KR102189165B1 - 구멍의 패턴 그리고 복수개의 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 형성 필름 - Google Patents

구멍의 패턴 그리고 복수개의 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 형성 필름 Download PDF

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앤드류 디. 마스치노
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트레데가르 필름 프로덕츠 엘엘씨
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Abstract

본 발명에 따르면, 무작위 패턴으로 필름의 랜드 상에 균일하게 분포되는 광 포획 마이크로-핏의 사용을 통해 감소된 광택을 갖는 천공 필름 그리고 천공 필름을 제조하는 방법이 제공된다.

Description

구멍의 패턴 그리고 복수개의 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 형성 필름{AN APERTURED FORMED FILM WITH A PATTERN OF APERTURES AND A PLURALITY OF LIGHT TRAP MICRO-PITS}
관련출원에 대한 교차 -참조
본 출원은 2012년 9월 10일자로 출원된 미국 임시 출원 제61/699,201호의 이익을 향유하고, 그 개시 내용은 온전히 참조로 여기에 합체되어 있다.
기술 분야
본 출원은 기계 방향으로의 감소된 75˚ 광택을 부여하도록 복수개의 광 포획 마이크로-핏 그리고 구멍을 포함하는 특정한 구조를 갖는 중합체 필름에 관한 것이다.
플라스틱 필름 상부 시트(topsheet)에 대해 천-같은 느낌 그리고 광택의 감소를 갖도록 생리대, 팬티 라이너, 음순간 제품, 기저귀, 트레이닝 팬츠, 실금용 제품, 상처 드레싱 등을 포함하는 흡수성 제품 등의 일회용 물품을 구성하는 것이 극히 바람직하다. 흡수성 제품은 전형적으로 사용자의 피부에 대해 대면하는 상부 시트, 상부 시트 아래에 배치되는 선택 사항의 획득 분배 층, 상부 시트와 배리어 층 사이에 부착되는 흡수성 코어 그리고 후방 시트(backsheet)로도 불리는 배리어 층으로 구성된다. 흡수성 제품은 어떤 예측 접촉 지점에서 사용자의 피부에 부드러운 천-같은 표면 느낌이 향상될 때에 더 바람직하다. 마찬가지로, 사용 중에 건조된 표면 느낌을 보유하는 부드러운 천-같은 신체-대면 표면인 상부 시트를 가짐으로써, 흡수성 제품은 개선된 착용시 편안함을 부여하고, 흡수성 제품 내에 흡수된 습기에 대한 장시간 노출로 인한 바람직하지 못한 피부 상태의 전개를 최소화한다.
거시적으로 팽창된 3-차원의 천공 중합체 웨브로 구성되는 상부 시트가 바람직한 유체 운반 및 유체 보유 특성을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 바람직한 유체 운반 특성은 상부 시트가 소변 또는 생리 분비물 등의 유체를 획득하게 하고, 흡수성 물품 내로 유체를 보낸다. 흡수성 물품 내로 흡수되면, 상부 시트의 유체 보유 특성이 바람직하게는 재침윤 즉 상부 시트를 통한 유체의 재이동을 방지한다.
US 4,463,045(아르 등)는 실질적으로 비-광택성 가시 표면 그리고 천-같은 촉감을 나타내는 거시적으로 팽창된 3-차원 천공 중합체 웨브를 논의하고 있다. 아르 등은 입사 광을 확산 반사하고 그에 따라 광택을 감소시키기 위해 표면 굴곡부(surface aberration)의 규칙적으로 이격된 패턴에 대해 충족되어야 하는 기준을 교시하고 있다. 광택을 없앨 때의 그 장점에도 불구하고, 아르 등의 웨브의 표면 굴곡 구조물은 요구된 부드러움 면에서 부족할 수 있고, 표면 굴곡부의 규칙적으로 이격된 패턴을 신뢰 가능하게 형성할 때에 제조시 난점을 제기할 수 있다.
US 4,327,730(소렌센)는 플라스틱 필름 상부 시트에 대해 천-같은 느낌 그리고 광택의 감소를 제공하는 다수개의 "너블(nubble)"을 논의하고 있다. 너블은 약 0.0005 인치 내지 약 0.0110 인치(0.0127 ㎜ 내지 약 0.279 ㎜)의 단면 직경을 갖는 구체 또는 타원체 단면인 것으로서 논의되고 있다.
그러나, 요구된 부드러움을 유지하면서 상부 시트로서 사용되는 중합체 웨브로부터의 광택의 감소 면에서의 개선이 여전히 필요한 것으로 남아 있다.
본 발명의 하나의 태양에서, 구멍 그리고 구멍을 포위하는 랜드(land)의 패턴을 포함하는 천공 필름 표면 영역을 포함하는 천공 필름에 있어서, 랜드는 랜드 영역을 포함하고; 랜드 영역은 광 포획 마이크로-핏 및 전반사 영역의 균일한 무작위 패턴을 포함하고, 광 포획 마이크로-핏은 개구 그리고 개구로부터 저부까지 하강되는 측벽을 포함하고; 광 포획 마이크로-핏의 개구는 평균 직경 그리고 tan 75˚에 의해 제산된 마이크로-핏의 평균 직경보다 큰 깊이를 포함하는, 천공 필름이 제공된다.
본 발명의 또 다른 태양에서, 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 필름을 형성하는 방법에 있어서, 스크린과 광 포획 마이크로-핏을 형성하는 롤러 표면 구조물을 포함하는 롤러 사이의 접촉 지점에서 용융 중합체 웨브를 수용하는 단계와; 광 포획 마이크로-핏을 갖는 중합체 웨브를 형성하는 롤러 표면 구조물에 용융 중합체 웨브를 접촉시킴으로써 용융 중합체 웨브 내에 광 포획 마이크로-핏을 형성하는 단계와; 광 포획 마이크로-핏을 갖는 중합체 웨브가 스크린을 통해 연장되도록 압력 차이 영역을 지나게 광 포획 마이크로-핏을 갖는 중합체 웨브를 통과시켜 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 필름을 형성하는 단계를 포함하는 방법이 제공된다.
도 1은 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 필름의 부분 확대 사시도이다.
도 2는 75˚의 내포 각도를 갖는 광 포획 마이크로-핏의 확대 단면도이다.
도 3은 여기에서 설명된 필름의 기계 방향으로의 75˚ 광택의 감소에 대한 광 포획 마이크로-핏의 직경부의 요구된 에지-에지 간격의 그래프이다.
도 4는 여기에서 설명된 필름의 기계 방향으로의 75˚ 광택의 감소에 대한 성형 스크린의 요구된 랜드 영역의 그래프이다.
도 5는 필름 내의 50/7 패턴의 현미경 사진이다.
도 6은 필름 내의 비교예의 35/7 패턴의 현미경 사진이다.
도 7은 필름 내의 비교예의 35/14 패턴의 현미경 사진이다.
도 8은 스크린의 확대 부분을 갖는 스크린의 정면도이다.
도 9는 도 8의 A-A를 횡단한 스크린의 하나의 실시예의 단면도이다.
도 10은 도 8의 A-A를 횡단한 스크린의 하나의 실시예의 단면도이다.
도 11은 흡수성 제품의 하나의 실시예의 평면도이다.
도 12는 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 필름을 형성하는 공정 또는 방법의 예시 실시예를 도시하고 있다.
도 13은 롤러 및 롤러 표면의 정면도이다.
도 14는 롤러 표면을 위한 재료의 단면도이다.
도 15는 경사 절단(bias cut)을 보여주는 롤러 표면을 위한 재료의 단면도이다.
도 16은 도 15의 재료의 평면도이다.
상부 시트로서 일회용 물품에서 사용되는 천공 형성 필름은 광택이 없다면 소비자에 의해 가장 잘 수용된다. 기계 방향(MD: Machine Direction 즉 필름의 길이 방향)으로 측정되는 75˚ 광택이 전형적으로 이러한 속성을 결정하는 데 사용된다. 6.5 미만의 기계 방향으로의 필름의 75˚ 광택이 수용 가능하지만, 약 1 내지 약 3.5 등의 약 3.5 이하의 광택이 양호하다. 필름의 75˚ 광택은 필름의 양쪽 측면 상에 있을 수 있지만, 흡수성 제품의 신체 대면 측면에 사용되는 일반 평면이 감소된 광택을 포함한다. 필름은 열가소성 폴리올레핀 등의 플라스틱 또는 중합체를 포함할 수 있다. 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 저밀도 폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리에틸렌 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
제US4,463,045호는 웨브의 표면으로부터 대체로 외향으로 돌출되는 돌출부 또는 웨브의 표면으로부터 대체로 내향으로 돌출되는 오목부의 표면 굴곡부의 규칙적으로 이격된 미시 패턴을 통한 거시적으로 팽창된 3-차원 플라스틱 웨브 내의 경면 반사의 상당한 제거를 논의하고 있다.
필름의 일반 평면은 필름을 제조하는 데 사용되는 성형 스크린 표면의 1차 평면과 상호 관련된다. 규칙적인 미시 패턴은 상업적인 규모로 신뢰 가능하게 복제되기 어려운 것으로 입증되어 있다. 추가로, 확산 반사율은 아래에서 설명된 것 등의 불규칙적인 패턴으로써 개선되는 것으로 여겨진다.
광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 필름(10)은 기계 방향(MD)(y-치수), 기계 방향에 직각인 횡단-방향(CD: cross-direction)(x-치수) 그리고 z-방향을 포함하는 3-차원 구조를 포함한다. z-방향은 제1 측면(12), 상층부(14), 수형 표면(16) 및 제2 측면(18)을 포함한다. 제1 측면(12)으로부터 제2 측면(18)까지의 거리는 필름(10)의 필름 두께부(20)이다. 천공되기 전에, 전구체 재료는 제1 측면, 재료 두께부 및 제2 측면을 포함하고; 제1 측면 및 제2 측면은 재료 두께부에 의해 z-방향으로 분리된다. 전구체 재료는 용융 중합체 웨브일 수 있거나 필름일 수 있다. 전구체 재료는 그 다음에 예컨대 전구체 재료를 천공함으로써 3-차원 구조물을 생성하고 그에 의해 천공 필름(10)의 제2 측면(18)으로부터 멀어지게 z-방향으로 연장되는 수형 표면(16)을 생성하도록 변형된다. 천공 필름(10)은 일련의 구멍(22)을 포함하고, 각각의 구멍(22)은 제1 측면(12)으로부터 제2 측면(18)까지 연장되는 구멍 측벽(24)을 포함한다. 일련의 구멍(22)은 랜드(26)에 의해 제1 측면(12) 내에 포함된다. 랜드(26)는 복수개의 광 포획 마이크로-핏(28)을 추가로 포함한다. 천공 필름의 제1 측면(12)은 여기에서 일반 평면으로서도 불린다.
본 출원의 필름은 복수개의 광 포획 마이크로-핏(28)을 포함한다. 여기에서 사용된 것과 같이, "광 포획 마이크로-핏"은 천공 필름(10)의 제1 측면(12) 내의 마이크로-핏 또는 음성 오목부를 의미하고, 마이크로-핏(28)은 마이크로-핏 개구 직경부(32)를 갖는 마이크로-핏 개구(30) 그리고 마이크로-핏 개구(30)로부터 마이크로-핏 저부(36)까지 하강되는 마이크로-핏 측벽(34)을 포함한다. 단면도로부터의 광 포획 마이크로-핏(28)의 예가 도 1에서 관찰될 수 있다. 광 포획 마이크로-핏(28)의 마이크로-핏 개구(30)는 필름(10)의 일반 평면으로부터 관찰될 때에 대체로 원형의 직경부(32)를 가질 수 있지만 직경부(32)는 형상 면에서 가변적일 수 있고 그에 따라 그 대체로 불규칙적인 주변부를 횡단하여 여러 회의 측정을 수행하는 것으로부터 유도되는 평균 직경 그리고 75˚의 내포 각도가 광 포획 마이크로-핏(28)의 저부(36)에 도달될 수 없도록 된 [마이크로-핏 개구(30)로부터 마이크로-핏 저부(36)까지의] 깊이(38)를 포함한다. 마이크로-핏 측벽(34)은 일반 평면(12)으로부터 불규칙적으로 하강되고; 즉, 마이크로-핏 측벽(34)은 대체로 직선형 또는 선형 형상으로 구성되지 않는다. 저부(36)는 일반 평면(12)과 제2 측면(18) 사이의 필름(10)의 두께부(20) 내에 위치된다. 바꿔 말하면, 마이크로-핏 측벽(34)은 필름(10)의 두께부(20)를 통해 연장되어 필름(10) 내에 구멍을 생성하지 않는다.
광 포획 마이크로-핏 평균 직경은 약 250 ㎛ 이하 그리고 약 25 ㎛ 이상이다. 더 큰 마이크로-핏 평균 직경은 랜드(26)가 랜드(26)의 전반사 영역이 만족스럽도록 구성될 때의 양호한 간격으로의 필름(10)의 랜드(26)에 대해 적합하지 않을 것이다. 추가로, 더 작은 평균 직경은 마이크로-핏(28)의 외부로의 반사로부터 광을 기능적으로 포획할 깊이를 성취하지 못할 것으로 여겨진다.
광 포획 마이크로-핏 깊이(38)는 75˚ 내포 각도가 광 포획 마이크로-핏 저부(36)에 도달될 수 없고 그에 따라 요구된 깊이(38)가 광 포획 마이크로-핏의 평균 직경에 의존하는 수학적 유도이도록 된 요건을 충족시켜야 한다. 예컨대, 마이크로-핏의 깊이(38)는 tan θ(여기에서, θ는 37.5˚임)에 의해 제산된 마이크로-핏의 평균 직경의 1/2보다 크다. 75˚ 각도에 인접한 광선이 동일한 길이로 되어 있고 그에 의해 절반(37.5˚)으로 각도를 분할하고 절반으로 마이크로-핏의 평균 직경을 분할하는 것으로 가정하면, 삼각법이 37.5도 각도의 대향 레그(opposite leg)로서 평균 직경의 절반을 그리고 37.5˚의 인접 레그로서 분할 광선을 한정한다. 어떤 이론에 의해 제한되지 않으면, 광이 이러한 마이크로-핏(28) 구조물 내에 "포획"되고 광이 완전히 마이크로-핏(28) 구조물의 외부로 재반사될 수 없고 그에 의해 필름(10)의 일반 평면(12) 상에서의 광택 감소를 가져오는 것으로 여겨진다. 광택은 75˚ 광택이 약 4.0 미만 그리고 약 3.5 미만이도록 필름(10)의 기계 방향으로 측정될 수 있다.
광 포획 마이크로-핏(28) 사이의 핏을 갖지 않는 표면(non-pitted surface)이 광을 반사하여 이들의 광 포획으로 인한 더 낮은 광택의 효과를 무효화할 정도로 마이크로-핏(28)이 과도하게 넓게 이격되지 않으면, 다양한 광 포획 치수의 마이크로-핏(28)이 랜드 영역(26) 상에 무작위로 위치될 수 있다. 무작위 위치는 랜드 영역(26) 내의 특정한 위치에만 집중되기보다는 랜드 영역(26)에 걸쳐 밀도 면에서 균일하다.
도 3의 그래프에 따르면, 약 155 ㎛ 초과의 에지-에지 간격을 갖는 광 포획 마이크로-핏의 간격이 2개의 상이한 광 포획 마이크로-핏 주변부의 에지들 사이에 존재하면, 광택 수치를 상승시킬 정도로 충분한 마이크로-핏을 갖지 않는 필름 표면(전반사 영역)이 일반 평면 내에 존재한다. 어떤 이론에 의해 제한되지 않으면, 2개의 상이한 광 포획 마이크로-핏 주변부의 에지들 사이에 약 155 ㎛ 이하의 간격으로 존재하는 마이크로-핏을 갖지 않는 표면은 광 포획 마이크로-핏의 광택 감소를 무효화할 정도로 충분한 광을 반사하지 않을 것이고, 기계 방향으로의 필름 표면(일반 평면)(12)의 약 3.5 미만의 75˚ 광택이 달성 가능하다.
천공 필름(10)의 일반 평면(12)은 1개 이상의 구멍(22) 및 랜드(26)를 포함한다. 이들 랜드(26)는 일반 평면(12) 내의 구멍(22)을 포위하는 구조물이다. 구멍(22)은 필름의 일반 평면(12)으로부터 필름 두께부(20)를 통해 연장되고 필름의 제2 측면(18) 상에서 종료되고 그에 의해 z-방향으로 3-차원 구조를 부여하는 음성 공간이다. 일반 평면(12) 내에서의 랜드 구조물(26)의 표면 영역은 "랜드 영역"을 위해 결합된다. 천공 필름(10) 내의 구멍(22)을 위한 임의의 형태의 패턴이 이용될 수 있고, 여기에서 구체적으로 논의된 실시예에 제한되지 않는다. 도 5-7은 랜드(26) 및 구멍(22) 패턴의 일반 평면(12) 상으로 아래로 관찰된 현미경-사진이다. 도 5는 50 mils(1270 ㎛)의 직경을 갖는 구멍(42) 그리고 약 7 mils(178 ㎛)의 평균 랜드 폭(44)을 갖는 랜드(43)를 포함하는 50/7 필름 패턴(40)을 도시하고 있다. 도 6은 35 mils(889 ㎛)의 직경을 갖는 구멍(48) 그리고 약 7 mils(177.8 ㎛)의 평균 랜드 폭(50)을 갖는 랜드(49)를 포함하는 35/7 패턴(46)을 갖는 예를 도시하고 있다. 도 7은 35 mils(889 ㎛)의 직경을 갖는 구멍(54) 그리고 약 14 mils(355.6 ㎛)의 평균 랜드 폭(56)을 갖는 랜드(55)를 포함하는 35/14 패턴(52)을 갖는 예를 도시하고 있다. 하나의 실시예에서, 천공 필름(10)은 그 주변 기하 형상이 총 표면적의 약 40%의 랜드 영역을 생성하는 약 178 ㎛의 랜드 폭을 한정하는 구멍(22) 사이의 실질적으로 균일한 랜드(26)를 갖는 내포형 오각형의 패턴으로 배열되는 1270 ㎛의 평탄한 팁 개구치수를 갖는 실질적으로 오각형인 구멍(22)의 패턴을 포함한다.
도 4의 그래프에 따르면, 광 포획 마이크로-핏과 합성될 때의 총 표면적의 약 60% 미만의 총 랜드 영역이 4.0 아래로 기계 방향으로의 필름 표면(일반 평면)의 75˚ 광택을 감소시킨다.
하나의 실시예에서, 랜드 구조물의 표면 영역은 필름의 일반 평면으로부터 멀어지게 연장되는 일련의 무작위 험프(hump) 및 밸리(valley) 등의 광 회절 패턴을 추가로 포함한다. 광 회절 패턴은 한정된 패턴 또는 무작위 패턴으로 되어 있을 수 있고, 이들 패턴의 어느 한쪽이 필름에 대해 위에서 설명된 광 포획 마이크로-핏의 규모보다 큰 크기 및 규모로 되어 있다. 광 회절 패턴은 필름 구조물을 제조하는 데 사용되는 성형 스크린의 물리적 형상 등의 필름이 제조되는 방식으로부터 기인될 수 있다. 필름의 일반 평면은 필름을 제조하는 데 사용되는 성형 스크린 표면의 1차 평면에 상호 관련된다. 광 회절 패턴은 성형 스크린의 1차 평면으로부터 연장되는 구조물에 대응할 것이다.
성형 스크린
성형 스크린(58)은 1차 평면(60), 2차 평면(62) 그리고 1차 평면(60)과 2차 평면(62) 사이의 스크린 두께부(64)를 포함한다. 스크린의 물리적 형상은 필름(10) 상의 구멍(22)의 기하학적 패턴을 결정하고 그에 따라 그 미적, 촉각적 및 기계적 성질에 기여한다. 성형 스크린의 1차 평면(60)은 매끄러운 표면을 포함할 수 있거나 z-방향으로 1차 평면으로부터 멀어지게 연장되는 일련의 무작위 험프 및 밸리 등의 광 회절 패턴을 포함할 수 있다. 광 회절 패턴은 필름에 대해 위에서 설명된 광 포획 마이크로-핏의 규모보다 큰 크기 및 규모로 되어 있는 무작위 패턴 또는 한정된 패턴으로 되어 있을 수 있다. 금속 성형 스크린(58)의 광 회절 패턴은 큰 그릿 입자(grit particle)로써 성형 스크린(58)의 1차 표면을 샌드 블라스팅하는 방법; 몰리브덴 또는 다른 적절한 금속으로써 성형 스크린(58)의 1차 표면을 플라즈마 코팅하는 방법; 성형 스크린(58)의 1차 평면(60) 상에 입자를 갖는 접착제 코팅을 사용하여 황동, 구리 또는 다른 금속으로써 성형 스크린(58)의 1차 표면을 화염 분무하는 방법(소렌센 제US4,327,730호 참조) 등의 방법으로부터 기인될 수 있다. 고무 또는 중합체 성형 스크린이 사용되면, 거친 마무리 연삭 또는 레이저 가공 및 다른 수단이 광택의 감소를 향상시키는 험프 및 밸리를 유발하도록 가해질 수 있다.
도 9 및 10은 대체로 도 8의 선 A-A 등과 유사한 라인을 따라 취해진 성형 스크린(58)에 대한 2개의 상이한 실시예의 단면도를 도시하고 있다. 도 9 및 10은 스크린 두께부(64)에 의해 2차 평면(금속 랜드 내부 표면)(62)에 연결되는 1차 평면(금속 랜드 외부 표면)(60)을 갖는다. 성형 스크린(58)은 스크린 랜드(66) 및 스크린 구멍(68)을 포함하고, 스크린 구멍(68)은 스크린 구멍 측벽(70)에 의해 1차 평면(60)으로부터 2차 평면(62)까지 연장된다. 스크린 랜드(66)는 스크린 구멍(68) 사이에 존재한다. 양쪽 모두의 2차 평면(내부 랜드 표면)(62a, 62b)은 이들 평면이 전구체 재료로부터의 필름 내로의 구멍의 형성 중에 진공 슬롯 실(vacuum slot seal)에 대해 매끄럽게 횡단되어야 하므로 조직 면에서 매끄럽다. 그러나, 또한 매끄러운 1차 평면(외부 랜드 표면)(60b)과 달리, 양호한 실시예에서, 1차 평면(외부 랜드 표면)(60a)은 광 회절 패턴으로서 위에서 설명된 것들 등의 험프 및 밸리를 포함한다.
천공 형성 필름(10)의 1차 구조물은 기본적으로 성형 스크린(58)의 구조물의 복제물이다. 성형 스크린(58)은 여기에서 설명된 필름(10)을 제조하는 방법의 일부로서 유용하다.
천공 형성 필름은 가요성 필름 또는 시트로 형성될 수 있는 열가소성 중합체를 포함한다. 예시의 열가소성 재료는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리비닐 알코올, 폴리스티렌, 폴리아민, 비닐 폴리머스메틸 메타크릴레이트 셀룰로오스 에스테르 그리고 이들의 혼합물, 그리고 가요성 필름 또는 시트로 형성될 수 있는 다른 열가소성 중합체 등을 포함한다. 중합체 필름은 저밀도 폴리에틸렌일 수 있다. 중합체 필름은 가소제 등의 재료를 또한 포함할 수 있고, 당업계에 공지되어 있는 다른 첨가제가 중합체 필름을 위한 요구된 물리적 특성을 성취하도록 첨가될 수 있다.
흡수성 제품
여기에서 사용된 것과 같이, "흡수성 물품"은 기저귀, 실금용 물품, 생리대, 팬티라이너, 붕대 그리고 신체 분비물을 흡수하는 데 사용되는 다른 물품을 포함한다. 도 11은 사용자의 신체에 대해 위치되는 신체 대면 측면(74)을 갖는 흡수성 제품(72)의 비-제한 실시예를 도시하고 있다. 흡수성 제품(72)은 적어도 후방 시트(76), 흡수성 코어(78) 및 상부 시트(80)로 구성된다. 후방 시트(76)는 신체 대면 측면(74)에 대향된다. 흡수성 코어(78)는 후방 시트(76)와 신체 대면 측면(74) 사이에 있다. 상부 시트(80)는 흡수성 코어(78)와 신체 대면 측면(74) 사이에 있다. 추가의 층이 흡수성 코어와 상부 시트 및 후방 시트 사이에 존재할 수 있고, 추가의 층 및 다른 재료가 상부 시트 또는 후방 시트 중 어느 한쪽으로부터 흡수성 코어에 대향되는 측면 상에 존재할 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
방법
도 12는 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 필름을 형성하는 공정 또는 방법의 예시 실시예를 도시하고 있다. 도 12에 도시된 것과 같이, 압출 슬롯 다이(82)가 접촉 지점(90)에서 성형 스크린 조립체(86)와 롤러 조립체(88) 사이로 용융 중합체 웨브(84)를 유입시킨다. 진공 천공 형성 필름에 대해, 사용되는 대부분의 통상의 중합체는 주로 예컨대 폴리에틸렌 등의 그리고 토마스의 제U.S. 4,456,570호에 기재된 것들 등의 폴리올레핀 중합체로 되어 있다. 이들 일반적인 혼합물 종류를 위해, 용융 상태의 웨브는 약 275℉ 내지 600℉(135℃-315℃)의 온도와 같은 중합체 웨브(84)의 용융 온도(Tm) 위의 온도에서 유지된다.
성형 스크린 조립체(86)는 성형 스크린(58) 그리고 그 주위에서 성형 스크린(58)이 회전되는 정지 매니폴드(92)를 포함한다. 스크린 구멍(68)은 성형 스크린(58) 및 스크린 구멍(68)이 중합체 웨브(84) 내에 구멍(42, 48, 54)을 형성하도록 공기가 성형 스크린(58)을 통과하게 한다.
도 11에 도시된 것과 같이, 그 주위에서 성형 스크린(58)이 회전되는 정지 매니폴드(92)는 선행 에지(96) 및 후행 에지(98)를 갖는 정지 진공 슬롯(94)을 포함한다. 선행 에지(96)와 후행 에지(98) 사이에 한정된 진공 슬롯(94)은 그 상의 중합체 웨브(84)가 선행 에지(96)를 넘어 진공 슬롯(94)을 지나게 그리고 후행 에지(98)를 향해 보내질 때에 진공 슬롯(94)이 중합체 웨브(84) 내에 (예컨대, 압력 차이를 통해) 구멍(42, 48, 54)을 형성하도록 된 압력 차이 영역을 포함한다. 압력 차이(음압)는 구멍 및 랜드의 형성을 제공하고, 중합체 웨브(84)를 냉각시켜 진공 슬롯(94) 외부로 보낸다.
추가로, 롤러(100)는 광 포획 마이크로-핏(28)이 중합체 웨브(84)의 표면 상으로 무작위 패턴으로 균일하게 형성되고 후속적으로 구멍이 그 다음에 중합체 웨브(84)를 통해 형성되는 것을 보증하도록 특정한 길이, 직경 등의 치수를 가져야 하는 특정한 롤러 표면 구조물(102)을 갖는다. 예컨대, 롤러(100)가 과도하게 큰[예컨대, 6 인치(152 ㎜) 이상의] 직경을 가지면, 롤러(100)가 진공 슬롯(94) 내로의 공기 유동을 차단할 수 있고 그에 의해 구멍이 중합체 웨브(84) 내에 적절하게 형성될 수 없다. 이와 같이, 롤러(100)는 약 2.0 인치(50.8 ㎜) 내지 5.5 인치(140 ㎜)의 직경을 가질 수 있다. 롤러(100)의 위치는 요구된 열 균형에 의존한다. 다양한 가능성이 열 균형을 성취하기 위해 요구되는 파라미터의 조작에 대해 존재한다. 예컨대, 요구된 접촉 지점(90)에서 용융 스트림의 요구된 입력 열을 성취하기 위해, 용융 스트림의 길이 그리고 용융 중합체 웨브(84)가 압출 슬롯 다이(82)의 립(lip)으로부터 배출될 때의 그 온도의 양쪽 모두를 변화시키는 것이 가능하다. 이와 같이, (용융 온도 위에 있는) 용융 상태에서 접촉 지점(90) 내로 진입되는 주요 요소는 그 시간에 사용 중인 특정한 중합체 또는 중합체들의 혼합물의 용융 온도에 크게 의존할 것이다.
어떤 이론에 의해 제한되지 않으면, 롤러 표면 구조물(102)은 중합체 웨브(84)의 제1 측면(12) 내에 광 포획 마이크로-핏(28)을 형성하도록 요구된 표면을 제공하는 것으로 여겨진다. 롤러 표면(102)은 접촉 지점(90)에서 중합체 웨브(84)와 접촉되고 그에 의해 진공 슬롯(94)의 선행 에지(96)를 지나게 보내지면서 중합체 웨브(84) 내로 롤러 표면 구조물(102)을 복제하여 중합체 웨브(84)의 제1 측면(12) 내에 광 포획 마이크로-핏(28)을 형성한다. 진공 슬롯(94)을 지나게 계속하여 보내지면서, 중합체 웨브(84)는 구멍(42, 48, 54)을 형성하고 그에 의해 천공 형성 필름(10)을 생성한다. 하나의 실시예에서, 성형 스크린(58)이 일련의 무작위 험프 및 밸리 등의 불균일한 표면을 가지면, 중합체 웨브(84)의 제2 측면(18)이 성형 스크린(58)에 맞춰지고, 불균일한 표면이 중합체 웨브(84)의 필름 두께부(20)를 통해 복제되고 그에 의해 천공 형성 필름이 그 상에 가해진 광 포획 마이크로-핏을 갖는 일련의 무작위 험프 및 밸리 등의 불균일한 표면을 포함한다.
롤러 표면
광 포획 마이크로-핏(28)은 중합체 웨브(84)가 성형 스크린(58) 상에 있는 동안에 롤러 표면 구조물(102) 및 중합체 웨브(84)의 상호 작용으로부터 형성된다. 일부 실시예에서, 롤러 표면 구조물(102)의 선택은 요구된 광 포획 마이크로-핏 형성을 성취하기 위해 특정한 성형 스크린(58) 선택을 요구할 수 있다.
롤러 표면 구조물(102)에 대한 하나의 실시예는 브라이트 뷰 테크놀로지스(Bright View Technologies)로부터 이용 가능한 C-HE80으로서 코딩된 패턴의 경화 감광성 재료의 거친 표면을 포함할 수 있다. C-HE80 롤러 표면 구조물(102)의 표면이 중합체 웨브(84) 상에 접촉되고 그에 의해 광 포획 마이크로-핏의 형성을 가져온다. C-HE80 롤러 표면 구조물(102)을 지원하는 롤러(100) 구성은 롤러(100)의 외경부 상에 가해진 C-HE80을 갖는 얇은 고무 층을 보유한 금속 실린더이다.
C-HE80 롤러 표면 구조물(102)의 선택은 고무 스크린과 연계하여 사용된다. 적절한 고무 스크린은 제US 2010-0151191 A1호에서 논의된 것들과 유사할 수 있다. 고무는 임의의 클래스의 에보나이트(Ebonite)® 고무 또는 약 75 쇼어 D의 경도를 갖는 HNBR 등의 합성 고무로부터의 고무이다. 요구에 따라, 성형 스크린(58)은 1차 평면(60)에서 성형 스크린(58)에 일련의 무작위 험프 및 밸리 등의 불균일한 표면을 부여하도록 1차 평면 상에서 거칠게 연삭될 수 있다.
롤러 표면 구조물(102)에 대한 하나의 실시예는 거친 외부 층이 갈바닉 도금 니켈(GV: Galvanic Plated Nickel)인 금속 실린더의 거친 표면을 포함할 수 있다. GV 롤러 표면 구조물(102)의 표면이 중합체 웨브(84) 상에 접촉되고 그에 의해 광 포획 마이크로-핏(28)의 형성을 가져온다. GV 롤러 표면 구조물(102)을 지원하는 롤러(100) 구성은 롤러(100)의 외경부 상에 가해진 GV 층을 갖는 금속 실린더이다.
GV 롤러 표면 구조물(102)의 선택은 랜드들 사이에 구멍의 패턴을 형성하도록 레이저 절단되는 제US 2010-0151191 A1호에서 논의된 것들과 같은 금속 스크린 또는 고무 스크린과 연계하여 사용된다. 고무는 임의의 클래스의 에보나이트(Ebonite)® 고무 또는 약 75 쇼어 D의 경도를 갖는 수소 첨가 니트릴 부타디엔 고무(HNBR) 등의 합성 고무로부터의 고무이다. 요구에 따라, 금속 스크린이 일련의 무작위 험프 및 밸리 등의 불균일한 표면을 부여하도록 1차 평면(60) 상에서 변형될 수 있다. 금속 스크린은 더 낮은 광택의 효과를 향상시키는 플라즈마 코팅(PC: plasma coated) 층에 의해 변형될 수 있고, 그에 의해 스크린 랜드(66)의 1차 평면 상에 험프 및 밸리의 광 확산 패턴을 제공한다. 요구에 따라, 고무 스크린이 1차 평면(60)에서 고무 스크린에 일련의 무작위 험프 및 밸리 등의 불균일한 표면을 부여하도록 1차 평면 상에서 거칠게 연삭될 수 있다.
롤러 표면 구조물(102)에 대한 하나의 실시예는 섬유 단부를 갖는 울 펠트(wool felt) 등의 섬유 단부를 갖는 도넛 펠트(donut felt)로 절단되는 가압 펠트 재료로부터 형성되는 섬유 단부를 포함할 수 있다. 섬유 단부는 롤러(100)에 직각이도록 배향되고, 섬유 단부는 롤러 표면 구조물(102)을 형성한다.
도 13은 1개 이상의 경사 절단 가압 펠트 섹션(106)을 포함하는 롤러 표면 구조물(102)을 갖는 경사 도넛 롤러(104)의 예시 실시예의 정면도를 도시하고 있다. 도 14는 도 13에서의 경사 도넛 롤러(104)에서 사용될 수 있는 재료(108)의 예시 실시예를 도시하고 있다. 예시 실시예에서, 재료(108)는 수평 방향(H)으로 놓인 가압 펠트일 수 있다. 재료(108)는 또한 수평 방향(H)을 따라 배향될 수 있는 울 섬유 등의 1개 이상의 섬유(110)를 포함할 수 있다. 도 15는 도 16에 도시된 것과 같은 B-B를 따른 재료(108)의 세그먼트의 예시 실시예의 단면도를 도시하고 있다. 도 15에 도시된 것과 같이, 재료(108)의 세그먼트의 단면은 1개 이상의 절단 라인(112)을 가질 수 있다. 절단 라인(112)은 예컨대 1개 이상의 절단된 수평 섬유 지점에서 수평 섬유를 절단함으로써 펠트 도넛으로부터 형성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 절단 라인(112)은 적어도 약 5˚ 내지 약 7˚의 경사 각도로 되어 있을 수 있다. 적어도 5˚ 내지 7˚의 경사 각도로 도넛을 위치시킬 때에, 도넛이 회전될 수 있으므로 연속 기계 방향 라인이 존재하지 않고, 그에 따라, 관찰 가능한 결함이 필름 표면 내에 제공되지 않을 수 있다.
재료(108)는 절단 라인(112)에 의해 형성되는 중심 절단 부분(114) 및 외부 링 절단부(116)를 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 중심 절단 부분(114)은 도넛-구멍으로 될 수 있고 폐기될 단편일 수 있고 한편 외부 링 절단부(116)는 롤러의 롤러 표면 구조물(102) 또는 커버에 사용될 수 있는 도넛 또는 도넛 펠트일 수 있다. 도 16은 절단 라인(112), 폐기될 중심 절단 부분(114) 및 외부 링 절단부(116)를 갖는 도 13의 섹션(106)의 예시 실시예의 평면도 또는 단부도를 도시하고 있다. 도 16에 도시된 것과 같이, 도넛 링 펠트 섹션(106)은 적어도 약 0.50 인치(12.7 ㎜) 내지 약 0.75 인치(19 ㎜)의 벽 두께부(118)를 가질 수 있다.
1개 초과의 섹션(106)이 롤러 표면 구조물(102)을 갖는 경사 도넛 롤러(104)를 형성하도록 함께 적층 및 가압될 수 있다. 경사 도넛 롤러(104)는 단부 캡(end cap)(120)을 추가로 포함할 수 있다. 하나의 실시예에서, 단부 캡(120)의 일측 또는 일부는 단부 캡(120)이 대응하는 경사 각도 섹션(122)을 가질 수 있도록 비-정사각형일 수 있다. 추가로, 롤러 표면 구조물(102)은 일관된 TIR(True Indicated Runout)로 연삭될 수 있다.
추가로, 도 12에 도시된 것과 같이, 롤러(100)는 하나의 실시예에서 롤러(100)가 접촉 지점(90)에서 성형 스크린(58)으로 전달될 때에 중합체 웨브(84)와 실질적으로 동시에 접촉되도록 선행 에지(96)에 위치된다.
도 12에 도시된 것과 같이, 접촉 지점(90)에서 광 포획 마이크로-핏(28)을 형성한 후에, 그 상에 형성된 광 포획 마이크로-핏(28)의 무작위 패턴을 갖는 중합체 웨브(84)가 그 다음에 선행 에지(96)를 넘어 진공 슬롯(94)을 지나게 보내진다. 위에서 설명된 것과 같이, 하나의 실시예에서, 성형 스크린(58)은 예컨대 스크린 랜드(66)에 의해 포위되고 그에 인접한 어떤 패턴으로 어떤 형상의 1개 이상의 스크린 구멍(68)을 추가로 갖는다. 선행 에지(96)를 넘어 그리고 롤러(100)의 접촉 지점(90)을 지나 중합체 웨브(84)를 보낼 때에, 이것이 진공 슬롯(94)을 지나게 계속하여 보내진다.
성형 스크린(58) 내의 스크린 구멍(68) 위에 현수되는 용융 중합체 웨브(84)는 구멍(42, 48, 54)이 중합체 웨브(84)의 이들 대응 영역 내에 형성되도록 진공 슬롯(94) 내에 생성된 압력 차이에 의해 스크린 구멍(68) 내로 견인된다(도시되지 않음). 새롭게 형성된 구멍(42, 48, 54)을 통해 보내지는 공기의 전도성 냉각이 그 다음에 용융 중합체 웨브(84)로부터 충분한 열을 제거하고 그에 의해 웨브가 용융 상태로부터 고체 상태로 변화되게 한다. 고체 상태에 있을 때에, 중합체 웨브(84)는 험프 및 밸리를 갖는 랜드 상의 미시 스케일의 광 포획 마이크로-핏(28) 또는 거시-구멍 스케일의 양쪽 모두에 대해 그 새롭게 형성된 형상 또는 구조를 잃지 않는다.
성형 스크린(58)은 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 필름(10)이 진공 슬롯(94)의 후행 에지(98)를 넘어 보내지도록 회전 또는 이동된다. 진공 슬롯(94)의 후행 에지(98) 지나게 보내진 후에, 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 필름(10)이 박리 롤러(도시되지 않음)에 의해 성형 스크린(58)로부터 박리된다.
이들 실시예에 따르면, 복수개의 광 포획 마이크로-핏을 갖는 천공 형성 필름은 천공 형성 필름이 그에 대한 어떤 다양한 흡수성 제품 및 기능품의 구성 요소 대개 상부 시트로서의 변환을 위해 요구된 폭 치수로 절단되고 롤로 권취되도록 추가의 구성 요소 또는 장비에 추가로 제공되거나 보내질 수 있다.
여기에서 개시된 치수 및 수치는 인용된 정확한 수치에 엄격하게 제한되는 것으로서 이해되지 않아야 한다. 그 대신에, 특정되지 않으면, 각각의 이러한 치수는 인용된 수치 그리고 그 수치 주위의 기능적으로 등가의 범위의 양쪽 모두를 의미하도록 의도된다. 예컨대, "40 ㎜"로서 개시된 치수는 "약 40 ㎜"를 의미하도록 의도된다.
임의의 교차 참조 또는 관련된 특허 또는 출원을 포함하는 여기에서 인용된 모든 문서는 명시적으로 배제되거나 제한되지 않으면 온전히 참조로 여기에 합체되어 있다. 임의의 문서의 인용은 이러한 문서가 여기에서 개시 또는 청구된 임의의 발명과 관련된 종래 기술이거나 이러한 문서가 단독으로 또는 어떤 다른 참조물 또는 참조물들과 임의의 조합으로 임의의 이러한 발명을 교시, 제시 또는 개시하고 있는 것으로 인정되지 않아야 한다. 나아가, 이러한 문서 내의 어떤 용어의 어떤 의미 또는 정의가 참조로 합체된 문서 내의 동일한 용어의 어떤 의미 또는 정의와 충돌되면, 이러한 문서에서 그 용어에 할당된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.
본 발명의 특정한 실시예가 예시 및 설명되었지만, 다양한 다른 변화 및 변형이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않으면서 수행될 수 있다는 것이 통상의 기술자에게 명백할 것이다. 그러므로, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 이러한 변화 및 변형이 첨부된 특허청구범위 내에 포함되도록 의도되어야 한다.

Claims (15)

  1. 구멍 그리고 구멍을 포위하는 랜드의 패턴을 포함하는 천공 필름 표면 영역을 포함하는 천공 필름이며,
    랜드는 랜드 영역을 포함하고; 랜드 영역은 랜드 영역에 걸쳐 균일한 밀도로 랜드 영역 상에 무작위로 위치되는 복수의 광 포획 마이크로-핏과 전반사 영역을 포함하고, 광 포획 마이크로-핏의 각각은 개구를 포함하고, 측벽이 개구로부터 저부까지 하강되고; 광 포획 마이크로-핏의 개구 각각은 평균 직경과 깊이를 갖는 불규칙한 주변부를 포함하고, 상기 깊이는 마이크로-핏의 개구의 불규칙한 주변부의 평균 직경의 1/2이 tan 37.5˚에 의해 나누어진 것보다 크고,
    천공 필름은 천공 필름의 기계 방향으로의 75˚ 광택을 갖고, 상기 광택은 4.0 미만인,
    천공 필름.
  2. 제1항에 있어서, 광 포획 마이크로-핏 평균 직경은 250 ㎛ 이하 그리고 25 ㎛ 이상인 천공 필름.
  3. 제1항에 있어서, 전반사 영역은 랜드 영역보다 작은 천공 필름.
  4. 제1항에 있어서, 천공 필름의 기계 방향으로의 75˚ 광택은 3.5 미만인, 천공 필름.
  5. 제1항에 있어서, 광 포획 마이크로-핏들은 155 ㎛ 미만의 에지-에지 간격을 갖는 천공 필름.
  6. 제1항에 있어서, 구멍의 패턴은 50/7 패턴, 35/7 패턴, 35/14 패턴 그리고 이들의 조합으로부터 선택되는 천공 필름.
  7. 제1항에 있어서, 랜드 영역은 일련의 무작위 험프 및 밸리를 추가로 포함하는 천공 필름.
  8. 제1항에 있어서, 구멍의 패턴은 178 ㎛의 랜드 폭을 한정하는 구멍들 사이의 실질적으로 균일한 랜드를 갖는 내포형 오각형을 포함하고 그에 의해 천공 필름의 총 표면적의 40%의 랜드 영역을 생성하는 천공 필름.
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