KR101399797B1 - 접착제 조성물을 함유한 탄성 부재를 포함하는 신장 결합된라미네이트 - Google Patents

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그레고리 케이. 홀
페이광 조우
샤오민 장
다니엘 와이드맨
토마스 베르카우테렌
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

탄성 복합 라미네이트가 게재되어 있다. 라미네이트는 하나 이상의 면재에 결합된 탄성 부재를 포함한다. 본 발명에 따르면, 접착제 조성물이 엘라스토머성 물질과 함께 공압출되어 탄성 부재를 형성한다. 이 방법에서는, 두 물질 사이에 별도의 접착제층을 적용할 필요 없이 탄성 부재가 신장된 상태로 면재에 결합될 수 있다. 한 실시태양에서, 탄성 부재는 결합 영역 및 비결합 영역을 포함하는 패턴에 따라 면재에 결합될 수 있다.
탄성 복합 라미네이트, 접착제 조성물, 탄성 필라멘트

Description

접착제 조성물을 함유한 탄성 부재를 포함하는 신장 결합된 라미네이트{STRETCH BONDED LAMINATE INCLUDING AN ELASTIC MEMBER CONTAINING AN ADHESIVE COMPOSITION}
어느 정도의 탄성을 요하는 용품은 다양한 적층 공정을 통해서 탄성 물질을 비탄성이거나 또는 탄성이 더 적은 물질과 조합함으로써 형성한다. 종종, 이러한 복합 라미네이트 용품은 탄성 물질의 존재 및 적층 공정 동안 탄성 물질과 비탄성 물질을 함께 결합시키는 특별한 방법 때문에 신장성을 가질 것이다.
전형적으로, 이러한 신장성 라미네이트는 탄성 물질 또는 시트가 신장된 상태로 있는 동안에 비탄성 물질을 탄성 물질에 접합함으로써 형성된다. 이와 같이 물질을 접합한 후, 이어서 적층된 물품을 이완하도록 두고, 그 결과, 비탄성 성분이 탄성 시트의 결합 부위 사이의 공간에서 주름잡힌다. 이어서, 이렇게 하여 얻은 라미네이트 물품은 결합 위치 사이에서 주름잡힌 비탄성 물질이 탄성 물질이 늘어나는 것을 허용하는 정도까지 신장될 수 있다. 이러한 유형의 복합 라미네이트 물품 및 물질의 예는 미국 특허 4,720,415 및 5,385,775에 나타나 있고, 이들 각 특허는 참고로 본원에 인용된다.
일부 신장성 라미네이트 물품에서, 연속 필라멘트의 탄성 스트랜드는 이 탄성 스트랜드가 신장된 상태로 있는 동안 상대적으로 비탄성인 시트 물질에 결합된 다. 이러한 탄성 연속 필라멘트는 일부 물품에서는 2 개 이상의 상대적 비탄성 시트 사이에 삽입될 수 있다. 상대적 비탄성 시트는 다양한 중합체를 멜트블로윙 또는 스펀본딩함으로써 형성된 부직 웹을 포함할 수 있다. 이러한 라미네이트의 예는 미국 특허 5,385,775, 미국 특허 6,057,024, 및 미국 공개 특허 출원 US 2002/0104608에 나타나 있고, 이들은 모두 참고로 본원에 인용된다.
과거에는, 시트 물질에 연속 필라멘트의 탄성 스트랜드를 부착하기 위해 접착제를 사용하였다. 한 실시태양에서는, 예를 들어, 접착제를 시트 물질에 분사한 후에 필라멘트와 접촉시킴으로써 시트 물질과 필라멘트 사이에 접착제층을 형성하였다. 그러나, 접착제 물질을 시트 물질 상에 분사하는 것은 다양한 응용에서 몇 가지 결점을 가질 수 있다. 예를 들어, 분사 용구의 제어가 특히 높은 기계 속도 및 낮은 적용 속도에서 어려워 결국은 접착제를 과다 적용하게 되거나 또는 시트 물질 상에 접착제를 불균일하게 덮게 된다. 사실상, 분사 공정 동안 고온 접착제의 과다 적용은 필라멘트 파단 및 기계 휴지시간을 초래할 수 있다. 게다가, 접착제가 시트 물질과 접촉하기 전 일정 거리를 이동하여야 하기 때문에, 접착제가 시트 물질과 접촉하기 전에 점착 손실을 경험할 수 있다
위에서 살펴본 바와 같이, 현재, 탄성 부재를 면재(facing material)에 결합시키기 위한 개선된 방법이 필요하다. 또, 층들이 서로 조합되는 방법에 기인하여 개선된 성질 및/또는 특성을 갖는 탄성 복합 라미네이트가 필요하다.
발명의 요약
일반적으로, 본 발명은 하나 이상의 면재 (facing material), 예를 들어 부직 웹에 결합된 탄성 부재를 포함하는 복합 탄성 물질에 관한 것이다. 면재는 탄성 부재가 신장된 상태로 있을 때 탄성 부재에 적층될 수 있다. 따라서, 탄성 부재가 이완될 때, 면재가 주름잡혀 전체 복합체가 한 방향 이상에서 신장할 수 있게 한다.
본 발명에 따르면, 탄성 부재는 접착제 조성물과 조합된 엘라스토머성 물질을 포함한다. 예를 들어, 엘라스토머성 물질 및 접착제 조성물이 함께 공압출되어 탄성 부재를 형성한다. 일단 접착제 조성물 및 엘라스토머성 물질이 함께 공압출되면, 접착제 조성물이 탄성 부재의 표면으로 이동하거나 또는 다른 방법으로 그 표면에 위치하고, 이어서 이것을 이용해서 탄성 부재를 면재에 결합시킨다. 이 방법에서는, 요망된다면, 탄성 부재와 면재 사이에 존재하는 추가의 접착제층 없이 탄성 부재를 면재에 결합시킬 수 있다. 따라서, 통상의 복합 라미네이트와 비교할 때, 최종 생성물의 한 층 전체가 제거된다.
일반적으로, 엘라스토머성 물질과 조합될 수 있는 어떠한 적당한 접착제 조성물도 이용될 수 있다. 접착제 조성물은 점착성이거나 또는 비점착성인 탄성 부재를 생성하도록 제제화될 수 있다. 접착제 조성물 및 공정 조건에 기초하여, 탄성 부재가 면재에 부착되는 방법도 또한 특별한 응용에 의존해서 달라질 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 탄성 부재 및 면재는 압력에 의해, 예를 들어 함께 닙을 통해 공급됨으로써, 함께 결합될 수 있다. 별법으로, 특히 탄성 부재가 비점착성이면, 두 물질을 함께 결합시키기 위해 적당한 형태의 에너지가 이용될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재는 면재에 열 결합될 수 있거나 또는 초음파 결합될 수 있다. 한 특별한 실시태양에서는, 면재 및 탄성 부재가 두 층을 함께 부착하기 위해 가열된 엠보싱 롤러를 통해 공급될 수 있다.
한 특별한 실시태양에서, 탄성 부재는 결합 영역 및 비결합 영역을 형성하는 패턴에 따라서 면재에 결합될 수 있다. 결합 영역 및 비결합 영역을 형성함으로써, 복합체 재료의 신장 특성 및/또는 강성 성질이 제어될 수 있다. 일반적으로, 탄성 부재를 면재에 결합시키기 위해서는 어떠한 적당한 패턴도 이용될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재의 표면적의 약 10% 내지 약 80%, 예를 들어 표면적의 약 20% 내지 약 60%, 예를 들어 표면적의 약 35% 내지 약 45%가 면재에 결합될 수 있다. 한 특별한 실시태양에서, 결합 패턴은 탄성 필라멘트 축에 대해 수직인 방향으로 또는 횡기계 방향으로 평행한 결합선들을 포함할 수 있다. 이 실시태양에서, 면재는 결합 후 골진 외관을 가질 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 접착제 조성물은 특별한 응용에 의존해서 달라질 수 있다. 한 특별한 실시태양에서, 접착제 조성물은 아택틱 중합체, 결정성 중합체 및 점착성 부여제를 함유할 수 있다. 아택틱 중합체는 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리부텐, 저밀도 폴리에틸렌, 또는 폴리알파올레핀 랜덤 공중합체를 포함할 수 있다. 한편, 결정성 중합체는 더 큰 결정도를 갖는 유사한 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 아택틱 중합체는 약 25% 미만의 결정도, 예를 들어 약 20% 미만의 결정도를 가질 수 있고, 반면, 결정성 중합체는 약 60% 초과의 결정도, 예를 들어 약 80% 초과의 결정도를 가질 수 있다.
한편, 점착성 부여제는 탄화수소를 포함할 수 있다. 점착성 부여제는 접착제 조성물에 약 20 중량% 내지 약 60 중량%, 예를 들어 약 30 중량% 내지 약 50 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
한 실시태양에서, 접착제 조성물은 연신성 중합체를 더 포함할 수 있다. 연신성 중합체는 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌 부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌 프로필렌-스티렌 블록 공중합체, 단일 부위 촉매에 의한 폴리올레핀, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함할 수 있다.
탄성 부재는 예를 들어 필름, 다수의 섬유, 다수의 필라멘트, 또는 부직 웹을 포함할 수 있다. 탄성 부재에 함유된 엘라스토머성 중합체는 스티렌계 블록 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드, 에틸렌과 하나 이상의 비닐 단량체의 공중합체, 또는 메탈로센 촉매에 의한 폴리올레핀을 포함할 수 있다.
위에서 기술한 바와 같이, 탄성 부재는 면재에 결합된다. 면재는 부직포 물질, 직포 물질, 편성 물질 및 기타 등등과 같은 어떠한 적당한 텍스타일 물질도 포함할 수 있다. 한 실시태양에서, 탄성 부재는 제 1 면재의 한 면 및 제 2 면재의 마주보는 면에 결합될 수 있다. 탄성 부재가 신장된 상태로 하나 이상의 면재에 부착될 수 있고, 이렇게 함으로써 탄성 부재가 이완될 때 면재가 주름잡힌다.
위에서 기술한 바와 같이, 탄성 부재는 점착성 또는 비점착성이 되도록 제조될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재가 오직 하나의 면재에 부착될 때는 탄성 부재를 비점착성이도록 제조하는 것이 바람직할 수 있다. 이 방법에서는, 생성물이 그 자체에 또는 장비에 부착하는 일 없이 생성물을 권취하고, 권출하고, 다양한 상이한 전환 작업을 통해 가공할 수 있다.
본 발명의 다른 특징 및 양상을 아래에서 더 상세히 논의한다.
당업계 숙련자에게 가장 좋은 방식을 포함하여 본 발명의 충분하고 권능적인 게재 내용이 수반되는 도면에 관한 언급을 포함해서 명세서의 나머지 부분에 더 구체적으로 나타나 있다:
도 1은 본 발명에 따르는 복합 부직 물질의 제조 방법의 한 실시태양의 투시도.
도 2는 도 1에 도시된 시스템 및 방법의 측면도.
도 3은 탄성 연속 필라멘트를 압출하기 위한 한 예시적인 압출기 헤드의 압출 표면의 부분도.
도 4는 도 3에 도시된 표면의 일부의 확대도.
도 5는 본 발명에 따르는 복합 부직 물질을 형성하는 데 이용될 수 있는 방법의 다른 한 실시태양의 측면도.
도 6은 본 발명에 따라서 이용될 수 있는 결합 패턴의 한 실시태양을 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따라서 제조된 탄성 복합체 재료의 한 실시태양을 나타내 는 투시도.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일 또는 유사한 특징 또는 요소를 나타내는 것임을 의도한다.
정의
본원에서 사용되는 "연속 필라멘트"라는 용어는 연속적으로 형성되는 중합체 필라멘트의 스트랜드를 의미한다. 이러한 필라멘트는 전형적으로 어떤 일정 유형 및 배열의 모세관 구멍을 갖는 다이 헤드를 통해 용융 물질을 압출함으로써 형성될 것이다.
본원에서 사용되는 "탄성" 또는 "탄성화"라는 용어는 편향력 적용시 신장될 수 있고 약 60% 이상(즉, 이완된 바이어싱되지 않은 길이의 약 160% 이상인 신장된 바이어싱된 길이로) 늘어날 수 있고, 신장력 제거시 그의 늘어난 길이의 55% 이상을 회복하는 물질을 의미한다. 탄성 물질의 한 가설적인 예는 어떤 물질의 1 인치 샘플이 1.60 인치 이상으로 늘어날 수 있고, 힘이 제거될 때 1.27 인치 이하의 길이로 회복하는 경우일 것이다. 많은 탄성 물질이 60%보다 더 많이(즉, 이완된 길이의 160% 초과의 길이로) 늘어날 수 있다. 예를 들어, 일부 탄성 물질은 100% 이상 늘어날 수 있고, 이들 중 많은 물질이 신장력 제거시 실질적으로 처음의 이완된 길이로, 예를 들어 그들의 원래의 이완된 길이의 105% 이내로 회복할 것이다.
본원에서 사용되는 "복합 부직포", "복합 부직", "라미네이트" 또는 "부직 라미네이트"라는 용어는 달리 정의되지 않으면, 하나 이상의 시트 물질에 접합된 하나 이상의 탄성 물질을 갖는 물질을 의미한다. 대부분의 실시태양에서, 이러한 라미네이트 또는 복합 직물은 탄성 층 또는 물질에 결합된 주름잡힐 수 있는 층을 가질 것이고, 따라서 이 주름잡힐 수 있는 층이 결합 위치 사이에서 주름잡힐 수 있다. 본원에 나타낸 바와 같이, 복합 탄성 라미네이트는 결합 위치 사이에서 주름잡힌 주름잡힐 수 있는 물질이 탄성 물질이 늘어나는 것을 허용하는 정도까지 신장될 수 있다. 이러한 유형의 복합 탄성 라미네이트는 예를 들어 밴더 윌렌(Vander Wielen) 등의 미국 특허 4,720,415에 게재되어 있고, 이 특허는 전체를 본원에 참고로 인용된다.
본원에서 사용되는 "부직 웹"이라는 용어는 확인가능한 반복적 방식이 아닌 방식으로 얽혀진 개개의 섬유 또는 쓰레드의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 종래, 부직 웹은 예를 들어 멜트블로윙 방법, 스펀본딩 방법 및 본디드 카디드 웹 방법과 같은 다양한 방법에 의해 형성되어 왔다.
본원에서 사용되는 "멜트블로운 섬유"라는 용어는 용융 열가소성 물질을 다수의 미세하고 보통은 원형인 다이 모세관을 통해 용융 열가소성 물질 또는 필라멘트로서 고속 기체(예: 공기) 스트림 안으로 압출하고, 이 스트림이 용융 열가소성 물질의 필라멘트를 가늘게하여 그의 직경을 마이크로섬유 직경까지 감소시킴으로써 형성되는 섬유를 의미한다. 이어서, 멜트블로운 섬유를 고속 기체 스트림으로 운반하여 수집 표면 상에 퇴적시켜 랜덤 분포된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 방법은 예를 들어 부틴(Butin) 등의 미국 특허 3,849,241에 게재되어 있고, 이 특허는 전체를 본원에 참고로 인용된다.
본원에서 사용되는 "스펀본디드 섬유"라는 용어는 방사구의 다수의 미세하고 보통은 원형인 모세관으로부터 용융 열가소성 물질을 필라멘트로서 압출한 후, 압출된 필라멘트의 직경을 예를 들어 유도적(eductive) 신장 또는 다른 잘 알려진 스펀본딩 메카니즘에 의해 쉽게 감소시킴으로써 형성된 직경이 작은 섬유를 의미한다. 스펀본디드 부직 웹의 제조는 예를 들어 애펠(Appel) 등의 미국 특허 4,340,563, 및 도르쉬너(Dorschner) 등의 미국 특허 3,692,618과 같은 특허에 예시되어 있다. 이들 특허의 게재 내용은 전체를 본원에 참고로 인용된다.
본원에서 사용되는 "공압출된"이라는 용어는 예비블렌딩, 마스터배치, 펠렛화 또는 다운 배럴(하류) 정량주입(dosing), 및 심지어는 다층 채널 혼합 블록 및 다이 헤드 압출을 포함해서 상이한 성분들을 함께 압출할 수 있는 어떠한 방법도 포함한다.
본원에서 사용되는 "기계 방향"(MD)이라는 용어는 탄성 부재가 압출되는 방향과 같이 생성물이 제조되는 방향을 의미한다. 본원에서 사용되는 "횡기계 방향"(CD)이라는 용어는 기계 방향에 대해 실질적으로 수직이고 공정 라인이 작업하는 방향에 대해 실질적으로 수직인 방향을 의미한다.
상세한 설명
당업계 통상의 기술을 가진 자는 본 논의가 예시적인 실시태양만을 기술하는 것이며, 본 발명의 더 넓은 양상을 제한하는 것을 의도하지 않음을 이해해야 한다.
본 발명은 일반적으로 복합 탄성 물질 제조 방법 및 그 물질 자체에 관한 것이다. 더 구체적으로 말하면, 본 발명은 탄성 부재를 형성하기 위해 접착제 조성물을 엘라스토머성 물질과 조합하는 것에 관한 것이다. 이어서, 탄성 부재에 함유 된 접착제 조성물은 탄성 부재를 하나 이상의 면재에 결합시키는 데 이용된다. 예를 들어, 탄성 부재는 신장된 상태에서 면재에 적층될 수 있고, 이렇게 함으로써, 탄성 부재가 이완될 때 면재가 주름잡혀 한 방향 이상에서 탄성 성질을 갖는 라미네이트를 형성한다.
종래, 탄성 필라멘트와 같은 탄성 성분은 접착제를 면재에 적용함으로써 면재에 적층시켰다. 한편, 요망된다면, 접착제 조성물을 탄성 부재에 직접 혼입함으로써, 분리된 접착제층을 생성물로부터 완전히 제거할 수 있다. 따라서, 탄성 복합체 재료의 제조 방법을 단순화할 수 있다.
추가로, 본 발명자들은 본 발명에 따라 제조된 생성물이 통상의 물질과 비교할 때 다른 다양한 이익 및 이점을 제공한다는 것을 발견하였다. 예를 들어, 과거에는, 전형적으로 접착제층을 면재의 한 면을 완전히 덮도록 적용하였다. 면재를 접착제로 덮는 것은 공정 복잡성 및 비용 증가 이외에도, 유연성 손실 및 강성을 초래할 수 있다. 또, 접착제 물질은 제품의 외관에 불리한 영향을 줄 수 있고, 탄성 효율의 감소를 초래할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라 제조된 생성물은, 특히 기저귀, 성인 실금 제품, 용변 훈련용 속팬츠 및 여성 위생 제품과 같은 흡수 용품 제작에 이용될 때, 개선된 탄성 효율을 가질 수 있고, 개선된 연성 및 강성 성질을 가질 수 있고, 더 나은 통기성 성질을 가질 수 있다.
특별한 한 실시태양에서, 탄성 부재는 결합 영역 및 비결합 영역을 형성하는 특별한 패턴에 따라 하나 이상의 면재에 결합될 수 있다. 특히, 접착제 조성물이 탄성 부재와 일체를 이루기 때문에, 적절한 양의 에너지를 공급함으로써 탄성 부재 가 면재에 특별한 어느 위치에서도 결합될 수 있다. 또, 패턴에 따라 탄성 부재를 면재에 결합시키는 것은 다양한 이익 및 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 얻은 생성물은 더 큰 유연성 및 연성을 가질 수 있다. 또, 패턴에 따라 탄성 부재를 면재에 결합시키는 것은 독특하고 심미적인 외관을 갖는 생성물을 제조할 수 있다.
오직 예시의 목적으로, 본 발명에 따르는 탄성 복합체 재료을 생성하기 위해 이용될 수 있는 방법들을 특히 도 1 - 5와 관련해서 기술할 것이다. 예시된 실시태양에서, 탄성 부재는 평행 관계로 있는 상태에서 면재에 결합되는 다수의 탄성 필라멘트를 포함한다. 그러나, 탄성 부재는 본 발명의 범위에서 벗어남이 없이 상이한 형상 및 형태에 속할 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 다른 실시태양에서, 탄성 부재는 필름을 포함할 수 있거나, 탄성 섬유를 포함할 수 있거나, 부직 웹을 포함할 수 있거나, 또는 기타 등등일 수 있다.
도 1 및 2를 보면, 본 발명에 따르는 라미네이트를 제조하기 위한 한 예시적인 시스템 및 방법이 도시되어 있다. 도 1에 나타낸 실시태양에서, 시스템은 탄성 필라멘트가 수직 배열로 형성되고 신장되기 때문에 수직 필라멘트 적층(이하, "VFL") 시스템이라고 볼 수 있다. 그러나, 본 발명의 방법은 필라멘트가 수평 방향으로 냉각되고 신장되는 수평 시스템으로 구성될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 수평 시스템의 한 실시태양은 예를 들어 미국 특허 6,057,024의 도 1 및 2에 도시되어 있고, 이 특허는 본원에 참고로 인용된다.
도 1에 나타낸 바와 같이, VFL 시스템 (11)은 수직으로 구성된다. 연속 용융 필라멘트 (14)를 압출 다이 (15)로부터 아래 방향으로 경사진 각도로 냉각 위치 지정 롤러 (12) 상에 압출하기 위한 압출기 (10)이 장착되어 있다. 냉각 위치지정 롤러 (12)는 그것이 필라멘트를 늘어놓기 때문에 시스템의 나머지를 통해 적절한 정렬을 보장한다. 필라멘트가 냉각 위치지정 롤러 (12)의 표면 위를 이동할 때와 마찬가지로, 필라멘트가 냉각 롤러 (13)을 향해서 이동하고 냉각 롤러의 냉각 표면 위를 이동할 때 그것은 냉각되고 고화된다. 이어서, 필라멘트는 아래 방향으로 "S형" 진행으로 롤러 (16)으로 이동한 후 롤러 (17), 롤러 (18)의 표면을 가로질러서 이동하고 닙 롤러 (19) 및 닙 롤러 (20)에 의해 형성된 닙 안으로 이동한다.
이 방법에서 형성되는 연속 필라멘트 (14)는 어떠한 요망되는 형상도 가질 수 있다. 한 실시태양에서, 예를 들어, 필라멘트는 리본 같은 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 필라멘트는 비신장된 상태에서 약 0.5 mm 내지 약 1.5 mm의 폭을 가질 수 있다. 필라멘트는 모두 일반적으로 동일 방향으로 뻗고, 서로에 대해 일반적으로 평행하다. 어떠한 특별한 방법이든 한 방법에 이용되는 연속 필라멘트의 실제 수는 최종 생성물에 요망되는 특별한 특성에 의존해서 달라질 수 있다. 예를 들어, 필라멘트의 어레이는 총 약 100 개 초과의 스트랜드일 수 있고, 예를 들어 총 약 200 개 초과의 분리된 스트랜드일 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 필라멘트의 어레이는 약 200 개의 분리된 스트랜드에서부터 2600 개의 분리된 스트랜드 만큼 많은 개수일 수 있다. 그러나, 이보다 더 많거나 또는 더 적은 수의 스트랜드도 가능하다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 압출 다이 (15)는 제 1 롤러 (12)에 대해 연속 필라멘트가 예정된 각도로 제 1 롤러와 만나도록 위치할 수 있다. 일부 실시태양에 서, 각이 있는 또는 경사진 배향은 필라멘트가 다이로부터 롤 접점에 대해 일정한 각도로 나오는 기회를 제공하고, 그 결과, 개선된 회전, 더 효율적인 에너지 전달 및 일반적으로 더 오랜 다이 수명을 초래한다. 이 형태는 필라멘트가 다이로부터 나와서 상대적으로 곧은 경로를 따르게 하여 롤 표면의 접점과 접촉하게 한다. 압출기의 다이 출구와 수직축 사이의 각도는 수 도(°) 정도로 작거나 또는 90°정도로 클 수 있다. 예를 들어, 각도는 수직축으로부터 약 20°, 약 35°또는 약 45°일 수 있다.
본 발명에 따르면, 연속 필라멘트는 엘라스토머성 물질 및 접착제 조성물의 조합으로부터 형성된다. 엘라스토머성 물질 및 접착제 조성물은 생성되는 필라멘트에 두 성분이 모두 존재하도록 하는 어떠한 적당한 방식으로도 함께 조합될 수 있다. 한 실시태양에서, 두 물질은 함께 공압출될 수 있다. 예를 들어, 엘라스토머성 물질 및 접착제 조성물은 함께 조합되어 압출기 (10)에 공급될 수 있다. 예를 들어, 두 물질은 중합체 비드 또는 펠렛 형태로 압출기 (10)에 공급될 수 있다.
다른 한 실시태양에서는, 엘라스토머성 물질 및 접착제 조성물이 함께 배합되어 중합체 비드 또는 펠렛으로 형성된 후 압출기 (10)으로 공급된다.
엘라스토머성 물질 및 접착제 조성물이 분리된 성분으로서 압출기 (10)에 공급될 때, 그들은 압출기의 길이 사이의 적당한 어떠한 지점에서도 함께 조합될 수 있다. 예를 들어, 두 물질이 동일 호퍼에 직접 공급될 수 있고, 그리고 나서 압출 다이 (15) 안으로 이른다. 별법으로, 한 물질이 다른 물질 공급 지점의 하류에서 압출기에 공급될 수 있다. 예를 들어, 접착제 조성물이 엘라스토머성 물질 공급 w 지점의 하류에서 공급될 수 있다. 아래에서 더 상세히 기술하는 바와 같이, 접착제 조성물을 엘라스토머성 물질 공급 지점의 하류에서 공급하는 것은 더 많은 양의 접착제 조성물이 필라멘트의 표면으로 이동하게 할 수 있다.
일반적으로, 엘라스토머성 물질은 요망되는 탄성 성질을 갖는 어떠한 적당한 물질도 포함할 수 있다. 예를 들어, 크라톤(등록상표)(Kraton®) 상표의 탄성 중합체가 약 125 ℃ 내지 240 ℃, 몇몇 경우에서는 약 200 ℃의 제어된 온도에서 중합체를 용융하는 압출기에 공급될 수 있다. 다른 실시태양에서는, 이용되는 특별한 중합체에 의존해서, 용융 온도가 약 240 ℃ 내지 260 ℃일 수 있다. 이어서, 중합체는 300 내지 4000 psi(전형적으로, 약 1500 내지 약 2000 psi)의 압력에서 다이 헤드의 예정된 수의 개구를 통해서 일반적으로 아래 방향으로 압출되어 분리된 연속 필라멘트를 생성한다. 아래에서 설명하는 바와 같이, 다양한 다이 구멍 형태가 본 발명에 이용될 수 있다.
본 발명의 방법에 이용될 수 있는 한 특별한 부류의 중합체는 크라톤 폴리머즈 엘엘씨(Kraton Polymers LLC)(미국 텍사스주 휴스톤 소재)에 의해 공급되는 크라톤(등록상표)(Kraton®) G 시리즈의 중합체이다. 다양한 크라톤(등록상표) 중합체가 이용될 수 있다. 이용될 수 있는 다른 스티렌계 블록 공중합체는 예를 들어 크라톤(등록상표) D 시리즈의 중합체, 덱스코(Dexco)로부터 입수가능한 SIS 및 SBS 중합체, 및 셉톤(Septon)으로부터 입수가능한 쿠라레이 셉스(KURARAY SEPS)를 포함한다.
그러나, 본 발명은 탄성 부재를 형성하는 데 이용되는 이들 중합체 또는 물 질 또는 어떠한 특별한 중합체 또는 물질에도 제한되지 않는다. 예를 들어, 다음을 포함하는 다양한 물질이 이용될 수 있다: 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부탄, 폴리메틸덴텐, 에틸렌프로필렌 공중합체, 폴리아미드, 사블록 중합체, 스티렌계 블록 공중합체, 폴리헥사메틸렌 아디프아미드, 폴리-(oc-카프로아미드), 폴리헥사메틸렌세바카미드, 폴리비닐, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 열가소성 중합체, 폴리트리플루오로클로로에틸렌, 에틸렌 비닐 아세테이트 중합체, 폴리에테르에스테르, 폴리우레탄, 폴리우레탄 엘라스토머 물질, 폴리아미드 엘라스토머 물질, 폴리아미드, 점탄성 핫멜트 감압 접착제, 면, 레이온, 대마 및 나일론. 추가로, 이러한 물질은 본 발명의 범위 내의 단일구성요소(single-constituent), 이구성요소(bi-constituent), 및 이성분(bi-component) 필라멘트를 압출하는 데 이용될 수 있다.
이용될 수 있는 다른 예시적인 엘라스토머성 물질은 노베온, 인크.(Noveon, Inc.)(미국 오하이오주 클리블랜드 소재)로부터 에스탄(ESTANE)이라는 상표명으로 입수가능한 것들과 같은 폴리우레탄 엘라스토머성 물질, 애토피나 케미칼즈, 인크.(Atofina Chemicals, Inc.)(미국 펜실바니아주 필라델피아 소재)로부터 페박스(PEBAX)라는 상표명으로 입수가능한 것들과 같은 폴리아미드 엘라스토머성 물질, 바스프 코프.(BASF Corp.)(미국 뉴저지주 플로르함 파크 소재)로부터의 엘라스톨란 (ELASTOLLAN) 중합체와 같은 열가소성 폴리우레탄, 및 이.아이. 듀폰 드 네모아 앤드 컴파니(E.I. DuPont De Nemours & Company)로부터 하이트렐(HYTREL)이라는 상표명으로 입수가능한 것들과 같은 폴리에스테르 엘라스토머성 물질을 포함한다.
그러나, 본 발명은 오직 이러한 엘라스토머성 물질에만 제한되지는 않는다. 예를 들어, 필요한 탄성 특성을 연속 필라멘트에 제공하기 위해 디에스엠 엔지니어링 플라스틱스, 인크.(DSM Engineering Plastics, Inc.)(미국 인디아나주 에반스빌 소재)로부터 입수가능한 아르니텔(Arnitel) 상표의 중합체와 같은 다양한 잠재적 탄성 물질이 이용될 수 있다.
한편, 접착제 조성물은 일단 엘라스토머성 물질과 조합되면 연속 필라멘트와 같은 탄성 부재와 하나 이상의 면재 사이에 결합을 형성할 수 있는 어떠한 적당한 물질도 포함할 수 있다. 예를 들어, 접착제 조성물은 일단 엘라스토머성 물질과 조합되면 엘라스토머성 물질의 탄성 성질에 실질적으로 불리한 영향을 주는 일 없이 열, 압력 또는 다른 어떠한 적당한 에너지의 적용에 의해 탄성 부재를 면재에 결합시키는 데 이용될 수 있는 열가소성 중합체를 함유할 수 있다. 특별한 응용 및 요망되는 결과에 의존해서 탄성 부재를 점착성 또는 비점착성이 되게 하는 접착제 조성물이 선택될 수 있다.
특별한 한 실시태양에서, 접착제 조성물은 아택틱 중합체, 결정성 중합체, 점착성 부여제, 및 임의로, 연신성 중합체의 블렌드를 포함한다. 또, 접착제 조성물은 산화제, 가소제, 유색 안료 및 기타 등등과 같은 다른 첨가제를 포함할 수 있다.
한 실시태양에서, 아택틱 또는 실질적으로 비결정성 중합체는 접착제 조성물에 약 20 중량% 내지 약 80 중량%, 예를 들어 약 40 중량% 내지 약 60 중량%, 예를 들어 약 45 중량% 내지 약 55 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 한편, 결정성 중합 체는 접착제 조성물에 약 30 중량% 이하, 예를 들어 약 5 중량% 내지 약 25 중량%, 예를 들어 약 10 중량% 내지 약 20 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 접착제 조성물에 존재하는 점착성 부여제의 양은 조성물이 가져야 하는 점착성의 양을 포함하는 다양한 인자에 의존해서 달라질 수 있다. 일반적으로, 점착성 부여제는 약 50 중량% 이하, 예를 들어 약 15 중량% 내지 약 45 중량%, 예를 들어 약 25 중량% 내지 약 35 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
상기한 바와 같이, 접착제 조성물은 또한 연신성 중합체를 함유할 수 있다. 연신성 중합체는 인성 및 신장성을 제공하기 위해 접착제 조성물에 첨가될 수 있다. 연신성 중합체가 존재할 때, 그것은 약 10 중량% 이하, 예를 들어 약 1 중량% 내지 약 7 중량%, 예를 들어 약 5 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
적당하게는, 본 발명의 접착제 조성물 중의 아택틱 중합체는 약 30 % 이하의 결정도, 또는 약 20 % 이하의 결정도, 및 약 1000 내지 약 300,000의 수평균 분자량, 또는 약 3000 내지 약 100,000의 수평균 분자량을 갖는다. 본 발명의 접착제 조성물 중의 결정성 중합체는 약 40% 이상, 또는 약 60% 이상, 또는 약 80% 이상의 결정도, 및 약 3000 내지 약 200,000, 또는 약 10,000 내지 약 100,000의 수평균 분자량을 갖는다. 결정성 중합체는 예를 들어 이소택틱 중합체 또는 신디오택틱 중합체를 포함할 수 있다.
아택틱 중합체는 결정성 중합체와 동일한 유형의 중합체일 수 있거나, 또는 아택틱 중합체는 결정성 중합체와 상이할 수 있다. 적당한 아택틱 중합체의 예는 아택틱 폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌, 아택틱 폴리스티렌, 아택틱 폴리부텐, 비결정성 폴리올레핀 공중합체, 및 이들의 조합을 포함한다. 한편, 적당한 결정성 중합체의 예는 이소택틱 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌, 이소택틱 폴리스티렌, 이소택틱 폴리부텐, 및 이들의 조합을 포함한다.
"고밀도 폴리에틸렌"(HDPE)이라는 용어는 본질적으로 이소택틱인 폴리에틸렌을 의미하는 데 이용되고, 반면, "저밀도 폴리에틸렌"(LDPE)는 본질적으로 아택틱인 폴리에틸렌을 의미하는 데 이용된다. HDPE는 일반적으로 약 0.935 내지 약 0.980 g/cc의 범위의 밀도를 가지고, 반면, LDPE는 일반적으로 약 0.910 내지 약 0.935 g/cc의 범위의 밀도를 갖는다. 적당한 아택틱 폴리프로필렌 또는 에틸렌-프로필렌 공중합체(비결정성 폴리 알파-올레핀)의 예는 이스트만(Eastman)으로부터 이스트만 P1010 및 P1023이라는 상표명으로 입수가능하다. 적당한 이소택틱 폴리프로필렌의 예는 수노코(Sunoco)로부터 CP 15000P라는 상표명 및 엑손-모빌(Exxon-Mobil)로부터 PP 3746G라는 상표명으로 입수가능하다.
아택틱 중합체는 적당하게는 ASTM D 3236을 이용하여 결정할 때 190 ℃에서 약 100 내지 약 10,000 cp의 정온 점도(thermosel viscosity)를 가지고, 이소택틱 중합체는 적당하게는 ASTM D 1238(230 ℃/2.16 kg) 방법을 이용해서 결정할 때 약 50 내지 약 3000 g/10분의 용융지수를 갖는다. 용융지수는 중합체의 결정도, 분자량 및 분자량 분포에 의존한다.
일반적으로, 어떠한 적당한 점착성 부여제도 접착제 조성물에 존재할 수 있다. 예를 들어, 접착제 조성물은 약 80 ℃ 이상의 연화점 및 170 ℃에서 약 100 cp 이상의 점도를 갖는 고연화점 점착성 부여 수지를 포함할 수 있다. 적당한 고 연화점 점착성 부여 수지의 예는 석유 증류액으로부터 유래된 탄화수소, 송진, 송진 에스테르, 나무로부터 유래된 폴리테르펜, 합성 화학물질로부터 유래된 폴리테르펜, 뿐만 아니라 이들 중 어느 것이든 그들의 조합을 포함한다. 적당한 고연화점 점착성 부여제의 상업적으로 입수가능한 예는 헤르큘레스 인크.(Hercules Inc.)(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 피콜라이트(등록상표)(PICOLYTE™) S115라는 상표명으로 입수가능하다. 피콜라이트(등록상표) S115는 115 ℃의 연화점, 및 150 ℃에서 10,000 cp의 점도를 갖는다. 상업적으로 입수가능한 고연화점 점착성 부여제의 다른 한 예는 엑손-모빌로부터 입수가능한 에스코레즈(등록상표)(ESCOREZ™) 5300 점착성 부여제이다. 에스코레즈(등록상표) 5300은 105 ℃의 연화점 및 117 ℃에서 3000 cp의 점도를 갖는다. 다른 한 적당한 고연화점 점착성 부여제인 에스코레즈(등록상표) 5320은 122 ℃의 연화점 및 177 ℃에서 1500 cp의 상대적으로 낮은 점도를 갖는다. 다른 한 적당한 고연화점 점착성 부여제인 에스코레즈(등록상표) 5415는 118 ℉의 연화점 및 177 ℃에서 900 cp의 저점도를 갖는다.
저연화점 점착성 부여제도 또한 이용될 수 있다. 저연화점 점착성 부여제는 전형적으로 약 80℃ 미만의 연화점 및 약 150℃에서 약 100 cp 이하의 점도를 가지고, 반면, 고연화점 점착성 부여제는 전형적으로 약 80℃ 초과의 연화점 및 170℃에서 약 100 cp 이상의 점도를 갖는다. 현저하게 높은 연화점을 갖는 고점도 점착성 부여제의 사용이 증진된 응집 강도 때문에 접착 개선에 중요하다. 그러나, 상대적으로 낮은 양의 저연화점 점착성 부여제의 포함은 순간 표면 점착 및 감압 특 성 뿐만 아니라 감소된 용융 점도를 제공한다. 적당한 저연화점 점착성 부여제의 상업적으로 입수가능한 예는 헤르큘레스 인크.(Hercules, Inc.)(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 피콜라이트(등록상표) S25라는 상표명으로 입수가능하다. 피콜라이트(등록상표) S25는 15 - 25 ℃의 연화점 및 80 ℃에서 1,000 cp의 점도를 갖는다. 헤르큘레스, 인크.로부터 입수가능한 다른 한 적당한 저연화점 점착성 부여제는 79 ℃의 연화점을 갖는 스테이비라이트(등록상표)(STAYBELITE™) 5이다. 다른 적당한 저연화점 점착성 부여제는 엑손-모빌로부터 80 ℃ 이하의 연화점을 갖는 에스코레즈(등록상표)라는 상표명으로 입수가능하고, 즉 에스코레즈 2000 및 5000 시리즈이다.
연신성 중합체는 10 g/분 이상, 또는 약 10 내지 약 1,000, 또는 약 20 내지 약 500, 또는 약 50 내지 약 250의 용융유속(ASTM D1238, 200 ℃/5 kg 시험 방법, 엘라스토머에 이용됨)을 갖는 고용융유속 열 엘라스토머를 포함할 수 있다. 연신성 중합체는 중합체의 약 0 중량% 내지 약 45 중량%, 또는 약 18 중량% 내지 약 30 중량%의 스티렌 함량을 가질 수 있다. 연신성 중합체는 상이한 스티렌 공단량체 수준을 갖는 상이한 중합체들을 블렌딩함으로써, 또는 요망되는 스티렌 공단량체 수준을 갖는 하나의 중합체를 포함함으로써 스티렌 함량을 달성할 수 있다. 일반적으로, 스티렌 공단량체 수준이 높을수록, 장력이 높아진다.
연신성 중합체는 폴리스티렌-폴리에틸렌-폴리프로필렌-폴리스티렌(SEPS) 블록 공중합체, 스티렌-이소프렌-스티렌(SIS) 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌(SBS) 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌-부텐-스티렌(SEBS) 블록 공중합체, 뿐만 아 니라 이들 중 어느 것이든 그들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 적당한 연신성 중합체는 단일 부위 촉매에 의한 폴리에틸렌/옥탄/폴리프로필렌 및/또는 부탄, 헥산, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 또는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌(메틸) 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트 공중합체, 뿐만 아니라 이들 또는 다른 중합체들 중 어느 것이든 그들의 조합을 포함한다.
에틸렌 비닐 아세테이트가, 예를 들어 단독으로 또는 고용융유속 열 엘라스토머와 함께, 특히 적당한 연신성 중합체이다. 더 구체적으로, 에틸렌 비닐 아세테이트는 접착제 조성물에 열 안정성, 상당한 결합 강도 및 신장성을 기여할 수 있다. 열 안정성은 아래에서 상세히 기술된 접착제 벌크 노화 시험에 따라 측정할 수 있다. 적당한 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체의 한 예는 이.아이. 듀폰 드 네모아(E.I. DuPont de Nemours)(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)로부터 입수가능한 엘박스(ELVAX) 240이다. 적당한 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체의 다른 한 예는 엑손-모빌로부터 입수가능한 에스코렌 울트라(ESCORENE Ultra) 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 UL7510 및 7710이다.
에틸렌 메타크릴레이트는, 예를 들어 단독으로 또는 고용융유속 열적 엘라스토머와 함께, 또 다른 특히 적당한 연신성 중합체이다. 더 구체적으로 말하면, 에틸렌 메타크릴레이트는 상대적으로 연성 물질이고, 따라서 접착제 조성물이 감소된 탄성계수를 갖는 결과를 초래한다. 접착제 조성물의 열안정성, 결합 강도 및 신장성에 기여하는 것 이외에도, 에틸렌 메타크릴레이트는 또한 양친성이고, 이것은 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 필름의 결합과 같이 올레핀성 기재 간의 개선된 접착, 또 는 폴리프로필렌 스펀본드와 스판덱스의 결합과 같이 이종 물질 간의 접착을 제공한다.
적당한 SEPS 블록 공중합체의 한 예는 크라톤 폴리머즈 인크.(미국 텍사스주 휴스턴 소재)로부터 크라톤 G 시리즈의 상표명으로 입수가능하다. 적당한 SEPS 블록 공중합체의 다른 한 예는 셉톤 컴파니 오브 어메리카(Septon Company of America)(미국 텍사스주 파사데나 소재)로부터 셉톤(SEPTON) 2002라는 상표명으로 입수가능하다. 적당한 SIS 블록 공중합체의 한 예는 덱스코(엑손-모빌의 지사)로부터 벡터(VECTOR)라는 상표명으로 입수가능하다. 적당한 SIS 블록 공중합체의 다른 한 예는 크라톤 폴리머즈 인크.로부터 크라톤 D 공중합체라는 상표명으로 입수가능하다. 적당한 연신성 중합체의 다른 한 예는 다우 케미칼 코.(Dow Chemical Co.)(미국 미시간주 미들랜드 소재)로부터 엔게이지(ENGAGE)라는 상표명으로 입수가능하고, 특히 엔게이지 8400 시리즈이다.
연신성 중합체는 약 20 내지 약 90, 또는 약 30 내지 약 80의 쇼어 A 경도를 가질 수 있다. 쇼어 A 경도는 연성에 관한 측정이고, ASTM D-5에 따라 측정할 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에서, 연신성 중합체는 약 10 내지 약 1000 g/10분, 또는 약 20 내지 약 500 g/10분, 또는 약 20 내지 약 500 g/10분의 용융유속(ASTM D1238 시험 방법, 200 ℃/5 kg, 엘라스토머에 이용됨), 및 약 20 내지 약 70의 쇼어 A 경도를 가질 수 있고, 약 1300% 이하, 또는 약 100% 내지 약 1200%, 또는 약 200% 내지 약 1000%, 또는 약 300% 내지 약 800% 신장될 수 있다.
접착제 조성물에 존재할 수 있는 다른 첨가제는 항산화제 또는 산화방지제, 유색 안료, 충전제, 중합체 상용화제, 및/또는 광물 오일 또는 다른 점도 개질제를 포함한다. 접착제 조성물은 이들 첨가제 중 어느 것이든 하나 이상을 포함할 수 있다. 항산화제는 접착제 조성물에 조성물의 약 0.1 중량% 내지 약 1.0 중량%의 양으로 포함될 수 있다. 적당한 항산화제의 한 예는 시바 스페셜티 케미칼즈(Ciba Specialty Chemicals)로부터 어가녹스(등록상표)(IRGANOX™) 1010이라는 상표명으로 입수가능하다. 적당한 유색 안료 및 충전제의 예는 TiO2, 탄소 블랙, 및 탄산칼슘을 포함한다. 접착제 조성물은 약 1 중량% 내지 약 10 중량%의 유색 안료 및/또는 충전제를 포함할 수 있다. 적당한 중합체 상용화제의 예는 폴리프로필렌-b-폴리에틸렌, 폴리프로필렌-b-폴리부텐 이블록 공중합체를 포함한다. 접착제 조성물은 약 2 중량% 내지 약 10 중량%의 중합체 상용화제를 포함할 수 있다. 또, 접착제 조성물은 약 0 % 내지 약 20 %의 점도 개질제, 예를 들어 광물 오일을 포함할 수 있다.
제제화된 접착제 조성물은 170 내지 180 ℃의 온도에서 약 1,000 내지 약 8,000 cp, 또는 약 2,000 내지 약 6,000 cp의 범위의 점도로 용융 가공성을 유지하면서 사용 온도에서 접착 신장성 및 인성을 제공한다.
요망된다면, 접착제 조성물은 약 100% 내지 약 1200%의 신장 성능을 갖도록 제제화될 수 있다. 엘라스토머성 물질과 조합해서 탄성 부재, 예를 들어 도 1에 나타낸 연속 필라멘트를 형성할 때, 접착제 조성물은 생성된 탄성 부재가 점착성 또는 비점착성이 되도록 제제화될 수 있다. 예를 들어, 탄성 부재의 점착성, 및 탄성 부재가 점착성을 유지하는 기간은 접착제 조성물에 존재하는 점착성 부여제의 양 및 결정성 중합체의 결정도를 포함하는 다양한 인자에 의존할 수 있다. 예를 들어, 결정성 중합체의 결정도 수준이 높을수록, 접착제 조성물이 점착성을 유지하는 시간의 양이 더 짧아진다.
탄성 부재, 예를 들어 연속 필라멘트에 존재하는 접착제 조성물의 양은 특별한 응용 및 요망되는 결과에 의존해서 폭넓게 달라질 수 있다. 예를 들어, 접착제 조성물은 탄성 부재에 약 2.5 중량% 내지 약 20 중량% 또는 그 초과의 양으로 존재할 수 있다. 예를 들어, 접착제 조성물은 탄성 부재에 약 5 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
특히 유리하게도, 본 발명자는 일단 접착제 조성물이 엘라스토머성 물질과 조합되어 함께 압출되면, 접착제 조성물이 생성되는 탄성 부재, 예를 들어 도 1에 나타낸 연속 필라멘트의 표면으로 이동한다는 것을 발견하였다. 접착제 조성물이 표면으로 이동하기 때문에, 연속 필라멘트는 쉬드/코어(sheath/core) 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 특히, 탄성 필라멘트는 엘라스토머성 물질로부터 형성된 코어 및 접착제 조성물로부터 형성된 쉬드를 포함할 수 있다. 필라멘트에 존재하는 접착제 조성물의 양을 포함하는 다양한 인자에 의존해서, 접착제 조성물이 필라멘트의 외부 표면 전체를 구성할 수 있거나, 또는 필라멘트의 표면의 일부 위치에만 나타날 수 있다.
접착제 조성물이 필라멘트의 표면에 존재하기 때문에, 이 접착제 조성물은 다른 추가의 접착제를 전혀 첨가하는 일 없이 하나 이상의 면재에 결합시키는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 바와 같이, 연속 필라멘트는 닙에서 다양한 유형의 면재와 조합될 수 있다. 면재는 예를 들어 부직포, 편성물을 포함하는 직포, 필름, 라미네이트 및 기타 등등을 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 실시태양에서, 제 1 부직 스펀본드 면재 (22) 및 제 2 부직 스펀본드 면재 (24)가 연속 필라멘트의 반대쪽 표면에 조합되어 결합된 라미네이트 (25)를 형성한다. 일부 실시태양에서는, 오직 하나의 면재만 이용될 수 있고, 다른 실시태양에서는 탄성 연속 필라멘트를 3 층, 4 층 또는 그를 초과하는 층의 면재와 조합하는 것이 가능하다.
연속 필라멘트 (14)가 면재 (22) 및 (24)에 결합되는 방법은 접착제 조성물을 제조하는 데 이용되는 성분 및 필라멘트에 존재하는 접착제 조성물의 양을 포함하는 다양한 인자에 의존할 수 있다. 일반적으로, 압력, 온도 또는 기타 등등과 같은 몇 가지 형태의 에너지가 필라멘트와 면재 사이에 결합이 형성되게 하는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 필라멘트 (14)가 점착성이거나 또는 들러붙는 성질이 있으면, 닙 롤러 (19) 및 (20)은 결합이 일어나게 하기에 충분한 압력을 공급하는 것만 필요할 수 있다. 그러나, 다른 실시태양에서는, 압력 적용 이외에도, 닙 롤러가 필라멘트와 면재 사이에 결합을 형성하기 위해 몇몇 다른 유형의 에너지, 예를 들어 열 에너지 또는 초음파 에너지를 적용하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 닙 롤러 (19) 및 (20)은 필라멘트 (14)를 제 1 면재 (22) 및 제 2 면재 (24)에 열 결합시키기 위한 가열 롤러를 포함할 수 있다. 예를 들어, 한 실시태양에서, 닙 롤러 (19) 및/또는 닙 롤러 (20)은 열 결합 공정 동안 약 60 ℃ 내지 약 160 ℃, 예를 들어 약 60 ℃ 내지 약 110 ℃, 예를 들어 약 60 ℃ 내지 약 100 ℃의 온도로 가열될 수 있다. 생산 속도가 극히 높은 다른 경우에서는, 기재 용융점, 라인 속도, 결합 패턴 표면적 및 다른 인자에 의존해서 160 ℃를 넘는 온도가 이용될 수 있다.
접착제 조성물을 엘라스토머성 물질과 공압출하여 연속 필라멘트를 형성하는 경우의 추가의 한 가지 이점은 결합이 요망되는 위치의 접착제 물질을 활성화함으로써 연속 필라멘트가 면재에 요망되는 어떠한 위치에도 결합될 수 있다는 점이다. 이와 관련해서, 연속 필라멘트는 패턴에 따라 면재에 결합될 수 있다. 예를 들어, 닙 롤러 (19)는 요망되는 패턴에 따라 연속 필라멘트를 면재에 결합시키는 엠보싱 롤러를 포함할 수 있다. 엠보싱 롤러는 예를 들어 열, 압력, 초음파 에너지 및 기타 등등을 이용해서 필라멘트를 엠보싱하고 면재에 결합시킬 수 있다.
패턴에 따라 필라멘트를 면재에 결합시키는 성능 때문에 개선된 성질을 갖는 생성물이 제조될 수 있다. 예를 들어, 필라멘트를 면재에 특별한 위치에서만 결합시킴으로써, 생성물의 연성 및 유연성이 증가될 수 있다. 게다가, 라미네이트는 개선된 탄성 성질을 가질 수 있다. 또, 아래에서 더 상세히 기술하는 바와 같이, 패턴에 따라 필라멘트를 면재에 결합시킴으로써 심미적으로 호감을 주는 외관을 갖는 생성물을 제조할 수 있다.
일반적으로, 필라멘트를 하나 이상의 면재에 결합시키는 데에는 어떠한 적당한 패턴도 이용될 수 있다. 패턴은 예를 들어 망상 패턴, 예를 들어 격자일 수 있 거나, 또는 불연속 형상의 패턴을 포함할 수 있다. 패턴에 따라 필라멘트를 면재에 결합시킬 때, 생성된 라미네이트의 표면적은 약 5% 내지 약 90% 결합 면적, 예를 들어 약 10% 내지 약 80% 결합 면적, 예를 들어 약 30% 내지 약 60% 결합 면적을 함유할 수 있다. 한 특별한 실시태양에서, 예를 들어, 결합 면적은 약 35% 내지 약 45% 결합 면적, 예를 들어 약 40% 결합 면적을 포함할 수 있다.
위에서 언급한 바와 같이, 필라멘트를 면재에 결합시키는 데는 어떠한 적당한 패턴도 이용될 수 있다. 한 특별한 실시태양에서, 패턴은 횡기계 방향으로 다수의 평행한 결합선을 포함할 수 있다. 예를 들어, 도 6을 보면, 다수의 평행한 결합선을 포함하는 결합 패턴 (50)의 한 실시태양이 나타나 있다.
따라서, 이 실시태양에서는, 필라멘트가 일반적으로 동일한 위치에서 면재에 결합되고, 이것은 균일한 신장 성질을 갖는 생성물을 생성할 수 있다. 일단 필라멘트가 면재에 결합되어 이완되면, 면재가 주름잡힌다. 예를 들어, 도 7을 보면, 본 발명에 따라 제조된 탄성 복합체 재료 (60)의 한 실시태양이 도시되어 있다. 나타낸 바와 같이, 복합체 재료 (60)은 면재 (64)에 결합된 다수의 탄성 필라멘트 (62)를 포함한다. 필라멘트 (62)는 다수의 평행한 결합선 (66)에 따라 면재 (64)에 결합된다. 면재 (64)가 평행한 결합선 (66) 사이에서 주름잡혀 주름진 외관을 갖는 생성물을 형성한다. 따라서, 생성물의 외관이 개선될 수 있다. 게다가, 일부 응용에서, 주름진 구조는 소비자에게 더 부드러운 감촉을 줄 수 있다. 평행한 결합선을 따라 필라멘트를 결합시킬 때, 결합선들은 약 0.5 mm 내지 약 10 mm, 예를 들어 약 1 mm 내지 약 7 mm, 예를 들어 약 2 mm 내지 약 5 mm의 간격으로 이격 될 수 있다.
도 1에 도시된 실시태양에서는, 생성되는 라미네이트를 이루는 세 성분을 함께 모으는 닙 롤러 (19) 및 (20)이 위치한다. 상기한 바와 같이, 닙 롤러 (19) 및 (20)은 상이한 물질을 모으는 장소 기능을 할 뿐만 아니라 연속 필라멘트를 면재에 결합시키는 데 도움을 주는 기능을 한다. 그러나, 다른 실시태양에서는, 탄성 필라멘트를 면재에 결합시키는 것이 상이한 위치에서 일어날 수 있다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 다른 실시태양에서는, 라미네이트에 열 및/또는 초음파 에너지를 공급하는 닙 롤러가 닙 롤러 (19) 및 (20)으로부터 하류에 위치할 수 있다.
본 발명의 또 다른 한 실시태양에서는 1 쌍의 제 2 닙 롤러가 닙 롤러 (19) 및 (20)으로부터 상류에 위치할 수 있다. 1 쌍의 제 2 닙 롤러는 탄성 필라멘트를 면재에 결합시키기 전에 필라멘트를 평탄화하기 위해 탄성 필라멘트에 압력을 적용하는 데 이용될 수 있다. 필라멘트의 평탄화는 나중에 면재에 결합하기 위한 더 큰 표면적을 생성한다.
필라멘트를 평탄화할 때, 예를 들어, 필라멘트가 약 0.203 mm 내지 약 5.00 mm의 폭 및 약 0.203 mm 내지 약 3.00 mm의 두께를 갖도록 충분한 압력 및/또는 열이 필라멘트에 적용될 수 있다.
접착제 조성물이 탄성 물질과 공압출되어 연속 필라멘트를 형성하고 연속 필라멘트가 신장된 상태에서 부직 웹 (22) 및 (24)에 결합된 후, 생성된 라미네이트가 이완되어 부직 웹이 주름잡히게 한다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 결합된 부직 물질/연속 필라멘트/부직 물질 라미네이트 (25)를 보관을 위해 받아들이고 감는 권 취 롤 (21)이 이용될 수 있다.
도 2는 시스템의 다양한 성분들이 고정된 지지 프레임 (26)을 포함하는 VFL 어셈블리의 측면도를 도시한다. 참조 부호는 도면 전체에 걸쳐서 다양한 도면에서 동일한 성분들을 일관되게 가리키도록 이용된다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 제 1 외부 면재 롤 (27) 및 제 2 외부 면재 롤 (28)은 요망되는 면재 (22) 및 (24)를 어셈블리에 제공한다. 지지 받침대 (29)가 닙 롤러 (20)을 제자리에 지탱한다. 연속 필라멘트를 아래 방향으로 닙으로 전달하는 롤러들을 측면으로 볼 수 있고, 닙에서 필라멘트가 면재와 조합해서 결합된 라미네이트를 형성한다.
이제, 본 발명에 따라 부직 면재에 결합되기 전에 필라멘트가 신장되는 방식을 포함해서 연속 필라멘트 (14)의 제작에 대해 더 상세하게 기술할 것이다. 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 엘라스토머성 물질 및 접착제 조성물이 필라멘트를 처음 형성하는 다이 헤드를 통해 압출된다.
도 4는 모세관 구멍 (31)을 갖는 한 예시적인 압출기 다이 헤드 (15)를 도시한다. 도 5에서, 다이 헤드의 클로즈업 도면이 도시되어 있다. 값비싼 콤(comb) 등을 이용해야 할 필요 없이 적당한 간격으로 필라멘트를 제공하여 정확한 탄성 기하를 갖는 직물을 형성하기 위해 압출기 다이 헤드의 모세관 구멍의 패턴 및 직경을 변화시킬 수 있다. 거리 d1(모세관 구멍 중심 줄 사이의 거리), d2(마주보는 줄에 있는 인접하는 대각선 방향의 모세관 구멍 중심 사이의 거리) 및 d3(동일한 줄에 있는 인접하는 모세관 구멍 중심 사이의 거리)는 최종 생성물에 요망되는 특별한 특징에 의존해서 다를 수 있다. 예를 들어, 본 방법에서는 다양한 구멍 밀도 가 이용될 수 있다. 12 개 필라멘트/인치의 예에서, 다이 구멍의 중심선 사이의 거리(d1)은 약 2.12 mm일 수 있다. 18 개 필라멘트/인치의 구멍 밀도가 이용될 때, 다이 구멍 중심선 사이의 거리(d1)은 약 1.41mm이다.
연속 필라멘트를 운반하는 롤러는 연속 필라멘트가 적층 시스템을 통해 수직으로 흐를 때 연속 필라멘트가 신장되게 하도록 위치지정되고 운전될 수 있다. 많은 롤러가 이용될 때, 각 후속 롤러는 연속 필라멘트의 스트랜드가 한 롤러에서 다른 한 롤러로 넘겨지도록 바로 앞 롤러에 대해 반대 방향으로 회전한다. 추가로, 요망되는 신장 및 늘임 특성을 얻기 위해 각 연속 롤러의 속도는 바로 앞 롤러와 다를 수 있다. 예를 들어, 어떠한 특별한 롤러도 어떠한 앞 롤러의 속도의 1 내지 10 배 또는 그 초과의 속도로 운전될 수 있다. 전형적으로, 서보모터 또는 터너 드라이브와 같은 별도의 제어기가 각 롤에 대한 개별 속도 제어를 허용하기 위해 이용될 수 있고, 각 개별 롤을 구동할 것이다. 속도가 다를 때, 후속 롤러들은 스트랜드가 수직 공정에서 아래 방향으로 이동할 때 더 빠른 속도로 회전하여 스트랜드를 신장하거나 또는 늘일 수 있다. 게다가, 연속 필라멘트는 궁극적으로 직경 약 0.203 mm 내지 1.02 mm의 섬유 크기로 감소되고, 일부 경우에서는 직경 약 0.381 mm 내지 0.508 mm로 감소된다.
연속 필라멘트를 결합 위치로 운반하는 데 이용되는 분리된 롤러의 수는 최종 생성물에 요망되는 특별한 속성에 의존해서 달라질 수 있다. 한 특별한 실시태양에서는, 4 개 이상의 롤러-제 1 냉각(또는 위치 지정) 롤러, 제 2 냉각 롤러, 제 3 비냉각 롤러, 및 제 4 비냉각 롤러-가 이용될 수 있다. 다른 한 실시태양에서 는, 롤러 닙에서 스펀본드 면재(들)를 연속 필라멘트에 결합시키는 시스템의 적층기 부분에 연속 필라멘트가 공급되기 전에 오직 1 개의 냉각 롤러가 필요할 수 있다.
일부 실시태양에서는, 양호한 이형 성질을 제공하기 위해 롤러가 플라즈마 코팅될 수 있다. 다른 실시태양에서는, 필라멘트가 롤 표면 위를 지나서 시스템을 통해 흐를 때 압출된 연속 필라멘트가 개별 필라멘트 사이에 적절한 분리 간격을 유지하는 것을 보장하기 위해 롤러가 추가로 홈을 가지거나 또는 채널을 가질 수 있다. 일부 실시태양에서는, 롤 중 하나 또는 전부에 대해 평활한 롤이 이용될 수 있다. 플라즈마 코팅된 롤이 이용되는 경우에는, 연속 필라멘트가 평활한 비코팅 롤에서만큼 미끄러지지는 않을 것이다. 플라즈마 코팅은 스트랜드를 붙잡고, 연속 필라멘트 스트랜드 사이 거리의 증가된 균일성을 증진한다.
제안한 바와 같이, 연속 필라멘트가 공정을 통해서 진행하고 있을 때 연속 필라멘트를 더 빠르게 급랭 또는 경화시키기 위해 롤러들 중 어느 것이든 또는 전부가 냉각될 수 있다. 냉각 롤은 약 5 ℃ 내지 약 15 ℃(전형적으로, 약 7 ℃ 또는 약 10 ℃)의 제어된 온도로 냉각될 수 있다. 그러나, 상기 온도 범위는 예시적인 것에 지나지 않고, 예를 들어 다른 실시태양에서, 냉각 롤은 약 20 ℃ 초과의 온도일 수 있다. 최종 생성물에 요망되는 특별한 신장성 특성에 의존해서 동시 급랭 및 신장이 최적화될 수 있다.
한 특별한 실시태양에서는, 롤러의 냉각 효과를 제어하기 위해 일련의 롤러들(또는 롤러)이 밀폐된 탑 구조물 내에 봉입될 수 있고 수분이 제거된 컨디셔닝된 공기가 이용될 수 있다. 예를 들어, 냉각 롤은 제어된 이슬점에 대해 50 ℉ 이하로 냉각될 수 있다. 이러한 경우, 롤이 냉각되는 온도는 50 ℉보다 상당히 낮을 수 있지만, 컨디셔닝된 공기 환경을 이용함으로써 롤이 50 ℉에서 유지될 수 있다.
연속 필라멘트를 급랭하는 데 다른 다양한 메카니즘이 이용될 수 있다. 예를 들어, 섬유의 경화를 제어하기 위해 외부 공기가 강제로 섬유에 도입될 수 있다. 다른 실시태양에서는, 섬유를 급랭하기 위해 충분한 표면적을 갖는 커다란 롤 하나를 이용할 수 있다.
어떤 일정한 롤러 속도를 유지하는 것은 적당한 정도의 탄성 신장을 허용하여 주름이 최종 라미네이트에 형성되는 것을 허용한다. 위치 지정 냉각 롤러 (12)는 보통은 약 3 - 10 fpm(feet per minute)의 범위의 표면 속도로 회전하고, 한편, 제 1 수직 배치된 냉각 롤러는 약 5 내지 약 15 fpm으로 회전한다. 그 다음 롤러는 약 7 fpm 내지 약 18 fpm으로 회전하고, 한편, 최종 롤러가 적용되고 이용될 때, 그것은 약 12 fpm 내지 약 100 fpm의 속도로 회전한다. 이들 범위는 대략적인 것이고, 요망되는 조건 및 최종 생성물 형태에 의존해서 달라질 수 있다.
한 특별한 실시태양에서, 제 1 롤은 약 5 fpm으로 회전할 수 있고, 제 2 롤은 약 6 fpm으로 회전할 수 있고, 제 3 롤은 약 11 fpm으로 회전할 수 있고, 제 4 롤은 약 26 fpm으로 회전할 수 있다. 다른 한 실시태양은 10 fpm의 제 1 롤 속도, 20 fpm의 제 2 롤 속도, 40 fpm의 제 3 롤 속도 및 80 fpm의 제 4 롤 속도를 이용한다. 이 실시태양에서, 닙 롤러의 속도는 약 75 fpm이다. 추가의 한 실시태양에서, 제 1 냉각 롤의 속도는 약 400 fpm일 수 있고, 후속 롤의 속도는 연속 필라멘 트를 신장하기 위해 약 750 fpm일 수 있고, 닙 롤러에서 형성되는 복합체 재료의 속도는 약 1500 fpm일 수 있고, 권취 롤러 속도(이완 및 이에 따른 스펀본드 면재의 주름 잡힘을 허용함)는 약 700 fpm일 수 있다.
일련의 롤러를 통해 통과해서 신장된 후, 이어서 상기한 바와 같이 연속 필라멘트가 부직 물질 (22) 및 (24)에 결합된다. 부직 물질 (22) 및 (24)는 멜트블로운 부직 웹, 스펀본드 부직 웹, 카디드 웹 또는 심지어는 직포 웹을 포함해서 적당한 어떠한 웹 또는 라미네이트도 될 수 있다. 한 특별한 실시태양에서, 약 13.56 gsm의 기초 중량을 갖는 폴리프로필렌 스펀본드 면재가 이용될 수 있다.
적층 장치의 결합기, 또는 닙 롤(때로는, "적층기"라고도 부름) 구역은 연속 필라멘트에 일차 신장을 수행한다. 냉각 롤에 대한 결합기 또는 닙 롤의 속도 비는 다양할 수 있고, 대부분의 경우 약 2:1 내지 약 8:1이고, 일부 경우에서는 약 4:1 내지 약 6:1이다.
면재(들)를 연속 필라멘트에 결합시켜서 스펀본드/엘라스토머성 연속 필라멘트/스펀본드 라미네이트를 형성한 후, 이어서 라미네이트가 이완하여 비신장된 또는 덜 신장된 상태로 수축하도록 둔다. 이어서, 라미네이트가 표면 구동 감개 (winder)에 의해 권취 롤 (21)에 감긴다. 결합 롤러에 대한 감개의 속도 비 때문에 라미네이트가 롤에 감길 때 신장된 연속 필라멘트가 이완되고 라미네이트가 주름잡힌 상태로 수축하게 된다. 예를 들어, 결합기 롤 속도에 대한 감개 속도의 비는 약 0.3 내지 약 1.0일 수 있고, 또는 약 0.5 내지 1.0일 수 있다. 연속 필라멘트의 수축 때문에 외부 면재(들)가 결합 지점 사이에서 주름잡혀 주름잡힌 신장성 라미네이트 물품이 생성된다.
라미네이트의 전체 기초 중량은 다양할 수 있지만, 일부 응용에서는 약 60 gsm 내지 약 140 gsm이다. 특별한 한 실시태양에서, 기초 중량은 약 2.85 내지 약 3.2 oz/yd2이다.
도 5를 보면, 본 발명에 따르는 라미네이트의 제조 방법의 다른 한 실시태양이 나타나 있다. 이 실시태양에서도 또한 VFL 시스템 (111)은 수직으로 구성된다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이, 수평으로 구성된 시스템도 본 발명에 똑같이 적용될 수 있다.
도 5에 나타낸 바와 같이, 엘라스토머성 물질 및 접착제 조성물을 함유하는 연속 용융 필라멘트 (114)를 압출 다이 (115)로부터 아래 방향으로 경사진 각도로 위치지정 롤러 (112)에 압출하기 위한 압출기 (110)이 장착된다. 상기한 바와 같이, 접착제 조성물은 엘라스토머성 물질과 조합되어 압출기 (110)에 동일 위치에서 공급될 수 있다. 별법으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 접착제 조성물은 엘라스토머성 물질이 압출기에 공급되는 지점으로부터 하류에 있는 유입구 (116)에서 압출기에 공급될 수 있다.
냉각 위치지정 롤러 (112)는 그것이 필라멘트를 늘어놓기 때문에 시스템의 나머지를 통해 적절한 정렬을 보장한다. 필라멘트가 냉각 위치지정 롤러 (112)의 표면 위를 이동할 때와 마찬가지로, 필라멘트가 냉각 롤러 (113)의 냉각 표면을 향해서 이동하고 그 위를 이동할 때 그것은 냉각되고 고화된다. 이어서, 필라멘트는 닙 롤러 (119)와 닙 롤러 (120)에 의해 형성된 닙을 포함하는 시스템의 적층기 구역을 향해서 아래 방향으로 이동한다.
연속 필라멘트는 닙에서 어떠한 적당한 결합 방법을 이용해서든 다양한 유형의 면재와 조합된다. 도 5에 도시된 실시태양에서, 제 1 부직 스펀본드 면재 (122) 및 제 2 부직 스펀본드 면재 (124)가 연속 필라멘트의 반대쪽 표면에서 조합되어 결합된 라미네이트 (125)를 형성한다.
도 5에 도시된 실시태양에서는, 도 1에 나타낸 더 많은 수의 냉각 롤과는 대조적으로 오직 2 개의 냉각 롤이 이용된다.
본 발명은 다음 실시예와 관련해서 더 잘 이해할 수 있다.
다음 실시예는 추가의 접착제층이 전혀 필요 없이 하나 이상의 면재에 신장 결합될 수 있는 탄성 부재를 형성하기 위해 접착제 조성물을 엘라스토머성 물질과 공압출하는 능력을 입증하기 위해 수행하였다.
다음 실시예에서는, 탄성 필라멘트를 크라톤 폴리머즈, 인크.(미국 텍사스주 휴스턴 소재)로부터 얻은 크라톤 G 시리즈 삼블록 공중합체로부터 제조하였다. G 시리즈 크라톤 중합체는 20% 점착성 부여제를 함유하였다. 또, 탄성 필라멘트를 점착성 부여제를 함유하지 않는 크라톤 G 시리즈 사블록 공중합체로부터 제조하였다. 추가로, 탄성 필라멘트는 본 발명에 따라 접착제 조성물을 함유하였다. 더 구체적으로 말하면, 크라톤 삼블록 공중합체는 5 중량% 접착제 조성물과 함께 조합하였고, 크라톤 사블록 공중합체는 15 중량%의 양의 접착제 조성물과 조합하였다.
이 실시예에서 사용된 접착제 조성물은 헌츠만 코프.(Huntsman Corp.)로부터 얻었고, 헌츠만으로부터 얻은 H2115 렉스택(REXTAC) 아택틱 폴리프로필렌 49.5 중량%, 엑손-모빌로부터 얻은 PP3746G 이소택틱 폴리프로필렌 15 중량%, 엑손-모빌로부터 얻은 에스코레즈 5300 점착성 부여제 30 중량%, 헌츠만으로부터 얻은 셉톤 2002 스티렌-에틸렌 프로필렌-스티렌 블록 공중합체 5.0 중량%, 및 시바(Ciba)로부터 얻은 어가녹스 1010 항산화제 0.5 중량%를 함유하였다(함께 배합함). 접착제 조성물은 비드 또는 펠렛 형태로 얻었고, 또한 비드 또는 펠렛 형태의 엘라스토머성 물질과 조합하여 압출기를 통해 공압출시켰다.
138 ℃의 대역 1 온도, 193 ℃의 대역 2 온도, 202 ℃의 대역 3 온도, 210 ℃의 대역 4 온도, 213 ℃의 호스 온도 및 215 ℃의 다이 온도를 갖는 일축 압출기를 사용하였다. 필라멘트를 10 인치 폭을 가지고 12 개 구멍/인치를 갖는 균일한 섬유 침착기를 통해 압출하였다. 필라멘트를 5 fpm의 냉각 롤 상으로 보냈다. 탄성 스트랜드를 10 - 30 fpm으로 움직이는 열 엠보싱 닙에 대해 2 - 6 배 속도 차로 수평으로(도면에 나타낸 수직 신장과 대조됨) 신장하였다. 탄성 필라멘트에 적층된 면재는 0.4 osy의 기초 중량을 갖는 폴리프로필렌으로부터 제조된 스펀본드 웹을 포함하였다.
필라멘트가 1 개의 면재 또는 2 개의 면재에 적층된 16 개의 샘플을 제조하였다. 11 개의 샘플은 삼블록 엘라스토머로 제조하였고, 5 개의 샘플은 사블록 엘라스토머를 사용하여 제조하였다. 압출 동안, 접착제 조성물이 생성되는 탄성 필라멘트의 표면으로 이동한다는 것을 알았다. 접착제 조성물이 표면으로 이동하기 때문에, 필라멘트는 쉬드/코어 구조를 가졌고, 접착제 조성물이 필라멘트의 표면에 존재하여 필라멘트가 면재에 결합하는 것을 도왔다. 다음은 제조된 샘플에 대한 추가 설명이다.
샘플 엘라스토머 냉각 롤
속도
(fpm)		 탄성 스트랜드
기초중량(gsm)		 신장 수준
(% 늘임)		 닙
속도
(fpm)		 감기 속도
(fpm)		 면재
(1 또는 2 개)
1 삼블록 5 18.01 230 16.5 10.1 2 개
2 삼블록 5 29.71 100 10 8.0 2 개
3 삼블록 5 36.01 230 16.5 9.9 2 개
4 삼블록 5 23.77 400 25 15.0 2 개
5 삼블록 5 19.81 500 30 18.0 2 개
6 삼블록 5 72.02 230 16.5 9.9 2 개
7 삼블록 5 47.53 400 25 15.0 2 개
8 삼블록 5 39.61 500 30 18.0 2 개
9 삼블록 5 39.61 500 30 18.0 1 개
10 삼블록 5 22.28 300 20 12.0 1 개
11 삼블록 5 14.85 300 20 12.0 1 개
12 사블록 10 14.85 300 40 24.0 1 개
13 사블록 10 11.88 400 50 30.0 1 개
14 사블록 10 23.77 400 50 30.0 1 개
15 사블록 10 23.77 400 50 30.0 2 개
16 사블록 10 35.65 400 50 30.0 2 개
수평 필라멘트 적층 공정은 20 ℃ 온도의 냉각 롤 1 개를 함유하였다. 이 공정 동안에는, 리본을 평탄화하기 위해 필라멘트가 면재와 조합되기 전에 닙에 들어갔다. 필라멘트의 평탄화는 면재에 결합하기 위한 필라멘트의 표면적을 증가시켰다. 필라멘트가 냉각 롤 상에 접촉하여 필라멘트를 리본으로 스매싱(smashing)한 다음 50 -150 mm인 곳에서 냉각 롤 바로 위에 직경 약 50 mm의 테플론(등록상표)(Teflon™) 플라즈마 코팅된 아이들러 롤을 설치하여 닙을 형성하였다.
필라멘트를 면재에 결합시키기 위해, 가열 엠보싱 롤을 함유하는 가열 닙에 상이한 층들을 공급하였다. 엠보싱 롤은 188 ℉의 온도이고, 닙은 70 psi의 결합 압력을 생성하였다. 엠보싱 롤은 생성되는 라미네이트의 길이를 따라서 횡기계 방향으로 평행한 결합선들을 생성하였다. 필라멘트가 이완될 때, 면재가 주름진 외 관을 생성하였다.
평행한 결합선들은 오일 가열 스틸 드럼 둘레에 플레이트를 설치함으로써 생성하였다. 플레이트는 횡기계 방향 폭이 20 인치이고 기계 방향 길이가 38 인치이었다. 플레이트는 마그네슘으로 제조하였고, 약 3 mm의 두께를 가졌다. 도드라진 엠보싱 영역의 높이는 약 1.5 내지 4 mm이었다. 기계 방향으로 평행한 결합선의 폭은 2 mm이고, 기계 방향으로 평행한 결합선 사이의 간격의 폭은 3 mm이었다.
모든 샘플을 성공적으로 제조하였다. 특히, 필라멘트와 면재 사이에 접착제층이 존재하지 않는 경우일지라도, 접착제 조성물을 엘라스토머성 물질과 공압출함으로써 필라멘트와 면재 사이에 양호한 결합이 생성되었다.
샘플은 부드러운 감촉을 가졌고, 매우 유연성이 있었다.
본 발명에 대한 이들 및 다른 변경 및 변화는 첨부된 특허 청구 범위에 더 구체적으로 나타나는 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 당업계 통상의 기술을 가진 자에 의해 실시될 수 있다. 게다가, 다양한 실시태양의 양상들을 전부 또는 일부 상호교환할 수 있음을 이해해야 한다. 게다가, 당업계 통상의 기술을 가진 자는 상기 설명이 예를 들기 위한 것임에 지나지 않고, 이러한 첨부된 특허 청구 범위에 기술되는 본 발명을 제한하는 것을 의도하지 않음을 인식할 것이다.

Claims (23)

  1. 하나 이상의 면재 (facing material), 및 면재에 부착된 하나 이상의 탄성 부재를 포함하고, 상기 탄성 부재가 접착제 조성물과 조합된 엘라스토머성 물질을 포함하고, 상기 엘라스토머성 물질과 조합된 접착제 조성물만이 탄성 부재를 면재에 결합시키기 위해 존재하고, 면재와 탄성 부재 사이에 적용되는 추가의 접착제층이 없으며,
    상기 탄성 부재가 탄성 물질 및 접착제 조성물을 함께 공압출함으로써 형성되고, 상기 탄성 부재가 외부 표면을 가지고 외부 표면의 적어도 일부가 접착제 조성물을 포함하며, 상기 탄성 부재가 엘라스토머성 물질로부터 형성된 코어 및 접착제 조성물로부터 형성된 쉬드를 포함하는 복수의 필라멘트를 포함하고,
    상기 접착제 조성물이 아택틱 (atactic) 중합체, 결정성 중합체 및 점착성 부여제를 포함하고, 상기 접착제 조성물이 20 중량% 내지 80 중량% 미만의 양의 아택틱 중합체, 5 중량% 내지 20 중량%의 양의 결정성 중합체, 15 중량% 내지 45 중량%의 양의 점착성 부여제, 및 0 중량% 초과 내지 10 중량%의 양의 연신성 중합체를 포함하며, 상기 아택틱 중합체가 25% 미만의 결정도를 가지고, 결정성 중합체가 60% 초과의 결정도를 갖는 복합체 재료.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제 1 항에 있어서, 탄성 부재의 엘라스토머성 물질이 스티렌계 블록 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드, 에틸렌과 하나 이상의 비닐 단량체의 공중합체, 또는 메탈로센 촉매에 의한 폴리올레핀을 포함하는 복합체 재료.
  5. 삭제
  6. 제 1 항에 있어서, 접착제 조성물에 존재하는 아택틱 중합체가 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리부텐, 저밀도 폴리에틸렌, 또는 폴리알파올레핀 랜덤 공중합체를 포함하고, 접착제 조성물에 존재하는 결정성 중합체가 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리부텐, 고밀도 폴리에틸렌, 또는 폴리알파올레핀 랜덤 공중합체를 포함하는 복합체 재료.
  7. 제 1 항에 있어서, 접착제 조성물에 존재하는 아택틱 중합체가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 공중합체를 포함하고, 접착제 조성물에 존재하는 결정성 중합체가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 공중합체를 포함하는 복합체 재료.
  8. 삭제
  9. 제 1 항에 있어서, 접착제 조성물이 연신성 중합체를 더 포함하고, 상기 연신성 중합체가 스티렌-이소프렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌 부틸렌-스티렌 블록 공중합체, 스티렌-에틸렌 프로필렌-스티렌 블록 공중합체, 단일 부위 촉매에 의한 폴리올레핀, 폴리이소프렌, 폴리부타디엔, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트 공중합체, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 복합체 재료.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 접착제 조성물이 탄성 부재의 표면으로 이동한 복합체 재료.
  12. 제 1 항에 있어서, 접착제 조성물이 탄성 부재에 2 중량% 내지 20 중량%의 양으로 존재하는 복합체 재료.
  13. 제 1 항에 있어서, 탄성 부재에 함유된 접착제 조성물이 면재에 패턴에 따라 결합되고, 상기 접착제 조성물이 면재에 열 결합되거나 또는 초음파 결합된 복합체 재료.
  14. 제 13 항에 있어서, 결합 패턴이 횡기계 방향으로 뻗은 평행한 결합선들을 포함하는 복합체 재료.
  15. 제 1 항에 있어서, 면재가 스펀본드 웹 또는 멜트블로운 웹을 포함하는 복합체 재료.
  16. 제 1 항에 있어서, 탄성 부재가 신장된 상태로 면재에 부착되어 탄성 부재가 이완될 때 면재가 주름잡히는 복합체 재료.
  17. 제 1 항에 있어서, 탄성 부재가 다수의 필라멘트, 필름 또는 부직 웹을 포함하는 복합체 재료.
  18. 제 1 항에 있어서, 탄성 부재 사이에 존재하거나 또는 탄성 부재를 덮는 다른 접착제 물질이 없는 복합체 재료.
  19. 제 1 항에 있어서, 탄성 부재가 탄성 부재와 면재 사이에 존재하는 추가의 접착제층 없이 면재에 결합된 복합체 재료.
  20. 아택틱 중합체, 결정성 중합체, 연신성 중합체 및 점착성 부여제를 포함하는 접착제 조성물과 조합된 엘라스토머성 물질을 포함하는 연속 필라멘트를 압출하고;
    연속 필라멘트를 신장하고;
    신장된 연속 필라멘트를 면재의 제 1 면에 적층시켜 신장된 연속 필라멘트에 함유된 접착제 조성물을 면재에 결합시키는 것을 포함하고,
    상기 필라멘트는 외부 표면을 가지고 외부 표면의 적어도 일부가 접착제 조성물을 포함하며, 상기 필라멘트는 엘라스토머성 물질로부터 형성된 코어 및 접착제 조성물로부터 형성된 쉬드를 포함하며,
    상기 아택틱 중합체가 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 폴리알파올레핀 랜덤 공중합체를 포함하고, 상기 접착제 조성물에 상기 아택틱 중합체가 20 중량% 내지 80 중량% 미만의 양으로 존재하고, 상기 연신성 중합체가 0 중량% 초과 내지 10 중량%의 양으로 존재하며, 상기 결정성 중합체가 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌을 포함하고, 상기 결정성 중합체가 접착제 조성물에 5 중량% 내지 20 중량%의 양으로 존재하고, 상기 접착제 조성물이 상기 연속 필라멘트의 2 중량% 내지 20 중량%를 이루고,
    상기 아택틱 중합체가 25% 미만의 결정도를 가지고, 결정성 중합체가 60% 초과의 결정도를 갖는 것인 복합체 재료 제조 방법.
  21. 제 1 항에 있어서, 아택틱 중합체가 20% 미만의 결정도를 가지고, 결정성 중합체가 60% 초과의 결정도를 갖는 복합체 재료.
  22. 제 1 항에 있어서, 아택틱 중합체가 25% 미만의 결정도를 가지고, 결정성 중합체가 80% 초과의 결정도를 갖는 복합체 재료.
  23. 제 1 항에 있어서, 아택틱 중합체가 20% 미만의 결정도를 가지고, 결정성 중합체가 80% 초과의 결정도를 갖는 복합체 재료.
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