KR102373128B1 - 균일한 스펀본드 필라멘트 부직포 웹 제조 방법 - Google Patents

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이자벨 알. 보차드
매튜 비. 레이크
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Abstract

부직포 웹의 제조 방법으로, 방사돌기를 제공하는 단계로서, 방사돌기는 도관의 패턴을 포함하되, 도관의 패턴은 압출 영역을 형성하는, 단계; 제1 온도를 갖는 용융된 프로필렌 중합체의 제1 스트림만을 방사돌기의 제1 측면에 인접한 영역 내로 유도하는 단계, 제2 온도를 갖는 용융된 프로필렌 중합체의 제2 스트림만을 방사돌기의 제1 측면에 원위에 있는 영역 내로 유도하는 단계, 용융된 프로필렌 중합체의 제1 스트림만을 제1 구역 내의 출구 개구를 통해 압출하는 단계; 용융된 프로필렌 중합체의 제2 스트림만을 제2 구역의 출구 개구를 통해 압출하는 단계를 포함하며; 제2 구역은 제1 측면의 원위에 있고, 제1 구역은 제2 구역과 제1 측면 사이에 있는, 방법.

Description

균일한 스펀본드 필라멘트 부직포 웹 제조 방법
본 발명은 균일한 스펀본드 필라멘트 부직포 웹 제조 방법에 관한 것이다.
스펀본드 부직포 직물은, 용융된 열가소성 중합체를 복수의 미세한 모세관으로부터 용융된 필라멘트로서 압출하여 형성된 연속 필라멘트의 접합된 웹을 포함한다. 용융된 필라멘트를 급냉(quench)시켜 적어도 부분적으로 고형화시킨 다음, 이들의 직경을 감소시키는 하나 이상의 고속 공기 스트림에 의해 약화시킨다. 비교적 미세한 필라멘트를 생성하는 것에 더하여, 스펀본드 공정에서의 필라멘트의 공압 연신은 또한, 형성된 필라멘트 및 웹에 증가된 인장 강도를 제공하는, 프로필렌 중합체와 같은 특정 중합체의 결정성을 증가시키도록 작용한다. 예시로서, 스펀본드 섬유 부직포 웹 및 이를 제조하기 위한 공정이 Appel 등의 US4340563, Pike 등의 US5382400, Conrad 등의 US8246898, 및 Lennon 등의 US8333918에 개시되어 있다.
스펀본드 필라멘트 부직포 웹은 광범위한 제품에서 흔히 사용된다. 이러한 광범위하고 다양한 용도에 대한 원인은 부분적으로, 강도, 불투명도(커버리지) 및 만족스러운 손 느낌을 포함하는, 특성들의 바람직한 조합을 제공하는 스펀본드 필라멘트 부직포 웹의 능력에 관한 것이다. 또한, 스펀본드 필라멘트 웹의 제조 비용은 전통적인 편직 또는 직조 직물과 같은 유사한 특성을 갖는 다른 물질과 비교하여 상대적으로 낮다. 그 결과, 스펀본드 필라멘트 부직포 웹은 일회용 또는 한정 사용 제품; 예를 들어, 흡수성 개인 위생 제품, 와이프, 보호복, 지오섬유, 타파울린 등의 제조와 관련하여 특히 유용한 것으로 밝혀졌다.
스펀본드 필라멘트 부직포 웹의 생산 비용을 더욱 개선하기 위해, 더 높은 처리율의 이용을 통해(즉, 분 당 구멍 당 중합체 그램을 증가시킴) 그리고 또한 더 높은 구멍 밀도를 갖는 방사돌기의 이용을 통해(즉, 방사돌기의 단위 면적당 생성된 필라멘트의 수를 증가시킴) 생산 속도를 증가시키는 것을 탐색하고 있다. 그러나, 생산 속도를 증가시킴에 따라, 이는 통상적으로 손-느낌(예를 들어, 경질 스폿의 형성), 필라멘트 직경, 필라멘트 균일도, 불투명도 및 다른 시각적 특성과 같은 하나 이상의 물질 특성에 부정적인 영향을 초래하였다. 또한, 더 높은 생산 속도로 작동하는 것은 또한 종종 필라멘트 파단의 더 큰 발생 및 수율 감소를 초래하는 것과 같은 전체 공정 안정성에 부정적인 영향을 미쳤다.
따라서, 훨씬 더 높은 생산 속도에서 균일한 고품질 스펀본드 필라멘트 부직포 웹의 생산에 대한 지속적인 요구를 해결하기 위해, 본 발명은 원하는 재료 특성 및/또는 공정 안정성의 손실을 최소화 및/또는 제거하면서도 증가된 생산 속도를 허용하는 스펀본드 필라멘트 부직포 웹의 생산을 위한 개선된 공정을 제공한다.
스펀본드 필라멘트 부직포 웹을 제조하는 개선된 방법이 제공되며, 상기 방법은,
(i) 대향하는 제1 및 제2 측면을 갖는 방사돌기를 제공하는 단계로서, 상기 방사돌기의 두께를 통해 연장되는 도관의 패턴을 더 포함하되, 상기 도관의 패턴은 압출 영역을 형성하는, 단계;
(ii) 용융된 중합체의 제1 스트림을 제1 온도로 그리고 용융된 중합체의 제2 스트림을 제2 온도로 가열하는 단계로서, 여기서 상기 제1 온도는 상기 제2 온도보다 높은, 단계;
(iii) 상기 용융된 중합체의 제1 스트림만을 상기 방사돌기의 제1 구역에서 도관을 통해 유도하여, 용융된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 형성하는 단계로서, 상기 제1 구역은 상기 제1 측면에 인접하여 상기 압출 영역의 길이로 연장되고 적어도 3cm의 폭으로 내측으로 연장되는, 단계;
(iv) 상기 용융된 중합체의 제2 스트림만을 제2 구역의 도관을 통해 유도하여, 용융된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 형성하는 단계로서, 여기서 상기 제2 구역은 상기 제1 측면의 원위에 있어서 상기 제1 구역이 상기 제2 구역과 상기 제1 측면을 완전히 분리시키고, 추가로 상기 제2 구역은 상기 압출 영역의 전체 길이로 연장되고 적어도 3cm의 폭으로 연장되는, 단계;
(v) 급냉 공기의 제1 유동을 상기 단일성분 필라멘트의 제1 커튼 상으로 직접 유도하여 적어도 부분적으로 고형화된 급냉된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 형성하고, 추가로 여기서 상기 급냉 공기의 제1 유동은 상기 급냉된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 지나서 상기 단일성분 필라멘트의 제2 커튼 상으로 계속 이어져, 적어도 부분적으로 고형화된 급냉된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 형성하는, 단계;
(vi) 상기 급냉된 단일성분 필라멘트를 공압식으로 연신하여 이들의 직경을 감소시키는 단계; 및
(vii) 상기 연신된 단일성분 필라멘트를 형성 표면 상에 증착하여 부직포 웹을 형성하는 단계를 포함한다.
이와 관련하여, 상기 급냉 공기는 저온 필라멘트의 제2 커튼에 부딪히기 전에 어느 정도 가온되었을 것이며, 이에 의해 모든 압출된 필라멘트에 걸쳐 보다 균일한 결빙 선을 달성할 것이다. 이는 모든 필라멘트에 의해 경험되는 조건의 관점에서 더 큰 균일성을 유도하고, 결과적으로 형성된 섬유에서의 더 큰 균일성 및 공정의 전체 안정성을 유도한다.
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 스펀본드 필라멘트 부직포 웹의 제조에 적합한 스펀본드 필라멘트 부직포 웹 제조 시스템의 개략도이다.
도 2a는 본 발명에 사용하기에 적합한 방사돌기, 특히 도 1에 기술된 방사돌기의 상부 개략도이다.
도 2b는 도 2a의 방사돌기의 하부 개략도이다.
도 3은 본 발명과 관련하여 사용하기에 적합한 방사돌기의 일부분의 개략적인 단면도이다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 스펀본드 필라멘트 부직포 웹의 제조에 적합한 스펀본드 필라멘트 부직포 웹 제조 시스템의 대안적인 실시예의 개략도이다.
도 5a는 본 발명에 사용하기에 적합한 방사돌기, 특히 도 4에 기술된 방사돌기의 상부 개략도이다.
도 5b는 도 5a의 방사돌기의 하부 개략도이다.
도 6은 본 발명에 사용하기에 적합한 중합체 유동 전환기의 도면이다.
도 7a, 도 7b 및 도 7c는 본 발명과 관련하여 사용하기에 적합한 중합체 스트림의 단면도이다.
명세서 및 청구항 전체에 걸쳐, 물품 및/또는 그 개별 성분들에 대한 논의는 아래에 기술된 점을 포함한다.
용어 "포함하는" 또는 "구비하는" 또는 "가지는"은 포괄적이거나 개방적이며, 추가적인 미인용된 요소, 조성 성분, 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 따라서, "포함하는" 또는 "구비하는" 또는 "가지는"은 더 제한적인 용어 "본질적으로 이루어지는" 및 "로 이루어지는"을 포함하고 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "연속 필라멘트"는 무한 길이를 가지고 10,000:1을 초과하는 높은 종횡비(길이 대 직경)를 갖는 실질적으로 연속적이고 중단되지 않는 방식으로 형성된 필라멘트를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 명확히 달리 나타내지 않는 한, 물질 조성과 관하여 사용될 때, 용어 "퍼센트" 또는 "%"은 성분의 중량을 기준으로 양을 총 중량의 백분율로서 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "중합체"라는 용어는, 일반적으로, 호모중합체, 공중합체, 예를 들어, 블록, 그래프트, 랜덤 및 교번 공중합체, 테르중합체 등, 및 이들의 블렌드와 개질물을 포함하지만, 이러한 예들로 한정되지는 않는다. 게다가, 특별히 달리 언급하지 않는 한, "중합체"라는 용어는 분자의 모든 가능한 기하학적 구성을 포함한다. 이러한 구성들은 동일배열, 교대배열 및 랜덤 대칭성을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "에틸렌 중합체" 또는 "폴리에틸렌"은 에틸렌으로부터 유도된 50 몰% 초과의 단위를 갖는 중합체를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "올레핀 중합체" 또는 "폴리올레핀 중합체"는 선형, 분지형 또는 환형 알켄을 포함하여, 알켄으로부터 유도된 50 몰% 초과의 단위를 갖는 중합체를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "프로필렌 중합체" 또는 "폴리프로필렌"은 프로필렌으로부터 유도된 50 몰% 초과의 단위를 갖는 중합체를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "부직포 웹"은, 식별 가능하고, 반복되는 방식이 아니라, 엉켜 있거나 맞물려 있는 개별 필라멘트 또는 스레드의 구조체를 생산하도록, 직조 또는 편직과 같은 전통적인 직물 형성 공정을 사용하지 않고 형성된 재료의 구조체 또는 웹을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기계 방향" 또는 "MD"는 섬유 웹의 형성 중 필라멘트가 피착되는 성형 표면의 이동 방향을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "교차 기계 방향" 또는 "CD"는 상기 정의된 기계 방향에 본질적으로 수직인 방향을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "개인 생활 용품(personal care article)"은, 기저귀, 성인 실금 의복, 흡수성 팬티 및 의복, 탐폰, 여성용 패드 및 라이너, 신체 와이프(예를 들어, 아기 와이프, 회음부 와이프, 손 와이프 등), 턱받이(bib), 교환 패드, 붕대, 및 그들의 구성요소들을 포함하는 개인 건강 또는 위생을 위해 사용되는 임의의 모든 용품 또는 제품을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "보호 용품"은, 예를 들어, 얼굴 마스크, 보호용 가운 및 에이프런, 장갑, 캡, 신발 커버, 장비 커버, 멸균 랩(예를 들어, 의료 기기용), 차량 커버 등을 포함하는, 사용자 또는 장비를 외부 물질과 접촉하거나 노출하는 것을 보호하기 위한 모든 용품을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "융점"은 시차주사 열량측정(DSC)에 의해 결정되는 것을 의미한다. 본원의 목적을 위해, 최고 온도 피크의 최대값은 중합체의 융점인 것으로 간주된다. 이러한 맥락에서 "피크"는 양에서 음으로 DSC 곡선의 일반적인 기울기(열 흐름 대 온도)의 변화로서 정의되며, 기준선에서의 변화 없이 최대값을 형성하고, 이때 DSC 곡선은 흡열 반응을 양의 피크로 나타내도록 도표화된다. 10℃/분의 가열율이 사용된다.
용융-방사 공정
도 1a를 참조하면, 예를 들어, 일반적으로 스펀본드 필라멘트 부직포 웹으로 지칭되는 것들과 같은, 용융-압출된, 연신된 필라멘트로 형성되는 부직포 웹을 제조하기에 적절한 형태로 시스템(10)이 도시되어 있다. 일 실시예에서, 통상적으로 펠릿의 형태인, 원하는 중합체 조성물이 호퍼(12) 내에 제공되고, 펠릿을 용융시키고 용융된 중합체의 초기 스트림을 형성하는 압출기(14) 내에 송급된다. 용융된 중합체 스트림의 일부분은 배관(16)을 통해 방사 어셈블리(30)로 유도된다. 용융된 중합체 스트림의 별도의 부분은, 용융된 중합체를 추가로 가열하고 그의 온도를 추가로 증가시키는 추가 가열 요소(20)를 통해 배관(18)을 경유하여 유도된다. 용융된 중합체의 고온 스트림은 별도로 배관(22)을 경유하여 방사 어셈블리(30)로 유도된다.
용융된 중합체의 별도의 스트림, 즉 고온 및 저온 스트림은 적어도 약 5℃의 초기 온도 차를 가질 수 있다. 추가 측면에서, 고온 및 저온 스트림의 온도 차는 초기에 약 50℃ 미만의 양만큼 상이할 수 있다. 예로서, 온도 차는 약 8℃, 10℃, 12℃, 15℃ 또는 심지어 18℃ 초과일 수 있다. 다른 예로서, 온도 차는 약 45℃, 42℃, 40℃, 38℃, 35℃, 30℃ 또는 심지어 28℃ 미만일 수 있다. 적절한 범위는 특정 중합체에 따라 가변되지만, 일반적으로 말해서, 중합체에 대한 분해 또는 다른 바람직하지 않은 효과를 제한하기 위해, 용융된 중합체는 통상적으로 융점의 약 150℃, 125℃, 100℃ 또는 75℃를 초과하는 온도로 가열되지 않는다.
도 1b를 참조하여 도시된 바와 같이, 일 실시예에서, 방사 어셈블리(30)는 중합체 전환기(31), 분배기(32), 스크린 팩(33), 지지 플레이트(34) 및 방사돌기(35)를 포함할 수 있다. 용융된 중합체의 고온 및 저온 스트림은 초기에 2개의 스트림을 재유도하고 이들을 함께 합쳐 단일 스트림을 형성하는 역할을 하는 중합체 전환기 내로 유도될 수 있다. 그러나, 2개의 스트림이 서로 온전하고 구별되어 유지되도록 하는 방식으로 2개의 스트림이 함께 모아져서, 이들 사이에 안정적인 계면을 갖는다. 2개의 중합체 스트림은 도 7a에 도시된 A/B 배열과 같은 나란한(side-by-side) 배열이 되도록 도관 내에 위치되도록 단일 도관 내로 함께 합쳐지고 유도될 수 있다. 다양한 상이한 장치 및 방법이 용융된 중합체 스트림을 이러한 줄무늬 또는 층상 구성으로 함께 모으는 것으로 알려져 있다. 일 실시예에서, 일반적으로 Y-형상의 도관을 갖는 송급기 블록을 사용해서 2개의 스트림을 함께 모으고 이에 의해 단일의 비혼합된 복합 스트림을 형성할 수 있다.
그런 다음, 고온 및 저온 용융 중합체의 복합 스트림을 분배기(32)에 송급하여, 궁극적으로는 방사돌기(35) 내로 송급하기 위해 더 넓은 구역에 걸쳐 용융된 중합체를 확산시키도록 작용할 수 있다. 그러나, 복합 스트림의 풋프린트를 확장시키는 작용을 할 때, 분배기는, 고온 및 저온 용융된 중합체가 상호 혼합되지 않도록 중합체/중합체 계면의 무결성 및/또는 인접 스트림의 무결성을 유지해야 한다. 당업계에 잘 알려진 바와 같이, T-슬롯 유통업체, "코트-행어" 유통업체 등을 포함하는 다양한 적절한 유통업체가 당업계에 공지되어 있다. 단지 예로서, 다양한 유통업체가 Wilkie 등의 US7179412 및 CA2621712에 기술되어 있다.
선택적으로, 매우 바람직하지만, 분배기(32) 아래에는 필터 또는 스크린(33) 및 지지 부재(34)가 있다. 스크린은, 예컨대 하나 이상의 모세관을 차단함에 의해서와 같이 방사돌기의 파울링을 방지하기 위해 용융된 스트림으로부터 불순물 또는 다른 원하지 않는 부스러기를 필터링하도록 작용한다. 적절한 스크린은, 예를 들어 약 50-350 메쉬 범위의 하나 이상의 적층형 스크린을 포함할 수 있다. 스크린을 지지하는 것은 지지 부재(34)이다. 적절한 지지 부재는, 예를 들어, 금속 플레이트를 단순히 포함할 수 있고, 이를 통해 연장되는 높은 수와 빈도의 애퍼처를 포함한다.
복합 중합체 스트림은 스크린(33) 및 지지 플레이트(34)를 통과하고 방사돌기(35) 내로 송급됨에 따라 별개의 부위에 남게 된다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 방사돌기(35)는 종종 그 최외곽 주변부를 따라, 차단판 및/또는 스크린과 같은 상류 구성요소와 인접하고 유체 연통하는 방사돌기를 고정하기 위해 볼트, 용접부, 브래킷, 클램프 또는 다른 수단과 같은 체결기구를 가질 것이다. 방사돌기(35)를 방사 어셈블리(30)의 다른 구성요소에 고정하기 위해 주변부 주위에 볼트 구멍(80) 및 볼트(81)가 위치될 수 있다. 상부 표면(81)의 주변부는 용융된 중합체를 수용하기 위한 오목부 또는 골(83)을 정의하는 상승된 에지(82)를 형성할 수 있다. 방사돌기는 방사돌기(35)를 통해 연장되는 도관(84)의 패턴을 포함하며, 여기서 복합 중합체 스트림은 입구 개구(86)를 통해 그리고 거기서부터 연관된 모세관(87)을 통해 그리고 연관된 출구 포트(89) 밖으로 흐른다. 출구 포트의 크기는 예를 들어 약 0.2mm 내지 약 0.8mm의 직경을 갖는 것과 같이 가변될 수 있다. 도관의 패턴은 다수의 측면에서 다양할 수 있고, 많은 경우에, 방사돌기의 CD 또는 길이방향 측면(36, 38)을 따라 연장되는 일련의 도관 열을 포함할 것이다. 인접한 열의 도관은 일반적으로 서로 약간 어긋날 것이다. 본 발명은, 예를 들어 cm2당 약 5개 내지 약 20개의 출구 포트, cm2당 약 8개 내지 약 18개의 출구 포트, 또는 심지어 cm2당 약 10개 내지 약 16개의 출구 포트의 밀도를 갖는 것과 같은, cm2당 약 5개 초과의 출구 포트 또는 구멍 밀도를 갖는 것과 같은, 고밀도 출구 포트를 갖는 방사돌기와 관련하여 사용하기에 특히 적합하다.
도 2b에서 가장 잘 보이는 바와 같이, 방사돌기(58)는, 용융된 중합체를 방사돌기(35)를 통해 그리고 대응하는 출구 포트(89) 밖으로 유도하기 위한 도관(84)의 패턴을 포함한다. 방사돌기는 압출 구역, 즉 출구 포트를 포함하는 방사돌기의 내부 구역을 제공할 것이다. 압출 구역은 제1, 제2, 제3 및 제4 압출 에지 라인(92, 93, 94, 95)로 정의된다. 제1 압출 에지 라인(92)은 제1 길이방향 에지 또는 급냉 측면 에지(36)에 가장 가깝고 이를 따라 연장되는 출구 포트(90A-90Z)의 제1 열의 외측 주변부를 따라 그려진다. 유사하게, 제2 압출 에지 라인(94)은 대향하는 제2 길이방향 에지(38)에 가장 가깝고 이를 따라 연장되는 출구 포트(들)(91A-91Z)의 마지막 열의 외측 주변부를 따라 그려진다. 제3 및 제4 압출 에지 라인(93, 95)은 제1 및 제2 폭방향 또는 MD 에지(37, 39)에 가장 가깝고 이를 따라 연장되는 출구 포트(97A-97Z, 91A-99Z)의 제1 및 마지막 컬럼의 외측 주변부를 따라 그려진다. 방사돌기의 압출 중심선(96)은 제1 및 제2 압출 에지 라인(92, 94) 사이의 중간 지점으로서 측정된다. 압출 영역 폭 또는 CD 폭은 라인(93)을 따라 대향하는 길이방향 압출 라인(92, 94) 사이의 거리이고, 압출 영역 길이 또는 MD 길이는 압출 라인(92)을 따라 압출 라인(93, 95) 사이의 거리이다.
본 실시예에서, 용융된 중합체는 구별되는 영역 또는 구역을 덮는 구별되는 부위 또는 밴드로서 방사돌기의 상부 표면(81) 상으로 유도된다. 이와 관련하여, 고온 용융된 중합체만이 제1 구역(A) 내로 그리고 제1 구역(A) 내의 해당 출구 포트 밖으로 유도된다. 저온 중합체는 제2 구역(B) 내로 그리고 제2 구역(B) 내의 출구 포트 밖으로 유도되는 유일한 중합체이다. 그러나, 중합체-대-중합체 계면 지점에 또는 주변에 위치된 입구 개구에서 고온 및 저온 중합체 둘 다의 일부분을 흡수하고 포함시킬 수 있음을 이해할 것이다. 그럼에도 불구하고, 단일 도관 및 출구 포트 내로의 두 중합체의 혼입은 제한될 것이고, 이러한 필라멘트는 형성된 필라멘트의 단지 약간만을 포함할 것이다. 용융된 중합체의 별도의 스트림, 즉 고온 및 저온 스트림은, 방사돌기 내로 도입되고/되거나 적어도 약 3℃의 온도 차를 갖는 방사돌기로부터 압출될 수 있다. 또 다른 측면에서, 고온 및 저온 스트림의 온도 차는 약 50℃ 미만의 양만큼 상이할 수 있다. 예로서, 중합체가 방사돌기에 진입 및/또는 빠져나갈 때의 온도 차는 약 3℃, 5℃, 8℃, 10℃, 12℃, 15℃ 또는 심지어 18℃를 초과할 수 있다. 다른 예로서, 온도 차는 약 45℃, 42℃, 40℃, 38℃, 35℃, 30℃ 또는 심지어 28℃ 미만일 수 있다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 고온 및 저온 중합체는 방사돌기 내의 구별되는 구역 내로 그리고 그 밖으로 유도될 것이다. 소정의 실시예들에서, 예컨대 단일 방향(즉, 단일면 급냉 시스템)으로부터 급냉 공기를 유도하는 스펀본드 시스템에서, 고온 중합체는 제1 압출 에지 라인(92)의 소정의 거리 내에 모든 모세관 및/또는 출구 포트를 포함하는 제1 구역(A) 내로 유도될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 제1 구역(A)은 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm, 12cm 또는 14cm 이상의 거리만큼 제1 압출 에지 라인(92)으로부터 내측으로 연장될 수 있다. 또한, 단일면 급냉 실시예들을 포함하는 다양한 실시예들에서, 저온 중합체는 제2 압출 에지 라인(94)의 소정의 거리 내에 모든 모세관 및/또는 출구 포트를 포함하는 구별되는 제2 구역(B) 내로 그리고 그 밖으로 유도될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 제2 구역은 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm, 12cm 또는 14cm 이상의 거리만큼 제2 압출 에지 라인(94)으로부터 내측으로 연장될 수 있다. 제1 및 제2 구역(A, B)은 서로 바로 인접할 수 있고, 중간 구역이 2개의 구역을 분리시킬 수 있다. 소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 구역 사이에 복수의 열이 있을 수 있다. 중간 섹션의 열은, 예를 들어, 고온 중합체를 압출하는 열의 일부 모세관 및 출구 포트와, 저온 중합체를 압출하는 일부 모세관 및 출구 포트를 가질 수 있다. 이와 관련하여, 고온 및 저온 중합체의 계면은, 구별되는 반면에, 중합체 유동이 오목 또는 볼록 계면을 제공하도록 만곡된 형상을 제공할 수 있다.
다른 실시예들에서, 여전히 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이, 고온 중합체는 압출 구역에 대해, 압출 영역의 전체 길이로 그리고 압출 구역 폭의 약 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55% 사이의 거리만큼 제1 압출 에지 라인(92)으로부터 내측으로 연장되는, 제1 구역(A) 내로 유도될 수 있다. 또한, 저온 중합체는 압출 구역 폭의 약 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55% 사이의 거리만큼 제2 압출 에지(94)로부터 내측으로 연장되는, 제2 구역(B) 내로 유도될 수 있다.
소정의 실시예들에서, 여전히 단일면 급냉 실시예들과 관련하여, 고온 중합체는, 급냉 에지 측면(36)을 따라 방사돌기(81)의 상부면 내로 입구 개구(86) 내로 유도될 수 있고, 압출 영역의 전체 길이에 걸쳐 있는(즉, 압출 라인(93, 95) 사이로 연장됨) 출구 포트(89)에 대응하며 출구 포트(89)의 적어도 약 20%, 25% 35%, 45%, 50%, 60%, 70%, 80%를 포함하기에 충분히 내측으로 연장되는 모세관 내로 유도될 수 있다. 또한, 저온 중합체는, (급냉 측면(36)에 원위인) 대향 측면(38)을 따라 방사돌기의 상부 표면(81) 내로 입구 개구(86) 내로 유도될 수 있고, 압출 영역의 전체 길이에 걸쳐 있는 출구 포트(89)에 대응하며 출구 포트(89)의 적어도 약 20%, 25% 35%, 45%, 50%, 60%, 70%, 또는 80%를 포함하기에 충분히 내측으로 연장되는 모세관 내로 유도될 수 있다.
보다 구체적으로 그리고 도 1 및 도 2를 참조하면, 고온 용융된 중합체는 급냉 에지(36)를 따라 인접하여 연장되는, 즉 제1 급냉 공기 유동(32)에 인접한 방사돌기의 제1 길이방향 측면(36)을 따라 연장되는 제1 구역(A) 내로 유도된다. 고온 용융된 중합체는 대응하는 입구 개구(86) 및 모세관(87)의 열을 통해 하향 주행하며, 방사돌기의 밑면 또는 바닥부(85)를 따라 위치한 관련 출구 포트(89)를 통해 압출된다. 따라서, 압출된 용융된 스트랜드 또는 필라멘트의 제1 다발 또는 커튼(24)이 급냉 송풍기(40)에 근접하여 형성되고, 따라서 이러한 제1 다발(24) 내의 필라멘트가 직접적으로, 먼저 급냉 공기(42)에 의해 충돌하게 된다. 동시에, 저온 용융된 중합체는 급냉 공기 유동(32)의 원위에 있는 대향하는 길이방향 측면 에지(38)를 따라 인접하여 연장되는 방사돌기(35)의 제2 구역(B) 내로 유도된다. 저온 용융된 중합체는 대응하는 입구 개구(86) 및 모세관(88)을 통해 하향 주행하며, 방사돌기(35)의 바닥부(85)에 위치한 관련 출구 포트(89)를 통해 압출된다. 따라서, 압출된 필라멘트의 제2 다발 또는 커튼(26)은 급냉 송풍기(40)의 원위에서 형성되며, 여기서 이들 필라멘트는 간접적으로 급냉 공기(42)에 의해 충돌하게 되고; 즉, 제2 다발 또는 커튼(26)을 형성하는 필라멘트는 급냉 공기가 필라멘트(25)의 제1 커튼을 이미 통과한 후에만 급냉 공기 유동(42)과 충돌하게 된다. 이와 관련하여, 급냉 공기(42)는 필라멘트의 제2 커튼(26)에 부딪치기 전에 어느 정도 가온될 것이고, 이에 따라 압출된 필라멘트(24, 26)의 전부에 걸쳐 더 균일한 결빙 선을 달성하게 되는데, 급냉 공기의 원위에 있는 필라멘트가 그렇게 뜨겁지 않고 고형화하기 위해 냉각이 덜 필요하기 때문이다.
다양한 상이한 급냉 공기 시스템이 당업계에 공지되어 있고, 본 발명과 관련하여 사용될 수 있다. 급냉 공기는 단일 송풍기로부터 단일 온도로 제공될 수 있거나, 상이한 온도에서 다수의 송풍기로부터 제공될 수 있다. 예를 들어, 급냉 시스템은 다수의 급냉 공기 박스의 스택을 한 측면에 포함할 수 있으며, 여기서 상부 공기 박스는 그 아래에 위치된 급냉 공기 박스에 의해 제공되는 것에 비해 상이한 온도에서 공기를 제공한다. 급냉 공기 온도는, 용융-방사되는 중합체의 특성, 압출 온도, 급냉 공기 속도, 필라멘트 속도, 필라멘트 밀도, 및 당업계에 공지된 바와 같은 다른 인자들에 관하여 달라질 것이다. 일반적으로, 급냉 공기는 약 5-35℃의 온도에서 제공되며, 약 30-115 M/분의 속도로 제공될 수 있다.
다시 도 1a를 참조하면, 급냉되고 고형화된 필라멘트(28)는 이어서 필라멘트(28)의 직경을 감쇠시키거나 감소시키는 역할을 하는 필라멘트 연신 유닛(50) 내로 송급된다. 또한, 당업계에 공지된 바와 같이, 프로필렌과 같은 다양한 결정질 중합체와 관련하여, 연신은 또한 필라멘트의 결정도를 부여하고 필라멘트의 인장 강도를 증가시키는 역할을 한다. 개방 공기 시스템에서, 필라멘트 연신 유닛(50)은 고속 공기가 방사돌기(35)로부터 하향으로 멀리 그리고 형성 와이어(60)를 향해 필라멘트(28)를 공압식으로 연신하는 개방 채널을 정의하는 적어도 2개의 벽(54)을 갖는다. 필라멘트 연신 유닛(50)은 당업계에 공지된 바와 같이 추가 공기 송풍기, 또는 다른 구성요소를 사용할 수 있다. 당업계에 공지된 바와 같이, 형성된 부직포 웹의 균일한 확산 및 커버리지를 개선하기 위해, 편향기 플레이트(56)가 필라멘트를 확산시키는 데 사용될 수 있다. 선택적으로, 정전기 전하 막대(미도시함) 또는 다른 구성요소가 필라멘트의 확산, 웹 형성 및 레이다운을 돕기 위해 추가로 사용될 수 있다. 도면들은 개방 공기 용융-방사 시스템을 도시하지만, 본 발명의 공정은 또한 당업계에 공지된 바와 같이 폐쇄 공기 시스템 및 또 다른 용융-방사 시스템으로도 작동할 것임을 쉽게 이해할 것이다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 다양한 용융-방사 시스템의 예는, Appel 등의 US4340563, Pike 등의 US5382400, Taylor 등의 US6783722, Wilkie 등의 US7037097, Geus 등의 US7762800, Conrad 등의 US8246898, Lennon 등의 US8333918, Nitschke 등의 US2017/0211217에 기술된 것들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
연신된 필라멘트는 필라멘트 연신 유닛(50)의 바닥을 빠져나와서 형성 직물 또는 와이어(60) 상에 증착된다. 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 하나 이상의 진공(62)이 형성 와이어(60) 아래에 위치되어 필라멘트를 형성 와이어(60) 상에 흡인하고 필라멘트(61)의 비교적 느슨한 매트 또는 웹을 형성한다. 진공은 또한 편향된 공기가 필라멘트 레이-다운을 방해하고/하거나 일단 와이어 상에 놓이면 매트(61)를 방해하는 것을 방지하기 위해 흡인 공기를 제거한다. 선택적으로, 필라멘트들의 매트는 추가적인 취급에 요구되는 어떤 최소 정도의 무결성을 부여하기 위해 처리될 수 있다. 이러한 처리는, 예를 들어, 매트를 압축 롤(미도시)과 통합하거나 고속 통기 접합기(64) 사용을 통해 통합시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 통기 접합기는 필라멘트를 상당히 용융시키지 않고 추가 취급 및 가공에 충분한 최소한의 필라멘트-대-필라멘트 접합만을 부여한다. 이러한 접합기 및 방법은 Arnold 등의 US5707468에 기술되어 있다.
형성 후, 부직포 매트는 바람직하게는 그의 전체 무결성 및 강도를 증가시키기 위해 엉키고 그리고/또는 접합된다. 일 측면에서, 매트는 수력엉킴될 수 있으며, 이는 필라멘트가 서로 충분히 엉키게 되어 응집성 부직포 웹을 형성하도록 물의 미세 고압 제트의 하나 이상의 열을 매트에 가하는 단계를 포함한다. 다른 실시예들에서, 매트는, 예를 들어, 접착제, 압력, 열 및/또는 초음파 에너지의 인가에 의해서와 같이 당업계에 공지된 하나 이상의 기술에 의해 접합될 수 있다. 소정의 측면에서, 매트는 한 쌍의 접합 롤(66, 68)을 사용하여 당업계에 공지된 바와 같이, 패턴 접합될 수 있으며, 롤 중 적어도 하나는 매트에 부여되는 접합점의 원하는 패턴에 대응하는 돌기 또는 "핀"의 패턴을 가지며 접합된 부직포 웹(63)을 형성한다. 2개의 협동하는 롤은 닙을 형성하며, 이 닙을 통해 매트가 압력 및 선택적으로 열을 적용하여 통과된다. 적절한 접합 요소는 열의 적용 없이 형성될 수 있지만, 압력과 함께 열을 사용하는 것이 일반적으로 바람직하다. 접합은 패턴화된 롤 및 평활한 모루 롤("핀 대 플랫") 또는 2개의 조정된 패턴화된 롤("핀 대 핀")에 의해 형성된 닙을 이용해 당 업계에 공지된 바와 같이 수행될 수 있다. 평활한 모루 롤의 사용과 관련하여, 롤은 강 롤일 수도 있고, 또는 대안적으로 탄성 물질로 코팅될 수도 있다. 단지 예로서, 다양한 패턴 접합 방법이 Hansen 등의 US3855046, Sciaraffa 등의 US4333979, Bornslaeger의 US4374888, Ehlert의 US5110403, Stokes 등의 US5858515, Samida 등의 US6165298 등에 도시되고 설명된다. 당업계에 공지된 대로, 압력, 온도, 체류 시간, 베이스 시트의 조성, 평량, 및 다른 파라미터들은 베이스 시트에 적용된 원하는 정도의 압력 및/또는 열의 선택에 영향을 주어서 접합점을 형성할 것이다. 그럼에도 불구하고, 많은 실시예들에서, 약 3200 kg/cm2 (약 45,000 PSI) 및 약 4600 kg/cm2 (약 65000 PSI) 또는, 대안적인 실시예들에서, 약 3400 kg/cm2 (약 48,000 PSI) 및 약 4200 kg/cm2 (약 60,000 PSI)의 접촉 압력을 닙에 가하는 것이 바람직할 것이다. 또한, 폴리프로필렌 필라멘트를 포함하는 경우, 접합 롤 중 하나 이상은 약 130℃ 내지 약 155℃의 온도를 가질 수 있다. 대안적으로, 필라멘트의 매트는 당업계에 공지된 바와 같이 분무, 그라비어 롤 또는 접착제의 적용을 위한 다른 수단에 의해 접착제로 접합될 수 있다.
대안적인 실시예가 도 4를 참조하여 도시되어 있다. 그러나, 도면 전체에 걸쳐, 동일한 구성요소 또는 요소는 반복을 제한하도록 유사한 숫자를 가질 것이다. 이전 실시예와 달리, 도 4에 도시된 스펀본드 시스템(11)은 구별되는 호퍼 및 용융 압출기를 사용한다. 이와 관련하여, 중합체 펠릿은 제1 호퍼(12) 내에 제공되고, 압출기(14)에 의해 용융되고 배관(16) 내로 펌핑되고, 스플리터 블록(24) 내로 유도된다. 용융 압출기의 온도는, 선택된 온도에서 중합체를 용융시키고 방사 어셈블리(30) 내로 펌핑하도록 설정된다. 중합체 펠릿은 또한 제2 호퍼(18) 내에 제공되고, 압출기(20)에 의해 용융되고 연관된 배관(22) 내로 펌핑되고, 방사 어셈블리(30) 내로 유도된다. 제2 용융 압출기의 온도는 상이한 온도, 즉 다른 온도보다 높은 온도에서 중합체를 용융시키고 방사 어셈블리(30) 내로 펌핑하도록 설정된다. 그런 다음, 고온 및 저온 중합체 스트림을 중합체 유동 전환기를 경유하여 계면 접촉하게 하여 고온 및 저온 중합체의 2개, 3개 또는 그 이상의 구별되는 부위에 의한 공통 유동을 형성한다.
또한, 이전 실시예와는 달리, 스펀본드 시스템(11)은, 2개 이상의 급냉 송풍기(40, 41)가 적어도 2개의 급냉 공기(42, 43) 유동을 압출된 필라멘트(24, 25, 26) 내로 상이한 방향으로부터 유도하는 다중 또는 이중 급냉 시스템을 포함할 수 있다. 전형적으로, 양면 급냉 시스템은 급냉 공기를 반대 방향으로부터 용융-압출된 필라멘트 상으로 유도할 것이다. 이러한 실시예들에서, 또한 고온 및 저온 용융된 중합체 스트림은, 스트림이 서로 온전하고 구별되어 유지되어, 이들 사이의 안정적인 계면을 갖도록 하는 방식으로 함께 모일 것이다. 그러나, 2개의 중합체 스트림이 함께 모아지고 단일 도관 내로 유도되어서, 스트림 A 및 C가 모두 고온 용융된 중합체 스트림인 도 7b에 도시된 바와 같은 A/B/C 구조를 갖는 나란한 배열로 위치될 수 있다. A/B/A 배열과 관련하여, 고온 용융된 중합체는 외부 부위 또는 줄무늬를 형성하고, 저온 용융된 중합체는 내부 부위 또는 줄무늬를 형성한다. 다양한 상이한 장치 및 방법이 이러한 줄무늬 또는 부위로 된 구성에서 용융된 중합체 스트림을 함께 모으는 것으로 알려져 있다. 일 실시예에서, 도 6을 참조하여 알 수 있듯이, 고온 용융된 중합체(110)의 단일 스트림이 별도의 도관(112, 114)을 경유하여 주행하는 2개의 별도의 스트림으로 분할되는 스플리터 블록(31)이 사용된다. 그 이후에 고온 용융된 중합체를 유도하는 2개의 도관(112, 114)은 접합부(117)의 대향면들 상에서 수렴한다. 하부에 있는 제3 도관(111)은 저온 용융된 중합체를 도관(112, 114)과 하향으로 및 측방향으로 인라인으로 유도하고, 저온 용융된 중합체를 접합부(117)의 중앙부 내로 유도한다. 합쳐진 중합체 스트림은 이들의 구별되는 부위화를 보유하고, A/B/A 구성으로 고온 및 저온 중합체의 단일 복합 스트림(116)을 형성한다. 스플리터 블록 이외에, 중첩된 플레이트에 통합된 채널을 갖는 적층식 플레이트 설계도 사용될 수 있다. 비제한적인 예로서, 복합 용융된 중합체 스트림을 형성하기 위한 장치 및 방법은 US3761211 Parkinson, US3924990 Schrenk 및 US5234649 Cloeren 등에 기술되어 있다.
분배기(32), 스크린(33) 및 지지판(34)을 통과한 후, 용융된 중합체의 복합 스트림은 구별되는 영역 또는 구역을 덮는 구별되는 부위 또는 밴드로서 방사돌기의 상부 표면 상으로 유도된다. 이와 관련하여, 고온 용융된 중합체만이 제1 급냉 공기 유동에 인접한 제1 구역 내로 유도되고 대응하는 출구 포트 밖으로 유도된다. 저온 중합체는 중앙에 위치한 제2 구역 내로 유도되고 대응하는 출구 포트 밖으로 유도되는 유일한 중합체이다. 또한, 고온 용융 중합체만이 제2 급냉 공기 유동에 인접한 제3 구역 내로 유도되고 대응하는 출구 포트 밖으로 유도된다.
소정의 실시예들에서, 특히 2개의 상이한 방향으로부터 급냉 공기를 유도하는 것들에서, 고온 및 저온 중합체는 방사돌기 내의 적어도 3개의 구별되는 구역으로 유도될 것이다. 도 4 및 도 5를 참조하여 가장 잘 알 수 있는 바와 같이, 고온 용융된 중합체는 제1 및 제2 급냉 송풍기(40, 41) 및 제1 및 제2 급냉 공기 유동(42, 43)에 인접한 2개의 대향하는 길이방향 에지(36, 38)에 인접한 방사돌기(35)의 제1 및 제3 구역(A, C) 둘 모두 내로 유도된다. 고온 용융된 중합체는 제1 및 제3 구역(A, C)에서 대응하는 입구 개구 및 모세관을 통해 하향으로 주행하며, 각각의 에지(36, 38)를 따라 그리고 급냉 공기 유동(42, 43)에 근접하게 위치된 연관된 출구 포트를 통해 압출된다. 따라서, 압출된 용융된 스트랜드 또는 필라멘트의 제1 및 제3 다발 또는 커튼(24, 25)은 제2 급냉 송풍기(42, 41)에 근접하여 형성되고, 이들 다발(24, 25) 내의 필라멘트는 직접적으로 먼저 모두 각각의 제1 및 제2 급냉 공기 유동(42, 43)에 의해 충돌하게 된다. 제1, 제2 및 제3 구역(A, B, C)은 저온 용융된 중합체의 제2 구역(B)이 중앙에 그리고/또는 제1 및 제3 구역(A, C) 사이에 위치하도록 위치된다. 이와 관련하여, 필라멘트(24)의 제1 커튼은 급냉 공기의 제1 유동(42)의 직접적인 충돌로부터 필라멘트(26)의 제2 커튼을 차단하고, 필라멘트(25)의 제3 커튼은 급냉 공기의 제2 유동(43)의 직접적인 충돌로부터 필라멘트(26)의 제2 커튼을 차폐한다. 따라서, 제1 및 제2 급냉 공기 유동(42, 43)은, 중앙에 위치한 필라멘트(26)의 제2 다발 또는 커튼에 급냉 공기 유동이 충돌하기 전에 따뜻해지도록, 외부 제1 및 제3 커튼 또는 필라멘트의 다발(24, 25)에 먼저 충돌하고 통과할 것이다. 위에서 언급한 바와 같이, 이는 가공을 개선하고 전체 필라멘트 다발에 걸쳐 보다 균일한 결빙 선을 생성하는 데 도움이 될 것이다.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 고온 중합체는 제1 및 제3 구역(A, C) 내로 그리고 그 밖으로 유도될 수 있고, 이는 제1 압출 에지 라인(92) 및 제2 압출 라인(94)의 소정의 거리 내에 모세관 및/또는 출구 포트를 모두 포함하며, 이들 모두는 급냉 공기 송풍기(40, 41) 및 대응하는 급냉 공기 유동(42, 43)에 근접한다. 소정의 실시예들에서, 제1 및 제3 구역은 각각의 압출 에지 라인(92, 94)으로부터 2cm, 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm, 12cm 또는 14cm 이상의 거리만큼 내측으로 연장될 수 있다. 또한, 양면 급냉 실시예들을 포함하는 다양한 실시예들에서, 저온 중합체는 별개의 제2 구역(B)으로 유도될 수 있으며, 이는 제1 및 제2 구역 사이의 모세관 및/또는 출구 포트로 제한된다. 이와 관련하여, 제2 구역(B)은 중심 압출 라인(96)과 중첩될 수 있고 그로부터 소정의 거리를 연장할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 제2 구역(B)은 2cm, 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm 또는 12cm 이상의 거리만큼 압출 중심선(96)으로부터 (각각 길이방향으로) 외측으로 연장될 수 있다. 제2 구역은 제1 및 제3 구역(A, C) 중 어느 하나 또는 둘 모두에 바로 인접할 수 있거나, 구역을 분리하는 중간 구역이 있을 수 있다. 소정의 실시예들에서, 제1 및 제2 구역 사이에 복수의 열이 있을 수 있고/있거나 제2 및 제3 구역 사이에 복수의 열이 있을 수 있다. 중간 섹션의 열은, 예를 들어, 일부 모세관을 가질 수 있고, 열의 출구 포트는 고온 중합체를 압출하고, 일부 모세관 및/또는 출구 포트는 저온 중합체를 압출할 수 있다. 이와 관련하여, 고온 및 저온 중합체의 계면은, 저온 중합체 유동이 렌즈 형상(즉, 이중 볼록부) 또는 모래시계 형상(즉, 이중 오목부)을 제공하도록 만곡된 형상을 제공할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 고온 중합체는 압출 영역에 대해, 압출 영역 길이의 길이로 연장되고 제1 압출 에지 라인(92)으로부터 압출 영역 폭의 약 5-40%, 10-40%, 10-35%, 15-30%, 또는 20-30% 사이의 거리만큼 내측으로 연장되는 제1 구역(A) 내로 유도될 수 있다. 유사하게, 고온 중합체는 또한 압출 영역 길이의 길이로 연장되고 제2 압출 에지 라인(94)으로부터 압출 영역 폭의 약 5-40%, 10-40%, 10-35%, 15-30%, 또는 20-30% 사이의 거리만큼 내측으로 연장되는 제3 구역(C) 내로 유도될 수 있다. 또한, 저온 중합체만이 제1 및 제3 구역(A, C) 사이에 위치되고 압출 영역 중심선(96)과 중첩되고 압출 영역 폭의 약 20-90%, 20-80%, 30-80%, 30-70%, 40-60%의 거리에 걸쳐 있는 압출 중심선(96)으로부터 외향으로 연장되는 제2 구역(B) 내로 유도될 수 있다.
소정의 실시예들에서, 특히 양면 급냉과 관련되어, 고온 중합체는, 압출 영역의 전체 길이에 걸쳐 있고, 각각이 대응하는 모세관 및/또는 출구 포트의 적어도 약 10%, 12%, 15%, 20%, 25%, 30%, 35%, 또는 40%를 포괄하도록 하기에 충분한 급냉 에지 측면(36, 38)으로부터 내측으로 연장되는 방식으로 방사돌기의 양쪽 급냉 에지 측면으로 유도될 수 있다. 또한, 저온 중합체는, 압출 영역의 전체 길이에 걸쳐 있고, 대응하는 모세관 및/또는 출구 포트의 적어도 약 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 76% 또는 80%를 포괄하도록 하기에 충분한 압출 영역 폭을 따라 연장되는 방식으로 (급냉 측면에 원위에 있는) 방사돌기의 중심 영역 내로 유도될 수 있다. 특정 예로서, 고온 중합체는 제1 급냉 측면에 인접한 모세관 및/또는 출구 포트의 약 10-40% 또는 15-35% 사이로 및 제2 급냉 측면에 인접한 모세관 및/또는 출구 포트의 약 10-40% 또는 15-35% 사이로 유도될 수 있고, 저온 중합체는 중앙에 위치한 모세관 및/또는 출구 포트의 20-80% 또는 30-70%로 유도될 수 있다.
소정의 실시예들에서, 제1, 제2 및/또는 제3 구역은, 본원에서 기술된 하나 이상의 이점을 제공하기에 충분한 질량 및 두께의 다발 또는 커튼을 제공하기 위해 도관 열의 전체 MD 길이를 따라 연장된다. 그러나, 구역들 사이의 계면은 실질적으로 선형 또는 곡선형 형상에 의해 정의될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 방사돌기 내의 고온 및 저온 중합체 스트림 사이의 실제 계면은 실질적으로 직사각형 형상을 가질 수 있고, 이에 따라 실질적으로 균일한 두께의 다발 또는 커튼을 제공할 수 있다. 또 다른 실시예들에서, 방사돌기 내의 고온 및 저온 중합체 계면은 이들 사이에서와 같이 일반적으로 오목하거나 볼록한 형상과 같은 곡선형일 수 있다. 예를 들어, 고온 중합체를 압출하는 출구 포트는 내부 섹션을 따라 오목한 형상을 갖는 필라멘트 다발을 제공할 수 있고, 저온 중합체를 압출하는 출구 포트는 이중 볼록 형상을 제공할 수 있다. 또한, 중합체-대-중합체 계면 지점에 또는 주변에 위치된 입구 개구에서 고온 및 저온 중합체 둘 다의 일부분을 흡수하고 포함시킬 수 있음을 이해할 것이다. 그럼에도 불구하고, 단일 도관 및 출구 포트 내로의 두 중합체의 혼입은 통상적으로 제한될 것이고, 이러한 필라멘트는 형성된 필라멘트의 단지 약간만을 포함할 것이다.
본 공정의 한 가지 장점은, 방사돌기의 상류에 있는 공정의 다양한 섹션을 통해 중합체가 독립적인 스트림으로서 서로 인접하게 주행할 수 있게 함으로써, 계면에서 어느 정도 열 전달이 일어나서 온도 구배를 생성한다는 것이다. 급냉 공기도 필라멘트를 통과하면서 점진적으로 냉각될 것이다. 따라서, 급냉 공기 온도 및 필라멘트 온도 모두는 급냉 공기 시스템으로부터의 거리 및/또는 제1 압출 라인으로부터의 거리에 따라 점진적으로 감소할 것이다. 따라서, 이는 더 개선된 방사 조건, 더 균일한 크기의 필라멘트 형성 및/또는 필라멘트 파단 감소를 제공할 수 있다.
또 다른 실시예들에서, 다시 단일면 급냉 시스템과 관련하여, 중합체 유동은 또한 고온 중합체 스트림, 저온 중합체 스트림 및 중간 온도 중합체 스트림을 포함할 수 있으며, 여기서 중간 중합체 스트림의 온도는 고온 및 저온 중합체 스트림의 온도와 그 사이에 있다. 이러한 실시예에서, 집합적인 스트림은 도 7b에 도시된 바와 같은 A/B/C의 나란한 구조를 가질 수 있으며, 고온 및 저온 중합체 스트림은 외부 측면을 형성하고 중간 온도 중합체 스트림은 중앙 또는 중간 섹션을 형성한다. 3개의 스트림 및 영역은, 비록 단일 급냉 시스템에 의해서지만, 위에서 언급된 3-구역의 치수 및 위치를 이용할 수 있으며, 그리하여 고온 용융된 중합체가 급냉 면에 인접한 제1 구역으로 유도되고, 중간 온도 용융된 중합체가 제2 (중앙) 구역으로 유도되고, 저온 용융된 중합체가 대향 면에 인접한 제3 구역으로 유도되도록 한다. 이와 관련하여, 단일 급냉 공기 유동은 우선 고온 용융된 중합체로부터 압출된 필라멘트 다발을 부딪치고, 그런 다음 중간 온도 용융된 중합체로부터 형성된 필라멘트 다발을 부딪치고, 마지막으로 저온 용융된 중합체로부터 형성된 필라멘트 다발을 부딪치게 된다.
마찬가지로, 용융된 중합체 스트림은 이중 급냉 시스템을 위해 상이한 온도에서 추가적인 용융된 중합체 부위를 구비할 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 도 7c를 참조하여 보이는 바와 같이, 일반적으로 줄무늬 A/B/C/B/A 구조를 갖는 5개의 스트림 유동이 제공될 수 있고, 여기서 외부 스트림 또는 부위(A)가 가장 높은 온도의 중합체를 가지며, 최내측 부위 또는 스트림(C)이 가장 낮은 온도의 중합체를 가지며, 중간 스트림 또는 부위(B)는, 소위, 고온 용융된 중합체 스트림(A)의 것보다 더 낮고 저온 용융된 중합체 스트림(C)의 것보다 더 높은, 중간 온도의 중합체를 갖는다. 대응하는 필라멘트 다발의 압출은 각각의 다발의 순차적인 급냉을 야기할 것이고, 상기 외부의 더 고온인 필라멘트 다발을 먼저 부딪치며, 상기 중간 온도 필라멘트 다발은 상기 중앙에 위치한 저온 필라멘트 다발에 두번째로 그리고 마지막으로 부딪친다.
생성된 부직포 웹은 바람직하게는 높은 인장 강도, 균일한 불투명도(커버리지) 및/또는 만족스러운 손을 갖는다. 많은 응용예의 경우 접합된 부직포 웹은 약 175 g/m2 미만의 평량을 가질 수 있다. 소정의 실시예들에서, 부직포 웹은 약 150 g/m2, 120 g/m2, 90 g/m2, 60 g/m2, 45 g/m2, 35 g/m2, 30 g/m2, 25 g/m2, 20 g/m2, 또는 심지어 18 g/m2 미만의 평량을 가질 수 있고 또한, 소정의 실시예들에서, 약 8 g/m2, 10 g/m2 또는 12 g/m2 초과의 평량을 가질 수 있다. 또한, 스펀본드 필라멘트 부직포 웹은 단독으로 또는 다층 적층체와 연결하여 사용될 수 있다. 예로서, 스펀본드 필라멘트 부직포 웹(S)은 필름(F)과 조합하여 사용되어 S/F, S/F/S, S/S/F/S 또는 다른 다층 적층체를 형성할 수 있다. 추가 예로서, 스펀본드 필라멘트 부직포 웹(S)은 멜트블로운 섬유 웹(M)과 같은 다른 부직포 웹과 연결하여 사용되어 S/M, S/M/S, S/M/M/S, S/S/M/S 또는 다른 다층 적층체를 형성할 수 있다.
광범위한 열가소성 중합체 조성물이 본 발명과 관련하여 사용하기에 적합한 것으로 여겨진다. 비제한적인 예로서, 적합한 열가소성 중합체는 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등), 폴리에스테르(예를 들어, 폴리락트산, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등), 폴리아미드(예를 들어, 나일론), 폴리스티렌 등을 포함한다. 또한, 전술한 것의 배합 및 조합은 모두 본 발명과 관련하여 사용하기에 적합하다. 일 실시예에서, 예를 들어, 열가소성 중합체 조성물은 열가소성 조성물의 50 중량% 초과의 폴리올레핀, 예컨대 약 51 내지 99 중량%, 60 내지 98 중량%, 또는 심지어 80 내지 98 중량%를 포함하는 폴리올레핀 조성물을 포함할 수 있다. 적절한 폴리올레핀은, 예를 들어, 에틸렌 (예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌 등), 프로필렌 (예를 들어, 교대배열, 혼성배열, 동일배열 등), 부틸렌 등의 단독중합체, 공중합체 및 삼중합체를 포함한다. 중합체 조성물은 2개 이상의 열가소성 중합체의 단독중합체 또는 균질한 또는 비균질한 배합물을 포함할 수 있다. 또한, 당업계에 공지된 바와 같이, 예를 들어, 하나 이상의 필러, 착색제(예를 들어, TiO2), 항산화제, 연화제, 계면활성제, 슬립제 등을 첨가하는 것을 포함해 하나 이상의 접착제가 열가소성 중합체 조성물에 첨가될 수 있다. 특히, 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 하나 이상의 슬립제, 예컨대 지방산 아미드가 용융 방적을 위해 중합체 조성물에 첨가될 수 있다.
소정의 실시예들에서, 고온 스트림을 형성하는 열가소성 중합체 조성물은 저온 스트림을 형성하는 열가소성 중합체 조성물과 동일할 것이다. 그러나, 다른 실시예에서, 중합체 스트림은, 예를 들어 상이한 수준의 미량의 2차 성분 또는 첨가제를 포함하는 것과 같이, 하나 이상의 제한된 측면에서 상이할 수 있다. 예를 들어, 고온 및 저온 스트림은 각각 동일한 중합체의 약 60 내지 98%를 포함할 수 있고, 이차 성분의 유형 및/또는 양만이 상이하다. 일 실시예로서, 고온 중합체 스트림은 제1 프로필렌 중합체 60-99, 70-98, 80-98% 또는 90-98% 및 제1 프로필렌 중합체의 것과 상이한 제2 열가소성 중합체 약 1-40%, 2-30%, 2-20% 또는 2-10%를 포함할 수 있다. 또한, 제2 중합체의 저온 중합체 스트림은 제1 프로필렌 중합체 60-98, 70-98, 80-98% 또는 90-98% 및 제1 프로필렌 중합체 및 제2 중합체 둘 다와 상이한 제3 열가소성 중합체 약 2-40%, 2-30%, 2-20% 또는 2-10%를 포함할 수 있다. 또 다른 실시예에서, 고온 및 저온 중합체 스트림은 둘 다 동일한 제2 중합체를 포함할 수 있고, 예를 들어, 유동 내의 제2 중합체의 양은 20%, 15%, 12%, 10% 또는 5% 미만만큼 상이하다. 또한, 2개의 유동 중 단 하나만 제2 중합체를 함유할 수 있다. 보다 구체적으로, 고온 스트림의 중합체 성분은 제1 중합체 100%를 포함할 수 있고, 저온 스트림은 동일한 제1 중합체 70-99%, 80-98% 또는 심지어 90-98% 및 제1 중합체의 것과 상이한 제2 열가소성 중합체 약 1-30%, 2-20% 또는 심지어 2-10%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 고온 및 저온 스트림 및 대응하는 필라멘트를 형성하는 중합체 조성물은 각각 동일한 올레핀 중합체 또는 에틸렌 중합체 또는 프로필렌 중합체를 60%, 65%, 70%, 75%, 80% 85%, 또는 90%를 초과하는 양으로 포함할 수 있고, 서로 +/-15C, +/-10C 또는 +/-5C인 융점을 가질 수 있다. 일 예로서, 고온 스트림 및 대응하는 필라멘트는 제1 프로필렌 중합체 조성물을 포함할 수 있고, 저온 스트림 및 대응하는 필라멘트는 제2 프로필렌 중합체 조성물을 포함할 수 있으며, 여기서 제1 프로필렌 중합체 조성물은 제2 프로필렌 중합체 조성물의 융점보다 15, 12, 10, 8 또는 5℃ 이하의 융점을 갖는다.
본 발명을 그것의 특정 실시예들 및/또는 예들에 대하여 상세히 설명하였지만, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명에 대하여 다양한 개조, 수정, 및 기타 변경을 행할 수 있다는 점은 통상의 기술자에겐 자명할 것이다. 따라서, 청구범위는 이러한 수정, 변경, 및/또는 변화 전부를 다루거나 포함하려는 것이다.
구현예
구현예 1. 부직포 웹의 제조 방법으로,
상부 표면, 하부 표면, 및 대향하는 제1 및 제2 측면을 갖는 방사돌기를 제공하는 단계로서, 추가로 여기서 상기 방사돌기는 상기 방사돌기의 두께를 통해 연장되는 도관의 패턴을 포함하되, 상기 도관의 패턴은 상기 제1 및 제2 측면 사이에 압출 영역을 형성하고, 추가로 여기서 상기 도관은 상기 상부 표면 상에 입구 개구를 갖고 상기 하부 표면 상에 출구 개구를 갖는, 단계;
제1 온도를 갖는 용융된 프로필렌 중합체의 제1 스트림만을 상기 방사돌기의 제1 측면에 인접한 영역 내로 유도하는 단계,
제2 온도를 갖는 용융된 프로필렌 중합체의 제2 스트림만을 상기 방사돌기의 제1 측면에 원위에 있는 영역 내로 유도하고, 여기서 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 낮은, 단계;
상기 용융된 프로필렌 중합체의 제1 스트림만을 상기 방사돌기의 제1 구역 내의 출구 개구를 통해 압출하여, 용융된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 형성하는 단계로, 상기 제1 구역은 상기 압출 영역의 길이로 연장되고 적어도 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm, 12cm 또는 14cm의 폭을 갖는 상기 제1 측면에 인접한 상기 압출 영역으로부터 내측으로 연장되는, 단계;
상기 용융된 프로필렌 중합체의 제2 스트림만을 제2 구역의 출구 개구를 통해 압출하여, 용융된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 형성하는 단계로; 상기 제2 구역은 상기 제1 측면의 원위에 있고, 상기 제1 구역은 상기 제2 구역과 상기 제1 측면 사이에 있고, 추가로 여기서 제2 구역은 상기 압출 영역의 전체 길이로 연장되고 적어도 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8 cm, 9cm, 10cm, 12cm, 또는 14cm의 폭을 갖는, 단계;
급냉 공기의 제1 유동을 상기 단일성분 필라멘트의 제1 커튼 상으로 직접 유도함으로써 적어도 부분적으로 고형화된 급냉된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 형성하는 단계로, 추가로 여기서 상기 급냉 공기의 제1 유동은 상기 급냉된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 지나서 상기 단일성분 필라멘트의 제2 커튼 상으로 계속 이어져, 적어도 부분적으로 고형화된 급냉된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 형성하는, 단계;
상기 급냉된 단일성분 필라멘트를 공압식으로 연신하여 이들의 직경을 감소시키는 단계;
상기 연신된 단일성분 필라멘트를 형성 표면 상에 증착함으로써 부직포 웹을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
2. 구현예 1에 있어서, 상기 제1 구역은 상기 압출 영역 폭의 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55%로 연장되고, 추가로 여기서 상기 제2 구역은 상기 압출 영역 폭의 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55%로 연장되는, 방법.
3. 구현예 1에 있어서, 상기 제2 구역은 상기 압출 영역의 길이로 연장되고 적어도 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm, 12cm 또는 14cm의 폭을 갖는 상기 제2 측면에 인접한 압출 영역으로부터 내측으로 연장되는, 방법.
4. 구현예 1 내지 3 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도는 약 3-50℃, 5-45℃, 5-35℃, 5-30℃ 또는 5-25℃의 양만큼 상이한, 방법.
5. 구현예 1 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 구역은 각각 상기 출구 개구의 약 10-70%, 15-60%, 또는 30-60%를 포함하는, 방법.
6. 구현예 1 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 용융된 필라멘트의 제1 및 제2 커튼의 계면에서, 상기 용융된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼의 내측 에지는 오목한 형상을 가지며, 상기 용융된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼은 볼록한 형상을 갖는, 방법.
7. 구현예 1 내지 2, 4 내지 6 중 어느 하나에 있어서,
용융된 프로필렌 중합체의 제3 스트림만을 상기 방사돌기의 제2 측면에 인접한 영역 내로 유도하되, 상기 용융된 프로필렌 중합체의 제3 스트림은 상기 제1 온도를 갖는, 단계;
상기 용융된 프로필렌 중합체의 제3 스트림만을 상기 방사돌기의 제3 구역에서의 출구 개구를 통해 압출하여, 용융된 단일성분 필라멘트의 제3 커튼을 형성하는 단계로, 여기서 상기 제2 구역은 상기 제1 및 제3 구역 사이에 있고, 추가로 여기서 상기 제3 구역은 상기 제2 측면에 인접하는 상기 압출 영역의 길이로 연장되고 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8 cm, 9cm, 10cm, 12cm, 또는 14cm의 폭을 갖는 상기 제2 측면에 인접하는 상기 압출 영역으로부터 내측으로 연장되는, 단계;
급냉 공기의 제2 유동을 상기 단일성분 필라멘트의 제3 커튼 상으로 직접 유도함으로써 적어도 부분적으로 고형화된 급냉된 단일성분 필라멘트의 제3 커튼을 형성하는 단계로, 추가로 여기서 상기 급냉 공기의 제2 유동은 상기 급냉된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 지나서 상기 단일성분 필라멘트의 제2 커튼 상으로 계속 이어지는, 단계를 더 포함하는, 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제3 구역은 각각 상기 방사돌기 내의 출구 개구의 약 10-40% 또는 15-35%를 포함하고, 상기 제2 구역은 상기 방사돌기 내의 출구 개구의 약 20-80% 또는 30-70%를 포함하는, 방법.
9. 구현예 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 방사돌기는 제곱센티미터당 약 5-20개의 출구 포트의 출구 개구 밀도를 갖는, 방법.
10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 급냉 공기 유동은 30-115 M/분의 속도와 약 50℃ 아래의 온도를 갖는, 방법.
11. 부직포 웹의 제조 방법으로,
제1 온도를 갖는 용융된 중합체의 제1 스트림을 제공하는 단계;
제2 온도를 갖는 용융된 중합체의 제2 스트림을 제공하는 단계로, 여기서 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 적어도 5℃ 낮은, 단계;
상기 제1 및 제2 스트림을 공통 도관 내로 유도하는 단계로, 여기서 상기 제1 및 제2 스트림은 서로 인접하고 서로 적어도 제1 계면을 형성하는, 단계;
상기 인접하는 제1 및 제2 스트림을 분배기 내로 유도하고, 상기 인접하는 제1 및 제2 중합체 스트림의 각각을 확장된 구역에 걸쳐 확산시키는 단계로, 여기서 상기 제1 및 제2 스트림 사이의 기존 계면은 유지되는, 단계;
상기 분배기와 유체 연통하는 방사돌기를 제공하는 단계로, 상기 방사돌기는 상부 표면, 하부 표면, 및 제1 및 제2 길이방향 측면을 가지고, 추가로 여기서 상기 방사돌기는 상기 상부 표면으로부터 상기 하부 표면으로 연장되는 도관의 패턴을 포함하고, 추가로 여기서 상기 도관은 상기 제1 길이방향 측면에 인접한 제1 압출 라인 및 상기 제2 길이방향 측면에 인접한 제2 압출 라인에 의해 형성된 압출 영역을 형성하는, 단계,
상기 제1 중합체 스트림을 상기 방사돌기의 제1 구역 내에 위치된 도관 내로 유도하는 단계로, 상기 제1 구역은 상기 제1 길이방향 측면에 인접하여 상기 압출 영역의 길이를 따라 완전히 연장되고 상기 제1 압출 라인으로부터 내측으로 연장되어서 상기 방사돌기 내의 도관의 약 5-40%, 20-80%, 25-75%, 30-70% 또는 40-60%를 포함하도록 하고, 상기 제1 중합체 스트림을 상기 제1 구역 내의 도관을 통해서 그리고 그 밖으로 압출하여 제3 온도를 갖는 용융된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 형성하는, 단계;
상기 제2 프로필렌 중합체 스트림을 상기 방사돌기의 제2 구역 내에 위치된 도관 내로 유도하는 단계로, 상기 제2 구역은 상기 제1 길이방향 측면의 원위에 있고, 여기서 상기 제1 구역은 상기 제2 구역과 상기 제1 길이방향 측면을 완전히 분리하며, 추가로 여기서 상기 제2 구역은 상기 압출 영역의 길이를 따라 연장되고 상기 압출 영역의 폭을 따라 연장되어서 상기 방사돌기 내의 도관의 약 20-90%, 20-80%, 25-75%, 30-70% 또는 40-60%를 포함하도록 하고, 상기 제2 중합체 스트림을 상기 제2 구역 내의 도관을 통해서 그리고 그 밖으로 압출하여 제4 온도를 갖는 용융된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 형성하고, 여기서 상기 제4 온도는 상기 제3 온도보다 낮은, 단계;
급냉 공기의 제1 유동을 상기 단일성분 필라멘트의 제1 커튼 상으로 직접 유도하고 상기 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 적어도 부분적으로 고형화시키고, 추가로 여기서 상기 급냉 공기의 제1 유동은 상기 필라멘트의 제1 커튼을 지나서 상기 필라멘트의 제2 커튼 상으로 계속 이어져 상기 필라멘트의 제2 커튼을 적어도 부분적으로 고형화시키는, 단계;
상기 단일성분 필라멘트를 공압식으로 연신하여 이들의 직경을 감소시키는 단계;
상기 연신된 필라멘트를 형성 표면 상에 증착함으로써 부직포 웹을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
12. 구현예 11에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도는 약 5℃, 8℃, 10℃, 12℃, 15℃ 또는 18℃ 초과 및 약 50℃, 45℃, 42℃, 40℃, 38℃, 35℃, 30℃ 또는 심지어 28℃ 미만의 양만큼 상이한, 방법.
13. 구현예 11 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 구역은 상기 압출 영역 폭의 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55%에 걸쳐 있도록 내측으로 연장되는, 방법.
14. 구현예 11 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 구역은 상기 압출 영역 폭의 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55%에 걸쳐 있는, 방법.
15. 구현예 11 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 구역은 실질적으로 직사각형 형상을 갖는, 방법.
16. 구현예 11 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 스트림이 상기 분배기를 빠져나온 후 및 상기 스트림이 상기 방사돌기에 진입하기 전에 스크린을 통해 상기 제1 및 제2 스트림을 유도하는 단계를 더 포함하는, 방법.
17. 구현예 11 내지 16 중 어느 하나에 있어서,
상기 제2 온도보다 높은 제5 온도를 갖는 용융된 중합체의 제3 스트림을 제공하는 단계;
상기 제1, 제2 및 제3 스트림을 공통 도관 내로 유도하는 단계로, 여기서 상기 제2 스트림은 중앙에 위치되고 상기 제1 및 제3 스트림 사이에 위치되는, 단계;
상기 제1, 제2 및 제3 스트림을 분배기 내로 유도하고, 상기 인접하는 제1, 제2 및 제3 중합체 스트림의 각각을 확장된 구역에 걸쳐 확산시키는 단계로, 여기서 상기 제1, 제2 및 제3 스트림 사이의 기존 계면의 각각은 유지되는, 단계;
상기 제3 중합체 스트림을 상기 방사돌기의 제3 구역 내에 위치된 도관 내로 유도하는 단계로, 상기 제3 구역은 상기 제2 길이방향 측면에 인접하여 상기 압출 영역의 길이를 따라 완전히 연장되고 내측으로 연장되어서 상기 방사돌기 내의 도관의 약 5-40%, 20-80%, 25-75%, 30-70% 또는 40-60%를 포함하도록 하고, 상기 제3 구역은 상기 제2 구역과 상기 제2 길이방향 측면을 완전히 분리하며, 상기 제3 중합체 스트림을 상기 제3 구역 내의 도관을 통해서 그리고 그 밖으로 압출하여 상기 제3 온도를 갖는 용융된 단일성분 필라멘트의 제3 커튼을 형성하는, 단계;
상기 제2 길이방향 측면에 근접한 제2 급냉 공기 송풍기를 제공하고, 급냉 공기의 제2 유동을 상기 단일성분 필라멘트의 제3 커튼 상으로 직접 유도하고 상기 필라멘트의 제3 커튼을 적어도 부분적으로 고형화시키고, 추가로 여기서 상기 급냉 공기의 제2 유동은 상기 단일성분 필라멘트의 제3 커튼을 지나서 상기 단일성분 필라멘트의 제2 커튼 상으로 계속 이어지는, 단계를 더 포함하는, 방법.
18. 구현예 11 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 방사돌기는 cm2당 약 5-20개의 도관 밀도를 갖는, 방법.
19. 구현예 11 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 제3 및 제4 온도는 약 3-50℃, 5-45℃, 5-35℃, 5-30℃ 또는 5-25℃의 양만큼 서로 상이한, 방법.
20. 구현예 11 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 급냉 공기 유동은 30-115 M/분의 속도와 약 50℃ 아래의 온도를 갖는, 방법.
21. 구현예 11 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 스트림은 공통 도관 내의 2개의 부위로 된 줄무늬 구성으로부터 유래되는, 방법.
22. 구현예 1 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 중합체 스트림은 동일한 조성물로 필수적으로 이루어지는 중합체 조성물을 포함하는, 방법.
23. 구현예 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 중합체 스트림은 동일한 중합체 조성물로 이루어지는, 방법.
24. 구현예 11 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 중합체 스트림은 제1 중합체 조성물을 포함하고, 상기 제2 중합체 스트림은 상기 제1 중합체 조성물과 상이한 제2 중합체 조성물을 포함하는, 방법.
25. 구현예 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 중합체 조성물은 각각 동일한 프로필렌 중합체를 적어도 60%, 70%, 80% 또는 90% 포함하는, 방법.
26. 구현예 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 및 제2 중합체 조성물은 약 15, 12, 10, 8 또는 5℃ 미만의 융점 차이를 갖는, 방법.
27. 구현예 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 중합체 스트림 및 제2 중합체 스트림은 본질적으로 동일한 중합체 조성물로 필수적으로 이루어지는, 방법.
28. 구현예 7 내지 10 및 17 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 스트림은 공통 도관 내의 3개의 부위로 된 줄무늬 구성으로부터 유래되는, 방법.
29. 구현예 7 내지 10 및 17 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 중합체 스트림은 제1, 제2 및 제3 중합체 조성물을 포함하고, 상기 제1 및 제3 중합체 조성물은 동일한 중합체 조성물을 포함하는, 방법.
30. 구현예 29에 있어서, 상기 제1 및 제2 중합체 조성물은 각각 동일한 프로필렌 중합체를 적어도 60%, 70%, 80% 또는 90% 포함하는, 방법.

Claims (21)

  1. 부직포 웹의 제조 방법으로,
    상부 표면, 하부 표면, 및 대향하는 제1 및 제2 측면을 갖는 방사돌기를 제공하는 단계로서, 추가로 여기서 상기 방사돌기는 상기 방사돌기의 두께를 통해 연장되는 도관의 패턴을 포함하되, 상기 도관의 패턴은 상기 제1 및 제2 측면 사이에 압출 영역을 형성하고, 추가로 여기서 상기 도관은 상기 상부 표면 상에 입구 개구를 갖고 상기 하부 표면 상에 출구 개구를 갖는, 단계;
    제1 온도를 갖는 용융된 프로필렌 중합체의 제1 스트림만을 상기 방사돌기의 제1 측면에 인접한 영역 내로 유도하는 단계,
    제2 온도를 갖는 용융된 프로필렌 중합체의 제2 스트림만을 상기 방사돌기의 제1 측면의 원위에 있는 영역 내로 유도하고, 여기서 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 낮은, 단계;
    상기 용융된 프로필렌 중합체의 제1 스트림만을 상기 방사돌기의 제1 구역 내의 출구 개구를 통해 압출하여, 용융된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 형성하는 단계로, 상기 제1 구역은 상기 압출 영역의 길이로 연장되고, 상기 제1 측면에 인접한 상기 압출 영역으로부터 내측으로 연장되며, 적어도 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm, 12cm 또는 14cm의 폭을 갖는, 단계;
    상기 용융된 프로필렌 중합체의 제2 스트림만을 제2 구역의 출구 개구를 통해 압출하여, 용융된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 형성하는 단계로; 상기 제2 구역은 상기 제1 측면의 원위에 있고, 상기 제1 구역은 상기 제2 구역과 상기 제1 측면 사이에 있고, 추가로 여기서 제2 구역은 상기 압출 영역의 전체 길이로 연장되고, 적어도 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8 cm, 9cm, 10cm, 12cm, 또는 14cm의 폭을 갖는, 단계;
    급냉 공기의 제1 유동을 상기 단일성분 필라멘트의 제1 커튼 상으로 직접 유도함으로써 적어도 부분적으로 고형화된 급냉된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 형성하는 단계로, 추가로 여기서 상기 급냉 공기의 제1 유동은 상기 급냉된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 지나서 상기 단일성분 필라멘트의 제2 커튼 상으로 계속 이어져, 적어도 부분적으로 고형화된 급냉된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 형성하는, 단계;
    상기 급냉된 단일성분 필라멘트를 공압식으로 연신하여 이들의 직경을 감소시키는 단계;
    상기 연신된 단일성분 필라멘트를 형성 표면 상에 증착함으로써 부직포 웹을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 구역은 상기 압출 영역 폭의 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55%로 연장되고, 추가로 여기서 상기 제2 구역은 상기 압출 영역 폭의 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55%로 연장되는, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2 구역은 상기 압출 영역의 길이로 연장되고 적어도 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8cm, 9cm, 10cm, 12cm 또는 14cm의 폭을 갖는 상기 제2 측면에 인접한 압출 영역으로부터 내측으로 연장되는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도는 3-50℃, 5-45℃, 5-35℃, 5-30℃ 또는 5-25℃의 양만큼 상이한, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 구역은 각각 상기 출구 개구의 10-70%, 15-60%, 또는 30-60%를 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 용융된 필라멘트의 제1 및 제2 커튼의 계면에서, 상기 용융된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼의 내측 에지는 오목한 형상을 가지며, 상기 용융된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼은 볼록한 형상을 갖는, 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    용융된 프로필렌 중합체의 제3 스트림만을 상기 방사돌기의 제2 측면에 인접한 영역 내로 유도하되, 상기 용융된 프로필렌 중합체의 제3 스트림은 상기 제1 온도를 갖는, 단계;
    상기 용융된 프로필렌 중합체의 제3 스트림만을 상기 방사돌기의 제3 구역에서의 출구 개구를 통해 압출하여, 용융된 단일성분 필라멘트의 제3 커튼을 형성하는 단계로, 여기서 상기 제2 구역은 상기 제1 및 제3 구역 사이에 있고, 추가로 여기서 상기 제3 구역은 상기 제2 측면에 인접하는 상기 압출 영역의 길이로 연장되고, 상기 제1 측면에 인접한 상기 압출 영역으로부터 내측으로 연장되며, 적어도 3cm, 4cm, 5cm, 6cm, 7cm, 8 cm, 9cm, 10cm, 12cm, 또는 14cm의 폭을 갖는, 단계;
    급냉 공기의 제2 유동을 상기 단일성분 필라멘트의 제3 커튼 상으로 직접 유도함으로써 적어도 부분적으로 고형화된 급냉된 단일성분 필라멘트의 제3 커튼을 형성하는 단계로, 추가로 여기서 상기 급냉 공기의 제2 유동은 상기 급냉된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 지나서 상기 단일성분 필라멘트의 제2 커튼 상으로 계속 이어지는, 단계를 더 포함하는, 방법.
  8. 제7항에 있어서, 상기 제1 및 제3 구역은 각각 상기 방사돌기 내의 출구 개구의 10-40% 또는 15-35%를 포함하고, 상기 제2 구역은 상기 방사돌기 내의 출구 개구의 20-80% 또는 30-70%를 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 방사돌기는 제곱센티미터당 5-20개의 출구 포트의 출구 개구 밀도를 갖는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 급냉 공기의 제1 유동은 30-115 M/분의 속도와 50℃ 아래의 온도를 갖는, 방법.
  11. 부직포 웹의 제조 방법으로,
    제1 온도를 갖는 용융된 중합체의 제1 스트림을 제공하는 단계;
    제2 온도를 갖는 용융된 중합체의 제2 스트림을 제공하는 단계로, 여기서 상기 제2 온도는 상기 제1 온도보다 적어도 5℃ 낮은, 단계;
    상기 제1 및 제2 스트림을 공통 도관 내로 유도하는 단계로, 여기서 상기 제1 및 제2 스트림은 서로 인접하고 서로 적어도 제1 계면을 형성하는, 단계;
    상기 인접하는 제1 및 제2 스트림을 분배기 내로 유도하고, 상기 인접하는 제1 및 제2 중합체 스트림의 각각을 확장된 구역에 걸쳐 확산시키는 단계로, 여기서 상기 제1 및 제2 스트림 사이의 기존 계면은 유지되는, 단계;
    상기 분배기와 유체 연통하는 방사돌기를 제공하는 단계로, 상기 방사돌기는 상부 표면, 하부 표면, 및 제1 및 제2 길이방향 측면을 가지고, 추가로 여기서 상기 방사돌기는 상기 상부 표면으로부터 상기 하부 표면으로 연장되는 도관의 패턴을 포함하고, 추가로 여기서 상기 도관은 상기 제1 길이방향 측면에 인접한 제1 압출 라인 및 상기 제2 길이방향 측면에 인접한 제2 압출 라인에 의해 형성된 압출 영역을 형성하는, 단계,
    상기 제1 중합체 스트림을 상기 방사돌기의 제1 구역 내에 위치된 도관 내로 유도하는 단계로, 상기 제1 구역은 상기 제1 길이방향 측면에 인접하여 상기 압출 영역의 길이를 따라 완전히 연장되고 상기 제1 압출 라인으로부터 내측으로 연장되어서 상기 방사돌기 내의 도관의 5-40%, 20-80%, 25-75%, 30-70% 또는 40-60%를 포함하도록 하고, 상기 제1 중합체 스트림을 상기 제1 구역 내의 도관을 통해서 그리고 그 밖으로 압출하여 제3 온도를 갖는 용융된 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 형성하는, 단계;
    상기 제2 중합체 스트림을 상기 방사돌기의 제2 구역 내에 위치된 도관 내로 유도하는 단계로, 상기 제2 구역은 상기 제1 길이방향 측면의 원위에 있고, 여기서 상기 제1 구역은 상기 제2 구역과 상기 제1 길이방향 측면을 완전히 분리하며, 추가로 여기서 상기 제2 구역은 상기 압출 영역의 길이를 따라 연장되고 상기 압출 영역의 폭을 따라 연장되어서 상기 방사돌기 내의 도관의 20-90%, 20-80%, 25-75%, 30-70% 또는 40-60%를 포함하도록 하고, 상기 제2 중합체 스트림을 상기 제2 구역 내의 도관을 통해서 그리고 그 밖으로 압출하여 제4 온도를 갖는 용융된 단일성분 필라멘트의 제2 커튼을 형성하고, 여기서 상기 제4 온도는 상기 제3 온도보다 낮은, 단계;
    급냉 공기의 제1 유동을 상기 단일성분 필라멘트의 제1 커튼 상으로 직접 유도하고 상기 단일성분 필라멘트의 제1 커튼을 적어도 부분적으로 고형화시키고, 추가로 여기서 상기 급냉 공기의 제1 유동은 상기 필라멘트의 제1 커튼을 지나서 상기 필라멘트의 제2 커튼 상으로 계속 이어져 상기 필라멘트의 제2 커튼을 적어도 부분적으로 고형화시키는, 단계;
    상기 단일성분 필라멘트를 공압식으로 연신하여 이들의 직경을 감소시키는 단계;
    상기 연신된 필라멘트를 형성 표면 상에 증착함으로써 부직포 웹을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도는 5℃ 초과 및 50℃ 미만의 양만큼 상이한, 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 제1 구역은 상기 압출 영역 폭의 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55%에 걸쳐 있도록 내측으로 연장되는, 방법.
  14. 제11항에 있어서, 상기 제2 구역은 상기 압출 영역 폭의 20-80%, 25-75%, 35-65% 또는 40-55%에 걸쳐 있는, 방법.
  15. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 구역은 직사각형 형상을 갖는, 방법.
  16. 제11항에 있어서, 상기 스트림이 상기 분배기를 빠져나온 후 및 상기 스트림이 상기 방사돌기에 진입하기 전에 스크린을 통해 상기 제1 및 제2 스트림을 유도하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제11항에 있어서,
    상기 제2 온도보다 높은 제5 온도를 갖는 용융된 중합체의 제3 스트림을 제공하는 단계;
    상기 제1, 제2 및 제3 스트림을 공통 도관 내로 유도하는 단계로, 여기서 상기 제2 스트림은 중앙에 위치되고 상기 제1 및 제3 스트림 사이에 위치되는, 단계;
    상기 제1, 제2 및 제3 스트림을 분배기 내로 유도하고, 상기 인접하는 제1, 제2 및 제3 중합체 스트림의 각각을 확장된 구역에 걸쳐 확산시키는 단계로, 여기서 상기 제1, 제2 및 제3 스트림 사이의 기존 계면의 각각은 유지되는, 단계;
    상기 제3 중합체 스트림을 상기 방사돌기의 제3 구역 내에 위치된 도관 내로 유도하는 단계로, 상기 제3 구역은 상기 제2 길이방향 측면에 인접하여 상기 압출 영역의 길이를 따라 완전히 연장되고 내측으로 연장되어서 상기 방사돌기 내의 도관의 5-40%, 20-80%, 25-75%, 30-70% 또는 40-60%를 포함하도록 하고, 상기 제3 구역은 상기 제2 구역과 상기 제2 길이방향 측면을 완전히 분리하며, 상기 제3 중합체 스트림을 상기 제3 구역 내의 도관을 통해서 그리고 그 밖으로 압출하여 상기 제3 온도를 갖는 용융된 단일성분 필라멘트의 제3 커튼을 형성하는, 단계;
    상기 제2 길이방향 측면에 근접한 제2 급냉 공기 송풍기를 제공하고, 급냉 공기의 제2 유동을 상기 단일성분 필라멘트의 제3 커튼 상으로 직접 유도하고 상기 필라멘트의 제3 커튼을 적어도 부분적으로 고형화시키고, 추가로 여기서 상기 급냉 공기의 제2 유동은 상기 단일성분 필라멘트의 제3 커튼을 지나서 상기 단일성분 필라멘트의 제2 커튼 상으로 계속 이어지는, 단계를 더 포함하는, 방법.
  18. 제11항에 있어서, 상기 방사돌기는 cm2당 5-20개의 도관 밀도를 갖는, 방법.
  19. 제11항에 있어서, 상기 제3 및 제4 온도는 3-50℃, 5-45℃, 5-35℃, 5-30℃ 또는 5-25℃의 양만큼 서로 상이한, 방법.
  20. 제11항에 있어서, 상기 급냉 공기의 제1 유동은 30-115 M/분의 속도와 50℃ 아래의 온도를 갖는, 방법.
  21. 제11항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도는 18℃ 초과 및 28℃ 미만의 양만큼 상이한, 방법.
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