KR100384667B1 - 열성형성차단부직적층체 - Google Patents

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KR100384667B1
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폴 조세프 뎃타
스탠리 마이클 그리스키에비츠
리챠드 다니엘 파이크
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 차단층 (12) 및 로프티 권축 섬유 부직 웹층 (14)를 갖는 차단 적층체 (10)을 제공하며, 이 적층체는 발포체와 같은 복원력, 천과 같은 질감 및 액체 차단 특성을 제공한다. 적층체의 차단층은 필름, 미세섬유 부직 웹 및 이들의 적층체로부터 선택되고, 구조 섬유 성분과 열활성화 접착제 성분을 함유하는 권축 섬유 웹층은 실질적으로 균일하게 분배된 섬유간 결합을 가진다. 그 밖에 상기 적층체로부터 열성형 제품 (22) 및 이 제품을 제조하는 열성형 방법이 제공된다.

Description

열성형성 차단 부직 적층체
본 발명은 높은 복원력뿐만 아니라 천과 같은 외관 및 질감을 가진, 부직 웹층과 차단층으로 된 열성형성 부직 적층체에 관한 것이다.
생리대, 일회용 기저귀, 실금용 패드 등과 같은 흡수성 개인 위생용품은 광범위하게 사용되고 있으며, 이들 용품의 효율성 및 기능성을 개선하는 데 많은 노력이 기울여져 왔다. 사람 몸의 모양에 들어맞지 않으며 사용자의 움직임에 일치하지 않는 구식 디자인의 두껍고 평평한 개인 위생용품은 탄력적으로 일치하는 삼차원의, 신체 형상을 한 용품에 의해 대부분 대체되었다.
이들 형상을 가진 개인 위생용품의 외측 커버는 제품 내에 모아진 액체가 외부로 투과하는 것을 방지해야 하며, 그 밖에도 사용자의 움직임에 유연하게 일치할수 있어야 한다. 그에 따라, 커버는 대개 가요성이고 액체 불투과성인 재료, 예를 들면 가요성 열가소성 필름으로 제조된다. 일반적으로, 이들 가요성 커버 재료는 가요성 재료의 부분들을 주름잡아 사용자의 신체 윤곽선에 일치하는 대야(basin)같거나 모래시계와 같은 형상을 이루게 함으로써 삼차윈 제품으로 성형된다. 커버에 바람직한 질감 특성을 더하도록 얇은 필름과 얇은 부직 웹으로 된 적층체로부터 외측 커버의 개량된 변형을 제조할 수 있다는 것이 당업계에 제안되어 있다. 예를 들면 미국 특허 제4,701,177호에는 필름과 부직 웹으로 된 적층체 외측 커버를 갖는여성용 패드가 개시되어 있다. 주름잡힌 대야의 형상은 대개 탄성 띠를 부착시켜 주름을 제자리에 유지시키고, 성형된 제품에 제한된 복원력을 제공함으로써 보존된다. 그러나, 이 필름 및 필름 적층체로 제조된 제품은, 이 필름 또는 필름 적층체의 물리적 강도가 높지 않고, 탄성 띠는 단지 사용자의 움직임에 대해 제한된 복원력 및 일치능만을 제공하므로, 제품이 고도의 복원력을 제공할 필요가 있는 특정 용도에는 아주 적절하지는 않을 수도 있다.
별법으로는, 성형된 개인 위생용품의 외측 커버를 바람직한 복원력 및 액체 차단 특성을 제공하는 가요성 폴리우레탄 또는 폴리에틸렌 발포 시이트로 제조한다. 발포 시이트를 자기 지지 대야 형태로 틀성형 또는 열성형하여 탄성 띠의 사용을 배제하면서, 향상된 복원력 및 일치능을 제공한다. 이들 열성형된 복원성 제품은 사용자의 움직임에 일치하고, 제품이 변형 압력을 받은 후에 원래의 형상을 유지하는 경향이 있어 제품의 효능 및 기능성을 향상시킨다. 그러나, 이들 발포 시이트에서 열성형 제품은 종종 고무질 또는 플라스틱과 같은 질감을 갖는 것으로 파악된다.
발포체와 같은 복원력 및 천과 같은 질감을 나타내는 열성형성 구조체 및 그로부터 열성형 제품에 대한 요구가 여전히 존재한다. 또한 열성형성 구조체를 그 구조체의 바람직한 복원력 및 표면 특성을 가시적으로 저하시키지 않으면서 열성형하는 열성형 방법이 요구된다.
발명의 요약
본 발명은 발포체와 같은 복원력, 천과 같은 질감 및 액체 차단 특성을 제공하는, 차단층 및 로프티 (lofty) 권축 섬유 부직 웹층을 갖는 차단 적층체를 제공한다. 적층체의 차단층은 필름, 미세섬유 부직 웰 및 이들의 적층체에서 선택되고, 구조 섬유 성분 및 열활성화 접착제 성분을 함유하는 권축 섬유 웹층은 실질적으로 균일하게 분배된 섬유간 결합을 가진다.
또한, 발포체와 같은 복원력, 천과 같은 질감 및 액체 차단 특성을 나타내고 차단 적층체로부터 열성형되는 삼차원 열성형 제품; 및 적층체를 가열하여 부직 섬유 웹의 접착제 성분을 용융시키고 상기 구조 섬유 성분을 용융시키지 않으면서 부직 섬유 웹을 유연하게 만드는 단계, 유연한 웹을 금형 위에서 유도 압력을 가볍게 가함으로써 성형하는 단계, 및 성형된 적층체를 냉각시켜 용융된 접착제 성분을 고화시키고 섬유간 결합을 형성시키는 단계를 포함하며 열성형 제품의 밀도/면적 비가 약 1 내지 약 2.5인, 적층체의 열성형 방법을 제공한다. 본 발명은 또한 열성형된 액체 차단 쉘, 액체 흡수성 코어 및 액체 투과성 라이너를 포함하며, 상기 쉘이 차단 적층체로부터 열성형되는 개인 위생용품을 제공한다.
본 발명의 차단 적층체는 복원력이 있는, 천과 같은 삼차원 제품, 예를 들면 개인 위생용품, 자동차 내장 부품, 직물 라이너 등을 제공하도록 열성형할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 차단 적층체를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 열성형 제품을 포함한 생리대를 도시한 것이다.
도 3은 본 발명의 차단 적층체를 열성형하는 데 적절한 금형 유닛을 도시한것이다.
본 발명에 따르면 천과 같은 질감 및 발포체와 같은 복원력을 갖는 열성형가능한 액체 차단 적층체가 제공된다. 그 밖에도, 이 적층체로부터 제조되는 열성형 제품이 제공된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 액체 차단 적층체 (10)에는 액체 차단층 (12) 및 실질적으로 전체에 걸쳐 균일하제 분배된 섬유간 결합이 존재하는 로프티 부직 섬유 웹층 (14)가 있다. 로프티 부직 적층체는 천과 같은 질감 및 발포체와 같은 압축 복원력을 갖는 열성형 제품을 제조하는 데 매우 적합하다. 본 명세서에서 사용될 때 "발포체와 같은"이란 용어는 탄력적으로 가역적인 변형능 및 가해진 하중에 대한 제한된 저항을 특징으로 하는 가요성 발포체와 같은, 예를 들면 가요성 폴리우레탄 발포체와 같은 특성을 말한다. 상기 적층체로부터 제조할수 있는 예시적인 열성형 제품에는 열성형된 개인 위생용품 및 그의 구성성분, 예를 들면 신체 일치 생리대 쉘, 형상 유지 기저귀 구성성분, 실금용 제품 구성성분 등이 있다.
예시를 위해, 이하에서는 본 발명을 특정 형상을 가진 생리대를 들어 설명한다. 본 명세서에서 사용될 때 "생리대"라는 용어는 월경용 또는 실금용 패드를 가리킨다. 도 2에 도시된 바와 같이, 열성형된 모래시계 모양의 생리대 (20)에는 액체 차단 외측 쉘 (22), 흡수성 코어 (24) 및 액체 투과성 라이너 (26)이 있다. 이 패드에는 압력 감지 접착제 스트립 (27) 및 이 접착재 스트립을 덮고 있는 제거식 박리 스트립 (28)이 또한 갖추어져 있다. 박리 스트립 (28)은 내의에 부착시키기위해 접착제가 드러나도록 제거할 수 있다.
외측 쉘 (22)는 본 발명의 액체 차단 적층체로부터 신체에 일치하는 대야 모양으로 사용자의 피부가 부직 표면과 접촉하도록 외부에 노출된 부직층과 함께 열성형된다. 외측 쉘 (22)의 부직층은 부드럽고, 천과 같은 질감을 제공하여 사용자의 편안함을 도모하며, 반면 액체 차단층은 흡수된 액체가 쉘 (22)의 부직층 쪽으로 투과하는 것을 방지한다. 쉘 (22)의 개구를 덮고 있으며 흡수성 코어 (24)를 쉘 (22) 내에 유지시키는 액체 투과성 라이너 (26)은 접착제, 열, 또는 초음파 등에 의해 쉘 (22)에 밀봉된다. 흡수성 코어 (24)는 신체 배출물, 예를 들면 월경 분비액 및 소변을 흡수하는 임의의 흡수성 재료일 수 있다. 적절한 흡수성 재료에는 목재 펄프 플러프, 레이온 섬유 플러프, 면, 다층 셀룰로오스 솜 및 이들의 조합이 포함된다. 흡수성 코어는 천연 또는 합성 초흡수성 물질, 예를 들면 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산, 폴리아크릴산의 금속염, 폴리아크릴레이트, 비닐술폰산의 중합체 및 공중합체, 폴리아크릴레이트 그래프트된 전분, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐피롤리돈, 술폰화 폴리스티렌 폴리술포에틸 아크릴레이트 등을 함유할 수도 있다. 특히 적절한 흡수성 코어 및 그 구조가 본 명세서에 참고로 포함시키는 켈렌버거 (Kellenberger)의 미국 특허 제5,147,343호에 개시되어 있다. 그 밖에, 흡수성 코어는 동시형성된 흡수성 재료일 수도 있다. 동시형성된 재료는 본 명세서에 참고로 포함시키는 미국 특허 제4,100,324호에 설명되어 있다. 이 흡수성 재료는 직물과 같은 마감이 되어 있으며, 열가소성 섬유, 특히 용융 블로잉 섬유의 통기 성형된 매트릭스 전체에 흡수성 펄프 섬유가 분산되어 제조된 것이다.
액체 투과성 라이너 (26)은 액체의 공급원으로부터 벗어나 흡수성 코어 (24)로 향한 액체의 신속한 이동을 허용하는 임의의 적합한 액체 투과성 재료일 수 있다. 이러한 재료로 대표적인 것은 부직 웹, 천공 필름 및 이들 재료의 복합체이다. 특히 적합한 액체 투과성 라이너가 매튜 (Matthews) 등의 미국 특허 제 4,397,644호에 개시되어 있다.
앞서 언급한 바와 같이, 외측 쉘 (22)는 로프티 부직 웹층과 액체 차단층의 적층체로부터 열성형된다. 본 발명의 열성형 제품의 부직 웹층은 하기에 더 상세히 논이한 바와 같이 부직층의 로프티 구조의 현저한 압축을 피하고 액체 차단층의 손상을 피하는 방식으로 열성형된다. 부직층의 로프티 구조와 균일하게 분배된 섬유간 결합의 조합이 열성형 제품에 물리적 강도 및 복원력뿐만 아니라 천과 같은 부드러운 질감 특성을 함께 제공한다.
열성형된 쉘 (22)의 천과 같은 부드러운 질감 특성은 사용자의 편안함에 매우 중요하다. 쉘의 벽은 일반적으로 사용자의 다리와 외음부 사이의 접혀진 곳으로 신장되며, 그에 따라 외벽부가 사용자의 다리와 접촉하게 될 수 있다. 결론적으로 외벽부는 편안하고 비자극적인 질감 특성을 제공해야 한다.
본 발명의 액체 차단층은 높은 액체 차단 특성을 제공하는 필름 또는 미세섬유 부직 웹과 같은 액체 차단 재료로 제작된다. 본 명세서에서 사용될 때 "액체 차단층"이란 용어는 액체와 기체 모두에 불투과성이거나, 액체에 대해서는 비교적 불투과성이면서 공기 및(또는) 액체 증기, 특히 수증기에 대해 투과성일 수도 있는 재료의 층을 말한다. 이 액체 차단층은 표준 유체정압 시험 AATCCTM No. 127-1977에 따라 측정하여 악 50 cm 이상, 바람직하게는 약 70 cm 이상의 정수두(hydrostatic head)를 갖을 특징으로 할 수 있다.
이 액체 차단층에 적합한 재료에는 두께가 약 0.0025 mm (0.1 mil) 내지 약 2.5 mm (100 mil) 사이, 바람직하게는 약 0.013 mm (0.5 mil) 내지 약 0.25 mm (10mil) 사이인 열가소성 필름이 포함된다. 적절한 필름은 바람직하게는 열성형 공정에서 차단층의 심한 수축을 방지하기 위해 고도로 배향되지 않거나 높은 분자 응력을 함유하지 않는다. 적절한 필름은 임의의 공지된 필름 형성법, 예를 들면 압출캐스팅, 용융 블로잉 또는 캘린더링법에 의해 제조할 수 있으며, 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리아미드, 예를 들면 나일론 6, 나일론 6/6, 나일론 10, 나일론 12 등; 폴리에스테르, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리카르보네이트; 폴리스티렌; 열가소성 탄성체, 예를 들면 에틸렌-프로필렌 고무, 스티렌계 블록 공중합체 등; 비닐중합체; 폴리우레탄; 아크릴로니트릴 공중합체 및 이들의 배합물 또는 공중합체를 비제한적으로 포함하여 필름을 형성하는 것으로 알려진 임의의 수불용성 열가소성 중합체로부터 형성될 수 있다. 본 발명에 특히 적절한 중합체는 폴리올레핀으로 폴리에틸렌, 예를 들면 선상 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 이들의 배합물; 폴리프로필렌, 예를 들면 이소택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌, 이들의 배합물, 및 이들 폴리프로필렌 중 1 종 이상과 어택틱 폴리프로필렌의 배합물; 폴리부틸렌; 및 이들의 배합물 및 공중합체를 포함한다. 필름을 형성하는 중합체 조성물은 접착 온도를 낮추고 필름의 내마모성, 강도, 점착성 및 유연성을 증진시키기 위한 첨가제를 함유할 수도 있다.
적절한 액체 차단 필름은 필름이 숨쉬는 것, 즉 필름이 공기 및 증기에 대해서는 투과성이나 액체 및 고형물의 투과에 대해서는 매우 저항성인 것을 가능하게 하는 미세천공 또는 세공을 함유할 수 있다. 유체 차단층의 이러한 통기성은 특히 열성형 제품이 피부 접촉 용도에 활용될 때, 사용자의 편안함을 증진시킨다. 적절한 미세다공성 필름은 당업계에 공지되어 있으며 예를 들면 오끼 (Ohki) 등에게 허여된 미국 특허 제4,347,844호에 개시되어 있다.
그 밖에 적절한 액체 차단층 재료는 정수두값이 높은 미세섬유 부직 웹이다. 유용한 미세섬유 부직 웹에는 정수두값이 상기 규정된 것과 같이 높은 용융 블로잉 섬유 웹이 포함된다. 본 명세서에서 사용될 때 "용융 블로잉 섬유"라는 용어는 용융된 열가소성 중합체를 다수의 미세하고, 통상 원형인 다이 모세관을 통해 용융된 열가소성 중합체 필라멘트를 가늘게하여 직경이 감소되게 하는 수렴 고속 기체 스트림 내로 용융된 실 또는 필라멘트로 압출시킴으로써 형성되는 섬유를 나타낸다. 일반적으로, 용융 블로잉 섬유의 평균 섬유 직경은 최대 약 10 ㎛이다. 섬유가 형성된 후 그리고 완전히 고화되기 전, 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되어 수집 표면상에 축적되어 무작위로 분배된 용융 블로잉 섬유의 비교적 압축된, 자발적으로 접착된 웹을 형성한다.
실질적으로 균일하게 분배된 섬유간 결합을 갖는 본 발명의 로프티 부직 웹 층은 구조 섬유 성분과 열활성화 접착제 성분을 함유한다. 하기 논의된 바와 같이, 접착재 성분은 외부 접착제로서 첨가되거나 부직 웹의 섬유의 일부분을 형성할 수있다. 본 발명에 적절한 섬유는 권축 단일성분 섬유 (즉, 섬유가 균질한 중합체 조성물로부터 제작되었음) 및 권축 다성분 복합 섬유 (즉, 섬유가 실질적으로 섬유의 전체 길이에 걸쳐 구분되는 단면을 차지하는 2 종 이상의 성분 중합체 조성물을 함유함)를 포함한 권축 섬유이다. 특히 적절한 것은 권축 복합 스펀본드 또는 스테이플 섬유이며 본 발명의 부직 웹에 가장 적절한 복합 섬유는 이성분 복합 섬유이다. 적절한 섬유들 중 융점이 상이한 선분 중합체를 갖는 다성분 복합 섬유가, 부직 웹을 접착시키기 위해 부가적으로 외부에서 가해지는 접착제 성분을 도입할 필요가 없어 부직 웹 제조 공정을 단순화시킨다는 점에서 본 발명에 특히 바람직하다.
섬유의 권축 수준은 웹에 상이한 밀도, 강도, 유연성 및 질감을 포함하는 상이한 특성을 제공하도록 변화시킬 수 있다. 일반적으로, 본 발명에 따라 접착된 고권축 섬유는 부드러운 로프티 웹을 제공한다. 본 발명의 부직 웹에 적절한 섬유는 ASTM D-3937-82에 따라 측정했을 때 신장된 길이 1 인치당 약 2 회 이상의 권축, 바람직하게는 신장된 길이 1 인치당 약 2회 내지 약 50회의 권축, 더욱 바람직하게는 신장된 길이 1 인치당 약 3회 내지 약 30회 권축이 있다. 본 발명에 적절한 스펀본드 섬유 및 스테이플 섬유는 평균 직경이 약 5 ㎛ 내지 약 100 ㎛, 바람직하게는 약 10 ㎛ 내지 약 50 ㎛이다.
본 발명에서 사용될 때 "섬유"라는 용어는 스테이플 섬유와 연속 섬유인 필라멘트 양쪽 모두를 말한다. "스펀본드 섬유"라는 용어는 용융된 열가소성 중합체를 방사금구의, 다수의 비교적 미세하고 통상 원형인 모세관으로부터 필라멘트로 압출시킨 다음 압출된 필라멘트를 배출식 또는 기타 공지된 인발 메카니즘에 의해신속히 인발시켜 필라멘트에 분자 배향 및 물리적 강도를 부여함으로써 형성되는 섬유를 말한다. 인발된 섬유는 수집 표면 상에 매우 무작위적인 방식으로 축적되어 본질적으로 균일한 밀도를 갖는 부직 웹을 형성한 다음 이 부직 웹이 접착되어 물리적인 일체성과 강도를 부여한다. 스펀본드 섬유 및 그로부터 웹을 제조하는 방법은 예를 들면 아펠 (Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호 및 도르쉬너(Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호에 개시되어 있다. 특히 적합한 복합 스펀본드 섬유 웹 제조 방법은 동일인에게 양도된 1993년 8월 21일 출원된 미국 특허 출원 제08/933,444호 (유럽 특허 출원 제0 586 925호로 공개되었음)에 개시되어 있다. "스테이플 섬유"라는 용어는 비연속성 섬유를 말한다. 스테이플 섬유는 종래의 섬유 방사법으로 생산한 다음 약 2.5 cm (1 인치) 내지 약 20 cm (8 인치)의 스테이플 길이로 절단한다. 이러한 스테이플 섬유는 후속적으로 카딩되거나, 웨레이드 (wet laid)되거나, 또는 에어 레이드 (air laid)된 다음 열에 의해 접착되어 부직 웹을 형성한다.
적절한 권축 단일성분 스펀본드 섬유는 섬유 방사 공정에 제자리 권축 단계가 있도록 변경하기만 한다면 임의의 통상적인 스펀본드 섬유 형성법에 따라 제조할 수 있다. 예를 들면, 섬유 방사 공정 동안 방사금구를 나온 방사 섬유는 단면을 가로질러 비대칭적으로 냉각되어 섬유의 단면 내에 고화 구배를 발생시키고, 그에 따라 섬유가 권축되도록, 특히 나선형 권축 형태로 권축되도록 한다. 이와 유사하게, 다성분 복합 스펀본드 섬유 역시 상기한 비대칭 냉각법으로 제조할 수 있다.
본 발명에 적절한 권축 단일성분 스테이플 섬유는 임의의 공지된 스테이플섬유 방사법으로 방사된 다음 필라멘트 방사 과정의 인발 및 고화 단계에서 상술한 비대칭 냉각법으로, 또는 필라멘트 가닥들이 완전히 형성된 후이지만 가닥들이 스테이플 길이로 절단되기 전에 스터퍼 박스 또는 기어 권축법 등 공지된 자동 권축 공정으로 권축을 준 연속 필라멘트 가닥들로부터 생산될 수 있다. 적절한 권축 다성분 복합 스테이플 섬유는 방사금구 조립체를 당업계에 잘 공지되어 있으며 예를 들면 넌닝 (Nunning)의 미국 특허 제3,730,662호에 기재된 복합 섬유 방사금구 조립체로 대체시킴으로써 상기 단일성분 스테이플 섬유에 대해 설명한 방법들을 사용하여 형성시킬 수 있다. 방사된 다성분 복합 필라멘트는 또한 필라멘트를 스테이플 길이로 절단하기 전에 기계적으로 인발시킴으로써 권축을 줄 수 있다. 적절한 권축 다성분 복합 섬유는 쉬쏘 (Chisso), 훽스트 셀라네즈 (Hoechst Celanese), 해르쿨레스 (Hercules) 및 바스프 (BASF) 등으로부터 구입할 수 있다.
이와 다른 방법으로는, 스펀본드 섬유 및 스테이플 섬유를 포함하여 권축 복합 섬유는 결정화 및(또는) 고화 특성이 상이한 2 종 이상의 성분 중합체로부터 제조할 수 있다. 이러한 복합 섬유는 성분 중합체 사이의 상기 차이가 결정화 및(또는) 고화 구배 및 그에 따라 섬유에서 치밀화 구배를 생성하고, 이것이 자발적으로 권축을 유발하므로 섬유 방사 공정의 고화 단계에서 권축을 줄 수 있다. 더욱이, 상이한 결정화 특성의 성분 중합체를 함유한 복합 섬유는 "잠재 권축능"을 갖는데, 이것은 열에 의해 활성화되어 권축을 부여할 수 있다. 잠재 권축능은 서서히 결정화하는 성분 중합체 중 하나 이상의 불완전한 결정화로 인해 복합 섬유에 부여된다. 이러한 복합 섬유가 열처리되어 느리게 결정화하는 성분 중합체의 추가 결정화가 가능해지면 이 중합체가 더 치밀화되고 수축한다. 열처리시 복합 섬유의 성분 중합체들 사이의 수축 불균형이 섬유의 권축을 유발한다. 이러한 잠재 권축능을 가진 매우 적절한 복합 섬유 및 이로부터 부직 웹을 제조하는 예시적 방법이 1993년 8월 21일 출원된 상기 미국 특허 출원, 제08/933,444호에 개시되어 있으며, 이것은 그 전체를 본 명세서에 참고로 포함시킨다.
잠재 권축능을 가진 복합 섬유에서 권축은 섬유 방사 단계 도중 또는 후에 가하거나, 또는 이런 잠재 권축능을 가진 섬유를 사용할 때에는 섬유를 레이드하여 부직 웹을 형성시킨 후에 가할 수 있다. 그러나, 권축되는 섬유의 움직임을 조절하여 치수 변화를 방지하거나 웹의 균일성을 보장하는 것은 매우 실용적이지 못하므로 섬유를 레이드 또는 축적시켜 부직 웹을 형성시키기 전에 섬유의 권축을 완전히 가하여 웹의 치수 안정성 및 균일성을 보장하는 것이 매우 바람직하다.
본 발명의 적절한 섬유는 성형 표면 상에 균일하게 축적되어 느슨하게 엉킨 부직 섬유 웹을 형성한 다음 접착되어 부직 웹에 물리적 일체성 및 강도를 제공한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 스테이플 섬유는 종래의 카딩법, 예를 들면 모 또는 면 카딩법, 웨트 레이드법, 또는 에어 레이드법을 사용하여 형성 표면 상에 축적되며, 스펀, 인발 스펀본드 섬유는 형성 표면 상으로 직접 축적된다. 본 발명에 따른 축적된 섬유 웹은 웹을 가시적으로 또는 현저히 압축시키지 않고 웹 전체에 걸쳐 실질적으로 균일한 섬유간 결합을 제공하는 접착법을 사용하여 접착된다. 상기 논의한 바와 같이, 적절한 부직 섬유 웹은 외부 열활성화 접착제 성분을 함유할 수 있는데, 이 성분은 균일하게 도포 또는 분무되는 분말 또는 액체 형태이거나 웹섬유와 혼합되는 섬유일 수 있다. 본 발명에 특히 적합한 접착제는 통상적인 고온 용융 접착제, 예를 들면 폴리에틸렌-, 폴리아미드-, 폴리에스테르- 및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 기재 고온 용융 접착제이며 부직층의 구조 성분의 융점보다 낮은 융점을 갖도록 선택된다.
본 발명의 더욱 바람직한 구현예로서, 적합한 부직 웹은 융점이 상이한 성분 중합체를 함유하는 복합 섬유로부터 제조되어, 저융점 성분 중합체인 접착제 성분은 용융되고 그에 따라 점착성으로 되는 반면 고융점 성분 중합체인 구조 성분은 부직 웹의 물리적 일체성 및 구조를 유지할 수 있게 한다. 용융된 접착제 성분 중합체는 인접 섬유에, 특히 교차 접촉점에서 자동적으로 접착된다. 따라서, 접착제 성분과 구조 성분 사이의 융점 차이는 약 5 ℃ 이상, 바람직하게는 약 10 ℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 25 ℃ 이상이다. 본 발명에 따르면, 적합한 복합 섬유는 실질적으로 섬유의 전체 길이에 걸쳐 접착제 성분 중합체가 적어도 부분적으로는 표면에 노출되어야 한다. 특히 적합한 복합 섬유는 중량 기준으로 약 20 % 내지 약 80 %, 바람직하게는 약 40 % 내지 약 60 %의 접착제 중합체를 포함해야 한다. 본 발명의 경우, 복합 섬유를 위한 바람직한 구조에는 병렬 (side-by-side) 구조 및 외피-코어 구조가 포함되고, 적절한 외피-코어 구조에는 이심 외피-코어 및 동심 외피-코어 구조가 포함된다. 외피-코어 구조를 채택하는 경우 접착제 중합체가 외피를 형성해야 한다.
상기 언급한 바와 같이, 본 발명의 권축 섬유 부직 웹은 웹 전체에 걸쳐 섬유간 결합을 함유하는 로프티 구조를 갖도록 접착된다. 본 발명에 유용한 접착 방법은 웹에 상당한 압축 압력을 가하지 않으면서 축적된 부직 웹의 온도를 상승시켜 그의 접착제 성분을 활성화시켜야 한다. 용융 또는 활성화된 접착제 성분 중합체는 웹 전체에 걸쳐, 특히 섬유 교차 접촉점에서 실질적으로 균일한 섬유간 결합을 형성하여 부드러우면서도 강하고 고도의 복원력을 가진 로프티 부직 웹을 제공한다. 실질적으로 고르게 분배된 섬유간 결합을 갖는 본 발명의 적합하게 접착된 웹과는 달리 다른 통상적인 접착 부직 웹, 예를 들면 점 접착 부직 웹은 필요한 복원력을 제공하지 않는다. 본 발명에 특히 유용한 접착 방법에는 통기(through-air)접착법, 고온 오븐 접착법 및 적외선 가열기 접착법이 포함되며, 더욱 특히 유용한 접착법은 통기 접착법이다. 접착 공정의 기간 및 온도는 선택된 접착 장비의 온도 및 속도 제한을 수용하도록 변경시킬 수 있다. 그러나, 접착 공정의 기간과 온도의 조합이 웹의 접착제 성분을 용융시키기에 충분히 길고 높으면서도 구조 성분을 녹일 만큼 과도하게 길고 높지는 않아서, 섬유 웹의 물리적 및 치수적 일체성을 보전하고 수축을 방지하는 것이 중요하다, 예를 들면 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌을 복합 섬유 부직 웹의 성분 중합체로 사용하고 통기 접착법을 사용할 때, 통기 접착기를 통한 공기의 흐름은 약 30 내지 약 152 m/분 (약 100 내지 약 500 ft/분)의 속도에서 온도가 약 110 ℃ (230°F) 내지 약 138 ℃ (280°F) 사이일 수 있으며 접착기 내에서 웹의 체류 시간은 바람직하게는 약 6초 미만이다.
본 발명에 적합한 단일 성분 및 복합 섬유는 섬유를 형성하는 것으로 알려진 다양한 열가소성 중합체로부터 제조할 수 있다. 바람직하게는, 복합 섬유를 사용할 때에는 성분 중합체를 융점 및 결정화 특성을 포함하여 상기한 선택 기준에 따라선택한다. 본 발명에 적합한 중합체에는 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리아미드, 예를 들면 나일론 6, 나일론 6/6, 나일론 10, 나일론 12 등; 폴리에스테르, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리카르보네이트; 폴리스티렌; 열가소성 탄성체, 예를 들면 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리우레탄, 스티렌계 블록 공중합체, 공중합에스테르 탄성체 및 폴리아미드 탄성체 등; 플루오르중합체, 예를 들면 폴리테트라플루오로에틸렌 및 폴리트리플루오로클로로에틸렌; 비닐 중합체, 예를 들면 폴리비닐 클로라이드; 및 이들의 배합물 및 공중합체가 비제한적으로 포함된다. 본 발명에 특히 적합한 중합체는 폴리에틸렌, 예를 들면 선상 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 이들의 배합물; 폴리프로필렌; 폴리부틸렌; 및 이들의 공중합체 및 배합물을 포함한 폴리올레핀이다. 적합한 중합체들 중, 복합 섬유의 고융점 성분에 특히 적합한 중합체에는 폴리프로필렌, 폴리프로필렌과 에틸렌의 공중합체 및 이들의 배합물, 더욱 특히는 폴리프로필렌이 포함되고, 저융점 성분에 특히 적합한 중합체에는 폴리에틸렌, 더욱 특히는 선상 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 이들의 배합물이 포함된다. 또한, 중합체 성분은 섬유의 권축능을 향상시키고 (향상시키거나) 접착 온도를 저하시키고, 생성되는 웹의 내마모성, 강도 및 유연성을 증진시키기 위한 첨가제 또는 열가소성 탄성체를 함유할 수도 있다. 예를 들면, 저융점 중합체 성분은 약 5 내지 약 20 중량%의 열가소성 탄성체, 예를 들면 스티렌, 에틸렌-부틸렌 및 스티렌의 ABA' 블록 공중합체를 함유할 수 있다. 이러한 공중합체는 시판되고 있으며 일부는 위즈네스키(Wisneski) 등의 미국 특허 제4,663,220호에서 확인되었다. 매우 적합한 탄성체 블록 공중합체의 한 예가 KRATON G-2740이다. 적합한 첨가용 중합체의 다른 일군은 에틸렌 알킬 아크릴레이트 공중합체, 예를 들면 에틸렌 부틸 아크릴레이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 및 에틸렌 에틸 아크릴레이트이며, 목적하는 성질을 내기에 적합한 양은 저융점 중합체 성분의 총중량을 기준으로 약 2 내지 50 중량%이다. 또다른 적합한 첨가용 중합체에는 폴리부틸렌 공중합체 및 에틸렌-프로필렌 공중합체가 포함된다.
본 발명에 적합한 부직 웹은 대개 밀도가 약 0.01 내지 약 0. 15 g/cm3, 바람직하게는 약 0.02 내지 약 0.1 g/cm3, 더욱 바람직하게는 약 0.03 내지 약 0.07g/cm3이며, 기본 중량이 약 10 내지 약 678 g/m2(약 0.3 내지 약 20 osy), 바람직하게는 약 17 내지 약 509 g/m2(약 0.5 내지 약 15 osy), 더욱 바람직하게는 약 25내지 약 339 g/m2(약 0.75 내지 약 10 osy)이다.
본 발명에 따르면, 액체 차단층 및 부직 섬유 웹층은 접착제와 적층될 수 있다. 두 층의 성분 중합체와 상용성인 다양한 접착제를 사용할 수 있으며, 여기에는 통상적인 고온 용융 접착제, 예를 들면 폴리에틸렌-, 폴리아미드-, 폴리에스테르-및 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 기재 고온 용융 접착제; 라텍스 접착제; 아크릴레이트 접착제; 실리콘 접착제 등이 포함된다. 적합한 접착제는 분말, 액체 또는 막 형태일 수 있다. 이들 적합한 접착제들 중, 특히 적합한 접착제는 고온 용융접착제인데 이것은 고온 용융 접착제가 용융되어 열성형 공정 동안의 액체 차단 및 부직 웹 층들의 변형 움직임을 더 잘 수용할 수 있기 때문이다. 두 층은 당업계에 공지된 임의의 필름 또는 부직 웹 적층법을 사용하여 적층시킬 수 있다. 예를 들면, 용융된 고온 용융 접착제를 필름에 분무한 다음 고온 용융 접착제가 고화하기 전에 저압 닙 롤러를 사용하여 필름을 부직 섬유 웹과 연결시킨다.
이와 다른 방법으로는, 액체 차단층 또는 부직 섬유 웹층의 성분 중합체 중하나 이상이, 가열되면 점착성으로 될 수 있고 그러면 다른 층에 용이하게 접착되는 중합체로부터 선택된다면 외부 접착제를 사용하지 않고 열성형 공정 동안 두 층을 적층시킬 수 있다. 두 층을 가열하여 접착제 중합체 성분을 활성화시키고, 두 층이 적층될 수 있게 만든 다음, 가열된 층들을 금형에 놓고 열성형시켜 두 층을 성형함과 동시에 적층시킨다. 적층 공정 동안 두 층을 현저한 압축 압력 하에 놓지 않음으로써 부직 섬유 웹의 가시적인 압축을 피해야 한다.
본 발명의 또다른 대안적 구현예로서, 본 발명의 적층체는 열가소성 중합체의 층을 로프티 부직층 상으로 직접 압출시켜 별도의 차단층 형성 단계 및 적층 단계를 제거함으로써 형성될 수 있다. 이런 목적에 적합한 열가소성 중합체는 액체 차단층에 대해 상기한 열가소성 중합체 중에서 선택된다.
본 발명의 열성형성 액체 차단 적층체는 본 발명에 따라 그로부터 제조된 열성형 제품이 제품에 가해지는 변형 움직임 및 압력에 일치할 수 있게 하고 움직임 및 압력이 제거되면 제품이 열성형된 형상으로 탄력적으로 돌아올 수 있게 하는 고도의 복원력 및 가요성을 나타낸다. 본 발명의 특히 유용한 열성형성 액체 차단 적층체는 TAPPI T543PM-84 시험법에 따라 측정했을 때, 걸리 (Gurley) 굴곡 강성도가 약 15 내지 약 20,000 사이, 더욱 바람직하게는 약 50 내지 약 10,000 사이, 가장 바람직하게는 약 150 내지 약 5000 사이이다.
본 발명에 따르면, 본 발명의 적층체는, 열성형 공정 동안 현저한 압축 압력을 가하지 않고, 적층체의 성분 층들의 큰 면적이 가열되거나 고온인 표면을 건드리는 것을 허용하지 않아서, 심각한 압축 및 열 융합 및 적층체 층의 뒤틀림이 방지되는 열성형 방법으로 열성형된다. 달리 말하면, 열성형 방법은 부직 웹층의 부드러운 로프티 천과 같은 성질 및 액체 차단층의 차단 특성 및 치수 안정성을 현저히 변화시키지 않는다. 본 발명에 특히 바람직한 열성형 방법은 밀도/면적비가 약 1 내지 약 2.5 사이, 더욱 바람직하게는 약 1.05 내지 약 1.8 사이, 가장 바람직하게는 약 1. 1 내지 약 1.5 사이인 열성형 제품을 생산한다. 본 명세서에 사용될 때 "밀도/면적 비"라는 용어는 (Di/Do)/(Ai/Ao)로 정의되며, 여기서 Di는 열성형 제품의 평균 밀도이고, Do는 기판 웹의 평균 밀도이며, Ai는 열성형 제품의 총 표면적이고 Ao는 금형의 개구 위에 놓이는 기판 웹의 총 표면적, 즉 열성형법에 의해 영향을 받는 표면적이다. 차단 적층체의 로프티, 천과 같은 질감 및 차단 특성에 나쁜 영향을 미치지 않는, 본 발명에 적합한 열성형 방법은 적층체의 접착제 성분을 적어도 연화시킬 만큼 충분히 높지만 구조 성분의 용융 온도보다는 낮은 온도로 적층체를 가열하고, 가열된 적층체를 가열되지 않은 금형에 맞추어 성형하고, 성형된 적층체를 냉각시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 적층체애 적절한 가열 방법은 적층체를, 압축 압력을 가하지 않고 부직층의 접착제 성분을 적어도 연화시킬 만큼 높지만 구조 성분의 융점보다는 아래인 온도로 가열하는 것이다. 이런 방법은 수증기, 가열된 공기 또는 가스, 복사선, 예를 들면 적외선 등과 같은 가열 매체를 활용할 수도 있다. 가열 공기 가열법으로 알려진, 특히 바람직한 방법은 압축된 가열 기체 또는 공기의 흐름을 적층체의 부직포 측면 상으로 가하여 부직층 전체에 열을 균일하고 신속하게 분배한다.
상기한 바와 같이, 접착제로 접착된 단일성분 및 복합 섬유 웹 및 자가 접착된 복합 섬유 웹을 본 발명의 열성형 제품을 제조하는 데 활용할 수 있기는 하지만, 이하에서는 예시를 위해 복합 섬유 부직층과 얇은 중합체 필름층을 포함하는 적층체를 들어 본 발명을 설명한다. 복합 섬유의 접착제 성분 중합체를 용융시키고 접착시키는 방법 및 설명은 부직 웹의 구조 섬유 성분을 접착시키는 데 사용할 수 있는 외부 고온 용융 접착제를 위한 방법 및 설명에도 유사하게 적용할 수 있다는 것을 인식해야 한다.
본 발명에 적합한 열성형 방법은 금형-보조 금형 열성형법이다. 적층체를 균일하게 가열하는 임의의 가열법을 사용하여 열성형성 적층체를 가열하여 적층체, 더욱 구체적으로는 부직층을 유연하게 만든다. 가열된, 유연한 적층체를 수 또는 암 금형 위에 놓고 이 유연한 적층체를 성형하는 것을 돕는 역행하는 보조 금형에 의해 보조된다. 그 다음 성형된 적층체를 냉각시켜 적층체의 접착제 성분이 경화되어 성형된 형태를 영구적으로 고정시키도록 한다. 보조 금형은 적층체와 최소한의 표면 접촉을 갖도록 설계되고 금형에서 먼 쪽의 적층체의 반대편에 둔다. 보조 금형은 유연한 적층체가 금형의 외측 윤곽에 맞아들어가도록 인도한다. 본 발명의 금형은 가열되지 않으며, 바람직하게는 가열된 적층체의 온도보다 차가워 열 싱크로 작용하여 열성형 제품의 냉각 사이클의 기간을 단축시킨다. 또한, 본 발명에 특히 바람직한 열성형 방법은 기본적으로 액체 차단층만이 금형 표면에 접촉하는 것을 허용하여 부직 섬유 웹층의 압축을 피한다.
금형 방법은 유연한 적층체에 가해져서 성형 과정을 보조하는 진공 또는 주입된 공기와 같은 기체의 힘에 의해 더 보조될 수 있다. 공기 보조의 압력은 적층체의 성분 섬유를 현저하게 압축할 정도로 높아서는 안 된다는 것을 인식해야 한다. 또한, 금형 및 보조 금형은 이들 금형이 짝지어졌을 때 꼭끼게 들어맞지 않도륵 하여 열성형 공정 도중 적층체의 압착을 피한다. 금형과 보조 금형이 짝지어지거나 닫혀있을 때 금형들이 대략 적층체의 두께 정도의 간극을 이루는 것이 매우 바람직하다.
도 3은 적합한 수 금형 (30)과 보조 금형 (32)를 도시한다. 보조 금형 (32)는 수 금형 (30)의 기부의 형태에 대응하는 개구 (34)를 가진 중공 구조이다. 개구 (34)는 금형 (30)의 기부보다 약간 커서 금형들이 결합될 때 열성형된 웹이 가시적으로 또는 현저히 압축되지 않도록 한다. 보조 금형은 제한된 영역, 예를 들면 보조 금형의 가장자리 (36)에서만 유연한 웹에 접촉하도록 설계되는 것에 주의해야 한다. 경우에 따라서는, 금형의 형상이 복잡하거나 안으로 파인 윤곽을 포함한다면, 보조 금형의 개구에 고온 고무 또는 열가소성 탄성체와 같은 가요성 재료가 연장되는 라이닝을 장치하여 접촉 영역 전체에 걸쳐 유연한 웹에 비교적 일정한 압력을 유동성있게 가하는 데 있어서 보조 금형을 도울 수 있다. 경우에 따라서는, 수 금형 (30)과 보조 금형 (32)가 두 금형의 올바른 결합을 보장하는 안정기-인도 막대 (38)에 의해 인도될 수 있고, 금형 (30)은 그 표면에 슬릿 또는 천공을 더 포함하여 열성형 공정을 돕는 기류 또는 진공을 공급할 수 있다.
가열되지 않은 금형은 열 싱크로 작용하는 경향이 있어, 웹이 금형과 접촉하고 금형의 바깥쪽 윤곽에 유연하게 들어맞을 때 예열된 웹을 냉각시킨다. 가열된 금형을 사용하는 열성형 방법과는 달리, 본 발명의 열성형법은 금형 표면에 접촉하는 웹 섬유를 용융 접합시키지 않아서 표면에서의 웹 섬유의 융착을 피하고 부드럽고 천과 같은 질감을 유지시킨다. 또한, 가열되지 않은 금형은 가열된 금형에서 얇은 필름을 열성형하려는 시도에 흔히 수반되는 조절되지 않는 수축 문제를 완화시킨다. 게다가, 본 발명의 가열되지 않은 금형 열성형법을 사용하여 성형된 제품은 열 싱크로 작용하는 금형이 예열된, 열성형된 웹을 신속히 냉각시켜 금형된 형태를 유지시키므로 긴 기간 동안 금형에 고정시켜 둘 필요가 없다. 성형된 적층체는 적층체가 금형 내에 또는 위에 있는 동안 기류를 사용하여 추가로 냉각시켜 냉각 과정을 가속화할 수 있다. 성형된 제품은 금형 내에서 완전히 냉각시키거나 제품이 반경화되어, 그 형상을 유지할 수 있게 된 후 금형에서 꺼낼 수 있다.
본 발명에 적합한 금형은 당업계에 공지된 금형 형성 과정에 따라 금속, 목재, 석고, 플라스틱 등으로 제작할 수 있다. 바람직하게는, 금형은 열전도도가 높은 금속으로 제작한다. 또한, 본 발명의 성형 방법이 높은 성형 및 압착 압력을 가하지 않으므로 적합한 금형은 강성 금속 또는 플라스틱 세선 메쉬 구조물로 제작할수 있다. 경우에 따라서는, 금형에 냉각, 압축 공기 및(또는) 진공 인가 수단을 장치하여 성형 공정을 도울 수 있다. 또한, 금형의 표면은 융기된 부위 패턴을 포함하여 금형에서 생산되는 열성형 제품이 금형 표면 패턴에 대응하는 패턴을 함유하도록 할 수 있다.
본 발명을 이층 적층체로부터 열성형되고 부직층이 외부에 노출되는 생리대 쉘을 사용하여 예시하였으나, 본 발명의 적층체 및 그리하여 열성형 제품은 둘보다 많은 층을 가질 수도 있고 (있거나) 부직층이 열성형 제품의 내부에 위치할 수도 있다. 예를 들면, 부직층, 액체 차단층 및 부직층이 있는 삼층 적층체를 본 발명의 개시내용에 따라 제조하고 열성형할 수 있다. 부직층을 열성형 제품의 내부에 두는 것은 개인위생용품 등에서 매우 유용하다. 예를 들면, 로프티, 그에 따라 다공성 구조인 부직층은 그 위에 가해지는 액체를 다루기에 매우 유용하다. 로프티, 다공성 구조는 액체를 정지시키고, 흡수하고 (흡수하거나) 분배하기에 매우 적합한 간극을 제공한다. 또한, 기능성 재료 또는 충전재를 지니도록 부직층을 처리할 수 있다. 균일하게 분배된 섬유간 결합을 함유하는 본 발명의 로프티 부직층은 목재 펄프, 초흡수성 입자, 흡취성 입자, 탄소 입자, 항균 입자 등과 같은 기능성 재료 또는 충전재 입상물을 잡아두기가 매우 쉬운 섬유간 구조를 갖는다.
본 발명의 차단 부직 적층체는 개인 위생용품, 예를 들면 기저귀 부품, 생리대 쉘, 실금 성인용품 부품 등의 피부 접촉 외층을 열성형하는 데 특히 유용하다. 이러한 열성형 제품은 우수한 탄력적 압축능 및 차단 특성을 제공할 뿐만 아니라 천과 같은 질감을 나타내어 제품을 매우 기능적으로, 동시에 사용자에게 매우 편안하도록 만든다. 특히, 개인 위생용품에 있어서, 열성형 제품의 복원력 및 질감은 제품이 편안한 천과 같은 질감 및 열성형된 형상을 유지하는 복원력을 제공하면서 사용자의 신체 움직임에 일치할 수 있게 한다.
본 발명은 위에서 개인 위생용품을 들어 설명하였으나 개인 위생용품을 위한 열성형 제품에 한정되지 않는다. 본 발명의 열성형성 적층체는 천과 같은 외관 및 용이한 열성형능, 그리고 액체 차단 특성에서 이점을 취하는 각종 유도에 활용할 수 있다. 이러한 용도의 대표적인 것으로 직물 라이너, 문지르기 패드, 자동차 내장 부품 등이 있다.
하기 실시예는 예시 목적으로 제공된 것이며 본 발명이 여기에 한정되지는 않는다.
〈실시예 1〉
모래시계 형상 생리대의 삼차원 쉘을 스펀본드 부직 웹과 필름의 적층체로부터 제조하였다. 102 g/m2(3 osy) 스펀본드 이성분 섬유 웹을 상기한 미국 특허 출원 제08/933,444호에 따라 제조하였다. 다우 케미칼 (Dow Chemical)사에서 구입할수 있는 선상 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)인 아스펀 (Aspun) 6811A에 50 중량%의 TiO2와 50 중량%의 폴리프로필렌을 함유하는 TiO2농축물 2 중량%를 배합하고, 혼합물을 제1 단일축 압출기에 공급하였다. 엑손 (Exxon)사에서 구입할 수 있는 폴리프로필렌인 PD3445에 상기 TiO2농축물 2 중량%를 배합하고, 혼합물을 제2 단일축 압출기에 공급하였다. 압출된 중합체를, 방사구 직경이 0.6 mm이고 L/D 비가 6:1인 이성분 방사 다이를 사용하여, 병렬 구조이고 두 성분 중합체의 중량비가 1:1인 원형 이성분 섬유로 방사하였다. 방사 다이로 공급되는 중합체의 용융 온도는 213℃ (415°F)로 유지하였고, 방사구 배출 속도는 0.75 g/구멍/분이었다. 방사 다이를 나오는 이성분 섬유는 유속이 45 SCFM/방사금구 폭 인치이고, 온도가 18 ℃ (65°F)인 기류에 의해 급냉시켰다. 급냉 공기는 방사금구보다 약 13 cm (5 인치) 이하로 가하고, 급냉된 섬유는 마쓰끼 (Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호에 기재된 형식의 흡입 유닛에서 인발시켰다. 흡입기에는 온도 조절되는 흡입 공기원이 장치되었고, 공급 공기 온도는 약 177 ℃ (350°F)로 유지하였다. 급냉된 섬유는 가열된 공급 공기를 사용하여 인발시켜 두께가 4 데니어가 되도록 하였다. 그 다음, 진공 흐름의 도움을 받아 인발시킨 섬유를 구멍이 있는 형성 표면 상에 축적시켜 미접착 섬유 웹을 형성시켰다. 미접착 섬유 웹은 웹을 가열된 공기원이 장치된 통기 접착기에 통과시켜 접착시켰다. 가열된 공기 속도 및 가열된 공기 온도는 각각 61 m/분 (200 ft/분) 및 128 ℃ (262°F)였다. 후드에서 웹의 체류 시간은 약 1초였다. 그 결과 얻어진 접착 웹은 두께가 3.3 cm (0.13 인치)이고, 밀도가 0.0309 g/cm3이었다.
0.05 mm (2 mil) 플리프로필렌 필름인 XBPP-15.2를 CT 인더스트리즈 (CT Industries)사에서 구입하였다. 이 필름에 고온 용융 접착제인 National Starch 34-5541을 분무하고, 현저한 압축 압력을 가하지 않으면서 부직 웹에 적층시켰다.적층체의 두께는 약 0.38 cm (0.15 인치)였다. TAPPI T543PM-84에 따라 적층체의 걸리 굴곡 강성도를 시험하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
적층체를 163 ℃ (325°F)의 가열된 기류를 6.5 초 동안 가하는 오븐에 넣은 다음, 가열된 적층체를 도 3에 도시되고 길이가 약 23.5 cm (9.25 인치)이고 평균 깊이가 약 2.2 cm (0.88 인치)인 모래시계 모양의 금형에 공급함으로써 적층체를 쉘로 열성형하였다. 적층체의 필름측을 수 금형에 이웃하게 놓고 부직 섬유 웹측을 보조 암 금형과 접촉하도록 놓았다. 보조 금형에는 폭이 좁은 중간부의 두 가장자리에 약 1. 9 cm (3/4 인치)의 가요성 폴리우레탄 연장부로 라이닝을 대어 그 부분에서 수 금형의 좁아지는 윤곽을 감당하도록 하였다. 수 금형과 보조 금형을 닫고 금형을 팬으로 냉각시키면서 그 자세로 10 초 동안 둔 다음 열성형 제품을 금형에서 꺼내었다. 닫혀진 금형은 가요성 연장부가 적층체를 수 금형쪽으로 알맞게 압착하는 중간부를 제외하고는 대략 적층체의 두께와 같은 간격을 형성하였다.
생성된 열성형된 쉘은 평균 두께가 약 0.2 cm (0.08 인치)이고 기판 적층체의 부드럽고 천과 같은 질감을 거의 유지하였다. 열성형 공정에서 크게 신장될 것으로 예상되었던 쉘의 중간부의 벽까지도 기본적으로는 부드럽고 천과 같은 질감을 유지하였다. 열성형 제품은 제품이 상이한 방향의 변형 압력에 처하였을 때 열성형된 형상으로 돌아올 수 있게 하는 높은 복원력을 가졌으며, 열성형 제품의 밀도/면적 비는 약 1.12였다.
〈비교예 1〉
실시예 1의 차단 적층체를 제조하고 실시예 1에 개술된 과정에 따라 가열한다음 실시예 1의 수 금형의 역 형상을 가진 암 금형에서 열성형하였다. 알루미늄으로 제작된 암 금형은 다수의 진공 홀이 뚫려 있으며, 진공 홀은 진공 장치에 연결되어 이 장치가 암 금형을 향해 흡인 기류를 가할 수 있게 하였다. 가열된 적층체를 금형 위에 부직층이 금형 표면과 접촉하도록 놓았다. 그 다음 즉시 진공 장치를 가동시켜 적층체를 금형 표면으로 강력하게 흡인하여 적층체를 성형 및 압축시켰다. 그 결과 얻어진 열성형된 쉘은 고도로 압축되었으며 평균 두께가 약 0.038 cm (0.015 인치)였고, 부직층은 필름과 같은 질감을 보였다. 열성형된 쉘은 밀도/면적 비가 약 3이었다. 이 쉘은 딱딱하였고, 쉘의 가장자리는 불편하게 날카로워 압착된 쉘이 피부 접촉 용도에는 맞지 않게 만들었다.
비교예 1의 쉘과는 달리, 본 발명에 따라 제조된 열성형 제품, 즉 실시예 1의 쉘은 쾌적하고 편안한 질감 특성을 나타내는 복원성으로 압착가능한 제품이다.
〈대조용 1〉
CT 인더스트리즈사에서 구입할 수 있는 0.1 mm (4 mil) 폴리프로필렌 필름의 걸리 굴곡 강성도를 시험하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
〈대조용 2-3〉
미국 매사추세츠주 소재 볼텍 (Voltek, Corp.)사에서 구입할 수 있는 두께 약 0.16 cm (1/16 인치) 및 약 0.08 cm (1/32 인치)의 가요성 폴리에틸렌 발포체 시이트인 볼라라 (Volara) (등록 상표) E-O 등급. 이들 발포 시이트는 실금용 패드의 쉘 제조에 상업적으로 사용되는 종류의 폴리에틸렌 시이트이다. 이들 발포 시이트의 걸리 굴곡 강성도를 시험하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.
[표 1]
Figure pct00001
상기 결과는 본 발명의 천과 같은 적층체가 가요성 폴리에틸렌 발포 시이트와 유사한 바람직한 굴곡 특성을 보이는 한편 편안한, 천과 같은 질감을 제공한다는 것을 증명한다.

Claims (25)

  1. 필름, 미세섬유 부직 웹 및 이들의 적층체로부터 선택되는 차단(barrier)층, 및 실질적으로 균일하게 분배된 섬유간 결합을 가지고 구조 섬유 성분 및 열활성화 접착제 성분을 포함하는 로프티(lofty) 권축 섬유 부직 웹층을 포함하는 차단 적층체로부터 열성형되고, 밀도/면적 비가 약 1과 약 2.5 사이이며, 발포체와 같은 복원력(resiliency), 천과 같은 질감(texture) 및 액체 차단 특성을 갖는 삼차원 열성형 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 구조 성분이 섬유 형성 열가소성 중합체를 포함하는 것인 열성형 제품.
  3. 제1항에 있어서, 상기 접착제 성분이 상기 구조 성분의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 중합체를 포함하는 것인 열성형 제품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 구조 성분이 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 열가소성 탄성체, 플루오르중합체, 비닐중합체, 및 이들의 배합물(blend) 또는 공중합체로 이루어진 군에서 선택된 섬유 형성 열가소성 중합체를 포함하는 것인 열성형 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 구조 성분이 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 접착제 성분이 폴리에틸렌을 포함하는 것인 열성형 제품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 부직 웹층의 접착제 성분과 구조 성분이 복합(conjugate) 섬유 형태로 존재하는 것인 열성형 제품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 복합 섬유가 폴리프로필렌과 고밀도 폴리에틸렌을 포함한 병렬형(side-by-side) 이성분 섬유를 포함하는 것인 열성형 제품.
  8. 제6항에 있어서, 상기 복합 섬유가 폴리프로필렌과 선상 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 병렬형 이성분 섬유를 포함하는 것인 열성형 제품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 차단층이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 배합물로부터 선택된 열가소성 중합체를 포함하는 것인 열성형 제품.
  10. 제1항에 있어서, 흡수용품의 쉘(shell)인 열성형 제품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 제품은 내측 표면과 외측 표면을 가지며, 상기 부직 웹층이 상기 외측 표면을 형성하는 것인 열성형 제품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 제품은 내측 표면과 외측 표면을 가지며, 상기 부직 웹층이 상기 내측 표면을 형성하는 것인 열성형 제품.
  13. 제12항에 있어서, 상기 부직 웹층이 기능성 입상물을 함유하는 것인 열성형 제품.
  14. 열성형된 액체 차단 쉘, 액체 흡수성 코어 및 액체 투과성 라이너를 포함하며,
    상기 쉘은 차단층과 로프티 권축 섬유 부직 웹층을 포함하는 차단 적층체로 부터 열성형되고, 발포체와 같은 복원력, 천과 같은 질감 및 액체 차단 특성을 가지며; 상기 차단층은 필름, 미세섬유 부직 웹 및 이들의 적층체로부터 선택되고; 상기 권축 섬유 부직 웹층은 실질적으로 균일하게 분배된 섬유간 결합을 가지고 구조 섬유 성분 및 열활성화 접착제 성분을 포함하는 것인,
    개인 위생용품.
  15. 제14항에 있어서, 상기 구조 성분이 섬유 형성 열가소성 중합체를 포함하고, 상기 접착제 성분이 상기 구조 성분의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 중합체를 포함하는 것인 개인 위생용품.
  16. 제14항에 있어서, 상기 구조 성분이 폴리프로필렌을 포함하고 상기 접착제성분이 폴리에틸렌을 포함하는 것인 개인 위생용품.
  17. 제14항에 있어서, 상기 부직 웹층의 상기 접착제 성분 및 구조 성분이 복합 섬유 형태로 존재하는 것인 개인 위생용품.
  18. 제17항에 있어서, 상기 복합 섬유가 폴리프로필렌과 선상 저밀도 폴리에틸렌을 포함한 병렬형 이성분 섬유를 포함하는 것인 개인 위생용품.
  19. 제14항에 있어서, 상기 차단층이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 배합물로부터 선택된 열가소성 중합체를 포함하는 것인 개인 위생용품.
  20. 부직 웹층과 액체 차단층을 포함하며,
    상기 부직 웹층은 구조 성분을 형성하는 권축 섬유 및 열활성화 접착제 성분을 포함하고, 상기 부직 웹은 상기 웹층 전체에 걸쳐 상기 섬유들의 교차 접촉점(cross-over contact point)에서 섬유간 결합을 함유하며, 상기 적층체는 걸리(Gurley) 굴곡 강성도가 약 15 내지 약 20,000이고, 발포체와 같은 복원력 및 천과 같은 질감을 제공하는 것인 열성형성 적층체.
  21. 제20항에 있어서, 상기 구조 성분이 섬유 형성 열가소성 중합체를 포함하고, 상기 접착제 성분이 상기 구조 성분의 융점보다 낮은 융점을 갖는 열가소성 중합체를 포함하는 것인 열성형성 적층체.
  22. 제20항에 있어서, 상기 부직 웹층의 상기 접착제 성분 및 구조 성분이 복합 섬유 형태로 존재하는 것인 열성형성 적층체.
  23. 제22항에 있어서, 상기 복합 섬유가 폴리프로필렌과 선상 저밀도 폴리에틸렌을 포함한 이성분 섬유를 포함하는 것인 열성형성 적층체.
  24. 제20항에 있어서, 상기 차단층이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 이들의 배합물로부터 선택된 열가소성 중합체를 포함하는 것인 열성형성 적층체.
  25. a) 구조 섬유 성분 및 열활성화 접착제 성분을 포함하며 밀도가 약0.01g/cm3내지 약 0.15 g/cm3인 로프티 권축 섬유 부직 웹층, 및 필름, 미세섬유 부직 웹 및 이들의 적층체로부터 선택되는 액체 차단층의 적층체를 가열하여 상기 부직 섬유 웹의 상기 접착제 성분을 용융시키고 상기 구조 섬유 성분을 용융시키지 않고 상기 부직 섬유 웹을 유연하게 만드는 단계,
    b) 유연한 웹을 금형 위에서 유도 압력을 가볍게 가함으로써 성형하는 단계 및
    c) 성형된 적층체를 냉각시켜 용융된 접착제 성분을 고화시키고, 섬유간 결합을 형성시키는 단계를 포함하는,
    상기 차단 적층체로부터 열성형되고 밀도/면적 비가 약 1 내지 약 2.5 사이인 탄력적으로 압축가능한, 천과 같은 차단 제품의 제조 방법.
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