KR100911265B1 - 역 텍스처 형성된 웨브 - Google Patents
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- B29C55/00—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor
- B29C55/02—Shaping by stretching, e.g. drawing through a die; Apparatus therefor of plates or sheets
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
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- B32B3/00—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form
- B32B3/26—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer
- B32B3/266—Layered products comprising a layer with external or internal discontinuities or unevennesses, or a layer of non-planar form; Layered products having particular features of form characterised by a particular shape of the outline of the cross-section of a continuous layer; characterised by a layer with cavities or internal voids ; characterised by an apertured layer characterised by an apertured layer, the apertures going through the whole thickness of the layer, e.g. expanded metal, perforated layer, slit layer regular cells B32B3/12
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- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
- B32B5/022—Non-woven fabric
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- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
- B32B5/06—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer characterised by a fibrous or filamentary layer mechanically connected, e.g. by needling to another layer, e.g. of fibres, of paper
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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- B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
- B32B5/00—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts
- B32B5/02—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer
- B32B5/08—Layered products characterised by the non- homogeneity or physical structure, i.e. comprising a fibrous, filamentary, particulate or foam layer; Layered products characterised by having a layer differing constitutionally or physically in different parts characterised by structural features of a fibrous or filamentary layer the fibres or filaments of a layer being of different substances, e.g. conjugate fibres, mixture of different fibres
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- D—TEXTILES; PAPER
- D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
- D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
- D04H11/00—Non-woven pile fabrics
- D04H11/08—Non-woven pile fabrics formed by creation of a pile on at least one surface of a non-woven fabric without addition of pile-forming material, e.g. by needling, by differential shrinking
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A44—HABERDASHERY; JEWELLERY
- A44B—BUTTONS, PINS, BUCKLES, SLIDE FASTENERS, OR THE LIKE
- A44B18/00—Fasteners of the touch-and-close type; Making such fasteners
- A44B18/0003—Fastener constructions
- A44B18/0011—Female or loop elements
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
- A47K—SANITARY EQUIPMENT NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; TOILET ACCESSORIES
- A47K10/00—Body-drying implements; Toilet paper; Holders therefor
- A47K10/24—Towel dispensers, e.g. for piled-up or folded textile towels; Toilet-paper dispensers; Dispensers for piled-up or folded textile towels provided or not with devices for taking-up soiled towels as far as not mechanically driven
- A47K10/32—Dispensers for paper towels or toilet-paper
- A47K2010/3266—Wet wipes
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61F—FILTERS IMPLANTABLE INTO BLOOD VESSELS; PROSTHESES; DEVICES PROVIDING PATENCY TO, OR PREVENTING COLLAPSING OF, TUBULAR STRUCTURES OF THE BODY, e.g. STENTS; ORTHOPAEDIC, NURSING OR CONTRACEPTIVE DEVICES; FOMENTATION; TREATMENT OR PROTECTION OF EYES OR EARS; BANDAGES, DRESSINGS OR ABSORBENT PADS; FIRST-AID KITS
- A61F13/00—Bandages or dressings; Absorbent pads
- A61F13/15—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators
- A61F13/51—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators characterised by the outer layers
- A61F13/511—Topsheet, i.e. the permeable cover or layer facing the skin
- A61F13/51113—Topsheet, i.e. the permeable cover or layer facing the skin comprising an additive, e.g. lotion or odour control
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- A61F13/15—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators
- A61F13/51—Absorbent pads, e.g. sanitary towels, swabs or tampons for external or internal application to the body; Supporting or fastening means therefor; Tampon applicators characterised by the outer layers
- A61F13/514—Backsheet, i.e. the impermeable cover or layer furthest from the skin
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- A61F13/5148—Backsheet, i.e. the impermeable cover or layer furthest from the skin characterised by its structure being a laminate, e.g. multi-layered or with several layers having an impervious inner layer and a cloth-like outer layer
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Abstract
일회용 흡수용품의 구성요소로서 사용되도록 된 복합 웨브가 개시된다. 복합 웨브는 각각 신체측 면과 의복측 면을 포함하고 라미네이트를 형성하도록 면대면 관계로 배치된 제1 섬유질 층과 제2 층을 포함한다. 제1 섬유질 층은 X-Y 평면에 대하여 무작위로 배향된 섬유의 섬유질 웨브와, 적어도 그 신체측 면 상의 복수의 이산된 섬유 재배향 영역과, X-Y 평면과 사실상 직교하는 방향으로 재배향된 부분을 갖고 의복측 면을 향해 연장하는 복수의 섬유를 포함한다.
Description
본 발명은 필름과 섬유질 직포 및 부직포 웨브와 같은 웨브에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 일회용 흡수용품에 사용하기 위한 개선된 유체 취급 특성을 갖도록 기계적인 성형에 의해 처리된 이러한 웨브의 라미네이트에 관한 것이다.
일회용 기저귀, 요실금 제품, 생리용품 등과 같은 일회용 흡수용품은 광범위하게 사용되며, 이들 용품의 효율성과 기능성을 개선하기 위한 많은 노력이 이루어져 왔다. 일반적으로, 이러한 용품은 흔히 톱시트로 지칭되는 유체 침투성 신체측 층, 흔히 백시트로 지칭되는 유체 불침투성 의복측 층, 및 톱시트와 백시트 사이에 개재된, 흔히 흡수 코어로 지칭되는 유체 저장 부재를 구비한다. 획득 층, 부 톱시트, 및 접착 체결구와 같은 기타 구성요소도 당업계에 주지되어 있다.
유체 취급 특성들 각각을 개선된 유체 취급 복합 재료와 조합하기 위하여 웨브 재료의 라미네이트를 제조하는 것이 공지되어 있다. 예를 들면, 일체로 접합되고 인탱글링된(entangled) 부직포 웨브를 생산하기 위하여 니들펀칭(needlepunching)에 의하여 2개의 부직포 재료를 라미네이트로 조합하는 것이 공지되어 있다. 이러한 공정은 흔히 간단히 "니들링"(needling)으로 지칭된다. 예를 들어, 1992년 1월 14일자로 거스리(Guthrie)에게 허여된 미국 특허 제5,080,951호 는 일부 섬유가 천(fabric)의 전체 두께를 통해 표면을 지나서 연장되게 함으로써 웨브의 외부 표면으로부터 돌출하는 필라멘트의 짧은 세그먼트를 남겨 두는 니들링 공정에 의해 접합된 다중 층으로 구성된 부직포 웨브를 개시한다. 종종, 하이드로인탱글링(hydroentangling)이 2개의 섬유질 부직포 웨브의 유사한 인탱글링을 달성하도록 사용된다. 유체 인탱글링과 같이 니들링은 비교적 느리며, 따라서 부직포 웨브, 특히 일회용품 용도로 의도된 웨브를 제조하기에는 고가인 공정이다.
니들링, 하이드로인탱글링은 부직포와 같은 다른 편평 웨브에 텍스처(texture)를 제공하도록 사용될 수 있다. 부가적으로, 웨브를 서로 반대로 회전하는 패턴 형성된 롤들의 닙으로 통과시키는 것과 같은 다른 기술이 필름 또는 부직포 웨브에 텍스처를 부여하는 데 사용될 수 있다. 이러한 텍스처는 의복 또는 일회용 흡수용품과 같은 용품의 신체 접촉 부분으로서 대체로 유리하다. 예를 들면, 2002년 12월 18일자로 해몬스(Hammons) 등의 명의로 출원된 미국 가출원 제60/434,792호(문서관리번호 9130P)에 대한 우선권을 주장하는, 2003년 9월 24일자로 해몬스 등의 명의로 출원되어 통상적으로 양도된 미국 출원 번호 제10/720,557호(문서관리번호 9130M)는 유체 획득성을 개선하여 착용자의 신체를 청결하게 유지하는 생리대를 위한 텍스처 형성된 신체측 층을 개시한다. 해몬스 등의 특허에서, 텍스처는 신체로부터 유체를 획득하기 위한 와이퍼(wiper)로서 작용하도록 착용자의 피부와 접촉하는 상승된 부분을 포함한다.
그러나, 개선된 유체 취급 특성을 갖는 일회용 흡수용품의 구성요소에 대한 필요성이 남아 있다.
또한, 개선된 유체 취급 특성을 갖는 일회용 흡수용품의 구성요소를 비교적 저렴하게 제조하는 방법에 대한 필요성이 존재한다.
일회용 흡수용품의 구성요소로서 사용되도록 된 복합 웨브가 개시된다. 복합 웨브는 각각 신체측 면과 의복측 면을 포함하고 라미네이트를 형성하도록 면대면(face to face) 관계로 배치된 제1 섬유질 층과 제2 층을 포함한다. 제1 섬유질 층은 CD-MD 평면에 대하여 무작위로 배향된 섬유의 섬유질 웨브와, 적어도 그 신체측 면 상의 복수의 이산된 섬유 재배향 영역과, CD-MD 평면과 사실상 직교하는 방향으로 재배향되고 의복측 면을 향해 연장되는 부분을 갖는 복수의 섬유를 포함한다.
도 1은 본 발명의 용품에 사용하기에 적합한 웨브의 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 웨브의 일부분의 확대도이다.
도 3은 도 2의 3-3 단면의 단면도이다.
도 4는 도 3에서 4-4에 의해 나타낸, 웨브의 일부분의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 사용되는 웨브를 형성하기 위한 장치의 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시된 장치의 일부분의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 용품에 사용하기에 적합한 웨브의 일 실시예를 형성하기 위한 장치의 일부분의 사시도이다.
도 8은 본 발명의 용품에 사용하기에 적합한 웨브를 형성하기 위한 장치의 일부분의 확대 사시도이다.
도 9는 본 발명의 용품에 사용하기에 적합한 웨브의 다른 실시예의 일부분의 확대도이다.
도 10은 본 발명의 용품에 사용하기에 적합한 웨브의 다른 실시예의 일부분의 확대도이다.
도 11은 본 발명의 생리대의 부분 절개된 평면도이다.
도 12는 본 발명의 탐폰의 부분 절개된 사시도이다.
도 1은 이하에서는 간단히 웨브(1)로서 지칭되는, 본 발명의 용품에 사용하기에 적합한 라미네이트 웨브(laminate web; 1)를 도시한다. 웨브(1)는 적어도 2개 층을 포함한다. 층들은 제1 전구체 웨브(20) 및 제2 전구체 웨브(21)와 같은 대체로 평면인 2차원 전구체 웨브로서 본 명세서에서 지칭된다. 양 전구체 웨브는 필름, 부직포 또는 직포 웨브일 수 있다. 전구체 웨브(20, 21)(및 임의의 부가적인 웨브)는 접착제, 열 접합, 초음파 접합 등에 의해 결합될 수 있지만, 접착제 또는 다른 형태의 접합을 사용하지 않고 결합되는 것이 바람직하다. 이하에 개시된 바와 같이, 웨브(1)의 구성 전구체 웨브들은 터프트(6)의 형성에 기인한 서로 맞물리는 기계적 결합에 의해 결합될 수 있다.
웨브(1)는 제1 면(3)과 제2 면(5)을 가지며, 용어 "면"은 대체로 편평한 상태일 때 2개의 면을 갖는, 종이 및 필름과 같은 대체로 평면인 2차원 웨브에서의 통상적인 용법으로 사용된다. 사용시, 제1 면(3)은 의복측 면이고, 제2 면(5)은 신체측 면이다. 각각의 전구체 웨브(20, 21)는 각각의 제1 표면(12, 13) 및 각각의 제2 표면(14, 15)을 갖는다(도 3에 도시됨). 웨브(1)는 웨브 제조 기술 분야에서 통상적으로 공지된 바와 같은 기계 방향(MD) 및 폭 방향(CD)을 갖는다. 비록 본 발명이 중합체 필름과 직포 웨브에 의해 실시될 수 있지만, 바람직한 실시예에서 제1 전구체 웨브(20)는 사실상 무작위로 배향된 섬유로 구성된 부직포 웨브이다. "사실상 무작위로 배향된"은 전구체 웨브의 처리 조건으로 인해, CD보다는 MD로 배향된 섬유의 양이 더 많을 수 있거나 그 역도 성립할 수 있음을 의미한다. 예를 들면, 스펀본딩(spunbonding) 및 멜트블로잉(meltblowing) 공정에서, 섬유의 연속 스트랜드(strands)가 MD로 이동하는 지지부 상에 침착된다. 스펀본드 또는 멜트블로운 부직포 웨브의 섬유의 배향이 정말로 "무작위"가 되게 하려는 시도에도 불구하고, 통상적으로 다소 많은 비율의 섬유가 CD와 대비되는 MD로 배향된다. 바람직한 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 제1 전구체 웨브(20)와 유사한 부직포 웨브이거나 폴리에틸렌 필름과 같은 중합체 필름이다.
일 실시예에서, 웨브(1)의 제1 면(3)은 제2 전구체 웨브(21)의 제1 표면(13)의 노출된 부분과, 부직포인 제1 전구체 웨브(20)의 섬유의 일체형 연장부인 적어도 하나의, 바람직하게는 복수의 이산된 터프트(tuft; 6)에 의해 형성된다. 각각의 터프트(6)는 제2 전구체 웨브(21)를 통과하여 이의 제1 표면(13)으로부터 외향으로 연장하는 복수의 정렬된 루프형 섬유(8)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 각각의 터프트(6)는 제1 표면(13)으로부터 외향으로 연장하는 (도 3에 도시된 바와 같은) 복수의 비루프형 섬유(18)를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 각각 의 터프트(6)는 부직포인 제1 전구체 웨브(20)와 부직포인 제2 전구체 웨브(21) 둘 다의 섬유들의 일체형 연장부인 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 제1 면(3)은 일회용 흡수용품의 구성요소의 의복측 면이기 때문에, 제1 면은 용품의 내부에 있고 본 명세서에서 "역 텍스처"(inverse texture)로 지칭된다. 즉, 터프트(6)에 의해 제공된 텍스처는 용품의 내부에 있다.
다른 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 터프트(6)가 실제로 제2 전구체 웨브(21)를 통해 밀고 나오지 않고 단순히 제2 전구체 웨브(21)의 내부로 밀고 들어가 웨브(1)의 외측에서 보이는 터프트가 없도록 하는 충분한 캘리퍼(즉, 두께)를 갖는다. 그러므로, 역시 터프트(6)는 웨브(1)의 내부에 있고 본 명세서에서 "역 텍스처"로 지칭된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "부직포 웨브"는 사이사이에 넣어진 개별 섬유 또는 실들의 구조물을 갖지만, 무작위로 배향된 섬유를 갖지 않는 직포 또는 편직물에서와 같은 반복 패턴은 갖지 않는 웨브를 지칭한다. 부직포 웨브 또는 천은, 예를 들면 에어레잉 공정, 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 스펀레이싱 공정, 하이드로인탱글링 공정, 및 카디드 열 접합을 포함하는 본디드 카디드 웨브 공정과 같은 다양한 공정으로부터 형성되어 왔다. 부직포 천의 평량은 통상 제곱미터당 그램(gsm)으로 표현된다. 라미네이트 웨브의 평량은 구성 층 및 임의의 다른 부가된 구성요소의 조합된 평량이다. 섬유 직경은 통상 미크론으로 표현되며, 섬유 크기는 또한 섬유의 길이당 중량의 단위인 데니어로 표현될 수 있다. 본 발명의 용품에 사용하기에 적합한 라미네이트 웨브의 평량은 웨브(1)의 궁극적인 용 도에 따라, 10 gsm 내지 100 gsm 범위일 수 있다.
부직포 전구체 웨브(20 및/또는 21)의 구성 섬유는 당업계에 공지된 바와 같은 중합체 섬유일 수 있다. 섬유는 단일성분(monocomponent), 2성분(bicomponent) 및/또는 2구성요소(biconstituent), 비원형(non-round)(예컨대, 모세관 채널 섬유)일 수 있으며, 0.1 내지 500 미크론 범위의 주 단면 치수(예컨대, 원형 섬유의 경우 직경)를 가질 수 있다. 부직포 전구체 웨브의 구성 섬유는 또한 화학적 성질(예컨대, PE와 PP), 성분(단일성분과 2성분), 형상(즉, 모세관 채널과 원형) 등과 같은 특징에 의해 구별되는 상이한 섬유 유형의 혼합물일 수 있다. 구성 섬유는 약 0.1 데니어 내지 약 100 데니어의 범위일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "스펀본드 섬유"는 용융된 열가소성 재료를 복수의 미세한, 통상 원형 모세관인 방사구(spinneret)로부터 필라멘트로서 압출하고, 그 후 압출된 필라멘트의 직경을 신속하게 감소시킴으로써 형성된 소직경 섬유를 지칭한다. 스펀본드 섬유는 이들이 수집 표면 상에 침착된 때 대체로 점착성이 없다. 스펀본드 섬유는 대체로 연속적이며, 7 미크론 초과 그리고 더욱 특정하게는 약 10 내지 40 미크론의 (적어도 10개의 샘플로부터의) 평균 직경을 갖는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "멜트블로잉"은 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하여 그 직경을 마이크로섬유 직경으로 감소시킬 수 있는 수렴하는 고속의, 통상 가열된 가스(예를 들어, 공기) 스트림 내로, 용융된 열가소성 재료를 복수의 미세한, 통상 원형인 다이(die) 모세관을 통해 용융된 실 또는 필라멘트로서 압출함으로써 섬유가 형성되는 공정을 지칭한다. 그 후, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고, 무작위로 분산된 멜트블로운 섬유의 웨브를 형성하도록 흔히 점착성을 유지한 상태에서 수집 표면 상에 침착된다. 멜트블로운 섬유는 연속적이거나 불연속적일 수 있는 마이크로섬유이고, 대체로 10 미크론 미만의 평균 직경을 갖는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "중합체"는 대체로 단일 중합체와, 예컨대 블록, 그래프트(graft), 무작위 및 교호 공중합체, 삼중합체 등과 같은 공중합체와, 이들의 블렌드 및 개질물을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 또한, 달리 구체적으로 제한되지 않는 한, 용어 "중합체"는 재료의 모든 가능한 기하학적 형상을 포함한다. 이러한 형상은 동일배열(isotactic), 혼성배열(atactic), 교대배열(syndiotactic) 및 무작위 대칭을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "단일성분" 섬유는 하나의 중합체만을 사용하여 하나 이상의 압출기로부터 형성된 섬유를 지칭한다. 이는 착색, 정전기 방지 특성, 윤활성, 친수성 등을 위하여 소량의 첨가제가 첨가된 하나의 중합체로부터 형성된 섬유를 배제하는 것을 의미하지는 않는다. 이들 첨가제, 예컨대 착색을 위한 이산화티타늄은 대체로 약 5 중량% 그리고 더욱 전형적으로는 약 2 중량% 미만의 양으로 존재한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "2성분 섬유"는 별개의 압출기들로부터 압출되지만 하나의 섬유를 형성하도록 함께 스펀되는 적어도 2개의 상이한 중합체들로부터 형성된 섬유를 지칭한다. 2성분 섬유는 또한 때때로 복합 섬유 (conjugate fiber) 또는 다중성분 섬유(multicomponent fiber)로 지칭된다. 중합체는 2성분 섬유의 단면을 가로질러 사실상 일정하게 위치된 별개의 지역(distinct zone) 내에 배열되고, 2성분 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연장한다. 이러한 2성분 섬유의 형상은, 예컨대 하나의 중합체가 다른 중합체에 의해 둘러싸인 외피/코어(sheath/core) 배열일 수 있으며, 또는 나란한 배열, 파이(pie) 배열, 또는 "해도형"(islands-in-the-sea) 배열일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "2구성요소 섬유"는 동일한 압출기들로부터 블렌드로서 압출되는 적어도 2개의 중합체들로부터 형성된 섬유를 지칭한다. 2구성요소 섬유는 다양한 중합체 성분들이 섬유의 단면적을 가로질러 비교적 일정하게 위치된 별개의 지역 내에 배열되지 않으며, 다양한 중합체는 통상 섬유의 전체 길이를 따라 연속되지 않고, 대신에 통상 무작위로 시작 및 종료되는 피브릴(fibril)을 형성한다. 2구성요소 섬유는 또한 때때로 다중구성요소 섬유로 지칭된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "비원형 섬유"는 비원형 단면을 갖는 섬유를 설명하며, 당업계에 공지된 바와 같은 "형상화된 섬유"와 "모세관 채널 섬유"를 포함한다. 이러한 섬유는 중실형 또는 중공형일 수 있고, 이들은 삼엽 델타 형상으로 될 수 있으며, 바람직하게는 그 외부 표면 상에 모세관 채널을 갖는 섬유이다. 모세관 채널은 "U자형", "H자형", "C자형" 및 "V자형"과 같은 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 하나의 바람직한 모세관 채널 섬유는 테네시주 존슨 시티 소재의 파이버 이노베이션 테크놀로지즈(Fiber Innovation Technologies)로부터 입 수할 수 있는 4DG 섬유로 명명되는 T-401이다. T-401 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 터프트(6)에서 사용되는 "일체형 연장부"에서의 용어 "일체형"은 전구체 웨브(20 및/또는 21)의 섬유로부터 유래한 터프트(6)의 섬유를 지칭한다. 그러므로, 터프트(6)의 루프형 섬유(8)와 비루프형 섬유(18)는 소성적으로 변형되어 연장된 제1 전구체 웨브(20)의 섬유일 수 있으며, 따라서 제1 전구체 웨브(20)와 일체형이다. 유사하게, 제2 전구체 웨브(21)가 유사하게 연장될 수 있는 섬유를 포함하는 부직포인 실시예의 경우, 제2 전구체 웨브(21)의 섬유는 터프트(6)에 기여할 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "일체형"은, 예컨대 종래의 카펫 제조에서 통상적으로 행해지는 바와 같이 터프트를 형성시키기 위하여 별도의 전구체 웨브에 도입 또는 부가되는 섬유와는 구별된다.
제1 전구체 웨브(20)는 터프트(6)로 형성되는 부분을 갖도록 충분한 연신 특성을 갖는 섬유를 포함하는 섬유질 직포 또는 부직포 웨브일 수 있다. 이하에서 더욱 완전하게 설명되는 바와 같이, 터프트는 제1 전구체 웨브(20)의 이산된 국부적인 부분에서 Z-방향으로 평면외(out-of-plane)로 섬유를 가압함으로써 형성된다. 평면외로 가압함으로써, 섬유 변위를 유발시킬 수 있는데, 즉 섬유는 다른 섬유에 대해 이동될 수 있고, 말하자면 평면외로 "눌려질" 수 있다. 그러나, 더욱 흔하게는, 대부분의 부직포인 제1 전구체 웨브(20)의 경우, 평면외로 가압함으로써 터프트(6)의 섬유는 적어도 부분적으로 소성적으로 신장되고 영구적으로 변형되어 터프트(6)를 형성한다. 그러므로, 일 실시예에서, 터프트(6)의 필요한 높이에 따라, 부직포인 제1 전구체 웨브(20)의 구성 섬유는 적어도 약 5%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 10%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 25%, 더욱 바람직하게는 적어도 약 50%, 그리고 더욱 바람직하게는 적어도 약 100%의 파단에 대한 연신율을 나타낼 수 있다. 파단에 대한 연신율은 인스트론 인장 시험기(Instron tensile testing equipment)를 사용하는 등의 간단한 인장 시험에 의해 결정될 수 있고, 일반적으로 이러한 섬유 또는 웨브의 공급자로부터의 재료 데이터 시트에서 확인할 수 있다.
적합한 부직포 제1 전구체 웨브(20)는 루프형 섬유(8)가 형성되도록 충분한 소성 변형과 인장 연신을 겪을 수 있고, 또는 충분한 섬유 이동성을 가질 수 있는 섬유를 포함하여야 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 제1 전구체 웨브(20)의 제1 표면(12)의 평면 밖으로 가압되는 섬유의 일정 비율은 루프를 형성하지 않고, 대신에 파단되어 묶여 있지 않은 단부를 형성할 것이라는 것을 인식하여야 한다. 이러한 섬유는 도 3에 도시된 바와 같이 "묶여 있지 않은" 섬유 또는 "묶여 있지 않은 섬유 단부"(18)로서 본 명세서에서 지칭된다. 묶여 있지 않은 섬유 단부(18)가 본 발명에서 반드시 바람직하지 않은 것은 아니며, 일부 실시예에서 터프트(6)의 섬유의 대부분 또는 전부가 묶여 있지 않은 섬유 단부(18)일 수 있다. 묶여 있지 않은 섬유 단부(18)는 절단된 스테이플 섬유로 이루어지거나 이를 포함하는 부직포 웨브로부터 터프트(6)를 형성한 결과일 수 있다. 이러한 경우, 웨브 내의 스테이플 섬유의 개수, 스테이플 섬유 절단 길이, 및 터프트의 높이 등에 의존하여 소정 개수의 스테이플 섬유 단부가 터프트(6)로 돌출될 수 있다.
제1 전구체 웨브(20)는 탄성 또는 탄성중합 섬유를 포함하는 섬유질 직포 또 는 부직포 웨브일 수 있다. 탄성 또는 탄성중합 섬유는 그 원래의 치수의 적어도 약 50%만큼 신장되고 10% 내로 복귀될 수 있다. 섬유가 부직포 내에서 섬유의 이동성에 의해 간단히 변위된다면, 또는 섬유가 이들의 탄성 한도를 넘어 신장되어 소성적으로 변형된다면, 터프트(6)는 탄성 섬유로부터 형성될 수 있다.
본 발명에서 톱시트로서 사용하기 위하여, 제1 전구체 웨브(20)는 제2 전구체 웨브(21)에 비해 상대적으로 소수성일 수 있다. 그러므로, 톱시트를 통해 흡수되는 유체는 각각의 터프트의 빈 체적 내에 수집되어 상대적으로 보다 친수성인 제2 전구체 웨브(21) 내로 본 발명의 용품의 하부의 구성요소까지 운반된다. 친수성 또는 소수성의 실제 측정치는 중요한 것으로 고려되지 않지만(단지 제1 전구체 웨브(20)와 제2 전구체 웨브(21) 사이의 상대적인 친수성/소수성), 일반적으로 제1 전구체 웨브(20)가 약 70도 초과의 물과의 접촉각을 나타낸다면 소수성으로 고려될 수 있다. 제2 전구체 웨브가 본래 친수성이 아니라면(즉, 중합체 특성이 친수성이 아니라면), 예를 들면 섬유 및/또는 웨브에 계면활성제를 적용하는 것과 같은 당업계에 공지된 방법에 의해 친수성으로 될 수 있다.
흡수용품 내에서 톱시트로서 사용하기 위하여, 제2 전구체 웨브(21)는 사실상 임의의 웨브 재료일 수 있으며, 단지 제1 전구체 웨브(20)에 비해 더 친수성이고, 이하에서 설명되는 공정에 의해 라미네이트로 형성되기에 충분한 완전성(integrity)을 갖는 재료가 선호된다. 일 실시예에서, 제2 전구체 웨브는 제1 전구체 웨브(20)에 비해 충분히 낮은 연신 특성을 갖는 필름 또는 부직포 웨브일 수 있어, 제1 전구체 웨브(20)로부터의 섬유가 제2 전구체(21)의 방향으로 평면외로 가압되는 변형을 겪을 때, 제2 전구체 웨브(21)는, 예컨대 신장 파괴로 인해 인열됨으로써 파열될 것이고, 이럼으로써 제1 전구체 웨브(20)의 부분은 도 1에 도시된 바와 같이 제2 전구체 웨브(21)를 통해 연장(즉, 말하자면 "관통하여 펀칭")하여 웨브(1)의 제1 면(3) 상에 터프트(6)를 형성할 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 중합체 필름일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전구체 웨브는 개구형성된 중합체 필름일 수 있다. 일 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 부직포 웨브일 수 있다.
도 1에 도시된 웨브(1)의 실시예의 경우의 대표적인 터프트(6)가 도 2에서 추가로 확대된 도면으로 도시되어 있다. 도 2에 도시된 실시예는 터프트가 제2 전구체 웨브(21)에 내부적으로 묻혀 있지는 않고 제2 전구체 웨브(21)를 통해 연장하는 실시예이다. 도시된 바와 같이, 터프트(6)는 터프트(6)가 뚜렷한 선형 배향과 종축(L)을 갖도록 사실상 정렬된 복수의 루프형 섬유(8)를 포함한다. 터프트(6)는 또한 MD-CD 평면 내에서 종축(L)과 대체로 직교하는 횡축(T)을 갖는다. 도 1과 도 2에 도시된 실시예에서, 종축(L)은 MD와 평행하다. 일 실시예에서, 모든 이격된 터프트(6)는 대체로 평행한 종축(L)들을 갖는다. 웨브(1)의 단위면적당 터프트(6)의 개수, 즉 터프트(6)의 면적 밀도는 단위면적, 즉 제곱센티미터당 1개 터프트로부터 제곱센티미터당 100개 터프트만큼 크게 변동될 수 있다. 최종 용도에 따라, 제곱센티미터당 적어도 10개 또는 적어도 20개의 터프트(6)가 존재할 수 있다. 일반적으로, 면적 밀도는 웨브(1)의 전면적에 걸쳐 균일할 필요는 없으며, 터프트(6)는 선, 줄무늬(stripe), 밴드, 원 등과 같이 미리 설정된 형상을 갖는 영역 내와 같은 웨브(1)의 소정 영역 내에만 존재할 수도 있다.
본 명세서의 설명에 의해 알 수 있는 바와 같이, 웨브(1)의 많은 실시예에서, 개구(4)는 뚜렷한 선형 배향과, 대응하는 터프트(6)의 종축(L)과 평행하게 배향된 종축을 가질 것이다. 유사하게, 개구(4)는 MD-CD 평면 내의 종축과 대체로 직교하는 횡축을 가질 것이다. 역시 알 수 있는 바와 같이, 제2 전구체 웨브(21)의 캘리퍼가 터프트(6)의 높이(h)를 초과하는 실시예에서, 개구(4)는 제2 전구체 웨브(21)의 제2 표면(15) 상에만 있을 것이고 제2 전구체 웨브(21) 전체를 통해 연장하지 않는다. 일 실시예에서, 터프트(6)는 제2 전구체 웨브(21)의 제1 면(14) 상에 불룩한 부분(bulge)을 형성할 수 있다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 터프트(6)는 제2 전구체 웨브(21) 내의 개구(4)를 통해 연장할 수 있다. 개구(4)는 이하에 상세히 설명되는 공정에 의해, 또는 섬유(8)와 유사한 방식으로 제2 전구체 웨브(21)의 섬유를 평면 밖으로 가압함으로써, 제2 전구체 웨브(21)를 국부적으로 파열시켜 형성될 수 있다. 파열은 제2 전구체 웨브(21)의 간단한 분할 개방을 수반할 수 있어, 개구(4)는 간단한 2차원 개구로 유지된다. 그러나, 중합체 필름과 같은 일부 재료의 경우, 제2 전구체 웨브(21)의 부분은 평면(즉, 제2 전구체 웨브(21)의 평면)외로 편향 또는 가압되어 본 명세서에서 플랩 또는 플랩들(7)로 지칭되는 플랩형 구조를 형성할 수 있다. 플랩(7)의 형성과 구조는 제2 전구체 웨브(21)의 재료 특성에 상당히 의존한다. 플랩(7)은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이, 하나 이상의 플랩의 일반적인 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 플랩(7)은, 터프트(6)가 플랩(7)으로부터 분출하 는 것처럼 더욱 분화구와 유사한 구조를 가질 수 있다.
어떤 의미에서, 터프트(6)는 제2 전구체 웨브(21)의 적어도 일부분을 "관통하여 펀칭"되며, 개구(4)와의 마찰 결합에 의해 제위치에 "고정"될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 개구(4)의 횡방향 폭(즉, 횡축과 평행하게 측정된 치수)은 (이하에 설명되는 공정에 따라) 개구를 형성하는 치의 최대 폭 미만일 수 있다. 이는 터프트(6)가 개구(4)를 통해 후방 외측으로 당겨지는 것을 방지하는 경향이 있는, 개구에서의 소정의 회복량을 나타낸다. 터프트와 개구의 마찰 결합은 접착제 또는 열 접합 없이 형성될 수 있는 일 면 상의 영구적인 터프트를 갖는 라미네이트 웨브 구조를 제공한다.
터프트(6)는 웨브(1)의 제1 면(3)을 효과적으로 덮도록 충분히 밀접한 간격으로 배치될 수 있다. 이러한 실시예에서, 웨브(1)의 두 면은 제1 전구체 웨브(20)와 일체형인 부직포 섬유를 포함하는 것으로 보이게 되며, 2개의 면들(3, 5) 사이의 차이점은 표면 텍스처의 차이이다. 그러므로, 일 실시예에서, 본 발명의 톱시트는 2개 이상의 전구체 웨브의 라미네이트 재료로서 설명될 수 있는데, 여기서 라미네이트 웨브의 두 면은 전구체 웨브들 중 단 하나로부터의 섬유에 의해 사실상 덮인다. 구체적으로, 본 발명의 톱시트는 비교적 소수성인 제1 구성요소(즉, 제2 전구체 웨브(21)) 및 비교적 친수성인 제2 구성요소(즉, 제1 전구체 웨브(20))를 포함하는 것으로 설명될 수 있는데, 여기서 비교적 친수성인 구성요소는 신체측 면으로부터 의복측 면까지 비교적 소수성인 구성요소를 통해 연장하고, 이에 따라 톱시트의 두 면(즉, 면(3, 5)) 상에 배치된다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 터프트(6)의 하나의 특징은 섬유(8 또는 18)의 우세한 방향성 정렬일 수 있다. 예를 들면, 정렬된 루프형 섬유(8)는 Z-CD 평면과 평행한 유의한(significant) 벡터 성분 또는 주(major) 벡터 성분을 갖는 것으로 설명될 수 있고, 루프형 섬유(8)는 도 4에서와 같이 평면도로 볼 때 횡축(T)에 대해 사실상 균일하게 정렬된다. "루프형" 섬유(8)는 제1 전구체 웨브(20) 및/또는 제2 전구체 웨브(21)와 일체형이고 이로부터 시작하여 종료되지만, 웨브(1)의 제1 면(3)으로부터 Z-방향으로 외향으로 연장하는 섬유(8)를 의미한다. 터프트(6)의 루프형 섬유(8)와 관련하여 "정렬된"은 루프형 섬유(8) 모두가 대체로, 도 4에서와 같이 평면도로 볼 때 각각의 루프형 섬유(8)가 횡축(T)과 평행한 유의한 벡터 성분 및 바람직하게는 횡축(T)과 평행한 주 벡터 성분을 갖도록 배향되는 것을 의미한다. 제1 전구체 웨브(20)로부터의 섬유만이 도 1 내지 도 4에 도시되어 있지만, 이는, 이러한 도면들에서 웨브의 연신 특성에 의해 인장 파괴가 초래되어 섬유(8 및/또는 18)가 돌출할 수 있는 개구(4)가 형성되는 필름/부직포 웨브(1)가 설명되기 때문이라는 것을 이해하여야 한다. 각각의 전구체 웨브(20, 21)로부터의 섬유가 터프트(6)를 형성할 수 있고, 이러한 구조에서 터프트(6)가 사실상 층을 이룬 구조를 나타낼 수 있는 부직포/부직포 웨브(1)가 설명된다면, 제1 전구체 웨브(20)의 섬유는 대체로 터프트(6) 내에서 내부적으로 배치된 것으로 이해된다.
대조적으로, 비루프형 섬유(18)는 제1 또는 제2 전구체 웨브(20 및/또는 21)와 일체형이지만 그 전구체 웨브에서 시작만 되고, 웨브(1)의 제1 면(3)으로부터 Z-방향으로 외향으로 연장하는 자유 단부를 갖는다. 묶여 있지 않은 섬유(18)는 또한 Z-CD 평면과 평행한 유의한 벡터 성분 또는 주 벡터 성분을 갖는 것으로 설명되는 대체로 균일한 정렬을 가질 수 있다.
루프형 섬유(8)와 묶여 있지 않은 섬유(18) 모두에 대하여, 정렬은 롤 상으로의 권취 또는 제조 용품에서의 사용시의 압축에 기인한 임의의 후-제조 변형 이전의 터프트(6)의 특징이다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 도 4에서와 같이 평면도로 볼 때 종축(L)으로부터 45도를 초과하는 각도로 배향된 루프형 섬유(8)는 횡축(T)과 평행한 유의한 벡터 성분을 갖는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 도 4에서와 같이 평면도로 볼 때 종축(L)으로부터 60도를 초과하는 각도로 배향된 루프형 섬유(8)는 횡축(T)과 평행한 주 벡터 성분을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 터프트(6)의 섬유(8)의 적어도 50%, 더욱 바람직하게는 적어도 70%, 그리고 더욱 바람직하게는 적어도 90%가 횡축(T)과 평행한 유의한 벡터 성분, 더욱 바람직하게는 주 벡터 성분을 갖는다. 섬유 배향은 필요하다면 적합한 측정 눈금(scale)이 설비된 현미경과 같은 확대 수단을 사용함으로써 결정될 수 있다. 일반적으로, 평면도로 본 섬유의 비선형 세그먼트의 경우, 종축(L)과 루프형 섬유(8) 모두에 대한 직선 근사가 종축(L)으로부터 루프형 섬유(8)의 각도를 결정하는 데에 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 하나의 섬유(8a)가 굵은 선에 의해 강조되어 도시되어 있으며, 이의 선형 근사(8b)가 점선으로 도시되어 있다. 이러한 섬유는 종축과 대략 80도(L로부터 반시계방향으로 측정)의 각도를 이룬다.
터프트(6) 내의 루프형 섬유(8)의 배향은, 부직포 웨브의 경우 사실상 무작 위로 배향된 섬유 정렬을 갖는 것으로 가장 양호하게 설명되는 제1 또는 제2 전구체 웨브(20, 21)(부직포 웨브가 제2 전구체 웨브(21)로 사용된 경우)를 위한 섬유 조성 및 배향과 대조를 이룬다. 직포 웨브 실시예에서, 터프트(6) 내의 루프형 섬유(8)의 배향은 전술된 바와 동일할 수 있지만, 직포 전구체 웨브의 섬유는, 예컨대 정방형 직조 패턴과 같이 웨브를 제조하는 데에 사용되는 특정한 직조 공정과 연관된 배향을 가질 것이다.
도 1에 도시된 실시예에서, 터프트(6)의 종축(L)은 대체로 MD로 정렬된다. 터프트(6) 및 이에 따른 종축(L)은 원칙적으로 MD 또는 CD에 관하여 임의의 배향으로 정렬될 수 있다. 그러므로, 일반적으로, 각각의 터프트(6)에 대하여 정렬된 루프형 섬유(8)는 이들이 횡축(T)과 평행한 유의한 벡터 성분, 그리고 더욱 바람직하게는 횡축(T)과 평행한 주 벡터 성분을 갖도록 종축(L)과 대체로 직교하게 정렬되는 것으로 언급될 수 있다.
일부 실시예에서, 이하에 설명되는 바와 같이 터프트(6)를 형성하는 바람직한 방법으로 인한, 우세한 정렬된 루프형 섬유(8)를 포함하는 터프트(6)의 다른 특징은 터프트(6)의 내부에 형성된 개방된 빈 구역(10)을 특징으로 하는 대체로 개방된 구조일 수 있다는 것이다. "빈 구역"은 어떠한 섬유도 전혀 없는 영역을 의미하지는 않으며, 이 용어는 터프트(6)의 전체적인 외관의 일반적인 설명으로서 의미를 갖는다. 그러므로, 일부 터프트(6)에는 하나의 묶여 있지 않은 섬유(18) 또는 복수의 묶여 있지 않은 섬유(18)가 빈 구역(10) 내에 존재할 수 있을 것이다. "개방된" 빈 구역은 터프트(6)의 2개의 종방향 단부가 대체로 개방되고 섬유가 없어 서, 터프트(6)가 도 3에 도시된 바와 같이 압축되지 않은 상태에서 "터널" 구조와 유사한 구조를 형성할 수 있음을 의미한다.
웨브(1)의 구조를 설명하는 하나의 방식은, 예컨대 도 3에 도시된 바와 같이, Z-방향으로의 3차원 섬유 배향과 관련된다. 도 3에 도시된 바와 같이, 적어도 3개의 "지역"(zone)이 식별될 수 있는데, 각각의 지역은 Z-방향으로의 웨브(1)의 부분에 의해 식별된다. 지역 1(Z1)로서 나타낸 웨브(1)의 최하측 부분은 대체로 제1 전구체 웨브(1)의 하부 표면(14)으로부터 제2 전구체 웨브(21)의 상부 표면(13)까지 연장하며, 제1 및 제2 전구체 웨브의 사실상 재배향되지 않은 섬유를 포함한다. Z1의 섬유는 Z-방향성이 매우 적은 상태로 CD-MD 평면에 대하여 사실상 수평적으로 배향된다. 지역 2(Z2)는 대체로 제2 전구체 웨브(21)의 제1 표면(13)으로부터 빈 구역(10)의 내부 경계까지 연장하며, CD-MD 평면에 대하여 사실상 수직적으로 배향된 사실상 재배향된 섬유를 포함하는데, 즉 지역(Z2) 내의 섬유는 Z 방향으로 우세하게 배향되며 매우 적은 CD 또는 MD 방향성을 갖는다. 터프트(6)의 말단부(31)의 섬유를 포함하는 지역 3(Z3)에서, 섬유는 다시 CD-MD 평면에 대하여 대체로 수평적으로 배향된다. 그러므로, 일 실시예에서, 웨브(1)는 대체로 편평한 조건에서 웨브의 평면을 한정하는 부직포 웨브로서 구조적으로 설명될 수 있는데, 웨브가 터프트 형성 영역들을 포함하며, 터프트 형성 영역들이 지역 섬유 배향을 각각 특징으로 하는 3개의 지역을 구비하며, 여기서, 제1 및 제3 지역은 웨브의 평면과 사실상 평행한 제1 배향을 갖는 섬유를 포함하고, 제1 및 제3 지역의 중간에서 이들을 결합하는 제2 지역은 웨브의 제1 평면과 사실상 직교하는, 즉 웨브의 제 1 평면과 사실상 평행하게 배향된 부분이 실질적으로 없는 제2 배향을 갖는 섬유를 포함한다.
일회용품 상의 톱시트로서 사용하기 위한 웨브(1)의 바람직한 일 실시예에서, 두 전구체 웨브(20, 21)는, 제2 전구체 웨브(21)가 제1 전구체 웨브(20)(및 바람직하게는 착용자의 피부 또는 체모)에 비하여 상대적으로 소수성인 부직포 웨브들이며, 이둘 모두는 상대적으로 층을 이루는 방식으로 섬유의 터프트(6)로의 형성에 기여한다. 이러한 톱시트에서, 도 10과 관련하여 이하에서 더욱 완전하게 설명되는 바와 같이, 착용자의 피부에 가장 근접한 섬유들 중 전부는 아니더라도 많은 부분이 유체를 신체로부터 멀리 비교적 소수성인 제2 전구체 웨브(21)를 통해 위킹(wick)시켜 피부의 재습윤 방지를 도울 수 있도록 비교적 친수성일 수 있다.
웨브(1)를 제조하는 바람직한 방법의 결과로서, 웨브(1)의 제2 면(5)은, 이하에 상세히 설명되는 성형 구조물의 치에 의해 터프트(6)로 방향적으로(즉, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같은 MD-CD 평면과 대체로 직교하는 "Z-방향"으로) 가압되어진 제1 전구체 웨브(20)의 제2 표면(14)의 이전의 무작위 섬유들에 의해 한정된 대체로 선형인 만입부를 특징으로 하는 불연속부(16)를 나타낸다. 제1 전구체 웨브(20)의 이전의 무작위로 배향된 섬유에 의해 나타내어지는 배향의 급격한 변경이 불연속부(16)를 형성하는데, 불연속부는 선형성을 나타내어 터프트(6)의 종축(L)과 대체로 평행한 종축을 갖는 것으로 설명될 수 있다. 제1 전구체 웨브(20)로서 유용한 많은 부직포 웨브의 성질로 인해, 불연속부(16)는 터프트(6)로서 뚜렷하게 인지되지 않을 수도 있다. 이러한 이유로, 웨브(1)의 제2 면(5) 상의 불연속부(16) 는 인지되지 못할 수 있으며, 웨브(1)가 근접하게 검사되지 않는 한 일반적으로 검출되지 않을 수 있다. 이와 같이, 웨브(1)의 제2 면(5)은 터프트가 형성되지 않은 제1 전구체 웨브(20)의 외양과 느낌을 가질 수 있다. 그러므로, 일부 실시예에서, 웨브(1)는 제1 면(3) 상에서 텍스처 형성된 테리 천의 외양과 느낌을 가지며, 제2 면(5) 상에서 비교적 매끄럽고 부드러운 외양과 느낌을 갖고, 이들 두 면은 동일한 부직포 웨브, 즉 제1 전구체 웨브(20)로부터의 섬유로 구성된다. 불연속부(16)는 개구로서 보일 수 있으며, 터널과 유사한 터프트(6)들의 단부들을 거쳐 웨브(1)를 관통한 개구일 수도 있다.
적어도 부직포 제1 전구체 웨브(20)를 포함하는 웨브(1)의 설명으로부터, 터프트(6)의 섬유(8 또는 18)는 제1 전구체 웨브(20)의 제1 표면(12) 또는 제2 표면(14)으로부터 시작하여 연장할 수 있음을 알 수 있다. 물론, 터프트(6)의 섬유(8 또는 18)는 또한 제1 전구체 웨브(20)의 내부(28)로부터 연장할 수도 있다. 터프트(6)의 섬유(8 또는 18)는 제1 전구체 웨브(20)를 대체로 2차원 평면 밖으로 가압(즉, 도 3에 도시된 바와 같이 "Z-방향"으로 가압)함으로써 연장된다. 일반적으로, 터프트(6)의 섬유(8 또는 18)는 전구체 웨브(20 또는 21) 중 하나의 섬유와 일체형이고 이로부터 연장되는 섬유를 포함한다.
그러므로, 전술된 설명으로부터, 일 실시예에서, 웨브(1)는 적어도 제1 및 제2 전구체 웨브의 선택적인 기계적 변형에 의해 형성된 라미네이트 웨브인 것으로 설명될 수 있으며, 적어도 제1 전구체 웨브는 부직포 웨브이고, 라미네이트 웨브는 제1 면과 제2 면을 가지며, 제1 면은 제2 전구체 웨브 및 복수의 이산된 터프트를 포함하고, 각각의 이산된 터프트는 적어도 제1 전구체 웨브의 일체형 연장부이고 제2 전구체 웨브를 관통하여 연장하는 복수의 터프트 형성된 섬유를 포함하며, 제2 면은 제1 전구체 웨브를 포함한다.
섬유(8 또는 18)의 연장은 섬유의 소성 변형과 프와송의 비(Poisson's ratio)의 효과로 인해 섬유 단면적 치수(예컨대, 원형 섬유의 경우 직경)의 전체적인 감소를 동반할 수 있다. 그러므로, 터프트(6)의 정렬된 루프형 섬유(8)는 제1 또는 제2 전구체 웨브(20 또는 21)의 섬유의 평균 섬유 직경 미만의 평균 섬유 직경을 가질 수 있다. 섬유 단면적 치수의 감소는 터프트(6)의 기부(17)와 말단부(3)의 중간에서 최대인 것으로 확인되었다. 이는 이하에 더욱 완전하게 개시되는 바와 같이, 바람직한 제조 방법에 기인한 것으로 여겨진다. 요약하면, 터프트(6)의 기부(5)와 말단부(3)에서의 섬유의 부분은 이하에 더욱 완전하게 설명되는 롤(104)의 치(110)의 팁에 인접하며, 처리 중에 마찰식으로 고정되어 이동될 수 없는 것으로 여겨진다. 그러므로, 터프트(6)의 중간부는 신장 또는 연신에 더욱 자유로우며, 따라서 대응하는 섬유 단면적 치수 감소를 더욱 자유롭게 겪을 수 있다.
도 5를 참조하면, 웨브(1)를 제조하기 위한 장치와 방법이 도시되어 있다. 장치(100)는 한 쌍의 상호맞물린 롤(102, 104)을 포함하고, 이들 각각은 동일한 평면 내에서 평행한 축들(A)인 축(A)을 중심으로 회전한다. 롤(102)은 롤(102)의 전체 원주 둘레로 중단 없이 연장하는 복수의 리지(ridge; 106) 및 대응하는 홈(108)을 포함한다. 롤(104)은 롤(102)과 유사하지만, 전체 원주 둘레로 중단 없이 연장하는 리지를 갖기 보다는 롤(104)은 롤(104)의 적어도 일부분 둘레로 이격된 관계 로 연장하는 원주방향으로 이격된 치(110)의 열이 되도록 변형된 원주방향으로 연장하는 리지의 복수의 열을 포함한다. 롤(104)의 치(110)의 개개의 열은 대응하는 홈(112)에 의해 분리된다. 작동시, 롤(102, 104)은 롤(102)의 리지(106)가 롤(104)의 홈(112) 내부로 연장되고 롤(104)의 치(110)가 롤(102)의 홈(108) 내부로 연장되도록 상호맞물린다. 상호맞물림은 이하에서 논의되는 도 6의 단면 표현에서 더욱 상세하게 도시된다. 롤(102, 104) 중 하나 또는 모두는 고온 오일 충전형 롤러 또는 전기 가열식 롤러의 사용과 같은 당업계에 공지된 수단에 의해 가열될 수 있다.
도 5에서, 장치(100)는 하나의 패턴화된 롤, 예컨대 롤(104)과 하나의 패턴화되지 않은 홈형 롤(102)을 갖는 바람직한 형상으로 도시되어 있다. 그러나, 소정 실시예에서, 각각의 롤의 동일하거나 또는 상이한 대응 영역에서 동일하거나 상이한 패턴을 갖는 2개의 패턴화된 롤(104)을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 이러한 장치는 웨브(1)의 양 면으로부터 돌출하는 터프트(6)를 갖는 웨브를 생산할 수 있다.
상업적으로 실행될 수 있는 연속적인 공정으로 웨브(1)를 제조하는 방법이 도 5에 도시되어 있다. 웨브(1)는 도 5에 도시된 장치에 의해 처리되기 전에는 대체로 평면이고 2차원인 것으로 각각 설명될 수 있는 제1 및 제2 전구체 웨브(20, 21)와 같은 전구체 웨브를 기계적으로 변형시킴으로써 제조된다. "평면"과 "2차원"은 단순히, 웨브가 터프트(6)의 성형으로 인해 뚜렷한 평면외 Z-방향 3차원성을 갖는 최종 웨브(1)에 비해 대체로 편평한 상태로 공정을 개시하는 것을 의미한다. "평면"과 "2차원"은 임의의 특정한 편평함, 매끄러움 또는 차원성을 부여하는 것을 의미하지는 않는다.
본 발명의 공정과 장치는 발명의 명칭이 "탄성체 유사 거동을 나타내는 웨브 재료"(Web Materials Exhibiting Elastic-Like Behavior)인 미국 특허 제5,518,801호에 설명되고 후속 특허 문헌에서 "구조적 탄성체 유사 필름"(Structural Elastic-like Film)을 의미하는 "SELF" 웨브로서 칭해지는 공정과 많은 점에서 유사하다. 그러나, 본 발명의 장치 및 공정과 '801 특허에 개시된 장치 및 공정 사이에는 중요한 차이가 있고, 이러한 차이는 이에 의해 생산된 각각의 웨브에서 명백해진다. 이하에 설명되는 바와 같이, 롤(104)의 치(110)는 본질적으로 웨브를 변형시키는 것과는 달리, 치가 전구체 웨브(20, 21)를 통해 본질적으로 "펀칭"(punch)하게 하는 선단 및 후단 에지와 연관된 특정 기하학적 형상을 갖는다. 2개 층 라미네이트 웨브(1)에서, 섬유(8)를 밀고 나아가는 치(110)는 전구체 웨브(20, 21)로부터의 섬유를 치(110)에 의해 평면외로 가압하여 터프트(6)를 형성한다. 그러므로, 웨브(1)는, 각각 서로 연결된 연속적인 측벽들, 즉 연속적인 "천이 지역"(transition zone)을 갖고 다른 층을 통한 하나의 층의 상호관통을 나타내지 않는 SELF 웨브의 "텐트형"(tent-like) 리브형 요소와는 다르게, 면(3)의 표면(13)으로부터 멀리 연장하는 묶여 있지 않은 섬유 단부(18)를 포함하는 터프트(6) 및/또는 정렬된 루프형 섬유(8)의 "터널형"(tunnel-like) 터프트(6)를 가질 수 있다.
전구체 웨브(20, 21)는 이들 각각의 웨브 제조 공정으로부터 직접적으로 또는 공급 롤(도시 안됨)로부터 간접적으로 제공되어, 서로 반대로 회전하는 상호맞물린 롤(102, 104)들의 닙(116)으로 기계 방향으로 이동된다. 전구체 웨브는 웨브 취급의 기술 분야에 주지된 수단에 의해 대체로 편평한 상태로 닙(116)으로 진입하도록 충분한 웨브 인장 상태로 유지되는 것이 바람직하다. 각각의 전구체 웨브(20, 21)가 닙(116)을 통과할 때, 롤(102)의 홈(108)과 상호맞물린 롤(104)의 치(110)는 터프트(6)를 형성하도록 전구체 웨브들(20, 21)의 부분들을 평면 밖으로 동시에 가압한다. 일 실시예에서, 치(110)는 실제로 제1 전구체 웨브(20)의 섬유를 제2 전구체 웨브(21)를 통해 "누르거나" 또는 "펀칭"한다. 다른 실시예에서, 치(110)는 실제로 터프트(6)를 형성하도록 제1 및 제2 전구체 웨브(20, 21) 모두의 섬유를 평면 밖으로 "누르거나" 또는 "펀칭"한다.
치(110)의 팁이 제1 및 제2 전구체 웨브(20, 21)를 통해 누름에 따라, 치(110)를 가로질러 주로 CD 방향으로 배향된 제1 전구체 웨브(20)(및, 일부 실시예에서는 제2 전구체 웨브(21))의 섬유의 부분은 치(110)에 의해 제1 전구체 웨브(20)의 평면 밖으로 가압된다. 섬유는 섬유 이동성으로 인해 평면 밖으로 가압될 수 있고, 또는 Z-방향으로 신장 및/또는 소성 변형됨으로써 평면 밖으로 가압될 수 있다. 치(110)에 의해 평면 밖으로 가압된 전구체 웨브의 부분은 웨브(1)의 제1 면(3) 상에 터프트(6)를 형성하게 된다. 종축(L)과 대체로 평행하게, 즉 도 1에 도시된 바와 같은 MD로 우세하게 배향된 전구체 웨브(20, 21)의 섬유는 치(110)에 의해 간단히 벌어져서 사실상 원래의 무작위로 배향된 상태로 유지된다. 이는 루프형 섬유(8)가 도 1 내지 도 4에 도시된 실시예와 같은 실시예에서, 터프트(6)의 횡축(T)과 평행한 유의한 벡터 성분 또는 주 벡터 성분을 갖는 각각의 터프트(6)의 섬유의 비율이 높은 독특한 섬유 배향을 나타낼 수 있는 이유이다.
웨브(1)가 본 발명의 장치와 방법에 의해 제조된 때, 전구체 웨브(20, 21)가 파괴, 즉 인장 응력에 의한 파괴 전의 연신에 대한 전구체 웨브의 능력에 관하여 상이한 재료 특성을 가질 수 있음을 전술된 설명에 의해 알 수 있다. 일 실시예에서, 부직포인 제1 전구체 웨브(20)는 제2 전구체 웨브(21)에 비해 더 큰 섬유 이동성 및/또는 더 큰 섬유 연신 특성을 가질 수 있어, 제1 전구체 웨브의 섬유는 터프트(6)를 형성하기에 충분하게 이동 또는 신장될 수 있는 반면, 제2 전구체 웨브(21)는 파열되는데, 즉 터프트를 형성하기 위하여 필요한 정도로 신장되지 않는다. 다른 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 제1 전구체 웨브(20)에 비해 더 큰 섬유 이동성 및/또는 더 큰 섬유 연신 특성을 가질 수 있어, 제1 및 제2 전구체 웨브(20, 21) 모두가 터프트(6)를 형성한다. 다른 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 제1 전구체 웨브(20)에 비해 더 큰 섬유 이동성 및/또는 더 큰 섬유 연신 특성을 가질 수 있어, 제2 전구체 웨브(21)의 섬유는 터프트(6)를 형성하기에 충분하게 이동 또는 신장될 수 있는 반면, 제1 전구체 웨브(20)는 파열되는데, 즉 터프트를 형성하기 위하여 필요한 정도로 신장되지 않는다.
부직포 전구체 웨브의 섬유가 소성 변형 없이 평면 밖으로 연장될 수 있는 정도는 전구체 웨브의 섬유간 접합(inter-fiber bonding)의 정도에 의존할 수 있다. 예를 들면, 부직포 전구체 웨브의 섬유가 단지 서로 매우 느슨하게 인탱글링되어 있다면, 이들은 서로에 의해 활주(즉, 사행운동(reptation)에 의해 인접 섬유에 대해 이동)되기 더욱 쉽고, 따라서 터프트를 형성하기 위하여 평면 밖으로 더욱 쉽게 연장될 수 있다. 한편, 예컨대 높은 수준의 열 점접합(thermal point bonding), 하이드로인탱글(hydroentanglement) 등에 의해 더욱 강하게 접합된 부직포 전구체 웨브의 섬유는 평면 밖으로 연장된 터프트에서 더 큰 정도의 소성 변형을 요구할 가능성이 클 것이다. 그러므로, 일 실시예에서, 하나의 전구체 웨브(20 또는 21)는 비교적 낮은 섬유간 접합을 갖는 부직포 웨브일 수 있고, 다른 하나의 전구체 웨브(20 또는 21)는 비교적 높은 섬유간 접합을 갖는 부직포 웨브일 수 있어, 하나의 전구체 웨브의 섬유는 평면 밖으로 연장될 수 있는 반면, 다른 하나의 전구체 웨브의 섬유는 그렇지 못하다.
일 실시예에서, 주어진 최대 변형(예컨대, 장치(100)의 치(110)에 의해 부여되는 변형)에 대하여, 부여된 변형에 의해 발생되는 인장 부하 하에서 제2 전구체 웨브(21)가 실제로 파괴되는 것이 유리하다. 즉, 웨브의 제1 면(3) 상에 배치된 제1 전구체 웨브(20)로부터의 섬유만을 또는 이를 주로 포함하는 터프트(6)의 경우, 제2 전구체 웨브(21)는 (있다면) 충분히 낮은 섬유 이동성 및/또는 비교적 낮은 파단에 대한 연신율을 가져, 제1 전구체 웨브가 인장에 의해 국부적으로(즉, 변형 구역에서) 파단되어 터프트(6)가 관통하여 연장할 수 있는 개구(4)를 생성하도록 하여야 한다.
다른 실시예에서, 도입된 변형 영역 내에서 제2 전구체 웨브(21)가 변형 또는 신장되어, 파괴되지 않아서 터프트(6)가 제2 전구체 웨브(21)의 부분을 포함하는 것이 유리하다.
일 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 1% 내지 5% 범위의 파단에 대한 연신 율을 갖는다. 실제로 필요한 파단에 대한 연신율은 웨브(1)를 형성하기 위하여 도입되는 변형에 의존하지만, 대부분의 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 6%, 7%, 8%, 9%, 10% 또는 그 이상의 파단에 대한 웨브 연신율을 나타낼 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 또한, 실제 파단에 대한 연신율은, 도 5에 도시된 장치의 경우 라인 속도의 함수인 변형률에 의존할 수 있다. 본 발명에 사용된 웨브의 파단에 대한 연신율은 인스트론(Instron), MTS, 스윙-알버트(Thwing-Albert) 등에 의해 제조된 것과 같은 표준 인장 시험 장치를 사용하는 표준 인장 시험 방법에 의해서와 같은 당업계에 공지된 방법에 의해 측정될 수 있다.
제1 전구체 웨브(20)에 비해, 제2 전구체 웨브(21)는 (있다면) 낮은 섬유 이동성 및/또는 낮은 파단에 대한 연신율(즉, 개별 섬유의 파단에 대한 연신율, 또는 필름인 경우에는 필름의 파단에 대한 연신율)을 가질 수 있어, 제2 전구체 웨브(21)는 터프트(6)의 범위까지 평면외로 연장하기보다는 예컨대 장치(100)의 치(110)에 의한 터프트(6)의 형성에 의해 발생된 변형 하에서 인장에 의해 파괴된다. 일 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 개구(4)의 플랩(7)이 단지 터프트(6)에 대해 적어도 약간은 평면외로 연장하도록 제1 전구체 웨브(20)에 비해 충분하게 낮은 파단에 대한 연신율을 나타낸다. 일반적으로, 터프트(6)가 제1 전구체 웨브(20)로부터의 섬유를 주로 포함하는 실시예의 경우, 제2 전구체 웨브(21)는 제1 전구체 웨브(20)보다 10% 이상 적은 파단에 대한 연신율, 바람직하게는 제1 전구체 웨브(20)의 파단에 대한 연신율보다 30% 이상, 더욱 더 바람직하게는 50% 이상, 더욱 더 바람직하게는 약 100% 이상 적은 파괴에 대한 연신율을 가져야 할 것으로 여겨 진다. 본 발명에 사용되는 웨브의 파단에 대한 상대적인 연신율의 값은 인스트론, MTS, 스윙-알버트 등에 의해 제조된 것과 같은 표준 인장 시험 장치를 사용하는 표준 인장 시험 방법에 의해서와 같은 당업계에 공지된 방법에 의해 측정될 수 있다.
일 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는 사실상 모두 MD로 배향된 섬유, 예컨대 토우(tow) 섬유를 포함할 수 있어, CD로 배향된 섬유가 사실상 없다. 웨브(1)의 이러한 실시예의 경우, 제2 전구체 웨브(21)의 섬유는 터프트(6)가 관통하여 연장하는 개구(4)에서 간단히 분리될 수 있다. 따라서, 이러한 실시예에서, 제2 전구체 웨브(21)는, 재료의 파괴 또는 파열이 개구(4)를 형성하는 방식이 아니기 때문에, 어떠한 최소한의 파괴에 대한 연신율도 가질 것을 필요로 하지 않는다.
터프트(6)의 개수, 간격 및 크기는 치(110)의 개수, 간격 및 크기를 변경하고 필요에 따라 롤(104 및/또는 102)을 대응하는 치수로 변경함으로써 변동될 수 있다. 이러한 변동은 전구체 웨브(20, 21)의 가능한 변동과 더불어, 일회용 흡수용품에 사용되기 위한 다양한 유체 취급 특성을 갖는 많은 다양한 웨브(1)를 형성할 수 있게 한다. 이하에 더욱 완전하게 설명되는 바와 같이, 부직포/필름인 제1 전구체 웨브/제2 전구체 웨브 조합을 포함하는 웨브(1)는 또한 일회용 흡수용품의 구성요소로서 사용될 수 있다. 그러나, 더욱 양호한 결과는 두 웨브로부터의 섬유 모두가 터프트(6)에 기여하는 부직포/부직포인 전구체 웨브/제2 전구체 웨브 조합에서 얻어진다.
도 6은 상호맞물린 롤(102, 104) 및 리지(106)와 치(110)의 일부분의 단면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 치(110)는 치 높이(TH)(TH가 또한 리지 높이에도 적 용될 수 있고, 바람직한 실시예에서는 치 높이와 리지 높이가 동일함에 주목), 및 피치(P)로서 지칭되는 치 사이의 간격(또는 리지 사이의 간격)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 결합 깊이(E)는 롤(102, 104)의 상호맞물린 수준의 측정치이며, 리지(106)의 팁으로부터 치(110)의 팁까지 측정된다. 결합 깊이(E), 치 높이(TH), 및 피치(P)는 전구체 웨브(20, 21)의 특성과 웨브(1)의 요구되는 특징에 따라 요구되는 대로 변동될 수 있다. 예를 들면, 일반적으로, 결합 수준(E)이 커질수록, 터프트를 형성하도록 의도된 전구체 웨브의 부분의 섬유가 소유하여야 하는 필요한 연신 또는 섬유 사이의 이동 특성이 커진다. 또한, 요구되는 터프트(6)의 밀도(웨브(1)의 단위면적당 터프트(6))가 커질수록, 이하에 설명되는 바와 같이 피치는 작아져야 하며, 치 길이(TL)와 치 거리(TD)는 작아져야 한다.도 7은 약 60 gsm 내지 100 gsm, 바람직하게는 약 80 gsm의 평량을 갖는 부직포인 제1 전구체 웨브(20)와 약 0.91 내지 0.94의 밀도와 약 20 gsm의 평량을 갖는 폴리올레핀계 필름(예컨대, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌)인 제2 전구체 웨브(21)로부터 웨브(1)를 제조하는 데에 유용한 복수의 치(110)를 갖는 롤(104)의 일 실시예를 도시한다.
치(110)의 확대도가 도 8에 도시되어 있다. 롤(104)의 이러한 실시예에서, 치(110)는 일반적으로 치 팁(111)에서 선단 에지(LE)로부터 후단 에지(TE)까지 측정된 약 1.25 mm의 균일한 원주방향 길이 치수(TL)를 갖고, 약 1.5 mm의 거리(TD)로 서로 원주방향으로 균일하게 이격된다. 약 60 내지 약 100 gsm 범위의 총 평량을 갖는 웨브(1)로부터 테리 천 웨브(1)를 제조하기 위하여, 롤(104)의 치(110)는 약 0.5 mm 내지 약 3 mm 범위의 길이(TL)와 약 0.5 mm 내지 약 3 mm의 간격(TD), 약 0.5 mm 내지 5 mm 범위의 치 높이(TH), 및 약 1 mm(0.040 인치) 내지 약 5 mm(0.200 인치)의 피치(P)를 가질 수 있다. 결합 깊이(E)는 약 0.5 mm 내지 약 5 mm(치 높이(TH)와 동일한 최대값까지)일 수 있다. 물론, E, P, TH, TD 및 TL은 터프트(6)의 요구되는 크기, 간격 및 면적 밀도(웨브(1)의 단위면적당 터프트(6)의 개수)를 달성하기 위하여 서로 독립적으로 변동될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 각각의 치(110)는 팁(111), 선단 에지(LE) 및 후단 에지(TE)를 갖는다. 치 팁(111)은 길게 되어 있고, 터프트(6)의 종축(L)과 불연속부(16)에 대응하는 대체로 종방향 배향을 갖는다. 테리 천과 유사한 것으로 설명될 수 있는 웨브(1)의 터프트 형성된 루프형 터프트(6)를 얻기 위하여, LE와 TE는 롤(104)의 국부적 주변부 표면(120)과 거의 직교하여야 하는 것으로 여겨진다. 또한, 팁(111)으로부터 LE 또는 TE로의 천이는 충분히 작은 곡률 반경을 갖도록 직각과 같이 급각도이어야 하며, 이럼으로써 치(110)는 LE와 TE에서 제2 전구체 웨브(21)를 통해 누른다. 이론적으로 제한되지 않는다면, 치(110)의 팁과 LE 및 TE 사이의 비교적 급각도의 팁 천이를 가짐으로써, 치(110)가 전구체 웨브(20, 21)를 통해 "깨끗하게", 즉 국부적이고 뚜렷하게 펀칭하게 하여, 최종 웨브(1)의 제1 면(3)은 "변형"되기보다는 "터프트 형성된" 것으로 설명될 수 있을 것으로 여겨진다. 이와 같이 처리된 때, 웨브(1)에는 전구체 웨브(20, 21)가 원래 갖고 있을 수 있는 탄성을 넘는 어떠한 특정한 탄성도 부여되지 않는다.
빠른 라인 속도, 즉 웨브가 회전하는 롤(102, 104)의 닙을 통해 처리되는 비교적 빠른 속도에서, 유사한 재료도 매우 상이한 터프트(6)의 구조를 나타낼 수 있 다. 도 9에 도시된 터프트(6)는 도 2에 도시된 터프트와 구조면에서 유사하지만, 비교적 빠른 속도, 즉 높은 변형률에서 터프트(6)를 형성하도록 처리된 스펀본드 부직포인 제1 전구체 웨브(20)에서 전형적으로 나타나는 구조인 매우 상이한 구조를 나타낸다. 이러한 구조의 전형은 터프트(6)의 기단부, 즉 기부(7)와 터프트(6)의 말단부, 즉 상부(31) 사이의 섬유가 파단되고, 터프트(6)의 상부에서 섬유의 "매트"(mat)(19)로 보여지는 구조를 갖는다. 매트(19)는 터프트(6)의 상부에서 파단되지 않은 루프형 섬유(8)를 포함하여 이에 의해 지지되며, 또한 제1 전구체 웨브(20)와 더이상 일체형이 아닌 파단된 섬유(11)의 부분을 포함한다. 즉, 매트(19)는 이전에는 전구체 웨브(20)와 일체형이었지만 도 5와 관련하여 설명된 공정의 충분히 빠른 라인 속도, 예컨대 30 m/분의 라인 속도에서 처리된 후에 전구체 웨브(20)로부터 완전하게 분리된 섬유 부분을 포함한다.
그러므로, 전술된 설명으로부터, 일 실시예에서, 웨브(1)는 적어도 제1 및 제2 전구체 웨브의 선택적인 기계적 변형에 의해 형성된 라미네이트 웨브인 것으로 설명될 수 있으며, 적어도 제1 전구체 웨브는 부직포 웨브이고, 라미네이트 웨브는 제1 의복측 면을 가지며, 제1 의복측 면은 제2 전구체 웨브 및 복수의 이산된 터프트를 포함하고, 각각의 이산된 터프트는 제1 전구체 웨브와 일체형이지만 이로부터 연장하는 섬유와 제1 전구체 웨브와 일체형도 아니고 이로부터 연장하지도 않는 섬유를 포함한다는 것을 알아야 한다.
터프트(6)의 말단부에서 관찰되는 뚜렷한 섬유 배향, 즉 매트(19)는 주로 처리 속도로 인한 것으로 여겨지며, 또한 섬유 사이의 접합의 정도에 영향을 줄 수 있는 처리 온도뿐만 아니라 전구체 웨브(20, 21)의 섬유 유형 및 평량과 같은 다른 변수에 의해 영향받는 것으로 여겨진다. 섬유의 매트 형성은 제조 중에 롤(104)의 치(110)의 팁과 연관된 터프트(6)의 부분 상에서 발생하는 것으로 여겨진다. 치의 팁에서의 섬유들의 마찰 결합은 섬유들을 제위치에 "고정"하고, 이럼으로써 터프트(6)의 성형을 허용하는 것으로 여겨지는 2개의 메커니즘, 즉 섬유 연신율 및/또는 섬유 이동성을 제한하는 것으로 여겨진다. 그러므로, 말하자면, 일단 제위치에서 고정되면, 치(110) 팁에 인접한 섬유는 파단될 수 있고, 압력과 마찰에 의한 섬유의 가능한 냉간 용접뿐만 아니라 전구체 웨브의 무작위 인탱글링으로 인해, 파단된 섬유(11)는 터프트(6)의 말단부(31)에서 매트(19) 내에 박혀 유지된다.
비교적 높은 평량을 갖는 전구체 웨브는 일반적으로 매트(19) 내에 상대적으로 더욱 많은 섬유(11) 부분을 갖는다. 어떤 의미에서, 치(110) 팁의 중간 부근의 전구체 웨브의 섬유량의 대부분은 제조 중에 터프트(6)의 말단부(3)로 Z-방향으로 간단히 변위될 수 있어 매트(19)를 형성하는 것으로 보인다. 비교적 낮은 연신율 섬유 또는 비교적 낮은 섬유간 이동성(예컨대, 비교적 제한된 섬유 사행운동(reptation) 성능)을 갖는 섬유를 포함하는 제1 전구체 웨브(20)는 터프트(6)의 말단부(3)에서 매트(19) 내에 박혀 유지되는 섬유가 상대적으로 적게 되는 것으로 보인다. 섬유간 이동성은 섬유간의 접합부를 감소 또는 제거시킴으로써 증가될 수 있다. 열 접합부는 섬유간 이동성을 증가시키도록 소정의 부직포 웨브 내에서 완전하게 제거(즉, 접합하지 않음으로써 회피됨) 또는 상당히 감소될 수 있다. 유사하게, 하이드로인탱글드 웨브는 섬유간 이동성을 증가시키도록 덜 인탱글링될 수 있다. 임의의 전구체 웨브(20)에 대하여, 본 명세서에 개시된 바와 같이 처리하기 전에 이를 윤활시키는 것 또한 섬유간 이동성을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 롤(102, 104)의 닙(116)으로 진입하기 전에 광물 오일 윤활제가 제1 전구체 웨브(20)에 적용될 수 있다. 또한, 바셀린과 같은 가소제가 연장성을 증가시키도록 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 웨브와 같은 소정의 합성 섬유 웨브에 첨가될 수 있다.
이론적으로 제한되지 않는다면, 제1 전구체 웨브의 섬유가 상당히 곡선인 형상, 예컨대 둥글게 감긴(curled) 또는 주름잡힌(crimped) 섬유를 갖는 경우, 최종 터프트(6)는 보다 선형인 섬유 형태와 비교하여 더욱 루프형인 섬유(8) 및 덜 파단된 섬유(18)를 가질 것으로 여겨진다. 이러한 섬유 형태는 2개의 인접한 치들 사이를 연결할 가능성이 적고, 그 결과 이들은 그 파단점을 지나 신장되기 쉽지 않아서, 완전한 루프 구조를 형성할 가능성이 더 큰 것으로 여겨진다. 더욱이, 이러한 곡선 형상의 섬유는 폴리에틸렌과 나일론으로 구성된 2성분 섬유와 같은 편심(eccentric) 2성분 섬유 또는 나란한(side-by-side) 2성분 섬유를 사용함으로써 제조될 수 있다.
웨브(1)의 다른 실시예에서, 전술된 공정에 의해 터프트(6)가 형성된 후, 터프트(6)의 말단부(31)는 이산된 섬유의 부분들을 열 결합시키도록 가열됨으로써, 인접한 섬유 부분들이 서로 결합되어 도 10에 도시된 바와 같이 말단에 배치되어 용융 접합된 부분(9)을 갖는 터프트(6)를 형성한다.
스테이플-길이 섬유를 포함하는 카디드 웨브와 같은 소정의 부직포 웨브는 전구체 웨브로서 사용될 때 터프트(6) 내의 매우 적은 루프형 섬유(8)를 생성하여, 이러한 웨브 내에 생성된 터프트(6)는 도 1 내지 도 4과 관련하여 전술된 바와 같은 복수의 정렬된 루프형 섬유(8)를 포함하는 것으로 설명될 수 없음이 확인되었다. 대신에, 카디드 부직포 웨브는 있다면 매우 적은 정렬된 루프형 섬유(8)를 갖고 전부는 아니더라도 많은 비정렬 섬유 및/또는 파단 섬유(18)를 갖는 터프트(6)를 생산할 수 있다. 카디드 웨브로부터 제조된 터프트(6) 내의 섬유의 비정렬은 카디드 웨브의 섬유량의 성질에 부분적으로 기인하는 것으로 여겨진다. 스테이플 섬유는 "무한"한 것이 아니라, 대신에 약 15 mm 내지 약 100 mm 그리고 더욱 전형적으로는 약 40 mm 내지 약 80 mm 정도의 미리 설정된 길이를 갖는다. 그러므로, 카디드 웨브가 도 5와 관련하여 설명된 장치에 의해 처리된 때, 묶여 있지 않은 섬유 단부가 터프트(6) 부근에 존재하여 터프트(6) 내의 비루프형 섬유 단부를 생성할 가능성이 더 큰 것으로 여겨진다. 더욱이, 흔히 스테이플 섬유는, 예컨대 스펀본드 또는 멜트블로운 섬유와 동일한 연신 특성을 갖지 않는다. 그러나, 터프트(6)가 루프형 섬유를 갖지 않더라도, 섬유질 터프트는 부드러움 이점을 제공하고 일회용 흡수용품에 사용하는 데에 유용한 웨브를 생산할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 전구체 웨브는 최소한의 섬유간 접합부가 있는 부직포 웨브이다. 예를 들면, 전구체 웨브는 부직포 웨브의 기술 분야에서 통상 공지된 바와 같은 이산된 열 점접합부의 패턴을 갖는 부직포 웨브일 수 있다. 그러나, 일반적으로, 터프트(6)를 형성하는 동안에 최대의 섬유 이동성과 전위(dislocation)를 허용하도록 접합점의 개수를 최소화하고 간격을 최대화하는 것이 바람직한 것으 로 여겨진다. 일반적으로, 비교적 큰 직경 및/또는 비교적 높은 파단에 대한 연장성 및/또는 비교적 높은 섬유 이동성을 갖는 섬유를 이용함으로써 터프트(6)를 더욱 양호하고 더욱 뚜렷하게 형성할 수 있다.
웨브(1)가 2개의 전구체 웨브로부터 제조된 2개 층 웨브로서 바람직한 실시예에서 개시되었지만, 2개 층으로 제한될 필요는 없다. 예를 들면, 전구체 웨브들 중 하나가 그 의복측 면 상에 터프트를 형성하도록 평면외로 연장할 수 있는 한, 3개 층 이상의 라미네이트가 3개 이상의 전구체 웨브로부터 제조될 수 있다. 일반적으로, 접착제 또는 다른 접합 수단이 라미네이트 웨브(1)를 제조하기 위해 이용될 것이 필요한 것은 아니다. 웨브(1)의 구성 층(예컨대, 전구체 웨브(20, 21) 및 임의의 다른 층)은 제2 전구체 웨브(21) 내의 개구(4)를 통해 연장하는 터프트(6)의 "고정" 효과에 의해 면대면 라미네이트된 관계로 유지될 수 있다. 몇몇 실시예에서는, 웨브(1)의 최종 용도의 응용에 따라 접착제 또는 열 접합 또는 다른 접합 수단을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 2성분 섬유 부직포 웨브를 포함하는 웨브(1)는 보다 큰 박리 강도를 위한 층대층 접착을 제공하도록 터프트(6)의 형성 후에 쓰루 에어 접합(through-air bonded)될 수 있다. 또한, 접착제를 전구체 웨브들 중 하나의 부분에 인가하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 일부 실시예에서, 층들 사이의 접착제 또는 열 접합은 웨브(1)의 소정 영역에 선택적으로 적용될 수 있다. 예를 들어, 접착제를 인가하는 경우, 접착제는 슬롯 코팅에 의해서와 같은 연속적인 방식으로, 또는 분무, 압출 등에 의해서와 같은 불연속적인 방식으로 인가될 수 있다. 접착제의 불연속적인 인가는 줄무늬(stripe), 밴드, 액적 등의 형태일 수 있다.
다중 층 웨브(1)에서, 각각의 전구체 웨브는 상이한 재료 특성을 가질 수 있어, 이하에서 더욱 완전하게 설명되는 바와 같이, 일회용 흡수용품의 톱시트로서 사용되기 위한 이로운 특성을 갖는 웨브(1)를 제공한다. 우수한 유체 취급을 위하여, 예컨대 제1 전구체 웨브(20)는 비교적 친수성 섬유로 구성될 수 있다. 제2 전구체 웨브(21)는, 예컨대 폴리에틸렌 필름과 같은 중합체 필름일 수 있으며, 소수성이거나 소수성이 되도록 할 수 있다. 이러한 웨브의 터프트(6)는 일회용 흡수용품의 톱시트로서 사용될 때 상부 층, 즉 신체 접촉 층을 형성할 수 있다. 상부의 비교적 친수성인 터프트 상에 침착된 유체는 비교적 소수성인 필름으로부터 멀리, 제2 필름 전구체 웨브 층의 아래에 있는 제1 전구체 웨브의 부분으로 신속하게 운반된다. 관측된 신속한 유체 운반의 하나의 원인은 터프트(6)의 대체로 정렬된 섬유(8, 18)에 의해 형성된 모세관 구조이다. 섬유(8, 18)는 인접한 섬유들 사이의 방향성으로 정렬된 모세관을 형성하고, 모세관 작용은 터프트(6)의 기단부(7) 부근의 섬유들의 전체적인 수렴에 의해 증진된다.
일 실시예에서, 웨브(1)는 약 80 gsm의 평량을 가지며 약 33 미크론의 평균 직경을 갖는 폴리에틸렌/폴리프로필렌(외피/코어) 2성분 섬유를 포함하는 스펀본드 부직포로 구성된 부직포인 제1 전구체 웨브(20)와, 20 gsm의 평량을 갖는 폴리에틸렌 필름으로 구성된 제2 전구체 웨브를 포함한다. 이러한 실시예에서, 웨브(1)는 제곱센티미터당 약 24개의 터프트(6)를 갖고, 터프트(6)는 약 18 미크론의 평균 섬유 직경을 각각 갖는 복수의 정렬된 루프형 섬유(8)를 갖는다. 이러한 유형의 웨 브는 도 11과 관련하여 이하에 기술된 바와 같이, 일회용 흡수용품을 위한 톱시트로서 유리하게 사용될 수 있다. 예를 들면, 이러한 웨브(1)는 웨브(1)의 제2 신체측 면(5)으로부터 제1 의복측 면(3)으로의 유체의 위킹을 허용하는 터프트(6)의 영역을 제외하면 유체 불침투성이다.
도 10에 개략적으로 도시된 바와 같은 일 실시예에서, 터프트(6)가 각각의 전구체 웨브로부터의 섬유를 포함하도록 충분한 섬유 이동성 또는 연신율을 각각 갖는 2개의 부직포 전구체 웨브가 사용될 수 있다.
도 11은 본 발명의 웨브(1)를 그의 구성요소 중 하나로서 갖는 생리대를 부분적으로 절개된 평면도로 도시한다. 일반적으로, 생리대(200)는 백시트(202), 톱시트(206), 및 주변부(210) 둘레에서 결합될 수 있는 톱시트(206)와 백시트(202) 사이에 배치된 흡수 코어(204)를 포함한다. 생리대(200)는 생리대(200)의 사용자의 팬티의 가랑이 영역의 측부를 감싸도록 디자인된, 통상 "날개"(wing: 208)로서 지칭되는 측부 연장부를 가질 수 있다. 신체측 표면으로서 사용되는 톱시트를 포함하는 생리대는 당업계에 주지되어 있으므로, 각종 대안적인 그리고 임의적인 디자인의 상세한 설명은 필요 없다. 그러나, 웨브(1)는 백시트, 코어 재료, 톱시트, 부 톱시트, 또는 날개 재료 중 하나 이상으로서 또는 그 구성요소로서 사용될 수 있음에 주목한다.
웨브(1)는 생리대(200)의 톱시트(206)로서 특히 유용하다. 전술된 바와 같이, 비교적 친수성의 부직포인 제1 전구체 웨브(20)와 비교적 소수성인 제2 전구체 웨브(21)를 사용하여 제조된 본 발명의 웨브를 포함하는 톱시트(206)는 도 11에서 와 같이 평면도로 볼 때 사실상 친수성인 신체측 표면을 제공하는 톱시트(206)로서 제공된다. 톱시트(206)는 2개의 층, 즉 각각의 전구체 웨브에 대응하는 각각의 층을 포함할 수 있고, 제2 전구체 웨브는 부 톱시트인 것으로 고려될 수 있다. 그러나, 2개의 웨브는 복합 라미네이트로 결합될 수 있기 때문에, 이들은 본 발명에서 톱시트(206)로서 지칭된다. 전구체 웨브의 평량은 비용 및 이점을 고려하여 변동될 수 있다. 일반적으로, 약 20 gsm 내지 100 gsm 사이의 총 평량을 갖는 웨브(1)가 생리대와 같은 일회용 흡수용품의 톱시트(206)로서 사용되는 것이 바람직하다. 제2 전구체 웨브(21)는 부직포 웨브 또는 중합체 필름 웨브일 수 있다. (하나의 웨브가 다른 하나의 웨브에 대하여) 친수성/소수성인 부직포/필름 라미네이트로서 제조된 때, 웨브(1)에서는 섬유 터프트의 부드러움 및 유체 모세관 현상과 유체 불침투성 중합체 필름의 재습윤 방지성이 조합되는 것으로 확인되었다. 유사하게, (하나의 웨브가 다른 하나의 웨브에 대하여) 친수성/소수성인 부직포/부직포 라미네이트로서 제조된 때, 웨브(1)에서는 또한 소비자가 수용할 수 있는 부드러움과 우수한 분출물 유체 획득성 및 재습윤 특성이 조합되는 것으로 확인되었다.
웨브(1)는 또한 도 11에 도시된 생리대(200)의 코어(204)와 같은 유체 저장 요소로서 유용하다. 특히, 코어 재료는 제2 전구체 웨브용의 비교적 큰 두께의 에어펠트(airfelt) 또는 부직포 재료를 포함하여, 터프트(6)는 실제로 제2 전구체 웨브를 통해 연장하지 않는다. 일 실시예에서, 흡수 코어(204)는 웨브(1)의 제1 면(3)이 의복측 면일 때 효과적이어서, 불연속부(16)는 유체를 코어(204) 내부로 전달하는 데 효과적이다.
도 12는 본 발명의 웨브(1)를 그 구성요소들 중 하나로서 갖는 생리 탐폰(300)을 부분적으로 절개된 사시도로 도시한다. 일반적으로, 탐폰(300)은 압축된 흡수 코어(302) 및 흡수 코어(302)를 덮는 유체 침투성 덮개 포장재(304)를 포함한다. 덮개 포장재(304)는 스커트 부분(306)을 형성하도록 흡수 코어(302)의 일 단부를 지나 연장할 수 있다. 스트링(308)과 같은 제거 수단이 사용 후에 탐폰의 제거를 용이하게 하도록 제공될 수 있다. 신체 접촉 표면으로서 사용되는 덮개 포장재를 포함하는 탐폰은 당업계에 주지되어 있으므로, 각종 대안적인 그리고 임의적인 디자인의 상세한 설명은 필요 없다. 그러나, 웨브(1)는 덮개 포장재, 흡수 코어 재료 또는 제거 수단 재료 중 하나 이상으로서 또는 그 구성요소로서 사용될 수 있음을 알아야 한다. 탐폰에 사용될 때, 웨브(1)의 "의복측" 면은 기술적으로 존재하지 않고, 따라서 탐폰에서 제1 면(3)은 "내부로 배향된" 면이며 제2 면(5)은 웨브(1)의 "외부로 배향된" 면임을 알아야 한다.
본 발명의 웨브(1) 및 장치(100)의 상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 첨부의 청구의 범위에 청구된 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 웨브(1)의 많은 다양한 구조가 이루어질 수 있다. 예를 들면, 웨브(1)는 로션, 의약품, 세척 유체, 항박테리아 용액, 에멀젼, 방향제, 계면활성제로 코팅 또는 처리될 수 있다. 특히, 7 이하의 친수성/친유성 균형값(hydrophilic/lipophilic balance; HLB)을 갖는 비교적 소수성인 로션. 이 로션은 바셀린계일 수 있으며, 통상적으로 양도된 미국 특허 출원 제10/444,241호(문서관리번호 8725R2)에 기재된 바와 같이 피부 처치제 및 기타 성분을 포함할 수 있다.
장치(100)는 웨브(1)의 일부분 상에만 터프트(6)를 형성하도록 또는 터프트(6)의 크기 또는 면적 밀도가 변화하게 형성하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서 본 명세서에 참고로 포함되며, 어떠한 문헌의 인용도 본 발명에 대한 종래 기술로 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 특정 실시예가 예시되고 설명되었지만, 다양한 다른 변경과 수정이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음이 당업계의 숙련자들에게 명백하게 될 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 이러한 모든 변경과 수정을 첨부된 청구의 범위에 포함하고자 한다.
Claims (17)
- 각각 신체측 면과 의복측 면을 포함하고 라미네이트를 형성하도록 면대면 관계로 배치된 제 1 섬유질 층과, 섬유질 층 및 중합체 필름 층 중에서 선택되는 제 2 층을 포함하며, 상기 제 1 섬유질 층은 CD-MD 평면(여기서, CD는 폭 방향을 의미하고, MD는 기계 방향을 의미함)에 대하여 무작위로 배향(配向; orientation)된 섬유의 섬유질 웨브 및 적어도 상기 신체측 면 상의 복수의 이산된 섬유 재배향(再配向; reorientation) 영역을 포함하되, 복수의 섬유가 상기 CD-MD 평면과 사실상 직교하는 방향으로 재배향되고 상기 의복측 면을 향해 연장하는 부분을 갖는, 일회용 흡수용품의 구성요소로서 사용되도록 된 복합 웨브(composite web).
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 이산된 섬유 재배향 영역이 상기 CD-MD 평면에서 MD에 평행한 종축을 한정하는 선형 배향을 갖는 복합 웨브.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 2 층이 섬유질 층인 복합 웨브.
- 제 1 항에 있어서,제 2 층이 중합체 필름 층인 복합 웨브.
- 제 4 항에 있어서,중합체 필름 층이 개구형성된 복합 웨브.
- 제 3 항에 있어서,제 1 섬유질 층 또는 제 2 섬유질 층이 평량, 캘리퍼, 섬유 유형, 섬유 크기, 섬유 표면 에너지 및 소수성으로 구성된 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 특성이 상이한 섬유를 포함하는 부직포 웨브인 복합 웨브.
- 제 6 항에 있어서,제 1 섬유질 층 또는 제 2 섬유질 층이 에어레이드 부직포 웨브, 스펀본드 부직포 웨브, 멜트블로운 부직포 웨브, 및 카디드 부직포 웨브로 구성된 그룹으로부터 선택된 복합 웨브.
- 제 1 항에 있어서,상기 복수의 이산된 섬유 재배향 영역이 상기 복합 웨브 상에 균일하게 분포된 복합 웨브.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 섬유질 층 또는 제 2 섬유질 층의 상기 섬유가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 및 이들의 블렌드로 구성된 그룹으로부터 선택된 중합체를 포함하는 복합 웨브.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 섬유질 층 또는 제 2 섬유질 층의 상기 섬유가, 별개의 압출기들로부터 압출되지만 하나의 섬유를 형성하도록 함께 스펀되는 적어도 2개의 상이한 중합체들로부터 형성된 2성분 섬유를 포함하는 복합 웨브.
- 제 6 항에 있어서,상기 제 1 섬유질 층 또는 제 2 섬유질 층의 상기 섬유가 비원형 섬유를 포함하는 복합 웨브.
- 제1항에 있어서,상기 CD-MD 평면과 사실상 직교하는 방향으로 재배향되고 상기 의복측 면을 향해 연장되는 부분을 갖는 섬유가 상기 제 2 층을 통해 연장되는, 복합 웨브.
- 제 1 항에 있어서,상기 CD-MD 평면과 사실상 직교하는 방향으로 재배향되고 상기 의복측 면을 향해 연장되는 부분을 갖는 섬유가 상기 제 2 층을 통해서는 연장되지 않는, 복합 웨브.
- 삭제
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,일회용 흡수용품용 톱시트로서 사용하기 위한 복합 웨브.
- 제 1 항에 있어서,일회용 흡수용품용 흡수 코어로서 사용하기 위한 복합 웨브.
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