KR100562819B1

KR100562819B1 - 패턴 결합된 부직포, 그를 포함하는 제품 및 라미네이트

Info

Publication number: KR100562819B1
Application number: KR1020007002662A
Authority: KR
Inventors: 앤 루이스 맥코어맥; 데이비드 리 푸쿠아; 케빈 에드워드 스미쓰
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 1997-09-15
Filing date: 1998-09-15
Publication date: 2006-03-23
Also published as: CA2301123A1; CN1270645A; CN1097115C; AU734612B2; KR20010023953A; WO1999014415A1; ZA987678B; AR017050A1; EP1023477A1; AU9390198A; US5964742A; BR9815649A

Abstract

약 2 내지 약 20의 요소 종횡비 및 약 3 내지 약 10의 비결합 섬유 종횡비를 갖는 패턴을 포함하는 부직포용 가열 결합 패턴이 개시되어 있다. 예기치 않게, 그러한 직물이 결합 면적은 유사하나 상이한 결합 패턴으로 결합된 유사 직물보다 큰 내마모성 및 강도를 갖는다는 것이 발견되었다. 강도 및 내마모성의 이러한 조합은 오랫동안 추구되어온 것이다.

가열 결합 패턴, 부직포, 요소 종횡비, 내마모성, 강도, 멜트 블로우잉, 스펀본딩 공정.

Description

패턴 결합된 부직포, 그를 포함하는 제품 및 라미네이트 {Pattern Bonded Nonwoven Fabric, Products and Laminates Comprising the Same}

본 발명은 멜트 블로우잉(melt blowing) 및 스펀본딩 공정(spunbonding)으로 제조된 것과 유사한 부직포 분야에 관한 것이다. 그러한 직물은 가먼트(garment), 개인 보호용 제품, 감염 방지용 제품, 옥외용 직물 및 보호용 커버와 같은 많은 상이한 제품에 사용될 수 있다.

멜트 블로우잉 및 스펀본딩법으로 제조된 부직포는 차량 및 보트 피복재로부터 실금자용 제품까지 다양한 많은 용도에 큰 유용성을 갖는다. 직물의 상이한 속성 또는 특성이 용도에 따라 달리 요구된다. 예를 들어, 차량 피복용은 큰 인장 강도 및 자외선 방사에 대한 저항성을 가져야 하는 반면, 여성 위생 용품은 큰 흡수성 및 연질성을 나타내야 한다. 상기 용도를 위한 특성의 올바른 조합을 개발하는 것은 고도로 다양한 많은 사람의 관심의 집중을 필요로 하는 복잡한 과제이다.

부직포의 섬유 자체를 결합시키거나 또는 부직포를 다른 재료층에 결합시키는데 사용되는 결합 패턴은 직물 특성에 큰 변화를 초래할 수 있다. 예를 들어, 큰 결합 면적을 갖는 결합 패턴은 직물을 강하게 결합시키나, 직물의 촉감이 거친 경향이 있다. 작은 결합 면적을 갖는 결합 패턴은 부드러운 촉감이나 매우 약한 직물을 제조하는 경향이 있다.

높은 결합 면적의 외관상 고유한 단점, 즉, 연질성의 감소를 극복하고자 하는 다양한 시도가 행해졌다. 그러한 한가지 시도가 레비(Levy) 및 맥코맥(McCormack)의 미국 특허 제5,620,779호에 교시되어 있으며, 필요한 특정 간격비를 갖는 결합 패턴의 부직포를 신장시켜 리브(rib)를 생성시키는 것이다.

또한, 다중 세척 및 화학적 처리와 같은 많은 처리가 부직포를 연질화시키기 위해 개발되었다.

그러나, 과도한 결합 면적을 갖지 않으면서 우수한 결합 강도(즉, 인장 강도 및 내마모성)를 가지면서, 또한 우수한 직물 연질성을 갖는, 화학적 처리를 하지 않은 리브가 없는 직물에 대한 필요성이 남아 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 공지된 패턴으로 결합된 직물에 비교할 만한 결합 면적을 가지면서도 더 큰 연질성, 및 비교할 만 하거나 더 우수한 인장 강도 및 내마모성을 갖는 부직포를 제공하는 것이다.

<발명의 요약>

본 발명의 목적은 약 2 내지 약 20의 요소 종횡(aspect) 비 및 약 3 내지 약 10의 비결합 섬유 종횡비를 갖는 패턴을 포함하는 부직포용 가열 결합 패턴이다. 예기치 않게, 그러한 직물이 상이한 결합 패턴으로 접착된 유사 직물보다 높은 내마모성 및 강도를 갖는다는 것이 본 발명에 따라 발견되었다. 또다른 실시 양태에서, 직물은 공지된 기술에 따라 결합된 후 신장에 의해 다공성이 되거나 틈이 벌어질 수 있다.

도 1은 본 발명의 요구사항을 만족시키는 소위 S-제직 패턴이라 불리는 결합 패턴의 도면이다.

도 2는 확장된 한센-펜닝스(Hansen-Pennings) 또는 EHP 패턴으로서 공지되어 있는, 미국 특허 제3,855,046호에 따른 결합 패턴의 도면이다.

도 3은 와이어 제직 패턴으로서 당업계에 공지되어 있는 결합 패턴의 도면이다.

도 4는 점 비결합 패턴 또는 PUB로서 공지된 미국 특허 출원 제08/754,419호에 따른 패턴의 도면이다.

정의

"친수성"이란 섬유와 접촉하여 수성 액체에 의해 습윤되는 섬유 또는 섬유의 표면을 나타내는데 사용된다. 따라서, 재료의 습윤 정도는 관련되는 액체 및 재료의 접촉각 및 표면 장력의 용어로 나타낸다. 특정 섬유 재료, 또는 섬유 재료의 블렌드의 습윤성을 측정하는데 적합한 장치 및 기술은 칸 SFA-222 설피스 포스 애널라이저 시스템(Cahn SFA-222 Surface Analyzer System) 또는 실질적으로 동등한 시스템에 의해 제공될 수 있다. 섬유가 이 시스템으로 측정되는 경우, 접촉각이 90°미만인 섬유는 "습윤성" 또는 친수성이라 표시되는 반면, 접촉각이 90°이상인 섬유는 "비습윤성" 또는 소수성이라 표시된다.

단수로 사용되는 "층"은 단일 요소 또는 복수의 요소들의 두가지 의미를 가질 수 있다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "부직포 또는 부직웹(nonwoven web)"은 개별 섬유 또는 쓰레드(thread)가 편성 직물에서와 같이 확인할 수 있는 방식이 아닌 상태로 인터레잉(interlaying)되어 있는 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 또는 부직웹은, 예를 들어, 멜트 블로우잉 공정, 스펀본딩 공정 및 결합 카드 웹 공정과 같은 많은 공정으로 부터 형성된다. 부직포의 기초 중량은 일반적으로 평방 야드당 온스(osy) 또는 평방 미터당 그램(gsm)로 표현되고, 유용한 섬유 직경은 일반적으로 미크론으로 표현된다(osy에 33.91을 곱해서 osy로부터 gsm으로 전환시킴).

본원 명세서에 사용되는 용어 "미세 섬유"는 약 75 ㎛보다 크지 않는 평균 직경, 예를 들어, 약 0.5 내지 약 50 ㎛, 특히 약 2 내지 약 40 ㎛의 평균 직경을 갖는 작은 직경의 섬유를 의미한다. 또다른 자주 사용되는 섬유 직경의 표현은 섬유의 9000 미터당 그램으로서 정의되는 데니어이며, 미크론의 섬유 직경을 제곱하고, 그램/cc의 밀도를 곱하고, 0.00707을 곱하여 계산될 수 있다. 낮은 데니어는 미세한 섬유를 나타내며, 높은 데니어는 두껍고 무거운 섬유를 나타낸다. 예를 들어, 15 ㎛로 주어진 폴리프로필렌 섬유의 직경은, 이를 제곱하고, 그 결과에 0.89 g/cc를 곱하고, 0.00707을 곱함으로써 데니어로 전환될 수 있다. 따라서, 15 ㎛의 폴리프로필렌 섬유는 데니어가 약 1.42(15²×0.89×0.00707=1.415)이다. 미국외에서의 측정 단위는 통상적으로 섬유의 킬로미터당 그램으로서 정의되는 "텍스(tex)"이다. 텍스는 데니어/9로서 계산될 수 있다.

"스펀본드 섬유"는, 예를 들어, 아펠(Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호, 도르쉬너(Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호, 마쯔끼(Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 키니(Kinney)의 미국 특허 제3,338,992호 및 제3,341,394호, 하트만(Hartman)의 미국 특허 제3,502,763호, 및 도보(Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호에 기재된 바와 같이, 다수의 미세한, 통상, 원형 모세관의 방사구로부터 용융 열가소성 물질을 필라멘트로서 압출시킨 후, 압출된 필라멘트의 직경을 급격히 감소시킴으로써 형성한 작은 직경의 섬유을 의미한다. 스펀본드 섬유는 수집(collecting) 표면상에 쌓일 때 일반적으로 접착성이 아니다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이고, 평균 직경(적어도 10개의 시료로 부터)이 7 ㎛보다 크고, 특히 약 10 내지 20 ㎛이다.

"멜트블로운 섬유"는 열가소성 물질을 용융된 쓰레드 또는 필라멘트로서 복수의 미세한, 통상, 원형 다이 모세관을 통해, 집중 고속, 통상, 고온 기체(예를 들어, 공기) 스트림내로 압출시킴으로써 용융 열가소성 물질의 필라멘트를 늘려서 그의 직경을 감소시켜 미세 섬유 직경이 된 섬유를 의미한다. 그 후, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되고, 수집 표면상에 쌓여 무질서한 멜트블로운 섬유의 웹이 형성된다. 그러한 공정은, 예를 들어, 미국 특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속 또는 불연속일 수 있고, 일반적으로 평균 직경이 10 ㎛ 보다 작고, 수집 표면상에 쌓일 때 일반적으로 접착성이다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "동시 형성(coform)"은 웹이 형성되는 동안 다른 물질을 웹에 가하는 슈트(chute) 근처에 1개 이상의 멜트블로운 다이헤드가 배열되어 있는 공정을 의미한다. 그러한 다른 물질은, 예를 들어, 목재 펄프, 초흡 수성 입자, 셀룰로스 또는 스테이플 섬유일 수 있다. 동시 형성 공정은 라우(Lau)에게 허여된 미국 특허 제4,818,464호 및 앤더슨(Anderson) 등에게 허여된 미국 특허 4,100,324에 기재되어 있다. 동시 형성 공정에 의해 제조된 웹은 일반적으로 동시 형성재로서 언급된다.

"컨쥬게이트(conjugate) 섬유"는 별도의 압출기로부터 압출되나 함께 방사되어 하나의 섬유를 형성하는, 2개 이상의 중합체 공급원으로부터 형성된 섬유를 가리킨다. 또한, 컨쥬게이트 섬유는 때때로 다성분 또는 2 성분 섬유로서 언급된다. 컨쥬게이트 섬유가 1 성분 섬유일 수 있지만, 중합체는 일반적으로 서로 상이하다. 중합체는 컨쥬게이트 섬유의 단면적을 따라 실질적으로 일정하게 위치된 구별된 영역으로 배열되어 있으며 컨쥬게이트 섬유의 길이를 따라 연속적으로 뻗어 있다. 그러한 컨쥬게이트 섬유의 배열은, 예를 들어, 한 중합체가 또다른 중합체에 의해 둘러싸여지는 쉬쓰/코어(sheath/core) 배열이거나, 또는 나란한 배열, 파이(pie) 배열 또는 "아일랜드-인-더-씨(island-in-the-sea)" 배열일 수 있다. 컨쥬게이트 섬유는, 예를 들어, 파이크(Pike) 등의 미국 특허 제5,382,400호에 교시되어 있다. 2 성분 섬유의 경우, 중합체는 75/25, 50/50, 25/75 또는 임의의 다른 목적하는 비율로 존재할 수 있다. 또한, 섬유는 비통상적인 섬유 형상을 갖는 섬유를 기재하고 있는, 호글(Hogle) 등의 미국 특허 제5,277,976호에 기재되어 있는 것과 같은 형상을 가질 수 있다.

"복합 이성분(biconstituent) 섬유"는 동일한 압출기로부터 블렌드로서 압출된, 2개 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 가리킨다. 용어 "블렌드"는 하기 정 의된다. 복합 이성분 섬유는 다양한 중합체 성분이 섬유의 단면적을 따라 비교적 일정하게 위치된 구별 영역으로 배열되어 있지 않으며, 다양한 중합체는 일반적으로 섬유 전체 길이를 따라서 연속적이 아니고, 그 대신에 일반적으로 무질서하게 시작하고 끝나는 피브릴(fibril) 또는 프로토피브릴(protofibril)을 형성한다. 또한, 복합 이성분 섬유는 때때로 복합 다성분 섬유로서 언급된다. 이러한 일반 유형의 섬유는, 예를 들어, 게스너(Gessner)의 미국 특허 제5,108,827호에 기재되어 있다.

본원 명세서에 사용되는 "가열 점결합"은 직물 또는 섬유의 웹을 가열된 캘린더(calender) 롤 및 앤빌(anvil) 롤 사이에 통과시켜 결합시키는 것을 포함한다. 캘린더 롤은 항상은 아니지만 통상적으로 전체 직물이 전체 표면을 따라 결합되지 않는 방식으로 패턴화되고, 앤빌 롤은 일반적으로 평편하다. 그 결과로서, 캘린더 롤에 대한 다양한 패턴이 기능 및 미적인 이유로 개발되었다. 패턴의 한 예는 한센 및 펜닝스의 미국 특허 제3,855,046호에 교시된 바와 같은 약 200 pin/in.²로서 약 30% 결합 면적을 갖는 한센-펜닝스 또는 "H&P" 패턴이다. "H&P" 패턴은 정사각형 점 또는 핀 결합 면적을 갖는다. 또다른 통상적인 점 결합 패턴은 15%의 결합 면적을 생성하는 확장된 한센-펜닝스 또는 "EHP" 결합 패턴이다. "714"로서 명명되는 또다른 통상적인 점 결합 패턴은 생성된 패턴의 결합 면적이 약 15%인 정사각형 핀 결합 면적을 갖는다. 다른 통상적인 패턴에는 결합 면적이 약 16%인 반복적이며 약간 맞비겨 놓은 다이아몬드들의 패턴, 및 결합 면적이 약 18%인, 예를 들 어, 윈도우 스크린과 같은 명칭이 암시하는 바와 같은 모양의 와이어 제직 패턴이 포함된다. 통상, 백분율 결합 면적은 직물 라미네이트 웹의 면적의 약 10 내지 약 30%이다. 당업계에 공지된 바와 같이, 점 결합은 각 층내의 필라멘트 및(또는) 섬유를 결합시킴으로써 각각의 개별 층에 결합성을 부여할 뿐만 아니라 라미네이트 층을 함께 고정시킨다.

본원 명세서에서 사용되는 "비결합 패턴", "비결합 점" 또는 "PUB"는 함께 다수의 구별된 비결합 면적이 정의된 연속적인 가열 결합 면적을 갖는 직물 패턴을 의미한다. 구별된 비결합 면적내의 섬유 또는 필라멘트는 각각의 비결합 면적을 둘러싸는 연속적인 결합 면적에 의해 치수적으로 안정화되어, 필름 또는 접착제의 지지층이 필요없다. 특히, 비결합 면적은 비결합 면적내에 섬유 또는 필라멘트 사이의 공간을 두도록 설계된다. 본 발명의 패턴-비결합 부직포 재료를 형성하는 적합한 방법은 부직포 또는 부직웹을 제공하고, 다수의 구별된 개구, 틈, 구멍을 정의하는 랜드 면적의 연속 패턴을 포함하는 외표면상에 결합 패턴을 갖는 룰 중 적어도 한 개가 가열되며 마주보게 배치된 제1 및 제2 캘린더 롤을 제공하고 그 사이에 닙(nip)이 한정되고, 상기 롤에 의해 형성된 닙 내에 부직포 또는 부직웹을 통과시키는 것을 포함한다. 연속 랜드 면적에 의해 정의된 상기 롤 또는 롤들의 개구 각각은 웹의 섬유 또는 필라멘트가 실질적으로 또는 완전히 비결합된 부직포 또는 웹의 적어도 한 표면에서 구별된 비결합 면적을 형성한다. 이외에, 상기 롤 또는 롤들에서 랜드 면적의 연속 패턴은 상기 부직포 또는 웹의 적어도 한 표면에서 다수의 구별된 비결합 면적을 정의하는 결합 면적의 연속 패턴을 형성한다. 상기 공정의 또다른 실시 양태는 캘린더 롤에 의해 형성된 닙내에 직물 또는 웹을 통과시키기 전에 부직포 또는 웹을 예비-결합시키거나, 또는 다중 부직포 웹을 제공하여 패턴-비결합 라미네이트를 형성하는 것을 포함한다. 점 비결합 패턴 및 공정은 미국 특허 출원 08/754,419에 기재되어 있고, 한 예가 도 4에 나타나 있다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "요소 종횡비"는 중심선을 따라 측정된 요소의 길이를 요소의 폭으로 나누어 계산된, 결합 패턴에서 요소 폭에 대한 요소 또는 핀 길이의 비를 의미한다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "비결합 섬유 종횡비"는 반복 패턴내 결합 패턴의 요소들 또는 핀들 사이의 가장 긴 거리와 가장 짧은 거리의 비를 의미한다. 이 비는 가장 긴 거리를 가장 짧은 거리로 나누어 계산한다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "넥킹(necking)" 또는 "넥 신장"은 함께 부직포를 일반적으로 기계 방향으로 연신시켜 제어하는 방식으로 그의 폭을 목적하는 양으로 감소시키는 방법을 의미한다. 제어 신장은 냉각 온도, 실온 또는 더 큰 온도하에 수행될 수 있고, 직물을 파괴하는데 필요한 연신율, 대부분의 경우 약 1.2 내지 1.4배까지 신장되는 방향으로 전체 치수가 증가하는 것으로 제한된다. 이완될 때, 웹은 원래 치수로 수축한다. 그러한 공정은, 예를 들어, 메이트너(Meitner) 및 노테이스(Notheis)의 미국 특허 제4,443,513호, 모르만(Morman)의 미국 특허 제4,965,122호, 제4,981,747호 및 제5,114,781호, 및 하쎈보엘러 쥬니어(Hassenboehler Jr.) 등의 미국 특허 제5,244,482호에 개시되어 있다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "가먼트"는 착용할 수 있는 임의의 형태의 비의료용 의복을 가리킨다. 이것에는 산업용 작업복 및 커버롤스, 속옷, 바지, 셔츠, 자켓, 장갑, 양말 등이 포함된다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "감염 방지용 제품"은 외과 가운 및 드레이프, 얼굴 마스크, 불룩한 모자, 외과용 모자 및 후드와 같은 머리 가리개, 신발 가리개, 부츠 커버 및 슬리퍼와 같은 신는 것, 감아서 싸주는 것, 붕대, 멸균 랩, 와이퍼, 실험 코트와 같은 가먼트, 커버롤스, 앞치마 및 자켓, 환자 침구, 신장구 및 유모차 시이트 등과 같은 의료용 제품을 의미한다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "개인 보호용 제품"은 기저귀, 훈련용 바지, 흡수성 속옷, 성인 실금자용 제품 및 여성 위생 용품을 의미한다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "보호 커버"는 바닥 피복, 테이블 천 및 소풍 장소의 커버 뿐만 아니라 자동차, 트럭, 보트, 비행기, 오토바이, 자전거, 골프 카트 등과 같은 차량용 커버, 석쇠와 같은 옥외 장치용 커버, 마당 및 정원 장치(잔디 깎는 기계, 회전 경운기 등)용 커버 및 잔디 가구용 커버를 의미한다.

본원 명세서에 사용되는 용어 "옥외용 직물"은 완전히는 아니지만 주로 옥외에서 사용되는 직물을 의미한다. 옥외용 직물은 보호용 커버, 캠퍼/트레일러 직물, 타르칠한 방수포, 차일, 닫집 모양의 덮개, 텐트, 농업용 직물, 및 머리 가리개와 같은 옥외용 의복, 산업 작업복 및 커버롤스, 바지, 셔츠, 자켓, 장갑, 양말, 신발 가리개 등에 사용되는 직물을 포함한다.

시험 방법

그랩(grab) 인장 시험: 그랩 인장 시험은 단일 방향 응력으로 수행될 때 직물의 파괴 강도 및 연신 또는 변형의 척도이다. 이 시험은 당업계에 공지되어 있고, 연방 시험 방법 표준 191 A(Federal Test Methods Standard 191A)의 방법 5100의 명세서와 일치한다. 결과는 파괴시 파운드 또는 그램, 및 파괴전 신장 백분율로 표현된다. 수가 클수록 더 강하고, 더 신장성인 직물을 의미한다. 용어 "하중"은 인장 시험시 시료를 파괴 또는 파열시키는데 필요한 중량 단위로 표현된, 최대 하중 또는 힘을 의미한다. 용어 "총 에너지"는 하중 대 연신율 곡선하에 중량-길이 단위로서 표현된 총 에너지를 의미한다. 용어 "연신율"은 인장 시험시 시료의 길이 증가를 의미한다. 그랩 인장 시험은 시료와 접촉하는 면을 갖는 두개의 조(jaw)가 각각 있는 두개의 클램프를 사용한다. 클램프는 동일한 평면, 일반적으로 수직으로 3 인치(76 mm) 만큼 떨어진 상태에서 재료를 고정하고, 특정한 신장 속도로 서로 멀어져 가며 이동한다. 그랩 인장 강도 및 그랩 연신율의 값은 4 인치(102 mm)×6 인치(152 mm)의 시료 크기, 1 인치(25 mm) ×1 인치의 조의 면 크기 및 300 mm/분의 일정한 신장 속도를 사용하여 얻는다. 시료는 클램프 조보다 폭이 커서 직물에서 인접 섬유에 의해 기여되는 추가 강도와 결합된, 클램프 폭에서 섬유의 유효 강도를 나타내는 결과를 제공한다. 시료는, 예를 들어, 신테크 코포레이션(Sintech Corporation)(노쓰 캐롤라이나주 27513 캐리 쉘돈 닥터 1001 소재)에서 시판되는 신테크 2 시험기, 인스트론 코포레이션(Instron Corporation)(매사추세츠주 02021, 칸톤, 워싱톤 스트리트 2500 소재)에서 시판되는 인스트론 모델 TM, 또는 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니(Thwing-Albert Instrument Co.)(팬실바니아 주 19154 필라델피아 두톤 로드 10960 소재)에서 시판되는 트윙-알버트 모델 인텔렉트(INTELLECT) II로 클램프 고정된다. 이는 실제 용도에서 직물 응력 조건을 근접하게 모방한다. 결과는 3개의 시료의 평균으로서 기재되고, 교차 방향(CD) 또는 기계 방향(MD)으로 시료에 대해 수행할 수 있다.

스트립(strip) 인장 시험: 스트립 인장 시험은 그랩 인장 시험과 유사하며 직물의 피크 및 파괴 하중, 및 피크와 파괴 연신율을 측정한다. 이 시험은 그램 단위의 하중(강도) 및 백분율의 연신율을 측정한다. 스트립 인장 시험에서, 시료와 접촉하는 면을 갖는 두개의 조가 각각 있는 두개의 클램프는 동일한 평면, 일반적으로 수직으로 3 인치(76 mm) 만큼 떨어진 상태에서 특정한 신장 속도로 서로 멀어져 가며 이동한다. 스트립 인장 강도 및 스트립 연신율의 값은 1 인치(25 mm) 높이 ×3 인치(76 mm) 폭의 조의 면 크기로 3 인치(76 mm)×6 인치(152 mm)의 시료 크기 및 300 mm/분의 일정한 신장 속도를 사용하여 얻는다. 신테크 코포레이션(노쓰 캐롤라이나주 27513 캐리 쉘돈 닥터 1001 소재)에서 시판되는 신테크 2 시험기, 인스트론 코포레이션(매사추세츠주 02021, 칸톤, 워싱톤 스트리트 2500 소재)에서 시판되는 인스트론 모델 TM, 또는 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니(팬실바니아주 19154 필라델피아 두톤 로드 10960 소재)에서 시판되는 트윙-알버트 모델 인텔렉트 II가 이 시험에 사용될 수 있다. 결과는 3개의 시료의 평균으로서 나타내고, 교차 방향(CD) 또는 기계 방향(MD)으로 시료에 대해 수행할 수 있다.

박리 시험: 박리 또는 탈층 시험에서, 라미네이트의 층을 떼어 놓는 인장력의 양에 대해 측정된다. 박리 강도의 값은 직물의 특정한 폭, 클램프 조의 폭 및 신장의 일정 속도를 사용하여 얻어진다. 필름 측면을 갖는 시료의 경우, 시험시 필름이 벗겨지는 것을 방지하기 위해 시료의 필름 측면을 마스킹 테입 또는 몇몇 다른 적합한 물질로 피복한다. 마스킹 테입은 라미네이트의 단지 한 측면에만 있어서, 시료의 박리 강도에 기여하지 않는다. 이 시험은 시료와 접촉하는 면을 갖는 두개의 조가 각각 있는 두개의 클램프를 사용하여 동일한 평면, 일반적으로 수직으로 2 인치 만큼 떨어진 상태로 재료를 고정시키고 출발한다. 시료 크기는 시료 길이를 충분히 탈층화시키는데 필요한 길이 및 4 인치의 폭이다. 조 면의 크기는 1 인치 높이 ×4 인치 이상의 폭이고, 신장의 일정 속도는 300 mm/분이다. 시료를 손수 충분한 양으로 탈층화시켜 클램프에 고정시키고, 클램프를 특정한 신장 속도로 이동시켜 라미네이트를 떼어 놓는다. 시료를 두 층 사이에 180°로 분리시키고, 박리 강도를 그램 단위의 피크 하중의 평균으로서 기재한다. 라미네이트가 16 mm 떨어질 때 힘을 측정하기 시작하고 총 170 mm가 탈층될 때까지 계속한다. 신테크 코포레이션(노쓰 캐롤라이나주 27513 캐리 쉘돈 닥터 1001 소재)에서 시판되는 신테크 2 시험기, 인스트론 코포레이션(매사추세츠주 02021, 칸톤, 워싱톤 스트리트 2500 소재)에서 시판되는 인스트론 모델 TM, 또는 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니(팬실바니아주 19154 필라델피아 두톤 로드 10960 소재)에서 시판되는 트윙-알버트 모델 인텔렉트 II가 이 시험에 사용될 수 있다. 결과는 3개의 시료의 평균으로서 나타내고, 교차 방향(CD) 또는 기계 방향(MD)으로 시료에 대해 수행할 수 있다.

마틴데일(Martindale) 마모성 시험: 이 시험은 직물의 마모성에 대한 상대 저항성을 측정한다. 이 시험 결과는 1.3 lb/in.²의 중량으로 120 싸이클 후 1 내지 5(5는 최소 마모이고, 1은 최대 마모임)의 스케일로 기재된다. 이 시험은 제임스 H. 힐 앤드 캄파니, 리미티드(James H. Heal & Company, Ltd.)(영국 웨스트 요크셔 소재)에서 시판되는 모델 번호 103 또는 모델 번호 403과 같은 마틴데일 마멸 및 마모 시험기(Martindale Wear and Abrasion Tester)를 사용하여 수행된다. 사용되는 마모제는 고무 표면 경도 81 A 듀로미터 81±9의 쇼어 A를 갖는, 36 인치 ×4 인치, 두께 0.05 인치인 섬유 유리로 강화된 실리콘 고무 휠이다. 마모제는 코넥티커트 경질 고무의 공급사인 플라이트 인슐레이션 인크.(Flight Insulation Inc.)(GA 30065 마리에타 NE 인더스트리얼 파크 925 소재)에서 시판된다.

핸들-O-미터(Handle-O-Meter): 부직포의 연질성은 "핸들-O-미터" 시험기에 따라 측정될 수 있다. 본원 명세서에 사용되는 시험기는 두가지로 변형된 INDA 표준 시험 제1 90.0-75(R82)이다: 1) 시료 크기는 4 인치 ×4 인치이고, 2) 2개 보다는 5개의 시료를 시험하였다. 시험은 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니(팬실바니아주 19154 필라델피아 두톤 로드 10960 소재)에서 시판되는 핸들-O-미터 모델 번호 211-5를 사용하여 수행되었다. 핸들-O-미터는 1 내지 5의 스케일로 판독한다.

수두: 직물의 액체 차단 특성의 척도는 수두 시험이다. 수두 시험은 소정량의 액체가 통과하기 전에 직물이 지지하는 물의 높이(mbar)를 측정한다. 더 높은 수두 판독을 갖는 직물은 낮은 수두를 갖는 직물보다 액체 투과에 대해 더 큰 차단성을 갖는다. 수두 시험은 연방 시험 표준 191A, 방법 5514에 따라 수행된다.

최종 재료로 추가 가공하며 다른 재료(예를 들어, 부직포 및 필름)에 결합시키기 위한 통합성을 부여하고, 특이한 시각 표시를 부여하기 위해, 많은 상이한 가열 결합 패턴이 부직포에 대해 개발되었다. 멸균 랩 용도의 몇몇 패턴은, 예를 들어, 직물이 접히는 부분을 나타내는 표시를 제공한다. 기저귀 및 와이프용 패턴은 곰, 기차 등과 같은 "유아용 물건" 패턴을 포함할 수 있다. 더욱 실용적인 패턴이 자동차 커버 및 오일 흡수 재료과 같은 용도로 개발되어 왔다.

최근 개발된 한 가지 패턴은 점 비결합 또는 PUB 패턴으로서 공지되어 있고, 100%의 결합 면적으로 둘러싸인 비결합 직물을 포함하고, 그러한 한 예가 도 4에 나타나 있다. 이 패턴은 일반적으로 약 25 내지 약 50 % 결합 면적을 가질 수 있다. 비결합 면적을 완전히 둘러싸는 것은 이러한 패턴에 우수한 내마모성을 부여하고, 이러한 패턴을 갖는 부직포는, 예를 들어, 후크 및 루프 고정 시스템내 "루프"와 같은 유용성을 갖는다. 그러한 직물은 몇몇 허기스(Huggies)(등록상표명) 기저귀의 랜딩 대역에서 발견될 수 있다. 비결합 면적을 완전히 둘러싸는 것은 작은 면적내의 모든 유동성 말단을 고정시켜 섬유 유동성을 상당히 감소시킨다고 믿어진다. 이러한 패턴을 갖는 직물은 질김을 필요로 하는 많은 용도에 유용한 반면, 다소 경직될 수 있다.

익스펜디드 한센-펜닝스 또는 "EHP" 결합 패턴으로서 공지된 오래된 패턴이 있다. EHP 패턴은 일반적으로 약 10 내지 약 30%의 결합 면적을 가지며, 그러한 예가 도 2에 나타나 있다. 더 높은 결합 면적이 가능하나, 일반적으로 많은 용도 에 부적합한 경직된 직물을 초래한다. EHP 패턴은 비결합 면적을 완전히 둘러싸지 않아서 섬유 유동성 및 연질성이 PUB 직물보다 크나, 내마모성 및 강도는 동일 결합 면적에서 PUB 직물보다 낮다.

PUB, EHP 및 다른 패턴에서 나타나는 내마모성과 연질성 사이의 조정을 피하기 위해, 본 발명자들은 비결합 면적이 결합 면적에 의해 완전히 둘러싸이지는 않으나, 큰 정도로 둘러싸이는 패턴을 개발하였다. 이 패턴은 충분한 수의 고정된 섬유를 제공하여 섬유에 강도를 부여하면서도 허용될 수 없을 정도로 경직성을 증가시키지는 않는다.

본 발명의 패턴의 한 예(발명자들은 "S-제직 패턴"이라 부름)로 결합된 직물과 EHP 결합 직물의 시험은 우수한 강도 및 허용되는 연질성과 함께 내모마성 및 수두가 놀랍게 증가함으로 나타낸다. 직물 및 시험의 상세한 것이 하기에 있다.

<실시예 1>

라미네이트를 부직포 층 및 필름 층을 사용하여 제조하였다.

부직포 층은 약 3.5 중량% 에틸렌을 갖는 폴리프로필렌 공중합체로부터 제조된 2 데니어 섬유를 사용하여 스펀본드 공정으로 제조된 20 gsm의 직물층이었다. 공중합체는 유니온 카바이드 캄파니에서 명명 6D43하에 시판되는 것이었다. 상기 제조된 부직포를 도 2의 EHP 패턴 또는 도 1의 S-제직 패턴으로 자가 가열 결합시켰다.

필름은 결합 층 및 외층을 갖는 다층 필름이었다. 필름을 공압출시켜 제조하였고, 총 기준 중량은 58 gsm이었다. 약 55 중량%의 수퍼코트(Supercoat)(상표 명) CaCO₃(알라바마 실라코가의 영국 치나 클레이(English China Clay)에서 시판되고, 충전제의 분산을 향상시키기위해 스테아르산 또는 베헨산 약 1.5 중량%의 코팅을 가짐), 45 중량%의 다우 어피너티(AFFINITY)(등록상표명) EG 8200 저밀도 탄성중합체인 메탈로센 촉매화된 폴리에틸렌(0.87 g/㎤의 밀도 및 190℃에서 5 g/10 분의 용융 지수를 가짐)으로부터 결합 층을 제조하였다. 약 50 중량%의 수퍼코트(상표명) CaCO₃, 45 중량%의 다우렉스(DOWLEX)(등록상표명) NG 3310 선형 저밀도 폴리에틸렌(약 0.918 g/㎤의 밀도 및 190℃에서 3.5 g/10 분의 용융 지수를 가짐), 5 중량%의 다우 저밀도 폴리에틸렌 4012, 및 약 2000 ppm의 시바 기아기(Ciba Geigy)의 B900 안정화제로부터 외층을 제조하였다.

공압출된 필름을 단일 신장 작업으로 원래 길이의 약 391 %로 기계 방향으로 신장시켰다. 신장전에, 필름을 약 49℃의 일련의 롤에 통과시켜 예열하였다. 신장 단계에서, 필름을 약 66℃의 느린 롤로 제지시키고, 약 21℃의 빠른 롤로 연신시켰다. 그 후, 신장된 필름을 신장시키지 않고 약 82℃의 또다른 롤에 통과시켜 열처리하였다.

신장된 필름 및 예비 결합된 부직포를 가열 점 결합기에 공급하고, 선형 인치당 약 175 파운드의 닙 압력을 갖는 약 93℃의 가열된 패턴 롤 및 약 88 ℃의 평편한 강철 앤빌 롤을 사용하여 함께 적층하였다. 패턴 롤은 라미네이트에 약 15% 결합 면적을 부여하는 유아용 물건 패턴을 사용하였다.

부직포 및 필름으로 제조된 라미네이트는 약 42 gsm의 기준 중량을 가졌다. S-제직 패턴을 갖는 직물의 라미네이트는 반대 측에서 한 방울의 물이 떨어질때 약 95 mbar의 비지지된 수두 및 226 g의 MD 박리 강도를 가졌다. EHP 패턴을 갖는 직물의 라미네이트는 반대 측에서 한 방울의 물이 떨어질때 약 61 mbar의 비지지된 수두 및 약 298 g의 MD 박리 강도를 가졌다. 이러한 결과는 3개의 별도 측정에 대한 평균값이다.

<실시예 2>

실시예 1로부터 부직포(만)의 시료를 마틴데일 마모성, 핸들-O-미터, 인장 강도 및 그랩 인장 강도에 대해 시험하였다. 그 결과를 하기 표 1에 나타낸다.

	결합 면적 %	기준 중량 osy	스트립 인장 그램		핸들-O-미터		그랩 MD pk 그램	그랩 CD pk 그램	마틴데일 마모도 스케일 1-5
	결합 면적 %	기준 중량 osy	MD	CD	MD	CD	그랩 MD pk 그램	그랩 CD pk 그램	마틴데일 마모도 스케일 1-5
S-제직	17.7	0.65	6717	3549	7	2.5	5061	3589	5
EHP	16.8	0.697	4373	2004	6.7	1.3	3867	2188	3

<비교예 1>

비교예로서, 상기 실시예와 동일한 중합체로부터 제조되며, 미국 특허 제5,620,779호에 따른 립-니트(rib-knit)(RK) 패턴 및 와이어 제직(WW) 패턴을 갖는 부직포(만)의 시료를 실시예 2와 동일한 방식으로 시험하였다. 이 정보를 하기 표 2에 나타내었다.

	결합 면적 %	기준 중량 osy	스트립 인장 그램		핸들-O-미터		그랩 MD pk 그램	그랩 CD pk 그램	마틴데일 마모도 스케일 1-5
	결합 면적 %	기준 중량 osy	MD	CD	MD	CD	그랩 MD pk 그램	그랩 CD pk 그램	마틴데일 마모도 스케일 1-5
RK	16.5	0.56	3551	3168	3.8	2	3988	3288	3
WW	18	0.59	4187	3234	7	3.3	2826	3366	4.4

S-제직 실시예로부터 결과는 허용가능한 연질성을 유지하는 반면 강도 및 내마모성에서 증가를 나타낸다. 또한, 필름과의 라미네이트 형태에서의 수두도 증가되었다. 이러한 증가는 S-제직 및 EHP 패턴이 거의 동일한 결합 면적, 결합 밀도 및 기준 중량을 갖기 때문에 매우 놀라운 것이다.

또 다른 실시 양태에서, 결합점에서 직물을 개방시키기 위하여 패턴화후에 직물을 신장시키는 것을 포함하고 있는, 예를 들어, 상기 기재된 넥 신장에 관한 특허 또는 쉬말라(Shimalla)의 미국 특허 제4,588,630호, 오스터마이어(Ostermeier) 등의 미국 특허 제3,949,127호 및 벤슨(Benson) 등의 미국 특허 제5,628,097호에 따라 재료에서의 구멍 또는 틈을 생성하기 위하여 S-제직 패턴의 직물 또는 라미네이트를 신장시킬 수 있다.

S-제직형의 패턴은 패턴의 요소 또는 핀의 종횡비 및 비결합 섬유의 종횡비를 조사함으로써 가장 잘 이해된다.

도면으로 돌아가서, 도 2 및 3에 그려진 선은 설명을 위한 것이고, 패턴의 부분을 형성하는 것은 아니다. 단지 요소 또는 핀만이 패턴을 형성한다.

도 1은 본 발명의 요구사항을 충족시키는 패턴의 한 예이다. 도 1은 동일한 요소 또는 핀(1)을 갖는다. 핀은 중심 대 중심 간격(2)가 0.143 인치(3.63 mm)이고, 최소 간격(3)이 0.0288 인치(0.73 mm)이다. 핀은 0.012 인치(0.3 mm) 폭 및 중심선을 따라 0.1226 인치(3.11 mm) 길이이다.

도 2는 폭간격(11)이 0.0664 인치(1.68 mm) 및 좁은 간격(12)가 0.0526 인치(1.33 mm)를 갖는 정사각형의 가늘어 지는 점(10)의 패턴을 갖는다. 핀은 가 로질러 모두 0.037 인치(0.94 mm)이다.

도 3은 폭(21)이 0.016 인치(0.41 mm)이고 길이(22)가 0.031 인치(0.79 mm)인 동일하게 긴 달걀모양의 요소(20)을 갖는다.

도 4는 대각선으로 나타낸 결합 면적(31)에 의해 완전히 둘러싸여진 섬유(30)을 갖는다.

도 2에 나타낸 EHP 패턴에 대한 요소 종횡비는 요소의 길이 및 폭이 동일, 즉 결합이 정사각형이기 때문에 1이다. 도 3의 와이어 제직 패턴은 요소 종횡비(0.031/0.016)가 약 2인 0.031 인치의 길이, 0.016 인치의 폭의 요소들을 갖는다. 도 1에 나타낸 S-제직 패턴에 대한 요소 종횡비는, 예를 들어, 0.1226/0.012 인치 또는 약 10이다. 2 내지 20의 비가 유효하다고 믿어지며, 이 한계를 넘어선 비는 경직성으로 인해 어려움을 겪거나 (20보다 큰 경우) 또는 결합성의 결핍을 나타낼 것이다 (2보다 작은 경우). 특히, 약 7 내지 15의 비가 바람직하고, 더욱 특히, 약 8 내지 12이다.

또한, 패턴의 비결합된 면적이 충분히 큰 것이 필요하다. 이는, 충분한 섬유가, 예를 들어, 후크 및 루프 고정 시스템에 대한 루프 재료로서 사용될 수 있도록 자유로운 상태에 있게 한다. 또한, 이는 섬유가 너무 경직되어 있지 않게 한다. 도 2의 경우, 비결합 섬유의 종횡비는 약 3이고, 도 3의 경우 약 1.7이다. 도 1의 S-제직 패턴은 0.143/0.0288에 의해 계산된 약 5의 비결합 섬유의 종횡비를 갖는다. 3 내지 10의 비가 유효하다고 믿어지며, 특히, 약 3 내지 8의 비가 바람직하고, 더욱 특히, 약 4 내지 6이다.

또한, 결합 면적은 고도로 결합된 패턴이 너무 경직되기 때문에 본 발명의 결합 패턴을 설명하는데 있어 중요하다. 본 발명자들은 약 30% 미만, 특히 약 10 내지 25%, 더욱 특히, 약 15 내지 20%의 결합 면적 백분율이 필요하다는 것을 발견하였다.

S-제직 패턴의 또 다른 관점은 패턴의 핀 밀도이다. 몇몇 결합 패턴은 평방 인치당 500개의 핀의 밀도를 가질 수 있는 반면, S-제직 및 EHP 패턴은 일반적으로 50 내지 200 pin/in², 바람직하게는 약 75 내지 150 pin/in²및 실시예에서 약 100 pin/in²의 범위이다. 예를 들어, 미국 특허 제5,620,779호의 패턴은 핀 밀도가 200 내지 300 범위이고, 공지된 와이어 제직 패턴은 S-제직 또는 EHP 패턴과 거의 동일한 결합 면적으로 결합될 때 조차도 통상 약 300의 핀 밀도를 갖는다. 비교예의 RK 패턴 및 WW 패턴은 약 242 및 302의 핀 밀도를 각각 가졌다. 거의 동일한 결합 면적을 갖는 더 큰 핀 밀도는 더 많은 섬유를 결합시켜, 즉, 섬유 자유도(freeness)를 감소시켜, 직물을 경직화시키고 연질성을 감소시킨다.

신규한 S-제직 패턴이 자가-결합 직물에 사용될 수 있고, 상당히 상이한 재료를 함께 적층시키는 패턴과 구별되어야 한다. S-제직 패턴이 임의의 가열 결합성 섬유, 1 성분, 2 구성, 컨쥬게이트, 동시 형성 섬유 등과 함께 사용될 수 있다.

도 1의 패턴은, 예를 들어, 본 발명의 요구 사항을 충족시키고, 등량의 결합 면적으로 결합되면서도 요구되는 종횡비가 없는 직물보다 더 큰 내마모성 및 강도를 갖는 직물을 생성한다. 또한, 부직포/필름 실시 양태에 대한 수두는 유사 결합 면적을 가지면서도 본 발명의 요구사항 외의 종횡비를 갖는 직물보다 우수하다.

본 발명의 단지 몇개의 예시적인 실시 양태가 상기 상세히 기재되어 있지만, 당업계의 숙련자는 많은 변형이 본 발명의 신규한 교시 및 이점으로부터 실질적으로 벗어나지 않고도 예시적인 실시 양태에서 가능하다고 생각할 것이다. 따라서, 그러한 모든 변형은 하기 청구의 범위내에 정의된 본 발명의 범위내에 포함시키기 위한 것이다. 청구의 범위에서, 수단 및 기능 청구항은 기재된 기능을 수행할 때 본원 명세서에 기재된 구조, 및 구조적으로 동등한 것 뿐만 아니라 동등한 구조를 포함하기 위한 것이다. 따라서, 못 및 나사못은, 못이 목재를 함께 고정하기 위해 원통형 표면을 사용하는 반면 나사못은 목재를 고정시킬 때 나선형 표면을 사용한다는 점에서 구조적으로 동등한 것이 아닐지도 모르지만, 못과 나사못은 동등한 구조일 수 있다.

본 특허 출원은 양수인이 동일한, 동일 날짜에 출원된 일련의 출원 중 하나이며, 본원 명세서에 완전히 참고로 포함된다. 본 출원이외에, 이러한 것들은:

출원("Stretch-pillowed Bulked Laminate Useful as an Ideal Loop Fastener Component", 발명자: McCormack 및 Haffner, 변리사 사건 번호 13520),

출원("Breathable Barrier Composite Useful as an Ideal Loop Fastener Component", 발명자: McCormack, Haffner 및 Jackson, 변리사 사건 번호 13148)이다.

Claims

결합 면적을 제공하는 결합의 패턴을 갖는 부직포를 포함하고, 상기 패턴이 2 내지 20의 요소 종횡비 및 3 내지 10의 비결합 섬유 종횡비를 가지며, 비결합 면적이 결합 면적에 의해 큰 정도로 둘러싸이는, 패턴 결합된 부직포.
제1항에 있어서, 10 내지 30%의 결합 면적을 갖는 부직포.
제1항에 있어서, 50 내지 200 pin/in²의 결합 밀도를 갖는 부직포.
제1항에 있어서, 가열 결합된 부직포.
제4항에 있어서, 내마모성이 마틴데일 마모도 스케일(Martindale Abrasion scale)로 표현할 때 4.4 초과이고, 스트립 인장 강도(Strip Tensile Strength)가 기계 방향으로 4373 그램 초과이고, 교차 방향으로 3234 그램 초과인 부직포.
삭제
제4항에 있어서, 신장되어 구멍이 생성된 부직포.
제4항의 부직포를 포함하는 기저귀.
제3항의 부직포를 포함하는 와이퍼.
제4항의 부직포를 포함하는 실금자용 제품.
제4항의 부직포를 포함하는 여성 위생 제품.
제4항의 부직포를 포함하는 감염 방지용 제품.
제1항의 패턴을 갖는 부직포 및 이에 가열 결합된 필름을 포함하는 라미네이트.
제13항에 있어서, 신장되어 구멍이 생성된 라미네이트.
결합의 패턴 및 결합 면적을 갖는 부직포를 포함하며, 상기 패턴이 7 내지 15의 요소 종횡비 및 3 내지 8의 비결합 섬유 종횡비를 갖는 가열 결합된 부직포.
제15항에 있어서, 30% 미만의 결합 면적을 갖는 가열 결합된 부직포.
제15항에 있어서, 상기 요소 종횡비가 8 내지 12인 가열 결합된 부직포.
결합의 패턴 및 결합 면적을 갖는 부직포를 포함하며, 상기 패턴이 8 내지 12의 요소 종횡비 및 4 내지 6의 비결합 섬유 종횡비를 갖고, 상기 결합 면적이 15 내지 20%인 가열 결합된 부직포.
필름 및 제18항의 부직포를 포함하는 라미네이트.
제19항에 있어서, 상기 라미네이트를 신장시켜 생성된 상기 결합에서의 틈을 추가로 포함하는 라미네이트.
제18항에 있어서, 상기 패턴이 75 내지 150 pin/in²의 결합 밀도를 갖는 것인 부직포.