KR20030045132A - 증가된 표면적을 갖는 섬유상 구조체 및 이를 제조하는 공정 - Google Patents

Abstract

제1 평면을 정하고 제1 고도를 갖는 제1 영역 및 상기 제1 평면으로부터 바깥쪽으로 신장되어 제2 고도를 정하는 제2 영역을 적어도 갖는 섬유상 구조체로서, 상기 제2 영역은 다수의 섬유상 필로우를 포함한다. 상기 섬유상 필로우의 적어도 일부는 섬유상 돔 및 상기 돔으로부터 제2 고도로 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분을 포함한다. 상기 캔틸레버 부분은 상기 제1 평면으로부터 높혀져, 이들 간에 포켓을 형성한다. 상기 제1 평면에 수직한 횡단면에서, 상기 섬유상 필로우는 제1 고도에서 측정된 횡단면의 베이스 및 횡단면의 경계를 갖는데, 상기 횡단면의 경계 대 상기 횡단면의 베이스의 비율은 4/1 보다 크다. 라미네이팅된 섬유상 구조체가 또한 기재되어 있는데, 상기 라미네이팅된 섬유상 구조체는 다수의 섬유상 캔틸레버 부분을 갖는 하나 이상의 섬유상 시트를 포함한다. 섬유상 구조체를 제조하는 공정은, 배면측 및 상기 배면측에 대향되는 웹-측을 갖는 패턴닝된 프레임워크(이 프레임워크는 상기 배면측으로 형성된 평면으로부터 높혀져 다수의 현수된 부분을 포함하여 이들간에 빈 공간을 형성한다) 및 편향 도관 부분을 포함하는 편향 부재 상에 배치된 다수의 섬유를 제공하는 단계; 및, 상기 섬유의 일부분을 상기 편향 도관 내로 편향시켜 상기 편향된 섬유들 중 일부가 상기 빈 공간 내에 배치되도록 함으로써 상기 섬유상 돔 및 상기 돔으로부터 측방향으로 신장되는 캔틸레버 부분을 형성하는 단계를 포함한다.

Description

증가된 표면적을 갖는 섬유상 구조체 및 이를 제조하는 공정{FIBROUS STRUCTURE HAVING INCREASED SURFACE AREA AND PROCESS FOR MAKING SAME}

섬유상 웹으로부터 제조되는 제품은 다양한 용도로 사용된다. 예를 들어, 종이 타월, 화장지(facial tissues), 화장실용 화장지(toilet tissues), 냅킨 등은 현대 산업 사회에서 꾸준히 사용되고 있다. 이와 같은 종이 제품에 대한 수요가 많게 되자, 개선된 버전의 제품이 요구되었다. 종이 타월, 화장지, 냅킨, 화장실용 화장지, 자루걸레 헤드(mop heads) 등과 같은 종이 제품이 자신들이 의도한 작업을 수행하고 다양한 용도로 사용된다라고 인정받으려면, 이들 제품은 어떤 물리적인 특성을 가져야만 한다.

이들 특성들 중 보다 중요한 특성은, 세기(strength), 유연성(softness) 및 흡수성(absorbency)이다. 세기란, 종이 웹이 사용 중 물리적인 보존성(physical integrity)을 유지하도록 하는 성능이다. 유연성이란, 소비자가 의도한 용도로 종이를 사용시 소비자가 느끼는 만족스러운 촉감이다. 흡수성이란, 종이가 유체(특히, 물 및 수성의 용액 및 현탁액)를 흡수하여 보유하는 종이의 특성이다. 소정 량의 종이가 절대 량의 유체를 보유하는 것이 중요할 뿐만 아니라, 종이가 유체를 흡수하는 율(rate)이 또한 중요하다.

열풍 건조 제지 벨트(이 벨트는 보강 요소 및 수지성 프레임워크(resinous framework)를 포함한다) 및 이들 벨트를 사용하여 제조된 섬유상 웹은, 예를 들어, 1985년 4월 30일에 Johnson 등에게 허여된 미국 특허 제4,514,345호; 1985년 7월 9일에 Trokhan에게 허여된 미국 특허 제 4,528,239호; 1985년 7월 16일에 Trokhan에게 허여된 미국 특허 제 4,529,480호; 1987년 1월 20일에 Trokhan에게 허여된 미국 특허 제4,637,859호; 1992년 3월 24일에 Smurkoski 등에게 허여된 미국 특허 제 5,098,522호; 1993년 9월 14일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제 5,245,025호; 1993년 11월 9일에 Smurkoski 등에게 허여된 미국 특허 제 5,260,171호; 1994년 1월 4일에 Trokhan에게 허여된 미국 특허 제5,275,700호; 1994년 7월 12일에 Rasch 등에게 허여된 미국 특허 제5,328,565호; 1994년 8월 2일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,334,289호; 1995년 7월 11일에 Rasch 등에게 허여된 미국 특허 제5,431,786호; 1996년 3월 5일에 Stelljes, Jr. 등에게 허여된 미국 특허 제5,496,624호; 1996년 3월 19일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,500,277호; 1996년 5월 7일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,514,523호; 1996년 6월 18일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,527,428호; 1996년 9월 10일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,554,467호; 1996년 10월 22일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,566,724호; 1997년 4월 29일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,624,790호; 1997년 5월 13일에 Ayers 등에게 허여된 미국 특허 제5,628,876호; 1997년 10월 21일에 Rasch 등에게 허여된 미국 특허 제5,679,222호; 1998년 2월 3일에 Ayers 등에게 허여된 미국 특허 제5,714,041호; 1999년 5월 4일에 Huston 에게 허여된 미국 특허 제5,900,122호; 1999년 9월 7일에 Huston 에게 허여된 미국 특허 제5,948,210호에 공지되어 있고 기재되어 있는데, 이들 특허는 양도되어 있고, 이들 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다.

종래 기술의 상술된 벨의 경우, 수지성 프레임워크는 유체-투과성 보강 요소(예를 들어, 직포 구조(woven structure) 또는 펠트(felt))에 결합된다. 수지성 프레임워크는 연속적, 반연속적일 수 있으며, 다수의 이산 돌기(discrete protuberances)를 포함하거나, 또는 이들의 조합일 수 있다. 상기 수지성 프레임워크는 보강 요소로부터 바깥쪽으로 신장되어, 벨트의 웹-측(web-side)(즉, 제지 공정 동안 웹이 배치되는 표면), 상기 웹-측에 대향되는 배면측(backside) 및 상기 웹-측 및 배면측간에서 신장되는 편향 도관(deflection conduits)을 형성한다. 편향 도관은, 제지 공정 동안 차동 가압 하에서 제지 섬유가 편향되는 공간(spaces)을 제공한다. 이 특성으로 인해, 이와 같은 제지 벨트는 또한 본 기술 분야에서 "편향 부재(deflection members)"로 공지되어 있다. 용어 " 제지 벨트" 및 "편향 부재"는 본원에서 상호 호환되어 사용될 수 있다.

상술된 특허에 기재된 이와 같은 편향 부재 상에서 제조된 종이는 일반적으로, 2 이상의 물리적으로 구별되는 영역(제1 고도(elevation) 및, 통상적으로, 상대적으로 높은 밀도를 갖는 영역과, 제1 영역으로부터 제2 고도로 신장되고, 통상적으로, 상대적으로 낮은 밀도를 갖는 영역)을 갖는 것을 특징으로 한다. 제1 영역은 통상적으로, 편향 도관 내로 편향되지 않는 섬유로부터 형성되고, 제2 영역은 통상적으로, 편향 부재의 편향 도관 내로 편향되는 섬유로부터 형성된다. 연속적인 수지성 프레임워크 및 상기 프레임워크에 걸쳐서 분산된 다수의 이산 편향 도관을 갖는 벨트를 사용하여 제조된 종이는, 연속적인 고밀도 네트워크 영역 및 다수의 이산된 저밀도 필로우(pillows)(또는 돔)(이 필로우는 상기 네트워크 영역에 걸쳐서 분산되며, 상기 네트워크 영역과 분리되고 상기 네트워크 영역으로부터 신장된다)를 포함한다. 연속적인 고밀도 네트워크 영역은 주로, 세기를 제공하도록 설계되는 반면, 다수의 저밀도 필로우는 주로, 유연성 및 흡수성을 제공하도록 설계된다. 이와 같은 벨트는 예를 들어, Bounty® 종이 타월, Charmin®화장실용 화장지 및 Charmin Ultra® 화장실용 화장지(이들 제품 모두는 본 출원의 양수인에 의해 제조되어 판매되고 있다)와 같은 상업적으로 성공한 제품을 제조하는데 사용되어 왔다.

통상적으로, 섬유상 구조체의 흡수성의 어떤 양상은 자신의 표면적에 크게 좌우된다. 즉, 소정의 섬유상 웹(섬유 조성물, 평량(basis weight) 등을 포함)의 경우에, 웹의 표면적이 크면 클수록, 웹의 흡수성 또한 크게된다. 구조화된 웹에서, 웹에 걸쳐서 분산된 저밀도 필로우는 웹의 표면적을 증가시킴으로써, 웹의 흡수성을 증가시킨다. 그러나, 상대적으로 저밀도 필로우를 포함하는 면적을 증가시켜 웹의 표면적을 증가시키면, 세기를 제공하는 상대적으로 고밀도 네트워크 면적을 포함하는 웹의 면적을 감소시킨다. 즉, 네트워크를 포함하는 면적에 대한 필로우를 포함하는 면적의 비율을 증가시키면, 종이의 세기에 부정적인 영향을 미치는데, 그 이유는 필로우가 네트워크 영역과 비교하여 상대적으로 낮은 고유 세기(intrinsic strength)를 갖기 때문이다. 그러므로, 주로 세기를 제공하는 고밀도 네트워크 영역의 표면적과 주로 유연성 및 흡수성을 제공하는 저밀도 영역의 표면적간의 상충(trade-off)을 최소화하는 것이 매우 바람직하다.

지금까지, 고밀도 영역의 면적 및 저밀도 영역의 면적을 섬유상 구조체에서 효과적으로 결합해제시킬 수 있다(예를 들어, 섬유상 구조체의 표면적이 섬유상 구조체의 세기를 손상시키지 않고도 증가될 수 있다)는 것이 발견되었다. 특히, 본 발명의 편향 부재를 사용하여 새로운 섬유상 구조체를 형성함으로써, 상대적으로 고밀도 네트워크의 면적을 감소시킴이 없이, 상대적으로 저밀도의 표면적 및 흡수성의 필로우를 충분히 증가시킬 수 있다는 것이 발견되었다.

따라서, 본 발명은 질기며, 유연하고 흡수성의 새로운 섬유상 구조체 및 이와 같은 섬유상 구조체를 제조하는 공정을 제공하는 것이다. 특히, 본 발명은 2개 이상의 영역(제1 고도를 갖는 제1 영역 및 상기 제1 영역으로부터 신장되어 제2 고도를 정하는 제2 영역)을 갖는 섬유상 구조체를 제공하는데, 상기 제2 영역은 섬유상 구조체의 흡수 특질(absorption qualities)을 향상시키는 증가된 표면적을 갖는다.

본 발명은 또한, 제2 영역이 섬유상 돔 및 상기 돔으로부터 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분(fibrous cantilever portions)을 포함하는 섬유상 구조체를 제공하는 것이다. 상기 섬유상 캔틸레버 부분은 제2 영역의 표면적을 증가시키고, 어떤 실시 양태에선, 포켓(pockets)(이 포켓은 섬유상 캔틸레버 부분 및 제1 영역간에 실질적으로 빈 공간(void spaces)을 포함한다)을 형성한다. 이들 포켓은 부가적인 량의 액체를 수용하여, 섬유상 구조체의 흡수성을 더욱 증가시킬 수 있다.

본 발명은 또한, 이와 같은 구조화된 섬유상 구조체를 제조하는데 유용한 새로운 편향 부재를 제공하는 것이다. 특히, 본 발명의 편향 부재는 현수된 부분(suspended portions)을 갖는 패턴닝된 프레임워크를 포함하는데, 상기 현수된 부분은 본 발명의 섬유상 구조체를 제조하는 공정 동안 섬유가 편향될 수 있는 공간(voids)을 형성하여, 섬유상 캔틸레버 부분을 형성한다.

본 발명은 또한, 이와 같은 편향 부재를 제조하는 공정을 제공하는 것이다. 일 실시 양태에서, 이와 같은 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합되는 2층 이상으로 형성된 다층 프레임워크를 포함한다. 각 층은 편향 도관 부분을 갖는다. 한 층의 편향 도관 부분은 유체-투과성이고, 상기 층의 부분이 다른 층의 편향 도관에 대응하여 다수의 현수된 부분을 포함하도록 위치된다.

또 다른 실시 양태에서, 이와 같은 편향 부재는, 본 발명의 새로운 마스크(mask)(이 마스크는 상이한 불투명도(differential opacities)의 영역을 포함한다)를 통해서 경화성 재료(curable material) 층을 경화시킴으로써 현수된 부분이 형성되는 단층 프레임워크를 포함한다.

본 발명의 또한 다른 실시 양태에서, 편향 부재는 본 발명의 새로운 마스크를 통해서 경화성 재료의 코팅을 경화시킴으로써 제조될 수 있는데, 이 마스크는 불투명 영역 및 투명 영역과, 3차원 토포그래피(3-dimensional topography)를 포함한다.

본 발명은 또한 새로운 마스크(이 마스크는 예를 들어, 감광성의 수지성 재료와 같은 경화성 재료를 선택적으로 경화시키는 공정에 사용될 수 있다)를 제공하는 것이다. 이와 같은 마스크는 또한, 본 발명의 편향 부재를 제조하는데 사용될 수 있다. 특히, 본 발명은 투명 영역 및 불투명 영역(이 불투명 영역은 상이한 불투명도를 포함한다)의 패턴을 갖는 마스크를 제공하는 것이다.

본 발명은 또한, 불투명 영역이 적어도 한 방향으로 점진적으로 변화하는 그래디언트 투명도(gradient opacity)를 포함하는 마스크를 제공하는 것이다. 본 발명은 또한, 결합된 패턴을 갖는 마스크를 제공하는 것인데, 상기 결합된 패턴은 투명한/불투명 영역의 패턴 및 마스크의 적어도 한 측으로부터 신장되는 3차원 돌출 패턴(three-dimensional pattern of protrusions)을 포함한다. 본 발명은 또한, 본 발명의 마스크를 제조하는 공정을 제공하는 것이다.

발명의 요약

본 발명의 편향 부재는 웹-측 및 상기 웹-측에 대향되는 배면측을 갖는 프레임워크를 포함한다. 이 프레임워크는 수지성 재료(예를 들어, 감광성 수지), 플라스틱, 금속, 금속 주입된 중합체(metal-impregnated plymers) 등을 포함하지만 이에 국한되지 않는 어떤 적절한 재료로 제조될 수 있다. 상기 프레임워크의 배면측은 X-Y 평면을 정(define)한다. 상기 프레임워크의 두께는 웹-측 및 배면측간에서X-Y 평면에 수직한 Z-방향으로 신장된다.

상기 프레임워크는 X-Y 평면으로부터 Z-방향으로 신장하는 다수의 베이스(bases) 및 상기 다수의 베이스로부터 측방향으로 신장하는 다수의 현수된(suspended) 부분을 포함하는데, 상기 현수된 부분은 X-Y 평면으로부터 Z-방향으로 높혀져, 상기 X-Y 평면 및 현수된 부분간에 빈 공간을 형성한다. 상기 현수된 부분 자체가 X-Y 평면에 평행할 필요는 없지만, 상기 현수된 부분은 X-Y 평면과 실질적으로 평행한 방향으로 "신장"될 수 있는데, 이는 상기 현수된 부분이 베이스로부터 "측방향"(즉, Z-방향과 평행하지 않는 방향)으로 신장된다는 것을 나타낸다.

일 실시 양태에서, 프레임워크는 2층(면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층) 이상으로 형성된 다층(라미네이팅된) 구조를 포함한다. 각 층은 최상부 표면 및 상기 최상부 표면에 대향되는 최하부 표면을 갖는다. 각 층은, 최상부 표면으로부터 최하부 표면을 향하여 Z-방향으로 신장하는 하나 이상의 편향 도관을 포함하는 도관 부분(conduit portion)을 가질 수 있다. 상기 도관 부분은, 층의 전체 두께에 걸쳐서 최상부 표면으로부터 최하부 표면으로 신장될 수 있다. 상기 제1 층의 최하부 표면은 프레임워크의 배면측을 형성하고, 상기 제2 층의 최상부 표면은 프레임워크의 웹-측을 형성한다. 편향 부재(즉, 다수의 층을 포함하는 편향 부재)의 다층 실시 양태에서, 다수의 베이스가 제1 층에 의해 형성된다.

본 발명을 따른 전형적인 이중 층 편향 부재(dual-layer deflection member)(즉, 2개의 층을 포함하는 편향 부재)에서, 제2 층은 X-Y 평면으로부터 Z-방향으로 높혀진 다수의 현수된 부분을 포함하여, X-Y 평면 및 현수된 부분간에 빈 공간을 형성한다. 본 발명의 섬유상 구조체 제조 공정 동안, 이들 빈 공간은 다수의 섬유를 수용하여, 형성된 섬유상 구조체의 섬유상 캔틸레버 부분을 형성한다.

본 발명의 편향 부재는 프레임워크의 웹-측 및 배면측의 적어도 일부분간에 위치되는 보강 요소를 추가로 포함할 수 있다. 이 보강 요소는 유체-투과성, 유체-불투과성 또는 부분적으로 유체-투과성(이 보강 요소의 일부분이 유체 투과성인 반면에, 이 보강 요소의 다른 부분은 유체 불투과성이라는 것을 의미한다)일 수 있다. 보강 요소의 예는, 직포 요소(woven element), 펠트(felt), 메시 와이어(mesh wire) 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다. 다층 편향 부재를 포함하는 실시 양태에서, 상기 보강 요소는 통상적으로, 제1 층의 최상부 표면 및 상기 제1 층의 최하부 표면의 적어도 일부분간에 위치되는데, 이 경우에, 빈 공간은 제2 층의 현수된 부분 및 보강 요소간에 형성된다.

본 발명의 다층 편향 부재에서, 각 층은 실질적으로 연속적인 프레임워크, 실질적으로 반연속적인 프레임워크, 다수의 이산 돌기, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 전형적인 이중-층 편향 부재에서, 제1 및 제2 층의 조합의 예는 다음과 같으며, 이에 국한되지는 않는다; 제1 층이 실질적으로 연속적인 패턴닝된 네트워크(이 네트워크는 그 내부에 제1 다수의 이산 편향 도관을 정한다)를 포함하고, 제2 층이 실질적으로 연속적인 패턴닝된 네트워크(이 네트워크는 그 내부에 제2 다수의 이산 편향 도관을 정한다)를 포함하는, 편향 부재; 제1 층이 실질적으로 연속적인 패턴닝된 네트워크(이 네트워크는 그 내부에 제1 다수의 이산 편향 도관을 정한다)을 포함하고, 제2 층이 반연속적인 패턴닝된 네트워크를 포함하는, 편향 부재; 제1 층이 실질적으로 연속적인 패턴닝된 네트워크(이 네트워크는 그 내부에 제1 다수의 이산 편향 도관을 정한다)를 포함하고, 제2 층이 다수의 이산 돌기를 포함하는, 편향 부재; 제1 층이 반연속적인 패턴닝된 네트워크를 포함하고, 제2 층이 실질적으로 연속적인 패턴닝된 네트워크(이 네트워크는 그 내부에 제2 다수의 이산 편향 도관을 정한다)를 포함하는, 편향 부재; 제1 층이 제1 반연속적인 패턴닝된 네트워크를 포함하고, 제2 층이 제2 반연속적인 패턴닝된 네트워크를 포함하는, 편향 부재; 제1 층이 반연속적인 패턴닝된 네트워크를 포함하고, 제2 층이 다수의 이산 돌기를 포함하는, 편향 부재; 제1 층이 다수의 이산 돌기를 포함하고, 제2 층이 실질적으로 연속적인 패턴닝된 네트워크(이 네트워크는 그 내부에 제2 다수의 이산 편향 도관을 정한다)를 포함하는, 편향 부재; 제1 층이 다수의 이산 돌기를 포함하고, 제2 층이 반연속적인 패턴닝된 네트워크를 포함하는, 편향 부재; 제1 층이 제1 다수의 이산 돌기를 포함하고, 제2 층이 제2 다수의 이산 돌기를 포함하는, 편향 부재.

제1 층 및/또는 제2 층은 유체-불투과성 또는 부분적으로 유체-투과성일 수 있다. 부분적인 유체-투과성 층의 일 예는 다수의 편향 도관을 갖는 층을 포함하는 것인데, 상기 편향 도관의 적어도 일부는 유체-불투과성 재료로 "밀폐(closed)"된다.

다층 편향 부재를 제조하는 공정은 다음 단계를 포함한다:

최상부 표면 및 상기 최상부 표면에 대향되는 최하부 표면을 갖고 X-Y 평면을 정하는 제1 층을 형성하는 단계로서, 상기 제1 층은 자신의 최상부 및 최하부 표면간에서 신장되는 제1 도관 부분을 추가로 갖는, 제1층을 형성하는 단계;

최상부 표면, 상기 최상부 표면에 대향되는 최하부 표면과, 이러한 최상부 및 최하부 표면간에서 신장하는 제2 도관 부분을 갖는, 제2 층을 형성하는 단계 ; 및

상기 제1 층의 최상부 표면이 상기 제2 층의 최하부 표면에 대향되도록, 면-대-면 관계로 상기 제1 층 및 제2 층을 서로 결합시키는 단계로서, 상기 제1 층의 제1 도관 부분에 대응하는 상기 제2 층의 현수된 부분은 X-Y 평면으로부터 거리를 두고 이격되어, 상기 X-Y 평면 및 상기 제2 층의 현수된 부분간에 빈 공간을 형성하는, 제1 층 및 제2 층의 결합 단계.

상기 제1 층 및 제2 층 중 어느 한 층 또는 두 층은 다음 단계를 포함하는 공정에 의해 형성될 수 있다:

제1 두께를 가지며, 포밍 표면(forming surface)에 의해 지지되는 액체 감광성 수지의 코팅을 제공하는 단계와;

경화 방사원(a source of curing radiation)을 제공하는 단계와;

사전 선택된 패턴의 투명 영역 및 불투명 영역을 그 내부에 갖는 마스크를 제공하고; 상기 마스크의 불투명 영역이 코팅 면적을 상기 경화 방사선으로부터 차폐시키는 한편, 상기 마스크의 투명 영역이 다른 코팅 면적을 차폐하지 않도록, 상기 액체 감광성 수지의 코팅 및 경화 방사원간에 상기 마스크를 위치시키는 단계와;

상기 차폐된 코팅 면적이 경화되지 않도록 하면서, 상기 코팅을 상기 마스크를 통해서 상기 경화 방사선에 노출시킴으로써 상기 차폐되지 않은 코팅 면적을 경화시켜, 부분적으로-형성된 층을 형성하는 단계 ;및

경화된 수지성 구조체(hardened resinous structure)가 되도록, 상기 부분적으로 형성된 층으로부터 실질적으로 경화되지 않은 모든 액체 감광성 수지를 제거하는 단계.

선택적으로, 지지 필름(backing film)이 포밍 표면 및 액체 감광성 수지의 코팅간에 위치되어, 상기 포밍 표면이 액체 수지에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.

본원에 상술된 층을 제조하는 공정의 대안으로서 또는 상기 공정 이외에도, 각 층 또는 두 층은 소정 두께의 층을 제공하고 사전-선택된 패턴에 따라서 상기 층 내에 소정 형상의 다수의 구멍(apertures)을 형성함으로써, 형성될 수 있다.

보강 요소를 갖는 편향 부재가 바람직한 경우, 상기 공정은, 포밍 표면에 의해 지지되는 적절한 보강 요소(이 보강 요소는 포밍 표면에 대향되는 하부측 및 상기 하부측에 대향되는 상부측을 갖는다)를 제공하는 단계 및 상기 보강 요소의 상부측에 액체 감광성 수지의 코팅을 침착(depositing)시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

선택적으로, 코팅 두께는 예를 들어 롤(roll), 바(bar) 나이프(knife), 또는 본 기술에 공지된 임의의 다른 적절한 수단에 의해 조절될 수 있다.

일 실시 양태에서, 제1 및 제2 층은 2개의 각각의 포밍 표면 상에서 동시에제조되고 나서, 프레스 닙(press nip)에 의해 접촉하여 서로 결합된다. 본 발명의 일 실시 양태를 따르면, 제1 층의 최상부 표면 및 제2 층의 최하부 표면 중 적어도 한 표면을 부분적으로 경화되지 않은 상태로 유지시키는 단계는, 제1 및 제2 층간의 접촉시 제1 및 제2 층을 서로 결합시키는데 필요로된다. 대안적으로 또는 부가적으로, 제1 및 제2 층은 접착 재료를 사용함으로써 결합될 수 있다. 일 실시 양태에서, 제1 층의 최상부 표면 및/또는 제2 층의 최하부 표면은 화학적 활성 성분(chemically-active ingredients)(이 화학적 활성 성분은 제1 및 제2 층을 서로 결합시키거나 이 결합을 용이하게 한다)을 포함한다.

각 현수된 부분은 프레임워크의 웹-측을 포함하는 웹-배향된 표면(web-oriented surface) 및 상기 웹-배향된 표면에 대향되는 이표면(back surface)을 갖는다. 현수된 부분 및 X-Y 평면간에, 또는 현수된 부분 및 보강 요소간에 형성되는빈 공간은, 특히, 현수된 부분의 이표면 및 X-Y 평면 또는 보강 요소 중 어느 하나간에 형성된다. 현수된 부분의 이표면의 다수의 형상 및 형태가 본 발명에서 고려되는데, 이들 형상 및 형태는 본 발명의 공정들 중 한 공정에 의해 형성될 수 있다. 현수된 부분은 X-Y 평면과 실질적으로 평행한 이표면을 가질 수 있다. 현수된 부분은 또한, 웹-배향된 표면과 평행하지 않는 이표면을 가질 수 있다. 현수된 부분은, 곡선형, 원형, "물결형(waving)"의 이표면 또는 여러 불규칙한 형상을 갖는 이표면을 가질 수 있다.

X-Y 평면에 수직한 특정한 횡단면(cross-section)에서 관찰시, 현수된 부분은 횡단면에서 "캔틸레버" 부분 또는 "브리지(bridge)" 부분중 어느 한 부분을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은, "캔틸레버" 현수된 부분은 X-Y 평면에 수직한 횡단면에서 하나 이상의 자유 단부(free end)를 갖는 현수된 부분을 의미하는 반면; "브리징" 현수된 부분은 X-Y 평면에 수직한 횡단면에서 2개 이상의 베이스를 상호 연결(또는 "브리지")시키는 현수된 부분이다.

상술된 상이한 패턴의 층과 유사하게, 프레임워크의 웹-측 및 배면측은 실질적으로 연속적인 패턴, 실질적으로 반연속적인 패턴 또는 다수의 이산 돌기로 형성된 패턴을 포함할 수 있다. 전반적으로 프레임워크에 대한 패턴과 프레임워크의 웹-측 또는 배면측 표면에 대한 패턴간의 차이는, 전반적으로 프레임워크의 내용(context)을 고려시에, 프레임워크의 전체 두께가 프레임워크의 연속성, 반연속성 또는 불연속성을 위하여 고려되고 있는 반면, 프레임워크의 웹-측 및 배면측의 내용을 고려시에, (웹-측 또는 배면측의) 단지 관련된 표면 만이 상기 관련된 표면의 연속성, 반연속성 또는 불연속성을 위하여 고려된다는 것이다.

다층이든 단층이든지 간에, 전반적으로 프레임워크는, 자신의 웹-측으로부터 배면측으로 신장되는 유체-투과성 도관 부분을 가질 수 있다. 일 실시 양태에서, 프레임워크의 웹-측 및 배면측 중 적어도 하나는 자신에 걸쳐서 분산되는 다수의 이산된 개구(openings)의 실질적으로 연속적인 패턴을 포함하는데, 상기 다수의 이산된 개구는 다수의 이산 편향 도관을 포함한다. 웹-측 또는 배면측 내의 다수의 개구들 중 일부는, 원하는 경우, 유체-불투과성 재료에 의해 밀폐되어, 프레임워크의 유체-불투과성 부분을 형성한다.

편향 부재 또는 상기 편향 부재의 단층을 제조하는 공정의 또 다른 실시 양태는 다음 단계를 포함한다:

포밍 표면에 의해 지지되는 액체 감광성 수지의 코팅을 제공하는 단계로서, 상기 코팅은 최상부 표면, 상기 최상부 표면에 대향되고 상기 포밍 표면에 대향되는 최하부 표면과, 상기 최상부 및 최하부 표면간에 정해진 사전-선택된 제1 두께를 갖는, 액체 감광성 수지의 코팅을 제공하는 단계;

경화 방사원을 제공하는 단계;

투명 영역 및 불투명 영역을 갖는 마스크를 제공하는 단계로서, 상기 불투명 영역은 적어도 제1 불투명 영역 및 제2 불투명 영역을 포함하며, 상기 제1 불투명 영역은 제1 불투명도를 갖고 상기 제2 불투명 영역은 상기 제1 불투명도 보다 낮은 제2 불투명도를 갖는, 마스크를 제공하는 단계;

상기 코팅 및 경화 방사원간에 상기 마스크를 위치시키는 단계;

상기 마스크를 통해서 액체 감광성 수지를 경화시키는 단계로서, 상기 제1 불투명 영역은 상기 제1 코팅 면적을 경화 방사선으로부터 차폐시켜 상기 제1 코팅 두께에 걸쳐서 상기 제1 코팅 면적이 경화되는 것을 방지하며, 상기 제2 불투명 영역은 제2 코팅 면적을 부분적으로 차폐시켜 상기 경화 방사선이 상기 제2 코팅 면적을 상기 제1 코팅 두께 보다 작은 소정의 제2 두께로 경화시키며, 상기 투명 영역은 제3 코팅 면적을 차폐하지 않음으로써 상기 경화 방사선이 상기 제1 코팅 두께에 걸쳐서 상기 제3 면적을 경화시킴으로써, 부분적으로-형성된 편향 부재를 형성하는, 액체 감광성 수지를 경화시키는 단계;

거시적인 단일평면(monoplanar) 패턴닝된 프레임워크(이 프레임워크는 상기코팅의 최상부 표면으로부터 형성되는 웹-측 및 코팅의 최하부 표면으로부터 형성되고 X-Y 평면을 정하는 배면측을 갖는다)를 형성하는 경화된 수지성 구조체가 되도록, 상기 부분적으로-형성된 편향 부재로부터 실질적으로 경화되지 않은 모든 액체 감광성 수지를 제거하는 단계.

이로 인한 프레임워크는 제3 코팅 면적으로부터 형성되는 다수의 베이스 및 제2 코팅 면적으로부터 형성되는 다수의 현수된 부분을 포함하는데, 이 현수된 부분은 다수의 베이스로부터 측방향으로 신장되고 X-Y 평면으로부터 이격되어, 상기 X-Y 평면 및 현수된 부분간에 빈 공간을 형성한다.

본 발명의 섬유상 구조체는 2 이상의 영역(제1 평면을 정하고 제1 고도를 갖는 제1 다수의 마이크로-영역(또는, 간단히 제1 영역) 및 제1 평면으로부터 바깥쪽으로 신장하여 제2 고도를 정하는 제2 다수의 마이크로-영역(또는, 간단히 제2 영역)을 포함하는데, 상기 제2 다수의 마이크로 영역들 중 적어도 일부 영역은 섬유상 돔 및 상기 돔으로부터 제2 고도로 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은, 섬유상 돔 및 상기 돔으로부터 신장하는 캔틸레버 부분은 "필로우"를 포함한다. 그러나, 일부 필로우는 캔틸레버 부분을 가지지 않을 수도 있다는 것을 이해하여야 한다.

제1 및 제2 다수의 마이크로-영역 각각은, 실질적으로 연속적 또는 실질적으로 반연속적일 수 있으며, 다수의 이산 돌기로 형성될 수 있으며, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 제1 다수의 마이크로-영역이 실질적으로 연속적이고 거시적인 단일평면의 네트워크 면적을 포함하는 경우, 제2 다수의 마이크로-영역은 네트워크 면적에 걸쳐서 분산되는 다수의 이산 필로우를 포함할 수 있는데, 상기 필로우들 중 적어도 일부 필로우는 네트워크 면적으로부터 신장하는 섬유상 돔 및 상기 돔으로부터 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분을 포함한다.

섬유상 캔틸레버 부분들중 일부는 제1 평면으로부터 높혀져, 제1 평면 및 섬유상 캔틸레버 부분간에 실질적으로 빈 공간을 포함하는 포켓을 형성한다. 이들 포켓은 섬유상 구조체를 사용하는 동안 액체를 수용하는 부가적인 공간(room)을 제공하여, 흡수력을 향상시킨다라고 간주된다. 섬유상 구조체의 섬유상 캔틸레버 부분은 또한, 자신의 전체 표면적을 증가시킴으로써, 섬유상 구조체의 흡수력을 더욱 증가시키는데 기여한다. X-Y 평면에 수직한 횡단면에서, 섬유상 캔틸레버 부분을 포함하는 하나 이상의 필로우의 전체 횡단면 경계(cross-sectional perimeter) 대 상기 필로우의 횡단면 베이스의 비율은 4/1 이상이다.

이들 필로우가 연속적인 패턴이든지, 반연속적인 패턴이든지 또는 이산 돌기 패턴이든지 간에, 일부 필로우는 X-Y 평면에 수직한 횡단면에서 양호하게 정해진 섬유상 캔틸레버 부분을 가지지 않을 수도 있다. 그러나, 심지어 섬유상 캔틸레버 부분이 없어도, 본 발명의 섬유상 구조체는 제2 다수의 마이크로-영역의 표면적을 증가시키는 이점을 제공한다. 그러므로, 또 다른 양상에서의 본 발명의 섬유상 구조체는 제1 평면을 정하고 제1 고도를 갖는 제1 다수의 마이크로-영역 및 상기 제1 평면으로부터 바깥쪽으로 신장하여 제2 고도를 형성하는 제2 다수의 마이크로-영역을 포함하는데, 상기 제1 평면에 수직한 하나 이상의 횡단면에서, 제2 다수의 마이크로-영역은 제1 고도로 측정된 횡단면 베이스 및 횡단면 경계를 갖는 필로우를 포함하며, 상기 횡단면 경계 대 횡단면 베이스의 비율은 4/1 이상이다.

섬유상 구조체의 상이한 영역은 상이한 평량 및/또는 상이한 밀도, 및/또는 상이한 섬유 조성물을 가질 수 있다. 일 실시 양태에서, 제1 다수의 마이크로-영역의 밀도는 제2 다수의 마이크로-영역의 밀도보다 크다. 또 다른 실시 양태에서, 제2 다수의 마이크로-영역의 평량은 제1 다수의 마이크로-영역의 평량 보다 크다. 또한 다른 실시 양태에서, 단 섬유(short fibers)의 함유량에 대한 장 섬유(long fibers)의 함유량의 비율은, 1.0, 1.0 이상 또는 1.0 이하가 되도록 가변될 수 있다. 본 발명의 섬유상 구조체는 고밀도의 제1 다수의 마이크로-영역 및 저밀도의 제2 다수의 마이크로-영역에 대해 중간 밀도를 가질 수 있다. 섬유상 캔틸레버 부분은 이와 같은 중간 밀도를 가질 수 있다.

본 발명의 라미네이팅된 구조체는 2 이상의 라미나들(laminae)을 포함한다. 하나 이상의 라미나들은 상술된 섬유상 구조체를 포함한다. 일 실시 양태에서, 본 발명의 라미네이팅된 섬유상 구조체는 서로 결합되는 적어도 제1 라미나 및 제2 라미나를 포함한다. 제1 라미나는 2 이상의 영역(제1 평면을 정하고 제1 고도를 갖는 제1 다수의 마이크로-영역 및 제1 평면으로부터 바깥쪽으로 신장하여 제2 고도를 정하는 다수의 섬유상 돔 및 상기 돔으로부터 제2 고도로 측방향으로 신장하는 다수의 섬유상 캔틸레버 부분을 포함하는 제2 다수의 마이크로-영역)을 갖는 섬유상 시트를 포함한다. 라미네이팅된 구조체 내의 다른 라미나 또는 라미나들은 섬유상 캔틸레버 부분을 갖거나 갖지 않을 수 있다. 물론, 다른 라미나 또는 라미나들은 본 기술 분야에 공지된 어떤 공정(열풍 건조 공정 및 종래의 공정을 포함하지만 이에 국한되지 않는다)에 의해서도 제조될 수 있다. 이 라미나들은 한 라미나의 섬유상 캔틸레버 부분이 다른 라미나와 대향되도록 결합될 수 있다. 대안적으로, 섬유상 캔틸레버 부분을 갖는 라미나들은 상기 섬유상 캔틸레버 부분을 갖는 라미나들에 대향되는 측과 결합될 수 있다.

2 이상의 라미나들을 포함하는 라미네이팅된 섬유상 구조체에서, 각 라미나들은 제1 평면으로부터 이격되는 섬유상 캔틸레버 부분을 가져, 상기 제1 평면 및 섬유상 캔틸레버 부분 간에 실질적으로 빈 공간을 형성할 수 있다. 그리고 나서, 2개의 라미나들이 서로 결합되어, 상기 한 라미나의 섬유상 캔틸레버 부분이 다른 한 라미나의 섬유상 캔틸레버 부분에 대향되는 경우, 상기 한 라미나의 섬유상 캔틸레버 부분들 중 적어도 일부는 상기 다른 라미나의 제1 평면 및 섬유상 캔틸레버 부분 간에 형성되는 포켓 내에 배치될 수 있다. 이와 같은 2개의 라미나들을 결합시키면, 어느 한 라미나를 찢거나 상기 라미나들을 분리시킴이 없이, 적어도 한 측 방향으로 서로에 대한 라미나들의 이동성(movability)이 제한되는 것으로 간주된다. 이와 같은 이동성은 본 발명의 라미네이팅된 섬유상 구조체의 유연성 및 흡수성을 촉진시키는 것으로 간주된다. 대안적으로, 라미나들은, 자신들 각각의 섬유상 캔틸레버 부분이 대향 방향으로 서로 마주보도록 결합될 수 있다.

본 발명의 섬유상 구조체를 제조하는 공정은 다음 단계를 포함한다:

상술된 본 발명의 편향 부재를 제공하는 단계;

다수의 섬유를 제공하고, 상기 다수의 섬유를 상기 편향 부재 상에 침착시키는 단계;

편향된 섬유들 중 일부 또는 편향된 섬유의 일부분이 상기 편향 부재의 X-Y 평면 및 현수된 부분간에 형성된 빈 공간 내에 배치되도록 상기 다수의 섬유의 일부분을 상기 편향 부재의 편향 도관 내로 편향시킴으로써, 부분적으로-형성된 섬유상 구조체를 형성하는 단계;

상기 부분적으로-형성된 섬유상 구조체를 상기 편향 부재로부터 분리시킴으로써, 본 발명의 섬유상 구조체를 형성하는 단계.

상기 공정은 부분적으로-형성된 섬유상 구조체를 그 위에 갖는 편향 부재를 가압 표면(pressing surface)(예를 들어, 양키 건조 드럼(Yankee drying drum)의 표면)에 대해 가압함으로써, 상기 부분적으로-형성된 섬유상 구조체의 부분을 치밀화시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.

다수의 섬유를 편향시키는 단계는 기계압(mechanical pressure)을 섬유 부분에 가하거나, 유체 차동 압력(fluid pressure differential)(예를 들어, 진공압(vacuum pressure))을 다수의 섬유에 가하는 단계를 포함할 수 있다. 일 실시 양태에서, 편향 부재상에 배치된 웹은 가요성 재료 시트(flexible sheet of material)와 중첩되어, 상기 웹이 가요성 재료 시트 및 편향 부재간에 배치되도록 할 수 있다. 이 가요성 재료 시트는 편향 부재의 공기 투과율(air permeability) 보다 작은 공기 투과율을 갖는다. 가요성 재료 시트는 또한, 공기-불투과성일 수 있다. 유체 차동 압력을 재료 시트에 가하면, 이 재료 시트의 적어도 일부분이 제지 벨트를 향하여 편향되고, 웹의 적어도 일부분이 제지 벨트의 도관 내로 편향된다.

상기한 다수의 섬유는 본 기술 분야에 공지된 어떠한 섬유(예를 들어, 셀룰로오스 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 임의의 조합)로부터 선택될 수 있다. 다수의 섬유는 또한, 습윤성 섬유상 웹 형태로 공급될 수 있는데, 상기 웹의 부분은 편향 부재의 현수된 부분 및 X-Y 평면간에 형성된 빈 공간 및 편향 도관 내로 효과적으로 편향될 수 있다.

본 발명은 또한, 경화성 재료(예를 들어, 본 발명의 편향 재료를 제조하는데 적합한 감광성 수지 재료)를 경화시키는 공정에 사용하기 위한 마스크를 제공하는 것이다. 일 실시 양태에서, 본 발명의 마스크는 최상부측 및 상기 최상부측에 대향되는 최하부측을 갖는 구조와, 투명 영역 및 불투명 영역의 패턴을 포함하는데, 상기 불투명 영역은 적어도, 제1 불투명도를 갖는 제 1 불투명 영역 및 상기 제1 불투명도와 상이한 제2 불투명도를 갖는 제2 불투명 영역을 포함한다.

투명 영역 및 불투명 영역은 랜덤(random)하지 않는 반복 패턴을 포함할 수 있다. 불투명 영역은 실질적으로 연속적인 패턴, 실질적으로 반연속적인 패턴, 다수의 이산 면적으로 형성된 패턴 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 게다가, 이 제1 불투명 영역 및 제2 불투명 영역은 랜덤하지 않는 반복 패턴을 포함할 수 있다. 제1 불투명 영역, 제2 불투명 영역 또는 상기 제1 및 제2 불투명 영역 둘 다는, 실질적으로 연속적인 패턴, 실질적으로 반연속적인 패턴, 다수의 이산 면적으로 형성된 패턴 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 제2 불투명 영역은 제1 불투명 영역에 인접하거나 분리될 수 있다.

불투명 영역은 2 이상의 상이한 불투명도를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본발명을 따른 마스크는 제1 불투명도 및 제2 불투명도의 중간인 제3 불투명도를 갖는 제3 불투명 영역을 포함할 수 있다.

일 실시 양태에서, 불투명 영역은 적어도 한 방향으로 점진적으로 변화하는 그래디언트 불투명도를 포함한다. 그래디언트 불투명도 영역은 제1 불투명 영역, 제2 불투명 영역을 포함하거나, 이들 영역으로부터 분리될 수 있다. 그래디언트 불투명도는, 한 방향 또는 여러 방향으로 동등하게 증가하거나 동등하지 않게 증가하는 방식으로 변화할 수 있다.

또 다른 실시 양태에서, 마스크는 3차원 토포크래피(예를 들어, 이 마스크의 적어도 한 측으로 부터 신장하는 돌출 패턴)를 포함한다. 이 마스크의 최하부측으로부터 신장하는 돌출은, 경화성 재료의 코팅 내로 임프린트(imprint)되도록 구조화 및 형상화되어, 상기 코팅 내에 대응하는 함몰부(depressions) 또는 공간을 형성한다. 마스크의 최상부측으로부터 신장하는 돌출은 액체 경화성 재료가 흐를 수 있는 공간을 제공하도록 구조화 및 형상화되어, 상기 마스크의 토포그래피의 등고선(contours)을 근사화시킨다. 돌출 패턴들 중 어느 한 패턴 또는 두 패턴은 실질적으로 연속적인 패턴, 실질적으로 반연속적인 패턴, 다수의 이산 돌기로 형성된 패턴 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 돌출 패턴들 중 어느 한 패턴 또는 두 패턴은 투명 영역 및 불투명 영역의 패턴과 상관되어, 결합된 랜덤하지 않는 반복 패턴을 형성한다. 이와 같은 일 실시 양태에서, 이 불투명 영역은 돌출의 말단 표면(distal surfaces)을 포함한다.

마스크의 일 실시 양태에서, 투명 영역 및 불투명 영역의 패턴은 돌출 패턴과 무관하고 분리될 수 있다. 이와 같은 마스크는 면-대-면 관계로 서로 병치된 적어도 제1 요소 및 제2 요소로 형성된 복합 구조체(composite structure)를 포함할 수 있는데, 상기 제1 요소는 투명 영역 및 불투명 영역의 패턴을 형성하고, 상기 제2 요소는 돌출 패턴을 형성한다. 이와 같은 복합 마스크 내의 제1 및 제2 요소는 중첩되어, 상기 불투명 영역 및 돌출의 결합된 랜덤하지 않은 반복 패턴을 형성할 수 있다.

상이한 불투명도를 갖는 마스크는 경화성 재료를 경화시키는 공정에 사용되어, 본 발명의 편향 부재를 구성할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 및 제2 불투명도를 포함하는 마스크가 경화 방사원 및 경화성 재료의 코팅간에 위치되어 상기 코팅을 경화 방사선으로부터 선택적으로 차폐시킬 때, 제1 불투명도를 갖는 제1 불투명 영역은 제1 코팅 면적을 경화 방사선으로부터 차폐시켜 제1 영역을 상기 코팅의 전체 두께에 걸쳐서 경화되지 않은 채로 유지시키며, 제2 불투명도를 갖는 제2 불투명 영역은 제2 코팅 면적을 부분적으로 차폐하여 경화 방사선이 상기 코팅의 전체 두께 보다 작은 부분적인 두께를 통해서 상기 코팅을 경화시키고, 투명 영역은 제3 코팅 면적을 차폐되지 않은 상태로 유지시켜 경화 방사선이 상기 코팅의 전체 두께에 걸쳐서 경화성 재료를 경화시킨다.

그래디언트 불투명도를 갖는 마스크가 코팅을 경화시키는데 사용되는 경우, 상기 그래디언트 불투명도를 갖는 영역은 대응하는 코팅 면적을 경화 방사선으로부터 차폐시켜, 상기 대응하는 면적을 점진적으로 변화하는 두께(이 두께는 마스크의 점진적으로-불투명 영역의 점진적으로 변화하는 불투명도와 상관된다)에 걸쳐서 경화시킨다. 예를 들어, 그래디언트 불투명도가 한 방향으로 동등하게 증가 또는 감소하는 방식으로 변화(증가 또는 감소)되는 경우, 상기 대응하는 코팅 면적의 경화 깊이는 또한, 동등하게 감소 또는 증분하는 방식으로 점진적으로 변화할 것이다. 물론, 그래디언트 불투명도는 동등하지 않게 증가하는 방식으로 변화할 수 있다.

본 발명의 마스크는, 실질적으로 균일한 두께의 얇은 투명한 재료(예를 들어, 투명한 필름)를 제공하는 단계; 제1 소정 패턴에 따라서 불투명 영역의 패턴을 상기 재료 상에 형성하는 단계; 및 제2 소정 패턴에 따라서 상기 재료를 엠보싱(embossing)하는 단계를 포함하는 공정에 의해 제조될 수 있다. 상기 공정은, 상기 제1 소정 패턴이 실질적으로 상기 제2 소정 패턴과 상관하여 결합된 랜덤하지 않은 반복 패턴을 형성하도록 구조화될 수 있다. 예를 들어, 상기 불투명 영역을 형성하는 단계 및 상기 재료를 엠보싱하는 단계는 동시에 수행될 수 있다. 상기 불투명 영역의 패턴을 형성하는 단계는 얇은 투명한 재료의 선택된 영역에 잉크를 도포하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 선택된 영역은 상기 재료의 엠보싱된 면적의 말단 표면을 포함할 수 있다.

상이한 불투명도의 영역을 갖는 마스크는, 어떤 초기 불투명도를 갖는 불투명 영역의 패턴을 형성하기 위하여 투명한 필름을 인쇄하고 나서, 상기 초기 불투명도와 다른(또는, 서로 상이한) 또 다른 불투명도(또는, 다수의 다른 불투명도)를 갖는 불투명 영역의 패턴(또는 패턴들)을 형성하기 위하여, 필요에 따라서, 2회(3회, 4회 등) 상기 필름을 인쇄하는 것을 포함하는, 다단계 공정으로 형성될 수 있다. 상이한 투명도는 또한 예를 들어, 잉크를 수용하는 상이한 깊이를 갖는 패턴을포함하는 그라비아 롤(Gravure roll)에 의해 인쇄하는, 한 단계 인쇄로 형성될 수 있다. 인쇄 동안, 그라비아 롤로부터 투명한 필름으로 전달되는 잉크는 상이한 강도(intensities)의 영역을 가지게 되는데, 이는 롤 패턴의 상이한 깊이를 가짐을 반영한다.불투명 영역을 형성하는 다른 방법(화학 작용, 전자기 작용, 레이저, 열 등)이 본 발명에 사용될 수 있다.

또 다른 양상에서, 상술된 3차원 마스크를 사용하여 본 발명의 편향 부재를 제조하는 공정은 다음 단계를 포함한다:

포밍 표면에 의해 지지되는 액체 경화성 재료의 코팅을 제공하는 단계로서, 상기 코팅은 상기 포밍 표면에 대향되는 최하부 표면, 상기 최하부 표면에 대향되는 최상부 표면, 및 상기 최상부 및 최하부 표면간에 정해진 제1 두께를 갖는, 액체 경화성 재료의 코팅을 제공하는 단계;

상기 포밍 표면에 의해 지지되는 코팅을 경화시키기 위하여, 경화 방사선을 방출시키도록 구조화되고 형상화된 경화 방사원을 제공하는 단계;

제1 패턴의 투명 영역 및 불투명 영역을 그 내부에 갖고, 자신의 한 측으로부터 바깥쪽으로 신장하는 제2 돌출 패턴을 갖는, 마스크를 제공하는 단계;

상기 제2 돌출 패턴이 상기 코팅 내로 적어도 부분적으로 침지(submerged)되도록, 상기 코팅 및 상기 경화 방사원간에 상기 마스크를 위치시켜, 상기 마스크 내에 3차원 공간을 형성하는 단계;

상기 경화성 재료를 경화하는 단계로서, 상기 제1 패턴의 불투명 영역은 선택된 코팅 면적을 상기 경화 방사원으로부터 적어도 부분적으로 차폐시켜, 상기 선택된 면적을 상기 제1 두께의 적어도 일부분에 걸쳐서 경화시킴으로써, 부분적으로-형성된 편향 부재를 형성하는, 경화 단계; 및

상기 코팅의 최상부 표면으로부터 형성되는 웹-측 및 상기 코팅의 최하부 표면으로부터 형성되는 배면측을 갖는 거시적인 단일평면의 패턴닝된 네트워크를 포함하는 편향 부재를 형성하는 경화된 수지성 구조체가 되도록, 상기 부분적으로-형성된 편향 부재로부터 실질적으로 경화되지 않은 모든 재료를 제거하는 단계.

상술된 바와 같이, 제1 패턴, 제2 패턴, 또는 상기 제1 및 제2 패턴 둘 다는 랜덤하지 않고 반복될 수 있다. 마스크의 특정 실시 양태에 따라서, 마스크는, 제2 돌출 패턴이 상기 마스크의 제1 패턴의 불투명 영역에 의해 적어도 부분적으로 차폐되는 선택된 면적 내로 침지되도록 위치될 수 있다. 대안적으로 또는 부가적으로, 마스크는, 상기 제2 돌출 패턴이 상기 마스크의 제1 패턴의 불투명 영역에 의해 차폐되지 않는 면적 내로 침지되도록 위치될 수 있다.

일 실시 양태에서, 마스크는 적어도 필름 및 상기 필름과 병치된 엠보싱 요소로 형성된 복합 구조체를 포함하는데, 상기 엠보싱 요소는 제2 돌출 패턴을 형성한다. 이와 같은 실시 양태에서, 엠보싱 요소, 필름 또는 상기 엠보싱 요소 및 상기 필름 둘 다는 불투명 영역을 포함할 수 있다. 엠보싱 요소 및 필름 둘 다가 불투명 영역을 포함하는 경우, 이것은, 엠보싱 요소의 불투명 영역 및 상기 필름의 불투명 영역이 상호 조정(coordinated)되어, 제1 패턴의 투명 영역 및 불투명 영역을 형성하도록 하는데 유용하게될 수 있다.

엠보싱 요소는 경화 방사선에 투명할 수 있다. 대안적으로, 상기 엠보싱 요소는 경화 방사선에 불투과성일 수 있다. 일 실시 양태에서, 엠보싱 요소는 자신에 걸쳐서 공간을 갖는다. 이와 같은 엠보싱 요소는, 예를 들어 직포 요소(이 직포 요소는 자신에 걸쳐서 개방 면적을 갖는다) 또는 메시 와이어를 포함할 수 있지만, 이에 국한되지 않는다.

복합 마스크를 사용하여 편향 부재를 제조하는 공정은 다음 단계를 포함할 수 있다:

포밍 표면에 의해 지지되는 액체 경화성 재료의 코팅을 제공하는 단계로서, 상기 코팅은 상기 포밍 표면에 대향되는 최하부 표면, 상기 최하부 표면에 대향되는 최상부 표면과, 상기 최상부 및 최하부 표면간에 정해진 제1 두께를 갖는, 액체 경화성 재료의 코팅을 제공하는 단계;

상기 포밍 표면에 의해 지지되는 상기 액체 경화성 재료의 코팅을 경화시키기 위하여 경화 방사선을 방출하도록 구조화되고 형상화된 경화 방사원을 제공하는 단계;

엠보싱 요소를 제공하고, 상기 엠보싱 요소를 상기 코팅의 최상부 표면과 병치시켜, 상기 엠보싱 요소를 상기 코팅 내로 적어도 부분적으로 침지함으로써, 상기 코팅 내에 공간 패턴을 형성하는 단계;

필름을 제공하고, 상기 필름을 상기 엠보싱 요소와 병치시키는 단계로서, 상기 조합된 엠보싱 요소 및 필름은 투명 영역 및 불투명 영역의 패턴을 포함하는데, 상기 불투명 영역은 상기 코팅 면적을 상기 경화 방사선으로부터 차폐시키는 반면, 상기 투명 영역은 상기 코팅의 다른 면적을 차폐시키지 않는, 단계;

상기 차폐된 코팅 면적을 경화되지 않은 채로 두면서, 상기 코팅을 상기 엠보싱 요소 및 필름을 통해서 경화 방사선에 노출시킴으로써 상기 코팅의 차폐되지 않은 면적을 경화시킴으로써, 부분적으로-형성된 편향 부재를 형성하는 단계; 및,

상기 코팅의 최상부 표면으로부터 형성된 웹-측 및 상기 코팅의 최하부 표면으로부터 형성된 배면측을 갖는 거시적인 단일 평면의 패턴닝된 프레임워크을 포함하는 경화된 수지성 구조체가 되도록, 상기 부분적으로-형성된 편향 부재로부터 실질적으로 경화되지 않은 모든 재료를 제거하는 단계.

산업용으로서, 본원에 서술된 상기 편향 부재를 제조하는 공정 각각은 연속적인 공정을 포함할 수 있다. 예를 들어, 3차원 마스크를 사용하여 상기 편향 부재를 제조하는 연속 공정은 다음 단계:

포밍 표면에 의해 지지되는 액체 경화성 재료의 코팅을 제공하고 상기 코팅을 지닌 포밍 표면을 기계 방향으로 연속적으로 이동시키는 단계로서, 상기 코팅은 상기 포밍 표면에 대향되는 최하부 표면, 상기 최하부 표면에 대향되는 최상부 표면 및 상기 최상부 및 최하부 표면간에 정해진 제1 두께를 갖는, 단계;

기계 방향으로 이동하는 상기 포밍 표면에 의해 지지되는 상기 코팅을 연속적으로 경화시키기 위하여, 경화 방사선을 방출시키도록 구조화되고 형상화된 경화 방사원을 제공하는 단계;

투명한 필름을 연속적으로 제공하는 단계;

제1 패턴의 불투명 영역을 상기 필름 내에 형성하기 위하여, 상기 필름을 연속적으로 인쇄하는 단계;

제2 돌출 패턴을 상기 필름 내에 형성하기 위하여, 상기 필름을 연속적으로 엠보싱하는 단계;

상기 제1 패턴의 불투명 영역 및 상기 제2 돌출 패턴을 갖는 상기 필름을 연속적으로 이동시켜, 상기 필름을 상기 코팅 및 상기 경화 방사원간에 위치시켜 상기 제2 돌출 패턴이 적어도 부분적으로 상기 코팅 내로 침지되도록 하여, 상기 필름 내에 3차원 공간을 형성하는 단계;

상기 경화성 재료를 연속적으로 경화시키는 단계로서, 상기 제1 패턴의 불투명 영역은 상기 경화 방사원으로부터 경화성 재료의 선택된 면적을 적어도 부분적으로 차폐시켜, 상기 선택된 면적이 상기 코팅의 제1 두께의 적어도 일부분에 걸쳐서 경화되도록 함으로써, 부분적으로-형성된 편향 부재를 형성하는 단계; 및,

상기 코팅의 최상부 표면으로부터 형성된 웹-측 및 상기 코팅의 최하부 표면으로부터 형성된 배면측을 갖는 거시적인 단일 평면의 패턴닝된 프레임워크를 포함하는 경화된 수지성 구조체가 되도록, 상기 부분적으로-형성된 편향 부재로부터 실질적으로 경화되지 않은 모든 재료를 연속적으로 제거하는 단계.

본 발명은 예를 들어, 종이 웹(paper webs)과 같이 질기며, 유연하고, 흡수성의 섬유상 웹(fibrous webs)을 제조하는 공정에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 구조화된 섬유상 웹, 상기 구조화된 섬유상 웹을 제조하는데 사용되는 장비 및 상기 구조화된 섬유상 웹을 제조하는 공정에 관한 것이다.

도1은 본 발명의 편향 부재(이 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층으로 형성된 프레임워크를 포함하며, 상기 제1 및 제2 층 각각은 연속적인 네트워크 및 상기 네트워크에 걸쳐서 분산된 다수의 이산 편향 도관을 포함한다)의 실시 양태를 개요적으로 도시한 평면도.

도2는 도1의 선 2-2를 따라서 절취한, 도1에 도시된 편향 부재를 개요적으로도시한 단면도 및 상기 편향 부재 상에 배치된 본 발명의 섬유상 웹을 또한 도시한 도면.

도3은 본 발명의 편향 부재(이 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층으로 형성된 프레임워크를 포함하며, 상기 제1 층은 연속적인 네트워크를 포함하고, 상기 제2 층은 반연속적인 네트워크를 포함한다)의 또 다른 실시 양태를 개요적으로 도시한 평면도.

도4는 도3의 선4-4를 따라서 절취한, 도3에 도시된 편향 부재의 개요적인 단면도.

도5는 본 발명의 편향 부재(이 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층으로 형성된 프레임워크를 포함하며, 상기 제1 층은 연속적인 네트워크를 포함하고, 상기 제2 층은 다수의 이산 돌기를 포함한다)의 실시 양태를 개요적으로 도시한 평면도.

도6은 도5의 선6-6을 따라서 절취한, 도5에 도시된 편향 부재를 개요적으로 도시한 단면도.

도7은 본 발명의 편향 부재(이 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층으로 형성된 프레임워크를 포함하며, 상기 제1 층은 반연속적인 네트워크를 포함하고, 상기 제2 층은 연속적인 네트워크를 포함한다)의 실시 양태를 개요적으로 도시한 평면도.

도8은 도7의 선 8-8을 따라서 절취한, 도7에 도시된 편향 부재를 개요적으로 도시한 단면도.

도9는 본 발명의 편향 부재(이 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층으로 형성된 프레임워크를 포함하며, 상기 제1 층 및 제2 층 각각은 반연속적인 네트워크를 포함한다)의 실시 양태를 개요적으로 도시한 평면도.

도10은 도9의 선 10-10을 따라서 절취한, 도9에 도시된 편향 부재를 개요적으로 도시한 단면도.

도10A는 도9의 선 10A-10A을 따라서 절취한, 도9에 도시된 편향 부재를 개요적으로 도시한 단면도.

도11은 본 발명의 편향 부재(이 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층으로 형성된 프레임워크를 포함하며, 상기 제1 층은 반연속적인 네트워크를 포함하고, 상기 제2 층은 다수의 이산 돌기를 포함한다)의 실시 양태를 개요적으로 도시한 평면도.

도12는 도11의 선 12-12을 따라서 절취한, 도11에 도시된 편향 부재를 개요적으로 도시한 단면도.

도12A는 도11의 선 12A-12A을 따라서 절취한, 도11에 도시된 편향 부재를 개요적으로 도시한 단면도.

도13은 본 발명의 편향 부재(이 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층으로 형성된 프레임워크를 포함하며, 상기 제1 층은 다수의 이산 돌기를 포함하고, 상기 제2 층은 연속적인 네트워크를 포함한다)의 실시 양태를 개요적으로 도시한 평면도.

도14는 도13의 선 14-14을 따라서 절취한, 도13에 도시된 편향 부재를 개요적으로 도시한 단면도.

도15는 본 발명의 편향 부재(이 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층으로 형성된 프레임워크를 포함하며, 상기 제1 층은 다수의 이산 돌기를 포함하고, 상기 제2 층은 반연속적인 네트워크를 포함한다)의 실시 양태를 개요적으로 도시한 평면도.

도16은 도15의 선 16-16을 따라서 절취한, 도15에 도시된 편향 부재를 개요적으로 도시한 단면도.

도17은 본 발명의 편향 부재(이 편향 부재는 면-대-면 관계로 서로 결합된 제1 층 및 제2 층으로 형성된 프레임워크를 포함하며, 상기 제1 층 및 제2 층 각각은 다수의 이산 돌기를 포함한다)의 실시 양태를 개요적으로 도시한 평면도.

도18은 도17의 선 18-18을 따라서 절취한, 도17에 도시된 편향 부재를 개요적으로 도시한 단면도.

도19는 본 발명에 따라서 편향 부재를 제조하는 공정의 일 실시 양태를 개요적으로 도시한 측-정면도.

도20은 투명한 및 불투명 영역을 갖는 마스크(이 마스크는 경화성 재료의 코팅의 최상부 상에 배치된다)를 도시하면서, 본 발명에 따라서 편향 부재를 제조하는 공정의 실시 양태의 일부분을 개요적으로 도시한 평면도.

도21은 도20의 선 21-21을 따라서 절취한, 도20에 도시된 마스크를 통해서 경화성 재료의 코팅을 선택적으로 경화시키는 것을 개요적으로 도시하면서, 편향 부재를 제조하는 공정의 실시 양태를 도시한 단면도.

도22A 내지 도22C는 투명한 및 불투명 영역을 갖는 마스크의 전형적인 실시 양태를 도시하면서, 본 발명에 따라서 편향 부재를 제조하는 공정의 실시 양태를 개요적으로 그리고 부분적으로 도시한 평면도.

도23은 경화성 재료의 코팅을 선택적으로 경화시키는 것을 개요적으로 도시하면서, 도22A의 선 23-23을 따라서 절취한, 도22A에 도시된 편향 부재를 제조하는 공정의 실시 양태를 개요적으로 도시한 단면도.

도24는 도22B의 선24-24을 따라서 절취한, 도23에 도시된 개요적인 단면도와 유사한 개요적인 단면도.

도25는 도22C의 선 25-25를 따라서 절취한, 도22 및 도24에 도시된 개요적인 단면도와 유사한 개요적인 단면도.

도25A는 3차원 패턴의 마스크의 일 실시 양태를 도시하면서, 도24에 도시된 개요적인 단면도와 유사한 개요적인 단면도.

도26은 실질적으로 연속적이고 거시적인 단일평면의 네트워크 면적 및 상기 네트워크 면적에 걸쳐서 분산되는 다수의 이산 필로우를 포함하는 본 발명의 섬유상 구조체를 개요적으로 도시한 평면도.

도27은 선27-27을 따라서 절취한, 도26에 도시된 섬유상 웹을 개요적으로 도시한 단면도.

도28은 반연속적인 패턴의 네트워크 면적 및 필로우를 포함하는 본 발명의 섬유상 구조체를 개요적으로 도시한 평면도.

도29는 선29-29를 따라서 절취한, 도28에 도시된 섬유상 웹을 개요적으로 도시한 단면도.

도30은 섬유상 캔틸레버 부분을 갖는 필로우를 보다 상세하게 도시하면서, 본 발명의 섬유상 구조체의 일부분을 개요적으로 도시한 단면도.

도31은 도30에 도시된 섬유상 구조체와 유사한 섬유상 구조체에 대한 또 다른 개요적인 단면도.

도32 내지 도41은 본 발명의 섬유상 구조체의 예를 단면도로 나타낸 현미경 사진.

도42는 본 발명의 일 실시 양태에 따라서 섬유상 구조체를 제조하는 공정을 개요적으로 도시한 측-정면도.

도43은 서로 결합된 2개의 라미나들을 포함하는, 본 발명의 라미네이팅된 섬유상 구조체의 실시 양태를 개요적으로 도시한 단면도.

도44는 서로 결합된 2개의 라미나들을 포함하는, 본 발명의 라미네이팅된 섬유상 구조체의 또 다른 실시 양태를 개요적으로 도시한 단면도.

도45 및 도46은 종래 기술의 섬유상 구조체의 단면 형상의 예를 나타낸 현미경 사진.

도47은 도46에 도시된 종래 기술의 섬유상 구조체의 필로우를 개요적으로 도시한 단면도.

도48 및 도49는 제1 층 및 제2 층(이 제1 층은 제2 층의 변형율 (deformability) 보다 큰 변형율을 갖는다)을 포함하는, 본 발명의 다층 편향 부재의 또 다른 실시 양태를 개요적으로 도시한 단면도이며, 도48은압축력(compressive force)이 가해지지 않은 편향 부재를 도시하고, 도49는 압축력이 가해진 편향 부재를 도시한 도면.

도50은 돌출을 갖는 마스크를 형성하는 공정을 도시하면서, 본 발명에 따라서 편향 부재를 제조하는 공정의 일 실시 양태를 개요적으로 도시한 측-정면도.

도51은 3차원 엠보싱 요소를 사용하여, 본 발명의 편향 부재를 제조하는 공정의 실시 양태를 개요적으로 도시한 측-정면도.

도52는 본 발명의 편향 부재를 제조하는 공정의 실시 양태를 개요적으로 도시한 측-정면도로서, 마스크는 복합 구조체를 포함하는, 것을 도시한 도면.

도52A는 도52의 화살표 A의 방향에서 본 엠보싱 요소의 부분적인 평면도.

도53은 유체-불투과성 편향 도관을 갖는, 본 발명의 편향 도관의 실시 양태를 개요적으로 도시한 측-정면도.

도54는 섬유가 본 발명의 편향 부재 및 가요성 재료 시트간에 배치되는, 본 발명의 공정의 일 실시 양태를 개요적으로 도시한 단면도.

편향 부재

도1 내지 도18에 도시된 바와 같이, 본 발명의 편향 부재(10)는 거시적인 단일평면의 패턴닝된 프레임워크(20)를 포함한다. 패턴닝된 프레임워크(20)는 다양한 재료(수지성 재료, 금속, 금속-주입된 수지, 플라스틱 또는 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다)로부터 제조될 수 있다. 그러나, 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "프레임워크"는 상호 수직한 엇결식 필라멘트(mutuallyperpendicular interwoven filaments)로 형성된 구조체(예를 들어, 포밍 와이어 또는 이와 유사하게 형성된 구조체)를 포함하지 않는다. 다수의 상호 수직한 필라멘트를 포함하는 이와 같은 구조체는 후술되는 바와 같이, 본 발명의 편향 부재(10) 내의 보강 요소로서 사용될 수 있지만, 편향 부재(10)의 "프레임워크"를 구성하지는 않는다.

편향 부재(10)의 프레임워크(20)가 수지성 재료 또는 불충분한 고유 세기를 갖는 그 외 다른 재료로 제조되거나, 기계 방향(이하에 규정됨)으로 당겨졌을 때 뒤틀려질(distorted) 수 있는 패턴을 갖는 경우, 편향 부재(10)의 프레임워크(20)를 강화시키는데 보강 요소(50)가 통상적으로 사용된다. 보강 요소(50)는, 이하에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 패턴닝된 프레임워크(20)가 반연속적인 패턴 또는 다수의 이산 돌기를 포함하는 패턴을 포함할 때 필요로될 수 있다. 보강 요소(50)는 프레임워크(20)의 웹-측(21) 및 배면측(22)의 적어도 일부분간에 위치된다. 보강 요소(50)는 일반적으로, 프레임워크의 배면측(22)과 평행하지만, 상기 보강 요소(50)의 일부분은 프레임워크(20)의 배면측(22)을 넘어서 신장됨으로써, 이하에 보다 상세하게 설명되는 바와 같이, 프레임워크(20)의 배면측(22)에서 표면 불규칙성을 생성시킬 수 있다. 일부 실시 양태에서, 보강 요소(50)는 프레임워크(20)의 배면측(22)을 포함할 수 있다.

패턴닝된 프레임워크(20)는 보강 요소(50)에 결합될 수 있다. 보강 요소(50)는 상부측(51) 및 상기 상부측(51)에 대향되는 하부측(52)을 갖는다. 프레임워크(20)의 웹-측(21) 및 보강 요소(50)의 상부측(51)은 한 방향으로 대향되고, 상기 프레임워크(20)의 배면측(22) 및 보강 요소(50)의 하부측(52)은 대향 방향으로 대향된다. 본원에 규정된 바와 같이, 프레임워크의 배면측(22)은 X-Y 평면을 형성한다. 보강 요소(50)가 가장 통상적으로, 프레임워크(20)의 배면측(22)과 인접(도2, 도4, 도6, 도8, 도10, 도12, 도14, 도16 및 도18)하기 때문에, 일부 실시 양태에서, 보강 요소(50)는 전반적으로 X-Y 평면을 정한다 라고 일컬을 수 있다. 당업자는, 심볼 "X", "Y" 및 "Z"가 데카르트 좌표계를 나타낸다는 것을 인지하는데, 이 좌표계에서, 상호 수직한 "X" 및 "Y"는, 편향 부재(10)가 평탄한 표면(flat surface)상에 배치될 때, 프레임워크(20)의 배면측(22)(또는, 보강 요소(50)로)으로 형성된 기준 평면을 정하고, "Z"는 X-Y 평면과의 직교를 정한다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "Z-방향"은 X-Y 평면에 수직한 어떤 방향을 나타낸다. 유사하게, 용어 "Z-차원"은 차원, 거리, 또는 Z-방향과 평행하여 측정된 파라미터를 의미한다. 그러나, Z-방향으로 "신장"하는 요소 자체는 Z-방향과 정확하게 평행하여 배향되도록 할 필요가 없다는 것에 유의하여야 하며, 이러한 점에서, 용어 "Z-방향으로의 신장"은 단지, 상기 요소가 X-Y 평면에 평행하지 않는 방향으로 신장된다는 것을 나타낸다. 유사하게, "X-Y 평면에 평행한 방향으로 신장"하는 요소는 전반적으로, X-Y 평면에 평행할 필요가 없으며, 이와 같은 요소는 Z-방향과 평행하지 않는 방향으로 배향될 수 있다.

당업자는 특히, 본 발명의 섬유상 구조체(500)를 제조하는 통상적인 산업 공정에 사용될 때, 편향 부재(10) 뿐만 아니라 보강 요소(50)가 전반적으로, 자신의 길이에 걸쳐서 평활 형태(planar configuration)를 가질 필요가 없다(및 실제로,일부 실시 양태에선 가질 수 없다)는 것을 인지하는데, 그 이유는 이음매없는 벨트(endless belt) 형태의 편향 부재(10)가 장비를 통해서 화살표 "B"(도42)로 표시된 방향으로 이동하기 때문이다. 또한, 평탄한 표면 상에 배치되고 거시적인 "X-Y" 평면을 갖는 편향 부재(10)의 개념은, 일반적으로 가요성 편향 부재(10)의 여러 요소의 상대적인 기하학적 형태를 묘사하기 위하여 본원에서 통상적으로 사용된다. 당업자는, 편향 부재(10)가 곡선화되거나, 그렇치 않다면, 탈평면(deplane)이 될 때, X-Y 평면이 편향 부재(10)의 형태를 따른다는 것을 인지할 것이다.

본원에 사용된 바와 같은, "거시적인 관찰"을 포함하는 용어는, 2차원 형태로 배치될 때 고려중인 구조체의 전체 기하학적 형태를 지칭한다. 대조적으로, "미시적인 관찰"은, 전체 기하학 형태에 관한 것이 아니라, 고려중인 구조체의 상대적으로 작은 세부 묘사를 지칭한다. 예를 들면, 편향 부재(10)에 대한 설명에서, 용어 "거시적인 평활"은, 편향 부재(10)가 2차원 형태로 배치될 때 전반적으로 절대 평활도(absolute planarity)로부터 매우 작고 허용가능한 편차(이 편차는 편향 부재의 성능에 나쁜 영향을 미치지 않는다)만을 갖는다는 것을 의미한다. 동시에, 편향 부재(10)의 패턴닝된 프레임워크(20)는 후술되는 바와 같이, 미시적으로 관찰되는 3차원 패턴의 편향 도관 및 현수된 부분을 가질 수 있다.

이 프레임워크(20)는 다수의 베이스(30) 및 다수의 현수된 부분(49)을 포함한다. 이 다수의 베이스(30)는 Z-방향으로 신장된다. 편향 부재(10)가 보강 요소(50)를 포함하는 경우, 다수의 베이스(30)는 보강 요소(50)에 결합되어, 상기 보강 요소로부터 바깥쪽으로 신장된다. 이 현수된 부분(49)은 다수의 베이스(30)로부터 측방향으로 신장된다. 다수의 현수된 부분(49)은 통상적으로, X-Y 평면에 평행한 적어도 한 방향으로 신장된다. X-Y 평면에 평행한 방향의 수가 사실상 무한하기 때문에, 현수된 부분(49)의 배향성(orientation)은 최종 제품의 소망의 설계에 따라서 선택될 수 있는데, 상기 설계는 후술되는 바와 같이, 편향 부재(10)를 제조하는 특정 방법 또는 섬유상 구조체를 제조하는 방법 또는 이 두가지 방법을 따를 수 있다.

다수의 베이스(30)는 자신들간에 공간을 형성한다. 상기 베이스들(30)간의 공간이 소위 "편향 도관"을 형성한다. 편향 도관은 프레임워크(20)의 웹-측(21)으로부터 배면측(22)을 향하여 Z-방향으로 신장될 수 있고, 다수의 섬유가 본 발명의 제지 공정 동안 편향될 수 있는 공간을 제공하여, 소위 섬유상 구조체(500)의 섬유상 "필로우"(540)(도27 내지 도41)를 형성한다. 유체-투과성 편향 부재(10)에서, 상기 도관은 프레임워크(20)의 전체 두께에 걸쳐서 웹 측(21)으로부터 배면측(22)으로 신장된다. 섬유상 필로우(540)는 섬유상 구조체(500)의 나머지 부분의 밀도 보다 작은 밀도를 가져, 전반적으로 섬유상 구조체(500)의 흡수성 및 유연성을 촉진시킨다. 상기 필로우(540)는 섬유상 구조체(500)의 나머지 부분의 평량 보다 큰 평량을 가질 수 있다. 상기 필로우(540)는 또한 섬유상 구조체(500)의 전체 표면적을 증가시키도록 함으로써, 섬유상 구조체의 흡수성 및 유연성을 더욱 촉진시킨다.

본원에 사용된 바와 같이, 현수된 부분(49)이 다수의 베이스(30)로부터 적어도 한 방향으로 신장되어야 한다는 것은, X-Y 평면에 수직한 횡단면에서 관찰될 때, 각 현수된 부분(49)이 Z-방향과 평행하지 않고 실질적으로 X-Y 평면과 평행하게 될 수 있는 방향에서 측방향으로 신장된다는 것을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, 현수된 부분(49)이 X-Y 평면으로부터 높혀져야 한다는 것은, 현수된 부분(49)(또는, 이 현수된 부분의 적어도 일부분) 및 X-Y 평면간의 Z-방향에 자유 공간 또는 갭이 존재한다는 것을 의미한다. 즉, 현수된 부분(49)은 X-Y 평면 또는 보강 요소(50)로부터 높혀지기 때문에, "현수"되고, 갭 또는 공간이 상기 현수된 부분 및 X-Y 평면간에 존재하게 된다. 그러나, 현수된 부분(49)이 자신의 전체 길이에 걸쳐서 갭을 형성할 필요가 없다는 것을 주지하여야 한다. 즉, 현수된 부분(49) 자체가 보강 요소(50)에 직접 결합되지 않는 한, 상기 현수된 부분(49)은 예를 들어, 편향 부재(10) 또는 현수된 부분(49)의 탈평면화 또는 변형으로 인해, 상기 현수된 부분의 길이의 어떤 지점에서, 보강 요소(50)와 접촉할 수 있다. 또한, 현수된 부분(49) 및 X-Y 평면간의 이들 갭은, 자신들 각각의 형상 및 차원(Z-차원 포함)면에서 구별될 수 있는데, 즉, 이들 갭은 현수된 부분(49)의 전부 또는 일부에 대해서 동일하게 될 필요가 없다. 예를 들어, 한 현수된 부분(49) 및 보강 요소(50)간의 거리는 또 다른 현수된 부분(49) 및 보강 요소(50)간의 거리와 다를 수 있다(도25). 또한, X-Y 평면 및 상이한 현수된 부분간의 거리는 점진적으로 변화하거나 불규칙하게 될 수 있다(도23 내지 도24).

현수된 부분(49)은 베이스(30)와 일체(integral)로 되거나 상기 베이스(30)에 단단하게 결합될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은, "일체로된(integral)" 현수된 부분이란, 이하에 보다 상세하게 후술되는 바와 같이(도22A 내지 도25A), 본 발명의 편향 부재(10)를 제조하는 공정의 일 실시 양태 과정에서, 베이스(30)의 형성과 함께 형성되는 현수된 부분들(49)이다. "결합된(joined)" 현수된 부분이란, 베이스(30)와는 별도로 제조되고 나서 상기 베이스(30)에 단단하게 결합되는 현수된 부분들이다. 결합된 현수된 부분(49)의 예는 또한, 다층 구조를 포함하는 편향 부재(10)(특히, 전형적인 2층 편향 부재(10))의 실시 양태 및 이를 제조하는 공정(도1 내지 도19)의 설명과 관련하여 후술된다. 이와 같은 실시 양태에서, 편향 부재(10)를 포함하는 결합된 층들 중 한 층은 다수의 베이스(30)를 형성하는 반면, 다른 한 층은 현수된 부분(49)을 형성한다. 간편성을 위하여, 다수의 베이스(30)를 포함하는 층은 또한 본원에서 참조 번호(30)로 표시된다.

X-Y 평면에 수직한 횡단면에서 관찰될 때, 본 발명의 편향 부재(10)는, 베이스와 현수된 부분과의 관계에 따라서, 2가지 유형의 현수된 부분(49)("브리징(bridging)" 현수된 부분 및 "캔틸레버" 현수된 부분)을 포함할 수 있다. 용어 "브리징" 및 "캔틸레버" 둘 다는 본원에서 통상적으로 사용되고 있는데, 브리징 현수된 부분은 2개 이상의 베이스간의 거리에 걸쳐 있거나 "브리지"함으로써, 2개 이상의 베이스를 상호연결하는 현수된 부분(49)이라는 것을 나타내고자 하는 것이다. 브리징 현수된 부분은 예를 들어, 도9, 도10A, 도15, 도24, 도25 및 도25A에 도시되어 있다. 가장 통상적으로, 반드시 그런 것은 아니지만, 이들 2개의 상호연결된 베이스는 인접한 베이스이다. 그러나, 상호연결된 베이스는 상호 인접한 것이 아니라 서로 또는 다른 베이스와 분리되어 있는 실시 양태가 고려된다(예를 들어, 도15의, 우측 "사인 곡선형"의 제2 층 요소로부터의 제1 층을 참조하라). 브리징 현수된 부분이 2개의 인접하지 않은 베이스를 상호연결시키는또 다른 실시 양태는, 상기 베이스가 상이한 높이를 가져, 상대적으로 작은 높이를 갖는 상기 베이스의 적어도 일부가 현수된 부분에 도달하지 않도록 하는 프레임워크(20)이다(도시되지 않음). 이와 같이 상대적으로 짧은 베이스는, 브리징 현수된 부분에 의해 상호연결되는 상대적으로 높은 베이스의 중간에 위치될 수 있다.

캔틸레버 현수된 부분은, 특정 횡단면에서 관찰될때, 베이스들(30) 중 한 베이스로부터 측방향으로 신장되지만 인접한 베이스(30)에 도달하지 않는 현수된 부분(49)이다. 캔틸레버 현수된 부분이 예를 들어, 도12 및 도23에 도시되어 있다.

어떤 경우에, 동일한 현수된 부분(49)이, 한 횡단면에서 관찰되는 경우에는 "브리징"으로서 나타나고, 다른 횡단면에서 관찰되는 경우에는 "캔틸레버"로서 나타날 수 있다는 것을 인지하여야 한다. 예를 들어, 도10의 단면도에서, 현수된 부분들(49) 중 일부(이하에 충분히 상세하게 설명되는 바와 같이, 제2 반연속적인 층(40)으로 형성됨)는 "캔틸레버" 부분을 형성하는 것으로 나타나는 반면, 다른 현수된 부분(49)은 전혀 지지되지 않은 것으로 나타나 있다. 동시에, 제2 층(40)의 선형 반연속적인 요소들중 한 요소를 따라서 절취한 도10A의 단면도에서, 현수된 부분(49)은 "브리징" 부분으로서 나타나는데, 그 이유는 상기 현수된 부분이 2개 이상의 인접한 베이스(후술되는 바와 같이, 제1 층(30)으로 형성됨)에 걸쳐있거나 브리지하기 때문이다.

각 현수된 부분(49)은 웹-배향된 표면(49a) 및 이표면(49b)(도10 및 도10A)를 갖는다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "웹-배향된 표면"은, 프레임워크(20)의 웹-측(21)을 형성하는 현수된 부분(49)의 표면을 가리킨다. 상기 웹이 편향부재(10) 상에 배치될 때, 웹-배향된 표면(49a)은 상기 웹에 인접한다. 편향 부재(10)가 보강 요소(50)를 포함하는 실시 양태에서, 웹-배향된 표면(49a)은 보강 요소(50)로 부터 떨어져서 대향된다. 통상적으로, 반드시 그럴 필요는 없지만, 웹-배향된 표면(49a)은 X-Y 평면에 평행하다. 이표면(49b)은, 웹-배향된 표면(49a)에 대향되는 현수된 부분(49)의 표면을 가리킨다. 편향 부재(10)가 보강 요소(50)를 포함하는 실시 양태에서, 이표면(49b)은 보강 요소(50)(특히, 보강 요소의 상부 슬라이드(51))와 대향된다.

도2, 도4, 도6, 도8, 도10, 도10A, 도12, 도14, 도16, 도18, 도23 내지 도25, 도25A, 도48 및 도49는 각종 실시 양태의 현수된 부분(49)을 단면도로 도시한 것이다. 도23 내지 도25와 관련하여, 본원에 사용되는 참조 번호 "49"(괄호 첨자 없음)는 일반적으로, 현수된 부분의 특정 실시 양태와 무관한, 모든 양태의 현수된 부분을 가리킨다. 유사하게, 참조 번호 "49a" 및 "49b"(괄호 첨자 없음)는 일반적으로, 이들 표면의 특정 실시 양태와 무관한, 현수된 부분(49)의 웹-배향된 표면 및 이표면 각각을 가리킨다. 괄호 첨자가 있는 "(1)", "(2)", "(3)" 등 각각은, 이하에 충분히 상세하게 설명되는 바와 같이, 현수된 부분(49) 및 이에 대응하는 웹-배향된 표면(49a) 및 이표면(49b)의 전형적인 실시 양태를 가리킨다.

이표면(49b)은, 도2, 도4, 도6, 도8, 도10, 도12, 도14, 도16, 도18, 및 도25에 최적으로 도시된 바와 같이, 실질적으로 X-Y 평면에 평행 및/또는 웹-배향된 표면(49a)과 평행할 수 있다. 도23 및 도24는, 현수된 부분(49) 일부의 이표면(49b)이 웹-배향된 표면(49a)과 평행하지 않고 X-Y 평면에 평행하지 않는 실시 양태를 도시한 것이다. 도23에서, 예를 들어, 현수된 부분 49(2), 49(3) 및 49(4)는 이표면 49b(2), 49b(3) 및 49b(4) 각각을 갖는데, 상기 이표면은 X-Y 평면에 대해 "각(angle)"을 이룬다. 게다가, 이표면(49b)은 선형 또는 평탄하게 될 필요가 없다. 예를 들어, 도23 및 도24에서, 현수된 부분 49(1) 및 49(5) 각각은, 근본적으로 선형 또는 평탄한 이표면 49b(1) 및 49b(5)를 각각 갖는 반면, 현수된 부분 49(3) 및 49(4)(도23)와 49(6) 및 49(7)(도24)는 곡선형(오목 또는 볼록)의 이표면 49b(3) 및 49b(4)(도23)와 49b(6) 및 49b(7)(도24) 각각을 갖는다.

현수된 부분(49) 및 이의 이표면(49b)의 상술된 실시 양태는 본 발명을 예시하기 위하여 사용되는 실시예에 지나지 않고, 본 발명을 국한시키기 위한 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다. 원형, 곡선형 및 불규칙한 형상(이들 모두는 본 발명에서 고려되고 있다)을 포함하여, 현수된 부분(49) 및 이의 웹-배향된 표면 및 이표면(49a 및 49b)간에는 사실상 무제한의 가능한 조합, 변형 및 상호 배향성이 존재할 수 있다. 이들 모두는 후술되는 바와 같이, 본 발명의 편향 부재를 제조하는 신규한 공정을 사용하여 설계되고 형상화될 수 있다.

도1 내지 도18에 도시된 여러 가지 전형적인 실시 양태에서, 편향 부재(10)의 프레임워크(20)는 적어도 제1 층(30) 및 면-대-면 관계로 상기 제1 층(30)에 결합된 제2 층(40)으로 형성된 다층 복합 구조체를 포함한다. 프레임워크(20)가 "적어도" 2층을 포함하여야 한다는 것은, 본 발명을 따른 프레임워크(20)가 당업자가 충분히 이해하는 바와 같이, 2층 이상, 예를 들어 3층, 4층, 5층 등(도시되지 않음)을 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 제1 및 제2 층(30, 40) 각각은 최상부표면 및 상기 최상부 표면에 대향되는 최하부 표면을 갖는다. 도시된 바와 같이, 예를 들어, 도4, 도6, 도8, 도10에서, 제1 층(30)은 최상부 표면(31) 및 상기 최상부 표면(31)에 대향되는 최하부 표면(32)을 갖는다. 유사하게, 제2 층(40)은 최상부 표면(41) 및 상기 최상부 표면(41)에 대향되는 최하부 표면(42)을 갖는다. 형성된 프레임워크(20)에서, 제1 층(30)의 최상부 표면(31)은 제2 층(40)의 최하부 표면(42)과 접촉한다. 제2 층(40)의 최상부 표면(41)은 프레임워크(20)의 웹-측(21)을 포함하고, 제1 층(30)의 최하부 표면(32)은 프레임워크(20)의 배면측(22)을 포함한다. 용어 "최상부" 및 "최하부"에 대한 설명은, 본원에 도시되어 있는 몇 가지의 단면에서 관찰되는 편향 부재(10)의 범위 내로 정해진다는 것을 당업자는 인지할 것이다. 물론, 제조 공정동안, 편향 부재(10)는, "최하부" 표면이 "최상부" 표면 위에 있도록 위치될 수 있다.

제1 및 제2 층(30, 40) 각각은 하나 이상의 편향 도관을 포함하는 도관 부분을 가질 수 있다. 따라서, 제1 층(30)은 하나 이상의 제1 편향 도관(35)을 포함하는 제1 도관 부분을 갖고, 제2 층(40)은 하나 이상의 제2 편향 도관(45)을 포함하는 제2 도관 부분을 갖는다. 본원에 사용되는 바와 같은, 용어 " 제1 편향 도관"(35)은 제1 층(30) 내의 홀(hole) 또는 빈 공간을 나타내는데, 상기 홀 또는 빈 공간은 제1 층(30)의 최상부 표면(31)으로부터 최하부 표면(32)을 향하여 Z-방향으로 신장되고, 본 발명의 섬유상 구조체(500)를 제조하는 공정중에 다수의 섬유를 수용하도록 구조화되고 형상화된다. 유사하게, 용어 " 제2 편향 도관"(45)은 제2 층(40) 내의 홀 또는 빈 공간을 나타내는데, 상기 홀 또는 빈 공간은 제2층(40)의 최상부 표면(41)으로부터 최하부 표면(42)으로 Z-방향으로 신장되고, 본 발명의 섬유상 구조체(500)를 제조하는 공정 중에 다수의 섬유를 수용하도록 구조화되고 형상화된다.

일부 실시 양태에서, 상기 도관 부분은 층의 전체 두께에 걸쳐서 최상부 표면으로부터 최하부 표면으로 신장됨으로써, 상기 층이 유체-투과성이 되도록 한다. 제조 공정동안 편향 부재 상에 배치되는 섬유는, 예를 들어, 진공 또는 그렇치 않다면, 예를 들어, 기계압에 의한 유체 차동 가압하에서 편향 도관(35, 45) 내로 편향될 수 있다. 편향 도관 내로 편향되는 섬유는, 이하에 충분히 상세하게 설명되는 바와 같이, 섬유상 구조체의 섬유상 "필로우" 또는 "돔"을 형성한다.

제1 층(30) 및 제2 층(40)은 면-대-면 배열로 서로 결합되어, 제2 층(40)의 어떤 부분이 Z-방향에서 제1 층(30)의 편향 도관(35)에 대응하도록 한다. 제2 층(40)의 이들 부분은, 제1 층(30)의 편향 도관(35) 위에 Z-방향으로 위치됨으로써, X-Y 평면으로부터 Z-방향으로 높혀져(이는 제1 층(30)의 최하부 표면(32)과 공통-평면이 된다), 상술된 현수된 부분(49)을 형성할 수 있다. 본원에 사용되는 바와 같은, 용어 "대응(correspond)" 및 이의 순열(permutations)은 2개의 요소들간의 또는 여러 개의 요소들간의 상호 물리적인 관계성을 의미하는데, X-Y 평면에 대한 이들 요소 각각의 기학학적 돌출은 그 위에 공통 면적을 형성한다.

일부 실시 양태에서, 보강 요소(50)는 실질적으로 유체-투과성이다. 유체-투과성 보강 요소(50)는 직포 스크린(woven screen)(즉, 개구형 요소(apertured element), 펠트 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 각종 유형의 유체-투과성 보강 요소(50)는 예를 들어, 미국 특허 제5,275,700호 및 제5,945,097호(이들 특허는 양도되어 있고, 이들 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다)에 기재되어 있다. 보강 요소(50)는 펠트(또한, 종래 제지시에 사용되는 바와 같은, "프레스 펠트")를 포함할 수 있다. 프레임워크(20)는, 1996년 8월 27일에 Phan에게 허여된 미국 특허 제5,549,790호; 1996년 9월 17일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,556,509호; 1996년 12월 3일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,580,423호; 1997년 3월 11일에 Phan에게 허여된 미국 특허 제5,609,725호; 1997년 5월 13일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,629,052호; 1997년 6월 10일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,637,194호; 1997년 10월 7일에 McFarland 등에게 허여된 미국 특허 제5,674,663호; 1997년 12월 2일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,693,187호; 1998년 1월 20일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,709,775호, 1998년 8월 18일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,795,440호, 1998년 9월 29일에 Phan에게 허여된 미국 특허 제5,814,190호: 1998년 10월 6일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,817,377호; 및 1998년 12월 8일에 Ampulski 등에게 허여된 미국 특허 제5,846,379호에 개시된 바와 같이, 보강 요소(50)에 가해질 수 있는데, 이들 특허 모두는 양도되어 있고, 이들 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다.

대안적으로, 보강 요소(50)는 유체-불투과성일 수 있다. 유체-불투과성 보강 요소(50)는 예를 들어, 본 발명의 편향 부재(10)의 프레임워크(20)를 제조하는데 사용되는 재료와 동일하거나 상이한 중합체 수지성 재료; 플라스틱 재료; 금속; 임의의 다른 적절한 천연 또는 합성 재료; 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 유체 불투과성 보강 요소(50)는 편향 부재(10)가 또한 전반적으로 유체-불투과성이 되도록 한다는 것을 당업자는 인지할 것이다.

보강 요소(50)가 부분적으로는 유체-투과성이고 부분적으로는 유체-불투과성이 될 수 있다는 것을 이해햐여야 한다. 즉, 보강 요소(50)의 어떤 부분은 유체 투과성이 되는 반면, 보강 요소(50)의 또 다른 부분은 유체-불투과성이 될 수 있다.예를 들어, 보강 요소(50)가 프레임워크의 배면측(22)에 인접하여 위치되는 다층 편향 부재(10)에서, 보강 요소(50)의 유체-불투과성 부분은 제1 층(30)의 대응하는 편향 도관(35)이 "블라인드(blind)"가 되도록 하는데, 즉 보강 요소(50)의 유체-불투과성 부분에 대응하는 제1 층의 이들 편향 도관(35)이 제1 층(30)을 통해서(제1 층(30)의 최상부측(31)으로부터 최하부측(32)까지) 유체-투과성을 갖지 않도록 할 수 있다.

바람직한 경우, 쟈카드 위브(Jacquard weave)를 포함하는 보강 요소(50)가 사용될 수 있다. 쟈카드 위브를 갖는 예시적인 벨트가 1995년 7월 4일에 Chiu 등에게 허여된 미국 특허 제5,429,686호; 1997년 9월 30일에 Wendt 등에게 허여된 미국 특허 제5,672,248호; 1998년 5월 5일에 Wendt 등에게 허여된 미국 특허 제5,746,887호; 및, 2000년 1월 25일에 Wendt 등에게 허여된 미국 특허 제6,017,417호에서 찾아볼 수 있는데, 이들 특허의 기재 내용은 보강 요소(50)에 사용될 수 있는 쟈카드 위브의 주요 구성을 나타내는 제한된 목적을 위하여 본원에 참조되어 있다. 상술된 특허에 기재된 양키레스 공정(Yankeeless process)은 본 발명의 편향 부재(10)를 사용하는 것으로부터 이점을 얻을 수 있다라고 간주된다.

본 발명을 따르면, 제1 층(30)의 한 개의 편향 도관, 여러 개의 편향 도관 또는 전체 편향 도관은, 도53에 도시되고 1999년 10월 26일에 Polat 등에게 허여된 미국 특허 제5,972,813호(이 특허는 양도되어 있고, 이 특허의 기재 내용은 본원에 참조되어 있다)에 기재된 바와 같이, "블라인드" 되거나 "밀폐"될 수 있다. 도53에 도시된 편향 부재의 실시 양태에서, 제1 층(30)의 편향 도관(35)은 재료(33)에 의해 "밀폐"되어, 상기 도관(35)이 유체(공기 및 물을 포함)에 불투과성이 되도록 한다. 바로 위에 언급된 특허에 기재된 바와 같이, 폴리우레탄 거품(foams), 고무 및 실리콘이 편향 도관(35)을 유체-불투과성으로 하는데 사용될 수 있다.

제1 층(30) 및 제2 층(40) 각각은 연속적인 프레임워크, 반연속적인 프레임워크, 다수의 이산 돌기 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로 연속적인 프레임워크"는 프레임워크(20)의 층이라 지칭하는데, 상기 층에서는 끊어지지 않은 선(이 선은 자신의 길이에 걸쳐서 상기 층 상에 또는 층 내에서 완전하게 진행한다)에 의해 상기 층 상의 또는 층 내의 임의의 2 지점을 연결할 수 있다. 즉, 연속적인 프레임워크(20)는 X-Y 평면에 평행한 모든 방향에서 실질적인 "연속성"을 갖고, 단지 편향 부재(10)의 에지에서만 종료된다. 연속적인 프레임워크(20)는, 제1 층(30) 및 제2 층(40) 각각이 연속적인 프레임워크를 포함하는 도1; 제1 층(30) 만이 연속적인 프레임워크를 포함하는 도3 및 도5; 제2 층(40)만이 연속적인 프레임워크를 포함하는 도7 및 도13에, 최적으로 도시되어 있다. 용어 "실질적으로"(연속적인것과 관련됨)는, 프레임워크(20)의 절대 연속성이 바람직하지만(그리고, 편향 부재(10)를 설계하여 제조하는 동안 의도됨), 절대 연속성으로부터의 작은 편차는, 설계되고 의도한 바와 같이 편향 부재(10)의 성능에 인지할 수 있을 정도로 영향을 미치지 않는한, 허용가능하게 될 수 있다는 것을 의미한다. 실질적으로 연속적인 프레임워크를 포함하는 층에서, 상기 도관 부분은 통상적으로, 프레임워크에 걸쳐서 분산되고 상기 프레임워크에 둘러쌓인 다수의 이산 편향 도관을 포함한다.

용어 "실질적으로 반연속적인 프레임워크"는 프레임워크(20)의 층을 지칭하는데, 상기 프레임워크는 X-Y 평면에 평행한 적어도 한 방향을 제외한 모든 방향에서 "연속성"을 갖고, 상기 층에서는 끊어지지 않은 선(이 선은 자신의 길이에 걸쳐서 상기 층 상에 또는 층 내에서 완전하게 진행한다)에 의해 상기 층 상에 또는 층 내에서 임의의 2지점을 연결할 수 없다. 물론, 반연속적인 프레임워크는 X-Y 평면에 평행한 단지 한 방향에서 만 연속성을 가질 수 있다. 반연속적인 프레임워크(20)는, 제1 층(30) 및 제2 층(40) 각각이 반연속적인 프레임워크를 포함하는 도9; 제1 층(30) 만이 반연속적인 프레임워크를 포함하는 도7 및 도11; 제2 층(40) 만이 반연속적인 프레임워크를 포함하는 도3 및 도15에, 최적으로 도시되어 있다. 상술된 연속적인 패턴과 유사하게, 적어도 한 방향을 제외한 모든 방향에서의 절대 연속성이 바람직하지만, 이와 같은 연속성으로부터의 작은 편차는, 편향 부재(10)의 성능에 인지할 수 있을 정도로 영향을 미치지 않는 한 허용될 수 있다. 반연속적인 프레임워크를 포함하는 층에서, 상기 도관 부분은 통상적으로, 반연속적인 편향 도관을 포함하는데, 즉, X-Y 평면에 평행한 적어도 한 방향을 제외한 모든 방향에서 연속성을 가질 수 있는 편향 도관을 포함한다. 물론, 반연속적인 편향 도관은 X-Y 평면에 평행한 단지 한 방향에서 만 연속성을 가질 수 있다.

용어 "다수의 이산 돌기"는 서로로부터 이산되고 분리된 돌기(이 돌기는 X-Y 평면에 평행한 모든 방향에서 불연속적이다)를 포함하는 프레임워크(20)의 층을 지칭한다. 다수의 돌기를 포함하는 프레임워크(20)는, 제1 층(30) 및 제2 층(40) 각각이 다수의 돌기를 포함하는 도17; 단지 제1 층(30) 만이 다수의 돌기를 포함하는 도13 및 도15; 단지 제2 층(40) 만이 다수의 돌기를 포함하는 도5 및 도11에, 최적으로 도시되어 있다. 각각의 층이 다수의 이산 돌기로 형성되는 경우, 이와 같은 층의 도관 부분은 이산 돌기를 둘러싸는 하나의 연속적인 편향 도관으로서 관찰될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "도관 부분" 및 "하나 이상의 편향 도관 "중 어느 하나는 일반적으로, 모든 종류의 편향 도관을 나타내는데, 달리 가리키지 않으면, 이산 편향 도관, 연속적인 편향 도관 및 반연속적인 편향 도관을 나타낸다.

전체 프레임워크에 대향되는 표면과 관련한 내용에서, 용어 "실질적으로 연속적인" 표면은, (웹-측(21) 또는 배면측(22)의 표면이든지 간에) 프레임워크(20)의 표면을 지칭하는데, 끊어지지 않은 선(이 선은 자신의 길이에 걸쳐 서 상기 표면 상에서 완전하게 진행한다)에 의해 상기 표면 상에 놓이는 어떤 두 지점을 연결시킬 수 있다. 용어 "실질적으로 반연속적" 표면은 프레임워크(20)의 표면을 지칭하는데, 상기 프레임워크는 X-Y 평면에 평행한 적어도 한 방향을 제외한 모든 방향에서 "실질적인 연속성"을 갖고, 상기 표면상에서는 끊어지지 않은 선(이 선은 자신의 길이에 걸쳐서 상기 표면 상에서 완전하게 진행한다)에 의해 상기 표면상에 놓이는 어떤 두 지점을 연결시킬 수 없다.

본 발명은, 층들(30, 40) 중 적어도 한 층이 연속적인 패턴, 반연속적인 패턴, 및 다수의 이산 돌기를 포함하는 패턴의 임의의 조합을 포함하는 편향 부재를 고려한다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들어, 제1 층(30)은 반연속적인 패턴 및 다수의 이산 돌기의 조합(도시되지 않음),또는, 예를 들어, 연속적인 패턴의 이산 편향 도관 내에 배치된 다수의 이산 돌기 및 연속적인 패턴의 조합(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 프레임워크(20) 및 편향 도관의 기하학적 형태는 유사하게 될 필요가 없거나 어떤 소정 층 내에서 반복될 필요가 없다.

본 발명을 따르면, 다층 구조의 편향 부재(10)의 층 각각은 비 합성 개방 면적(R)(specific resulting open area)을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "비 합성 개방 면적(R)"은 소정 단위의 층의 표면적(A)의 모든 편향 도관의 누산된 돌출 개방 면적() 대 상기 단위의 소정의 표면적(A)의 비율(즉)을 의미하는데, 각 개별적인 도관의 돌출된 개방 면적은 X-Y 평면에 평행한 평면에서 측정된 바와 같은 이와 같은 도관의 최소 돌출된 개방 면적으로 형성된다. 비 개방 면적은 분수(fraction) 또는 백분율(percentage)로 표현될 수 있다. 예를 들어, 가상의 층(hypothetical layer)이 30,000 평방 밀리미터의 단위 표면적(A)에 걸쳐서 분산된 2,000개의 개별적인 편향 도관을 갖고, 각 편향 도관이 5평방 밀리미터의 돌출된 개방 면적을 갖는 경우, 전체 2천개의 편향 도관의 누산된 돌출 개방 면적()은 10,000 평방 밀리미터(5sq.mm ×2,000 = 10,000sq.mm)가 되고, 이와 같은 가상 층의 비 합성 개방 면적은 R = 1/3 또는 33.33%(30,000 평방 밀리미터로 나누어진 10,000 평방 밀리미터)가 된다. 본원에서 전형화된 이중-층 편향 부재(10)에서, 제1 층(30)은 제1 비 합성 개방 면적(R1)을 가질 수 있고, 제2 층(40)은 제2 비 합성 개방 면적(R2)을 가질 수 있다.

각 개별적인 도관의 누산된 돌출 개방 면적은 X-Y 평면에 평행한 최소 돌출 개방 면적을 토대로 측정되는데, 그 이유는 일부 편향 도관이 자신들의 길이 또는 층의 두께(즉, 각 층(30 또는 40)의 각 최상부 표면(31 또는 41)으로부터 최하부 표면(32 또는 42)까지)에 걸쳐서 불균일하게 될 수 있기 때문이다. 예를 들어, 일부 편향 도관(35, 45)은, 미국 특허 제5,900,122호 및 제5,948,210호(이들 특허는 양도되어 있고, 이들 특허의 기재 내용은 본원에 참조되어 있다)에 기재된 바와 같이, 테이퍼링(tapered)될 수 있는데, 즉, 최하부-표면의 구멍(예를 들어 도2 참조) 보다 크거나 작은 최상부-표면의 구멍을 가질 수 있다. 다른 실시 양태에서, 개별적인 도관(35, 45)의 최소 개방 면적은 층(30, 40, 각각)의 최상부 표면(31, 41) 및 최하부 표면(32, 42)의 중간에 위치될 수 있다.

각 개별적인 층(30, 40)에서, 상기 개별적인 층의 비 합성 개방 면적은 적어도 1/5(또는 20%), 보다 구체적으로, 적어도 2/5(또는 40%) 및 훨씬 더 구체적으로, 3/5(또는 60%)일 수 있다. 본 발명을 따르면, 제1 비 합성 개방 면적(R1)은 제2 비 합성 개방 면적(R2)보다 크거나, 실질적으로 동일하거나, 보다 작을 수 있다.

본 발명의 일부 실시 양태에서, 제1 층(30)은 제2 층(40)의 제2 변형율(D2)과 상이한 제1 변형율(D1)을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은, "변형율"은, 통상적으로 편향 부재(10)가 예를 들어, 양키 건조 드럼과 같은 가압 표면에 대해 가압될 때, 외부 힘 또는 압력이 인가되는 상태 하에서 층의 부피를 충분히 유지시키면서 층의 형상을 변화시키는 층의 성능을 의미한다. 도48 및 도49는, 제1 층(30)이 제2 층(40)의 제2 변형율(D2) 보다 큰 제1 변형율(D1)을 갖는 편향 부재(10)의 실시 양태를 도시한 것이다. 도48에 압력을 받지 않은 편향 부재(10)가 도시되어 있다. 도49에 Z-방향에 실질적으로 평행(즉, 편향 부재(10)의 일반적인 평면(general plane)에 실질적으로 수직)하게 압축력이 가해지는 상태가 도시되어 있다. 이 압력 하에서, 상대적으로 보다 큰 변형율을 갖는 제1 층(30)의 부분은 측방향(즉, X-Y 평면에 평행한 방향)으로 팽창되면서 자신들의 두께를 감소시킨다. 동시에, 상대적으로 보다 낮은 변형율을 갖는 제2 층(40)은 실질적으로 자신의 두께를 변화시키지 않는다(또는 제1 층에 대해 보다 작은 정도로 변화시킨다). 제1 층(30)과 직접적으로 병치되는 제2 층(40)의 어떤 부분은 Z-방향의 압축력 하에서 제1 층(30) 내로 편향될 수 있다. 제2 층(40)의 현수된 부분들(49) 중 일부는 제1 층(30)의 편향 도관(35) 내로 편향됨으로써, 그 내에 배치된 섬유상 구조체(500)(간결성을 위하여, 이 섬유상 구조체는 도48 및 도49에 도시하지 않았다)의 부분을 선택적으로 더욱 치밀화한다.

층들 중 적어도 한 층은 탄성 재료를 포함할 수 있다는 것이 고려된다. 게다가, 층들 중 한 층은 다른 층 또는 층들과 상이한 탄성(resiliency) 또는 신축성(elasticity)을 가질 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "탄성" 또는"신축성"은, 변형력이 제거된 후, 변형된(잡아당겨진 또는 압축된) 층이 자신의 크기 및 형상을 자발적으로 사실상 복원하는 성능을 의미한다. 보다 구체적으로, 탄성적으로-변형가능한 층은, 거의 변형력이 제거되자 마자 실질적으로 자신의 원래 구속되지 않은 두께(unrestrained thickness)로 복원할 수 있다. 보다 구체적으로, 본 발명의 섬유상 구조체(500)를 제조하는 연속적인 공정의 예로서, 이와 같은 복원은 연속적인 공정의 반복 사이클 동안 다음 변형력의 인가 전에 발생되어야 한다. 탄성 재료의 예는, 실리콘 고무, 우레탄 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 천연 고무, 합성 고무 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다.

층들(30, 40) 중 적어도 한 층이 압축가능한 재료를 포함할 수 있다는 것이 또한 고려된다. 본원에 사용된 바와 같은, "압축성"은 외부 힘이 가해진 상태 하에서 재료의 부피를 감소시키는 재료의 성능을 의미한다. 예를 들어, 압축가능한 층은, 측 방향으로 크게 팽창 시킴이 없이 가압 힘이 가해진 상태 하에서 자신의 두께를 감소시킬 수 있다. 또한 탄성을 지닌 압축가능한 재료는, 자신의 자유로운, 즉 구속되지 않은 두께로부터 감소되는 두께까지 (가령, Z-방향의 압축력에 의해) 압축될 수 있다. 압축된 형태로 재료를 유지하는 힘을 제거시, 이 재료는, 자신의 자유로운, 즉 구속되지 않은 두께와 실질적으로 동일하거나 적어도 약 95%인 두께를 갖도록 다시 팽창될 수 있다. 본 발명의 편향 부재(10)가 사용되는 연속적인 제지 공정의 내용에서, 다음 압축력의 인가 전에 구속되지 않은 두께로 복원되어야 한다. 압축가능한 재료의 예는 어떤 적절한 형태의 개방 및 밀폐된 셀 거품(이 거품들 중 일부는 적절한 수지와 결합될 수 있다)을 포함하지만, 이에 국한되지 않는다.

편향 부재의 제조 공정

본 발명의 일 실시 양태에 따라서 편향 부재(10)를 제조하는 공정은 일반적으로, 2개 이상의 층(30, 40)(각 층은 각각 별도의 구조를 갖는다)을 형성하고 나서, 상기 두개의 층(30, 40)을 상호 면-대-면 관계로 서로 결합시켜, 한 층의 부분을 다른 한 층의 편향 도관과 Z-방향으로 대응시킴으로써 현수된 부분(49)을 형성하는 단계를 포함한다. 각 층(30, 40)은 자신의 편향 도관 부분의 패턴을 가질 수 있다. 본 발명의 편향 부재(10)를 제조하는 공정의 이 실시 양태는 도19 내지 도21을 참조하여 보다 구체적으로 설명될 것이다.

도19에서, 프레임워크(20)의 제1 층(30)은 제1 포밍 표면(100)을 사용하여 형성되고, 제2 층(40)은 제2 포밍 표면(200)을 사용하여 형성된다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "포밍 표면"은, 적절한 경화성 재료(예를 들어, 액체 감광성 수지)의 코팅을 지지하도록 구조화되고 형상화된 포밍 유닛의 표면을 의미한다. 경화성 재료는 포밍 표면에 직접적으로 침착되거나, 포밍 표면을 커버하기 위하여 제공되는 지지 필름에 침착되어, 상기 액체 경화성 재료에 의해 포밍 표면이 오염되는 것을 피한다. 도19에 도시된 실시 양태에서, 예를 들어, 액체 감광성 수지를 포함하는 제1 경화성 재료(300)는 제1 지지 필름(130)에 커버되는 제1 포밍 표면(100)에 침착되고; 제2 경화성 재료(400)는 제2 지지 필름(230)에 의해 커버되는 제2 포밍 표면(200)에 침착된다. 포밍 표면(100, 200)은 제1 드럼(101) 및 제2 드럼(201)을 각각 포함하는 제1 및 제2 포밍 유닛에 의해 형성된다. 도19에 도시된 연속적인공정의 실시 양태에서, 드럼(101 및 201)은 서로를 향하여 회전하는데, 상기 제1 드럼(101)은 시계 방향으로 회전한다. 그러나, 포밍 표면(100, 200)들 중 적어도 한 포밍 표면은 비-원형 또는 비-곡선형 요소를 포함할 수 있는데, 즉 포밍 표면(100, 200)중 한 표면 또는 두 표면은 평탄하거나 평활할 수 있거나, 필요에 따라선 이와 다른 적절한 형태를 가질 수 있다.

바람직한 경우, 포밍 표면은 미국 특허 제5,275,700호(이 특허는 양도되어 있고, 이 특허의 기재 내용은 본원에 참조되어 있다)에 기재된 바와 같은 변형가능한 표면을 포함할 수 있다. 보강 요소(50)가 예를 들어, 제1 층을 제조하는 공정 동안 변형가능한 포밍 표면으로 가압되는 경우, 상기 변형가능한 포밍 표면은, 경화될 때, 프레임워크(20)의 배면측(22)을 따라서 놓이는 어떤 면적으로부터 경화성 재료를 배제시키는 돌출을 형성한다. 이것이, 편향 부재(10)가 소위 "텍스쳐된(textured)" 배면측(22)(이 배면측은 그 내에 텍스쳐 불규칙성을 제공하는 경로를 갖는다)을 형성하도록 한다. 이들 텍스쳐 불규성은 편향 부재(10)의 일부 실시 양태에선 유용한데, 그 이유는 이들 불규칙성이 편향 부재(10)의 배면측 및 제지 장비의 표면(예를 들어, 진공 상자의 표면 또는 픽업 슈(pick-up shoe)의 표면)간에 진공 밀폐가 형성되는 것을 방지함으써, 이들간에 "누출(leakage)"을 생성하여 본 발명의 섬유상 구조체(500)를 제조하는 열풍 건조 공정에서의 진공 압력의 인가로 인한 바람직하지 않는 결과를 완화시키기 때문이다. 이와 같은 누출을 생성하는 다른 방법은, 미국 특허 제5,718,806호; 제5,741,402호; 제5,744,007호; 제5,776,311호; 및 제5,885,421호(이들 특허는 양도되어 있고, 이들 특허의 기재내용은 본원에 참조되어 있다)에 기재되어 있다.

이 누출은 또한, 미국 특허 제5,624,790호; 제5,554,467호; 제5,529,664호; 제5,514,523호; 및 제5,334,289호(이들 특허는 양도되어 있고, 이들 특허의 기재 내용은 본원에 참조되어 있다)에 기재된 바와 같은 소위 "차동 광 투과 기술(differential light transmission techniques)"을 사용하여 생성될 수 있다. 편향 부재는, 감광성 수지의 코팅을 불투명한 부분을 갖는 보강 요소에 가하고 나서, 상기 코팅을 투명한 및 불투명 영역을 갖는 마스크 및 또한 보강 요소를 통해서 활성 파장(activating wavelength)의 광에 노출시킴으로써 제조된다.

배면측 표면 불규칙성을 생성하는 또 다른 방식은 미국 특허 제5,364,504호; 미국 특허 제5,260,171호; 및 미국 특허 제5,098,522호(이들 특허는 양도되어 있고, 이들 특허의 기재 내용은 본원에 참조되어 있다)에 기재된 바와 같이, 텍스쳐된 포밍 표면 또는 텍스쳐된 배리어 필름을 사용하는 것을 포함한다. 편향 부재는, 보강 요소가 텍스쳐된 표면에 걸쳐서 이동하는 동안, 보강 요소에 걸쳐서 그리고 이 보강 요소를 통해서 감광성 수지를 주조(casting)하고 나서, 상기 코팅을 투명한 및 불투명 영역을 갖는 마스크를 통해서 활성 파장의 광에 노출시킴으로써 제조된다.

도19에 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 지지 필름(130, 230)은 제1 및 제2 포밍 표면(100, 200) 각각을 보호하고, 상기 포밍 표면(100, 200) 각각으로부터 부분적으로 완성된 층(30, 40)의 제거를 용이하게 하기 위하여 제공된다. 도19의 연속적인 공정에서, 지지 필름(130, 230)은 방향 화살표(D3, D4) 각각으로 표시된 방향으로 이동한다. 예로서, 도19의 실시 양태에서, 제1 지지 필름(130)은 1회용 필름(이 필름은 공급 롤(131a)에 의해 공급되어 테이크-업 롤(131b)(take-up roll)내로 감겨지고, 통상적으로 사용후에는 폐기된다)으로서 도시되고; 제2 지지 필름(230)은 리턴 롤(231)(return rolls) 주위를 이동하는 이음매 없는 벨트를 포함하고 클리닝 스테이션(232)(cleaning station)에서 세척되어 재사용된다.

독자의 간편성을 위하여, 개별적인 층(30, 40)을 구성하는 공정은 제1 층(300)을 제조하는 내용과 관련하여 본원에서 서술될 것이다. 도19의 실시 양태에서, 제2 층(40)을 구성하는 공정은, 이하에 구체적으로 서술될 있을 수 있는 일부 차이를 갖지만, 제1 층(30)을 구성하는 공정과 유사하다는 것을 이해하여야 한다.

도19에 도시된 실시 양태에서, 제1 층(30)을 형성하는 공정은 다음 단계를 포함한다. 편향 부재(10)가 보강 요소를 갖는 경우, 제 1보강 요소(50)가 제공된다. 상술된 바와 같이, 제1 보강 요소(50)는 상부측(51) 및 하부측(52)을 갖는다. 제1 보강 요소(50)는 제1 포밍 표면(100)에 의해 지지되어, 제1 보강 요소(50)의 하부측(52)이 제1 포밍 표면(100)에 대향되도록 하고 이와 접촉할 수 있거나, 상술된 바와 같이 지지 필름이 사용되는 경우 제1 지지 필름과 접촉할 수 있다. 통상적으로, 반드시 그런 것은 아니지만, 제1 보강 요소(50)는 제1 지지 필름(130)과 직접 접촉하여 배치된다. 도19에 도시된 연속적인 공정에서, 제1 보강 요소(50)는 공급 롤(50a)로부터 공급된다. 제1 보강 요소(50)가 예를 들어 미국 특허 제4,514,345호(이 특허는 양도되어 있고, 이 특허의 기재내용은 본원에 참조되어 있다)에 기재된 바와 같이, 이음매없는 벨트 형태로 공급될 수 있다는 것이 본 발명에서 또한 고려된다. 도19에서, 제1 보강 요소(50)는 제1 기계 방향(MD1)으로 이동한다.

본원에 사용되는 용어 "기계 방향"은 제지에서 사용되는 통상적인 용어에 부합되는데, 이 용어는 제지 장비를 통한 종이 웹의 흐름과 평행한 방향이라 지칭한다. 편향 부재(10)를 제조하는 연속적인 공정의 내용에서, "기계 방향"은 본 발명의 공정 동안 경화성 재료의 코팅(또는, 가해질 수 있는 보강 요소)의 흐름과 평행한 방향이다. 기계 방향은 상기 공정의 특정 지점에서 코팅의 이동에 대해 규정된 상대적인 용어로 이해되어야 한다. 그러므로, 기계 방향은 본 발명의 소정 공정 동안 여러 번 변화될 수 있으며, 통상적으로 여러 번 변화된다. 용어 "제 1 기계 방향"(MD1) 및 "제 2 기계 방향"(MD2)은 당업자가 충분히 알수 있는 바와 같이, 제조되는 제1 및 제2 층(30, 40) 각각을 지칭한다. 용어 "교차 기계 방향"은 기계 방향에 수직한 방향이고 구성된 편향 부재(10)의 일반적인 평면 또는 X-Y 평면에 평행한 방향이다.

예를 들어, 액체 감광성 수지 재료와 같은 제1 경화성 재료의 코팅(300)은 제1 보강 요소(50), 구체적으로, 상기 보강 요소의 상부측(51)에 도포된다. 액체 경화성 재료를 보강 요소(50)에 도포할 수 있는 기술이라면 어떠한 것도 적합하다. 예를 들어, 도19에 개요적으로 도시된 노즐(160)이 사용될 수 있다. 통상적으로, 제1 경화성 재료(300)는 제1 보강 요소(50)의 폭 또는 상기 보강 요소의 부분에 걸쳐서 균일하게 도포되어야 한다. 보강 요소(50)의 폭 및 포밍 표면(100)의 폭은 교차-기계 방향으로 신장된다. 제1 보강 요소(50)(예를 들어, 다수의 엇결식얀(interwoven yarns)(도1 내지 도9 및 도11 내지 도18에 도시됨)을 포함)가 제1 경화성 재료(300)에 의해 관통되도록 설계되고 구조화된 공간을 갖는 경우, 충분한 량의 경화성 재료가 제1 보강 요소(50)를 관통하여 이들간의 단단한 결합을 성취하도록, 경화성 재료가 도포되어야 한다.

제1 및 제2 층(30, 40)들중 어느 한 층 또는 두 층을 제조하는데 사용될 수 있는 적절한 경화성 재료는 상업적으로 구입할 수 있는 수 많은 재료로부터 손쉽게 선택될 수 있다. 예를 들어, 경화성 재료는 적절한 방사선(통상적으로 자외선(UV) 광)의 영향하에서 경화되거나 가교될수 있는 중합체와 같은 액체 감광성 수지를 포함할 수 있다. 액체 감광성 수지에 대한 보다 많은 정보를 포함하는 참조문헌으로서, Green 등의 "Photocross-linkable Resin Systems", J. Macro-Sci. Revs. Macro Chem. C21(2), 187-273(1981-82); Bayer의 "A Review of Ultraviolet Curing Technology," Tappi Paper Synthetics Conf. Proc., Sept. 25-27, 1978, pp. 167-172; 및 Schmidle의 "Ultraviolet Curable Flexible Coatings,' J. of Coated Fabrics, 8, 10-20(1978년 7월)을 들수 있다. 이들 3개의 참조문헌 전부가 본원에 참조되어 있다. 적절한 액체 감광성 수지의 예로서, 델라웨어주의 윌밍턴에 소재하는 MacDermid GRAPHICARTS 사에 의해 제조된 Merigraph 시리지의 수지를 들수있다.

다음 단계는 선택적인데, 이 단계는 사전-선택된 값으로 코팅의 두께를 조절하는 단계를 포함한다. 일부 실시 양태에서, 이 사전-선택된 값은 제1 층(30)의 소망 두께를 따르고, 이로 인한 편향 부재(10)의 두께에 영향을 미칠 것이다. 다른 실시 양태에서, 편향 부재(10)가 단층을 포함하는 경우, 코팅 두께는 이로 인한 편향 부재(10)의 두께가 될 것이다. 이로 인한 편향 부재(10)의 두께는 주로, 예측된 편향 부재(10)의 용도를 따른다. 예를 들어, 편향 부재(10)가 후술되는 섬유상 구조체를 제조하는 공정에 사용되는 경우, 편향 부재(10)는 통상적으로 약 0.3mm 내지 약 10.0 mm 두께가 된다. 물론, 다른 용도에서는 30.0 mm 만큼 두껍게 되거나 이 보다 훨씬 두껍게 될 수 있는 보다 두꺼운 편향 부재를 필요로 할 수 있는데, 이들 모두는 본 발명의 영역내에 포함된다. 제1 층(30)의 두께를 조절하는 어떠한 적절한 수단도 상기 공정에 사용될 수 있다. 예를 들어, 도19에는 롤(111a)이 사용되는 것이 도시되어 있다. 롤(111a) 및 포밍 표면(130)간의, 보다 구체적으로는 롤(111a) 및 지지 필름(130)간의 틈(clearance)은 어떤 종래 수단(도시되지 않음)에 의해 수동으로 또는 기계적으로 조절될 수 있다.

마스크

다음 단계는 마스크(110)를 제공하는 단계 및 상기 마스크(110)를 제1 경화성 재료의 코팅(300) 및 경화 방사원(120)간에 위치시키는 단계를 포함한다. 감광성 수지의 예에서, 경화 방사원(120)은 예를 들어, 수은 아크 램프(mercury arc lamp)를 포함할 수 있다. 도19 내지 도25A에 개요적으로 도시된 마스크(110)는 최상부측(110a) 및 상기 최상부측(110a)에 대향되는 최하부측(110b)를 갖는 통상적으로 필름 특성의 상대적으로 얇은 가요성의 구조체를 포함한다. 일부 실시 양태에서, 마스크(110)는 코팅과의 접촉 관계로 병치될 수 있다. 도20에 개요적으로 도시된 바와 같이, 마스크(110)는 투명 영역(112) 및 불투명 영역(114)을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 '불투명도" 및 "불투명한"은 마스크(110)의 어떤 면적에서 투명성(transparency) 또는 반투명성(translucency)이 부족하다는 것을 의미하고, 경화 방사선을 통과시키지 않거나 부분적으로 통과시키는 것과 같은 셰이딩된(shaded) 이들 면적의 특질을 나타낸다.

마스크(110)의 주요 목적은 경화 방사선에 노출되지 않도록 코팅의 어떤 면적(즉, 불투명 영역(114)에 의해 차폐되는 면적)을 차폐하는 것이다. 마스크(110)의 투명 영역(112)은, 코팅의 다른(차폐되지 않거나 부분적으로 차폐되는) 면적을 이들 차폐되지 않은 부분을 경화시키는 경화 방사선에 노출시키고 이 경화 방사선을 수용한다. 코팅의 차폐된 면적은, 통상적으로 구성된 층의 편향 도관(35)의 바람직한 패턴에 대응하는 사전-선택된 패턴을 형성한다. 3차원 구조를 갖는 마스크는 후술되는 바와 같이, 코팅 내에 패턴을 임프린트하는데 사용될 수 있다.

본 발명의 마스크(110)는 다수의 차동 불투명도를 가질수 있는데, 즉 마스크(110)는 불투명도가 다른 불투명 영역(114)을 가질 수 있다. 이들 차동 불투명도는 이산 불투명도 및/또는 그래디언트 불투명도를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 용어 "그래디언트 불투명도"는 점진적으로 변화하는 강도를 갖는 불투명도를 의미한다. 점진적인 불투명도는 그 내에서 "경계 선(border line)(이 선은 서로 다른 불투명도로부터 한 불투명도를 분리시킨다)을 정할 필요가 없다. 즉, 그래디언트 불투명도는, 이산 불투명도와는 달리 적어도 한 방향에서의 불투명도의 변화가 점진적으로 증분되는 비-단조 불투명도(non-monotone opacity)이다.

차동 불투명도 영역을 갖는 마스크(10)를 구성하는 한 가지 방법은 투명한 필름을 인쇄하여 어떤 초기 불투명도를 갖는 불투명 영역의 패턴을 형성하고 나서,상기 필름을 2회째 인쇄하여 초기 불투명도와 상이한 또다른 불투명도를 갖는 불투명 영역의 패턴을 형성하는 단계를 포함한다. 예를 들어, 우선, 필름을 잉크로 인쇄하여 초기 불투명도의 영역을 형성하고 나서, 잉크를 이미 초기 불투명도를 갖는 적어도 여러 영역에 도포하도록 다시 인쇄함으로써, 상기 여러 영역의 불투명도를 증가시킨다. 또 다른 방법에서, 차동 불투명도는 예를 들어, 잉크를 수용하기 위하여 그 내에 차동 깊이를 갖는 그라비어 롤과 같은 인쇄 롤을 사용함으로써, 일단계 인쇄로 형성된다. 인쇄 동안, 투명한 필름에 침착되는 잉크는 차동 강도의 영역을 가져, 롤의 패턴의 차동 깊이를 반영한다. 불투명 영역을 형성하는 다른 방법이 본 발명에 사용될 수 있다. 이와 같은 방법은 화학 작용, 전자기 작용, 레이저, 열 등을 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다.

도22A 내지 도22C에 도시된 마스크의 전형적인 실시 양태에서, 마스크(110)는 제1 불투명도를 갖는 제1 불투명 영역(114a) 및 상기 제1 불투명도 보다 작은 제2 불투명도(본원에서, "부분" 불투명도로 규정됨)를 갖는 제2 불투명 영역(114b)을 갖는다. 용어 "부분적으로 불투명한" 및 "부분적으로 투명한"은 본원에 상호 호환가능하게 사용될 수 있다. 제1 불투명 영역(114a) 및 제2 불투명 영역(114b) 각각은 다수의 이산 면적의 불연속적인 패턴(도22A 내지 22C), 반연속적인 패턴(도시되지 않음) 또는 실질적으로 연속적인 패턴(도시되지 않음)을 형성할 수 있다. 제2 불투명 영역(114b)은 제1 불투명 영역(114a)(도22A-22C)에 인접한 면적을 포함할 수 있다.

마스크(110)는 이음매없는 루프(endless loop)(도19에 도시되지 않았지만 당업라면 손쉽게 알수 있는 모든 상세 사항)형태로 제조될 수 있으며, 또는 공급 롤(도50)로부터 테이크-업 롤(도시되지 않음)로 공급될 수 있다. 도19 및 도50에 도시된 바와 같이, 마스크(110)는 방향 화살표(D1)로 표시되는 방향으로 이동하여, 제1 코팅(300)의 표면과 접촉할 수 있는 닙 롤(111a) 아래에서 감겨져, 마스크 안내 롤(111b)로 이동하는데, 상기 안내 롤의 근처에서 상기 마스크는 제1 코팅(300)과의 접촉으로부터 제거될 수 있다.

마스크(110)는 불명한 및 투명 영역을 제공할 수 있는 어떠한 적절한 재료로 제조될 수 있다. 가요성 포토그래픽 필름 특성의 재료가 적합할 수 있다. 이와 같은 가요성 필름은 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 셀룰로우스 또는 이외 다른 임의의 적절한 재료 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 불투명 영역(114)은 본 기술에 공지된 어떤 간편한 수단(예를 들어, 스프레잉, 포토그래픽, 그라비어, 플레소그래픽(flexographic), 또는 로터리-스크린 인쇄(rotary-screen printing)) 에 의해 마스크(110)에 도포될 수 있다. 그래디언트 불투명도는 예를 들어, 다수의 선의 증분적으로 가변하는 불투명도(전체 불투명도가 적어도 한 방향으로 점진적으로 변화한다)를 인쇄함으로써 또는 가변하는 광학 밀도의 잉크를 사용함으로써 형성될 수 있다. 그래디언트 불투명도는 또한, 잉크를 수용하는 롤의 패턴닝된 함몰부의 점진적으로 변화하는 차동 깊이를 갖는 인쇄 롤을 사용함으로써 형성될 수 있는데, 상기 잉크는 인쇄 동안 롤로부터 필름으로 전달될 때, 롤 패턴의 차동 깊이를 반영하는 차동 강도의 영역을 가질 것이다. 투명한/불투명 영역의 패턴을 각각 갖는 2개 이상의 마스크를 중첩시켜 결합된 불투명도의 영역을갖는 결합된 구조를 형성하는 것이 본 발명에서 또한 고려된다.

Trokhan의 명의로 1999년 7월 1일에 출원된 발명의 명칭이 " Papermaking Belts Having Patterned Framework With Synclines Therein And Paper Made Therewith"인 특허 출원 일련 번호 제09/346,061호가 양도되어 본원에 참조되어 있다. 이 특허 출원은 향사(synclines)에 의해 (웹-측상에서) 인터럽트(interrupted)되어 구획된(subdivided) 프레임워크를 기재하고 있다. 프레임워크, 향사, 및 편향 도관 각각은 제1 , 제2 및 제3 값의 강도 특성을 벨트의 이들 부분 상에서 제조되는 종이의 영역에 부여한다. 향사에 대응하는 종이의 영역의 강도 특성 값은, 프레임워크 및 편향 도관에 대응하는 종이 영역의 강도 특성 값의 중간이다. 예를 들어, 벨트가 열풍 건조 벨트로서 사용되는 경우, 향사에 대응하는 종이 영역의 밀도는 프레임워크에 대응하는 종이 영역의 밀도 보다 작지만 편향 도관에 대응하는 종이 영역의 밀도 보다 크고; 벨트가 포밍 와이어로서 사용되는 경우, 향사에 대응하는 종이 영역의 평량은 프레임워크에 대응하는 종이 영역의 밀도 보다 크지만 편향 도관에 대응하는 종이 영역의 평량 보다 작다.

마스크(110)는 감광성 필름과 같은 감광성 재료를 사용하여 제조될 수 있는데, 이 경우에, 불투명 영역은 상기 필름의 소정 면적을 광에 선택적으로 노출시킴으로써 생성될 수 있다. Ozalid®또는 디아조(diazo) 공정은 가변 광학 밀도 원본(original)으로부터 복제본(copies)을 제조하는데 사용된다. 통상적으로, 원본은 본래, 흑색 및 백색 또는 회색 스케일중 어느 하나이다. 복제본은 상이한 기질상에서 제조될 수 있지만, 본 발명의 목적을 위해선, 이들은 감광성의 디아조염료(sensitized diazo dye)로 코팅된 투명한 폴리에스테르 필름상에서 제조될 수 있다. 소망의 영상(image)을 포함하는 반투명성의 원본은 우선, 코팅된 폴리에스테르 필름과 접촉하여 배치된다. 그리고 나서, 원본 및 복제본은 통상적으로, 수은 아크 램프로부터의 자외선 광에 노출된다. 광은 우선 반투명성의 원본을 통과한다. 복제본 상에서 감광성의 코팅은 상기 광에 노출되는 필름의 이들 면적에서 파괴되어, 결국 이들 면적을 투명하게 한다. 원래 영상(original image)에 의해 차폐되는 면적에서, 감광성 코팅은 잠상(latent image)으로서 유지된다. 원본 및 복제본을 분리한 후, 상기 복제본은 암모니아 가스에 노출된다. 암모니아는 잔여 디아조 염료와 반응하여 가시적이고 본질적으로 영구적인 영상을 필름상에 형성한다. 복제본 상의 영상 밀도는 원본 상의 영상의 광학 밀도와 직접 비례한다. 이와 같은 필름은 광-중합 공정(photo-ploymerization process)에서 마스크로서 사용하는데 적합하다. 디아조 재생 장비는 통상적으로, 일리노이주, 이타스카에 소재하는 A.M.Bruning Company에 의해 판매되고 있다. 적절한 장치는 Bruning Model 750 이다. 유사한 장비는 노쓰캐롤리나 영스빌에 소재하는 The Diazit Company에 의해 판매되고 있다. Diazit Company로부터의 적절한 장치는 Executrac이다.

일부 실시 양태에서, 마스크(110)는 3차원 토포그래피를 갖는다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "3차원 토포그래피"는 마스크(110)의 Z-방향 차원이라 지칭하는데, 이것은 이루어진 마스크(110)의 재료 두께 보다 크다. 예를 들어, 마스크(110)의 3차원 토포그래피는 마스크(110)의 일반적인 평면(마스크(110)가 평탄한 표면상에 배치되는 것으로서 관찰될 때)으로부터의 돌출을 포함할 수 있다.이들 돌출은 마스크(110)의 최상부측(110a), 최하부측(110b) 또는 양 측(110a, 110b)(도24 및 도25A)로부터 바깥쪽으로 신장될 수 있고, 규칙적인/반복적인 또는 불규칙적인/반복하지 않는 패턴을 가질 수 있다. 도24에서, 마스크의 최하부측(11b)은 자신으로부터 신장하는 돌출(115) 패턴을 갖는다. 이와 같은 마스크(110)가 코팅에 인접하여 위치될 때, 돌출(115) 패턴은 본원에서, 이에 대응하는 함몰부 패턴을 형성하기 위하여 코팅 내로 임프린팅될 수 있다. 도25A는 본 발명의 마스크(110)를 도시하는데, 상기 마스크는 두개의 돌출(115) 패턴을 포함한다. 한 돌출(115a) 패턴은 최상부측(110a)로부터 신장되고, 다른 한 돌출(115b) 패턴은 마스크(110)의 최하부측(110b)으로부터 신장된다. 상기 마스크(110)의 최상부측으로부터 신장하는 돌출(115a)는 속이 비워 있고, 유체 경화성 재료가 흐르는 공간을 형성하여, 프레임워크(20)의 웹-측(21)상에 대응하는 돌출을 형성한다.

돌출(115a, 115b) 패턴중 어느 한 패턴은 투명 영역(112) 및 불투명 영역(114)의 패턴과 상관될 수 있다. 따라서, 마스크(110)가 자신의 최상부측(110a)으로부터 신장하는 돌출(115a) 패턴, 최하부측(110b)으로부터 신장하는 돌출 (115b) 패턴 또는 2 개의 돌출(115a, 115b) 패턴을 갖든지 간에, 돌출(115a, 115b) 패턴 및 불투명한/투명 영역(114 및 112)의 패턴은 조합하여 작용되어, 편향 부재(10)의 프레임워크(20)의 소망의 3차원 패턴(도25A)을 형성할 수 있다.

돌출(115)은 일체로(integral)되거나 부속(adjunct)될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 일체로된 돌출은 마스크(110)에 부합되고 상기 마스크에 고유한 재료 성분으로부터 형성되는 돌출이고, 이로 인해, 상기 일체로된 돌출은 마스크(110)의 나머지 와 분리될 수 없다. 마스크(110) 내에 일체로된 돌출을 형성하는 한가지 방식이 도50에 개요적으로 도시되어 있다. 도50에서, 마스크 필름(118)은 공급 롤의 형태로 공급된다. 마스크 필름(118)은 공급 롤(191)에 접촉하는 엠보싱 롤(190)에 의해 엠보싱된다. 도50에 도시된 바와 같이, 불투명 영역(114)은 엠보싱과 동시에 불투명 영역(114)의 패턴을 인쇄함으로써 생성될 수 있다. 예를 들어, 적절한 잉크를 그 내에 포함하는 잉크 저장소(193) 내로 부분적으로 침지된 잉크 롤(192)을 사용함으로써, 잉크는 엠보싱 롤(190), 보다 구체적으론, 상기 롤의 엠보싱 돌출의 말단 표면에 도포될 수 있다. 잉크는 또한 인쇄 롤(192)에 스프레잉되거나, 직접적으로 엠보싱 롤(190)에 스프레잉될 수 있다(이러한 두 가지 변형은 도시되지 않음). 적절한 잉크를 엠보싱 롤(190)에 침착시키는 것의 대안으로서 또는 이외에도, 엠보싱된 필름(118)은 예를 들어, 스프레이(195)(도50에 점선으로 개요적으로 도시됨)로부터 잉크를 수용하는 롤(190a)에 의해 엠보싱 단계 후 인쇄될 수 있다. 화학 작용, 전자기 작용, 레이저, 열 등과 같은 본 기술에 공지된 다른 공지된 수단이 부가적으로 또는 대안적으로, 마스크(110)내에 불투명 영역을 생성하기 위하여 사용될 수 있다.

도50에서, 그 위에 잉크를 갖는 엠보싱 롤(190)은 필름(118)을 엠보싱할 때, 상기 엠보싱 롤은 접촉에 의해, 잉크를 필름(118)에 소정 패턴(예를 들어, 엠보싱 롤(190)상의 엠보싱 돌출 패턴에 대응하는 패턴)으로 도포시킨다. 마스크(110)가 경화성 재료의 코팅(300)과 접촉할 때, 돌출(115) 패턴은 코팅(300) 내에 대응하는"부의(negative)" 공간 패턴을 생성한다. 예를 들어, 마스크(110)는, 돌출(115)의 말단 표면이 충분히 불투명하게 되어 상기 불투명명한 영역(115)에 대응하는 코팅 면적을 경화시키는 것을 배제하도록 인쇄된다. 따라서, 방사선으로부터 차폐된 후에 씻겨지는 액체 수지의 량은, 경화 단계 전에 코팅의 차폐된 부분으로부터 상기 수지중 일부를 배제시킴으로써 감소될 수 있다. 결국, 본 발명의 3차원 마스크(110)를 사용함으로써, 충분한 량의 경화성 재료를 절약할 수 있다.

본원에 사용된 바와 같은, 부속된 돌출은 마스크(119)의 재료에 고유하지 않은 재료로부터 형성되는 돌출이다. 부속된 돌출은 마스크(110)와 무관하게 형성될 수 있다. 그러나, 마스크(11)와 동일한 재료로부터 형성된 부속된 돌출(115)가 배제되는 것은 아니다. 부속된 돌출은 마스크(110)에 부착되어(예를 들어, 접착제에 의해, 또는 화학 처리에 의해), 이와함께 일체로된 구조체를 형성한다. 대안적으로, 도51에 개요적으로 도시된 바와 같이, 마스크(110)와 무관하게 그리고 마스크(110)에 부착됨이 없이, 부속된 돌출 패턴이 독자적으로 코팅(300) 상에 공급되어 중첩될 수 있다. 부속된 돌출은 유기 및 무기 재료(플라스틱, 수지, 유리, 목재, 금속, 가죽, 직물(textile fabric), 및 이들의 조합을 포함하지만 이에 국한되지 않는다)로부터 제조될 수 있다.

도51에서, 3차원 마스크(110)는 투명 및 불투명 영역의 패턴을 갖는 제1 요소(410) 및 엠보싱 요소(810)를 포함한다. 제1 요소(410)는 롤(111a, 111b, 111c, 및 111d)주위를 이동하고, 엠보싱 요소(810)는 롤(810a)로부터 공급된다. 제1 요소(410) 및 엠보싱 요소(810) 둘다는 코팅(300) 및 닙 롤(111a)간에 형성된 닙내로 공급될 수 있는데, 이 지점에서, 제1 요소(410) 및 제2 엠보싱 요소(810)는 함께 복합 구조체를 형성하는데, 이 복합 구조체에서, 투명한 및 불투명 영역(112/114)의 패턴과 돌출(115) 패턴은 협동하여 편향 부재(10)의 프레임워크(20)의 소망의 3차원 패턴을 형성한다. 이 배열은, 투명한/불투명한 패턴(112/114) 및 돌출(115) 패턴 간의 상호 상관성을 조절(필요한 경우, 변경)시 보다 큰 가요성을 제공한다라고 간주된다.

도52는 상기 공정의 또한 다른 실시 양태를 도시한 것인데, 이 도면에서, 마스크(110)는 2 이상의 독립 요소로 형성된다. 도52에서, 롤(111a, 111b, 111c, 및 111d) 주위를 이동하는 이음매없는 투명한 필름을 포함하는 제1 요소(410) 및 엠보싱 요소(810) 둘다는, 코팅(300) 및 닙 롤(111a) 간에 형성된 닙 내로 공급된다. 도52A에 최적으로 도시된 엠보싱 요소(810)의 일 실시 양태는 공기-투과성 그리드의 특성을 지닌 구조체를 포함하는데, 이는 예를 들어, 엇결식 필라멘트 또는 다이 포징(die forging), 다이 포밍 수단 또는 본 기술 분야에 공지된 이외 다른 임의의 수단에 의해 형성될 수 있다. 도52a에 도시된 패턴은 물론, 전형적인 일 실시 양태이고, 그외 다른 각종 적절한 패턴이 엠보싱 요소(810)에 사용될 수 있다.

필름 및 엠보싱 요소(81)가 롤(111a 및111b) 간을 이동할때, 이들은 복합 마스크(110)를 형성하는데, 상기 마스크에서, 엠보싱 요소(810)는 코팅(300)내에 3차원 패턴을 생성하고 동시에, 경화 방사선으로부터 코팅(300)의 선택된 면적을 차폐할 수 있다. 투명한 필름(410)은 또한 코팅(300) 면적이 엠보싱 요소(810)의 등고선(contours)을 초과하여 신장되는 것을 방지하는데 사용될 수 있다. 바람직한 경우, 필름(410)은 또한 불투명 영역의 패턴을 가져, 엠보싱 요소(810)의 패턴과 협동할 수 있다. 대안적으로, 엠보싱 요소(810)는, 필름(410) 만이 불투명 영역을 형성하도록 투명하거나 반투명하게 될 수 있다.

도51 및 도52에 도시된 두 가지 실시 양태에서, 복합 3차원 마스크를 포함하는 2개의 요소는, 상기 요소(410, 810)가 접촉되기 전, 일시적일 지라도, 예를 들어, 접착제(예를 들어, 접착제 도포기(420)에 의해 제1 요소(410)에 스프레잉되는 것으로서 도52에 도시됨) 또는 엠보싱 요소(810), 또는 이들 둘다에 의해 서로 결합될 수 있다. 이것이, 엠보싱 요소(810)가 바람직하지 않게 롤(111a 및 111b)간의 코팅(300)내로 침지되는 것을 방지하거나; 엠보싱 요소(810) 및 제1 요소간의 정렬이 필요로 될때, 제1 요소(410)와 오정렬되는 것을 방지한다.

다음 단계는 제1 경화성 재료(300)를 마스크(110)를 통해서 소스(120)로부터의 경화 방사선에 노출시킴으로써, 제1 불투명 영역(114a)에 의해 완전히 차폐되지 않은 이들 면적(즉, 마스크(110)의 투명 영역(112) 또는 부분적으로 투명한(또는 부분적으로 불투명한)영역을 통해서 경화 방사선을 수용할 수 있는 이들 면적) 내에서 코팅을 경화시키는 단계를 포함한다. 도19에 도시된 실시 양태에서, 지지 필름(130), 보강 요소(50), 제1 경화성 재료(300) 및 제1 마스크(110) 모두는 닙 롤(111a)로부터 마스크 안내 롤(111b)로 함께 주행하는 유닛을 형성한다. 닙 롤(111a) 및 마스크 안내 롤(111b)의 중간에 있고 지지 필름(130) 및 보강 요소(50)가 제1 포밍 표면(100)과 여전히 병치되는 장소에 위치되는, 제1 경화성 재료(300)는 경화 방사원(120)에 의해 발생되는 경화 방사선에 노출된다. 경화성재료가 액체 감광성 수지를 포함하는 경우, 노출 램프는 일반적으로, 주로 액체 감광성 수지를 경화시키는 파장 내에서 조명(illumination)을 제공하도록 선택될 수 있다. 이 파장은 액체 감광성 수지의 특징이다. 임의의 적절한 조명원(수은 아크, 펄싱된 제논, 무전극(electrodeless) 및 형광 램프) 가 사용될 수 있다. 일반적으로, 코팅의 소정 깊이 또는 두께에 걸쳐서 노출된 면적 내에서 경화성 재료의 코팅의 고화(solidfication) 또는 부분적인 고화에 의해 경화가 이루어진다고 판명된다. 역으로, 노출되지 않은 면적, 즉 경화 방사선의 도달 범위를 넘는 부분은 유체 상태로 되고, 코팅으로부터 제거될 수 있다.

방사선의 강도 및 이의 지속기간은 방사선에 노출되는 면적에 필요로되는 경화 정도에 좌우된다. 감광성 수지를 예를 들면, 노출 강도 및 시간의 절대값은 수지의 화학적 특성, 수지의 광 특성, 선택된 패턴, 및 경화될 코팅 두께 또는 코팅 면적의 소망 깊이에 좌우된다. 게다가, 경화 방사선의 노출 강도 및 입사 각도는 구성될 프레임워크의 사전 선택된 패턴의 벽내의 테이퍼의 존재 여부에 중대한 영향을 미칠 수 있다. 1999년 10월 5일에 Trokhan 등에게 허여된 미국 특허 제5,962,860호가 양도되어 이 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다. 이 특허는 감광성 수지를 경화시키는 조절된 방사선을 발생시키는 장치를 기재하고 있는데, 상기 장치는 실질적으로 소망의 방향으로 경화 방사선이 지향하도록 조절될 수 있는 다수의 신장된 반사면(elongate reflective facets)을 갖는 반사기를 포함한다. 이 특허는 또한 방사원과 병치되어 경화 방사선의 방향 및 강도를 조절하는 소형 반사기(mini-reflector)를 포함하는 방사선 조종 장치(radiation managementdevice)를 또한 서술하고 있다.

다음 단계는 실질적으로 경화되지 않은 모든 제1 경화성 재료(300)를 부분적으로 구성된 제1층으로부터 제거하는 단계를 포함한다. 도19에 도시된 실시 양태에서, 마스크 안내 롤(111b)의 근처의 지점에서, 마스크(110) 및 지지 필름(130)은 보강 요소 및 부분적으로 구성된 제1 층을 포함하는 복합체로부터 물리적으로 분리된다. 이 복합 제1 층은 제1 제거 슈(119)(removal shoe)의 근처로 이동하는데, 이 슈에서 진공 또는 그외 다른 수단이 상기 복합체에 가해져, 다량의 여전히 액체-상태인(경화되지 않은) 재료가 복합체로부터 제거되도록 한다.

제2 층(40)은 실질적으로 유사한 공정에 의해 제2 경화성 재료(400)로부터 제조될 수 있다. 일부 실시 양태에서, 제2 층(40)은 제2 경화성 재료(40)에 영구적으로 결합된 보강 요소를 갖지 않는다. 제2 층(40)을 제조하는 공정 동안, 제2 보강 요소(60)의 사용은 특히, 제2 층(40)이 반연속적인 패턴 또는 다수의 이산 돌기 패턴을 포함할때 바람직하게 될 수 있다. 제2 보강 요소(60)는 일시적인 보강 요소를 포함할 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "일시적인 보강 요소"는, 특정(제1 또는 제2 )층을 구성하는 단계 및/또는 제1 및 제2 층을 서로 결합하는 단계 동안 사용되고 상기 보강 요소의 의도된 기능을 행한 후에는 최종 편향 부재가 상기 보강 요소를 갖지 않도록 제거되는 보강 요소를 의미한다. 일시적인 보강 요소는 가요성 시트 또는 필름 특성의 재료와 같은 임의의 적절한 재료로 이루어질 수 있다. 이와 같은 가요성 시트는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 셀룰로오스 또는 이외 다른 임의의 적절한 재료 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 경화성재료의 임에 표면 에너지 보다 큰 임계 표면 에너지를 갖는 재료를 사용하는 것이 유용할 수 있다.

그러나, 상술한 바는, 제2 층(40)이 예를 들어, 도11 및 도12A에 도시된 바와 같이, 제2 층(40)에 영구적으로 결합되는 제2 보강 요소(60)를 갖는 실시예를 배제하지 않는다. 제2 층(40)에 영구적으로 결합된 이와 같은 보강 요소는, 편향 부재(10)의 편향 도관(제1 층(30) 내에 형성된 편향 도관(35)을 포함)내로 편향되도록 하는 섬유의 성능을 실질적으로 간섭하지 않는다. 이를 위하여, 이와 같은 보강 요소(60)는 예를 들어, 다수의 엇결식 얀(yarn)을 포함할 수 있는데, 상기 엇결식 얀에서, 평행한 얀은 보강 요소(60)와 섬유의 성능과의 간섭을 최소화할 정도로 충분한 거리를 두고 이격되어, 편향 부재(10)의 편향 도관에 도달한다.

소위 "퍼지티브 타이 얀(fugitive tie yarns)"을 포함하는 보강 요소는 제2 층(40)에 사용되는데 유용할 수 있다. 1999년 3월 25일에 공개되어 양도된 발명의 명칭이 "Multiple Layer Foraminous Belts With Fugitive Tie Yarns"인 PCT 출원 번호 WO 99/14425호에 제지 공정에서 셀룰로오스 섬유 구조체를 지지하는 벨트 및 상기 벨트를 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이 벨트는 2층(웹-접촉 제1 층 및 기계-대향되는 제2 층)을 갖는 보강 요소 및 경화된 감광성 수지를 포함하는 패턴 층을 포함하는데, 상기 패턴층은 자신에 걸쳐서 다수의 도관을 갖는다. 보강 요소의 2층은 일체로되거나 부속된 타이 얀 중 어느 하나에 의해 서로 결합되어, 도관 내에 놓이는 상기 타이 얀의 적어도 일부분이 감광성 수지가 경화된 후 제거될 수 있도록 한다. 이들 "퍼지티브" 타이 얀은 실질적으로, 화학 방사선(actinicradiation)에 투명하고, 이들 얀이 보강 요소의 웹-대향되는 층 및 기계-대향되는 층 간의 관계를 안정화하는데 더이상 필요로되지 않을 때, 화학적 또는 기계적 공정에 의해 제거될 수 있다. 특히, 도관 내에 놓이는 퍼지티브 타이 얀의 부분은 제거되어, 돌출된 개방 면적과 같은 벨트 특성이 벨트에 걸쳐서 실질적으로 등방성이 되도록 한다. 퍼지티브 부속된 타이 얀을 제거하는 수단으로는, 벨트 제조 및 제지 공정의 일부분인 샤워링 시스템(showering systems)에 의해 제공되는 기계적 에너지 및 용해성(solubilization)의 조합을 포함할 수 있다. 퍼지티브 타이 얀의 적절한 재료는 화학적 또는 기계적 수단에 의해 조절가능하게 제거될 수 있는 것들을 포함한다. PCT 출원 번호 WO 99/14425호의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다.

도19에서, 일시적인 보강 요소(60)는 롤(240, 241 및 242) 주위를 방향성 화살표(MD2)로 표시되는 제2 기계 방향으로 이동하는 이음매 없는 밴드(endless band)형태로 도시되어 있다. 그러나, 일시적인 보강 요소(60)는 상술된 지지 필름(130)에 사용되는 테이크-업 롤(131b) 및 공급 롤(131a)를 포함하는 장치와 유사하게, 테이크-업 롤내로 감겨지도록 공급 롤의 형태로 공급될 수 있다.

제1 층(30)을 제조하는 단계와 유사하게, 제2 경화성 재료(400)의 코팅 및 일시적인 보강 요소(60)는 제2 포밍 표면(200)에 의해 지지될 수 있다. 제2 경화성 재료(400)는 예를 들어, 노즐(260)을 사용함으로써 침착될 수 있다. 제2 경화성 재료(400)는 제1 경화성 재료(300)와 동일하거나 상이할 수 있다. 제2 경화성 재료의 코팅 두께를 사전 선택된 값으로 조절하는 것은 예를 들어, 닙 롤(211a)에 의해 이루어질 수 있다. 상술된 바와 같이, 이로 인한 편향 부재(10)의 두께(또는 캘리퍼)는 제1 층(30) 및 제2 층(40)의 결합 두께로 형성된다. 제2 경화성 재료(400)의 코팅은 투명한 및 불투명 영역을 갖는 제2 마스크(210)를 통해서 제2 경화 방사원(220)으로부터의 경화 방사선에 노출된다. 제2 마스크(210)는 방향 화살표(D2)로 표시된 방향으로 이동하며, 제2 마스크(210)가 제2 코팅(400)의 표면과 접촉하게 되는 닙 롤(211a) 아래에 감겨져, 마스크 안내 롤(211b)로 이동하는데, 상기 안내롤 근처에서, 제2 마스크(210)는 제2 코팅(40))과의 접촉으로부터 제거될 수 있다. 그리고 나서, 경화되지 않은 실질적으로 모든 제2 경화성 재료(400)는 예를 들어, 제2 제거 슈(219)에 의해 부분적으로 제조된 제2 층(40)으로부터 제거되는데, 상기 슈에서 진공은 복합체에 인가되어, 다량의 경화되지 않은 액체 재료가 상기 복합체로부터 제거되도록 한다.

제1 및 제2 층(30, 40)이 실질적으로 형성된 후, 제1 층(30) 및 제2 층(40)모두는 도19에 "N1"으로서 도시된 닙에서 면-대-면 관계로 된다. 제1 및 제2 층(30, 40) 모두를 이동시키는 어떠한 종래 수단도 사용될 수 있다. 도19의 실시 양태에서, 제1 층(30)은 제1 닙 롤(140) 주위를 이동하고, 제2 층(40)은 제2 닙 롤(240) 주위를 이동한다. 닙(N1)은 닙 롤(140 및 240)의 각 외부 표면 간에 형성된다. 2개의 각 패턴의 중첩에 의해 형성된 소망의 결합된 3차원 패턴이 닙 (N1)에서 얻어지도록, 두 패턴(제1 및 제2 층(30, 40))의 상호 정렬이 필요로 된다.

본 발명의 공정의 일 실시 양태를 따르면, 제1 층(30) 및 제2 층(40)은, 상기 층의 각 접촉 표면이 제1 층 및 제2 층(30, 40)이 접촉시에 단단하게 결합시키는데 충분한 어떤 접착 특성을 유지할 정도로 경화된다. 즉, 제1 및 제2 층(30,40)이 닙(N1)에서 모두 모일 때, 서로 대향되는 제1 및 제2 층(30, 40)의 외부 표면은 충분한 량의 표면 에너지를 보유하고, 완전히 경화되지 않음으로써 서로 결합될 수 있다. 도19를 참조하면, 닙(N1)에서 서로 모이기 전, 제1 층(30)의 최상부 표면(31) 및 제2 층(40)의 최하부 층(42)은 완전한 경도(hardness)로 경화되지 않고, 충분한 량의 표면 에너지를 보유하도록 부분적으로 경화된 상태로 유지하여 상기 제1 및 제2 층(30, 40)을 서로 결합시킨다.

제1 및 제2 닙 롤(140, 240)에 의해 가해지는 압력에 의해, 닙(N1)에서 제1 및 제2 층(30, 40)을 용이하게 결합시킬 수 있다. 닙(N1)에서, 제1 및 제2 표면(30, 40)은 서로에 대해 가압되고, 결합된 구조체는 소정의 시간 기간 동안, 닙(N1)으로부터 닙(N2)으로 보다 멀리 이동한다. 제1 및 제2 층(30, 40)상에 압력을 가하여 이들을 서로 단단하게 결합시킬 수 있는 어떠한 종래 수단도 사용될 수 있다. 도19에서, 보조 가압 롤(150 및 250)이 서로를 향하여 제1 및 제2 층(30, 40)을 가압하는 것이 개요적으로 도시되어 있다.

서로 결합된 제1 및 제2 층(30, 40)을 포함하는 부분적으로 형성된 편향 부재(10)가 닙(N2)에서 방출된 후, 수지 세척 샤워(resin wash shower)(124) 및 수지 세척 스테이션 드레인(125)으로 이동될 수 있는데, 이 지점에서, 복합체는 물 또는 그외 다른 적절한 액체로 철저하게 세척되어, 본질적으로 남아있는 모든 경화되지 않은(및, 여전히 액체 상태의) 재료(300, 400)를 제거하는데, 이 재료는 수지 세척 스테이션 드레인(125)을 통해서 시스템으로부터 방출될 수 있다. 게다가, 바람직한 경우, 부가적인 수지 제거 슈(도시되지 않음)는, 진공 또는 그외 다른 방법에 의해, 남아있는 어떤 경화되지 않은 재료(300, 400)를 제거하는데 사용될 수 있다. 그리고 나서, 최종 경화는 예를 들어, 형성된 복합체 프레임워크(20)의 대향 측에 배치된 경화 방사원(121 및 122)으로부터 수행되어, 층(30, 40)을 결합시키고 복합 구조체를 경화시키는 공정을 완료함으로써, 본 발명의 편향 부재(10)를 형성한다. 일시적인 보강 요소(60)가 사용되는 경우, 일시적인 보강 요소(60)는 닙(N2)에서 제2 층(40)으로부터 분리 또는 제거될 수 있거나, 후에, 공정의 특정 실시 양태에 따라서 편향 부재(10)가 실질적으로 형성될 때 제거될 수 있다.

본 발명은, 제1 및 제2 층(30, 40) 중 어느 한 층 또는 두 층 또는 적어도 이들 층 각각의 접촉 표면(31, 42)이 화학적 활성 성분 또는 성분들을 포함하여, 제1 및 제 2 층(30, 40)을 결합시키거나 결합을 용이하게 하는 실시 양태를 고려한다. 본원에 사용된 바와 같이, "화학적 활성 성분"은 어떤 조건 하에서, 이들과 접촉시 또 다른 재료와 화학 결합하거나 그외 다른 바람직한 관계를 형성할 수 있는 물질을 의미한다. 적절한 재료로는 프라이머(primer) 또는 결합제(coupling agent)가를 포함된다. 이 프라이머는 다기능 및 다성분 조성물을 포함할 수 있다. 기능성 그룹중 한 그룹은 제1 층의 재료와 화학 결합을 형성하는 반면, 또 다른 기능성 그룹 또는 그룹들은 제2 층과 결합하거나 유용하게 관계한다. 메타크릴레이트 광중합체 층 및 폴리에스테르 층을 결합시키는 이와 같은 재료의 예로서, 아크릴레이트-터미네이트된 폴리부타디엔(acrylate-terminated polybutadiene)을 들수 있다. 이와 같은 성분은 또한 비닐 공중합체(비닐 아세테이트/클로라이드/알콜 3차폴리머)와 같은 2차 결합제를 가질 수 있다. 적절한 결합제는 뉴져지주의 베이욘에 소재하는 Kenrich Petrochemicals 사에 의해 판매되는 티타네이트 및 지르코네이트 결합제가 포함된다. 이론적으로 제한됨이 없이, 티타늄 및 지루코늄을 토대로 한 이들 테트라-기능성의 유기-금속 결합제는, 중심 금속의 4가원자가(tetravalency)가 전자 공유에 유도성이기 때문에 작용한다라고 간주되는데, 상기 전자 공유는 다른 재료 간의 접착성을 향상시킨다.

화학적 활성 성분 또는 성분들은 본래, 제1 경화성 재료(300) 및 제2 경화성 재료(400) 중 적어도 하나에 제공될 수 있다. 대안적으로, 화학적 활성 성분 또는 성분들은 제1 및 제2 경화성 재료(300, 400)중 적어도 하나 또는 제1 및 제2 층의 접촉 표면중 적어도 하나에 첨가될 수 있다. 제1 화학적 활성 성분은 도포기(127)에 의해 제1 층(30)의 최상부 표면(31)상에 스프레잉되며, 제2 화학적 활성 성분은 도포기(227)에 의해 제2 층(40)의 최하부 표면(42)상에 스프레잉되는 것으로서 도19에 개요적으로 도시되어 있다. 이와 같은 화학적 활성 성분(들)의 화학적 조성은 주로, 제1 및 제2 경화성 재료(300, 400)의 화학적 조성을 따른다. 예를 들어, 제1 및 제2 경화성 재료(300, 400)가 동일하고, 액체 감광성 수지를 포함하는 경우, 부가적인 량의 액체 감광성 수지 결합될 한 표면 또는 두 표면(31, 42)에 도포될 수 있다. 결합 후, 부가적인 UV 방사선은 도포된 수지를 층(30, 40)에 여전히 존재하는 잔여 단량체와 가교시키기 위하여 공급될 수 있다.

당업자는 상기한 제1 및 제2 화학적 활성 성분 대신 또는 이외에도, 각종 접착 재료가 제1 및 제2 층(30, 40)을 서로 결합시키거나 결합을 용이하게 하는데 사용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 이와 같은 실시 양태에서, 제1 및 제2 층(30,40) 중 적어도 한 층은 결합 단계 전 최종 경도로 완전히 경화될 수 있다라고 간주된다.

또 다른 실시 양태를 따르면, 제1 및 제2 층(30, 40)중 한 층 또는 두 층은 우선 사전-선택된 두께를 갖는 적절한 재료 층을 제공하고 나서 그 내에 도관 부분을 형성함으로써 제조될 수 있다. 예를 들어, 다수의 이산 편향 도관은 드릴링, 화학적 공정, 인쇄, 레이저 절삭 등과 같은 본 기술 분야에 공지된 어떤 종래의 수단에 의해 형성될 수 있다. 층 들중 한 층이 반 연속적인 패턴 또는 다수의 이산 돌기를 포함하는 패턴을 포함하는 경우, 상기 층은 각 이산 요소를 제공하고 이들 각 이산 요소를 다른 층에 부착시킴으로써 형성될 수 있다.

도22A 내지 도25A는 본 발명의 편향 부재(10)의 여러 실시 양태 및 본 발명의 마스크(110)(이 마스크는 상이한 투명도 및 그래디언트 투명도를 갖는다)를 사용하여 이와 같은 편향 부재(10)를 제조하는 공정을 개요적으로 도시한 것이다. 다음 공정은 또한, 다층 구조를 포함하는 복합 프레임워크(20)의 각 층들중 어떤 층을 구성하는데 사용될 수 있다. 층들(30, 40) 중 한 층의 구성과 관련되는 정도로, 이 공정의 많은 단계는 각 층을 제조하는 내용에서 상술된 공정 단계와 유사함으로, 당업자는 두 공정에 대한 모든 세부적인 내용을 반복하지 않아도 충분히 인지할 수 있을 것이다.

도22A 내지 도25A에 도시되고 상술된 바와 같이, 마스크(110)는 투명 영역(112) 및 불투명 영역(114)을 갖는다. 불투명 영역(114)은 적어도, 제1 불투명도를 갖는 제1 불투명 영역(114a) 및 상기 제1 불투명도와 다른 제2 불투명도를 갖는 제2 불투명 영역(114b)을 포함한다. 예를 들어, 제1 불투명도는 제2 불투명도 보다 클 수 있다. 제1 불투명 영역(114a)은 제2 불투명 영역(114b)의 광학 밀도 보다 큰 광학 밀도를 가질 수 있다. 도22A 내지 도25A의 전형적인 실시 양태에서, 제1 불투명도는 제1 불투명 영역에 의해 차폐되는 경화성 재료의 면적(본원에선 "제1 면적"으로 규정됨)을 경화시키는 것을 완전히 배제하는 불투명도이다. 감광성 수지를 포함하는 경화성 재료의 예에서, 가장 통상적으로 이와같은 제1 불투명 영역(114a)은 활성 파장의 광을 완전히 차단시키는 흑색 고형체 (solid black)이다. 동시에, 제2 불투명도를 갖는 마스크의 제2 불투명 영역(114b)은 이로 인해 차폐된 코팅 면적(본원에선 "제2 면적"으로 규정됨)이 부분적으로 경화, 즉 어떤 깊이 또는 두께로 경화되도록 하는 반면, 이들 제2 면적의 나머지 두께는 경화되지 않은채 유지된다.감광성 수지를 포함하는 경화성 재료의 예에서, 이와 같은 제1 불투명 영역(114a)은 활성 파장의 경화 광을 자신의 어떤 깊이, 즉 코팅 두께의 어떤 소정의 부분을 통해서 코팅을 관통하도록 하는 "회색"이 될 수 있다.

경화성 재료의 코팅이 상이한 투명도의 영역을 갖는 마스크(110)를 통해서 소스(120)로부터 경화 방사선을 겪는 경우, 제1 불투명 영역(114a)에 의해 차폐되는 제1 코팅 면적은 코팅의 전체 두께에 걸쳐서 경화되지 않은채(예를 들어, 액체)로 유지되도록 하는 한편, 제2 불투명 영역(114b)에 의해 차폐되는 제2 코팅 면적은 도23 내지 도25에 최적으로 도시된 바와 같이 어떤 코팅 두께 부분을 통해서만 경화되지 않은 채 유지된다. 소정 강도의 경화 방사선에서, 제2 불투명도는 경화 방사선의 소망의 관통 정도를 사전 선택하여 조절하여 소망 깊이 또는 두께(본원에선 "제2 두께"로 규정됨)를 통해서 코팅을 경화시키도록 선택될 수 있다. 투명 영역(112)은 코팅의 나머지(본원에선, "제3 면적"으로 규정됨)를 상술된 바와 같이 코팅의 전체 두께(본원에서, "제1 두께"로 규정됨)를 통해서 경화성 재료를 경화시키도록 한다.

도22A 내지 도25A에 도시된 바와 같이, 현수된 부분(49)의 각종 형상 및 횡단면 형태는 상이한 불투명도 및 점진적인 불투명도를 갖는 영역을 포함하는 본 발명의 마스크를 사용함으로써 생성될 수 있다. 간편성을 위하여, 도22A 내지 도25에 사용된 바와 같은 괄호 첨자 번호를 갖는 참조 번호는 제1 불투명 영역(114a)(114a(1)로부터 114a(8)까지), 제2 불투명 영역(114b)(114b(1)로부터 114b(12)까지) 및 현수된 부분(49)(49(1)로부터 49(12)까지) 및 이들의 이표면 (49b)(49b(1)로부터 49b(12)까지)의 각종 전형적인 실시 양태를 나타내는 반면, 첨자없이 사용되는 참조 번호(112a, 114b, 49, 49b)는 일반적으로 이들 요소를 가리킨다.

도22A 내지 도25에서, 마스크(110)의 제1 불투명 영역(114a)은 대응하는 제1 코팅 면적을 자신들의 전체 두께에 걸쳐서 경화되지 않은채 유지시킴으로써 부분적으로 형성된 편향 부재로부터 제거하여, 이산 편향 도관(35)을 형성한다. 제1 불투명 영역(114a)에 인접한 제2 불투명 영역(114b)은 대응하는 제2 코팅 면적을 코팅의 전체 두께의 단지 일부분 만을 통해서 경화시켜, 즉 제2 두께에 걸쳐서 경화시켜, 현수된 부분(49)을 형성한다. 코팅의 나머지, 즉 마스크(110)의 투명 영역(112)에 대응하는 제3 면적은 투명 영역을 통해서 경화 방사선에 노출되어, 코팅의 전체 두께에 걸쳐서 경화되도록 한다. 도23 내지 도25의 단면도에 최적으로 도시된 그 결과의 구조체는 다수의 베이스(30) 및 상기 다수의 베이스(30)로부터 측방향으로 신장하는 다수의 현수된 부분(49)을 포함한다.

예를 들어, 도22A 및 도23에 도시된 바와 같이, 제2 불투명 영역(114b), 특히 (114b(1) 내지 114b(4))들 중 일부는 다이아몬드 형의 이산 제1 불투명 영역(114a)에 인접하여 이를 둘러싼다. 경화가 완료된 후, 이로 인한 프레임워크(20)는, 상기 프레임워크(20)에 걸쳐서 분산된 다수의 다이아몬드 형 이산 편향 도관(35)을 갖는 실질적으로 연속적인 패턴을 포함한다. 각 편향 도관(35)은 코팅 두께의 일부분에 걸쳐서 만 경화되는 코팅의 제2 면적으로부터 형성되는 현수된 부분(490에 의해 웹-측(21)에서 둘러쌓여 진다(도23).

도22A 및 도23에서, 마스크의 제2 불투명 영역 (114b(1))은 일정한, 즉 그래디언트하지 않은 불투명도를 포함하는 반면, 제2 불투명 영역 각각(114b(2), 114b(3), 및 114b(4))은 그래디언트 불투명도를 포함한다. 상술된 바와 같이, 그래디언트 불투명도를 사용하면, 상이하고 점진적으로 변화하는 두께를 갖는 현수된 부분을 생성할 뿐만 아니라 상이한 형상을 갖는 이표면(49b)을 생성할 수 있다. 예를 들어, 도23에서, 현수된 부분 (49(1))의 이표면 (49b(1))은 사실상 미시적으로 관찰되는 단일평면이고 X-Y 평면에 평행한데, 그 이유는 경화 동안, 이것은 일정한, 즉 그래디언트 하지 않는 불투명도를 갖는 마스크의 불투명 영역과 중첩되기(이에 따라서 부분적으로 차폐됨) 때문이다. 동시에, 현수된 부분(49(2))의 이표면(49b(2))은 배면측(22)에 대해 테이퍼링되거나 "각"을 이루는데, 그 이유는경화 동안, 이것은 그래디언트 투명도를 갖는 마스크의 불투명 영역에 대응하기 때문이다. 당업자는 그래디언트 불투명 영역을 사용함으로써 생성되는 이표면(49(b))의 테이퍼 및/또는 형상 정도가 불투명 영역 내의 그래디언트 불투명도의 특정한 분포 정도에 좌우된다는 것을 인지할 것이다. 예를 들어, 현수된 부분(49(3) 및 49(4))은 상호 대향되는 방향으로 곡선을 이룬 자신들의 이표면 (49b(3) 및 49b(4))를 각각 갖는 것으로서 도23에 도시되어 있다. 현수된 부분(49)의 이표면(49b)의 이와 같은 형상은 비선형적으로 변화하는 그래디언트 불투명도에 의해 생성될 수 있다.

도22A 및 도23에 도시된 현수된 부분(49)이 "캔틸레버" 현수된 부분을 포함하지만, 도22B 및 도24는 상술된 바와 같은 "브리징" 현수된 부분(49)을 도시한다. 단면도로 도시된 바와 같이, 도24에 도시된 현수된 부분(49) 각각은 두개의 인접한 베이스(30)를 브리지한다. 여기서 다시, 마스크(110)의 제2 불투명 영역(114b(5))은 단조로운 그래디언트하지 않는 불투명도를 가지고, 이로 인한 대응하는 현수된 부분 (49(5))은 일정한 두께를 갖고, 이로 인한 프레임워크(20)의 배면측(22)과 평행한 실질적으로 평활한 이표면(49b(5))을 갖는다. 동시에, 제2 불투명 영역 (114(b)(6) 및 114b(7))은 그 내에 그래디언트 불투명도의 패턴을 갖고, 현수된 부분 (49(6) 및 49(7))은 곡률로서 형상화된 자신들의 각각의 이표면 (49b(6) 및 49b(7))을 갖는다. 제2 불투명 영역 (114b(8))에 대응하는 현수된 부분 (49(8))은 사인형 또는 "물결형"의 횡단면 형상을 포함하는 이표면 (49b(8))을 갖는다. 도22B 및도24에 전형화된 프레임워크(20)는 실질적으로 연속적인데, 이 프레임워크에 걸쳐서 분산된 다수의 이산 편향 도관(35)으로 인해, 편향 도관(35) 각각의 중심 부분은 현수된 부분(49)에 의해 부분적으로 "커버"된다. 도24는 또한 상술된 바와 같이, 마스크의 최하부측(110(b))으로부터 신장하는 돌출(115) 패턴을 도시한다.

현수된 부분(49)을 포함하는 프레임워크의 또 다른 전형적인 실시 양태를 도시하는 도22C 및 도25에서, 마스크(110)의 제2 불투명 영역(114b) 각각은 일정하고, 그래디언트하지 않는 불투명도를 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 이들 불투명도는 서로에 대해 상이한데, 제2 불투명 영역 (114b(10)및 114b(12))은 제2 불투명 영역 (114b(9) 및 114b(11)) 보다 작은 불투명도를 가진다. 결국, 제2 불투명 영역 (114b(10) 및 114b(12))에 대응하는 현수된 부분(49(10) 및 49(12)) 각각은 보다 큰 두께에 걸쳐서 경화되고, 그 결과 제2 불투명 영역 114b(9) 및 114b(11)) 각각에 대응하는 현수된 부분 (49(9) 및 49(11)) 보다 두껍게 된다. 도22C 및 도25에서, 이들의 기하학적 패턴을 토대로 한 2 종류의 제1 불투명 영역(114a)이 존재하는데, 제1 불투명 영역 (114a(9))은 다수의 이산 원형 면적(이 면적 각각은 이산된 투명 영역(112)으로 둘러쌓여져 있다)을 포함하는데, 제1 불투명 영역(114a(10))은 제1 및 제2 불투명 영역(114a, 114b)의 패턴으로 분리된 면적을 포함한다. 2종류의 제1 불투명 영역(114a)은 대응하는 제3 코팅 면적을 전체 코팅 두께에 걸쳐서 경화되는 것을 완전히 배제하는 불투명도를 갖는다. 이로 인한 프레임워크(20)는 다수의 이산 돌기를 포함하는데, 이 돌기 각각은 그 내에 웹-측(21)으로부터 배면측(22) 까지 프레임워크(20)의 전체 두께에 걸쳐서 신장하는 이산 편향 도관(35) 및 상호 인접한 돌기를 브리지하는 다수의 현수된 부분(49)을 갖는다.본원에 상술된 바와 같이, 이들 현수된 부분(49)은 상이한 두께를 가질 수 있다.

도25A는 투명/불투명 영역의 패턴 및 3차원 토포그래피의 패턴을 포함하는 본 발명의 마스크(110)를 사용하여, 본 발명의 편향 부재(10)를 제조하는 공정에 대한 또 다른 전형적인 실시 양태를 도시한 것이다. 마스크의 3차원 토포그래피는 마스크의 최상부측(110a)으로부터 바깥쪽으로 신장하는 돌출(115a) 및 마스크(110)의 최하부측(111b)으로부터 바깥쪽으로 신장하는 돌출(115b)를 포함한다. 마스크(110)가 유체 경화성 재료(30)의 코팅의 최상부상에 배치될 때, 마스크(110)의 최하부측(110b)로부터 신장하는 돌출(115b) 패턴은 코팅내로 침지됨으로써, 제1 경화성 재료(30)를 이로부터 배제시켜 코팅 내에 대응하는 함몰 패턴을 형성하고, 마스크(110)의 최상부 표면(110a)으로부터 신장하고 유체 경화성 재료를 수용하도록 구조화되고 형상화된 공간을 포함하는 돌출(115a) 패턴은 구성된 프레임워크(20)의 있을 수 있는 웹-측(21) 상의 대응하는 돌출(39)를 형성하기 위하여 이들 공간을 채우는 경화성 재료(30)를 수용한다.

도25A에 도시된 마스크(110)의 불투명 영역의 패턴은 상술된 바와 같이 상이한 불투명도를 갖는다. 제1 불투명 영역(114a)은 경화 방사선을 완전히 차단함으로써, 상기 영역(즉, 제1 면적)에 대응하는 경화성 재료를 액체 상태로 유지시킨다. 액체 경화성 재료의 제거 시, 도관(35a 및 35b)이 형성되는데, 상기 도관(35b)은 현수된 부분(49) 내에 형성된다. 제2 불투명 영역(114b)은 경화 방사선이 어떤 깊이로 코팅을 경화시킴으로써, 현수된 부분(49)을 형성한다. 투명 영역(112)은 경화 방사선이 제3 면적의 전체 두께에 걸쳐서 제3 코팅 면적을 경화시키도록 한다.도23 내지 도25A에서, 프레임워크(20)의 상이한 셰이딩(shading)은, 제조된 프레임워크(20)의 상이한 부분을 구별하기 위한 예시 목적 및 독자의 편리성을 위해서만 사용된다는 것을 주지하여야 한다. 도22A 내지 도25A에 도시된 마스크(110)를 사용하여 제조될 때, 단층 프레임워크(20)는 일체로된 구조체인데, 상기 구조체는 상기 프레임워크의 부분을 분리하는 가시화된 "경계선"을 갖지 않는다.

마스크(110)가 제3, 제4, 제5 등의 상이한 불투명도를 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 상기 불투명도 각각은 본 발명의 프레임워크(20)의 각종 3차원 패턴을 생성할 수 있으며, 이들 모두는 본 발명의 영역 내에 있는 것으로 간주된다. 본 발명의 편향 부재(10)의 상기 실시 양태는 마스크(110) 및 편향 부재(10)의 각종 가능한 변형 및 순열을 도시하고자 하는 예로서 설명되었지만, 본 발명을 제한하는 것은 아니다. 당업자는 베이스(30) 및 현수된 부분(49)의 기하학적 형상 및 상호 위치의 변형 및 실제로 제한되지 않는 수의 실시 양태가 마스크(110)를 사용하여 그리고 본원에 서술된 본 발명의 원리를 토대로 형성될 수 있다는 것을 인지할 것인데, 이들 모두는 본 발명의 영역 내에 있다.

경화되지 않은, 즉 액체의 재료가 제거된 후, 경화된(cured or hardened) 재료가 사전 선택된 패턴을 갖는 프레임워크(20)를 형성하기 위하여 남게된다. 코팅의 전체 두께에 걸쳐서 경화되는 제3 면적은 베이스(30)를 형성하고, 단지 제2 두께에 걸쳐서 만 부분적으로 경화되는 제2 면적은 현수된 부분(49)을 형성한다. 경화성 재료가 제조된 프레임워크(20)의 웹-표면(21)을 형성하는 코팅 표면으로부터 경화될 수 있기 때문에, 제2 두께는 제조되는 프레임워크(20)의 웹-측(21)으로부터배면측(22)을 향하여 신장한다. 그러므로, 경화되지 않은 액체 재료가 제거될때, 현수된 부분(49)은 제조된 층의 최하부 표면에 의해 정해진 평면 또는 프레임워크(20)의 배면측(22)으로부터 거리를 두고 배치되어, 즉 높혀지거나 현수되어, 현수된 부분(49) 및 배면측(22)에 의해 정해진 평면 간에 빈 공간을 형성한다. 이 공정이 다층 복합 편향 부재(10)의 각 층(30, 40)을 제조하는데 사용될 때, 제조된 각 층(30,40)의 최상부측(31, 41) 또는 최하부측(32, 42)으로부터 코팅 경화가 행해질 수 있는데, 이 경우에, 현수된 부분(49)은 경화 방사선을 수용하는 제1 표면에 대향되는 표면에 의해 정해진 평면으로부터 높혀질 수 있다.

임의의 소정 현수된 부분(49) 및 X-Y 평면 간의 거리는 구성되는 부재로부터 제거되는 경화되지 않은 재료의 두께로 정해진다. 현수된 부분(49)은 적어도 한 방향으로 베이스(30)로부터 측방향으로 신장될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "측방향' 및 이의 순열은 일반적으로, X-Y 평면과 실질적으로 평행한 어떤 방향을 포함하지만 이에 국한되지 않는 Z-방향과 상이한 배향성을 의미한다. 현수된 부분(49)이 X-Y 평면과 실질적으로 평행한 방향들중 적어도 한 방향으로 "신장" 된다라고 하지만, 현수된 부분(49) 자체는 전반적으로 X-Y 평면에 평행하게 될 필요가 없다는 것을 인지하여야 한다.

섬유상 구조체

편향 부재(10)의 한가지 용도는 예를 들어 종이 웹과 같은 개선된 섬유상 구조체를 제조하는 것이다. 도26 내지 도41을 참조하면, 본 발명의 섬유상 구조체(500)는 제1 특성을 갖는 제1 다수의 마이크로-영역(또는 간단히, 제1영역)(510) 및 제2 특성을 갖는 제2 다수의 마이크로-영역(또는 간단히, 제2 영역)(540)을 포함한다. 제1 특성은 적어도 한가지 양상에서 제2 특성과 다르다

도26 내지 도29에 도시된 바와 같이, 제1 영역(510)은 사실상 거시적인 단일 평면이고 X-Y 평면에 평행한 제1 평면을 정한다. 제1 영역(510)은 제1 고도를 갖는다. 제2 영역(540)은 제1 평면에 수직한 방향(즉, Z-방향)으로 제1 영역(510)으로부터(또는, 이로 인해 정해진 제1 평면으로부터) 바깥쪽으로 신장되어, 제2 고도를 정한다. "제2 고도"는 균일할 필요가 없는데, 즉 제2 영역(540)을 형성하는 상이한 부분은 상이한 높이를 가질 수 있다는 것을 인지하여야 한다.

일 실시 양태에서, 제1 다수의 마이크로-영역(510)은 상대적으로 높은 밀도를 가지며, 제2 다수의 마이크로-영역(540)은 상대적으로 낮은 밀도를 갖는다. 또 다른 실시 양태에서, 제1 및 제2 다수의 마이크로-영역(510, 540)은 자신들 각각의 평량에 의해 구별된다. 예를 들어, 제2 다수의 마이크로-영역(540)은 제1 다수의 마이크로 영역(510)의 평량 보다 큰 평량을 가질 수 있다. 모든 이와 같은 실시 양태는 본 발명의 영역내에 포함된다.

본 발명을 따르면, 제2 영역(540)은 일반적으로, 제1 평면으로부터 상방향으로 신장하는 섬유상 돔(530) 및 상기 섬유상 돔(530)으로부터 제2 고도로 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분(549)을 포함한다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 "돔"은 X-Y 평면에 수직한 섬유상 웹의 횡단면에 대해 묘사된 것이다. 섬유상 돔은 연속적인 패턴, 반연속적인 패턴, 다수의 이산 요소 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 용어 "섬유상 필로우"(또는 단지 "필로우")(540)는 본원에서,캔틸레버 부분(549)이 돔(530)에 대하여 존재하는 경우, 돔(530) 및 상기 돔으로부터 신장하는 캔틸레버 부분(549)을 정하기 위하여 사용된다. 섬유상 필로우는 또한, 연속적인 패턴, 반연속적인 패턴, 다수의 이산 요소 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

섬유상 캔틸레버 부분(549)이 섬유상 돔(530)으로부터 제2 고도로 측방향으로 신장되기 때문에, 실질적으로 빈 공간을 포함하는 다수의 포켓(560)은 제1 영역 및 섬유상 캔틸레버 부분(549) 간에 형성될 수 있다. 따라서, 섬유상 캔틸레버 부분(549)은 도27 및 도29 내지 도41에 도시된 바와 같이, 제1 영역(510)의 면적, 상기 면적으로부터 신장하는 섬유상 돔(530) 및 섬유상 캔틸레버 부분(549)간에 정해진 특징적인 포켓(560)(characteristic pockets)을 형성한다. 사실상 이들 빈 공간(560)의 존재로 인해 대부분에서, 본 발명의 섬유상 구조체(500)는 소정의 평량에 대하여 매우 높은 흡수 특성을 나타낸다라고 간주된다. 포켓(560)은 그 내에 전혀 또는 극히 작은 섬유 량에 의해 특징지어 진다. 당업자는, 후술되는 바와 같은 섬유상 구조체(500)를 제조하는 공정 및 전반적으로 섬유 및 섬유상 구조체(500)의 매우 높은 가요성으로 인해, 포켓(560) 내에 제공되는 각 섬유의 일부 량은 이들 섬유가 섬유상 구조체(500)의 설계 패턴 및 이 구조체의 의도한 특성과 간섭하지 않는 한 허용될 수 있다는 것을 인지할 것이다. 이들 내용에서, 이들 포켓(560)이, 도32 내지 도41의 현미경사진으로 최적으로 도시된 바와 같이, 섬유상 구조체(500)의 나머지와 손쉽게 구별될 수 있는 한, 용어 "실질적으로 빈(substantially void)" 공간/포켓은 섬유상 구조체(10) 및 이를 포함하는 각 섬유의 매우 높은 가요성으로 인해, 어느정도 미량의 섬유 또는 이들 섬유의 부분이 포켓(560)내에서 발견될 수 있다는 것을 인지하고자 하는 것이다. 포켓(560) 밀도는 0.005입방 센티멘터 당 그램 (g/cc), 보다 구체적으로, 0.004g/cc 및 더욱 구체적으로, 0.003g/cc보다 크지 않게 된다.

통상적으로, 섬유상 캔틸레버 부분(549)은 도30 및 도31에 개요적으로 도시되고 도32 내지 도41의 현미경사진에 도시된 바와 같이, 제1 평면에 평행한 일반적인 방향으로 배향된다. 섬유상 캔틸레버 부분(549)이 제1 평면에 평행하게 배향되거나 "신장"된다라고 하지만, 섬유상 캔틸레버 부분(549) 자체는 제1 평면에 평행할 필요가 없다는 것을 이해하여야 한다. 도32 내지 도41의 현미경사진에 도시된 바와 같이, 섬유상 캔틸레버 부분(549)은 제1 평면에 대하여 각을 이루거나, 곡선화 되거나 이와 달리 위치될 수 있다. 또 다시, 당업자는, 이들 캔틸레버 부분이 본 발명의 편향 부재(10)의 동일하거나 유사한 요소로 형성되는 경우 조차도, 섬유상 구조체(550)의 섬유상의 매우 높은 가요성이 서로에 대하여 많은 섬유상 캔틸레버 부분을 불규칙적 그리고 유사하지 않게 위치시킨다는 것을 인지하여야 한다.

본 발명을 따르면, 포켓(560)의 최대 수평 크기는 적어도 0.3mm, 일부 실시 양태에선, 적어도 0.7mm, 또한 일부 실시 양태에선 적어도 1.1 mm, 및 그외 다른 실시 양태에선 적어도 1.5mm가 될 수 있다. 본원에 사용된 바와 같이, 포켓(560)의 "최대 수평 크기"는 제1 평면에 수직한 횡단면으로 도시된 바와 같이, 포켓 면적의 가장 긴 파라미터로서 정해지고 제1 평면과 실질적으로 평행한 방향에서 측정된다. 달리 말하면, 포켓(560)의 최대 수평 크기는 필로우(540)(도30 및 도31)의 섬유상돔(530)의 측벽(543)으로부터 측정된 바와 같이, 섬유상 캔틸레버 부분(549)의 돌출된(즉, "수평") 길이이다. 섬유상 및 큰 가요성으로 인해, 일부 실시 양태에선, 포켓(560)의 정확한 경계를 정밀하게 묘사하는 것이 어려울 수 있고, 어떤 근사화는 (예를 들어, 대량의 섬유상 돔(530) 및/또는 캔틸레버 부분(549)으로부터 신장되는 일부 개별적인 섬유를 배제)가 필요로 될 수 있다는 것을 나타낸다. 또한, 당업자는 도32 내지 도41의 현미경사진에 도시된 섬유상 구조체와 유사하게, 섬유상 구조체(500)의 영상을 손쉽게 재생할 수 있고 다음 장비를 사용하여 필요한 모든 측정을 행할 수 있다.

도32 내지 도41에 도시된 현미경사진은 "표준 모드"에서 Hitachi S-3500N Scanning Electron Microsope(SEM)에 의해 입수된다. 가속 전압은 크리십 및 클린 영상(crisp and clean image)을 획득하기 위하여 3kV 내지 5kV로 설정된다. 바람직한 레벨의 상세 사항을 관찰하기 위하여, 어느곳이든지 35X 내지 50X로 배율이 설정된다. 모든 샘플은 금속 샘플 홀더상에 설치되고 영상화(imaging)를 위하여 금으로 코팅된다. 샘플은 웹 구조의 횡단면을 획득하도록 설치된다.

도26 및 도27에 개요적으로 도시된 섬유상 구조체(500)의 일 실시 양태는 실질적으로 연속적인 네트워크를 포함하는 제1 다수의 마이크로-영역(510) 및 다수의 필로우를 포함하는 제2 다수의 마이크로-영역(540)을 갖는다. 본원에 사용된 바와 같이, 간편성을 위하여, 참조 번호(540)는 "제2 다수의 마이크로-영역" (또는 "제2 영역") 및 필로우 둘다를 나타내는데 사용될 수 있다. 제1 다수의 마이크로-영역(510)은 연속적이며 거시적인 단일평면이고, 섬유상 구조체(500)가제조되는 편향 부재(10)의 프레임워크(20)의 추정가능한 연속적인 웹-접촉 측(21) 패턴에 대응하는 사전 선택된 패턴을 형성한다. 이 필로우(540)는 네트워크 영역 전체에 걸쳐서 분산되고, 상기 네트워크 영역에 의해 서로 분리되고 상기 네트워크 영역에 의해 형성된 제1 평면으로부터 바깥쪽으로 신장한다. 도32 내지 도41은, 포켓을 갖고 실질적으로 연속적인 네트워크 형태의 제1 다수의 마이크로-영역 및 다수의 이산 섬유상 필로우 형태의 제2 다수의 마이크로 영역을 포함하는, 본 발명의 섬유상 구조체의 여러 실시 양태의 현미경사진을 도시하는데, 상기 각 영역은 섬유상 돔 부분 및 섬유상 캔틸레버 부분을 포함한다.

도28에 도시된 또 다른 예측가능한 섬유상 웹(500)의 실시 양태는 반연속적인 패턴을 형성하는 제1 다수의 마이크로 영역(510) 및 필로우(500)의 반연속적인 패턴을 형성하는 제2 다수의 마이크로 영역(540)을 포함한다. 또한 다른 예측적인 섬유상 구조체(500)의 실시 양태(도시되지 않음)는, 이산 면적의 패턴을 형성하는 제1 다수의 마이크로-영역(510)을 포함하는 반면, 제2 다수의 마이크로-영역(540)은 필로우(540)의 실질적으로 연속적인 패턴을 형성한다.

본 발명의 새로운 섬유상 구조체(500)는 종래 기술의 비교가능한 섬유상 구조체에 비해 충분히 증가된 표면적을 갖는다. 종래 기술의 "비교가능한" 섬유상 구조체란, 본 발명의 구조체(500)와 필로우와 비교하여 거의 동일한 평량 및 전체 필로우 패턴을 갖는 종래 기술의 섬유상 구조체를 의미한다. 당업자는, 증가된 표면적이 섬유상 구조체(500)의 흡수성을 증가시키기 위한 조건이라는 것을 인지할 것이다. 섬유상 구조체의 표면적은 본원에 후술되는 바와 같이, 추정되고 측정될 수있다. 제2 영역(540)의 표면적을 나타내는 필로우(도30)의 횡단면 파라미터(P)는, 필요한 경우 도32 내지 도41에 전형화된 섬유상 구조체(500)의 현미경사진을 토대로, 측정되어 근사화된다. 본원에 사용된 바와 같은, 용어 필로우(540)의 "경계(perimeter)"는 제1 평면에 수직한 횡단면에서 관찰되는 바와 같이, 개별적인 필로우(540)의 전체 형태 또는 형상을 대략 묘사하는 선에 의해 정해진다.

도32 내지 도41에서, 당업자는 소정의 필로우(540)의 형태를 일반적으로 묘사하고 "스틱 아웃(stick out)"되는 개별적인 섬유를 무시하는 선을 손쉽게 그릴 수 있다. 예를 들어, 도30은 도39의 포토아미크로그래프에 도시된 필로우(540)의 형태를 대략적으로 복제(스케일에 무관함)하고자 하는 것이고, 도31은 도36의 현미경사진에 도시된 필로우(540)의 형태를(또한 스케일에 무관함) 근사화 하고자 하는 것이다. 도30 및 도31에서, 지점(541 및 542)은 통상적으로, 필로우(540)의 경계(P)를 나타내는 선의 "시작" 및 "종료"를 나타내고, 지점(541 및 542)간의 거리는 필로우(540)의 횡단면 베이스(B)를 정한다. 달리 말하면, 지점(541 및 542)은 파라미터(P)를 나타내는 선이 제1 영역(510)의 평면과 교차하는 지점을 근사화시킨다. 그리고 나서, 이로 인한 선만이 소정 필로우(540)의 횡단면 경계를 근사화시킨다는 이해에 따라서, 파라미터(P)를 나타내는 이로 인한 선의 길이 뿐만 아니라 필로우(540)의 베이스(B)의 길이를 손쉽게 측정할 수 있다.

본 발명을 따르면, 제1 평면에 수직한 횡단면에서 절취된, 필로우(540)의 횡단면 경계(P) 대 상기 필로우(540)의 횡단면 베이스(B)의 비율 (P/B)은 적어도 4/1이고, 다른 실시 양태에선, 적어도 6/1, 또 다른 실시 양태에선, 적어도 8/1 및 또한 다른 실시 양태에선 적어도 10/1이다. 따라서, 본 발명의 섬유상 구조체(500)의 비율 P/B은 종래 기술의 구조화된 종이의 비율 보다 상당히 높다. 예시를 위하여, 도45 및 도46은 본 양수인에 의해 제조되고 일반적으로 예를 들어 양도된 미국 특허 제4,637,859호에 기재된 구조화된 종이의 여러가지 전형적인 실시 양태의 현미경사진을 도시한 것이다. 도46에 도시된 종래 기술의 섬유상 구조체의 일부분을 묘사하는 도47에서, 상대적으로 낮은 밀도의 필로우 영역은 (640)으로서 지정되고, 상대적으로 높은 밀도의 네트워크 영역은 (610)으로서 지정된다. 도47에 개요적으로 도시된 종래 기술의 구조체의 필로우(640)는 경계(P1) 및 베이스(B1)를 갖는다. P1/B1의 비는 약 4/3인데, 이것은 본 발명의 섬유상 구조체(500)의 비율 P/B보다 상당히 낮다. 섬유상 필로우(540)가 단지 섬유상 돔 부분(530) 만을 포함하는 경우 조차도, 본 발명의 섬유상 구조체는 상술한 비율을 가질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 상술된 바와 같이, 일부 실시 양태에선, 섬유상 필로우(540)의 적어도 일부는 캔틸레버 부분(549)을 가지지 않을 수 있다.

본 발명의 섬유상 구조체는 라미네이팅된 구조체를 포함할 수 있다. 도43 및 도44는 본 발명의 라미네이팅된 섬유상 구조체(550)의 2가지 예측적인 실시 양태를 도시한 것인데, 각 실시 양태는 두개의 라미나들(500a 및 500b)을 포함한다. 도42에서, 2개의 개별적인 라미나들(500a 및 500b)은, 섬유상 캔틸레버 부분(549)을 갖는 자신들 각각의 필로우(540)가 서로 대향되도록 결합된다. 본 발명은 도43에 개요적으로 도시된 바와 같이, 각각의 섬유상 캔틸레버 부분을 사용함으로써 층들이 서로 결합될 수 있도록 구조화되는 층을 형성한다. 결합된 이들 층은, 상기 층들중 어느 한 층을 찢거나 상기 층을 분리함이 없이 서로에 대해 제한된 이동성(주로 측방향)을 갖는다.

종래 기술의 라미네이팅된 종이에서, 라미네이팅된 구조체를 사용 중, 상기 라미네이팅된 구조체를 형성하는 각 시트의 상대 운동이 각 시트를 찢거나 분리시키지 않고는 가능하게 되지 않도록, 라미나들은 서로 단단하게 결합(통상적으로, 접착제 또는 기계적으로 또는 이들의 조합에 의해)된다. 그러므로, 사용 중에, 라미네이팅된 구조체는 본래 휨, 럼핑(rumping), 크리싱(creasing) 등을 겪을 때, 종래 기술의 라미네이트를 포함하는 각 시트의 단단한 연결은 이들 라미네이트들의 가요성에 영향을 미친다. 그렇치 않다면, 라미네이팅된 구조체를 포함하는 시트중 한 시트 또는 두 시트의 강도 또는 이들 시트의 연결은 절충될 수 있다. 이론적으로 제한하고자 하는 것은 아니지만, 본 출원인은 라미나들중 한 라미나 또는 두 라미나의 럼핑(이것은 휨 및 버클링(buckling)을 포함할 수 있다)에 대한 내성이 종래 기술의 라미네이팅된 구조체의 가요성에 영향을 미친다고 간주한다.

종래 기술과 대조적으로, 도43에 도시된 라미네이팅된 구조체(550)의 각 시트(500a, 500b)는, 시트(500a, 500b)중 어느 하나를 찢거나 이들 시트를 분리시킴이 없이 소비자에 의한 라미네이팅된 구조체의 사용중에 서로 상대 이동할 수 있다라고 간주된다. 서로에 대해 상대 운동하도록 라미네이팅된 구조체를 형성하는 각 시트(500a, 500b)의 성능은, 필로우(540)의 매우 높은 가요성으로 인해, 시트 및 이들 시트의 섬유상 캔틸레버 부분(549) 간을 확고하지 않게, 즉 가요성 있게 연결함으로써 이루어진다. 도43에서, 시트(500a, 500b)는 서로에 대해 상대 운동, 주로측방향으로 운동할 수 있다라고 간주된다. 제1 영역(510)이 실질적으로 연속적인 시트에서, 가장 통상적으로 섬유상 구조체 내에 세기를 제공하는 제1 영역(510)의 보존성(integrity)은 필로우(540) 및 이들 필로우의 섬유상 캔틸레버 부분(549)의 가요성에 의해 영향을 받지 않는다. 동시에, 라미네이팅된 구조체가 전반적으로, 변형될 때, 각각의 라미나들(500a, 500b)의 각 제1 영역(510)이 서로에 대해 직접적으로 부착되지 않기 때문에, 각 라미나들의 변형시의 가능한 불균형은 서로에 대한 자신들의 측방향 운동에 의해 보상된다. 따라서, 각 시트(500a, 500b) 간의 이동가능한 연결은 라미나들(500a, 500b)의 잠재적인 과다 인장력 및/또는 압축력을 최소화한다.

1997년 9월 19일에 출원하여 200년 7월 3일에 허여되고, 2000년 7월 20일에 등록료(일괄 번호 092)를 지불하고 양도된 발명의 명칭이 "Laminated Fibrous Structure and Method Of Manufacturing Same"인 미국 특허 번호 08/934,406호(Paul D. Trokhan)의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다. 이 출원은 라마나들이 사용중에, 어떠한 라미나들도 찢거나 분리시킴이 없이 서로에 대해 상대 이동할 수 있는 라미네이팅된 섬유상 구조체를 개시한다. 라미나들은 결합 재료에 의해, 라미나들의 인터페이스 표면상에 생성된 직립의 섬유(upstanding fibers)를 기계적으로 맞물리게 함으로써, 또는 이들의 조합에 의해 이동가능하게 결합될 수 있다.

도44에서, 각 라미나들(500a, 500b)은 섬유상 캔틸레버 부분(549)을 갖는 이들 각각의 필로우가 라미네이팅된 구조체(550)의 외부상에 배치되도록 결합된다.이와 같은 구조체는 라미네이팅된 구조체의 외부 표면적을 증가시키고 인접한 섬유상 돔(530) 및 섬유상 캔틸레버 부분(549)으로 형성된 포켓(560) 외부상에 노출시킴으로써, 이로 인한 라미네이팅된 구조체의 흡수 특성을 향상시킨다라고 간주된다.

라미네이팅된 구조체(550)의 실시 양태(도시되지 않음)는, 각 라미나들중 한 라미나의 필로우 측이 다른 라미나들의 필로우 측에 대향되는 측에 결합되도록 할 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 두개의 라미나들을 포함하는 라미네이팅된 구조체(550)는 단지 예시적인 실시예이고, 2개 이상의 라미나들(도시되지 않음)을 포함하는 라미네이팅된 구조체(550)가 본 발명에 의해 고려된다는 것을 이해하여야 한다.

섬유상 구조체를 제조하는 공정

도42를 참조하면, 본 발명의 섬유상 구조체(500)를 제조하는 공정의 한 가지 전형적인 실시 양태는 다음 단계를 포함한다. 우선, 다수의 섬유(501)가 제공되고 본 발명의 편향 부재상에 침착된다.

본 발명은 예를 들어, 제지 셀룰로우스 섬유, 합성 섬유 또는 이외 다른 임의의 적절한 섬유 및 이들의 조합과 같은 각종 섬유의 사용을 고려한다. 본 발명에 유용한 제지 섬유는 통상적으로, 목재 펄프 섬유로서 공지된 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 침엽수(겉씨 식물 또는 구과 식물 나무) 및 활엽수(피자식물 나무 또는 낙엽성의 나무)로부터 도출되는 섬유가 본 발명에 사용되도록 고려된다. 섬유를 도출하는 특정한 나무 종은 중요치 않다. 활엽수 및 침엽수 섬유는 혼합되거나, 대안적으로, 계층적으로 침착되어, 층형상의 웹을 제공한다. 1981년 11월 17일에 Carstens 에게 허여된 미국 특허 제4,300,981호 및 1976년 11월 30일에 Morgan 등에게 허여된 미국 특허 제3,994,771호는 활엽수 및 침엽수 섬유의 계층화를 설명하기 위하여 본원에 참조되어 있다.

목재 펄프 섬유는 어떤 간편한 펄핑 공정에 의해 천연 목재로부터 생산될 수있다. 설파이트, 설페이트(Kraft 포함) 및 소다 공정과 같은 화학 공정이 적합하다. 열기계(또는 Asplund) 공정과 같은 기계적 공정이 또한 적합하다. 게다가, 각종 반화학적 및 화학-기계적 공정이 사용될 수 있다. 표백처리된(bleached) 섬유 뿐만아니라 표백처리되지 않은 섬유가 사용을 위하여 고려된다. 본 발명의 섬유상 웹이 종이 타월과 같은 흡수성 제품에 사용되는 경우, 표백처리된 북부지방의 침엽수 크라프트 펄프 섬유가 사용될 수 있다. 본원에 유용한 목재 펄프는 크라프트, 설파이트 및 설페이트 펄프와 같은 화학적 펄프 뿐만 아니라 예를 들어, 쇄목(ground wood), 열기계 펄프 및 화학-열기계 펄프(CTMP)를 포함하는 기계적 펄프를 포함한다. 낙엽성 및 구과 식물 나무 둘다로 부터 도출되는 펄프가 사용될 수 있다.

각종 목재 펄프 섬유 이외에도, 코튼 린터(cotton linters), 레이욘, 바가스(bagasse)와 같은 다른 셀룰로우스 섬유가 본 발명에 사용될 수 있다. 중합체 섬유와 같은 합성 섬유가 또한 사용될 수 있다. 탄성 중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 및 나일론이 사용될 수 있다. 중합체 섬유는 스펀본드(spunbond) 공정, 멜트블로운(meltblown) 공정 및 본 기술에 공지된 그외다른 적절한 방법에 의해 제조될 수 있다. 스펀본드 및 멜트블로운 공정에 의해 제조된 얇으며, 길고, 연속적인 섬유는 본 발명의 섬유상 구조체에 유용하게 사용될 수 있다라고 간주되는데, 그 이유는 이와 같은 섬유가 본 발명의 편향 부재의 포켓 내로 손쉽게 편향될 수 있다라고 간주되기 때문이다.

종이 완성지료는 각종 첨가제(습식 세기의 결합제 재료, 건식 세기의 결합제 재료 및 화학적 유연화 조성물과 같은 섬유 결합제 재료를 포함하지만 이에 국한되지 않는다)를 포함할 수 있다. 적절한 습식 세기의 결합제로는 델라웨어주의 윌밍톤에 소재하는 Hercules 사에 의해 KYMENE^TM557H의 상표명으로 판매되고 있는 폴리아미드-에피클로로하이드린 수지와 같은 재료가 포함되지만, 이에 국한되지 않는다. 적합한 일시적인 습식 세기의 결합제로는 합성 폴리아크릴레이트가 포함되며, 이에 국한되지 않는다. 적절한 일시적인 습식 세기의 결합제로는 코네티컷주의 스탠포드에 소재하는 American Cyanamid에 의해 시판되는 PAREZ^TM750이다. 적절한 건식 세기의 결합제로는 ACCO^TM711와 같은 양이온성의 중합체 및 카르복시메틸 셀룰로우스와 같은 재료가 포함된다. 건식 세기의 재료의 CYPRO/ACCO 군은 미시간 주의 칼라마주에 소재하는 CYTEC으로부터 구입할 수 있다.

종이 완성지료는 탈결합제를 포함하여, 웹이 건조될 때 섬유-대-섬유 결합이 형성되는 것을 방지한다. 건조 크레이핑 공정에 의해 웹에 제공되는 에너지와 결합하는 탈결합제는 웹의 일부분이 디벌킹(debulked)되도록 한다. 일 실시 양태에서, 탈결합제는 2 이상의 층간에 위치되는 중간 섬유층을 형성하는 섬유에 도포될 수있다. 중간층은 섬유의 외부 층간에 탈결합 층으로서 작용한다. 그러므로, 크레이핑 에너지는 탈결합 층을 따라서 웹의 일부분을 디벌킹할 수 있다. 적절한 탈결합제로는 1994년 1월 18일에 Phan 등에게 허여된 미국 특허 제5,279,767호에 기재된 화학적 유연화 조성물을 포함하는데, 이들 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다. 적절한 생분해성의 화학적 유연화 조성물이 1994년 5월 17일에 Phan 등에게 허여된 미국 특허 제5,312,522호에 기재되어 있다. 이들 미국 특허 제5,279,767호 및 제5,312,522호의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다. 이와 같은 화학적 유연화 조성물은 웹을 구성하는 한 층 이상의 섬유 층에서 섬유-대-섬유 결합을 방지하는 탈결합제로서 사용될 수 있다. 웹(20)을 형성하는 한 층 이상의 섬유에서 섬유를 탈결합시키는 한가지 적절한 유연화제는 DiEster Di(Touch Hardened) Tallow Dimethyl Ammonium Chloride를 포함하는 제지 첨가제이다. 적절한 유연화제는 코넷티커주의 그린위치에 소재하는 Witco 사로 부터 구입할 수 있는 상표명이 ADOGEN®인 제지 첨가제이다.

물 이외의 액체의 분산액이 사용될 수 있을 지라도, 초기 웹은 통상적으로 제지 섬유의 수성 분산액으로부터 준비된다. 이 섬유는 약 0.1 내지 약 0.3퍼센트의 농도를 갖도록 캐리어 액체에서 분산된다. 대안적으로 그리고 이론적으로 제한됨이 없이, 본 발명은, 섬유가 약 50 퍼센트 보다 작은 농도를 갖도록 캐리어 액체에 분산되는 습윤 형성 동작에 적용될 수 있다라고 간주된다. 또한 다른 실시 양태에서, 그리고 이론적으로 제한됨이 없이, 본 발명은 또한, 펄프 섬유를 포함하는 에어-레이드 웹(air-laid webs), 합성 섬유 및 이들의 혼합물을 포함하는 에어-레이드 구조체에 적용될 수 있다라고 간주된다.

종래의 제지 섬유가 사용될 수 있고, 수성 분산액이 종래 방식으로 형성될 수 있다. 종래 제지 장비 및 공정은 장망(Fourdrinier wire) 상에서 초기 웹을 형성하는데 사용될 수 있다. 초기 웹과 편향 부재와의 관계는 상이한 유압에 의해 지원되는 바와 같은 2개의 이동하는 이음매없는 벨트간에 단지 웹의 전달에 의해서 이루어질 수 있다. 섬유는 가해진 진공에 의해 발생된 차동 유압의 인가에 의해 편향 부재(10)내로 편향될 수 있다. 양키 드럼 건조기의 사용과 같은 어떤 기술이라도 중간 웹을 건조시키는데 사용될 수 있다. 단축화(foreshortening)는 크레이핑과 같은 어떤 종래 기술에 의해서도 이루어질 수 있다.

다수의 섬유는 또한 습윤성 섬유상 웹(도시되지 않음)의 형태로 공급될 수 있는데, 이것은, 웹의 부분이 바람직하게는, 현수된 부분 및 X-Y 평면 간에 형성된 빈공간 및 편향 부재의 편향 도관 내로 효율적으로 편향될 수 있는 상태로 되어야 한다.

도42에서, 섬유(501)를 포함하는 초기 웹은 진공 픽업 슈(18a)에 의해 포밍 와이어로부터 편향 부재(10)로 전달된다. 대안적으로 또는 이외에도, 다수의 섬유 또는 섬유상 슬러리(fibrous slurry)는 헤드박스 또는 그외 다른 것으로부터 직접적으로 편향 부재(10)로 침착될 수 있다(도시되지 않음). 이음매없는 벨트 형태의 편향 부재(10)는 방향성 화살표 "B"로 개요적으로 표시된 방향으로 롤(19a, 19b, 19k, 19c, 19d, 19e, 및 19f) 주위를 이동한다.

그리고 나서, 섬유(501) 부분은 편향 부재(10)의 편향 부분 내로 편향되어,편향된 섬유 또는 이들 섬유의 부분들 중 일부가 편향 부재(10)의 현수된 부분(49)으로 형성된 빈공간 내에 배치되도록 한다. 상기 공정에 따라서, 기계식 뿐만아니라 차동 유압(단독으로 그리고 이들의 조합으로)은 섬유(501)의 일부분을 편향 부재의 편향 도관 내로 편향시키는데 사용될 수 있다. 예를 들어, 도42에 도시된 열풍 건조 공정에서, 진공 장치(18b)는 편향 부재(10)상에 배치되는 초기 웹에 차동 유압을 인가함으로써 편향 부재(10)의 편향 도관 내로 섬유를 편향시킨다. 편향 공정은, 또다른 진공 장치(18c)가 부가적인 진공 압력을 가하여 섬유를 편향 부재(10)의 편향 도관 내로 훨씬 더 편향시키기 때문에 연속될 수 있다. 본 발명을 따르면, 편향된 섬유의 일부분은 상술된 바와 같은, 프레임워크(20)의 현수된 부분(49) 및 배면측(22)으로 형성된 평면간에 형성된 빈 공간 또는 보강 요소(50)내에 배치된다.

섬유를 본 발명의 편향 부재(10)의 편향 도관 내로 편향시키는 단계는 1999년 4월 13일에 Trokhan 등에게 허여되어 양도된 미국 특허 제5,893,965호에 기재된 공정을 사용함으로써 유용하게 이루어질 수 있는데, 이 특허의 기재 내용이 본원에 참조되어 있다. 이 공정을 따르면, 편향 부재 상에 배치된 웹은 가요성 재료 시트와 중첩되어, 도54에 개요적으로 도시된 바와 같이, 상기 웹이 재료 시트 및 편향 부재의 중간에 배치되도록 한다. 재료 시트는 편향 부재의 공기 투과율 보다 작은 공기 투과율을 갖는다. 일 실시 양태에서, 재료 시트는 공기 불투과성이다. 재료 시트에 상이한 유압을 인가하면은, 상기 재료 시트의 적어도 일부분은 편향 부재를 향하여 편향됨으로써, 웹의 적어도 일부분을 제지 벨트의 도관 내로 편향시킨다.

이 공정은 특히, 현수된 부분으로 형성된 빈 공간을 갖는 본 발명의 편향 부재에 사용되는 경우 유용할 수 있다라고 간주된다. 섬유상 구조체(500)를 제조하는 본 발명의 공정은 특히, 유체-불투과성의 가요성 시트, 즉 상대적으로 낮은 공기-투과율을 갖는 재료 시트에 사용될 때, 구성된 섬유상 구조체 내에 핀홀을 생성함이 없이 높은 편향 압력을 인가한다라고 간주된다. 핀홀은, 차동 유압이 가해진 상태에서, 소정 량의 섬유가 편향 부재를 통과 할때 발생될 수 있다. 압력이 높으면 높을수록 일부 섬유는 섬유상 구조체로부터 분리되어 편향 부재를 통과할 위험성이 크게 됨으로써, 섬유상 구조체 내에 핀홀을 생성시킨다. 유체-불투과성 시트는 이와같은 것이 발생되는 것을 방지한다. 동시에, 높은 편향 압력은 도54에 개요적으로 도시된 바와 같이, 섬유가 편향 부재(10)의 빈공간 및 편향 도관 내로 보다 양호하게 편향되도록 하는데, 이 도면에서 다수의 섬유와 중첩하는 가요성 재료의 시트는 참조 번호(600)로 지정된다.

최종적으로, 편향 부재(10)와 관계된 부분적으로 형성된 섬유상 구조체는 편향 부재로부터 분리되어, 본 발명의 섬유상 구조체(500)를 형성할 수 있다.

이 공정은 예를 들어 양키 건조 드럼(28)의 표면과 같은 가압 표면에 대해 그 내에 섬유를 갖는 편향 부재(10)를 임프레싱함으로써, 제1 영역(510)을 치밀화하는 단계를 추가로 포함한다. 어떤 경우에, 보강 요소(50) 및 현수된 부분(49) 간에 형성된 공간 내에 배치되는 섬유는 적어도 부분적으로 치밀화될 수 있다. 도42에서, 양키 건조 드럼에 대해 웹을 임프레싱하는 단계는 가압 롤(19k)를 사용함으로써 실행된다. 이것은 또한 통상적으로, 섬유상 구조체를 건조하는 단계를 포함한다. 편향 부재(10)가 웹 내로 임프레스될 때, 현수된 부분(49)은 웹의 대응하는 부분을 치밀화함으로써 완성된 제품의 섬유상 캔틸레버 부분(59)을 생성시킨다. 그리고 나서, 밀도를 토대로, 섬유상 구조체는 3개의 다수의 마이크로-영역(상대적으로 높은 밀도를 갖는 제1 다수의 마이크로-영역, 상기 제1 다수의 마이크로-영역으로부터 신장하는 섬유상 돔을 포함하고 상대적으로 낮은 밀도를 갖는 제2 다수의 마이크로-영역 및 상기 돔으로부터 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분을 포함하고 상기 제1 다수의 마이크로-영역의 상대적으로 높은 밀도 및 상기 제2 다수의 마이크로-영역의 상대적으로 저밀도에 대해 중간 밀도를 갖는 제3 다수의 마이크로-영역)을 포함할 수 있다.

본 발명의 편향 부재(10)는 평방 인치 당 9개의 이산 편향 도관을 포함하는 제1 층(30) 및 평방 인치 당 41개의 편향 도관을 포함하는 제2 층(40) ("41/9" 패턴)으로 제조된다. 이 도관의 기하학적 형태는 필레트식 버틱스(filleted vertices)를 지닌 다이아몬드이다. 제1 층(30)의 편향 도관(35)의 누산된 돌출 개방 면적()은 0.0756 평방 인치이고, 제2 층의 편향 도관의 누산된 돌출 개방 면적은 0.0161 평방 인치이다. 제1 및 제2 비 합성 개방 면적 (R1 및 R2)(즉, 소정 층의 누산된 돌출 개방 면적 대 소정의 표면적의 비율)은 제1 층에 대해 R1 = 68% 및 제2 층에 대해 R2 = 66%일 것으로 계산되었다. 각 층의 두께는 0.020 인치이다. 상기한 2층 구조체는, 적층되고, 랩핑된 이중층 벨트(이 벨트는 위시콘주에 소재하는 Appleton Wire Division of Albany International of Appleton에 의해 제조된다)로서 상업적으로 공지된 이중 층 48 ×55 메시 벨트(mesh belt)에 결합된다.

종이 수초지(paper handsheets)는 변형된 TAPPI 수초지 방법에 따라서 상술된 바와 같은 "41/9" 편향 부재(10)를 사용하여 제조된다. 수초지는 80% NSK(북부지방의 침엽수 크라프트), 18% CTMP(화학-열 기계 펄프) 및 2% 유칼립투스 펄프를 포함한다. 펄프 슬러리는 TAPPI 표준당 분해(disintegrated)되고 희석되어, (70°F 및 50% RH에서 2시간에서) 3000 평방 피트당 13 파운드의 조절된 평량을 산출한다. 수초지는 본 발명의 41/9 편향 부재상에서 직접적으로 형성되며, 진공 상태로 되고 건조된다. 일단 건조되면, 수초지는 편향 부재(10)에서 제거하였다. 본원에서 재생된 여러 현미경사진(도32 내지 도41)은 이들 수초지의 횡단면 형상을 도시한 것이다.

Claims (20)

1. 적어도 제1 영역(510) 및 제2 영역(540)을 포함하는 섬유상 구조체(500)로서, 상기 적어도 제1 영역(510)은 제1 고도를 갖고 제1 평면을 정하며, 상기 적어도 제2 영역(540)은 상기 제1 평면으로부터 바깥쪽으로 신장하여 제2 고도를 정하는 다수의 필로우를 포함하는, 섬유상 구조체에 있어서,

   상기 다수의 섬유상 필로우는 섬유상 돔(530) 및 상기 돔(530)으로부터 제2 고도로 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분(549)을 포함하여, 상기 제1 영역 및 상기 섬유상 캔틸레버 부분 간에 실질적으로 빈 포켓(560)을 형성하는 것을 특징으로 하는 섬유상 구조체.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 영역(510) 및 상기 제2 영역(540)중 적어도 한 영역은 실질적으로 연속적이고 거시적인 단일 평면의 네트워크 면적, 다수의 반연속적인 면적, 다수의 이산 면적 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 섬유상 구조체.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,

   상기 제1 평면에 수직한 적어도 한 횡단면에서, 상기 제2 영역(540)의 각 섬유상 필로우는 상기 제1 고도 및 횡단면의 경계(P)에서 측정되는 횡단면 베이스(B)를 가지며,

   상기 필로우중 적어도 일부 필로우의 횡단면 경계(P) 대 상기 필로우중 적어도 일부 필로우의 대응하는 횡단면 베이스(B)의 비율(P/B)이 4/1 보다 큰 것을 특징으로 하는 섬유상 구조체.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제1 영역(510)의 밀도는 상기 제2 영역(540)의 밀도보다 크거나, 상기 제2 영역(540)의 평량은 상기 제1 영역(510)의 평량보다 큰, 섬유상 구조체.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한항에 있어서,

   상기 각 섬유상 필로우는 상기 제1 영역으로부터 바깥쪽으로 신장하는 섬유상 돔을 포함하며,

   상기 필로우는 상기 섬유상 돔으로부터 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분을 포함하며, 상기 섬유상 캔틸레버 부분은 상기 고밀도의 제1 다수의 마이크로-영역(510) 및 상기 저밀도의 제2 다수의 마이크로-영역(540)에 대해 중간 밀도를 갖는 제3 영역을 포함하는, 것을 특징으로 하는 섬유상 구조체.
6. 서로 결합되는 적어도 제 1 라미나(500a) 및 제2 라미나(500b)를 포함하는 라미네이팅된 섬유상 구조체로서,

   상기 적어도 제1 라미나(500a)는 2 이상의 영역을 갖고,

   제1 고도를 갖고 제1 평면을 정하는 제1 다수의 마이크로-영역(510)과,

   상기 제1 평면으로부터 바깥쪽으로 신장하여, 제2 고도를 정하는 제2 다수의 마이크로-영역(540)으로서, 상기 제2 다수의 마이크로-영역(540)은 섬유상 돔(530) 및 상기 섬유상 돔(530)으로부터 제2 고도로 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분(549)를 포함하는, 것을 특징으로 하는 제2 다수의 마이크로 영역을 포함하는, 라미네이팅된 섬유상 구조체.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 제2 라미나(500b)는, 2개 이상의 영역을 갖고, 제1 고도를 갖고 제1 평면을 정하는 제1 다수의 마이크로-영역(510) 및 상기 제1 평면으로부터 바깥쪽으로 신장하여 제2 고도를 정하는 제2 다수의 마이크로-영역(540)을 포함하는 섬유상 구조체(500)를 포함하는데, 상기 제2 다수의 마이크로 영역(540)은 섬유상 돔(530) 및 상기 섬유상 돔(530)으로부터 제2 고도로 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분(549)을 포함하여, 상기 제1 평면 및 상기 섬유상 캔틸레버 부분간에 포켓(560)을 형성하며,

   상기 제1 라미나(500a)의 캔틸레버 부분(549)은, 상기 제2 라미나(500b)의 캔틸레버 부분 및 제1 평면간에 형성되는 포켓(560) 내에 배치되어, 상기 제1 및 제2 라미나들을 이동가능하게 서로 결합시켜, 상기 제1 및 제2 라미나들이 상기 라미나들을 찢거나 분리시킴이 없이, 서로에 대해 적어도 한 측방향으로 이동하도록 하는, 것을 특징으로 하는 라미네이팅된 섬유상 구조체.
8. 랜덤하지 않은 반복 패턴으로 배치되는 2 이상의 영역을 갖는 섬유상 구조체(500)를 제조하는 공정으로서,

   편향 도관을 그 내에 갖는 편향 부재(10)를 제공하는 단계와;

   제지용 셀룰로오스 섬유, 합성 섬유 또는 이들의 임의의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 바람직하게 선택된 다수의 섬유를 제공하는 단계와;

   상기 다수의 섬유를 상기 편향 부재(10) 상에 침착시키는 단계와;

   바람직하게는 상기 다수의 섬유에 유체 차동 압력을 가함으로써, 상기 다수의 섬유의 일부분을 상기 편향 도관 내로 편향시켜, 상기 섬유상 구조체를 형성하는 단계를 포함하는데,

   상기 편향 부재(10)를 제공하는 단계에서, 상기 편향 부재(10)는 보강 요소(50)에 결합되고 상기 보강 요소로부터 신장하는 다수의 베이스(30) 및, 상기 다수의 베이스(30)로부터 측방향으로 신장하고 상기 보강 요소 (50)로부터 이격되는 다수의 현수된 부분(49)을 포함하여, 상기 보강 요소(50) 및 상기 현수된 부분(49)간에 빈 공간을 형성하고;

   상기 다수의 섬유의 일부분을 편향시키는 단계에서, 상기 섬유의 일부분은 상기 편향 도관 내로 편향되어, 상기 편향된 섬유들 중 일부 또는 상기 섬유의 부분이 상기 빈 공간 내에 배치되도록 함으로써, 섬유상 돔(530) 및 상기 섬유상 돔(530)으로부터 측방향으로 신장하는 섬유상 캔틸레버 부분(549)을 포함하는 다수의 필로우(530)를 형성하며, 상기 섬유상 돔(530)은 상기 편향 도관 내로 편향되는 섬유로 형성되고, 상기 섬유상 캔틸레버 부분(549)은 상기 보강 요소(50) 및 상기현수된 부분(49) 간에 형성된 상기 빈 공간 내로 편향되는 섬유로 형성되는, 것을 특징으로 하는 섬유상 구조체의 제조 공정.
9. 제 8 항에 있어서,

   그 위에 상기 섬유상 구조체를 갖는 상기 편향 부재(10)를 가압 표면에 대해 가압하여, 상기 섬유상 구조체의 부분을 치밀화하는 단계를 추가로 포함하는, 섬유상 구조체의 제조 공정.
10. 제 8 항 또는 제 9 항에 있어서,

    상기 편향 부재(10)를 제공하는 단계는 면-대-면 관계로 서로 결합되는 적어도 2층을 포함하는 편향 부재를 제공하는 것을 포함하는데, 상기 다수의 베이스(30)는 한 층으로 형성되고, 상기 다수의 현수된 부분(49)은 다른 한 층으로 형성되며, 상기 층들 중 적어도 한 층은 자신에 걸쳐서 분산된 다수의 이산된 개구를 갖는 실질적으로 연속적인 패턴, 반연속적인 패턴, 다수의 이산 돌기로 형성된 패턴 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 섬유상 구조체의 제조 공정.
11. 편향 부재(10)로서, 웹-측(21) 및 상기 웹-측(21)에 대향되는 배면측(22)을 갖고 X-Y 평면을 정하는 패턴닝되며, 바람직하게는 유체-투과성의 프레임워크(20)를 포함하는데, 상기 프레임워크(20)는 X-Y 평면으로부터 상기 X-Y 평면에 수직한 Z-방향으로 신장하는 다수의 베이스(30)를 포함하는, 편향 부재에 있어서,

    상기 프레임워크(200)는 상기 다수의 베이스로부터 측방향으로 신장하고 상기 X-Y 평면으로부터 Z-방향으로 높혀지는 다수의 현수된 부분(49)을 포함하여 상기 X-Y 평면 및 상기 현수된 부분(49) 간에 빈 공간을 형성하는, 것을 특징으로 하는 편향 부재.
12. 제 11 항에 있어서,

    상기 프레임워크(20)의 상기 웹-측(21) 및 상기 배면측(22)중 적어도 하나는, 자신에 걸쳐서 분산된 다수의 이산된 개구를 갖는 실질적으로 연속적인 패턴, 반연속적인 패턴, 다수의 이산 돌기로 형성된 패턴 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 것을 특징으로 하는 편향 부재.
13. 제 11 항 또는 제 12 항에 있어서,

    상기 프레임워크(20)는 면-대-면 관계로 서로 결합된 적어도 2층으로 형성된 다층 구조를 포함하는데, 상기 다수의 베이스는 제1 층(30)으로 형성되고, 상기 다수의 현수된 부분(49)은 제2 층(40)으로 형성되며, 상기 제1 및 제2 층(30, 40) 각각은 최상부 표면(31, 41), 상기 최상부 표면(31, 41)에 대향되는 최하부 표면(32, 42) 및 상기 최상부 및 최하부 표면 간에서 Z-방향으로 신장하는 하나이상의 편향 도관(35, 45)을 가지며, 상기 제1 층(30)의 최하부 표면(32)은 상기 프레임워크(20)의 배면측(22)을 형성하고, 상기 제2 층(40)의 최상부 표면(41)은 상기 프레임워크(20)의 웹-측(21)을 형성하는, 것을 특징으로 하는 편향 부재.
14. 제 11 항 내지 제 13 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 프레임워크(20)의 웹-측(21) 및 배면측(22)의 적어도 일부분 간에, 바람직하게는 상기 제1 층(30)의 최상부 표면(31) 및 상기 배면측(22)의 적어도 일부분 간에, 위치되는 보강 요소(50)를 추가로 포함하며,

    상기 다수의 현수된 부분(49)은 상기 보강 요소(50)로부터 높혀져, 상기 보강 요소(50) 및 상기 현수된 부분(49)간에 빈 공간을 형성하며, 상기 보강 요소는 유체 투과성이고, 바람직하게는, 직포 요소, 펠트 또는 이들의 조합을 포함하는, 것을 특징으로 하는 편향 부재.
15. 편향 부재(10)를 제조하는 공정으로서, 최상부 표면(31) 및 상기 최상부 표면(31)에 대향되는 최하부 표면(32)을 갖고 X-Y 평면을 정하는 제1 층(30)을 제공하는 단계를 포함하며, 상기 제1 층(30)은 상기 최상부 및 최하부 표면(31, 32) 간에서 신장하는 제1 유체-투과성 도관 부분(35)을 추가로 포함하는, 편향 부재의 제조 공정에 있어서,

    최상부 표면(41), 상기 최상부 표면에 대향되는 최하부 표면(42) 및 상기 최상부 및 최하부 표면(41, 42) 간에서 신장하는 제2 도관 부분(45)을 갖는 제2 층(30)을 제공하는 단계 및,

    상기 제1 층(30)의 최상부 표면(31)이 상기 제2 층의 최하부 표면(42)에 대향되도록, 상기 제1 층(30) 및 상기 제2 층(40)을 면-대-면 관계로 서로 결합시키는 단계로서, 상기 제1 층(30)의 제1 도관 부분(35)에 대응하는 상기 제2 층(40)의 부분(49)은 X-Y 평면으로부터 이격되어, 상기 X-Y 평면 및 상기 제2 층(40)의 부분(49) 간에 빈 공간을 형성하는, 결합 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 편향 부재의 제조 공정.
16. 제 15 항에 있어서,

    상기 제1 층(30) 및 제2 층(40)중 적어도 한 층은 감광성 수지를 선택적으로 경화시킴으로써 제조되고, 상기 제1 층(30)의 최상부 표면(31) 및 상기 제2 층(40))의 최하부 표면(42)중 적어도 한 표면은 부분적으로 경화되지 않은 상태로 유지되어, 상기 제1 및 제2 층이 이들 사이에서 접촉시 서로 결합되도록 하는, 것을 특징으로 하는 편향 부재의 제조 공정.
17. 경화성 재료를 경화시키는 공정에 사용하기 위한 마스크(110)로서, 상기 마스크는 최상부측(110a) 및 상기 최상부측(110a)에 대향되는 최하부측(110b)를 갖는 구조체를 포함하며, 상기 마스크(110)는 랜덤하지 않고 반복적인 패턴의 투명 영역(112) 및 불투명 영역(114)를 추가로 포함하는, 경화성 재료를 경화시키는 공정에 사용하기 위한 마스크에 있어서,

    상기 불투명 영역(114)은 적어도 제1 불투명 영역(114a) 및 제2 불투명 영역(114b)를 포함하며, 상기 제1 불투명 영역(114a)은 제1 불투명도를 갖고, 상기 제2 불투명 영역(114b)은 상기 제1 불투명도와 상이한 제2 불투명도를 갖는, 것을특징으로 하는 경화성 재료를 경화시키는 공정에 사용하기 위한 마스크.
18. 제 17 항에 있어서,

    상기 제1 불투명 영역(114a)은 다수의 이산 면적의 불연속적인 패턴, 반연속적인 패턴, 이산 면적의 패턴 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 것을 특징으로 하는 경화성 재료를 경화시키는 공정에 사용하기 위한 마스크.
19. 제 17 항 또는 제 18 항에 있어서,

    상기 불투명 영역(114)은 적어도 한 방향으로 점진적으로 변화하는 그래디언트 불투명도를 포함하는, 것을 특징으로 하는 경화성 재료를 경화시키는 공정에 사용하기 위한 마스크.
20. 제 17 항 내지 제 19 항중 어느 한 항에 있어서,

    상기 마스크는, 상기 마스크(110)의 최상부측(110a) 및 최하부측(110b)중 적어도 하나로부터 신장하는 돌출 및 실질적으로 연속적인 패턴, 실질적으로 반연속적인 패턴, 이산 돌기의 패턴 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는 3차원 토포그래피(115)의 패턴을 포함하는데, 상기 돌출(115) 패턴은 바람직하게는, 상기 투명 영역(112) 및 불투명 영역(114)의 패턴과 상관되어 결합된 랜덤하지 않고 반복적인 패턴을 형성하는, 것을 특징으로 하는 경화성 재료를 경화시키는 공정에 사용하기 위한 마스크.