KR20000064412A - 뽑아쓰는분배기에사용하기위한개선된시이트제품및그의제조방법 - Google Patents

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테릴 알란 영
찰스 존 주니어 버그
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데이비드 엠 모이어
더 프록터 앤드 갬블 캄파니
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Abstract

본 발명은 뽑아쓰는 분배 시스템에 사용하기에 적합한 중첩 시이트 층(S1 내지 S3)을 형성하는 개선된 방법을 제공한다. 이 시이트(S1 및 S3)는 무릎-유사 돌출부(11 및 211)를 갖는 하나이상의 측부 가장자리, 및 리본(R31)의 종방향축(L2)에 실질적으로 평행하거나, 하나이상의 무릎-유사 돌출부(11 및 211)를 갖는 대향 측부 가장자리를 갖는 리본(R31 내지 R33)으로부터 절단된다. 이어서 리본(R31 내지 R33)을, 한 가장자리위의 무릎-유사 돌출부(11)가 인접한 리본의 본질적으로 평행한 가장자리 또는 인접한 리본의 측부 가장자리상의 무릎-유사 돌출부(11)에 정렬되도록 위상 조정한다. 인접한 리본(R31 및 R32)의 측부 가장자리상의 무릎-유사 돌출부(11 및 211)를 정렬시키거나 교대되는 리본(R31 내지 R33)의 측부 가장자리의 배향을 역전시킴으로써 위상 조정을 수행한다. 위상 조정후, 리본(R31 내지 R33)을 중첩시켜 최소 중첩 영역(12)에 인접하는 예정된 일련의 최대 중첩 영역(14)을 생성시켜 연속적인 리본들(R31 내지 R33)이 리본들(R31 내지 R33)간의 계면 상호작용에 의해서만 결합되게 한다. 다수의 리본들(R31 내지 R33)을 이러한 방식으로 중첩시켜 층을 형성시키고 이를 절첩시켜 리본들(R31 내지 R33)이 상호삽입되게 한다. 그 결과의 상호삽입된 리본들(R31 내지 R33)의 스택을 절단하여 개별적인 상호삽입된 시이트의 블록을 만든다. 이 공정을 손으로 수행하거나 연속 제조 공정으로 수행할 수 있다.

Description

뽑아쓰는 분배기에 사용하기 위한 개선된 시이트 제품 및 그의 제조 방법
용기로부터 분배되거나 개별포장된 패키지로서 분배되는, 때로는 일반적으로 "와이프(wipe)"라고 불리우는 일회용 타월 및 이와 유사한 시이트 제품은 현대 사회에서 필수품이 되었다. 예를 들면, 와이프는 일상적이고 위생과 관련없이 닦는 용도뿐만 아니라 위생 목적으로도 사용된다. 와이프의 크기, 형태, 두께, 내구성, 수분 함량 및 로션 함량은 모두 다양한 용도에 따라 변할 수 있으며, 이러한 제품의 다용도성 때문에 와이프가 전반적으로 인기를 얻고 있다.
와이프와 같은 시이트 제품은 다용도성을 갖기 때문에 이들은 수많은 물리적 형태를 갖고 이들의 분배 메카니즘도 다양해졌다. 용기를 포함하는 다양한 분배 메카니즘 및 용기를 포함하지 않는 몇몇 분배 메카니즘이 있다. 예를 들면, 건조 종이 타월 및 화장실용 화장지의 두루마리는 낮은 수분 함량을 갖기 때문에 용기를 필요로 하지 않는다. "건조" 시이트 제품은 종종 로션 또는 기타 첨가제를 포함하며, 반드시 수분을 함유하지 말아야 할 필요는 없다. 오히려 "건조" 시이트 제품은 통상의 소비자가 만져보았을 때 전반적으로 건조하게 느껴질정도로 낮은 수분 함량을 갖는 시이트이다. 종이 타월 및 화장실용 화장지는 전반적으로 연속적으로 둘둘 말린 시이트의 형태이고, 이 시이트에는 낱장씩 뜯어낼 수 있도록 눈금이 천공되어 있다. 소비자는 필요한 개수만큼의 낱장을 풀고 이를 낱장들 사이의 눈금을 따라 두루마리로부터 뜯어낸다.
시이트는 종종 로션 및 세정제 등으로 미리 보습 처리된다. 보습된 시이트, 즉 "습윤 와이프"를 분배시키는 방법중 인기가 있는 것은 천공된 두루마리와 용기 분배기를 조합한 것이다. 시이트의 리본은 종종 천공되고, 둘둘 말리고, 딱딱한 용기에 넣어진 후, 로션 및/또는 세정제가 첨가된다. 습윤 와이프를 낱장으로 분배하기 위해서는, 일반적으로 용기내의 작은 개구를 통해 습윤 와이프 낱장을 뽑아내고 시이트를 눈금을 따라 뜯어낸다. 이러한 배열과 관련된 문제점은, 분배 개구가 전형적으로, 최상부에 가장 가깝게 위치된 시이트로부터 보습제가 증발되는 것을 최소화할만큼 작기 때문에 발생한다. 개구 크기가 작을수록, 와이프를 분배기로부터 뽑아내는데 힘이 많이 든다. 이렇게 많은 힘을 주어 와이프를 뜯어내는 경우, 분배될 제품들 사이의 눈금 이전의 위치에서 와이프가 뜯어져 버릴 수가 있고, 또는 쉽게 뜯어지지 않도록 천공시킬 경우에는 제품을 사용자가 뜯어내는데 힘이 더 들게 된다. "처리된 와이프" 또는 "습윤 와이프"를 뽑아내는데에는 양손이 필요한 경우가 많다(즉, 와이프가 용기로부터 제거되고 그 다음의 와이프로부터 뜯어지는 동안에 한 손으로는 와이프를 용기로부터 제거하고 다른 한 손으로는 용기를 붙잡고 있어야 한다.) 그러나, 유감스럽게도 한 손만을 사용할 수 있을 경우(예를 들면 아기를 닦아주는 경우)에도 상술된 와이프와 같은 시이트 제품이 종종 필요한데, 이 경우에는 용기를 들어올릴 정도의 강한 힘을 주어야 천공된 와이프 두루마리를 용기로부터 분배시킬 수 있기 때문에 바람직하지 못하다.
딱딱한 용기로부터 분배되지 않는 또다른 통상적인 와이프 형태는 종종 식당 또는 비행기에서 취급되는, 개별 예비포장된 습윤 와이프를 포함한다. 이러한 습윤 와이프는 종종 절첩되고 개별적인 내습성 주머니에 담겨지며, 이어서 로션 및/또는 세정제가 첨가되고, 주머니가 열 밀봉된다. 소비자가 와이프를 사용하기 위해서는 포장재를 뜯고 사용후에는 주머니와 와이프 둘다를 폐기처분하는 경우가 흔하다. 전형적으로, 이 절차는 또한 양손으로 조작되며, 개별포장 주머니 형태의 와이프는 상당한 폐기물을 발생시키므로, 이 포장 및 분배 방법 또한 바람직하지 못하다.
일반적으로 건조한 시이트의 경우, (미리 절단되고, 상호절첩(interfolded)되고, 천공되지 않은) 낱장 시이트를 분배시키는 공지된 방법중 하나는 분배 용기를 통해서 분배하는 것이다. 분배 용기는 시이트를 뽑아낼 경우마다 개방되는 뚜껑(lid)을 갖는 상자일 수있고, 시이트 낱장이 관통되는 개구와 뚜껑을 갖는 상자일 수 있고, 뚜껑과 개구 둘다의 조합일 수 있다. 일반적으로 개구를 갖는 상자를 통해 분배되는 건조 시이트는 전형적으로 직사각형이고 상호절첩된다. 화장실용 티슈 및 종이 타월은 종종 이러한 방식으로 분배된다.
현재 사용되는, 상호절첩된 시이트의 분배 방식은 본질적으로 직사각형인 시이트의 한쪽 가장자리를 분배기로부터 뽑아냄을 포함한다. 2장의 시이트의 상호삽입된(interleaved) 부분은 그들의 계면에서 상호작용함으로써 그 다음 시이트의 인접한 부분이 뽑혀지도록 한다. 제 1 시이트가 개구를 통해 완전히 잡아당겨진 후, 2장의 상호절첩된 시이트는 빠르게 분리되기 시작한다. 2장의 시이트가 완전히 분리될 때, 제 2 시이트에 보다 쉽게 접근하도록 분배 개구의 외측으로 연장되는 제 2 시이트가 충분히 있어야 한다. 분배기 위에 남아있는 제 2 시이트의 부분은 통상적으로 "꼬리(tail)"라고 칭해진다.
이러한 방식으로 분배되는 건조한 시이트 또는 티슈는 일반적으로 그 다음 시이트의 가장자리와 상호절첩된 직사각형 시이트의 전체 면으로 이루어진 넓은 중첩 영역을 갖는다. 그러나, 수분이 시이트 제품에 첨가되면서, 이 넓은 표면적의 중첩 영역으로 인해서 종종 2장의 시이트 사이에 과다한 상호작용력이 발생되고 2장의 시이트를 분리시키는데에 더 많은 힘이 듬으로 해서 제 2 시이트가 제 1 시이트와 함께 분배된다. 중첩 영역의 표면적을 감소시키면, 분배기로부터 제거된 제 2 시이트의 양을 조절하는 접착력이 감소되기 때문에 중첩 영역의 표면적을 감소시키기란 어렵다(후속 분배에 있어서 "꼬리"를 제공한다).
현재, 축축하고 두껍고 부직인 시이트인 경우에는 시이트를 상호삽입시키는 방식으로는 분배시키지 않는데, 왜냐하면 높은 수분 함량의 존재에 의해 야기되는 시이트 사이의 접착력으로 인해 두 장의 시이트를 분리시키는데 힘이 너무 많이 들고 그 결과 종종 한 번 뽑는 동작에 의해 여러장의 시이트가 분리된다(종종 "체이닝(chaining)"이라고 칭해짐). 따라서, 시이트는 전형적으로 개별적으로 절첩되고 다른 시이트 위에 겹쳐 쌓이고, 분배 용기에 담겨진다. 이러한 분배 방법은 가장 좋은 방법은 아닌데, 왜냐하면 시이트를 뽑아낼 때 간편하게 쥘 수 있는 꼬리가 없기 때문에 일반적으로 보다 어려운 양손 분배 절차를 사용해야 하기 때문이다.
머켄푸스(Muckenfuhs)에게 허여된 미국 특허 제 5,332,118 호는 전술된 바와 같은 분배 절차에 따른 문제점을 야기시키지 않고도 절첩시켜 상호삽입식 뽑아쓰는 분배 매카니즘에서 사용할 수 있는 일련의 시이트 디자인을 개시한다. 미국 특허 제 5,332,118 호는 본원에서 참고로 인용된다. 뽑아쓰는 분배 용도에 사용하기 위한, 미국 특허 제 5,332,118 호에 기술된 바와 같은 시이트의 개선된 디자인 및 이 시이트 제품을 제조하는 개선된 방법이 본원에 기술되어 있다.
다양한 형태의 가장자리를 갖는 연속 리본을 절단하는 방법이 여러 참고 문헌에 기재되어 있다. 예를 들면, 연속 웹을 회전 드럼상에서 잡아당기고 이 웹을 회전 블레이드와 접촉시킴으로써 연속 리본을 만들 수 있다. 블레이드는 기계 방향에 평행한 직선 가장자리를 갖는 리본을 생성시키는 고정식 블레이드이거나, 기계 방향에 적어도 부분적으로 비-평행한 가장자리를 생성시키는, 기계 방향에 수직인 방향으로 진동하는 블레이드일 수 있다.
연속적으로 이동하는 웹의 가장자리에 불규칙한 형태를 생성시키는 또다른 방법은 수 분출구(water jet), 레이저 또는 블레이드를 포함할 수 있는, 다수의 절단 장치가 장착된 프레임(frame)을 사용하는 것이다. 또한 성형된 직물 조각 또는 성형된 공극을 연속 직조 웹으로 절단시키는 용도에도 다중 프레임을 사용할 수 있다. 연속 직조 웹을 절단시키는 또다른 방법은 직물 가장자리를 밀봉시키고 직물이 시이트의 가장자리에서 풀리는 것을 막기 위해서 가열된 블레이드를 사용하는 것이다.
일련의 연속 리본을 뽑아쓰는 분배 시스템에서 사용하기 위한, 중첩 시이트의 연속층으로 절첩시키는 자동화 방법은 당해 분야에 공지되어 있다. 이러한 유형의 기계를 사용하여 본질적으로 직선이고 리본, 즉 티슈의 종방향 축에 평행한 가장자리를 갖는 연속 리본을 절첩시킬 수 있다. 일단 리본이 상호절첩되면, 상호삽입된 연속 스택이 제조되고, 이들을 뽑아쓰는 분배기에서 사용하기에 적합한 블록으로서 절단시킨다.
종래의 장치들은 특정 절첩 수단을 개별적으로 교시하지만, 뽑아쓰는 분배 성능을 개선시키기 위해서 시이트 제품을 계속 향상시킬 뿐만 아니라 이러한 제품을 경제적이고 효율적으로 제조하는 보다 좋은 방법이 필요함은 물론이다. 개선된 시이트 제품 및 뽑아쓰는 분배 시스템에서 효율적으로 사용될 수 있는 시이트를 제조하는 개선된 방법에 대한 요구는 계속 있어왔다. 또한, 뽑아쓰는 분배 시스템에 사용하기 위해서 리본을 정확하고 일정하게 중첩시키고 절첩시키고 시이트로서 절단시키는 개선된 방법에 대한 요구도 있다.
발명의 요약
본 발명의 주요 목적은 상호삽입식 뽑아쓰는 분배 시스템에서 사용하기 위한 개선된 시이트의 제조 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 뽑아쓰는 분배 용도에 사용하기 위한 시이트 제품을 보다 넓은 연속 웹으로부터 개별적으로 또는 연속적으로 보다 효율적으로 절단하기 위한 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 또한 보다 넓은 연속 웹으로부터 본 발명의 개선된 시이트를 절단하기 위한, 군더더기를 남기지 않는(no-waste) 대안을 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 습윤 및 건조 시이트 둘다에 대해 상기 제조 개선점 모두를 달성시키는 것이다.
본 발명의 한 양태에 따라서, 2개의 대향되는 측부 가장자리 사이에 종방향 축을 갖고 측부 가장자리에 하나이상의 무릎-유사 돌출부(knee-like protrusion)를 갖는 리본을 절단시키는 방법이 제공된다. 한 리본의 무릎-유사 돌출부를 인접 리본의 돌출부와 예정된 방식으로 정렬한다. 이어서 인접 리본을 중첩시켜 리본과 최소 중첩 영역 사이에 최대 중첩 영역을 생성시킨다. 이어서 정렬되고 중첩된 리본을 연속 스택이 되게 절첩시키고 이 연속 스택을 뽑아쓰는 분배 시스템에서 사용하기 위한 개별적인 상호삽입된 시이트의 블록이 되게 절단한다.
보다 바람직한 실시태양에서는 2개의 대향되는 측부 가장자리들(이 측부 가장자리중 하나에는 하나이상의 무릎-유사 돌출부가 형성된다) 사이에서 종방향 축을 갖는 리본을 절단시키는 방법이 제공된다. 리본의 대향되는 측부 가장자리는 본질적으로 리본의 종방향 축에 대해 평행하다. 한 리본의 무릎-유사 돌출부를 인접 리본의 본질적으로 평행한 측부 가장자리와 정렬시킨다. 이어서 이러한 방식으로 정렬된 리본을 중첩시켜 한 리본의 무릎-유사 돌출부와 인접 리본의 본질적으로 평행한 가장자리 사이에 최대 중첩 영역을 생성시킨다. 각각의 최대 중첩 영역은 인접 리본간의 최소 중첩 영역과 인접해 있다. 이러한 방식으로 중첩된 다중 리본은 리본의 연속층을 형성하고 이 연속층은 상호삽입된 리본의 연속 스택이 되게 절첩된다. 연속 스택을 리본의 종방향 축에 본질적으로 수직으로 절단하여 뽑아쓰는 분배 시스템에 사용하기 위한 개별적인 상호삽입된 시이트의 블록을 형성한다.
전술된 공정을, 리본을 보다 넓은 직물로부터 절단시키는 연속 제조 공정으로서 수행할 수 있다. 무릎-유사 돌출부가 리본의 양 가장자리내로 절단되는 경우, 쓸모없는 트림(trim)이 직조 웹의 가장자리에 생성된다. 그러나, 무릎-유사 돌출부가 리본의 한쪽 방향으로만 절단되는 바람직한 실시태양에서는, 군더더기가 제거될 수 있다.
본 발명은 뽑아쓰는 분배(pop-up dispensing) 시스템에 사용하기 위한 시이트의 개선된 층상 배열(strata arrangement) 및 실질적으로 연속 층상으로 배향된 리본으로부터 시이트를 제조하는 방법에 관한 것이다.
본 명세서는 본 발명을 특별히 규정하고 뚜렷하게 청구하는 청구의 범위로 종결되지만 첨부된 도면과 관련된 하기 설명을 참조하면 본 발명을 보다 명백히 이해할 수 있을 것이라고 생각된다.
도 1은 본 발명에 따라 제조된 다수의 리본이 중첩된 것을 보여주는 부분 평면도이다.
도 2는 군더더기를 남기지 않는 본 발명의 대안에 따라 제조된 개별적인 시이트 3장이 중첩된 것을 보여주는 평면도이다(여기서, 치수 D는 최소 중첩 영역에서 2장의 시이트의 가장자리들 사이의 거리이다).
도 3은 웹의 기계 방향에 본질적으로 수직인 방향으로 진동될 수 있는 프레임상의 다수의 절단 장치를 포함하는 절단 스테이션(cutting station)을 통과하는 이동 웹의 부분 평면도이다.
도 4는 다수의 절단 장치를 포함하는 절단 스테이션을 통과하는 비교적 넓은 웹 물질의 또다른 부분 평면도이다.
도 5는 하나이상의 절단 스테이션이 웹 이동 방향에 본질적으로 수직인 방향으로 진동할 수 있으므로 가장자리 군더더기가 없는 리본을 제조할 수 있는, 다수의 절단 장치를 포함하는 절단 스테이션을 통과하는 이동 웹의 부분 평면도이다.
도 6은 도 5에 도시된 방식으로 절단된 4개의 인접 리본의 부분 평면도이다.
도 7a는 도 5에 도시된 방식으로 절단된 4개의 리본의 부분 평면도이다.
도 7b는 횡방향으로 분리된 후의, 도 7a에 도시된 4개의 리본의 부분 평면도이다.
도 7c는 교대되는 리본을 뒤집음(flipping)으로써 그의 각각의 측부 가장자리들의 위치를 역전시킴으로써 위상 조정한(phasing) 후의, 도 7b에 도시된 4개의 리본의 부분 평면도이다.
도 7d는 도 7a, 7b 및 7c에 도시된 4개의 리본을 중첩시켜 리본들 사이에 최대 중첩 영역 및 최소 중첩 영역을 형성시키는 방법을 개략적으로 도시한다. 7d는 또한, 각 리본이 절첩되어 개별적인 상호삽입된 시이트가 생성된 후에 각 리본이 결과적으로 절단될 것이라는 것을 보여준다.
도면에 대해 상세히 설명하자면(이때 동일한 도면부호는 전체 도면에 걸쳐 동일한 요소를 나타내고, 맨끝의 두자리 숫자가 동일한 요소들(즉 12, 112, 212)은 도 1의 다양한 바람직한 실시태양의 대응 요소를 나타낸다), 도 1은 본 발명에 따라 절단되고 위상 조정되고 중첩된 3개의 인접 리본들(R31, R32 및 R33)의 부분을 도시한다. 2개의 무릎-유사 돌출부(11 및 211)와 그에 인접한 최소 중첩 영역(12) 사이의 최대 중첩 영역(14)은 우선, 인접 리본(R32 및 R33)의 무릎-유사 돌출부(11 및 211)이 정렬되도록 리본을 위상 조정함으로써 생성된다. 이어서 리본(예를 들면 R32 및 R33)을 중첩시켜 최대 중첩 영역(14)과 최소 중첩 영역(12)를 생성시킨다. 리본(예를 들면 R32)상의 무릎-유사 돌출부(예를 들면 11)는 리본의 종방향 축(예를 들면 L2)으로부터 멀어지는 방향으로 가장 멀리 연장되는 리본(예를 들면 R32)의 측부 영역(예를 들면 40 및 41) 부분이다. 이러한 방식으로 다수의 리본을 중첩시킴으로써 도 1에 부분적으로 도시된 바와 같은 연속층을 생성시키고, 이어서 이 연속층을 절첩시키고, 바람직한 실시태양에서는 각 리본 측부 가장자리상의 각 무릎-유사 돌출부(예를 들면 11, 111, 211)의 대략적인 중간점을 이분하는 선(13)에 따라 절단시킨다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시태양에 따라서 제조된 3개의 개별적인 시이트(S1, S2 및 S3)를 도시한다. 이러한 방식으로 제조된 시이트의 절단, 위상 조정및 중첩은 보다 상세히 후술될 것이다. 이러한 방식으로 제조된 중첩 시이트는 종방향축(L13)에 평행한 측부 가장자리(16)와 무릎-유사 돌출부(20)를 함유하는 측부 가장자리(17) 사이에 최대 중첩 영역(29) 및 최소 중첩 영역(28)을 생성시킨다.
도 2에서 시이트(S1)는 바람직하게는 성형 공정 동안에 본원에서 기술된 성형 장치의 기계 방향(MD)에 실질적으로 평행한 종방향축(L11)을 포함하는 것으로 도시된다. 시이트(S1)는 서로 횡방향으로 이격되어 있는 각각 한쌍의 제 1 측부 가장자리(417) 및 제 2 측부 가장자리(416), 및 제 1 부분(42) 및 제 2 부분(43)을 포함한다. 시이트(S1)는 추가로 2개의 본질적으로 평행한 말단 가장자리(18 및 19)를 포함한다. 무릎-유사 돌출부(120)는 제 1 측부 가장자리(417)를 따라 축(L11)으로부터 횡방향으로 외향 연장되는 것으로 도시된다.
이 바람직한 형상에서 제 2 측부 가장자리(416)는 본질적으로 종방향축(L11)에 평행하지만, 도 1에 11 및 111로 도시된 바와 같이 무릎-유사 돌출부가 양 측부 가장자리상에 형성될 수 있다. 또한, 후술될 바와 같이, 하나이상의 무릎-유사 돌출부(예를 들면 도 1의 11)가 반대쪽에 위치된 무릎-유사 돌출부(111)로부터 종방향으로 오프셋(offset)되어 고속 공정을 보다 용이하게 하도록, 하나이상의 무릎-유사 돌출부가 제 2 측부 가장자리를 따라 형성되는 것이 바람직하다.
도 3은 기계 방향(MD)에 본질적으로 수직인 방향으로 진동할 수 있는 다수의 절단 장치(22)가 장착된 절단 스테이션(21)을 통과하는 이동 웹(23)을 보여준다. 절단 장치(22)는 수 분출구, 레이저, 나이프 또는 임의의 기타 적합한 절단 장치일 수 있다. 절단 스테이션(21)은 바람직하게는 원활하고 방해받지 않는 방식으로 진동하여 최종 리본(R1, R2 및 R3)상에 굴곡이 있는 파상의 대향 측부 가장자리(27)를 생성시킨다. 무릎-유사 돌출부(26)가 리본(R3)의 가장자리상에 형성되며, 이 가장자리는 리본(R3)의 종방향축(L21)으로부터 외향 연장된다. 또한 인접 리본(R2)의 가장자리상에 (26)에 동공이 형성된 것으로 도시되어 있다. 본질적으로 기계 방향(MD)에 평행한 측부 가장자리(25)를 갖는 웹(23)은 도 3에 도시된 바와 같이 절단될때, 웹으로부터 절단된 내부 리본(예를 들면 R1, R2 및 R3)과 유사한 유용한 리본으로 가공될 수 없는, 본질적으로 쓸모없는 군더더기일 뿐인 두 개의 트림 조각(24)이 생긴다.
실질적으로 연속적인 직물 웹으로부터 리본을 형성시키는 또다른 방법이 있다. 목적하는 리본 가장자리 형태를 만들기 위해서, 이동 웹의 기계 방향에 본질적으로 수직인 방향으로 진동하는 나이프 또는 회전 블레이드(도시되지 않음)와 접촉된 회전 드럼상에서 웹을 끌어당길 수 있다. 이와 마찬가지로, 회전 다이(도시되지 않음)상에서 이동 웹을 끌어당기고 다이상에서 형성된 블레이드에 의해 리본을 목적하는 가장자리 형태를 갖도록 절개할 수도 있다.
단일 웹 물질로부터 다수의 리본을 만들 수 있다. 제조 효율성이라는 면에서 볼 때, 다수의 리본을 제조하기 위한 웹은 비교적 넓은 베이스(base) 웹인 것이 바람직하다. 일반적으로는 4개 이상의 리본을 이러한 비교적 넓은 베이스 웹 물질로부터 제조하는 것이 바람직하다.
도 4는, 이동 웹(123)이 다수의 절단 장치(122)가 장착된 절단 스테이션(121)을 통과함으로써 다수의 리본(R11 및 R12)이 동시에 절단되어진다는 점에서 도 3과 유사하다. 도 4와 도 3의 차이는 절단 스테이션(121)이 진동하는 방식에 있다. 절단 스테이션의 진동 방향이 실질적으로 순간적으로 변하는 경우, 무릎-유사 돌출부(예를 들면 31)는 보다 각진 가장자리(30)를 갖게 될 것이다. 각진 무릎-유사 돌출부의 예는 리본(R12)상에 (31)에 도시되어 있고, 또한 인접 리본(R11)상에 상응하는 계곡(valley)이 (31)에 도시되어 있다. 기계 방향(MD)에 본질적으로 평행한 가장자리(125)를 갖는 웹(123)으로부터 리본을 절단시킴으로써 생성시킨 2개의 가장자리 군더더기 부분(33)이 또한 도시되어 있다.
리본을 군더더기가 남지 않게 웹 가장자리를 따라 절단하는 바람직한 실시태양이 도 5에 도시되어 있는데, 여기에서는 둘이상의 절단 스테이션(그중 하나는 고정식(34)이고 다른 하나는 진동식(221)이다)의 조합이 사용된다. 두 절단 스테이션 모두는 다수의 절단 장치(222)를 갖고, 진동식 절단 스테이션상의 절단 장치는 고정식 절단 스테이션상의 절단 장치들 사이로 움직인다. 웹(223)은 두 스테이션 모두를 관통함으로써 기계 방향(MD)에 본질적으로 평행한 가장자리(116) 및 무릎-유사 돌출부(예를 들면 131)를 갖는 대향 가장자리(117)를 갖는 리본(예를 들면 R21, R22, R23 및 R24)으로서 절단된다. 도 6은 도 5에 도시된 방식으로 절단된 4개의 인접 리본(R21, R22, R23 및 R24)의 부분 평면도이다.
도 7a 내지 도 7d는 도 6에 도시되고 도 5의 공정에 의해 절단된 4개의 리본(R21, R22, R23 및 R24)이 분리되고(도 7b), 위상 조정되고(도 7c), 중첩 및 절단되어(도 7d) 뽑아쓰는 분배 시스템에 사용하기 위한 개별적인 시이트(S11, S12, S13 및 S14)가 형성되는 것을 개략적으로 도시한다. 도 7a는 도 5에 도시된 공정에 의해 절단된 후의 4개의 리본(R21, R22, R23 및 R24)의 도면이다. 도 7b는 리본의 개별적인 본질을 보다 정확하게 보여주고 기계 방향(MD)에 본질적으로 평행한 측부 가장자리(216) 및 무릎-유사 돌출부(예를 들면 231)를 갖는 대향 가장자리(217)를 보여주기 위해 상기 4개의 리본들이 분리된 것을 보여준다. 도 7c는 교대되는 리본(R21 및 R23)을 뒤집음으로써 각각의 인접 리본(예를 들면 R23)의 본질적으로 평행한 각 가장자리(예를 들면 316)를 인접 리본(예를 들면 R24)의 무릎-유사 돌출부(예를 들면 231)에 정렬되도록 한 후의 4개의 리본(R21, R22, R23 및 R24)을 보여준다. 도 7d는 이 4개의 리본을 위상 조정하고(교대되는 리본(R21 및 R23)을 뒤집음으로써) 중첩시켜 최대 중첩 영역(114) 및 인접한 최소 중첩 영역(112)을 생성시킨 것을 보여준다. 이들 중첩 리본을 절첩시켜 상호삽입된 리본(도시되지 않음)의 스택을 형성시키고, 이 바람직한 실시태양에서는 각 무릎-유사 돌출부(231)의 대략 중간점을 이분시키는 선(113)을 따라 절단한다. 무릎-유사 돌출부의 대략 중간점을 통해 절단시키는 것이 바람직한데, 왜냐하면 2개의 중첩 영역이 생성되어(한쪽 절단선에 생성됨), 각 리본 가장자리상에 형성되어야 하는 무릎-유사 돌출부의 개수가 반으로 감소하기 때문이다.
리본을 도 7에 도시된 바와 같이 뒤집는 방법과는 다른 방법으로 위상 조정할 수 있다. 예를 들면, 도 4의 절단 공정에서 도시된 바와 같이 제조될 수 있는 도 1의 리본(R31, R32 및 R33)의 무릎-유사 돌출부(11)를, 교대되는 리본(예를 들면 R32)을 뒤집음으로써 정렬시킬 수 있다. 또다른 방법으로서는, 교대되는 리본(예를 들면 R32)을 위치 조정이 가능한 개별적인 위상 조정 아이들러(idler)상에서 끌어당김으로써, 교대되는 리본들이 중첩되기 전까지는 상이한 거리로 이동하여 인접 리본(예를 들면 R32 및 R33)의 가장자리상에 무릎-유사 돌출부(11 및 211)가 중첩되게 할 수 있다. 원통형 롤러 등을 개별적인 위상 조정 아이들러로 사용할 수 있다. 또한 다중 원통형 롤러를 사용하여 원통형 롤러의 각을 변화시킴으로써, 리본이 그의 종방향축 주위로 180°로 점차 꼬이도록 이동 리본을 뒤집을 수 있다.
개별적인 시이트의 분배를 최적화하는데 가장 중요한 디자인 변수가 도 2에 "D"로서 나타나 있다. D는 한 시이트 가장자리로부터 최소 중첩점에서의 인접 시이트 가장자리까지의 공칭 거리이다. D는 인접 시이트들의 모서리 사이의 틈, 또는 시이트들의 모서리 사이의 중첩 면적 또는 인접 시이트 모서리가 중첩 영역과 접촉하지 않을 때를 고려할 때, 0보다 크거나 0보다 작거나 0과 동일할 수 있다. 예를 들면, 손수건 등의 경우, 이 틈에 대한 목표 거리는 최소 중첩점에서 약 2㎜ 내지 약 12㎜, 더욱 바람직하게는 약 5㎜ 내지 7㎜일 수 있다. 틈 거리를 일정하게 유지하면서도 돌출된 영역의 크기 및 형태, 및 중첩 영역의 크기 및 형태를 조절할 수 있다. 본원에서 참고로 인용된, 머켄푸스의 미국 특허 제 5,332,118 호는 시이트의 중첩, 상호삽입 및 분배에 대해 보다 상세히 기술하고 있다. 본 발명의 시이트 제품 및 그의 제조 방법이 머켄푸스의 특허에는 논의되지 않았지만, 시이트간의 최대 중첩 영역과 최소 중첩 영역의 일반적인 이론은 본 발명에서도 적용할 수 있다.
일단 다수의 리본들을 병렬 중첩시키고 난 후 이들을 상호삽입된 리본의 스택이 되게 절첩시키고 개별적인 상호삽입된 시이트의 블록이 되게 절단시킨다. 중첩된 리본들의 연속층을 자동 절첩시키는데에는 기계를 사용할 수 있다. 상호삽입 및 절첩 기계는 "티슈" 분야에 공지되어 있다. 실용적인 방법으로는, 연속 리본을 중첩 및 절첩시키는 공정을 현재 "티슈" 산업에서 사용되는 것과 같은 절첩 기계에서 본질적으로 동시에 완결할 수 있다. 주로 본 발명의 목적을 명시하는 목적으로 본 명세서에 걸쳐 중첩 및 절첩 단계를 개별적으로 논의한다. 본 발명의 시이트를 상호삽입시키는데에는 z-절첩이 바람직한 방법이지만, c-절첩 및 u-절첩을 포함하는 다양한 통상적인 절첩 방법을 사용할 수 있다.
스택내의 리본의 개수가 블록내의 시이트의 개수를 결정하리라는 것을 알 수 있을 것이다. 최종 블록내의 목적하는 시이트 개수를, 상응하는 개수의 리본을 중첩시킴으로써 얻을 수 있다(예를 들면 80장의 티슈가 들어있는 상자를 제조하려면, 80장의 리본을 겹쳐 쌓고 상호절첩시키면 그로부터 절단된 각 블록은 80장의 티슈를 함유한다).
산업에서 통상적인 또다른 공정은 제품의 "클립(clip)"을 제조하는 것이다. 클립은 목적하는 최종 제품보다는 더 적은 개수의 시이트를 갖는 시이트 스택이다. 당해 분야에 통상적으로 사용되는 클립 절첩 및 스택 쌓는 기계는 4 내지 10장의 시이트를 갖는 클립으로서 절단될 수 있는 4 내지 10장의 리본으로 이루어진 스택을 생성시킨다. 적당한 개수의 클립을 다른 클립의 위에 겹쳐 쌓아 각 클립을 상호삽입시키거나 인접 클립에 제거가능하게 부착시켜 예정된 개수의 시이트의 블록을 형성시킨다.
도 1에서와 같이, 중첩되고 절첩된 리본(R31, R32, R33)의 종방향축(L1, L2 및 L3)에 본질적으로 수직인 방향으로 각 무릎-유사 돌출부(11 및 111)의 대략 중간점에서 절단을 수행한다. 도 1에 도시된 바와 같은 절단선(13)은 각 무릎-유사 돌출부의 중간점을 지나며, 각 연속되는 중첩 돌출부들 사이의 중간 지점에서도 또한번 나타나서 개별적인 상호삽입된 시이트의 블록을 형성한다. 도 1에 도시된 바와 같은 리본은 양 측부 가장자리상에 형성된 무릎-유사 돌출부(11 및 111)를 갖고, 이 리본이 무릎-유사 돌출부(11)의 중간점을 통해 절단될 때, 대향 측부 가장자리상의 인접 동공(15) 또한 대략 중간점에서 절단된다. 도 1에 도시된 바와 같이 리본을 절단함으로써 생성되고, 도 4에 도시된 공정에 의해 제조된 개별적인 시이트(S31, S32 및 S33)는 시이트(S32)의 2개의 교대되는 모서리(11 및 111)에서 무릎-유사 돌출부를 가질 것이다. 이 절단 방법에서는, 리본이 절단됨으로써 형성된 각각의 무릎-유사 돌출부가 각 인접 시이트상에 2개의 무릎-유사 돌출부로서 절단되어지기 때문에 바람직하다. 따라서, 궁극적으로 생성되어야 하는 무릎-유사 돌출부의 개수는 절반으로 감소된다. 그러나, 인접한 시이트 사이에 상호삽입된 가장자리를 따라서 최소 중첩 영역에 인접하게 최대 중첩 영역을 생성시키는 임의의 절단선도 허용가능한 절단선이다.
절첩되고 상호삽입된 시이트의 개별적인 블록이 일단 형성되면, 이들을 한 번에 한 장씩 분배할 수 있는 분배기에 넣고 다음 시이트를 분배할 수 있도록 간편히 쥘 수 있는 꼬리를 분배기 밖으로 뽑아낸다. 바람직하게는, 시이트 블록을 포장하는 동안에 로션(보습제, 세정제, 물 등을 함유할 수 있음)을 시이트의 블록에 첨가한다. 그러나, 로션을 임의의 절단 공정 전에 웹에 첨가함을 포함하여, 제조 공정 동안의 임의의 편리한 시점에서 첨가할 수 있다는 것을 알 수 있을 것이다.
예를 들면 개별적인 상호삽입된 시이트 블록을 분배기에 넣은 후, 소비자가 제 1 시이트의 꼬리를 분배기로부터 뽑아내면 분배기 개구를 통해 분배될 시이트의 중첩 부분 및 다음 시이트가 잡아당겨진다. 분배기 내에서 분배될 시이트와 그 다음 시이트 사이의 물리적 상호작용으로 인해 2장의 시이트가 서로 결합하게 되고, 분배될 시이트에 의해 다음 시이트의 꼬리가 분배기 개구쪽으로 및 분배기 개구를 통해 잡아당겨지게 된다. 바람직하게는, 최소 중첩 영역이 분배기로부터 나타나기 시작할 때, 최소 중첩 영역에서 분리 머리(separation front)가 생성된다. 2장의 시이트 사이의 상호작용이 감소함에 따라서 2장의 시이트 사이의 계면을 통해 분리 머리가 계속된다. 분리 머리는 2장의 시이트가 분리되어 상기 용기위에 다음 시이트의 꼬리가 남겨질때까지 계속된다.
본 발명을 그의 바람직한 실시태양과 관련하여 도시하고 기술하였지만, 당해 분야의 숙련자라면 본 발명의 범위로부터 벗어나지 않게 본 발명을 적당히 변경하여 본원에서 기술된 개선된 시이트 제품 및 그의 제조 방법을 추가로 조절할 수 있음을 알 것이다. 많은 대안 및 변형을 기술하였지만 당해 분야의 숙련자들이라면 다른 것들도 많이 있음을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 다음의 청구의 범위에서 고려되어야 할 것이며, 명세서 및 도면에 도시되고 기술된 특정한 구조물 및 방법에만 국한되는 것이 아님을 알아야 한다.

Claims (10)

  1. 종방향 축; 대향된 제 1 측부 및 제 2 측부; 종방향 축으로부터 횡방향으로 이격된, 하나이상의 무릎-유사 돌출부(knee-like protrusion)를 갖는 제 1 측부 가장자리, 및 상기 종방향 축에 실질적으로 평행하거나 상기 종방향 축으로부터 외향 연장되는 하나이상의 무릎-유사 돌출부를 포함하는 제 2 측부 가장자리를 각각 갖는 다수의 리본을 형성시키는 단계;
    한 리본의 제 1 측부 가장자리의 무릎-유사 돌출부가 실질적으로 평행한 제 2 측부 가장자리 또는 인접 리본의 제 2 측부 가장자리의 상응하는 무릎-유사 돌출부에 정렬되도록 인접한 리본들을 그의 종방향 축에 평행한 방향으로 위상 조정시키는(phasing) 단계;
    상기 제 1 측부의 상기 무릎-유사 돌출부의 적어도 일부분을 인접한 위상 조정된 리본의 상기 제 2 측부와 중첩시켜 중첩된 리본의 층을 생성시켜 최소 중첩 영역에 인접하게 일련의 최대 중첩 영역을 생성시키는 단계;
    상기 중첩된 리본의 층을 절첩시킴으로써 절첩된 상호삽입된(interleaved) 리본의 스택(stack)을 생성시키는 단계; 및
    상기 절첩된 상호삽입된 리본의 스택을 상기 종방향 축을 가로질러 절단함으로써 개별적인 상호삽입된 시이트의 블록을 형성시키는 단계
    를 포함함을 특징으로 하는, 뽑아쓰는 분배 시스템(pop-up dispensing system)에 사용하기에 적합한 중첩 시이트의 층을 형성시키는 개선된 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 종방향 축에 실질적으로 평행한 상기 제 2 측부 가장자리로 다수의 리본을 모두 제조함을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    비교적 넓은 베이스(base) 웹 물질이 절단 스테이션(cutting station)에 통과됨으로써 다수의 리본이 형성되고, 상기 베이스 웹 물질은 예정된 기계 방향으로 움직이고, 이러한 베이스 웹은 상기 절단 스테이션을 통과하고, 상기 기계 방향에 횡방향으로 이격된 측부 가장자리를 갖는 다수의 리본이 형성되고, 바람직하게는 상기 절단 스테이션이 상기 기계 방향에 횡방향으로 움직일 수 있는 하나이상의 절단 장치를 포함하여 형성된 리본의 측부 가장자리를 따라 무릎-유사 돌출부를 선택적으로 제공하는, 실질적으로 연속적인 공정으로 다수의 리본을 형성시킴을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절단 스테이션이, 상기 베이스 웹이 절단되는 동안 상기 횡방향에 대해 실질적으로 정지된 상태를 유지함으로써 리본의 종방향 축에 실질적으로 평행한 측부 가장자리를 제공하는 하나이상의 절단 장치를 추가로 포함함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항중 어느 한 항에 있어서,
    상기 위상 조정 단계가, 한 리본의 평행한 측부 가장자리가 무릎-유사 돌출부를 갖는 인접 리본의 측부 가장자리에 인접하게 또는 한 리본의 측부 가장자리상의 무릎-유사 돌출부가 인접한 리본의 측부 가장자리상의 무릎-유사 돌출부와 중첩되게 리본의 대향 측부 가장자리의 위치를 역전시키고, 중첩 정렬된 측부 영역으로부터 예정된 중첩 영역이 생기도록 인접한 리본들을 위상 조정함을 포함함을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    개별적인 리본에 대해서 상기 기계 방향을 따라 예정된 간격으로 위상 조정 아이들러(idler) 롤을 제공함으로써 상기 위상 조정 단계를 보다 쉽게 수행함을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 5 항중 어느 한 항에 있어서,
    절첩되고 상호삽입된 리본의 스택을, 상기 종방향 축에 실질적으로 수직인 방향으로, 각 중첩 돌출부의 대략 중간점에서 및 연속적인 중첩 돌출부들 사이의 중간 지점에서 절단하여 개별적인 상호삽입된 시이트의 블록을 형성함을 특징으로 하는 방법.
  8. 종방향 축; 대향된 제 1 측부 및 제 2 측부; 종방향 축으로부터 횡방향으로 이격된, 하나이상의 무릎-유사 돌출부를 갖는 제 1 측부 가장자리 및 상기 종방향 축에 실질적으로 평행하거나 상기 제 1 측부상에 상기 무릎-유사 돌출부로부터 반대 방향으로 상기 종방향 축으로부터 외향 연장되는 하나이상의 무릎-유사 돌출부를 포함하는 제 2 측부 가장자리를 각각 갖는 다수의 리본을 형성시키는 단계;
    한 리본의 제 1 측부 가장자리의 무릎-유사 돌출부가 인접한 리본의 실질적으로 평행한 제 2 측부 가장자리 또는 상응하는 무릎-유사 돌출부에 정렬되도록 인접한 리본들을 그의 종방향 축에 평행한 방향으로 위상 조정시키는 단계;
    상기 제 1 측부의 무릎-유사 돌출부의 적어도 일부분을 인접한 위상 조정된 리본의 제 2 측부와 중첩시켜 중첩된 리본의 층을 생성시켜 최소 중첩 영역에 인접하게 일련의 최대 중첩 영역을 생성시키는 단계;
    상기 중첩된 리본의 층을 절첩시킴으로써 절첩된 상호삽입된 리본의 스택을 생성시키는 단계; 및
    상기 절첩된 상호삽입된 리본의 스택을 상기 종방향 축을 가로질러 절단함으로써 개별적인 상호삽입된 시이트의 블록을 형성시키는 단계
    에 의해 제조된 부분적으로 중첩된 개별적인 시이트 제품의 블록을 특징으로 하는, 뽑아쓰는 분배 시스템에서 사용하기 위한 개선된 상호삽입된 시이트 배열.
  9. 제 8 항에 있어서,
    다수의 리본이 모두, 상기 종방향 축에 실질적으로 평행한 제 2 측부 가장자리로 제조됨을 특징으로 하는, 개선된 상호삽입된 시이트 배열.
  10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,
    비교적 넓은 베이스 웹 물질이 절단 스테이션을 통해 예정된 방향으로 통과되어 다수의 리본으로 절단되고, 그 결과 생성된 하나이상의 리본이 상기 기계 방향에 평행한 축을 따라 회전함으로써 상기 하나이상의 리본의 대향 측부 가장자리의 위치가 효과적으로 역전되고, 인접한 리본이 선택적으로 위상 조정됨으로써 중첩된 위상 조정된 측부 영역으로부터 예정된 중첩 영역이 생기도록 한 것을 특징으로 하는, 개선된 상호삽입된 시이트 배열.
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