KR101918913B1 - 공-혼합된 구조물을 형성하기 위한 멀티-다이 멜트 블로잉 시스템 및 이의 형성 방법 - Google Patents

공-혼합된 구조물을 형성하기 위한 멀티-다이 멜트 블로잉 시스템 및 이의 형성 방법 Download PDF

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Abstract

플리트가능한/성형가능한 부직 패브릭의 제조를 위한 멜트 블로잉 시스템은 복수의 섬유를 수용하도록 위치된 컬렉터; 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 제1 액체 중합체 공급물과 유체 소통하는 제1 다이; 및 약 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 제2 액체 중합체 공급물과 유체 소통하는 제2 다이를 포함한다. 상기 제1 다이는 동심 에어 디자인을 갖고, 컬렉터 표면으로 향하는 복수의 방사구금 노즐을 포함하며, 제1 복수의 섬유를 연신시키도록 배치된다. 상기 제2 다이는 상기 제1 다이의 모세관 직경보다 더 작은 모세관 직경을 갖는 복수의 방사구금 노즐을 포함하며, 제2 복수의 섬유를 연신시키도록 위치되어 상기 제1 및 제2 복수의 섬유가 컬렉터 표면상에 상이한 섬유 직경을 갖는 공-혼합된 부직 웹을 형성하도록 한다.

Description

공-혼합된 구조물을 형성하기 위한 멀티-다이 멜트 블로잉 시스템 및 이의 형성 방법{MULTI-DIE MELT BLOWING SYSTEM FOR FORMING CO-MINGLED STRUCTURES AND METHOD THEREOF}
본 발명은 공-혼합된(co-mingled) 부직 구조물을 형성하도록 배치될 수 있는 2개 이상의 다이를 포함하는 멜트 블로잉 시스템(melt blowing system), 뿐만 아니라 웹(web) 내에 입자 및 다른 첨가제를 혼입할 이러한 시스템을 사용하여 형성된 공혼합된 부직 구조물에 관한 것이다.
합성 섬유는 더 강력하고, 더 얇으며 더 가벼운 중량의 생성물을 제공하기 위한 다수의 다양한 적용에 널리 사용된다. 더욱이, 합성 열가소성 섬유는 통상적으로 열접착가능(thermobondable)하므로 부직 패브릭을 단독으로 또는 다른 비-열가소성 섬유(예를 들면, 목화, 울 및 목재 펄프)와 함께 제조하는데 특히 매력적이다. 부직 섬유 네트워크는, 또한, 어느 정도 이의 낮은 생산 비용으로 인해 통상적인 부직 텍스타일에 대한 대용물로서 점점 더 사용된다. 부직 섬유는 초기에 천연이거나 인공일 수 있는 접착되지 않은 섬유 또는 필라멘트로 제공된다. 부직포의 제조시 주요 단계는 다양한 섬유 또는 필라멘트를 함께 접착시키는 것을 수반한다. 섬유 또는 필라멘트가 접착되는 방식은 다양할 수 있으며, 어느 정도 최종 생성물의 목적하는 특성을 기초로 선택되는 기계적 및 화학적 기술 둘 모두를 포함한다.
멜트 블로잉 기술은 용융된 중합체 스트림을 높은 속도 기체 제트로 주입하여 극세사를 생성하기 위해 사용될 수 있는 멜트-스펀(melt-spun) 공정이다. 통상적인 멜트블로운(meltblown) 구조물은 고도로 연신된 마이크로섬유 및 나노섬유 웹을 형성하기 위해 낮은 분자량, 낮은 점도 중합체로부터 제조된다. 예를 들면, 다수의 통상적인 멜트블로운 구조물은 폴리프로필렌(PP)으로부터 제조되며, 그 이유는 이들이 미세 섬유를 형성하는데 필요한 낮은 점성에서 용이하게 이용가능하기 때문이다. 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 나일론 및 다른 섬유 등급 중합체로부터 멜트블로운 구조물을 형성하는 것이 가능할지라도, 이들 중합체의 높은 점성으로 인해 더 큰 섬유를 초래하며, 이는 멜트블로운 구조물이 페이스마스크(facemask) 및 호흡기(respirator)를 위한 HVAC 필터로부터 액체 여과에 이르는 여과 용도에 통상적으로 사용되기 때문에 멜트블로운 패브릭에 바람직하지 않을 수 있다. 결과적으로, 통상적인 멜트블로운 섬유는 미세하고, 이로부터 형성된 패브릭은 약하고 제한된 신장성을 갖는다. 따라서, 통상적인 멜트블로운 구조물은 플리트(pleat)하고/하거나 성형하기 어려울 수 있다.
첨가물은 멜트블로운 섬유의 특성을 강화시키거나 또는 달리 변경시키기 위해 사용되었다. 유사하게, 상이한 접착 기술 또는 다른 공정이 멜트블로운 구조물에 적용되어 멜트블로운 구조물을 강화시킬 수 있으며, 멜트블로운 구조물이 더욱 용이하게 성형되거나 플리팅(pleating)되거나 형상화될 수 있도록 더 높은 신장성을 제공할 수 있다. 예를 들면, Legare의 유럽 특허 제0 848 636호; Aigner et al.의 유럽 특허 제0 498 002호; Strauss의 유럽 특허 제1 050 331호; Dickerson et al.의 유럽 특허 제1 208 959호; Doherty의 유럽 특허 제1 339 477호; Wu의 유럽 특허 제2 043 756호; Brandner et al.의 유럽 특허 제2 049 226호; Angadjivand et al.의 유럽 특허 제2 162 028호; 및 Freeman et al.의 유럽 특허 제2 227 308호; 및 Osendorf의 미국 특허 제5,306,321호; Osendorf의 미국 특허 제5,427,597호; Mullins et al.의 미국 특허 제6,585,838호; Hornfeck et al.의 미국 특허 제7,326,272호; Ptak et al.의 미국 특허 제8,343,251호; 및 Lim et al.의 미국 특허 제8,361,180호를 참조하며, 이들 각각은 본원에 참조로 포함된다. 또한, 각각이 본원에 참조로 포함된, 미국 특허 제5,306,321호; 제5,427,597호; 제7,326,272호; 제8,361,180호; 제8,343,251호; 및 유럽 특허 제1339477 A1호; 제2043756 A1호; 제2049226 B1호; 제2162028 B1호; 제2167714 B1호; 및 제2227308 A2호에 기재된 멜트블로운 패브릭의 플리트성(pleatability)을 개선시키려는 시도를 참조한다.
멜트블로운 패브릭의 플리트성을 개선시키려는 여러 시도가 있었다. 예를 들면, 플리팅을 용이하게 하기 위해 멜트블로운 구조물을 더 무거운 스펀바운드 패브릭(spunbound fabric) 또는 스크림(scrim)에 라미네이트하는 것이 통상적이다. 이러한 경우에, 멜트블로운 패브릭은 스펀바운드 웹 또는 스크림에 부착되고 목적하는 형상을 유지하기 위해 사용되는 이러한 더 무거운 층에 의해 운반된다. 예를 들면, 본원에 참조로 포함된, 유럽 특허 EP 1050331 B2는 2층 또는 다층 구조를 사용하며, 2층 또는 다층 중 한 층은 멜트블로운 매체이다. 또한, 각각이 본원에 참조로 포함된, EP 0848636 B1 및 EP 0498002 A1에 예시된 구조를 참조한다. 예를 들면, 멜트블로운 매체에 추가의 강성을 부여하기 위해 초음파 본딩(ultrasonic bonding)이 또한 사용되어 플리팅을 가능하게 하였다. 예를 들면, 각각 본원에 참조로 포함된, 미국 특허 제6,585,838호 및 유럽 특허 제1208959 B1호를 참조한다.
다수의 멜트블로운 섬유 스트림은 하이브리드 구조물을 형성하도록 공-혼합될 수 있는 것으로 공지되어 있다. 예를 들면, 각각 본원에 참조로 포함된, 미국 특허 제3,971,373호; 제7,754,041호; 제7,682,554호; 제7,807,591호; 및 제8,372,175호를 참조한다. 또한, 제3 물질(예를 들면, 섬유 및/또는 입자)은 공-혼합된 웹 및/또는 단일 멜트블로운 섬유 스트림에 침착될 수 있다. 예를 들면, 각각 본원에 참조로 포함된, EP 0156160 A2 및 EP 0080382 A2를 참조한다. 미국 특허 제8,834,762호는 동일한 물질로 구성된 더 두꺼운 섬유 및 더 얇은 섬유를 포함하는 플리트가능한(pleatable) 부직 구조물에 관한 것이지만, 500 MFI 훨씬 아래의 고점성 중합체 용융물의 사용을 필요로 하며, 특히 매우 작은 직경의 섬유를 달성하기 위해 고점성 중합체 용융물에 대한 필요성을 강조한다. 이는 공-혼합된 하이브리드 구조물의 플리트성 및/또는 성형성 뿐만 아니라 입자 또는 제3 성분이 웹 내로 도입될 수 있는 방식의 개선을 여전히 필요로 한다.
앞서 언급된 내용으로부터, 멜트블로운 구조물 단독은 통상적으로 플리트가능하지 않으며, 용이하게 플리팅될 수 있고 플리트의 형상을 유지할 수 있으며, 멜트블로운 구조물의 효율적인 생산을 촉진하는 제조 공정을 사용하여 제조될 수 있는, 자가-지지 단일 층 멜트블로운 구조물을 필요로 함이 명백하다. 이러한 구조물은 성형성/플리트성을 제공할 것이며, 이는 이러한 구조물이 플리트성을 달성하기 위해 추가의 층, 결합제 또는 섬유를 필요로 하지 않으므로 더 낮은 비용을 초래한다. 더욱이, 최종 구조물은 단위 면적당 더 많은 수의 플리트를 가능하게 하면서 비교적 더 얇을 수 있으며, 그 결과 필터 표면적의 증가로 인한 압력 강하(pressure drop)를 개선시킬 수 있다.
증가된 강도 및 플리트성/성형성 특성 뿐만 아니라 입자 또는 제3 성분을 웹 내로 "포획"하는 능력을 나타내는 공-혼합된 구조물을 형성하기 위한 신규하고 개선된 시스템 및 방법이 여전히 필요하다.
본 발명의 양태는 2개 이상의 다이 유형 및/또는 복수의 섬유 스트림을 수렴시키는 배치를 포함하는 시스템을 제공하며, 여기서 각각의 다이는, 상이한 유형 및/또는 크기의 섬유가 공-혼합되어 독특한 부직 구조물을 형성할 수 있도록 상이한 기술 또는 상이한 배치의 동일한 기술을 나타낸다. 본 발명의 특정 양태는 또한 공-혼합된 멜트블로운 구조물 내에 제3 성분을 포획할 수 있다. 다양한 양태에서, 다중-다이 시스템에서 적어도 하나의 다이는 낮은 용융 유동 지수(melt flow index)를 갖는 중합체가 시스템에서 더욱 용이하게 사용될 수 있도록 하는 동심 공기식 다이(concentric air-type die)일 수 있다. 이러한 중합체는 형성된 멜트블로운 구조물에 양호한 강도 및 완전성(integrity)을 제공할 수 있다.
이에 따라, 단일 다이 유형을 사용하여 형성된 공-혼합된 구조물에 비해, 특히 여과 특성과 관련하여, 유리한 특성을 나타내는 개선된 공-혼합된 하이브리드 구조물이 형성될 수 있다. 하기 더 상세히 기재된 바와 같이, 본원에 기재된 시스템 및 방법은 부직 멜트블로운 물질을 제공할 수 있으며, 여기서 상기 구조물은 적어도 부분적으로 공-혼합된 적어도 2개의 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 2개 이상의 복수의 섬유는 상이한 직경 및/또는 중합체 유형의 섬유를 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에서, 부직 패브릭의 제조를 위한 멜트 블로잉 시스템이 제공된다. 상기 시스템은 복수의 섬유를 수용하도록 위치된 표면을 갖는 컬렉터(collector); 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 제1 액체 중합체 공급물과 유체 소통하는 제1 다이로서, 컬렉터 표면으로 향하는 복수의 방사구금(spinneret) 노즐을 포함하고, 각각의 노즐 주위에 개별적인 동심 에어 제트(concentric air jet)를 갖는 노즐을 포함하는 동심 에어 디자인을 갖고, 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 갖는 제1 복수의 섬유를 연신시키도록 배치된, 상기 제1 다이; 약 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 제2 액체 중합체 공급물과 유체 소통하는 제2 다이로서, 컬렉터 표면으로 향하는 복수의 방사구금 노즐을 포함하고, 제1 다이의 방사구금 노즐보다 더 작은 모세관 직경을 갖는 방사구금 노즐을 포함하고, 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 갖는 제2 복수의 섬유를 연신시키도록 위치되어 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유가 컬렉터 표면상에서 상이한 섬유 직경을 갖는 섬유로 형성된 공-혼합된 부직 웹(여기서, 제1 복수의 섬유는 제2 복수의 섬유보다 더 긴 평균 직경을 갖는다)을 형성하도록 하는, 상기 제2 다이; 및 제3 물질이 컬렉터 표면상의 공-혼합된 웹 내로 임의로 도입되도록 위치된 임의의 어플리케이터(applicator)를 포함할 수 있다.
특정 양태에서, 제2 다이는 각각의 노즐 주위에 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 포함하는 동심 에어 디자인을 가질 수 있거나 또는 제2 다이는 다이 팁의 양쪽면으로부터 공기 스트림을 충돌시키는 단일-열-모세관형 다이 디자인일 수 있다. 다양한 양태에서, 제1 다이는 약 500 마이크론 내지 약 850 마이크론의 범위의 모세관 직경을 갖는 방사구금 노즐을 가질 수 있으며, 제2 다이는 약 100 마이크론 내지 약 500 마이크론의 범위의 모세관 직경을 갖는 방사구금 노즐을 가질 수 있다.
본원에 기재된 멜트 블로잉 시스템의 몇몇 양태에서, 제1 액체 중합체 공급물은 제2 액체 중합체 공급물과 동일한 중합체 종일 수 있으며, 제1 액체 중합체 공급물의 용융 유동 점도는 제2 액체 중합체 공급물의 용융 유동 점도와 상이할 수 있다. 몇몇 양태에서, 제1 액체 중합체 공급물은 제2 액체 중합체 공급물과 상이한 중합체 종일 수 있다. 특정 양태에서, 제2 중합체 공급물은 제1 폴리올레핀 중합체를 포함할 수 있으며, 제1 중합체 공급물은 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 제2 폴리올레핀, 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 중합체 공급물은 폴리프로필렌을 포함할 수 있으며, 제1 중합체 공급물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리락트산(PLA)을 포함하는 다른 폴리에스테르 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
특정 양태에서, 제3 물질은 미립자 물질(예를 들면, 나노입자를 포함하는 것들을 포함하는 다양한 분말), 섬유 물질(예를 들면, 연속사, 서브-마이크론 섬유(sub-micron fiber), 복수의 컷 섬유(cut fiber) 또는 스테이플 섬유(staple fiber)), 복수의 캡슐 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 몇몇 양태에서, 제3 물질은 복수의 섬유를 포함하는 텍스타일 패브릭(textile fabric) 또는 카딩된 웹(carded web)일 수 있다. 제3 물질은 몇몇 양태에서 필름-유사 물질 또는 종이 물질일 수 있다.
상이한 직경의 공-혼합된 멜트블로운 섬유를 포함하는 부직 패브릭이 또한 본원에 제공된다. 부직 패브릭은 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제1 복수의 섬유, 및 약 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제2 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유 둘 모두는 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 가질 수 있으며, 제1 복수의 섬유는 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 가질 수 있다. 몇몇 양태에서, 제2 중합체는 제1 폴리올레핀 중합체를 포함할 수 있으며, 제1 중합체는 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 제2 폴리올레핀, 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 중합체는 폴리프로필렌을 포함할 수 있으며, 제1 중합체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함할 수 있다. 다양한 양태에서, 부직 패브릭은 플리팅되거나 성형된 여과 매체의 형태일 수 있다.
공-혼합된 멜트블로운 섬유의 부직 패브릭을 형성하는 방법이 본원에 또한 제공된다. 상기 방법은 제1 액체 중합체 및 제2 액체 중합체를 본원에 기재된 멜트 블로잉 시스템 내로 도입하고, 제1 다이로부터 제1 복수의 섬유를 연신시키고, 제2 다이로부터 제2 복수의 섬유를 연신시키고, 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유를 컬렉터의 표면상에서 수집하여 공-혼합된 멜트블로운 패브릭을 형성함을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제1 복수의 섬유 및 약 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제2 복수의 섬유를 포함할 수 있으며, 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유 둘 모두는 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 가지며, 상기 제1 복수의 섬유는 상기 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는다. 몇몇 양태에서, 부직 패브릭은 플리트가능하거나 성형가능할 수 있다.
본 발명은 하기 양태를 제한 없이 포함한다:
양태 1 : 복수의 섬유를 수용하도록 위치된 표면을 갖는 컬렉터; 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 제1 액체 중합체 공급물과 유체 소통하는 제1 다이로서, 컬렉터 표면으로 향하는 복수의 방사구금 노즐을 포함하고, 각각의 노즐 주위에 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 포함하는 동심 에어 디자인을 갖고, 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 갖는 제1 복수의 섬유를 연신시키도록 배치된, 상기 제1 다이; 약 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 제2 액체 중합체 공급물과 유체 소통하는 제2 다이로서, 컬렉터 표면으로 향하는 복수의 방사구금 노즐을 포함하고, 제1 다이의 방사구금 노즐보다 더 작은 모세관 직경을 갖는 방사구금 노즐을 포함하고, 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 갖는 제2 복수의 섬유를 연신시키도록 위치되어 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유가 컬렉터 표면상에 상이한 섬유 직경을 갖는 섬유로 형성된 공-혼합된 부직 웹(여기서, 제1 복수의 섬유는 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는다)을 형성하도록 하는, 상기 제2 다이; 및 제3 물질이 컬렉터 표면상의 공-혼합된 웹 내에 임의로 도입되도록 위치된 임의의 어플리케이터를 포함하는, 부직 패브릭의 제조를 위한 멜트 블로잉 시스템;
양태 2: 임의의 이전 또는 이후 양태의 멜트 블로잉 시스템으로, 제2 다이는 각각의 노즐 주위에 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 포함하는 동심 에어 디자인을 갖거나 또는 제2 다이는 다이 팁의 양쪽면으로부터 공기 스트림을 충돌시키는 단일-열-모세관형 다이 디자인인, 상기 멜트 블로잉 시스템;
양태 3 : 임의의 이전 또는 이후 양태의 멜트 블로잉 시스템으로, 제1 다이는 약 500 마이크론 내지 약 850 마이크론의 범위의 모세관 직경을 갖는 방사구금 노즐을 갖고, 제2 다이는 약 100 마이크론 내지 약 500 마이크론의 범위의 모세관 직경을 갖는 방사구금 노즐을 갖는, 상기 멜트 블로잉 시스템;
양태 4: 임의의 이전 또는 이후 양태의 멜트 블로잉 시스템으로, 제1 액체 중합체 공급물은 제2 액체 중합체 공급물과 동일한 중합체 종이고, 상기 제1 액체 중합체 공급물의 용융 유동 점도는 상기 제2 액체 중합체 공급물의 용융 유동 점도와 상이한, 상기 멜트 블로잉 시스템;
양태 5: 임의의 이전 또는 이후 양태의 멜트 블로잉 시스템으로, 제1 액체 중합체 공급물은 제2 액체 중합체 공급물과 상이한 중합체 종인, 상기 멜트 블로잉 시스템;
양태 6: 임의의 이전 또는 이후 양태의 멜트 블로잉 시스템으로, 제2 중합체 공급물은 제1 폴리올레핀 중합체를 포함하고, 제1 중합체 공급물은 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 제2 폴리올레핀, 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 멜트 블로잉 시스템;
양태 7: 임의의 이전 또는 이후 양태의 멜트 블로잉 시스템으로, 제2 중합체 공급물은 폴리프로필렌을 포함하고, 제1 중합체 공급물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는, 상기 멜트 블로잉 시스템;
양태 8: 임의의 이전 또는 이후 양태의 멜트 블로잉 시스템으로, 제3 물질은 미립자 물질, 섬유 물질, 복수의 캡슐, 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 상기 멜트 블로잉 시스템;
양태 9: 임의의 이전 또는 이후 양태의 멜트 블로잉 시스템으로, 제3 물질은 복수의 섬유, 필름-유사 물질 또는 종이를 포함하는 텍스타일 패브릭 또는 카딩된 웹인, 상기 멜트 블로잉 시스템;
양태 10: 제1 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 특징으로 하는 다중 열 동심-공기식 다이 디자인이고, 제1 용융 점도를 갖는 제1 중합체를 포함하는 제1 섬유를 연신시키도록 배치된, 제1 다이; 제2 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 특징으로 하는 다중 열 동심-공기식 다이 디자인이고, 제2 용융 점도를 갖는 제2 중합체를 포함하는 제2 섬유를 연신시키도록 배치된, 제2 다이; 제1 섬유 및 제2 섬유를 수용하도록 위치된 컬렉터; 및 제3 물질이 공-혼합된 웹 내로 임의로 도입되도록 배치된 임의의 어플리케이터를 포함하는, 부직 패브릭의 제조를 위한 멜트 블로잉 시스템으로, 상기 제1 다이는 일련의 모세관을 포함하며, 각 모세관은 약 100 마이크론 내지 약 500 마이크론의 범위의 직경을 갖고; 상기 제2 다이는 일련의 모세관을 포함하며, 각 모세관은 약 500 마이크론 내지 약 850 마이크론의 범위의 직경을 갖는, 상기 멜트 블로잉 시스템;
양태 11 : 임의의 이전 또는 이후 양태의 부직 패브릭으로, 부직 패브릭은 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제1 복수의 섬유, 및 약 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제2 복수의 섬유를 포함하는 상이한 직경의 공-혼합된 멜트블로운 섬유를 포함하며, 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유 둘 모두는 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 갖고, 제1 복수의 섬유는 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는, 상기 부직 패브릭;
양태 12: 임의의 이전 또는 이후 양태의 부직 패브릭으로, 제2 중합체는 제1 폴리올레핀 중합체를 포함하고, 제1 중합체는 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 제2 폴리올레핀, 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함하는, 상기 부직 패브릭;
양태 13: 임의의 이전 또는 이후 양태의 부직 패브릭으로, 제2 중합체는 폴리프로필렌을 포함하고, 제1 중합체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는, 상기 부직 패브릭;
양태 14: 임의의 이전 또는 이후 양태의 부직 패브릭으로, 부직 패브릭은 플리팅되거나 성형된 여과 매체의 형태인, 상기 부직 패브릭;
양태 15: 제1 액체 중합체 및 제2 액체 중합체를 본원에 기재된 멜트 블로잉 시스템 내로 도입하고; 제1 복수의 섬유를 제1 다이로부터 연신시키고; 제2 복수의 섬유를 제2 다이로부터 연신시키고; 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유를 컬렉터의 표면상에서 수집하여 공-혼합된 멜트블로운 패브릭을 형성함을 포함하는 임의의 이전 또는 이후 양태의 공-혼합된 멜트블로운 섬유의 부직 패브릭을 형성하는 방법으로, 상기 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제1 복수의 섬유, 및 약 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제2 복수의 섬유를 포함하고, 상기 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유 둘 모두는 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 갖고, 상기 제1 복수의 섬유는 상기 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는, 상기 방법;
양태 16: 임의의 이전 또는 이후 양태의 공-혼합된 멜트블로운 섬유의 부직 패브릭을 형성하는 방법으로, 상기 부직 패브릭은 플리트가능하거나 성형가능한, 상기 방법.
본 발명의 다양한 양태에서, 제1 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 특징으로 하는 동심-에어 디자인이고, 제1 용융 점도를 갖는 제1 중합체를 포함하는 제1 섬유를 연신시키도록 배치된, 상기 제1 다이; 제2 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 다이 팁의 양쪽면으로부터 공기 스트림을 충돌시키는 단일-열-모세관형 다이 디자인이며, 제2 용융 점도를 갖는 제2 중합체를 포함하는 제2 섬유를 연신시키도록 배치된, 제2 다이; 및 제1 섬유 및 제2 섬유를 수용하도록 위치된 컬렉터; 및 제3 물질이 공-혼합된 웹 내로 임의로 도입되도록 배치된 임의의 어플리케이터를 포함하는, 부직 패브릭의 제조를 위한 멜트 블로잉 시스템이 제공된다.
몇몇 양태에서, 제1 다이는 약 500 마이크론 내지 약 850 마이크론의 범위의 모세관을 포함할 수 있다. 특정 양태에서, 제2 다이는 약 100 마이크론 내지 약 500 마이크론의 범위의 모세관을 포함할 수 있다. 다양한 양태에서, 제1 다이 및 제2 다이는 약 100 마이크론 내지 약 850 마이크론의 범위의 유사한 크기의 모세관을 포함할 수 있다.
본원에 기재된 시스템의 다양한 양태에서, 제1 중합체는 제2 중합체와 동일한 종일 수 있고, 제1 용융 점도는 제2 용융 점도와 상이할 수 있다. 용융 유동 지수(MFI) 또는 달리 용융 유동 속도(melt flow rate; MFR)로도 표현되는 용융 점도는 예를 들면, 약 30 내지 약 7000의 범위일 수 있다. 특정 양태에서, 제1 중합체는 제2 중합체와 상이할 수 있다. 다양한 양태에서, 제1 용융 유동 지수는 제2 용융 유동 지수보다 더 낮을 수 있다. 예를 들면, 제1 용융 유동 지수는 500일 수 있는 한편, 제2 용융 유동 지수는 1600일 수 있다. 다양한 양태에서, 제2 중합체 공급물은 제1 폴리올레핀 중합체를 포함할 수 있으며, 제1 중합체 공급물은 나일론, 폴리에스테르, 엘라스토머, 제2 폴리올레핀, 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제2 중합체 공급물은 폴리프로필렌을 포함할 수 있으며, 제1 중합체 공급물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리락트산(PLA)을 포함하는 다른 폴리에스테르 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함할 수 있다.
몇몇 양태에서, 제1 다이는 제1 노즐 크기 및 제1 노즐 기하학적 구조를 포함할 수 있다. 제2 다이는 제2 노즐 크기 및 제2 노즐 기하학적 구조를 포함할 수 있다. 특정 양태에서, 제1 노즐 크기 및 제1 노즐 기하학적 구조는 제2 노즐 크기 및 제2 노즐 기하학적 구조와 상이하다.
본 발명의 양태는 또한, 제1 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 다이 팁의 양쪽면으로부터 공기 스트림을 충돌시키는 단일-열-모세관형 다이 디자인이고, 제1 용융 점도를 갖는 제1 중합체를 포함하는 제1 섬유를 연신시키도록 배치된, 상기 제1 다이; 제2 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 다이 팁의 양쪽면으로부터 공기 스트림을 충돌시키는 단일-열-모세관형 다이 디자인이고, 제2 용융 점도를 갖는 제2 중합체를 포함하는 제2 섬유를 연신시키도록 배치된, 제2 다이; 제1 섬유 및 제2 섬유를 수용하도록 위치된 컬렉터; 및 제3 물질이 공-혼합된 웹 내로 임의로 도입되도록 배치된 임의의 어플리케이터를 포함하는 부직 패브릭의 제조를 위한 멜트 블로잉 시스템을 포함한다. 몇몇 양태에서, 제1 다이는 다중 열의 모세관을 포함하며, 각각의 모세관은 약 500 마이크론 내지 약 850 마이크론의 범위의 직경을 갖고, 제2 다이는 다중 열의 모세관을 포함하며, 각각의 모세관은 약 100 마이크론 내지 약 500 마이크론의 범위의 직경을 갖는다. 특정 양태에서, 제1 다이는 제1 복수의 모세관을 포함하고, 제2 다이는 제2 복수의 모세관을 포함하며, 제1 복수의 모세관은 제2 복수의 모세관과 상이한 패턴으로 배열될 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에서, 멜트 블로잉 시스템이 제공되며, 여기서 상기 시스템은 제1 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 특징으로 하는 다중 열 동심-공기식 다이 디자인이고, 제1 용융 점도를 갖는 제1 중합체를 포함하는 제1 섬유를 연신시키도록 배치된, 상기 제1 다이; 제2 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 특징으로 하는 다중 열 동심-공기식 다이 디자인이고, 제2 용융 점도를 갖는 제2 중합체를 포함하는 제2 섬유를 연신시키도록 배치된, 상기 제2 다이; 제1 섬유 및 제2 섬유를 수용하도록 위치된 컬렉터; 및 제3 물질이 공-혼합된 웹 내로 임의로 도입되도록 배치된 임의의 어플리케이터를 포함한다. 몇몇 양태에서, 제1 다이는 다중 열의 모세관을 포함하며, 각각의 모세관은 약 500 마이크론 내지 약 850 마이크론의 범위의 직경을 갖고, 제2 다이는 다중 열의 모세관을 포함하고, 각각의 모세관은 약 100 마이크론 내지 약 500 마이크론의 범위의 직경을 갖는다. 특정 양태에서, 제1 다이는 제1 복수의 모세관을 포함하고, 제2 다이는 제2 복수의 모세관을 포함하고, 제1 복수의 모세관은 제2 복수의 모세관과 상이한 패턴으로 배열될 수 있다.
멜트 블로잉 시스템의 다양한 양태에서, 제3 물질은 분말, 연속사, 전기방사 섬유, 복수의 컷 섬유(cut fiber), 복수의 스테이플 섬유(staple fiber), 복수의 입자, 복수의 나노입자, 복수의 캡슐, 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 몇몇 양태에서, 제3 물질은 복수의 섬유를 포함하는 카딩된 웹일 수 있다. 몇몇 양태에서, 복수의 섬유는 직경이 약 1 마이크론 이하로 측정될 수 있다. 대안적으로, 복수의 섬유는 직경이 약 1 마이크론 이상으로 측정될 수 있다. 특정 양태에서, 복수의 섬유는 약 6 로브(lobe) 내지 약 50 로브를 포함하는 매크로(macro) 섬유일 수 있으며, 그 결과 높은 표면적의 섬유를 제공할 수 있다.
상이한 직경의 공-혼합된 멜트블로운 섬유를 포함하는 플리트가능한/성형가능한 단일-층 부직 패브릭이 또한 본원에 제공된다. 몇몇 양태에서, 여과 매체는 플리트가능한/성형가능한 단일-층 부직 패브릭으로부터 형성될 수 있다.
플리트가능한/성형가능한 단일-층 부직 패브릭의 형성 방법이 또한 제공된다. 방법의 양태는 제1 다이 및 제2 다이를 위치시켜 공-혼합된 웹을 형성함을 포함할 수 있으며; 여기서 상기 제1 다이는 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 특징으로 하는 동심-에어 디자인이며, 제1 용융 점도를 갖는 제1 중합체를 포함하는 제1 섬유를 연신시키도록 배치되며; 상기 제2 다이는 다이 팁의 양쪽면으로부터 공기 스트림을 충돌시키는 단일-열-모세관형 다이 디자인이며, 제2 용융 점도를 갖는 제2 중합체를 포함하는 제2 섬유를 연신시키도록 배치된다. 상기 방법은 제1 섬유 및 제2 섬유를 수용하도록 컬렉터를 위치시킴을 추가로 포함할 수 있다. 임의로, 상기 방법은 제3 물질을 공-혼합된 웹 내로 임의로 도입시키도록 배치된 어플리케이터를 위치시킴을 포함할 수 있다.
본 발명의 이들 및 다른 특징, 측정 및 이점은 하기 간략히 기재된 수반된 도면과 함께 아래의 상세한 설명을 판독함으로써 분명해질 것이다. 본 발명은 상기-언급된 양태 중 2개, 3개, 4개 이상의 임의의 조합 뿐만 아니라 본 발명에 기재된 특징 또는 요소가 본원에 특정 양태 기재에서 명백하게 조합되는지 여부와 무관하게, 임의의 2개, 3개, 4개 이상의 이러한 특징 또는 요소의 조합을 포함한다. 본 발명은 전체론적으로 판독되는 것으로 의도되어 개시된 발명의 임의의 분리가능한 특징 또는 요소가, 이의 다양한 측면 및 양태 중 어느 것에서, 맥락상 분명히 지시되지 않는 한, 조합가능한 것으로 의도되는 것으로 고려되어야 한다.
이와 같이 본 발명을 일반적인 용어로 기재할 때, 이하 수반되는 도면이 참조될 것이며, 이는 스케일에 근접할 필요는 없다.
도 1은 드럼 컬렉터 상에 침착된 섬유의 멜트 블로잉 스트림을 실증하는 모식도이고;
도 2는 섬유 스트림을 수렴시키고 그 안에 침착된 물질을 포획하기 위한 침착 슬롯 및 이중 멜트 블로잉 다이를 갖는 시스템의 모식도이고;
도 3은 본원에 기재된 단일-층 플리트가능한 부직 패브릭으로부터 형성된 필터의 양태의 모식도이고;
도 4a 내지 4c는 수렴도(degrees of convergence)가 상이한 멜트블로운 섬유 스트림을 실증하는 모식도이고;
도 5a는 각각의 노즐 주위에 동심 에어 제트를 갖는 동심-에어 다이형 기술을 실증하는 모식도이고;
도 5b는 다이 팁의 양쪽면으로부터 공기 스트림의 충돌을 갖는 충돌 에어 다이형 기술을 실증하는 모식도이고;
도 6은 모세관 직경이 상이한 2개의 멜트블로운 다이를 포함하는 멜트 블로잉 시스템의 모식도이고;
도 7a 내지 7d는 수렴도가 높은 다중-다이 시스템으로부터 제조된 멜트블로운 패브릭의 주사전자현미경(SEM) 이미지이고;
도 8a 내지 8d는 수렴도가 중간인 다중-다이 시스템으로부터 제조된 멜트블로운 패브릭의 SEM 이미지이고;
도 9a 내지 9d는 수렴도가 낮은 다중-다이 시스템으로부터 제조된 멜트블로운 패브릭의 SEM 이미지이고;
도 10a 및 10b는 수렴도가 높은 다중-다이 시스템으로부터 제조된 멜트블로운 패브릭의 SEM 이미지이고;
도 11a 및 11b는 수렴도가 낮은 다중-다이 시스템으로부터 제조된 멜트블로운 패브릭의 SEM 이미지이고;
도 12는 이중 다이 장치로 생성된 샘플의 여과 성능을 단일 다이 시스템으로 생성된 샘플의 여과 성능과 비교한 그래프이고;
도 13a 내지 13d는 수렴도가 높은 다중-다이 시스템으로부터 제조된 멜트블로운 패브릭의 SEM 이미지이고;
도 14a 내지 14d는 수렴도가 낮은 다중-다이 시스템으로부터 제조된 멜트블로운 패브릭의 SEM 이미지이고;
도 15는 이중 다이 장치로 생성된 폴리프로필렌 샘플의 여과 성능을 이중 다이 장치로 생성된 폴리프로필렌/PBT 샘플의 여과 성능과 비교한 그래프이고;
도 16a 및 16b는 플리팅된 다중-다이 시스템으로부터 제조된 멜트블로운 패브릭의 사진이다.
본 발명은 이제, 이하 본 발명의 모든 양태가 아닌 일부 양태를 보여주는 수반되는 도면을 참조하여 더 완전히 기재될 것이다. 사실상, 이들 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있으며 본원에 기재된 양태에 제한되는 것으로 해석되지 않아야 하며; 오히려, 이들 양태는, 이 개시내용이 적용가능한 법적 요건을 만족시키도록 제공된다. 유사 숫자는 전문에 걸쳐 유사 요소를 나타낸다. 본 명세서 및 청구범위에서 사용된 단수형("a", "an" 및 "the")은 맥락상 분명히 지시되지 않는 한 복수의 지시대상을 포함한다.
본 발명의 양태는 공-혼합된 섬유 웹을 생성하기 위한 멜트 블로잉 다이의 다중 어레이를 제공한다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "공-혼합된"은 적어도 부분적으로 혼합된 2개 이상의 복수의 섬유를 포함하는 섬유 웹을 나타내는데 사용된다. 2개 이상의 복수의 섬유가 공-혼합되는(즉, 혼합되고/블렌딩되는) 정도는 하기 더 상세히 기재된 바와 같이 변동될 수 있다. 몇몇 양태에서, 다른 물질을 수렴 섬유 스트림 상에 침착시킴으로써 다른 물질이 공-혼합된 섬유 웹 내로 도입될 수 있다.
본원에 사용된 용어 "섬유"는 예를 들면, 적어도 약 100배의 높은 종횡비(aspect ratio)를 갖는 텍스타일의 기본 요소로서 규정된다. 또한, "필라멘트/연속 필라멘트"는 매우 높은 종횡비를 갖는 대단히 긴 길이의 연속사이다. "스테이플 섬유"는 연속 필라멘트로부터 절단된 길이이다. 용어 "다성분 섬유"는 2성분 섬유를 포함하는 물리적 또는 화학적 성질이 상이한 2개 이상의 중합체를 포함하는 섬유를 나타낸다. 섬유 물질, 웹, 매트(mat), 배트(bat) 또는 시트와 관련하여 본원에 사용된 용어 "부직"은 섬유가 규정되지 않거나 랜덤 배향으로 배열된 섬유 구조물을 나타낸다.
본 발명에 따른 섬유는 상이할 수 있으며, 원형, 직사각형, 정사각형, 타원형, 삼각형 및 다중-로브형(multi-lobal)을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는, 임의의 유형의 단면을 갖는 섬유를 포함한다. 특정 양태에서, 섬유는 하나 이상의 보이드(void) 공간을 가질 수 있으며, 여기서 상기 보이드 공간은, 예를 들면, 원형, 직사각형, 정사각형, 타원형, 삼각형 또는 다중-로브형 단면을 가질 수 있다. 섬유는 단일-성분(즉, 섬유 전체에 걸쳐 조성이 균일함), 또는 시스(sheath)/코어 구조를 갖는 섬유 및 해도형(islands-in-the-sea) 구조를 갖는 섬유를 포함하지만, 이들에 제한되지 않는, 다성분 섬유 유형, 뿐만 아니라 사이드-바이-사이드(side-by-side), 세그먼트된 파이(segmented pie), 세그먼트된 크로스(segmented cross), 세그먼트된 리본(segmented ribbon) 또는 팁핑된(tipped) 다중-로브형 단면을 갖는 섬유로부터 선택될 수 있다.
부직 웹을 생성하는 수단을 다양할 수 있다. 일반적으로, 부직 웹은 통상적으로 3 단계로 생성된다: 웹 형성, 접착 및 마감 처리. 웹 형성은 당해 분야에 공지된 임의의 수단에 의해 달성될 수 있다. 예를 들면, 웹은 건식(drylaid) 공정, 스펀레이드(spunlaid) 공정, 또는 습식(wetlaid) 공정에 의해 형성될 수 있다. 본 발명의 다양한 양태에서, 부직 웹은 멜트 블로잉 공정에 의해 제조된다.
멜트 블로잉 기술은 용융된 중합체 스트림을 높은 속도 기체 제트 내로 주입함으로써 극세사를 생성하는데 사용될 수 있는 멜트-스펀 공정이다. 예를 들면, 도 1, 5a 및 5b에 실증된 바와 같이, 높은-속도 기체 제트는, 중합체가 방사구금(4)으로부터 빠져나올 때 중합체 상에서 충돌한다. 압출기(1)는 중합체를 제1 다이(3)로 그리고 방사구금(4)을 통해 공급할 수 있다. 공기는 공기 흡입구(5)에서 나와 공기 매니폴드(manifold)(2)로 들어올 수 있다. 이후 고압 공기를 사용하여 중합체를 컬렉터(6) 상에 수집될 수 있는 섬유로 연신시킨다. 공기에 의해 유발된 견인력은 신속하게 섬유를 가늘어지게 하고, 이의 직경을 노즐 직경으로부터 100배 만큼 감소시킨다. 멜트 블로운 웹은 통상적으로 0.1 내지 10μm의 범위의 섬유, 단위 중량당 높은 표면적, 높은 절연 값, 자가-접합, 및 호흡가능하지만 높은 차단 특성을 갖는 것으로 보고된다.
멜트 블로잉에서 섬유 형성 공정은 결정적으로 공정의 공기역학에 의존적일 수 있다. 예를 들면, 고속 공기로 인한 견인력은 섬유 축소화(attenuation)의 주요 원인이다. 1차 공기 시스템은 용융된 중합체 스트림이 다이를 빠져나갈 때 용융된 중합체 스트림 상에서 충돌하는 고속 에어 제트를 포함한다. 2차 교차 유동 공기 스트림은 차가운 또는 주위 공기를 제공하여 압출된 필라멘트를 켄칭시키는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 참조로 포함된 Gubernick et al.의 미국 특허 제5,080,569호를 참조한다. 또한 본원에 참조로 포함된 Balk의 미국 특허 제5,098,636호에 개시된 스펀-본딩 다이 시스템을 위한 2차 공기 켄칭 시스템을 참조한다. 공기 속도를 증가시키기 위해 다이면 위에 다이 팁을 만입시켜 다이면 아래 공기를 가속화시키는 것이 견인력 및 섬유 축소화를 증가시킬 수 있다. 예를 들면, Arseneau et al.의 미국 특허 공개공보 제2003/0173701호를 참조한다. 이러한 인셋(inset) 다이의 경우, 최대 난류 강도(turbulence intensity)가 다이면에서 적절하게 발생하는 것으로 나타났으며, 여기서 압축(constriction)은 이의 가장 작은 부분에서이며, 용융된 중합체 섬유는 진동하고 다이 팁에 달라붙기 시작할 것이다. 공기 압축기(air constrictor)에 이어서 냉각 2차 공기 스트림의 사용은 섬유를 고체화시킨 후 섬유의 축소화를 증가시키는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 본원에 참조로 포함된, WO 2006/037371을 참조한다. 그러나, 다이면 근처에서 섬유의 이러한 신속한 냉각은 큰 섬유 직경을 초래할 수 있으며, 교차 유동 방향은 섬유가 공기 압축기의 모서리 상에 들러붙거나 축적되게 할 수 있다.
멜트 블로잉은 일반적으로 비교적 작은 직경을 갖는 섬유를 제공할 수 있다. 멜트블로운 섬유의 직경 및 다른 특성은 다양한 공정 파라미터(예를 들면, 다이 디자인(하기 더 상세히 논의됨), 다이 모세관 크기, 중합체 처리량, 공기 특성, 컬렉터 배치, 및 웹 핸들링)를 개질시킴으로써 조정될 수 있다. 다이 모세관 크기는 중합체가 멜트 블로잉 공정 동안 공급되는 다이 내 홀의 직경을 나타낸다. 큰 다이 모세관 직경은 큰 직경을 갖는 섬유의 형성에 기여할 수 있다. 중합체 처리량은 분당 홀당 중합체의 그램(ghm)으로 측정될 수 있다. 많은 처리량은 조질(즉, 큰 직경)의 섬유의 생산에 기여할 수 있다. 공기압의 약화는 섬유 크기에 영향을 미치므로 높은 압력은 통상적으로 미세한 섬유(예를 들면, 약 5 마이크론 이하, 예를 들면, 약 1 내지 5 마이크론)를 산출하고, 낮은 압력은 조질의 섬유(예를 들면, 약 30 마이크론 이하, 예를 들면, 약 10 내지 30 마이크론)를 산출한다.
본 발명의 특정 양태에서, 부직 웹은 약 1 내지 약 10, 예를 들면, 약 2 내지 약 5 마이크론의 범위의 평균 직경을 갖는 멜트블로운 섬유를 포함한다. 몇몇 양태에서, 멜트블로운 부직 웹의 평균 유동 기공 크기는 약 20 마이크론 이하, 약 10 마이크론 이하, 약 8 마이크론 이하, 약 5 마이크론 이하, 약 2 마이크론 이하, 또는 약 1 마이크론 이하일 수 있다. 멜트블로운 섬유는 통상적으로 단일 성분 섬유를 포함한다.
본원에 개시된 바와 같이, 멜트 블로잉 다이의 다중 어레이는 공-혼합된 섬유 웹을 생성하는데 사용될 수 있다. 예를 들면, 도 2에 실증된 시스템을 참조한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 바와 같이, 시스템은 제1 중합체를 제1 다이에 공급하는 제1 압출기, 및 제2 중합체를 제2 다이에 공급하는 제2 압출기를 포함할 수 있다. 시스템은 제1 및 제2 다이로부터 섬유를 수용하도록 위치된 컬렉터를 추가로 포함할 수 있다. 제1 및 제2 다이는 공-혼합된 웹이 컬렉터 상에 형성되도록 위치될 수 있다. 임의로, 시스템은 제3 물질을 공-혼합된 웹 내로 임의로 도입시키도록 배치된 어플리케이터를 포함할 수 있다.
본 발명의 양태는 2개 이상의 다이 유형 및/또는 다중 섬유 스트림이 수렴하는 배치를 사용하는 시스템을 제공하며, 여기서 각각의 다이는 상이한 유형 및/또는 크기의 섬유가 공-혼합되어 독특한 하이브리드 부직 구조물을 형성할 수 있도록 하는 상이한 기술을 나타낸다. 통상적인 멜트블로운 다이 기술은 대략 2개의 카테고리로 분류될 수 있다: (1) 엑손(Exxon) 디자인으로도 익히 공지된, 단일-열-모세관 또는 충돌 공기식 다이 디자인; (2) 비악스/슈바르츠(Biax/Schwarz) 디자인으로도 익히 공지된, 다중-열-동심-공기식 디자인.
예를 들면, 도 5b에 실증된 바와 같이, 통상적인 멜트블로운 기술(즉, 단일-열-모세관 또는 충돌-공기식 다이 디자인)은 섬유를 연신시키기 위해 다이 팁의 양쪽면으로부터의 에어 스트림의 충돌과 함께 단일 열의 방사 모세관을 갖는다. 이 공정의 안전한 작동 압력은 예를 들면, 약 100bar 미만이다. 동심 공기식 멜트블로운 다이 기술은 섬유의 축소화를 위한 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 다중 열의 방사 노즐을 특징으로 한다. 이는 또한 방사구금에서 높은 용융 압력을 견디며, 따라서 넓은 작동 범위를 갖는 고점성 중합체를 사용할 수 있다. 예를 들면, 본원에 참조로 포함된, R. Zhao, "Melt Blowing Polyoxymethylene Copolymer," International Nonwoven Journal, Summer 2005, pp. 19-21 (2005)을 참조한다. 이와 같이, 상이한 다이 유형은 상이한 크기의 섬유를 초래할 수 있으며 상이한 중합체를 이용할 수 있다.
현재 이용가능한 목적하는 중합체는, 예를 들면, 100보다 높고 2400 정도의 용융 유동 속도를 갖는 통상적인 멜트블로운 등급 폴리프로필렌 수지와 비교하여 주로 100 미만의 용융 유동 속도를 갖는다. 환언하면, 이들 중합체의 멜트 블로잉 동안 높은 용융 압력이 예상될 수 있다. 동심-에어 디자인 다이형은 낮은 용융 유동 속도를 갖는 중합체와 함께 사용될 수 있다. 예를 들면, 동심-에어 디자인 다이형은 약 1600 내지 약 30 용융 유동 이하의 용융 유동을 갖는 중합체를 연신시키기 위해 사용될 수 있다. 동심-에어 디자인 다이형은 각각 약 100 내지 약 850 마이크론의 범위의 직경을 갖는 모세관을 포함할 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에서, 다이의 어레이는 공-혼합된 시스템에 배열되며, 여기서 상기 시스템은 제1 다이 및 제2 다이를 포함한다. 제1 다이는 동심-공기식 다이 디자인일 수 있으며, 제2 다이는 동심-공기식 다이 디자인 또는 단일-열-드릴링된-홀(single-row-drilled-hole)형 다이 디자인일 수 있다. 동심 공기식 다이의 형태에서 제1 다이의 사용은, 특히 큰 직경 섬유(예를 들면, 폴리부틸렌 테레프탈레이트 섬유)가 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 구성되는 경우, 공-혼합된 구조물 상에 큰 직경 섬유를 형성하는 것이 유리하다. 예를 들면, 공-혼합된 구조에서 우수한 여과 성능을 제공하기 위해 주로 조정될 수 있는 제2 다이는 작은 직경 섬유(예를 들면, 폴리프로필렌 섬유)를 형성하는데 사용된다. 유리하게는, 작은 직경 섬유의 용융 유동 지수는 약 500 이상일 수 있다.
다이는 각각의 다이 및 컬렉터 사이의 각도의 다양한 범위가 약 10 내지 약 90°가 되도록 배열될 수 있다. 2개의 다이 및 컬렉터 표면 사이의 거리 및 다이 사이의 각도는 또한 다양한 공-혼합도를 가능케 하도록 조정될 수 있다. 예를 들면, 전체 다이에서 컬렉터까지 거리는 약 100mm 내지 약 500mm의 범위일 수 있다.
공-혼합된 멜트블로운 시스템의 몇몇 양태에서, 시스템은 제1 다이 및 제2 다이를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 다이는 제1 모세관 크기를 가질 수 있고, 제2 다이는 제2 모세관 크기를 가질 수 있다. 특정 양태에서, 제1 다이는 더 큰 직경의 섬유를 생성하기 위해 약 500 마이크론 내지 약 850 마이크론의 범위의 모세관을 포함한다. 특정 양태에서, 제2 다이는 더 미세한 섬유를 생성하기 위해 약 100 마이크론 내지 약 500 마이크론의 범위의 모세관을 포함한다.
공-혼합된 멜트블로운 시스템의 몇몇 양태에서, 시스템은 모세관이 열에서 또는 대안적인 패턴에서 상이한 크기를 갖는 동심 공기식 다이를 포함할 수 있다. 동심 공기식 다이, 예를 들면, 약 500 내지 약 600 마이크론 크기의 모세관을 갖는 동심 공기식 다이는 유리하게는 공-혼합된 멜트블로운 구조물에 강도가 더해진 큰 직경의 섬유를 생산하도록 배치된다. 상기 시스템은 미세한 섬유를 생산하는 모세관 크기(예를 들면, 약 100 내지 약 300 마이크론 크기의 모세관)를 갖는 단일-열-모세관형 다이 또는 제2 동심 공기식 다이를 추가로 포함할 수 있다. 다중-열 동심 공기식 다이 디자인에서, 동일한 단일 다이에 의해 상이한 크기의 섬유가 제공되도록 노즐의 열 사이에 모세관 크기를 변화시키는 것이 또한 가능하다.
몇몇 양태에서, 제1 다이는 제1 노즐 크기 및 제1 노즐 기하학적 구조를 포함할 수 있다. 제2 다이는 제2 노즐 크기 및 제2 노즐 기하학적 구조를 포함할 수 있다. 특정 양태에서, 제1 노즐 크기 및 제1 노즐 기하학적 구조는 제2 노즐 크기 및 제2 노즐 기하학적 구조와 상이하다.
2개의 멜트블로운 중합체 스트림이 수렴하는 방식은 공-혼합 수준(예를 들면, 완전히 공-혼합된 구조물 또는 섬유의 일부만이 공-혼합된 2개의 층으로 구성된 구조물)을 결정할 수 있다. 도 4a에서 실증된 바와 같이, 예를 들면, 약 10° 내지 약 30°에서, 웹은 이들의 각각의 섬유 중 일부만이 공-혼합된 채 겹겹이 쌓일 수 있다. 더 높은 각도에서는, 공-혼합의 정도가 예를 들면, 도 4b 및 4c에서 입증된 바와 같이 증가한다.
본원에 기재된 멜트 블로잉 시스템의 다양한 양태에서, 예를 들면, 도 6에 실증된 바와 같이, 2개 이상의 다이가 섬유 사이에 공혼합도를 변화시키기 위해 배열될 수 있다. 다중-다이 멜트 블로잉 시스템(60)은 제1 다이(62) 및 제2 다이(64)를 포함할 수 있다. 예를 들면, 제1 다이는 더 미세한 섬유를 생성하도록 디자인될 수 있으며, 제2 다이는 더 조질의 섬유를 생성하도록 디자인될 수 있다. 상이한 크기의 모세관을 갖는 다이가 사용된 중합체 및 생성되는 목적하는 유형의 멜트블로운 섬유(예를 들면, 미세 섬유 또는 조질 섬유)에 따라 사용될 수 있다. 2개의 다이의 배열을 변화시켜 2가지 섬유 유형 사이의 수렴도를 조절할 수 있다. 제1 배열에서, 다이(62)는 낮은 수렴 스트림 A가 다이(62)로부터 제공되도록 배열될 수 있다. 낮은 수렴도 설정에서, 제2 멜트 블로잉 다이(64)로부터의 섬유를 우선 형성 표면(예를 들면, 드럼 컬렉터(64)) 상에서 수집한 후 제1 다이(62)로부터의 섬유를 제2 멜트 블로잉 다이(64)로부터의 섬유 위에 둔다. 수렴각 θ는 2개의 멜트 블로잉 다이로부터 나오는 2개의 스트림 사이의 각도로 규정될 수 있다. 이러한 낮은 수렴 설정에 사용된 수렴각 θ는 예를 들면, 약 15° 내지 약 25°일 수 있다. 제2 정렬에서, 멜트 블로잉 다이(62)는 매질 수렴 스트림 B가 다이(62)로부터 제공되도록 배열될 수 있다. 매질 수렴 스트림 B는 대략 상기 스트림이 드럼 컬렉터(66)와 만나는 장소에서 또는 바로 그 전에 제2 멜트 블로잉 다이(64)로부터 나오는 스트림 D과 부분적으로 서로 혼합된다. 이러한 매질 수렴 설정에서 사용된 수렴각 θ는 예를 들면, 약 35° 내지 약 45°일 수 있다. 제3 정렬에서, 멜트 블로잉 다이(62)는 높은 수렴 스트림 C가 다이(62)로부터 제공되도록 배열될 수 있다. 높은 수렴 스트림 C는 제2 멜트 블로잉 다이(64)로부터 나오는 스트림 D와 공기중에서 서로 혼합된 후 2개의 스트림은 드럼 컬렉터(66)의 표면과 충돌하여 2개의 스트림 사이에 많은 양의 공-혼합이 발생한다. 이러한 높은 수렴 설정에 사용된 수렴각 θ는 예를 들면, 약 50° 내지 약 60°일 수 있다.
본 발명의 다양한 양태에서, 적어도 하나의 열가소성 중합체 및/또는 이들의 블렌드는 본원에 기재된 공-혼합된 부직 구조물을 제작하는데 사용될 수 있다. 부직 공-혼합된 웹의 형성에 사용된 섬유는, 예를 들면, 폴리에스테르, 코-폴리에스테르, 폴리락트산, 폴리아미드, 폴리올레핀, 폴리아크릴레이트, 열가소성 액체 결정성 중합체, 엘라스토머, 예를 들면, 프박스(PBAX®), 엘라스톨란(ELASTOLLAN®), 크라톤(KRATON®) 및 하이트렐(HYTREL®), 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상의 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 몇몇 양태에서 단일 층 멜트블로운 구조물은 폴리에스테르, 코-폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 폴리아미드 유형 중합체 물질, 또는 이들의 조합물을 포함하는 섬유로부터 제작될 수 있다. 다양한 양태에서, 적어도 약 50중량%, 또는 약 60중량%, 또는 약 70중량%, 또는 약 80중량%의 부직 웹은 폴리아미드, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 퍼플루오로알콕시 알칸(PFA), 엘라스톨란, 크라톤, 하이트렐, 또는 이들의 조합물을 포함한다. 다른 섬유 등급 중합체가 또한 본원에 기재된 부직 웹을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 공-혼합된 구조물의 섬유를 형성하기 위해 사용된 중합체 조성물은 이의 목적하는 특성에 불리하게 영향을 미치지 않는 다른 성분을 임의로 포함할 수 있다. 예는 항산화제, 안정화제, 미립자, 안료 등을 포함하지만, 이들에 제한되지 않는다. 이들 및 다른 첨가제는 통상적인 양으로 사용될 수 있다.
다양한 양태에서, 제1 다이에 공급된 제1 중합체는 제2 다이에 공급된 제2 중합체와 동일한 종이다. 특정 양태에서, 제1 중합체는 제2 중합체와 상이하다. 몇몇 양태에서, 제1 용융 점도를 갖는 제1 중합체 성분은 제1 다이를 통해 공급될 수 있으며, 제2 용융 점도를 갖는 제2 중합체 성분은 제2 다이를 통해 공급될 수 있다. 특정 양태에서, 제1 용융 점도는 제2 용융 점도와 상이할 수 있어서 제1 용융 점도는 제2 용융 점도보다 더 높거나 더 낮다. 특정 양태에서, 제1 용융 점도는 제2 용융 점도와 동일할(즉, 같을) 수 있다. 용융 유동 지수로도 표현되는 용융 점도는 예를 들면, 약 30 내지 약 2400의 범위일 수 있다. MFI/MFR은 ISO 1133:2005를 사용하여 계산되고 10분당 그램으로 표현될 수 있다. 중합체를 언집(unzip)하고, 이의 분자량을 감소시키기 위해, 예를 들면, 퍼옥사이드와 같은 첨가제를 첨가함으로써 더 높은 용융 유동이 가능할 수 있다. 따라서, 7000만큼 높은 용융 유동이 가능할 수 있다.
바람직한 양태에서, 예를 들면, 제2 다이에 공급된 중합체(예를 들면, 더 미세한 섬유를 형성하기 위해 사용됨)는 제1 폴리올레핀일 수 있으며, 제1 다이에 공급된 중합체(예를 들면, 더 조질의 섬유를 형성하기 위해 사용됨)는 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 제2 폴리올레핀, 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 더 조질의 섬유를 위해 사용된 중합체의 용융 점도는 더 미세한 섬유를 형서하기 위해 사용된 중합체의 용융 점도보다 더 높을 수 있다. 바람직한 양태에서, 약 500 이하(예를 들면, 약 400 이하 또는 약 300 이하, 예를 들면, 약 10 내지 약 400)의 용융 유동 지수를 갖는 액체 중합체 공급물을 제1 다이에 공급하여 더 조질의 섬유를 생성할 수 있으며, 약 500 이상(예를 들면, 약 600 이상 또는 약 700 이상, 예를 들면, 약 500 내지 약 2400)의 용융 유동 지수를 갖는 제2 액체 중합체 공급물을 제2 다이에 공급하여 더 미세한 섬유를 생성할 수 있다. 특정 양태에서, 제1 다이는 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로부터 더 조질의 섬유를 생성하도록 배치된 동심 공기식 다이일 수 있다.
몇몇 양태에서, 제3 물질은 개별적인 섬유 스트림 및/또는 공-혼합된 섬유 스트림 내로 침착되어 제3 물질이 구조물 내에 "인터-로킹될(inter-locked)" 수 있다. 2개의 노즐이 수렴하는 경우, 상기 방법은, 예를 들면, 수렴 스트림 내로 섬유(예를 들면, 나노 및/또는 마이크로 섬유(즉, 100nm 미만에 이르는 수 μm의 범위의 직경을 갖는 섬유), 연속사, 다중로브형 섬유, 복수의 컷 섬유, 서브-마이크론 섬유, 예를 들면, 전기방사 또는 다른 수단에 의해 생산된 섬유, 및 복수의 스테이플 섬유 등), 입자(나노입자 포함), 섬유의 웹(예를 들면, 카딩된 웹 또는 또 다른 텍스타일 패브릭), 흡착제, 필름 또는 종이와 같은 다른 물질, 및 이들의 조합물의 침착을 가능하게 한다. 이후 제3 물질은 제1 다이 및 제2 다이로부터 형성된 섬유와 공-혼합될 수 있다. 예를 들면, 전기방사 섬유는 수렴 스트림 상에 침착되어 미세 및 조질 멜트블로운 섬유(예를 들면, 각각 동심 공기식 다이 및 단일-열-모세관형 다이로부터의 섬유)로 구성된 공-혼합된 구조물 뿐만 아니라 수렴 스트림의 중간에서 전기방사 섬유를 형성할 수 있다. 섬유가 아직 끈적끈적하고 완전히 굳지 않았기 때문에, 침착된 물질은 섬유와 결합을 형성한다.
본 발명의 다양한 양태는 플리트가능한/성형가능한 단일-층 부직 패브릭을 형성하는 방법을 기재한다. 방법의 양태는 제1 다이 및 제2 다이를 위치시켜 공-혼합된 웹을 형성함을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 제1 다이는 다이 팁의 양쪽면으로부터 공기 스트림을 충돌시키는 단일-열-드릴링된-홀형 다이 디자인이며, 제1 용융 점도를 갖는 제1 중합체를 포함하는 제1 섬유를 연신시키도록 배치되며, 상기 제2 다이는 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 특징으로 하는 동심 에어 디자인이며, 상기 제2 다이는 제2 용융 점도를 갖는 제2 중합체를 포함하는 제2 섬유를 연신시키도록 배치된다. 서로에 대한 각각의 다이 및 컬렉터의 위치는 상기 설명된 바와 같이 압출된 섬유의 공-혼합도를 조절할 수 있다.
상기 방법은 제1 섬유 및 제2 섬유를 수용하도록 컬렉터를 위치시킴을 추가로 포함할 수 있다. 임의로, 상기 방법은 제3 물질을 공-혼합된 웹 내로 임의로 도입시키도록 배치된 어플리케이터를 위치시킴을 포함할 수 있다. 다이 컬렉터 거리는 웹의 압밀도(degree of consolidation)가 목적하는 양으로 설정되게 하도록 조정가능하다. 예를 들면, 상기 거리는 웹의 2개 이상의 층이 공-혼합된 후 약 10cm 내지 약 50cm로 조정될 수 있다.
바람직한 양태에서, 공-혼합된 멜트블로운 섬유의 부직 패브릭을 형성하는 방법은 제1 액체 중합체 및 제2 액체 중합체를 본원에 기재된 멜트 블로잉 시스템 내에 도입하고, 제1 다이로부터 제1 복수의 섬유를 연신시키고, 제2 다이로부터 제2 복수의 섬유를 연신시킴을 포함할 수 있다. 상기 방법은 컬렉터의 표면상에 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유를 수집하여 공-혼합된 멜트블로운 패브릭을 형성함을 추가로 포함할 수 있다. 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 예를 들면, 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제1 복수의 섬유 및 약 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제2 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유 둘 모두는 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 가질 수 있지만, 제1 복수의 섬유는 제2 복수의 섬유(예를 들면, 약 1 내지 약 5 마이크론)보다 더 큰 평균 직경(예를 들면, 약 5 내지 약 10 마이크론)을 가질 수 있다. 섬유 직경은 SEM 이미지를 사용한 섬유의 육안 검사에 의해 측정될 수 있다. 본원에 언급된 섬유 직경은 더 큰 직경이 관찰될 수 있는 패브릭 내의 다중 섬유의 덩어리진 부분 보다는 개별적인 섬유를 나타낸다.
유리하게는, 본 발명은 용융 유동 지수가 상이하고 평균 섬유 직경이 상이한 중합체로부터 형성될 수 있는 공-혼합된 멜트블로운 패브릭을 형성하기 위한 방법 및 시스템을 제공하며, 이때 더 조질의 섬유 성분(예를 들면, 폴리에스테르, 예를 들면, PBT)은 공-혼합된 웹의 강도를 증가시키고, 더 미세한 섬유 성분(예를 들면, 폴리올레핀, 예를 들면, PP)은 양호한 여과 성능을 제공한다. 더 조질의 섬유 성분을 생성하는 동심-에어 디자인 다이의 사용은 더 높은 용융 유동 지수의 중합체를 양호한 처리 속도(throughput rate)에서 사용하는 것을 가능하게 한다. 놀랍게도, 본 발명에 따라 형성된 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 양호한 여과 성능을 나타내는 여과 매체를 제공할 수 있는 것으로 발견되었다. 특정 양태에서, 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 제조를 복잡하게 할 수 있는 추가의 스크림 또는 다른 구조물의 사용 없이 플리트/성형가능하다.
다양한 양태에서, 멜트블로운 시스템은 직경이 상이한 공-혼합된 멜트블로운 섬유를 포함하는 플리트가능한/성형가능한 단일-층 부직 패브릭을 형성할 수 있다. 바람직한 양태에서, 직경이 상이한 공-혼합된 멜트블로운 섬유를 포함하는 부직 패브릭은 본원에 기재된 방법 및 시스템으로부터 형성될 수 있다. 부직 패브릭은 약 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제1 복수의 섬유 및 약 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제2 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유 둘 모두는 약 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 가질 수 있지만, 제1 복수의 섬유는 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 가질 수 있다.
조질 및 미세 섬유 성분의 상대량은 다양할 수 있지만, 중량 측면에서 공-혼합된 멜트블로운 패브릭에서 조질 섬유 성분이 우세한 섬유 성분인 것이 유리하다. 예를 들면, 조질 섬유 성분은 적어도 약 50중량%, 예를 들면, 적어도 약 55중량% 또는 적어도 약 60중량%의 양으로 존재할 수 있다. 특정 양태에서, 조질 섬유 성분은 패브릭의 총 중량을 기준으로 적어도 약 70중량% 또는 적어도 약 80중량%의 양으로 존재한다.
멜트블로운 웹의 기준 중량(W) 및 두께(t)를 측정할 수 있다. 예를 들면, 패브릭의 단위 면적당 질량(중량)에 대한 표준 시험 방법(ASTM D3776)을 사용하여 본원에 기재된 패브릭의 기준 중량을 측정할 수 있다. 본 발명의 다양한 양태에서, 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 약 40 내지 약 150, 약 40 내지 약 90, 약 40 내지 약 50, 또는 약 40 내지 약 45 제곱 미터당 그램(gsm)의 기준 중량을 가질 수 있다. 본 발명의 다양한 양태에서, 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 약 300 내지 1200μm, 약 400 내지 800μm, 또는 약 400 내지 600μm의 두께를 가질 수 있다.
패브릭의 경도(solidity)를 또한 계산할 수 있다. 경도(α)는 하기 방정식을 사용하여 계산될 수 있다:
Figure 112017004348551-pct00001
여기서,
Figure 112017004348551-pct00002
는 섬유 밀도이다.
본 발명의 다양한 양태에서, 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 약 4 내지 약 20%, 약 5 내지 약 15%, 또는 약 6 내지 약 12%의 경도를 가질 수 있다.
또한, 패브릭의 여과 특성을 측정할 수 있다. 여과 성능은, 예를 들면, 5.3cm/초의 면 속도(face velocity)에서 TSI 3160 필터 시험기로 측정될 수 있다. 여과 효율을 측정하기 위해 0.3 마이크론 입자가 사용될 수 있다. 여과 효율(E), 압력 강하(Δp) 및 품질 인자(quality factor; Q.F.)가 기록될 수 있다. 품질 인자는 하기와 같이 규정된다:
Figure 112017004348551-pct00003
여기서, P는 투과율(P = 1-E/100)이다.
본 발명의 다양한 양태에서, 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 약 5 내지 약 20Pa의 압력 강하에서 약 20 내지 약 50%의 여과 효율을 가질 수 있다. 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은, 예를 들면, 약 20 내지 약 40Pa의 압력 강하에서 약 25 내지 약 55%의 여과 효율을 가질 수 있다. 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은, 예를 들면, 약 40 내지 약 60Pa의 압력 강하에서 약 35 내지 약 55%의 여과 효율을 가질 수 있다. 본 발명의 다양한 양태에서, 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 약 0.01 내지 약 0.05Pa-1, 약 0.01 내지 약 0.025Pa-1, 또는 약 0.01 내지 약 0.015Pa-1의 품질 인자를 가질 수 있다. 특정 양태에서, 품질 인자는 적어도 약 0.010Pa-1, 또는 적어도 약 0.014Pa-1, 또는 적어도 약 0.020Pa-1로 표현될 수 있다.
몇몇 양태에서, 여과 매체는 플리트가능한/성형가능한 단일-층 부직 패브릭으로부터 형성될 수 있다. 예를 들면, 도 3에 실증된 플리트(35)를 갖는 필터(30)를 참조한다. 또한 본 발명의 플리팅된 공-혼합된 부직 패브릭을 실증하는 도 16을 참조한다.
실험
본 발명은, 본 발명을 실증하기 위해 기재되고 이에 제한되는 것으로 해석되지 않는 하기 실시예에 의해 더욱 완전히 실증된다.
실시예 1
공-혼합된 미세 및 조질 섬유는 크기가 상이한 모세관을 갖는 2개 이상의 다이를 가짐으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 2개 이상의 유사한 또는 상이한 다이가 사용될 수 있지만 모세관 처리량은 미세 및 조질 섬유가 형성되도록 조정된다. 바람직한 양태에서, 2개의 상이한 다이 유형을 사용하며 - 하나는 동심 에어 디자인을 기초로 하고, 다른 하나는 단일-열-드릴링된-홀형 다이 디자인을 기초로 한다.
실시예 2
공-혼합된 멜트블로운 및 전기방사 웹은, 전기방사 섬유 웹을 멜트블로운 섬유 스트림 내로 주입하는 전기방사 섬유의 스트림 및 2개 이상의 멜트블로운 다이를 가짐으로써 형성될 수 있다. 드럼 컬렉터는 전기방사 시스템을 위한 그라운드(ground)로 작용한다.
이러한 시스템의 이점은, 이것이 동심 공기식 다이 및 중합체, 예를 들면, PET, PBT 등을 사용하여 (플리팅/성형을 위한) 및 또한 사전-여과를 위한 큰 섬유 층, 및 2개의 수렴하는 멜트블로운 섬유 스트림의 중간에서 침착되는 전기방사 섬유 층을 형성할 수 있다는 점이다. 이와 같이, 제3 섬유 층이 미세 섬유의 층들 사이에 삽입되고/되거나 미세 섬유의 층과 적어도 부분적으로 공-혼합될 수 있다.
실시예 3
공-혼합된 컷 섬유 및 멜트블로운 섬유는 2개 이상의 멜트블로잉 다이를 갖고, 섬유 및/또는 웹을 멜트블로운 섬유의 수렴 스트림 내로 침착시켜 루즈 섬유(loose fiber) 및/또는 스테이플 섬유 웹 형태로 컷 섬유를 침착시킴으로써 형성될 수 있다. 섬유는 회전 브러쉬(rotating brush) 또는 컬렉터를 사용하여 투여되고 첨가되는 분말 코팅 유닛에서 입자를 침착시키는 것과 유사한 기술을 사용하여 침착된다.
실시예 4
공-혼합된 입자, 펄프 등 및 멜트블로운 섬유는 2개 이상의 멜트블로잉 다이를 갖고 분말, 입자 및/또는 펄프를 멜트블로운 섬유의 수렴 스트림 내로 침착시킴으로써 형성될 수 있다. 입자는 활성탄, 금속 유기 프레임 워크(Metal Organic Frame Work; MOF), ZIF, 세라믹, 산화금속 등일 수 있다.
실시예 5
공-혼합된 미세 및 조질 섬유는 크기가 상이한 모세관을 갖는 2개 이상의 유사한 다이 유형을 가짐으로써 형성될 수 있다. 바람직한 양태에서, 2개의 유사한 다이 유형이 사용되며 - 하나의 다이는 500 내지 850 마이크론의 범위의 모세관을 갖는 동심 에어 디자인을 기초로 하며, 제2 다이는 또한 약 100 내지 약 500 마이크론의 범위의 모세관을 갖는 동심 에어 디자인을 기초로 한다.
실시예 6
공-혼합된 미세 및 조질 섬유는 크기가 상이한 모세관을 갖는 2개 이상의 유사한 다이 유형을 가짐으로써 형성될 수 있다. 바람직한 양태에서, 2개의 유사한 다이 유형이 사용되며 - 하나의 다이는 500 내지 850 마이크론의 범위의 단일 열의 모세관을 갖는 단일-열-충돌-에어 디자인을 기초로 하며, 제2 다이는 또한 약 100 내지 약 500 마이크론의 범위의 모세관을 갖는 단일-열-모세관형 디자인을 기초로 한다.
실시예 7
공-혼합된 미세 및 조질 섬유는 크기가 상이한 모세관을 갖는 2개 이상의 유사한 다이 유형을 가짐으로써 형성될 수 있다. 바람직한 양태에서, 2개의 유사한 다이 유형이 사용되며 - 하나의 다이는 500 내지 850 마이크론의 범위의 직경을 갖는 인치당 20 내지 30개의 모세관으로 단일 열의 모세관을 갖는 단일-열-충돌-에어 디자인을 기초로 하며, 제2 다이는 또한 약 100 내지 약 500 마이크론의 범위의 직경을 갖는 인치당 30 내지 50개의 모세관을 갖는 단일-열-모세관형 디자인을 기초로 한다.
실시예 8 내지 22
공-혼합된 멜트블로운 구조물의 예는, 예를 들면, 도 6에 실증된 바와 같이, 2개의 동심 공기식 다이 유형을 갖는 다중-다이 멜트 블로잉 시스템으로 생성되었다. 다중-다이 멜트 블로잉 시스템(60)은 2개의 멜트블로운 다이를 포함하며, 여기서 하나의 멜트 블로잉 다이(62)는 직경이 228μm인 모세관을 가져 미세한 섬유를 형성하고, 제2 다이(64)는 직경이 508μm인 모세관을 가져 조질 섬유를 형성한다. 상이한 크기의 모세관을 갖는 다이가 사용된 중합체 및 생성될 목적하는 유형의 멜트블로운 섬유(예를 들면, 미세 섬유 또는 조질 섬유)에 따라 사용될 수 있다.
예를 들면, 도 6에 실증된 바와 같이, 2개의 다이의 정렬을 변화시킴으로써 수렴도를 조절한다. 수렴각 θ는 2개의 멜트 블로잉 다이로부터 나오는 2개의 스트림 사이의 각도로 규정될 수 있다. 이러한 낮은 수렴 설정을 위해 사용된 수렴각 θ는 약 15° 내지 약 25°일 수 있다. 이러한 중간 수렴 설정을 위해 사용된 수렴각 θ는 약 35° 내지 약 45°일 수 있다. 이러한 높은 수렴 설정을 위해 사용된 수렴각 θ는 약 50° 내지 약 60°일 수 있다.
실시예 8 내지 22는 리온델바실(Lyondellbaseell)에 의해 공급된 500의 용융 유동 속도를 갖는 폴리프로필렌 수지 메토센(METOCENE®) MF650 W를 사용한다. 모든 다이에 대해 동일한 중합체를 사용했다. 공기 유동 및 처리량은 섬유 직경을 변화시키기 위해 변동되었다. 수렴도도 변동되었다. 실시예 8 내지 22의 상세한 생산 조건은 하기 표 1에 제공된다. 섬유 비는 공-혼합된 웹을 형성하는 2개의 복수의 섬유의 질량/중량 비로 보고된다.
Figure 112017004348551-pct00004
여과 성능을 또한 5.3cm/초의 면 속도에서 TSI 3160 필터 시험기로 평가했다. 여과 효율을 측정하기 위해 0.3 마이크론 입자를 사용했다. 여과 효율(E), 압력 강하(Δp) 및 품질 인자(Q.F.)를 기록했다. 실시예 8 내지 22에서 생성된 패브릭의 특성은 하기 표 2에서 제공된다.
Figure 112017004348551-pct00005
높은 수렴도를 갖는 실시예의 SEM 이미지는, 예를 들면, 도 7a 내지 7d에 실증된다. 각각의 패브릭 샘플은 2개의 측면, 작은 모세관 측면 및 큰 모세관 측면을 갖는다. 도 7a는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 번호 10의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 7b는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 번호 10의 큰 모세관 측면을 실증한다. 도 7c는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 번호 11의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 7d는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 번호 11의 큰 모세관 측면을 실증한다. SEM 이미지에서 실증된 바와 같이, 높은 수렴도를 갖는 멜트블로운 샘플의 2개의 측면은 외관상 유사하고 구별하기 어렵다.
중간 수렴도를 갖는 실시예의 SEM 이미지는, 예를 들면, 도 8a 내지 8d에 실증된다. 상기 언급된 바와 같이, 각각의 패브릭 샘플은 2개의 측면, 작은 모세관 측면 및 큰 모세관 측면을 갖는다. 도 8a는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 15의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 8b는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 15의 큰 모세관 측면을 실증한다. 도 8c는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 16의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 8d는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 16의 큰 모세관 측면을 실증한다. SEM 이미지에서 실증된 바와 같이, 중간 수렴도를 갖는 멜트블로운 샘플의 2개의 측면은 외관상 유사하지만, 2개의 측면은 높은 수렴 샘플의 2개의 측면보다 더 구별가능하다.
낮은 수렴도를 갖는 실시예의 SEM 이미지는, 예를 들면, 도 9a 내지 9d에서 실증된다. 각각의 패브릭 샘플은 2개의 측면, 작은 모세관 측면 및 큰 모세관 측면을 갖는다. 도 9a는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 20의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 9b는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 20의 큰 모세관 측면을 실증한다. 도 9c는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 21의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 9d는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 21의 큰 모세관 측면을 실증한다. SEM 이미지에서 실증된 바와 같이, 낮은 수렴도를 갖는 멜트블로운 샘플의 2개의 측면은 외관상 상당히 다르다. 2개의 측면은 높은 또는 중간 수렴 샘플의 2개의 측면보다 더 구별가능하다.
실시예 23 내지 28
공-혼합된 멜트블로운 구조물의 실시예를, 도 6에서 실증되고 상기 기재된 바와 같이, 2개의 동심 공기식 다이 유형을 갖는 다중-다이 멜트 블로잉 시스템으로 생성했다.
실시예 23 내지 28은 리온델바실에 의해 공급된 500의 용융 유동 속도를 갖는 폴리프로필렌 수지 메토센 MF650 W를 포함한다. 모든 다이에 대해 동일한 중합체를 사용했다. 미세 섬유를 0.102ghm의 처리량을 갖는 제2 다이에 의해 제공된 조질 섬유 내로 공혼합시키기 위해 0.023ghm의 낮은 처리량이 제1 다이에서 사용되었다. 수렴도는 상기 더 상세히 기재된 바와 같이 변동되었다. 실시예 23 내지 28의 상세한 생성 조건은 하기 표 3에서 제공된다.
Figure 112017004348551-pct00006
여과 성능을 5.3cm/초의 면 속도에서 TSI 3160 필터 시험기로 평가했다. 여과 효율을 측정하기 위해 0.3 마이크론 입자를 사용했다. 실시예 23 내지 28에서 생성된 패브릭의 특성은 하기 표 4에서 제공된다.
Figure 112017004348551-pct00007
높은 수렴도를 갖는 실시예의 SEM 이미지는, 예를 들면, 도 10a 및 10b에 실증된다. 각각의 패브릭 샘플은 2개의 측면, 작은 모세관 측면 및 큰 모세관 측면을 갖는다. 도 10a는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 25의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 10b는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 25의 큰 모세관 측면을 실증한다.
낮은 수렴도를 갖는 실시예의 SEM 이미지는, 예를 들면, 도 11a 내지 11b에 실증된다. 각각의 패브릭 샘플은 2개의 측면, 작은 모세관 측면 및 큰 모세관 측면을 갖는다. 도 11a는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 28의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 11b는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 28의 큰 모세관 측면을 실증한다. 상기 실시예 8 내지 22와 유사하게, 낮은 수렴도를 갖는 멜트블로운 샘플의 2개의 측면은 외관상 상당히 다르다. 2개의 측면은 높은 수렴 샘플의 2개의 측면보다 더 구별가능하다.
비교 실시예 29 내지 31
비교 실시예 29 내지 31은 단일 다이 라이코필(REICOFIL®) 멜트 블로잉 장치(단일-열-충돌-에어 디자인)로 생성된다. 다이는 직경이 400 마이크론인 모세관을 가졌다. 이들 샘플의 기준 중량은 약 40gsm이었고, 실시예 8 내지 28 중 일부와 유사했다. 실시예 29 및 30은 500 용융 유동 속도를 갖는 폴리프로필렌을 포함한다. 구체적으로는, 리온델바실에 의해 공급된 메토센 MF650 W가 실시예 29 및 30에 사용되었다.
실시예 31은 1200 용융 유동 속도를 갖는 폴리프로필렌을 포함한다. 구체적으로는, 리온델바실에 의해 공급된 메토센 MF650 X가 실시예 31에 사용되었다. 실시예 29 내지 31의 상세한 생성 조건은 하기 표 5에서 제공된다.
웹의 기준 중량 및 두께를 측정하고, 여과 성능을 5.3cm/초의 면 속도에서 TSI 3160 필터 시험기로 평가했다. 여과 효율을 측정하기 위해 0.3 마이크론 입자를 사용했다. 실시예 29 내지 31에서 생성된 패브릭의 특성이 또한 하기 표 5에서 제공된다.
Figure 112017004348551-pct00008
도 12는 이중 다이 장치로 생성된 실시예(실시예 8 내지 28) 및 단일 다이 시스템(즉, 다중 섬유 스트림의 공-혼합 없음)으로 생성된 비교 실시예 29 내지 31의 여과 성능을 비교한 그래프이다. 본원에 실증된 바와 같이, 이중 다이 시스템으로 생성된 실시예는 동일한 근사 압력 강하에서 높은 여과 효율을 나타냈다. 추가로, 실시예 8 내지 28의 품질 인자는 비교 실시예 29 내지 31의 품질 인자보다 훨씬 더 높다. 이는 공-혼합된 미세 및 조질 섬유를 갖는 본 발명에 따른 멜트블로운 구조물에 대한 여과 성능의 개선을 나타낸다.
실시예 32 내지 42
공-혼합된 멜트블로운 구조물의 실시예를, 도 6에서 실증되고 상기 기재된 바와 같이, 2개의 동심 공기식 다이 유형을 갖는 다중-다이 멜트 블로잉 시스템으로 생성했다. 실시예 32 내지 42는 리온델바실에 의해 공급된 500의 용융 유동 속도를 갖는 폴리프로필렌 수지 메토센 MF650 W, 및 듀퐁(DuPont)으로부터 공급된 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT) 크라스틴(CRASTIN®) FGS600F40NC010, MFR 33g/10분을 포함한다. 조질 섬유 스트림은 PBT를 포함하는 다이 2(예를 들면, 도 6의 시스템(60)에서의 다이(64))로부터 유래된다. 미세 섬유 스트림은 폴리프로필렌을 포함하는 다이 1(예를 들면, 도 6의 시스템(60)에서의 다이(62))로부터 유래된다. 실시예 32 내지 42의 상세한 생성 조건은 하기 표 6에서 제공된다.
Figure 112017004348551-pct00009
웹의 기준 중량 및 두께를 측정하고, 여과 성능을 5.3cm/초의 면 속도에서 TSI 3160 필터 시험기로 평가했다. 여과 효율을 측정하기 위해 0.3 마이크론 입자를 사용했다. 실시예 32 내지 42에서 생성된 패브릭의 특성은 하기 표 7에서 제공된다.
Figure 112017004348551-pct00010
높은 수렴도를 갖는 실시예의 SEM 이미지는, 예를 들면, 도 13a 내지 13d에 실증된다. 각각의 패브릭 샘플은 2개의 측면, 작은 모세관 측면 및 큰 모세관 측면을 갖는다. 도 13a는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 32의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 13b는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 32의 큰 모세관 측면을 실증한다. 도 13c는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 35의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 13d는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 35의 큰 모세관 측면을 실증한다.
낮은 수렴도를 갖는 실시예의 SEM 이미지는, 예를 들면, 도 14a 내지 14d에 실증된다. 각각의 패브릭 샘플은 2개의 측면, 작은 모세관 측면 및 큰 모세관 측면을 갖는다. 도 14a는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 38의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 14b는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 38의 큰 모세관 측면을 실증한다. 도 14c는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 41의 작은 모세관 측면을 실증한다. 도 14d는 상기 열거된 파라미터에 따라 생성된 패브릭 실시예 41의 큰 모세관 측면을 실증한다. 상기 기재된 이전의 실시예와 유사하게, 낮은 수렴도를 갖는 멜트블로운 샘플의 2개의 측면은 외관상 상당히 다르다. 2개의 측면은 높은 수렴 샘플의 2개의 측면보다 더 구별가능하다.
도 15는 이중 다이 장치로 생성된 폴리프로필렌 샘플의 여과 성능을 실시예 32 내지 42에서의 이중 다이 장치로 생성된 PP/PBT 샘플 및 실시예 8 내지 28의 PP 공-혼합된 샘플의 여과 성능과 비교한 그래프이다. 공-혼합된 PP/PBT 패브릭은 PP-단독 패브릭과 비교하여 비슷한 압력 강하에서 더 높은 여과 효율을 나타냈음이 명백하다.
특정 상업적으로 이용가능한 필터 매체의 경우, 필터 제조 동안 도입된 정전하를 제거하는 시험 전 EN 779 표준에 따라 IPA 액침으로 배출될 때, 여과 효율은 약 10 내지 25Pa 압력 강하에서 약 2 내지 15%이고, 여과 효율은 약 25 내지 40Pa 압력 강하에서 약 5 내지 25%이고, 여과 효율은 약 40 내지 60Pa 압력 강하에서 약 20 내지 30%이다. 따라서, 본 발명에 따른 이중 다이 장치로 생성된 공-혼합된 샘플이 특정한 상업적으로 이용가능한 필터 매체보다 개선된 여과 결과를 보여주었음이 도 15로부터 명백하다.
실시예 패브릭 33 및 39는 JCEM GmbH에 의해 제조된 디지탈 CNC 조절된 블레이드 플리팅 기기(digital CNC controlled blade pleating machine)로 플리팅되었다. 예를 들면, 도 16a 및 16b에 실증된 바와 같이, 이들 패브릭은 성공적으로 플리팅되고 자가-지지되었다.
비교 실시예 43 및 44
비교 실시예 43 및 44는 도 6에 실증된 다중-다이 시스템의 제2 다이(64)(동심 에어 디자인)만을 사용하여 제조된다. 실시예 43 및 44는 500 용융 유동 속도를 갖는 폴리프로필렌을 포함한다. 구체적으로, 실시예 43 및 44에 대해 리온델바실에 의해 공급된 메토센 MF650 W를 사용했다. 실시예 43 및 44의 상세한 생성 조건은 하기 표 8에서 제공된다.
Figure 112017004348551-pct00011
웹의 기준 중량 및 두께를 측정하고, 여과 성능을 5.3cm/초의 면 속도에서 TSI 3160 필터 시험기로 평가했다. 여과 효율을 측정하기 위해 0.3 마이크론 입자를 사용했다. 실시예 43 및 44에서 생성된 패브릭의 특성은 하기 표 9에서 제공된다.
Figure 112017004348551-pct00012
이들 비교 실시예에 대한 여과 시험 결과를 도 15의 데이타와 비교함으로써, 단일 다이 비교 실시예(즉, 다중 섬유 스트림의 공-혼합 없음)는 동일한 여과 성능을 제공하지 못하는 것이 명백하다. 예를 들면, 본 실시예로부터의 모든 공-혼합된 샘플은 10 내지 20Pa의 압력 강하에서 20% 초과의 여과 효율을 나타냈다.
이전의 설명에 제공된 교시의 이점을 갖는 본 발명의 다수의 변형 및 다른 양태가 본 발명이 속하는 분야의 숙련가에게 떠오를 것이다. 따라서, 본 발명이 개시된 특정 양태에 제한되지 않으며 변형 및 다른 양태가 첨부된 청구범위의 범주 내에 포함되는 것으로 의도됨이 이해되어야 한다. 특정 용어가 본원에 사용되더라도, 이는 포괄적이고 서술적인 의미로만 사용되며 제한하려는 의도는 아니다.

Claims (19)

  1. 복수의 섬유를 수용하도록 위치된 표면을 갖는 컬렉터;
    500 이하의 용융 유동 지수(melt flow index)를 갖는 제1 액체 중합체 공급물과 유체 소통하는 제1 다이로서, 컬렉터 표면으로 향하는 복수의 방사구금(spinneret) 노즐을 포함하고, 각각의 노즐 주위에 개별적인 동심 에어 제트(concentric air jet)를 갖는 노즐을 포함하는 동심 에어 디자인을 갖고, 제1 복수의 섬유를 연신시키도록 배치된, 상기 제1 다이;
    500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 제2 액체 중합체 공급물과 유체 소통하는 제2 다이로서, 컬렉터 표면으로 향하는 복수의 방사구금 노즐을 포함하고, 제1 다이의 방사구금 노즐보다 더 작은 모세관 직경을 갖는 방사구금 노즐을 포함하고, 제2 복수의 섬유를 연신시키도록 위치되어 제1 복수의 섬유 및 제2 복수의 섬유가 컬렉터 표면상에 상이한 섬유 직경을 갖는 섬유로 형성된 공-혼합된 부직 웹(co-mingled nonwoven web)(여기서, 상기 제1 복수의 섬유는 상기 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는다)을 형성하도록 하는, 상기 제2 다이; 및
    제3 물질이 컬렉터(collector) 표면상의 공-혼합된 웹 내에 임의로 도입되도록 위치된 임의의 어플리케이터
    를 포함하는, 부직 패브릭의 제조를 위한 멜트 블로잉 시스템(melt blowing system).
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 다이가 30 마이크론 이하의 섬유 직경을 갖는 제1 복수의 섬유를 연신시키도록 배치되고, 상기 제2 다이가 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 갖는 제2 복수의 섬유를 연신시키도록 배치되고, 상기 제1 복수의 섬유는 상기 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는, 멜트 블로잉 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 다이가 각각의 노즐 주위에 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 포함하는 동심 에어 디자인을 갖거나 또는 상기 제2 다이는 다이 팁의 양쪽면으로부터 공기 스트림을 충돌시키는 단일-열-모세관형 다이 디자인인, 멜트 블로잉 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 다이가 500 마이크론 내지 850 마이크론의 범위의 모세관 직경을 갖는 방사구금 노즐을 갖고, 상기 제2 다이는 100 마이크론 내지 500 마이크론의 범위의 모세관 직경을 갖는 방사구금 노즐을 갖는, 멜트 블로잉 시스템.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 액체 중합체 공급물이 제2 액체 중합체 공급물과 동일한 중합체 종이고, 상기 제1 액체 중합체 공급물의 용융 유동 점도는 상기 제2 액체 중합체 공급물의 용융 유동 점도와 상이한, 멜트 블로잉 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 제1 액체 중합체 공급물이 상기 제2 액체 중합체 공급물과 상이한 중합체 종인, 멜트 블로잉 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제2 중합체 공급물이 제1 폴리올레핀 중합체를 포함하고, 상기 제1 중합체 공급물은 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 제2 폴리올레핀, 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함하는, 멜트 블로잉 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제2 중합체 공급물이 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 제1 중합체 공급물은 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는, 멜트 블로잉 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제3 물질이 미립자 물질, 섬유 물질, 복수의 캡슐, 및 이들의 조합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 멜트 블로잉 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제3 물질이 복수의 섬유, 필름-유사 물질 또는 종이를 포함하는 텍스타일 패브릭(textile fabric) 또는 카딩된 웹(carded web)인, 멜트 블로잉 시스템.
  11. 제1 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 특징으로 하는 다중 열 동심-공기식 다이(concentric-air type die) 디자인이고, 제1 용융 점도를 갖는 제1 중합체를 포함하는 제1 섬유를 연신시키도록 배치된, 상기 제1 다이;
    제2 다이로서, 공-혼합된 웹을 형성하도록 배치될 수 있고, 개별적인 동심 에어 제트를 갖는 노즐을 특징으로 하는 다중 열 동심-공기식 다이 디자인이고, 제2 용융 점도를 갖는 제2 중합체를 포함하는 제2 섬유를 연신시키도록 배치된, 상기 제2 다이;
    상기 제1 섬유 및 상기 제2 섬유를 수용하도록 위치된 컬렉터; 및
    제3 물질이 상기 공-혼합된 웹 내로 임의로 도입되도록 배치된 임의의 어플리케이터
    를 포함하는, 부직 패브릭의 제조를 위한 멜트 블로잉 시스템으로,
    상기 제1 다이는 일련의 모세관을 포함하며, 각 모세관은 100 마이크론 내지 500 마이크론의 범위의 직경을 갖고; 상기 제2 다이는 일련의 모세관을 포함하며, 각 모세관은 500 마이크론 내지 850 마이크론의 범위의 직경을 갖는, 멜트 블로잉 시스템.
  12. 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제1 복수의 섬유, 및 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제2 복수의 섬유를 포함하는 상이한 직경의 공-혼합된 멜트블로운 섬유를 포함하며, 상기 제1 복수의 섬유는 상기 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는, 부직 패브릭.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 복수의 섬유가 30 마이크론 이하의 섬유 직경을 갖고, 상기 제2 복수의 섬유가 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 갖고, 상기 제1 복수의 섬유는 상기 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는, 부직 패브릭.
  14. 제12항에 있어서, 상기 제2 중합체가 제1 폴리올레핀 중합체를 포함하고, 상기 제1 중합체는 폴리아미드, 폴리에스테르, 엘라스토머, 제2 폴리올레핀, 및 이들의 조합물 중 적어도 하나를 포함하는, 부직 패브릭.
  15. 제12항에 있어서, 상기 제2 중합체가 폴리프로필렌을 포함하고, 상기 제1 중합체는 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는, 부직 패브릭.
  16. 제12항에 있어서, 상기 부직 패브릭이 플리팅(pleating)되거나 성형된 여과 매체의 형태인, 부직 패브릭.
  17. 제1 액체 중합체 및 제2 액체 중합체를 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항의 멜트 블로잉 시스템 내로 도입하고;
    제1 복수의 섬유를 제1 다이로부터 연신시키고;
    제2 복수의 섬유를 제2 다이로부터 연신시키고;
    상기 제1 복수의 섬유 및 상기 제2 복수의 섬유를 컬렉터의 표면상에서 수집하여 공-혼합된 멜트블로운 패브릭을 형성함
    을 포함하는, 공-혼합된 멜트블로운 섬유의 부직 패브릭을 형성하는 방법으로,
    상기 공-혼합된 멜트블로운 패브릭은 500 이하의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제1 복수의 섬유, 및 500 이상의 용융 유동 지수를 갖는 중합체로 형성된 제2 복수의 섬유를 포함하고, 상기 제1 복수의 섬유는 상기 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 제1 복수의 섬유가 30 마이크론 이하의 섬유 직경을 갖고, 상기 제2 복수의 섬유가 10 마이크론 미만의 섬유 직경을 갖고, 상기 제1 복수의 섬유는 상기 제2 복수의 섬유보다 더 큰 평균 직경을 갖는, 방법.
  19. 제17항에 있어서, 상기 부직 패브릭이 플리트가능(pleatable)하거나 성형가능한, 방법.
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