래의 전구 웹 물질을 횡방향 z-절첩로 배열시킴으로써 수득된 본 발명에 따른 웹 물질로 이루어져 있다.

본원에 사용된 바와 같이 "횡방향 z-절첩"이라는 용어는 웹 물질의 종방향 십자형 부분이 측면에서 보았을 때 "z" 자와 유사하도록 배열된 두 개의 횡방향 절첩을 말한다. 특히, 제 1 횡방향 절첩과 제 2 횡방향 절첩 사이의 전구 웹 물질의 제 1 면은 제 1 횡방향 절첩의 반대 측면에 있는 제 1 면에 아주 근접해 있고, 제 1 횡방향 절첩과 제 2 횡방향 절첩 사이의 전구 웹 물질의 제 2 면은 제 2 횡방향 절첩의 반대 측면에 있는 제 2 면에 아주 근접해 있다. z-절첩은 상기 웹이 본래의 2 차원 형태를 잃지 않고 종방향 팽창 수단을 포함하도록 한다.

본 발명의 종방향 팽창 수단의 또다른 바람직한 실시태양은 서로 아주 근접해 있는, 이후 아코디언 절첩이라 부르는 다수의 횡방향 절첩이다.

또한 본 발명의 종방향 팽창 수단은 웹 물질 영역에 비한정적으로, 기계적으로 연신되고, 크레핑되고, 파형되고, "링 롤링"되거나 플리팅될 수 있다. 물질의 "링 롤링" 과정은 스니드(Sneed)에게 특허된 미국 특허출원 제 4,517,714 호에 기술되어 있다. 상기 모두 처리된 횡방향으로 수행되어, 종방향으로 팽창가능한 웹 물질을 제공해야 한다.

본 발명의 웹 물질의 특히 바람직한 실시태양은 웹 물질이 종방향 팽창 수단의 지점에서 국부적으로 팽창되도록 종방향으로 이격된 다수의 종방향 팽창 수단을 포함한다. 더욱 바람직한 실시태양은 전환시 웹 물질의 주기적 국부 팽창을 허용하도록 종방향 동일 거리에서 종방향 팽창 수단을 포함한다.

바람직하게, 본 발명의 웹 물질은 추가로 하나 이상의 인열성 팽창 차단 수단을 포함한다.

본원에 사용된 바와 같이, "인열성 팽창 차단 수단"이라는 용어는 종방향 팽창 수단을 포함하는 웹 물질의 종방향 팽창을 방지하는 수단을 말한다. 더욱이, 인열성 팽창 차단 수단은 웹 물질에 적용된 종방향 인장력에 의해 인열될 수 있다. 인열성 팽창 차단 수단의 인열 후, 종방향 팽창 수단은 각각의 종방향 팽창 수단 지점에서 웹 물질을 종방향으로 팽창시키는데 사용될 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 인열성 팽창 차단 수단은 두 개의 한정된 횡방향 가장자리 사이의 종방향 표면 윤곽 길이보다 짧은 거리에서 종방향 팽창 수단을 포함하는 웹 물질 영역의 한정된 횡방향 가장자리를 유지한다.

바람직하게, 인열성 팽창 차단 수단은 종방향 표면 윤곽을 따라 이격된 웹 물질 영역의 은폐면 영역의 상대적인 움직임을 방해한다. 이는 적어도 일부분이 직접 결합하거나 가장자리 결합과 같이 적어도 일부분이 간접적으로 결합함으로써 달성될 수 있다.

본 발명의 인열성 팽창 차단 수단은 접착 결합, 점착 결합, 초음파 결합, 열 결합, 압력 결합, 마찰 결합, 자가 결합 또는 다른 결합 방법의 조합을 포함하고 이에 한정되지 않는다.

또한 인열성 팽창 차단 수단은 브래킷, 실과 같은 기계적 고정 장치 또는 섬유 엉킴에 의해 기계적으로 고정될 수 있다.

선택적으로, 인열성 팽창 차단 수단은 종방향으로 팽창가능한 웹 물질의 영역에 종방향으로 평행하게 배열된 낮은 또는 0의 종방향 팽창성을 갖는 웹 물질의 영역일 수 있다.

본 발명의 웹 물질의 또다른 바람직한 실시태양에서, 인열성 팽창 차단 수단은 인열성 팽창 차단 수단을 인열함으로써 상기 웹 중심에 생기는 가능한 웹 손상을 피하기 위해 웹 물질의 종방향 가장자리에 근접해서 위치해 있다. 선택적으로, 인열성 팽창 차단 수단은 상기 웹 손상을 최소화하기 위해 이격된 지점에 배열될 수 있다.

본 발명의 인열성 팽창 차단 수단을 전체 웹의 인열없이 종방향 인장력을 웹 물질에 적용함으로써 인열하여 분리할 수 있다. 따라서, 인열성 팽창 차단 수단의 인열력은 웹 물질의 인열력보다 실질적으로 작아야 한다.

본 발명의 웹 물질은 불연속적 팽창 성질을 나타낸다. 일정한 정도까지 상대적으로 낮은 저항을 갖고 팽창하고, 이어서 필수적으로 일정 정도까지 팽창을 제한하면서, 팽창 인장력에서 빠른 증가를 나타낸다. 팽창되지 않은 상태에서, 본 발명의 웹 물질은 낮은 저항을 갖는 제한된 팽창 중의 팽창 인장력보다 상대적으로 더 높은 팽창 인장력을 나타낸다. 이로서 팽창되지 않은 상태에서 웹 물질이 전환되고 증가된 종방향 웹 인장력에 의해 웹이 빠르게 팽창하게 한다.

본 발명의 웹 물질의 전형적인 팽창 인장력 대 상대적인 신장률이 도 1 에도시되었다. 본 발명의 웹 물질의 팽창 대 상대 신장률 곡선은 두 개 이상의 국부 최대치를 나타낸다. 최대 신장률을 갖는 최대치가 웹의 인열 지점(Tearing Point)에 상응하는 한편, 최소 신장률을 갖는 최대치는 불연속 팽창 임계값을 반영한다. 상기 두 개의 최대치 중간의 최소값은 불연속 팽창 영역내에 있고, 이후 불연속 팽창 지점(Discontinuous Expansion Point)이라 부른다.

바람직하게, 본 발명의 웹 물질은 50 % 이상, 더 바람직하게 75 % 이상, 가장 바람직하게 90 % 이상의 상대 팽창 인장력 감소를 갖는다. 본 발명의 특허출원에 기술된 불연속 팽창 시험을 통해 수득된 상기 파라미터는 불연속 팽창 지점까지 팽창되었을 때 웹 물질의 팽창 인장력이 얼마나 감소하였는가를 정량한다.

도 2는 m²당 18 g의 기본 중량을 갖는 상표명 홀메스트라(Holmestra) D018B의 스웨덴 노르코핑 소재의 파이버웹 스웨덴 에이비(Fiberweb Sweden AB)로부터 구입가능한 부직물 웹 물질에 의해 예시된 종래의 웹 물질에 대한 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선을 도시한다. 상기 곡선이 하나의 팽창 인장력 최대치만을 포함한다는 점에서 본 발명의 웹 물질 곡선과는 명백히 다르다. 따라서, 상기 부직물과 유사한 종래의 웹 물질은 본 발명의 범위내에 있지 않다.

도 3은 상표명 파라필름(Parafilm)의 미국 일리노이즈주 시카고 소재의 아메리칸 내쇼날 캔(American National Can)으로부터 구입가능한 종래의 필름 웹 물질, 즉 실시예 3의 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선을 나타낸다. 상기 곡선은 2 개의 국부 최대치 및 두 개의 최대치 사이에 약 37 %의 팽창 인장력 감소율을 갖는다.그러나, 본 발명에 따른 웹 물질은 50 % 이상의 상대 팽창 인장력 감소율을 가져야 하므로 상기 웹 물질은 본 발명의 범위내에 있지 않다.

도 4는 미국 특허출원 제 5,691,035 호에 따른 탄성체 유사 거동을 갖는 웹 물질, 즉 실시예 4의 팽창 인장력을 나타낸다. 상기 곡선은 인열 지점에서의 하나의 최대치만을 포함한다. 따라서, 상기 웹 물질은 본 발명의 범위내에 있지 않다.

바람직하게, 불연속 팽창 임계값에서 본 발명의 웹 물질의 팽창 인장력은 0.0254 m 당 1 N보다 높은 반면, 불연속 팽창 지점에서 팽창 인장력은 0.0254 m 당 0.5 N 미만, 더욱 바람직하게는 0.0254 m 당 0.25 N 미만, 더욱더 바람직하게는 0.0254 m 당 0.1 N 미만이다.

본 발명의 바람직한 실시태양은 제 1 영역 및 제 1 영역보다 높은 기본 중량을 갖는 제 2 영역을 포함하고, 두 영역 모두 종방향으로 연장하고 웹 물질의 전체 횡방향 치수를 포함하는 웹 물질이다. 본 발명의 웹 물질의 더욱 바람직한 실시태양에서, 제 2 영역은 하나 이상의 종방향 팽창 수단을 포함하는 반면, 제 1 영역은 종방향 팽창 수단을 포함하지 않는다. 더욱더 바람직하게는, 제 2 영역의 기본 중량은, 종방향 팽창 수단에 의해 팽창된 후 제 1 영역의 기본 중량과 기본적으로 유사하도록 선택된다. 상기 특성은 기본 중량 편차 시험(Basis Weight Deviation Test)을 사용하여 측정된다. 바람직하게, 본 발명의 웹 물질의 상대 기본 중량 편차(Relative Basis Weight Deviation)은 10 % 미만, 더욱 바람직하게는 5 % 미만이다. 상기 특정 실시태양의 이점은 소정의 양만큼 팽창한 후, 웹 물질이 기본적으로 균일한 기본 중량을 갖는다는 것이다.

바람직하게, 본 발명의 웹 물질은 불연속 팽창 시험을 실시했을 때, 인열 지점에서 50 % 이상의 전체 상대 신장률, 더욱 바람직하게는 75 % 이상의 전체 상대 신장률을 나타낸다.

바람직하게, 하나 이상의 종방향 팽창 수단을 포함하는 본 발명의 웹 물질 또는 적어도 웹 물질의 영역은 인열성 팽창 차단 수단의 비활성화 후 본래 인열되지 않은 길이의 50 % 이상, 더욱 바람직하게는 100 % 이상, 가장 바람직하게는 150 % 이상 팽창가능하다.

상대 팽창성은 상기 명세서에 기술된 비활성화후의 팽창 시험(Expansion After Deactivation Test)을 사용하여 정량된다.

본 발명의 또다른 태양은 본 발명에 따른 웹 물질의 제조방법이다. 선택적으로, 본 발명의 웹 물질은 또한 종래의 웹 물질을 변형함으로써 수득될 수 있다.

바람직하게, 본 발명인 웹 물질의 제조방법 과정은 (A) 웹 물질의 형성 단계, (B) 웹 물질의 안정화 단계, (C) 팽창되지 않은 종방향 팽창 수단을 웹 물질내에 혼입하는 단계, (D) 비활성화 팽창 차단 수단을 전구 웹 물질내에 혼입하는 단계, 선택적으로 (E) 웹 물질의 풀림 단계, 선택적으로 (F) 웹 물질의 종방향 슬릿팅 단계, 선택적으로 (G) 웹 물질의 되감기 단계를 포함한다.

그중, 종방향 팽창 수단의 팽창을 방지하기 위해, 비활성화 팽창 차단 수단의 혼입과 종방향 팽창 수단을 종래의 전구 웹 내로 혼입시키는 것의 조합으로 본 발명에 따른 웹 물질을 제조할 수 있다.

단계의 순서는 상기 순서를 따를 필요는 없다. A 단계 후 임의의 지점, 특히 D 단계 후에 B 단계를 실행할 수 있다. 또한 C 단계 및 D 단계를 E 단계 및 G 단계 중간에, 또는 G 단계 후에 실행할 수도 있다.

바람직하게, 종방향 팽창 수단을 웹 물질내로 혼입하는 단계는 웹을 횡방향으로 절첩함으로써, 더 바람직하게는 z-절첩 형태로 또는 아코디언-절첩 형태로 수행된다. 선택적으로, 적어도 일부분의 웹 물질을 미리 스트레칭하여 종방향으로 팽창가능하게 함으로써 종방향 팽창 수단을 웹 물질내로 혼입한다. 상기 혼입을 위한 가능한 방법은 크레핑, 파형, "링 롤링" 또는 플리팅이다. 상기 모든 처리가 횡방향으로 수행되어 웹 물질이 종방향으로 팽창가능하도록 해야 한다.

바람직하게, 표면 윤곽을 따라 이격된 표면 또는 가장자리를 결합함으로써 웹 물질 내에 비활성화 팽창 차단 수단을 혼입할 수 있다. 상기 표면 또는 가장자리는 웹 물질 내에 종방향 팽창 수단을 혼입함으로써 서로 아주 근접하게 된다. 상기 결합을 달성하는 가능한 방법은 접착 결합, 초음파 결합, 열 결합, 압력 결합, 마찰 결합, 자가 결합 또는 다른 결합 방법의 조합을 포함하고 이에 한정되지 않는다. 선택적으로, 상기 결합은 브래킷, 실 등과 같은 기계적 고정 장치를 웹 물질 내에 혼입함으로써 달성될 수 있다. 비활성화 팽창 차단 수단을 웹 물질 내에 혼입하는 또다른 가능성은, 예를 들어 바느질, 하이드로인탱글링(hydroentangling)에 의한 다른 표면 또는 가장자리 영역의 섬유 엉킴이다.

실시예 1: Z-절첩 부직물 웹 물질

본 실시예는 본 발명의 원리를 기술하기 위해 제공된다.

대부분 폴리프로필렌 섬유로 이루어진, 상표명 MD3000의 독일 코로빈 게엠 베하 오브 페인(Corovin GmbH of Peine)로부터 구입가능한 스펀결합-용융취입-스펀결합 부직물 웹 물질을 길이 20 cm, 폭 2.54 cm를 갖는 종방향 스트립으로 절단한다. 상기 웹 물질을 하기 단계에 따라 횡방향 z-절첩으로 배열하였다.

횡방향 가장자리의 한 곳에서 5 및 8 cm 떨어진 곳에 위치한 지점에서, 웹 물질의 스트립을 횡방향으로 절첩하였다.

8 cm에 위치한 횡방향 절첩은 횡방향 가장자리로부터 약 2 cm 떨어져 접촉하고 있는 웹 물질 위에서 뒤로 절첩되었다.

z-절첩을 고정하기 위해, z-절첩을 형성하는 3개 층의 종방향 가장자리를 열 결합하고 부직물 웹 물질의 섬유의 용융점보다 약간 높은 온도를 적용함으로써 두께가 1 mm가 되었다.

웹 물질의 z-절첩된 스트립의 최종 길이는 140 mm였다.

비활성화 팽창 차단 시험을 실시했을 때 실시예 1의 상대 팽창 인장력 감소는 37 %였다.

실시예 2: 비교 부직물 웹 물질

실시예 2는 분²당 18 g의 기본 중량을 갖는 폴리프로필렌 섬유로부터 제조된스펀결합 부직물 웹 물질이다. 상기 웹 물질은 상표명 홀메스트라 D018B의 스웨덴 노르코핑 소재의 파이버웹 스웨덴 AB로부터 구입가능하다.

실시예 3: 비교 필름 웹 물질

실시예 3은 상표명 파라필름의 미국 일리노이즈주 시카고 소재의 아메리칸 내쇼날 캔으로부터 구입가능하다.

실시예 4: 탄성체 유사 거동을 갖는 비교 웹 물질

실시예 4는 미국 특허 출원 제 5,691,035 호에 따라 형성된, 상표명 X-8998의 미국 인디애나주 테레 오트 소재의 트레데가 인코포레이티드(Tredegar Inc.)로부터 구입가능한 선형 중밀도 폴리에틸렌과 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 대부분 이루어진 얇은 중합체상 웹 물질이다.

방법

팽창 인장력 시험

팽창 인장력 시험은 팽창 인장력 대 % 신장률 특성을 측정하기 위해 사용되었다. 상기 시험은 독일 쮜위크 게엠베하 코포레이션 오브 윔(Zwick GmbH Co. of Ulm)으로부터 구입가능한 쮜위크 모델 1445(Zwick Model 1445)와 같은 표준 스트레스-연신 곡선 측정 기기에서 수행되고, 상기 기기는 독일 쮜위크 게엠베하 코포레이션 오브 윔으로부터 구입가능한 쮜위크 7047.4b 소프트웨어를 사용하여, 미국 텍사스주 휘스톤 소재의 컴팩 컴퓨터 코포레이션(Compaq Computer Corporation)으로부터 구입가능한 컴팩 프로리니아(Compaq Prolinea) 466 컴퓨터에 인터페이스로 연결되어 있다. 시험에 필요한 모든 기본적인 파라미터는 각각의 시험에 대한 쮜위크 7047.4b 소프트웨어에 저장된다. 또한 모든 데이터 수집, 데이터 분석 및 그래핑은 쮜위크 7047.4b 소프트웨어를 사용하여 실시된다.

상기 시험에 사용된 샘플은 웹 물질의 종방향에 평형하게 절단된 샘플의 종방향 축을 갖는 폭이 25.4 mm이고 길이가 140 mm이다. 상기 샘플은 샘플 가장자리의 손상없이, 날카로운 다이 커터(die cutter) 또는 (25.4±1) mm 폭 샘플을 자르도록 고안된 적합하게 날카로운 절단 장치를 사용하여 절단해야 한다. 샘플은 중방향 팽창 수단의 대표 대역이 분명히 나타나도록 잘려야 한다. 본원에 제안된 샘플보다 더 크게 또는 더 작게 절단될 필요가 있는 경우(종방향 팽창 수단의 치수 또는 거리의 변화에 기인해서)가 있을 것이다. 상기 경우, 샘플 치수를 기록(기록된 임의의 데이터에 따라)하는 것이 중요하고, 웹 물질 대역으로부터 상기 샘플이 얻어지고, 바람직하게는 상기 샘플을 위해 사용된 대표 대역의 도표를 포함한다. 또한 결과는 다른 길이를 고려해서 계산될 필요가 있다. 주어진 물질의 3 개 샘플이 시험된다.

쮜위크 그립(grip)은 하나의 평평한 표면 및 샘플의 손실을 최소화하기 위해 반구로 돌출된 반대 표면을 갖는 시험용 스트레스 방향에 수직인 단일 라인을 따라 전체 그립핑력을 모으도록 고안된 에어 가동 그립으로 이루어져 있다. 그립핑력 라인 사이의 거리는 그립 옆에 고정된 스틸 룰(steel rule)에 의해 측정된 바와 같이 100 mm이어야 한다. 상기 거리는 이후 "게이지 거리"로 말할 것이다. 상기 샘플을 가해진 % 신장률 방향의 수직인 종방향 축을 갖는 그립에 끼워 넣는다. 크로스헤드(crosshead) 속도를 분 당 500 mm로 세팅한다. 크로스헤드는 파단시(0 % 신장률)까지 샘플을 신장시킨다.

결과는 웹 물질의 상대 신장률의 함수로써 수득된 팽창 인장력 곡선이다.

상기 기술된 시험 방법은 본 발명의 다수의 웹 물질에 유용하지만, 상기 시험 방법은 본 발명의 범위내에서 변형되어 몇개의 더 큰 복합웹을 도모할 수 있어야 하는 것으로 여겨진다.

불연속 팽창 시험

불연속 팽창 시험은 웹 물질의 불연속 팽창 임계값, 인열 지점 및 상대 팽창 인장력 감소율을 결정하기 위해 사용된다.

제일 먼저, A1, A2 및 A3라고 칭하는, 웹 물질의 3 개의 동일한 샘플에 대해 팽창 인장력 시험을 실시하였다.

샘플 A1에 대한 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선 결과로부터, 팽창의 국부 최대치를 각각의 상대 신장률과 함께 수득하였다(팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선이 하나의 최대치만을 포함한다면 실시된 웹 물질은 본 발명에 따라 불연속적으로 팽창될 수 없다). 최소 신장률을 갖는 국부 최대치는 각각의 팽창 인장력 T1 및 각각의 상대 신장률 E1을 갖는 불연속 팽창 임계값이라 부른다. 최대 신장률을 갖는 국부 최대치는 각각의 팽창 인장력 T2 및 각각의 상대 인장력 E2를 갖는 인열 지점이라 부른다. 현재, E1 및 E2 중간의 절대 팽창 인장력 최소치는 웹 물질의 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선으로부터 수득된다. 상기 최소치를 각각의 팽창 인장력 T3 및 각각의 상대 신장률 E3를 갖는 불연속 팽창 지점이라 부른다. 같은 방법을 샘플 A2 및 A3에 대해 수행하였다.

결과적으로, 3 개의 샘플에 대한 팽창 인장력 T2 및 T3을 평균하여 실시된 웹 물질의 상대 팽창 인장력 감소 RETR을 하기 수학식 1을 통해 수득하였다.

RETR = (T2A-T3A)/T2A

상기 식에서, T2A 및 T3A는 각각 T2 및 T3의 평균값이다.

기본 중량 편차 시험

상기 시험은 일정한 양만큼 팽창시킨 후, 웹 물질의 기본 중량 균일성을 결정하고 팽창가능한 웹 물질의 특정 유형을 검출하는데 사용되었다.

A1, A2, A3, B1, B2 및 B3라고 칭하는, 웹 물질의 6 개의 동일한 샘플을 팽창 인장력 시험에서 기술된 제조법에 따라 제조하였다. 각각의 샘플은 하나 이상의 종방향 팽창 수단을 포함해야 한다. 팽창 인장력 시험의 샘플 치수가 상기 요구사항을 만족하기에 충분히 큰 경우, 팽창 인장력 시험은 개질되어 충분하게 큰 웹 물질 샘플을 수용하여야 한다.

샘플 A1에 대해 팽창 인장력 시험을 실시하였다. 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선 결과로부터, 불연속 팽창 임계값 및 상대 신장률보다 큰 최소 상대 신장률이 불연속 팽창 임계값에 대응하는 팽창 인장력을 갖는 곡선 지점을 결정한다. 상기 지점을 이후 완전 팽창 지점(Full Expansion Point)이라 부른다(완전 팽창 지점이 존재하지 않으면, 실시된 웹 물질은 불연속적으로 팽창될 수 없고 상기 시험에 따라 인열될 수 없다). 상기 방법은 샘플 A2 및 A3에 대해서도 반복된다. 상대 신장률 E4는 샘플 A1, A2 및 A3의 완전 팽창 지점의 상대 신장률을 통해 평균해서계산된다.

샘플 B1을 팽창 인장력 시험의 지시에 따라, 독일 쮜위크 게엠베하 코포레이션 오브 윔으로부터 구입가능한 쮜위크 모델 1445의 그립에 끼워 넣는다. 이어서, 샘플 B를 쮜위크 1445를 사용하여 상대 인장력 E4로 팽창시킨다. 결과적으로, (1±0.01) cm²의 표면적을 갖는 웹 물질의 5 개의 사각 단편을 샘플 B1로부터 절단한다. 상기 단편이 절단된 위치는 샘플 B1의 종방향을 따라 동일하게 분산되도록 선택되어야 하고, 횡방향에 대해 중심에 있어야 한다. 웹 물질의 모든 단편의 중량을 1 mg까지 정확하게 잰다. 같은 과정을 샘플 B2 및 B3에 대해서 수행한다.

상대 기본 중량 편차(Relative Basis Weight Deviation)는 웹 물질의 15 개 단편의 중량의 표준 편차를 단편의 평균 중량으로 나눔으로써 수득된다.

불연속 팽창에서 수축 인장력 시험(Contraction Tension At Discontinuous Expansion Test)

상기 시험은 불연속 팽창 지점에서 수축 인장력을 결정하는데 사용된다.

A1, A2, A3, B1, B2 및 B3라고 칭하는, 실시된 웹 물질의 6 개의 동일한 샘플을 팽창 인장력 시험에 기술된 샘플 제조법에 따라 제조하였다.

샘플 A1에 대해 팽창 인장력 시험을 실시하였다. 팽창 인장력 대 상대 신장률 곡선 결과로부터, 불연속 팽창 지점이 결정되었다. 같은 방법을 샘플 A2 및 A3에 대해 수행하였다. 상대 신장률 E3 결과들을 평균을 내고, 이후 상기 평균값을 E3A라 부른다.

샘플 B1을 팽창 인장력 시험의 지시에 따라, 독일 쮜위크 게엠베하 코포레이션 오브 윔으로부터 구입가능한 쮜위크 모델 1445의 그립에 끼워 넣는다. 이어서, 샘플 B1을 쮜위크 1445를 사용하여 불연속 팽창 지점에 대응하는 상대 신장률 E3A 만큼 팽창시켰다. 쮜위크 모델 1445의 그립을 멈추고, 웹의 종방향 길이를 감소시키는 힘을 측정하였다. 같은 방법을 샘플 B2 및 B3에 대해서 수행하였다.

결과적으로, 수축 인장력은 샘플 B1, B2 및 B3에 대해 측정된 힘을 평균함으로써 수득된다.

상기 기술된 시험 방법은 본 발명의 다수의 웹 물질에 유용하지만, 상기 방법은 본 발명의 범위내에서 변형되어 웹 물질의 특정 효과를 도모할 수 있어야 하는 것으로 여겨진다.

Claims (15)

1. 종방향 치수 및 상기 종방향 치수보다 실질적으로 작은 횡방향 치수를 갖고, 하나 이상의 종방향 팽창 수단을 포함하는 웹 물질로서, 불연속 팽창 시험(Discontinuous Expansion Test)을 실시했을 때, 상대 팽창 인장력 감소율(Relative Expansion Tension Reduction)이 50 % 이상임을 특징으로 하는 웹 물질.
2. 제 1 항에 있어서,

   불연속 팽창 시험을 실시했을 때, 상대 팽창 인장력 감소율이 75 % 이상임을 특징으로 하는 웹 물질.
3. 제 1 항에 있어서,

   불연속 팽창 시험을 실시했을 때, 상대 팽창 인장력 감소율이 90 % 이상임을 특징으로 하는 웹 물질.
4. 제 1 항에 있어서,

   불연속 팽창 시험을 실시했을 때, 불연속 팽창 임계값(Discontinuous Expansion Threshold)에서의 팽창 인장력이 0.0254 m 당 1 N 보다 크고, 불연속 팽창 지점(Discontinuous Expansion Point)에서의 팽창 인장력이 0.0254 m 당 0.5 N 보다 작음을 특징으로 하는 웹 물질.
5. 제 1 항에 있어서,

   불연속 팽창 시험을 실시했을 때, 불연속 팽창 임계값에서의 팽창 인장력이 0.0254 m 당 1 N 보다 크고, 불연속 팽창 지점에서의 팽창 인장력이 0.0254 m 당 0.25 N 보다 작음을 특징으로 하는 웹 물질.
6. 제 1 항에 있어서,

   불연속 팽창 시험을 실시했을 때, 불연속 팽창 임계값에서의 팽창 인장력이 0.0254 m 당 1 N 보다 크고, 불연속 팽창 지점에서의 팽창 인장력이 0.0254 m 당 0.1 N 보다 작음을 특징으로 하는 웹 물질.
7. 제 1 항에 있어서,

   불연속 팽창 시험을 실시했을 때, 상기 웹 물질의 인열 지점(Tearing Point)에서의 상대 신장률이 50 % 이상임을 특징으로 하는 웹 물질.
8. 제 7 항에 있어서,

   불연속 팽창 시험을 실시했을 때, 상기 웹 물질의 인열 지점에서의 상대 신장률이 75 % 이상임을 특징으로 하는 웹 물질.
9. 제 1 항에 있어서,

   제 1 영역 및 제 2 영역을 포함하고, 상기 제 1 영역이 상기 제 2 영역과 다른 기본 중량을 갖는 것을 특징으로 하는 웹 물질.
10. 제 9 항에 있어서,

    기본 중량 편차 시험(Basis Weight Deviation Test)을 실시했을 때, 10 % 미만의 상대 기본 중량 편차(Relative Basis Weight Deviation)를 갖는 것을 특징으로 하는 웹 물질.
11. 제 9 항에 있어서,

    기본 중량 편차 시험을 실시했을 때, 5 % 미만의 상대 기본 중량 편차를 갖는 것을 특징으로 하는 웹 물질.
12. 제 1 항에 있어서,

    불연속 팽창에서의 수축력 시험(Contraction Force At Discontinuous Expansion Test)을 실시했을 때, 0.0254 m 당 0.5 N 미만의 수축력을 갖는 것을 특징으로 하는 웹 물질.
13. 제 1 항에 있어서,

    팽창 인장력 시험을 실시했을 때, 신장률의 증가에 따라 인장력이 거의 증가하지않는 것을 특징으로 하는 하나 이상의 영역을 포함하는 웹 물질.
14. 제 1 항에 있어서,

    하나 이상의 종방향 팽창 수단을 포함하고, 하나 이상의 인열성 팽창 차단 수단을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 웹 물질.
15. 웹 형성 단계, 상기 웹의 안정화 단계, 종방향 팽창 수단 및 인열성 팽창 차단 수단을 상기 웹 내에 혼입하는 단계를 포함하는 웹 물질의 제조방법.