KR100926388B1 - 탄성 스트랜드 접합 적층체 - Google Patents

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찰스 존 모렐
주니어 제임스 러셀 피츠
브라이언 디. 헤인즈
레슬리 디. 도빈스
도널드 브이. 윌리츠
스티븐 마이클 캠벨
하워드 마틴 웰치
토드 크리스토퍼 라슨
마크 마이클 믈레지바
아드리안 로이 에겐
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명의 단순화된 탄성 적층체는 부직물로부터 제조되고, 배변연습용 팬츠 가먼트 등의 측면 패널에 특히 적합하다. 복수개의 열가소성 접착성 탄성 섬유는 제1 대향 웹 및 제2 대향 웹 사이에 위치한다. 섬유는 탄성 코어 및 접착성 표면을 갖는다. 탄성 섬유가 사이에 있는 대향 웹들은 서로 압연되어 탄성 섬유와의 접촉 접착을 통해 대향 웹을 서로 접착시킨다.
탄성 적층체, 스트랜드, 부직물, 대향 웹, 탄성 코어, 열가소성 접착성 탄성 섬유, 접착성 표면

Description

탄성 스트랜드 접합 적층체{ELASTIC STRAND BONDED LAMINATE}
일회용 또는 제한된 용도의 가먼트 (garment)용 탄성 적층체 가먼트 패널 분야에서, 바람직한 품질에는 경량, 양호한 피부 감촉 (태 (hand)) 및 외부 내마모성, 양호한 가요성 및 접합 강도가 포함된다. 통상, 이러한 탄성 적층체는 착용자의 피부에 비자극적인 방식으로 접촉하기 위해 태가 양호한 제1 대향 물질로 제조할 수 있다. 제2의 외부 대향 물질은 착용자의 피부와 떨어져 가먼트 대향 물질의 외부 측면에 사용된다. 두 대향 물질사이에 접착제 및 탄성 물질의 스트랜드 (strand) 또는 웹 (web)을 도포한다.
그러나, 이러한 탄성 적층체에서는 대향 물질을 서로 접착시키고 탈접합되는 일 없이 인장된 탄성체를 얻는 경우 첫 번째 문제점이 발생한다. 이것은 가먼트가 젖는 경우, 예를 들면 전부 잠기게 되는 수영 팬츠의 경우 특히 문제가 될 수 있다. 적층체를 구성하는 데 더 많은 접착제가 첨가되어 물질이 보다 무겁고, 보다 경직되거나, 가요성이 보다 낮아지게 되는 경우, 심미적으로 두 번째 문제점이 발생한다. 표준 방법론은 통상 접착제를 전층에 분무할 것이 요구되지만, 이는 심미적인천과 같은 품질의 손상을 초래한다. 또한, 포 (fabric)의 제조에 끼워 넣는 단계 또는 물질이 많아질수록 (접착제 분무 등), 요구되는 장치 및 물질이 많아져, 경제적 손실을 야기한다.
핫 멜트 도포된 접착제는 액체 상태로 도포된 접착제의 사용을 필요로할 수 있고, 상기 언급된 문제점 이외에 에너지 소비의 증가, 두께 증가, 공정 제어 및 변화 시간을 포함하는 문제점을 가질 수 있다. 대향 물질의 멜트본딩 (Meltbonding)은 접합시키기 위해 열가소성 물질의 대향 웹 또는 탄성 스트랜드 또는 웹, 또는 양자가 적어도 부분적으로 그들의 융점에 이르게 할 것을 요구할 수 있다. 이들 멜트본딩 기술은 핫 멜트 응용품과 동일한, 열과 관련된 문제점을 공유할 수 있고, 추가로 화장 및 적층 강도 문제뿐만 아니라 천과 같은 촉감의 손상을 입을 수 있다.
따라서, 심미적으로 바람직한 품질을 갖는, 경제적이고, 경량이며, 용이하게 제조된 부직 적층체가 제공될 필요가 있다.
<요약>
본 발명의 한 측면에 있어서, 부직 대향 물질 및 열가소성 접착성 탄성 섬유 스트랜드로부터 제조된, 단순화된 탄성 적층체를 제공함으로써 본 발명은 상술된 필요를 해결한다. 복수개의 열가소성 접착성 탄성 섬유 스트랜드는 제1 대향 웹 및 제2 대향 웹 사이에 위치한다. 섬유는 탄성 코어 (core) 및 점착성이 풍부한 표면을 갖는다. 따라서, 단일 조성물로부터 탄성 기능 및 접착성 기능을 유도하려는 시도에 기인하는, 주요 기능의 부당한 변조없이, 코어는 그의 주요한 탄성 기능을 자유롭게 수행할 수 있고, 쉬스 (sheath) 또는 표면은 주요한 접착성 기능을 자유롭게 수행할 수 있다. 탄성 섬유 스트랜드가 사이에 있는 대향 웹들은 서로 압연되어 탄성 섬유와의 접촉 접착을 통해 대향 웹을 서로 접착시킨다. 따라서, 접 착제의 분리 배치를 위한 여분의 물질, 기계, 또는 단계가 요구되지 않는다.
과도한 접착제없이, 적층체는 층 사이에 우수한 접합 강도를 유지하면서 보다 경량이고, 보다 높은 가요성 및 목적하는 심미성을 갖는다. 또한, 스트랜드 구조는 스트랜드 사이에 대향 물질이 자유롭게 유지되도록 할 수 있기 때문에, 본 발명은 충분한 스트랜드-대-대향 물질 및 대향 물질-대-대향 물질 접착을 제공하면서 추가의 벌크성 및 유연도를 얻을 수 있다. 지금까지, 당업자는 이러한 접착성 스트랜드가 실제 제조 설정으로 작업하기 매우 어렵다고 생각할 것이기 때문에, 점착성, 또는 접착성, 탄성 스트랜드를 사용하는 이러한 탄성 적층체에 대해서는 교시된 바 없다고 생각된다.
본 발명에 사용하기에 적합한 탄성 접착성 섬유는 점착성 쉬스를 갖는 스펀 본드 (spunbond (SB)) 이성분 섬유 또는 멜트블로운 (meltblown (MB)) 이성분 섬유이거나, 섬유의 표면에서 응집 또는 집중되거나, 그 표면으로 이동하는 접착제를 담지한 호모필라멘트 섬유일 수 있다. 가공법은 동시 출원중인 WO 01/87588 (공개일: 2001년 11월 22일, 제목: 표적 탄성 적층체)에 개시된 수직 필라멘트 신장-접합 적층 (VFSBL) 물질을 제조하기 위한 것과 같은 수직 필라멘트 적층 (VFL) 가공법, 또는 미국 특허 제5,385,775호 (1995년 1월 31일 라이트 (Wright)에게 허여)에 개시된 연속상 필라멘트 신장-접합 적층 (CFSBL) 물질을 제조하기 위한 것과 같은 수평/연속 필라멘트 적층체 (CFL)의 제조 방법일 수 있으며, 상기 두 특허는 전체가 본 원에서 참조로 포함된다.
대향 물질은 제한없이 약 0.1 osy 내지 약 4.0 osy 부직물일 수 있고, 그의 특정 예로는 0.4 osy 폴리프로필렌 스펀본드 부직 웹과 같은 부직 적층체를 들 수 있으며, 목적하는 탄성 방향 또는 축으로 탄성을 모으거나 팽창시켜 얻어진 적층체에 팽창성 및 수축성을 제공할 수 있다.
<정의>
"이성분 필라멘트" 또는 "이성분 섬유"라는 용어는 2종 이상의 중합체로부터 서로 압출 및 형성되어 하나의 섬유를 생성하는 섬유를 지칭하며, 본 원에서 "복합" 또는 "다성분" 섬유라고도 지칭된다. "이성분"은 달리 구체적으로 지적되지 않는 한 오직 2종의 구성 중합체만으로 제한됨을 의도하는 것은 아니다. 중합체는 실질적으로 이성분 섬유의 단면을 가로질러 일정하게 위치한 별개의 대역에 배열되며, 연속적으로 이성분 섬유의 길이를 따라 연장된다. 이러한 이성분 섬유의 배치는, 예를 들면 한 중합체가 다른 중합체로 둘러싸인 쉬스/코어 배열, 또는 사이드-바이-사이드 (side-by-side) 배열, 또는 사이드-바이-사이드-바이-사이드 (side-by-side-by-side) 배열일 수 있다. 이성분 섬유는 일반적으로 가네꼬 (Kaneko) 등의 미국 특허 제5,108,820호, 스트랙 (Strack) 등의 미국 특허 제5,336,552호, 및 파이크 (Pike) 등의 미국 특허 제5,382,400호에 교시되어 있다. 이성분 섬유에 있어서, 중합체는 75/25, 50/50, 25/75 또는 다른 임의의 목적하는 비율로 존재할 수 있다. 안료 및 계면활성제 등의 종래 첨가제를 하나 또는 양자의 중합체 스트림에 혼입시키거나, 필라멘트 표면에 도포할 수 있다.
본 원에서 사용되는, "주성분으로 하는"이라는 용어는 소정의 조성물 또는 생성물의 목적하는 특성에 큰 영향을 주지 않는 추가 물질의 존재를 배제하지 않는 다. 상기 종류의 대표적인 물질에는 안료, 산화 방지제, 안정제, 계면활성제, 왁스, 유동 촉진제, 용매, 미립자, 및 조성물의 가공성을 강화하기 위해 첨가되는 물질이 포함되지만 이들에 한정되는 것은 아니다.
"접촉 접착"이라는 용어는 접합을 생성하기 위해 물질 중 하나가 액체 상태로 될 필요 없이 접착성 표면이 접착되어 접합을 생성하는 접착 시스템을 지칭한다.
"호모필라멘트"는 오직 1종의 우세 중합체로부터 형성되고, 그 중합체의 단일 스트림으로부터 제조되는 섬유를 지칭한다. 이는 착색, 접착성, 대전방지성, 윤활성, 친수성 및 가공성 등을 위해 소량의 첨가제가 첨가된, 1종의 중합체로부터 형성된 섬유를 배제하는 것을 의도하지는 않는다.
본 원에서 사용되는, "기계 방향" 또는 MD는 포가 제조되는 길이 방향을 의미한다. "교차 기계 방향" 또는 CD는 포의 폭, 즉 통상 MD에 대해 수직인 방향을 의미한다.
"멜트블로운 섬유"라는 용어는 용융된 열가소성 물질을 복수개의 미세한, 통상 원형의 다이 모세관을 통해 용융된 쓰레드 또는 필라멘트로서, 용융된 열가소성 물질의 직경이 감소하도록 (극세 섬유의 직경일 수 있음) 그의 필라멘트가 가늘어지게 하는, 수렴하는 고속의 가열 기체 (예를 들면, 공기) 스트림으로 압출시켜 형성된 섬유를 의미한다. 이 후, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되고, 수집 표면상에 퇴적되어 불규칙하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 가공법은 예를 들면 부틴 (Butin) 등의 미국 특허 제3,849,241호에 개 시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속상 또는 불연속상일 수 있는 극세 섬유이며, 통상 직경이 10 ㎛ 미만이고, 통상 수집 표면상으로 퇴적되는 경우 자가 접합한다.
"극세 섬유"라는 용어는 평균 직경이 약 75 ㎛ 이하, 예를 들면 약 1 ㎛ 내지 약 50 ㎛, 또는 특히 약 1 ㎛ 내지 약 30 ㎛인 소직경 섬유를 의미한다. 흔히 사용되는 또 다른 섬유 직경의 표현은 섬유 9000 m 당 그램으로 정의되는 데니어 (denier)이다. 원형 단면을 갖는 섬유에 있어서, 데니어는 ㎛2의 섬유 직경에 g/cc의 밀도를 곱하고, 0.00707을 곱해서 계산될 수 있다. 데니어는 작을수록 보다 미세한 섬유임을 나타내고, 데니어가 클수록 보다 두껍거나 보다 무거운 섬유임을 나타낸다. 예를 들면, 15 ㎛로 주어진 폴리프로필렌 섬유의 직경을 제곱한 후 거기에 0.89 g/cc (이 예의 폴리프로필렌의 밀도로 가정함)를 곱하고 0.00707을 곱해서 데니어로 변환할 수 있다. 따라서, 15 ㎛의 폴리프로필렌 섬유는 약 1.42 (152 ×0.89 ×0.00707 = 1.415) 데니어를 갖는다. 미국 외부에서는 측정 단위로 섬유 1 ㎞ 당 그램으로 정의되는 "텍스 (tex)"가 더 일반적이다. 텍스는 데니어/9로 계산될 수 있다.
본 원에서 사용되는, "넥 (neck)" 또는 "넥 신장"라는 용어는 호환적으로 포의 길이를 증가시키기 위해 연신 및 신장시킴으로써 포의 폭 또는 그의 가로축 치수를 감소시키는 조건하에 포가 연장되도록 포가 연신되는 것을 의미한다. 저온, 실온 또는 이를 초과하는 온도에서 제어된 연신이 일어날 수 있고, 연신되는 방향으로의 전체 치수의 증가는 포의 파단에 요구되는 신장률 이하로 제한된다. 네킹 (necking) 가공법은 전형적으로 공급 롤로부터 시트를 풀어내고 이를 소정의 선형 속도로 구동되는 브레이크 닙 롤 (brake nip roll) 어셈블리를 통해 통과시키는 것을 수반한다. 브레이크 닙 롤보다 빠른 선형 속도로 운전되는 권취 롤 또는 닙이 포를 연신시켜 포를 신장하고 네킹하는 데 필요한 인장력을 발생시킨다. 1990년 10월 23일 모르만 (Morman)에게 허여된 미국 특허 제4,965,122호에는 물질을 네킹한 후 이를 가열하고 이어서 냉각하는 것을 포함할 수 있는 역으로 네킹된 부직물을 제공하는 가공법이 개시되어 있다.
본 원에서 사용되는, "네킹가능한 물질 또는 층"은 부직물, 직물, 또는 편물 등의 네킹될 수 있는 임의의 물질을 의미한다. 본 원에서 사용되는, "네킹된 물질"이라는 용어는 하나 이상의 방향 (예를 들면, 길이 방향)으로 연신되고 가로축 치수 (예를 들면, 폭)를 감소시켜 연신력이 제거되는 경우, 물질이 본래의 폭으로 다시 줄어들거나 이완될 수 있게 하는 임의의 물질을 지칭한다. 네킹된 물질은 전형적으로 네킹되지 않은 물질보다 단위 면적당 기본 중량이 높다. 네킹된 물질이 네킹되지 않은 본래의 폭으로 되돌아 가는 경우, 네킹되지 않은 물질과 거의 동일한 기본 중량을 가져야 한다. 이는 물질층을 신장시켜 층이 얇아지고 기본 중량이 영구적으로 감소되는 것과는 상이하다.
전형적으로, 이러한 네킹된 부직포 물질은 약 80 ％ 이하로 네킹될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 여러 측면에서 네킹가능한 백시트 (backsheet) (30)은 성능 향상을 위해 약 10 ％ 내지 약 80 ％, 바람직하게는 약 20 ％ 내지 약 60 ％, 더욱 바람직하게는 약 30 ％ 내지 약 50 ％로 네킹된 물질로 제공될 수 있다. 본 개시 의 목적을 위해, "네킹％" 또는 "넥다운 (neckdown)％"는 네킹가능한 물질의 예비 네킹된 치수 및 네킹된 치수 사이의 차를 측정한 후, 그 차를 네킹가능한 물질의 예비 네킹된 치수로 나누고 백분율로 환산하기 위해 100을 곱하여 측정된 비율 또는 백분율을 지칭한다. 네킹 백분율 (네킹％)은 상기의 미국 특허 제4,965,122호의 설명에 따라 측정될 수 있다.
"부직포" 또는 "부직 웹"이라는 용어는 중첩되지만 편직포에서와 같이 규칙적이거나 확인할 수 있는 방식이 아닌 개별 섬유 또는 쓰레드 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 또는 부직 웹은 예를 들면, 멜트블로잉 가공, 스펀본딩 가공, 에어 레이 (air-laying) 가공 및 접합 카디드 (carded) 웹 가공 등의 다수의 가공법으로부터 형성될 수 있다. 부직포의 기본 중량은 통상 yd2 당 1 oz (osy)의 물질 또는 ㎡ 당 그램 (gsm)으로 표현되고, 섬유 직경은 통상 ㎛로 표현된다 (osy에서 gsm으로 변환하기 위해서는 osy에 33.91을 곱함에 유의).
"개인 위생용품" 또는 "개인 위생용 흡수성 제품"은 기저귀, 수건, 배변연습용 팬츠, 흡수성 속바지, 성인용 요실금 제품, 여성용 위생용품, 붕대 같은 외상 보호 품목 및 다른 유사 품목을 의미한다.
"중합체"라는 용어는 통상 단독 중합체, 공중합체 (예를 들면, 블록 공중합체, 그래프트 공중합체, 랜덤 공중합체 및 교호 공중합체를 포함함), 삼원 공중합체 등, 및 블렌드 및 그의 변성물을 포함하나 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한, 구체적으로 제한되지 않는 한, "중합체"라는 용어는 물질의 가능한 모든 기하 학적 배치를 포함해야 한다. 이들 배치는 동일 배열, 교대 배열 및 혼성 배열 대칭을 포함하나 이들에 한정되는 것은 아니다.
"스펀본드 섬유"라는 용어는, 예를 들면 아펠 (Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호, 도르슈너 (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, 피터슨 (Petersen)의 미국 특허 제3,502,538호, 및 도보 (Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호에 의해, 용융된 열가소성 물질을 필라멘트로서 원형 또는 다른 형태를 갖는 방사구의 복수개의 미세한 모세관으로부터 압출시킨 후, 압출된 필라멘트의 직경이 신속하게 감소되어 형성된 소직경 섬유를 지칭한다. 스펀본드 섬유가 수집 표면상으로 퇴적되는 경우, 스펀본드 섬유는 켄칭되며 통상 점착성이 아니다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이고, 통상 평균 직경이 멜트블로운 섬유보다 크며, 더욱 구체적으로는 통상 약 10 내지 30 ㎛이다.
"실질적으로 연속상 필라멘트" 또는 "실질적으로 연속상 섬유"라는 용어는 스펀본드 섬유 및 멜트블로운 섬유를 포함하나 이들에 한정되는 것은 아니며, 부직 웹 또는 부직포로 형성되기 전에는 그들의 본래 길이로부터 절단되지 않는, 방사구로부터 압출시켜 제조된 필라멘트 또는 섬유를 지칭한다. 실질적으로 연속상 필라멘트 또는 섬유는 약 15 ㎝ 초과 내지 1 m 초과 범위의 평균 길이를 가질 수 있고, 형성되는 부직 웹 또는 부직포의 길이 이하 또는 초과일 수 있다. "실질적으로 연속상 필라멘트" (또는 섬유)의 정의는 부직 웹 또는 부직포로 형성되기 전에는 절 단되지 않지만, 이후에 부직 웹 또는 부직포가 절단되는 경우 절단되는 필라멘트 또는 섬유를 포함한다.
"스테이플 (staple) 섬유"는 천연 섬유 또는 웹을 형성하기 이전에 인조 필라멘트로부터 잘라낸, 평균 길이가 약 0.1 내지 15 ㎝, 더욱 일반적으로 약 0.2 내지 7 ㎝인 섬유를 의미한다.
"약", "실질적으로" 등의 정도를 나타내는 어휘는 본 원에서 "기술된 상황에서 소정의 제조 및 물질의 경우 고유한 허용 오차 이내의, 또는 거의 이내의"라는 의미로 사용되며, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확한 수치 또는 절대적인 수치가 서술되는 본 발명의 개시로부터 비양심적인 침해자가 부당한 이득을 취하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
첨부 도면은 오직 본 발명의 여러 측면의 설명 및 이해를 돕기 위해 제시되며, 본 발명을 제한하는 것으로 이해되어서는 안된다. 도면은 반드시 축척으로 도시된 것은 아니며, 달리 언급되지 않는 한 실제 사물을 사진같이 정확히 묘사한 것으로 이해되어서도 안된다.
도 1은 본 발명의 탄성 적층체를 사용할 수 있는 배변연습용 팬츠/수영 팬츠를 예시한다;
도 2 내지 도 4는 대향 물질을 갖는 탄성 점착성 섬유의 별법의 실시양태의 가로축 또는 횡방향 단면을 예시한다;
도 5는 본 발명의 탄성 적층체를 제조하기 위한 제1 가공법을 예시한다;
도 6은 본 발명의 탄성 적층체를 제조하기 위한 제2 가공법을 예시한다;
도 7 및 도 8은 각각 종축 또는 기계 방향으로 신장 또는 신장되지 않은 본 발명의 적층체의 평면도이다.
본 발명의 특정 측면 및 실시양태는 일회용 흡수성 제품을 예로 들어 설명할 것이며, 더욱 구체적으로는 제한없이, 예시를 목적으로 탄성 측면 패널을 갖는 일회용 배변연습용 팬츠 또는 수영복과 같은 가먼트를 언급할 수 있다. 그러나, 본 발명의 측면이 다른 탄성화 부분을 제조하고, 흡수성의 여부와 상관없이, 용이하게 제조된 탄성화 부분이 요구되는, 다른 가먼트, 또는 여성용 위생용품, 여러 가지 요실금용 가먼트, 의료용 가먼트 및 다른 임의의 일회용 가먼트 등의 개인 위생용품을 제조하는 데 사용될 수 있다는 것은 명백하다. 전형적으로, 이러한 일회용 가먼트는 제한된 용도로 의도되며, 재사용하기 위해 세탁되거나 세척이 의도되지는 않는다. 예를 들면, 일회용 배변연습용 팬츠는 착용자에 의해 더러워진 후에 폐기된다.
도 1을 참조하면, 가먼트 (20)은 통상 전면 허리부 (22), 배면 허리부 (24), 및 전면 허리부와 배면 허리부를 연결하는 가랑이부 (26)을 한정한다. 전면 허리부 (22) 및 배면 허리부 (24)는 사용 중 각각, 착용자의 전면 및 배면 복부 영역 위로 연장되도록 구조화된 가먼트의 일반적인 부분을 포함한다. 나중에 상술하는 탄성화 측면 패널 (28 및 30)은 각각 전면 허리부 (22) 및 배면 허리부 (24)를 연결한다. 가먼트의 가랑이부 (26)은 착용자의 다리 사이의 가랑이 영역을 통해 연 장되도록 구조화된 가먼트의 일반적인 부분을 포함한다.
향상된 딱 맞는 착용감을 제공하고, 가먼트 (20)으로부터 신체 분비물의 누출 감소를 돕기 위해서, 가먼트 다리 커프스 (35) 및 허리 주변부 (37)을 적합한 탄성 부재로 탄성화시킬 수 있다. 예를 들면, 도 1에 예시한 바와 같이, 가먼트 (20)은 누출을 감소시키고 향상된 편안함 및 외관을 제공하기 위해 착용자의 다리 둘레에 딱 맞을 수 있는 탄성화된 다리 밴드를 제공하기 위해 가먼트 (20)의 측면 주변부를 사용가능하게 인장하도록 구조화된 다리 탄성물 (36)을 포함할 수 있다. 허리 탄성물 (38)은 가먼트 (20)의 허리 주변부 (37)을 탄성화하여 허리밴드에 탄성을 제공하는 데 사용될 수 있다. 허리 탄성물 (38)은 착용자의 허리 둘레에 탄력있고, 편안하게 딱 맞는 착용감을 제공하는 데 도움을 주도록 구조화된다.
도 1을 참조하면, 측면 패널 (28 및 30)도 탄성화되어 착용자에게 향상된 딱 맞는 착용감 및 순응성을 제공한다. 각각의 측면 패널, 예를 들면 측면 패널 (28)은 제1 부분 (42) 및 제2 부분 (44)로 이루어진다. 제1 부분 (42)는 초음파 접합, 접착제 등의 임의의 공지된 수단에 의해 전면 허리부 (22)와 접합된다. 마찬가지로, 제2 부분 (44)는 유사한 방식으로 배면 허리부 (24)와 접합된다. 그 후, 허리부와 접합되지 않은 측면 패널부의 자유 말단은 스탠딩 버트 심 (standing butt seam) (46)으로 접합되어 측면 패널부 (49)를 생성한다. 본 원에서 사용되는, "스탠딩 버트 심"이라는 용어는 기질의 개별적인 두 조각이 전면-대-전면 또는 배면-대-배면으로 기질의 각각의 조각의 외연부와 밀접하게 접합되고, 전단 변형에 대항하여 심에 인장력이 걸리도록 기질 조각의 외연부가 완성품으로부터 밖으로 돌출된 심을 지칭한다. 심 (46)은 실질적으로 영구적이거나 가먼트 제품에 따라 용이하게 분리할 수 있다.
도 2를 참조하면, 측면 패널부용의 대표적인 물질, 또는 적층체 (47)은 0.4 osy 스펀본드 부직 웹 등의 제1 부직 대향 웹 (50) 및 제2 부직 대향 웹 (52) 사이에 열가소성 탄성 접착성 섬유 (48)을 위치시켜 탄성, 가요성 및 경량으로 제조된다. 섬유는 탄성 코어 (51) 및 접착성이 풍부한 쉬스, 또는 접촉 접착에 의해 대향 또는 연신가능한 웹 (50 및 52)에 접착되는 외부 원주 (54)를 갖는다. 물론 적합한 경우 대향 물질은 부직물 이외의 물질의 웹일 수 있다는 것이 이해될 것이다. 섬유는 예를 들면, 크라톤 (KRATON; 등록상표) G1730 테트라블록 공중합체 엘라스토머 70 중량％ 및 폴리에틸렌 왁스 30 중량％를 함유하는 크라톤 폴리머즈사 (KRATON Polymers; 미국 텍사스주 휴스턴 소재)로부터 입수할 수 있는 탄성 중합체 블렌드의 코어; 및 점착화 수지를 함유하는 크라톤 (등록상표) G2760 중합체의 쉬스를 갖는 이성분 섬유일 수 있다. 이러한 조성물은 나중에 상술하는 연속상 필라멘트 적층 (CFL) 가공법에서와 같이 와이어 또는 망상에 형성된 섬유에 적합할 수 있다. 쉬스 중 점착제의 고농도는 섬유가 이형층 코팅을 갖는 냉각 롤상에 형성되는, 나중에 상술하는 수직 필라멘트 적층 (VFL) 가공법으로 얻을 수 있다.
별법으로, 도 3을 참조하면, 쉬스/코어의 이성분 멜트블로운 섬유 (나타내지 않음) (특히 VFL 가공용으로 양호함), 또는 탄성 코어 중합체 (58), 및 반드시 360도로 코어를 덮을 필요는 없는, 불완전하거나 부분적으로 둘러싸인, 점착제 또는 접착제가 풍부한 외부 부분 (60)을 갖는 부분적인 쉬스/코어 형태의 섬유 (56) (특 히 CFL 가공용으로 양호함)가 접촉 접착을 통해 대향 웹 (50 및 52)를 접합하는 데 사용될 수 있다. 쉬스 또는 표면 부분 (60)은 엘라스토머 및 점착제 성분의 블렌드일 수도 있다.
또 다른 별법으로서, 도 4를 참조하면, 실질적으로 연속상의 폴리에틸렌 스펀본드 섬유 등의 호모필라멘트 섬유 (62)에는 섬유 (62)의 표면으로 이동하는 정선된 점착제 (64)가 담지되어 있다. 따라서, 정선된 이동성 점착제를 갖는 이 호모필라멘트 섬유는 이성분 가공에서 임의의 특별한 요구 조건을 제거할 수 있다. 이러한 필라멘트 및 정선된 이동성 점착제의 예에는 수소화 탄화수소 수지 점착제를 갖는 폴리에틸렌 섬유가 포함될 수 있다.
도 5는 상기 언급된 바와 같이 탄성 적층체를 제조하기 위한 수직 필라멘트 적층 (VFL) 가공법을 개략적으로 예시한다. 도 5를 참조하면, 1종 이상의 용융된 탄성 물질은 복수개의 실질적으로 연속상인 탄성의, 접착성이 풍부한 필라멘트 (72)로서 방사 구멍을 통해 다이 압출기 (70)으로부터 압출시킨다. 필라멘트 (72)는 이것을 제1 냉각 롤 (74) 위로 통과시켜 켄칭 및 고화한다. 임의 개수의 냉각 롤을 사용할 수 있다. 적합하게, 냉각 롤은 약 4.4 ℃ (약 40 ℉) 내지 약 26.7 ℃ (약 80 ℉)의 온도를 가질 수 있다. 냉각 롤 (74)는 또한 적합하게 표면상에 이형층 (나타내지 않음)을 가져, 도 6과 관련하여 설명한 바와 같이, 현재의 수평 와이어 가공법에서 가능한 것보다 필라멘트 중에 고농도의 점착제를 허용할 수 있는, 접착성이 풍부한 필라멘트 또는 섬유 (72)의 용이한 박리를 제공한다.
압출기 (70)의 다이는 제1 롤러에 대해 연속상 필라멘트가 이 제1 롤러 (74) 와 소정의 각도 (76)으로 만나도록 위치시킬 수 있다. 이 스트랜드 압출 기하 배열은 특히 회전 롤 또는 드럼상으로 용융 압출물을 퇴적시키는 데 유리하다. 각도가 있거나 경사진 배향은 필라멘트가 다이로부터 롤의 정접점에 대해 직각으로 빠져 나올 기회를 제공하여, 향상된 방사, 보다 효율적인 에너지 전달, 및 통상 다이 수명의 연장을 가져온다. 이 배치는 필라멘트가 다이로부터 일정 각도로 빠져 나와 비교적 직선 경로를 따라 롤 표면상의 정접점과 접촉하도록 한다. 압출기 (70)의 다이 배출구 및 수직축 (또는 측정되는 각에 따라 제1 롤러의 수평축) 사이의 각도 (76)은 각도가 몇 도 정도로 작을 수도, 90°정도로 클 수도 있다. 예를 들면, 롤러 각도에 대해 90°의 압출물 배출구는 압출기 (70)을 제1 롤러 (74)의 하류 연부 바로 위에 위치시키고, 압출기 상에 측면 배출구 다이 선단이 놓이도록 함으로써 달성될 수 있다. 또한, 수직과는 거리가 먼 약 20°, 약 35°, 또는 약 45°등의 각도를 사용할 수도 있다. 12-필라멘트/인치의 방사판 구멍 밀도를 사용하는 경우, 약 45°의 각도 (도 5에 나타냄)가 시스템이 효과적으로 운전되도록 한다는 것을 드디어 발견하였다. 그러나, 최적의 각도는 압출물의 배출구 속도, 롤러 속도, 다이에서 롤러까지의 수직 거리, 및 다이 중심선에서 롤러의 상부 사점 (dead center)까지의 수평 거리의 함수로서 변화할 수 있다. 여러 가지 기하 배열을 사용하여 방사 효율을 향상시키고 필라멘트의 파단을 감소시킴으로써 최적 성능을 달성할 수 있다.
필라멘트 (72)를 켄칭 및 고화시킨 후, 제1 군의 신장 롤 (78)을 사용하여 필라멘트를 신장시키거나 연신시킨다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 군의 신장 롤 (78)은 1개 이상의 개별 신장 롤 및 적합하게 2개 이상의 신장 롤 (80 및 82)를 포함할 수 있다. 신장 롤 (80 및 82)는 냉각 롤 (74)의 회전 속도보다 높은 속도로 회전하여, 필라멘트 (72)를 신장시킨다.
본 발명의 일 실시양태에서, 각각의 연속된 롤은 이전 롤의 속도보다 높은 속도로 회전한다. 도 5를 참조하여 예를 들면, 냉각 롤 (74)가 속도 "x"로 회전한다면; 신장 롤 (80)은 그를 초과하는 속도, 예를 들면 약 1.15x로 회전하고; 제2 신장 롤 (82)는 그보다도 높은 속도, 예를 들면 약 1.25x 내지 약 7x로 회전한다. 그 결과, 필라멘트 (72)는 초기의 예비 신장된 길이의 약 100 ％ 내지 약 800 ％까지 신장될 수 있다.
필라멘트 (72)는 신장된 후, 제1 대향 물질 (84), 및 바람직하게는 동시에 제2 대향 물질 (86)에 적층된다. 제1 대향 물질 (84)는 롤러 (88)로부터 풀려서 필라멘트 (72)의 제1 측면으로 적층된다. 제2 대향 물질 (86)은 제2 롤러 (90)으로부터 풀려서 필라멘트 (72)의 제2 측면으로 적층된다. 대향 물질 (84 및 86)은 필라멘트로 적층되기 전에, 추가 롤러 (나타내지 않음)에 의해 네킹될 수 있다. 그 후, 적층 물질은 닙 롤 (92)를 통과하여 접착성 표면의 탄성 필라멘트와 대향 물질 (84 및 86)이 접촉 접착에 의해 접합된다. 닙 롤 (92)는 별법으로 신장 롤 (80 및 82) 대신에, 또는 그와 더불어 사용되어 신장을 수행할 수 있다. 그 후, 적층 물질은 이완되어, 파묻힌 엘라스토머가 물질 중에 개더를 형성하도록 한다 (도 8 참조).
닙 롤러는 본 발명의 특정 측면에 있어서 편평한 압연 롤을 사용하여 최대 접합 면적을 제공하도록 설계될 수 있다. 별법으로, 패턴화된 롤러는 적층체의 향상된 벌크성 또는 신장 등의 특정한 이점을 제공할 수 있고, 대향 물질과 스트랜드 사이의 접촉 접착 강도가 과도하게 영향을 미치지 않는 장소에 사용될 수 있다. 압연 롤은 여러 가지 적층 성분의 융점 미만으로 가열되거나, 실온일 수 있거나, 또는 냉각될 수 있다.
도 6은 본 발명의 또 다른 탄성 적층체를 제조하기 위한 수평의, 연속상 필라멘트 적층 (CFL) 가공법을 예시한다. 제1 압출 장치 (102)는 하나 이상의 공급원 (나타내지 않음)으로부터 탄성 중합체 또는 중합체 블렌드를 공급받고, 필요한 접착성 쉬스 또는 정선된 이동성 접착제가 제공된다. 여러 가지 실시양태에서, 압출 장치 (102)는 멜트블로운 섬유 또는 스펀본드 섬유, 및 이성분 섬유 또는 호모필라멘트 섬유를 제조하도록 구조화될 수 있다. 섬유의 변형된 멜트블로잉 등의 섬유 압출 기술이 상기 언급된 라이트의 미국 특허 제5,385,775호에서 더 설명된다. 장치 (102)는 필라멘트 (104)를 롤러 (108)에 대해 시계 방향으로 움직이는 형성 와이어 시스템 (106) (즉, 소공이 있는 벨트)일 수 있는, 컨베이어 시스템상으로 직접 압출시킨다. 필라멘트 (104)를 형성 와이어 시스템을 통해 인가되는 진공 흡인, 및(또는) 냉각 팬 (나타내지 않음)을 사용하여 냉각시킬 수 있다. 진공은 또한 소공이 있는 와이어 시스템에 대해 필라멘트 (104)를 유지하는 데 도움을 줄 수 있다. 약 23 ％의 점착제 담지량이 특정 형성 와이어의 실제적인 한계치임이 드디어 발견되었다. 그러나, 이 백분율은 접착성이 풍부한 섬유의 취급성을 강화시키도록 설계되는 형성 와이어를 변형시킴으로써 증가할 수 있다는 것을 유념해 야 한다. 점착제는 약 5 ％ 내지 약 40 ％, 바람직하게는 약 15 ％ 내지 약 25 ％의 양으로 존재할 수 있다.
그 후, 필라멘트 (104)는 인장 롤러 (110)에 의해 신장되어 연신 및 인장된다. 인장 롤러 (110)은 필라멘트 (104)의 접착제에 대해 친화력이 없거나 거의 없는 표면을 갖는 것이 바람직하다.
필라멘트 (104)는 신장된 후, 제1 대향 물질 (112), 및 바람직하게는 동시에 제2 대향 물질 (114)로 적층된다. 제1 대향 물질 (112)는 롤러 (116)으로부터 풀려서 필라멘트 (104)의 제1 측면으로 적층된다. 제2 대향 물질 (114)는 제2 롤러 (118)로부터 풀려서 필라멘트 (104)의 제2 측면으로 적층된다. 대향 물질 (112 및 114)가 필라멘트 (104)로 적층되기 전에, 대향 물질은 또한 추가 롤러 (나타내지 않음)에 의해 신장될 수도 있다. 그 후, 적층 물질은 닙 롤 (120)을 통과하여 접착성 표면의 탄성 필라멘트와 대향 물질 (84 및 86)을 접촉 접착에 의해 접합시켜 탄성 적층체 (122)를 제조한다. 그 후, 탄성 적층체 (122)는 이완되어, 내부에 개더를 형성하고 (도 8 참조), 추가 사용을 위해 수집 롤 (124)상에 수집한다.
VFL 가공에서와 같이, 닙 롤러 (120)은 바람직하게는 편평한 압연 롤을 사용함으로써 100 ％ 접합 면적을 제공하도록 설계되거나, 패턴화된 접합 면적을 제공할 수 있다. 롤러 (120)은 여러 가지 적층 성분의 융점 미만으로 가열될 수 있거나, 실온일 수 있거나, 또는 냉각될 수 있다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 대표적인 탄성 적층 물질 (47)은 도 7에서 신장 또는 인장 상태로 나타나 있으며, 이는 탄성 스트랜드 (예를 들면, 상징적으로 62) 를 보이고 있다. 도 8은 탄성 스트랜드 (나타내지 않음)의 수축에 의해 내부에 개더 (126)가 형성되어 있는 이완 또는 비인장 상태의 탄성 적층 물질 (47)을 나타낸다.
이와 같이, 경량이고, 가요성이며, 용이하게 제조된, 심미성이 양호한 탄성 적층체에 대해 기술하였으나, 당업자는 이에 대해 수많은 변형이 행해질 수 있음을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부하는 청구항에 의해서만 제한되며, 본 원에 개시된 대표적인 실시양태 및 측면에 의해 본 발명을 제한하려는 의도는 아니다.

Claims (26)

  1. a) 제1 대향 웹;
    b) 제2 대향 웹; 및
    c) 제1 대향 웹 및 제2 대향 웹 사이에 위치한 복수개의 열가소성 탄성 섬유 스트랜드를 포함하며,
    d) 상기 섬유 스트랜드는 탄성 코어 및 접착성 표면을 갖고, 섬유의 접착성 표면과의 접촉 접착에 의해 제1 대향 웹 및 제2 대향 웹을 서로 접합시켜 탄성 적층체를 생성하는 것인,
    탄성 적층체.
  2. a) 가먼트 (garment)의 내부 측면상에 구성되는 제1 웹;
    b) 가먼트의 외부 측면상에 구성되는 제2 웹; 및
    c) 제1 웹 및 제2 웹 사이에 위치한 복수개의 열가소성 탄성 섬유를 포함하며,
    d) 상기 섬유는 탄성 코어 및 접착성 표면을 갖고, 섬유의 접착성 표면과의 접촉 접착에 의해 제1 웹 및 제2 웹을 서로 접합시켜 탄성 적층체를 생성하는 것인,
    탄성 적층체.
  3. 제2항에 있어서, 열가소성 섬유가 비접착성인 탄성 코어를 갖는 탄성 적층체.
  4. 제2항에 있어서, 열가소성 섬유의 융점이 약 93.3 ℃ (200 ℉)를 초과하는 탄성 적층체.
  5. 제4항에 있어서, 열가소성 섬유가 점착제 화합물을 함유하는 열가소성 탄성 중합체를 포함하는 호모필라멘트를 포함하고, 점착제는 호모필라멘트의 표면상에 집중되어 있는 접착제인 탄성 적층체.
  6. 제5항에 있어서, 호모필라멘트가 탄성 블록 공중합체를 포함하는 탄성 적층체.
  7. 제6항에 있어서, 점착제가 수소화 탄화수소 수지 점착제를 포함하는 탄성 적층체.
  8. 제3항에 있어서, 열가소성 섬유가 섬유의 코어부는 비접착성 엘라스토머이고 쉬스부는 접착제인, 실질적으로 쉬스 (sheath)/코어 또는 부분적인 쉬스/코어 형태의 이성분 섬유를 포함하는 탄성 적층체.
  9. 제8항에 있어서, 접착제가 엘라스토머/점착제 블렌드인 탄성 적층체.
  10. 제8항에 있어서, 섬유가 스펀본드 (spunbond) 이성분 섬유인 탄성 적층체.
  11. 제8항에 있어서, 섬유가 멜트블로운 (meltblown) 이성분 섬유인 탄성 적층체.
  12. 제2항에 있어서, 제1 웹이 실질적으로 연속상 스펀본드 폴리프로필렌 필라멘트를 포함하는, 기본 중량 약 0.1 osy 내지 약 4.0 osy의 부직 웹인 탄성 적층체.
  13. 제2항에 있어서, 제2 웹이 실질적으로 연속상 스펀본드 폴리프로필렌 필라멘트를 포함하는, 기본 중량 약 0.1 osy 내지 약 4.0 osy의 부직 웹인 탄성 적층체.
  14. 제2항에 있어서, 제1 웹이 부직 웹인 탄성 적층체.
  15. 제2항에 있어서, 제2 웹이 부직 웹인 탄성 적층체.
  16. 삭제
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  23. 삭제
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  25. 측면 패널로서 제1항의 탄성 웹이 혼입되어 있는 일회용 가먼트.
  26. 삭제
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