KR101248366B1 - 벌크화된 필라멘트 토우로 제조된 부직포 - Google Patents

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Abstract

랜덤한 방향을 갖는(randomly oriented) 벌크화된(bulked) 다수개의 크림프된 필라멘트들(crimped filaments), 상기 크림프된 필라멘트들을 고정된 3차원 구조와 상호 연결하는 다수개의 결합지점들(point bonds), 및 상기 3차원 구조의 내부보다 더 큰 밀도를 가진 상기 3차원 구조의 표층 부분(surface portion)이거나 또는 실질적으로 필라멘트가 돌출되지 않은 상기 3차원 구조의 외부 표층을 포함하는 부직포 재료에 관한 것이다. 상기 부직포 재료는 필라멘트 토우를 벌크화하는 단계, 상기 벌크화된 토우를 3차원 구조에 고정하는 단계, 및 상기 3차원 구조를 캘린더링(calendaring) 하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다.

Description

벌크화된 필라멘트 토우로 제조된 부직포{NONWOVEN FROM BULKED FILAMENT TOW}
부직포 재료는 벌크화된 필라멘트 토우로 제조된다.
미국특허출원 제11/559,507호(출원일 2006.11.14)는 여러 가지 용도 중에서 특히, 상처 도포제(wound dressing)와 같은 용도로 사용되는 부직포 재료를 개시하고 있다. 일반적으로 부직포 재료는 3차원 구조에 고정된 벌크화된 필라멘트들을 포함한다. 또한, 이러한 부직포는 도 1에서 보여지는 바와 같이 그것의 전체적인 두께에 있어서 균일한 밀도를 가지며, 그것의 외부 표층이 압출된 필라멘트들을 갖는다. 더욱이, 상기 출원은 다음에 캘린더링(calendered) 될 수 있는 이러한 부직포를 개시하고 있다.
부직포는 제조된 시트, 탄솜(batting), 웨빙(webbing), 또는 다양한 방법에 의해 하나로 짜여진 직물과 관련된 분야의 용어이다. 이러한 방법들은 예를 들어, 섬유들의 융합(예로, 열, 초음파, 압력, 등에 의한 것), 섬유들의 결합(예로, 수지, 용매, 접착제 등에 의한 것), 및 기계적 얽힘(mechanical entangling)(예로, 니들펀칭(needle-punching), 얽힘(entangling) 등에 의한 것)을 포함한다. 상기 용어는 가끔 실의 짜깁기(interlacing of yarns(스티치 본딩(stitch bonding)))에 의해 하나로 짜여진 것들, 또는 천공된(perforated) 필름 또는 다공성 필름에 의해 제조된 것들과 같은 다른 구조를 포함하는 것으로 넓게 사용된다. 상기 용어는 직조된(woven) 구조, 편물로 된(knitted) 구조, 및 촘촘하게 배열된(tufted) 구조, 종이(paper), 및 습식밀링 과정(wet milling processes)에 의해 제조된 펠트(felts)는 제외한다. 가장 일반적인 용법에 있어서, 상기 용어는 건식과정, 습식과정 또는 공기중에서 수행되는 과정(air-laying)(상기 언급한 바와 같은, 섬유들이 하나로 짜여지는 방법들 중 하나를 포함하거나, 포함하지 않는 과정), 니들 펀칭(needle-punching), 스펀본드(spunbond) 또는 멜트블로운(meltblown), 및 하이드로인탱글링(hydroentangling(스펀레이싱(spunlacing)))과 같은 방법으로 제조된 섬유질 구조를 포함한다. 상기 건식과정, 습식과정, 공기중에서 수행되는 과정(air-laying) 및 하이드로인탱글링(hydroentangling(스펀레이싱(spunlacing))) 방법에서는 스테이플 파이버(staple fibers)가 부직포 재료의 제조에 사용된다. 상기 스펀본드(spunbond) 또는 멜트블로운(meltblown) 방법에서는 용융 폴리머(molten polymer)가 무빙벨트(moving belt)로 압출된다. 이러한 종류의 부직포용 섬유들은 필라멘트들(filaments) 일수 있다.
한편, 상기 부직포 재료는 당 기술분야에서 진보된 기술인 미국특허출원 제11/559,507호에 개시되어 있으나 여전히 재료에 있어서 개선이 필요하다.
랜덤한 방향을 갖는(randomly oriented) 벌크화된(bulked) 다수개의 크림프된 필라멘트들(crimped filaments), 상기 크림프된 필라멘트들을 고정된 3차원 구조와 상호 연결하는 다수개의 결합지점들(point bonds), 및 상기 3차원 구조의 내부보다 더 큰 밀도를 가진 상기 3차원 구조의 표층 부분(surface portion) 이거나 또는 실질적으로 필라멘트가 돌출되지 않은 상기 3차원 구조의 외부 표층을 포함하는 부직포 재료에 관한 것이다. 상기 부직포 재료는 필라멘트 토우를 벌크화하는 단계, 상기 벌크화된 토우를 3차원 구조에 고정하는 단계, 및 상기 3차원 구조를 캘린더링(calendaring) 하는 단계를 포함하는 방법으로 제조된다.
본 발명은 미국특허출원 제11/559,507호에 개시된 부직포 재료에 대한 개선(improvement)이다. 그러나, 모두를 개선한 것은 아니며, 상기 개선의 일부는 이하에서 논의된다. 하나의 예에 있어서, 상기 개선은 실질적으로 필라멘트가 돌출되지 않은 외부 표층을 갖는 부직포 재료이다. 상기 개선은 상처 도포제(wound dressing)로 사용될 경우, 논스틱(non-stick)특성을 개선시키며 한편, 필라멘트들이 뭉쳐 덩어리(create pills)가 만들어지거나, 부직포 표층에서 보풀(lint)이 발생하는 현상을 감소시킨다. 다른 하나의 예에 있어서, 상기 개선은 내부구조보다 더 큰 밀도를 가진 3차원 구조의 표층 부분(surface portion)을 갖는 부직포 재료이다. 하나의 관점에 있어서, 상기 개선은 재료의 위킹능력(wicking capability)을 증가시키는 유체흐름 조절층(a fluid flow management layer(즉, 표층부분(i.e., the surface portion)))을 제공한다. 다른 하나의 관점에 있어서, 상기 개선은 부직포 재료의 강도(예를 들어, 기계 방향 및 기계의 횡 기계 방향(cross-machine direction)의 강도)를 증가시킨다. 또 다른 하나의 관점에 있어서, 상기 표층의 공극률(porosity)은 상기 구조의 내부에 대하여 독립적으로 조절될 수 있다.
본 발명을 도시하는 목적은 바람직한 형태의 도면을 보여주는 것으로 이해되어야 한다. 그러나, 본 발명은 보여지는 특정한 배열(arrangements) 및 수단(instrumentalities)에 의해 제한되지 않는다. 도 1은 미국특허출원 제11/559,507호에 개시된 부직포 재료의 단면을 나타낸 사진이다; 도 2 및 도 2A는 본 발명의 두 개의 실시예에 따른 부직포 재료의 단면을 나타낸 사진이다; 도 3은 본 발명의 하나의 실시예에 따른 부직포 재료의 외부 표층(평면도)를 나타낸 사진이다; 도 4는 미국특허출원 제11/559,507호에 개시된 부직포 재료에 대한 본 발명의 부직포 재료의 상대강도(relative strength)를 나타낸 그래프이다; 도 5는 본 발명의 하나의 실시예에 따른 부직포 재료를 제조하기 위한 과정을 나타낸 모식도(schematic illustration)이다.
이하, 부직포 재료는 벌크화된 크림프된 토우(bulked crimped tow)로 제조된 랜덤한 방향을 갖는(randomly oriented) 필라멘트들을 나타내는 것이며, 건식과정, 습식과정 또는 공기중에서 수행되는 과정(air-laying), 니들 펀칭(needle-punching), 스펀본드(spunbond) 또는 멜트블로운(meltblown), 및 하이드로인탱글링(hydroentangling(스펀레이싱(spunlacing)))과 같은 방법으로 제조된 부직포(nonwoven fabrics)는 제외한다.
필라멘트는 계속적으로 섬유 즉, 그것의 단면직경(cross-sectional diameter)과 비교했을 때 무한한 길이를 가진 섬유를 나타낸다.
토우(tow)는 분명한 비틀림(definite twist)이 없는 필라멘트들의 묶음을 나타낸다.
벌크화되는 것(또는 벌크화(bulking))은 평판형 토우(flat tow)가 두께에 있어서, 예를 들어, 토우의 기계 방향(MD) 및 횡 기계 방향(CD)의 수직으로 팽창, 성장, 확장 및/또는 증가되게 하는 제조단계를 나타내는 것이다.
상기 필라멘트들은 필라멘트로 형성될 수 있는 어떠한 재료로도 만들어질 수 있다. 상기 재료들은 용융방사 폴리머(melt spinnable polymers) 및 용액방사 폴리머(solution spinnable polymers)를 포함할 수 있다. 상기 재료들은 아크릴, 셀룰로오스(예를 들어, 재생 셀룰로오스(레이온(rayons)), 및 셀룰로오스 에스테르), 폴리아미드(예를 들어, 나일론), 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET) 및 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT)), 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌(PP), 폴리부틸렌(PB), 폴리메틸펜텐(PMP), 폴리프로필렌(PP), 및 이들의 혼합물을 포함하나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 하나의 예에 있어서, 상기 필라멘트들은 셀룰로오스 아세테이트(cellulose acetate)로 제조될 수 있다.
상기 필라멘트들은 어떠한 크기라도 가질 수 있다. 개별 필라멘트의 데니어(denier)는 1-15 DPF (필라멘트 당 데니어(denier per filament)) 범위일 수 있다. 또 하나의 예에 있어서, 상기 데니어는 3-8 DPF 범위일 수 있다.
상기 필라멘트들은 어떠한 단면 형상이라도 가질 수 있다. 상기 형상은 라운드(round) 모양, 'y' 모양, 'x' 모양, 무딘 톱니(crenulated) 모양, 개뼈(dog bone) 모양, 또는 이들의 조합일 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 토우는 어떠한 수의 필라멘트들이라도 포함할 수 있다. 상기 필라멘트들의 수(number)는 2,500 내지 25,000의 수 범위일 수 있다.
상기 토우는 어떠한 전체 데니어라도 가질 수 있다. 상기 토우의 전체 데니어는 2,500 내지 125,000 범위일 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 토우의 전체 데니어는 15,000 내지 75,000일 수 있다. 다른 하나의 예에 있어서, 상기 토우의 전체 데니어는 20,000 내지 40,000일 수 있다.
상기 토우는 크림프(crimped)될 수 있다. 크림프(Crimps)는 5-80 인치 당 크림프(crimps per inch(2-32 센티미터 당 크림프(crimps per cm))) 범위일 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 크림프는 25-35 인치 당 크림프(crimps per inch(10-14 센티미터 당 크림프(crimps per cm))) 범위일 수 있다.
상기 토우는 마무리(finish)를 포함할 수 있거나, 마무리될 수 있다. 표층 마무리가 적용될 경우, 상기 마무리는 상기 토우의 대략 0.3-5.0 중량%가 포함될 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 마무리는 토우의 대략 0.5-2.0 중량%가 포함된다.
상기 부직포 재료는 어떠한 물리적 차원(physical dimension) 또는 어떠한 단면 형상도 가질 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 부직포는 다음과 같은 50-500 g/m2의 평량(basis weight), 50-300 mm의 폭(width), 및 0.1 mm-5 cm의 두께의 물리적 차원을 가질 수 있다. 상기 단면 형상은 예를 들어, 장방형(rectangular), 정사각형(square), 라운드(round)형 또는 계란형(oval)을 포함할 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 단면 형상은 장방형(rectangular)일 수 있다.
상기 부직포는 적어도 표층으로부터의 유체의 이동, 흡수성 발휘, 및 형상 유지가 가능하도록, 3차원 구조에 고정되는 것이 바람직하다. 상기 고정된 3차원 구조는 예를 들어, 필라멘트들이 다른 필라멘트와 접촉하는 위치, 벌크화된 토우를 3차원 구조에 고정하는 위치에서 결합지점을 갖는 벌크화된 필라멘트 토우를 나타낸다. 상기 부직포는 필라멘트들이 맞닿는(touch) 위치 또는 접촉하는(have contact) 위치에 형성된 결합지점들에 의해 상기 3차원 구조에 고정된다. 상기 결합지점은 어떤 수단에 의해서도 형성될 수 있다. 상기 결합지점은 예를 들어, 바인더(필라멘트들이 접촉하는 위치에서 필라멘트들을 다른 필라멘트들과 접합시키는 접착제 타입의 재료); 가소제(필라멘트 재료의 폴리머를 부드럽게하여(softens) 필라멘트들이 접촉하는 위치에서 필라멘트들을 하나로 합쳐지게 하는 재료); 및/또는 필라멘트의 융합에 의해 결합지점들이 형성되게 하는 외부 에너지 소스(상기 에너지 소스는 예를 들어, 이성분 섬유들(bicomponent fibers)이 부직포에 결합되게 하는 용도로 사용될 수 있거나, 사용될 수 없는 열, 압력, 및/또는 초음파 결합 기술을 포함한다.)
상기 고정 기술의 선택은 필라멘트의 폴리머에 의존될 수 있다. 예를 들어, 만약 상기 필라멘트가 예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트 등의 셀룰로오스 에스테르라면, 가소제가 사용될 수 있다. 상기 가소제는 예를 들어, 트라이아세틴(triacetin), 트리에틸렌 글리콜 디아세테이트(triethylene glycol diacetate), 글리콜 모노에틸 에테르 아세테이트(glycol monoethyl ether acetate), 물, 및 이들의 조합일 수 있다. 하나의 예에 있어서, 상기 가소제는 부직포의 0-20 중량%의 범위로 부직포에 포함될 수 있다. 다른 하나의 예에 있어서, 상기 가소제는 부직포의 0-10 중량%의 범위로 부직포에 포함될 수 있다. 또 다른 예에 있어서, 상기 가소제는 하나의 유기화합물 및 물(water)의 혼합물 또는 물(water alone)이다. 상기 물은 캘린더링(calendering) 단계에 있어서, 다음과 같은 특별히 제한되지 않는 이점을 가질 수 있다. 아래와 같은 것들이 논의된다. 가소제 양의 감소에 의한 비용의 축소, 캘린더링(calendering) 과정에서 증기(steam)의 형성에 의한 일련의 3차원 구조의 형성에 요구되는 온도의 감소, 부직포의 표면특성 개선, 및 가소제 효과(미국특허 제6,224,811호는 여기에 참조로서 합체된다.)
상기 부직포는 다음의 내용들이 단독 또는 조합으로 포함될 수 있다.
환자에게 적용시, 실 또는 구슬(beads)과 같은 방사선 비투과성 탐지 방법(Radio-opaque detector mechanisms)이 탐지방법으로서 허용된다. 또는, 상기 필라멘트 토우는 예를 들어, 티타늄 옥사이드(TiO2) 등의 방사선 비투과성 필러를 포함할 수 있다.
전자파 식별 태크(Radio frequency (RF) tags)는 외부 카운팅(external counting) 또는 추적 시스템(tracking system)에 의해 감지될 수 있고, 수술 전, 후에 일회용 수술용품(surgical disposables)의 수동 카운팅(manually counting)의 필요를 제거한다.
테이프 등의 바코딩 시스템(Bar coding systems)은 외부 카운팅(external counting) 또는 추적 시스템(tracking system)에 의해 감지될 수 있고, 수술 전, 후에 일회용 수술용품(surgical disposables)의 수동 카운팅(manually counting)의 필요를 제거한다. 또한, 바코드(bar code)는 본 발명의 표층에서 밀도가 높은 부분에 프린트(printed (또는, 양각으로 새겨짐(embossed)))될 수 있다.
항균제(Antimicrobial agents)는 세균의 성장을 늦추거나, 억제하고, 감염 발생을 잠제적으로 감소시킨다. 상기 항균제는 일반적인 것이며, 약물(drugs), 화학물질 등을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 항균제는 필라멘트의 방사(filament spinning) 과정에서 첨가될 수 있으며, 또는 부직포 구조에 고정되는 것으로 사용될 수도 있으며, 또한, 알려진 어떠한 방법에 의해서도 상기 필라멘트의 표층에 첨가될 수 있다. 항균제는 항세균제(antibacterial agents), 항바이러스제(antiviral agents), 항진균제(antifungal agents) 및/또는 구충제(antiparisitic agents)를 포함할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 상기 항균제는 은 이온(silver ions), 키토산(Chitosan), 구리 이온(copper ions) 및/또는 염화 페녹시 화합물(chlorinated phenoxy compounds)을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 부직포의 비고착 특성(non-adherence properties)은 알려진 어떠한 방법에 의해서도 개선될 수 있다. 예를 들어, 흡수성 셀룰로오스 유도체가 사용될 수 있다. 하나의 흡수성 셀룰로오스 유도체 재료로서 하이드록시프로필 셀룰로오스가 있다. 상기 재료는 상처 표면과 접촉하게 되는 부직포의 표층에 첨가될 수 있다. 또한, 알긴산 칼슘((calcium alginate) 해초로부터 유도된 것)이 사용될 수 있다. 상기 재료는 상처의 표면과 접촉하게 되는 부직포의 일면을 형성하는 시트 또는 망(web)에 첨가될 수 있고, 상처로부터 드레싱(dressing) 제거 전에 식염수(saline solution)에 접촉될 경우 용이하게 용해할 수 있다. 알긴산 칼슘은 스페셜티 파이버스 앤 머티리얼스 社(Specialty Fibers and Materials, Ltd)의 것으로서, 상업적으로 이용가능한 것이 있다. 하나의 예에 있어서, 실록산(siloxanes)은 일반적인 어떠한 방법에 의해서라도 상기 부직포에 첨가될 수 있다.
플랙시블 흡수 바인더(Flexible absorbent binder(FAB))는 상기 부직포의 흡수 능력 향상을 위해 첨가될 수 있다. 플랙시블 흡수 바인더는 일반적인 어떠한 방법에 의해서라도 부직포에 도포될 수 있다. 상기 재료의 하나가 미국특허 제6,964,803,에 설명되어 있고, 이는 본 발명에 참조로서 합체된다.
상기 부직포는 개인용 위생용품/의복의 제조에 일반적으로 사용되는 어떠한 종류의 고흡수성 입자(superabsorbent particles (SAP))라도 포함할 수 있다.
이러한 특별히 제한되지 않는 첨가제 또는 처리(treatments)는 여기에 설명된 부직포 구조로 조립되기 전, 조립되는 동안 또는 조립된 후의 섬유 구조에 적용될 수 있다. 상기 첨가제 또는 처리가 켈린더링 후(post-calendering)에 적용되는 것이 필요할 수 있다. 여기서, 부직포 구조의 가열은 상기 첨가제 또는 처리에 부정적인 영향을 줄 수 있다.
또한, 상기 본 발명의 부직포는 1) 3차원 구조의 표층부분은 상기 3차원 구조의 내부보다 높은 밀도를 가지는 것; 및 2) 외부 표층은 실질적으로 필라멘트들이 돌출되어 있지 않은 것;을 특징으로 할 수 있다.
첫째로서, 상기 3차원 구조의 표층부분이 내부보다 높은 밀도를 가지는 것이며, 도 2 및 도 2A를 참조하여 만들어진다. 본 발명의 부직포는 도 2 및 도 2A에서 보여지는 바와 같이, 외부 표층 A, 표층 부분 B, 및 내부 C를 갖는다. 표층 부분 B은 내부 C보다 더 큰 필라멘트들(예를 들어, 단위 부피당 더 많은 필라멘트들 또는 단위 부피당 더 큰 무게)의 밀도를 갖는다. 이론적으로, 표층 부분 B의 최고 밀도는 필라멘트들로부터 형성된 필름(즉, 상기 표층부분을 통하는 구멍 또는 경로(channels)가 없는 것)과 완전히 통합된다. 이러한 밀도가 높은 표층 부분은 1) 유체 흐름 조절층 및 2) 증가된 강도 등의 적어도 2가지 이점이 있다. 상기 유체 흐름 조절층은 윅 플루이드(wick fluid) 능력을 증가시키는 가깝게 근접하는 필라멘트들을 포함한다. 따라서, 필라멘트들의 근접 조절에 의하여 다공성(porosity), 강도, 및 평량(basis weight)과는 무관하게 웍(wick)을 크게하는 능력을 조절할 수 있다. 상기 밀도는 0.300-1.000 g/cm3 범위의 표층 밀도 및 0.002-0.035 g/cm3 범위의 코어 밀도(core density)를 갖거나 또는 10-110:1 비율의 표층/코어 밀도 비율을 가지는 것을 특징으로 할 수 있다. 이러한 밀도값은 다음과 같이 계산된다. 상기 표층 부분의 평균 두께는 부직포의 현미경 사진 검사에 의해 결정된다; 상기 표층 부분은 미리 무게가 측정된 알려진 면적 및 두께의 샘플로부터 조심스럽게 제거된다; 상기 제거된 표층 부분은 다시 무게가 측정된다; 상기 표층 부분의 밀도는 상기 제거된 표층 부분의 무게, 및 상기 평균 두께 및 알려진 면적으로부터 계산된 부피를 사용하여 계산된다; 상기 코어의 밀도는 다음과 같은 식에 의해 계산된다.
코어밀도(Core density) = [원래의 샘플 무게-(2 x 표층 무게)]/[면적 x (원래의 샘플 두께 - x 표층 부분의 평균 두께)].
증가된 강도는 표층 부분에서 내부 필라멘트들의 결합의 수를 증가시키는데 기여할 수 있다. 도 4를 참조하면, 종래 기술의 부직포 A & B에 대한 본 발명의 부직포 C의 강도를 비교한 그래프가 도시되어 있다. 증가된 강도는 표층 부분의 밀도를 조절하는 것에 의해 맞춰질(tailored) 수 있다.
두번째로서, 상기 외부 표층은 실질적으로 필라멘트가 돌출되지 않은 것이며, 도 2 및 도 2A 참조하여 만들어진다. 도 2 및 도 2A는 본 발명의 부직포의 단면 모습으로서, 외부 표층 A를 갖는다. 외부 표층 A는 실질적으로 필라멘트들이 돌출되어 있지 않다. 본 발명의 부직포가 상처 도포제(wound dressing)로 사용될 경우, 돌출된 필라멘트의 부족(또는 실질적 부족)은 부직포가 상처에 부착되는 능력을 감소시킨다.
또한, 본 발명의 부직포는 로프트(loft 즉, 다른 밀도의 내부가 없는 것(no inner portion of a differing density))를 갖지 않는 얇은(예를 들어, 얇은 종이) 구조로 형성될 수 있다. 다른 말로하면, 이러한 구조는 밀도가 균일한 것이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 부직포 재료를 제조하는 하나의 실시예가 묘사되어 있다. 부직포 재료를 제조하는 과정(10)은 일반적으로 토우를 벌크화(bulking)하는 단계(50), 상기 벌크화된 토우를 3차원 구조에 고정(‘고정’은 앞서 기술한 바와 같이 필라멘트들을 형성하는 폴리머에 영향을 줄 수 있는 다양한 수단들에 의해 달성될 수 있다. 따라서, ‘고정’은 여기서 과정 단계(processing step)를 나타내는 것으로 사용되며, 이하 논의하는 바와 같이, 다양한 포인트(various points)에서 수행될 수 있거나, 또는 상기 과정 단계의 부분이 전체적인 과정의 다양한 포인트(various points)에서 수행될 수 있다.)하는 단계(40), 및 상기 고정되고, 벌크화되고, 크림프된 토우를 켈린더링 하는 단계(60)를 포함한다. 상기 보여지는 실시예에서, 토우를 벌크화 하는 단계(50)는 상기 토우를 분사(spreading)하는 단계(20) 및 상기 토우를 제거(deregistering)하는 단계(30)를 추가로 포함한다.
토우(14)는 뭉치(bale)(12)로부터 빠져나올 수 있다. 상기 토우(또는 토우 밴드(tow band))(14)는 적어도 하나의 밴딩 젯(banding jets) (16, 18)의 사용에 의해 분사(20)(즉, 상기 뭉치에서 가압된 상태에서 그것의 폭이 증가하는 것)될 수 있다. 과정이 진행되는 동안, 상기 토우는 적어도 하나의 가이드(17)에 의해 가이드 될 수 있다. 또한, 다수개의 토우들은 여러 개의 토우 밴드들이 함께 공급되는 것에 의해 결합될 수 있다. 이와 같이 함으로써, 상기 부직포는 서로 다른 섬유들을 포함할 수 있다. 서로 다른 섬유들은 서로 다른 사이즈의 섬유, 서로 다른 재료로 만들어진 섬유, 서로 다른 첨가제 또는 표면 코팅제를 포함하는 섬유, 서로 다른 화학적, 의학적 및 물리적 특성을 갖는 섬유, 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이러한 유연성에 의해, 다양한 기능을 갖는 부직포로 제조될 수 있다. 앞서 언급한 것의 하나의 구체적인 예로서, 알긴산 칼슘 섬유들(예를 들어, 상처 표면에 접촉되게 하는 소망하는 겔화 특성(gelling properties)을 갖는다.)은 쉽게 다른 섬유들과 결합하여 상처 치료 제품을 형성한다.
상기 분사된 토우는 적어도 2쌍의 구동 롤러들(driven rollers)(32, 34)로 이루어질 수 있는 제거장치(deregistering apparatus)에 의해 제거(deregistering)(30)된다. 이러한, 구동 롤러들은 다른 속도로 회전한다. 하나의 예로서, 롤러들(34)은 롤러들(32)보다 빠르게 회전한다., 하나의 예로서, 각 쌍의 롤러에서 하나의 롤러는 그루브 또는 나사산이 형성되고, 짝을 이루는 부분(mate) 은 표면이 부드럽게 형성된다(도시하지 않음). 또한, 한 쌍의 가장 롤러들(pretension rollers)(36)은 필라멘트 토우 밴드의 제거(deregistration)를 촉진하는데 사용될 수 있다.
상기 벌크화된 토우의 3차원 구조를 고정하는 것은 상기 토우가 벌크화 또는 캘린더링되기 전(before), 벌크화 또는 캘린더링되는 동안(during) 또는 벌크화 또는 캘린더링된 후(after)에 달성될 수 있다.
하나의 예에 있어서, 가소제는 3차원 구조 부직포의 고정을 촉진하기 위한 벌크화 단계 전에 제거(deregistered)된 토우로 첨가(40)된다. 상기 가소제는 일반적인 어떠한 방법에 의해서도 첨가될 수 있다. 가소제의 적용은 브러싱(brushing), 분무(spraying), 패드(pads), 웍(wicks), 또는 다른 종류의 가소제 도포 도구에 의해 이루어질 수 있다. 또한, 상기 가소제는 상기 토우/벌크화된 토우의 적어도 하나의 측면에 적용될 수 있다. 실질적으로 섬유들이 돌출되지 않은 표층을 갖는 예(embodiment)를 제조하는 경우에, 상기 가소제는 돌출된 섬유들이 확실하게 감소될 수 있도록, 표층에 직접적으로 적용(directly applied)되어야 한다. 선택적으로, 가소제의 고정방법이 사용될 경우, 고정 조건(setting of the fixing)은 효율이 더 향상될 수 있다. 즉, 준비시간을 단축시킬 수 있다. 상기 준비에 있어서 속도를 높이는 방법은 일반적인 어떠한 방법을 사용하여서도 달성될 수 있다. 그러한 방법 중의 하나는 벌크화된 토우로 생 증기(live steam)를 주사(injection)하는 것일 수 있다. 상기 생 증기의 주사는 부직포의 두께 및 밀도를 조절하는 데 추가적으로 제공되는 한 쌍의 닙 롤러(nip rollers)에 의해 더 보조(aided)될 수 있다. 또는, 한 쌍의 가열된 고뎃 롤러(godet rollers)가 고정단계의 보조로 사용될 수 있다. 이러한 가열된 고뎃 롤러(godet rollers)(60)는 벌크화된 토우에 접촉되어, 토우의 3차원 구조 형성에 도움을 줄 뿐 만아니라, 부직포의 두께 및 밀도를 조절한다.
하나의 예에 있어서, 3차원 구조의 고정은 상기 토우가 벌크화 된 후에 달성될 수 있다. 이후의 예에 있어서, 상기 토우가 벌크화된 이후에, 일반적인 어떠한 방법에 의해서라도 상기 바인더 및/또는 내부 에너지 소스의 사용이 적용된다.
상기 제거된 토우(deregistered tow) 일반적인 어떠한 방법에 의해서라도 벌크화(50)된다. 하나의 예에 있어서, 상기 토우는 에어 젯(air jet)(52)에서 벌크화된다. 상기 에어 젯은 알려진 것이다. 예를 들어, 미국특허 제5,331,976호 및 제6,253,431호에서 볼 수 있으며, 이들은 본 발명에 참조로서 합체된다. 벌크화 된 후 및 고정 전, 상기 벌크호된 토우는 기계 방향(machine direction (MD))의 강도가 거의 없으므로, 벌크화된 토우의 운반(carry)이 필요할 수 있다. 예를 들어, 상기 벌크화된 토우는 이산재료(discrete material 예를 들어, 티슈(tissue)) 또는 무빙 벨트(moving belt) 또는 회전 드럼(rotating drum 진공 지원(vacuum assisted)이 될 수 있거나, 또는 그렇지 않은 것). 상기 티슈(tissue)는 이 후, 폐기될 수 있으며 또는, 부직포 재료에 기반한 다음 제품에 결합될 수도 있다. 또한, 상기 티슈는 벌크화된 토우 사이에 샌드위치(sandwich)될수 도 있다. 상기 토우가 샌드위치 되는 것에 의해, 벌크화된 토우는 양 측면에서 동일한 특성을 갖게 된다. 여기서 사용되는 티슈는 얇은 종이, 직물(woven fabric), 편물(knitted fabric), 다른 부직포, 동일한 부직포, 필름 등의 것을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 또는, 단일, 한쌍, 또는 하나 이상의 롤러(또는 한 세트의 서로 반대되는 롤러들)이 고정(fixing)전의 망(web)을 이동시키는데 사용될 수 있다.
선택적으로, 속도 조절기(54)는 상기 부직포의 평량(basis weight)을 조절/통제하는데 사용될 수 있다. 또한, 상기 부직포의 평량(basis weight)은 에어 젯(air jet) 이 후의 위치에 곧바로 위치하는 추가적인 한쌍의 구동 롤러(driven rollers 예를 들어, 닙 롤러(nip rollers))에 의해 조절될 수 있다.
또한, 상기 언급한 과정의 작동 기준(operating parameters)은 미국특허 6,253,431; 6,543,106; 6,983,520; 7,059,027; 7,076,848; 7,103,946; 7,107,659; 및 7,181,817;의 관련부분에서 얻을 수 있으며, 이들은 본 발명에 참조로서 합체된다.
벌크화된 토우의 고정 이후에, 캘린더링(60)이 준비된다. 캘린더링(60)에서 상기 벌크화된 토우는 한 쌍의 가열된 롤러의 닙(nip 즉, 갭(gap))을 통과하게 된다. 이러한 작용은 상술한 부직포 재료를 형성한다. 캘린더링(60)에 영향을 주는 주요 기준은 오버피드(overfeed)이다. 닙(nip) 및 온도 또한 중요하다. 그러나, 오버피드(overfeed)이 없을 경우에는 본 발명의 부직포는 형성되지 않는다.(필라멘트 조성물, 선형속도(line speed), 바인더/가소제, 토우의 오버피드(tow overfeed), 열 전달 등도 또한, 크기(extent), 캘린더링(calendering) 및 재료의 생산에 영향을 미친다.) 제로 닙(zero nip 즉, 0 갭 높이(0 gap height))에서 얇은 종이형 재료(paper thin material)는 오버피드(overfeed) 없이 제조될 수 있음을 주목해야 한다. 오버피드(overfeed)은 벌크화된 토우가 상기 닙(nip)을 통과하는 선형속도(line speed)에 대한 에어 젯(air jet)으로 들어가는 토우의 선형속도(line speed)의 비율이다. 오버피드(overfeed)은 최소 대략 1.5-2.0:1이고, 최대값에 대한 이론상의 제한은 없으나, 실제적인 제한은 대략 16:1이다. 셀룰로오스 아세테이트 필라멘트들로 제조된 부직포 재료(본 발명의 하나의 예)는 상기 닙(nip)이 대략 0-10 mm 범위(또는, 0-5 mm, 또는 0-3 mm); 이고, 상기 온도가 대략 300-400°F (148.8-204.4°C)의 범위일 수 있다. 만약, 두 개의 롤러들이 가열된다면, 상기 고정 및 상기 표층 부분의 밀도를 높이는 것(densification)은 상기 부직포 재료의 2개의 외부 표층에 의해 달성된다. 만약 롤러들 중 하나의 롤러만 가열되면, 표층 부분의 밀도를 높이는 것(densification)은 가열된 롤러가 오직 상기 외부표층에 접촉되어 부직포의 고정을 조력하도록, 상기 구조를 통과는 열전달(heat transfer)을 발생시키는 것에 의해 달성된다.
벌크화된 토우가 캘린더링된(calendered) 이후에, 다음 과정(70)이 준비된다. 다음 과정은 와인드 업(wind-up); 다른 재료 또는 구성요소의 부가; 살균소독(sterilization); 형상의 커팅(cutting to shape); 패키징; 다음 단계의 결합(subsequent bonding, 예를 들어, 외부 에너지 소스 또는 접착제를 사용하는 것); 및 이들의 조합을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에 따른 부직포는 적어도 하나의 다른 기재(substrates)와 연결될 수 있다. 상기 기재들은 필름, 메쉬(meshes), 부직포 또는 섬유(직물 또는 편물)을 포함할 수 있으나, 이들에 한정되는 것은 아니다. 앞서 언급한 것들의 특별히 제한되지 않는 예는 상기 부직포로부터의 삼출물(exudates)의 관통(strikethrough)을 감소시키거나 방지하는 베리어 필름(barrier films); 기계 방향, 횡기계 방향 또는 이들 모두의 방향으로 부직포 재료에 추가적인 강도를 제공하는 면포(scrims); 및 최종 제품에 추가적인 테크틸(tactile) 또는 심미적 이점을 제공하는 재료들이다.
본 발명에 개시된 부직포 재료는 어떤 분야에도 사용될 수 있지만, 하나의 고려해 볼 수 있는 용도는 의료 분야(medical applications)이다. 상기 의료 분야의 하나는 상처치료 제품이다. 일반적으로, 상처치료 제품은 여러 가지 필요 중에서 상처부위로부터의 유체(이동현상(transport phenomenon))를 제거하는 능력, 상기 제거된 유체를 수용(흡수현상(an absorption phenomenon))하는 능력, 및 상기 상처에 부착(접착(stick))되지 않게하는 능력을 필요로 한다. 여기서 사용되는 상처치료 제품은 수술 후 흡수 드레싱(operative absorbent dressings)(또는 패드(pads)), 쿠션용 상처 패드(wound pads for cushioning), 감지 드레싱(Gamgee dressings), 외부용 또는 내부용 스펀지(예를 들어, 가제(pledgets)와 같이 종종 알려진 초소형의 스펀지를 포함함), 붕대, 환자용 언더패드(patient underpads), 피부의 준비/조직제거용 거즈(gauzes for skin preparation/debridement), 좁은 거즈 또는 '리본 거즈'(ribbon gauze)를 포함하는 거즈, 및 수술실 내부에서 사용하는 램푸로토미 스펀지(laporotomy sponges) 등을 나타낸다. 상기 재료는 또한, 상처 도포제(wound dressing)의 구성요소 또는 그것의 전체, 붕대의 구성요소 또는 그것의 전체, 아이 드레싱(eye dressing)의 구성요소 또는 그것의 전체, 모유패드(nursing pad)의 구성요소 또는 그것의 전체, 부검에 사용되는 흡수성 재료(absorbent materials)의 구성요소 또는 그것의 전체, 치과용 드레싱(dental dressings)의 구성요소 또는 그것의 전체, 수의과용 드레싱(veterinary dressings)의 구성요소 또는 그것의 전체, 또는 다른 리스트의 적용분야(listed applications) 중 하나로 사용될 수 있다.
상기 부직포 재료의 다른 용도는 예를 들어, 식품용 패드(food pads), 물수건(wipes), 여과재(filter media), 및 흡수성 물품(absorbent articles)을 포함한다.
실시예
상기 언급한 본 발명은 다음과 같은 특별히 제한되지 않는 예들에 의해 더 설명되어야 한다.
다음의 표는 제품 특성에 따른 닙(nip) 및 온도의 영향을 나타내는 데이터를 제공한다.
DPF 가열롤러 GAP(mm) PZ1% 가열캘린더 TEMP(F) GSM2 기계방향 파괴강도 (MD)LBS 횡기계 방향 파괴강도 (CD)LBS MD/CD비율 ABS3g/g 함몰시간(Sink3 time sec.) 밀도 (g/cm3)
2.5 0 12.6 350 87 12.71 7.61 1.7 4.2 2.1 0.087
2.5 0 11.7 350 155 18.02 13.14 1.4 8.7 3.5 0.052
2.5 0 15.2 350 95 18.21 13.79 1.3 2.8 2.0 0.095
2.5 0 10.1 350 163 17.73 18.92 0.9 8.3 3.2 0.163
2.5 0 14.6 400 86 24.14 15.04 1.6 3.5 2.3 0.086
2.5 0 6.4 400 163 19.65 12.59 1.6 6.6 3.3 0.163
2.5 0 17.8 400 91 20.76 10.82 1.9 3.0 1.8 0.091
2.5 0 10.6 400 159 27.01 21.82 1.2 5.9 2.6 0.159
2.5 0.635 13.3 350 97 3.93 0.38 10.3 22.6 4.6 0.012
2.5 0.635 9 350 164 2.21 0.71 3.1 23.1 8.3 0.012
2.5 0.635 11.7 350 104 2.91 0.4 7.3 21.7 4.2 0.021
2.5 0.635 12.6 350 162 1.81 0.55 3.3 23.2 8.4 0.014
2.5 0.635 17.1 400 89 2.55 0.83 3.1 20.3 4.4 0.030
2.5 0.635 7.7 400 168 1.77 1.91 0.9 19.7 7.1 0.019
2.5 0.635 7.4 400 105 2.18 1.17 1.9 20.0 4.0 0.021
2.5 0.635 12.2 400 174 2.19 2.24 1.0 20.1 5.3 0.019
1. PZ = 트라이아세틴(Triacetinc)
2. GSM = 그램/미터2(grams/meter2)
3. ABS = INDA STANDARD TEST에 의한 흡수(IST 10.1 (95))
4. 가열롤러의 속도는 30 meters/minute에서의 속도로 맞춰졌고, 오버피드(overfeed)하는 토우 개시 시스템은 목표 평량(targeted basis weights)을 얻을 수 있도록 조절되었다.
DPF 가열롤러 GAP(mm) PZ1% 가열캘린더 TEMP(F) GSM2 기계방향 파괴강도 (MD)LBS 횡기계 방향 파괴강도 (CD)LBS MD/CD비율 ABS3g/g 함몰시간(Sink3 time sec.) 밀도 (g/cm3)
7.3 0 6.1 350 102 6.89 6.79 1.0 4.4 2.3 0.102
7.3 0 4.1 350 174 6.14 11.88 0.5 9.6 4.3 0.058
7.3 0 9.4 350 106 9.73 15.74 0.6 6.0 2.3 0.106
7.3 0 4.9 350 178 13.19 13.49 1.0 8.6 3.9 0.178
7.3 0 10.7 400 89 20.39 18.71 1.1 2.6 1.7 0.089
7.3 0 5.8 400 171 23.74 25.53 0.9 5.8 3.8 0.171
7.3 0 16.7 400 90 19.43 16.49 1.2 3.4 1.8 0.090
7.3 0 8.3 400 169 28.55 27.73 1.0 4.9 2.5 0.017
7.3 0.635 6.2 350 107 2.77 0.49 5.7 21.2 6.8 0.012
7.3 0.635 6.5 350 192 1.14 0.63 1.8 20.5 7.7 0.012
7.3 0.635 8.3 350 121 2.53 0.47 5.4 21.6 5.6 0.011
7.3 0.635 5.1 350 193 1.17 1.18 1.0 20.8 6.6 0.014
7.3 0.635 8.8 400 106 2.28 0.48 4.8 19.0 4.4 0.018
7.3 0.635 6.1 400 178 1.49 3.6 0.4 17.7 5.8 0.016
7.3 0.635 13.4 400 100 1.99 0.93 2.1 18.6 4.0 0.020
7.3 0.635 7.8 400 181 1.46 2.36 0.6 17.8 6.1 0.016
1. PZ = 트라이아세틴(Triacetinc)
2. GSM = 그램/미터2(grams/meter2)
3. ABS = INDA STANDARD TEST에 의한 흡수(IST 10.1 (95))
4. 가열롤러의 속도는 30 meters/minute에서의 속도로 맞춰졌고, 오버피드(overfeed)하는 토우 개시 시스템은 목표 평량(targeted basis weights)을 얻을 수 있도록 조절되었다.
본 발명은 본 발명의 사상 및 필수적인 구성에서 벗어나는 것이 아닌 다른 형태를 포함할 수 있으며, 따라서, 참조의 내용들은 본 발명의 범주 내에서 앞서 언급한 명세서보다는 덧붙여지는 청구항을 만드는데 사용된다.
10: 부직포 재료를 제조하는 과정14: 토우17: 가이드16, 18: 벤딩 젯(banding jets)20: 토우를 분사하는 단계32, 34: 구동 롤러36: 가장롤러(pretension rollers)40: 벌크화된 토우를 3차원 구조에 고정하는 단계60: 고뎃롤러(godet rollers)

Claims (17)

  1. 랜덤한 방향을 갖는(randomly oriented) 벌크화된(bulked) 다수개의 크림프된 필라멘트들(crimped filaments)로서, 상기 필라멘트 각각은 1-15 DPF(denier per filament)의 범위인 필라멘트들,
    상기 크림프된 필라멘트들을 고정된 3차원 구조와 상호 연결하는 다수개의 결합지점들(point bonds), 및
    상기 3차원 구조의 내부 부분보다 더 큰 밀도를 가진 상기 3차원 구조의 표층 부분(surface portion)으로, 내부 부분 밀도에 대한 표층 부분 밀도의 비율은 10-110:1인 표층 부분을 포함하는 부직포 재료.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필라멘트들은 아크릴, 셀룰로오스, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  3. 제1항에 있어서, 상기 결합지점은 필라멘트들을 접촉점에서 접착하는 바인더, 필라멘트들이 접촉점에서 서로 합쳐지는(coalesced together) 것, 필라멘트들이 접촉점에서 융합되는 것, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을특징으로 하는 부직포 재료.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 부직포 재료는 상처치유용 제품(wound care product)인 것을 특징으로 하는 부직포 재료.
  6. 랜덤한 방향을 갖는(randomly oriented) 벌크화된(bulked) 다수개의 크림프된 필라멘트들(crimped filaments)로서, 상기 필라멘트 각각은 1-15 DPF(denier per filament)의 범위인 필라멘트들,
    상기 크림프된 필라멘트들을 고정된 3차원 구조와 상호 연결하는 다수개의 결합지점들(point bonds), 및
    상기 3차원 구조의 내부 부분보다 더 큰 밀도를 가진 상기 3차원 구조의 표층 부분(surface portion)으로, 내부 부분 밀도에 대한 표층 부분 밀도의 비율은 10-110:1인 표층 부분을 포함하는 상처치유용 제품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 필라멘트들은 아크릴, 셀룰로오스, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 또는 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 상처치유용 제품.
  8. 제6항에 있어서, 상기 결합지점은 필라멘트들을 접촉점에서 접착하는 바인더, 필라멘트들이 접촉점에서 서로 합쳐지는(coalesced together) 것, 필라멘트들이 접촉점에서 융합되는 것, 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 상처치유용 제품.
  9. 제7항에 있어서, 상기 필라멘트는 셀룰로오스 또는 셀룰로오스와 아크릴, 폴리아미드, 폴리에스테스 및 폴리올레핀의 혼합물인 것을 특징으로 하는 상처치유용 제품.
  10. 필라멘트 토우(filament tow)를 벌크화(bulking)하는 단계, 상기 필라멘트들을 3차원 구조에 고정하는 단계, 및 상기 벌크화된 필라멘트 토우를 압축롤러(calendar)로 오버피드(overfeeding)함으로써 상기 3차원 구조를 캘린더링(calendaring)하는 단계를 포함하는 방법으로서,
    랜덤한 방향을 갖는(randomly oriented) 벌크화된(bulked) 다수개의 크림프된 필라멘트들(crimped filaments)로서, 상기 필라멘트 각각은 1-15 DPF(denier per filament)의 범위인 필라멘트들,
    상기 크림프된 필라멘트들을 고정된 3차원 구조와 상호 연결하는 다수개의 결합지점들(point bonds), 및
    상기 3차원 구조의 내부 부분보다 더 큰 밀도를 가진 상기 3차원 구조의 표층 부분(surface portion)이거나 또는 내부 부분 밀도에 대한 표층 부분 밀도의 비율은 10-110:1인 표층 부분을 포함하는 부직포 재료의 제조방법.
  11. 제10항에 있어서, 오버피드율(overfeeding ratio)은 상기 압축롤러를 통과하는 토우의 선형속도(linear speed)에 대한 토우(tow)의 벌크화 시작시 선형속도(linear speed)이고, 상기 오버피드율은 적어도 1.5:1인 것을 특징으로 하는 부직포 재료의 제조방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 오버피드율은 1.5-16:1인 것을 특징으로 하는 부직포 재료의 제조방법.
  13. 제10항에 있어서, 상기 압축롤러는 가열된 압축롤러(heated calender)인 것을 특징으로 하는 부직포 재료의 제조방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 가열된 압축롤러는 300-400°F (148.8-204.4°C) 범위의 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 부직포 재료의 제조방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 압축롤러는 0-10mm 범위의 닙 갭(nip gap)을 가지는 것을 특징으로 하는 부직포 재료의 제조방법.
  16. 제6항에 있어서, 상기 3차원 구조의 외부 표층은 필라멘트가 돌출되지 않은 것을 특징으로 하는 상처치유용 제품.
  17. 제10항에 있어서, 상기 3차원 구조의 외부 표층은 필라멘트가 돌출되지 않은 것을 특징으로 하는 부직포 재료의 제조방법.
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