KR101406271B1 - 라미네이트들을 결합시키는 스티치리스 시임 시스템 - Google Patents

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KR101406271B1
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그레고리 이 하논
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고어 엔터프라이즈 홀딩즈, 인코포레이티드
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Abstract

기능층을 갖는 제1 패널(4)과 기능층을 갖는 제2 패널(4) 사이에 스티치리스 시임이 제공된다. 시임 시스템은 제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 불연속적인 융합된 스티치리스 시임(6)을 통해 형성된다. 제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 불연속적인 융합된 스티치리스 시임을 강화시키는 데에 보강재(5)가 사용되어, 액체 불투과성인 스티치리스 시임 시스템을 형성할 수 있다. 상기 스티치리스 시임 시스템을 형성하는 방법이 또한 제공된다.

Description

라미네이트들을 결합시키는 스티치리스 시임 시스템{STITCHLESS SEAM SYSTEM FOR JOINING LAMINATES}
본 발명은 인접한 라미네이트 패널 사이에 기능적으로 방수성인 스티치리스 시임 폭이 생성되게 하는 라미네이트들 사이의 스티치리스 시임 시스템에 관한 것이다.
스티치리스 시임 시스템은 고성능의 방수 의복 및 신발류를 만드는 데에 사용되고 있다. 전통적인 융합된 시임이 방수 의류에 사용되고 있지만, 그러한 시임은 오히려 뻣뻣해지는 경향이 있다. 또한, 스티치리스 시임의 연속적인 굽힘으로 인해 의류의 수명이 감축된다. 본 발명의 스티치리스 시임은 가요성을 제공하고 시임의 원래 상태를 유지하여 크래킹을 방지하는 매우 작은 치수의 시임을 형성하게 한다. 산업계에는 방수성 보호 의복 및 보호 신발류를 제조하기 위해 코팅된 직물 복합 재료 또는 직물 라미네이트 및 액체 보호 배리어 박막층을 사용하는 것이 알려져 있다. 이들 용례의 가장 일반적인 것은 통기성 방수 의류이다. 통상적인 예로는 하나 이상의 직물층에 적층된 또는 접합된 통기성 방수 필름을 포함하며 W.L Gore and Associates사에서 등록 상표명 GORE-TEX로 판매하는 라미네이트 재료가 있다. 이들 라미네이트는 의복 및 신발류로 제조되어 GORE-TEX® 의류 등으로서 판매된다. 또한, 이와 동일한 목적을 위해 코팅된 직물이 직물 복합 재료에 사용될 수 있다.
이들 라미네이트의 피스 또는 패널은 함께 결합되어 의류 및 다른 유사한 직물 구조를 형성한다. 신발류의 경우에, 라미네이트의 피스 또는 패널은 통상적으로 함께 결합되어 신발류의 외피에서 라이너로서 통합되고 밑창과 결합되는 부티(booty)를 형성한다. 방수 및 보호용이 될 의류와 신발류의 경우에는, 라미네이트의 패널이 함께 결합되는 시임을 밀봉할 필요가 있다. 이러한 라미네이트 패널의 결합은 먼저 종래의 재봉 기술을 이용하여 라미네이트를 함께 재봉함으로써 행해지는 것이 통상적이다. 이어서, 이들 재봉된 시임의 방수 밀봉은, 코팅 또는 보호 배리어 필름의 표면을 밀봉하여 재봉 구멍 및 층들이 스티치 사이를 연결하는 영역에 걸쳐 시일을 생성하는 열가소성 고온 용융 접착제를 갖는 시임 밀봉 테이프의 부착에 의해 달성된다. 시임 밀봉 테이프는 예컨대 접착제를 용융시키도록 고온의 공기 스트림을 지향시키는 노즐을 이용하여 가열될 수 있다. 이어서, 테이프는 시임 위에 부착되고 이들 양자를 한쌍의 압력 롤러의 닙(nip)을 통과시켜 보호층 표면 상에 용융된 접착제를 압착시킴으로써 표면에 대한 테이프의 우수한 접합을 보장한다. 심미적인 이유로, 시임 밀봉 테이프는 시야로부터 숨겨지도록 의류의 내측에 부착되는 것이 일반적이다. 발을 덮기 위한 부티의 경우에, 시임 밀봉 테이프는 시야로부터 숨겨지도록 라이닝 재료와 신발류의 외피 사이에 있는 부티의 외측에 부착되는 것이 일반적이다. 접착 및 융합과 같이 덜 일반적인 밀봉 기술도 또한 당업계에 알려져 있다.
다양한 융합된 시임들이 당업계에 개시되어 있지만, 종래 기술 중 어떤 것도 본 발명을 교시하지 못한다. 미국 특허 제6,798,088호는 직물의 피스들을 결합하는 방법을 개시하고 있다. 이 방법에서는, 절단 에지를 형성하고 각 직물 피스의 절단 에지에서 실로 묶는다. 이어서, 직물 피스를 서로 부분적으로 겹치는 방식으로 놓고 소노트로드(sonotrode)와 모루 사이에서 함께 압착한다. 소노트로드 또는 모루 중 적어도 하나는 다수의 높은 부분이 있는 표면 프로파일을 갖는다. 직물 피스는 소노트로드의 초음파 진동에 의해 결합된다. 소노트로드 및/또는 모루에 있는 높은 부분의 패턴으로 인해 다른 지점에서의 직물을 남겨두고 특정한 지점에서만 직물이 융합 또는 가소화된다. 따라서, 초음파로 융합된 불연속적인 시임이 생성된다.
미국 특허 제6,103,325호는 한면이 폴리에스테르 직물만으로 구성되고 시트의 다른 면이 폴리우레탄 코팅으로 구성되는 라미네이트 시트를 구비하는, 초음파로 형성된 시임을 개시하고 있다. 시임을 형성하기 위하여 폴리우레탄으로 코팅된 직물의 면들을 접촉시키고 초음파 에너지를 가해 직물들을 함께 융합하여 단일의 모놀리식 방수 시임을 형성한다.
국제 공개 공보 제WO2005/000055호는 2개의 라미네이트의 에지들 사이의 융합된 시임을 개시하고 있는데, 여기서 각 직물층은 용융 온도가 상이한 2개의 구성요소로 이루어진다. 시임은 각 라미네이트의 직물층 중 용융된 제2 구성요소와 용융되지 않은 제1 구성요소에 의해 형성된다. 시임된 라미네이트의 에지는 에지간 맞대기 배향으로 있다.
미국 특허 공개 제2003/0135185호는 접착제 없는 흡착성 의류를 개시하고 있는데, 그 구성요소는 하나 이상의 접착제 없는 접합부에 의해 함께 유지된다. 일실시예에 있어서, 접착제 없는 접합부는 초음파로 형성된다.
의류 및 신발류 산업에서는 의류 및 보호 신발류에 가요성 방수 시임을 형성하기 위하여 복잡하거나 다층식인 직물 라미네이트 구조의 2개 이상의 패널을 결합하기 위한 신뢰성 있고 효과적인 기술에 대한 요구가 존재한다. 또한, 산업계에는 가요성, 내구성, 강도 및 크랙 내성을 보이는 융합된 방수 시임에 대한 요구가 존재한다. 본 발명은 산업계의 요구를 해결하는 것이다.
정의
"패널"은 적어도 하나의 배리어층과 적어도 하나의 추가층, 예컨대 직물, 부직 또는 다른 적절한 물질층을 갖는 라미네이트이다.
패널은 코팅된 직물, 보호층, 배리어, 박막 또는 필름을 더 포함할 수 있다.
"보호층", "배리어층", "기능층" 또는 "필름"은 액상의 물 침투에 대하여 최소로서, 이상적으로는 액상 화학 물질 도전의 범위로, 배리어를 제공하는 필름 또는 코팅으로서 정의된다. 층은 적어도 3분의 시간 동안에 적어도 0.07 바아의 압력에 대하여 액상의 물 침투를 방지한다면 방수로 간주된다. 보호층 재료는 0.07 바아를 초과하는 물 침투 압력을 보장하는 것이 바람직하다. 물 침투 압력은 본 명세서에 설명된 방수 시임용 수터 시험(Suter Test)에 관하여 설명된 것과 동일한 조건을 기초로 하여 방수 패널에 대해 측정된다.
"시임"은 2개 이상의 패널이 재봉, 접착, 융합 또는 다른 기계적인 결합에 의해 함께 영구적으로 결합되는 영역으로서 정의된다.
"방수 시임"은 적어도 3분의 시간 동안에 적어도 0.07 바아의 압력에서 시험 유체의 도전에 직면했을 때에 액체를 누수하지 않거나 스며들게 하지 않는 스티치리스 시임이다. 시험 유체는 최소한 물이고, 이상적으로는 액상 화학 물질일 수 있다.
"의류"는 코트, 자켓, 셔츠, 바지, 슈트, 장갑, 모자 또는 결합된 라미네이트 패널로부터 형성된 다른 구조를 포함하는 의복으로서 정의된다.
"신발류"는 구두, 부츠, 양말 등과 같이 발을 위한 가리개로서 정의되며, 보호층을 비롯하여 하나 이상의 라미네이트 패널을 통합하고, 상기 라미네이트 패널은 적어도 하나의 내구성 방수 시임에 의해 함께 결합된다. 라미네이트 패널은 신발류 내에 라이너로서 부티를 형성할 수 있거나, 별법으로서 결합된 라미네이트 패널은 신발류의 다른 구성요소에 부착되거나 다른 구성요소와 부착될 때에 신발류의 갑피 및 라이너를 모두 구비할 수 있다.
"불연속적인 시임"은 단속적인 영역이 있는 시임, 또는 별법으로서 절단 에지에 대한 근접 정도가 다양한 지점들을 갖는 적어도 하나의 연속적인 융합된 스티치리스 시임으로서 정의된다.
"보강재"는 제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 시임의 강도를 증가시키기에 적절한 임의의 재료로서 정의된다. 보강재는 액체 불투과성 시임을 제공할 수 있다. 보강재는 불연속적인 융합된 시임을 가로질러 제1 패널을 제2 패널에 결합시킨다.
"시임 폭"은 패널의 절단 에지로부터 절단 에지에 대해 가장 멀리 있는 시임 부분까지의 거리로서 정의된다.
본 발명은 적어도 2개의 패널들 사이에 방수 스트치리스 시임 시스템을 제공한다. 이 시스템은 방수 기능층을 갖는 제1 패널과, 방수 기능층을 갖는 제2 패널과, 상기 제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 불연속적인 시임을 구비한다. 제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 불연속적인 시임을 강화시켜 액체 불투과성 시임을 제공하는 보강재가 추가될 수 있다.
본 발명은 방수 기능층을 갖는 제1 패널과, 제1 불연속적인 시임에 의해 결합되는 방수 기능층을 갖는 제2 패널을 구비하는 패널들 사이의 방수 스티치리스 시임을 더 제공한다. 제1 불연속적인 시임은 제1 패널을 제2 패널에 결합시키고, 제1 패널을 제2 패널에 결합시켜 액체 불투과성 시임을 제공하는 제1 불연속적인 시임을 강화시키는 제2 시임이 추가될 수 있다.
방수 라미네이트의 피스들을 함께 결합시켜 융합된 방수 스티치리스 시임을 형성하는 방법이 더 제공된다. 이 방법은 적어도 직물층과 방수 기능층을 각각 갖는 방수 라미네이트의 적어도 2개의 피스를 그 직물 구역들이 서로 접촉하여 스티치리스 시임 라인의 위치 결정을 정하는 시임 폭 영역을 형성하도록 적층된 관계로 배치하는 단계에 의해 달성된다. 이어서, 열 및 압력이 시임 폭을 따라 적층된 라미네이트에 가해지는데, 열은 연속적으로 가해지며, 상기 압력은 연속적인 스티치리스 시임을 형성하는 스티치리스 시임 라인의 에지에 가장 인접하게 일정한 간격으로 그리고 연속적인 스티치리스 시임에 병치(juxtaposition)되는 소정의 간격으로 가해져 불연속적인 스티치리스 시임을 형성함으로써 시임 구역을 따라 다수의 시임을 형성한다. 연속적인 스티치리스 시임은 절단 용접된 시임일 수 있다. 패널들 사이의 접합을 강화하도록 보강재가 추가될 수 있다.
도 1a 내지 도 1f는 불연속적인 융합된 시임에 의해 결합된 2개의 패널을 나타내는 개략도.
도 2는 융합, 재봉 또는 밀봉 전에 3층 라미네이트의 단면도.
도 3은 엠보싱 리브에 의해 형성된 불연속적으로 융합된 시임 구성을 매개로 접합된 2개의 3층 라미네이트 패널의 단면도.
도 4는 시임 위에 놓여 있고 패널의 내측과 절단 단부에 부착되는 보강재가 있는 3층 라미네이트 패널들 사이의 불연속적인 시임 구성의 다른 실시예의 단면도.
도 5는 복잡한 직물 구조가 불연속적인 스티치리스 시임 구역을 형성하도록 융합된 2층 라미네이트 패널의 단면도.
도 6은 2개의 라미네이트 패널을 결합하는 데에 사용되는 불연속적인 스티치리스 시임의 상부 사시도로서, 이 도면에서 절단 에지는 일면으로 압착된다.
도 7은 2개의 패널이 서로 적층된 관계로 있는 상태에서 음파 용접기의 개략 적인 측면도.
도 8은 절단 리브가 있는 초음파 융합 휠의 단면도.
도 9 내지 14는 예상되는 다양한 불연속적인 시임 패턴을 도시하는 도면.
본 발명은 불연속적인 스티치리스 시임에 인접한 연속적인 스티치리스 시임을 갖는 방수 라미네이트 등의 융합된 의류 패널에 의해 형성되는 스티치리스 시임 시스템(1)을 제공한다. 본 발명의 바람직한 실시예에 있어서, 스티치리스 시임 시스템(1)은 하나 이상의 불연속적인 스티치리스 시임에 인접한 하나 이상의 연속적인 스티치리스 시임을 형성하도록 초음파로 융합된 라미네이트의 2개 이상의 패널을 포함한다. 본 발명의 스티치리스 시임 시스템(1)은 기능적으로 방수인 패널들 사이에 형성하기에 매우 적합하다.
도 1a 내지 도 1f는 제1 패널(5)을 제2 패널(7)에 결합하는 것으로 도시된 불연속적인 시임(6)을 매개로 적어도 2개의 패널들 사이에 형성되는 스티치리스 시임 시스템(1)으로서 본 발명의 가장 간단한 실시예를 도시하고 있다. 패널은 외면(8), 내면(10) 및 절단 에지를 구비한다. 패널은 불연속적인 시임(6)을 매개로 적층된 관계로 결합된다. 절단 에지(12)는 또한 패널의 주변에 형성되는 절단 용접부(14)를 구비할 수 있다. 절단 용접부(14)는 절단 휠 또는 초음파 융합에 의해 형성될 수 있다. 절단 에지와 불연속적인 시임(6)의 가장 원위 부분 간의 거리를 시임 폭(15)이라 한다. 불연속적인 시임(6)이라는 용어는 패널의 절단 에지에 평행하고 이 절단 에지로부터 가장 멀리 있는 접합된 에지들이 불연속적인 스티치리스 시임을 말한다. 적절한 타입의 융합은 초음파, 무선 주파수(RF), 열, 접착제, 국부화된 열 접합을 포함한다. 본 발명의 스티치리스 시임 시스템(1)을 형성하기 위해 불연속적인 시임(6)에 이차 시임을 사용할 수도 있다. 도 1b, 도 1c, 도 1e 및 도 4에 도시된 바와 같이, 스티치리스 시임 시스템(1)은 내구성 및/또는 강도를 추가하도록 보강재(5)를 더 구비할 수 있다.
불연속적인 스티치리스 시임 시스템(1; 도 1a 내지 도 1e 및 도 3 내지 도 6)은 단속적인 영역이 있는 융합된 스티치리스 시임, 또는 별법으로서 도 1f에 도시된 바와 같이 절단 에지에 대한 근접 정도가 다양한 지점들을 갖는 적어도 하나의 연속적인 융합된 스티치리스 시임으로 이루어질 수 있다. 시임 구역에서 절단 에지에 대해 실질적으로 평행하게 배향된 하나 이상의 시임이 시임 폭(15)을 구성한다. 시임 폭 및 다수의 시임 간의 거리에 따라, 시임 시스템의 폭이 변하게 된다. 도 2는 본 발명에 유용한 다층 라미네이트를 구비하는 패널(4)을 도시한다. 다층 라미네이트는 외면(8), 내면(10) 및 기능층(9)을 구비한다. 기능층(9)은 박막, 필름, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)을 포함하는 라미네이트, ePTFE(expanded PTFE), 폴리우레탄 또는 다른 적절한 물질일 수 있다. 기능층은 적어도 3분의 시간 동안에 적어도 0.07 바아의 압력에서 시험 유체의 도전에 직면했을 때에 누수하지 않거나 스며들게 하지 않는, 기능적으로 방수 필름 또는 박막을 갖는 패널을 제공할 수 있다. 라미네이트를 구성하는 개별적인 층들은 접착제(13)를 통해 접합되거나 달리 결합될 수도 있다.
도 1b 및 도 1c에 도시된 일실시예에서, 제1 패널(5)을 제2 패널(7)에 결합시키고 액체 불투과성 시임을 제공하는 스티치리스 시임 시스템(1)의 강도를 증가시키기 위해 불연속적인 시임에 보강재(5)가 사용될 수 있다. 보강재(5)는 직물 테이프, 방수 테이프, 실 또는 방수 직물 라미네이트, 실, 테이프, Kevlar™, 폴리에스테르, 나일론, 비탄성 물질, 시임 테이프, 직물 라미네이트, 밀봉 폴리머 또는 응력이나 마모를 받을 때에 시임 시스템에 전체로서 보강재(5)를 제공하는 다른 재료를 비롯하여 임의의 적절한 재료일 수 있다. 보강재(5)는 불연속적인 융합된 시임을 가로질러 제1 패널(5)을 제2 패널(7)에 또한 결합시킨다. 변형을 충분히 견디고 최대의 가용성을 허용하는 얇은 보강재(5)가 바람직하다. 보강재(5)는 배리어 특성을 제공할 수도 있다. 보강재(5)는 시임 테이프의 일부로서 통합될 수 있다. 이 양태에서, 보강재(5)는 테이프 에지가 보강재(5)에 인접한 테이프의 프로파일보다 얇은 프로파일을 달성하게 하도록 시임 테이프의 폭만큼 넓을 필요는 없다. 배리어 특성을 제공하도록 불연속적인 시임(6)이 밀봉 폴리머와 함께 사용될 수 있는 것이 예상된다. 하나 이상의 추가적인 융합된 시임이 스티치리스 시임 구역의 폭에 통합될 수 있는 것이 또한 예상된다. 하나 이상의 추가적인 융합된 시임은 연속적인 융합된 시임, 불연속적인 융합된 시임 또는 2가지 타입의 융합 시임의 조합일 수 있다. 추가적인 시임은 열 용접되는 것이 바람직하다. 보강재(5)는 상부층, 접착층 및 보강재(5)를 구비하는 다층 스티치리스 시임 테이프일 수 있다. 보강재(5)는, 융합된 시임에 적용되는 부착 후에, 시임 강도를 향상시키도록 사용되는 별개의 층일 수 있다. 보강재(5)는 시임의 방수성 및/또는 시임 강도를 향상시킬 수 있다. 보강재(5)는 물품의 방수 패널의 내면에 부착된다. 본 발명의 일실시예에서, 보강재(5)는 도 1b, 도 1c 및 도 1e에 도시된 바와 같이 시임 테이프의 형태이다. 시임 테이프는 시임 자체의 양쪽 면에 고정될 수도 있다. 심미적인 이유로, 시임 테이프는 시야로부터 숨겨지도록 의류의 내측에 부착되는 것이 일반적이다. 따라서, 시임 테이프는 의류 또는 액세서리의 라이닝 면에 고정되는 것이 바람직하다. 시임 테이프는 가용성 접착 테이프, 가용성 직물 테이프 또는 가용성 라미네이트 테이프일 수 있다. 가용성 테이프의 일례로는 80℃ 내지 230℃의 범위의 온도에서 용융 가능한 적어도 하나의 열가소성 구성요소를 구비하는 용접 가능한 테이프가 있다. 다른 실시예에서, 시임 테이프는 가열될 때에 연화되어 유동하는 열가소성 필름일 수 있다. 보다 일반적으로, 시임 테이프는 일면이 고온 용융 접착제로 피복되어 있는 백킹 테이프(backing tape)를 포함한다.
일실시예에서, 본 발명에 따라 불연속적인 시임(6)이 제조된 후에, 시임 테이프(보강재; 5)는, 예컨대 접착제를 용융시키기 위해 고온 공기의 송풍을 이용하여 가열된다. 이어서, 보강재(5)를 시임 위에 부착하고 양자를 한쌍의 압력 롤러의 닙을 통과시켜 용융된 접착제를 패널(4)에 압착시킴으로써 밑에 있는 패널(4)에 대한 보강재(5)의 우수한 접합을 보장한다. 패널 상의 시임 테이프와 불연속적인 시임(6)은 소정 거리를 통해 연속적으로 운반되어 함께 결합된다. 시임 테이프와 같이 임의의 폭의 보강재(5)가 사용될 수 있다. 그러나, 본 발명은 또한 얇게 융합된 불연속적인 시임(6) 자체 때문에 그리고 실제 시임의 여유가 없다는 점에서 매우 얇고 좁은 시임 테이프의 사용을 가능하게 한다. 시임 테이프는 15 mm 이하의 폭을 갖는 것이 바람직하다. 방수 시임의 경우에, 도 4에 도시된 바와 같이, 시임 테이프를 패널과 시임의 시임 폭 및 절단 용접 구역에 연속적으로 접합하는 것이 유리하다.
다른 양태에 있어서, 스티치리스 시임 시스템(1)은 패널의 외면(8)이 도 1a와 같이 서로 접합하도록 서로 적층된 관계로 제1 패널(5)의 지정된 절단 에지(12)를 제2 패널(7)의 절단 에지(12)에 결합시키는 연속적인 접합부를 더 포함할 수 있다. 직물 패널들은 음파 융합 비드에 의해 그 에지들에서 함께 융합될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 음파 융합부에는 일체의 엠보싱된 융합 및 절단 기능을 갖는 헤드가 형성될 수 있다. 음파 융합 비드는 음파 용접기(16)가 패널들을 결합시키도록 패널들을 통해 고주파를 통과시킬 때에 형성된다. 불연속적인 시임(6)은 2개의 패널을 서로의 위에 놓음으로써 형성되는데, 외측을 향하는 직물은 서로 접촉한다. 융합된 스티치리스 시임은 층상의 패널을 회전 모루(17)와 소노트로드(18) 사이에서 이동시킴으로써 층상의 라미네이트 패널의 한 에지를 따라 생성된다. 층들은 모루가 패널들의 에지를 동시에 절단하고 함께 융합시키도록 연장된다. 바람직한 실시예에서, 모루와 소노트로드 양자의 속도 설정은 동일하다.
음파는 패널들을 진동시켜 다른 패널에 대한 하나의 패널의 마찰을 통해 열을 생성한다. 음파 융합 공정은 직물의 에지들을 함께 용융시키거나, 달리 융합시킨다. 용접기, 즉 모루(17)의 헤드는 만들어지는 음파 융합 비드의 폭을 결정하는 프로파일을 갖는 초음파 융합 휠(20) 상의 엠보싱 리브(21)뿐만 아니라 시임이 음파 융합을 통해 형성될 때에 불연속적인 시임(6)의 폐기측에 직물 패널의 무관한 부분을 트리밍하기에 충분히 날카로운 절단 리브를 구비할 수 있다. 절단 리브(23)는 패널을 용융 및 절단할 때에 외측 에지에 연속적이거나 불연속적으로 융합된 접합부를 형성할 수 있다. 연속적인 비드와 불연속적인 비드가 모두 시임 구역에 형성될 때에, 연속적인 접합부를 불연속적인 접합부에 평행하게 근접하여 배향시킴으로써 좁은 폭의 스티치리스 시임 구역을 제공하는 것이 유리하다. 불연속적인 접합부는 크로스 해치 패턴, 점모양 패턴, 사인 모양 패턴 또는 임의의 다른 적절한 패턴 또는 스티치리스 시임 에지 디자인을 비롯하여 다양한 패턴으로 형성될 수 있다. 도 9 내지 도 14는 엠보싱 리브(21)를 통해 형성되는 불연속적인 시임의 몇몇의 예를 보여주고 있다. 알 수 있는 바와 같이, 엠보싱된 디자인은 원하는 용례에 따라 길이, 폭 및 패턴이 다를 수 있다.
본 발명의 한가지 양태에 있어서, 액체에 불투과성인 스티치리스 시임 시스템(1)이 제공되고, 이 스티치리스 시임 시스템은 외면(8), 내면(10) 및 지정된 스티치리스 절단 에지(12)가 있는 방수 기능층(9)을 갖는 제1 패널(5)과, 외면(8), 내면 및 지정된 스티치리스 시임 에지를 갖는 방수 기능층(9)을 갖는 제2 패널(7)과, 패널들의 외면(8)이 서로 접합되어 패널들의 스티치리스 시임 에지로부터 가장 멀리 있는 접합 영역이 결합된 패널들의 외면(8)에 의해 형성되는 평면 상에 불연속적으로 접합된 결합부를 형성하도록 제1 패널(5)의 지정된 스티치리스 시임 에지를 제2 패널(7)의 지정된 스티치리스 시임 에지에 서로 적층된 관계로 결합시키는 불연속적인 접합부를 구비한다.
도 8은 초음파 접합을 통해 불연속적인 시임(6)을 생성하는 데에 사용되는 융합 휠(20)의 단면도를 도시하고 있다. 융합 휠(20)은 일반적으로 축(25) 주위에 서 회전하는 휠 상에 장착된 적어도 하나의 불연속적인 원주 엠보싱 리브(21)를 구비한다. 엠보싱 리브(21)는 엠보싱 리브가 패널과 접촉하는 지점에서 패널(4)을 천공하는 일 없이 패널들이 함께 접합되게 한다. 초음파 융합 휠은 도 8에 도시된 바와 같이 원주 절단 리브(23)를 더 구비할 수 있다. 원주 절단 리브(23)는 불연속적인 엠보싱 리브로부터 적어도 0.01 mm에 장착되는 것이 바람직하다. 원주 절단 리브(23)는 불연속적인 엠보싱 리브(21)보다 휠로부터 더 외측을 향해 돌출한다. 스티치리스 시임의 여유는 절단 리브(23)에 의해 생성되는 융합된 절단 시임(들)의 부착과 동시에 절단되거나, 이와 달리 별개의 단계를 통해 절단될 수 있다.
원주 절단 리브와 불연속적인 엠보싱 리브는 서로 평행한 것이 바람직하다. 그러나, 몇몇의 디자인에서 불연속적인 엠보싱 리브와 절단 리브는 서로 평행하지 않을 수 있다는 것이 예상된다. 예컨대, 제1 패널(5)을 제2 패널(7)에 결합시키는 불연속적인 시임(6)은 패널들이 지정된 스티치리스 시임 에지에서 절단될 때에 동시에 부착된다.
본 발명의 스티치리스 시임 시스템(1)은 스티치리스 시임이 200 N 보다 큰 파괴 강도를 얻을 수 있다는 점에서 신규하다. 또한, 본 발명의 스티치리스 시임 시스템(1)은 패널들의 에지가 분리되는 일 없이 적어도 24 시간 동안 연속적인 세척 및 건조 사이클을 견디는 것으로 보인다.
방수 스티치리스 시임 시스템(1)을 형성하는 방법이 제공된다. 시임 시스템은 적어도 직물층과 방수 기능층(9)을 각각 갖는 방수 라미네이트의 적어도 2개의 피스가 시임 구역을 형성하는 스트립을 따라 직물 구역이 서로 접촉하도록 적층된 관계로 배치되도록 방수 라미네이트의 피스들을 함께 결합시킴으로써 형성된다. 상기 스트립을 따라 적층된 라미네이트로 열 및 압력이 가해지는데, 열은 연속적으로 가해지고 압력은 연속적인 시임을 형성하는 스티치리스 시임 라인의 에지에 가장 인접하게 일정한 간격으로 가해진다. 열 및 압력은 연속적인 시임에 병치되는 소정의 간격으로 또는 연속적인 방식으로 가해져 불연속적인 스티치리스 시임을 형성함으로써 스트립을 따라 다수의 시임을 형성한다. 다수의 시임은 도 1a 내지 도 1f에 도시된 바와 같이 시임 구역이라 부르는 영역에 걸쳐 배치되는 폭을 형성하고 패널과 길이 방향으로 연장된다.
층상 패널은 절단 에지 융합부에 평행한 방향으로 절단 에지 융합부에 인접하게 배치되는 불연속적인 시임(6)을 생성하는 불연속적인 융합 라인과 함께 패널의 절단 에지를 따라 연속적인 시임을 생성하는 단일의 연속적인 융합 절단 용접부를 생성하도록 휠 아래에 홈이 파인다.
불연속적인 시임(6)을 강화시키기 위해 보강재(5)가 부착될 수 있다. 예컨대, 고온 용융 폴리우레탄 접착제가 있는 시임 테이프 등의 보강재(5)는 폴리우레탄 접착제를 용융시키기에 충분한 온도로 스티치리스 시임 테이프를 가열하고 용융된 접착제를 보호층 표면 상에 압착하여 표면에 대한 테이프의 우수한 접합을 보장하도록 테이프와 스티치리스 시임을 압력 롤러 아래를 지나가게 함으로써 밀봉 구역에 부착될 수 있다. 스티치리스 시임 구역은 테이프, 실 및 직물 라미네이트(이들로 제한되지 않음)를 비롯하여 하나 이상의 보강재에 의해 보강될 수 있다. 추가적인 냉각 및 담금질 단계를 수행하여 유연한 시임을 제공할 수 있다. 보강 시임 테이프를 불연속적인 시임 위에 부착하고 절단 용접한 후에, 이어서 압력을 인가하면서 가열된 보강 테이프를 냉각하여 더 유연한 시임을 제공할 수 있다.
본 명세서에서 본 발명의 특정한 실시예를 예시 및 설명하였지만, 본 발명은 그러한 예시 및 설명으로 제한되지 않는다. 이하의 청구범위의 범위 내에서 본 발명의 일부로서 변경 및 수정이 통합되고 구현될 수 있다. 이하의 예는 예시를 위해 제공되고 본 발명의 범위를 제한하도록 의도되지 않는다.
예 1 - 융합 절단/테이프-ST78AU/트리코(tricot)
방수 스티치리스 시임을 이하의 방식으로 2개의 라미네이트 패널 사이에 형성하였다.
2개의 직물층 사이에 끼워진 복합 재료 배리어 박막을 구비하는 3층 직물 라미네이트를 형성하였다. 복합 재료 배리어 박막은 ePTFE 상의 수증기 투과성의 비공성 폴리우레탄 코팅을 이용하여 미국 특허 제4,194,041호에 따라 마련된, 폴리우레탄이 피복된 미공성 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 박막의 복합 재료이었다. 이 박막의 일면을, 두께가 대략 0.4 mm이고 중량이 대략 97 g/m2인 폴리에스테르/스판덱스 직물층에, 복수 개의 습기 경화 가능한 폴리우레탄 접착제의 도트를 이용하여 적층하였다. 박막의 다른 면을 다시 복수 개의 습기 경화 가능한 폴리우레탄 접착제의 도트를 이용하여 두께가 대략 0.6 mm이고 중량이 대략 38 g/m2인 나일론 트리코 니트 직물에 적층하였다. 이어서, 이 3층 직물 라미네이트로부터 약 0.15 m×0.7 m의 대략적인 치수를 갖는 2개의 패널을 절단하였다.
2개의 패널을 나일론/스판덱스 직물이 서로 접촉하도록 상하로 테이블에 평탄하게 놓았다. 층상 패널들을 회전 모루와 소노트로드 사이에서 이동시킴으로써 층상 라미네이트 패널의 한 에지를 따라 융합된 스티치리스 시임을 생성하였다. 층들은 모루가 직물의 에지를 동시에 절단하고 함께 융합하여 일반적으로 맞대기 용접(butt weld)이라고 하는 것을 하게 하도록 연장된다. 이 맞대기 용접은 R1027 모루가 장비된 Sonobond Ultrasonics사(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재)로부터 입수 가능한 라세마스터(Lacemaster)/시임마스터(Seammaster) 초음파 재봉기를 이용하여 달성하였다. 초음파 재봉기는 이하의 조건들, 즉 2의 속도, 10의 진폭 및 60 psi로 설정된 공기 압력에서 작동하였다. 모루와 소노트로드의 속도 설정을 모두 동일하게 유지하였다. 휠의 우측에 있는 층상 패널을 이동시켜 단일의 연속적인 융합 라인을 생성함으로써 스티치리스 시임을 만들었다.
용융된 접착제를 보호층 표면 상에 압착하여 표면에 대한 테이프의 우수한 접합을 보장하도록, 폴리우레탄 접착제를 용융하기에 충분한 온도로 스티치리스 시임 테이프를 가열하고 테이프와 스티치리스 시임이 한쌍의 압력 롤러의 닙을 통과하도록 함으로써 고온 용융 폴리우레탄 접착제를 갖는 13 mm 폭의 스티치리스 시임 테이프(미국 메릴랜드주 엘크톤 소재의 W.L. Gore and Associates사로부터 얻는 GORE SEAM® 스티치리스 시임 테이프)를 밀봉 구역에 부착하였다. 2개의 라미네이트 패널들 사이의 결과적인 스티치리스 시임을 방수 시임용 수터 시험을 이용하여 시험하고 0.07 바아/3분 도전의 통과를 기초로 하여 방수성이라는 것을 결정하였다. 이어서, 스티치리스 시임에 대하여 내구성의 방수 시임을 위한 시험을 행하고 세척/건조 조치 후에 시료를 다시 0.07 바아/3분 도전을 통과시켰다. 추가의 평가로서, 시료에 대하여 수터 시험 장비에서 3 psi (0.22 바아)/2 분의 보다 가혹한 스티치리스 시임 도전을 행하였고, 물이 관찰되지 않았다. 따라서, 시료는 가장 가혹한 조건 하에서 내구성 있는 방수를 유지하였다. 추가의 평가 후에, 외측 직물이 분리되는 스티치리스 시임의 방향에 대해 수직인 방향으로 스티치리스 시임이 당겨질 때에 직물 외표면에 크랙이 생긴 것을 알았다.
예 2 - 융합 절단/테이프-ST78AU/트리코
이하를 제외하고 실질적으로 예 1에 설명한 방식으로 2개의 라미네이트 패널들 사이에 방수 스티치리스 시임을 형성하였다.
2개의 패널을 나일론/스판덱스 직물이 서로 접촉하도록 상하로 테이블에 평탄하게 놓았다. 층상 패널들을 회전 모루와 소노트로드 사이에서 이동시킴으로써 층상 라미네이트 패널의 한 에지를 따라 융합된 스티치리스 시임을 생성하였다. 층들은 모루가 직물들의 에지를 동시에 절단하고 함께 융합하여 일반적으로 맞대기 용접(butt weld)이라고 하는 것을 하게 하도록 연장된다. 이 융합은 R1027 모루가 장비된 Sonobond Ultrasonics사(미국 펜실베니아주 웨스트 체스터 소재)로부터 입수 가능한 라세마스터(Lacemaster)/시임마스터(Seammaster) 초음파 재봉기를 이용하여 달성하였다. 초음파 재봉기는 이하의 조건들, 즉 2의 속도, 10의 진폭 및 60 psi로 설정된 공기 압력에서 작동하였다. 모루와 소노트로드의 속도 설정을 모두 동일하게 유지하였다. 휠의 우측에 있는 층상 패널을 이동시켜 연속적인 융합에 수직인 방향으로 대략 0.8 mm에 배치된 불연속적인 융합과 함께 패널의 에지를 따라 단일의 연속적인 융합 라인을 생성함으로써 스티치리스 시임을 만들었다.
용융된 접착제를 보호층 표면 상에 압착하여 표면에 대한 테이프의 우수한 접합을 보장하도록, 폴리우레탄 접착제를 용융하기에 충분한 온도로 스티치리스 시임 테이프를 가열하고 테이프와 스티치리스 시임이 한쌍의 압력 롤러의 닙을 통과하도록 함으로써 고온 용융 폴리우레탄 접착제를 갖는 13 mm 폭의 스티치리스 시임 테이프(미국 메릴랜드주 엘크톤 소재의 W.L. Gore and Associates사로부터 얻는 GORE SEAM® 스티치리스 시임 테이프)를 밀봉 구역에 부착하였다. 2개의 라미네이트 패널들 사이의 결과적인 스티치리스 시임을 방수 시임용 수터 시험을 이용하여 시험하고 0.07 바아/3분 도전의 통과를 기초로 하여 방수성이라는 것을 결정하였다. 이어서, 스티치리스 시임에 대하여 내구성의 방수 시임을 위한 시험을 행하고 세척/건조 조치 후에 시료를 다시 0.07 바아/3분 도전을 통과시켰다. 추가의 평가로서, 시료에 대하여 수터 시험 장비에서 3 psi (0.22 바아)/2 분의 보다 가혹한 스티치리스 시임 도전을 행하였고, 물이 관찰되지 않았다. 따라서, 시료는 가장 가혹한 조건 하에서 내구성 있는 방수를 유지하였다. 추가의 평가 후에, 외측 직물이 분리되는 스티치리스 시임의 방향에 대해 수직인 방향으로 스티치리스 시임이 당겨질 때에 직물 외표면에 크랙이 생기지 않는다는 것을 알았다.
예 3
예 1 및 예 2에서 제조된 시료의 시임 강도를 수정된 파지 파손 방법을 이용하여 평가하였다. 랩 500 USM 클리커 프레스(Lab 500 USM Clicker Press; Hudson Machinery Worldwide사에서 판매하는 모델 SN-SE25)를 이용하여 예 1 및 예 2에서 제조된 각 시료로부터 5개의 4"×8" 시료를 절단하였다. 절단된 시료를 4" 면의 방향에 평행하도록 배향시켰다. 시임을 8" 길이를 따라 절단 에지로부터 대략 4" 내에 배치하고 8" 방향에 수직하게 연장시켰다. 시료를 1" 사각형의 체결 영역을 제공하는 체결 치구를 이용하여 인스트론 시험기(Instron Corporation사에서 판매하는 인스트론 모델 5565) 상에 장착하였다. 크램프들 사이에 4"의 간극을 유지하였다. 각 클램프 세트로부터 시임을 등간격에 배치할 뿐만 아니라 8" 에지에 대해 수직인 방향으로 연장되는 절단 에지로부터 2"에 시임에 대해 수직으로 연장하는 클램프의 중앙 라인을 배치하도록 주의를 기울였다. 일단 장착되면, 인스트론 시험기는 시임 방향에 대해 수직인 방향으로 시료에 50 mm/분의 일정한 변위를 가하였다. 인스트론 시험기는 변위 중에 하중을 기록한다. 시임이 파손될 때에 뉴튼 단위의 최대 하중과 퍼센트 변형률을 기록한 다음 시험을 완료하였다.
시임 강도(N) 파손시 변형률 평균 St. Dev.
예 1 ST78AV 절단-1 221 18 214 6
예 1 ST78AV 절단-2 211 17
예 1 ST78AV 절단-3 215 17
예 1 ST78AV 절단-4 218 17
예 1 ST78AV 절단-5 206 16
예 2 ST78AV 1027T-1 262 19 261 5
예 2 ST78AV 1027T-2 264 20
예 2 ST78AV 1027T-3 259 20
예 2 ST78AV 1027T-4 254 19
예 2 ST78AV 1027T-5 266 19

Claims (40)

  1. 패널들 사이의 방수 스티치리스 시임(stitchless seam)으로서,
    방수 기능층을 갖는 제1 패널과,
    방수 기능층을 갖는 제2 패널과,
    상기 제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 불연속적인 융합된 스티치리스 시임과,
    제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 불연속적인 융합된 스티치리스 시임을 강화시켜 액체 불투과성 시임을 제공하는 보강재
    를 구비하며,
    제2 융합된 스티치리스 시임
    을 더 구비하는 스티치리스 시임.
  2. 패널들 사이의 방수 스티치리스 시임(stitchless seam)으로서,
    방수 기능층, 외면 및 내면을 갖는 제1 패널과,
    방수 기능층, 외면 및 내면을 갖는 제2 패널과,
    상기 제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 불연속적인 융합된 스티치리스 시임과,
    상기 불연속적인 융합된 스티치리스 시임에 평행하게 배치되어 제1 패널을 제2 패널에 결합시켜 액체 불투과성 시임을 제공하는 연속적인 융합된 스티치리스 시임
    을 구비하며,
    상기 제1 패널 및 제2 패널은, 이들 패널의 외면들이 서로 접합되도록 상호 적층된 관계에 있는 것인 스티치리스 시임.
  3. 제1항에 있어서, 상기 불연속적인 융합된 스티치리스 시임은 초음파 열 용접부인 것인 스티치리스 시임.
  4. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 테이프인 것인 스티치리스 시임.
  5. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 직물 라미네이트인 것인 스티치리스 시임.
  6. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 밀봉 폴리머와 함께 융합되지 않은 스티치리스 시임인 것인 스티치리스 시임.
  7. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 밀봉 폴리머인 것인 스티치리스 시임.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 제2 융합된 스티치리스 시임은 연속적인 열 융합된 시임인 것인 스티치리스 시임.
  10. 제1항에 있어서, 상기 보강재는 불연속적인 융합된 스티치리스 시임을 가로질러 제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 것인 스티치리스 시임.
  11. 제1항에 있어서, 상기 방수 기능층은 박막(membrane)인 것인 스티치리스 시임.
  12. 제1항에 있어서, 상기 방수 기능층은 ePTFE를 포함하는 것인 스티치리스 시임.
  13. 방수 스티치리스 시임으로서,
    외면, 내면 및 지정된 스티치리스 시임 에지를 갖는 방수 기능층을 구비하는 제1 패널과,
    외면, 내면 및 지정된 스티치리스 시임 에지를 갖는 방수 기능층을 구비하는 제2 패널과,
    제1 패널의 지정된 스티치리스 시임 에지를 제2 패널의 지정된 스티치리스 시임 에지에 서로 적층된 관계로 결합시켜, 패널들의 외면들이 서로 접합되고 패널들의 스티치리스 시임 에지로부터 가장 멀리 있는 접합 영역이 결합된 패널들의 외면들에 의해 형성되는 평면 상에 불연속적으로 접합된 결합부를 형성하게 하는 불연속적인 접합부
    를 구비하는 스티치리스 시임.
  14. 제13항에 있어서,
    패널들의 외면들이 서로 접합되도록 제1 패널의 지정된 스티치리스 시임 에지를 제2 패널의 지정된 스티치리스 시임 에지에 서로 적층된 관계로 결합시키는 연속적인 접합부
    를 더 구비하는 것인 스티치리스 시임.
  15. 제14항에 있어서, 상기 연속적인 접합부는 불연속적인 접합부에 평행하게 배향되는 것인 스티치리스 시임.
  16. 제13항에 있어서, 상기 불연속적인 접합부는 열 융합부인 것인 스티치리스 시임.
  17. 제16항에 있어서, 상기 열 융합부는 크로스 해치 패턴으로 형성되는 것인 스티치리스 시임.
  18. 제16항에 있어서, 상기 열 융합부는 점 모양 패턴으로 형성되는 것인 스티치리스 시임.
  19. 제16항에 있어서, 상기 열 융합부는 사인 모양 패턴으로 형성되는 것인 스티치리스 시임.
  20. 제1항에 있어서, 상기 불연속적인 융합된 스티치리스 시임은 휠 상에 장착된 불연속적인 원주 엠보싱 리브를 구비하는 초음파 융합 휠을 이용하여 생성되는 것인 스티치리스 시임.
  21. 제20항에 있어서, 상기 초음파 융합 휠은 원주 절단 리브를 더 구비하는 것인 스티치리스 시임.
  22. 제21항에 있어서, 상기 원주 절단 리브는 불연속적인 원주 엠보싱 리브로부터 적어도 0.1 mm에 장착되는 것인 스티치리스 시임.
  23. 제21항에 있어서, 상기 원주 절단 리브는 불연속적인 원주 엠보싱 리브보다 휠로부터 더 외측을 향해 돌출되는 것인 스티치리스 시임.
  24. 제21항에 있어서, 상기 원주 절단 리브 및 불연속적인 원주 엠보싱 리브는 서로 평행한 것인 스티치리스 시임.
  25. 제21항에 있어서, 상기 제1 패널을 제2 패널에 결합시키는 불연속적인 융합된 스티치리스 시임은, 패널들이 지정된 스티치리스 시임 에지에서 절단될 때에 동시에 부착되는 것인 스티치리스 시임.
  26. 제1항에 있어서, 상기 스티치리스 시임은 적어도 150 N의 강도를 갖는 것인 스티치리스 시임.
  27. 제1항에 있어서, 상기 스티치리스 시임은 적어도 200 N의 강도를 갖는 것인 스티치리스 시임.
  28. 방수 라미네이트의 피스(piece)들을 함께 결합시키는 융합된 방수 스티치리스 시임을 형성하는 방법으로서,
    적어도 직물층과 방수 기능층을 각각 갖는 방수 라미네이트의 적어도 2개의 피스를 스티치리스 시임 라인을 형성하는 스트립을 따라 직물 구역들이 서로 접촉하도록 적층되는 관계로 배치하는 배치 단계와,
    상기 스트립을 따라 적층된 라미네이트에 열 및 압력을 가하는 인가 단계
    를 포함하고, 상기 열은 연속적으로 가해지며, 상기 압력은 연속적인 스티치리스 시임을 형성하는 스티치리스 시임 라인의 에지에 가장 인접하게 일정한 간격으로 그리고 연속적인 스티치리스 시임에 병치(juxtaposition)되는 소정의 간격으로 가해져 불연속적인 스티치리스 시임을 형성함으로써 스트립을 따라 다수의 시임을 형성하는 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  29. 제28항에 있어서,
    상기 스티치리스 시임의 여유를 절단하는 절단 단계
    를 더 포함하는 스티치리스 시임의 형성 방법.
  30. 제29항에 있어서, 상기 인가 단계 및 절단 단계는 동시에 수행되는 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 불연속적인 스티치리스 시임은 상기 연속적인 시임에 대해 약하게 접합되는 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  32. 제28항에 있어서, 상기 인가 단계에서 가해지는 열은 초음파 에너지의 형태인 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  33. 제28항에 있어서, 상기 압력은 엠보싱된 휠에 의해 가해지는 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  34. 제28항에 있어서, 상기 다수의 시임은 적어도 하나의 보강재에 의해 보강되는 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  35. 제34항에 있어서, 상기 보강재는 테이프인 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  36. 제34항에 있어서, 상기 보강재는 실(thread)인 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  37. 제34항에 있어서, 상기 보강재는 직물 라미네이트인 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  38. 제28항에 있어서, 상기 방수 기능층은 ePTFE(expanded PTFE)로 이루어지는 것인 스티치리스 시임의 형성 방법.
  39. 삭제
  40. 삭제
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