KR101310561B1 - 시일을 갖는 물품 및 이를 형성하기 위한 방법 - Google Patents

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Abstract

엠보싱된 시일을 갖는 물품은 2개 이상의 웨브, 및 2개 이상의 웨브의 일부분을 접합하는 엠보싱된 시일을 포함하고, 시일은 2개 이상의 웨브에 형성된 공동-일치된(co-registered) 동심의 이산 연장 요소를 포함하고, 이산 연장 요소는 개방된 기단부를 갖는다.

Description

시일을 갖는 물품 및 이를 형성하기 위한 방법{ARTICLE HAVING A SEAL AND PROCESS FOR FORMING THE SAME}
본 발명은 엠보싱된 시일을 갖는 물품 및 이를 형성하기 위한 방법에 관한 것이다.
예를 들어 접착제의 사용, 벨크로(Velcro)와 같은 기계적 체결 요소의 부가, 및 열 밀봉(heat sealing) 또는 열-기계적 접착에 의한 용융 상태에서의 웨브(web)들의 융합을 포함하여 얇은 웨브 재료들을 함께 일시적으로 점착시켜 시일을 형성하는 많은 방법들이 알려져 있다. 예를 들어 미국 특허 제5,462,166호는 열-기계적 수단에 의한 열 및 압력의 적용에 의해 열가소성 중합체 필름들을 연화시키고 함께 융합시키는 것을 개시한다. 그러나, 이들 방법은 시일을 형성하기 위한 공정에 바람직하지 않은 비용 및 비효율과, 또한 복잡성을 부가한다. 게다가, 웨브들을 함께 융합시킴으로써 용융 상태에서 형성된 시일은 바람직하지 않게 시일 이외의 위치에서 찢어질 수 있으며 사용자에게 매력적이지 않은 뻣뻣한 플라스틱과 유사한 시일을 갖는다. 또한, 이들 알려진 밀봉 방법은 2개의 웨브가 분리되어 시일이 파괴될 때 비교적 큰 소음, 예를 들어 벨크로 시일의 파괴 시의 특징적인 큰 소리를 나타낼 수 있는 시일을 생성한다.
본 기술 분야의 지식에도 불구하고, 시일을 갖는 물품을 제조하기 위한 더 효율적인 방법을 개발하고자 하는 요구 및 파괴될 때 (즉, 2개의 웨브가 시일에서 분리될 때) 조용한 시일을 갖는 물품에 대한 요구가 여전히 남아 있다. 이는 여성용 케어 제품을 위한 패키징으로서 사용되는 물품의 경우 특히 그렇다. 그러한 패키징을 개방할 때 소음을 거의 발생시키지 않거나 전혀 발생시키지 않는 밀봉된 패키지를 갖는 것이 매우 바람직하며, 이는 사용자가 패키징을 더 분리된 상태로 개방하게 한다.
일 실시 형태에서, 물품은 2개 이상의 웨브, 및 2개 이상의 웨브의 일부분을 접합하는 엠보싱된 시일(embossed seal)을 포함한다. 시일은 2개 이상의 웨브에 형성된 랜드(land)에 의해 둘러싸이는 개방된 기단부를 갖는 동심의 이산 연장 요소(discrete extended element)를 포함한다. 이산 연장 요소의 일부분은 랜드보다 더 얇은 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 이산 연장 요소의 말단부 및/또는 측벽은 랜드에 비해 박화될(thinned) 수 있다. 공동-형성된 웨브들의 동심의 이산 연장 요소는 포개지며, 큰 계면 표면적을 가질 수 있다. 또한, 물품은 엠보싱된 시일에 인접하게 배치되는 비밀봉부(unsealed portion)를 추가로 포함할 수 있고, 상기 비밀봉부가 동심의 이산 연장 요소가 실질적으로 없는 2개 이상의 웨브의 일부분을 포함할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 방법은 이산 구멍, 이산 함몰부(depression), 이산 돌출 요소, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 복수의 이산 성형 요소(discrete forming element)를 포함하는 성형 구조체(forming structure)와 압력원 사이에 2개 이상의 웨브를 공급하는 단계를 포함한다. 방법은 2개 이상의 웨브를 성형 구조체의 이산 성형 요소에 일치시키기에 충분하게 웨브 및 성형 구조체에 대해 압력원으로부터의 압력을 가하고, 이에 의해 개방된 기단부를 갖는 복수의 동심의 이산 연장 요소를 포함하는 엠보싱된 시일을 형성하는 단계를 추가로 포함한다.
본 명세서는 본 발명으로 간주되는 요지를 구체적으로 지적하며 명확하게 청구하는 특허청구범위로 결론을 맺지만, 본 발명이 첨부 도면과 관련된 이하의 설명으로부터 더 완전하게 이해될 것으로 여겨진다. 도면들 중 일부는 다른 요소를 더 명료하게 도시하고자 하는 목적을 위해 선택된 요소의 생략을 통해 단순화되었을 수도 있다. 대응하는 기재된 설명에서 명시적으로 서술될 수 있는 경우를 제외하고, 일부 도면에서의 요소의 그러한 생략이 반드시 예시적인 실시 형태들 중 임의의 것에서 특정 요소들의 존재 또는 부재를 나타내는 것은 아니다. 어떠한 도면도 반드시 축척대로 도시된 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 실시 형태에 따른 성형 구조체의 평면도이다.
도 2a는 구멍과 함몰부 사이의 차이를 도시하는, 본 발명의 실시 형태에 따른 성형 구조체의 사시도이다.
도 2b는 이산 돌출 요소를 갖는 성형 구조체의 일부분의 확대 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 실시 형태에 따른 엠보싱된 시일의 주사 전자 현미경(SEM) 이미지이다.
도 3b는 도 3a의 엠보싱된 시일의 확대 SEM 이미지이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 따른 엠보싱된 시일의 일부분의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시 형태에 따른 개방된 말단부를 갖는 이산 연장 요소를 갖는 엠보싱된 시일의 일부분의 사시도이다.
도 6은 기체 정압 플리넘(static gas pressure plenum)을 도시하는, 본 발명의 실시 형태에 따른 공정의 개략도.
도 7은 본 발명의 실시 형태에 따른 엠보싱된 웨브를 제조하기 위한 연속 공정의 개략도이다.
도 8은 본 발명의 실시 형태에 따른 공정에 사용하기 위한 이산 연장 요소를 갖는 성형 구조체의 측면도의 고배율 광학 현미경 이미지이다.
2개 이상의 웨브의 시일 점착부를 갖는 물품 및 전술된 종래 기술의 단점들 중 하나 이상을 극복한 물품을 형성하기 위한 공정이 본 명세서에 개시된다. 구체적으로, 본 물품의 실시 형태들은 이제 2개 이상의 웨브의 분리시 상당히 더 조용한 물품을 가능하게 한다. 본 공정의 실시 형태는 이제 더 효율적인 웨브 밀봉 공정을 가능하게 한다. 예를 들어, 본 물품 및 공정의 실시 형태는 이제 값비싼 접착제 또는 추가의 기계적 점착 요소, 예를 들어 후크/루프(즉, 벨크로) 및 리지(ridge)/홈, 그리고 접착제 또는 기계적 점착 요소를 적용하는 것과 관련된 복잡한 공정의 사용을 회피하는 능력을 가능하게 할 수 있다. 본 물품 및 공정의 실시 형태는 또한 2개의 웨브를 함께 용융 및 융합시켜 시일을 형성하는 복잡한 공정의 사용을 회피하는 능력을 가능하게 할 수 있다. 그러한 시일은 매우 시끄러울 수 있고/있거나 분리시 (시일에서의 분리가 아닌) 웨브의 찢어짐으로 이어질 수 있다.
도 3a 및 도 3b를 참조하면, 일 실시 형태에서, 물품은 일반적으로 2개 이상의 웨브 층, 및 2개 이상의 웨브 층의 부분들을 접합하는 엠보싱된 시일(16)을 포함한다. 시일은 2개 이상의 웨브(34)에 형성된 랜드(13)에 의해 둘러싸이는 동심의 이산 연장 요소(22)를 포함한다. 이산 연장 요소(22)는 랜드(13)에 비해 박화될 수 있다. 예를 들어, 이산 연장 요소(22)의 말단부 및/또는 측벽은 박화될 수 있다. 공동-형성된 웨브들의 동심의 이산 연장 요소는 포개지며 큰 계면 표면적을 갖는다.
이산 연장 요소(22)들은 z-방향으로 연장되어 3차원의 공동-형성된 요소들을 형성한다. 동심의 이산 연장 요소(22)는 높은 전단 강도를 발생시켜 물품의 조작 동안에 2개 이상의 웨브의 분리를 방지하는 것으로 여겨진다. 놀랍게도, 접착제, 추가의 기계적 점착 요소, 또는 웨브들의 용융 융합이 없는 경우에도, 시일은 또한 매우 높은 박리 강도를 가질 수 있다.
이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 엠보싱된 시일(16)의 강도는 2개 이상의 웨브의 포개진 공동-형성된 영역들의 큰 계면 표면적, 자신 및 서로에 점착되는 2개 이상의 웨브(34)의 능력, 및 엠보싱된 시일(16)이 변형될 수 있는 용이함의 함수라고 여겨진다. 엠보싱된 시일(16)이 폐쇄된 말단부를 갖는 이산 연장 요소(22)를 포함할 때, 동심의 이산 연장 요소(22)들 사이에 진공이 생성되고, 이는 웨브(34)들을 함께 유지하는 흡입 유형의 힘을 생성하며, 이에 의해 엠보싱된 시일(16)의 박리 강도를 증가시키는 것으로 또한 여겨진다.
2개 이상의 웨브의 계면 표면적은 적어도 이산 연장 요소(22)의 기하학적 형상 및 엠보싱된 시일(16) 내의 이산 연장 요소(22)의 밀도의 함수이다. 엠보싱된 시일(16)의 박리 강도는 계면 표면적이 증가함에 따라 증가하는 것으로 여겨진다.
자신 및 서로에 점착되는 2개 이상의 웨브(34)의 능력은 적어도 웨브의 마찰 계수, 웨브의 표면 에너지, 및 2개의 웨브 사이 및/또는 동일한 웨브의 접촉부들 사이의 반 데르 발스 힘, 쌍극자간 상호작용, 정전기력, 수소 결합 등과 같은 인력의 함수이다. 엠보싱된 시일(16)의 박리 강도는 일반적으로 자신 및 서로에 점착되는 2개 이상의 웨브(34)의 능력이 증가함에 따라 증가하는 것으로 여겨진다.
엠보싱된 시일(16)이 강성이기보다는 더 가요성인 경우 박리 강도가 증가하는 것으로 또한 여겨진다. 더 가요성인 엠보싱된 시일에 있어서, 2개 이상의 웨브(34)는 함께 이동하고 구부러질 수 있고, 따라서 구부러질 때 공동-형성된 영역에서 밀접한 접촉을 유지할 수 있다. 더 낮은 모듈러스 및/또는 더 낮은 게이지 전구체 웨브가 사용될 때 더 가요성인 시일이 생성되는 것으로 여겨진다. 2개 이상의 웨브(34)는 엠보싱된 시일(16)이 강성인 경우 구부러질 때 분리되는 경향이 더 클 수 있으며, 그러한 분리는 엠보싱된 시일(16)의 박리 강도를 약하게 할 수 있다.
엠보싱된 시일(16)을 형성하는 공정은 일반적으로 복수의 이산 성형 요소(11)를 포함하는 성형 구조체(10)와 압력원 사이에 2개 이상의 웨브를 공급하는 단계를 포함한다. 성형 요소(11)는 예를 들어 이산 돌출 요소(15), 이산 구멍(12), 이산 함몰부(14), 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 본 공정은 2개 이상의 웨브의 부분을 이산 성형 요소(11)에 일치시키기에 충분하게 2개 이상의 웨브 및 성형 구조체(10)에 대해서 압력원으로부터의 압력을 가하고 이에 의해 엠보싱된 시일(16)을 형성하는 단계를 추가로 포함한다. 엠보싱된 시일(16)은 개방된 기단부를 갖는 복수의 동심의 이산 연장 요소(22)를 포함한다. 본 물품 및 공정의 이들 태양이 이하에 더 상세하게 설명된다.
성형 구조체
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 공정에 유용한 성형 구조체(10)는 복수의 이산 성형 요소(11)를 포함한다. 이산 성형 요소(11)는 이산 돌출 요소(15), 이산 구멍, 이산 함몰부, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 성형 구조체(10)는 이산 성형 요소(11)를 완전히 둘러싸는 랜드를 추가로 포함할 수 있다. 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)는 종래의 엠보싱 공정에서 구조체를 형성할 때에 사용되는 전형적인 패턴에 비해 규모가 작을 수 있다. 본 발명의 공정은 웨브를 가열하지 않고도 그리고 심지어 고속으로 박화된 말단부(24) 및/또는 측벽을 갖는 비교적 큰 종횡비(aspect ratio)의 연장 요소(22)를 포함하는 엠보싱된 시일을 생성할 수 있다.
성형 구조체(10)는 때때로 성형 스크린으로 지칭된다. 도 2a는 구멍(12)과 함몰부(14) 사이의 차이를 도시한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "구멍"은 성형 구조체(10) 내의 개구 - 상기 개구는 개구의 깊이를 제한하는 바닥 표면을 포함하지 않음 - 를 지칭한다. 대조적으로, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "함몰부"는 성형 구조체(10) 내의 개구 - 상기 개구는 개구의 깊이를 성형 구조체(10)의 두께보다 작도록 제한하는 바닥 표면을 가짐 - 를 지칭한다. 바닥 표면은 예를 들어 다공성 또는 비-다공성일 수 있다. 예를 들어, 바닥 표면은 공기가 함몰부(14)를 통과하게 함으로써 함몰부(14)를 통기시키는, 폭이 함몰부(14)의 직경보다 작은 개구를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 성형 구조체(10)는 웨브의 아래에 포집된 임의의 공기가 빠져나가게 하는 수단을 갖는다. 예를 들어, 요구되는 순응 압력을 증가시키지 않도록 웨브의 아래의 공기를 제거하기 위해 진공 보조 장치가 제공될 수 있다. 바닥 표면은 평평하거나, 둥글거나, 뾰족할 수 있다. 성형 구조체(10)는 중실형 롤일 수 있거나, 두께가 약 25 마이크로미터 내지 약 5000 마이크로미터, 또는 약 100 마이크로미터 내지 약 3000 마이크로미터일 수 있다. 구멍(12) 및 함몰부(14)는 깊이가 약 10 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터, 또는 약 25 마이크로미터 내지 약 5000 마이크로미터일 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 구멍의 깊이는 성형 구조체의 두께에 대응하는데, 그 이유는 구멍(12)이 그의 깊이를 제한하는 바닥 표면을 갖지 않기 때문이다. 일 실시 형태에서, 구멍(12) 및 함몰부(14)는 깊이가 웨브들 중 적어도 하나의 두께와 실질적으로 동일하거나, 웨브들 중 적어도 하나의 두께의 적어도 2배이거나, 웨브들 중 적어도 하나의 두께의 적어도 3배일 수 있다. 바람직하게는, 구멍(12) 및 함몰부(14)는 웨브들의 전체 두께의 적어도 3배인 깊이를 갖는다.
성형 구조체(10)의 웨브 접촉 표면 상의 구멍(12) 또는 함몰부(14)의 주변부는 직선형 에지를 가질 수 있거나, 성형 구조체(10)의 웨브 접촉 표면으로부터 구멍(12) 또는 함몰부(14) 내로 측정되는 바와 같은 곡률 반경을 가질 수 있다. 곡률 반경은 약 0 마이크로미터 내지 약 2000 마이크로미터, 바람직하게는 약 0 마이크로미터 내지 약 25 마이크로미터, 그리고 더 바람직하게는 약 2 마이크로미터 내지 약 25 마이크로미터일 수 있다. 일 실시 형태에서, 통상적으로 챔퍼(chamfer)로 알려져 있는 경사진 테이퍼가 사용된다. 일 실시 형태에서, 직선형 에지와 반경의 조합이 사용된다.
이산 돌출 요소(15)는 높이가 약 50 마이크로미터 이상, 약 75 마이크로미터 이상, 약 100 마이크로미터 이상, 약 150 마이크로미터 이상, 약 250 마이크로미터 이상, 또는 약 380 마이크로미터 이상일 수 있다. 이산 돌출 요소(15)는 대체로 원통형인 구조의 경우 외경인 직경을 가질 수 있다. 돌출 요소(15)의 불균일한 단면 및/또는 비-원통형 구조 때문에, 도 2b에 도시된 바와 같이, 직경(dp)은 돌출 요소(15)의 ½ 높이(hp)에서의 돌출 요소(15)의 평균 단면 치수로서 측정된다. 이산 돌출 요소(15)는 약 10 마이크로미터 내지 약 5,000 마이크로미터, 약 50 마이크로미터 내지 약 5,000 마이크로미터, 약 50 마이크로미터 내지 약 3,000 마이크로미터, 약 50 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터, 약 65 마이크로미터 내지 약 300 마이크로미터, 또는 약 75 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터일 수 있는 직경(dp)을 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 성형 구조체(10)의 이산 돌출 요소(15)는 직경이 약 500 마이크로미터 미만일 것이다.
각각의 돌출 요소(15)에 대해, hp/dp로서 정의되는 돌출 요소 종횡비가 결정될 수 있다. 돌출 요소(15)는 종횡비(hp/dp)가 약 0.5 이상, 약 0.75 이상, 약 1 이상, 약 1.5 이상, 약 2 이상, 약 2.5 이상, 또는 약 3 이상이거나 그보다 클 수 있다. 일반적으로, 각각의 개별 돌출 요소(15)의 실제 높이(hp)가 다를 수 있기 때문에, 복수의 돌출 요소(15)의 평균 높이("hpavg")는 성형 구조체(10)의 미리결정된 영역에 걸쳐 돌출 요소 평균 최소 진폭("Apmin") 및 돌출 요소 평균 최대 진폭("Apmax")을 측정함으로써 결정될 수 있다. 마찬가지로, 변하는 단면 치수에 대해서, 복수의 돌출부(15)에 대해 평균 돌출부 직경("dpavg")이 결정될 수 있다. 그러한 진폭 및 다른 치수 측정은 당업계에 알려져 있는 임의의 방법에 의해, 예를 들어 컴퓨터를 이용한 주사 현미경법 및 관련 데이터 처리에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 성형 구조체(10)의 미리결정된 부분에 대한 돌출 요소(15)의 평균 종횡비("ARpavg")는 hpavg//dpavg로 표현될 수 있다.
성형 구조체(10)의 이산 돌출 요소(15)는 개방된 말단부(24)(성형 구조체(10) 상에 더 뾰족한 돌출 요소를 필요로 함) 또는 폐쇄된 말단부(성형 구조체(10) 상에 더 둥근 돌출 요소를 필요로 함)를 갖는 이산 연장 요소(22)를 갖는 엠보싱된 시일(16)을 생성하는 것이 바람직한지에 따라 평평하거나, 둥글거나, 뾰족한 말단부(24)를 가질 수 있다. 성형 구조체(10)의 이산 돌출 요소(15)의 둥근 말단부(24)는 예를 들어 약 5 마이크로미터 내지 약 150 마이크로미터, 약 10 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터, 약 20 마이크로미터 내지 약 75 마이크로미터, 또는 약 30 마이크로미터 내지 약 60 마이크로미터의 소정의 팁 반경을 가질 수 있다.
이산 돌출 요소(15)의 측벽은 완전히 수직일 수 있거나 테이퍼질 수 있다. 일 실시 형태에서, 이산 돌출 요소(15)는 테이퍼진 측벽을 갖는데, 그 이유는 테이퍼진 측벽이 압력원의 내구성 및 수명에 영향을 미칠 수 있기 때문이다. 예를 들어, 순응성 기재(44)가 사용될 때, 테이퍼진 측벽은 순응성 기재(44)가 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11) 주위에서 일치될 때 순응성 기재에 대한 압축 또는 인장을 용이하게 할 수 있다. 이는 또한 웨브가 엠보싱 후에 성형 구조체(10)로부터 더 용이하게 분리되게 할 수 있다. 일 실시 형태에서, 측벽은 전형적으로 약 0° 내지 약 50°, 약 2° 내지 약 30°, 또는 약 5° 내지 약 25°의 테이퍼도(degree of taper)를 가질 것이다.
일 실시 형태에서, 성형 요소는 웨브 재료의 소정 영역들의 접착 강도에 선택적으로 영향을 미칠 수 있는 돌출 요소(15)의 높이 및 구멍(12) 또는 함몰부(14)의 깊이와 같은 다양한 기하학적 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 성형 요소는 높이에 있어서 또는 수십 또는 수백의 인접한 돌출 요소들의 범위에 걸쳐 점차 증가할 수 있으며, 이는 높이가 다양한 이산 연장 요소(22)를 갖는 웨브로 이어질 수 있고, 이는 이번에는 강도 구배를 갖는 엠보싱된 시일(16)로 이어질 수 있다. 이산 연장 요소(22)의 대응하는 특징부로 이어지는 성형 구조체의 다른 특징부는 강도 구배를 갖는 엠보싱된 시일(16)을 형성하도록 조정된다. 예를 들어, 성형 구조체는 성형 요소의 면적 밀도(area density) 구배를 포함할 수 있다.
일 실시 형태에서, 돌출 요소는 돌출 요소의 높이를 따라 상이한 또는 변하는 직경을 갖는 구형, 타원형 또는 눈사람 형상일 수 있다.
구멍(12) 또는 함몰부(14)는 대체로 원통형인 구조의 경우 내경인 직경을 갖는다. 구멍(12) 또는 함몰부(14)의 불균일한 단면 및/또는 비-원통형 구조 때문에, 직경은 성형 구조체(10)의 상부 표면에서의 구멍(12) 또는 함몰부(14)의 평균 단면 치수로서 측정된다. 각각의 구멍(12) 또는 함몰부(14)는 직경이 약 40 마이크로미터 내지 약 2,000 마이크로미터일 수 있다. 다른 적합한 직경에는 예를 들어 약 50 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터, 약 65 마이크로미터 내지 약 300 마이크로미터, 약 75 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 약 10 마이크로미터 내지 약 5000 마이크로미터, 약 50 마이크로미터 내지 약 5000 마이크로미터, 약 500 마이크로미터 내지 약 5000 마이크로미터, 또는 약 800 마이크로미터 내지 약 2,500 마이크로미터가 포함된다.
일 실시 형태에서, 구멍(12) 또는 함몰부(14)의 직경은 일정하거나 깊이가 증가함에 따라 감소한다. 다른 실시 형태에서, 구멍(12) 또는 함몰부(14)의 직경은 깊이가 증가함에 따라 증가한다. 예를 들어, 이산 구멍(12) 또는 함몰부(14)는 제1 깊이에서의 제1 직경, 및 제1 깊이보다 더 깊은 제2 깊이에서의 제2 직경을 가질 수 있다. 예를 들어, 제1 직경은 제2 직경보다 클 수 있다. 예를 들어, 제2 직경은 제1 직경보다 클 수 있다.
이산 구멍(12) 또는 함몰부(14)의 측벽은 완전히 수직일 수 있거나 테이퍼질 수 있다. 일 실시 형태에서, 이산 구멍(12) 또는 함몰부(14)는 테이퍼진 측벽을 갖는다. 이는 웨브(34)가 엠보싱 후에 성형 구조체(10)로부터 더 용이하게 분리되게 할 수 있다. 일 실시 형태에서, 측벽은 전형적으로 약 -50° 내지 약 50°, 약 -30° 내지 약 30°, 약 0° 내지 약 50°, 약 2° 내지 약 30°, 또는 약 5° 내지 약 25°의 테이퍼도를 가질 것이다.
성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)는 원형, 타원형, 모래 시계 형상, 별 형상, 다각형 등 및 이들의 조합을 포함하여 대체로 원주형 또는 비-원주형인 형상과 같은 다양한 여러 단면 형상을 가질 수 있다. 다각형 단면 형상은 직사각형, 삼각형, 육각형 또는 사다리꼴을 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 일 실시 형태에서, 이산 함몰부는 성형 구조체(10)의 실질적으로 전체 길이의 둘레에 홈을 형성하도록 성형 구조체(10)의 길이와 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 다른 실시 형태에서, 이산 돌출 요소(15)는 성형 구조체(10)의 실질적으로 전체 길이의 둘레에 연장된 돌출 요소를 형성하도록 성형 구조체(10)의 길이와 실질적으로 동일한 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 성형 구조체(10)가 롤의 형태일 때, 홈 및/또는 연장 돌출 요소는 롤의 전체 원주의 둘레에 형성될 수 있다. 홈 및/또는 연장 돌출 요소는 실질적으로 직선형(예를 들어, 롤의 에지에 일관되게 평행함)일 수 있거나 파형일 수 있다.
일반적으로, 성형 구조체(10)는 그의 소정의 부분에 대해, 제곱 센티미터당 약 4개 이상의 이산 성형 요소(11), 제곱 센티미터당 약 10개 이상의 이산 성형 요소(11), 제곱 센티미터당 약 95개 이상의 이산 성형 요소(11), 제곱 센티미터당 약 240개 이상의 이산 성형 요소(11), 제곱 센티미터당 약 350개 내지 약 10,000개의 이산 성형 요소(11), 제곱 센티미터당 약 500 내지 약 5,000개의 이산 성형 요소(11), 또는 제곱 센티미터당 약 700 내지 약 3,000개의 이산 성형 요소(11)를 포함할 것이다.
이산 성형 요소(11)는 약 30 마이크로미터 내지 약 1000 마이크로미터, 약 30 마이크로미터 내지 약 800 마이크로미터, 약 150 마이크로미터 내지 약 600 마이크로미터, 또는 약 180 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터의 2개의 인접한 구멍(12) 또는 함몰부(14) 사이의 평균 에지간 간격을 가질 수 있다.
소정 실시 형태에서, 성형 구조체(10)의 일 부분(또는 영역)은 전술한 단락에서 기재된 바와 같이 이산 성형 요소(11)의 면적 밀도를 포함할 수 있는 반면, 성형 구조체(10)의 다른 부분(또는 영역)은 이산 성형 요소(11)를 포함하지 않을 수 있다. 이산 성형 요소(11)를 갖지 않는 성형 구조체(10)의 영역은 상이한 수평 평면에 위치될 수 있다. 다른 실시 헝태에서, 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)는 성형 구조체(10)의 상이한 수평 평면에 위치될 수 있다. 성형 구조체(10)의 상이한 수평 평면에 위치된 이산 성형 요소(11)를 갖지 않는 영역 및/또는 이산 성형 요소(11)를 갖는 영역은 꽃, 새, 리본, 파도, 만화 캐릭터, 로고 등과 같은 특정 패턴 또는 디자인의 형태일 수 있어, 엠보싱된 시일(16)이 웨브의 나머지로부터 시각적으로 눈에 띄고/띄거나 만졌을 때 웨브의 나머지에 비해 상이한 촉감을 갖는 영역을 가지게 할 것이다. 예를 들어, 엠보싱된 시일(16)은 엠보싱된 영역으로부터 시각적으로 눈에 띄고/띄거나 엠보싱된 영역과 상이한 촉감을 갖는 비-엠보싱된 영역을 포함할 수 있다. 미국 특허 제5,158,819호는 이들 실시 형태에 사용하기에 적합한 성형 구조체의 예를 제공한다.
일 실시 형태에서, 구멍(12) 또는 함몰부(14)의 평균 깊이 또는 이산 돌출 요소(15)의 평균 높이 대 웨브(34)들 중 적어도 하나의 두께의 비는 약 1:1 이상, 약 2:1 이상, 약 3:1 이상, 약 4:1 이상, 약 5:1 이상, 또는 약 10:1 이상이다. 이러한 비는 웨브(34)가 충분히 신장되어서 각각이 영구적으로 변형되게 되어 특히 바람직한 공정 조건 및 속도에서 엠보싱된 시일(16)을 생성하는 것을 보장하기 위해 중요할 수 있다.
성형 구조체(10)는, 엠보싱된 시일(16)을 제조하기 위해 필요한 치수를 갖는 이산 성형 요소(11)를 갖도록 형성될 수 있으며 성형 구조체(10)가 겪게 되는 공정 온도 및 압력 범위에 걸쳐 치수적으로 안정된 임의의 재료 또는 재료들로 제조될 수 있다.
일 실시 형태에서, 이산 성형 요소(11)는 성형 구조체(10)와 일체로 제조된다. 즉, 성형 구조체(10)는 재료를 제거함으로써 또는 재료를 쌓아 올림으로써 통합된 구조체로서 제조된다. 예를 들어, 비교적 작은 규모의 요구되는 이산 성형 요소(11)를 갖는 성형 구조체(10)는 재료의 국부적이고 선택적인 제거에 의해, 예를 들어 화학적 에칭, 기계적 에칭에 의해, 또는 방전 가공기(electrical-discharge machine, EDM) 또는 레이저와 같은 고에너지원의 사용에 의한 어블레이션(ablating)에 의해, 또는 전자 빔(e-beam)에 의해, 또는 전기화학적 가공(electrochemical machining, ECM)에 의해 제조될 수 있다. 일 실시 형태에서, 성형 구조체(10)는 일반적으로 미국 특허 제4,342,314호의 교시에 따라 포토 에칭 라미네이트 공정(photo etched laminate process)에 의해 구성될 수 있다.
적합한 성형 구조체(10)를 제조하는 하나의 방법에서, 레이저 변형에 민감한 기본 재료가 레이저 "에칭"되어 재료를 선택적으로 제거하여 구멍(12) 또는 함몰부(14)를 형성한다. "레이저 변형에 민감하다"라는 것은 최적의 결과를 위해 레이저 공정에 사용되는 광의 파장뿐만 아니라 출력 수준이 재료에 맞춰질(또는 역으로도 성립함) 필요가 있을 수 있음을 인식하면서 재료가 제어된 방식으로 레이저 광에 의해 선택적으로 제거될 수 있음을 의미한다. 레이저 에칭은 원하는 돌출 요소 치수를 생성하기 위해 필요한 대로 파장, 출력 및 시간 파라미터를 선택하여 공지의 레이저 기술에 의해 달성될 수 있다. 레이저 변형에 민감한 현재 공지된 재료는 열가소성재, 예컨대 폴리프로필렌, 아세탈 수지, 예컨대 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 듀폰(DuPont)으로부터의 델린(DELRIN)(등록상표), 열경화성재, 예컨대 가교결합된 폴리에스테르 또는 에폭시, 또는 심지어 금속, 예컨대 알루미늄, 구리, 황동, 니켈, 스테인레스강 또는 이들의 합금을 포함한다. 선택적으로, 열가소성 및 열경화성 재료는 소정 파장의 광의 레이저와의 상용성을 증가시키기 위해 그리고/또는 모듈러스 또는 인성을 개선시켜 더 내구성이 있는 구멍(12) 또는 함몰부(14)를 제조하기 위해 미립자 또는 섬유 충전제로 충전될 수 있다. 예를 들어, PEEK와 같은 소정의 중합체는 그 중합체를 충분한 양의 중공형의 탄소 나노튜브 섬유로 균일하게 충전함으로써 더 높은 해상도까지 그리고 더 높은 속도에서 레이저 가공될 수 있다.
일 실시 형태에서, 성형 구조체(10)는 연속 공정으로 레이저 가공될 수 있다. 예를 들어, 델린(등록상표)과 같은 중합체 재료가 중심 종축, 외측 표면 및 내측 표면 - 외측 표면과 내측 표면은 기본 재료의 두께를 한정함 - 을 갖는 기본 재료로서 원통형 형태로 제공될 수 있다. 그 중합체 재료는 또한 중실형 롤로서 제공될 수 있다. 이동가능한 레이저원이 외측 표면에 대해 대체로 직각으로 지향될 수 있다. 이동가능한 레이저원은 기본 재료의 중심 종축에 대해 평행한 방향으로 이동가능할 수 있다. 원통형 기본 재료는 레이저원이 기본 재료의 외측 표면을 가공하거나 에칭하여 복수의 이산 구멍(12) 또는 함몰부(14) 및/또는 이산 돌출 요소(15)를 한정하는 패턴으로 기본 재료의 선택된 부분들을 제거하는 동안 중심 종축의 둘레에서 회전될 수 있다.
성형 구조체(10)는 평판, 롤, 벨트, 순환 벨트(endless belt), 슬리브(sleeve) 등의 형태일 수 있다. 바람직한 일 실시 형태에서, 성형 구조체(10)는 롤의 형태이다. 바람직한 다른 실시 형태에서, 성형 구조체(10)는 순환 벨트의 형태이다. 순환 벨트는 미국 특허 제7,655,176호, 제6,010,598호, 제5,334,289호 및 제4,529,480호의 교시에 따라 형성될 수 있다.
성형 구조체는 활성화 벨트가 중실형 또는 순응성 기재인 본 발명의 엠보싱된 웨브를 생성하기 위해 미국 특허 출원 제2008/0224351 A1호에 기재된 것과 같은 낮은 변형률 공정에 이용될 수 있다.
성형 구조체(10)가 돌출 요소(15)와 이산 구멍(12) 및 함몰부(14)를 포함하는 경우, 성형 구조체(10)의 구멍(12) 또는 함몰부(14)에 의해 형성되는 이산 연장 요소(22)가 형성되는 표면과 반대측인 웨브(34)의 표면으로부터 연장되는 이산 연장 요소(22)가 웨브(34)에 형성될 수 있다. 그 결과, 엠보싱된 시일(16)의 각각의 면 상에 상이한 패턴 또는 치수의 연장 요소(22)를 갖는 양면 엠보싱된 시일(16)이 생성될 수 있다. 성형 구조체(10)와 순응성 기재(44) 사이에 발생되는 압력뿐만 아니라 성형 구조체(10)의 구멍(12) 또는 함몰부(14) 및 선택적인 필라(pillar) 또는 리지의 기하학적 형상에 따라, 엠보싱된 시일(16)의 이산 연장 요소(22)는 폐쇄된 또는 개방된 말단부(24)를 가질 수 있다.
압력원
성형 구조체(10)에 대해서 힘을 제공하기 위해 이용되는 압력원은 예를 들어 순응성 기재(44), 정압 플리넘, 속도 압력원 또는 이들의 조합일 수 있다. 전구체 웨브를 성형 구조체에 일치시키기 위해 속도 공기압을 제공하기에 적합한 장치의 일례는 고압 에어 나이프(air knife)이다. 고압 에어 나이프는 예를 들어 캐나디언 에어 시스템즈(Canadian Air Systems)로부터 구매가능하다. 전구체 웨브를 성형 구조체에 일치시키기 위해 공기압을 이용하는 적합한 장치 및 공정의 다른 예가 미국 특허 제5,972,280호에 기재되어 있다. 전구체 웨브를 성형 구조체에 일치시키기 위해 수압을 제공하기에 적합한 장치의 예는 미국 특허 제7,364,687호에 기재된 것과 같은 물 플리넘이다.
예를 들어, 엠보싱된 시일(16)을 제조하기에 적합한 공정은 액압성형 공정(hydroforming process)이다. 액압성형 공정의 비제한적인 예가 미국 특허 제4,609,518호 및 미국 특허 제4,846,821호에 기재되어 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같은 성형 구조체 및 웨브는 그러한 액압성형 공정에 이용될 수 있다.
예를 들어 엠보싱된 시일(16)을 제조하기에 적합한 다른 공정은 진공 성형 공정이다. 진공 성형 공정의 비제한적인 예가 미국 특허 제4,456,570호 및 제4,151,240호 그리고 미국 특허 출원 공개 제2004/0119207 A1호에 기재되어 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같은 성형 구조체 및 전구체 웨브는 본 발명의 엠보싱된 시일(16)을 생성하기 위해 그러한 진공 성형 공정에 이용될 수 있다. 다른 적합한 공정이 미국 특허 제4,846,821호 및 미국 특허 출원 공개 제2004/0119207 A1호에 기재되어 있다.
순응성 기재
도 7을 참조하면, 최소한으로, 순응성 기재(44)의 외측 표면(즉, 성형 구조체(10)를 향해 배향된 순응성 기재(44)의 표면)은 순응성 재료(46)를 포함한다. 예를 들어, 순응성 기재(44)는 순응성 재료(46)에 의해 덮인 강성 재료(48)를 포함할 수 있다. 강성 재료(48)는 (강철과 같은) 금속, 플라스틱, 또는 순응성 재료(46)보다 상당히 더 경질인 임의의 다른 재료일 수 있다. 강성 재료(48)를 덮고 있는 순응성 재료(46)의 두께는 전형적으로 약 26 ㎜ 이하, 바람직하게는 약 1 ㎜ 내지 약 26 ㎜, 더 바람직하게는 약 1 ㎜ 내지 약 7 ㎜일 것이다. 대안적으로, 순응성 기재(44) 전체가 순응성 재료(46)로 제조될 수 있다.
순응성 기재(44) 또는 순응성 재료(46)는 탄성중합체, 펠트(felt), 액체-충전 블래더(bladder), 기체-충전 블래더, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 순응성 기재(44)는 다공성 탄성중합체이다. 순응성 기재(44) 또는 순응성 기재(44)에 이용되는 순응성 재료(46)는 바람직하게는 (압축 회복과 같은) 탄성 특성을 가져서 순응성 재료(46)는 공정, 특히 연속 공정을 용이하게 하기에 충분히 빠르게 복원된다.
순응성 기재(44) 또는 순응성 기재(44)에 이용되는 순응성 재료(46)는 바람직하게는 많은 양의 웨브(34) 재료를 엠보싱하기에 충분한 내구성을 또한 갖는다. 그 결과, 순응성 기재(44)는 바람직하게는 적당한 정도의 인성 및 내마모성을 가지며, 순응성 기재(44)는 공정 동안에 성형 구조체(10)에 의해 마모되는 경향이 있을 것이다.
순응성 기재(44)는 평판, 롤, 벨트, 순환 벨트, 슬리브 등의 형태일 수 있다. 일 실시 형태에서, 순응성 기재(44)는 탄성중합체와 같은 순응성 재료(46)로 덮인 금속 롤이다. 다른 실시 형태에서, 순응성 기재(44)와 성형 구조체(10)는 둘 모두 롤의 형태이다. 다른 실시 형태에서, 순응성 기재(44)는 성형 구조체(10) 롤의 직경보다 큰 직경을 갖는 롤이다. 다른 실시 형태에서, 순응성 기재(44)는 성형 구조체(10) 롤의 직경보다 작은 직경을 갖는 롤이다. 다른 실시 형태에서, 순응성 기재(44) 롤은 성형 구조체(10) 롤의 직경과 동일한 직경을 갖는다.
순응성 기재(44) 또는 순응성 기재(44)에 이용되는 순응성 재료(46)는 전형적으로 쇼어(Shore) A 스케일로 약 30 내지 약 90 경도, 바람직하게는 약 35 내지 약 80 경도, 그리고 더 바람직하게는 약 40 내지 약 70 경도의 경도를 가질 것이다. 쇼어 A 스케일의 경도는 전형적으로 ASTM D2240 경도계, 예를 들어 미국 캘리포니아주 로스앤젤레스 소재의 피티씨 인스트루먼츠(PTC Instruments)로부터 입수가능한 모델 306 타입 A 클래식 스타일 경도계(Classic Style Durometer)를 사용함으로써 결정된다. 순응성 기재(44)는 다양한 경도, 예를 들어 순응성 기재(44)의 외측 표면 부근에서 더 낮은 경도 및 내측 표면을 향해서는 더 높은 경도(즉, 순응성 기재(44)의 z-방향에서 변하는 경도), 또는 순응성 기재(44)의 외측 표면을 가로질러 변하는 경도(즉, 순응성 기재(44)의 x-y 평면에서 변하는 경도)를 나타낼 수 있음을 이해하여야 한다.
순응성 기재(44)에 이용되는 순응성 재료(46)는 전형적으로 약 1 내지 약 20 ㎫, 바람직하게는 약 2 내지 약 18 ㎫, 그리고 더 바람직하게는 약 3 내지 약 10 ㎫의 인장 모듈러스를 가질 것이다. 순응성 재료(46)의 인장 모듈러스는 0.1 초-1의 변형률에서 결정될 수 있다.
적합한 순응성 재료의 비제한적인 예에는 천연 고무, 우레탄 고무, 폴리우레탄 고무, 클로로설폰화 폴리에틸렌 고무(듀폰으로부터 상표명 하이팔론(HYPALON)(등록상표)으로 입수가능함), 클로로프렌 고무, 노르보르넨 고무, 니트릴 고무, 수소화된 니트릴 고무, 스티렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 실리콘 고무, 에틸렌-프로필렌-다이엔("EPDM") 고무, 아이소부틸렌-아이소프렌 고무, (압축된 울 펠트와 같은) 펠트 등이 포함된다. 특히 유용한 순응성 재료는 약 40 내지 약 70 경도의 쇼어 A 경도를 갖는 아이소프렌, EPDM, 네오프렌 및 하이팔론(등록상표)이다.
순응성 재료(46)는 또한 웨브(34)와 함께 강성 재료(48)와 성형 구조체(10) 사이에 공급될 수 있는, 흡수 코어와 같은 재료일 수 있다. 그러한 재료는 웨브(34)를 엠보싱하도록 웨브(34) 및 성형 구조체(10)에 대해서 압력을 발생시키는 역할을 할 수 있다. 이어서 그러한 재료는 엠보싱된 시일(16)과 함께 여성 위생 제품과 같은 완성된 소비자 제품에 나중에 포함될 수 있다.
순응성 기재(44)는 선택적으로 특정 영역에서의 웨브(34)의 엠보싱을 방지하거나, 단지 특정 영역의 웨브(34)를 최소한으로 엠보싱하기에 충분한 깊이의 리세스된(recessed) 영역을 포함할 수 있다.
정압 플리넘
도 6을 참조하면, 웨브(34)에 대해서 힘을 제공하여 웨브(34)를 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)에 일치시키기 위해 정압 플리넘(36)이 이용된다. 바람직하게는, 정압 플리넘(36)은 기체 정압 플리넘이다. 기체는 공기, 질소, 이산화탄소 및 이들의 조합일 수 있다.
정압 플리넘(36)은 웨브(34)에 압력을 가한다. 기체 정압 플리넘(36)은 웨브(34)에 인접한 플리넘(40)을 형성하는 후드(38)를 포함할 수 있다. 후드(38)는 고압 기체 또는 다른 유체가 후드(38)에 들어가게 하여 정압 조건을 생성하는 적어도 하나의 고압 기체 입구(42)를 포함할 수 있다. 기체 정압 조건 하에서, 에어 나이프와 같은 속도 압력원에서와 같이 비엠보싱된 웨브(34)에 충돌하는 속도 및 밀도가 존재하지 않는다. 오히려, 웨브(34)의 표면을 향하는 정압 플리넘(36)과 웨브(34)의 표면을 향하는 성형 구조체(10) 사이에서 웨브를 가로질러 압력차를 생성하는 높은 기체 정압이 후드(38) 내에서 유지된다. 이 압력차는 웨브(34)를 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)에 일치시키기에 충분한다. 이 압력차는 예를 들어 웨브(34)의 표면을 향하는 성형 구조체(10) 상에 진공을 적용함으로써 증대될 수 있다.
웨브
2개 이상의 웨브 또는 웨브 층이 엠보싱된 시일(16)에 의해 접합된다. 2개 이상의 웨브는 예를 들어 동일한 웨브의 중첩되는 상이한 부분일 수 있다. 예를 들어, 웨브 재료는 예컨대 3겹(tri-fold) 구성으로 접힐 수 있으며, 웨브 재료의 중첩되는 부분들이 엠보싱된 시일(16)에 의해 접합될 수 있다. 대안적으로, 2개 이상의 웨브는 상이한 웨브일 수 있다. 적합한 웨브는 압력원에 의해 변형될 수 있는 재료를 포함하여, 웨브가 성형 구조체(10)의 이산 요소(11)에 일치하여 2개의 웨브를 접합하는 엠보싱된 시일(16)을 생성하게 한다. 바람직하게는, 웨브는 자신 및/또는 다른 웨브 재료에 점착되는 능력을 갖는다.
웨브는 전형적으로 합성 재료, 금속성 재료, 생물학적 재료(특히, 동물로부터 유래된 재료) 또는 이들의 조합을 포함한다. 2개 이상의 웨브는 동일한 재료일 수 있거나 상이한 재료일 수 있다. 웨브는 선택적으로 셀룰로오스 재료를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 웨브에는 셀룰로오스 재료가 없다. 적합한 웨브의 비제한적인 예에는 필름, 예를 들어 중합체 또는 열가소성 필름, 포일, 예를 들어 금속성 포일(예를 들어, 알루미늄, 황동, 구리 등), 환경 파괴 없이 유지되는(sustainable) 중합체를 포함하는 웨브, 폼(foam), 합성 섬유를 포함하는 섬유질 부직 웨브(예를 들어, 타이벡(TYVEK)(등록상표)), 콜라겐 필름, 키토산 필름, 레이온, 셀로판 등이 포함된다. 적합한 웨브는 이들 재료의 라미네이트 또는 블렌드를 추가로 포함한다.
웨브가 섬유질 웨브인 경우, 그 섬유질 웨브는 전형적으로 필름 재료와 유사하게 거동하도록 높은 밀도를 가질 것이다. 그러한 고밀도 섬유질 웨브의 일례는 타이벡(등록상표)이다.
일 실시 형태에서, 웨브는 중합체 필름이다. 적합한 중합체 필름에는 열가소성 필름, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리비닐 알코올(PVA), 나일론, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)(예를 들어, 테플론(TEFLON)), 또는 이들의 조합이 포함된다. 적합한 중합체 필름은 중합체들의 블렌드 또는 혼합물을 포함할 수 있다.
소정 실시 형태에서, 웨브는 환경 파괴 없이 유지되는 중합체, 예를 들어 폴리락티드, 폴리글리콜라이드, 폴리하이드록시알카노에이트, 다당류, 폴리카프로락톤 등, 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
엠보싱 이전의 웨브들 각각의 두께는 전형적으로 약 5 내지 약 300 마이크로미터, 약 5 마이크로미터 내지 약 150 마이크로미터, 약 5 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터, 또는 약 15 마이크로미터 내지 약 50 마이크로미터의 범위일 것이다. 다른 적합한 두께는 약 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100, 150, 200, 250, 또는 300 마이크로미터를 포함한다.
중합체 웨브와 같은 웨브는 전형적으로 약 -100℃ 내지 약 120℃, 또는 약 -80℃ 내지 약 100℃, 또는 다른 적합한 범위의 유리 전이 온도를 가질 것이다. 중합체 웨브와 같은 웨브는 약 100℃ 내지 약 350℃의 융점을 가질 수 있다. 예를 들어, LDPE 또는 LDPE와 LLDPE의 블렌드로 형성된 웨브는 약 110℃ 내지 약 122℃의 융점을 갖는다. 폴리프로필렌으로 형성된 웨브는 약 165℃의 융점을 갖는다. 폴리에스테르로 형성된 웨브는 약 255℃의 융점을 갖는다. 나일론 6으로 형성된 웨브는 약 215℃의 융점을 갖는다. PTFE로 형성된 웨브(34)는 약 327℃의 융점을 갖는다.
일 실시 형태에서, 공정은 웨브의 융점보다 낮은 온도에서 수행된다. 예를 들어, 공정은 웨브의 융점보다 10℃ 낮은 온도에서 수행될 수 있다. 다른 실시 형태에서, 공정은 웨브의 융점과 실질적으로 동일한 온도에서 수행된다. 일 실시 형태에서, 공정은 웨브의 유리 전이 온도보다 높은 온도에서 수행된다. 공정에 사용되는 온도에 무관하게, 대체로 공정 조건은 웨브를 용융-융합시키지 않도록 선택된다. 예를 들어, 더 높은 온도는 2개 이상의 웨브 재료 중 어느 것도 용융되어 웨브의 융합을 야기하지 않도록 짧은 체류 시간과 결합될 수 있다.
선택적으로, 웨브(34)는 공정의 엠보싱 전에 탄성 모듈러스를 감소시키고/감소시키거나 웨브를 취성이 덜하도록 만들기 위해 가소화될 수 있다.
일 실시 형태에서, 웨브(34)는 변형 경화성(strain hardening)이다. 웨브의 변형 경화 특성은 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)에 대한 웨브의 일치를 용이하게 하는 데 바람직할 수 있다. 이는 엠보싱된 시일(16)의 연장 요소(22)의 폐쇄된 말단부(24)가 요구되는 엠보싱된 시일을 생성하는 경우에 바람직할 수 있다.
웨브(34)는 본 발명의 엠보싱 공정에 의해 본 명세서에 설명된 엠보싱된 시일(16)로 형성되기에 충분한 재료 특성을 갖는, 중합체 필름과 같은 임의의 재료일 수 있다. 2개 이상의 웨브(34) 중 적어도 하나는 전형적으로 항복점을 가질 것이며, 웨브(34)는 바람직하게는 그들의 항복점을 넘어서 신장되어 엠보싱된 시일(16)을 형성한다. 즉, 웨브(34)는 웨브(34)가 폐쇄된 말단부(24)를 갖는 원하는 이산 연장 요소(22)를 생성하는 경우에 파열됨이 없이 변형될 수 있거나, 개방된 말단부(24)를 갖는 이산 연장 요소(22)를 포함하는 엠보싱된 시일의 경우에는 파열되어 개방된 말단부(24)를 형성할 수 있도록 충분한 항복 특성을 가져야 한다. 하기에 개시되는 바와 같이, 온도와 같은 공정 조건은 파열 신장되거나 파열됨이 없이 신장되어 원하는 이산 연장 요소(22)를 갖는 엠보싱된 시일(16)을 형성하게 하기 위해 주어진 중합체에 대해서 달라질 수 있다. 일반적으로, 따라서, 웨브(34)로서 사용될 바람직한 출발 재료는 낮은 항복 특성 및 높은 연신 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 부가적으로, 앞서 논의된 바와 같이, 웨브는 바람직하게는 변형 경화된다. 웨브(34)로서 사용하기에 적합한 필름의 예에는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 폴리프로필렌 및 이들의 블렌드를 포함하는 필름이 포함된다.
웨브(34)는 또한 충분히 변형가능해야 하며 웨브(34)로서 사용하기에 충분한 연성을 가져야 한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이 "변형가능하다"라는 용어는 탄성 한계를 넘어서 신장될 때 새롭게 형성된 형태를 실질적으로 유지할 뿐만 아니라 생성되는 엠보싱된 시일(16)의 이산 연장 요소(22)의 말단부(24)에서 또는 그 부근에서 박화를 나타낼 재료를 설명한다.
웨브(34)로서 사용하기에 적합한 것으로 확인된 하나의 재료는 미국 미시간주 미들랜드 소재의 더 다우 케미컬 컴퍼니(The Dow Chemical Company)로부터 입수가능한 다우렉스(DOWLEX) 2045A 폴리에틸렌 수지이다. 두께가 20 마이크로미터인 이 재료의 필름은 12 ㎫ 이상의 인장 항복; 53 ㎫ 이상의 최대 인장; 635% 이상의 최대 연신율; 및 210 ㎫ 이상의 인장 모듈러스(2% 시컨트(Secant))를 가질 수 있다(상기 측정값들의 각각은 ASTM D 882에 따라 측정됨). 다른 적합한 웨브는 두께가 약 25 마이크로미터(1.0 밀(mil))이고 평량(basis weight)이 약 24 그램/제곱미터(gram per square meter, "gsm")이며 알케이더블유 유에스, 인크.(RKW US, Inc.)(미국 조지아주 로마 소재)로부터 입수가능한 폴리에틸렌 필름, 및 평량이 약 14 gsm이고 두께가 약 15 마이크로미터이며 알케이더블유 유에스, 인크.로부터 입수가능한 폴리에틸렌/폴리프로필렌 필름을 포함한다.
웨브(34)들은 각각이 2개 이상의 웨브 층의 라미네이트일 수 있으며, 공압출된 라미네이트일 수 있다. 예를 들어, 각각의 웨브는 2개의 층을 포함할 수 있으며, 각각의 웨브는 3개의 층- 최내측 층은 코어 층으로 지칭되고 2개의 최외측 층은 스킨 층으로 지칭됨 - 을 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 웨브들 중 적어도 하나는 전체 두께가 약 25 마이크로미터(0.001 인치)인 3개 층의 공압출된 라미네이트를 포함하는데, 이때 코어 층은 두께가 약 18 마이크로미터(0.0007 인치)이고; 각각의 스킨 층은 두께가 약 3.5 마이크로미터(0.00015 인치)이다. 일 실시 형태에서, 층은 상이한 응력-변형 및/또는 탄성 특성을 갖는 중합체를 포함할 수 있다.
웨브(34)는 종래의 공압출된 필름-제조 장비 상에서 다층 필름을 생성하기 위한 종래의 절차를 사용하여 제조될 수 있다. 블렌드를 포함하는 층이 요구되는 경우, 전술한 성분의 펠릿(pellet)이 먼저 건식 블렌딩되고 그 다음에 그 층을 공급받는 압출기 내에서 용융 혼합될 수 있다. 대안적으로, 압출기에서 불충분한 혼합이 일어나는 경우, 펠릿이 먼저 건식 블렌딩되고 그 다음에 예비-혼합 압출기 내에서 용융 혼합되며 이어서 필름 압출 이전에 재펠릿화가 뒤따를 수 있다. 웨브(34)를 제조하기에 적합한 방법이 미국 특허 제5,520,875호 및 미국 특허 제6,228,462호에 개시되어 있다.
일반적으로, 엠보싱된 시일(16) 상에 큰 면적 밀도(또는 작은 평균 중심간 간격)의 이산 연장 요소(22)를 형성하는 능력은 웨브(34)의 두께에 의해 제한될 수 있다.
소정 실시 형태에서, 웨브(34)는 선택적으로 계면활성제를 추가로 포함할 수 있다. 이용되는 경우, 바람직한 계면활성제는 비이온성 계열의 것들, 예를 들어 알코올 에톡실레이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 카르복실산 에스테르, 글리세롤 에스테르, 지방산의 폴리옥시에틸렌 에스테르, 아비에틴산에 관련된 지방족 카르복실산의 폴리옥시에틸렌 에스테르, 안하이드로소르비톨 에스테르, 에톡실화 안하이드로소르비톨 에스테르, 에톡실화된 천연 지방, 오일, 및 왁스, 지방산의 글리콜 에스테르, 카르복실산 아미드, 다이에탄올아민 축합물, 및 폴리알킬렌옥사이드 블록 공중합체를 포함한다. 선택된 계면활성제의 분자량은 약 200 그램/몰 내지 약 10,000 그램/몰의 범위일 수 있다. 바람직한 계면활성제는 약 300 내지 약 1,000 그램/몰의 분자량을 갖는다.
이용되는 경우, 초기에 웨브에 블렌딩되는 계면활성제 수준은 전체 웨브의 10 중량%만큼 많을 수 있다. 바람직한 분자량 범위(300 내지 1,000 그램/몰) 내의 계면활성제는 낮은 수준, 일반적으로 전체 웨브의 약 5 중량% 이하로 첨가될 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 웨브는 또한 자신 및 다른 웨브에 점착되는 웨브의 능력을 향상시키는 첨가제를 포함할 수 있다. 웨브의 점착 능력을 증가시키기 위한 임의의 공지된 첨가제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 저분자량 중합체, 예컨대 폴리아이소부텐(PIB) 및 폴리(에틸렌-비닐아세테이트)(EVA) 공중합체가 웨브 재료에 첨가될 수 있다. 예를 들어 LDPE와 함께 사용될 때, PIB 및 EVA는 서로 쉽게 상호작용하는 사슬들을 가지며, 그들의 더 낮은 분자량은 그들을 호스트 중합체 매트릭스 내에서 더 움직이기 쉽게 만든다.
바람직하게는, 웨브에는 웨브의 표면 상에 이형제 및/또는 저 표면 에너지 화학적 작용기가 없다. 웨브의 표면 상의 저 표면 에너지 화학적 작용기의 존재는 웨브들의 접착 강도를 감소시킬 수 있는 것으로 확인되었다. 예를 들어, 접착될 웨브 표면들 중 하나 이상에 국소적으로 적용된 실리콘 접착제 이형제는, 특히 국소적으로 적용된 실리콘 접착제 이형제 없이 동일한 웨브 재료에 형성된 접착과 비교할 때 생성되는 접착을 약하게 할 수 있다. 웨브 표면들 사이의 인력이 저 표면 에너지 처리에 의해 감소되는 것으로 여겨진다. 다른 저 표면 에너지 표면 처리는 플루오로카본을 포함한다.
소정 실시 형태에서, 웨브는 또한 중합체 블렌드 내에 이산화티타늄을 포함할 수 있다. 이산화티타늄은 엠보싱된 시일(16)의 더 큰 불투명성을 제공할 수 있다. 이산화티타늄은 저밀도 폴리에틸렌과 같은 웨브의 최대 약 10 중량%까지 첨가될 수 있다.
미립자 재료, 예를 들어 카본 블랙, 산화철, 운모, 탄산칼슘(CaCO3), 미립자 피부 트리트먼트 또는 보호제, 또는 냄새 흡수 활성제, 예를 들어 제올라이트와 같은 다른 첨가제가 선택적으로 웨브(34)의 하나 이상의 층에 첨가될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 미립자 물질을 포함하는 엠보싱된 시일은, 피부 접촉 응용에 사용되는 경우, 활성제가 매우 직접적이고 효율적인 방식으로 피부에 접촉하게 할 수 있다. 구체적으로, 일부 실시 형태에서, 이산 연장 요소(22)의 형성은 그의 말단부(24)에서 또는 그 부근에서 미립자 물질을 노출시킬 수 있다. 따라서, 엠보싱된 시일(16)이 피부 접촉 응용에 사용되는 경우, 피부 케어 제제와 같은 활성제는 이산 연장 요소(22)의 말단부(24)에 또는 그 부근에 국소배치되어 그러한 피부 케어 제제와의 직접적인 피부 접촉을 허용할 수 있다.
웨브(34)에 이용되는 경우 미립자 재료의 평균 입자 크기는 전형적으로 0.1 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 0.2 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터, 또는 약 5 마이크로미터 내지 약 100 마이크로미터일 것이다. 운모 간섭 입자와 같은 소정의 미립자 재료의 사용은 엠보싱된 시일(16)의 시각적 외관을 현저하게 개선시킬 수 있다.
웨브는 또한 선택적으로 엠보싱된 시일(16)의 시각적 외관을 개선시키기 위해 재료에 색상을 부여하도록 사용되는 안료, 레이크(lake), 토너, 염료, 잉크 또는 다른 제제와 같은 착색제를 포함할 수 있다.
본 발명에 적합한 안료는 무기 안료, 진주광택 안료(pearlescent pigment), 간섭 안료 등을 포함한다. 적합한 안료의 비제한적인 예에는 활석, 운모, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 규산마그네슘, 규산알루미늄마그네슘, 실리카, 이산화티타늄, 산화아연, 적색 산화철, 황색 산화철, 흑색 산화철, 카본 블랙, 울트라마린, 폴리에틸렌 분말, 메타크릴레이트 분말, 폴리스티렌 분말, 실크 분말, 결정질 셀룰로오스, 전분, 티탄산 운모, 산화철 티탄산 운모, 옥시염화비스무트 등이 포함된다.
적합한 착색된 웨브는 공계류 중인, 2010년 3월 11일자로 출원되고 발명의 명칭이 "복수의 이산 연장 요소를 포함하는 착색된 웨브 재료(COLORED WEB MATERIAL COMPRISING A PLURALITY OF DISCRETE EXTENDED ELEMENTS)"(P&G Case 11634)인 미국 특허 출원, 및 2010년 3월 11일자로 출원되고 발명의 명칭이 "시야각 의존성 색상을 나타내며 복수의 이산 연장 요소를 포함하는 웨브 재료(WEB MATERIAL EXHIBITING VIEWING-ANGLE DEPENDENT COLOR AND COMPRISING A PLURALITY OF DISCRETE EXTENDED ELEMENTS)"(P&G Case 11635)인 미국 특허 출원에 기재되어 있다.
웨브는 또한 선택적으로 충전제, 가소제 등을 포함할 수 있다.
엠보싱된 웨브
엠보싱된 시일(16)을 갖는 물품은 다양한 원하는 구조적 특징 및 특성, 예를 들어 원하는 부드러운 촉감 및 미적 만족을 주는 시각적 외관을 가질 수 있다. 엠보싱된 시일(16)은 동심의 이산 연장 요소(22)를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "동심"이라는 용어는 실질적으로 동일한 중심을 갖는 연장 요소(22)들을 지칭한다. 예를 들어, 연장 요소들의 중심은 약 1000 마이크로미터 미만, 약 500 마이크로미터 미만, 약 100 마이크로미터 미만, 약 50 마이크로미터 미만, 또는 약 20 마이크로미터 미만만큼 오프셋(offset)될 수 있다. 일 실시 형태에서, 이산 연장 요소(22)의 일부분은 이산 연장 요소(22)를 둘러싼 랜드(13)에 비해 박화된다. 예를 들어, 이산 연장 요소(22)의 말단부 및/또는 측벽은 랜드(13)에 비해 박화될 수 있다. 동심의 이산 연장 요소(22)는 2개 이상의 웨브의 포개진 공동-형성된 영역들의 큰 계면 표면적을 갖는다. 부가적으로, 위에 개시된 바와 같이, 엠보싱된 시일(16)에서 접합된 2개 이상의 웨브를 유지하기에 충분한 마찰력 및/또는 인력이 존재하는 것으로 여겨진다. 폐쇄된 말단부(24)를 갖는 이산 연장 요소(22)의 경우, 추가의 흡입 유형의 힘이 엠보싱된 시일(16)에서 접합된 2개 이상의 필름을 유지하는 것을 도울 수 있다. 엠보싱된 시일(16)에서의 2개의 웨브의 분리는 동심의 이산 연장 요소(22)들을 분리시키기에 충분한 힘을 필요로 한다. 그러한 분리는 열 및 압력에 의한 웨브의 융합을 포함하는 것과 같은 종래 기술의 접착 방법과 비교할 때 소음을 거의 발생시키지 않거나 전혀 발생시키지 않는다. 물품의 2개 이상의 층이 엠보싱된 시일(16)에서 분리될 때, 그 분리에 의해 발생되는 소음은 미국 특허 제5,462,166호에 기재된 것과 같은 열-기계적 접착 공정에 의해 형성된 종래의 시일에 의해 발생되는 소음보다 현저하게 작다. 예를 들어, 물품의 2개 이상의 층이 엠보싱된 시일(16)에서 분리될 때, 그 분리로부터 발생되는 음압(sound pressure) 수준은 음압 수준 시험(Sound Pressure Level Test)에 의해 측정했을 때 약 70 ㏈ 미만, 약 65 ㏈ 미만, 또는 약 60 ㏈ 미만일 수 있다. 엠보싱된 시일(16)은 분리시 예를 들어 미국 특허 제5,462,166호에 기재된 것과 같이 종래의 처리 조건을 사용하여 종래의 열-기계적 접착 공정에 의해 형성된 시일보다 상당히 더 조용하다. 예를 들어, 엠보싱된 시일(16)은 분리시, 엠보싱된 시일(16)과 실질적으로 동일한 박리 강도를 갖고 엠보싱된 시일(16)과 동일한 조건 하에서 분리되는 종래의 열-기계적 접착 공정에 의해 형성된 시일로부터 발생되는 음압 수준보다 약 2 ㏈ 이상 작은, 약 3 ㏈ 이상 작은, 약 4 ㏈ 이상 작은, 약 5 ㏈ 이상 작은, 약 6 ㏈ 이상 작은, 약 7 ㏈ 이상 작은, 약 8 ㏈ 이상 작은, 약 9 ㏈ 이상 작은, 또는 약 10 ㏈ 이상 작은 음압 수준을 발생시킬 수 있다. 실질적으로 동일한 박리 강도는 엠보싱된 시일(16)의 박리 강도의 약 50% 이상, 약 60% 이상, 약 70% 이상, 또는 약 80% 이상 내의 박리 강도를 지칭한다.
엠보싱된 시일(16)은 박리 강도 시험(Peel Strength Test)에 의해 측정했을 때 종래의 열-기계적 시일과 같은 종래의 시일과 적어도 실질적으로 동일한 박리 강도를 가질 수 있다. 예를 들어, 엠보싱된 시일(16)은 종래의 열-기계적 시일의 박리 강도의 적어도 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90% 또는 100% 내에 있는 박리 강도를 가질 수 있다.
박리 강도 시험은 미국 특허 제5,462,166호에 개시되어 있는 방법에 따라 수행될 수 있다.
음압 수준 시험은 알려진 폭 및 길이를 갖는 접착된 웨브를 박리시키는 동안 퀘스트 테크놀로지즈(QUEST Technologies) 모델 2900 소음 측정기로 음압 수준을 측정 및 기록함으로써 수행될 수 있다. 측정기의 마이크로폰은 박리될 접착부로부터 5 ㎝ 떨어져 배치된다. 소음 측정기는 인간의 귀가 듣는 방식에 더 근접하게 가까워지기 위해 A 가중 계수(weighting factor)를 사용하여 작동된다. (표준 IEC 651 - 소음 수준 측정기. 이 표준은 국제 전자기술 위원회로부터 입수가능하다.) 추가의 측정 파라미터는 범위 : 40-100 ㏈; 교체율(Exchange Rate) : 3 ㏈; 시정수(Time Constant) : 빠름; 역치 : 오프; 및 피크 가중(Peak Weighting) : C이다.
이형지 및 외측 플라스틱 래퍼를 갖는, 3겹 구성으로 접착된, 미국에서 더 프록터 앤드 갬블 컴퍼니(The Procter & Gamble Company)(미국 오하이오주 신시내티 소재)에 의해 판매되는 올웨이즈 맥시 패드즈(Always Maxi Pads)가 표본 음압 수준 측정을 행하기 위해 변경된다. 그 시판 패드의 외측 래퍼 및 이형지가 본 발명의 공정에 의해 형성되는 엠보싱된 시일(16)을 갖는 시험 필름으로 교체된다. 엠보싱된 시일(16)을 형성하기 전에, 5.08 ㎝(2") 폭의 덕트 테이프의 스트립이 패드의 각 단부의 톱시트와 외측 플라스틱 래퍼 둘 모두에 부착된다. 테이프는 패드 단부의 마지막 2.54 ㎝(1")의 주위를 덮는다. 패드의 각 단부에서, 테이프 스트립의 접착제 면들이 서로 부착되어 인장 당김을 위한 장착 탭을 생성한다. 일단 덕트 테이프 스트립이 개방된 패드에 부착되면, 그 다음에 외측 래퍼가 3겹 구성으로 다시 접착된다. 이어서 장착 탭이 박리 강도 당김 전에 인스트론 조오(Instron jaw) 내로 클램핑된다.
웨브는 성형 구조체(10)와 압력원 사이에 위치되며, 압력이 가해져 웨브(34)를 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)에 일치시킨다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 동심의 이산 연장 요소(22A, 22B)를 구비한 엠보싱된 시일(16)을 갖는 물품이 이에 의해 생성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 이산 연장 요소(22)는 개방된 기단부(30)와, (도 5에 도시된 바와 같은) 개방된 말단부(24) 및/또는 (도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같은) 폐쇄된 말단부를 갖는다.
일 실시 형태에서, 본 명세서에 설명된 공정으로부터 유래하는 엠보싱된 시일(16)은 미국 특허 제7,402,723호 또는 제7,521,588호에 상세하게 기재되어 있는 것과 유사한 구조체(10)를 가질 수 있다.
3차원의 엠보싱된 시일(16)은 2개 이상의 웨브로부터 생성된다. 각각의 웨브는 전술된 바와 같이 웨브 재료의 단일 층, 또는 다층 공압출 또는 라미네이트 웨브 재료일 수 있다. 라미네이트 필름 재료들은 스킨 층을 포함하는 필름을 비롯한 라미네이트 필름을 제조하는 기술 분야에 알려져 있는 바와 같이 공압출될 수 있다.
이산 연장 요소(22)는 대체로 그의 제1 표면(26) 상에 웨브의 각각의 돌출된 연장부로서 형성된다. 웨브의 각각의 이산 연장 요소(22)들은 동심이다. 따라서, 외측 웨브의 이산 연장 요소는 내측 웨브의 이산 연장 요소보다 약간 더 큰 직경을 가질 수 있어, 내측 웨브의 이산 연장 요소가 외측 웨브의 이산 연장 요소 내에 위치하게, 즉 이산 연장 요소들이 포개지게 한다. 엠보싱된 시일(16) 상의 이산 연장 요소(22)의 개수, 크기 및 분포는 원하는 접착 강도, 부드러운 감촉 및 시각적 효과에 기초하여 미리결정될 수 있다. 동심의 이산 연장 요소(22)들 사이의 긴밀하게 접촉하고 있는 큰 계면 표면적은 이산 연장 요소(22)의 높이, 직경, 종횡비, 및/또는 단위 면적당 개수가 증가함에 따라 증가하는 것으로 여겨진다. 계면 표면적의 증가는 엠보싱된 시일(16)의 접착 강도의 대응하는 증가로 이어지는 것으로 또한 여겨진다.
도 4를 참조하면, 이산 연장 요소(22)는 엠보싱된 시일(16)의 제1 표면(26)으로부터 돌출하는 것으로 설명될 수 있다. 그렇기 때문에, 이산 연장 요소(22)는 웨브와 일체인 것으로 설명될 수 있으며 웨브의 영구적인 국부 소성 변형에 의해 형성될 수 있다. 이산 연장 요소(22)는 개방된 기부 부분 및 폐쇄된 또는 개방된 말단부(24)를 한정하는 측벽(들)(28)을 갖는 것으로 설명될 수 있다. 이산 연장 요소(22) 각각은 인접한 연장 요소(22)들 사이의 최소 진폭(Amin)부터 폐쇄된 또는 개방된 말단부(24)에 있는 최대 진폭(Amax)까지 측정된 높이(h)를 갖는다. 이산 연장 요소(22)는 대체로 원통형인 구조의 경우에 횡방향 단면에서 외경인 직경(d)을 갖는다. "횡방향"은 제1 표면(26)의 평면에 대체로 평행한 것을 의미한다. 불균일한 횡방향 단면을 갖는 대체로 원주형인 이산 연장 요소(22) 및/또는 이산 연장 요소(22)의 비-원통형 구조의 경우, 직경(d)은 이산 연장 요소의 ½ 높이(h)에서의 평균 횡방향 단면 치수로서 측정된다. 따라서, 각각의 이산 연장 요소에 대해, h/d로서 정의되는 종횡비가 결정될 수 있다. 이산 연장 요소는 종횡비(h/d)가 약 0.2 이상, 약 0.3 이상, 약 0.5 이상, 약 0.75 이상, 약 1 이상, 약 1.5 이상, 약 2 이상, 약 2.5 이상, 또는 약 3 이상일 수 있다. 이산 연장 요소(22)는 전형적으로 높이(h)가 약 30 마이크로미터 이상, 약 50 마이크로미터 이상, 약 65 마이크로미터 이상, 약 80 마이크로미터 이상, 약 100 마이크로미터 이상, 약 120 마이크로미터 이상, 약 150 마이크로미터 이상, 또는 약 200 마이크로미터 이상일 것이다. 연장 요소(22)는 전형적으로 높이가 웨브의 두께와 적어도 동일하거나, 웨브의 두께의 2배 이상이거나, 바람직하게는 웨브의 두께의 3배 이상일 것이다. 이산 연장 요소(22)는 전형적으로 직경(d)이 약 50 마이크로미터 내지 약 5,000 마이크로미터, 약 50 마이크로미터 내지 약 3,000 마이크로미터, 약 50 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터, 약 65 마이크로미터 내지 약 300 마이크로미터, 또는 약 75 마이크로미터 내지 약 200 마이크로미터일 것이다. 대체로 비-원주형이거나 불규칙한 형상을 갖는 이산 연장 요소(22)의 경우, 이산 연장 요소의 직경은 ½ 높이에서의 이산 연장 요소의 선회 반경의 2배로서 정의될 수 있다.
연장 요소가 개방된 연장 요소의 측벽의 일부분을 갖도록 전체 웨브 재료를 가로질러 길이방향으로 연장되는, 리지와 같은 형상을 갖는 이산 연장 요소의 경우, 이산 연장 요소의 직경은 ½ 높이에서의 연장 요소의 2개의 대향하는 측벽들 사이의 평균 최소 폭으로서 정의될 수 있다.
일반적으로, 임의의 개별 이산 연장 요소의 실제 높이(h)는 결정하기 어려울 수 있기 때문에, 그리고 실제 높이는 서로 다를 수 있기 때문에, 복수의 이산 연장 요소(22)의 평균 높이(havg)는 엠보싱된 시일(16)의 미리결정된 영역에 걸쳐 평균 최소 진폭(Amin) 및 평균 최대 진폭(Amax)을 측정함으로써 결정될 수 있다. 그러한 평균 높이(hpavg)는 전형적으로 전술된 높이의 범위 내에 속할 것이다. 마찬가지로, 변하는 단면 치수에 대해서, 복수의 이산 연장 요소(22)에 대해 평균 직경(davg)이 결정될 수 있다. 그러한 평균 직경(davg)은 전형적으로 전술된 직경의 범위 내에 속할 것이다. 그러한 진폭 및 다른 치수 측정은 당업계에 알려져 있는 임의의 방법에 의해, 예를 들어 컴퓨터를 이용한 주사 현미경법 및 데이터 처리에 의해 이루어질 수 있다. 따라서, 엠보싱된 시일(16)의 미리결정된 부분에 대한 이산 연장 요소(22)의 평균 종횡비(ARavg)는 havg //davg .로 표현될 수 있다.
일 실시 형태에서, 이산 연장 요소의 직경은 일정하거나 진폭이 증가함에 따라 감소한다(진폭은 폐쇄된 또는 개방된 말단부(24)에서 최대치로 증가함). 이산 연장 요소(22)의 직경 또는 평균 횡방향 단면 치수는 기부 부분에서 최대일 수 있으며, 횡방향 단면 치수는 말단부까지 점차로 감소된다. 이 구조체(10)는 엠보싱된 시일(16)이 성형 구조체(10)로부터 용이하게 제거될 수 있음을 보장하는 것을 돕기 위해 바람직한 것으로 여겨진다. 다른 실시 형태에서, 이산 연장 요소(22)의 직경은 진폭이 증가함에 따라 증가한다. 예를 들어, 이산 연장 요소(22)는 버섯 형상일 수 있다.
웨브의 박화는 큰 종횡비의 이산 연장 요소(22)를 형성하기 위해 필요한 비교적 깊은 드로잉(drawing)으로 인해 일어날 수 있다. 예를 들어, 박화는 폐쇄된 또는 개방된 말단부(24)에서 또는 그 부근에서 그리고/또는 이산 연장 요소의 측벽을 따라 관찰될 수 있다. "관찰된다"는 확대된 단면에서 보았을 때 박화가 뚜렷함을 의미한다. 그러한 박화는 박화된 부분이 만져졌을 때 압축 또는 전단에 대한 저항을 거의 제공하지 않기 때문에 유익할 수 있다. 예를 들어, 사람이 이산 연장 요소(22)를 나타내는 면에서 엠보싱된 시일(16)을 만졌을 때, 사람의 손가락 끝은 먼저 이산 연장 요소(22)의 폐쇄된 또는 개방된 말단부(24)와 접촉한다. 이산 연장 요소(22)의 큰 종횡비, 그리고 말단부(24)에서 또는 그 부근에서 그리고/또는 측벽에서의 웨브의 벽 박화로 인해, 이산 연장 요소(22)는 사람의 손가락에 의해 엠보싱된 시일(16) 상에 가해진 압축 또는 전단에 대한 저항을 거의 제공하지 않는다. 이러한 저항의 결여는 벨루어 천(velour fabric)의 감촉과 매우 유사한 부드러운 감촉으로서 나타난다.
폐쇄된 또는 개방된 말단부(24)에서 또는 그 부근에서 그리고/또는 측벽에서의 웨브의 박화는 엠보싱 전의 웨브의 두께에 대해서, 또는 엠보싱된 시일(16)의 이산 연장 요소(22)를 완전히 둘러싸는 랜드 영역의 두께에 대해서 측정될 수 있다. 웨브는 전형적으로 웨브의 두께에 대해서 약 25% 이상, 약 50% 이상, 또는 약 75% 이상의 박화를 나타낼 것이다. 웨브는 전형적으로 엠보싱된 시일(16)의 이산 연장 요소(22)를 둘러싼 랜드 영역의 두께에 대해서 약 25% 이상, 약 50% 이상, 또는 약 75% 이상의 박화를 나타낼 것이다.
본 명세서에 개시된 것과 같은 이산 연장 요소(22)만을 가지며, 거시적인 구멍(12) 또는 개방된 말단부(24)를 갖는 이산 연장 요소(22)를 갖지 않는 유체 불투과성 웨브가 유체 투과성이 요구되지 않는 임의의 응용을 위해 부드러움을 제공할 수 있음에 주목하여야 한다. 따라서, 일 실시 형태에서, 물품은 그의 적어도 하나의 표면에서 부드럽고 비단결 같은 촉각적 느낌을 나타내는 엠보싱된 시일(16)을 포함하는데, 엠보싱된 시일(16)의 바단결 같은 느낌의 표면은 동심의 이산 연장 요소(22)의 패턴을 나타내며, 이산 연장 요소(22)들의 각각은 웨브 표면의 돌출된 연장부이고 개방된 기부 부분과 폐쇄된 또는 개방된 말단부(24)를 한정하는 측벽을 갖는다. 소정 실시 형태에서, 이산 연장 요소(22)는 개방된 기부 부분에서 또는 그 부근에서 최대 횡방향 단면 치수를 갖는다.
제1 표면(26)의 단위 면적당 이산 연장 요소(22)의 개수인, 이산 연장 요소(22)의 "면적 밀도"는 최적화될 수 있으며, 엠보싱된 시일(16)은 전형적으로 제곱 센티미터당 약 4개 내지 약 10,000개, 약 10개 내지 약 10,000개, 약 95개 내지 약 10,000개, 약 240개 내지 약 10,000개, 약 350개 내지 약 10,000개, 약 500개 내지 약 5,000개, 또는 약 700개 내지 약 3,000개의 이산 연장 요소(22)를 포함할 것이다. 일반적으로, 중심간 간격은 이산 연장 요소(22)들 사이의, 유체와 같은 물질의 포획을 최소화하는 동시에 적절한 촉각적 느낌을 위해 최적화될 수 있다. 인접한 이산 연장 요소(22)들 사이의 중심간 간격은 약 100 마이크로미터 내지 약 5,000 마이크로미터, 약 100 마이크로미터 내지 약 1,000 마이크로미터, 약 30 마이크로미터 내지 약 800 마이크로미터, 약 150 마이크로미터 내지 약 600 마이크로미터, 또는 약 180 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터일 수 있다.
엠보싱된 시일을 제조하기 위한 공정
엠보싱된 시일(16)을 형성하기 위한 공정은 압력원과 성형 구조체(10) 사이에 2개 이상의 웨브를 공급하는 단계, 및 웨브의 부분들을 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)에 일치시키기에 충분하게 웨브 및 성형 구조체(10)에 대해서 압력원으로부터의 압력을 가하고 이에 의해 동심의 이산 연장 요소(22)를 갖는 엠보싱된 시일(16)을 형성하는 단계를 포함한다. 성형 구조체(10)에 대한 웨브의 일치는 발생되는 압력 및 성형 구조체(10)의 토포그래피(topography)에 따라 부분적인 일치, 실질적인 일치, 또는 완전한 일치일 수 있다. 이론에 의해 구애되는 것은 아니지만, 개방된 말단부(24)는 웨브를 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)에 일치시키는 동안 웨브를 국부적으로 파열시킴으로써 형성될 수 있다고 여겨진다.
엠보싱된 시일(16)을 형성하기 위한 웨브의 영구적인 변형을 달성하기 위해, 가해진 압력은 일반적으로 웨브를 그의 항복점을 넘어서 신장시키기에 충분하다.
본 공정은 회분(batch) 공정 또는 연속 공정일 수 있다. 회분 공정은 성형 구조체(10)와 압력원 사이에 배치되는 2개 이상의 웨브 재료의 개개의 시트들을 제공하는 단계를 포함할 수 있다.
연속 공정은 권취해제되어 성형 구조체(10)와 압력원 사이에 공급되는 2개 이상의 웨브 재료의 롤들을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 2개 이상의 웨브 재료는 또한 단일 롤에 제공될 수 있다. 성형 구조체(10)는 예를 들어 롤의 형태일 수 있다. 웨브(34)가 성형 구조체(10) 롤과 압력원 사이를 통과함에 따라, 엠보싱된 시일(16)이 형성된다. 압력원이 순응성 기재(44)인 경우, 순응성 기재(44)는 또한 롤의 형태일 수 있다.
본 공정은 비교적 짧은 체류 시간을 가질 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "체류 시간"이라는 용어는 웨브의 소정 부분에 압력이 가해지는 시간의 양, 보통은 웨브의 소정 부분이 성형 구조체(10)와 압력원 사이에 위치되어 보내는 시간의 양을 지칭한다. 압력은 전형적으로 약 5초 미만, 약 1초 미만, 약 0.5초 미만, 약 0.1초 미만, 약 0.01초 미만, 또는 약 0.005초 미만의 체류 시간 동안 웨브에 가해진다. 예를 들어, 체류 시간은 약 0.5 밀리초 내지 약 50 밀리초일 수 있다. 그러한 비교적 짧은 체류 시간에도, 본 명세서에 기재된 바람직한 구조적 특징을 갖는 엠보싱된 시일이 생성될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 공정은 엠보싱된 시일의 고속 생산을 가능하게 한다.
웨브는 약 0.01 미터/초 이상, 약 1 미터/초 이상, 약 5 미터/초 이상, 또는 약 10 미터/초 이상의 속도로 성형 구조체(10)와 압력원 사이에 공급될 수 있다. 다른 적합한 속도는, 예를 들어 적어도 약 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 또는 10 미터/초를 포함한다.
성형 구조체(10) 상의 이산 연장 요소(22)의 형상 및 가해진 압력과 같은 인자에 따라, 생성되는 엠보싱된 시일(16)의 연장 요소(22)의 말단부(24)는 폐쇄되거나 개방될 수 있다.
본 공정은 주위 온도에서 수행될 수 있으며, 이는 열이 성형 구조체(10), 압력원 및/또는 웨브에 의도적으로 가해지지 않음을 의미한다. 그러나, 특히 연속 공정에서 성형 구조체(10)와 압력원 사이의 압력으로 인해 열이 발생될 수 있음을 이해하여야 한다. 그 결과, 성형 구조체(10) 및/또는 압력원은 공정 조건을 주위 온도와 같은 원하는 온도로 유지하기 위해 냉각될 수 있다.
본 공정은 또한 웨브가 상승된 온도를 갖는 상태에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 웨브의 온도는 웨브의 융점보다 낮을 수 있다. 예를 들어, 웨브의 온도는 웨브의 융점보다 약 10℃ 이상 낮을 수 있다. 웨브는 공정 동안에 약 10℃ 내지 약 200℃, 약 10℃ 내지 약 120℃, 약 20℃ 내지 약 110℃, 약 10℃ 내지 약 80℃, 또는 약 10℃ 내지 약 40℃의 온도를 가질 수 있다. 웨브는 가열된 압력원, 예를 들어 정압 플리넘(36)을 위한 가열된 유체 압력원 또는 가열된 순응성 기재(44)를 사용하여 웨브를 가열함으로써, 그리고/또는 성형 구조체(10)를 가열함으로써 공정 동안에 가열될 수 있다. 예를 들어, 가열된 기체가 정압 플리넘(36)을 위한 압력원으로서 사용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 전구체 웨브는 성형 구조체와 순응성 기재 사이에 제공되기 전에 가열되지 않는다. 다른 실시 형태에서, 전구체 웨브, 성형 구조체 및 순응성 기재는 전구체 웨브를 성형 구조체와 순응성 기재 사이에 제공하기 전에 가열되지 않는다.
일반적으로, 본 발명의 공정은 약 10℃ 내지 약 200℃, 약 10℃ 내지 약 120℃, 약 10℃ 내지 약 80℃, 또는 약 10℃ 내지 약 40℃의 온도에서 수행될 수 있다. 온도는 예를 들어 적외선 온도계 또는 레이저 온도계와 같은 비-접촉 온도계에 의해 압력원과 성형 구조체(10) 사이의 닙(nip)에서 온도를 측정함으로써 측정될 수 있다. 온도는 또한 페이퍼 써모미터 컴퍼니(Paper Thermometer Company)로부터 입수가능한 써모라벨(Thermolabel)과 같은 온도 민감성 재료를 사용하여 측정될 수 있다.
평균 압력이 압력원에 의해 제공된다. 평균 압력은 성형 구조체(10)와 압력원 사이에 위치된 웨브를 강제로 성형 구조체(10)의 이산 성형 요소(11)에 일치하게 하여 엠보싱된 시일(16)을 형성하기에 충분하다. 일반적으로, 성형 구조체(10)와 정압 플리넘(36) 사이에 제공되는 또는 속도 압력원에 의해 제공되는 평균 압력은 약 0.1 ㎫ 내지 약 25 ㎫, 약 0.5 ㎫ 내지 약 20 ㎫, 약 0.7 ㎫ 내지 약 10 ㎫, 약 1 ㎫ 내지 약 7 ㎫, 약 1 ㎫ 내지 약 20 ㎫, 약 0.5 ㎫ 내지 약 10 ㎫, 약 10 ㎫ 내지 약 25 ㎫, 또는 약 0.5 ㎫ 내지 약 5 ㎫이다. 일반적으로, 성형 구조체(10)와 순응성 기재(44) 사이에 제공되는 평균 압력은 약 1 ㎫ 내지 약 100 ㎫, 약 5 ㎫ 내지 약 70 ㎫, 약 10 ㎫ 내지 약 60 ㎫, 또는 약 20 ㎫ 내지 약 40 ㎫이다. 예를 들어, 가해진 압력은 최대 약 30 ㎫일 수 있다.
순응성 기재(44)가 압력원으로서 사용될 때, 성형 구조체(10) 및 순응성 기재(44)는 성형 구조체(10) 및/또는 순응성 기재(44)에 힘을 가함으로써 원하는 압축 거리까지 인상(impression)된다. "압축 거리"는 성형 구조체(10)가 순응성 기재(44) 내로 압축되는 거리를 측정함으로써 결정된다. 이 거리는 성형 구조체(10)와 순응성 기재(44)를 초기 접촉시키고 이어서 성형 구조체(10)와 순응성 기재(44)를 함께 밀어붙임으로써 측정될 수 있다. 성형 구조체(10) 및 순응성 기재(44)가 초기 접촉 후에 서로에 대해 이동되는 거리가 "압축 거리"로 불린다. 성형 구조체(10)와 순응성 기재(44)가 둘 모두 롤인 경우, 압축 거리는 초기 접촉 후에 가해진 힘으로 인한 성형 구조체(10)의 회전축과 순응성 기재(44)의 회전축 사이의 거리 변화로서 측정될 수 있다.
성형 구조체(10)와 순응성 기재(44)의 압축 거리는 전형적으로 약 0.1 ㎜ 내지 약 5 ㎜, 약 0.2 ㎜ 내지 약 4 ㎜, 또는 약 0.3 ㎜ 내지 약 3 ㎜일 것이다.
본 공정은 선택적으로 웨브가 성형 구조체(10)와 압력원 사이에 제공되기 전에 웨브 및/또는 성형 구조체(10)에 슬립제(slip agent)를 적용하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 이는 특히 연속 공정에서 웨브와 성형 구조체(10) 사이의 마찰을 감소시키는 것에 유익할 수 있다. 적합한 슬립제의 비제한적인 예에는 실리콘, 활석, 윤활유 등이 포함된다.
본 공정은 선택적으로 엠보싱된 시일(16)을 갖는 웨브를 추가로 조작하는 다른 공정과 조합될 수 있다. 일 실시 형태에서, 그러한 추가의 공정은 예를 들어 흡수 용품을 위한 패키징을 생성하기 위해 동일한 공정 제조 라인에서 본 공정과 조합될 수 있다.
본 공정은 제2 압력원으로부터의 압력을 가하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 제2 압력원은 제1 압력원과 동일하거나 상이할 수 있으며, 액체 정압 플리넘, 기체 정압 플리넘, 기체 속도 압력원, 예를 들어 에어 나이프, 액체 속도 압력원, 예를 들어 종래의 액압성형 공정에 사용되는 것, 및 순응성 기재(44)로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 제2 압력원에 의해 웨브에 가해지는 압력은 전형적으로 전술된 제1 압력원에 의해 웨브(34)에 가해지는 그 압력과 유사할 것이다. 예를 들어, 본 공정은 다수의 정압 플리넘을 사용하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 형태에서, 2개 이상의 정압 플리넘이 제공되며, 성형 구조체(10)와 제1 정압 플리넘 사이의 웨브(34)의 제1 부분에 압력이 가해진다. 이어서 성형 구조체(10)와 제2 정압 플리넘 사이의 웨브(34)의 제1 부분에 압력이 가해져 웨브(34)의 제1 부분을 동일한 성형 구조체(10)의 동일한 돌출 요소, 구멍 또는 함몰부에 추가로 일치시킬 수 있다. 이는 본 공정에 의해 형성되는 이산 연장 요소(22)의 증대를 허용할 수 있다.
물품의 용도
본 물품은 흡수 용품, 패키징(예를 들어, 플로우 랩(flow wrap), 수축성 랩, 또는 폴리백(polybag)), 쓰레기 봉투, 음식 랩, 치실, 와이프(wipe), 전자 부품, 벽지, 의류, 앞치마, 창문 커버, 식탁용 매트, 책 커버 등의 패키징 재료로서 사용되는 것을 포함하여 다수의 상이한 방식으로 이용될 수 있다.
[실시예]
실시예 1
엠보싱된 시일(16)을 갖는 물품을 2개의 웨브를 사용하여 형성한다. 제1 웨브는 엥겔하르트 코포레이션(Engelhard Corporation)(미국 뉴저지주 이셀린 소재)으로부터 입수한 이리데슨트(iridescent) 필름인 오로라 스페셜 이펙트 필름(Aurora Special Effect Film) 플루오리데슨트(FluoridescentTM) 그루비 그린(Groovey Green) FG 8601 RG-56이다. 제2 웨브는 80% LLDPE 및 20% LDPE를 갖는 3개 층의 공압출된 웨브이다. 엠보싱 공정을 실온에서 수행한다. 성형 구조체(10)는 복수의 돌출 요소를 포함한다. 이산 돌출 요소는 원형의 단면 형상을 갖는 대체로 원주형이다. 이산 돌출 요소의 측벽은 작은 정도의 내향 테이퍼를 갖는다. 돌출 요소의 말단부는 끝이 비교적 둥글다. 돌출 요소는 높이가 약 192 마이크로미터이며, 약 254 마이크로미터의 중심간 간격으로 6각형 어레이로 배열된다. 성형 구조체(10)의 고배율 측면도가 도 8에 도시된다.
압력원은 40 경도 검 고무(gum rubber)의 6.4 ㎜ 두께의 시트 형태의 순응성 재료(46)를 갖는 순응성 기재(44)이다. 2개의 웨브를 성형 구조체(10)와 순응성 기재(44) 사이에 공급하고, 약 15 ㎫(2,200 psi)의 압력을 가하여 웨브를 성형 구조체(10)의 돌출 요소(15)에 일치시키고, 이에 의해 동심의 이산 연장 요소(22)를 갖는 엠보싱된 시일(16)을 형성한다. 도 3a 및 도 3b는 형성된 엠보싱된 시일(16)을 도시하고 있다.
실시예 2
엠보싱된 시일(16)을 갖는 물품을, 각각 두께가 약 15 마이크로미터이고 평량이 14.2 "gsm"(그램/제곱미터)인, 알케이더블유 유에스, 인크.로부터 입수한 2개의 폴리에틸렌 필름을 사용하여 형성한다. 7 ㎜ 두께의 하이팔론(등록상표) 고무(미국 노스캐롤라이나주 살리스버리 소재의 페르마-플렉스 롤러 테크놀로지(Perma-Flex Roller Technology)로부터 입수한 하이팔론 체크메이트(HYPALON CHECKMATE) HGS-HT)의 순응성 기재를 본 공정에 사용한다. 순응성 기재는 약 53의 쇼어 A 경도를 갖는 4 ㎜ 두께의 하이팔론(등록상표) 시트와 85의 쇼어 A 경도를 갖는 3 ㎜ 두께의 하이팔론(등록상표) 시트로 제조된 2층 라미네이트이다. 순응성 기재는 15 ㎜ x 15 ㎜의 정사각형 시트의 형태이다. 라미네이트의 4 ㎜ 두께의 하이팔론(등록상표)(53의 쇼어 A 경도) 부분이 엠보싱 공정 동안에 웨브와 접촉한다. 성형 구조체는 약 1 ㎜ 두께의 금속이며, 6각형 어레이로 중심간 0.25 ㎜ 이격된 0.18 mm 직경의 함몰부들을 갖는다. 함몰부는 원형 단면을 가지며 측벽은 직선형이다. 함몰부는 엠보싱 공정 동안 공기가 뒤쪽으로부터 빠져나가게 하도록 함몰부의 바닥 표면에 개구를 포함시킴으로써 통기된다. 실온에서 고속 리서치 프레스(research press)를 사용하여 엠보싱 공정을 수행한다. 고속 리서치 프레스는 미국 특허 출원 공개 제2009/0120308 A1호에 상세하게 기재되어 있으며, 엠보싱된 시일(16)을 형성하는 연속 생산 라인 공정을 모의 실험하도록 설계된다. 프레스는 205 ㎜의 순응성 기재 및 성형 구조체 롤 직경들을 모의 실험하도록 작동된다. 웨브를 약 6 미터/초의 모의 실험 속도로 성형 구조체(10)와 순응성 기재 사이에 공급한다.
엠보싱된 시일의 이산 연장 요소(22)의 평균 높이와 함께, 순응성 기재와 성형 구조체 사이의 압축 거리, 가해진 압력, 및 힘이 하기의 표에 기재되어 있다.
Figure 112011070751848-pct00001
본 명세서에 개시된 치수 및 값은, 기재된 정확한 수치 값으로 엄격히 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 명시되어 있지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 기재된 값과 그 값 주변의 기능적으로 동등한 범위 둘 모두를 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, "40 ㎜"로 개시된 치수는 "약 40 ㎜"를 의미하는 것으로 의도된다.
일 실시 형태와 관련하여 기술적 특징이 본 명세서에서 개시되는 경우, 달리 명시되지 않는다면, 이러한 특징은 다른 실시 형태(들) 또는 청구항(들)에 개시된 임의의 다른 특징(들)과 조합될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서 본 명세서에 참고로 포함되며; 어떠한 문헌의 인용도 본 발명에 관해 종래 기술임을 인정하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 명세서 내의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함되는 문헌 내의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충될 경우, 본 명세서 내의 그 용어에 할당된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.
본 발명의 특정 실시 형태가 예시되고 설명되었지만, 당업자에게는 다양한 다른 변경 및 수정이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 이러한 모든 변경 및 수정을 첨부된 특허청구범위에 포함하고자 한다.

Claims (16)

  1. 2개 이상의 웨브(web), 및
    상기 2개 이상의 웨브의 일부분을 접합하는 엠보싱된 시일(embossed seal)
    을 포함하되, 상기 시일이 상기 2개 이상의 웨브에 형성된 랜드(land)에 의해 둘러싸이는 동심의 이산 연장 요소(discrete extended element)를 포함하고, 상기 이산 연장 요소가 개방된 기단부(proximal end) 및 폐쇄된 말단부를 갖고, 상기 이산 연장 요소의 일부분이 랜드의 두께보다 작은 두께를 갖는 물품.
  2. 제 1 항에 있어서,
    엠보싱된 시일이 접착제를 갖지 않는 물품.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    동심의 이산 연장 요소가 용융에 의해 함께 융합되지 않는 물품.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    이산 연장 요소의 말단부 및/또는 측벽이 랜드에 비해 25% 이상만큼 박화(thinning)되는 물품.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    2개 이상의 웨브가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물품.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    엠보싱된 시일에 인접하게 배치되는 비밀봉부(unsealed portion)를 추가로 포함하고, 상기 비밀봉부가 동심의 이산 연장 요소가 없는 2개 이상의 웨브의 일부분을 포함하는 물품.
  7. 제 6 항에 있어서,
    엠보싱된 시일이 2개 이상의 웨브의 대향하는 측면을 따라 배치되고, 비밀봉부가 상기 엠보싱된 시일을 갖는 대향하는 측면 사이에 배치되는 물품.
  8. 이산 구멍, 이산 함몰부(depression), 이산 돌출 요소 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 복수의 이산 성형 요소(discrete forming element)를 포함하는 성형 구조체(forming structure)와 압력원 사이에 2개 이상의 웨브를 공급하는 단계; 및
    상기 2개 이상의 웨브를 상기 성형 구조체의 이산 성형 요소에 일치시키기에 충분하도록 상기 웨브 및 성형 구조체에 대해 상기 압력원으로부터 압력을 가하여, 개방된 기단부 및 폐쇄된 말단부를 갖는 복수의 동심의 이산 연장 요소를 포함하는 엠보싱된 시일을 형성하는 단계
    를 포함하는 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    압력원이 정압 플리넘(static pressure plenum), 순응성 기재(compliant substrate), 속도 압력원(velocity pressure source) 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    가해진 압력이 1 ㎫ 내지 100 ㎫인 방법.
  11. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    0.5 밀리초 내지 50 밀리초의 체류 시간(dwell time) 동안 압력을 가하는 단계를 포함하는 방법.
  12. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    방법 동안에 웨브의 온도가 웨브의 융점보다 낮은 방법.
  13. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    가해진 압력이 웨브를 웨브의 항복점을 넘어서 신장시키기에 충분한 방법.
  14. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    웨브가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 방법.
  15. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    엠보싱된 시일이 접착제를 갖지 않는 방법.
  16. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    엠보싱된 시일이 용융 상태에서 웨브를 함께 융합함이 없이 형성되는 방법.
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