KR101088986B1 - 탄성중합성 다중성분 섬유, 부직 웨브 및 부직물 - Google Patents

Abstract

제1 중합체 성분과 제2 중합체 성분을 포함하는 다중성분 스트랜드의 결합 웨브는 점착성과 블로킹 모두를 포함하는 부직 웨브와 관련된 많은 문제를 해결할 수 있다. 제1 중합체 성분과 제2 중합체 성분은 스트랜드의 원주 표면의 적어도 일부를 이루는 영역을 함유하는 제2 성분으로 웨브를 이루는 스트랜드의 길이의 적어도 일부를 따라 길이방향으로 연장된 실질적으로 구분된 영역으로 정렬된다. 제1 중합체 성분은 또한 제2 중합체 성분보다 큰 탄성을 갖는다. 스트랜드의 점진적 스트래칭에 의한 활성을 이용하는 탄성중합 스펀본드된 부직물의 제조방법이 또한 제공된다.

Description

탄성중합성 다중성분 섬유, 부직 웨브 및 부직물{ELASTOMERIC MULTICOMPONENT FIBERS, NONWOVEN WEBS AND NONWOVEN FABRICS}

본 발명은 다중-성분 스트랜드로 제조된 부직물, 부직 웨브의 제조방법 및 부직 웨브를 이용한 제품에 관한 것이다. 본 발명의 부직 웨브는 적어도 두 가지의 성분, 제1 탄성중합체 성분 및 신장가능하지만 탄성이 덜한 제2 중합체 성분을 포함하는 다중-성분으로 제조될 수 있다.

최근 1회용 위생용품 분야에서 부직물, 특히 탄성 부직물의 용도에 놀랄만한 성장이 있어왔다. 예를 들면, 탄성 부직물은 붕대재료, 덮개, 기저귀, 물품, 여성 위생용품에 포함된다. 이들 제품에 탄성 성분의 병합은 개선된 맞춤, 편안함 및 누출 조절을 제공한다.

그러나, 하나 이상의 비-탄성 부직물층에 결합된 탄성 필름으로 이루어진 많은 적층체는 알맞는 신장 및 회복성을 제공하기 위해 "활성화"되어야만 한다. 특히, 많은 탄성 필름/비-탄성 부직물 적층물은 그들의 최적 특성을 개발시키기 위해 초기 드로잉 또는 연신 공정을 겪어야만 한다. 와이드 웨브 제품과 관련된 통상의 연신 장비는 일반적인 드로잉 롤(draw rolls)과 텐터 프레임(tenter frame)을 포함한다. 불행히도, 드로잉 롤은 탄성 직물에 관하여 사용될 때 비-균일 연신이 더해질 수 있다. 텐터 프레임은 고가이고 제조시설 내에 상당한 양의 공간을 필요로 한다.

본 발명자들은 개선된 느슨한-주름(drape)을 나타내고 추가로 경제적으로 제조될 수 있는 탄성 부직물에 대한 요구가 본 분야에 남아있다는 것을 인식하였다.

본 발명은, 적어도 부분적으로는, 하나의 성분은 탄성이고, 다른 성분은 탄성이 덜하지만 신장가능한, 적어도 두 가지의 중합성 성분을 포함하는 다수의 스트랜드로 제조된 결합 웨브(여기서 결합된 부직 웨브는 점진적으로 연신되어진 것이다)가 본 분야의 여러 문제를 해결할 수 있다는 놀라운 발견을 기초로 한다.

본 발명은 일반적으로 필라멘트의 길이를 따라 길이방향으로 함께 연장된 제1 및 제2 중합체 성분을 갖는 다수의 다중성분 스트랜드를 용융 방사 (melt spinning)하는 것을 포함할 수 있는 탄성 부직 웨브 및 직물의 제조방법에 관한 것이다. 제1 성분은 탄성 중합체로 형성되고 제2 성분은 비-탄성 중합체로 형성된다. 용융 방사된 스트랜드는 부직 웨브를 형성하고 이어서 결합되고 그리고 적어도 한 방향으로 점진적으로 연신되어 부직 웨브의 탄성 특성을 활성화한다. 점진적 연신(incremental stretching)은 밀접하게 떨어진 위치에서 웨브를 지지하고 그리고 나서 이들 밀접하게 떨어진 위치 사이에서 웨브의 비-지지된 분획을 연신함으로써 수행된다. 이것은 웨브를 한 쌍의 그물형 주름진 롤 (meshing corrugated rolls) 사이에 형성된 닙을 통과시킴으로써 가장 용이하게 수행된다. 기계 방향(mechanical direction), 횡방향, 및 대각선 연신을 위해 고안된 점진적 연신 장치가 본 명세서에 참조로 병합된 미국특허 제 5,861,074호에 기재되어 있다. 점진적 연신 단계는 웨브를 연신하는 단계를 포함하여 다중성분 스트랜드의 일부가 연신-활성되고 탄성화되도록 하고, 반면 스트랜드의 다른 일부는 연신-활성되지 않고 실질적으로 탄성이 덜하도록 한다. 바람직한 구현예에서, 웨브는 점진적으로 연신되어 실제적으로 다중성분 스트랜드의 모두가 균일하게 연신-활성되고 탄성화된다.

또 다른 유리한 면에서, 점진적 연신 단계는 기계방향과 횡-기계방향 양쪽에서 웨브를 점진적으로 연신하는 것을 포함한다. 하나의 구현예에서, 점진적 연신은 약 35℃ 이하의 온도에서 적어도 한 쌍의 서로 맞물린 연신 롤러(interdigitating stretching rollers)를 통해 웨브를 유도(direct)함으로서 수행될 수 있다. 이와 같은 하나의 구현예에서, 서로 맞물린 연신 롤러는 직물 내에, 실질적으로 탄성이 덜한, 길이방향으로 연장된 비-활성 영역이 사이에 끼여 분리된, 좁고, 공간적으로 분리된 수직연장된 연신-활성 탄성영역을 제공한다. 본 발명의 바람직한 면에서, 점진적 연신은 웨브 안의 비-활성화 스트랜드의 두번째 부분을 연신 활성화하기 위해 약 35℃ 미만의 온도에서 두번째 쌍의 서로 맞물린 연신 롤러를 통해 점진적으로 연신된 웨브를 유도함으로서 수행된다. 추가의 유리한 면에서, 기계적 점진적 연신은 웨브의 표면 위로 향하는 충돌 유체와 관련하여 수행될 수 있다. 유리하기는 충돌 유체는 공기 또는 물이다.

다중성분 스트랜드와 관련하여, 제1 및 제2 성분은 매우 다양한 중합체로부터 유도될 수 있다. 발명의 한 구현예에서, 제1 중합체 성분은 탄성 폴리우레탄, 탄성 스티렌 블럭 공중합체, 또는 탄성 폴리올레핀으로 형성되고 그리고 제2 중합체성분은 제1 성분보다 탄성이 덜한 폴리올레핀으로 형성된다.

본 발명의 일면은 외피/코어 배열을 갖는 스트랜드의 생산으로 이루어지며, 여기서 점진적 연신은 스트랜드의 외피와 코어 둘 다에서의 배열을 형성한다. 개개의 스트랜드는 점진적 연신에 의해 활성화된 후 더 짧은 길이로 부러지지 않고; 오히려, 스트랜드는 일반적으로, 점진적 연신을 겪는 부직 웨브의 실질적으로 전체 구간(length)을 통해 주름진, 아래와 같은 배열을 갖는 구조물을 형성한다. 이 주름진 외관과 구조는 표준 미세현미경기술을 이용하여 관찰될 수 있고, 불가능하다면, 육안을 통해 검출하는 것은 어렵다. 부직 웨브의 점진적으로 연신되고 주름진 부분에서 개별적인 겹의 두께는 필수적으로 스트랜드의 외피 성분의 두께이고, 통상적으로 두께가 0.1 내지 2 미크론이다. 본 발명의 선택적인 면은 분획된 파이-웨지 또는 기울어진 다엽(multilobal) 배열을 가지며 성분들을 서로로부터 분할하기 위해 또는 스트랜드의 구간 밑으로 직물의 주름 (corrugations), 나선형 또는 다른 형태를 형성하기 위해 점진적 연신을 이용하는 용융 방사 스트랜드를 포함한다.

본 발명은 다중성분 탄성섬유 뿐만 아니라 추가로 본 발명의 방법으로 제조된 탄성 부직물을 더욱 포함한다. 하나의 바람직한 구현예에서, (지팡이 사탕의 외관 또는 이발소 간판 기둥과 유사한) 전체적으로 나선형 배열을 나타내는 다중성분 탄성 섬유가 제공된다. 이들 구현예의 바람직한 면에서, 나선형 섬유는 하나 이상의 탄성중합성 성분들 주변에 비-탄성중합성 성분이 나선형으로 둘러싸인 섬유를 제조하기 위해 더욱 분할될 수 있다.

하나의 광범위한 면에서, 본 발명은 탄성 부직물을 제조하는 방법으로, 상기 방법은 부직 웨브의 탄성 특성을 활성화하고 탄성 부직물을 형성하기 위해 부직 웨브를 적어도 하나의 방향으로 점진적으로 연신하는 것을 포함하고, 여기서 부직 웨브는 스트랜드의 길이를 따라 길이방향으로 함께 연장된 제1 및 제2 중합체 성분을 갖는 다수의 다중성분 스트랜드를 포함하고, 상기 제1 성분은 탄성중합성 중합체를 포함하고, 상기 제2 성분은 제1 성분보다 탄성이 덜한 중합체를 포함한다. 한 구현예에서, 부직 웨브는; 스트랜드의 길이를 따라 길이방향으로 함께 연장된 제1 및 제2 중합체 성분을 갖는 다수의 다중성분 스트랜드를 용융 방사하고, 상기 제1 성분은 탄성중합성 중합체를 포함하고, 상기 제2 중합체 성분은 비-탄성중합성 중합체를 포함하고; 다중성분 스트랜드를 부직 웨브로 형성하고; 그리고 밀착 결합된 부직 웨브를 형성하도록 스트랜드를 결합시키거나 또는 서로 얽히게 하여 제조된다. 한 구현예에서, 웨브의 점진적 연신은 직물의 연신을 포함하여 다중성분 스트랜드의 일부가 연신-활성화되어 탄성화되고, 반면, 스트랜드의 다른 부분은 연신-활성화되지 않고 실질적으로 덜 탄성화된다. 한 구현예에서, 웨브를 점진적 연신하는 것은 섬유를 연신하여 실질적으로 모든 다중성분 스트랜드를 연신-활성화하고 탄성화된다. 한 구현예에서, 웨브를 점진적으로 연신하는 것은 기계방향 및 횡-기계방향 모두에서 웨브를 점진적으로 연신하는 것을 포함한다. 한 구현예에서, 웨브를 점진적 연신하는 것은 35℃ 미만의 온도에서 적어도 한쌍의 서로 맞물린 연신 롤러를 통해 웨브를 유도하는 것을 포함한다. 한 구현예에서, 서로 맞물린 연신 롤러를 통해 웨브를 유도하는 것은 실질적으로 탄성이 덜한, 좁고 공간적으로 분리된 길이방향으로 연장된 비-활성화된 탄성 영역을 형성하는 것이다. 한 구현예에서, 웨브를 점진적으로 연신하는 것은 웨브의 제1 부분에서 연신 활성화하기 위해 서로 맞물린 연신 롤러의 첫번째 쌍을 통해 웨브를 유도하고 실질적으로 웨브 내의 비-활성화 스트랜드의 두번째 부분을 연신 활성을 위해 서로 맞물린 연신 롤러의 두번째 쌍을 통해 웨브를 유도하는 것을 포함한다. 한 구현예에서, 웨브를 점진적 연신하는 것은 웨브의 표면에 유체를 충돌시키는 것을 추가로 포함한다. 한 구현예에서, 유체는 물 또는 공기이다. 한 구현예에서 제1 중합체 성분은 탄성중합성 폴리우레탄을 포함하고, 제2 중합체 성분은 탄성중합성 폴리우레탄보다 탄성이 덜한 폴리올레핀을 포함하고, 다른 구현예에서 제2 중합체 성분은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 그들의 혼합물이다. 한 구현예에서, 용융 방사는 제1 및 제2 중합체 성분을 스트랜드 단면에 배열하여 외피/코어 배열을 형성하고, 여기서 점진적 연신 단계는 스트랜드의 외피와 코어 모두에서 주름을 형성하는 것을 포함한다. 한 구현예에서, 용융 방사는 제1 및 제2 중합체 성분을 스트랜드의 단면에 정렬하여 분획된 파이 배열을 갖는 중합체 성분을 형성하는 것을 포함하고, 여기서 점진적 연신 단계는 제 1 및 제2 중합체 성분을 서로로부터 분리되도록 분할되는 것을 포함한다. 한 구현예에서, 용융 방사는 제1 및 제2 중합체 성분을 스트랜드 단면에 정렬하여 기울어진 다엽 배열의 중합체 성분을 형성하는 것을 포함하고, 여기서 점진적 연신 단계는 제1 및 제2 중합체 성분을 서로로부터 분리되도록 분할되거나 또는 스트랜드 구간(leangth) 아래에 나선형 또는 다른 비-선형, 랜덤 조직을 형성하는 것을 포함한다. 한 구현예에서, 다중성분 스트랜드의 적어도 일부는 외피/코어 배열을 갖는다. 한 구현예에서 다중성분 스트랜드의 적어도 일부는 삼엽(trilobal) 또는 기울어진 삼엽 배열을 갖는다. 이들 구현예 또는 기재된 다른 구현예의 어느 결합도 본 발명의 실시에 적용될 수 있다.

또 다른 넓은 면에서, 본 발명은 탄성 부직물에 관한 것으로, 탄성부직물은 부직 웨브를 형성하도록 임의로 정렬된 다수의 다중성분 스트랜드; 밀착하여 결합된 부직 웨브를 형성하기 위한 다수의 결합 부위 또는 스트랜드가 함께 결합된 실질적으로 임의로 서로 얽힌 스트랜드; 제1 및 제2 중합체 성분을 포함하는 웨브의 스트랜트를 포함하고, 제1 중합체 성분은 탄성중합성 중합체를 포함하고, 제2 성분은 비-탄성중합성 중합체를 포함하는 스트랜드를 포함하고; 여기서, 웨브의 다중성분 스트랜드의 첫번째 부분은 연신-활성이고 탄성이다. 한 구현예에서, 웨브의 다중성분 스트랜드의 다른 부분은 연신-활성이 아니고 첫번째 부분보다 덜 활성이다. 한 구현예에서, 직물은 직물에 좁고 공간적으로 분리된 길이방향으로 연장된 연신-활성 탄성 영역을 포함하고, 이것은 길이방향으로 연장되고, 비-활성되고, 실질적으로 탄성이 덜한 영역 사이에 놓임으로써 분리된다. 한 구현예에서, 제1 중합체 성분은 탄성중합성 폴리우레탄을 포함하고, 제2 중합체 성분은 폴리올레핀을 포함한다. 한 구현예에서, 제2 중합체 성분은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 그들의 블랜드이다. 한 구현예에서, 제1 및 제2 중합체 성분들은 외피/코어 배열로 정렬되고, 스트랜드의 연신-활성 부분은 스트랜드의 외피와 코어에 주름을 갖는다. 한 구현예에서, 제1 및 제2 중합체 성분은 분획된 파이 배열로 정렬되고 스트랜드의 연신-활성 부분은 서로 분리된 제1 및 제2 중합체 성분 또는 구간 아래로 주름을 갖는 성분을 갖는다. 한 구현예에서, 제1 및 제2 중합체 성분은 기울어진 다엽 배열로 정렬되고 스트랜드의 연신-활성 부분은 서로 분리된 제1 및 제2 중합체 성분 또는 그들의 구간 (length) 아래에 잔주름 (crimps)을 갖는 성분을 갖는다.

또 다른 넓은 면에서, 본 발명은 탄성중합성 성분과, 그 탄성중합성 성분보다 탄성이 덜한 성분을 포함하는 다중성분 섬유에 관한 것으로, 상기 다중성분 섬유는 탄성중합성 성분의 주변에 벌크된 탄성이 덜한 성분을 포함하는 전체적으로 나선형 배열을 나타낸다. 한 구현예에서, 섬유는 점진적으로 연신된다.

또 다른 넓은 면에서, 본 발명은 다수의 층을 포함하는 물품에 관한 것으로, 여기서, 상기 층의 적어도 하나는 상기 부직물을 포함한다. 예를 들면, 물품은 트레이닝 팬츠, 기저귀, 흡수 속바지, 내의, 요실금 용품, 여성 위생용품, 산업복, 커버롤(coverall), 두건, 바지, 셔츠, 장갑, 양말, 손수건, 수술용 가운, 상처 드레싱, 붕대, 수술용 휘장, 안면 마스크, 수술용 캡, 수술용 후드, 신발 커버, 또는 부츠 슬리퍼일 수 있다.

또 다른 넓은 면에서, 본 발명은 점진적으로 연신 활성된, 다중성분 스트랜드로 제조된 부직 웨브에 관한 것이다.

본 발명의 섬유 및 제품은 다양한 분야에 이용할 수 있다. 적당한 분야는 예를 들면, 일회용 개인 위생용품(예를 들면, 트레이닝 팬츠, 기저귀, 흡수 속바지, 요실금 용품, 여성 위생용품 등); 일회용 물품(예를 들면, 산업복, 커버롤, 두건, 내의, 팬츠, 셔츠, 장갑, 양말 등); 감염 조절/크린룸 제품(예를 들면, 수술용 가운 및 휘장, 안면 마스크, 두건, 수술용 캡 및 후드, 신발 커버, 부츠 슬리퍼, 상처 드레싱, 붕대, 살균 랩, 손수건, 실험실 코트, 커버롤, 바지, 앞치마, 자켓), 및 침구류 및 시트, 가구 먼지 덮개, 의복 안감, 자동차 덮개 및 스포츠 또는 평상복과 같은 내구성 및 반-내구성 분야를 포함하지만, 이것으로 제한되는 것은 아니다.

도 1a ~ 1m은 본 발명에 따라 제조된 스트랜드의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 한 면에 따른 횡방향 점진적 연신 시스템을 나타낸다.

도 3은 본 발명의 다른 면에 따른 기계방향 점진적 연신 시스템을 나타낸다.

도 4는 본 발명의 부직물을 제조하기 위한 공정 라인의 한 예이다.

본 발명의 상세한 설명

본 발명은 이하에서 본 발명의 구현예를 설명함으로써 더욱 구체적으로 기재될 것이고 따라서 본 내용은 철저히 및 완전히 설명되고 당업자에게 본 발명의 범위를 완전히 전달할 것이다. 그러나, 본 발명은 많은 다양한 형태로 구현되며 여기서 기재되고 설명된 특정 구현예로 제한되는 것은 아니라는 것이 이해되어야만 한다. 비록 특정 용어가 아래의 설명에서 사용되지만, 이들 용어는 단지 설명을 위한 것이며 본 발명의 범위를 제한하려는 의도는 아니다. 추가 설명과 같이 동일한 번호는 동일한 부재들을 언급한다.

상기와 같이, 본 발명은 일반적으로 다중성분 스트랜드로 제조된 웨브의 제 조 및 용도에 관한 것이다. 본 발명의 범위는 2개 이상의 성분으로 된 스트랜드를 포함하는 의미라는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본 발명에서, "스트랜드"는 스트랜드, 섬유, 및 필라멘트를 언급하는 일반적인 용어로 사용된다. 그러므로, 본 명세서에서 사용되는 "스트랜드" 또는 "섬유" 또는 "필라멘트"는 같은 뜻이다.

도 1a ~ 1m를 언급하면서, 본 발명의 다중성분 스트랜드의 한 예의 단면도를 제공한다. 나타낸 바와 같이, 다중성분 스트랜드는 일반적으로 제1 중합체 성분(1)과 제2 중합체 성분(2)을 포함한다.

제1 중합체 성분은 하나 이상의 "탄성중합성" 중합체로 제조된다. 용어 "탄성중합성"은 일반적으로 중합체를 말하며, 신장될 때 그들의 탄성 한계 내에서 변형 또는 연신된다. 예를 들면, 통상적으로 탄성중합성 필라멘트로 제조된 용융 방사된 직물은 직물의 30% 신장 및 한번 잡아당긴 후 기계방향과 횡방향 회복신장값을 기준으로 적어도 약 75%의 제곱 평균 제곱근(root mean square average) 평균회복신장을 갖는다. 유리하기는, 탄성중합성 필라멘트로 형성된 용융 방사 직물은 통상적으로 직물의 50% 신장 및 한번 잡아당긴 후, 기계방향과 횡방향 회복신장값을 기준으로 적어도 약 65%의 제곱 평균 제곱근 평균회복신장을 갖는다.

제2 성분은 하나 이상의 확장가능 중합체, 예를 들면, 하나 이상의 비-탄성중합성 중합체로 제조된다. 제2 성분 중합체는 탄성 회복될 수 있고 다중성분 스트랜드가 연신되는 바와 같이 그것의 탄성한계 내에서 연신될 수 있다. 그러나, 제2 성분은 제1 성분 중합체보다 불량한 탄성 회복, 예를 들면 덜한 탄성을 제공하도록 선택된다. 이에 따라, 제2 성분은 유리하기는 그것의 탄성 한계 이상으로 연신될 수 있고 인장 강도의 적용에 의해 영구히 신장될 수 있는 중합체이다.

제1 및 제2 성분은 일반적으로 스트랜드의 길이방향으로 연장된 "영역"에 존재한다. 스트랜드에서 길이방향으로 연장된 영역의 정렬은 도 1a ~ 1m에서 단면도로 나타내었다. 각 도면에 나타낸 바와 같이, 제1 중합체 성분(1)과 제2 중합체 성분(2)은 스트랜드에서 실질적으로 구별된 영역에 존재한다.

본 발명의 바람직한 구현예에서, 제2 성분의 영역은 도 1a ~1m에 나타낸 바와 같이, 실질적으로 스트랜드의 전체 외표면을 구성한다. 유리하기는, 제2 성분은 스트랜드의 주변 표면의 적어도 약 50%를 구성한다. 이와 같은 구현예의 예시적 배열은 동심의/중심이 없는 외피/코어 배열(각각 도 1a 및 도 1 b)을 포함한다. 추가의 예시적인 외피/코어 단면은 삼엽(도 1c) 및 사엽 코어(도 1d)를 포함한다. 주변 제2 성분을 포함하는 추가의 면은 "바다 위의 섬" 단면을 포함한다(도 1e). "바다 위의 섬" 배열에서, 제1 성분은 다수의 미세 연속 스트랜드로 분포된다. 본 발명의 바람직한 구현예에서, 본 발명의 스트랜드는 도 1a의 대칭적 외피/코어 배열 또는 도 1b의 비대칭적 외피/코어 배열로 정렬된다. 비대칭 배열은 유리하기는 나선(코일)모양 또는 다른 컨쥬게이트 스트랜드의 벌크 수단을 포함하여, 그들로부터 제조된 직물에 로프트(loft)를 증가시킨다.

선택적으로, 스트랜드는 제1 및 제2 성분이 분할되거나 또는 분리되어 미세한 데니어 마이크로필라멘트를 형성하도록 정렬될 수 있다. 예를 들면, 스트랜드는구획이 분리될 수 있도록 섬유의 구간을 따라 연장된 구별되는 단면 구획을 형성하도록 정렬된 제1 및 제2 성분을 포함할 수 있다. 여기서 사용된 바에 따르면, 용어 "분할" 및 "분리"는 스트랜드 내의 성분들의 어떤 부분에서 어느정도의 분리가 나타내는 스트랜드를 포함한다. 바람직한 구현예에서, 성분들 간의 원래 총 경계면의 적어도 50%는 분할 이후 더 이상 연결되어 있지 않다.

분할 가능한 구현예를 위한 예시적 스트랜드 배열은 나란히 있는 배열(도 1f), 파이-쐐기 배열(도 1g), 공동 파이-쐐기 배열(도 1h) 및 단면 배열(도 1i)을 포함한다. 하나의 바람직한 구현예에서, 기울어진 삼엽 구조를 갖는 분할 가능한 스트랜드가 제공된다. 이와 같은 유리한 구현예에서, 최상부(2)는 최심부(1)가 탄성중합성 중합체로 형성되는 반면, 비-탄성중합성 중합체로 형성되는 것이 유리할 수 있다.

적당히 분할 가능한 배열이, 이들이 분할이 방해되는 정도로 폐쇄적이거나 또는 겹쳐지지 않는 한, 대칭적 기하구조를 가질 필요는 없다는 것을 확인하여야 한다. 결과적으로, 적당히 분할가능한 배열은 비대칭 배열을 포함하고, 이와 같은 것은 도 1j 및 도 1k에 나타내었다. 도 1j는 불균일한 큰 말단 구획을 갖는 부분 배열의 컨쥬게이트 스트랜드를 나타낸다. 도 1k는 하나의 불균일하게 큰 파이-쐐기를 갖는 파이-쐐기 배열을 갖는 컨쥬게이트 배열을 나타낸다. 이들 비대칭 배열은 컨쥬게이트 섬유에 나선형 또는 소용돌이형 형태를 제공하고, 따라서, 그들로부터 제조된 직물의 로프트를 증가시키기에 알맞다.

분할 가능한 스트랜드가 통상의 둥근 섬유일 필요는 없다. 다른 유용한 형태는 직사각형, 타원형 및 다엽형 등을 포함한다. 특히 본 발명에 적당한 스트랜드 형태는 직사각형 또는 타원형이다. 도 1l은 예시적인 직사각형 컨쥬게이트 스트랜드의 단면을 나타낸다.

다중성분 스트랜드 내의 각각의 성분들은 어떤 수의 분획으로, 특히 분할 가능한 배열로 추가로 분리될 수 있다. 예를 들면, 다중성분 스트랜드내의 각각의 성분들은 약 2~20 분획으로 분리될 수 있다. 예를 들면, 하나의 바람직한 구현예에서, 4개의 분획을 갖는 다중성분 스트랜드가 제공된다. 본 발명의 다중성분 스트랜드는 넓은 범위의 데니어로 제조될 수 있다. 다중성분 스트랜드에 대한 예시적인 데니어의 범위는 1.5~15이다. 하나의 바람직한 구현예에서, 다중성분 스트랜드는 약 2 데니어 스트랜드이다.

제1 및 제2 성분은, 섬유의 특정 형태에 따라 알맞는 양으로 다중성분 스트랜드 내에 존재할 수 있다. 바람직한 구현예에서, 제1 성분은 섬유의 대부분, 즉 스트랜드의 중량("bos")을 기준으로, 약 50중량% 초과를 형성한다. 예를 들면, 제1 성분은 유리하기는 다중성분 스트랜드에 약 80~99 중량% bos의 범위, 즉 약 85~95 중량% bos의 범위로 존재한다. 이와 같은 바람직한 구현예에서, 비-탄성중합성 성분은 약 50중량% bos 미만으로, 약 1~ 약 20중량% bos의 양으로 존재할 수 있다. 이와 같은 유리한 구현예의 바람직한 면에서, 제2 성분은, 제2 성분으로 사용되는 정확한 중합체(들)에 따라, 약 5~15중량% bos 범위의 양으로 존재한다. 하나의 바람직한 구현예에서, 코어 대 외피의 중량비가 약 85:15 이상인, 95:5인 외피/코어 배열이 제공된다. 선택적으로, 특히 섬유 재정면이 우선 고려되는 경우, 제1 성분은 약 30 중량% 미만 정도의 작은 양으로 존재할 수 있다.

출원인들은 특정 성분의 유효량을 추가로 함유하는 특정 배열을 갖는 다중성분 스트랜드에 의해 예상치 않은 특성이 제공됨을 발견하였다. 더욱 특별하기는, 출원인은 도 1a 내지 도 1e에 나타낸 구현예와 같이, 제2 성분의 영역이 실질적으로 스트랜드의 전체 주변 표면을 이루는 구현예에서, 제2 성분이 약 20 중량% bos 미만으로 존재한다면, 충분한 연신 활성 후 제1 성분과 제2 성분 모두에서 간헐적인 주름이 생길 수 있다는 것을 발견하였다. 주름은 직물에 미세섬유 촉감을 제공한다.

외피와 코어 모두에 존재하는 주름은 섬유 축 방향을 따라 연장되는 섬유축과 수직인 원주방향으로 형성된 다수의 리브 (ribs)의 형태이다. 이들 주름은 섬유 외면에 풀무모양 (bellows-like)의 외표면을 제공한다. 유리하기는, 리브의 높이(최고점에서 최저점까지)는 적어도 섬유 직경의 약 1/20이다. 바람직하기는, 각각의 리브는 최대 수 미크론의 폭(최고점에서 최고점까지)을 갖는다. 연신 활성 단계에 의해 유발되는 주름은 완화상태에 그들이 있는 바와 같이 섬유 내에 존재한다. 예를 들면, 축-방향 피치, 높이 및 폭은 중합체의 타입, 성분비, 용융 방사 및/또는 연신 활성 동안 발생하는 드로잉의 양, 또는 섬유 냉각 속도가 달라짐에 따라 변할 수 있다.

본 발명의 분할 가능한 스트랜드는 유리한 섬유 기하구조를 나타낸다. 더욱 특별하기는, 본 발명의 분할 가능한 스트랜드는 연신 활성 스트랜드 내의 비-탄성중합성 성분이 분할 이후에 더 중심쪽에 위치하는 탄성중합성 성분(들) 주변으로 모여 커지거나 또는 모여지면 자동-부풀림 구조를 형성할 수 있다. 이와 같은 부풀림은 비-부풀림 스트랜드와 비교하여 부드러운 감촉 또는 촉감에 의해 특징되는 "자동-직조된" 스트랜드를 제조할 수 있다. 분열된 분할배열은 연신 후, 그들의 구간 아래에 꼬임(kinks) 또는 잔주름(crimps)을 더욱 나타낼 수 있다. 이와 같은 꼬임 또는 잔주름은 분할된 섬유 내의 더 부드러운 감촉 또는 촉감에 기여하는 것으로 예상된다.

바람직한 구현예에서, 탄성중합성 성분은 분할 섬유의 최종 부드러움을 더욱 최적화하고 용융 방사과 담금질 동안 이웃 스트랜드의 탄성중합성 성분 사이의 접촉을 최소화하기 위해 분할 배열 내의 영역 또는 그 안에 숨어서 존재한다. 예를 들면, 기울어진 삼엽 섬유는 탄성중합 내부와 비-탄성중합 최상부를 갖고 제공될 것이다. 압출동안, 탄성중합성 중합체의 미적 충돌을 더욱 줄이고 내부 스트랜드 탄성중합 접촉의 양을 더욱 감소시키기 위해, 탄성중합성 성분의 양은 완전하게 둘러싸이지 않은 다중성분 배열 내에서 최소화될 수 있다. 예를 들면, 분할 배열 내의 탄성중합성 성분의 70 중량% 이하로 포함하는 것이 바람직하다.

위에서 간단한 설명한 바와 같이, 환형 또는 나선형 섬유가 본 발명에 따라 추가로 형성될 수 있다. 환형 또는 나선형으로 배열된 스트랜드는 증가된 로프트를 포함하여, 구조물을 직조하기 위해 수많은 이점을 제공한다. 상기와 같이, 스트랜드에 환형 또는 나선형 구조를 제공하기 위해 도 1b, 1j 또는 1k와 같은 비대칭 배열이 사용될 수 있다. 스트랜드에 환형 또는 나선형 구조를 스트랜드에 제공하기 위해 변형된 방사구(spinneret) 고안이 사용될 수 있다. 더욱 특별히는 방사구 구멍(슬랏)의 출구 표면이 스핀(spin) 라인의 법평면(normal plane)에 대해 빗각(oblique angle)과 같은 각도로 절단될 수 있다. 빗각은 복합재 섬유 스트랜드에 축에 대해 꼬이거나 회전하는 각 모멘텀을 제공한다고 믿어진다. 이 고안은 다양한 중합체 특성, 드로잉에 의존하지 않으며 나선 배열을 생성하기 위해 가열되지 않는다. 팽팽하지 않은 필라멘트의 경우, 필라멘트의 형태는 나사의 형태와 유사하고, 여기서 나사의 실의 적어도 일부는 제2의, 비-탄성중합성 성분으로 구성되고 샤프트는 주로 탄성중합체로 이루어진다. 이것은 필라멘트가 오히려 용수철(나선형 잔주름으로 알려짐)에 가까운 많은 팽팽한 또는 가열된 다중성분 섬유에서 발생하는 것과는 다르다. 본 발명의 섬유는 처리에 의해 나선형 꼬임(나사형)과 나선형 잔주름(코일 용수철)으로 형성될 수 있다.

본 발명에 따른 나선형 또는 용수철 스트랜드는 주변 섬유 사이에 어느 가능한 탄성중합-탄성중합 접촉을 더욱 최소화할 수 있기 때문에 유리하다. 추가로, 분할 가능한 나선형 구조에서, 비-탄성중합성 성분은 분할 이후에 탄성중합성 성분 주변을 더 잘 감쌀 수 있다. 나선형의 분할 가능한 배열에서의 강화된 감김은 제2 성분의 보호특성을 개선하고, 생성된 직물의 고무-유사 감촉을 줄이고 강화된 부풀기로 인해 부드러운 촉감을 제공한다. 이와 같은 이점은 분할 또는 비-분할 섬유의 경우 모두에서 나타난다.

제1 및 제2 성분으로 사용될 수 있는 재료는 매우 다양하다. 통상적으로, 재료는 스트랜드에 대하여 원하는 기능에 따라 선택된다. 한 구현예에서, 본 발명의 성분에 사용되는 중합체는 약 5 ~ 약 1000의 용융 흐름을 갖는다. 일반적으로, 용융 취입성형 공정이 용융 방사결합 공정보다 더 높은 용융흐름을 갖는 중합체를 사용한다.

제1 성분은 본 분야에 알려진 하나 이상의 탄성중합성 중합체의 결합으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 제1 성분은 (폴리에스테르 폴리우레탄 및 폴리에테르 폴리우레탄 모두를 포함하는) 폴리우레탄, 폴리에테르에스테르, 폴리에테르아미드, 저결정질(<0.90g/cm³ 밀도), 탄성중합성 폴리프로필렌, 탄성중합성 폴리에틸렌, 및 프로필렌 및/또는 에틸렌을 기재로 하는 공중합체 및 혼성중합체와 같은) 폴리올레핀, 혼성중합체 (에틸렌/스티렌 유사-임의 공중합체와 같은 결정질 및 비결정질 성분의 임의 공중합체), 탄성중합성 섬유 형성 블럭 공중합체 및 이들의 혼합물로부터 형성될 수 있다. 탄성중합성 폴리프로필렌은, 예를 들면, 미국특허 제 6,525,157호 및 WO 2003040201호(WO 2003040201호에 대응하는 미국특허출원 제 20030088037호)에 기재되어 있으며, 이들은 모두 본 명세서에 참조로서 병합된다. 블럭 공중합체를 형성하는 예시적인 탄성중합성 섬유는 폴리에스테르, 코-폴리아미드, 폴리스티렌을 기재로 하는 다이블럭 및 트리블럭 및 불포화 또는 완전 수소화된 고무 블럭을 포함한다. 폴리스티렌과 컨쥬게이트되어 사용되는 고무 블럭은 부타디엔(B), 이소프렌( I), 또는 탄화수소 형태, 에틸렌-부타디엔(EN)를 포함한다. 그러므로, S-B-S, S-I-S, 및 S-EB-S 블럭 공중합체 뿐만 아니라 S-B, S-I, S-EB가 사용될 수 있다. 바람직한 구현예에서, 제1 성분은 폴리에스테르 폴리우레탄과 같은 폴리우레탄, 또는 폴리에스테르 탄성중합체로 형성된다.

제1 성분에 혼입하기 위해 알맞는 폴리우레탄은 섬유 성형성을 갖는 한 특별히 제한되지 않지만, 열가소성, 저강도(Shore A≤80) 폴리우레탄이 유리하다고 여겨진다. 가소성 폴리우레탄은 고분자 디올, 유기 디이소시아네이트, 및 사슬 증량제의 반응에 의해 얻어질 수 있고 용융 방사될 수 있는 중합체이다. 유리하기는, 폴리우레탄 탄성중합체의 분자량은 적어도 100,000 달톤이다.

고분자량 디올은 두 말단에 히드록시기를 갖고 평균분자량은 500~5,000이다. 고분자량 디올의 예는 예를 들면, 폴리테트라메틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 등과 같은 에테르 타입 폴리올, 예를 들면, 폴리헥사메틸렌 아디페이트, 폴리부틸렌 아디페이트, 폴리카보네이트 디올, 폴리카프로락톤 디올 등과 같은 에스테르형 폴리올 또는 그들의 혼합물이다.

사슬 증량제로서, 1,4-부탄디올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 분자량이 500 이하인 비스(2-히드록시에톡시)벤젠이 있다. 이들 중에서, 1,4-부타디엔과 비스히드록시에톡시벤젠이 일반적이며 사용하기에 유리하다. 1 이상의 아민 말단을 갖는 사슬 증량제, 예를 들면, 에탄올 아민 또는 에틸렌 디아민이 고려될 수 있지만, 일반적으로 디올 사슬 증량제와 혼합물로 그리고 비교적 낮은 백분률(<10중량% 사슬증량제)로 사용된다.

예시적인 유기 디이소시아네이트는 톨리렌 디이소시아네이트(TDI), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 1,6-헥산디이소시아네이트 등과 같은, 비-황색화 이소시아네이트, 및 그들의 혼합물을 포함한다. 이들 중에서, MDI가 특히 유리하다.

폴리우레탄 중의 MDI와 사슬 증량제 함량의 인덱스이며 폴리우레탄의 강도와 관련되는 중량% 경질 분획(%HS)은 일반적으로 약 55 중량% 내지 15 중량%의 범위이다. 바람직한 구현예에서, 폴리우레탄은 약 40 중량% 내지 20중량% 경질분획을 포함한다.

더욱이, 공지의 변경인자 또는 혼성제, 이산화티탄과 같은 염료 및 안료, UV 안정화제, UV 흡수제, 살균제 등이 폴리우레탄에 첨가될 수 있다.

상기 고분자 디올, 유기 이소시아네이트, 및 사슬 증량제에 더하여, 더 높은 작용성을 갖는, 즉 2 히드록시 또는 이소시아네이트기를 갖는 소량%의 비교가능한 성분이 약간의 가교를 제공하기 위해 혼합될 수 있다. 일반적으로, 5등량% 이하와 같은 10등량% 이하의 총 가교를 유지하는 것이 유리하다.

상기와 같이, 폴리에스테르 탄성중합체가 탄성중합성 성분으로 사용될 수 있다. 일반적으로, 폴리에스테르 탄성중합체는 경질 분획으로 단사슬 에스테르 부분 및 연질 분획으로서 긴사슬 폴리에테르 부분 및/또는 긴사슬 폴리에스테르 부분을 포함한다. 통상적으로 단사슬 에스테르는 방향족 디카르복실산과 분자량이 250 이하인 저분자량 디올로 이루어진다. 경질 분획으로 알맞는 방향족 디카르복실산은 테레프탈산, 이소프탈산, 바이벤조산, 두개의 벤젠핵을 갖는 치환된 디카르복실화합물, 즉 비스(p-카르복시페닐)메탄, p-옥시(p-카르복시페닐)벤조산, 에틸렌-비스(p-옥시벤조산), 1,5-나프탈렌디카르복실산 등을 포함한다. 페닐렌디카르복실산, 즉 테레프탈산과 이소프탈산이 특히 유리하다. 예시적인 저분자량 디올은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 테트라메틸렌 글리콜, 헥사메틸렌 글리콜, 시클로헥산 디메탄올, 레소르시놀, 히드로퀴논 등과 같은 분자량이 약 250 이하인 디올을 포함한다. 유리하기는 방향족 디올은 2~3개의 탄소 원자를 함유한다.

폴리에스테르 탄성중합체에 사용되는 예시적인 긴사슬 폴리에테르 분획은 폴리(1,2- 및 1,3-프로필렌 옥사이드)글리콜, 폴리(테트라메틸렌 옥사이드)글리콜, 에틸렌 옥사이드-1,2-프로필렌 옥사이드 랜덤 또는 블럭 공중합체등을 포함한다. 폴리(테트라메틸렌 옥사이드)글리콜은 유리하기는 긴사슬 폴리에테르로서 바람직하게 사용될 수 있다. 폴리에스테르 탄성중합체에 사용되는 예시적인 긴사슬 폴리에스테르 분획은 폴리카프로락톤디올, 폴리발레로락톤디올과 같은 폴리(지방족 락톤 디올)등을 포함한다. 폴리카프로락톤디올이 특히 바람직하다. 다른 긴사슬 폴리에스테르 부분으로서, 예를 들면, 아디프산, 세바스산, 1,3-시클로헥산 디카르복실산, 글루타르산, 숙신산, 옥살산, 아젤라산 등과 같은 이염기산과, 1,4-부탄디올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 헥사메틸렌 글리콜 등과 같은 저분자량 디올의 반응생성물과 같은 지방족 폴리에스테르 디올이 있다.

상기-예시된 탄성중합체의 예로서, HYTREL^®탄성중합체(Du Pont-Toray Co.), PELPRENE^® 탄성중합체(Toyobo Co.), GRILUX^®탄성중합체(Dainippon Ink and Chemicals Inc.), ARNITEL^® 탄성중합체(AKZO Co.)와 같은 시판 제품을 사용할 수 있다.

폴리아미드 엘라스토머는 또한 경질 분획과 연질 분획을 포함한다. 경질 분획으로서, 나일론 66, 610, 612 또는 나일론 6, 11, 12와 같은 폴리아미드 블럭이 사용되고, 연질 분획으로서, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 폴리테트라틸렌 글리콜 등과 같은 폴리에테르 블럭 또는 지방족 폴리에스테르 디올이 사용된다. 생성된 폴리아미드 탄성중합체의 특성은 경질 분획으로서 폴리아미드 원료, 연질 분획으로서 폴리에테르 또는 폴리에스테르 원료 및 경질분획/연질분획 비율에 의해 변한다. 예를 들면, 경질 분획이 증가하면, 기계적 강도, 내열성 및 화학적 내성이 증가하지만, 고무 탄성은 감소된다. 반대로, 경질 분획이 감소되면, 내한성(cold resistance)과 부드러움이 증가한다.

상기 예시된 폴리아미드 탄성중합체의 예로서, DIAMIDE^®탄성중합체(Daicel Huls Co.), PEBAX^®탄성중합체(Toray Corp.) 및 GRILUX^®탄성중합체(Dainippon Ink and Chemicals Inc.)와 같은 시판 제품이 사용될 수 있다.

폴리스티렌 기재 블럭 공중합체 탄성중합체는 마찬가지로 경질 분획과 연질 분획을 포함한다. 경질 분획은 폴리스테렌으로 형성될 수 있다. 연질 분획은 폴리부타디엔, 폴리이소프렌, 또는 블럭 공중합된 폴리에틸렌 부틸렌으로부터 유도될 수 있다. 상기 성분들로부터 얻어진 탄성중합체는 SBS, SIS 및 SEBS로 표시될 수 있다. 스테렌의 랜덤 공중합체 및 예를 들면, 단일 스테렌 분자의 삽입물이 가득한 폴리에틸렌으로 대표되는 에틸렌이 사용될 수 있다. 더우기, 스테렌 부분이 증가되면, 기계적 강도가 증가되지만, 이것은 경도를 증가시키고 고무 탄성을 손실시키는 경향이 있다. 반대로, 스테렌 부분이 감소되면, 반대가 된다.

상기 예시된 폴리스테렌 탄성중합체로서, KRATON G^®탄성중합체(Kraton Corp.), VECTOR 탄성중합체(Dexco), CARIFLEX^®탄성중합체(Shell Kagaku K.K.), RABALON^®탄성중합체(mitsubishi Petroleum Co.), TUFPRENE^®탄성중합체(Asahi Chemical Industry Co.), ARON^®탄성중합체(Aron Co.)과 같은 시판 제품이 사용될 수 있다.

본 발명에 사용할 수 있는 추가의 시판 탄성중합체는 Dow Chemical의 PELLETHANE^TM 폴리우레탄, Kraton Corp.의 KRATON 중합체, 및 DEXCO의 VECTOR 중합체가 포함된다. 다른 탄성중합성 열가소성 중합체는 BASF사의 ELASTOLLAN, B.F. Goodrich Company의 ESTANE와 같은 폴리우레탄 탄성중합재, Akzo Plastics의 ARNITEL과 같은 폴리에스테르 탄성중합재; 및 Elf Atochem Company의 PEBAX와 같은 폴리에테르아미드재를 포함한다. Montel의 CATALLOY^TM과 같은 이종상(heterophasic) 블럭 공중합체가 본 발명에 사용되는 것이 바람직하다. 또한, U.S. 5,594,080에 기재되어 있는 폴리프로필렌 중합체와 공중합체가 본 발명에 알맞다. Dow Chemical의 58200.02PE 탄성중합체, 및 Exxon Chemical Company의 EXACT 4023과 같은 탄성중합성 폴리에틸렌이 제1 성분으로 사용될 수 있다. 상기 리스트와 같은 탄성중합체들의 서로와의, 그리고 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 나일론 등과 같은 비-탄성중합성 열가소성 중합체와의 중합체 혼합물이 본 발명에 사용될 수 있다. 당업자는 탄성중합체 특성이 중합체 화학 및/또는 완전한 탄성 연신과 회복 특성에서부터 비교적 낮은 연신과 회복 특성 범위의 탄성 특성을 제공하기 위해 비-탄성중합성 중합체와 탄성중합체를 혼합하여 조절될 수 있다는 것을 인식할 것이다.

제1 성분이 하나 이상의 탄성중합체의 혼합물인 경우, 재료는 우선 적당한 양으로 혼합되고 블랜드된다. 사용될 수 있는 한벌의 혼합기 중에서, 독일 Barmag AG의 Barmag 3DD 3차원 동력 혼합기와 영국의 Rubber and Plastic Research Association의 RAPRA CTM cavity-transfer 혼합기가 포함된다.

제2 성분은 제1 성분을 형성하기 위해 사용된 중합체 또는 중합체 조성물과 비교하여 약한 탄성 (탄성이 덜한)특성을 나타내는 어느 중합체 또는 중합체 조성물로부터 형성될 수 있다. 예시적인 비-탄성, 섬유-형성 열가소성 중합체는 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리부텐과 같은 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리스티렌 및 그들의 혼합물을 포함한다. 이들 중합체는 동종중합체일 수 있고 비교적 작은 양의 공중합체들을 함유할 수 있다.

알맞는 제2 성분 중합체 조성물의 구체적인 예는 폴리에틸렌/폴리프로필렌 블랜드이다. 통상적으로 이 블랜드에서, 폴리에틸렌과 폴리프로필렌은, 재료가 폴리프로필렌이 2~98 중량%를 포함하고 나머지는 폴리에틸렌을 포함하는 비율로 블랜드된다. 이들 중합체 블랜드로 제조된 스트랜드는 "끈적임" 또는 표면 마찰이 거의 없는 연성 능력을 갖는다.

여러 형태의 폴리에틸렌이 제2 성분으로 사용될 수 있고 가장 바람직하기는 선형, 저밀도 폴리에틸렌이다. LLDPE는 중합체가 폴리프로필렌와 용융-방사에 잘 알맞도록 하는 여러가지 밀도와 용융 인덱스 특성을 얻을 수 있도록 생산될 수 있다. 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE)은 필라멘트 압출로 잘 수행될 수 있다. 바람직한 밀도값 범위는 0.87~0.96g/cc이고 더욱 바람직하기는 0.90~0.96g/cc이며, 바람직한 용융 인덱스값은 보통 0.2~150g/10분의 범위이다(ASTMD 1238-89, 190℃).

제2 성분에 포함된 프로필렌은 등방성 또는 교대배열 폴리프로필렌 동종중합 체, 공중합체, 또는 삼원혼성중합체일 수 있고, 가장 바람직하기는 동종중합체의 형태이다. 변형된, 저-점도 또는 고 용융흐름(MF) 폴리프로필렌(PP)이 사용될 수 있다. 예시적인 용융흐름은 35, 25 및 17을 포함한다. 본 발명에 사용될 수 있는 시판되는 폴리프로필렌 중합체의 예는 ARCO 40-7956X, BP 50-7657X, Basell PH805, 및 Exxonmobil 3155E2 를 포함한다.

제2 성분으로 사용하기에 알맞는 예시적인 폴리에스테르는 주성분으로 폴리에틸렌 테레프탈레이드와, 이소프탈산과 같은 다른 디카르복실산 성분 최대 50몰% 및/또는 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 부탄디올 등과 같은 다른 디올 성분 최대 35몰%의 공중합에 의해 얻어지는 공중합된 폴리에스테르이다.

제1 성분의 경우와 같이 제2 성분이 블랜드인 경우, 예를 들면 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 중합체 재료가 적당한 양으로 결합되고 섬유를 제조하기 전에 밀접하게 혼합된다.

본 발명의 다중성분 스트랜드의 주요 성분은 상기한 반면, 제1 및/또는 제2 중합체 성분은 또한 다중성분 스트랜드에 불리한 영향을 미치지 않는 다른 재료를 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 및 제2 중합체 성분은 염료, 안료, 항산화제, UV 안정화제 및 흡수제, 계면활성제, 왁스, 흐름 촉진제, 매팅제, 전도제, 살균제, 혼화제, 고체용매, 미립자 및 조성물의 처리능 또는 분할능을 강화시키기 위해 첨가되는 물질, 라디칼 스캐빈저, 아민, UV 억제제, 착색제, 충전재, 안티블럭제, 슬립제, 광택변형제 등 및 그들의 혼합물을 포함한다. 통상적으로, 각각의 첨가재들은 존재하는 경우, 약 5 중량% 미만의 양으로 사용된다.

본 발명에 따른 스트랜드는 직물, 및, 특별히는 부직물의 형성에 사용될 수 있다. 스트랜드는 이후에 니트 또는 직조된 직물로 병합되는 얀 또는 실을 형성하는데 사용될 수 있다.

본 발명에 따른 다중성분 탄성중합성 스트랜드는 복합 섬유의 분야에 알려진 방법으로 용융 방사될 수 있다. 용융 방사에 이어서, 본 발명의 다중성분 스트랜드는 일반적으로, 그들의 완전한 탄성 특성의 범위를 개발시키기 위해, 연신 활성 단계와 같은 활성 단계를 요구한다. 예를 들면, 본 발명의 용융 방사 외피/코어 스트랜드는 비교적 부드러운 표면과 스트랜드를 완전히 또는 부분적으로 그들의 성분 부분으로 분할할 때까지의 딱딱한 촉감에 의해 특징된다. 주름은 스트랜드 내에 연신능 뿐만 아니라 유연성을 제공한다. 활성화 단계에 의해 부여된 개선된 탄성 행동은 감소된 초기 모듈에 의해 나타난다.
유사하기는, 회전에 따른 본 발명의 분할가능한 가닥은 활성화 공정이 완전히 또는 부분적으로 스트랜드들을 그들의 구성요소 부분으로 분할할때 까지, 비교적 부드러운 표면과 뻣뻣한 느낌에 의해 특징된다. 활성 후 점진적 연신에 의해, 생성된 분할 스트랜드는 부드럽고, 비-탄성중합성 성분이 탄성중합성 성분 주변에 커지거나 모여지는 자동-직조된 표면을 나타낸다. 감소된 초기 모듈이 본 발명의 활성화된 분할가능 스트랜드 내에 유사하게 기록된다.

점진적 연신을 이용한 활성화 공정은, 일반적으로 스트랜드가 부직 웨브 또는 부직물로 형성되기 전 실시될 수 있지만, 형성된 후 실시된다. 활성화 공정은 일반적으로 부직 웨브 또는 부직물을 약 1.1 ~ 10.0배 점진적으로 연신한다. 바람직한 구현예에서, 웨브 또는 직물은 그들의 초기 길이의 약 2.5배까지 연신 또는 드로잉된다. 본 발명에 따른 점진적 연신은 본 분야에 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다.

많은 다양한 연신기와 방법이 부직 섬유성 웨브와 탄성 필름의 출발층 또는 원료층을 연신하는데 사용될 수 있다. 점진적 연신은, 예를 들면 대각 맞물림 연신기, 횡방향("CD") 맞물림 연신기, 기계방향("MD") 맞물림 연신 장비를 사용하여 수행될 수 있다. 대각 맞물림 연신기는 평형 샤프트 상에 한 쌍의 왼손과 오른손 나선기어형 요소를 포함한다. 샤프트는 2개의 기계 측판 사이에 놓이고, 하부 샤프트는 고정된 베어링에 위치하고 상부 샤프트는 수직으로 활주가능한 부재의 베어링에 위치한다. 활주가능 부재는 나사를 맞춤에 의해 작동할 수 있는 쐐기형 요소에 의해 수직 방향으로 맞추어진다. 쐐기를 외부로 또는 내부로 조이는 것은 수직으로 활주가능한 부재를 각각 내리거나 올려 상부 물림롤의 기어-형 날(teeth)을 하부 물림롤과 더욱 맞물리게하거나 또는 풀리게 한다. 측면 프레임에 장착된 마이크로미터는 물림롤의 날의 맞물림 깊이를 나타내기 위해 사용할 수 있다. 에어실린더는 연신된 재료에 의해 발휘되는 상부로의 힘과 반대로 쐐기를 맞추는 것에 대항하여 그들의 하부의 단단하게 맞물린 위치에서 활주가능 부재를 유지하기 위해 사용된다. 이들 실린더는 맞물림 장비를 통해 재료를 용융 방사하기 위해, 활성화될 때 모든 기계의 닙 위치를 공개하는 안전 순환과 연관하여, 상부 및 하부 물림롤이 서로로부터 풀리도록 수축될 수 있다. 운송 수단은 통상적으로 고정된 물림롤을 구동시키기 위해 이용된다. 상부 물림롤이 기계 수명 또는 안전의 목적으로 풀려질 수 있다면, 재맞물림 후 물림롤의 날이 항상 다른 물림롤의 날 사이에 있고 맞물림 날의 부가물 사이의 가능성있는 위험한 물리적 접촉을 피하는 것을 확실히 하기 위해, 상부와 하부 물림롤 사이의 반-역회전 기어 배열을 사용하는 것이 바람직하다. 물림롤이 일정한 맞물림을 유지한다면, 상부 물림롤은 통상적으로 구동될 필요가 없다. 구동은 스트래칭되는 재료를 통해 구동된 물림롤에 의해 수행된다. 물림롤은 미세 피치 나선형 기어와 닮았다. 하나의 구현예에서, 롤은 직경 5.935", 나사각 45°, 정상 피치 0.100, 직경 피치 30, 압력각 141/2°이며, 본질적으로 긴 부가물이 정상에 있는 기어이다. 이것은 재료 두께의 날의 측면에 최대 약 0.090"의 물림 맞물림 및 약 0.005"의 공차를 허용하는 좁고, 깊은 프로파일을 제조한다. 날은 회전 토크를 전달하도록 고안되지 않고 정상적인 물림 연신 작업에서 금속-대-금속 접촉을 하지 않는다. CD 물림 연신 장비는 물림롤의 고안과 다른 대각 물림 연신기와 동일하고 다른 중요하지 않은 영역은 아래에 설명되었다. CD 물림 요소들은 큰 맞물림 깊이가 가능하므로, 최상 샤프트가 상승 또는 하강할 때 두개의 물림롤의 샤프트가 평행을 유지하도록 하는 수단을 병합하는 것이 중요하다. 하나의 물림롤의 날이 항상 다른 물림롤의 날 사이에 있고 물림날 사이의 가능한 위험한 물리적 접촉을 피하는 것을 확실히하는 것이 필요하다. 이 평행운동은 랙과 기어 배열에 의해 확실히되고 여기서 고정기어랙은 수직으로 활주가능한 부재와 병렬로 각 측면 프래임에 결합된다. 샤프트는 측면 프래임을 가로지르고 수직으로 활주가능한 각 부재의 베어링에 의해 작동한다. 기어는 이 샤프트의 각 말단에 갖추어 있고 랙과 맞물려 작동하여 원하는 평행 운동을 한다. CD 물림 연신기용 드라이브는 재료의 물림 연신이 비교적 높은 마찰계수를 갖는 경우를 제외하고 상부 및 하부 물림롤 모두를 작동시켜야 한다. 드라이브는 반-역회전일 필요는 없다. CD 물림 요소는 고체재료로 마무리되지만, 두개의 다른 직경의 디스크의 교대 적층으로 기재되는 것이 가장 바람직하다. 하나의 구현예에서, 물림 디스크는 직경 6", 두께 0.031", 가장자리에서의 전체 반경을 갖는다. 물림 디스크를 분리시키는 여유 디스크는 직경 5 1/2", 두께 0.069"일 수 있다. 이 배열의 두개의 롤은 모든 측면에서 재료에 대해 공차 0.019"를 남기면서 최대 0.231"까지 물릴 수 있다. 대각물림 연신기를 사용하여, 이 CD 물림 요소 배열은 0.100" 피치를 가질 수 있다. MD 물림 연신 장비는 물림롤의 고안을 제외하고는 대각 연신과 동일할 수 있다. MD 물림롤은 미세 피치 자극 기어와 거의 유사하다. 한 구현예에서, 롤은 직경 5.933", 피치 0.100", 직경 피치 30, 압력각 141/2°이고, 기본적으로 긴 부가물이 최상부에 있는 기어이다. 두번째 통과는 더 많은 공차를 갖는 좁은 날을 제공하도록 기어 호브 오프셋 0.010"을 갖는 롤로 이루어진다. 약 0.090"의 맞물림으로, 이 배열은 재료 두께의 측면에 약 0.010"의 공차를 갖는다. 상기 대각, CD 또는 MD 물림 연신기는 본 발명의 점진적으로 연신된 부직 웨브의 제조에 사용될 수 있다.

하나의 알맞는 점진적 연신 시스템의 예시적인 배열을 도 2에 나타내었다. 점진적 연신 시스템(10)은 일반적으로 닙을 형성하도록 위치된 한쌍의 제1(12)(예를 들면 상부)과 제2(예를 들면 하부) 연신 롤러(14)를 포함한다. 제1 점진적 연신 롤러(12)는 일반적으로 융기된 고리와 같은 다수의 돌출부와 대응 홈을 포함하고, 이들은 모두 제1 점진적 연신 롤러(12)의 전체 원주에 대하여 연장된다. 제2 점진적 연신 롤러(14)는 마찬가지로, 융기된 고리와 같은 다수의 돌출부와 모두 제2 점진적 연신 롤러(14)의 전체 원주에 대하여 연장된 대응하는 홈을 포함한다. 제1 점진적 연신 롤러(12) 상의 돌출부는 제2 점진적 연신 롤러(14) 상의 홈과 물리거나 또는 맞물리는 반면, 제2 점진적 연신 롤러(14) 상의 돌출부는 제1 점진적 연신 롤러(12) 상의 홈과 물리거나 또는 맞물린다. 웨브가 점진적 연신 시스템(10)을 통과하는 동안, 웨브는 횡기계방향("CD")에서 점진적 드로잉 또는 연신된다. 바람직한 구현예에서, 돌출부는 고리에 의해 형성되고, 점진적 연신 시스템은 "고리 롤러"라고 불리운다.

선택적으로 또는 추가적으로, 웨브는 도 3에 나타낸 바와 같은 하나 이상의 점진적 연신 시스템을 사용하는 기계적 방향("MD")에서 점진적으로 드로잉 또는 연신될 수 있다. 도 3에 나타난 바와같이, MD 점진적 연신 시스템(16)은 MD 점진적 연신 시스템(16)은, 마찬가지로 점진적 돌출부와 홈을 갖는 한쌍의 점진적 연신 롤러를 포함한다. 그러나, MD 점진적 연신 시스템 내의 돌출부와 홈은 일반적으로 롤러의 원주 주변보다는 롤러의 폭을 가로질러 연장된다.

선택적으로, 점진적 연신은 충돌 유체와 연관하여 실시될 수 있다. 예를 들면, 가열된 유체는 웨브의 표면으로 향할 수 있다. 예시적인 유체는 물과 공기를 포함한다. 가열된 유체에 알맞는 온도는 35℃ 미만의 온도를 포함한다.

점진적 연신 공정의 특성때문에, 단일 통과에서 오직 웨브의 일부만이 연신 활성된다. 다르게 말하면, 점진적 연신 시스템을 통한 단일 통과 후 웨브의 일부(그리고 다중성분 스트랜드이기 때문에)는 연신 활성 및 더욱 탄성이 될 것이고, 반면 웨브의 다른 부분(그리고 다중성분 스트랜드이기 때문에)은 연신-활성되지 않고 실질적으로 탄성이 덜하다. 그러므로, 부분 활성인 직물, 예를 들면 점진적 연신의 단일 통과를 겪은 웨브는, 길이방향으로 연장된 비-활성의, 실질적으로 탄성이 덜한 영역들이 사이에 있는, 좁고, 떨어진 길이방향으로 연장된 연신-활성 탄성 영역을 포함한다.

결론적으로, 본 발명에 따라 형성된 웨브는 웨브의 탄성 특성을 완전히 개발하기 위해 하나 이상의 활성화 단계를 통해 통과할 것이다. 예를 들면, 본 발명에 따라 형성된 웨브는 일련의 점진적 연신 시스템을 통해 유도될 것이다. 본 발명의 바람직한 면에서, 본 발명에 따라 형성된 웨브는 제1 점진적 연신 시스템의 상부 롤러의 돌출부가 제2 점진적 연신 시스템의 상부 롤러의 홈에 배열되도록 상쇄되는 일련의 점진적 연신 시스템을 통해 통과한다. 이와 같은 구현예에서 상쇄 점진적 연신 시스템은 웨브 내의 다중성분 모두가 실질적으로 연신 활성되도록 정렬된다. 각각의 점진적 연신 이후 웨브 내의 연신 활성된 스트랜드의 증가량은 웨브 초기 모듈의 저하를 포함하여 탄성 특성의 수를 반영할 것이다.

부직 웨브는 본 분야의 어느 공지 기술에 의해 본 발명의 다중성분 스트랜드로부터 제조될 수 있다. 스펀본드법으로 알려진 공정 종류는 부직 웨브를 형성하는 일반적인 방법이다. 스펀본드법의 여러 형태의 예는 Kinney의 미국특허 3,338,992, Dorschner의 미국특허 3,692,613, Matsuki의 미국특허 3,802,817, Appel의 미국특허 4,405,297, Balk의 미국특허 4,812,112 및 Brignola et al의 미국특허 5,665,300에 기재되어 있다. 일반적으로, 통상의 스펀본드 공정은

a) 방사구로부터 스트랜드를 사출성형하고;

b) 스트랜드를, 용융 스트랜드의 고체화를 촉진하기 위해 일반적으로 냉각된 공기의 흐름으로 급속냉각하고;

c) 공기 스트림에서 필라멘트를 공기 유입시키거나, 또는 방직 섬유 공업에 사용되는 일반적인 형태의 기계적 드로잉 롤 주변에 그들을 감음으로써 적용될 수 있는 드로잉 긴장으로 급랭 영역을 통해 필라멘트를 전진시켜 필라멘트를 가늘게 하고;

d) 드로잉 스트랜드를 구멍난 표면상의 웹으로 수집하고; 그리고

e) 풀린 스트랜드를 직물로 결합하는 것을 포함한다.

이 결합은 밀착되어 있는 웨브 구조물을 충격을 주기 위해 본 분야에 알려진 열, 화학 또는 기계적 결합 처리를 사용할 수 있다. 열점(thermal point) 결합은 사용하기에 유리하다. 여러가지 열점 결합 기술이 알려져 있고, 점 결합 패턴을 갖는 캘랜더 롤이 가장 바람직하게 이용된다. 본 분야에 알려진 어느 패턴은 연속 또는 비연속 패턴을 적용하는 통상의 구현예에서 사용될 수 있다. 바람직하기는, 결합은 6~30%을 덮고, 가장 바람직하기는 층의 12%가 덮힌다. 이들 % 범위에 따라 웨브를 결합함에 의해, 필라멘트는 직물의 강도와 보존성이 유지되는 동안 완전한 정도의 연신을 통해 늘어날 수 있다. 본 발명의 선택적인 면에서, 웨브 내의 스트랜드를 얽히게 하거나 또는 꼬이게하는 결합 공정이 사용될 수 있다. 얽힘 또는 꼬임에 의지하는 예시적인 결합 공정은 수력엉킴(hydroentanglement)이다.

이 유형의 모든 스펀본드법 공정은 다중성분 스트랜드를 생산할 수 있는 방사구와 압출성형 시스템으로 공급될 수 있다면, 본 발명의 탄성 직물을 제조하는데 사용될 수 있다. 그러나, 하나의 바람직한 방법은 형성 표면 아래에 위치된 진공으로부터 드로잉 긴장의 제공을 포함한다. 이 방법은 형성 표면에 연속적으로 증가하는 스트랜드 속도를 제공하고, 따라서 탄성 스트랜드가 뛰어 나오는(snap back) 기회는 거의 제공되지 않는다.

용융블로잉(meltblowing)으로 알려진 다른 종류의 방법이 본 발명의 부직물을 제조하는데 사용될 수 있다. 웨브 형성을 위한 이 방법은 V.A. Wendt, E.L. Boone, 및 C.D. Fluharty의 NRL Report 4364 "Manufacture of Superfine Organic Fibers" 및 Buntin 등의 미국특허 3,849,241에 기재되어 있다. 통상의 용융블로잉은 일반적으로

a.) 방사구로부터 스트랜드를 사출성형하고;

b.) 고속 가열 공기의 스트림을 사용하여 방사구 바로 아래에서 폴리머 스트림을 급냉시키면서 동시에 가늘게 하고;

c.)드로잉된 스트랜드를 구멍난 표면상의 웹으로 수집하는 것을 포함한다.

용융블로잉된 웨브는 여러 수단에 의해 결합될 수 있지만, 종종 웨브 내의 필라멘트의 맞물림 또는 탄성중합체의 경우 자생적 결합은 웨브가 롤 상에서 결합되기에 충분한 강도를 제공한다.

미국특허 5,290,626에서와 같이 다중성분 스트랜드의 사출성형을 제공하는 어느 용융블로잉 공정이 본 발명의 실시에 사용될 수 있다.

완전함을 위해, 다중성분 스트랜드로부터 부직물을 제조하는 알맞는 공정라인의 한 예가 도 4에 설명되어 있다. 이 도면에서, 공정 라인은 이-성분 연속 스트랜드를 생산하기 위해 정렬되었지만, 본 발명은 두 가지 이상의 성분을 갖는 다-성분 필라멘트로 제조된 부직물을 포함한다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 본 발명의 섬유는 세 가지 또는 네 가지 성분을 갖는 필라멘트로 제조될 수 있다. 선택적으로, 다-성분 스트랜드에 더하여, 단일 성분 스트랜드를 포함하는 부직물이 제공될 수 있다. 이와 같은 구현예에서, 단일 성분과 다중성분 스트랜드가 결합하여 단일, 통합 웨브를 형성할 수 있다.

공정 라인(18)은 개별적으로 제1 및 제2 성분을 사출성형하기 위한 한 쌍의 압출기(20 및 20a)를 포함할 수 있다. 제1 및 제2 폴리머 재료, 각각 A, B는 압출기(20 및 20a)로부터 각각 용융 펌프(22 및 24)를 통해 방사구(26)로 공급된다. 이-성분 필라멘트를 압출성형하기 위한 방사구는 당업자에게 잘 알려져 있으며, 따라서 본 명세서에 상세히 기재하지 않았다. 특히 본 발명의 실시에 알맞는 방사구 고안은 US 5,162,074에 기재되어 있다. 방사구(26)는 일반적으로 방사구를 통해 개별적으로 중합체 재료 A 및 B를 유도하기 위한 흐름 경로를 생성하도록 배열된 구멍의 패턴으로 다른 것의 상부에 쌓인 다수의 플래이트를 포함하는 스핀 팩을 함유하는 하우징을 포함한다. 방사구(26)는 하나 이상의 열로 정렬된 구멍을 갖는다. 방사구 구멍은 중합체가 방사구를 통해 사출성형될 때 하류방향으로 연장된 스트랜드(S)의 장막을 형성한다. 예를 들면, 방사구(26)는 기울어진 3엽 다중성분 필라멘트를 형성하도록 정렬될 수 있다. 선택적으로, 방사구(26)는 동심의 외피/코어 이-성분 필라멘트를 형성하도록 정렬될 수 있다.

공정라인(18)은 또한 방사구(26)로부터 연장된 필라멘트의 장막 주변에 위치한 급냉 송풍기(28)를 포함한다. 급냉 송풍기(28)로부터의 공기는 방사구(26)로부터 연장된 필라멘트를 급냉시킨다. 급랭공기는 도 4에 나타낸 바와 같이, 필라멘트 장막의 한쪽 측면, 또는 필라멘트 장막의 양쪽 측면으로부터 유도될 수 있다.

섬유 드로잉 유니트 (30) 또는 흡입기는 방사구 아래에 위치하고 급랭된 필라멘트를 수용한다. 용융 스피닝 중합체에 사용하기 위한 섬유 드로잉 유니트 또는 흡입기는 잘 알려져 있다. 본 발명에 사용하기에 알맞는 섬유 드로잉 유니트는 슬랏 감쇠기, 선형 섬유 흡입기 및 배기건 (eductive gun)을 포함한다. 바람직한 구현예에서, 낮은 위치에 있는 드로잉 슬랏이 본 발명의 섬유를 가늘게 하는데 사용된다.

일반적으로, 섬유 드로잉 유니트(30)는 연장된 수직통로를 포함하고, 필라멘트는 통로의 측면으로부터 유입되는 공기를 흡입하고 통로를 통해 하류방향으로 흐름으로써 드로잉된다. 빨아들인 공기는 섬유 드로잉 유니트를 통해 필라멘트와 주변 공기를 드로잉한다.

끝없이 작은 구멍이 있는 성형표면(32)이 섬유 드로잉 유니트(30) 아래에 위치하고 섬유 드로잉 유니트의 출구 구멍으로부터 연속 스트랜드(S)를 수용하여 웨브(W)를 형성한다. 성형표면(32)는 가이드 롤러(34) 주변을 왕복운동(travel) 한다. 필라멘트가 퇴적되는 성형 표면 아래에 위치한 진공(36)은 성형 표면(32)과 반대방향으로 필라멘트를 드로잉한다.

공정라인(18)은 추가로 압축(compression) 롤러(38)을 포함하고, 이것은 가이드 롤러(34)의 최전방을 따라, 웨브가 성형 표면(32)으로부터 드로잉되어 나옴에 따라 웨브(W)를 수용한다. 이에 더하여, 공정라인은 마감된 직물을 형성하기 위해 이-성분 필라멘트들을 함께 결합시키고 웨브를 통합시키기 위해 한쌍의 열점이 결합된 결합 캘린더 롤(40)을 포함한다.

도 4에 설명된 유리한 구현예에서, 이동 성형표면(32) 상의 결합된 웨브는 실질적으로 CD 또는 MD에서 웨브를 드로잉하는 한쌍의 서로 맞물린 스트래칭 롤러(44, 46)를 포함하는 점진적 연신 시스템(42)의 형태로 점진적 연신 시스템(42)의 형성에서 연신 활성 공정을 통해 이동된다.

단일의 점진적 연신 시스템이 도4 에 설명되었지만, 바람직한 구현예에서, 일련의 이와 같은 점진적 연신 시스템이 웨브를 드로잉하는데 사용된다. 예를 들면, 두 개의 점진적 연신 시스템이 CD에서 직물의 연신 활성에 사용될 수 있다. 유리하기는, 두 시스템 내의 연신 롤러들은 웨브에 더 높은 정도의 연신 활성을 제공하도록 오프셋된다. 선택적으로 또는 추가적으로, 하나 이상의 점진적 연신 시스템이 MD에서의 웨브를 연신 활성을 위해 사용될 수 있다. 선택적인 구현예에서, 웨브는 초기에 연신 활성되고 그리고 나서 결합된다.

최근에, 공정 라인(18)은 결합된 직물을 취하기 위한 권취 롤러(48)을 포함한다.

공정라인을 작동시키기 위해, 호퍼(50 및 52)가 각각 제1 및 제2 폴리머 성분으로 채워지고 이것은 용융되고 용융 펌프(22 및 24)와 방사구(26)를 통해 각각의 압출기(20 및 20a)에 의해 사출성형된다. 비록 용융 폴리머의 온도가 사용된 중합체에 따라 다르지만, 예를 들면 PELLETHANE^TM 2103-70A 폴리우레탄 및 ARCO 40-7956X 폴리프로필렌이 제1 및 제2 성분으로 사용될 때, 방사구에서 중합체의 바람직한 온도는 약 200 ~ 225℃이다.

사출성형된 스트랜드가 방사구(26)로부터 연장됨에 따라, 급랭 송풍기(28)로부터 공기의 스트림은 적어도 부분적으로 스트랜드를 급랭시킨다. 급랭 후, 스트랜드는 섬유 드로잉 유니트(30)를 통한 공기 흐름에 의해 섬유 드로잉 유니트(30)의 수직이동으로 드로잉된다. 섬유 드로잉 유니트(30)에서 흡입 공기의 온도는 스트랜드에 있는 중합체 종류와 같은 인자에 의존하며 당업자들에게 잘 알려져 있다.

드로잉된 필라멘트는 섬유 드로잉 유니트(30)의 외부 구멍을 통해 이동 성형표면(32)에 적층된다. 진공(36)은 성형 표면(32)와 반대로 스트랜드를 드로잉하여 연속 스트랜드의 비결합, 부직 웨브를 형성한다. 웨브를 그리고 나서 압축 롤러(38)로 가볍게 압축되고 결합 캘린더 롤(40)에 의해 열점 결합된다. 열점 결합술은 당업자에게 잘 알려져 있으며 본 명세서에서는 논의하지 않았다.

그러나, 결합 패턴의 종류는 원하는 직물 강도에 따라 변할 수 있다. 결합 온도는 필라멘트의 중합체와 같은 인자에 따라 변할 수 있다.

비록 도 4에 나타난 결합법은 열점 결합이지만, 본 발명의 직물은 오븐 결합, 초음파 결합, 수소얽힘 또는 그들의 결합과 같은 다른 수단에 의해서 옷감-유사 직물을 제조할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 공기 결합을 통해서와 같은 이와 같은 결합법은 당업자에게 잘 알려져 있고 여기서 상세히 설명하지 않았다.

결합된 웨브는 실질적으로 점진적 연신된다. 도 4에 나타난 등분적 연신법이 롤러 기재 시스템이지만, 본 분야에 알려진 어느 점진적 연신 시스템도 사용될 수 있다. 점진적 연신 공정은 일반적으로 고온에서 실시되고, 다중성분 스트랜드 내에 적용된 중합체의 따른다. 바람직한 구현예에서, 점진적 연신은 35℃ 미만에서 실시된다. 점진적 연신 공정은 추가로 일반적으로 약 0.025 ~ 0.250 인치 범위의 롤러 맞물림 깊이에서 작동된다.

최근, 연신 활성된 웨브가 권취 롤러(48) 상에 권취되고 추가 처리되거나 또는 사용될 수 있다.

본 발명은 선행 방법과 관련된 끈적임과 블로킹 분제를 해결함과 동시에 개선된 특성을 제공할 수 있다. 웨브는 일화용 기저귀 덮개, 성인 요실금 몸체, 생리대 지지체, 허리끈, 커프스, 트레이닝 팬츠의 측면 패널, 붕대, 의복(apparel) 안감과 같은 내구재, 의료 가운과 같은 일회용 또는 반-내구성 제품용 성분 등에 적용될 수 있다. 마지막에, 직물은 본 분야에 알려진 방법에 의한 통상적인 표면처리법에 의해 처리될 수 있다. 예를 들면, 통상의 중합체 첨가재가 직물의 습윤성을 강화하기 위해 사용될 수 있다. 이와 같은 표면처리는 직물의 습윤성을 강화시키고, 그러므로 안감 또는 여성보호, 육아, 보육, 및 성인 요실금 제품용 등의 관리재로서 그것의 사용을 촉진한다.

본 발명의 직물은 당업자들에게 알려져 있는, 정전기 방지제, 알콜 억제제등과 같은 다른 처리법으로 처리될 수 있다.

본 발명은 다음의 비-한정적인 예에 의해 더욱 설명될 수 있다. 상기 예들은 본 발명의 예이며 본 발명 또는 첨부된 청구항의 범위를 제한하고자 하는 것은 아니다.

실시예 1

외피/코어 10/90 이성분(bicomponent) 필라멘트의 웨브를 도 4에 나타낸 것과 유사한 스펀본드 장치에서 제조하였다. 코어를 PELLETHANE2103-70A 폴리우레탄으로 제조하였고 외피는 Dow ASPUN 6811A 폴리에틸렌으로 제조하였다. 필라멘트를 직경 0.35mm의 144 홀을 갖는 다이를 통해 용융 방사하였다. 필라멘트를 공기 감쇠 장비를 통해 약 600m/분의 속도로 드로잉하였고 68gsm 기본 중량의 웨브로서 다공성 벨트상에 분포시켰다. 필라멘트의 데니어는 약 5였다. 웨브를 111℃의 온도에서 열점 결합시키고 기계적 점진적 연신 장비를 통해 통과시켜 기계방향과 대각기계방향 모두로 연신하였다. 직물의 기계적 특성을 표 1에 나타내었다.

실시예 2

외피/코어 9/91 이성분 필라멘트의 웨브를 실시예 1에 사용된 장치로 제조하였다. 코어를 PELLETHANE2102-75A 폴리우레탄으로 제조하였고 외피는 Arco 40-7956x 폴리프로필렌으로 제조하였다. 웨브를 136℃의 온도에서 열점 결합시키고 기계방향과 횡기계방향 모두로 연신하였다. 이 직물의 기계적 특성을 표 1에 나타내었다.

실시예 3

외피/코어 10/90 이성분 필라멘트의 웨브를 도 4에 나타낸 것과 유사한 스펀본드 장치에서 제조하였다. 코어를 PELLETHANE2102-75A 폴리우레탄으로 제조하였고 외피는 Arco 40-7956X 폴리프로필렌으로 제조하였다. 필라멘트를 폭 1.2미터를 가로질러 직경 0.35mm의 4000 홀을 갖는 다이를 통해 용융 방사하였다. 필라멘트를 공기 감쇠 장비를 통해 약 1200m/분의 속도로 드로잉하였고 50gsm 기본 중량의 웨브로서 다공성 벨트상에 분포시켰다. 필라멘트의 데니어는 약 5였다. 웨브를 138℃의 온도에서 열점 결합시키고 기계적 점진적 연신 장비를 통해 통과시켜 기계방향과 대각기계방향 모두로 연신하였다. 직물의 기계적 특성을 표 1에 나타내었다.

실시예 4

외피/코어 20/80 이성분 필라멘트의 웨브를 도 4에 나타낸 것과 유사한 장치로 제조하였다. 코어를 PELLETHANE2102-75A 폴리우레탄으로 제조하였고 외피는 Dow ASPUN 6811A 폴리에틸렌으로 제조하였다. 웨브를 118℃의 온도에서 열점 결합시키고 기계방향과 횡기계방향 모두로 연신하였다. 이 직물의 기계적 특성을 표 1에 나타내었다.

탄성 이성분 직물의 특성

실시예	1	2	3	4
기본 중량 g/m2	68	62	50	50
MD 인장 g/in	867	2428	4263	3577
CD 인장 강도 g/in	1470	4620	1771	2329
MD 신장 %	268	187	233	289
CD 신장 %	390	234	336	330
MD 응력이완 %	31	41	37	43
CD 응력이완 %	33	39	43	48

응력이완은 직물을 50% 가우스 길이로 늘리고, 응력 감소를 관찰하면서 샘플을 5분동안 유지하여 측정하였다. 응력이완%는 (1 - 최종응력/초기응력)×100%이다. 인스트론 인장 시험 장비를 탄성중합성 부직 스펀레이드(spunlaid) 직물에 대한 응력 대 변형(strain)을 측정하는데 사용하였다. 직물의 기본 중량을 실제 출력된 샘플 중량 또는 생산 롤에서 취한 아주 큰 조각의 평균 중량으로 측정하였다.

실시예 5

세개의 탄성 이성분 스펀본드된 직물을 실시예 1의 방법과 유사한 압출방법을 사용하여 제조하였다. 이들 세개의 직물을 조성물 5/95 Arco 40-7956X 폴리프로필렌/PELLETHANE 2103-70A 폴리우레탄의 4.0 데니어 외피/코어 이성분 필라멘트로 제조하였다. 직물을 110℃의 온도에서 열점 결합시켰다. 시편 1을 연신 활성 없이 시험하였다. 시편 2는 롤 롤러를 통해 1회 통과시켜 연신 활성시켰다. 시편 3은 링 롤러를 통해 동일한 방향으로 2회 통과시켜 연신 활성시켰다. 링 롤러는 롤러 맞물림 깊이가 0.16"인, 인치당 17개의 평행 고리가 장착되었다. 연신 활성의 결과는 시편을 신장하는데 요구되는 힘을 감소시키는 것이다. 시편 1을 100% 신장시키는데 필요한 힘은 2.4kgf/in(킬로그램 포스/인치)였다. 시편 2를 100% 신장시키는데 필요한 힘은 1.8kgf/in 였다. 시편 3을 100% 신장시키는데 필요한 힘은 1.6kgf/in 였다. 연속적인 연신 활성 단계를 갖는 초기 모듈의 감소는 각 연속 고리 롤링 동안 다양한 웨브 내의 미리 비활성된 스트랜드의 스트래칭 활성을 나타낸다.

실시예 6

2개의 탄성 이성분 스펀본드된 직물을 실시예 1의 방법과 유사한 사출성형법을 사용하여 제조하였다. 두 직물을 도 1c에 기재된 것과 유사한 7 데니어 기울어진 3엽 필라멘트로 형성하였다. 필라멘트의 중심부에 있는 중합체는 벡터 4111이었다. 최상부에 위치된 폴리머는 Dow ASPUN 6811A LLDPE 였다. 직물을 69℃에서 열점 결합시켰다. 시편 1은 연신 활성없이 시험하였다. 시편 2는 링 롤러를 2회 통과시킴으로써 연신 활성하였다. 링 롤러는 롤러 맞물림 깊이가 0.16"인, 인치당 17개의 평행 고리가 장착되었다. 연신 활성의 결과는 실시예 5에서 관찰된 결과와 달랐다. 시편 1과 2를 100% 신장시키는데 필요한 힘은 1.4kgf/in였다. 그러나, 시편 3을 100% 신장시키는데 필요한 힘은 0.1 kgf/in 였다. 이 경우, 폴리에틸렌의 비교적 두꺼운 외부층을 연신하는데 링 롤러를 통한 두번의 통과가 요구되었다. 필라멘트 기하구조에 대한 연신 결과는 스캐닝 전자현미경으로 확인하였다. 특히, 시편 1의 필라멘트는, 시편 3의 필라멘트가 고도로 꼬인 무딘톱니모양인 반면, 비교적 일직선이었다. 시편의 고도로 무딘 톱니형태는 직물의 탄성에 기여한다. 100% 신장으로부터 시편 1의 회복은 60%였다. 100% 신장으로부터 시편 2의 회복은 90%였다.

3개의 탄성 이성분 스펀본드된 직물을 실시예 1의 방법과 유사한 사출성형법을 사용하여 제조하였다. 세 직물 모두를 8 데니어 외피/코어 이성분 필라멘트로 형성하였다. 필라멘트의 95%를 차지하는 코어 중합체는 Dow 58200.02 PE 탄성중합체였다. 필라멘트의 5%를 차지하는 외피 중합체는 Dow 6811A LLDPE/PP 동종중합체의 85/15 블랜드였다. 시편 1은 연신 활성없이 시험하였다. 시편 2는 링 롤러를 2회 통과시킴으로써 연신 활성하였다. 시편 3은 링 롤러를 통해 동일 방향으로 2회 통과시킴으로써 연신 활성하였다. 링 롤러는 롤러 맞물림 깊이가 0.16"인 평행 고리가 인치당 17개 장착되었다. 연신 활성의 결과는 시편을 신장하는데 요구되는 힘을 감소시켰다. 시편 1을 100% 신장시키는데 필요한 힘은 1.0kgf/in였다. 시편 2를 100% 신장시키는데 필요한 힘은 0.6 kgf/in였다. 시편 3을 100% 신장시키는데 필요한 힘은 0.4 kgf/in 였다.

Claims (30)

1. 탄성 부직물을 제조하는 방법으로,

   하나 이상의 방향에서 부직 웨브를 점진적으로 연신(incrementally stretching)하여 부직 웨브의 탄성 특성을 활성화하고 탄성 부직물을 형성하는 것을 포함하고,

   여기서 상기 부직 웨브는 스트랜드의 길이를 따라 길이방향으로 함께 연장되는 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분을 갖는 다수의 다중성분 스트랜드를 포함하고, 상기 제1 중합체 성분은 신장(enlogation) 되었을 때 그 자신의 탄성 한계 내에서 변형 또는 연신되는 중합체를 포함하고, 상기 제2 중합체 성분은 인장응력(tensile stress)의 적용에 의해 영구적으로 신장되는 중합체를 포함하는 것인 방법.
2. 제 1항에 있어서, 부직 웨브는

   스트랜드의 길이를 따라 길이방향으로 함께 연장된 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분을 갖는 다수의 다중성분 스트랜드를 용융 방사(melt spinning)하고, 상기 제1 중합체 성분은 신장 되었을 때 그 자신의 탄성 한계 내에서 변형 또는 연신되는 중합체를 포함하고 그리고 상기 제2 중합체 성분은 인장응력의 적용에 의해 영구적으로 신장되는 중합체를 포함하고;

   다중성분 스트랜드를 부직 웨브로 형성하고; 그리고

   밀착 결합된(coherent bonded) 부직 웨브를 형성하기 위해 스트랜드를 결합하거나 또는 서로 얽히게 함으로써 형성되는 것인 방법.
3. 제 1항에 있어서, 웨브를 점진적으로 연신하는 단계는 다중성분 스트랜드의 일부는 연신-활성화 및 탄성화되게 하고 스트랜드의 다른 부분은 연신-활성화되지 않고 탄성이 덜하게 되게 하도록 부직물을 연신하는 것을 포함하는 방법.
4. 제 1항에 있어서, 웨브를 점진적으로 연신하는 것은 다중성분 스트랜드 모두가 연신-활성화 및 탄성화되게 부직물을 연신하는 것을 포함하는 방법.
5. 제 1항에 있어서, 웨브를 점진적으로 연신하는 것은 기계 방향(mechanical direction) 및 횡-기계방향(cross-mechanical direction) 모두에서 웨브를 점진적으로 연신하는 것을 포함하는 방법.
6. 제 1항에 있어서, 웨브를 점진적으로 연신하는 것은 웨브를 한쌍 이상의 서로 맞물린 연신 롤러를 통해 유도하는(directing) 것을 포함하는 방법.
7. 제 5항에 있어서, 웨브를 서로 맞물린 연신 롤러를 통해 유도하는 것은

   부직물에서, 탄성이 덜한 길이방향으로 연장하는 비-활성 영역이 사이에 놓임으로써 분리된, 좁고 일정간격으로 떨어진 길이방향으로 연장하는 연신-활성 탄성 영역을 형성하는 것을 포함하는 방법.
8. 제 1항에 있어서, 웨브를 점진적으로 연신하는 것은 웨브의 첫번째 부분에서 연신 활성시키기 위해 웨브를 서로 맞물린 연신 롤러의 첫번째 쌍을 통해 유도하고, 이어서 웨브 내의 비-활성 스트랜드의 두번째 부분을 연신 활성시키기 위해 웨브를 서로 맞물린 연신 롤러의 두번째 쌍을 통해 유도하는 것을 포함하는 방법.
9. 제 1항에 있어서, 웨브를 점진적으로 연신하는 것은 추가로 웨브의 표면에 유체 (fluid)를 충돌시키는 (impinging) 것을 포함하는 방법.
10. 제 9항에 있어서, 상기 유체가 물 또는 공기인 것인 방법.
11. 제 1항에 있어서, 제1 중합체 성분이 탄성중합성 폴리우레탄, 탄성중합성 폴리에틸렌, 탄성중합성 폴리프로필렌, 스티렌 블럭 공중합체 또는 그들의 블랜드를 포함하고, 제2 중합체 성분은 제1 중합체 성분보다 탄성이 덜한 폴리올레핀을 포함하는 방법.
12. 제 10항에 있어서, 제2 중합체 성분이 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 그들의 블랜드인 것인 방법.
13. 제 2항에 있어서, 상기 용융 방사는 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분을 스트랜드 단면에 외피/코어 배열을 형성하도록 정렬하는 것을 포함하고, 여기서 점진적 연신 단계는 스트랜드의 외피와 코어 모두에 주름을 형성하는 것을 포함하는 방법.
14. 제 2항에 있어서, 상기 용융 방사는 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분을 스트랜드 단면에 중합체 성분들이 분획된(segmented) 파이 배열을 형성하도록 정렬하는 것을 포함하고, 여기서 점진적 연신 단계는 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분을 서로 떨어져 분할시키거나 또는 스트랜드의 구간(length) 아래에 탄성이 덜한 성분의 나선형 또는 다른 비-선형 랜덤 조직을 형성하는 것을 포함하는 방법.
15. 삭제
16. 제 1항에 있어서, 다중성분 스트랜드는 외피/코어 배열을 갖는 것인 방법.
17. 제 1항에 있어서, 다중성분 스트랜드는 삼엽(trilobal) 또는 기울어진 삼엽(tipped trilobal) 배열을 갖는 것인 방법.
18. 탄성 부직물로,

    부직 웨브를 형성하도록 임의로 정렬된 다수의 다중성분 스트랜드;

    밀착 결합된 부직 웨브를 형성하도록 스트랜드를 서로 결합시키는 다수의 결합 부위 또는 임의로 서로 얽힌(intertwined) 스트랜드; 및

    제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분을 포함하는 웨브의 스트랜드를 포함하고,

    여기서 제1 중합체 성분은 신장 되었을 때 그 자신의 탄성 한계 내에서 변형 또는 연신되는 중합체를 포함하고 제2 중합체 성분은 인장응력의 적용에 의해 영구적으로 신장되는 중합체를 포함하고 그리고

    웨브의 다중성분 스트랜드의 첫번째 부분들은 연신 활성되거나 또는 탄성인 것인 탄성 부직물.
19. 제 18항에 있어서, 웨브의 다중성분 스트랜드의 다른 부분들은 연신-활성되지 않고 첫번째 부분들 보다 탄성이 덜한 것인 부직물.
20. 제 19항에 있어서, 부직물에서, 길이방향으로 연장하는 비-활성된 탄성이 덜한 영역이 사이에 놓임으로써 분리된, 좁고 일정간격으로 떨어진 길이방향으로 연장하는 연신-활성된 탄성 영역을 포함하는 것인 부직물.
21. 제 20항에 있어서, 제1 중합체 성분은 탄성중합성 폴리우레탄, 탄성중합성 폴리에틸렌, 탄성중합성 폴리프로필렌, 스티렌 블럭 공중합체 또는 그들의 블랜드를 포함하고, 제2 중합체 성분은 폴리올레핀을 포함하는 부직물.
22. 제 18항에 있어서, 제2 중합체 성분이 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 그들의 블랜드인 것인 부직물.
23. 제 18항에 있어서, 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분이 외피 코어 배열로 정렬되고, 스트랜드의 연신-활성된 부분은 스트랜드의 외피와 코어에 주름 (corrugations)을 갖는 것인 부직물.
24. 제 18항에 있어서, 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분이 분획된 파이 배열로 정렬되고, 스트랜드의 연신-활성된 부분은 서로 떨어진 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분 슬릿 또는 그들의 구간 아래에 잔주름 (crimps)을 나타내는 성분을 갖는 것인 부직물.
25. 제 18항에 있어서, 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분이 기울어진 삼엽 배열로 정렬되고, 스트랜드의 연신-활성 부분은 서로 떨어진 제1 중합체 성분 및 제2 중합체 성분 슬릿 또는 그들의 구간 아래에 잔주름을 나타내는 성분을 갖는 것인 부직물.
26. 신장 되었을 때 그 자신의 탄성 한계 내에서 변형 또는 연신되는 제1 중합체 성분과 인장응력의 적용에 의해 영구적으로 신장되는 제2 중합체 성분을 포함하는 다중성분 섬유로,

    상기 다중성분 섬유는 제1 중합체 성분의 주변에 벌크된 제2 중합체 성분을 포함하는 전체적으로 나선형 배열을 나타내는 것인 섬유.
27. 제 26항에 있어서, 섬유가 점진적 연신되어진 것인 섬유.
28. 다수의 층을 포함하는 물품으로, 상기 층의 하나 이상은 제 18항의 부직물을 포함하는 것인 것인 물품.
29. 제 28항에 있어서, 상기 물품은 트레이닝 팬츠, 기저귀, 흡수 내의, 요실금 제품, 여성 위생용품, 산업복, 커버롤(coverall), 두건, 바지, 셔츠, 장갑, 양말, 수술용 가운, 수술용 휘장, 안면 마스크, 수술용 캡, 수술용 후드, 신발 커버, 또는 부츠 슬리퍼인 것인 물품.
30. 삭제

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