KR101890795B1 - 초레질리언스 직물 및 이의 제조 방법 - Google Patents

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Abstract

제지기 직물 및 엔지니어링 직물과 같은 산업용 직물에 사용하기 위한 구조체가 개시된다. 이 구조체는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층으로서, 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층; 및 복수의 실질적으로 평행한 기계 방향(MD)사(yarn)들의 하나 이상의 층;을 다양한 패턴으로 포함한다. 이 구조체는 상기 MD사들의 상부에 또는 하부에 부착된 복수의 실질적으로 평행한 교차 기계 방향(CD)사들의 하나 이상의 층을 또한 포함할 수 있다. 이 구조체는 인가된 수직 하중하에서의 고도의 압축성 및 상기 하중의 제거시 고도의 우수한 회복(레질리언스 또는 스프링 백)을 모두 갖는다.

Description

초레질리언스 직물 및 이의 제조 방법{Ultra-resilient fabric and method of making thereof}
본 발명은 제지기 직물 및 엔지니어링 직물과 같은 산업용 직물에 사용하기 위한 구조체에 관한 것이다. 더 구체적으로는, 상기 구조체는 하나 이상의 탄성 부재(elastic member) 및 상대적으로 비탄성인 기능사(functional yarn)를 다양한 패턴으로 포함하며, 상기 탄성 부재는 두께 방향으로는 압축성이고 레질리언스를 가질 수 있으며 그리고 세로 방향으로는 레질리언스를 가질 수 있다. 그러한 구조체는 인가된 수직 하중하에서의 고도의 압축성 및 상기 하중의 제거시 고도의 우수한 회복(레질리언스 또는 스프링 백)을 모두 갖는다.
산업 직물은 성형 직물(forming fabric), 프레스 직물 또는 건조기 직물(제지기 직물(paper machine clothing) 또는 PMC)로서 사용되는 것뿐만 아니라 제지기 상에서 사용되는 슈 프레스 벨트, 캘린다 벨트, 또는 이송 벨트와 같은 공정 벨트로서 사용된 것과 같이 연속적인 루프의 형태의 무한 구조체(endless structure)를 의미한다. 산업 직물은 또한 섬유 가공 공정에서 사용되는 직물을 의미한다. 산업 직물은 또한 고도의 압축성 및 레질리언스가 요구되는 다른 무한 벨트를 포함한다.
본 명세서에서 논의는 대부분 일반적으로 제지 공정에 관한 것이지만, 본 발명의 적용은 거기에 제한되지 않는다.
이와 관련하여, 제지공정 도중, 섬유상 슬러리, 즉 셀룰로오스 섬유의 수분산액(aqueous dispersion)을 제지기의 성형부내의 이동 성형 직물(moving forming fabric) 상에 퇴적시킴으로써 셀룰로오스 섬유 웹(cellulose fibrous web)이 형성된다. 많은 양의 물이 성형 직물을 통하여 상기 슬러리로부터 배출되어, 성형 직물의 표면상에 셀룰로오스 섬유 웹을 남긴다.
새로이 형성된 셀룰로오스 섬유 웹은 성형부로부터 일련의 프레스 닙(press nips)을 포함하는 프레스부로 진행한다. 셀룰로오스 섬유 웹은 하나의 프레스 직물에 의하여 지지되는 프레스 닙을 통과하거나, 또는, 종종 그러한 바와 같이, 2개의 프레스 직물의 사이의 프레스 닙을 통과한다. 프레스 닙에서, 셀룰로오스 섬유 웹은 압축력을 받는데, 이 힘은 웹으로부터 물을 짜내고, 웹내의 셀룰로오스 섬유를 서로 부착시켜서 셀룰로오스 섬유 웹을 종이 시트로 전환시킨다. 이 물은 프레스 직물에 의하여 수용되어, 이상적으로는 종이로 돌아가지 않는다.
종이 시트는 최종적으로 건조기부로 진행하는데, 이 건조기부는 스팀에 의하여 내부적으로 가열되는 적어도 하나의 일련의 회전가능한 건조기 드럼 또는 실린더를 포함한다. 새로이 형성된 종이 시트는, 드럼의 표면에 대하여 종이 시트를 밀착시키는 건조기 직물에 의하여, 상기 일련의 각각의 드럼의 둘레를 연속적으로 꾸불꾸불한 행로를 따라서 진행한다. 가열된 드럼은 종이 시트의 수분 함량을 증발을 통하여 소망하는 수준으로 감소시킨다.
성형 직물, 프레스 직물(press fabrics) 및 건조기 직물(dryer fabrics)은 제지기에서 모두 무한 루프(endless loops)의 형상을 취하며, 컨베이어와 같이 기능한다는 것이 인식되어야 한다. 또한, 제지 공정은 상당한 속도로 진행되는 연속 공정이라는 것도 인식되어야 한다. 즉, 새로이 제조된 종이 시트가 건조기부를 빠져 나온 후 롤상으로 연속적으로 권취되는 중에도, 섬유 슬러리는 연속적으로 성형부내의 성형 직물 위에 퇴적된다.
위에서 논의된 직물의 중요한 부분을 형성하는 베이스 직물(base fabrics)은 많은 다양한 형태를 취한다. 예를 들면, 이들은 무한 형태로 제직되거나, 또는 플랫 제직(flat woven)된 후 이어서 기계 방향(MD)사(yarn)들과 교차 기계 방향(CMD)사들의 하나 이상의 층을 이용하는 제직 솔기(woven seam)로 무한 형태로 될 수 있다. 또한, 그러한 직물은 제지기 상에 장착될 수 있도록 하기 위하여 역시 MD사들로부터 형성된 핀 솔기(pin seam)라고 지칭되는 것을 채용할 수 있다. 또한, 하나의 베이스 직물을 다른 베이스 직물에 의하여 형성된 무한 루프 내에 위치시키고, 이들을, 스테이플 섬유 배트를 양 베이스 직물 모두를 관통하여 니들링하여 이들을 서로 연결하는 것과 같이, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 다양한 수단에 의하여 이들을 함께 연결 또는 라미네이팅함으로써 상기 베이스 직물은 라미네이션될 수 있다.
제지기 직물(PMC) 특히 제지기의 프레스부에 사용되는 프레스 직물에서, 이 직물은 실(yarn)들 및 보통 적어도 시트 접촉 표면 내로 니들링된 스테이플 섬유 배트로부터 형성된 하나 이상의 "베이스 구조체(base structure)"를 갖는다. 이 프레스 직물은 초기 두께, 질량, 및 그 결과의 공극 부피(상기 질량 및 두께에 기초한 계산된 부피)를 가지며, 상기 공극 부피는 물 취급 용량(water handling capacity)과 같다. 프레스 직물은 또한 측정가능한 접촉 면적을 갖는다.
프레스 직물은 하나 이상의 프레스 닙을 통과할 때 수직 하중(사용중 직물 평면에 수직)을 받기 때문에, 프레스 직물은 압축된 공극 부피 및 또한 표면 접촉 면적(surface contact area)을 갖는다. 압축성의 정도를 변화시키기 위한 다양한 시도가 있어 왔지만, 프레스 직물은 시간 및 수 백만회의 닙 사이클이 경과함에 따라 점진적으로 얇아진다. 물 취급 용량의 부족, 마킹, 또는 프레스 진동(press vibration)과 같은 다양한 이유 때문에 결국 프레스 직물은 제거되어야 한다. 프레스 직물이 유용한 수명의 끝에 도달한 경우, 프레스 직물은 제거되고 새로운 직물로 대체되어야 한다.
새로운 직물도 역시 밀도가 이상적이지 않고 물 취급이 최적보다 적은 시운전 기간을 경험한다. 따라서, 이상적인 프레스 직물은 첫날부터 제지기로부터 제거될 때까지 거의 일정한 또는 정상 상태 성능(예를 들면 물 취급 용량)을 갖는 것이다.
프레스 직물 성질, 특히 압축성 및 레질리언스에 영향을 미치게 하기 위한 다양한 시도가 있어 왔다. 구조 내에 "탄성"사("elastic" yarn)를 도입한 하나의 시도가 있었다. 이의 하나의 예를 PCT 출원 WO 2004/072368 A1 호에서 볼 수 있다. 그러나 이러한 접근 방법에는 단점이 존재한다. 압축성은 상기 실의 탄성 부분(관통 두께 방향(through thickness direction))에만 기인하기 때문에 그러한 것에 제한된다. 더 큰 실이 사용될 수 있지만, 결국 성능면에서 수확 체감이 존재한다. 또한 큰 실은 무겁고, 불쾌한 시트 마킹을 야기할 수 있다. 실이 겉/속(sheath/core) 타입인 경우, 속으로부터 겉이 박리될 위험이 항상 존재한다. 마지막으로, 압축성의 정도는 최대로 사 직경(yarn diameter)의 일부분으로 제한된다.
다른 예는 미국 특허 출원 2007/0163741 A1호이다. 이는 솔기가 있는 프레스 직물(seamed press fabric)의 후면에 부착된 압축성 겉/속 사(sheath/core yarns)의 어레이를 포함한다. 상기 겉은 엘라스토머이며, 진동 감쇠 효과를 제공할 수 있다고 교시된다. 또한 속사 단독이 200 내지 2000 데니어일 수 있으며, 총 크기는 직경 0.30 내지 1.2 mm일 수 있다고 교시된다. 그러한 실 크기는 중량 및 잠재적인 마킹 고려 때문에 사용이 제한될 수 있다.
또 다른 예는 미국 특허 4,350,731호에 교시되어 있으며, 이는 압축성 프레스 직물 구조체를 만들기 위하여 감긴 사(wrapped yarn)를 사용하는 것을 교시한다. 다시 압축성 및 회복의 정도는 엘라스토머성 감는 겉사(elastomeric wrapping sheath layer)에만 기인한다.
이러한 타입의 구조의 다른 예는 GB 2 197 886호에 교시되어 있다. 이 특허는 압축성사를 개시하며, 이는 기능성 (인장) 하중 지탱사와 몇몇 방식으로 서로 엇갈려서, 인가된 수직 하중하에서, "너클"이 없는 조밀한, 의사단일층 베이스 구조체(quasi-single layer base structure)를 제공하며 또한 긴 제직 부사(weave float)와 몇몇 방식으로 서로 엇갈려서 의사무교차 베이스 구조(quasi-crossless base construction)를 제공한다.
또 다른 예는 Hood에게 허여된 미국 특허 5,087,327호에 개시되어 있으며, 이는 제지기용 직물에 사용하기 위한 복합사와 관한 것이다. 이 복합사는 비용해성 모노필라멘트의 층으로 둘러싸인 용해성 속(soluble core)을 포함한다.
또 다른 예는 미국 특허 5,597,450호에 개시되어 있으며, 이는 교차 기계 방향으로 중공 열가소성 모노필라멘트를 포함하는 제지기 건조기 직물에 관한 것이다.
또 다른 예는 미국 공개 특허 2002/0100572호에 개시되어 있으며, 이는 교착(interwoven)되었을 때 측면, 수직 및 비틀림 처짐 및 압축에 저항하는 빔 구조 사(beam construction yarn)를 갖는 제지기 직물에 관한 것이다. 이 실은 I-빔, H-빔, 및 박스-빔(box-beam)과 같은 비원형 단면을 갖는다.
또 다른 예는 미국 특허 4,781,967호에 교시된 구조체이다. 스택사 어레이(stacked yarn array)는 다른 층에 대하여 압축하거나 또는 이동하지 않기 때문에 그러한 구조체는 상대적으로 비압축성이라고 정의된다. 달리 말하면, 이 구조체의 평면에 수직하게 인가된 하중이 존재하는 경우, 영구적인 임의의 사 변형(yarn deformation)을 제외하고는 두께 변화는 거의 없다. 만일 전체층에서 실로서 (실 두께 방향으로) 엘라스토머 사가 채용된 경우, 이 구조체의 압축성은 그 사 직경의 일부분으로 제한된다.
또 다른 예는 미국 특허 4,555,440호에 교시된다. 수직 하중이 인가되거나 또는 제거된 경우 관통 두께 변화가 거의 없기 때문에 역시 이 구조체는 비압축성이라고 간주된다.
직물 내에 (두께 또는 방사상 방향으로) "탄성"사를 도입하는 것은 수직 하중이 제거된 경우 이들 직물 구조체의 레질리언스 또는 스프링 백에 어느 정도 영향을 미쳤다. 그러나 다시, 이들 실을 사용하면, 압축성 및 스프링 백의 정도는 기껏해야 사 직경의 일부분으로 제한된다.
상술한 바와 같이, 이러한 제한된 레질리언스 때문에, 프레스 직물은 새 것 이었을 때에는, 이상적으로 요구되는 것보다, 물을 취급하기 위한 비교적 큰 공극 부피를 갖는다. 프레스 직물은 다져져서 일정 시간 동안 최적 성능 수준에 도달할 것이다. 그러나 프레스 직물은 제한된 레질리언스를 갖기 때문에, 프레스 직물은 계속해서 다져질 것이고, 결국 물 제거 부족, 시트 마킹, 프레스 진동, 또는 몇몇 다른 바람직하지 않은 성능 특성 때문에 프레스 직물을 제거하고 교체하는 것이 요구된다.
따라서, 본 발명의 주목적은 종래 기술의 베이스 구조체보다 실질적으로 더 압축성이고 레질리언스를 가지며, 또한 전 수명시간 동안을 통하여 압축성 및 레질리언스를 유지하는 베이스 구조체를 제공하는 것이다.
이와 관련하여, 본 발명은 우수한 압축성 및 레질리언스를 갖는 하나 이상의 탄성 부재와 상대적으로 비탄성인 기능사의 하나 이상의 층을 몇 가지 타입의 패턴으로 조합한 베이스 지지 구조체를 제공하며, 이는 구조체 자체로 사용하거나; 또는 PMC, 산업 공정 벨트, 섬유 가공 벨트(textile finishing belt), 및 큰 압축성 및 레질리언스의 정도를 필요로 하는 다른 벨트에서 적어도 베이스 지지 구조체의 층으로서 사용하기 위한 것이다.
두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 것으로 정의되는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트(elastic nonwoven extruded film or sheet)가 본 명세서에서 논의되는 모든 구현예에서 필요하다. 이 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 미리 결정된 대칭 패턴 또는 무작위 비대칭 패턴으로 분포하는 복수의 관통 구멍을 갖도록 천공될 수 있다. 이 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 또는 임의의 다른 탄성 재료와 같은 임의의 탄성 재료로 구성될 수 있다. 우수한 탄성 재료의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 폴리우레탄, 고무, 실리콘, 또는 Invista사의 상표 Lycra
Figure 112013074912214-pct00001
또는 Lubrizol사의 상표 Estane
Figure 112013074912214-pct00002
으로 판매되는 것과 같은 폴리머를 포함한다. 이 탄성 부직 압출 필름 또는 시트 내에 형성된 관통 구멍은 적당한 크기의 원형 또는 비원형 형상을 가질 수 있다. 이 비원형 형상은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 다른 다각형 형상을 포함할 수 있다.
제1 구현예는 다음과 같이 설명되는 가장 간단한 형태의 구조체를 채용한다. 최상부층인 층(1)은 평행한 기능사의 어레이이다. 기능사는 통상의 기술자에게 알려진 어떠한 타입의 실도 포함할 수 있다. 예를 들면, 기능사가 기계 또는 진행 방향으로 배향된 경우, 기능사는 인장 하중 지탱사일 수 있다. 프레스 직물 구조체의 경우, 폴리아미드가 바람직한 폴리머 선택일 수 있다. 이 기능사는 통상의 기술자에게 알려진 특정한 응용을 위하여 요구되는 임의의 크기, 형상, 재료 또는 형태의 것일 수 있다. 예를 들면, 이 기능사는 원형 또는 비원형 단면 형상을 가질 수 있다. 상기 비원형 단면 형상은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 기타 다각형 형상을 포함한다. 그 다음 층(2)은 상기 필요로 하는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트이다. 제3 층(3)은 또한 층(2)의 반대측면 위에 위치하는 기능사의 평행한 어레이이다; 그러나, 층(3)의 각 실이 늘어서서 이웃하는 층(1)의 두 개의 실 사이의 공간이 소위 "내포(nesting)"를 야기하도록 층(3)의 상기 실들이 배열된다. 이 구조체의 층들은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 임의의 방식으로 함께 결합될 수 있다. 예를 들면, 이 층들은 위에서 언급되었으며 그 전체 내용이 인용에 의하여 본 명세서에 통합된 미국 특허 4,781,967호에 교시된 바와 같은 섬유상 층을 이용하여 부착될 수 있거나, 또는 어느 일 층 내의 실이 이웃하는 층의 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트에 이 실이 상기 압출 필름 또는 시트에 닿는 지점에서 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이 풀, 접착제, 또는 열 융합/용접 방법을 통하여 부착될 수 있다.
실 시스템 (1) 및 (3)은 재료, 형태, 형상 등의 측면에서 서로 같을 수도 있고 다를 수도 있다는 점에 주의하라. 단지 층 (3)의 실들이 층 (1)의 이웃하는 실들 사이에 맞도록(fit) 이격되거나 또는 그 반대의 경우만이 요구된다.
또한 층 (1) 및 (3)의 실들의 수의 사이에는 1 대 1 관계가 있어야 할 필요가 없으며, 층 (3)의 실들의 수는 단지 층 (1)의 실들의 수의 일부분일 수 있거나 또는 그 반대라는 점에 주의하라. 예를 들면, 층 (3)은 층 (1)의 실들의 절반만을 함유할 수 있어서 사용중 층 (3)의 실들 사이에는 공간이 존재하며, 이는 추가적인 공극 부피/물 취급/제거 용량을 생성한다.
다른 기능사는 또한 최종 구조체의 기능성 또는 성질 향상을 위하여, 예를 들면 적층(lamination)에 의하여, 부착될 수도 있다. 예를 들면, 하나 이상의 CD사 어레이가 CD 안정성을 제공하기 위하여 층 (1)의 상부에 또는 층 (3)의 하부에 부착될 수 있다. 일 층의 CD사는 이웃하는 층의 표면에 이들이 서로 닿는 지점들에서 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 풀, 접착제, 또는 열 융합/용접 방법을 통하여 부착될 수 있다. 섬유상 배트의 하나 이상의 층이 이 구조체에 시트 접촉 측면 및/또는 기계측면 상에서 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 방법에 의하여 부착되어 층들 사이의 결합을 향상시킬 수 있다. 추가적인 예로서, 기능성 코팅이 이 구조체의 일 측면 또는 양 측면 위에 적용되어, 예를 들면 오염 및/또는 마모에 대한 저항성을 개선할 수 있다.
따라서, 본 발명의 하나의 예시적인 구현예는, 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층으로서, 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층; 및 복수의 실질적으로 평행한 기계 방향(MD)사(yarn)들의 둘 이상의 층으로서, 일 층으로부터의 상기 평행한 MD 사들이 다른 층의 상기 평행한 MD 사들의 사이에 내포(nesting)될 수 있도록 하기 위하여 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 양 측면에 부착된 복수의 실질적으로 평행한 기계 방향(MD)사들의 둘 이상의 층;을 포함하는 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물이다. 상기 직물은 상기 평행한 기계 방향(MD)사들의 둘 이상의 층의 외측면 위에 부착된 복수의 실질적으로 평행한 교차 기계 방향(CD)사들의 하나 이상의 층을 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 예시적인 구현예는, (a) 복수의 실질적으로 평행한 기계 방향(MD)사들의 제1 층; (b) 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제2 층; (c) 복수의 실질적으로 평행한 기계 방향(MD)사들의 제3 층; (d) 복수의 실질적으로 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제4 층; (e) 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 제5 층; (f) 복수의 실질적으로 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제6 층; 및 (g) 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 제7 층;을 포함하는, 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물이다.
본 발명의 또 다른 예시적인 구현예는 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물의 형성 방법이다. 이 방법은 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층으로서, 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층을 제공하는 단계; 및 복수의 실질적으로 평행한 기능성 기계 방향(MD)사들의 하나 이상의 층을 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 상부 및 하부에 부착하는 단계;를 포함한다. 상기 방법은 또한 상기 평행한 기계 방향(MD)사들의 하나 이상의 층의 상부에 또는 하부에 복수의 실질적으로 평행한 교차 기계 방향(CD)사들의 하나 이상의 층을 본 기술분야에서 알려진 방법에 의하여 부착하는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 또 다른 예시적인 구현예는 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물의 형성 방법이다. 이 방법은 (a) 복수의 실질적으로 평행한 기계 방향(MD)사들의 제1 층을 제공하는 단계; (b) 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제2 층을 상기 제1 층의 상부에 부착하는 단계; (c) 복수의 실질적으로 평행한 기계 방향(MD)사들의 제3 층을 상기 제2 층의 상부에 부착하는 단계; (d) 복수의 실질적으로 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제4 층을 상기 제3 층의 상부에 적용하는 단계; (e) 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 제5 층을 상기 제4 층의 상부에 적용하는 단계; (f) 복수의 실질적으로 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제6 층을 상기 제5 층의 상부에 적용하는 단계; 및 (g) 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 제7 층을 상기 제6 층의 상부에 적용하는 단계;를 포함한다.
상기 레질리언스를 갖고 압축성인 구조체는 성형 직물, 프레스 직물, 건조기 직물, 관통 공기 건조기 직물, 슈 프레스 벨트 베이스, 캘린더 벨트 베이스, 또는 이송 벨트 베이스와 같은 제지기 직물; 엔지니어링 직물; 또는 에어레이드, 멜트 블로잉, 스펀본딩, 및 하이드로인탱글링(hydroentangling)과 같은 공정에 의한 부직포의 제조에 사용되는 직물; 또는 섬유 가공 벨트 또는 높은 정도의 압축성 및 레질리언스를 필요로 하는 다른 벨트와 같은 산업 공정 벨트를 포함하는 임의의 수의 최종 직물 내에 포함될 수 있다. 이들 직물의 일부 또는 전부에 있어서, 본 발명의 구조체는 최종 직물의 일부일 수 있거나 또는 그 직물 자체일 수 있다. 이 직물이 건조기 직물의 베이스인 경우, 이 건조기 직물은 상기 직물의 후면 또는 비시트 접촉 측면(non-sheet contact side)을 포함할 수 있고, 상기 후면은 각진 성분(angled component)을 포함한다. 그러한 각진 성분은 실, 압출 요소, 또는 도 9에 도시된 것과 같은 적층층의 일 성분일 수 있다.
본 발명, 이의 작동 이점 및 이의 사용에 의하여 달성되는 특정한 목적을 더 잘 이해하기 위하여, 본 발명의 바람직하지만, 비제한적인 구현예들이 도시된 첨부 도면을 인용한다.
본 개시에서 용어 "포함하는(comprising)" 및 "포함한다(comprises)"는 "포함하는(including)" 및 "포함한다(includes)"를 의미할 수 있고, 또는 미국 특허법에서 용어 "포함하는(comprising)" 및 "포함한다(comprises)"에 통상적으로 부여되는 의미를 가질 수 있다. 특허청구범위에서 사용되는 경우, 용어 "본질적으로 이루어진(consisting essentially of)" 또는 "본질적으로 이루어진다(consists essentially of)"는 미국 특허법에서 이들에게 할당되는 의미를 갖는다. 본 발명의 다른 측면은 이하의 개시에 기술되어 있거나 또는 이하의 개시(및 본 발명의 범위내에서)로부터 자명하다.
따라서 본 발명에 의하여 그 목적 및 이점이 실현될 것이며, 이의 설명은 이하의 도면과 함께 취해져야 한다.
도 1a 내지 도 1c는 본 발명의 일 구현예에 따른, 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물의 제조 방법을 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 구현예에 따른 산업 직물의 측면도이다.
도 3은 도 2에 도시된 산업 직물의 CD 방향을 따른 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 산업 직물의 수직하중하에서의 과장도이다.
도 5는 본 발명의 일 구현예에 따른 산업 직물의 CD 방향을 따른 단면도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 일 구현예에 따른 산업 직물의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 구현예에 따른 산업 직물의 배트층(batt layer)의 니들링 후의 MD 방향을 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 구현예에 따른 산업 직물의 배트층(batt layer)의 니들링 후의 CD 방향을 따른 단면도이다.
도 9는 본 발명의 일 구현예에 따른 산업 직물의 단면도이다.
처음에는 비록 프레스 직물이 논의될 것이지만, 상기한 바와 같이 본 발명은 성형 직물, 건조기 직물, 관통 공기 건조기 직물(through air dryer (TAD) fabrics), 슈 프레스 벨트, 캘린더 벨트, 또는 이송 벨트; 엔지니어링 직물; 또는 에어레이드, 멜트 블로잉, 스펀본딩, 및 하이드로인탱글링과 같은 공정에 의한 부직포의 제조에 사용되는 직물; 또는 섬유 가공 벨트 또는 높은 정도의 압축성 및 레질리언스를 필요로 하는 다른 벨트와 같은 산업 공정 벨트를 포함하는 다른 타입의 직물과 벨트에도 적용된다.
두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 것으로 정의된 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 본 명세서에서 논의되는 모든 구현예를 위하여 필요하다.
상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 미리 결정된 대칭 패턴 또는 무작위 비대칭 패턴으로 분포하는 복수의 관통 구멍 또는 공극을 갖도록 선택적으로 천공될 수 있다. 이 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 열가소성 폴리우레탄(TPU) 또는 임의의 다른 탄성 재료와 같은 임의의 탄성 재료로 구성될 수 있다. 우수한 탄성 재료의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 폴리우레탄, 고무, 실리콘, 또는 Invista사의 상표 Lycra
Figure 112013074912214-pct00003
또는 Lubrizol사의 상표 Estane
Figure 112013074912214-pct00004
으로 판매되는 것과 같은 폴리머를 포함한다. 이 탄성 부직 압출 필름 또는 시트 내에 형성된 관통 구멍은 적당한 크기의 원형 또는 비원형 형상을 가질 수 있다. 이 비원형 형상은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 다른 다각형 형상을 포함할 수 있다. 구멍은 상기 필름 또는 시트가 압출될 때 이 필름 또는 시트 내에 형성될 수 있거나, 또는 이 필름 또는 시트가 압출된 후 기계적으로 펀칭되거나 또는 열적으로 형성될 수 있거나; 또는 직물 형성 도중의 다른 시점에 형성될 수 있다.
본 발명의 하나의 예시적인 구현예는, 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층으로서, 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층; 및 복수의 실질적으로 평행한 기능성 기계 방향(MD)사들의 하나 이상의 층으로서, 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 상부 및 하부에 부착된 복수의 실질적으로 평행한 기계 방향(MD)사들의 하나 이상의 층;을 포함하는 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물이다. 상기 직물은 상기 평행한 기계 방향(MD)사들의 하나 이상의 층의 외측면 위에 부착된 복수의 실질적으로 평행한 교차 기계 방향(CD)사들의 하나 이상의 층을 또한 포함할 수 있다.
이제 도면을 더 구체적으로 참조하면, 산업 직물 베이스 구조체 10의 제조 방법이, 예를 들면 도 1a ~ 도 1c에, 도시되어 있다. 여기에서, 평행한 어레이의 기능사들 14로 구성된 제1 또는 상부 (1) 층 12가 기계 방향(MD) 또는 진행 방향으로 배향되어 있다. 기능사는 목적에 적합한 임의의 크기, 형상, 재료 또는 형태일 수 있다. 이는 본 명세서에서 언급되는 모든 실들에 적용된다. 예를 들면, 상기 기능사는 원형 또는 비원형 단면 형상을 가질 수 있다. 이 비원형 단면 형상은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 다른 다각형 형상을 포함한다.
상기한 탄성 특징을 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트 16의 제2 또는 중간 (2) 층 16이 제공된다. 위에서 언급한 바와 같이, 탄성 부직 압출 필름 또는 시트 16은 미리 결정된 대칭 패턴 또는 무작위 비대칭 패턴으로 분포하는 복수의 관통 구멍 15를 갖도록 선택적으로 천공될 수 있다. 이 탄성 부직 압출 필름 또는 시트 16은 열가소성 폴리우레탄(TPU) 또는 임의의 다른 탄성 재료와 같은 임의의 탄성 재료로 구성될 수 있다. 우수한 탄성 재료의 예는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 폴리우레탄, 고무, 실리콘, 또는 Invista사의 상표 Lycra
Figure 112013074912214-pct00005
또는 Lubrizol사의 상표 Estane
Figure 112013074912214-pct00006
으로 판매되는 것과 같은 폴리머를 포함한다. 이 탄성 부직 압출 필름 또는 시트 16 내에 형성된 관통 구멍 15는 적당한 크기의 원형 또는 비원형 형상을 가질 수 있다. 이 비원형 형상은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 다른 다각형 형상을 포함할 수 있다. 구멍 15는 상기 필름 또는 시트가 압출될 때 이 필름 또는 시트 내에 형성될 수 있거나, 또는 이 필름 또는 시트가 압출된 후 기계적으로 펀칭되거나 또는 열적으로 형성될 수 있거나; 또는 직물 형성 도중의 다른 시점에 형성될 수 있다.
기능사들 22로 구성된 제3 또는 하부 (3) 층 20이 층 16의 다른 측면 위에 평행한 어레이의 형태로 제공된다. 도시된 바와 같이, 층 20에서 실 22는 상부 (1) 층 12의 이웃한 실들 14 사이의 공간 내에 위치하거나 정렬된다. 이는 도 1a에서 화살표 C를 따라 보여진 공정 장치의 전면도인 도 1c에서 더 분명하게 보인다. 도 1b는 도 1a에서 화살표 B를 따라 보여진 공정 장치의 측면도이다. 도 1a 및 1c에서 도시된 바와 같이, 사 가이딩 실린더 또는 롤 18은 홈을 갖는 외부 표면을 가지며, 이 홈들은 실 14,22를 부직 시트 16 위로 수용 및 가이드하여 층 12의 각 실이 층 20의 이웃하는 두 실 사이의 공간 내에 늘어서도록 하기 위하여 이격될 수 있다.
이 예시적인 구현예에 따라 형성된 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물의 모식도가 도 2에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 베이스 구조체 10은 평행한 어레이의 기능사들 14로 구성되며 기계 방향(MD) 또는 진행 방향으로 배향된 제1 또는 상부 (1) 층 12, 상기한 탄성 특징을 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트 16의 제2 또는 중간 (2) 층 16, 및 기능사들 22로 구성되며 층 16의 다른 측면 위에 평행한 어레이의 형태로 제공된 제3 또는 하부 (3) 층 20을 갖는다. 층 20의 실 22는 상기하나 바와 같이 상부 (1) 층 12의 이웃한 실들 14 사이의 공간 내에 위치하거나 정렬된다. 교차 기계 방향 (CD)를 따른 베이스 구조체 10의 단면도가 예를 들면 도 3에 도시되어 있다.
이 구조체의 층들은 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 임의의 방식으로 함께 결합될 수 있다. 예를 들면, 이 층들은 위에서 언급되었으며 그 전체 내용이 인용에 의하여 본 명세서에 통합된 미국 특허 4,781,967호에 교시된 바와 같은 섬유상 층을 이용하여 부착될 수 있거나, 또는 일 층 내의 실이 이웃하는 층의 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트에 이 실이 상기 압출 필름 또는 시트에 닿는 지점에서 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이 풀, 접착제, 또는 열 융합/용접 방법을 통하여 부착될 수 있다.
실 시스템 (1) 및 (3)은 재료, 형태, 형상 등의 측면에서 서로 같을 수도 있고 다를 수도 있다는 점에 주의하라. 단지 층 (3)의 실들이 층 (1)의 이웃하는 실들 사이에 맞도록(fit) 이격되거나 또는 그 반대의 경우만이 요구된다.
또한 층 (1) 및 (3)의 실들의 수의 사이에는 1 대 1 관계가 있어야 할 필요가 없으며, 층 (3)의 실들의 수는 단지 층 (1)의 실들의 수의 일부분일 수 있거나 또는 그 반대라는 점에 주의하라. 예를 들면, 층 (3)은 층 (1)의 실들의 절반만을 함유할 수 있어서 사용중 층 (3)의 실들 사이에는 공간이 존재하며, 이는 추가적인 공극 부피/물 취급/제거 용량을 생성한다.
프레스 직물로서 사용되고 이 프레스 직물이 제지기의 프레스 닙에 입장함에 따라 압축 하중이 인가되는 경우, 부직 압출 층 16은 압축되고 기능사 14,22의 둘레로 스트레치되어, 실 14 및 22가, 실제로 거의 동일 평면내에서, 서로를 향하여 이동하고 또한 서로 사이에 "내포(nest)"되도록 한다. 이 시점에서, 부직 압출 층 16은 이 내포(nesting)에 순응하며, 상부층 12 및 하부층 20의 실 14,22의 둘레로 굽혀지고 평평해진다. 이해의 편의를 위하여, 그러한 상태의 베이스 구조체 10의 과장도가 예를 들면 도 4에 도시되어 있다. 이 직물이 상기 닙을 탈출함에 따라 하중이 풀리면, 압출 층 16의 탄성 및 레질리언스 거동 때문에, 사층 12 및 20이 서로로부터 떨어져 이동하도록 하거나 또는 "스프링 백"하도록 하여, 이 직물이 바람직한 두께 및 개방도(openness)로 되돌린다. 따라서, 보통의 비압축 상태에서 실 14의 두께 더하기 실 22의 두께 더하기 부직 압출 층 16의 두께의 총 두께를 갖는 직물은 거의 전체 실 두께로 압축가능하며 회복력이 있다. 즉, 상기 직물은 압축시 거의 실 14 또는 22의 더 두꺼운(더 큰) 직경만큼 얇을 수 있다.
본 경우에, 본 발명의 직물은 동일한 수직 하중하에서 동일한 초기 두께의 종래의 프레스 직물에 의하여 생성된 프레스 닙 너비(press nip width)와 비교할 경우 프레스 닙 너비를 5mm 이하까지 증가시키는 것이 관찰되었다.
이들 성질은 하중하의 압력 분포 및 전체 접촉 면적의 균일성; (상기 직물이 바람직한 인 닙 공극 부피(in nip void volume)로 쉽게 압축되기 때문에) 신속한 스타트업; (상기 구조체가 감쇠 "스프링"으로 작용하므로) 진동 감쇠에 영향을 미치므로 이들 성질은 중요하다. 또한 두께의 신속한 회복은 프레스 닙 탈수의 팽창 단계 도중에 재젖음(rewet)을 최소화하는데 도움을 줄 수 있다.
탄성 부직 압출 필름 또는 시트 16이 이들 층들을 분리하고 이들 층 사이에 존재하고, 또한 상기 직물의 외측면 상의 적어도 하나의 기능사가 MD 방향으로 배향되어 사용중 인장하중을 지탱하고 상기 구조체에 적당한 강도 및 스트레치 저항성을 제공하는 한, 층 12 및 20의 실 어레이가 또한 사용중 직물내에서 CD 방향으로 배향될 수 있다는 사실에 주의하는 것이 중요하다. 비록 기능사 14,22가 몇몇 도면에서 원형 단면을 갖는 것으로 도시되었지만, 이들은 목적에 적합한 임의의 크기, 형상, 재료 또는 형태의 것일 수 있다는 사실에 주의하는 것이 또한 중요하다.
다른 구현예는 도 3에 도시된 구현예와 유사한 원리를 채용하지만, 그 구조체는 상기 제2 층과 반대측의 상기 제3 층 (3) 위의 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제4 층 (4); 및 상기 제1 층 (1)과 동일 방향으로의 평행사들의 제5 층 (5)을 포함한다. 이 구현예에서, 제5 층 (5)의 상기 실들은 관통 두께 방향으로 상기 제1 층 (1)의 수직 평면과 동일한 수직 평면 내에 정렬된다.
본 "무교차" 구조("crossless" structure)의 다른 변형예는 도 5에 도시되어 있다. 여기에서, 베이스 기재 100은 대체적으로 평행한 평면으로 7개의 층을 포함하는 것으로 도시되어 있으며, 각 층은 복수의 평행한 실/부재 및 상기 필요한 탄성 부직 압출 필름 또는 시트를 포함한다. 이 예시적인 구현예에 따른, 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물은 (a) 평행한 기계 방향(MD)사들의 제1 층 110; (b) 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 제2 층 112; (c) 상기 제1 층 110의 실들 사이의 공간내에서 오프셋된 평행한 기계 방향(MD)사들의 제3 층 114; (d) 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제4 층 116; (e) 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 제5 층 118; (f) 상기 제4 층 116의 실들 사이의 공간내에서 오프셋된 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제6 층 120; 및 (g) 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 제7 층 122;를 포함한다. 다시 말하면, 상기 제1 및 제3 층 110,114의 실들은, 예를 들면, 기계 방향으로 배향된 반면, 상기 제4 및 제6 층 116,120의 실들은, 예를 들면, 교차 기계 방향으로 배향된다. 예를 들면, 상기 제1 층은 상기 직물의 기계측면 위에 존재하고, 상기 제7 층은 상기 직물의 시트 측면 위에 존재한다. 상기 CD 층들은 CD 안정성을 보조하거나 또는 하중하에서 더 큰 정도의 공극 부피를 제공하는 기능사층일 수 있다. 그러나, 제7 층 122는 순전히 선택적이며, 이 구현예의 적절한 기능을 위하여 필요하지 않을 수 있다는 사실에 주의하여야 한다. 층 122는, 예를 들면, 프레스 직물로서 관통 구멍 또는 공극을 가질 수 있다. 다른 용도를 위한 경우, 층 122는, 예를 들면, 레이저 그레이빙(laser graving) 또는 에칭에 의하여 제공되는 몇몇 추가적인 텍스처를 가질 수 있다. 다른 산업적인 용도를 위한 경우, 층 122는 구멍 또는 공극으로 천공되지 않을 수 있다(예를 들면, 무두질 벨트).
도 5에 도시된 바와 같이, 제3 층의 MD 기능사들 114는 상술한 바와 같은 방식으로 이격되어 있어서 이들은 제1 층의 실들 110 사이에 속하며, 이에 의하여 상술한 "내포(nesting)"를 야기한다. 유사하게, 제4 층의 CD 기능사들 116은 상술한 바와 같은 방식으로 이격되어 있어서 이들은 제6 층의 실들 120 사이에 속하며, 이에 의하여 상술한 "내포"를 야기한다. 비록 여기에 기술된 구현예가 기계 방향으로 배향된 제1 및 제3층, 교차 기계 방향으로 배향된 제4 및 제6 층, 및 제2, 제5, 제7 층에 위치하는 상기 부직 압출 필름 또는 시트를 갖지만, 압축성 및 레질리언스 성질을 제공하기 위하여 동일한 실 층들(동일한 방향으로 배향된 층들) 사이에 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 적어도 1층이 존재하고, 또한 사용중 상기 직물에 적당한 강도 및 스트레치 저항성을 제공하기 위하여 인장하중을 지탱하는 실들의 적어도 하나의 MD 층이 존재하는 한, 상기 층들은 상호 교환적으로 사용될 수 있다. 다시, 이들 모든 층의 실들은 형태, 재료, 형상 등에서 서로 같을 수도 있고 다를 수도 있다.
본 발명의 일 예시적인 구현예에 따르면, 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 상기 부직 압출 필름 또는 시트는 그의 표면 위에 형성된 연속적인 홈(continuous groove)들을 가져서 상기 홈들 내에 상기 실들을 부분적으로 끼워 넣고(embed), 또한 상기 실들의 균일한 간격을 확실히 할 수 있다. 이 특징은 전체 구조체의 두께를 증가시키기 않고 더 두꺼운 필름 또는 시트 층의 사용을 가능하게 한다. 예를 들면, 도 6a에 도시된 바와 같이 부직 압출 필름 또는 시트 156은 그 상부 표면 위에 형성된 홈 160을 가질 수 있으며, 여기에서 MD 또는 CD 사 152는 홈 160 안으로 부분적으로 끼워 넣어져 있고 또한 균일하게 이격될 수 있다. 대안적으로, 도 6b에 도시된 바와 같이 부직 압출 필름 또는 시트 156은 그 하부 표면 위에 형성된 홈 160을 가질 수 있으며, 여기에서 MD 또는 CD 사 154는 홈 160 안으로 부분적으로 끼워 넣어져 있고 또한 균일하게 이격될 수 있다. 다른 대안예로서, 도 6c에 도시된 바와 같이 부직 압출 필름 또는 시트 156은 그 표면 위에 형성된 홈 160을 가질 수 있으며, 여기에서 MD 또는 CD 사 152, 154는 상기 필름 또는 시트 156의 양 측면 위에서 홈 160 안으로 부분적으로 끼워 넣어져 있고 또한 균일하게 이격될 수 있다. 비록 홈들이 상기 실들의 균일한 간격을 확실히 하는 데 도움이 될 수 있지만, 그러한 특징은 본 발명의 구조체의 적절한 기능을 위하여 필수적이지는 않다. 홈 160은 단지 일 예로서 'C' 또는 반원 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 즉 홈 160은, 이에 제한되는 것은 아니지만, 그 홈 내에 끼워 넣어진 실들을 수용하기에 적합한 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 다른 다각형 형상을 포함하는 임의의 단면 형상을 가질 수 있다.
본 명세서에서 기술된 모든 구현예에서, 어느 일 층의 MD 또는 CD 사들은 이웃하는 층의 상기 부직 압출 필름 또는 시트에, 또는 이 실들이 서로 접촉하는 접촉 점들에서 서로에, 본 기술분야의 통상의 기술자에게 알려진 바와 같이 풀, 접착제, 또는 열 융합/용접 방법을 통하여 부착될 수 있다. 대안적으로, 상기 MD 및/또는 CD 사들은 섬유상 배트 재료의 하나 이상의 층을 한쪽 또는 양쪽의 외부 표면으로부터 상기 구조체를 관통하도록 니들링하여 상기 부직 압출 필름 또는 시트에 부착된다.
비록 멀티필라멘트, 합연 모노필라멘트 또는 멀티필라멘트, 다른 재료를 포함하는 감긴 부재(wrapped member), 편성 부재(knitted member), 제연 부재(twisted member), 다성분 부재, 및 브레이드 부재(braided member)와 같은 다른 형태도 본 발명을 실시하기 위하여 사용될 수 있지만, 본 발명에서 사용되는 MD 및 CD 사들은 바람직하게는 모노필라멘트이다. 모노필라멘트가 사용되는 구조체에서, 이 모노필라멘트는, 예를 들면, 원형, 비원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 다각형, 사다리꼴 및 열편 모양(lobate)과 같은 임의의 단면 형상을 가질 수 있다. 유사하게, 편성 부재, 제연 부재, 또는 브레이드 부재에서 사용되는 필라멘트도 또한 비원형 단면 형상일 수 있다. 상기한 모든 구조체에서 모노필라멘트는 0.08 ~ 2.0 mm의 유효 직경을 가질 수 있다.
위에서 논의한 구현예 및 변형예의 모두는 섬유상 배트 재료의 하나 이상의 층을 포함할 수 있으며, 이는 상기 직물 내로 니들링되어 다양한 층들을 결합할 수 있다. 예를 들면, 상기한 구현예에서 직물 100은 섬유상 배트 재료 124를 이용하여 니들링되어 강화 구조체 200을 형성할 수 있으며, 예를 들면, 이의 예는 도 7 및 8에 도시된 것과 같은 것이다. 도 7은, 본 발명의 일 구현예에 따른, 섬유상 배트 재료 124를 니들링한 후 그의 MD 방향을 따른 직물의 단면도이고, 도 8은 그의 CD 방향을 따른 상기 직물의 단면도이다. 상기 층들 사이의 결합을 증가시키기 위하여 선택적으로 니들링된 배트 재료 124는 부분적으로 또는 완전히 용융될 수 있다. 섬유상 배트 재료는, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 이들의 형태 및 이들의 조합과 같은 임의의 폴리머로 구성될 수 있다. 부가적으로, 최종 직물의 상부 및/또는 하부 표면은 폴리머 수지로 코팅될 수 있으며, 상기 폴리머 수지는 부분적으로 또는 완전히 상기 직물을 함침할 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 적어도 하나의 MD 하중 지탱사 층을 갖는 것으로 위에서 기술된 모든 구조체는 미국 특허 5,360,656호에 교시된 것과 같은 나선형으로 감긴 스트립의 재료를 제조하는 데 채용될 수 있다. 이 특허의 전체 내용은 인용에 의하여 본 명세서에 통합된다. 대안적으로, 본 명세서에서 설명된 구조체는 미국 특허 6,723,208호에 기술된 것과 같은 제지기 직물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 이 특허의 전체 내용은 인용에 의하여 본 명세서에 통합된다.
위의 모든 구조체는 기계 방향으로 무한(endless) 형태로 만들어질 수 있다. 이들은 또한 기계상에서 솔기잇기를 할 수 있는 능력(on-machine seaming capability)을 가능하게 하는 솔기(seam)를 가질 수 있다. 그러한 솔기를 "무교차" 구조체에서 만드는 하나의 방법이 미국 특허 4,979,543호에 교시되어 있으며, 이 특허의 전체 내용은 인용에 의하여 본 명세서에 통합된다.
또한 압축성/레질리언스의 정도는 필요로 하는 부직 압축 필름 또는 시트의 탄성 또는 압축성, 상기 탄성 필름 또는 시트의 층 수, 및 물론 그 구조체 자체의 전체성(totality)에 의해 제어된다. 수직 하중이 베이스 직물에 인가되었을 때 상기 부직 압출 필름 또는 시트는 압축되고, 상기 하중의 제거시 상기 베이스 직물이 '스프링 백'하도록 상기 부직 압출 필름 또는 시트가 배치되어야 한다. 본 발명의 구조체는 이에 부착된 다른 실 어레이 또는 베이스 직물과의 라미네이트의 일부일 수 있다.
또한, 건조기 또는 TAD 직물의 경우, 직물 구조체가 롤, 예를 들면 건조기 캔의 둘레를 통과함에 따라 건조기 직물의 실들은 적어도 부분적으로 내포하여 종이 시트의 건조기 캔 표면으로의 접촉 면적을 향상시키고 따라서 열전달을 향상시킬 것이라는 측면에서 위에서 논의한 다층 구현예들은 특히 유리할 수 있다. 이는 건조기 직물이 롤의 둘레를 통과할 때의 MD 장력의 일시적인 증가에 의하여 야기될 것이며, 상기 직물에 수직한 임의의 인가 하중에 기인하지 않는다. 그러나, 그러한 응용에 있어서, 예를 들면 고온 탄성 폴리에스테르와 같은 고온 탄성 재료가 상기 부직 압출 필름 또는 시트를 제조하는 데 사용될 수 있다.
다른 구현예에 따르면, 본 발명은 건조기 직물 300의 지지층 310이다. 여기에서 예를 들면 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 직물은 건조기 직물 300의 시트 측면 성분을 형성한다. 이 직물 300에서, 각진(angled) 성분 또는 후면 320은 상기 직물의 비시트 접촉 측면(non-sheet contact side)이다. 이 측면은 층류(laminar flow)를 잘게 "썰어서" 건조기 포켓에서 "흐름"을 유도하고, 또한 (이 측면에 대한) 축방향 또는 CD 방향 공기 흐름을 감소시키고, 또한 물질 전달을 돕는다. 그러한 배열에서, 지지 직물 310은 건조기 캔 위에서 압축되어, 이 건조기 캔과의 시트 접촉 면적을 증가시키고 따라서 열전달을 향상시킨다. 따라서, 이 구현예는 열전달 촉진과 최적화를 위하여 엔지니어링된 시트 측면 310 및 물질 전달 촉진과 최적화를 위하여 엔지니어링된 후면 320을 갖는 향상된 건조기 직물을 형성한다.
본 발명에 대한 변경은 이 개시내용에 비추어 본 기술분야의 평균적 기술자에게 자명할 것이지만, 그렇게 변경된 발명이 첨부된 청구항의 범위를 벗어나도록 하지 않을 것이다.
10: 산업 직물 베이스 구조체
12: 제1 또는 상부 (1) 층
14: 평행한 어레이의 기능사들
15: 복수의 관통 구멍
16: 탄성 부직 압출 필름 또는 시트
18: 사 가이딩 실린더 또는 롤
20: 제3 또는 하부 (3) 층
22: 기능사들

Claims (65)

  1. 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층으로서, 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층; 및
    복수의 평행한 기계 방향(MD)사(yarn)들의 둘 이상의 층;을 포함하는 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물로서,
    상기 산업 직물은:
    기계 방향(MD)으로 이어진 평행사들의 제1 층;
    상기 제1 층의 일 측면 위의 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제2 층;
    상기 제1 층과 반대측의 상기 제2 층 위의 평행사들의 제3 층으로서, 이 평행사들은 상기 제1 층의 평행사들과 동일 방향으로 이어지는 평행사들의 제3 층을 포함하고,
    상기 제3 층의 상기 평행사들은 이들이 상기 제1 층의 상기 평행사들의 사이에 생성된 공간 사이에 내포(nest)되도록 정렬되어, 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트가 상기 제1 층 및 상기 제3 층 사이에 배치되는, 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제3 층의 사(yarn)들의 수는 상기 제1 층의 사들의 수보다 작거나 또는 그 반대인 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 층과 반대측의 상기 제3 층 위의 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제4 층; 및
    상기 제1 층과 동일 방향으로의 평행사들의 제5 층을 더 포함하고,
    상기 제5 층의 사들은 관통 두께 방향으로 상기 제1 층의 수직 평면과 동일한 수직 평면 내에 정렬된 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 폴리머 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 폴리머 재료는 폴리우레탄, 고무, 실리콘, Lycra
    Figure 112018037178201-pct00024
    , Estane
    Figure 112018037178201-pct00025
    , 및 고온 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 복수의 관통 구멍으로 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 관통 구멍은 원형, 비원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 다각형, 사다리꼴 및 열편 모양으로 이루어진 군에서 선택된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 산업 직물은 제지기 직물; 성형 직물(forming fabric); 프레스 직물; 건조기 직물; 관통 공기 건조기 직물(through air dryer fabric); 슈 프레스 벨트 베이스; 캘린더 벨트 베이스; 엔지니어링 직물 베이스(engineered fabric base); 이송 벨트 베이스; 에어레이드, 멜트 블로잉, 스펀본딩, 및 하이드로인탱글링과 같은 공정에 의한 부직포의 제조에 사용되는 벨트; 또는 섬유 가공 벨트 또는 무두질 벨트(tanning belt)와 같은 산업 공정 벨트인 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  9. 건조기 직물용 라미네이트 베이스로서 제1항에 따른 산업 직물; 및
    상기 산업 직물의 후면에 대하여 각진(angled) 성분을 포함하는, 상기 산업 직물의 후면 또는 비시트 접촉 측면(non-sheet contact side);을 포함하는 것을 특징으로 하는 건조기 직물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 산업 직물은 무한직물(endless fabric) 또는 기계상에서 솔기잇기를 할 수 있는 직물(on-machine-seamable fabric)인 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 산업 직물의 스트립들이 나선상으로 감겨서 목표 너비 및 목표 길이를 형성하는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  12. 제1항에 있어서, 섬유상 배트 재료(fibrous batt material)의 하나 이상의 층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 섬유상 배트 재료는 상기 산업 직물 내로 니들링되는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  14. 제12항에 있어서, 상기 섬유상 배트 재료는 상기 산업 직물의 상부 및/또는 하부 표면 위에 적용되고, 상기 산업 직물에 관통 니들링(needled through)되는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  15. 제1항에 있어서, 상기 산업 직물의 상부 및/또는 하부 표면이 폴리머 수지로 코팅된 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 폴리머 수지는 적어도 부분적으로 상기 산업 직물을 함침하는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  17. 제1항에 있어서, 상기 부직 압출층은 이의 표면의 한쪽 또는 양쪽위에 형성된 연속적인 홈(continuous grooves)을 갖는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  18. 제17항에 있어서, 상기 홈은 반원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 다른 다각형 형상으로 이루어진 군에서 선택된 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  19. (a) 복수의 평행한 기계 방향(MD)사들의 제1 층;
    (b) 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제2 층;
    (c) 복수의 평행한 기계 방향(MD)사들의 제3 층;
    (d) 복수의 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제4 층;
    (e) 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제5 층;
    (f) 복수의 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제6 층; 및
    (g) 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제7 층;을 포함하되,
    상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 제3 층 사이에 배치되고,
    상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제5 층은 상기 제4 층 및 상기 제 6층 사이에 배치되고,
    상기 평행한 기계 방향(MD)사들의 상기 층들 중 적어도 2개의 층의 평행한 사들은, 상기 평행한 기계 방향(MD)사들의 상기 층들 중 하나의 층이 상기 평행한 기계 방향(MD)사들의 다른 층들의 평행한 사들 사이에 생성된 공간 사이에 내포(nest) 되도록 정렬되는, 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제1 층은 상기 산업 직물의 기계 측면 위에 위치하며, 그리고 상기 제7 층은 상기 산업 직물의 시트 측면 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  21. 제19항에 있어서, 상기 산업 직물은 프레스 직물이며, 상기 프레스 직물은 동일한 수직 하중하에서 동일한 초기 두께의 종래의 프레스 직물에 의하여 형성된 프레스 닙 너비(press nip width)와 비교할 경우 상기 프레스 닙 너비를 5mm 이하까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  22. 제19항에 있어서, 상기 산업 직물의 층들은 섬유상 배트 재료의 하나 이상의 층들을 이용하여 함께 니들링되는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  23. 제19항에 있어서, 상기 산업 직물의 층들은 그에 섬유상 배트 재료의 하나 이상의 층들을 관통 니들링(needled through)하고, 또한 적어도 부분적으로 상기 섬유상 배트 재료를 용융함으로써 함께 부착되는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  24. 제19항에 있어서, 상기 산업 직물의 상부 및/또는 하부 표면이 폴리머 수지 재료로 코팅된 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  25. 제19항에 있어서, 상기 부직 압출층은 이의 표면의 한쪽 또는 양쪽 위에 형성된 연속적인 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  26. 제25항에 있어서, 상기 홈은 반원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 다른 다각형 형상으로 이루어진 군에서 선택된 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  27. 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층으로서, 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 하나 이상의 층을 제공하는 단계; 및
    복수의 평행한 기계 방향(MD)사들의 하나 이상의 층을 상기 부직 압출 필름 또는 시트의 상부 및/또는 하부 표면에 부착하는 단계;를 포함하는 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물의 형성 방법으로서,
    상기 형성 방법은:
    상기 기계 방향(MD)으로 이어진 평행사들의 제1 층을 제공하는 단계;
    상기 제1 층의 일 측면 위에 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제2 층을 부착하는 단계; 및
    상기 제1 층과 반대측의 상기 제2 층 위에 평행사들의 제3 층으로서 이 평행사들은 상기 제1 층의 평행사들과 동일 방향으로 이어지는 평행사들의 제3 층을 부착하는 단계;를 포함하고,
    상기 제3 층의 상기 평행사들은 이들이 상기 제1 층의 상기 평행사들의 사이에 생성된 공간 사이에 내포되도록 정렬되어, 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트가 상기 제1 층 및 상기 제3 층 사이에 배치되는, 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물의 형성 방법.
  28. 제27항에 있어서, 상기 제3 층의 사(yarn)들의 수는 상기 제1 층의 사들의 수보다 작거나 또는 그 반대인 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  29. 제27항에 있어서, 상기 제2 층과 반대측의 상기 제3 층 위에 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제4 층을 적용하는 단계; 및
    상기 제1 층에서와 동일 방향의 평행사들의 제5 층을 부착하는 단계;를 더 포함하고,
    상기 제5 층의 사들은 관통 두께 방향으로 상기 제1 층의 수직 평면과 동일한 수직 평면 내에 정렬된 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  30. 제27항에 있어서, 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 폴리머 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 폴리머 재료는 폴리우레탄, 고무, 실리콘, Lycra
    Figure 112018037178201-pct00026
    , Estane
    Figure 112018037178201-pct00027
    , 및 고온 폴리에스테르로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  32. 제27항에 있어서, 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 복수의 관통 구멍으로 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 관통 구멍은 원형, 비원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 다각형 및 열편 모양으로 이루어진 군에서 선택된 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  34. 제27항에 있어서, 상기 산업 직물은 제지기 직물; 성형 직물; 프레스 직물; 건조기 직물; 관통 공기 건조기 직물; 슈 프레스 벨트 베이스; 캘린더 벨트 베이스; 엔지니어링 직물 베이스; 이송 벨트 베이스; 에어레이드, 멜트 블로잉, 스펀본딩, 및 하이드로인탱글링과 같은 공정에 의한 부직포의 제조에 사용되는 벨트; 또는 섬유 가공 벨트 또는 무두질 벨트와 같은 산업 공정 벨트인 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  35. 건조기 직물의 형성 방법으로서,
    제27항에 따른 방법으로 상기 건조기 직물용 라미네이트 베이스를 형성하는 단계; 및
    상기 라미네이트 베이스 상에, 상기 라미네이트 베이스의 후면에 대하여 각진(angled) 성분을 포함하는 후면 또는 비시트 접촉 측면을 형성하는 단계;를 포함하는 건조기 직물을 형성 방법.
  36. 제27항에 있어서, 상기 산업 직물은 무한직물 또는 기계상에서 솔기잇기를 할 수 있는 직물인 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  37. 제27항에 있어서, 상기 산업 직물의 스트립을 나선상으로 감아서 목표 너비 및 목표 길이를 갖는 레질리언스를 갖는 산업 직물을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  38. 제27항에 있어서, 섬유상 배트 재료의 하나 이상의 층을 상기 산업 직물의 상부 및/또는 하부 표면에 적용하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 섬유상 배트 재료를 상기 산업 직물 내로 관통 니들링하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 산업 직물의 상부 및/또는 하부 표면을 폴리머 수지로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  41. 제40항에 있어서, 상기 폴리머 수지는 적어도 부분적으로 상기 산업 직물을 함침하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  42. (a) 복수의 평행한 기계 방향(MD)사들의 제1 층을 제공하는 단계;
    (b) 두께 방향으로는 탄성이고, 레질리언스를 가지며 압축성이며, 또한 세로 및 가로 방향으로는 신장성이고, 굽힘성이며 레질리언스를 갖는 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제2 층을 상기 제1 층의 상부에 부착하는 단계;
    (c) 복수의 평행한 기계 방향(MD)사들의 제3 층을 상기 제2 층의 상부에 부착하는 단계;
    (d) 복수의 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제4 층을 상기 제3 층의 상부에 적용하는 단계;
    (e) 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제5 층을 상기 제4 층의 상부에 적용하는 단계;
    (f) 복수의 평행한 교차 기계 방향(CMD)사들의 제6 층을 상기 제5 층의 상부에 적용하는 단계; 및
    (g) 상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제7 층을 상기 제6 층의 상부에 적용하는 단계;를 포함하되,
    상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제2 층은 상기 제1 층 및 상기 제3 층 사이에 배치되고,
    상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트의 제5 층은 상기 제4 층 및 상기 제 6층 사이에 배치되고,
    상기 평행한 기계 방향(MD)사들의 상기 층들 중 적어도 2개의 층의 평행한 사들은, 상기 평행한 기계 방향(MD)사들의 상기 층들 중 하나의 층이 상기 평행한 기계 방향(MD)사들의 다른 층들의 평행한 사들 사이에 생성된 공간 사이에 내포(nest) 되도록 정렬되는, 압축성이고 레질리언스를 갖는 산업 직물의 형성 방법.
  43. 제42항에 있어서, 상기 제1 층은 상기 산업 직물의 기계측면 위에 위치하며, 그리고 상기 제7 층은 상기 산업 직물의 시트 측면 위에 위치하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  44. 제42항에 있어서, 상기 산업 직물은 프레스 직물이며, 상기 프레스 직물은 동일한 수직 하중하에서 동일한 초기 두께의 종래의 프레스 직물에 의하여 생성된 프레스 닙 너비와 비교할 경우 상기 프레스 닙 너비를 5mm 이하까지 증가시키는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  45. 제42항에 있어서, 상기 산업 직물의 층들에 섬유상 배트 재료의 하나 이상의 층들을 관통 니들링함으로써 상기 산업 직물의 층들을 함께 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  46. 제42항에 있어서, 섬유상 배트 재료의 하나 이상의 층들을 적용하고, 또한 적어도 부분적으로 상기 섬유상 배트 재료를 용융함으로써 상기 산업 직물의 층들을 부착하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  47. 제42항에 있어서, 상기 산업 직물의 상부 및/또는 하부 표면을 폴리머 수지 재료로 코팅하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  48. 제42항에 있어서, 상기 부직 압출층은 이의 표면의 한쪽 또는 양쪽 위에 형성된 연속적인 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  49. 제48항에 있어서, 상기 홈은 반원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 다른 다각형 형상으로 이루어진 군에서 선택된 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  50. 제27항에 있어서, 상기 부직 압출층은 이의 표면의 한쪽 또는 양쪽 위에 형성된 연속적인 홈을 갖는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  51. 제50항에 있어서, 상기 홈은 반원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형, 타원형, 사다리꼴, 육각형 및 다른 다각형 형상으로 이루어진 군에서 선택된 단면 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  52. 제9항에 있어서,
    상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 복수의 관통 구멍으로 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 건조기 직물.
  53. 제19항에 있어서,
    상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 복수의 관통 구멍으로 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 산업 직물.
  54. 제35항에 있어서,
    상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 복수의 관통 구멍으로 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
  55. 제42항에 있어서,
    상기 탄성 부직 압출 필름 또는 시트는 복수의 관통 구멍으로 천공되어 있는 것을 특징으로 하는 형성 방법.
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