KR101262398B1 - 엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

부직포 섬유상 웹 및 수력학적 엔탱글링에 의해 부직포 섬유상 웹에 통합된 섬유상 물질로 제조된 수력학적 엔탱글링된 3 차원 부직포 복합 구조체가 기재되어 있다. 부직포 복합 구조체는 젖었을 때 엠보싱된 패턴을 유지할 수 있는 능력이 더 크고, 그 구조가 압축된 후 회복하는 능력이 종전에 발견된 것보다 더 크다. 또, 엠보싱된 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법이 기재되어 있다.
Figure R1020077013298
엠보싱된 부직포 직물, 수력학적 엔탱글링

Description

엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법{A METHOD OF MAKING AN EMBOSSED, HYDRAULICALLY ENTANGLED NONWOVEN COMPOSITE FABRIC}
천 수건 및 걸레는 제조 및 상업 환경에서 액체 및 미립자를 청소하는 데 흔히 사용된다. 이러한 제직 물질은 흡수성이고, 물질의 제직 섬유 내에 미립자를 모으는 데 효과적이다. 이러한 수건 및 걸레는 사용한 후 흔히 세탁해서 재사용한다. 그러나, 이러한 제직 물질은 결함을 가지고 있다. 첫째, 천 물질은 제직 구조로 인해 다공성이므로, 흔히 액체가 천을 통해 침투해서 사용자의 손과 접촉할 수 있다. 이로써 수건 또는 걸레로 흡수시키려고 하는 액체로 손이 더러워질 수 있기 때문에 사용자에게는 불편할 수 있다. 이러한 유체 침투는 종종 다수 층의 천의 사용을 필요로 한다. 청소되는 물질이 솔벤트, 부식성 물질, 위험 화학 물질, 또는 이와 유사하게 위험한 기타 물질이면 제직 물질을 통해 통과하는 액체 또는 물질은 사용자에게 위험할 수 있다.
둘째, 이러한 천 수건 및 걸레는 심지어 세탁되었을 때조차도 잔여물 또는 잔류 금속 미립자를 여전히 함유하는 경우가 종종 있는데, 이는 이후에 수건 또는 걸레와 접촉하는 표면을 손상시킬 수 있고, 사용자의 손에 부상을 일으킬 가능성도 있다. 마지막으로, 이러한 천 수건 및 걸레는 종종 액체, 오일 및 그리스를 흡수하기보다는 오히려 이것을 바르기도 한다.
천 걸레 및 수건에 대한 대안은 펄프 섬유로 제조된 와이퍼이다. 펄프 섬유 의 부직포 웹은 흡수성인 것으로 알려져 있지만, 전적으로 펄프 섬유로만 제조된 부직포 웹은 강도 및 내마모성이 결여되기 때문에 예를 들어 강력 와이퍼(heavy duty wiper)와 같은 일부 응용에는 바람직하지 않을 수 있다. 과거에는, 펄프 섬유 웹을 결합제 적용에 의해 외부적으로 보강하였다. 이러한 높은 수준의 결합제는 비용을 추가할 수 있고, 사용시 줄무늬를 남길 수 있으며, 이는 예를 들어 자동차 페인팅과 같은 일부 응용에 부적합한 표면을 줄 수 있다. 또, 이러한 외부적으로 보강된 와이퍼를 일부 휘발성 또는 반휘발성 솔벤트와 함께 사용할 때 결합제가 침출될 수 있다.
연속 필라멘트 기재에 수력학적으로 엔탱글링된 높은 펄프 함량을 갖는 다른 와이퍼가 제조되었다. 이러한 와이퍼는 흡수성이고 반복 사용에 충분할 정도로 강하기 때문에 강력 와이퍼로 사용될 수 있다. 추가로, 이러한 와이퍼는 천 걸레 및 수건에 비해 흡수성이 더 높고 사용자의 손으로 통과하는 액체가 더 적다는 이점을 갖는다. 강력 와이퍼에 사용될 수 있는 이러한 물질의 예는 에버하르트(Everhart) 등의 미국 특허 5,284,703, 5,389,202 및 6,784,126에서 발견할 수 있다.
이러한 하이드로엔탱글링된 펄프 와이퍼 상에 존재하는 엠보싱 패턴은 미립자와 함께 오일 및 그리스를 청소 및 흡수하는 데 도움이 되는 엠보싱된 표면 텍스처를 제공한다. 그러나, 이러한 와이퍼는 그것이 흡수한 액체로부터 젖었을 때는, 엠보싱 구조가 덜 명확하게 되고 마손된다. 와이퍼의 효과성이 손상되고, 와이퍼는 그 후 그것이 접촉하는 추가의 오일 및 그리스로 더럽힐 것이다.
흡수성이지만 그 물질이 젖은 후 사용시 그의 엠보싱 구조를 유지하는 하이 드로엔탱글링된 섬유상 부직포 복합 물질이 필요하다.
정의
본 명세서에서 사용되는 "기계 방향"이라는 용어는 부직포 웹을 형성하는 동안 섬유가 침착되는 형성 표면의 이동 방향을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "횡방향"이라는 용어는 위에서 정의한 기계 방향에 대해 수직인 방향을 의미한다.
본 명세서에서 사용되는 "펄프"라는 용어는 목재 및 비목재 식물과 같은 천연 자원으로부터 얻는 섬유를 의미한다. 목재 식물은 예를 들어 낙엽수 및 침엽수를 포함한다. 비목재 식물은 예를 들어 목화, 아마, 아프리카 수염새(esparto grass), 유액 분비 식물(milkweed), 짚, 황마, 대마 및 바가스(bagasse)를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "평균 섬유 길이"라는 용어는 카자아니(Kajaani) 섬유 분석기 모델 번호 FS-100(카자아니 오이 일렉트로닉스(Kajaani Oy Electronics) (핀란드 카자아니)로부터 입수가능함)을 이용하여 결정된 펄프 섬유의 가중 평균 길이를 의미한다. 시험 절차에 따르면, 섬유 번들(bundle) 또는 쉬브(shive)가 확실하게 존재하지 않도록 하기 위해 펄프 샘플을 해리액(macerating liquid)으로 처리한다. 각 펄프 샘플을 뜨거운 물에서 붕괴시키고 희석해서 약 0.001% 용액으로 만든다. 표준 카자아니 섬유 분석 시험 절차를 이용해서 시험할 때 개별 시험 샘플들은 희석 용액으로부터 약 50 내지 100 ml씩 따라낸다. 가중 평균 섬유 길이는 다음 방정식으로 표현할 수 있다.
Figure 112007042782688-pct00001
(여기서, k = 최대 섬유 길이, xi = 섬유 길이, ni = 길이 xi를 갖는 섬유의 수, n = 측정된 섬유의 전체 수)
본 명세서에서 사용되는 "낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프"라는 용어는 유의한 양의 짧은 섬유 및 비섬유 입자를 함유하는 펄프를 의미한다. 많은 이차(secondary) 목재 섬유 펄프가 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프인 것으로 볼 수 있지만, 이차 목재 섬유 펄프의 질은 재생 섬유의 질 및 이전 가공의 유형 및 양에 의존할 것이다. 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 예를 들어 카자아니 섬유 분석기 모델 번호 FS-100 (카자아니 오이 일렉트로닉스)(핀란드 카자아니 소재)과 같은 광섬유 분석기로 결정된 평균 섬유 길이가 약 1.2 mm 미만일 수 있다. 예를 들어, 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 약 0.7 내지 1.2 mm 범위의 평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 예시적인 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 천연(virgin) 경질목재 펄프, 및 예를 들어 폐사무용지, 신문용지 및 판지 스크랩과 같은 원천으로부터의 이차 섬유 펄프를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프"라는 용어는 상대적으로 적은 양의 짧은 섬유 및 비섬유 입자를 함유하는 펄프를 의미한다. 높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 전형적으로 몇몇 비이차(non-secondary)(즉, 천연) 섬유로부터 형성된다. 스크리닝된 이차 섬유 펄프는 또한 높은 평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 전형적으로 예를 들어 카자아니 섬유 분석기 모델 FS-100 (카자아니 오이 일렉트로닉스)(핀란드 카자아니 소재)과 같은 광섬유 분석기로 결정된 평균 섬유 길이가 약 1.5 mm 초과이다. 예를 들어, 높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 약 1.5 mm 내지 6 mm 범위의 평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 목재 섬유 펄프인 예시적인 높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 표백 및 비표백 천연 연질목재 섬유 펄프를 포함한다.
본 명세서에서 사용되는 "부직포 직물 또는 웹"이라는 용어는 편직 직물에서처럼 확인가능한 방식으로 있는 것이 아니라 얽혀있는(interlaid)된 개별 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 직물 또는 웹은 예를 들어 멜트블로윙 방법, 스펀본딩 방법 및 본디드 카디드 웹 방법과 같은 많은 방법들로부터 형성되어 왔다. 부직포 직물의 기초 중량은 보통 제곱 야드 당 물질의 온스(osy) 또는 제곱 미터 당 그램(g/㎡ 또는 gsm)으로 표현되고, 유용한 섬유 직경은 보통 마이크로미터로 표현된다. (osy를 gsm으로 전환하기 위해서는 osy에 33.91을 곱한다는 점을 주의한다.)
본 명세서에서 사용되는 "마이크로섬유"라는 용어는 약 75 마이크로미터 이하의 평균 직경을 갖는, 예를 들어 약 0.5 마이크로미터 내지 약 50 마이크로미터의 평균 직경을 갖는 작은 직경을 갖는 섬유를 의미하거나, 또는 더 특별하게는, 마이크로섬유는 약 2 마이크로미터 내지 약 25 마이크로미터의 평균 직경을 가질 수 있다. 빈번하게 사용되는 섬유 직경의 다른 표현은 데니어이고, 이것은 섬유 9000 m 당 g으로 정의되며, 섬유 직경(마이크로미터)의 제곱에 밀도(g/cc)를 곱하고, 이것에 0.00707을 곱함으로써 계산할 수 있다. 낮은 데니어는 미세한 섬유를 가리키고, 높은 데니어는 두껍거나 또는 무거운 섬유를 가리킨다. 예를 들어, 15 마이크로미터로 주어진 폴리프로필렌 섬유의 직경은 이것을 제곱하고, 여기에 0.89 g/cc를 곱하여, 0.00707을 곱함으로써 데니어로 전환할 수 있다. 따라서, 15 마이크로미터 폴리프로필렌 섬유는 약 1.42 (152x0.89x0.00707=1.415)의 데니어를 갖는다. 미국 이외의 지역에서, 더 흔하게 사용되는 측정 단위는 "텍스"(tex)이고, 이것은 섬유 1 km 당 g으로 정의된다. 텍스는 데니어/9로 계산할 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 "스펀본드" 및 "스펀본디드 필라멘트"라는 용어는, 용융 열가소성 물질을 방사구의 다수의 미세한, 통상적으로는 원형인 모세관으로부터 필라멘트로서 압출시키고, 이어서 예를 들어 에덕티브 드로잉(eductive drawing) 및(또는) 다른 잘 알려진 스펀본딩 메카니즘으로 압출된 필라멘트의 직경이 급속하게 감소됨으로써 형성된, 직경이 작은 연속 필라멘트를 의미한다. 스펀본디드 부직포 웹의 제조는 예를 들어 애펠(Appel) 등의 미국 특허 4,340,563 및 도르쉬너(Dorschner) 등의 미국 특허 3,692,618과 같은 특허에 예시되어 있고, 이들 특허의 내용은 본원에 참고로 혼입한다.
본 명세서에서 사용되는 "멜트블로운"이라는 용어는, 용융 열가소성 물질을 다수의 미세한, 통상적으로는 원형인 다이 모세관을 통해서 용융사 또는 필라멘트로서 수렴형 고속 기체 (예: 공기) 스트림 내로 압출시키고, 이 스트림이 용융된 열가소성 물질의 필라멘트를 가늘게 하여 직경을 감소시킴으로써 형성된 섬유를 의미하고, 직경은 마이크로섬유 직경으로까지 감소될 수 있다. 그 다음, 멜트블로운 섬유를 고속 기체 스트림으로 운반하여 수집 표면 상에 침착함으로써, 랜덤하게 배분된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 방법은, 예를 들어 비.에이.웬트(B.A.Wendt), 이.엘. 분(E.L.Boone) 및 디.디.플루하티(D.D.Fluharty)의 NRL 리포트 4364 ("초미세 유기 섬유의 제조"), 케이.디.로렌스(K.D.Lawrence) 및 알.티.루카스(R.T.Lukas), 제이.에이.영(J.A.Young)의 NRL 리포트 5265 "초미세 열가소성 섬유 형성을 위한 개선된 장치"; 및 부틴(Butin) 등의 미국 특허 3,849,241(등록일: 1974년 11월 19일)에 기재되어 있다.
본 명세서에서 사용되는 "본디드 카디드 웹"이라는 용어는, 보통 베일로 구입하는 스테이플 섬유로부터 제조된 웹이다. 베일을 섬유를 분리하는 섬유화 유닛/피커(picker)에 넣는다. 그 다음, 컴바이닝(combining) 또는 카딩 유닛을 통해 보내고, 여기서 스테이플 섬유를 추가로 더 쪼개고 기계 방향으로 정렬하여, 기계 방향으로 배향된 섬유상 부직포 웹을 형성한다. 일단 웹이 형성되면, 이어서 이것을 몇 가지 결합 방법 중 1 개 이상으로 결합시킨다. 한가지 결합 방법은 분말 결합이고, 이 방법에서는 분말화된 접착제를 웹 전반에 걸쳐서 분배한 후, 보통은 뜨거운 공기로 웹 및 접착제를 가열함으로써 활성화시킨다. 다른 한 결합 방법은 패턴 결합이고, 이 방법에서는 가열된 캘린더 롤 또는 초음파 결합 장비를 이용해서, 보통은 웹을 통해 국지화된 결합 패턴으로 섬유들을 함께 결합시키거나, 또는 별법으로, 원한다면, 웹을 그의 전체 표면을 가로질러서 결합시킬 수 있다. 이성분 스테이플 섬유를 사용할 때는, 많은 용도에서 통기 결합 장비가 특히 유리하다.
본 명세서에서 사용되는 "열가소성"이라는 용어는, 용융 가공될 수 있는 중합체를 의미한다.
발명의 요약
본 발명은 1 개 이상의 성형가능 부직포 섬유상 웹 및 수력학적 엔탱글링(hydraulic entangling)에 의해 부직포 섬유상 웹에 통합된 섬유상 물질을 갖는, 습윤 압축 반발 비가 약 0.13 초과인 수력학적 엔탱글링된 3 차원 부직포 섬유상 복합 구조체에 관한 것이다. 다른 실시태양에서, 습윤 압축 반발 비는 약 0.13 초과, 약 0.13 내지 약 3.00, 약 0.13 내지 약 0.60, 약 0.13 내지 약 0.45, 및 약 0.15 내지 약 0.45일 수 있다.
부직포 섬유상 복합 구조체는 약 1 내지 약 25 중량%의 부직포 섬유상 웹, 및 약 70 중량% 초과의 섬유상 물질을 가질 수 있다. 다양한 실시태양에서, 부직포 섬유상 웹은 연속 스펀본디드 필라멘트의 부직포 웹이고, 약 7 내지 약 300 g/㎡의 기초 중량을 가질 수 있다.
다양한 실시태양에서, 섬유상 물질은 펄프 섬유이다. 이러한 펄프 섬유는 천연(virgin) 경질목재 펄프 섬유, 천연 연질목재 펄프 섬유, 이차 섬유, 비목재 섬유, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있다.
다른 실시태양에서, 부직포 섬유상 복합 구조체는 또한 점토, 전분, 미립자 및 초강력 흡수 입자를 포함할 수 있다. 부직포 섬유상 복합 구조체는 또한, 약 4% 이하의 탈결합제(de-bonding agent)를 포함할 수 있다.
이러한 부직포 섬유상 복합 구조체는 1 개 이상의 층을 가지고 약 20 gsm 내지 약 300 gsm의 기초 중량을 갖는 와이퍼를 제조하는 데 이용할 수 있다. 별법으로, 이러한 부직포 섬유상 복합 구조체는 이러한 직물의 층을 1 개 이상 포함하는 흡수성 개인 위생 제품의 유체 분배 성분으로 사용될 수 있고, 이 경우 유체 분배 성분은 약 20 gsm 내지 약 300 gsm의 기초 중량을 가진다.
또, 본 발명은 약 1 내지 약 25 중량%의 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 및 약 70 중량% 초과의 펄프 섬유의 섬유상 물질을 갖는 높은 펄프 함량을 갖는 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물에 관한 것이다. 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹은 약 100 초과의 핀 결합/in2의 결합 밀도 및 약 30% 미만의 총 결합 면적을 가진다. 부직포 복합 직물은 약 0.08 초과의 습윤 압축 반발 비를 갖는다. 다른 실시태양에서, 습윤 압축 반발 비는 약 0.13 초과, 약 0.08 내지 약 3.00, 약 0.08 내지 약 0.60, 약 0.08 내지 약 0.45, 및 약 0.13 내지 약 0.45일 수 있다. 한 실시태양에서, 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹은 연속 스펀본디드 필라멘트의 부직포 웹이다. 다양한 실시태양에서, 펄프 섬유는 천연 경질목재 펄프 섬유, 천연 연질목재 펄프 섬유, 이차 섬유, 비목재 섬유 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택된다.
또, 본 발명은 상기 부직포 섬유상 구조체와 같은 엠보싱된 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법에 관한 것이다. 이 직물은 섬유상 물질 층을 부직포 섬유상 웹 층 위에 겹쳐 놓고, 층들을 수력학적으로 엔탱글링하여 복합 물질을 형성하고, 복합 물질을 건조시키고, 복합 물질을 가열하고, 복합 물질을 1 쌍의 매칭되는(matched) 엠보싱 롤에 의해 형성된 엠보싱 갭에서 엠보싱함으로써 제조된다. 다양한 실시태양에서, 복합 물질을 엠보싱 전에 약 60 ℃ (140 ℉) 초과의 복합 물질 표면 온도로 가열한다. 다른 실시태양에서는, 복합 물질을 약 93 ℃(200 ℉) 초과의 복합 물질 표면 온도로 가열하고, 심지어 약 149 ℃(300 ℉) 초과일 수도 있다. 추가로, 매칭되는 엠보싱 롤을 가열할 수 있다.
부직포 복합 직물의 층들은 건식 형성 또는 습식 형성에 의해 섬유를 연속 필라멘트로 제조된 부직포 섬유상 웹 층 위에 침착시킴으로써 겹쳐 놓을 수 있다. 별법으로, 섬유상 층을 연속 스펀본디드 필라멘트의 부직포 섬유상 웹 층 위에 겹쳐 놓는다.
한 실시태양에서, 점토, 활성탄, 전분, 미립자 및 초강력 흡수 입자와 같은 물질을 겹쳐 놓인 층들에 수력학적 엔탱글링 전에 첨가할 수 있다. 다른 한 실시태양에서는, 이러한 물질을 겹쳐 놓인 수력학적 엔탱글링된 복합 물질에 첨가한다. 다른 한 실시태양에서는, 이러한 물질을 연속 필라멘트의 부직포 섬유상 웹 층 위에 섬유상 층을 형성하는 데 사용되는 섬유의 현탁액에 첨가한다.
또, 이 방법은 복합 직물을 기계적으로 연화하고, 프레싱(pressing)하고, 크레이핑하고, 브러슁(brushing)하는 마감 단계들을 포함할 수 있다. 추가의 가공 단계는 복합 직물을 염료 및(또는) 접착제로 화학적 후처리하는 것을 포함할 수 있다.
상세한 설명
제 1 도에는 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물을 형성하기 위한 방법이 개략적으로 도시되어 있다(10). 본 발명에 따르면, 묽은 섬유 현탁액이 헤드 박스 (12)에 의해 공급되고 수문 (14)를 경유해서 균일 분산으로 통상의 제지 기계의 형성 직물 (16) 위에 침착된다. 섬유 현탁액은 통상의 제지 공정에서 전형적으로 사용되는 컨시스턴시(consistency)로 희석될 수 있다. 예를 들어, 현탁액은 물 중에 현탁된 약 0.01 내지 약 1.5 중량%의 섬유를 함유할 수 있다. 섬유 현탁액으로부터 물을 제거해서 섬유상 물질 (18)의 섬유의 균일한 층을 형성한다.
섬유상 물질 (18)의 섬유는 펄프 섬유, 천연 비목재 섬유, 합성 섬유 또는 그의 조합일 수 있다. 비목재 섬유 원천은 목재 식물 섬유 원천이 아닌 어떠한 섬유 종이라도 된다. 이러한 비목재 섬유 원천은 유액 분비 식물(milkweed) 및 관련 종으로부터의 종자모 섬유, 아바카 잎 섬유(또한, 마닐라 대마라고도 알려져 있음), 파인애플 잎 섬유, 사바이초(sabai grass), 아프리카 수염새, 볏짚, 바나나 잎 섬유, 닥나무로부터의 베이스(껍질) 섬유, 및 유사한 섬유 원천을 포함하지만, 여기에 제한되지는 않는다. 적당한 합성 섬유는 폴리올레핀, 레이온, 아크릴, 폴리에스테르, 아세테이트 및 기타 다른 스테이플 섬유를 포함한다.
섬유상 물질 (18)을 구성하는 섬유는 상기한 바와 같은 넓은 스펙트럼의 섬유로부터 선택될 수 있지만, 예시의 목적상 이하에서는 펄프 섬유의 섬유상 웹이 사용된다.
펄프 섬유는 높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프, 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프 또는 이들의 혼합물 어느 것이라도 될 수 있다. 높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 전형적으로 약 1.5 mm 내지 약 6 mm의 평균 섬유 길이를 갖는다. 예시적인 높은 평균 섬유 길이를 갖는 목재 펄프는 킴벌리-클라크 코포레이션으로부터 롱락(Longlac) 19, 쿠사 리버(Coosa River) 56 및 쿠사 리버 57이라는 상표명으로 입수가능한 것들을 포함한다.
낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 예를 들어 몇몇 천연 경질목재 펄프, 및 예를 들어 신문용지, 재생 판지 및 폐사무용지와 같은 원천으로부터의 이차(즉, 재활용) 섬유 펄프일 수 있다. 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프는 전형적으로 약 1.2 mm 미만, 예를 들어 0.7 mm 내지 1.2 mm의 평균 섬유 길이를 갖는다.
높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프 및 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프의 혼합물은 유의한 비율의 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프를 함유할 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 약 50 중량% 초과의 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프 및 약 50 중량% 미만의 높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프를 함유할 수 있다. 한 예시적인 혼합물은 75 중량%의 낮은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프 및 약 25 중량%의 높은 평균 섬유 길이를 갖는 펄프를 함유한다.
본 발명에서 사용되는 펄프 섬유는 정련되지 않을 수 있거나, 또는 다양한 정련도로 고해될 수 있다. 강도 및 내마모성을 개선하기 위해 소량의 습윤 강도 증강용 수지 및(또는) 수지 결합제를 첨가할 수 있다. 유용한 결합제 및 습윤 강도 증강용 수지는 예를 들어 카이멘(Kymene) 557 H (허큘레스 인코포레이티드(Hercules Incorporated)로부터 입수가능함) 및 파레즈(Parez) 631 (어메리칸 사이아나미드, 인크.(American Cyanamid, Inc.)로부터 입수가능함)을 포함한다. 가교제 및(또는) 수화제도 펄프 혼합물에 첨가할 수 있다. 매우 개방된 또는 느슨한 부직포 펄프 섬유 웹이 요구되는 경우에는 수소 결합의 정도를 감소시키기 위해 펄프 혼합물에 탈결합제를 첨가할 수 있다. 한가지 예시적인 탈결합제는 허큘레스 인코포레이티드(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 프로소프트(등록상표) (ProSoft?) TQ1003이라는 상표명으로 입수가능하다. 또한, 예를 들어, 복합체의 0.1 내지 4 중량%의 양의 몇몇 탈결합제의 첨가가 측정된 정적 및 동적 마찰 계수를 감소시키고 복합 직물의 연속 필라멘트 풍부 면의 내마모성을 향상시키는 것으로 보인다. 탈결합제는 윤활제 또는 마찰 감소제로 작용하는 것으로 믿어진다.
부직포 섬유상 웹 (20)은 공급 롤 (22)로부터 권출되고, 그것은 공급 롤 (22)가 이 롤과 관련된 화살표 방향으로 회전할 때 이 웹과 관련된 화살표로 표시된 방향으로 이동한다. 부직포 섬유상 웹 (20)은 스택 롤러 (28) 및 (30)에 의해 형성되는 S-롤 배열 (26)의 닙 (24)를 통해 통과한다.
부직포 섬유상 웹 (20)은 멜트블로윙 방법, 스펀본딩 방법, 본디드 카디드 웹 방법, 또는 얽혀있는(interlaid) 개별 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 형성하는 유사한 방법에 의해 형성되는 부직포 직물 또는 웹이다. 바람직하게는, 부직포 섬유상 웹 (20)은 열가소성 중합체 섬유 또는 그 밖에 연화되어 원하는 모양으로 성형될 수 있는 중합체 섬유이면 어떠한 유형의 것으로부터도 제조된다. 바람직하게는, 중합체 섬유는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 폴리스티렌, 열가소성 엘라스토머, 플루오로중합체, 비닐 중합체, 및 그의 블렌드 및 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택되는 중합체로 제조된다.
부직포 섬유상 웹 (20)은 상기한 바와 같은 넓은 스펙트럼의 부직포 웹 제조 유형으로부터 선택될 수 있음을 인식하여야 하지만, 예시의 목적상 이하에서는 연속 필라멘트 부직포 압출 공정에 의해 형성된 부직포 섬유상 웹 (20)이 사용된다.
부직포 섬유상 웹 (20)은 예를 들어 공지의 솔벤트 방사 또는 용융 방사 공정과 같은 공지의 연속 필라멘트 부직포 압출 공정에 의해 형성되어, 공급 롤에 먼저 보관되지 않고 바로 닙 (24)를 통과한다. 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 (20)은 바람직하게는 스펀본드 방법에 의해 형성되는 연속 용융 방사 필라멘트의 부직포 웹이다. 스펀본드 필라멘트는 용융 방사 가능한 중합체, 공중합체 또는 그의 블렌드 중 어느 것으로부터도 형성될 수 있다.
예를 들어, 스펀본드 필라멘트는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, A-B 및 A-B-A' 블록 공중합체 (여기서, A 및 A'은 열가소성 말단 블록이고, B는 엘라스토머성 중간 블록임), 및 에틸렌 및 1 개 이상의 비닐 단량체, 예를 들어 비닐 아세테이트, 불포화 지방족 모노카르복실산 및 이러한 모노카르복실산의 에스테르의 공중합체로부터 형성될 수 있다. 필라멘트가 예를 들어 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀으로부터 형성되는 경우, 부직포 섬유상 웹 (20)은 약 3.5 내지 약 70 gsm의 기초 중량을 가질 수 있다. 더 구체적으로 말하면, 부직포 섬유상 웹 (20)은 약 10 내지 약 35 gsm의 기초 중량을 가질 수 있다. 중합체는 예를 들어 안료, 항산화제, 유동 촉진제, 안정화제 등과 같은 추가의 물질을 포함할 수 있다.
연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 (20)의 한가지 중요한 특성은 약 30% 미만의 총 결합 면적 및 약 100 결합/in2 초과의의 균일한 결합 밀도를 갖는다는 점이다. 예를 들어, 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 (20)은 약 2 내지 약 30 %의 총 결합 면적(통상의 광학 현미경 방법으로 결정함) 및 약 250 내지 약 500 핀 결합/in2의 결합 밀도를 가질 수 있다.
총 결합 면적 및 결합 밀도의 이러한 조합은 매끈한 모루 롤(anvil roll)과 완전히 접촉할 때 약 30% 미만의 총 결합 표면적을 제공하는 약 100 초과의 핀 결합/in2를 갖는 핀 결합 패턴으로 연속 필라멘트 기재를 결합시킴으로써 달성할 수 있다. 바람직하게는, 결합 패턴은 매끈한 모루 롤과 접촉할 때 약 250 내지 약 350 핀 결합/in2의 핀 결합 밀도 및 약 10 내지 약 25 %의 총 결합 표면적을 가질 수 있다. 예시적인 결합 패턴은 제 2 도에 나타나 있다(714 패턴).
이 결합 패턴은 약 272 핀/in2의 핀 밀도를 갖는다. 각각의 핀은 길이가 약 0.064 cm(0.025 inch)인 변을 갖는 정사각형 결합 표면을 정의한다. 핀이 매끈한 모루 롤러(anvil roller)와 접촉할 때, 그것은 약 15.7 %의 총 결합 표면적을 생성한다. 높은 기초 중량을 갖는 기재는 일반적으로 이 값에 접근하는 결합 면적을 갖는다. 낮은 기초 중량을 갖는 기재는 일반적으로 낮은 결합 면적을 갖는다. 제 3 도는 다른 예시적인 결합 패턴 (WW13 패턴)이다. 제 3 도의 패턴은 약 308 핀/in2의 핀 밀도를 갖는다. 각 핀은 약 0.089 cm(약 0.035 inch)의 길이를 갖는(그리고 약 0.051 cm(약 0.02 inch) 떨어져 있는) 2 개의 평행한 변, 및 각각 약 0.0191 cm(약 0.0075 inch)의 반경을 갖는 2 개의 마주보는 볼록한 변을 갖는 결합 표면을 정의한다. 핀이 매끈한 모루 롤러와 접촉할 때, 그들은 약 17.2 %의 총 결합 표면적을 생성한다. 제 4 도는 사용될 수 있는 또다른 결합 패턴이다. 제 4 도의 패턴은 약 103 핀/in2의 핀 밀도를 갖는다. 각 핀은 길이가 약 0.109 cm(0.043 inch)인 변을 갖는 정사각형 결합 표면을 정의한다. 핀이 매끈한 모루 롤러와 접촉할 때, 그것은 약 16.5 %의 총 결합 표면적을 생성한다.
열 결합 롤에 의해 생성된 핀 결합을 위에서 설명하였지만, 본 발명은 최소한의 전체 결합 면적으로 필라멘트의 양호한 타이 다운(tie down)을 생성하는 어떠한 형태의 결합이라도 고려된다. 예를 들어, 최소한의 결합 면적으로 바람직한 필라멘트 타이 다운을 제공하기 위해, 열 결합 및 라텍스 함침의 조합을 이용할 수 있다. 별법으로 및(또는) 추가로, 원하는 결합을 제공하기 위해 수지, 라텍스 또는 접착제를 예를 들어 분무 또는 인쇄에 의해 부직포 연속 필라멘트 웹에 적용해서 건조시킬 수 있다.
이어서, 섬유상 물질 (18)은 통상의 수력학적 엔탱글링 기계의 유공 엔탱글링 표면 (32) 위에 놓인 부직포 섬유상 웹 (20)에 놓는다. 섬유상 물질 (18)이 부직포 섬유상 웹 (20)과 수력학적 엔탱글링 매니폴드(manifold) (34) 사이에 있는 것이 바람직하다. 섬유상 물질 (18) 및 부직포 섬유상 웹 (20)이 1 개 이상의 수력학적 엔탱글링 매니폴드 (34) 아래로 통과하고, 유체 분출물로 처리해서 펄프 섬유를 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 (20)의 필라멘트와 엔탱글링시킨다. 또, 유체 분출물이 펄프 섬유를 부직포 섬유상 웹 (20) 안으로 통과하게 해서 복합 물질 (36)을 형성한다.
별법으로, 수력학적 엔탱글링은 섬유상 물질 (18) 및 부직포 섬유상 웹 (20)이 습식 레잉(wet-laying)이 일어나는 동일 유공 스크린 (즉, 메쉬 직물) 위에 있는 동안에 일어날 수 있다. 또, 본 발명은 건조된 펄프 시트를 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 위에 겹쳐 놓고, 건조된 펄프 시트를 명시된 컨시스턴시로 재수화시킨 후, 재수화된 펄프 시트를 수력학적 엔탱글링하는 것도 고려된다.
수력학적 엔탱글링은 펄프 섬유의 섬유상 물질 (18)이 물로 고도로 포화되어 있는 동안 일어날 수 있다. 예를 들어, 펄프 섬유의 섬유상 물질 (18)은 수력학적 엔탱글링 직전에 약 90 중량% 이하의 물을 함유할 수 있다. 별법으로, 펄프 섬유 층은 펄프 섬유의 에어-레잉된 또는 건식 레잉된 층일 수 있다.
펄프 섬유가 수화된 상태로 유지되므로, 펄프 섬유가 "페이퍼"(paper) 결합(때로는 수소 결합이라고도 불림)을 방해하지 않고 연속 필라멘트 기재 내에 봉입 및(또는) 휘감기고 엉킬 수 있기 때문에, 펄프 섬유의 습식 레잉된 층의 수력학적 엔탱글링이 바람직하다. "페이퍼" 결합은 또한 높은 펄프 함량을 갖는 복합 직물의 내마모성 및 인장 성질을 개선시키는 것으로 보인다.
수력학적 엔탱글링은 예를 들어 에반스(Evans)의 미국 특허 3,485,706에서 발견할 수 있는 바와 같은 통상의 수력학적 엔탱글링 장비를 이용하여 달성할 수 있고, 이 문헌은 참고로 본원에 혼입한다. 본 발명의 수력학적 엔탱글링은 예를 들어 물과 같은 적당한 작동 유체이면 어느 것이라도 이용해서 수행할 수 있다. 작동 유체는 일련의 개별 호울 또는 오리피스로 유체를 골고루 분배하는 매니폴드를 통해서 흐른다. 이들 호울 또는 오리피스는 직경이 약 0.0076 내지 0.0381 cm (약 0.003 내지 약 0.015 inch)일 수 있다. 예를 들어, 본 발명은 직경 0.0178 cm (0.007 inch)의 오리피스, 30 개 호울/인치 및 1 줄의 호울을 갖는 스트립을 함유하는 리에터 퍼포제트 에스.에이.(Rieter Perfojet S.A.)(프랑스 몽보노)에 의해 제조된 매니폴드를 이용해서 실시할 수 있다. 많은 다른 매니폴드 형태 및 조합을 이용할 수 있다. 예를 들어, 단일의 매니폴드를 사용할 수 있거나, 또는 여러 개의 매니폴드를 연속 배열할 수 있다.
수력학적 엔탱글링 공정에서, 작동 유체는 약 200 내지 약 2000 psig(pounds per square inch gage)의 범위의 압력에서 오리피스를 통과한다. 상기 범위의 기재된 압력에서, 복합 직물은 약 1000 fpm(feet per minute)의 속도로 가공될 수 있는 것으로 여겨진다. 유체는 약 40 x 40 내지 약 100 x 100의 메쉬 크기를 갖는 단일 평면 메쉬일 수 있는 유공 표면에 의해 지지되는 섬유상 물질 (18) 및 부직포 섬유상 웹 (20)에 충돌한다. 또, 유공 표면은 약 50 x 50 내지 약 200 x 200의 메쉬 크기를 갖는 다겹 메쉬일 수 있다. 많은 물 분출 처리 공정에서 전형적인 것으로서, 수력학적 엔탱글링된 복합 물질 (36)으로부터 과량의 물이 배수되도록 엔탱글링 매니폴드의 하류에 히드로-니들링 매니폴드 또는 유공 엔탱글링 표면 (32) 바로 아래에 진공 슬롯 (38)을 위치시킬 수 있다.
본 발명자들은 특별한 작업 이론을 고수하지 않아야 하지만, 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 (20) 위에 레잉하는 섬유상 물질 (18)의 섬유에 직접 충돌하는 작동 유체의 주상 분출이 이 섬유들을 부직포 섬유상 웹 (20)의 필라멘트의 매트릭스 또는 부직포 망상구조 내로 몰아 넣고 부분적으로 그를 통과하도록 작용하는 것으로 믿어진다. 유체 분출 및 섬유상 물질 (18)의 섬유가 상기 결합 특성(및 약 5 마이크로미터 내지 약 40 마이크로미터의 범위의 데니어)를 갖는 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 (20)과 상호작용할 때, 섬유들은 또한 부직포 섬유상 웹 (20)의 필라멘트와도 엔탱글링하고 상호 간에도 엔탱글링한다. 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 (20)이 너무 느슨하게 결합되면, 필라멘트들은 일반적으로 너무 움직이기 쉬워서 섬유를 고정시키는 응집성 매트릭스를 형성하지 못한다. 한편, 부직포 섬유상 웹 (20)의 총 결합 면적이 너무 크면, 섬유 침투가 불량할 수 있다. 게다가, 결합 면적이 너무 크면 또한 유체 분출물이 많은 비다공성 결합 지점에 부딪힐 때 튀기고 튀어 올라서 섬유를 씻어버리기 때문에 얼룩이 있는 복합 물질 (36)을 생성할 것이다. 명시된 수준의 결합은 오직 한쪽 면에만 수력학적 엔탱글링에 의해 복합 물질 (36)으로 형성될 수 있는 응집성 기재를 제공하고, 바람직한 치수 안정성을 갖는 복합 물질 (36) 뿐만 아니라 강한 유용한 직물을 여전히 제공한다.
본 발명의 한 양상에서, 섬유상 물질 (18) 및 부직포 섬유상 웹 (20)에 충돌하는 유체 분출의 에너지는 복합 물질 (36)의 양면성(two-sidedness)을 증진시키는 방식으로 섬유상 물질 (18)의 섬유들이 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 (20)에 삽입되어 엔탱글링되도록 조정할 수 있다. 즉, 엔탱글링은 복합 물질 (36)의 한쪽 면에 높은 섬유 농도, 다른 쪽 면에 상응하는 낮은 섬유 농도를 생성하도록 조정할 수 있다. 이러한 형태는 특수 목적 와이퍼, 및 예를 들어 일회용 기저귀, 여성용 패드, 성인용 실금 제품 등과 같은 개인 위생 제품 응용에 특히 유용할 수 있다. 별법으로, 연속 필라멘트 부직포 섬유상 웹 (20)은 한쪽 면에 섬유상 물질 및 다른 한쪽 면에 상이한 섬유상 물질과 엔탱글링되어 2 개의 섬유 풍부 면을 갖는 복합 물질 (36)을 생성할 수 있다. 그 경우, 복합 물질 (36)의 양쪽 면을 수력학적 엔탱글링하는 것이 바람직하다.
유체 분출 처리 후, 복합 물질 (36)은 비압축 건조 작업으로 이송될 수 있다. 차속 픽업(pickup) 롤 (40)을 이용해서 수력학적 니들링 벨트로부터 비압축 건조 작업으로 물질을 이송할 수 있다. 별법으로, 통상의 진공형 픽업 및 이송 직물을 이용할 수 있다. 원한다면, 복합 직물은 건조 작업으로 이송되기 전에 습윤 크레이핑될 수 있다. 웹의 비압축 건조는 제 1 도의 부호 (42)에 나타낸 통상의 회전 드럼 통기 건조 장치를 이용하여 달성할 수 있다. 쓰루-드라이어 (42)는 구멍 (46)을 통해 불어오는 더운 공기를 수용하기 위한 외부 후드 (48)과 결합한 구멍 (46)을 갖는 외부 회전가능 실린더 (44)일 수 있다. 쓰루-드라이어 벨트 (50)이 복합 물질 (36)을 외부 회전가능 실린더 (44)의 윗부분 위로 운반한다. 쓰루-드라이어 (42)의 외부 회전가능 실린더 (44)의 구멍 (46)을 통하는 강제된 가열된 공기는 복합 직물 (36)으로부터 물을 제거한다. 쓰루-드라이어 (42)에 의해 복합 물질 (36)을 통하도록 강제된 공기의 온도는 약 93 ℃(약 200 ℉) 내지 260 ℃(약 500 ℉)의 범위일 수 있다. 다른 유용한 쓰루-드라잉 방법 및 장치는 예를 들어 미국 특허 2,666,369 및 3,821,068에서 발견할 수 있고, 이들 문헌의 내용은 참고로 본원에 혼입한다.
복합 물질 (36)에 선택된 성질을 부여하기 위해 마감 단계 및(또는) 후처리 공정을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 균일한 외부 외관 및(또는) 특정 감촉 특성을 제공하기 위해, 직물을 캘린더 롤로 가볍게 프레싱하거나, 크레이핑할 수 있거나, 또는 브러슁할 수 있다. 별법으로 및(또는) 추가로, 접착제 또는 염료와 같은 화학적 후처리를 직물에 가할 수 있다.
본 발명의 한 양상에서, 직물은 예를 들어 활성탄, 점토, 전분 및 초강력 흡수 물질과 같은 다양한 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 이들 물질을 펄프 섬유 층을 형성하는 데 사용되는 펄프 섬유의 현탁액에 첨가할 수 있다. 또, 이들 물질을 그들이 유체 분출 작용에 의해 복합 직물에 혼입되도록 유체 분출 처리 전에 펄프 섬유 층에 침착시킬 수 있다. 별법으로 및(또는) 추가로, 이들 물질을 유체 분출 처리 후에 복합 직물에 첨가할 수 있다. 초강력 흡수 물질을 펄프 섬유의 현탁액에 또는 물 분출 처리 전 펄프 섬유 층에 첨가하는 경우, 초강력 흡수제는 습식 형성 및(또는) 물 분출 처리 단계 동안 불활성인 채로 있을 수 있고, 후에 활성화될 수 있는 것이 바람직하다. 통상의 초강력 흡수제를 물 분출 처리 후에 복합 직물에 첨가할 수 있다. 유용한 초강력 흡수제는 예를 들어 훽스트 셀라니즈 코포레이션(Hoechst Celanese Corporation)으로부터 샌웨트(Sanwet) IM-5000 P라는 상표명으로 입수가능한 소듐 폴리아크릴레이트 초강력 흡수제를 포함한다. 초강력 흡수제는 펄프 섬유 층 중의 펄프 섬유 100 g 당 초강력 흡수제 약 50 g 이하의 비율로 존재할 수 있다. 예를 들어, 부직포 웹은 펄프 섬유 100 g 당 초강력 흡수제 약 15 내지 약 30 g을 함유할 수 있다. 더 특별하게는, 부직포 웹은 펄프 섬유 100 g 당 초강력 흡수제 약 25 g을 함유할 수 있다.
부직포 복합 직물의 부직포 섬유상 웹 (20)의 기초 중량 대 섬유상 물질 (18)의 기초 중량의 비는 완성된 부직포 복합 직물의 최종 특성에 영향을 줄 것이다. 예를 들어, 섬유상 물질 (18)이 펄프 섬유로 제조된 경우, 펄프 섬유상 물질의 백분율이 크면 흡수성이 커질 것이다. 부직포 복합 직물 중의 높은 펄프 함량은 더 나은 흡수성을 제공하지만, 이전에는 높은 펄프 함량을 갖는 물질 (예: 약 70 중량% 초과의 펄프 함량을 갖는 물질)에 내구적 엠보싱 패턴을 부여하는 것이 어려웠었다. 일반적으로, 이러한 높은 펄프 함량을 갖는 부직포 복합 직물에 부여된 엠보싱 패턴은 어떠한 것이든 권취, 권출, 슬릿팅 및 패키징을 포함하는 후속 가공 단계에 의해 쇠약해질 것이다. 엠보싱 패턴은 각 가공 단계를 거쳐가면서 덜 명확해질 것이고, 이러한 물질이 사용 중 젖었을 때는 본질적으로 사라질 것이다.
일반적으로, 부직포 복합 직물은 약 1 중량% 내지 30 중량%의 부직포 섬유상 웹 성분 및 약 70 중량% 초과의 섬유상 성분을 갖는 것이 바람직하다. 몇몇 실시태양에서, 부직포 복합 직물은 약 10 내지 25 중량%의 부직포 섬유상 웹 성분, 및 약 70 중량% 초과의 섬유상 성분을 갖는 것이 바람직하다. 아래에서 논의되는 본 발명의 엠보싱 공정은, 이러한 원하는 섬유상 성분 중량 백분율을 갖는 부직포 복합 직물을 엠보싱함에 있어서의 결점을 극복한다.
복합 물질 (36)은 건조된 후에 엠보싱된다. 엠보싱 단계는 제 5 도에 나타낸 바와 같이, 건조 공정과 같은 진행방향(in-line)으로 그에 근접해서 수행될 수 있다. 제 5 도는 통기 건조 장치 (42)(제 1 도에 나타냄)의 건조 작업 및 계속해서 엠보싱 장치 (52)를 통과하는 것을 보여준다. 별법으로, 제 6 도에 나타낸 바와 같이, 복합 물질 (36)은 건조 작업 후에 권취될 수 있고, 복합 물질 (36)의 권취 롤 (72)가 나중에 권출되어 별도의 유닛 작업으로 엠보싱될 수 있다.
제 5 도 및 제 6 도에서 볼 수 있는 바와 같이, 복합 물질 (36)은 1 쌍의 매칭되는 엠보싱 롤, 즉 숫롤(male roll) (56) 및 암롤(female roll) (58)에 의해 엠보싱된다. 숫롤 (56)은 그의 주변으로부터 밖으로 뻗어 있는 다수의 핀을 갖는 패턴화된 롤이다. 예시적인 엠보싱 핀 패턴을 제 7 도에서 볼 수 있다. 다른 엠보싱 패턴 및 엠보싱 패턴의 조합이 이용될 수 있다. 예를 들어, 복합 물질 (36)을 엠보싱하는 데 증인(indicia), 로고 및 다른 인쇄물을 사용할 수 있다. 따라서, 엠보싱 패턴은 "킴벌리-클라크"(Kimberly-Clark) 또는 "와이프올(등록상표) 와이퍼즈"(WypAll?Wipers)와 같은 표현을 포함할 수 있다.
암롤 (58)은 그의 주변으로부터 롤 안으로 뻗는 다수의 포켓을 갖는다. 엠보싱 롤은 서로 근접해서 위치하여, 매칭되는 엠보싱 롤 사이에 복합 물질 (36)이 통과하는 엠보싱 갭 (54)를 형성한다. 숫롤 (56)의 핀 패턴 및 암롤 (58)의 포켓 패턴은, 그들이 서로에 대해 회전할 때 엠보싱 갭 (54)에서 숫롤 (56)의 핀이 암롤 (58)의 포켓 안으로 뻗도록 매칭된다.
별법으로, 1 쌍의 매칭되는 엠보싱 롤의 각 롤이 다수의 핀 및 다수의 포켓을 갖는 패턴을 가질 수 있다. 이 경우, 숫롤 (56)은 다수의 핀, 및 이 핀들 중에 분산된 다수의 포켓을 가질 것이다. 암롤 (58)은 숫롤 (56)의 패턴에 상보적인 패턴, 즉 다수의 포켓, 및 포켓들 중에 분산된 다수의 핀을 가질 것이다. 숫롤 (56) 및 암롤 (58)의 패턴은, 엠보싱 갭 (54)에서 가까이 근접할 때 숫롤 (56)의 핀이 암롤 (58)의 포켓과 맞물리고, 동시에 암롤 (58)의 핀이 숫롤 (56)의 포켓과 맞물리도록 할 것이다.
제 5 도 및 제 6 도는 암롤 (58) 위에 숫롤 (56)이 위치하는 것을 예시하지만, 이들의 상대적인 위치가 바뀔 수 있는 것도 가능하다(즉, 암롤 (58)이 위에 있을 수 있음).
제 8 도는 예를 들어 복합 물질 (36)이 관찰자 쪽을 향해서 그 페이지의 평면 밖으로 이동하고 있는 경우의 복합 물질 (36)의 폭의 일부를 보여주는 제 5 도 및 제 6 도의 실시태양의 맞물린 엠보싱 갭 (54)의 확대된 부분 단면도이다. 엠보싱 갭을 더 명확하게 예시하기 위한 목적으로, 복합 물질 (36)의 폭의 일부가 엠보싱 갭 (54)를 부분적으로 가로지르는 것만 나타나 있지만, 복합 물질 (36)이 엠보싱 갭 (54)를 전체적으로 가로질러서 뻗을 수 있고, 보통은 전체적으로 가로질러서 뻗을 것이라는 점이 명백할 것이다. 도시한 바와 같이, 암롤 (58)의 포켓 (580)은 숫롤 (56)의 핀 (560)과 맞물리거나 또는 그것을 수용한다. 이 경우, 맞물림은 숫롤 (56)과 암롤 (58) 사이에 간격 G를 유지한다. 이 간격은 복합 물질 (36)이 엠보싱 갭 (54)에서 압축 결합되기보다는 엠보싱되는 것을 보장한다. 간격 G가 너무 작으면, 얻어지는 물질은 원하는 것보다 더 뻣뻣하고 더 단단할 수 있다. 예를 들어, 간격 G는 엠보싱 갭 (54)에 들어가는 복합 물질 (36)의 벌크의 30 % 초과인 높이를 갖는 것이 바람직하다. 간격 G는 엠보싱 갭 (54)에 들어가는 복합 물질 (36)의 벌크의 50 % 초과인 높이를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 간격 G는 엠보싱 갭 (54)에 들어가는 복합 물질 (36)의 벌크의 70 % 초과인 높이를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
그러나, 간격 G는 물질을 엠보싱하기 위해 핀이 상응하는 포켓 안으로 뻗을 수있도록 충분히 작아야 한다. 제 8 도에 나타낸 바와 같이, 핀은 높이 P를 가지고, 포켓은 깊이 D를 갖는다. 포켓의 깊이 및 엠보싱 롤 사이의 간격과 관련해서 핀의 높이가 핀의 분리된 영역에서 복합 물질 (36)이 복합 물질의 X-Y 평면 밖으로 Z 방향으로 어떻게 밀리는지를 부분적으로 결정할 것이다. 이 물질은 핀 및 포켓의 상호 작용에 의해 Z-방향으로 본질적으로 스트레치될 것이다. 따라서, 물질은 매칭되는 엠보싱 롤 (56) 및 (58)의 패턴을 취하거나 또는 그 패턴으로 "성형"된다. 본 발명자들은 특별한 작업 이론을 고수하지 않아야 하지만, 엠보싱 갭 (54) 내에서 물질이 핀 및 포켓의 숄더 부분(제 8 도에서 M으로 표시된 영역) 둘레에서 스트레치되고/당겨진다고 믿어진다.
핀 높이 P는 포켓 깊이 D와 동일할 수 있거나, 또는 둘은 상이할 수 있다. 예를 들어, 본 발명자들은 핀의 높이가 공칭 0.183 cm (0.072 inch)이고 포켓의 깊이가 공칭 0.183 cm (0.072 inch)인 상응하는 포켓 패턴과 함께 제 7 도에 나타낸 핀 패턴을 사용하였다. 또, 본 발명자들은 핀의 높이가 0.152 cm (0.060 inch)로 감소하고 포켓의 깊이가 그대로 0.183 cm (0.072 inch)인 동일한 패턴도 사용하였다.
이렇게 하여 얻은 엠보싱된 복합 물질 (66)의 벌크는 간격 G, 핀 높이 P, 포켓 깊이 D, 및 엠보싱 갭 (54)에 들어가는 복합 물질 (36)의 벌크와 관련 있을 것이다. 이상적으로, 이렇게 하여 얻은 엠보싱된 복합 물질의 벌크는 제 8 도에 나타낸 B로 표시된 거리인 핀의 기부와 포켓의 저부 사이의 거리일 것이다.
본 발명의 엠보싱은 엠보싱 갭 (54)에 들어가는 복합 물질 (36)이 확실하게 승온이 되게 함으로써 증진된다. 엠보싱 갭 (54)에 들어가기 전의 복합 물질 (36)의 예비 가열은 복합 물질 (36)의 핀 및 포켓 스트레칭의 효과성을 증가시킨다. 복합 물질 (36)을 가열함으로써, 복합 물질 (36)의 모듈러스(modulus)를 감소시킬 수 있고, 따라서 엠보싱의 용이성을 증가시킬 수 있다.
복합 물질이 충분히 높은 온도로 승온되고 제 5 도에 나타낸 바와 같이 엠보싱 롤이 건조 작업의 말단 가까이에 위치하면, 엠보싱 바로 전 단계인 건조 단계에 의해 복합 물질이 충분히 가열될 수 있다. 별법으로, 제 6 도에 나타낸 바와 같이, 추가의 가열원(62)가 건조 작업 후 매칭되는 엠보싱 롤 (56),(58) 전에 공정에 추가될 수 있다. 이러한 추가의 가열원 (62)는 증기 가열 캔 드라이어, 양키 드라이어, 핫 에어 후드, 핫 에어 나이프, 가열 터널, 쓰루 에어 오븐, 적외선 히터, 마이크로파 에너지원 또는 물질 웹 가열을 위해 당업계에 알려진 다른 유사한 장치일 수 있다. 일반적으로, 엠보싱 갭 (54)에 들어가기 직전에 물질을 약 60 ℃(140 ℉) 이상의 물질 표면 온도가 되도록 가열하는 것이 바람직하다. 물질을 약 93 ℃(200 ℉) 초과의 물질 표면 온도가 되도록 가열하는 것이 바람직할 수 있다. 149 ℃ (300 ℉) 초과의 온도가 바람직할 수 있다.
본 발명자들은 특정 작업 이론을 고수하지 않아야 하지만, 물질의 온도는 복합 물질 (36)의 부직포 섬유상 웹 (20) 부분을 구성하는 열가소성 중합체가 연화되어 복합 물질이 매칭되는 엠보싱 롤 (56), (58)의 엠보싱 갭 (54)에서 성형될 수 있을 정도로 충분히 높을 필요가 있다고 믿어진다. 부직포 섬유상 웹 (20) 중합체(들)의 모듈러스가, 매칭되는 엠보싱 롤 상의 패턴의 핀 및 포켓이 복합 물질 (36)을 매칭되는 엠보싱 롤의 패턴에 의해 한정되는 3 차원 패턴으로 쉽게 성형할 수 있도록 감소된다고 생각된다.
복합 물질 (36)을 적당히 성형하기에 충분한 필요 온도는, 부직포 섬유상 웹 (20)의 열가소성 중합체에 적시에 열 전달하는 것과 관련된 모든 인자에 좌우될 것이다. 첫째, 열가소성 중합체의 성질은 얼마나 많은 열이 필요한가를 부분적으로 결정할 것이다. 높은 연화점을 갖는 중합체는 중합체를 연화시키는 데 높은 온도를 필요로 할 것이다. 중합체의 특징적 열용량이 더 높으면 더 높은 온도, 더 오랜 기간의 승온 노출 또는 양자 모두를 필요로 할 것이다. 둘째, 복합 물질의 성질들 전체가 필요한 열에 영향을 줄 것이다. 높은 열용량을 갖는 섬유상 물질 (18)의 기초 중량이 높으면 이러한 섬유상 물질 (18)이 수력학적으로 엔탱글링되는 부직포 섬유상 웹 (20)의 중합체를 연화시키는 데 높은 온도를 필요로 할 수 있다. 마지막으로, 복합 물질 (36)이 가열되어 엠보싱 갭 (54) 안으로 들어가는 시간도 인자가 될 것이다. 예를 들어, 높은 라인 속도는 복합 물질 (36)이 엠보싱 갭 (54)에 도달하기 전에 충분히 복합 물질의 온도를 올리기 위해서 높은 온도를 필요로 할 수 있다.
부직포 섬유상 웹 (20)의 온도가 복합 물질 (36)에 내구적 엠보싱 패턴을 성공적으로 부여하는 데에 있어서 가장 중요한 온도라고 믿어지지만, 제조시 엠보싱 갭 (54)에 들어가기 전에 이러한 성분 온도를 갖는 것은 실제로 가능하지 않다. 그러나, 복합 물질 (36)의 표면 온도는 엠보싱 갭 (54) 직전에 측정할 수 있다. 예를 들어, 이러한 표면 온도는 적외선 복사계 총으로 측정할 수 있다.
상기 논의를 토대로 하여, 당업계 숙련자는 특별한 공정 매개 변수에 대해 특별한 복합 물질 (36)에 본 발명의 내구적 엠보싱 패턴을 제공하기 위해 다양한 열 전달 및 물질 성질을 고려할 수 있을 것이다.
제 5 도, 제 6 도 및 제 8 도에 예시된 바와 같이, 이 공정의 매칭되는 엠보싱 롤 (56), (58)은 당업계 숙련자에게 명백한 의도된 사용 조건을 만족시키는 스틸 또는 다른 물질로 제작될 수 있다. 또, 두 엠보싱 롤에 대해 반드시 동일 물질을 사용할 필요는 없다. 추가로, 엠보싱 롤은 전기로 가열될 수 있거나, 또는 롤은 오일 또는 에틸렌 글리콜 및 물의 혼합물과 같은 가열 유체가 롤을 통해 펌핑될 수 있게 하여 가열된 표면을 제공할 수 있도록 이중 쉘 구조를 가질 수 있다.
엠보싱 롤 (56), (58)의 가열은 복합 물질 웹 (36)이 엠보싱 갭 (54) 안으로 들어갈 때 그의 온도를 유지시키는 데 도움을 준다. 엠보싱 롤을 엠보싱 갭 (54) 안으로 들어가는 복합 물질 웹 (36)의 온도에 가깝게 유지시키는 것은 복합 물질 웹 (36)과 엠보싱 롤 (56), (58) 사이의 큰 온도차가 주는 가능한 유해 영향을 제거한다. 부직포 웹과 이보다 차가운 엠보싱 롤 사이의 온도차가 크면, 복합 물질 웹 (36)은 엠보싱이 덜 효과적이 될 정도로 충분히 냉각될 수 있다.
일반적으로, 물질이 1 쌍의 가열되지 않은 엠보싱 롤을 통해 이동할 때, 롤은 마찰력의 결과로 연속 사용함에 따라 가열되는 경향이 있을 것이다. 그러나, 공정이 중단될 때, 롤은 냉각되기 시작할 것이다. 이러한 온도차 때문에 이처럼 공정이 중단된 부근에서는 엠보싱의 질이 변동할 수 있다. 엠보싱 롤을 가열함으로써, 엠보싱 롤과 부직포는 일정 온도에 더 가깝게 유지될 수 있고, 따라서 공정이 중단된 부근에서 가능한 질 변동을 피할 수 있다.
상기한 바와 같은 원하는 복합 물질 표면 온도를 위해, 매칭되는 엠보싱 롤을 약 60 ℃ (약 140 ℉) 내지 약 121 ℃(약 250 ℉)의 온도로 가열하는 것이 바람직하다. 높은 복합 물질 표면 온도에 더 가깝게 일치시키기 위해서는 매칭되는 엠보싱된 롤의 높은 온도가 요구될 수 있다. 이들 높은 온도는 약 121 ℃(약 250 ℉) 초과의 온도를 포함할 수 있고, 약 149 ℃(약 300 ℉) 초과일 수 있다.
본 발명의 방법에 따라서 제조된 엠보싱된 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물은, 종전의 유사하게 제조된 물질보다 더 탄력성 있는 높은 패턴 명료도의 명확한 패턴을 갖는 물질을 제공한다. 종전에는, 유사한 방식으로 제조된 물질(예: 에버하르트(Everhart) 등의 미국 특허 5,284,703에서 논의된 물질)은 오프라인 후처리 단계에서 엠보싱되었고, 여기서는 가열되지 않은 물질이 가열되지 않은 매칭되는 1 쌍의 엠보싱 롤로 엠보싱되었다. 이러한 물질은 사용자에게 뚜렷하게 보이는 꽤 명확한 패턴을 제시할 것이다. 그러나, 이러한 패턴은 물질이 젖었을 때 빠르게 사라질 것이다.
패턴의 명료도는 관찰자에게 패턴이 얼마나 명확한가를 평가하는 정성적 평가이다. 명료도는 0에서 10까지의 스케일로 평가한다. 명료도 등급 0은 분간할 수 있는 패턴이 없고 패턴이 전에 존재했었음을 알려주는 표시가 없음을 가리킨다. 명료도 등급 10은 또렷한 가장자리, 명확한 높이 및 깊이를 갖는 명확한 패턴이고, 사용된 엠보싱 패턴이 완벽하게 각인된 복사본으로 보인다. 액체에 노출되지 않은 건조 샘플의 정성적 명료도 패턴 등급은 종종 물질의 "건조 명료도"라고 지칭된다. 물로 침윤된 샘플의 정성적 패턴 명료도 등급은 종종 물질의 "습윤 명료도"라고 지칭된다. 상기한 바와 같이, 물질의 습윤 명료도 등급은 일반적으로 동일 물질의 건조 명료도 등급보다 낮다.
비교 목적으로, 다양한 정도의 패턴 명료도의 예를 제 10 도, 제 11 도 및 제 12 도에 나타내었다. 제 10 도, 제 11 도 및 제 12 도의 확대 사진은 모두 위에서 논의한 다양한 조건 하에서 제 7 도에 나타낸 엠보싱 패턴으로 엠보싱된 상업적으로 입수가능한 와이퍼 물질을 2.5X 확대한 것이다. 사용된 상업적으로 입수가능한 물질은 와이프올(등록상표)(WYPALL?) X-80 타월(킴벌리-클라코 코포레이션(미국 조지아주 로즈웰)으로부터 입수가능함)이다. 각 물질 샘플을 10 초 동안 물통 안에 놓은 후 통에서 제거한다. 젖은 샘플을 압지 2 장 위에 놓고, 젖은 샘플 위에 추가로 압지 2 장을 놓아서 과량의 물을 제거한다. 이어서, 샘플을 그들의 습윤 패턴 명료도(즉, "습윤 명료도")에 대해서 정성적 등급을 매긴다.
제 10 도는 정성적 패턴 명료도 등급이 8인 경우를 나타내고, 이 패턴은 명확하고, 팔 길이 정도의 가까운 거리에서 뚜렷하게 보인다. 제 11 도는 정성적 패턴 명료도 등급이 3인 경우를 나타내고, 이 패턴은 눈에 보이고 인식가능하지만, 그것은 명확하지 않고 패턴의 가장자리가 뚜렷하지 않다. 제 12 도는 정성적 패턴 명료도 등급이 0인 경우를 나타내고, 눈에 보이는 패턴이 없고, 물질이 엠보싱되었음을 입증하는 증거가 없다.
상기한 본 발명의 방법 이전에, 종전에 사용되는 방법에 의해 제조된 물질은 물질이 건조할 때의 정성적 패턴 명료도 등급이 5인 경우, 그 패턴은 건조할 때는 확인가능하지만, 실제 엠보싱 롤에서 보이는 패턴 명료도의 대략 절반을 가졌다(즉, 모양 및 깊이는 보이지만, 패턴의 가장자리는 명확하지 않음). 그러나, 이러한 물질이 젖었을 때 패턴 명료도는 정성적 등급이 0이었고, 그 물질이 이전에 엠보싱되었음을 입증하는 눈에 보이는 증거가 없었다. 위에서 논의한 바와 같이, 이러한 패턴을 갖는 와이퍼는 젖으면 더 이상 필요한 텍스처를 갖지 않기 때문에, 표면을 청소할 때 비효과적일 것이다.
상기한 본 발명의 방법을 이용함으로써, 본 발명자들은 물질이 젖은 후에도 눈에 보이는 명확한 패턴을 갖는 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 물질을 제조할 수 있었다. 본 발명자들은 건조할 때에 명료도 등급 8 내지 10의 정성적 등급이 매겨지는 복합 물질을 제조할 수 있었다. 또한, 본 발명의 물질은 그것이 젖었을 때 5 내지 8의 정성적 패턴 명료도 등급을 가지는 것으로 밝혀졌다. 심지어 젖었을 때에도 와이퍼에 사용가능한 패턴화된 텍스처를 가짐으로써, 와이퍼는 그것이 유체를 흡수하기 시작한 후에도 그의 청소 효과성을 유지할 수 있을 것이다.
본 발명자들은 특별한 작업 이론을 고수하지 않아야 하지만, 본 발명에 의해 실현된 내구적 엠보싱 패턴이 부직포 섬유상 웹 (20)과 관련 있는 것으로 믿어진다. 복합 물질 (36)이 가열될 때, 부직포 섬유상 웹 (20)의 중합체가 연화되고, 부직포 섬유상 웹 (20)이 엠보싱 갭 (54)에서 성형된다. 복합 물질 (36)이 냉각될 때, 부직포 복합 물질 (36)의 부직포 섬유상 웹 (20) 부분이 엠보싱 패턴의 모양으로 성형된 탄력성 구조로 된다. 부직포 섬유상 웹 (20) 내에 통합되는 섬유상 물질 (18)은 부직포 복합 물질 전체를 지지하는 일종의 "골격"인 성형된 부직포 섬유상 웹 (20)에 의지한다. 종전에 제조된 물질에서는, 펄프로 이루어지는 섬유상 물질 (18)이 젖었을 때는 부직포 섬유상 웹 (20)과 함께 붕괴할 것이다. 본 발명의 방법의 경우, 이러한 통합된 펄프 섬유가 젖었을 때 다른 펄프 섬유와 함께 어느 정도까지 여전히 콤팩트할 수 있지만, 이 펄프 섬유들은 성형된 부직포 섬유상 웹 (20)의 탄력성있는 3 차원 구조체 위에 및 그 안에 있을 것이다.
명확한 패턴은 물질이 젖었을 때 물질이 압축될 때조차도 탄력성이 있다. 이러한 문맥에서 사용되는 "탄력성"은 물질이 압축력 해제에 반응하여 회복하는, 또는 "튀어 되돌아가는" 능력을 의미한다. 이 습윤 탄력성은 습윤 압축 반발 비로 정량화될 수 있다. 물질의 습윤 압축 반발 비는 압축력 적용 후의 물질의 습윤 탄력성을 측정한 값이다. 명시된 일련의 압축 사이클을 젖은 샘플에 부여하기 위해 프로그램화가능한 강도 측정 장치를 압축 모드로 사용한다. 압축 사이클 전반에 걸쳐서 측정하는 동안, 관심 있는 정보는 물질의 초기 압축력 해제시 물질이 튀어 되돌아가는 능력이다.
압축 측정은 컴퓨터화 데이터 획득 시스템이 설비된 정속 신장(Constant Rate of Extension; CRE) 인장 시험기로 수행한다. 앰티에스 시스템즈 코포레이션(MTS Systems Corporation)(미국 미네소타주 에덴 프레어리)으로부터의 신텍 (SINTECH) 500s 인장 시험기 워크스테이션을 컴퓨터 운영 테스트웍스(TestWorks) 4.0 데이터 획득 소프트웨어와 함께 사용한다. 샘플 압축에는 100N 하중 셀을 1 쌍의 원형 압반과 함께 사용한다. 상부 압반은 직경이 57.2 mm (2.25 inch)이고, 압축 샘플이 놓이는 하부 압반은 직경이 88.9 mm (3.5 inch)이다. 상부 압반 및 하부 압반은 초기에는 25.4 mm (1.0 inch) 간격을 유지하도록 한다. 하중 셀은 어떠한 시험이든 수행하기 전에 최소 30 분 동안 워밍업하게 한다.
샘플을 준비해서 TAPPI 조건, 즉 23°± 1℃ (73.4°± 1.8 ℉) 및 50 ± 2 % 상대 습도 하에서 시험한다. 다이를 사용해서 101.6 mm x 101.6 mm (4 inch x 4 inch) 정사각형 샘플을 자른다. 건조 샘플의 중량을 측정하고, 그 중량을 "건조 중량"으로 기록한다. 이어서, 샘플을 증류수조에 10 초 동안 함침시킨다. 이어서, 젖은 샘플을 2 장의 압지 위에 놓고, 젖은 샘플 위에 추가로 2 장의 압지를 놓아서 과량의 물을 제거한다. 추가의 추를 사용하지 않는다. 사용된 압지는 215.9 mm (8.5 inch) x 279.4 mm (11 inch) 크기의 100 lb 중량 종이이다. 10 초 후 압지로부터 젖은 샘플을 제거하고, 중량을 측정하고, 그 중량을 "습윤 중량"으로 기록한다. 샘플의 "컨시스턴시"는 건조 중량을 습윤 중량으로 나눔으로써 계산할 수 있다. 본 발명의 물질의 컨시스턴시는 일반적으로 0.25 내지 0.40이다. 이어서, 젖은 샘플을 시험 장치의 하부 압반 위에 놓는다.
시험 장비를 3 회의 압축 사이클을 수행하도록 프로그램화한다. 크로스헤드는 초기에 상부 압반이 샘플과 접촉할 때까지는 5.08 cm/분(2 inch/분)의 속도로 내려가고, 시험 사이클의 나머지 기간 동안에는 크로스헤드 속도를 1.27 cm/분 (0.5 inch/분)으로 감소시킨다. 소프트웨어는 샘플과의 접촉을 시험 장비에 의해 0.05 lb-force의 압축력이 기록되는 지점으로 인식한다. 시험 장비는 10 Hz의 획득 속도로 상응하는 샘플 벌크에 대해 하중 힘을 기록한다. 크로스헤드는 계속해서 1.27 cm/분(0.5 inch/분)으로 내려가고, 젖은 샘플은 20 lb-force의 압축력에 도달할 때까지 상부 압반과 하부 압반 사이에서 압축된다. 이러한 힘 상한치에 도달할 때, 크로스헤드는 방향을 바꿔서 젖은 샘플에 하중을 가하지 않는다. 시험 장비가 0.05 lb-force 미만의 하중을 기록할 때, 크로스헤드는 그의 방향을 바꿔서 제 2 사이클의 샘플 압축을 시작한다. 시험은 제 1 압축 사이클과 동일한 방식으로 제 2 및 제 3 압축 사이클을 계속한다.
습윤 압축 반발 비 (WCRR)은 제 1 압축 사이클의 복귀 부분 동안에 기록된 하중 및 샘플 벌크 데이터로부터 계산한다. WCRR은 다음 관계식으로 나타낼 수 있다:
Figure 112007042782688-pct00002
여기서, B1=제1 복귀 사이클에서 500 그램-힘(gram-force)에서의 샘플 벌크
B2=제1 복귀 사이클에서 50 gram-force에서의 샘플 벌크
제 13 도 및 제 14 도는 WCRR 시험 동안 얻은 예시적인 압축력 대 샘플 벌크 곡선이다. 각 곡선은 특별한 한 샘플에 대한 제 1 압축 사이클 동안의 압축력 대 샘플 벌크를 보여준다. 두 도면은 제 1 사이클의 초기 압축 부분을 지점 Q와 R 사이의 곡선의 부분으로 나타낸다. 제 1 사이클에서 사이클의 복귀 부분은 지점 R과 S 사이의 곡선의 부분으로 나타낸다. WCRR을 계산하는 데 사용되는 샘플 벌크를 곡선의 복귀 부분(지점 R과 S 사이)에 표시하고; 500 gram-force에서의 샘플 벌크를 두 도면 모두에서 B1으로 표시하고, 50 gram-force에서의 샘플 벌크를 두 도면 모두에서 B2로 표시한다.
제 13 도는 상대적으로 낮은 WCRR 값 (WCRR = 0.07)을 갖는 물질의 데이터 곡선의 한 예이다. 제 14 도는 본 발명에 의해 제조되는 높은 WCRR (WCRR = 0.43)을 갖는 물질의 데이터 곡선의 한 예이다. 제 13 도 및 제 14 도에 나타낸 물질에 대한 설명은 하기 실시예 6 및 11에 대한 논의에서 찾을 수 있다.
높은 WCRR 값은 물질이 젖었을 때 압축으로부터 더 잘 회복할 수 있는 물질을 반영한다. 이러한 물질은 물질이 유체로 침윤된 후조차도 원하는 청소 성질을 제공할 수 있는 눈에 보이는 패턴을 유지할 수 있다. WCRR이 약 0.08 초과인 본 발명의 물질이 원하는 연성, 드레이프성 및 패턴 탄력성을 가지기 때문에 WCRR은 약 0.08 초과인 것이 바람직하다. 물질이 약 0.13 초과의 WCRR을 가지는 것이 훨씬 더 바람직하다. 물질이 약 0.15 초과의 WCRR을 가지는 것이 훨씬 더 바람직하다. 본 발명은 약 0.08 내지 약 3.00 범위의 WCRR을 가지는 물질을 포함한다. 또, 본 발명은 약 0.08 내지 약 0.60 범위의 WCRR을 가지는 물질을 포함한다. 또, 본 발명은 약 0.08 내지 약 0.45의 WCRR을 가지는 물질을 포함한다.
또, 본 발명자들은 WCRR 시험에 의해 보고된 정량적 값들이 패턴 명료도 등급의 정성적 평가를 보완한다는 것을 발견하였다. 습윤 패턴 명료도 값 "0", "3", "5", "7" 및 "10"을 갖는 것으로 정성적으로 평가된 본 발명의 물질의 샘플을 WCRR 시험 방법으로 시험한다. 습윤 패턴 명료도 등급과 WCRR 값을 비교한 것을 제 15 도에 나타낸다. 제 15 도에서 볼 수 있는 바와 같이, 높은 정성적 패턴 명료도 등급을 갖는 샘플의 경우 WCRR 값이 크다. 0.10 초과의 WCRR은 "5" 이상의 습윤 패턴 명료도 등급을 갖는 것으로 나타난다. 이러한 패턴 명료도 등급은 젖었을 때 양호한 패턴 명확성을 가지는 물질임을 가리킬 것이다. 이러한 패턴 명료도는 사용자가 쉽게 눈으로 볼 수 있고, 물질이 젖었을 때조차도 액체 및 미립자 물질을 효과적으로 청소하기에 충분한 텍스처를 와이퍼에 제공할 것이다.
제 2 및 제 3 압축 사이클로부터 얻은 데이터는 제 1 사이클에서 얻은 것과 유사한 결과를 방향성 있게 제공한다는 점을 주목하여야 한다. 그러나, 예상되는 바와 같이, 제 1 사이클 이외의 각 사이클에 대해 계산한 경우, 특별한 한 샘플의 WCRR 값은 각 후속 압축 사이클이 진행함에 따라 감소한다. 그러나, 제 2 사이클 및 제 3 사이클로부터의 데이터는 동일한 결과를 제공하고, 높은 명료도 등급이 높은 WCRR 값과 정렬된다. 다양한 정성적 명료도 등급을 갖는 샘플들 사이의 가장 큰 구별은 제 1 압축 사이클의 데이터로부터 계산한 WCRR에서 발견된다.
상기한 바와 같이, 수력학적 엔탱글링된 3 차원 부직포 섬유상 복합 구조체로 제조된 와이퍼는 물질이 젖거나 또는 건조할 때 액체 및 미립자 물질을 효과적으로 청소하는 텍스처를 가질 것이다. 이러한 와이퍼는 이러한 물질의 단일 층으로 제조될 수 있고, 약 7 gsm 내지 약 300 gsm의 기초 중량을 가질 수 있다. 추가로, 와이퍼는 다수의 층의 이러한 부직포 섬유상 복합 구조체로 제조될 수 있고, 약 20 gsm 내지 약 600 gsm의 기초 중량을 가질 수 있다.
본 발명의 물질을 와이퍼로서 사용하는 것 이외에, 그것은 또한 흡수성 개인 위생 제품의 유체 분배 성분으로 사용될 수 있다. 제 9 도는 높은 펄프 함량을 갖는 부직포 복합 직물을 유체 분배 물질로 혼입하는 예시적인 흡수 구조체 (100)의 확대 투시도이다. 제 9 도는 단지 예시적인 흡수 구조체의 층들 사이의 관계를 보여주는 것이고, 특별한 제품에서 그 층들이 배열될 수 있는 다양한 방법들을 어떤 식으로도 제한하는 것을 의도하지 않는다. 예를 들어, 예시적인 흡수 구조체는 제 9 도에 나타낸 것보다 더 적거나 또는 더 많은 층을 가질 수 있다. 일회용 기저귀, 여성용 패드 또는 다른 개인 위생 제품에 사용하기에 적당한 다층 복합체로 나타낸 예시적인 흡수 구조체 (100)은 4 개의 층, 즉 상층 (102), 유체 분배 층 (104), 흡수 층 (106) 및 하층 (108)을 함유한다. 상층 (102)는 용융 방사 섬유 또는 필라멘트의 부직포 웹, 개구 필름(apertured film) 또는 엠보싱된 망(netting)일 수 있다. 상층 (102)는 일회용 기저귀의 라이너로 또는 여성용 위생 패드 또는 개인 위생 제품의 커버 층으로 기능을 한다. 상층 (102)의 상부 표면 (110)은 착용자의 피부와 접촉하도록 의도된 흡수 구조체 (100)의 부분이다. 상층 (102)의 하부 표면 (112)는 높은 펄프 함량을 갖는 부직포 복합 직물인 유체 분배 층 (104) 위에 겹쳐 놓인다. 유체 분배 층 (104)는 상층 (102)로부터 유체를 신속하게 탈착하고, 유체 분배 층 (104) 전반에 걸쳐서 유체를 분배하고, 유체를 흡수층 (106)으로 방출하는 기능을 한다. 유체 분배 층 (104)는 상층 (102)의 하부 표면 (112)와 접촉하는 상부 표면 (114)를 갖는다. 또, 유체 분배 층 (104)는 흡수층 (106)의 상부 표면 (118) 위에 겹쳐 놓이는 하부 표면 (116)을 갖는다. 유체 분배 층 (104)는 흡수층 (106)과 상이한 크기 또는 모양을 가질 수 있다. 흡수층 (106)은 펄프 플러프, 초강력 흡수 물질, 또는 이들의 혼합물의 층일 수 있다. 흡수층 (106)은 유체 불투과성 하층 (108) 위에 겹쳐 놓인다. 흡수층 (106)은 유체 불투과성 층 (108)의 상부 표면 (122)와 접촉하는 하부 표면 (120)을 갖는다. 유체 불투과성 하층 (108)의 저부 표면 (124)는 흡수 구조체 (100)에 외부 표면을 제공한다. 더 통상적인 용어로는, 라이너 층 (102)는 톱시트이고, 유체 불투과성 하층 (108)은 백시트이고, 유체 분배 층 (104)는 분배층이고, 흡수층 (106)은 흡수 코어이다. 각 층은 통상의 어떠한 방식으로든 별도로 형성해서 다른 층들에 접합시킬 수 있다. 특별한 흡수성 개인 위생 제품 형태를 제공하기 위해 층들을 조립 전 또는 후에 자르거나 또는 형상화할 수 있다.
층들을 조립해서 예를 들어 여성용 패드와 같은 제품을 형성할 때, 높은 펄프 함량을 갖는 부직포 복합 직물의 유체 분배 층 (104)는 상층에서의 유체 체류 감소, 피부로부터 흡수층 (106)으로의 유체 수송 개선, 흡수층 (106)의 수분과 착용자의 피부 사이의 증가된 분리, 및 유체를 흡수체의 더 많은 부분으로 분배함으로써 흡수층 (106)의 더 효율적 이용이라는 이점을 제공한다. 이들 이점은 개선된 수직 위킹 및 물 흡수 성질에 의해 제공된다. 본 발명의 한 양상에서, 유체 분배 층 (104)는 또한 상층 (102) 및(또는) 흡수층 (106)으로 기능을 할 수 있다. 이러한 형태에 특히 유용한 부직포 복합 직물은 펄프 풍부 면 및 우세한 연속 필라멘트 기재 면으로 형성된 것이다.
추가로, 제 9 도에 예시된 흡수 제품의 상층 (102)는 본 발명의 부직포 복합 물질로 제조될 수 있다. 이러한 상층 (102)는 100 gsm 미만의 기초 중량을 가질 것이다. 이러한 상층 (102)의 기초 중량은 더 바람직하게는 7 gsm 내지 50 gsm일 것이다.
본 발명의 구조체는 탄력성이 있는 수력학적 엔탱글링된 3 차원 섬유상 구조체로 설명할 수 있다. 이 구조체는 1 개 이상의 성형가능 응집성 부직포 섬유상 웹 및 수력학적 엔탱글링에 의해 부직포 섬유상 웹에 통합된 섬유상 물질(들)로 제조된다. 이 3 차원 구조체는 적어도 제 1 평면상 표면 및 제 1 평면상 표면으로부터 뻗는 다수의 엠보싱을 가지고, 여기서, 3 차원 구조체의 적어도 일부가 약 0.08 초과의 습윤 압축 반발 비를 제공한다.
본 발명의 속성을 입증하고 차별하기 위해 일련의 실시예를 개발하였다. 이러한 실시예들은 제한적인 것으로 제시된 것이 아니라, 본 발명의 물질의 다양한 속성을 입증하기 위해 제시한 것이다.
제 1 도는 높은 펄프 함량을 갖는 부직포 복합 직물을 제조하기 위한 예시적인 방법의 일례를 나타내는 도면이다.
제 2 도는 예시적인 결합 패턴의 평면도이다.
제 3 도는 예시적인 결합 패턴의 평면도이다.
제 4 도는 예시적인 결합 패턴의 평면도이다.
제 5 도는 본 발명의 엠보싱된 직물의 제조 방법의 예시적인 건조 및 엠보싱 섹션을 예시하는 도면이다.
제 6 도는 본 발명의 엠보싱된 직물의 제조 방법의 예시적인 건조 및 엠보싱 섹션을 예시하는 도면이다.
제 7 도는 예시적인 엠보싱 패턴의 평면도이다.
제 8 도는 1 쌍의 맞물린 엠보싱 롤의 상세한 부분 단면도이다.
제 9 도는 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 물질을 함유하는 예시적인 흡수 구조체를 나타내는 도면이다.
제 10 도는 패턴 명료도(pattern clarity)를 비교 예시하기 위한 엠보싱된 부직포 물질의 엠보싱된 표면의 확대 사진도이다.
제 11 도는 패턴 명료도를 비교 예시하기 위한 엠보싱된 부직포 물질의 엠보싱된 표면의 확대 사진도이다.
제 12 도는 패턴 명료도를 비교 예시하기 위한 엠보싱된 부직포 물질의 엠보싱된 표면의 확대 사진도이다.
제 13 도는 습윤 압축 반발 비 시험 동안 결정된 압축력 대 샘플 벌크를 나타내는 그래프이다.
제 14 도는 습윤 압축 반발 비 시험 동안 결정된 압축력 대 샘플 벌크를 나타내는 그래프이다.
제 15 도는 습윤 압축 반발 비 값과 정성적 습윤 패턴 명료도 관찰값을 비교하는 막대 그래프이다.
실시예 1
높은 펄프 함량을 갖는 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물을 에버하르트 등의 미국 특허 5,284,703의 방법으로 제조하였다. 이 물질은 폴리프로필렌 스펀본드 섬유의 0.75 osy 웹 위에 펄프 층을 레잉함으로써 제조하였다. 스펀본드 물질은 약 15 % 내지 약 21 % 범위의 결합 면적 및 약 308 결합/in2를 갖는 제 3 도에 나타낸 바와 같은 당업계에서 흔히 "와이어 위브"(wire weave)라고 알려진 패턴으로 결합시켰다. 펄프 층은 약 50 중량% 노던 연질목재 크라프트 펄프 섬유 및 약 50 중량% 서던 연질목재 크라프트 펄프 섬유의 블렌드였다. 이 물질을 양키(Yankee) 크레이핑하였다. 얻은 수력학적 엔탱글링된 복합 직물의 기초 중량은 116 gsm이었다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 0임을 관찰하였다.
실시예 2
실시예 1의 물질을 파일럿 라인 엠보싱 공정으로 엠보싱 갭을 통해 통과시켰다. 엠보싱 공정은 둘 다 스틸로 제조된 공칭 직경이 20.32 cm(8 inch)인 1 쌍의 매칭되는 엠보싱 롤이었다. 엠보싱 롤을 91 ℃(195 ℉)로 가열된 오일을 순환시킴으로써 내부적으로 가열하였다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 바와 같고, 핀 높이는 0.183 cm(0.072 inch)이고 포켓 깊이는 0.183 cm(0.072 inch)이었다. 실시예 1의 물질은 엠보싱 롤 전에 그에 근접해서 위치하는 적외선 가열 유닛을 통해 물질을 통과시킴으로써 가열하였다. 가열 유닛은 물질이 엠보싱 갭에 들어가기 전에 물질을 가열하는 데 재순환 공기, 및 웹으로부터 약 7.62 cm(3 inch) 되는 곳에 놓인 2 개의 미드밴드(mid-band) 적외선 압반을 사용하였다.
엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 47 ℃ (117 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.102 cm(0.040 inch)로 설정하였다. 이 물질을 300 fpm(feet per minute)의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 1임을 관찰하였다.
실시예 3
실시예 1의 물질을 실시예 2에 기재된 것과 동일한 파일럿 공정을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.183 cm (0.072 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm (0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 84 ℃ (183 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.076 cm(0.030 inch)로 설정하였다. 이 물질을 135 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 3임을 관찰하였다.
실시예 4
실시예 1의 물질을 실시예 2에 기재된 것과 동일한 파일럿 공정을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.183 cm (0.072 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm (0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 83 ℃ (182 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.064 cm(0.025 inch)로 설정하였다. 이 물질을 110 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 8임을 관찰하였다.
실시예 1 - 4는 증가된 엠보싱 롤 맞물림, 증가된 온도 및 느린 라인 속도의 경우에 습윤 패턴 명료도가 개선됨을 보여준다. 예상대로, 사용되는 열의 양 및 물질 가열 시간의 증가가 큰 엠보싱 롤 맞물림과 결합될 때 엠보싱의 질을 개선하였다.
실시예 5
실시예 1의 물질과 유사한 물질을 실시예 2에 기재된 것과 동일한 파일럿 공정을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.183 cm(0.072 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm (0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 79 ℃(175 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.089 cm(0.035 inch)로 설정하였다. 이 물질은 450 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등 급이 3임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.073의 WCRR을 가짐을 알아냈다.
실시예 6
물질을 크레이핑하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 유사하게 물질을 제조하였다. 이 물질의 기초 중량은 115 gsm이었다. 얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 0임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.070의 WCRR을 가짐을 알아냈다. 제 13 도에 실시예 6의 물질에 대한 WCRR 시험의 플롯(plot)을 나타내었다.
실시예 7
물질을 양키 크레이핑한 것을 제외하고는 실시예 6과 유사하게 물질을 제조하였다. 이 물질의 기초 중량은 116 gsm이었다. 얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 0임을 관찰하였다.
실시예 8
실시예 7의 물질을 실시예 2에 기재된 것과 동일한 엠보싱 공정을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.183 cm (0.072 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm(0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 74 ℃(166 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.053 cm (0.021 inch)로 설정하였다. 이 물질은 200 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 7임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.213의 WCRR을 가짐을 알아냈다.
실시예 9
실시예 6의 물질을 실시예 2에 기재된 것과 유사하게 동일한 엠보싱 공정을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.152 cm (0.060 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm (0.072 inch)이었다.
엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 64℃ (148 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.086 cm (0.034 inch)로 설정하였다. 이 물질은 320 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 3임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.094의 WCRR을 가짐을 알아냈다.
실시예 10
실시예 6의 물질을 실시예 9에 기재된 것과 동일한 엠보싱 공정을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.152 cm (0.060 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm (0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 81 ℃(177 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.086 cm (0.034 inch)로 설정하였다. 이 물질은 140 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 5임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.112의 WCRR을 가짐을 알아냈다.
실시예 11
실시예 6의 물질을 실시예 9에 기재된 것과 동일한 엠보싱 공정을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.152 cm (0.060 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm (0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 85 ℃(185 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.071 cm(0.028 inch)로 설정하였다. 이 물질은 110 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 10임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.427의 WCRR을 가짐을 발견하였다.
제 14 도에 실시예 11의 물질에 대한 WCRR 시험의 플롯을 나타내었다. 추가로, 제 15 도에는 실시예 6, 8, 9, 10 및 11에 기재된 물질에 대해서 정성적 습윤 패턴 명료도 등급에 대한 WCRR 값을 그래프로 나타내었다.
비교예 12 - 19
비교예 12 내지 19를 WCRR에 대해 시험하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.
실시예 12 내지 15는 모두 킴벌리 클라크 코포레이션(미국 조지아주 로즈웰)으로부터 상업적으로 입수가능한 와이퍼이다. 실시예 12는 1 겹 와이프올(등록상표) L10 유틸리티 와이퍼 (WYPALL? L10 Utility Wiper)를 2겹 사용하였다. 실시예 13은 4 겹 와이프올(등록상표) L20 킴타월즈(등록상표) 와이퍼(WYPALL?L20 KIMTOWELS? Wiper)이었다. 실시예 14는 2 겹 와이프올(등록상표) L20 킴타월즈(등록상표) 와이퍼이었다. 실시예 15는 1 겹 와이프올(등록상표) L40 와이퍼이었다.
실시예 16 내지 19는 모두 조지아-퍼시픽(Georgia-Pacific)(미국 조지아주 아틀란타)로부터 상업적으로 입수가능한 와이퍼이었다. 실시예 16은 터프메이트(등록상표)-화이트(TuffMate?-White), 히드라스펀(등록상표) 와이퍼(HYDRASPUN?)Wiper (아이템 #25020)이었다. 실시예 17은 태스크메이트(등록상표)-화이트(TaskMate?-White), 에어레이드 본디드 셀룰로오스 와이퍼(Airlaid Bonded Cellulose Wiper)(아이템 #29112)이었다. 실시예 18은 셔-와이프(등록상표)-러셋 (Shur-Wipe?-Russet), 에어레이드 페이퍼 와이퍼(아이템 #29220)이었다. 실시예 19는 태스크메이트(등록상표)-화이트, 더블 리크레이피드(Double Recreped) 와이퍼(아이템 # 20020)이었다.
실시예 WCRR
12 0.134
13 0.066
14 0.087
15 0.064
16 0.126
17 0.125
18 0.123
19 0.065
실시예 20
가벼운 중량을 가지고 높은 펄프 함량을 갖는 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물을 에버하르트 등의 미국 특허 5,284,703의 방법으로 제조하였다. 이 물질은 폴리프로필렌 스펀본드 섬유의 0.35 osy 웹 위에 펄프 층을 레잉함으로써 제조하였다. 스펀본드 물질은 약 15 % 내지 약 21 % 범위의 결합 면적 및 약 308 결합/in2를 갖는 제 3 도에 나타낸 바와 같은 당업계에서 흔히 "와이어 위브"라고 알려진 패턴으로 결합시켰다. 펄프 층은 약 50 중량% 노던 연질목재 크라프트 펄프 섬유 및 약 50 중량% 서던 연질목재 크라프트 펄프 섬유의 블렌드였다. 이 물질을 양키(Yankee) 크레이핑하였다. 얻은 수력학적 엔탱글링된 복합 직물의 기초 중량은 45 gsm이었다.
이 물질을 실시예 2에 기재된 엠보싱 공정으로 엠보싱 갭을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.152 cm (0.060 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm (0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 87 ℃(189 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.030 cm(0.012 inch)로 설정하였다. 이 물질은 200 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 6임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.132의 WCRR을 가짐을 알아냈다.
실시예 21
가벼운 중량을 가지고 높은 펄프 함량을 갖는 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물을 실시예 20의 물질과 유사하게 제조하였지만, 얻은 수력학적 엔탱글링된 복합 직물의 기초 중량은 54 gsm이었다.
이 물질을 실시예 2에 기재된 엠보싱 공정으로 엠보싱 갭을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.152 cm (0.060 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm (0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 74 ℃(165 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.030 cm(0.012 inch)로 설정하였다. 이 물질은 200 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 5임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.120의 WCRR을 가짐을 알아냈다.
실시예 22
실시예 21의 엠보싱되지 않은 베이스 물질을 상이한 조의 엠보싱 조건 하에서 엠보싱 공정을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.183 cm (0.072 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm (0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 75 ℃(167 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.061 cm (0.024 inch)로 설정하였다. 이 물질은 200 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 6임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.133의 WCRR을 가짐을 발견하였다.
실시예 23
가벼운 중량을 가지고 높은 펄프 함량을 갖는 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물을 실시예 20의 물질과 유사하게 제조하였지만, 얻은 수력학적 엔탱글링된 복합 직물의 기초 중량은 64 gsm이었다.
이 물질을 실시예 2에 기재된 엠보싱 공정으로 엠보싱 갭을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.152 cm (0.060 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm(0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 67℃(152 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.030 cm (0.012 inch)로 설정하였다. 이 물질은 150 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 6임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.127의 WCRR을 가짐을 알아냈다.
실시예 24
실시예 23의 엠보싱되지 않은 베이스 물질을 상이한 조의 엠보싱 조건 하에서 엠보싱 공정을 통해 통과시켰다. 엠보싱 롤의 엠보싱 패턴은 제 7 도에 나타낸 것이고, 핀 높이는 0.183 cm(0.072 inch)이고, 포켓 깊이는 0.183 cm(0.072 inch)이었다. 엠보싱 갭에 들어가는 물질을 엠보싱 갭에 들어가기 직전에 물질 표면에 겨눈 적외선 방사계 총으로 측정되는 표면 온도가 66 ℃(150 ℉)가 되도록 가열하였다. 매칭되는 엠보싱 롤의 간격을 0.056 cm (0.022 inch)로 설정하였다. 이 물질은 150 fpm의 속도로 엠보싱 갭을 통해 보냈다.
얻은 물질을 습윤 패턴 명료도에 관하여 평가하였고, 정성적 습윤 명료도 등급이 7임을 관찰하였다. 추가로, 이 물질에 대해 WCRR 시험을 수행하였고, 그것이 0.151의 WCRR을 가짐을 발견하였다.

Claims (20)

  1. 섬유로 이루어진 섬유상 성분 및 부직포 성분을 가지며, 엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법이며,
    부직포 섬유상 웹 층(20) 위에 섬유상 물질 층(18)을 겹쳐 놓는 단계와,
    상기 층들을 수력학적으로 엔탱글링시켜서 복합 물질(36)을 형성하는 단계와,
    복합 물질(36)을 건조시키는 단계와,
    복합 물질(36)을 가열시키는 단계와,
    가열되는 1 쌍의 매칭되는 엠보싱 롤(56, 58)에 의해 형성되는 엠보싱 갭(54)에서 가열된 복합 물질(36)을 엠보싱하는 단계를 포함하고,
    상기 복합 물질(36)을 가열시키는 단계는 상기 복합 물질(36)을 건조시키는 단계 이후, 그리고 엠보싱 갭(54)에서 가열된 복합 물질(36)을 엠보싱하는 단계 이전, 및 상기 엠보싱 롤(56, 58)을 매칭하기 이전에 수행되고, 추가의 가열원(62)을 사용하여 수행되는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    복합 물질을 엠보싱 갭에서 엠보싱하는 단계 이전에, 복합 물질의 표면을 60 ℃ (140 ℉) 초과하고 260 ℃(500 ℉) 이하의 온도로 가열하는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  3. 삭제
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    매칭되는 엠보싱 롤은 121 ℃ (250 ℉)를 초과하는 온도로 가열되는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    섬유의 현탁액을 포함하는 섬유상 물질 층을 연속 필라멘트의 부직포 섬유상 웹 층 위에 건식 형성 또는 습식 형성에 의해 침착시킴으로써 층들을 겹쳐 놓는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    섬유상 물질 층을 연속 스펀본디드 필라멘트의 부직포 섬유상 웹 층 위에 겹쳐 놓는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    점토, 활성탄, 전분, 미립자 및 초강력 흡수 입자로부터 선택되는 물질을 수력학적 엔탱글링 전에 겹쳐 놓인 층들에, 또는 겹쳐 놓인 수력학적 엔탱글링된 복합 물질에, 또는 연속 필라멘트의 부직포 섬유상 웹 층 상에 섬유상 물질 층을 형성하는 데 사용되는 섬유의 현탁액에 첨가하는 단계를 더 포함하는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물을 기계적 연화, 프레싱, 크레이핑 및 브러슁으로부터 선택되는 마감 단계로 처리하는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    염료 또는 접착제를 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물에 가하는 화학적 후처리로 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물을 처리하는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물이 0.13 내지 3.00의 습윤 압축 반발 비를 갖는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물이 0.08 내지 3.00의 습윤 압축 반발 비를 갖는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물이 0.13 내지 0.60의 습윤 압축 반발 비를 갖는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  13. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물이 1 내지 25 중량%의 성형가능 부직포 섬유상 웹 및 70 내지 99 중량%의 섬유상 물질을 포함하는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  14. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물이 7 내지 300 gsm의 기초 중량을 갖는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    섬유상 물질이 펄프 섬유인,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    펄프 섬유가 천연(virgin) 경질목재 펄프 섬유, 천연 연질목재 펄프 섬유, 이차 섬유, 비목재 섬유, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군으로부터 선택되는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
  17. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물이 4 % 이하의 탈결합제를 더 포함하는,
    엠보싱되고 수력학적 엔탱글링된 부직포 복합 직물의 제조 방법.
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  19. 삭제
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