KR101654496B1 - 중공형 돌출부를 갖는 유체-엉킴된 적층체 웹 및 그 제조 공정 및 장치 - Google Patents

중공형 돌출부를 갖는 유체-엉킴된 적층체 웹 및 그 제조 공정 및 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유체-엉킴된 적층체 웹 및 이를 형성하기 위한 공정 및 장치 뿐만 아니라 유체 엉킴 적층체 웹에 대한 최종 용도에 관한 것이다. 적층체 웹은 지지층 및 바람직하게는 중공형인 복수의 돌출부를 갖는 부직포 돌출부 웹을 포함한다. 유체-엉킴 공정의 결과, 유체를 엉키게 하는 것은 지지층을 통해 유도되고 형성면에 위치하고 있는 돌출부 웹으로 유도된다. 유체를 엉키게 하는 힘은 두 층으로 하여금 서로 결합되게 하고 유체는 돌출부 웹 속 섬유들의 일부분으로 하여금 형성면에 존재하는 개구들로 강제로 유도됨으로써 중공형 돌출부를 형성하게 한다. 생성되는 적층체는 습식 및 건식 수건 재료 모두 뿐만 아니라 개인 위생 흡수 용품들의 다양한 부분으로의 혼입 및 특히 유체 제어가 해결과제인 경우에 식품 포장을 포장하는 데에서의 용도를 포함하지만 이에만 한정되는 않는 다수의 용도를 갖는다.

Description

중공형 돌출부를 갖는 유체-엉킴된 적층체 웹 및 그 제조 공정 및 장치{FLUID-ENTANGLED LAMINATE WEBS HAVING HOLLOW PROJECTIONS AND A PROCESS AND APPARATUS FOR MAKING THE SAME}
본 발명은 바람직하게는 중공형이고, 적층체의 한 표면으로부터 연장하는 유체-엉킴된(fluid-entangled) 적층체 뿐만 아니라 상기 적층체를 만들기 위한 공정 및 장치 및 그것들을 최종 제품에 혼입하는 것에 관한 것이다.
섬유성 부직포 웹 물질은 대부분 일회용인 흡수성 구조체 및 닦아내는 제품(wiping product)을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다수의 응용예에서 널리 사용되고 있다. 구체적으로, 상기 물질은 개인 위생 흡수 용품, 예컨대 기저귀, 기저귀 팬티, 훈련용 팬티, 여성 위생 제품, 성인 실금 제품, 붕대 및 아기와 성인 물수건 같은 닦아내는 제품에 일반적으로 사용된다. 또한 손으로 사용하거나 자루 걸레 같은 세정 장치와 함께 사용하도록 설계되는 세정 및 기타 화합물로 처리될 수도 있는 습식 및 건식 일회용 수건(wipe) 같은 세정 제품에도 일반적으로 사용된다. 또 다른 응용예는 클렌징과 메이크업 제거 패드와 수건 같은 미용 보조도구 용도이다.
이 응용예들 중 다수에서, 3차원성과 증가된 표면적은 바람직한 속성이다. 이는 상술한 개인 위생 흡수 용품과 세정 제품을 위한 신체 접촉 물질에서 특히 해당된다. 개인 위생 흡수 용품의 주요 기능들 중 하나는 혈액, 생리혈, 소변 및 대변 같은 신체 삼출물을 흡수하고 보유하는 것이다. 중공형 돌출부를 갖는 섬유성 부직포를 제공함으로써 여러 속성을 동시에 실현할 수 있다. 첫째, 돌출부를 제공함으로써, 물질 사용을 최소화하면서 높은 수준의 두께를 갖도록 전체 적층체를 제조할 수 있다. 따라서 물질 두께가 증가하면 사용자의 피부를 흡수 코어로부터 분리시키는 것을 향상시킴으로써 더 건조한 피부에 대한 전망을 개선하는 역할을 한다. 돌출부를 제공함으로써, 삼출물이 흡수되는 동안 삼출물을 돌출부의 높은 지점으로부터 일시적으로 거리를 두어서, 피부 접촉을 줄이고 더 나은 피부 혜택을 제공할 수 있는 지면 구역이 상기 돌출부들 사이에 생성된다. 둘째, 상기 돌출부를 제공함으로써, 완제품에 삼출물이 확산되는 것이 줄어들어서 피부를 오염에 덜 노출시킬 수도 있다. 셋째, 돌출부를 제공함으로써, 상기 중공들이 스스로 유체 저장소 역할을 해서, 일시적으로 신체 삼출물을 저장한 다음 나중에 상기 삼출물이 제품 전체의 하부층으로 수직 이동할 수 있게 한다. 넷째, 피부 접촉을 전체적으로 감소시킴으로써, 이런 돌출부를 가진 섬유성 부직포 적층체는 더 부드러운 느낌을 상기 접촉된 피부에 제공할 수 있게 되고, 그에 따라 상기 층과 제품 전체의 촉각적 미감을 향상시킬 수 있게 한다. 다섯째, 이러한 물질들을 기저귀, 기저귀 팬티, 훈련용 팬티, 성인 실금 제품 및 여성 위생 제품을 위한 신체 접촉 라이너 물질로 사용할 때, 상기 제품을 제거할 때 상기 라이너 물질이 세정 보조기구로서 작용하는 기능을 수행하기도 한다. 특히 상기 제품들과 연계해서 흔히 마주치게 되는 것과 같은 생리혈과 저점도 대변이 이 경우이다. 여기서 다시, 이러한 물질은 세정 및 샘방지 관점에서 추가적인 혜택을 제공할 수 있다.
세정 제품의 맥락에서, 다시 상기 돌출부는 세정 중인 표면으로부터 제거되는 물질을 수집하고 함유하기 위한 전체 표면적을 증가시킬 수 있다. 또한, 세정 및 기타 화합물을 상기 중공형 돌출부로 로딩해서, 이러한 세정 및 기타 화합물을 저장한 다음 사용시에 세정 중인 표면 상으로 방출할 수도 있다.
상술한 속성들을 제공하고, 상술한 작업들을 수행할 섬유성 부직포 웹을 제공하려는 다른 시도들이 이루어졌다. 그러한 한 가지 접근법은 다양한 종류의 양각을 사용해서 3차원성을 만드는 것이었다. 이것은 어느 정도 효과가 있지만, 중요한 표면형태를 만드는 데에 높은 평량이 요구된다. 또한, 양각이 그 속성상 붕괴 및 접합 공정이라는 사실로 인해 출발 두께를 잃게 되는 것이 양각 공정에 고유하다. 또한, 부직포 직물에 양각을 "세팅(set)"하기 위해서는 고밀도 부위들을 융합시켜서 일반적으로 유체 불투수성인 용접 지점을 만드는 것이 일반적이다. 이에 따라 유체가 상기 물질을 통과하는 영역의 일부가 손실된다. 또한, 상기 직물을 "세팅(setting)"함으로써 상기 물질이 강직해지고 터치에 강력해질 수 있다.
상술한 속성들을 제공하기 위한 또 다른 접근법은 섬유성 웹을 3차원 형성면에 형성하는 것이었다. 그 결과 구조는 일반적으로 낮은 평량으로 탄성이 거의 없고(바람직한 심미적 속성을 가진 연성 섬유를 사용한다고 가정) 롤에 감겨서 후속 변환 과정을 거칠 때 표면형태가 크게 감성(degrade)된다. 이것은 3차원 형상이 섬유로 채워질 수 있도록 하여 입체 성형 공정에서 부분적으로 해결된다. 하지만, 이것은 통상적으로 더 많은 물질을 사용하기 때문에 더 비용이 높게 나오며, 연성을 희생할 뿐만 아니라, 생성된 물질이 특정 응용예들에는 심미적으로 매력적이지 않게 된다는 사실로 온다.
상술한 속성들을 제공하기 위한 또 다른 접근법은 섬유성 웹에 개구(aperture)를 형성하는 것이었다. 상기 공정에 따라, 이것은 편평한 2차원 웹 또는 약간 3차원성을 가진 웹을 생성할 수 있는데, 여기서 대체된 섬유 웹이 원래 웹의 평면으로부터 밀려나게 된다. 통상적으로, 3차원성의 정도는 제한되고, 충분한 하중 하에서, 상기 대체된 섬유는 그것의 원래의 위치를 향해 가압된 결과 상기 개구의 적어도 부분적인 폐쇄를 형성할 수 있다. 원래 웹의 평면 외부에 상기 대체된 섬유를 "세팅"하려고 시도하는 개구형성 공정은 또한 상기 출발 웹의 연성을 저하하는 경향이 있다. 개구된 물질의 또 다른 문제는, 그들이 최종 제품에 혼입되는 경우 접착제의 사용에서 종종 생기는 것처럼, 그들의 개방 구조 때문에, 접착제는 종종 쉽게 부직포에 있는 구멍을 통해 그것의 밑면에서 상단으로 노출된 표면을 침투하게 될 것이며, 그에 따라, 상기 변환 공정에서 접착제 축적 또는 완제품 내의 층들 간의 의도하지 않은 접합을 생성하는 것과 같은 원치 않는 문제를 만든다는 점이다.
결과적으로, 상술한 요구를 충족시키는 3차원 특성을 제공하는 물질과 공정 및 장치 모두에 대한 필요성이 여전히 존재한다.
본 발명은 바람직하게는 중공형이고, 적층체의 한 표면으로부터 연장하는 유체-엉킴된(fluid-entangled) 적층체 뿐만 아니라 상기 적층체를 만들기 위한 공정 및 장치 및 그것들을 최종 제품에 혼입하는 것에 관한 것이다.
본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹은 그 속에 혼입된 다른 층들을 가질 수 있는데, 대향하는 제1 표면 및 제2 표면과 두께를 갖는 지지층, 및 복수의 섬유를 포함하고 대향하는 내부 표면 및 외부 표면과 두께를 포함하는 부직포 돌출부 웹을 포함한다. 상기 지지층의 제2 표면은 상기 돌출부 웹의 내부 표면과 접촉하고, 상기 돌출부 웹 내의 제1 복수의 섬유는 상기 돌출부 웹의 외부 표면에서 바깥쪽으로 연장하는 복수의 돌출부를 형성한다. 상기 돌출부 웹 내의 제2 복수의 섬유는 상기 지지층과 엉키고 그 결과로서 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성한다.
돌출부를 가지고 있는 적층체의 돌출부 웹 부분은 다수의 최종 용도에 적합하게 만드는 광범위한 속성을 제공한다. 바람직한 실시예들에서 상기 돌출부의 전부 또는 적어도 일부분은 중공형 내부를 정의한다.
상기 지지층은 연속식 섬유 웹 예컨대 스펀본드 물질을 비롯한 다양한 물질로부터 만들 수 있고, 또는 더 짧은 섬유 단섬유 웹으로부터 만들어질 수 있다. 비록 상기 돌출부 웹은 상기 지지층 보다 적은 섬유 간 접합 또는 섬유 엉킴을 가져서 돌출부의 형성을 촉진하는 것이 바람직하지만 상기 돌출부 웹도 연속식 섬유 웹 및 단섬유 웹 양쪽 모두로부터 만들어 질 수 있다.
상기 지지층과 상기 돌출부 웹은 각각 구체적인 최종 사용 응용예에 따라서 다양한 평량으로 만들어질 수 있다. 상기 적층체 및 공정의 고유한 속성은 개인 위생 흡수 제품들과 식품 포장 구성성분들을 포함하지만 이에 한정되지 않는 응용예들을 위해 낮은 평량이라고 생각되는 것으로 적층체를 만들 수 있는 능력이다. 예를 들어, 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹은 전체적으로 약 25 내지 약 100 gsm 사이의 평량을 가질 수 있으며, 상기 지지층은 약 5 내지 약 40 gsm 사이의 평량을 가질 수 있는 한편 상기 돌출부 웹은 약 10 약 60 gsm 사이의 평량을 가질 수 있다. 이러한 평량 범위는 상기 적층체가 형성되는 방식 및 상기 형성 공정에 대해 상이한 기능을 가진 두 개의 다른 층의 사용으로 인해 가능하다. 그 결과, 상기 적층체들은 개개의 웹들을 처리하고 소망하는 돌출부들을 형성할 수 없기 때문에 지금까지 가능한 것으로 고려되지 않았던 상업용 세팅에서 제조될 수 있다.
본 발명에 따른 적층체 웹은 이에 한정되지 않지만, 기저귀, 기저귀 팬티, 훈련용 팬티, 실금 장치, 여성 위생 제품, 붕대 및 수건을 포함하는 광범위한 용도를 위한 흡수 용품에 혼입될 수 있다. 일반적으로 그런 제품들은 신체측 라이너 또는 피부 접촉 물질, 배면시트로도 부르는 의복 대면 물질 및 상기 신체측 라이너와 상기 배면시트 사이에 위치하는 흡수 코어를 포함할 것이다. 이와 관련하여, 그런 흡수 용품은, 이에 한정되지 않지만, 상기 흡수 용품의 외부 표면 중 하나를 포함하는 본 발명의 유체-엉킴된 적층체 웹으로 만든 적어도 한 층을 적어도 부분적으로는 가질 수 있다. 만약 상기 외부 표면이 상기 피부 접촉면이라면, 상기 유체 엉킴된 적층체 웹은 단독으로 또는 흡수성 물질의 다른 층들과 조합하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 유체-엉킴된 적층체 웹은 바람직하게는 상기 적층체의 지지층 부분에 초흡수성 물질로도 알려진 하이드로겔을 포함할 수도 있다. 만약 상기 적층체 웹이 상기 흡수 용품의 의복 측의 외부 표면으로서 사용될 경우라면, 필름 층 같은 액체 불투과성 층을 상기 지지층의 제1 또는 외부 표면에 부착시키고, 이 액체 불투과성 층을 상기 흡수 용품의 안쪽 면에 위치시켜서 상기 돌출부 웹의 돌출부가 상기 흡수 용품의 외부 표면에 있게 하는 것이 바람직할 수도 있다. 이와 같은 종류의 구성은 포장재의 내용물로부터 유체를 흡수하기 위해 식품 포장 분야에서도 사용될 수 있다.
상기 흡수 용품이 상기 신체측 라이너와 상기 흡수 코어 사이에 위치하는 보통 "서지(surge)" 층 또는 "전달(transfer)" 층으로 부르는 선택적 층을 갖는 것 또한 매우 흔한 일이다. 상기 제품들이 예를 들어 기저귀 및 성인 실금 장치의 형태인 경우에는, 상기 제품의 측면들에 전면 및/또는 배면 허리 영역에 있는 "귀(ear)"라고 명명하는 것들도 포함할 수 있다. 이 귀는, 통상적으로 접착제 및/또는 기계식 후크 및 루프 체결 시스템과 함께, 착용자의 몸통에 대해 제품을 고정하는 데에 사용된다. 소정의 응용예들에서, 이러한 체결 시스템들은 귀의 원위 말단들에 연결되고 제품의 전방 허리 부분 상에 배치된 "정면 패치(frontal patch)" 또는 "테이프 지면 지역(tape landing zone)"이라 불리는 것에 부착된다. 본 발명에 따른 상기 유체-엉킴된 적층체 웹은 어느 하나 이상의 이들 구성성분들과 및 제품들 중 임의의 하나 이상의 전부 또는 일부분을 위해에 사용될 수도 있다.
이런 흡수 용품이 예를 들어 훈련용 팬티, 기저귀 팬티 또는 속옷처럼 당겨서 착용할 수 있도록 설계된 기타 제품의 형태인 경우에는, 그 제품들은 일반적으로 상기 제품의 전면 및 배면 허리 영역을 결합시키는 "측면 패널"이라고 명명하는 것들을 포함할 것이다. 이러한 측면 패널들은 탄성부와 비탄성부 양쪽을 포함할 수 있고, 본 발명의 유체-엉킴된 적층체 웹들은 또한 이들 측면 패널들의 전부 또는 일부분으로서 사용될 수 있다.
따라서, 이러한 흡수 용품들은 적어도 하나의 층을 가질 수 있고, 그의 전부 또는 일부분이 본 발명의 유체-엉킴된 적층체 웹을 포함한다.
또한 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성하기 위한 다수의 장비 구성 및 공정이 여기에서 개시된다. 상기 공정의 하나는 복수의 성형 구멍(forming hole)들을 정의하는 돌출부 형성면을 제공하되, 상기 성형 구멍들은 서로 서로 이격되어 있으며 그들 사이에 지면 구역들을 갖는 공정 단계를 포함한다. 상기 돌출부 형성면은 돌출부 형성면 속도로 기계 방향으로 이동 가능하다. 또한 상기 돌출부 형성면을 향하는 방향으로 돌출부 유체 제트(fluid jet)로부터 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림을 내뿜을 수 있는 복수의 돌출부 유체 제트를 갖는 돌출부 유체 엉킴 디바이스가 제공된다.
대향하는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 지지층 및 복수의 섬유와 대향하는 내부 및 외부 표면을 갖는 부직포 돌출부 웹이 다음에 제공된다. 상기 돌출부 웹은 상기 돌출부 웹의 외부 표면을 상기 돌출부 형성면에 인접하게 위치시키면서 상기 돌출부 형성면 상에 송급된다. 상기 지지층의 제2 표면은 상기 돌출부 웹의 내부 표면 상에 송급된다. 상기 복수의 돌출부 유체 제트로부터의 엉킴 유체의 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림은 상기 지지층의 제1 표면에서 상기 돌출부 형성면을 향하는 방향으로 유도되어서, a) 상기 돌출부 형성면 내의 성형 구멍들 부근에 있는 상기 돌출부 웹의 제1 복수의 섬유가 상기 성형 구멍들 내로 유도되어서 상기 돌출부 웹의 외부 표면으로부터 외측으로 연장되는 복수의 돌출부를 형성하게 하고, 그리고 b) 상기 돌출부 웹의 제2 복수의 섬유가 상기 지지층과 엉키게 되어서 적층체 웹을 형성하게 한다. 이러한 엉킴은 상기 지지층과 엉키는 돌출부 웹의 섬유들 또는 상기 지지층 역시 섬유성 구조인 경우에는, 상기 돌출부 웹의 섬유들과 엉키는 지지층의 섬유들 또는 상기 설명한 두 가지 엉킴 공정의 조합의 결과일 수도 있다. 또한, 상기 돌출부 웹의 제1 및 제2 복수의 섬유들은 동일한 복수의 섬유들일 수도 있고, 특히 상기 돌출부가 동일한 섬유들 만큼 밀접한 간격을 두고 있을 때에, 충분한 길이를 가진다면, 상기 돌출부를 형성할 뿐만 아니라 상기 지지층과 엉킬 수 있다.
상기 돌출부 웹 내의 돌출부들을 성형하고, 상기 돌출부 웹과 상기 지지층을 부착해서 적층체 웹을 형성한 다음, 상기 적층체 웹을 상기 돌출부 형성면으로부터 제거한다. 상기 공정과 장치에 대한 특정한 구현예들에서, 상기 복수의 유체 스트림의 방향은 중공형인 돌출부의 형성을 야기한다.
바람직한 디자인에서, 상기 돌출부 형성면은 비록 벨트 시스템 또는 벨트와 와이어 시스템으로부터 형성면을 형성하는 것도 가능하지만, 질감화 드럼(texturizing drum)을 포함한다. 특정 구현예들에서 상기 돌출부 형성면의 지면 구역들은 유체 투과성이지 않는 것이 바람직하며, 다른 상황들에서는 그것들은 투과성일 수 있는데, 특히 상기 형성면이 다공성 성형 와이어인 경우에 그러하다. 원하는 경우, 상기 형성면은 상기 구멍들과 더불어 상승된 영역들을 형성함으로써 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹의 지면 구역들 내에 오목부 및/또는 개구를 형성할 수 있다.
상기 장비에 대한 대안적인 구현예들에서, 상기 돌출부 웹 및/또는 상기 지지층은 상기 돌출부 형성면이 이동중인 속도와 동일하거나 더 빠르거나 더 느린 속도로 상기 돌출부 성형 공정 속으로 송급될 수 있다. 상기 공정에 대한 특정 구현예들에서, 상기 돌출부 웹은 상기 지지층이 상기 돌출부 웹 상에 송급되는 속도 보다 빠른 속도로 상기 돌출부 형성면 상에 송급되는 것이 바람직하다. 다른 상황들에서는, 상기 돌출부 웹과 상기 지지층 양쪽 모두 상기 돌출부 형성면의 속도 보다 빠른 속도로 상기 돌출부 웹 상에 송급하는 것이 바람직하다. 상기 공정 내로 과잉송급되는 물질은 상기 돌출부들의 형성을 위한 돌출부 웹 내부에 추가적인 섬유성 구조를 제공하는 것으로 발견되었다. 상기 물질이 상기 공정 내로 송급되는 비율을 과잉송급 비율이라고 부른다. 구체적으로 잘 성형된 돌출부는, 상기 물질이 상기 공정과 장치 내로 송급되는 속도가 상기 돌출부 형성면의 속도보다 약 10과 약 50% 사이 만큼 빠르다는 것을 의미하는, 상기 과잉송급 비율이 약 10과 약 50% 사이일 때 형성될 수 있다고 발견되었다. 이는 상기 돌출부 웹을 상기 공정과 장치 내로 과잉송급하는 것과 관련하여 특히 유리하다.
상기 공정과 장비의 대안적인 형태로서, 예비-적층(pre-lamination) 단계가 상기 돌출부 형성 단계에 앞서 제공된다. 본 실시예에서, 상기 장비와 공정에는 유체에 투과성을 가진 적층 형성면이 제공된다. 상기 적층 형성면은 적층 형성 속도로 기계 방향으로 이동할 수 있다. 상기 공정과 장비에 대한 다른 실시예와 관련하여, 서로 이격되어 있는 성형 구멍들을 가지고, 그들 사이에 지면 구역들을 가지며, 내부에 복수의 성형 구멍들을 정의하는 돌출부 형성면이 제공된다. 상기 돌출부 형성면은 또한 돌출부 형성면 속도로 기계 방향으로 이동할 수 있다. 또한 상기 장비 및 공정은 상기 적층 형성면을 향하는 방향으로 적층 유체 제트(fluid jet)로부터 엉킴 유체의 복수의 가압된 적층 유체 스트림을 내뿜을 수 있는 배출 가능한 복수의 적층 유체 제트를 가지는 적층 유체 엉킴 디바이스 및 상기 돌출부 형성면을 향하는 방향으로 돌출부 유체 제트(fluid jet)로부터 엉킴 유체의 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림을 내뿜을 수 있는 복수의 돌출부 유체 제트를 가지는 돌출부 유체 엉킴 디바이스를 포함한다.
다른 공정 및 장비에서와 같이, 대향하는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 지지층 및 복수의 섬유들과 대향하는 내부 및 외부 표면을 갖는 돌출부 웹이 다음에 제공된다. 상기 지지층 및 상기 돌출부 웹은 상기 적층 형성면 상에 송급되는데, 여기서 엉킴 유체의 복수의 가압된 적층 유체 스트림이 상기 복수의 적층 유체 제트에서 상기 지지층 및 상기 돌출부 웹으로 유도되어서 상기 돌출부 웹으로부터의 섬유들의 적어도 일부가 상기 지지층과 엉키게 되어서 적층체 웹을 형성하게 된다.
상기 적층체 웹이 형성된 후, 그것은 상기 돌출부 형성면에 인접하고 있는 상기 돌출부 웹의 외부 표면과 상기 돌출부 형성면 상에 송급된다. 다음으로, 상기 복수의 적층 유체 제트로부터의 엉킴 유체의 복수의 가압된 적층 유체 스트림이 상기 지지층의 제1 표면으로부터 상기 돌출부 형성면을 향하는 방향으로 상기 적층체 웹 내로 유도되어서, 상기 돌출부 형성면 속 성형 구멍들 부근의 돌출부 웹 내 제1 복수 섬유들로 하여금 상기 성형 구멍들 내로 유도되도록 해서 상기 돌출부 웹의 외부 표면으로부터 외측으로 연장되는 복수의 돌출부를 형성하게 한다. 이와 같이 형성된 유체-엉킴된 적층체 웹을 그런 다음 상기 돌출부 형성면으로부터 제거한다.
상기 돌출부 성형 단계 전에 적층 단계를 채용하는 공정에 있어서, 상기 적층은 상기 적층 형성면과 직접 접촉하고 있는 층인 지지층이든지, 상기 적층 형성면과 직접 접촉하고 있는 돌출부 웹에 일어날 수도 있다. 상기 지지층이 상기 적층 형성면 상에 송급될 때, 그것의 제1 표면은 상기 적층 형성면에 인접하게 될 것이고, 그래서 상기 돌출부 웹의 내부 표면은 상기 지지층의 제2 표면 상에 송급된다. 그 결과, 상기 가압된 적층 유체 제트로부터 내뿜는 상기 엉킴 유체의 복수의 가압된 적층 유체 스트림은 상기 돌출부 웹의 외부 표면으로부터 상기 적층 형성면을 향해 유도되어서, 상기 돌출부 웹으로부터의 섬유들의 적어도 일부가 상기 지지층과 엉키게 되어서 상기 적층체 웹을 형성하게 한다.
상기 첫번째 공정에서와 같이, 상기 돌출부 형성면은 질감화 드럼을 포함할 수도 있고, 특정 응용예들에 있어서 상기 돌출부 형성면의 지면 구역들은 사용중인 엉킴 유체에 대하여 유체 투과성이지 않는 것이 바람직하다. 또한 상기 복수의 가압된 적층 유체 스트림은 중공형인 돌출부의 형성을 야기한다. 또한, 상기 돌출부 웹은 상기 지지층이 상기 적층 형성면 상에 송급되는 속도 보다 빠른 속도로 상기 지지층 상에 송급될 수 있다. 대안적으로, 상기 돌출부 웹과 상기 지지층 양쪽 모두 상기 적층 형성면 속도 보다 빠른 속도로 상기 적층 형성면 상에 송급될 수 있다. 상기 공정의 적층 형성 부분 내로 송급되는 물질에 대한 과잉송급 비율은 약 10과 약 50% 사이일 수 있다. 상기 적층체 웹이 형성되었다면, 그것은 상기 돌출부 형성면 속도 보다 빠른 속도로 상기 돌출부 형성면 상에 송급될 수 있다.
일부 응용예들에서, 상기 돌출부들은 예컨대 상기 적층체 웹이 세정 패드로 사용될 때나 상기 돌출부와 적층체 전체가 더욱 수직 압축력을 보일 경우에서처럼, 추가적으로 강성 및 내마모성을 가지는 것이 바람직할 수도 있다. 이런 상황들에서, 예컨대 이성분 섬유의 사용에 의해서, 서로 접합하거나 접합될 수 있는 섬유를 가진 돌출부 웹을 형성하는 것이 바람직할 수도 있다. 대안적으로나 추가적으로, 예를 들면 아크릴 수지의 사용을 통한 화학적 결합이 섬유들을 함께 접합시키는 데에 사용될 수도 있다. 이런 상황들에서, 상기 적층체 웹은, 새롭게 형성한 적층체가 가열 또는 상기 돌출부들 내와 원하는 경우, 함께 둘러싸는 영역들에 섬유들의 전부 또는 일부를 융합시키는 기타 비압축 접합 공정을 거치게 되는 것과 같은, 접합 단계와 같은 추가 공정을 거치게 되어서 상기 적층체에 더욱 강한 구조적 강성을 부여할 수도 있다.
본 발명에 대한 이들 및 다른 실시예들은 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 최상의 모드를 포함한 본 발명을 충분하고 가능하게 하는 개시 내용이, 첨부된 도면들에 대한 참조를 포함하여 본 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 설명되어 있다:
도 1은 본 발명에 따른 유체 엉킴된 적층체 웹에 대한 일 실시예의 사시도이다.
도 2는 도 1의 2-2 선을 따라 취한 도 1의 물질의 단면도이다.
도 2a는 도 1의 2-2 선을 따라 취한 본 발명에 따른 물질의 단면도로, 본 발명에 따른 유체-엉킴 공정으로 인한 적층체 내에서 가능한 섬유 이동의 방향들을 보여준다.
도 3은 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성하기 위한 본 발명에 따른 장치 및 공정의 개략적인 측면도이다.
도 3a는 본 발명에 따른 돌출부 형성면의 대표적인 부분에 대한 확대도이다.
도 4는 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성하기 위한 본 발명에 따른 대안적인 장치 및 공정의 개략적인 측면도이다.
도 4a는 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성하기 위한 본 발명에 따른 대안적인 장치 및 공정의 개략적인 측면도로, 도 4 뿐만 아니라 이어지는 도 5 및 7에서 나타낸 장치 및 공정을 적용한 것이다.
도 5는 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성하기 위한 본 발명에 따른 대안적인 장치 및 공정의 개략적인 측면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성하기 위한 본 발명에 따른 대안적인 장치 및 공정의 개략적인 측면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성하기 위한 본 발명에 따른 대안적인 장치 및 공정의 개략적인 측면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 보여주는 45도 각도 현미경사진이다.
도 9 및 9a는 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 단면으로 보여주는 현미경사진이다.
도 10은 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹을 사용할 수 있는 흡수 용품의 절단 사시도이다.
도 11은 돌출부 웹의 형성 공정으로의 과잉송급 비율에 대한 함수로서 직물 두께를 묘사하는 그래프이다.
도 12는 본 발명에 따른 적층체와 지지되지 않은 돌출부 웹 모두에 대한 형성 공정으로 돌출부 웹의 과잉송급 비율에 대한 함수로서 10N의 하중에서의 직물 연장 비율을 나타낸 그래프이다.
도 13은 본 발명에 따른 적층체와 지지되지 않은 돌출부 웹 모두를 비교하는 연장 퍼센트의 함수로서 N/50mm 폭의 하중을 나타낸 그래프이다.
도 14는 과잉송급 비율을 변화시키면서 본 발명에 따른 일련의 적층체들에 대한 변형 퍼센트의 함수로서 N/50mm 폭의 하중을 나타낸 그래프이다.
도 15는 과잉송급 비율을 변화시키면서 일련의 45gsm 돌출부 웹들에 대한 연장 퍼센트의 함수로서 N/50mm 폭의 하중을 나타낸 그래프이다.
도 16은 본 명세서의 표 1에서 코드 3-6으로 표시된 샘플의 상면도 사진이다.
도 16a는 45도 각도로 찍은 본 명세서의 표 1에서 코드 3-6으로 표시된 샘플의 사진이다.
도 17은 본 명세서의 표 1에서 코드 5-3으로 표시된 샘플의 상면도 사진이다.
도 17a는 45도 각도로 찍은 본 명세서의 표 1에서 코드 5-3으로 표시된 샘플의 사진이다.
도 18은 동일한 기계 상에서 동시에 처리된 돌출부 웹을 뒷받침하는 지지층 유무에 따른 직물 부분의 경계면에서의 병렬배치를 보여주는 사진이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복된 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특성 또는 요소를 설명하기 위한 것이다.
정의
본원에서 사용되는 용어 "부직포 직물 또는 웹"은 사이에 끼워지나, 편직 직물에서와 구별되는 방식이 아닌, 개별 섬유, 필라멘트 또는 실(thread)(총칭해서 간단히 "섬유"라고 부름)의 구조를 가지는 웹을 지칭한다. 부직포 직물 또는 웹은 다수의 공정, 예컨대, 멜트블로운 공정, 스펀본드 공정, 본디드 카디드 웹 공정 등으로 형성되어 왔다.
본원에서 사용되는 용어 "멜트블로운 웹"은 일반적으로, 용융 열가소성 물질이 용융 섬유로서 복수의 미세하고, 보통 원형인, 다이 모세관을 통해 수렴 고속 기체(예컨대, 공기) 스트림으로 압출되어, 용융 열가소성 물질의 섬유를 약화시켜 그들의 직경을 감소시키며, 이는 극세사 직경이 될 수도 있는 공정에 의해 형성되는 부직포 웹을 지칭한다. 그 후에, 멜트블로운된 섬유가 고속 기체 스트림에 의해 운반되어 수집 표면상에 피착되어 무작위로 분배된 멜트블로운된 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 공정은 예컨대, 모든 목적을 위해 본원에서 참고 문헌으로 그 전문이 본원에 원용되는, Butin 등에 의한 미국특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 일반적으로, 멜트블로운 섬유는 수집 표면상에 피착될 때 실질적으로 연속적 또는 불연속적이며, 일반적으로 직경 10 μm 미만이며, 일반적으로 점착성(tacky)인 극세사일 수도 있다.
본원에서 사용되는 용어 "스펀본드 웹(spunbond web)"은 일반적으로 작은 직경의 실질적으로 연속식 섬유를 함유하는 웹을 지칭한다. 상기 섬유는 다수의 미세한, 일반적으로는 원형인, 압출된 섬유의 직경을 갖는 방사구의 모세관으로부터 용융된 열가소성 물질이 압출되고 나서, 예컨대, 이덕티브 연신(eductive drawing) 및/또는 다른 잘 알려진 스펀본드 메커니즘에 의해 신속히 축소시켜서 형성된다. 스펀본드 웹의 제조는 예컨대, Appel 등에 의한 미국특허 제4,340,563호, Dorschner 등에 의한 제3,692,618호, Matsuki 등에 의한 제3,802,817호, Kinney의 제3,338,992호, Kinney의 제3,341,394호, Hartman의 제3,502,763호, Levy의 제3,502,538호, Dobo 등에 의한 제 3,542,615호 및 Pike 등에 의한 제5,382,400호에 기술 및 도시되어 있으며, 이들은 그 전문이 모든 목적을 위해 참고 문헌으로 본원에서 원용된다. 스펀본드 섬유는 이들이 수집 표면상에 피착되는 경우에, 일반적으로 점착성이 없다. 스펀본드 섬유는 때때로 약 40 μm 미만의 직경을 가질 수 있으며, 종종 약 5 내지 약 20 μm일 수도 있다. 추가적으로 웹 무결성을 제공하기 위해, 그렇게 형성된 웹은 원하는 경우에 추가적인 섬유 접합 기술을 거치게 될 수 있다. 예를 들면, 그 전문이 모든 목적을 위해 참고 문헌으로 본원에서 원용되는 Hansen 등에 의한 미국특허 제3,855,046호를 참조한다.
본원에 사용된 용어 "카디드 웹(carded web)"이란 일반적으로 통상적으로 100 mm 미만 길이의 섬유를 갖는 천연 또는 합성 단섬유(staple)를 포함하는 웹을 의미한다. 단섬유 더미는 개방 공정을 거쳐서, 섬유를 분리하고 빗질해서, 섬유가 추가 처리를 위해 이동중인 와이어 상에 피착되는, 기계 방향으로 정렬하는 카딩 공정으로 다음에 전송되는 섬유를 분리시킨다. 이렇게 웹은 보통 몇 가지 종류의 접합 공정, 예컨대 열 및/또는 압력을 이용하는 열 접합을 거치게 된다. 추가적으로 또는 대신에, 상기 섬유는 예컨대 분말 접착제를 이용하여 섬유를 함께 결합할 접착제 공정을 거칠 수도 있다. 또한, 상기 카디드 웹은 수력엉킴(hydroentangling)과 같은 유체 엉킴(fluid entangling)을 거치게 되어서 섬유를 엮음으로써 상기 카디드 웹의 무결성을 개선할 수도 있다. 일단 접합되면, 기계 방향으로의 섬유 정렬 때문에 카디드 웹은 일반적으로 교차 기계 방향 강도보다 더 큰 기계 방향 강도를 가질 것이다.
본원에서 사용된 용어 "유체 엉킴(fluid entangling)" 및 "유체 엉킴된(fluid entangled)"이란 일반적으로 주어진 섬유성 부직포 웹 내 또는 섬유성 부직포 웹과 기타 물질 사이의 섬유 엉킴의 정도를 더욱 증가시켜서 그 엉킴의 결과로 개별 섬유 및/또는 층의 분리를 더 어렵게 만들기 위한 형성 공정을 의미한다. 일반적으로 이것은 충돌하는 가압된 유체에 대해 적어도 어느 정도 투과성을 갖는 몇가지 유형의 성형 또는 담체 표면에 상기 섬유성 부직포 웹을 지지함으로써 달성된다. 가압된 유체 스트림(일반적으로 다중 스트림)은 상기 웹의 지지된 면에 대향하는 부직포 웹의 표면에 마주하도록 유도된다. 상기 가압된 유체는 섬유들과 접촉하며, 섬유들의 부분을 유체의 흐름 방향으로 강제함으로써 이에 따라 복수의 상기 섬유의 전부 또는 일부를 상기 웹의 지지된 면을 향해 변위시킨다. 그 결과는 보다 평면적인 차원, 그 X-Y 평면에 대하여 상기 웹의 Z 방향(두께)으로 지칭할 수 있는 방향으로 상기 섬유들이 더 엉키게 된다. 둘 이상의 분리된 웹들 또는 다른 층들이 상기 성형/담체 표면 위에 서로 인접하게 배치되고, 상기 가압된 유체를 거치게 되는 경우, 일반적으로 원하는 결과는 상기 웹들 중 적어도 하나의 섬유의 일부가 인접하는 웹이나 층으로 강제로 들어오게 됨으로써 상기 두 표면의 경계면 간의 섬유 엉킴을 유발해서 상기 섬유들의 엉킴의 증가로 인해 상기 웹/층을 함께 접합하거나 결합하게 하는 것이다. 접합 또는 엉킴 정도는, 사용중인 섬유의 종류, 그들의 섬유 길이, 유체에 거치기 전 웹 또는 웹들의 예비 접합 또는 엉킴 정도, 사용중인 유체의 종류(물, 증기 같은 액체, 또는 공기 같은 가스), 유체의 압력, 유체 스트림의 수, 공정의 속도, 유체의 체류 시간 및 웹 또는 웹들/기타 층들 및 성형/담체 표면의 다공성을 포함하여 많은 요인에 따라 달라질 것이지만, 이에 한정되지 않는다. 가장 흔한 유체 엉킴 공정 중 하나는 부직포 웹의 기술 분야에서 통상의 기술을 가진 자들에게 잘 알려진 수력엉킴이라고 부른다. 유체 엉킴 공정의 예시들은 Radwanski 등에 의한 미국특허 제4,939,016호, Evans에 의한 미국특허 제3,485,706호, Radwanski 등에 의한 미국특허 제4,970,104호 및 제4,959,531호에서 발견할 수 있는데, 이들 각각은 그 전문이 참고 문헌으로 모든 목적을 위해 본원에 원용된다.
발명의 상세한 설명
이제 본 발명의 실시예들을 참조하여, 하나 이상의 예들을 이하에서 제시한다. 각각의 예는 본 발명을 한정하는 것이 아니라, 본 발명의 설명을 위해서 제공된다. 실제로, 본 발명의 범주 또는 사상을 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있음이 당 기술분야의 숙련자에게 분명할 것이다. 예를 들면, 일 실시예로서 도시되거나 설명되는 특징들은 다른 실시예들에 대해 사용되어 계속해서 또 다른 실시예를 산출할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 변형들 및 변경들을 첨부된 특허청구범위 및 그들의 등가물들의 범주 내로 포함시키고자 하는 것이다. 변수들의 범위가 주어졌을 때, 그 범위의 종점들 각각을 주어진 범위 내에 또한 포함시키고자 한다. 본 논의는 단지 예시적인 실시예들의 설명이며, 본 발명의 보다 넓은 측면들을 한정하려는 것이 아니고, 보다 넓은 측면들이 예시적인 구성들로 구현되는 것이 당 기술분야의 숙련자에게 이해되어야 한다.
돌출부들을 갖는 유체-엉킴된 적층체 웹(Fluid-Entangled Laminate Web with Projections)
본 명세서에서 설명되는 공정들 및 장치의 결과는 적층체의 적어도 하나의 의도된 외부 표면 외측으로 그리고 그로부터 떨어져서 연장되는 돌출부들(projections)을 갖는 유체-엉킴된 적층체 웹(fluid-entangled laminate web)의 생성이다. 바람직한 실시예들에서, 돌출부들는 중공형(hollow)이다. 본 발명의 일 실시예가 도면들 중 도 1, 도 2, 도 2a, 도 8, 도 9 및 도 9a에 도시되어 있다. 유체-엉킴된 적층체 웹(10)은 많은 응용예에서 바람직하게는 중공형인 돌출부들(12)을 갖는 것으로 도시되어 있다. 웹(10)은 지지층(14)(도 1, 도 2 및 도 2a에서는 섬유성 부직포 지지 웹(14)으로서 나타냄) 및 섬유성 부직포 돌출부 웹(16)을 포함한다. 지지층(14)은 제 1 표면(18) 및 대향하는 제 2 표면(20) 뿐만 아니라 두께(22)를 갖는다. 돌출부 웹(16)은 내부 표면(24) 및 대향하는 외부 표면(26) 뿐만 아니라, 두께(28)를 갖는다. 지지층(14)과 돌출부 웹(16) 사이의 경계면은 참조번호 27로 나타내고, 돌출부 웹(16)의 섬유들이 경계면(27)과 교차하고, 지지층(14)과 엉키고 맞물려서 적층체(10)를 형성하는 것이 바람직하다. 지지층 또는 웹(14) 또한 섬유성 부직포일 때에는, 이 층의 섬유들이 경계면(27)과 교차하고 돌출부 웹(16) 내의 섬유들과 엉킬 수 있다. 전체 적층체(10)는 이 적층체(10)의 돌출부 웹(16) 부분의 섬유성 성상(nature) 때문에 유체-엉킴된 적층체 웹이라고 지칭되는 반면에, 지지층(14)은, 부직포 물질과 같은 섬유성 웹 물질을 포함할 수도 있지만 예를 들면, 필름, 스크림(scrim) 및 폼(foam)과 같은 다른 물질을 또한 구비하거나 포함할 수 있으므로 층(layer)이라고 지칭되는 것이 이해될 것이다. 일반적으로 본 명세서에서 개괄된 최종-사용 응용예들에서, 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 평량(basis weight)은 약 25와 약 100gsm 사이의 범위일 것이지만 이 범위 밖의 평량이 특정한 최종-사용 응용예에 따라 사용될 수도 있다.
중공형 돌출부들(Hollow Projections)
돌출부들(12)은 돌출부 웹(16) 및/또는 지지층(14)으로부터의 섬유들로 채워질 수 있지만, 일반적으로, 이러한 적층체들(10)이 흡수 구조체들과 관련하여 사용되고 있을 때에는 돌출부들(12)이 특히 일반적으로 중공형인 것이 바람직하다. 중공형 돌출부들(12)은 바람직하게는 구멍들(holes) 또는 개구들(apertures)이 없는 폐쇄 말단들(13)을 갖는다. 이러한 구멍들 또는 개구들은 섬유성 부직포 웹에서 일반적으로 발견되는 보통의 섬유간 간격(normal interstitial fiber-to-fiber spacing)과는 구별되는 것이다. 그러나, 일부 응용예에서는, 후술하는 바와 같이 엉킴 공정에서 충돌 유체 제트들(impinging fluid jets)의 압력 및/또는 체류 시간(dwell time)을 증가시켜서 하나 이상의 중공형 돌출부들(12) 내에 하나 이상의 구멍 또는 개구(도시하지 않음)를 생성하도록 하는 것이 바람직할 수도 있다. 이러한 개구들은 돌출부들(12)의 말단들(13) 또는 측벽들(11) 뿐만 아니라 돌출부들(12)의 말단들(13)과 측벽들(11) 모두에 형성될 수 있다.
도면들에서 나타낸, 중공형 돌출부들(12)은 횡단면도로 보았을 때 알 수 있는 바와 같이, 약간 반구형 또는 만곡된 최상부들 또는 말단들(13)을 가지며 위에서 보았을 때에 원형이다. 돌출부들(12)의 실제 형상은 돌출부 웹(16)으로부터의 섬유들이 강제되는 형성면의 형상에 따라 가변될 수 있다. 따라서, 변형들을 한정하지 않지만, 돌출부들(12)의 형상은, 예를 들면, 원형, 타원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 다이아몬드형 등일 수도 있다. 중공형 돌출부들(12)의 폭 및 깊이 모두는 돌출부들(12)의 간격 및 패턴에서처럼 가변할 수 있다. 또한, 돌출부들(12)의 다양한 형상, 크기 및 간격이 동일한 돌출부 웹(16)에서 사용될 수 있다.
적층체 웹(10) 내의 돌출부들(12)은 돌출부 웹(16)의 외부 표면(26) 상에 배치되어 그로부터 나온다. 돌출부들(12)이 중공형일 때, 돌출부들(12)을 형성하도록 돌출부 웹(16)으로부터 사용되고 있는 섬유의 양에 따라서, 돌출부들(12)은 돌출부 웹(16)의 내부 표면(24)을 향해서 배치되고 지지층 또는 웹(14)의 제2 표면(20) 또는 돌출부 웹(16)의 내부 표면(24)에 의해 덮히는 개방 말단들(15)을 가질 것이다. 돌출부들(12)은 돌출부 웹(16)의 외부 표면(26)으로부터 또한 형성되는 지면 구역들(19)에 의해 둘러싸이지만 지면 구역들(19)의 두께는 돌출부 웹(16)과 지지층(14) 양쪽 모두로 이루어진다. 이 지면 구역(19)은 도 1에 나타낸 바와 같이 비교적 편평하고 평면형일 수 있거나 또는 그 안에 만들어진 지형 변동성을 가질 수도 있다. 예를 들면, 지면 구역(19)은, Kimberly-Clark Worldwide에게 양도되고 모든 목적을 위해 그 전문이 참조로 본 명세서에 포함된, Englebert 등에 의한 미국 특허 제4,741,941호에 개시된 바와 같은 3차원 형상 형성면에 돌출부 웹(16)을 형성함으로써 그 안에 형성된 복수의 3차원 형상을 가질 수 있다. 예를 들면, 지면 구역들(19)에는 돌출부 웹(16) 및/또는 지지층(14) 내로 전부 또는 일부 방식으로 연장되는 오목부들(depressions; 23)이 제공될 수도 있다. 또한, 지면 구역들(19)은 표면 질감 및 기타 기능적인 속성들을 이 지면 구역(19)에 부여할 수 있는 양각(embossing)이 이루어질 수 있다. 또한, 지면 구역들(19) 및 적층체(10)에는 전체적으로 이 적층체(10)를 통해 연장되는 개구들(25)이 제공되어서, 적층체(10) 내부 및 그를 통해 유체(신체 삼출물을 이루는 액체 및 고체 등)의 이동을 더욱 용이하게 할 수도 있다. 본 명세서에서 설명되는 유체 엉킴 공정들의 결과로서, 돌출부들(12)을 형성하는 데에 사용된 유체 압력은 지지층(14)으로부터의 섬유들을 돌출부 웹(16)의 외부 표면(26) 상에 강제로 노출시킬 만큼 충분한 힘을 갖는 것은 일반적으로 바람직하지 않다.
돌출부들(12)의 밀도 및 섬유 함량을 가변시킬 수 있지만, 일반적으로 돌출부들(12)이 "중공형"인 것이 바람직하다. 도 9 및 도 9a를 참조하면, 돌출부들(12)이 중공형일 때, 돌출부들(12)은 돌출부 웹(16)의 섬유들로부터 쉘(shell; 17)을 형성하는 경향이 있음을 알 수 있다. 쉘(17)은 돌출부들(12)의 쉘(17)에 비해서 보다 낮은 섬유 밀도를 갖는 내부 중공형 공간(21)을 규정한다. "밀도"란, 돌출부(12)의 내부 중공형 공간(21) 또는 쉘(17)의 일부분 내의 선택된 단위 체적 당 섬유 개수 또는 함량을 의미한다. 쉘(17)의 두께 뿐만 아니라 그의 밀도는 특정 또는 개개의 돌출부(12) 내에서 다양할 수도 있고, 또한 상이한 돌출부들(12) 간에 다양할 수도 있다. 또한, 내부 중공형 공간(21)의 크기 뿐만 아니라 그의 밀도는 특정 또는 개개의 돌출부(12) 내에서 다양할 수 있고, 또한 상이한 돌출부들(12) 간에 다양할 수도 있다. 도 9 및 도 9a의 현미경 사진은 예시된 돌출부(12)의 쉘(17) 부분에 비해서 내부 중공형 공간(21) 내에서 보다 낮은 섬유 밀도 또는 개수를 보인다. 그 결과, 동일한 돌출부(12)의 쉘(17)의 적어도 일부분 보다 낮은 섬유 밀도를 갖는 돌출부(12)의 내부 중공형 공간(21)의 적어도 일부분이 있는 경우, 그렇다면 돌출부는 "중공형(hollow)"인 것으로 간주된다. 이와 관련하여, 일부 상황에서, 쉘(17)과 내부 중공형 공간(21) 사이에 명확한 구분이 없을 수 있지만, 돌출부들 중 하나의 횡단면을 충분히 확대해 보면, 돌출부들(12)의 내부 중공형 공간(21)의 적어도 일부분이 동일한 돌출부(12)의 쉘(17)의 일부분 보다 낮은 밀도를 갖는 것을 알 수 있으며, 그렇다면 돌출부(12)는 "중공형"인 것으로 간주된다. 또한, 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 돌출부들(12)의 적어도 일부분이 중공형인 경우, 돌출부 웹(16) 및 적층체(10)는 "중공형"인 것으로 혹은 "중공형 돌출부들"을 갖는 것으로 간주된다. 통상적으로, 중공형인 돌출부들(12) 부분은 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 선택된 구역 내 돌출부들(12)의 50% 이상, 대안적으로 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 선택된 구역 내의 돌출부들의 70% 이상 및 대안적으로 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 선택된 구역 내의 돌출부들(12)의 90% 이상일 것이다.
이하에서 예시하는 공정들의 설명과 연결하여 더욱 분명하게 되는 바와 같이, 유체-엉킴된 적층체 웹(10)은 한 방향 그리고 때로는 둘 이상의 방향으로 돌출부 웹(16) 내의 섬유들이 이동한 결과이다. 도 2a 및 도 3a를 참조하면, 돌출부 웹(16)이 놓이게 되는 돌출부 형성면(130)이 중공형 돌출부들(12)을 형성하는 데에 사용되는 성형 구멍들 또는 개구들(134) 이외에는 고체인 경우, 그러면 돌출부 웹(16)의 지면 구역들(19)에 대응하는 돌출부 형성면(130)의 고체 표면 구역(136)에 부딪치고 다시 튕기는 유체 엉킴 스트림들의 힘은 돌출부 웹(16)의 내부 표면(24)에 인접하는 섬유들이 지지층의 제2 표면(20)에 인접하는 지지층(14) 내로 이동하게 할 수 있다. 이러한 섬유들의 제1 방향으로의 이주가 도 2a에 나타낸 화살표들(30)로 표현되어 있다. 돌출부 웹(16)의 외부 표면(26)으로부터 외측으로 연장되는 중공형 돌출부들(12)을 형성하기 위해서는, 화살표들(32)로 나타낸 바와 같이 제2 방향으로의 섬유들의 이주가 있어야만 한다. 이러한 제2 방향으로의 이주는 돌출부 웹(16)으로부터의 섬유들이 외부 표면(26) 밖으로 그리고 그로부터 멀리 이동하게 하여 중공형 돌출부들(12)을 형성한다.
지지층(14)이 섬유성 부직포 웹일 때, 가압된 유체 제트들로부터 웹 무결성의 정도 및 엉킴 유체의 강도 및 체류 시간에 따라서, 도 2a에서 화살표(31)로 나타낸 바와 같이 지지 웹 섬유들이 돌출부 웹(16) 내로 이동 또한 있을 수 있다. 이들 섬유 이동의 최종 결과는 경계면(27)에서 층 및 웹(14 및 16)의 양호한 전체 무결성 및 적층성을 갖는 적층체(10)의 생성이고 이에 따라 적층체(10)에 추가 처리 및 취급을 할 수 있다.
지지층 및 돌출부 웹
명칭이 시사하는 바와 같이, 지지층(14)은 돌출부들(12)을 포함하는 돌출부 웹(16)을 지지하는 것을 의미한다. 지지층(14)은 지지층(14)이 돌출부 웹(16)을 지지할 수 있는 경우 다수의 구조체로 이루어질 수 있다. 지지층(14)의 주요 기능들은, 돌출부들(12)의 형성 동안에 돌출부 웹(16)을 보호해서, 돌출부 웹(16)에 접합하거나 그와 엉켜질 수 있게 하고 돌출부 웹(16) 및 생성되는 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 또 다른 처리를 돕는 것이다. 지지층(14)에 적합한 물질로는, 부직포 직물 또는 웹, 스크림 물질, 편직 물질, 부직포 직물 또는 웹의 서브세트로 고려될 수 있는 종이/셀룰로오스/목재 펄프계 제품 뿐만 아니라 폼 물질, 필름 및 유체-엉킴 공정을 견뎌낼 수 있는 상기에서 제공되어 선택된 물질 또는 물질들의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 지지층(14)에 특히 적합한 물질로는, 예를 들면 카디드 웹(carded web), 에어레이드(airlaid) 웹 등에서 사용되는 바와 같은 짧은 길이 섬유일 수 있거나 또는 예를 들면 멜트블로운 또는 스펀본드 웹으로 알려진 바와 같은 더욱 연속하는 섬유일 수 있는 복수의 임의로 피착된 섬유로 이루어진 섬유성 부직포 웹이다. 지지층(14)이 수행해야 하는 기능들 때문에, 지지층(14)은 돌출부 웹(16) 보다 높은 정도의 무결성을 가져야 한다. 이와 관련하여, 지지층(14)은 이하에서 보다 상세히 논의되는 유체-엉킴 공정이 실시되었을 때에 실질적으로 온전하게 남을 수 있어야 한다. 지지층(14)의 무결성 정도는 지지층(14)을 형성하는 물질이 돌출부 웹(16)의 중공형 돌출부들(14) 내로 끌어 내려지는 것과 그들을 채우는 것을 견디도록 해야 한다. 그 결과, 지지층(14)이 섬유성 부직포 웹일 때에는, 돌출부 웹(16) 내의 섬유들 보다 높은 정도의 섬유간 접합 및/또는 섬유 엉킴을 가져야 하는 것이 바람직하다. 상기 두 층 사이의 경계면(27)에 인접하는 돌출부 웹(16)의 섬유들과 엉키는 지지층(14)으로부터 섬유들을 갖는 것이 바람직하지만, 이 지지층(14)의 섬유들은, 이들 섬유들의 대부분이 중공형 돌출부들(12) 내측에서 그들의 길을 찾을 수 있을 정도로 돌출부 웹(16)에 혼입되지 않거나 엉키지 않는 것이 일반적으로 바람직하다.
지지층(14)의 기능은 돌출부 웹(16)의 또 다른 처리를 용이하게 하는 것이다. 통상적으로 돌출부 웹(16)을 형성하는 데에 사용되는 섬유들은 지지층(14)을 형성하는 데에 사용되는 것보다 고가이다. 그 결과, 돌출부 웹(16)의 평량을 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 그러나, 그렇게 함으로써, 그의 형성 이후에 돌출부 웹(16)을 처리하는 것이 어려워진다. 아래에 놓인 지지층(14)에 돌출부 웹(16)을 부착함으로써, 추가 처리, 권선 및 권선해제, 보관 및 기타 활동들이 보다 효과적으로 행해질 수 있다.
이러한 보다 높은 정도의 섬유 이동을 견디기 위해서, 상기한 바와 같이, 지지층(14)이 돌출부 웹(16) 보다 높은 정도의 무결성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 보다 높은 정도의 무결성은 다수의 방법으로 일어날 수 있다. 하나의 방법은 통기(through air) 접합, 포인트 접합, 파우더 접합, 화학 결합, 접착제 접합, 양각, 캘린더 접합 등의 경우와 같이 압력을 사용하거나 사용하지 않고 섬유들의 열 또는 초음파 접합을 통해 서로 부착될 수 있는 섬유간 접합이다. 또한, 다른 물질들이 접착제 및/또는 이성분(bicomponent) 섬유와 같은 섬유성 혼합체에 첨가될 수도 있다. 이 웹(14)이 돌출부 웹(16)에 결합되기 전에 예를 들면 웹에 수력엉킴(hydroentangling), 니들 펀칭 등을 실시하는 것에 의한 것과 같은 섬유성 부직포 지지층(14)의 예비-엉킴(pre-entangling)이 또한 사용될 수도 있다. 상기의 조합도 또한 가능하다. 폼, 스크림 및 편직 같은 또 다른 물질이 또 다른 처리를 필요로 하지 않을 만큼 충분한 초기 무결성을 가질 수도 있다. 무결성의 수준은, 많은 경우에서 예를 들면, 스펀본드 웹 및 단섬유 함유 웹과 같은 섬유성 부직포 웹에서 일반적으로 사용되는 이러한 포인트 접합 기술의 육안 관찰로 인해 시각적으로 관찰될 수도 있다. 지지층(14)을 더 확대해보면 섬유들을 함께 결합하도록 유체-엉킴의 사용 또는 열 및/또는 접착제 접합의 사용이 드러날 수도 있다. 개개의 층들(14 및 16)의 샘플들이 입수 가능한지 여부에 따라서, 기계 방향 및 교차-기계 방향(cross-machine direction) 중 한쪽 또는 양쪽으로 인장 시험을 수행하여 지지층(14)의 무결성을 돌출부 웹(16)과 비교한다. 예를 들면 모든 목적을 위해 그 전체 내용이 본 명세서에 포함되는 ASTM 테스트 D5035-11을 참조한다.
지지층(14)의 종류, 평량, 강도 및 기타 성능들이 생성된 적층체(10)의 특정한 최종 사용에 따라 선택될 수 있고 가변될 수 있다. 적층체(10)가 개인 위생 흡수 용품, 수건(wipe) 등과 같은 흡수 용품의 일부로서 사용되는 것일 때에는, 일반적으로 유체를 투과시키는 층인 지지층(14)은 양호한 습윤 및 건조 강도를 가지며, 신체 삼출물과 같은 유체들을 흡수할 수 있고, 소정의 시간 기간 동안 가능한 한 유체들을 보유하며, 그런 다음에 유체들을 하나 이상의 하부층(subjacent layer)에 방출하는 것이 바람직하다. 이와 관련하여, 스펀본드 웹, 멜트블로운 웹 및 에어레이드 웹, 본디드 카디드 웹과 같은 카디드 웹 및 코폼(coform) 물질과 같은 섬유성 부직포가 지지층들(14)로서 특히 적절하다. 폼 물질 및 스크림 물질도 또한 적절하다. 또한, 지지층(14)은 수개의 층의 사용 또는 스펀본드 웹 및 멜트블로운 웹 뿐만 아니라 멜트블로운 및 스펀본드 웹의 적층된 조합이 제조시에 일반적으로 사용되는 바와 같은 다중 뱅크(multi-bank) 형성 공정의 사용에 의한 다층 물질일 수도 있다. 이러한 지지층들(14)의 형성에 있어서, 천연 물질 및 합성 물질 모두가 단독으로 또는 조합해서 사용되어서 물질을 제조할 수도 있다. 일반적으로 본 명세서에서 개괄한 최종 사용 응용예에서, 지지층(14) 평량은 약 5와 약 40gsm 사이의 범위일 것이지만, 이 범위 밖의 평량이 특정한 최종 사용 응용예에 따라 사용될 수 있다.
지지 웹(14)의 종류, 평량 및 다공성은 돌출부 웹(16) 내에 돌출부들(12)을 형성하는 데에 필요한 처리 조건들에 영향을 미칠 것이다. 보다 무거운 평량의 물질은 돌출부 웹(16) 내에 돌출부들(12)을 형성하는 데에 필요한 엉킴 유체 스트림의 엉킴력을 증가시킬 것이다. 그러나, 보다 무거운 평량의 지지층들(14)은, 돌출부 웹(16) 그 자체가 가지는 주요 문제점이 형성 공정 다음에 돌출부들(12)의 형상을 유지하도록 매우 신축성이 있는 것이므로, 돌출부 웹(16)을 위한 향상된 지지를 또한 제공할 것이다. 돌출부 웹(16)은 그 자체로 돌출부들(12)을 줄어들게 하고 뒤틀리게 하는 후속하는 권선 및 전환 공정에 의해 그 위에 가해진 기계적인 힘으로 인해 기계 방향으로 과도하게 길어진다. 또한, 지지층(14)이 없으면, 돌출부 웹(16) 내의 돌출부들(12)은 돌출부 웹(16)이 권선 공정 및 후속하는 전환 공정에서 받는 권선 압력 및 압축 중량으로 인해 붕괴하며 지지층(14)과 함께 하는 정도까지 회복하지 못한다.
지지층(14)은 또 다른 처리 및/또는 첨가제들이 적용될 수 있어 그의 성능들을 변경시키거나 향상시킨다. 예를 들면, 계면 활성제 및 기타 화학 물질들이 지지층(14)의 전부 또는 일부분을 형성하는 구성요소들에 내부적으로 그리고 외부적으로 전부에 첨가될 수 있어 그의 특성들을 변경시키거나 향상시킨다. 화합물들은 일반적으로 액체의 중량의 수 배를 흡수하고 미립자 및 섬유 양쪽의 형태로 지지층(14)에 첨가될 수 있는 하이드로겔 또는 초흡수제로 지칭된다.
돌출부 웹(16)은, 예를 들면 카디드 웹, 에어레이드 웹, 코폼 웹 등에서 사용되는 것과 같은 단섬유일 수 있거나 또는 예를 들면 멜트블로운 또는 스펀본드 웹에서 발결된 것과 같은 더욱 연속하는 섬유일 수 있는 복수의 임의로 피착된 섬유들로 이루진다. 돌출부 웹(16) 내의 섬유들은, 특히 지지층(14)이 섬유성 부직포 웹일 때에, 더 적은 섬유간 접합 및/또는 섬유 엉킴 및 이에 따라 지지층(14)의 무결성에 비해서 낮은 무결성을 가지는 것이 바람직하다. 돌출부 웹(16) 내의 섬유들은 유체-엉킴된 적층체 웹(10)을 형성하기 위한 공정 및 장치의 실시예들 중 하나 이상의 설명과 관련하여 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이 중공형 돌출부(12)의 형성을 허용하기 위해서 초기 섬유간 접합을 갖지 않을 수도 있다. 대안적으로, 지지층(14) 및 돌출부 웹(16) 모두 섬유성 부직포 웹일 때, 돌출부 웹(16)이 예를 들면 섬유간 접합이 적거나, 접착제가 적거나 또는 웹(16)을 형성하는 섬유들의 예비-엉킴이 적기 때문에 돌출부 웹(16)은 지지 웹(14) 보다 낮은 무결성을 가질 것이다.
돌출부 웹(16)은 도 1에 나타낸 바와 같이 돌출부 웹(16)의 섬유들을 돌출부 웹(16)의 X-Y 평면 밖으로 그리고 웹(16)의 수직 또는 Z-방향(그의 두께(28) 방향)으로 이동시킬 수 있는 후술하는 유체 엉킴 공정을 허용할 충분한 양의 섬유 이동 능력을 가짐으로써 중공형 돌출부들(12)을 형성할 수 있어야 한다. 멜트블로운 또는 스펀본드 웹과 같은 보다 연속하는 섬유 구조체들이 사용되는 경우에는, 유체-엉킴 공정 전에 돌출부 웹(16)의 예비-접합이 적거나 없는 것이 바람직하다. 멜트블로운 및 스펀본드 공정에서 생성된 것과 같은 보다 긴 섬유들(때로는 단섬유들과 구별하도록 연속하는 섬유들이라고 지칭함)은, 통상적으로 100mm 미만의 섬유 길이, 및 보다 통상적으로 10 내지 60 mm 범위의 섬유 길이를 갖는 보다 짧은, 단섬유들보다도 섬유들을 Z-방향으로 배치하는 데에 통상적으로 더욱 많은 힘을 요구할 것이다. 반대로, 카디드 웹 및 에어레이드 웹과 같은 단섬유 웹들은 그들의 보다 짧은 길이로 인해 섬유들의 어느 정도의 예비-접합 또는 엉킴을 가질 수 있다. 이러한 보다 짧은 섬유들은 유체-엉킴 스트림들로부터 적은 유체 힘을 요구하여 그들을 Z-방향으로 이동시켜 중공부 돌출부들(12)을 형성한다. 그 결과, 원하지 않으면, 섬유 길이, 예비-섬유 접합의 정도, 유체 힘, 웹 속도 및 체류 시간 간에 밸런스를 충족시킴으로써, 지면 구역들(19) 및 중공형 돌출부들(12) 내에 개구들을 형성하지 않고, 또는 돌출부들(12)의 내부 중공형 공간(21) 내로 매우 많은 물질을 강제함이 없이, 중공형 돌출부들(12)을 생성할 수 있도록 해야 하고, 이로써 일부 최종 사용 응용예에서 매우 강고한 돌출부들(12)을 만든다.
일반적으로, 돌출부 웹(16)은 본 명세서에 개괄한 사용을 위해 약 10과 약 60gsm 사이의 범위인 평량을 가질 것이지만, 이 범위 밖의 평량이 특정 최종 사용 응용예에 따라 사용될 수도 있다. 스펀본드 웹은, 돌출부 웹(16)으로서 사용될 때에 통상적으로 약 15와 약 50gsm 사이의 평량을 가질 것이다. 섬유 직경은 약 5와 약 20μm 사이의 범위일 것이다. 섬유들은 단일 고분자 조성으로 형성된 단일 성분 섬유들일 수 있거나, 또는 섬유들은 이성분 또는 다성분 섬유들일 수 있고, 여기서 섬유의 일부분은 열 및/또는 압력의 사용을 통해 섬유간 접합을 허용하기 위해서 다른 성분들 보다 낮은 융점을 갖는다. 중공형 섬유들이 또한 사용될 수 있다. 섬유들은 통상적으로 스펀본드 웹을 형성하는 데에 사용되는 임의의 고분자 조성물로 형성될 수 있다. 이러한 고분자의 예로는 폴리프로필렌(PP), 폴리에스테르(PET), 폴리아미드(PA), 폴리에틸렌(PE) 및 폴리락트산(PLA)을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 스펀본드 웹에 돌출부 형성 공정이 실시되기 전에 웹의 가공성을 향상시킬 필요가 있는 경우에 스펀본드 웹들에 후 형성 접합 및 엉킴 기술이 실시될 수 있다.
멜트블로운 웹은 돌출부 웹(16)으로 사용될 때에 통상적으로 약 20과 약 50gsm 사이의 평량을 가질 것이다. 섬유 직경은 약 0.5와 약 5μm 사이의 범위일 것이다. 섬유들은 단일 고분자 조성으로 형성된 단일 성분 섬유들일 수 있거나, 또는 섬유들은 이성분 또는 다성분 섬유들일 수 있고, 여기서 섬유의 일부분은 열 및/또는 압력의 사용을 통해 섬유간 접합을 허용하기 위해서 다른 성분들 보다 낮은 융점을 갖는다. 섬유들은 상기한 스펀본드 웹을 형성하는 데에 통상적으로 사용되는 임의의 고분자 조성물로 형성될 수 있다. 이러한 고분자들의 예로는 PP, PET, PA, PE 및 PLA를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
카디드 및 에어레이드 웹은 통상적으로 약 10과 약 100mm 사이의 길이 범위일 것인 짧은 섬유들을 사용한다. 섬유 데니어(denier)는 특정한 최종 사용에 따라 약 0.5와 약 6 데니어 사이의 범위일 것이다. 평량은 약 20과 약 60gsm 사이의 범위일 것이다. 단섬유는 PP, PET, PA, PLA, 면, 레이온 플랙스(flax), 양모(wool), 마(hemp) 및 예를 들면 비스코스와 같은 재생 셀룰로오스를 포함하지만 이에 한정되지 않는 광범위한 고분자로 이루어질 수 있다. 이성분 섬유 및 단일 성분 섬유의 블렌드 뿐만 아니라 고체 섬유 및 중공형 섬유의 블렌드와 같은 섬유 블렌드도 이용될 수 있다. 접합을 원하는 경우에는, 예를 들면 통기 접합, 캘린더 접합, 포인트 접합, 화학 결합 및 파우더 접합과 같은 접착제 접합을 포함하는 다수의 방법으로 달성될 수 있다. 필요한 경우, 돌출부 형성 공정 전에 이러한 웹의 무결성 및 가공성을 더욱 향상시키기 위해서, 웹에 예비-엉킴 공정이 실시될 수 있어 돌출부들(12)의 형성 이전에 돌출부 웹(16) 내에 섬유 엉킴을 증가시킨다. 이와 관련하여 수력엉킴(hydroentangling)이 특히 유리하다.
상기한 부직포 웹 종류 및 형성 공정이 돌출부 웹(16)과 함께 사용하기에 적합하지만, 중공형 돌출부들(12)을 형성할 수 있는 웹이 제공되는 다른 웹 및 형성 공정도 또한 사용될 수 있다.
공정 설명
본 발명에 따른 물질을 형성하기 위해서, 유체-엉킴 공정이 이용되어야 한다. 액체 및 기체 양쪽을 비롯하여, 임의의 수의 유체가 지지층(14) 및 돌출부 웹(16)을 함께 결합하는 데에 사용될 수 있다. 이와 관련하여 사용되는 가장 일반적인 기술은 엉킴을 위한 유체로서 가압수(pressurized water)를 사용하는 스펀레이스(spunlace) 또는 수력엉킴(hydroentangling) 기술로서 지칭된다.
도 3을 참조하면 본 발명에 따른 중공형 돌출부들(12)을 갖는 유체-엉킴된 적층체 웹(10)을 형성하기 위한 공정 및 장치(100)의 제1 실시예가 도시되어 있다. 장치(100)는 제1 운반 벨트(110), 운반 벨트 구동 롤(120), 돌출부 형성면(130), 유체 엉킴 디바이스(140), 및 선택사양인 과잉송급(overfeed) 롤(150), 및 진공청소 또는 기타 통상적인 흡입 디바이스와 같은 유체 제거 시스템(160)을 포함한다. 이러한 진공청소 디바이스 및 기타 수단들은 당 기술분야에서 숙련된 자에게 잘 알려져 있다. 운반 벨트(110)는 돌출부 웹(16)을 장치(100) 내로 운반하는 데에 사용된다. 임의의 예비-엉킴이 도 3에 나타낸 공정의 상류에서 돌출부 웹(16) 상에 행해지는 경우, 운반 벨트(110)는 다공성일 수 있다. 운반 벨트(110)는 제1 속도 V1로 화살표 112로 나타낸 바와 같이 제1 방향(기계 방향)으로 주행한다. 운반 벨트(110)는 운반 벨트 구동 롤러(120) 또는 당 기술분야에서 숙련된 자에게 잘 알려진 기타 적합한 수단에 의해 구동될 수 있다.
도 3에 나타낸 바와 같이 돌출부 형성면(130)은 질감화 드럼(texturizing drum)(130)의 형태이며, 도 3a에 그 표면의 부분 분해도가 도시되어 있다. 돌출부 형성면(130)은 속도 V3으로 도 3에서 화살표 131로 나타낸 바와 같이 기계 방향으로 움직인다. 당 기술분야에서 숙련된 자에게 잘 알려진 대로 전기 모터 및 기어와 같은 임의의 적합한 구동 수단(도시하지 않음)에 의해 구동되고 속도가 제어된다. 도 3 및 도 3a에 묘사된 질감화 드럼(130)은 돌출부 웹(16) 내의 원하는 돌출부들(12)의 형상 및 패턴에 대응하는 성형 구멍들(134)의 패턴을 포함하는 형성면(132)으로 이루어진다. 성형 구멍들(134)은 지면 구역(136)과 분리되어 있다. 성형 구멍들(134)은 임의의 형상 및 임의의 패턴을 가질 수 있다. 본 발명에 따른 적층체들(10)을 묘사하는 도면들로부터 알 수 있는 바와 같이, 상기 구멍 형상은 원형이지만, 임의의 수의 형상 및 형상들의 조합이 최종 사용 응용예에 따라 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 가능한 구멍 형상의 예들은 타원형, 십자형, 정사각형, 직사각형, 다이아몬드형, 육각형 및 기타 다각형을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 이러한 형상들은 주조, 펀칭, 스탬핑, 레이저 절단 및 물 분사(water-jet) 절단에 의해 드럼 표면에 형성될 수 있다. 성형 구멍들(134)의 간격 및 이에 따라 지면 구역(136)의 정도는 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 특정한 최종 응용예에 따라 또한 다양할 수 있다. 또한, 질감화 드럼(130) 내의 성형 구멍들(134)의 패턴은 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 특정한 최종 응용예에 따라 다양할 수 있다. 질감화 드럼(130)을 형성하는 물질은 시트 금속, 플라스틱 및 기타 고분자 물질, 고무 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 이러한 성형 드럼에 일반적으로 사용되는 임의의 수의 적합한 물질들일 수도 있다. 성형 구멍들(134)은 질감화 드럼(130) 내에 형성되는 물질의 시트(132)에 형성될 수 있거나, 또는 질감화 드럼(130)이 적합한 물질들로부터 몰딩되거나 주조될 수 있거나, 또는 3D 인쇄 기술로 인쇄될 수 있다. 통상적으로, 천공된 드럼(130)이 선택사양인 다공성 내부 드럼 쉘(138) 상에 그리고 그에 걸쳐서 제거 가능하게 맞춤되어, 상이한 형성면(132)이 상이한 최종 제품 디자인들을 위해 사용될 수 있다. 다공성 내부 드럼 쉘(138)은 엉킴 유체 및 섬유들을 외부 질감화 드럼 표면(132) 내의 성형 구멍들(134) 내로 아래로 당기는 것을 용이하게 하는 유체 제거 시스템(160)과 접속되어 돌출부 웹(16) 내에 중공형 돌출부들(12)을 형성한다. 다공성 내부 드럼 쉘(138)은 또한 유체 제거 시스템(160) 및 장비의 다른 부분들 내로의 또 다른 섬유 이동을 지연시키는 배리어로서 기능하여 장비의 오염을 감소시킨다. 다공성 내부 드럼 쉘(138)은 질감화 드럼(130)과 동일한 방향으로 그리고 동일한 속도로 회전한다. 또한, 돌출부들(12)의 높이를 더욱 제어하기 위해서, 내부 드럼 쉘(138)과 질감화 드럼(130) 사이의 거리가 가변될 수 있다. 일반적으로, 돌출부 형성면(130)의 내부 표면과 내부 드럼 쉘(138)의 외부 표면 사이의 간격은 약 0과 약 5mm 사이의 범위일 것이다. 특정한 최종 사용 응용예 및 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 원하는 특징들에 따라 그 외의 범위들이 사용될 수 있다.
질감화 드럼(130) 또는 다른 돌출부 형성면(130) 내의 성형 구멍들(134)의 깊이는 약 1mm와 10mm 사이일 수 있지만, 바람직하게는 예상되는 일반적인 응용예들에서 가장 유용한 형상을 갖는 돌출부들(12)을 생성하기 위해서는 3mm 부근과 5mm 사이이다. 구멍 횡단면 크기는 약 2mm와 10mm 사이일 수 있지만, 바람직하게는 주축을 따라 측정했을 때에 3mm와 6mm 사이이고, 중심간(center-to-center) 거리 기준 성형 구멍들(134)의 간격은 3mm와 10mm 사이일 수 있지만, 바람직하게는 4mm와 7mm 사이이다. 성형 구멍들(134) 사이의 간격의 패턴은 특정한 최종 사용에 따라 가변되거나 선택될 수 있다. 패턴의 일부 예는 정렬된 행 및/또는 열의 패턴, 경사진 패턴, 6각형 패턴, 물결 모양 패턴 및 사진, 그림 및 대상을 묘사하는 패턴을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
성형 구멍들(134)의 횡단면 치수 및 그들의 깊이는 돌출부 웹(16)에 생성된 돌출부들(12)의 횡단면 및 높이에 영향을 준다. 일반적으로, 기계 방향(131)으로 보았을 때에 성형 구멍들(134)의 선단 에지에서 날까롭거나 좁은 코너들을 갖는 구멍 형상들은, 때로는 돌출부들(12)에 손상을 주지 않고 형성면(132)으로부터 유체-엉킴된 적층체 웹(10)을 안전하게 제거하는 능력을 악화시킬 수 있으므로 회피되어야 한다. 또한, 질감화 드럼(130)의 두께/구멍 깊이는 일반적으로 중공형 돌출부들(12)의 깊이 또는 높이에 대응하려는 경향이 있다. 그러나, 각각의 구멍 깊이, 간격, 크기, 형상 및 기타 변수들은 서로 독립적으로 가변될 수 있고, 형성될 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 특정한 최종 사용에 기초하여 가변될 수 있음을 유의하여야 한다.
질감화 드럼(130)의 형성면(132) 내의 지면 구역들(136)은 유체 엉킴 디바이스들(140) 내에 포함된 가압된 유체 제트들로부터 나오는 엉킴 유체(142)를 통과시키지 않도록 통상적으로 고체이지만 돌출부 웹(16)의 노출 표면을 더욱 질감화하도록 유체 투과성인 지면 구역들(136)을 만드는 것이 바람직할 수 있다. 대안적으로, 질감화 드럼(130)의 형성면(132)의 선택 구역들은 유체 투과성일 수 있고 다른 구역들은 불투과성이다. 예를 들면, 질감화 드럼(130)의 중앙 지역(도시하지 않음)은 유체 투과성인 반면에, 중앙 영역의 어느 한 측면 상의 측방 영역들(도시하지 않음)은 유체 불투과성일 수 있다. 또한, 형성면(132) 내의 지면 구역들(136)이 그 안에 형성된 상승 구역들(도시하지 않음)을 갖거나 또는 거기에 부착되어 돌출부 웹(16) 및 유체-엉킴된 적층체 웹(10) 내에 선택적 딤플들(dimple; 23) 및/또는 개구들(25)을 형성한다.
도 3에 나타낸 장치(100)의 실시예에서, 돌출부 형성면(130)이 질감화 드럼의 형태로 도시되어 있다. 그러나, 다른 수단이 돌출부 형성면(130)을 생성하는 데에 사용될 수 있음을 이해하여야 한다. 예를 들면, 적절한 위치에서 벨트 또는 와이어 내에 형성된 성형 구멍들(134)을 포함하는 유공성(foraminous) 벨트 또는 와이어(도시하지 않음)가 사용될 수 있다. 대안적으로, 성형 구멍들(134)을 제외하고는 가압된 유체-엉킴 스트림들에 불투과성인 유연한 고무화 벨트(도시하지 않음)가 사용될 수도 있다. 이러한 벨트 및 와이어는 이러한 벨트 및 와이어를 구동하고 그 속도를 제어하기 위한 수단인 것으로 당 기술분야에 숙련된 자에게 잘 알려져 있다. 질감화 드럼(130)은, 평활하고, 엉킴 유체(142)에 불투과성이고, 와이어 벨트가 형성하려는 와이어 무늬 패턴을 돌출부 웹(16)의 외부 표면(26)에 남기지 않는 지면 구역들(136)로 이루어질 수 있기 때문에, 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 형성을 위해 더욱 유리하다.
돌출부 높이를 규정하는 구멍-깊이를 갖는 형성면(132)에 대한 대안은 원하는 돌출부 높이 보다 얇지만 포장할 다공성 내부 드럼 쉘(138) 표면으로부터 이격되어 있는 형성면(132)이다. 질감화 드럼(130)과 다공성 내부 드럼 쉘(138) 사이의 간격은 바람직하게는 중공형 돌출부들(12)을 형성하고 장비로부터 엉킴 유체를 인출하는 공정과 달리 간섭하지 않는 임의의 수단에 의해 달성될 수 있다. 예를 들면, 하나의 수단은 스페이서(spacer)로서 외부 질감화 드럼(130)과 다공성 내부 드럼 쉘(138) 사이에 삽입될 수 있거나 또는 적절한 간격을 제공하도록 질감화 드럼(130) 아래의 내부 다공성 드럼 쉘(138) 주위에 포장될 수 있는 단단한 와이어 또는 필라멘트이다. 2mm 미만의 형성면(132)의 쉘 깊이는, 생성된 유체-엉킴된 적층체 웹(10)을 결국 왜곡시킬 수 있는 질감화 드럼(130) 아래의 돌출(overhanging) 구역 내로의 유체 흐름을 엉키게 함으로써 돌출부 웹(16)의 섬유성 물질이 확장될 수 있거나 또는 이동될 수 있기 때문에, 질감화 드럼(130)으로부터 돌출부 웹(16) 및 적층체(10)을 제거하기 더욱 어렵게 할 수 있다. 그러나, 성형 공정의 일부로서 돌출부 웹(16)과 함께 지지층(14)을 사용함으로써, 생성된 2층의 유체 엉킴 적층체 웹(10)의 왜곡이 상당히 감소될 수 있음을 발견하였다. 지지 웹(14)을 사용하면, 일반적으로 유체-엉킴된 적층체(10)가 질감화 드럼(130)으로부터 제거되는 동안에 적게 연신 가능하고, 치수적으로 더욱 안정한 지지층(14)이 하중을 받기 때문에 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 더 깨끗하게 제거하는 것을 용이하게 한다. 단일의 돌출부 웹(16)에 비해서 지지층(14)에 인가될 수 있는 장력이 높을수록, 유체-엉킴된 적층체(10)가 질감화 드럼(130)으로부터 멀리 이동할 때에, 돌출부들(12)이 형성면(132)에 거의 수직인 방향으로 그리고 질감화 드럼(130) 내의 성형 구멍들(134)과 동축으로 원활하게 성형 구멍들(134)을 빠져나갈 수 있다는 것을 의미한다. 또한, 지지층(14)을 사용함으로써, 처리 속도가 상승될 수 있다.
돌출부 웹(16) 내에 돌출부들(12)을 형성하고 지지층(14) 및 돌출부 웹(16)을 함께 적층하기 위해서, 하나 이상의 유체-엉킴 디바이스(140)가 돌출부 형성면(130) 위에 이격되어 있다. 이와 관련하여 사용되는 가장 일반적인 기술은 엉킴을 위한 유체로서 가압수(pressurize water)를 사용하는 스펀레이스(spunlace) 또는 수력엉킴(hydroentangling) 기술로서 지칭된다. 미접합되었거나 비교적 미접합된 웹 또는 웹들이 유체-엉킴 디바이스(140) 내로 송급될 때, 하나 이상의 유체 엉킴 디바이스(140)로부터의 수많은 고압 유체 제트(도시하지 않음)가 웹들의 섬유들을 이동시키고 유체 난류(fluid turbulence)가 섬유들을 엉키게 한다. 이 경우에서는 물인 이들 유체 스트림들은 섬유들이 개개의 웹들 내에서 더욱 엉키게 할 수 있다. 스트림들은 또한 2 이상의 웹/층의 경계면(27)에서 섬유 이동 및 엉킴을 일으켜서 웹들/층들이 함께 결합되게 한다. 또한, 돌출부 웹(16)과 같은 웹 내의 섬유들이 느슨하게 함께 고정되어 있는 경우, 섬유들은 그들의 X-Y 평면 밖으로 그리고 이에 따라 Z-방향(도 1 및 도 2a 참조)으로 구동될 수 있어 바람직하게는 중공형인 돌출부들(12)을 형성한다. 필요한 엉킴의 수준에 따라서, 하나 또는 복수의 이러한 유체 엉킴 디바이스(140)가 사용될 수 있다.
도 3에는, 단일의 유체 엉킴 디바이스(140)가 도시되어 있지만, 다수의 디바이스(140)가 장치(100)의 다양한 영역에서 사용되는 후속 도면들에서는, 140a, 140b, 140c, 140d 및 140e와 같은 문자 지정자가 붙는다. 다수의 디바이스들이 사용되었을 때, 각각의 후속하는 유체-엉킴 디바이스(140) 내의 엉킴 유체 압력은 선행하는 것보다 일반적으로 높아서, 웹들/층들에 인가된 에너지가 증가하고 그래서 웹들/층들 내 또는 그들 사이의 섬유 엉킴이 증가하게 한다. 이는 가압된 유체 제트들에 의해 웹/층의 면 밀도(areal density)의 전체 균일도의 붕괴를 감소시키는 한편 원하는 엉킴 레벨이 달성됨에 따라서 웹들/층들의 접합 및 돌출부들(12)의 형성을 달성한다. 유체 엉킴 디바이스들(140)의 엉킴 유체(142)는 일반적으로 0.08과 0.15mm의 직경의 작은 개구들 및 교차-기계 방향으로 0.5mm 부근의 간격을 갖는 가압된 유체 제트들의 행 또는 행들로 이루어지는 제트 팩(pack)들 또는 스트립(strip)들(도시하지 않음)을 통해 주입기로부터 나온다. 제트들 내의 압력은 약 5바와 약 400바 사이일 수 있지만 통상적으로 무거운 유체-엉킴된 적층체 웹들(10) 및 피브릴화(fibrillation)가 요구되는 경우를 제외하고는 200바 미만이다. 기타 제트 크기, 간격, 제트들의 수 및 제트 압력은 특정한 최종 응용예에 따라 사용될 수 있다. 이러한 유체 엉킴 디바이스들(140)은 당 기술분야에 숙련자에게 잘 알려져 있고, 독일의 Fleissner 및 프랑스의 Andritz-Perfojet와 같은 제조사들로부터 용이하게 입수 가능하다.
유체-엉킴 디바이스들(140)은 통상적으로 돌출부 형성면(130)으로부터 약 5mm와 약 20mm 사이 및 보다 통상적으로 약 5mm와 10mm 사이에 위치되거나 이격된 제트 오리피스들을 가질 것이지만 실제 간격은 유체 압력, 사용되는 개개의 제트들의 수, 유체 제거 시스템(160)을 통해 사용되는 진공량 및 장비가 진행되고 있는 속도에 의거하여 행해지는 물질들의 평량에 따라 가변될 수 있다.
도 3 내지 도 7에 나타낸 실시예들에서 유체-엉킴 디바이스들(140)은 당 기술분야에 숙련된 자에게 잘 알려진 구성 및 동작을 갖는 통상적인 수력엉킴 디바이스들이다. 예를 들면, 모든 목적을 위해 그 전체 내용이 참조로 본 명세서에 포함되는, Evans에 의한 미국 특허 제3,485,706호를 참조한다. 또한, 모든 목적을 위해 그 전체 내용이 참조로 본 명세서에 포함되는, INSIGHT '86 INTERNATIONAL ADVANCED FORMING/BONDING 컨퍼런스로부터 재인쇄되고, "Rotary Hydraulic Entanglement of Nonwovens"로 명명된 기사에서, 미국 메인주 비드퍼드의 Honeycomb Systems, Inc.에 의해 설명된 수압 엉킴 장비의 설명을 참조한다.
재차 도 3으로 돌아가서, 돌출부 웹(16)이 속도 V1로 장치 및 공정(100)내로 송급되고, 지지층(14)이 속도 V2로 장치 및 공정(100) 내로 송급되며, 유체-엉킴된 적층체 웹(10)이 돌출부 형성면(130)의 속도이며 돌출부 형성면 속도로 지칭될 수 있는 속도 V3으로 장치 및 공정(100)을 빠져나간다. 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 이들 속도 V1, V2 및 V3은 생성된 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 형성 공정 및 특성들을 변화시키기 위해서 서로 동일하거나 가변될 수 있다. 돌출부 웹(16) 및 지지층(14) 모두를 동일한 속도(V1 및 V2)로 공정 내로 송급하면, 원하는 중공형 돌출부들(12)을 갖는 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹(10)을 생성할 것이다. 또한, 돌출부 웹(16) 및 지지층(14) 모두를 돌출부 형성면(130)의 기계 방향 속도(V3) 보다 빠른 것인, 동일한 속도로 공정 내로 송급하면, 원하는 중공형 돌출부들(12)을 형성하게 될 것이다.
또한, 도 3에는 속도 또는 레이트(rate) Vf로 구동될 수 있는 선택사양인 과잉송급 롤(150)이 도시되어 있다. 과잉송급 롤(150)은 Vf가 V1과 같을 경우에 돌출부 웹(16)의 속도 V1과 동일한 속도로 작동될 수 있거나 과잉송급을 원할 때에 과잉송급 롤(150)의 상류에서 돌출부 웹(16)을 팽팽하게 하도록 보다 빠른 레이트로 작동될 수 있다. 과잉송급은 인입하는 웹들/층들(16, 14) 중 하나 또는 양쪽 모두가 돌출부 형성면(130)의 돌출부 형성면 속도 보다 빠른 속도로 돌출부 형성면(130) 상에 송급되었을 때에 생긴다. 돌출부 웹(16) 내의 향상된 돌출부 형성이 지지층(14)의 인입하는 속도 V2 보다 높은 레이트로 돌출부 형성면(130) 상에 돌출부 웹(16)을 송급함으로써 영향을 받을 수 있음을 발견하였다. 그러나, 또한, 향상된 특성들 및 돌출부 형성은, 웹들/층들(16, 14)의 공급 레이트를 가변시킴으로써 그리고 질감화 드럼(130)의 바로 상류에서 과잉송급 롤(150)을 또한 사용함으로써 질감화 드럼(130) 내의 성형 구멍들(134) 내로의 엉킴 유체(142)에 의한 후속하는 이동을 위해 돌출부 웹(16)을 통해 보다 많은 양의 섬유를 공급해서 달성될 수 있음을 발견하였다. 특히, 돌출부 웹(16)을 질감화 드럼(130) 상에 과잉송급함으로써, 증가된 돌출부 높이를 포함하여 향상된 돌출부 형성이 달성될 수 있다.
과도한 섬유를 공급해서 돌출부들(12)의 높이가 최대화하기 위해서, 돌출부 웹(16)은 질감화 드럼(130)이 주행하는 것(V3) 보다 빠른 표면 속도(V1)로 질감화 드럼(130) 상에 공급될 수 있다. 도 3을 참조하면, 과잉송급을 원할 때, 돌출부 웹(16)은 속도 V1로 질감화 드럼(130) 상에 송급되는 반면에, 지지층(14)은 속도 V2로 송급되고 질감화 드럼(130)이 V1 보다 느리고 V2와 같을 수 있는 속도 V3으로 주행한다. 돌출부 웹(16)이 질감화 드럼(130) 상에 송급되는, 과잉송급 백분율 또는 비율은, V1이 돌출부 웹(16)의 입력 속도이고 V3 이 생성된 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 출력 속도 및 질감화 드럼(130)의 속도인 경우에 OF = [(V1 / V3) 1]x100으로서 정의될 수 있다. (과잉송급 롤(150)이 질감화 드럼(130) 상에 인입하는 물질의 속도를 증가시키는 데에 사용될 때에는 과잉송급 롤(150) 이후의 물질의 속도 V1이 과잉송급 롤(150)의 상류에서 속도 V1보다도 빠를 것임을 유의하여야 한다. 과잉송급 비율을 계산함에 있어서, 이 보다 빠른 속도 V1이 사용되어야 한다.) 돌출부들(12)의 양호한 형성은 과잉송급 비율이 약 10과 약 50% 사이일 때에 생기는 것이 발견되었다. 또한, 이러한 과잉송급 기술 및 비율은, 돌출부 웹(16)과 지지층(14)이 돌출부 형성면(130) 상에 종합적으로 송급될 때에 단지 돌출부 웹(16) 뿐만 아니라 돌출부 웹(16)과 지지층(14)의 조합에 관해서도 사용될 수 있음에 유의한다.
엉킴 유체(142)로 되기 전에 자체의 중량을 지지하는 돌출부 웹(16)의 길이를 최소화하고 돌출부 웹(16)의 주름짐 및 접힘을 회피하기 위해서, 과잉송급 롤(150)은 돌출부 웹(16)을 속도 V1로 질감화 드럼(130) 상의 질감화 지역(144)에 가까운 위치로 운반하는 데에 사용될 수 있다. 도 3에 도시된 예에서, 과잉송급 롤(150)은 운반 벨트(110)로 구동되지만, 인입하는 돌출부 웹 물질(16) 상에 과도한 응력을 주지 않도록 분리해서 구동시킬 수도 있다. 지지층(14)은 돌출부 웹(16)과 별개로 그리고 질감화 드럼 속도 V3 보다도 크거나, 같거나 작고, 돌출부 웹(16) 속도 V1보다도 크거나, 같거나 작을 수 있는 속도 V2로 질감화 지역(144) 내에 송급될 수 있다. 바람직하게는, 지지층(14)은 질감화 드럼(130) 상에 위치된 돌출부 웹(16)을 갖는 그의 마찰 체결에 의해 질감화 지역(144) 내로 인입되고, 그래서 질감화 드럼(130) 상에서, 지지층(14)이 질감화 드럼(130)의 속도 V3에 가까운 표면 속도를 갖거나, 또는 V3의 질감화 드럼 속도에 가까운 속도로 질감화 지역(144) 내에 양호하게 송급될 수 있다. 질감화 공정은 기계 방향(131)으로 지지층(14)의 일부 수축을 야기한다. 지지층(14) 또는 돌출부 웹(16)의 과잉송급은, 질감화 지역(144) 내에 송급되는 과도한 물질을 모두 사용하도록 사용되는 특정 물질들 및 장비 및 조건에 따라 조정될 수 있어, 생성된 유체-엉킴된 적층체 웹(10)에 임의의 보기 흉한 주름이 생기는 것을 회피한다. 그 결과, 두 웹/층(16, 14)은 보통 과잉송급 공정에도 불구하고 계속 어느 정도의 장력 하에 있을 것이다. 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 이탈 속도(take-off speed)는 질감화 드럼 속도 V3에 가깝게 배열됨으로써, 과도한 장력이 돌출부들의 선명도 및 크기에 유해할 것이므로 이러한 과도한 장력이 질감화 드럼(130)으로부터 그의 제거 시에 적층체에 인가되지 않도록 해야 한다.
본 발명에 따른 공정 및 장치(100)의 대안적인 실시예가 도 4에 도시되어 있고, 유사한 구성요소들에 대하여 유사한 참조번호들이 사용되어 있다. 이 실시예에서 주요 차이점들은, 예비-엉킴 유체 엉킴 디바이스(140a)를 통해 또 다른 처리를 하기 전에 그의 무결성을 향상시키도록 하는 돌출부 웹(16)의 예비-엉킴; 적층 유체 엉킴 디바이스(140b)를 통한 지지층(14)에 대한 돌출부 웹(16)의 적층; 및 유체 엉킴 디바이스들(140)(돌출부 유체 엉킴 디바이스들(140c, 140d 및 140e)로서 지칭됨)의 수 증가 및 이에 따른 공정의 돌출부 형성 부분에서의 질감화 드럼(130)에 대한 질감화 구역(144)의 확대이다.
돌출부 웹(16)은 운반 벨트(110)를 통해 공정/장치(100)에 공급된다. 돌출부 웹(16)이 운반 벨트(110) 상을 주행할 때 돌출부 웹(16)이 제1 유체-엉킴 디바이스(140a)로 처리되어 돌출부 웹(16)의 무결성을 향상시킨다. 이는 돌출부 웹(16)의 예비-엉킴으로서 지칭될 수 있다. 그 결과, 이 운반 벨트(110)는 엉킴 유체(142)가 돌출부 웹(16) 및 운반 벨트(110)를 통과할 수 있게 하도록 유체 투과성이어야 한다. 전달된 엉킴 유체(142)를 제거하기 위해서, 도 3에서와 같이, 진공청소 또는 기타 통상적인 유체 제거 디바이스와 같은 유체 제거 시스템(160)이 운반 벨트(110) 아래에서 사용될 수 있다. 제1 유체 엉킴 디바이스(140a)로부터의 유체 압력은 일반적으로 약 10 내지 약 50바 범위에 있다.
그런 다음 지지층(14) 및 돌출부 웹(16)은 적층 형성면(152)에 송급되고, 지지 웹 또는 지지층(14)의 제1 표면(18)이 적층 형성면(152)과 대면하고 접촉하며, 지지층(14)의 제2 표면(20)이 돌출부 웹(16)의 내부 표면(24)과 접촉한다. (도 2 및 도 4 참조). 지지층(14) 및 돌출부 웹(16)을 함께 엉키게 하기 위해서, 하나 이상의 적층 유체-엉킴 디바이스(140b)가 적층 형성면(152)과 연결되어 사용되어 물질들 간의 섬유 엉킴에 영향을 미친다. 다시 한번, 유체 제거 시스템(160)이 엉킴 유체(142)를 제거하는 데에 사용된다. 전체적인 장치 및 공정(100)의 이러한 적층 부분에서의 장치를 돌출부들이 형성되는 후속하는 돌출부 형성 부분과 구별하기 위해서, 이러한 장치 및 공정을 돌출부 형성 장비에 반대하는 의미로 적층 장비로 지칭한다. 따라서, 이 부분은, 돌출부 형성 제트들과 반대로 적층 유체 제트들을 사용하는, 적층 유체 엉킴 디바이스(140b) 및 적층 형성면(152)으로서 지칭된다. 적층 형성면(152)은 적층 형성면 속도로 장치(100)의 기계 방향으로 이동 가능하고, 적층 유체-엉킴 디바이스(140b) 내에 배치된 적층 유체 제트들로부터 엉켜지는 엉킴 유체에 투과성이어야 한다. 적층 유체 엉킴 디바이스(140b)는 적층 형성면(152)을 향하는 방향으로 엉킴 유체(142)의 복수의 가압된 적층 유체 스트림을 방출할 수 있는 복수의 적층 유체 제트들을 갖는다. 도 4에 나타낸 바와 같이 드럼의 구성에서, 적층 형성면(152)은 지면 구역들에 의해 분리된 그 표면 내에 복수의 성형 구멍들을 가질 수 있어 유체 투과성이 되거나, 또는 투과성인 통상적인 형성 와이어로 또한 이루어질 수 있다. 장치(100)의 이러한 부분에서, 2개의 물질들(14 및 16)의 완전한 결합은 필요하지 않다. 장비의 이러한 부분을 위한 공정 변수들은 도 3과 연계하여 장비 및 공정의 돌출부 형성 부분 및 설명을 위한 것들과 유사하다. 따라서, 장비 및 공정의 적층 형성 부분에서의 물질들 및 표면들의 속도는 도 3에 대하여 설명된 돌출부 형성 장비 및 공정에 대하여 상술한 바와 같이 가변될 수 있다.
예를 들면, 돌출부 웹(16)은 지지층(14)이 적층 형성면(152) 상에 송급되는 속도 보다 큰 속도로 적층 형성 공정 내에 그리고 지지층(14) 상에 송급될 수 있다. 엉킴 유체 압력에 대하여, 웹들/층들의 추가 엉킴이 공정의 돌출부 형성 부분 동안에 생길 때에 보다 낮은 적층 유체 제트 압력이 장비의 이 부분에서 요구된다. 그 결과, 적층 엉킴 디바이스(140b)로부터의 적층 형성 압력은 보통 약 30과 약 100바 사이의 범위일 것이다.
적층 유체 엉킴 디바이스(140b) 내의 복수의 적층 유체 스트림(142)이 돌출부 웹(16)의 외부 표면(26)으로부터 적층 형성면(152)을 향하는 방향으로 유도되었을 때, 돌출부 웹(16) 내의 섬유들의 적어도 일부분이 지지층(14)과 엉키게 되어 적층체 웹(10)을 형성한다. 돌출부 웹(16) 및 지지층(14)이 적층체(10) 내에 결합되면, 적층체(10)가 장비 및 공정의 적층 부분(구성요소들(140b 및 152))을 벗어나고 장비 및 공정의 돌출부 형성 부분(구성요소들(130, 140c, 140d, 140e 및 선택적으로 150)) 내에 송급된다. 도 3에 나타낸 공정에서처럼, 적층체(10)는 질감화 드럼(130)이 주행 중일 때와 동일한 속도로 돌출부 형성면/질감화 드럼(130) 상에 송급될 수 있거나, 또는 과잉송급 롤(150)을 사용하거나 적층체(10)가 단순히 돌출부 형성면(130)의 속도 V3 보다 큰 속도 V1로 주행하게 함으로써 질감화 드럼(130) 상에 과잉송급될 수 있다. 그 결과, 도면들 중 도 3에 대하여 상술한 공정 변수들이 도 4에 나타낸 장비 및 공정에서 또한 이용될 수 있다. 또한, 도 3에서의 장치 및 물질들과 같이, 과잉송급 롤(150)이 돌출부 형성면(130)과 접촉하게 될 때에 적층체(10)의 속도 V1을 증가시키는 데에 사용되는 경우에는, 과잉송급 비율을 계산할 때에 사용되어야 하는 과잉송급 롤(150) 이후의 속도 V1이 더 빠르다. 물질의 과잉송급이 이용되는 경우 도 4a, 도 5, 도 6 및 도 7에 나타낸 나머지 실시예들에서 과잉송급 비율을 계산할 때에 동일한 접근법이 사용되어야 한다.
장비의 돌출부 형성 부분에서, 엉킴 유체(142)의 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림은 돌출부 유체 엉킴 디바이스들(140c, 140d 및 140e) 내에 배치된 돌출부 유체 제트들로부터 지지층(14)의 제1 표면(18)으로부터 돌출부 형성면(130)을 향하는 방향으로 적층체 웹(10) 내로 유도되어, 돌출부 형성면(130) 내에 배치된 성형 구멍들(134) 부근에서의 돌출부 웹(16)의 제1 복수의 섬유가 성형 구멍들(134) 내로 유도되게 하여 돌출부 웹(16)의 외부 표면(26)으로부터 외측으로 연장되는 복수의 돌출부(12)를 형성하고 이에 따라 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹(10)을 형성한다. 다른 공정들에서와 같이, 형성된 적층체(10)는 돌출부 형성면(130)으로부터 제거되고, 원하는 경우, 건조와 같이 도 3에서의 공정 및 장치에 대하여 설명된 바와 같이 동일 또는 상이한 또 다른 처리가 실시되어 과도한 엉킴 유체 또는 추가 결합 또는 다른 단계들을 제거한다. 장비 및 장치(100) 돌출부의 돌출부 형성 부분에서, 돌출부 유체 엉킴 디바이스들(140c, 140d 및 140e)로부터의 형성 압력은 보통 약 80과 약 200바 사이의 범위일 것이다.
도 4의 공정 및 장치(100)의 또 다른 변형예가 도 4a에 도시되어 있다. 도 4에서, 도 5 및 도 7에 나타낸 장치 및 공정의 후속하는 실시예들 뿐만 아니라, 유체-엉킴된 적층체 웹(10)에 적층 형성면(152) 및 적층 유체 엉킴 디바이스 또는 디바이스들(140b)에 의해 예비-적층 단계가 실시된다. 이 구성들(도 4, 도 5 및 도 7) 각각에서, 적층 형성면(152)과 직접 접촉하는 물질은 지지층(14)의 제1 표면(18)이다. 그러나, 도 4a에 나타낸 바와 같은 지지층(14) 및 돌출부 웹(16)을 반전시켜서 돌출부 웹(16)의 외부 표면(26)이 적층 형성면(152)과 직접 접촉하는 면이 되게 할 수도 있고, 도 4, 도 5 및 도 7의 장치 및 공정의 이러한 대안 형태가 또한 본 발명 뿐만 아니라 그의 변형예들의 범주 내에 있다.
본 발명에 따른 공정 및 장치(100)의 또 다른 대안적인 실시예가 도 5에 도시되어 있다. 이 실시예는 돌출부 웹(16)이 장비의 돌출부 형성 부분 내에 송급되기 전에 유체 엉킴 디바이스들(140a 및 140b)을 사용하여 돌출부 웹(16)만이 예비-엉킴 처리되는 것을 제외하고는 도 4에 나타내 것과 유사하다. 또한, 지지층(14)은 도 3에서와 동일한 방식으로 돌출부 형성면/드럼(130) 상에 질감화 지역(144) 내에 송급되지만, 질감화 지역(144)에는 다수의 돌출부 유체 엉킴 디바이스(140c, 140d 및 140e) 이 공급된다.
도 6은 도 4와 같이 적층 형성면(152)(운반 벨트(110)와 동일한 구성요소임) 및 적층 유체 엉킴 디바이스(140b)를 이용하여 장비 및 공정의 적층 부분에서의 적층 처리를 위해 돌출부 웹(16) 및 지지층(14)을 서로 접촉하게 하는, 본 발명에 따른 공정 및 장치의 또 다른 실시예를 묘사한다. 또한, 도 4의 실시예와 같이, 공정 및 장치(100)의 돌출부 형성 부분의 질감화 지역(144)에서, 다수의 돌출부 유체 엉킴 디바이스들(140c 및 140d)이 사용된다.
도 7은 본 발명에 따른 공정 및 장치(100)의 또 다른 실시예를 묘사한다. 도 7에서, 주요 차이점은 지지층(14)의 제2 표면(20)이 돌출부 유체 엉킴 디바이스(140d)를 통해 유체 엉킴을 위한 돌출부 웹(16)의 내부 표면(24)과 접촉하게 되기 전에 돌출부 웹(16) 이 질감화 지역(144) 내에서 돌출부 유체 엉킴 디바이스(140c)를 통해 엉킴 유체(142)로 제1 처리를 받는 점이다. 이와 같이, 돌출부들(12)의 초기 형성은 지지층(14)이 제자리에 있지 않은 채로 개시된다. 그 결과, 돌출부 유체 엉킴-디바이스(140c)가 돌출부 유체-엉킴 디바이스(140d) 보다 낮은 압력에서 작동되는 것이 바람직할 수도 있다. 예를 들면, 돌출부 유체-엉킴 디바이스(140c)는 약 100 내지 약 140바의 압력 범위에서 동작될 수 있는 반면에, 돌출부 유체-엉킴 디바이스(140d)는 약 140 내지 약 200바 압력 범위에서 동작될 수 있다. 압력의 다른 조합 및 범위가 장비의 작동 조건 및 돌출부 웹(16) 및 지지층(14)을 위해 사용되는 물질들의 종류 및 평량에 따라 선택될 수 있다.
공정 및 장치(100)의 각각의 실시예에서, 돌출부 웹(16) 내의 섬유들은 돌출부 웹(16) 내에서 충분히 분리되고 이동 가능해서, 질감화 지역(144) 내의 돌출부 유체 제트들로부터 엉키는 엉킴 유체(142)가 충분한 수의 섬유들을 돌출부 형성면(130) 내의 성형 구멍들(134) 부근에서의 돌출부 웹(16)의 X-Y 평면 밖으로 이동시키고 섬유들을 성형 구멍들(134) 내로 강제할 수 있고, 이에 따라 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 돌출부 웹(16) 내에 중공형 돌출부들(12)을 형성한다. 또한, 적어도 돌출부 웹(16)을 질감화 지역(144) 내로 과잉송급함으로써, 향상된 돌출부 형성이 이하의 예들 및 현미경 사진들로 나타낸 바와 같이 달성될 수 있다.
실시예
본 발명의 공정, 장치 및 재료들을 증명하기 위해, 지지층(14)이 없는 돌출부 웹(16)들뿐만 아니라 일련의 유체-엉킴된 적층체 웹(10)들을 제조하였다. 샘플들은, 오직 하나의 돌출부 유체-엉킴 디바이스(140c)가 질감화 지역(144)에 돌출부(12)들을 형성하기 위해 사용되었다는 것을 제외하고 도면에서 도 5에 도시된 것과 유사한 방식으로 호주 툴라마린(Tullamarine) 소재의 Textor Technologies PTY LTD(Textor Technologies PTY LTD)에서의 스펀레이스(spunlace) 생산 라인 상에서 제조되었다. 게다가, 돌출부 웹(16)은 도 5에 도시된 공정 상류에서 예비로 적셔지고, 통상적인 장비를 이용하여 예비-엉킴 유체-엉킴 디바이스(140a) 앞에서 적셔지게 된다. 이러한 경우, 예비 적심은 8bar의 압력으로 설정된 단일 주입기의 사용을 통해 달성되었다. 예비-엉킴 유체-엉킴 디바이스(140a)는 45bar로 설정되었다. 적층 유체-엉킴 디바이스(140b)는 60bar로 설정되는 반면, 단일 돌출부 유체-엉킴 디바이스(140c)의 압력은 하기 표 1 및 표 2에 나열된 바와 같이 운용되는 특정 샘플에 따라 140bar, 160bar 및 180bar의 압력으로 변경되었다.
도 5의 운반 벨트(110)에 있어서, 예비-엉킴 유체-엉킴 디바이스(140a)는 운반 벨트(110) 상부에 10mm의 높이로 설정되었다. 적층 형성면(152)에 있어서, 적층 유체-엉킴 디바이스(140b)는 돌출부 형성면(130)에 대하여 돌출부 유체-엉킴 디바이스(140c)에서와 같이 상기 표면(152) 상부에 12mm의 높이로 설정되었다.
돌출부 형성면(130)은 520mm의 직경, 3mm의 드럼 두께 및 대략 4mm의 6각형 조밀 패턴을 갖는 너비가1.3m인 강철 질감화 드럼으로, 중심간 간격이 6mm 정도로 분리되어 있는 구멍들이 형성된다. 다공성 내부 드럼 쉘(138)은 100 메시 크기(양 방향으로 1인치 당 100개의 와이어/ 양 방향으로 1cm 당 39개의 와이어)의 직물 스테인리스강 메시 와이어이다. 쉘(138)의 외부와 드럼(130)의 내부 사이의 분리 또는 갭은 1.5mm이었다.
변경되었던 공정 매개변수들로는 상술한 엉킴 유체 압력(140bar, 160bar 및 180bar), 및 과잉송급 정도(degree of overfeed; 0%, 11%, 25% 및 43%)가 있으며, 이는 상술한 OF의 과잉송급 비율 OF = [(V1 / V3 ) 1]x100을 이용하였으며, 여기서 V1은 돌출부 웹(16)의 입력 속도이고, V3 은 상기 얻어진 적층체(10)의 출력 속도이다.
모든 샘플들은 약 25m/min의 출구 라인 또는 이탈 속도(V3)로 운용되었다. V1은 그 내부에 기재된 샘플에 대해 표 1 및 표 2에 기록되어 있다. V2는 V3과 동일한 속도, 또는 25m/min의 속도로 표 1 및 표 2에 있는 모든 샘플에 대해 일정하게 유지되었다. 완성된 샘플들은 수력엉킴 공정(hydroentanglement process)에서 통상적인 바와 같이 과량의 물을 제거하기 위해 라인 건조기를 통해 보내어진다. 샘플들은 건조기 이후에 수집된 후, 사용된 공정 조건에 상응하도록 코드로 라벨링되었다(표 1 및 표 2 참조).
후술한 바와 같이, 제조된 재료에 관하여, 일부 재료는 지지층(14)에 의해 제조되고, 다른 재료는 지지층 없이 제조되었으며, 지지층(14)이 사용되는 경우에는 스펀본드 웹, 스펀레이스 웹 및 통기성 본디드 카디드 웹(TABCW)을 포함하는 3개의 변형예가 존재하였다. 스펀본드 지지층(14)은 단위 면적 당 17.5%의 전체 결합 면적으로 후속적으로 점 접착된 1.8 데니어의 폴리프로필렌 스펀본드 섬유로부터 제조된, 17gsm의 폴리프로필렌 점 접착 웹이었다. 스펀본드 웹은 호주 밀슨즈 포인트 소재의 Kimberly-Clark Australia에 의해 제조되었다. 스펀본드 재료가 공급되어, 약 130cm의 롤 너비를 갖는 롤 형태로 공정 내로 도입되었다. 스펀레이스 웹은 70중량%의 1.5 데니어 및 40mm 길이의 비스코스 단섬유와 30중량%의 1.4 데니어 및 38mm 길이의 폴리에스테르(PET) 단섬유의 균일한 혼합물을 이용한 52gsm의 스펀레이스 재료이었으며, 이는 호주 툴라마린 소재의 Textor Technologies PTY LTD에 의해 제조되었다. 스펀레이스 재료는 예비 형성되고, 롤 형태로 제공되며, 약 140cm의 롤 너비를 가졌다. TABCW는 40gsm의 평량을 가졌고, 40중량%의 6 데니어 및 51mm길이의 PET 단섬유와 60중량%의 3.8 데니어 및 51mm 길이의 폴리에틸렌 시스(sheath)/폴리프로필렌 코어 2-성분 단섬유의 균일한 혼합물을 포함하며, 이는 호주 툴라마린 소재의 Textor Technologies PTY LTD에 의해 제조되었다. "지지층"이라는 제목 하의 하기 데이터(표 1 참조)에서, 스펀본드 웹은 "SL"로서 식별되고, 스펀레이스 웹은 "SL"로서 식별되며, TABCW는 "S"로서 식별되었다. 어떠한 지지층(14)도 사용하지 않는 경우, "무"라는 용어가 나타나 있다. 실시예에서 사용된 평량은 지지층에 대한 평량이 최종 응용에 따라 변할 수 있음에 따라 사용 가능한 평량에 대한 제한으로서 고려되어서는 안된다.
모든 경우에 있어서, 돌출부 웹(16)은 대한민국 대전 소재의 Huvis Corporation으로부터 이용 가능한 100%의 1.2 데니어 및 38mm 길이의 폴리에스테르 단섬유로부터 제조된 카디드 단섬유 웹이었다. 상기 카디드 웹은 호주 툴라마린 소재의 Textor Technologies PTY LTD에 의한 수력엉킴 공정으로 공정 내에서 제조되었으며, 약 140cm의 너비를 가졌다. 표 1 및 표 2에 나타낸 바와 같이 변하고 28gsm과 49.5gsm 사이의 범위인 평량은 다른 평량 및 범위를 통해서 최종 응용에 따라 사용될 수 있다. 돌출부 웹(16)은 하기 표 1 및 표 2에 있는 데이터에서 "카드 웹"으로서 식별되었다.
도면의 도 11에서뿐만 아니라 하기 표 1 및 표 2에 개시된 재료들의 두께는 345Pa(0.05psi)의 족압을 갖는 미츠토요(Mitutoyo) 모델 번호 ID-C1025B 두께 측정기를 이용하여 측정되었다. 측정은 실온(섭씨 약 20도)에서 이루어졌으며, 76.2mm(3인치)의 직경을 갖는 둥근 발(round foot)을 이용하여 mm 단위로 기록하였다. 지지층을 유무에 따라 선택된 샘플들(평균 3개의 샘플)에 대한 두께는 도면의 도 11에 도시되어 있다.
상기 시험 도중에 달성된 최대 하중으로 정의된 재료의 인장 강도는 +/- 1kN의 하중 전지가 구비된 인트론 시리즈 IX 소프트웨어 모듈 Rev. 1.16을 운용하는 인트론 모델 3343 인장 시험 장치를 이용하여 기계 방향(MD) 및 기계 반대 방향(CMD) 둘 모두로 측정하였다. 초기 턱 분리 거리("계측 길이")는 75mm로 설정되었으며, 크로스헤드 속도는 1분 당 300mm로 설정되었다. 턱 너비는 75mm이었다. 샘플들은 MD에서 50mm(너비길이)의 크기로 절단하였으며, 각각의 인장 강도 시험 결과는 코드 당 평균 샘플이 2개인 것으로 기록되었다. 샘플들은 실온(섭씨 약 20도)에서 평가되었다. 과량의 재료는 장치의 단부 및 측면을 생략하도록 허용되었다. CMD 강도 및 및 연장이 또한 측정되었으며, 일반적으로 CMD 강도는 MD 강도의 약 1/2에서 1/5 정도 였으며, 최대 하중에서의 CMD 연장은 MD 방향에서보다 약 2 배 내지 3배 정도 높았다. (CMD 샘플들은 CMD에서 표시된 긴 치수로 절단되었다.) MD 강도는 재료의 N/50mm로 기록되었다. (결과는 표 1 및 표 2에 나타나 있다). 최대 하중에서 재료 에 대한 MD 연장은 초기 계측 길이(초기 턱 분리)의 비율로서 기록되었다.
연장 측정이 또한 이루어졌으며, 10뉴튼(N)의 하중에서 MD로 기록되었다. (하기 표 1 및 표 2, 및 도 12 참조). 표 1 및 표 2에는 사용되는 지지층, 사용되는 과잉송급 정도, 및 수력엉킴 물 분사기로부터의 수압의 변화를 변경할 때를 기반으로 한 데이터가 나타나 있다.
다양한 공정 매개변수의 결과의 예로서, 높은 과잉송급은 질감화 드럼(130) 내로 돌출부 웹(16)을 구동하기에 충분한 제트 압력을 필요로 하며, 따라서 질감화 지역(144) 내로 과잉송급되는 과량의 재료를 차지한다. 충분한 제트 에너지가 질감화에 대한 재료의 저항성을 극복하는데 이용 할 수 없다면, 상기 재료는 그 자체가 접히거나 중복될 것이며, 최악의 경우에는 질감화 지역(144) 이전에 롤러를 겹치게 할 수 있으며, 그 결과 공정이 중단될 필요성이 있다. 실험을 25m/min의 선속도(V3)로 실시하는 경우, 이는 유사한 재료를 함유한 장비가 10 내지 70m/min 범위의 선속도로 운행되고 운용되는 재료에 따라 이러한 범위 밖의 속도가 사용될 수 있음에 따라 선속도에 대한 제한으로서 고려되어서는 안된다.
하기 표들에는 재료, 공정 매개변수 및 시험 결과들이 요약되어 있다. 표 1에 나타낸 샘플들에 있어서, 샘플들은 지지층의 유무에 따라 제조되었다. 코드 1.1 내지 코드 3.6은 상술한 스펀본드 지지층을 사용하였다. 코드 4.1 내지 코드 5.9는 지지층을 구비하지 않았다. 샘플들 각각에 대한 제트 압력은 표에 나열되어 있다.
실험 매개변수 및 시험 결과, 지지층 및 지지층 없음, 코드 1 내지 코드 5
코드 지지층 카드 웹(gsm) 과잉송급 카드 웹 속도 (V 1 ) (mm/min) 압력 (bar)
적층체*
중량(gsm) 		적층체*
두께 (mm) 		적층체*
MD 강도 (N/50mm) 		최대 하중MD에서의
적층체* 연장 (%) 		10N에서의 적층체*
MD 연장 (%)
1.1 SB 28 43% 35.8 180 51 2.22 75.6 85.0 5.0
1.2 SB 28 43% 35.8 160 52.2 2.33 65.8 82.1 3.5
1.3 SB 28 43% 35.8 140 51.1 2.34 61.3 86.1 3.4
1.4 SB 28 11% 27.8 140 46.3 1.47 95.5 53.0 4.9
1.5 SB 28 11% 27.8 160 45.5 1.52 91.9 46.7 4.7
1.6 SB 28 11% 27.8 180 46.7 1.61 109.1 49.8 5.0
1.7 SB 28 25% 31.3 180 50.5 2.02 94.4 63.7 3.7
1.8 SB 28 25% 31.3 160 50.7 1.97 82.1 62.2 5.6
1.9 SB 28 25% 31.3 140 49.7 1.99 74.9 62.8 4.2
1.10 SB 28 0% 25.0 140 42.9 1.08 104.4 35.8 3.0
1.11 SB 28 0% 25.0 160 43.6 1.15 102.8 35.2 3.7
1.12 SB 28 0% 25.0 180 44.1 1.17 97.5 35.7 5.0
2.1 SB 20 11% 27.8 140 36.8 1.27 53.1 44.2 2.4
2.2 SB 20 11% 27.8 160 36.2 1.27 52.5 62.1 2.9
2.3 SB 20 11% 27.8 180 37.4 1.31 57.8 44.3 2.7
2.4 SB 20 25% 31.3 180 39 1.55 53.4 56.6 2.4
2.5 SB 20 25% 31.3 160 38 1.48 46.6 63.4 2.8
2.6 SB 20 25% 31.3 140 38.8 1.46 39.7 30.4 2.3
2.7 SB 20 43% 35.8 140 40.9 1.78 32.3 53.0 2.6
2.8 SB 20 43% 35.8 160 41.4 1.82 35.7 77.2 2.7
2.9 SB 20 43% 35.8 180 41.7 1.83 47.5 87.5 3.4
3.1 SB 38 25% 31.3 180 62.2 2.52 97.3 64.8 2.2
3.2 SB 38 25% 31.3 160 61 2.47 93.5 63.5 2.3
3.3 SB 38 25% 31.3 140 60 2.32 83.9 68.2 2.4
3.4 SB 38 43% 35.8 140 66.2 2.81 63.0 92.8 2.4
3.5 SB 38 43% 35.8 160 65.4 2.81 78.6 86.5 2.3
3.6 SB 38 43% 35.8 180 67.4 2.88 86.0 82.0 2.4
4.1 무 31.5 43% 35.8 140 32.5 1.57 46.6 77.0 31.5
4.2 무 31.5 43% 35.8 160 38.1 1.93 53.4 79.8 32.9
4.3 무 31.5 43% 35.8 180 35.9 2.04 46.4 69.3 31.1
4.4 무 36.0 25% 31.3 180 35.8 1.47 57.4 53.8 19.0
4.5 무 36.0 25% 31.3 160 36.3 1.58 56.1 49.7 17.1
4.6 무 36.0 25% 31.3 140 35.9 2.03 60.6 54.0 18.4
4.7 무 40.5 11% 27.8 140 38.8 1.3 69.0 41.3 15.1
4.8 무 40.5 11% 27.8 160 38.2 1.33 72.4 41.4 9.9
4.9 무 40.5 11% 27.8 180 37.6 1.31 72.3 36.6 8.4
5.1 무 38.5 43% 35.8 140 43.2 2.16 51.7 72.1 28.7
5.2 무 38.5 43% 35.8 160 44.1 2.2 54.2 76.1 26.0
5.3 무 38.5 43% 35.8 180 43.2 2.3 50.4 74.2 24.1
5.4 무 46.0 25% 31.3 180 40.5 1.77 67.5 51.8 13.6
5.5 무 46.0 25% 31.3 160 46.5 2.02 60.0 58.2 16.5
5.6 무 46.0 25% 31.3 140 45.8 1.99 61.1 54.8 20.2
5.7 무 49.5 11% 27.8 140 43.6 1.52 74.0 36.8 9.2
5.8 무 49.5 11% 27.8 160 45 1.54 75.6 35.9 8.4
5.9 무 49.5 11% 27.8 180 47 1.71 70.8 39.1 8.9
*주의: 코드 4.1 내지 5.9에 있어서 "적층체"는 지지층이 존재하지 않음에 따라 단일층 구조였다.
표 2에 있어서, 샘플 6SL.1 내지 샘플 6SL.6은 상술한 스펀레이스 지지층을 갖는 표 1의 샘플과 동일한 조건 하에서 동일한 장비 상에 운용되었으며, 반면에 샘플 6S.1 내지 샘플 6S.4는 상술한 통기성 본드 카디드 웹 지지층이 구비되어 운용되었다. 돌출부 웹("카드 웹")들은 표 1에서 사용된 것들과 동일하 방식으로 제조되었다.
실험 매개변수 및 시험 결과, 코드 6, 대안적인 지지층
코드 지지층 카드 웹(gsm) 과잉송급 카드 웹 속도 (V1) (mm/min) 질감화 제트 압력 (bar) 적층체
중량(gsm) 		적층체
두께 (mm) 		적층체
MD 강도 (N/50mm) 		최대 하중 MD에서의 적층체
연장 (%) 		10N에서의 적층체
MD 연장 (%)
6SL.1 SL 28 25% 31.3 180 82.6 2.19 107.5 23.6 1.9
6SL.2 SL 28 25% 31.3 160 80 2.11 103.6 23.6 1.9
6SL.3 SL 28 25% 31.3 140 81.1 2.07 101.5 20.2 1.8
6SL.4 SL 28 43% 35.8 140 85.4 2.16 86.7 20.2 1.7
6SL.5 SL 28 43% 35.8 160 84.2 2.53 93.4 20.8 1.6
6SL.6 SL 28 43% 35.8 180 83.7 2.55 103.3 22.4 1.4
6S.1 S 28 25% 31.3 180 68.2 2.56 89 56 4.2
6S.2 S 28 25% 31.3 160 70 2.57 70 56.7 2.2
6S.3 S 28 25% 31.3 140 72.5 2.71 67.7 62 2.8
6S.4 S 28 43% 35.8 140 78 2.63 48.5 57.8 2.8
표 1 및 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 두께 값으로 표시된 바와 같이 돌출부들의 높이의 척도인 섬유 두께의 주요 품질 매개변수는 질감화 지역(144) 내로의 돌출부 웹(16)의 과잉송급 양에 주로 의존한다. 표 2에 나타난 데이터에 대해, 높은 과잉송급 비율은 두께의 증가를 초래하였다는 것을 알 수 있다. 게다가, 동일한 과잉송급 비율에서, 더욱 높은 유체 압력은 더욱 높은 두께 값을 초래하였으며, 그 결과 돌출부의 높이가 증가한 것으로 나타났다. 표 2에서는 대안적인 지지층들을 이용하여 제조된 샘플들의 시험 결과가 나타나 있다. 코드 6S는 40gsm의 통기성 본드 카디드 웹을 사용하였고, 코드 6SL은 52gsm의 스펀레이스 재료를 이용하였다. 이들 샘플은 잘 수행되었으며, 지지층이 없는 지지되지 않은 샘플과 비교하여 양호한 안정성 및 외관을 가졌다.
도면의 도 11에는 지지층을 구비하지 않는 2개의 샘플(사각형 및 삼각형으로 표시됨)에 대한 적층체(다아몬드로 표시됨)에 대하여 돌출부 웹 과잉송급의 비율에 대해 샘플 두께(단위: mm)가 나타나 있다. 기록된 값들 모두는 3개의 샘플의 평균이다. 도 11의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 과잉송급이 증가함에 따라 샘플의 두께도 또한 증가하였으며, 이는 과잉송급 이용의 중요성 및 이점을 보여준다.
도면의 도 12은 표 1로부터의 재료에 대한 돌출부 웹 과잉송급 량에 대하여 10뉴튼의 하중에서의 샘플 연장 비율을 나타낸 그래프이다. 도 12의 데이터로부터 알 수 있는 바와 같이, 지지층이 존재하지 않는 경우, 질감화 지역 내로의 재료의 과잉송급 비율이 증가함에 따라 상기 얻어진 샘플의 기계 방향 연장성의 극적인 증가가 있었다. 대조적으로, 스펀본드 지지층을 구비한 샘플은 과잉송급 비율이 증가함에 따라 이의 연장 비율에서 실질적인 증가는 경험하지 못했다. 이어, 이는 후속적인 처리 도중에 더욱 안정하고 이들의 형태 및 높이를 더욱 용이하게 유지할 수 있는 돌출부들을 구비한 돌출부 웹을 초래하였다.
상기 데이터 및 그래프로부터 알 수 있는 바와 같이, 더욱 높은 과잉송급, 및 그로 인한 더욱 큰 돌출부 높이는 또한 MD 인장 강도를 감소시키고, 최대 하중에서의 MD 연장을 증가시켰다. 이는 증가된 질감화가 연장에 내성을 갖고 하중을 생성하는데 즉각적으로 기여하지 않는 더욱 많은 재료(돌출부 중)을 제공하고, 최대 하중에 도달하기 전에 더욱 큰 연장을 허용하기 때문이다.
지지층이 없는 단일 층 돌출부 웹과 비교해서 돌출부 웹 및 지지층 둘 모두를 갖는 적층체의 주요 이점은, 상기 지지층이 섬유 조직을 인출하고 돌출부들의 높이를 감소시킬 수 있는 후속적인 가공 및 변환 도중에 지나친 연장을 감소시킬 수 있다는 것이다. 상기 지지층(14)이 돌출부 형성 공정 내로 통합되지 않는 한, 상기 웹에 작용하고 특히 평량이 낮은 웹이 필요로 하는 경우에 돌출부들의 무결성에 악영향을 미치는 힘과 장력 없이 계속해서 처리될 수 있는 돌출부들을 구비한 웹을 형성하기 매우 어렵다. 기타 수단이 열적 또는 접착 결합, 또는 증가된 엉킴과 같이 재료를 안정화시키기 위해 사용될 수 있지만, 이들은 비용 증가뿐만 아니라 섬유 유연성의 상실 및 경직성의 증가를 초래하는 경향이 있다. 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹은 유연성 및 안정성을 동시에 제공할 수 있다. 지지된 질감화 재료와 지지되지 않은 질감화 재료 사이의 차이는 표 1의 마지막 칼럼에 명백해 예시되어 있으며, 이는 비교를 위해 10N의 하중에서 샘플의 연장을 나타냈다. 상기 데이터는 또한 도면의 도 12에 또한 표시되어 있다. 스펀본드 지지층에 의해 지지된 샘플은 10뉴튼(N)의 적용 하중에서 매우 작은 비율로 연장하였으며, 상기 연장은 대부분 과잉송급에 의존한다는 것을 알 수 있다. 대조적으로, 상기 지지되지 않은 돌출부 웹은 10뉴튼의 하중에서 최대 30% 정도 연장하였으며, 10N에서의 연장은 샘플을 질감화하기 위해 사용된 과잉송급에 강력히 의존한다. 10N에 작은 연장은 지지되지 않은 웹에 대해 달성될 수 있지만, 낮은 과잉송급을 갖는 것만으로도 달성될 수 있으며, 이는 낮은 돌출부 높이, 즉 웹의 소량의 질감화를 초래한다.
도면의 도 13에서는 재료를 감은 후 추가적인 처리 및 변환 시에 가장 높은 하중을 경험할 가능성이 가장 큰 방향인 기계 방향(MD)에서 샘플들의 인장 시험에서 수득된 하중-연장 곡선들의 예가 나타나 있다. 도 13에 도시된 샘플들은 모두 43%의 과잉송급 비율을 이용하여 제조되었으며, 거의 동일한 면적 밀도(45gsm)를 가졌다. 스펀본드 지지층을 함유하는 샘플은 매우 높은 초기 계수를 가지며, 곡선의 시작은 그 자체로서 지지되지 않은 단일의 돌출부 웹과 비교하여 가파르다는 것을 알 수 있다. 지지층을 구비한 샘플에 대한 곡선의 더욱 가파른 초기 부분은 또한 경사도가 감소하기 시작하는 시점까지 상기 샘플이 탄성을 가짐에 따라 만회할 수 있었다. 상기 지지되지 않은 샘플은 매우 낮은 계수를 가졌으며, 더욱 낮은 하중에서도 영구적인 변형 및 조직 손실이 나타났다. 도면의 도 13에는 지지된 섬유 및 지지되지 않은 섬유 둘 모두에 대한 하중-연장 곡선이 나타나 있다. 본 발명에 따른 지지된 섬유/적층체에 대한 곡선의초기 부분의 상대적인 가파름을 주목한다. 이는 지지되지 않은 샘플이 상대적으로 용이하게 신장되고 높은 연장은 지지된 샘플에 비해 그 내부에서 임의의 인장을 생성하도록 요구된다는 것을 의미한다. 인장은 종종 추후의 처리 및 변화 시에 안정성으로 인해 요구되지만, 지지되지 않은 샘플은 인장을 유지하기 위해 필요로 하는 높은 연장의 결과로서 영구적인 변형 및 조직 손실을 겪을 가능성이 더욱 높다.
도면의 도 14 및 도 15에는 더욱 넓은 범위의 조건에 대한 한 세트의 곡선이 나타나 있다. 낮은 과잉송급으로부터 낮은 수준의 질감화를 갖는 샘플들은 더욱 강직하고 강하지만(약간 더 가벼움에도 불구하고), 이들에게 제공된 조직의 부재는 이러한 문맥에서 유용하지 안다는 것을 알 수 있다. 본 발명에 따른 지지된 적층체 샘플 모두는 지지되지 않은 샘플들에 비해 높은 초기 경사도를 가졌다.
지지층(14)이 없는 돌출부 웹(16)에 비해 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 전반적인 품질에서의 향상 수준은 도 16, 도 16a, 도 17, 도 17a 및 도 18에 도시된 재료의 사진을 비교함으로써 알 수 있다. 도 16 및 도 16a는 표 1에서 코드 3-6으로 표시된 샘플의 사진이다. 도 17 및 도 17a는 표 1에서 코드 5-3으로 표시된 샘플의 사진이다. 이들 코드는, 상당한 돌출부 웹 평량(각각 38gsm 및 38.5gsm임), 및 그에 따른 양호한 돌출부 형성를 위한 가장 높은 잠재성을 이용하여 가장 높은 과잉송급 양(43%) 및 제트 압력(180bar) 둘 모두를 가짐에 따라 선택되었다. 2개의 코드 및 첨부된 사진의 비교를 통해 알 수 있는 바와 같이, 상기 지지된 웹/적층체는 지지층이 없는 동일한 돌출부 웹보다 훨씬 강력하고 시각적으로 인식 가능한 돌출부들 및 균일한 재료를 형성하였다. 이는 또한 표 1의 데이터에 의해 나타낸 바와 같이 더욱 양호한 특성을 가졌다. 그 결과, 본 발명에 따른 지지된 적층체는 후속적인 처리, 및 예를 들어 개인 위생 흡수 용품들과 같은 제품들에서 사용에 훨씬 더 적합하다.
도 18은 지지층 유무에 따른 돌출부 웹의 경계면에서의 사진이다. 이러한 사진에서 알 수 있는 바와 같이, 상기 지지된 돌출부 웹은 훨씬 높은 무결성 수준을 갖는다. 이는, 상기 재료가 상기 제품의 하부층에 돌출부 웹을 부착하기 위해 필요한(종종 접착제를 사용함) 개인 위생 흡수 용품들과 같은 최종 응용에서 사용되어야 하는 경우에 특히 중요하다. 지지되지 않은 돌출부 웹에 의해 접착제 침투(adhesive bleed through)가 훨씬 큰 위협이다. 이 같은 침투는 처리 장비의 오염 및 원치 않는 접착제 층을 초래할 수 있으며, 그 결과 제조 장비에서의 과도한 고장 시간을 야기할 수 있다. 사용 시, 지지되지 않은 돌출부 웹은 흡수 용품에 의해 받아들여진 흡수 유체(예를 들어, 혈액, 소변, 대변 및 월경)가 환류하거나 재료의 상부 표면을 "재습윤"시키도록 할 가능성이 높으며, 그 결과 불량 제품을 초래한다.
샘플(미도시)의 시각적 관찰로부터 자명한 다른 이점은, 지지층(14)이 없이 동일한 공정(100)을 통해 운용된 돌출부 웹(16)의 내부 표면(24)와 비교 시에 지지층(14), 및 그로 인해 상기 형성 공정으로 얻어진 적층체(10)의 외측 상의 제 1 표면(18)의 이면의 건폐률(coverage) 및 평탄도였다. 지지층(14)이 없는 한, 돌출부(12)들의 맞은편에 있는 돌출부 웹(16)의 외부 표면은 평탄하지 않으며, 상대적으로 비-평면형이다. 대조적으로, 지지층(14)을 구비한 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹(10)의 동일한 외부 표면은 더욱 매끄럽고 더욱 평탄하다. 이 같은 편평한 표면이 제공되면 추후의 변환에서 적층체가 기타 재료에 접착하는 능력이 개선된다. 후술하는 예시적인 제품 실시형태에서 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹(10)들이 개인 위생 흡수 용품들과 같은 항목에 사용되는 경우, 인접한 층들과 용이하게 접속하는 편평한 표면을 갖는다는 것은 상기 제품의 다양한 층을 통한 유체의 신속한 통과를 허용하도록 적층체가 다른 표면에 접합한다는 맥락에서 중요하다. 층들 사이에 양호한 표면-대-표면 접촉이 존재하지 않는 경우, 인접한 층들 사이의 유체 전달이 위태롭게 될 수 있다.
제품 실시예들
본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹들은 특히 유체 흡착, 유체 전달 및 유체 이격이 중요한 광범위한 가능한 최종 사용들을 갖는다. 사용 분야가 한정되지 않지만 두 가지 구체적인 분야는 식품 포장 및 개인 위생 흡수 용품들, 붕대들 등과 같은 기타 흡수 용품을 포함한다. 식품 포장에서는, 식품 패키지들 내에 흡수 패드들을 사용해서, 포장된 상품들로부터 엉키는 유체들을 흡수하게 하는 것이 바람직하다. 이는 육류 및 해산물 제품들에서 특히 그러하다. 본 명세서에서 제공된 부피가 큰 천연 물질들은 돌출부들이 패키지의 최하부에 놓인 방출된 유체들로부터 포장된 상품들을 거리를 두게 도울 수 있다는 점에서 유리하다. 또한, 적층체는 접착제들 또는 다른 수단을 통해 지지층(14)의 제1 측면(18) 상에 필름 층과 같은 액체 불투과성 물질에 부착될 수 있어 적층체로 들어가는 유체들이 거기에 수용될 것이다.
개인 위생 흡수 용품들은 기저귀, 훈련용 팬티, 기저귀 팬티, 성인 실금 제품, 여성용 위생 제품, 습식 및 건식 수건, 붕대, 수유 패드, 교체용 패드 등과 같은 이러한 제품들을 포함한다. 여성용 위생 제품은 생리대, 오버나이트 패드, 팬티라이너, 탐폰 등을 포함한다. 이러한 제품들이 혈액, 소변, 생리혈, 대변, 상처 및 수술 부위로부터의 배설 유체 등을 흡수하는 데에 사용되었을 때에, 일반적으로 이러한 제품들의 원하는 속성들은 보다 청결하고 보다 건조한 느낌을 촉진하도록 하고 편안함 및 피부 건강을 위한 기류를 용이하게 하도록 하는 영향을 받는 신체 부분으로부터의 유체 흡수도, 유연성, 강도 및 분리도를 포함한다. 본 발명에 따른 적층체들은 이러한 속성들을 제공하도록 디자인될 수 있다. 중공형 돌출부들은 나머지의 적층체로부터의 유체 전달 및 분리를 촉진시킨다. 결과적으로 보다 강한 뒷받침 물질에 의해 지지되는 보다 경량의 보다 유연한 물질이 피부 접촉을 위해 선택될 수 있기 때문에, 유연성이 또한 부여될 수 있다. 또한, 돌출부들을 둘러싸는 지면 구역들에 의해 생성된 공극 체적(void volume) 때문에, 미흡수된 고체 물질들의 수집을 허용하도록 하는 구역이 제공된다. 이러한 공극 체적은, 돌출부들 및 공극 구역들의 조합이 적층체를 더럽혀진 피부 표면들을 닦고 세정하는 세정 모드에서 사용할 수 있게 하므로 제품이 제거될 때에 결과적으로 유용할 수 있다. 이러한 동일한 이점들은, 적층체가 유아 및 성인 위생 수건(습식 및 건식), 가정용 세정 수건, 목욕 및 미용 수건, 화장용 수건 및 도포용구 등과 같은 이러한 제품들을 위해 바람직한 적층체를 제조하는 습식 또는 건식 수건으로서 이용될 때에도 또한 실현될 수 있다. 또한, 임의의 또는 모든 이들 응용예에서, 적층체 웹(10) 및 특히 지면 구역들(19)은 유체 흐름을 더욱 용이하게 하기 위해서 개구될 수 있다.
개인 위생 흡수 용품 또는 단순 흡수 용품은 통상적으로 본 발명의 적층체들을 이용할 수 있는 소정의 핵심 구성성분들을 갖는다. 도 10으로 돌아가서 이 경우에는 기본적인 일회용 기저귀 디자인인 흡수 용품(200)이 도시되어 있다. 통상적으로 이러한 제품들(200)은 신체측 라이너 또는 피부-접촉 물질(202), 배면시트 또는 배플(baffle)(204)이라고도 지칭되는 의복-대면(garment-facing) 물질 및 신체측 라이너(202)와 배면시트(204) 사이에 배치된 흡수 코어(206)를 포함할 것이다. 또한, 신체측 라이너(202)와 흡수 코어(206) 사이에 배치된 서지층(surge layer) 또는 전달층이라고 일반적으로 지칭되는 선택적 층(208)을 갖는 제품이 또한 매우 일반적이다. 다른 층들 및 구성성분들이 이러한 제품 내에 또한 포함될 수 있고 이러한 제품 형성에 숙련된 자는 쉽게 이해될 것이다.
본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹(10)은, 외부 표면들(202 또는 204) 중 하나를 포함하는 이러한 개인 위생 제품들(200)의 어느 하나 또는 전부의 상기한 이들 구성성분들의 전부 또는 일부분으로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 적층체 웹(10)이 신체측 라이너(202)로서 사용될 수 있고 이러한 경우에는 돌출부들(12)이 외측으로 대면하게 해서 제품(200) 내의 신체 접촉 위치에 있는 것이 더욱 바람직하다. 적층체 웹(10)은 또한 서지층 또는 전달층(208)으로서 또는 흡수 코어(206) 또는 흡수 코어(206)의 일부분으로서 사용될 수도 있다. 마지막으로, 유연성 및 심미성 관점으로부터, 적층체 웹(10)은 배면시트(204)의 최외측면으로서 사용될 수 있고 이러한 경우에는 지지층(14)의 제1 측면(18)에 액체 불투과성 필름 또는 다른 물질을 부착하는 것이 바람직할 수 있다.
적층체 웹(10)은 또한 도 10에 나타낸 바와 같은 개인 위생 흡수 용품(200) 내에 수개의 기능을 제공하는 데에 사용될 수도 있다. 예를 들면, 돌출부 웹(16)은 신체측 라이너(202)로서 기능할 수 있고 지지층(14)은 서지층(208)으로서 기능할 수 있다. 이와 관련하여, 지지층들을 갖는 예들에서의 물질들이 이러한 기능들을 제공함에 있어서 특히 유리하다. 표 1 및 표 2을 참조한다.
이러한 제품들이 기저귀 및 성인 실금 디바이스 형태의 것일 때, 그들은 또한 제품들의 측면들에서 전방 및/또는 후방 허리 영역에 배치된 귀(ear)라고 불리는 것을 포함할 수도 있다. 이 귀는, 통상적으로 접착제 및/또는 기계식 후크 및 루프 체결 시스템과 함께, 착용자의 몸통에 대해 제품을 고정하는 데에 사용된다. 소정의 응용예들에서, 이러한 체결 시스템들은 귀의 원위 말단들에 연결되고 제품의 전방 허리 부분 상에 배치된 정면 패치(frontal patch)또는 테이프 지면 지역(tape landing zone)이라 불리는 것에 부착된다. 본 발명에 따른 유체-엉킴된 적층체 웹은 어느 하나 이상의 이들 성분 및 제품의 전부 또는 일부분을 위해 사용될 수 있다.
이러한 흡수 용품들이 속옷처럼 위로 당겨서 입도록 디자인되는 훈련용 팬티, 기저귀 팬티, 실금 팬티 또는 기타 제품 형태의 것일 때, 이러한 제품들은 통상적으로 제품의 전방 및 후방 허리 영역과 결합하는 측면 패널들이라 불리는 것을 포함할 것이다. 이러한 측면 패널들은 탄성부와 비탄성부 양쪽을 포함할 수 있고, 본 발명의 유체-엉킴된 적층체 웹들은 또한 이들 측면 패널들의 전부 또는 일부분으로서 사용될 수 있다.
따라서, 이러한 흡수 용품들은 적어도 하나의 층을 가질 수 있고, 그의 전부 또는 일부분이 본 발명의 유체-엉킴된 적층체 웹을 포함한다.
본 발명에 대한 이들 및 다른 변형들 및 변화들은 첨부된 특허청구범위들에 보다 구체적으로 기재된 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고, 당 기술분야의 숙련자에 의해 실시될 수도 있다. 또한, 다양한 실시예들의 측면들이 전체적으로나 부분적으로 상호 교환될 수도 있음을 이해해야 한다. 또한, 숙련자라면 상술한 설명은 예시하기 위한 목적일 뿐이며, 첨부된 특허청구범위들에 더 상세하게 기재된 발명을 제한하도록 의도되지 않는다는 것을 이해할 것이다.

Claims (21)

  1. 내부에 복수의 성형 구멍(forming hole)들을 형성하는 돌출부 형성면을 제공하되, 상기 성형 구멍들은 서로 이격되어 있고 그들 사이에 지면 구역들을 가지고 상기 돌출부 형성면은 돌출부 형성면 속도로 기계 방향으로 이동 가능한 단계,
    상기 돌출부 형성면을 향하는 방향으로 복수의 돌출부 유체 제트(fluid jet)로부터 엉킴 유체의 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림을 내뿜을 수 있는 복수의 돌출부 유체 제트를 갖는 돌출부 유체 엉킴 디바이스를 제공하는 단계,
    지지층을 제공하되, 상기 지지층은 대향하는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 단계,
    섬유를 포함하는 부직포 돌출부 웹을 제공하되, 상기 돌출부 웹은 대향하는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 단계,
    상기 돌출부 웹의 외부 표면을 상기 돌출부 형성면에 인접하게 위치시키면서 상기 돌출부 웹을 상기 돌출부 형성면 상에 송급하는 단계,
    상기 지지층의 제2 표면을 상기 돌출부 웹의 내부 표면 상에 송급하는 단계,
    상기 복수의 돌출부 유체 제트로부터의 엉킴 유체의 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림을 상기 지지층의 제1 표면에서 상기 돌출부 형성면을 향하는 방향으로 유도해서, a) 상기 돌출부 형성면 내의 성형 구멍들 부근에 있는 상기 돌출부 웹의 제1 복수의 섬유가 상기 성형 구멍들 내로 유도되어서 상기 돌출부 웹의 외부 표면으로부터 외측으로 연장되는 복수의 돌출부를 형성하게 하고, 그리고 b) 상기 돌출부 웹의 제2 복수의 섬유가 상기 지지층과 엉키게 되어서 적층체 웹을 형성하게 하는 단계, 및
    상기 적층체 웹을 상기 돌출부 형성면으로부터 제거하는 단계를 포함하는 돌출부들을 갖는 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성하기 위한 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 돌출부 형성면은 질감화 드럼을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 돌출부 형성면의 지면 구역들은 상기 엉킴 유체에 유체 투과성이 아닌 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림의 방향은 중공형인 돌출부들의 형성을 야기하는 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 돌출부 웹은 상기 지지층이 상기 돌출부 웹 상에 송급되는 속도보다 빠른 속도로 상기 돌출부 형성면 상에 송급되는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림의 방향은 중공형인 돌출부들의 형성을 야기하는 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 돌출부 웹은 상기 지지층이 상기 돌출부 웹 상에 송급되는 속도보다 빠른 속도로 상기 돌출부 형성면 상에 송급되는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 돌출부 웹은 10 내지 50%의 과잉송급 비율로 상기 돌출부 형성면 상에 송급되는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 지지층 및 상기 돌출부 웹은 상기 돌출부 형성면 속도보다 빠른 속도로 상기 돌출부 형성면 상에 송급되는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 적층체 웹의 상기 돌출부의 섬유가 접합 공정을 거쳐 상기 돌출부의 섬유의 섬유 간 접합을 증가시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  11. 유체에 투과성인 적층 형성면을 제공하되, 상기 적층 형성면은 적층 형성면 속도로 기계 방향으로 이동할 수 있는 단계,
    내부에 복수의 성형 구멍들을 형성하는 돌출부 형성면을 제공하되, 상기 성형 구멍들은 서로 이격되어 있고 그들 사이에 지면 구역들을 가지고 상기 돌출부 형성면은 돌출부 형성면 속도로 기계 방향으로 이동 가능한 단계,
    상기 적층 형성면을 향하는 방향으로 적층 유체 제트로부터 엉킴 유체의 복수의 가압된 적층 유체 스트림을 내뿜을 수 있는 복수의 적층 유체 제트를 갖는 적층 유체 엉킴 디바이스를 제공하는 단계,
    상기 돌출부 형성면을 향하는 방향으로 돌출부 유체 제트로부터 엉킴 유체의 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림을 내뿜을 수 있는 복수의 돌출부 유체 제트를 갖는 돌출부 유체 엉킴 디바이스를 제공하는 단계,
    지지층을 제공하되, 상기 지지층은 대향하는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는 단계,
    섬유를 포함하는 부직포 돌출부 웹을 제공하되, 상기 돌출부 웹은 대향하는 내부 표면 및 외부 표면을 갖는 단계,
    상기 지지층 및 상기 돌출부 웹을 상기 적층 형성면 상에 송급하는 단계,
    상기 복수의 가압된 적층 유체 스트림을 상기 복수의 적층 유체 제트로부터 상기 지지층 및 상기 돌출부 웹으로 유도해서, 상기 돌출부 웹의 상기 섬유들의 적어도 일부가 상기 지지층과 엉키게 되어서 적층체 웹을 형성하게 하는 단계,
    상기 돌출부 웹의 외부 표면을 상기 돌출부 형성면에 인접하게 위치시키면서 상기 적층체 웹을 상기 돌출부 형성면 상에 송급하는 단계,
    엉킴 유체의 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림을 상기 복수의 돌출부 유체 제트로부터 상기 지지층의 제1 표면에서 상기 돌출부 형성면을 향하는 방향으로 상기 적층체 웹으로 유도해서, 상기 돌출부 형성면 내의 성형 구멍들 부근에 있는 상기 돌출부 웹의 제1 복수의 섬유가 상기 성형 구멍들 내로 유도되어서 상기 돌출부 웹의 외부 표면으로부터 외측으로 연장되는 복수의 돌출부를 형성하게 하는 단계, 및
    상기 적층체 웹을 상기 돌출부 형성면으로부터 제거하는 단계를 포함하는 중공형 돌출부들을 갖는 유체-엉킴된 적층체 웹을 형성하기 위한 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 표면을 상기 적층 형성면에 인접하게 위치시키면서 상기 지지층은 상기 적층 형성면 상에 송급되되, 상기 돌출부 웹의 내부 표면은 상기 지지층의 제2 표면 상에 송급되고, 상기 복수의 가압된 적층 유체 스트림은 복수의 적층 유체 제트로부터 상기 돌출부 웹의 외부 표면에서 상기 적층 형성면을 향하는 방향으로 유도되어서 상기 돌출부 웹의 섬유들의 적어도 일부가 상기 지지층과 엉키게 되어서 적층체 웹을 형성하게 하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 돌출부 웹은 상기 지지층이 상기 적층 형성면 상에 송급되는 속도보다 빠른 속도로 상기 지지층 상에 송급되는 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 적층체 웹의 상기 돌출부의 섬유가 접합 공정을 거쳐 상기 돌출부의 섬유의 섬유 간 접합을 증가시키는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 돌출부 형성면은 질감화 드럼을 포함하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 돌출부 형성면의 지면 구역들은 상기 엉킴 유체에 유체 투과성이 아닌 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 복수의 돌출부 유체 스트림의 방향은 중공형인 돌출부들의 형성을 야기하는 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 돌출부 웹은 상기 지지층이 상기 적층 형성면 상에 송급되는 속도보다 빠른 속도로 상기 지지층 상에 송급되는 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 복수의 가압된 돌출부 유체 스트림의 방향은 중공형인 돌출부들의 형성을 야기하는 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 지지층 및 상기 돌출부 웹은 상기 적층 형성면 속도보다 빠른 속도로 상기 적층 형성면 상에 송급되는 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 적층체는 상기 돌출부 형성면 속도보다 빠른 속도로 상기 돌출부 형성면 상에 송급되는 방법.
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