KR20050007411A - 분산형 부직 웹 형성 방법 - Google Patents

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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

본 발명은, 새로운 섬유 형성 방법 및 관련 장치, 및 상기 새로운 방법 및 장치에 의해 제조된 웹을 교시한다. 상기 새로운 방법은, a) 폭 및 두께를 알고 있는 다이로부터 필라멘트 스트림을 압출하는 단계; b) 압출된 필라멘트 스트림을, 서로 평행하면서 상기 다이의 폭과 평행하며, 압출된 필라멘트 스트림의 종축에 평행한, 폭이 좁게 분리된 2개의 벽에 의해 한정된 가공 챔버로 통과시키는 단계; c) 가공 챔버를 통과한 필라멘트 스트림을, 필라멘트를 부직 섬유 웹으로서 수집하는 수집기 상으로 보내는 단계; 및 d) 압출된 필라멘트 스트림이 수집기에 도달하기 전에 분산되어 다이 폭에 비해 폭이 현저히 넓은 웹으로서 수집되도록 가공 챔버의 벽 사이의 간격을 선택하는 단계를 포함한다. 일반적으로, 폭의 증가는, 예를 들어 웹 제조 비용을 감소시키기에 경제적으로 매우 충분하다. 이러한 경제적 이점은 다이 폭에 비해 50, 100 또는 200 mm 이상 큰 폭을 갖는 경우에 나타날 수 있다. 바람직하게는, 수집된 웹의 폭은 상기 다이 폭에 비해 50 ％ 이상 넓다. 바람직하게는, 가공 챔버 내의 압력이 필라멘트 스트림을 챔버의 종방향 측면을 향해 외부로 밀어낼 수 있도록 가공 챔버를 그의 종방향 측면에서 주변 환경으로 개방한다.

Description

분산형 부직 웹 형성 방법 {Method for Forming Spread Nonwoven Webs}
부직 섬유 웹은 액체 섬유-형성 물질을 다이를 통해 압출하여 필라멘트 스트림을 형성하고, 이들이 압출 다이로부터 이동하는 동안 상기 필라멘트를 가공 (예를 들어, 급랭 및 연신)한 후, 필라멘트 스트림을 다공성 수집기 상으로 보냄으로써 제조하는 것이 통상적이다. 수집기 상의 섬유 덩어리로서의 필라멘트 퇴적물은 취급가능한 웹의 형태이거나 또는 이러한 웹을 형성하도록 가공할 수 있다.
전형적으로, 수집된 덩어리 또는 웹의 폭은 필라멘트가 압출된 다이의 폭과 대략 동일하며, 미터폭 웹이 제조되는 경우에는 다이 또한 일반적으로 미터폭의 치수를 갖는다. 가장 경제적인 제조를 위해 통상적으로 폭이 넓은 웹이 요구되기 때문에, 폭이 넓은 다이가 일반적으로 사용된다.
폭이 넓은 다이는 몇가지 단점을 갖는다. 예를 들어, 일반적으로 다이를 통한 섬유-형성 물질의 가공을 돕기 위해 다이를 가열하는데, 폭이 넓은 다이일수록 보다 많은 열이 요구된다. 또한, 폭이 넓은 다이는 폭이 좁은 다이에 비해 제조 비용이 높고, 유지하기가 어렵다. 또한, 수집된 웹의 폭은 웹의 의도된 용도에 따라 변할 수 있으나, 사용되는 다이의 폭 또는 비율 변화에 의해 나타나는 이러한 변화는 불리할 수 있다.
본 발명은 웹의 의도된 용도에 대해 맞춤화된 (tailored) 조절된 폭 또는 선택된 폭을 갖고, 웹을 형성하는 필라멘트가 압출된 다이의 폭과 상당히 다른 폭을 갖는 부직 섬유 웹의 제조 방법을 제공한다. 간단히 요약하면, 본 발명의 방법은, a) 폭 및 두께를 알고 있는 다이로부터 필라멘트 스트림을 압출하는 단계; b) 압출된 필라멘트 스트림을, 서로 평행하면서 다이의 폭과 평행하며, 압출된 필라멘트 스트림의 종축에 평행한, 폭이 좁게 분리된 2개의 벽에 의해 한정된 가공 챔버로 통과시키는 단계; c) 가공된 필라멘트를 부직 섬유 웹으로서 수집하는 단계; 및 d) 상기 2개의 벽 사이의 간격을 맞춤화된 폭을 형성하는 소정의 폭으로 조정함으로써 필라멘트 스트림의 폭을 다이의 폭과 상이한 폭으로 맞춤화하는 단계를 포함한다. 가장 흔하게는, 필라멘트 스트림의 목적한 맞춤화된 폭은 다이의 폭에 비해 실질적으로 크고, 필라멘트 스트림이 다이로부터 수집기 (여기서 필라멘트 스트림이 기능성 웹으로서 수집됨)로 이동함에 따라 필라멘트 스트림이 분산된다. 일반적으로 수집기 상에서의 웹의 폭은 다이 폭에 비해 적어도 50 또는 100 mm 이상 넓고, 바람직하게는 적어도 200 mm 이상 넓다. 또한, 보다 좁은 폭이 얻어짐으로써, 가요성이 추가될 수 있다.
바람직하게는, 가공 챔버를 그의 종방향 측면에서 적어도 벽의 길이 일부에 걸쳐 주변 환경으로 개방한다. 또한, 바람직하게는 2개의 벽이 필라멘트 이동 방향으로 서로 수렴되어 압출 필라멘트 스트림의 폭이 넓어지도록 돕는다.
도면에서,
도 1은 본 발명의 부직 섬유 웹 형성 방법에 유용한 장치의 전체적인 개략도이다.
도 2는 도 1의 라인 2-2에서 바라본 나타낸 도 1의 장치의 개략도이다.
도 3은 챔버를 위한 마운팅 (mounting) 수단을 나타내지 않은, 본 발명에 유용한 가공 챔버의 측면 확대도이다.
도 4는 마운팅 장치 및 다른 관련 장치를 함께 나타낸, 도 3의 가공 챔버의 부분적으로 개략적인 평면도이다.
도 5는 본 발명을 실행하기 위한 또다른 장치의 평면도이다.
도 6은 도 5의 라인 6-6을 따라 절단된 단면도이다.
도 7은 본 발명을 수행하는 데 유용한 또다른 장치의 일부분의 측면 개략도이다.
도 1은 본 발명을 수행하기 위한 예시적인 장치를 나타낸다. 이 예시적인 장치에서는, 섬유-형성 물질을 호퍼 (11) 내로 도입하고, 압출기 (12)에서 물질을 용융시키고, 용융된 물질을 펌프 (13)을 통해 압출 헤드 (10)으로 펌핑함으로써, 섬유-형성 물질을 압출 헤드 (10)으로 가져간다. 가장 통상적으로는 펠렛 또는 다른 입상 형태의 고체 중합체 물질을 사용하여 액상의 펌핑가능한 상태로 용융시키지만, 다른 섬유-형성 액체, 예를 들어, 중합체 용액을 사용할 수도 있다.
압출 헤드 (10)은 일반적으로 규칙적인 패턴, 예를 들어, 직선의 열로 배열된 다수개의 오리피스를 포함하는 통상적인 방사구 또는 스핀 팩일 수 있다. 섬유-형성 액체의 필라멘트 (15)는 압출 헤드로부터 압출되어 가공 챔버 또는 감쇠기 (attenuator) (16)으로 이송된다. 압출된 필라멘트 (15)가 감쇠기 (16)에 도달하기 전에 이동하는 거리 (17)을 조정할 수 있으며, 압출된 필라멘트가 노출되는 조건도조정할 수 있다. 전형적으로, 압출된 필라멘트 (15)의 온도를 낮추기 위해 공기 또는 다른 기체로 된 특정 급랭 스트림 (18)이 통상적인 방법 및 장치에 의해 압출된 필라멘트에 제공된다. 별법으로, 공기 또는 다른 기체로 된 스트림은 섬유의 연신을 용이하게 하기 위해 가열될 수도 있다. 공기 (또는 다른 유체)로 된 하나 이상의 스트림, 예를 들어, 필라멘트 스트림에 대해 횡방향으로 불면서 압출 동안에 방출되는 바람직하지 못한 기체 물질 또는 연무를 제거할 수 있는 제1 공기 스트림 (18a); 및 주로 목적하는 온도의 감소를 달성하는 제2 급랭 공기 스트림 (18b)이 있을 수 있다. 사용되는 공정 또는 목적하는 완성 제품의 형태에 따라, 급랭 공기는 압출된 필라멘트 (15)가 감쇠기 (16)에 도달하기 전에 그를 고화시키기에 충분할 수 있다. 다른 경우에는, 압출된 필라멘트는 감쇠기로 도입될 때에 여전히 연화되거나 용융된 상태이다. 별법으로, 급랭 스트림을 사용하지 않으며, 그러한 경우, 압출 헤드 (10) 및 감쇠기 (16) 사이의 주변 공기 또는 다른 유체가, 감쇠기로 도입되기 전의 압출 필라멘트의 임의의 변화를 위한 매질일 수 있다.
필라멘트 스트림 (15)는 하기에 상세히 논의되는 바와 같이 감쇠기 (16)을 통과하여 배출된다. 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 스트림은 수집기 (19) 상으로 배출되고, 여기서 필라멘트 또는 완성된 섬유가 섬유 덩어리 (20)으로서 수집되며, 이들은 응집되거나 응집되지 않을 수 있고 취급가능한 웹 형태를 갖는다. 하기에서 보다 상세히 논의되고, 도 2에 나타낸 바와 같이, 섬유 또는 필라멘트 스트림 (15)가 감쇠기로부터 배출되어 거리 (21)에 걸쳐 수집기 (19)로 이동할 때 섬유 또는 필라멘트 스트림 (15)는 바람직하게는 분산된다. 수집기 (19)는 일반적으로 다공성이고, 수집기 하부에 기체 흡인 디바이스 (14)를 배치하여 섬유가 수집기 상에 퇴적되는 것을 도울 수 있다. 수집된 덩어리 (20)은 캘린더, 엠보싱 스테이션, 적층기, 절단기 등과 같은 다른 장치로 이송될 수 있거나, 또는 드라이브 롤 (22) (도 1)를 통과하여 저장 롤 (23)로 감길 수 있다. 가공 챔버를 통과한 후, 수집되기 전에, 압출된 필라멘트 또는 섬유에는 도 1에 나타내지 않은 다수의 부가적인 가공 단계, 예를 들어 추가의 연신, 분무 등이 행해질 수 있다.
도 3은 본 발명을 실행하는 데 유용한 대표적 바람직한 가공 디바이스 또는 감쇠기 (16)의 측면 확대도이다. 상기 대표적 바람직한 디바이스는, 그 사이에 가공 챔버 (24)를 한정하도록 분리된 2개의 이동가능한 절반부 또는 측면 (16a 및 16b)를 포함하며, 측면 (16a 및 16b)의 마주보는 표면 (60 및 61)은 챔버의 벽을 형성한다. 예시적 디바이스 (16)은 가공 챔버의 평행 벽 사이의 거리를 용이하게 조정하여 본 발명에 따른 압출 필라멘트 스트림의 폭에 대한 목적한 조절이 달성되게 한다. 압출 필라멘트 또는 섬유 스트림의 분산 정도는 감쇠기 또는 가공 디바이스 (16)의 벽 (60 및 61) 사이의 거리를 조정함으로써 상기 디바이스 내에서 조절할 수 있다. 또한, 상기 디바이스는 좁은 간극의 가공 챔버로 고속으로 가동되고, 섬유-형성 물질이 가공 챔버로 도입될 때 연화 조건에 있는 경우에도 목적한 연속성을 제공하기 때문에 바람직하다. 이러한 조건은 선행 기술의 가공 디바이스의 막힘 및 중단을 초래하는 경향이 있다. 가공 챔버 벽 사이의 간격을, 적어도 일부 경우에 직접 웹 형성 공정에서 가공 챔버에 통상적으로 사용되는 간격보다 좁은 간격으로 좁히는 능력은 본 발명에 따른 필라멘트 스트림의 분산을 돕는다. 사용된 간격은챔버 내에 압력을 생성시켜 공기 유동이 가공 챔버의 형태에 의해 형성되는 폭으로 분산되도록 하고 압출 필라멘트가 상기 폭을 통과하게 된다.
바람직한 감쇠기 (16)의 벽 (60 및 61) 사이의 거리 조정을 위한 수단을 도 4에 나타내었으며, 이는 감쇠기 및 그의 마운팅 및 지지체 구조 일부를 나타내는 상이한 스케일의 평면도 및 일부 개략도이다. 도 4의 평면도로부터 알 수 있는 바와 같이, 감쇠기 (16)의 가공 또는 감쇠 챔버 (24)는 전형적으로 횡방향 길이 (25) (종축 또는 감쇠기를 통한 필라멘트의 이동 경로에 대해 횡방향이고 압출 헤드 또는 다이 (10)의 폭에 평행함)를 갖는 연장된 슬롯 또는 직사각형 슬롯이다.
2개의 절반부 또는 측면으로서 존재함에도 불구하고, 감쇠기 (16)은 하나의 일체형 디바이스로서 기능하며, 우선 조합된 형태로서 논의될 것이다 (도 3 및 4에 나타낸 구조는 단지 대표적 예일 뿐이며, 여러가지 상이한 구성을 사용할 수 있음). 비스듬한 입구 벽 (62 및 63)은 감쇠 챔버 (24)의 입구 공간 또는 쓰로트 (throat) (24a)를 한정한다. 입구 벽 부분 (62 및 63)은 바람직하게는 압출된 필라멘트 (15)를 운반하는 공기 스트림의 유입을 원활하게 하기 위해 입구 엣지 또는 표면 (62a 및 63a)가 구부러져 있다. 벽 부분 (62 및 63)은 본체 부분 (28)에 부착되고, 본체 (28)과 벽 (62 및 63) 사이에 간극 (30)을 성립시키는 후퇴부 (29)가 제공될 수 있다. 공기 또는 다른 기체를 도관 (31)을 통해 간극 (30)으로 도입함으로써, 필라멘트 이동 방향으로 필라멘트 상에 당김력 (pulling force)을 제공하고 필라멘트의 속도를 증가시키며, 또한 필라멘트에 대해 추가의 급랭 효과를 갖는 에어 나이프 (즉, 화살표 (32)로 나타낸 가압 기체 스트림)를 생성할 수 있다. 감쇠기 본체 (28)은바람직하게는 에어 나이프 (32)로부터 통로 (24)로 공기의 통과를 원활하게 하기 위해 (28a)에서 구부러져 있다. 감쇠기 본체의 표면 (28b)의 각도 (α)는 에어 나이프가 감쇠기를 통과하는 필라멘트 스트림에 충돌하는 바람직한 각도를 결정하도록 선택될 수 있다. 에어 나이프는 챔버 입구 근처가 아닌, 챔버의 보다 내부에 배치될 수도 있다.
감쇠 챔버 (24)는 감쇠기를 통과하는 그의 종방향 길이 (감쇠 챔버를 통과하는 종방향 축 (26)을 따른 치수를 축 길이라고 함)를 따라 균일한 간극 폭 (도 2에서 2개의 감쇠기 측면 또는 벽 (60 및 61) 사이의 수평 거리 (33)을 본 명세서에서 간극 두께라 함)을 가질 수 있다. 별법으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 간극 두께는 감쇠기 챔버의 길이를 따라 변할 수 있다. 바람직하게, 감쇠 챔버는 그의 길이를 따라 배출 개구 (34)로 가면서 β의 각도로 두께가 좁아진다. 이러한 폭의 감소, 또는 에어 나이프로부터의 하류 지점에서의 벽 (60 및 61)의 수렴은, 적어도 본 발명의 일부 실시양태에서 압출 필라멘트 스트림이 감쇠기의 출구를 향해, 그리고 이를 통과하여 수집기 (19)로 이동함에 따라 분산되는 것을 돕는 것으로 나타났다. 본 발명의 일부 실시양태에서, 벽은 에어 나이프로부터의 하류 지점에서 감쇠 챔버의 축 길이를 따라 경미하게 발산될 수 있다 (이 경우, 수집기 상에 퇴적된 압출 필라멘트 스트림은 압출 헤드 또는 다이 (10)의 폭보다 좁을 수 있고, 이는 본 발명의 일부 생성물에 대해 바람직할 수 있다). 또한, 일부 실시양태에서, 감쇠 챔버는, 벽 사이의 간격 또는 간극 폭이 벽 길이 전체 또는 일부에 걸쳐 일정하게 되도록 직선형 또는 평평한 벽에 의해 한정된다. 이들 모든 경우에 있어서, 본 명세서에서는감쇠 또는 가공 챔버를 한정하는 벽 (60 및 61)이 서로 평행하다고 간주하는데, 이는 정확한 평행으로부터의 이탈이 이들 길이의 적어도 일부에 걸쳐 비교적 경미하고, 바람직하게는 챔버의 종방향 길이에 대해 횡방향 (즉, 도 3의 종이면에 대해 수직 방향)의 평행으로부터의 이탈이 실질적으로 없기 때문이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 통로 (24)의 종방향 길이의 주요 부분을 정의하는 각각의 벽 (60 및 61)의 벽 부분 (64 및 65)는 주요 분체 부분 (28)로부터 분리되어 그에 부착된 판 (36)의 형태를 취할 수 있다.
가공 챔버를 한정하는 벽이 그의 길이의 적어도 일부를 따라 수렴되는 경우에도, 이들 벽은 또한 그의 길이 후속 부분을 따라 분산됨으로써, 흡인 또는 벤투리 효과를 생성한다. 감쇠 챔버 (24)의 길이는 상이한 효과를 달성하도록 변할 수 있으며; 본 명세서에서 때때로 슈트 (chute) 길이 (35)라고 하는, 에어 나이프 (32) 및 배출 개구 (34) 사이 부분의 변화가 특히 유용하다. 벽 사이의 간격 및 벽의 임의의 수렴 또는 발산과 함께 선택된 보다 긴 슈트 길이는 필라멘트 스트림의 분산을 증가시킬 수 있다. 목적하는 부가적 분산 또는 섬유의 다른 분포를 달성하기 위해, 출구에 변류기 표면, 코안다 (Coanda) 곡면 및 불균일한 벽 길이와 같은 구조를 사용할 수 있다. 일반적으로, 간극 폭, 슈트 길이, 감쇠 챔버 형상 등은 가공되는 물질 및 목적하는 효과를 달성하기에 바람직한 처리 방식을 고려하여 선택한다. 예를 들어, 보다 긴 슈트 길이는 제조되는 섬유의 결정화도를 증가시키는 데 유용할 수 있다. 압출된 필라멘트를 목적하는 섬유 형태로 가공하기 위해, 조건들을 선택하고 다양하게 변화시킬 수 있다.
도 4에 나타낸 바와 같이, 대표적인 감쇠기 (16)의 2개의 측면 (16a 및 16b)는 각각 막대 (39) 상에서 미끄러져 움직이는 선형 베어링 (38)에 부착된 마운팅 블록 (37)을 통해 지지된다. 베어링 (38)은 막대 주위에 방사상으로 배치되어 축방향으로 연장된 일렬의 볼-베어링과 같은 수단을 통해 막대 상에서 낮은 마찰로 이동되므로, 측면 (16a 및 16b)는 서로에 대해 가까이 또는 멀리 용이하게 이동될 수 있다. 마운팅 블록 (37)은 감쇠기 본체 (28), 및 공급관 (41)로부터의 공기를 도관 (31) 및 에어 나이프 (32)로 분배하는 틀 (40)에 부착된다.
이 예시적인 실시양태에서, 에어 실린더 (43a 및 43b)는 각각 연결 막대 (44)를 통해 감쇠기 측면 (16a 및 16b)에 연결되고, 감쇠기 측면 (16a 및 16b)를 서로를 향해 압착시키는 죔력 (clamping force)을 가한다. 죔력은 감쇠 챔버 (24) 내부에 존재하는 압력과 균형을 이루도록 다른 작업 매개변수를 고려하여, 또한 하기에서 논의되는 바와 같이 가공 챔버 벽 사이의 목적한 간격이 설정되도록 선택한다. 즉, 바람직한 작업 조건에서, 죔력은 감쇠기 내부의 기체 압력에 의해 감쇠 챔버 내에서 내부적으로 작용하여 감쇠기 측면을 밖으로 미는 힘과 균형 또는 평형을 이룬다. 필라멘트형 물질은 압출되어, 감쇠기 부분이 그의 성립된 평형 또는 정상-상태 위치를 유지하고 감쇠 챔버 또는 통로 (24)가 그의 성립된 평형 또는 정상-상태의 간극 폭을 유지한 상태에서 감쇠기를 통과하고, 완성된 섬유로서 수집될 수 있다.
도 1 내지 4에 나타낸 (즉, 소정 폭의 필라멘트 스트림을 얻기 위한) 대표적 장치의 시동 및 안정된 작동 후에, 시스템의 섭동 (perturbation)이 발생하는 경우에는 일반적으로 감쇠기 측면 또는 챔버 벽이 이동한다 (때로는 가공 작업 동안 벽을 의도적으로 이동시켜 상이한 폭의 스트림을 얻는다). 그러한 섭동은 가공되는 필라멘트가 끊어지거나 다른 필라멘트 또는 섬유와 엉키는 경우에 발생할 수 있다. 그러한 끊어짐 또는 엉킴은 흔히 감쇠 챔버 (24) 내부의 압력의 증가를 수반하는데, 이는 예를 들어 압출 헤드로부터 배출되는 필라멘트 또는 엉킴의 선단이 확대되어 챔버 (24)의 국소적인 봉쇄를 유발하기 때문이다. 증가된 압력은 감쇠기 측면 또는 챔버 벽 (16a 및 16b)를 서로에 대해 멀리 이동시키기에 충분할 수 있다. 이러한 챔버 벽의 이동에 의해, 도입되는 필라멘트 또는 엉킴의 선단이 감쇠기를 통과할 수 있고, 그에 따라 감쇠 챔버 (24) 내의 압력이 섭동 전의 그의 정상-상태 값으로 되돌아가며, 에어 실린더 (43)에 의해 죄어지는 압력에 의해 감쇠기 측면이 그의 정상-상태 위치로 되돌아간다. 감쇠 챔버 중의 압력 증가를 유발하는 다른 섭동은 "드립 (drips)", 즉, 압출된 필라멘트가 중단될 경우에 압출 헤드의 출구로부터 낙하하는 섬유-형성 물질의 구형 액체 조각, 또는 감쇠 챔버의 벽이나 이미 퇴적된 섬유-형성 물질에 맞물려 달라붙을 수 있는 압출 필라멘트형 물질의 축적을 포함한다.
실제적으로, 예시적인 감쇠기 (16)의 감쇠기 측면 (16a 및 16b) 중 하나 또는 둘다는 "부유"되어 있다. 즉, 어떠한 구조물에 의해 제자리에 고정되는 것이 아니라, 도 1의 화살표 (50)의 횡방향으로 자유롭고 용이하게 이동될 수 있도록 마운팅된다. 바람직한 배열에서, 마찰 및 중력 이외에 감쇠기 측면에 작용한 유일한 힘은 에어 실린더에 의해 가해지는 편향력 및 감쇠 챔버 (24) 내부에서 발생되는 내부압력이다. 에어 실린더 이외의 죄는 수단으로는 스프링(들), 변형된 탄성 물질, 또는 캠이 이용될 수 있으나, 에어 실린더가 목적한 조절 및 가변성을 제공한다.
가공 챔버 벽(들)의 목적한 이동을 유발하거나 허용하는 여러가지 별법이 이용가능하다. 예를 들어, 가공 챔버의 벽(들)을 분리시키기 위해 유체 압력에 의존하는 대신, 챔버 내부의 센서 (예를 들어, 벽 상의 축적 (buildup) 또는 챔버의 막힘을 감지하는 레이저 또는 열 센서)를 이용하여, 벽(들)을 분리한 후에 그의 정상-상태 위치로 되돌리는 자동제어 메카니즘을 활성화시킬 수 있다. 본 발명의 다른 유용한 장치에서, 감쇠기 측면 또는 챔버 벽 중의 하나 또는 둘다는, 예를 들어 자동제어 장치, 또는 진동 또는 초음파 구동 디바이스에 의해 진동 패턴으로 구동된다. 진동 속도는, 예를 들어 분 당 5,000 사이클 이상 내지 초 당 60,000 사이클을 포함한 폭넓은 범위로 변할 수 있다.
또다른 변법에서는, 벽들을 분리하고 그를 그의 정상-상태 위치로 되돌리는 이동 수단이 단순히 가공 챔버 내부의 유체 압력과 챔버 벽의 외면에 작용하는 주위 압력의 차이의 형태를 취한다. 보다 구체적으로, 정상-상태 작동 동안, 가공 챔버 내부의 압력 (예를 들어, 가공 챔버의 내부 형상, 에어 나이프의 존재여부, 위치 및 디자인, 챔버 내로 도입되는 유체 스트림의 속도 등에 의해 성립되는, 가공 챔버 내에 작용하는 다양한 힘들의 합)은 챔버 벽의 외부에 작용하는 주위 압력과 균형을 이룬다. 챔버 내부의 압력이 섬유-형성 공정의 섭동으로 인해 증가될 경우, 챔버 벽들 중 하나 또는 둘다는 섭동이 끝날 때까지 다른 벽으로부터 멀리 이동함으로써, 가공 챔버의 내부 압력이 정상-상태 압력 미만으로 감소된다 (챔버 벽 사이의 간극 두께 또는 간격이 정상-상태 작동시보다 크기 때문). 그러면, 챔버 내부의 압력이 주위 압력과 균형을 이루어 정상-상태로 작동될 때까지 챔버 벽의 외부에 작용하는주위 압력에 의해 챔버 벽(들)이 뒤로 밀리게 된다. 압력 차이에만 의존하는 것은 장치 및 가공 매개변수에 대한 조절이 없으므로, 덜 바람직한 선택일 수 있다.
종합하면, 순간적으로 이동가능하고 일부 경우 "부유"하는 것 이외에도, 예시적인 가공 챔버의 벽(들)은 또한 일반적으로 벽(들)을 목적한 방식으로 이동시키는 수단에 적용된다. 이러한 예시적 변형에서, 벽은 일반적으로, 예를 들어 벽의 목적한 이동을 유발하는 수단에 물리적 또는 작용적으로 (operationally) 연결되는 것으로 생각할 수 있다. 상기 이동 수단은 이동가능한 챔버 벽의 의도된 이동 (예를 들어, 섬유-형성 공정의 섭동을 방지 또는 경감시키기 위해 멀어지는 이동, 및 예를 들어 챔버를 정상-상태 작동으로 성립하거나 되돌리기 위해 가까워지는 이동)을 유발하는 가공 챔버 또는 관련 장치의 임의의 특징부, 또는 작업 조건 또는 이들 조합일 수 있다.
도 1 내지 3에 나타낸 실시양태에서, 감쇠 챔버 (24)의 간극 두께 (33)은 챔버 내부에 존재하는 압력, 또는 챔버를 통과하는 유체 유동률 및 유체 온도와 상호관계를 갖는다. 죔력은 감쇠 챔버 내부의 압력과 일치하고, 감쇠 챔버의 간극 두께에 따라 변한다. 주어진 유체 유동률에서, 간극 폭이 좁을수록 감쇠 챔버 내부의 압력은 높아지고, 죔력은 더 높아져야 한다. 죔력이 낮으면 간극 폭이 넓어진다. 기계적 멈추개, 예를 들어, 감쇠기 측면 (16a 및 16b) 중 하나 또는 둘다에 받침 구조물을 사용하여 최소 또는 최대 간극 두께를 유지시킬 수 있다.
한 가지 유용한 배열에서, 에어 실린더 (43b)에 사용된 것보다 더 큰 직경의 피스톤을 에어 실린더 (43a)에 사용함으로써, 실린더 (43a)는 실린더 (43b)보다 더큰 죔력을 가한다. 이러한 힘의 차이는 감쇠기 측면 (16b)가 작업 동안의 섭동 발생시 가장 쉽게 이동하는 경향을 갖는 측면이 되게 한다. 힘의 차이는 막대 (39) 상의 베어링 (38)의 이동에 저항하는 마찰력과 대략 동일하거나 그 마찰력을 보정한다. 더 큰 에어 실린더 (43a)에 제한 수단을 부착시켜 감쇠기 측면 (16a)가 감쇠기 (16b) 쪽으로 이동하는 것을 제한할 수 있다. 한 가지 예시적인 제한 수단은 도 4에 나타낸 바와 같이 나사선이 있고 마운팅 플레이트 (47)을 통해 연장되고 에어 실린더의 위치를 조정하기 위해 조정될 수 있는 너트 (48)이 있는 제2 막대 (46)를 갖는 이중 막대 에어 실린더를 에어 실린더 (43a)으로서 사용한다. 예를 들어, 너트 (48)의 회전에 의해 제한 수단을 조정하여, 감쇠 챔버 (24)를 압출 헤드 (10)과 일직선이 되게 위치시킨다.
상기한 감쇠기 측면 (16a 및 16b)의 순간적인 분리 및 닫힘으로 인해, 섬유-형성 작업의 작업 매개변수가 확장된다. 종래에는 가공을 작동불가능하게 만들었을 일부 조건 (예를 들어, 리쓰레딩 (rethreading)을 위한 셧다운을 요하는 필라멘트의 끊어짐을 유발했을 것이기 때문)이 본 발명의 바람직한 실시양태의 방법 및 장치에서는 허용가능하게 되었고, 필라멘트가 끊어질 경우, 도입되는 필라멘트 말단의 리쓰레딩은 일반적으로 자동적으로 이루어진다. 예를 들어, 빈번한 필라멘트 끊어짐을 유발하는 보다 높은 속도를 사용할 수 있다. 유사하게, 보다 집중된 에어 나이프를 발생시켜 감쇠기를 통과하는 필라멘트 상에 보다 큰 힘 및 보다 높은 속도를 부여하는 좁은 간극 폭을 사용할 수도 있다. 또는, 필라멘트를 감쇠 챔버에 보다 용융된 상태로 도입함으로써, 섬유 특성에 대한 보다 우수한 조절을 허용할 수도 있는데, 이는 감쇠 챔버가 막힐 위험성이 감소되기 때문이다. 특히 감쇠 챔버로 도입되는 필라멘트의 온도를 조절하기 위해 감쇠기를 압출 헤드에 대해 가까이 또는 멀리 이동시킬 수 있다.
감쇠기 (16)의 챔버 벽을 일반적으로 단일체 구조로서 나타냈으나, 이들은 상기한 순간적 이동 또는 부유 이동을 위해 각각 마운팅된 개별적인 부품들의 집합체 형태를 취할 수도 있다. 하나의 벽을 포함하는 개별 부품은 가공 챔버 (24) 내부의 압력이 유지되도록 밀봉 수단을 통해 서로 맞물린다. 다른 배열에서, 고무 또는 플라스틱과 같은 물질의 가요성 시트가 가공 챔버 (24)의 벽을 형성함으로써, 챔버가 국소적인 압력의 증가에 의해 (예를 들어, 단일 필라멘트 또는 필라멘트 집합체의 끊어짐에 의해 야기되는 막힘으로 인해) 국소적으로 변형될 수 있다. 직렬 또는 격자형의 편향 수단들이 분절되거나 가요성인 벽에 맞물릴 수 있으며, 국소적인 변형에 반응하고 변형된 벽 부분을 그의 변형되지 않은 위치로 다시 편향시키기 위해 충분한 편향 수단을 사용한다. 별법으로, 직렬 또는 격자형의 진동 수단이 가요성 벽에 맞물려 벽의 국소 영역을 진동시킬 수 있다. 또는, 상기 논의한 방식으로, 가공 챔버 내부의 유체 압력과 벽 또는 벽의 국소적인 부분에 작용하는 주위 압력 사이의 차이를 이용하여, 예를 들어 공정 섭동 동안에 벽(들)의 일부의 개방을 유발하고, 예를 들어, 섭동이 끝났을 때 벽(들)을 변형되지 않은 위치 또는 정상-상태 위치로 되돌릴 수 있다. 유체 압력은 또한 가요성 또는 분절된 벽의 계속적인 진동 상태를 유발하도록 조절될 수도 있다.
대표적 감쇠기 (16)에 대한 상기 설명에서는, 벽 (60 및 61) 사이의 거리를조정하거나 또는 이들 사이의 간격을 선택하기 위해 벽 (60 및 61)이 이동가능하다고 나타내었다. 또한, 벽은 예시적 장치의 작동을 중단시키지 않으면서 수집된 웹의 폭을 변화시키기 위해 작동 동안 이동가능하다. 예를 들어, 에어 실린더 (43a 및 (또는) 43b)를 통해 감쇠기 절반부에 증가된 압력을 가함으로써, 벽 (60 및 61)이 서로 보다 가깝게 이동된다. 또한, 감쇠기 절반부에 대해 기계적 중단을 적용함으로써, 벽 (60 및 61)이 가공 챔버의 출구 (34) 근처의 필라멘트 이동 길이를 따라 수렴 또는 발산될 수 있다. 즉, 본 발명의 덜 용이한 실시양태에서는, 챔버의 벽이 이동가능하지 않고, 대신에 목적한 폭의 필라멘트 스트림이 달성되는 위치에 고정될 수 있다 (예를 들어, 목적한 간격이 선택되면 용이하게 이동되지 않는 장치로 벽을 지지시킴으로써, 디바이스의 작동 동안 의도적으로 또는 순간적으로 간격이 변하지 않도록 한다).
도 5 및 6은 가공 챔버를 한정하는 벽의 이동, 특히 벽이 장치의 출구 근처로 접근함에 따라 수렴 또는 발산되는 각도 (β)가 변하는 벽의 선회 (pivoting)을 용이하게 하는 예시적 가공 디바이스를 나타낸다. 도 5 및 6의 디바이스 (70)은 핀 (73) 상에 디바이스 또는 감쇠기 절반부 (72a 및 72b)를 각각 선회형으로 (pivotably) 지지하는 마운팅 브래킷 (71a 및 71b)을 포함한다. 핀 (73)은 회전형으로 (rotatably) 지지 블럭 (74a 및 74b)으로 연장되고, 상기 지지 블럭은 각각 디바이스 절반부 (72a 및 72b)의 주요 본체 부분 (75a 및 75b)에 고정된다. 마운팅 브래킷 (71a 및 71b)는 지지 브래킷 (86)에서 미끄러져 움직이는 막대 (85)를 통해 각각 에어 실린더 (76a 및 76b)에 연결된다. 에어 실린더는 마운팅 브래킷 (71a 및71b)를 통해 장치 절반부 (72a 및 72b) 상에, 따라서 감쇠기 절반부 사이에 한정된 가공 챔버 (77) 상에 죔 압력을 제공한다. 마운팅 브래킷 (71a 및 71b)은 막대 (79) 상에서 낮은 마찰력으로 미끄러져 움직이는 마운팅 블럭 (78)에 부착된다.
디바이스 또는 감쇠기 절반부의 선회는 도 5의 라인 6-6을 따라 절단된 (벽 단면 62' 및 63'가 추가됨) 도 6에 도시한 조정 메카니즘에 의해 달성된다. 예시된 장치 내의 각각의 조정 메카니즘은 각각 브래킷 (71a 또는 71b)과 플레이트 (81a 또는 81b), (도 2의 플레이트 (36)에 해당함) 사이에 연결된 구동기 (80a 또는 80b)를 포함한다. 하나의 유용한 구동기는 구동기 내에, 샤프트를 전진 또는 후퇴시키는 전기 모터에 의해 추진되는 나사로 고정된 드라이브 샤프트 (82a 또는 83b)를 포함한다. 샤프트의 이동은 플레이트 (81a 및 81b)를 통해 이송되어 장치 절반부를 핀 (73) 주위로 선회시킨다.
하기로부터 알 수 있는 바와 같이, 도 3 내지 6에 나타낸 가공 챔버 (24 및 77)의 바람직한 실시양태에서는, 챔버의 횡방향 길이의 말단에 측벽이 존재하지 않는다. 이것은, 가공 챔버가 장치 주위의 주변 환경에 노출된다는 것을 의미한다. 그 결과로, 필라멘트 스트림이 분출되는 공기 또는 기체 흐름이 챔버 내에 존재하는 압력 하에 챔버의 측면으로 분산될 수 있다. 또한, 공기 또는 다른 기체가 챔버 내로 유입될 수 있다. 유사하게, 챔버를 통과하는 섬유가 챔버 출구로 접근함에 따라 챔버 외부로 분산될 수 있다. 상기에서 논의된 바와 같이 이러한 분산은 수집기 상에 수집된 섬유 덩어리의 폭을 넓히기 위해 바람직하다.
바람직한 실시양태에서는, (도 2에서 라인 15a로 나타낸 바와 같이) 실질적으로 필라멘트 스트림 전체가 가공 챔버 내에서 챔버의 전체 길이를 따라 이동하며, 이는 수집된 웹의 섬유들간의 특성의 균일성을 보다 증가시키기 때문이다. 예를 들어, 섬유가 유사한 감쇠 정도 및 유사한 섬유 크기를 갖는다. 가공 디바이스 또는 감쇠기 (도 2에서 16으로 나타내고 실선으로 도시함)의 폭은 가공 챔버 내에서 필라멘트의 이동을 조절하는 압출 헤드 또는 다이 (10)의 유효 폭 (active width)에 비해 넓을 수 있다. 다른 실시양태에서, 섬유 스트림은 보다 폭이 좁은 가공 챔버 (도 2에서 가공 장치 (16')를 통해 이동하는 점선으로 표시된 스트림 (15')로 나타냄) 외부로 분산될 수 있다. 분산이 섬유 특성에 원치않는 변화를 초래하기에 충분한 경우, 수집된 섬유 덩어리가 트리밍되어 이들이 수집기로 이동하는 동안 가공 챔버 내에 실질적으로 보유된 섬유만이 완성된 부직 섬유 웹에 포함될 수 있다. 그러나, 가공 챔버를 통한 이동은 일반적으로 압출 헤드로부터 수집기로의 압출 필라멘트 이동에 있어 단지 적은 부분에 해당하기 때문에 (주된 필라멘트의 연신 및 필라멘트 직경의 감소는 흔히 필라멘트가 가공 챔버로 도입되기 전과 가공 챔버로부터 배출된 후에 발생함), 가공 챔버의 측면 외부에서의 이동은 섬유의 특성에 크게 영향을 주지 않을 수 있다.
수집된 웹의 폭은 가공 챔버의 벽 사이의 간격을 비롯한 섬유 가공 작업의 각종 매개변수 조절에 의해 목적한 폭으로 맞춤화될 수 있다. (상기에 논의된 바와 같이, 접합, 분무 등의 각종 다른 단계가 의도된 용도를 위해 필요할 수 있으나) 완성된 웹은 기능성 웹이다. 즉, 일반적으로 그의 폭을 가로지르는 특성에 있어 어느 정도의 균일성을 갖는 섬유 수집은 웹이 그의 의도된 용도에 적절하게 기능하기에충분하다. 통상적으로 웹의 기본 중량은 완성된 웹의 폭을 가로질러 30 ％ 이하로, 바람직하게는 10 ％ 이하로 변한다. 그러나, 보다 광범위한 특성 변화 및 수집된 웹을 상이한 특성을 갖는 분절로 절단하는 목적을 비롯한 특별한 특성을 갖도록 웹을 맞춤화할 수 있다.
경제적 이유로, 일반적으로 완성된 웹은 필라멘트가 압출되는 다이에 비해 현저히 넓은 폭을 갖도록 맞춤화한다. 폭의 증가는 가공 챔버 벽 사이의 간격과 같은 상기에 언급된 매개변수, 뿐만 아니라 수집되는 웹의 폭, 감쇠기 길이 및 감쇠기 출구와 수집기 사이의 거리와 같은 다른 매개변수에 의해 영향받을 수 있다. 일부 웹의 폭에 있어서 50 mm의 증가가 현저할 수 있으나, 가장 흔하게는 100 mm 이상의 증가가 나타나고, 바람직하게는 200 mm 이상 증가된다. 200 mm 이상의 증가는 폭 증가 공정에 상당한 상업적 이점을 제공할 수 있다.
분산 웹 (15)에 의해 포함되거나 채워지는 사이각 (included angle) (도 2의 각도 γ)은 수집되는 웹의 목적한 폭 및 감쇠기로부터 수집기까지의 거리 등의 매개변수에 따라 달라진다. 감쇠기와 수집기 사이의 통상적 거리에서, 스트림 (15)의 사이각 (γ)는 10 ° 이상이고, 보다 통상적으로는 15 또는 20 ° 이상이다. 본 발명의 많은 실시양태에서, 완성된 웹 (즉, 수집된 웹 또는 수집된 웹의 트리밍 부분)은 압출 헤드 또는 다이의 폭 (다이의 유효 웹, 즉 섬유 형성 액체가 압출되는 부분을 의미함)에 비해 50 ％ 이상 넓다.
도 2와 동일한 관점에서, 도 7은 필라멘트의 분산 스트림을 가공하는 데 있어 유리한 팬 (fan) 형 감쇠기 (90)을 갖는 본 발명에 유용한 또다른 장치 (89)를나타낸다. 가공 챔버 및 가공 챔버를 한정하는 벽은 가공 챔버의 길이를 따라 분산되거나 폭이 넓어진다. 가공 챔버 내에서, 필라멘트에 작용하는 힘은 스트림 전체 폭에 걸쳐 다소 균일하다. 벽의 간격은 필라멘트 스트림이 목적한 양으로 분산되도록 선택된다.
바람직하게는, 가공 챔버 (89)는 상기에 기재된 챔버 (16)의 경우와 같이, (필라멘트를 운반하는 기체 스트림이 분산되고, 따라서 필라멘트 스트림이 분산되도록) 가공 챔버를 한정하는 평행 벽의 길이 전체 또는 대부분에 걸쳐 측벽을 갖지 않는다. 그러나, 도 7의 장치 (89)의 가공 챔버 뿐만 아니라 다른 실시양태에서의 가공 챔버는 측벽을 포함할 수 있고, 가공 챔버를 한정하는 벽 사이의 간격을 조절함으로써 압출 필라멘트 또는 섬유 스트림의 분산 또는 폭의 감소가 여전히 얻어진다. 측벽은 필라멘트 유동에 영향을 줄 수 있는 측면으로부터의 공기 유입을 제한한다는 이점을 가질 수 있다. 이들 실시양태에서, 챔버의 한쪽 횡단면의 단일 측벽이 챔버 절반부 또는 측면 양쪽 모두에 부착되는 경우에는 디바이스 절반부가 가까이 또는 멀리 이동 (상기에서 논의된 바와 같은 측면의 순간적 분리 포함)할 수 없기 때문에, 일반적으로 챔버 절반부 또는 측면 양쪽 모두에 부착되지 않는다. 대신에, 측벽(들)은 한쪽 챔버 측면에 부착되어 조정 메카니즘의 조정 동안, 또는 상기에서 논의된 바와 같은 순간적 이동 수단에 대응하여 이동되는 경우에, 상기 부착된 측면과 함께 이동할 수 있다. 다른 실시양태에서, 측벽은 한 부분은 챔버의 한쪽 측면에 부착되고, 다른 부분은 챔버의 다른 한쪽 측면에 부착되어 분리될 수 있고, 가공된 섬유 스트림을 가공 챔버 내에서 제한하도록 의도된 경우 바람직하게는 측벽 부분이중첩된다.
수집된 필라멘트 스트림을 분산시키는 것이 일반적으로 바람직하지만, 다이에 비해 폭이 좁은 (예를 들어, 다이 폭의 75 ％ 또는 50 ％ 이하의 폭을 갖는) 웹을 형성하는 것이 유용할 수 있다. 이러한 폭의 감소는 가공 챔버의 벽 사이의 간격을 조절함으로써 달성할 수 있고, 또한 필라멘트 이동 방향으로 벽을 발산시키는 것이 상기와 같은 폭의 감소를 달성하는 데에 유용할 수 있는 것으로 나타났다.
폭넓게 다양한 섬유-형성 물질을 사용하여 본 발명의 방법 및 장치로 섬유를 제조할 수 있다. 유기 중합체 물질 또는 무기 물질, 예를 들어, 유리 또는 세라믹 물질을 사용할 수 있다. 본 발명은 용융된 형태의 섬유-형성 물질에 특히 유용하지만, 다른 섬유-형성 액체, 예를 들어, 용액 또는 현탁액을 사용할 수도 있다. 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 나일론 및 우레탄과 같이 섬유 형성에 흔히 사용되는 중합체를 비롯한 임의의 섬유-형성 유기 중합체 물질을 사용할 수 있다. 무정형 중합체, 예를 들어 환식 올레핀 (이것은 통상적인 직접 압출 기술에서의 유용성을 제한하는 높은 용융 점도를 가짐), 블록 공중합체, 스티렌계 중합체, 및 접착제 (감압 접착제류 및 핫-멜트 접착제류를 포함함)를 비롯한, 스펀본드 또는 멜트블로운 기술에 의해 섬유로 형성하기가 보다 어려운 일부 중합체 또는 물질을 사용할 수 있다. 본 명세서에 기재된 특정 중합체는 단지 예일 뿐이며, 폭넓게 다양한 다른 중합체 또는 섬유-형성 물질이 유용하다. 흥미롭게도, 용융 중합체를 이용한 본 발명의 섬유-형성 공정은 흔히 통상의 직접 압출 기술보다 낮은 온도에서 수행될 수 있는데, 이것은 여러가지 이점을 제공한다.
섬유들은 또한 안료 또는 염료와 같은 특정 첨가제가 블렌딩된 물질들을 비롯한, 물질들의 블렌드로부터 형성될 수 있다. 상기한 바와 같이, 이성분 섬유, 예를 들어, 코어-쉬쓰 또는 측면-바이-측면 이성분 섬유를 제조할 수도 있다 (본 명세서에서 "이성분"에는 2종 이상의 성분으로 된 섬유가 포함됨). 또한, 섬유의 혼합물을 포함하는 웹이 제조되도록, 상이한 섬유-형성 물질을 압출 헤드의 상이한 오리피스를 통해 압출시킬 수 있다. 본 발명의 다른 실시양태에서, 블렌딩된 웹이 제조되도록, 섬유가 수집되기 전이나 섬유가 수집되는 동안 본 발명에 따라 제조되는 섬유의 스트림 내로 다른 물질을 도입한다. 예를 들어, 미국 특허 제4,118,531호에 교시된 방식으로 다른 스테이플 섬유를 블렌딩할 수도 있고; 또는 미국 특허 제3,971,373호에 교시된 방식으로 입상 물질을 도입하여 웹 내에 포획시킬 수도 있고; 또는 미국 특허 제4,813,948호에 교시된 것과 같은 마이크로웹을 웹 내로 블렌딩할 수 있다. 별법으로, 본 발명에 따라 제조된 섬유를 다른 섬유의 스트림 내로 도입하여 섬유의 블렌드를 제조할 수도 있다.
본 발명의 섬유 형성 방법을 조절하여 상이한 효과 및 상이한 형태의 웹을 얻을 수 있다. 본 발명은 스펀본드 또는 멜트블로운 방법에서와 같이, 섬유 형성 중합체 물질이 하나의 본질적으로 직접적인 작업으로 웹으로 전환되는 직접 웹 형성 공정으로서 특히 유용하다. 흔히 본 발명을 사용하여 적어도 최소 두께 (예를 들어, 5 mm 이상) 및 로프트 (loft) (예를 들어, 10 cc/g 이상)의 섬유 매트를 얻고, 보다 얇은 웹을 제조할 수 있으나, 일부 두께의 웹은 절연, 여과, 쿠션 또는 흡수재 등의 용도에 대해 일부 이점을 제공한다. 수집된 섬유가 자생적으로(autogenously) 결합가능해지는 (첨가된 결합재 또는 엠보싱 압력의 도움 없이 결합가능해지는) 웹이 특히 유용하다.
공정 조절의 또다른 예로서, 본 발명의 방법은 (예를 들어, 가공 챔버를 압출 헤드에 보다 가깝게 또는 멀게 하거나, 또는 급랭 유체의 온도 또는 부피를 증가 또는 감소시킴으로써) 가공 챔버로 도입되는 필라멘트의 온도 및 고형성 (즉, 용융성)이 조절되도록 조절할 수 있다. 일부 경우에, 섬유-형성 물질의 압출 필라멘트의 적어도 대부분은 가공 챔버로 도입되기 전에 고형화된다. 이러한 고형화는 가공 챔버 내의 필라멘트에 충돌하는 공기의 작용 특성 및 필라멘트 내에서의 효과를 변화시키고, 수집된 웹의 특성을 변화시킨다. 본 발명의 다른 방법에서는, 필라멘트의 적어도 대부분이 가공 챔버로 도입된 후에, 따라서 챔버 내에서 또는 챔버로부터 배출된 후에 고형화되도록 공정을 조절한다. 때로는, 필라멘트 또는 섬유의 적어도 대부분이 수집된 후에 고형화됨에 따라, 섬유가 충분히 용융되어 수집시 섬유 교차점에서 접착될 수 있도록 공정을 조절한다.
공정을 변화시켜 폭넓게 다양한 웹 특성을 얻을 수 있다. 예를 들어, 섬유-형성 물질이 감쇠기로 도달하기 전에 본질적으로 고형화되는 경우, 웹은 보다 로프트해지고 섬유간 결합이 감소되거나 존재하지 않는다. 반면, 섬유-형성 물질이 감쇠기로 도입되는 시점에 여전히 용융되어 있는 경우, 섬유는 수집시 여전히 연성이어서 섬유간 결합이 달성될 수 있다.
도 1 내지 7에 나타낸 가공 디바이스의 사용은, 매우 빠른 속도로 필라멘트를 가공할 수 있다는 이점을 갖는다. 본 발명의 가공 챔버의 전형적 역할과 동일한역할을 하는, 즉, 압출된 필라멘트형 물질의 일차적 감쇠를 제공하는 가공 챔버를 사용한 종래의 직접 웹 형성 공정에서는 얻을 수 없는 것으로 공지된 속도를 달성할 수 있다. 예를 들면, 폴리프로필렌은 상기 가공 챔버를 사용하는 공정에서 8000 m/분의 겉보기 필라멘트 속도로 가공되지 못했던 것으로 공지되어 있었으나, 그러한 겉보기 필라멘트 속도가 본 발명에 의해서 가능하게 된다 (예를 들어 중합체 유동률, 중합체 밀도, 및 평균 섬유 직경으로부터 속도가 계산되기 때문에 겉보기 필라멘트 속도라는 용어가 사용됨). 더욱 빠른 겉보기 필라멘트 속도, 예를 들어, 10,000 m/분, 또는 심지어 14,000 또는 18,000 m/분의 속도가 달성될 수 있으며, 이러한 속도는 폭넓게 다양한 중합체에서 얻어질 수 있다. 또한, 압출 헤드에서 오리피스 당 가공되는 중합체의 부피가 클 수 있고, 이러한 큰 부피를 압출된 필라멘트를 고속으로 이동시키는 것과 동시에 가공할 수 있다. 이 조합은 높은 생산성 지수 [중합체 처리량 속도 (예를 들어, g/오리피스/분)에 압출된 필라멘트의 겉보기 속도 (예를 들어, m/분)를 곱한 것]를 발생시킨다. 본 발명의 공정은 직경이 평균 20 ㎛ 이하인 필라멘트를 제조하면서도, 9000 이상의 생산성 지수로 용이하게 실시할 수 있다.
필라멘트가 감쇠기로 도입되거나 그로부터 배출될 때, 피니시 또는 다른 물질을 필라멘트 상에 분무하거나, 필라멘트에 정전하를 적용하거나, 물 안개를 적용하는 등의, 섬유-형성 공정에 부속되어 통상적으로 사용되는 다양한 공정을 필라멘트와 관련하여 사용할 수 있다. 또한, 결합제, 접착제, 피니시 및 다른 웹 또는 필름을 비롯한 다양한 물질을 수집된 웹에 첨가할 수 있다.
전형적으로 그렇게 해야 할 이유는 없으나, 통상적인 멜트블로운 작업에서 사용되는 방식으로 주요 기체 스트림에 의해 필라멘트를 압출 헤드로부터 취입할 수도 있다. 상기 주요 기체 스트림은 필라멘트의 초기 감쇠 및 연신을 유발한다.
본 발명의 방법에 의해 제조된 섬유는 폭넓은 직경 범위를 갖는다. 마이크로섬유 크기 (약 10 ㎛s 이하의 직경)를 얻을 수 있고, 이는 여러 이점을 제공하나, 또한 보다 큰 직경을 갖는 섬유를 제조할 수도 있고, 이는 특정 용도에 유용하며, 흔히 섬유는 20 ㎛ 이하의 직경을 갖는다. 가장 흔하게는 원형 단면을 갖는 섬유가 제조되나, 다른 단면 형상을 갖는 섬유를 사용할 수도 있다. 선택된 작업 매개변수, 예를 들어 감쇠기로 도입되기 전에 용융 상태로부터 고형화되는 정도에 따라, 수집된 섬유는 다소 연속성이거나 본질적으로 비연속성일 수 있다. 섬유 내의 중합체 사슬의 배향은, 감쇠기로 도입되는 필라멘트의 고형화 정도, 에어 나이프에 의해 감쇠기로 도입되는 공기 스트림의 속도 및 온도, 및 감쇠기 통로의 축 길이, 간극 폭 및 형상 (예를 들어, 형상은 벤투리 효과에 영향을 줄 수 있기 때문)과 같은 작업 매개변수의 선택에 따라 달라질 수 있다.
독특한 섬유 및 섬유 특성, 및 독특한 섬유 웹이 도 1 내지 7에 도시한 바와 같은 가공 장치 상에서 얻어진다. 예를 들어, 일부 수집된 웹에서, 중단되거나, 즉, 끊어지거나 또는 자체적으로 또는 다른 섬유와 엉키거나, 또는 가공 챔버의 벽에 맞물려 다르게 변형된 섬유가 발견된다. 중단된 위치의 섬유 분절, 즉, 섬유 파단점에서의 섬유 분절, 및 엉킴 또는 변형이 일어난 섬유 분절은 모두 본 명세서에서 중단 섬유 분절, 또는 보다 흔하게는 속기를 위해 간단히 "섬유 말단"이라고 한다.이들 중단 섬유 분절은 영향을 받지 않은 섬유 길이의 말단 또는 끝을 형성하며, 엉키거나 변형된 경우에도 흔히 섬유의 실질적인 파단 또는 단절이 없다. 섬유 말단은 섬유 형태 (멜트블로잉 또는 다른 종래 방법에서 가끔 얻어지는 것과 같은 구 형상과 대조됨)를 가지나, 일반적으로는 섬유의 중앙 부분에 비해 직경이 확대되어 있으며, 일반적으로 직경이 300 ㎛ 미만이다. 흔히, 섬유 말단, 특히 끊어진 말단은 곱슬곱슬하거나 나선 모양을 갖는데, 이로 인해 말단이 그 자체와 또는 다른 섬유와 엉키게 된다. 또한, 섬유 말단은 예를 들어 섬유 말단의 물질과 인접 섬유의 물질의 자생적 유착에 의해 다른 섬유와 측면-바이-측면 결합될 수 있다.
상기와 같은 섬유 말단은 도 1 내지 7에 나타낸 섬유-형성 공정의 독특한 특성으로 인해 발생되며, 이 공정은 개별 섬유 형성에서의 파단 및 중단에도 불구하고 계속될 수 있다. 그러한 섬유 말단은 본 발명의 모든 수집된 웹에서 나타나지 않을 수도 있다 (예를 들어, 섬유-형성 물질의 압출 필라멘트가 가공 챔버로 도입되기 전에 높은 정도로 고형화되는 경우, 이러한 섬유 말단은 나타나지 않는다). 개별 섬유들은 중단에 노출될 수 있는데, 예를 들어, 가공 챔버에서 연신되는 동안 끊어질 수도 있고, 또는 가공 챔버의 벽으로부터의 이탈, 또는 가공 챔버 내부의 난류에 의해 그 자체 또는 다른 섬유와 엉킬 수도 있으나, 그러한 중단에도 불구하고 본 발명의 섬유-형성 공정은 계속된다. 그 결과, 섬유의 불연속이 있는 경우, 수집된 웹은 현저하고 감지할 수 있는 수의 섬유 말단 또는 중단 섬유 분절을 포함할 수 있다. 중단은 전형적으로 섬유가 연신력에 노출되는 가공 챔버에서나 또는 그 후에 발생되므로, 끊어지거나 엉키거나 변형될 때 섬유는 장력 하에 있게 된다. 끊어짐이나 엉킴은 일반적으로 섬유 말단이 오그라들어 직경이 증가되도록 하는 장력의 이완 또는 중단을 유발한다. 또한, 끊어진 말단은 가공 챔버 내의 유체 유동 내에서 자유롭게 움직여, 적어도 일부 경우에 말단을 나선 모양으로 감기게 하고 다른 섬유와 엉키게 한다.
섬유 말단과 중앙부의 분석 연구 및 비교로부터 상기 말단과 중앙부간의 상이한 모폴로지가 나타난다. 섬유 말단 내의 중합체 사슬은 통상적으로 배향되나, 섬유 중앙부에서 배향되는 정도까지는 배향되지 않는다. 이러한 배향의 차이는 결정화도 비율 및 결정 종류 또는 다른 모폴로지 구조의 차이를 초래할 수 있다. 또한, 이러한 차이는 상이한 특성에 반영된다.
일반적으로, 본 발명에 의해 제조된 섬유 중앙부 및 말단을 적절히 보정된 시차 주사 열량계 (DSC)를 사용하여 평가하는 경우, 섬유 중앙부 및 말단은, 섬유 중앙 및 말단 내에 내부적으로 작용하는 메카니즘의 차이로 인해, 적어도 테스트 기기의 분해능 (0.1 ℃)에 의한 하나 이상의 통상적 열 전이와 같이 서로 상이하다. 예를 들어, 실험적으로 측정가능한 경우, 열 전이는 하기와 같이 상이할 수 있다. 1) 중앙부의 유리 전이 온도 (Tg)는 말단의 유리 전이 온도에 비해 약간 높고, 이러한 특성은 섬유 중앙부의 결정 함량 또는 배향이 증가함에 따라 높이를 감소시킬 수 있다. 2) 측정시, 저온 결정화 개시 온도 (Tc) 및 저온 결정화 동안 측정된 피크 면적은 섬유 말단에 비해 섬유 중앙부에서 더 낮다. 마지막으로, 3) 섬유 중앙부에 대한 용융 피크 온도 (Tm)는 말단에서 측정된 Tm에 비해 높거나, 또는 다중 흡열 최소점을 나타내는 특성이 복합적이 되고 (즉, 예를 들어 결정 구조의 주기 (order)가 다른 상이한 분자 부분에 대해 상이한 용융점을 나타내는 다중 용융 피크가 나타남), 섬유 중앙부의 한 분자 부분이 섬유 말단의 분자 부분에 비해 높은 온도에서 용융된다. 가장 흔하게는, 섬유 말단 및 섬유 중앙은 유리 전이 온도, 저온 결정화 온도 및 융점 중에서 하나 이상의 매개변수가 적어도 0.5 또는 1 ℃ 다르다.
확대된 섬유 말단을 갖는 섬유를 포함하는 웹은, 섬유 말단이 웹의 결합을 증가시키는 데 적합한, 보다 용이하게 연화되는 물질을 포함할 수 있고, 나선 모양은 웹의 결합성을 증가시킬 수 있다는 이점을 갖는다.
도 1에 나타낸 장치를 사용하여 표 1에 요약된 다수의 상이한 중합체로부터 섬유 웹을 제조하였다. 장치의 특정 부분 및 작업 조건을 하기에 기재하며 표 1에 요약한 바와 같이 변화시켰다. 모든 실시예에서 사용한 압출 다이는 유효 폭이 4 인치 (약 10 cm)였다. 또한, 표 1에 수집된 부직 웹의 폭을 비롯한 제조된 섬유의 특성들을 기재하였다.
실시예 1 내지 22 및 42 및 43을 폴리프로필렌으로부터 제조하였다. 실시예 1 내지 13은 용융 유동 지수 (MFI)가 400인 폴리프로필렌 (엑손 (Exxon) 3505G)으로부터, 실시예 14는 MFI가 30인 폴리프로필렌 (피나 (Fina) 3868)로부터, 실시예 15 내지 22는 MFI가 70인 폴리프로필렌 (피나 3860)으로부터, 실시예 42 및 43은 MFI가 400인 폴리프로필렌 (피나 3960)으로부터 제조하였다. 폴리프로필렌의 밀도는 0.91 g/cc이다.
실시예 23 내지 32 및 44 내지 46은 폴리에틸렌 테레프탈레이트로부터, 실시예 23 내지 26, 29 내지 32 및 44는 고유 점도 (IV)가 0.61인 PET (3M 651000)로부터, 실시예 27은 IV가 0.36인 PET로부터, 실시예 28은 IV가 0.9인 PET (듀폰 폴리머즈 (Dupont Polymers)에 의해 크리스타 (Crystar) 0400으로서 공급되는 고강성력 방사 섬유로서 유용한 고분자량 PET)로부터, 실시예 45 및 46은 PETG (미국 루이지애나주 바톤 루지 소재의 팩손 폴리머 컴파니 (Paxon Polymer Company)의 AA45-004)로부터 제조하였다. PET의 밀도는 1.35이고, PETG의 밀도는 약 1.30이다.
실시예 33 및 41을 MFI가 130이고 밀도가 1.15인 나일론 6 중합체 (바스프 (BASF)의 울트라미드 (Ultramid) PA6 B-3)로부터 제조하였다. 실시예 34는 MFI가 15.5이고 밀도가 1.04인 폴리스티렌 (노바 케미칼즈 (Nova Chemicals)의 크리스탈 (Crystal) PS 3510)으로부터 제조하였다. 실시예 35는 MFI가 37이고 밀도가 1.2인 폴리우레탄 (모르톤 (Morton) PS-440-200)으로부터 제조하였다. 실시예 36은 MFI가 30이고 밀도가 0.95인 폴리에틸렌 (다우 (Dow) 6806)으로부터 제조하였다. 실시예 37은 MFI가 8이고 밀도가 0.9인 스티렌 13 ％와 에틸렌 부틸렌 공중합체 87 ％를 포함하는 블럭 공중합체 (쉘 크라톤 (Shell Kraton) G1657)로부터 제조하였다.
실시예 38은 실시예 34에서 사용된 폴리스티렌의 코어 (89 중량％) 및 실시예 37에서 사용된 공중합체의 쉬쓰 (11 중량％)를 갖는 이성분 코어-쉬쓰 섬유였다. 실시예 39는 폴리에틸렌 (엑손 케미칼스 (Exxon Chemicals)의, MFI가 30인 엑스엑트 (Exxact) 4023) 36 중량％ 및 감압 접착제 64 중량％로부터 제조된 이성분 측면-바이-측면 섬유였다. 상기 접착제는 92 중량％의 이소옥틸아크릴레이트, 4 중량％의스티렌 및 4 중량％의 아크릴산으로 구성된 삼원공중합체이고, 고유 점도는 0.63이며, 본노트 (Bonnot) 접착 압출기를 통해 공급하였다.
실시예 40에서 섬유 각각은 단성분이나, 2종의 상이한 중합체 조성물 (실시예 36에서 사용된 폴리에틸렌 및 실시예 1 내지 13에서 사용된 폴리프로필렌)로 구성된 섬유를 사용하였다. 압출 헤드는 각 열마다 42개의 오리피스가 있는 4열 오리피스를 갖고, 압출 헤드로의 공급은 인접한 오리피스에 대하여 2종의 중합체 중 상이한 하나가 공급되어 열이 A-B-A 패턴이 되도록 배열하였다.
실시예 47에서는, 섬유 웹을 단지 실시예 39의 이성분 섬유 중에 한 성분으로서 사용하였던 감압성 접착제로부터 제조하였다. 본노트 접착 압출기를 사용하였다.
실시예 42 및 43에서는, 감쇠기의 이동가능한 측면 또는 벽의 편향에 사용된 에어 실린더를 코일 스프링으로 교체하였다. 실시예 42에서는, 본 실시예에서의 작업 동안 상기 스프링을 각 측면 상에서 9.4 mm 편향시켰다. 스프링의 스프링 상수는 4.38 N/mm이었고, 따라서 각 스프링에 의해 적용된 죔력은 41.1 N이었다. 실시예 43에서는, 스프링을 각 측면 상에서 2.95 mm 편향시켰고, 스프링 상수는 4.9 N/mm, 죔력은 14.4 N이었다.
실시예 44에서, 압출 헤드는 중심 대 중심 간격이 1.02 mm인 직경 0.38 mm의 오리피스를 갖는 멜트블로잉 다이였다. 오리피스 열의 길이는 101.6 mm였다. 온도 370 ℃의 주요 멜트블로잉 에어를 2개의 에어 나이프 조합에 대하여 0.45 cm3/분(CCM)의 속도로 오리피스 열의 각 측면 상에 203 mm 폭의 에어 나이프를 통해 주입하였다.
실시예 47에서는, 1초 당 약 200 사이클로 진동하는 공압식 회전 볼 진동기를 이동가능한 감쇠기 측면 또는 벽에 각각 연결하였다. 에어 실린더를 제자리에 유지하고, 감쇠기 챔버를 압출기 헤드 하부에 정렬시키고, 감쇠기 측면이 원래의 위치로 되돌아가, 축적된 압력이 각 측면을 멀어지게 할 수 있도록 하였다. 본 실시예의 작업 동안, 진동기가 작동하지 않는 경우에 비해 진동기가 작동하는 경우에 보다 소량의 감압 접착체가 감쇠기 벽에 달라붙었다. 실시예 7 및 37에서, 죔력은 0이었으나, 가공 챔버 내의 공기 압력과 주변 압력 사이의 균형으로 인해 챔버 벽 사이의 간극이 성립되었고, 이동가능한 측벽은 임의의 섭동 후에 그의 원래 위치로 되돌아갔다.
각 실시예에서, 섬유를 형성하는 중합체를 표 1에 기재된 온도 (펌프 (13)으로의 출구 근처의 압출기 (12)에서 측정된 온도)로 가열하였고, 이 때 중합체가 용융되었으며, 용융된 중합체를 표에 기재된 속도로 압출 오리피스로 공급하였다. 압출 헤드는 일반적으로 4열의 오리피스를 가졌으나, 열 중의 오리피스 수, 오리피스의 직경, 오리피스의 길이 대 직경 비율은 표에 기재된 바와 같이 변화시켰다. 실시예 1 및 2, 5 내지 7, 14 내지 24, 27, 29 내지 32, 34 및 36 내지 40에서, 각각의 열은 42개의 오리피스를 가짐으로써, 총 168개의 오리피스를 가졌다. 실시예 44를 제외한 다른 실시예에서는, 각각의 열이 21개의 오리피스를 가짐으로써, 총 84개의 오리피스를 가졌다.
또한, 에어 나이프 간극 (도 3에서 치수 (30)), 감쇠기 본체 각도 (도 3에서 α), 감쇠기를 통과하는 공기 온도, 급랭 에어 속도, 죔 압력 및 에어 실린더에 의해 감쇠기에 가해지는 힘, 감쇠기를 통과하는 공기의 총 부피 (실제 cm3/분 또는 ACMM으로 나타냄, 기재된 부피의 약 절반이 각각의 에어 나이프 (32)를 통과함), 감쇠기의 상부 및 하부의 간극 (각각 도 3에서 치수 (33) 및 (34)), 감쇠기 슈트의 길이 (도 3에서 치수 (35)), 다이의 출구 엣지로부터 감쇠기까지의 거리 (도 1의 치수 (17)), 및 감쇠기 출구로부터 수집기까지의 거리 (도 1에서 치수 (21))를 비롯한 감쇠기 매개변수를 표 1에 기재된 바와 같이 변화시켰다. 에어 나이프의 횡방향 길이 (도 4에서 슬롯의 길이 방향 (25))는 약 120 mm였고, 에어 나이프의 함몰부가 형성되는 감쇠기 본체 (28)의 횡방향 길이는 약 152 mm였다. 감쇠기 본체에 부착된 벽 (36)의 횡방향 길이는 실시예 1 내지 5, 8 내지 25, 27 및 28, 33 내지 35 및 37 내지 47에서는 약 254 mm, 실시예 6, 26, 29 내지 32 및 36에서는 약 406 mm; 실시예 7에서는 약 127 mm로 변화시켰다.
주사 전자 현미경으로부터 얻어진 디지탈 이미지로부터, 샌 안토니오 소재의 텍사스 대학 보건 과학 센터 (University of Texas Health Science Center)로부터 입수된 윈도우용 이미지 분석 프로그램 UTHSCSA IMAGE 툴 버전 1.28 (copyright 1995-97)을 사용하여 측정된 평균 섬유 직경을 비롯한, 수집된 섬유의 특성을 기록하였다. 섬유 크기에 따라 상기 이미지를 500 내지 1000배 확대하여 사용하였다.
수집된 섬유의 겉보기 필라멘트 속도를 하기 수학식으로부터 계산하였다.
V겉보기= 4M / ρπdf 2
식 중, M은 오리피스 당 중합체 유동률 (g/cm3)이고, ρ는 중합체 밀도이며, df는 평균 섬유 직경 측정치 (m)이다.
단일 섬유를 확대 하에 분리하고 상기 섬유를 종이틀에 마운팅하여 섬유의 강성력 및 파단 신장률을 측정하였다. ASTM D3822-90에 나타낸 방법으로 섬유의 파단 강도를 테스트하였다. 8개의 상이한 섬유를 사용하여 평균 파단 강도 및 평균 파단 신장률을 측정하였다. 평균 파단 강도로부터 강성력을 계산하고, 섬유 직경 및 중합체 밀도로부터 섬유의 평균 데니어를 계산하였다.
제조된 웹으로부터, 섬유 말단, 즉 끊어지거나 엉킨 형태의 중단이 일어난 섬유 분절을 포함하는 부분, 및 섬유 중앙, 즉 영향을 받지 않은 섬유의 주요 부분을 포함하는 부분을 포함하는 샘플을 절단하고, 독일 뉴캐슬 소재의 티에이 인스트루먼츠 인크 (TA Instruments Inc)의 모델 2920을 사용하고, 가열 속도 4 ℃/분, 섭동 진폭 ±0.636 ℃, 주기 60초를 사용하여, 시차 주사 열량계, 구체적으로 모듈레이티드 DSC (Modulated DSC, 상표명)로 샘플을 분석하였다. 섬유 말단 및 섬유 중앙 모두의 융점을 측정하였고, 섬유 중앙 및 말단에 대해 DSC 플롯 상의 최대 융점 피크를 표 1에 기재하였다.
일부 경우에, 융점과 같이 중앙부와 말단 사이의 차이가 나타나지 않았으나, 상기 실시예에서는 유리 전이 온도 차이와 같이 다른 차이가 주로 나타났다.
또한, 섬유 중앙 및 말단 샘플을 X-선 회절 분석하였다. 브루커 마이크로회절계 (미국 위스콘신주 매디슨 소재의 브루커 에이엑스에스 인크 (Bruker AXS, Inc.) 제조), 구리 Kα방사선, 및 산란 방사선의 HI-STAR 2D 위치 감응성 검출기 레지스트리를 사용하여 데이타를 수집하였다. 상기 회절계를 300 ㎛ 조준장치 및 흑연-입사-빔 단색화장치로 고정시켰다. X-선 생성기는 50 kV 및 100 mA로 설정되어 작동되는 회전 애노드 (anode) 표면으로 구성되었고, 구리 표적물을 사용하였다. 중심을 0 ° (2θ)로 한 검출기를 사용하여 60분 동안 투과 기하구조를 사용하여 데이타를 수집하였다. 브루커 GADDS 분석 소프트웨어를 사용하여 검출기 감도 및 분포의 불규칙성에 대해 샘플을 보정하였다. 결정화도 평가를 위해, 보정된 데이타를 방위적으로 평균화하고, 산란각 (2θ) 및 세기 값의 x-y 쌍으로 환산하고, 데이타 분석 소프트웨어 오리진 (ORIGIN, 상표명) (미국 매사추세츠주 노쓰햄튼 소재의 마이크로컬 소프트웨어, 인크 (Microcal Software, Inc.) 제조)을 사용하여 프로파일 피팅하였다.
가우스 피크 형태 모델을 사용하여 개별 결정 피크 및 무정형 피크 기여도를 나타내었다. 일부 데이타 세트에서, 단일 무정형 피크는 전체 무정형 산란 세기에 대해 적절히 고려하지 않았다. 이들 경우에 추가의 폭넓은 최대치를 사용하여 측정된 무정형 산란 세기를 전체적으로 고려하였다. 결정화도 지수를 산란각 범위 6 내지 36 ° (2θ)에서의 전체 산란 피크 면적 (결정 피크 및 무정형 피크)에 대한 결정 피크 면적의 비율로서 계산하였다. 값 1은 100 ％ 결정화도를 나타내고, 값 0은완전히 무정형 물질에 해당한다. 얻어진 값을 표 1에 기재하였다.
폴리프로필렌으로부터 제조된 5개의 실시예, 실시예 1, 3, 13, 20 및 22의 X-선 분석에서 중앙과 말단 (여기서, 말단은 5.5 Å에서 측정시 베타 결정 형태를 포함함)의 차이가 나타났다.
평균 섬유 직경으로부터 계산된 완전히 채워진 섬유의 단면적에 대한 다이 오리피스 단면적의 비율에 의해 연신 면적 비율을 결정하였다. 또한, 생산성 지수를 계산하였다.
<표 1a>
<표 1b>
<표 1c>
<표 1d>
<표 1e>
<표 1f>

Claims (17)

  1. a) 폭 및 두께를 알고 있는 다이로부터 필라멘트 스트림을 압출하는 단계;
    b) 압출된 필라멘트 스트림을, 서로 평행하면서 상기 다이 폭과 평행하며, 압출된 필라멘트 스트림의 종축에 평행한, 폭이 좁게 분리된 2개의 벽에 의해 한정된 가공 챔버로 통과시키는 단계;
    c) 가공 챔버를 통과한 필라멘트 스트림을, 필라멘트를 부직 섬유 웹으로서 수집하는 수집기 상으로 보내는 단계; 및
    d) 압출된 필라멘트 스트림이 분산되어 상기 다이 폭에 비해 50 mm 이상 폭이 넓은 기능성 웹으로서 수집되도록 가공 챔버의 벽 사이의 간격을 선택하는 단계를 포함하는 부직 섬유 웹의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 2개의 평행 벽에 의해 한정된 가공 챔버를 그의 종방향 측면에서 주변 환경으로 개방하는 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 필라멘트 이동 방향에 대한 횡방향 벽의 폭이 필라멘트 이동 상류 지점에 비해 필라멘트 이동 하류 지점에서 더 넓은 방법.
  4. 제3항에 있어서, 가공 챔버를 그의 종방향 측면 길이의 적어도 일부에 걸쳐 주변 환경에 접근시키는 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 평행 벽이 필라멘트 이동 방향으로 서로를 향해 수렴되게 하는 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 수집된 기능성 웹의 폭이 상기 다이 폭에 비해 100 mm 이상 넓은 방법.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 수집된 기능성 웹의 폭이 상기 다이 폭에 비해 200 mm 이상 넓은 방법.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 필라멘트가 수집기로 도달하기 전에 필라멘트 폭이 상기 다이 폭에 비해 50 ％ 이상 넓게 되도록 필라멘트를 분산시키는 방법.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 필라멘트가 수집기로 도달하기 전에 필라멘트 폭이 상기 다이 폭에 비해 2배 이상 넓게 되도록 필라멘트를 분산시키는 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 필라멘트 스트림이 두께가 5 mm 이상이고 로프트 (loft)가 1O cc/g 이상인 로프트한 부직 웹을 형성하는 방법.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 필라멘트가 수집기 상에 수집될 때 자생적으로 결합가능해지도록 가공 챔버로 도입되는 압출 필라멘트의 고형성을 조절하는 방법.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 가공 챔버를 한정하는 벽 중 적어도 하나가 다른 벽을 향해 또는 그로부터 멀리 순간적으로 이동가능하고, 필라멘트의 통과 동안 순간적 이동을 제공하기 위해 이동 수단에 적용되도록 하는 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 가공 챔버가 가공 챔버를 통해 이동하는 방향으로 필라멘트 상에 당김력 (pulling force)을 제공하는 에어 나이프를 포함하는 방법.
  14. a) 폭을 알고 있는 다이로부터 필라멘트 스트림을 압출하는 단계;
    b) 압출된 필라멘트 스트림을, 서로 평행하면서 상기 다이 폭과 평행하며, 압출된 필라멘트 스트림의 종축에 평행한, 폭이 좁게 분리된 2개의 벽에 의해 한정된 가공 챔버로 통과시키는 단계;
    c) 필라멘트 스트림을, 가공된 필라멘트를 부직 섬유 웹으로서 수집하는 수집기 상으로 보내는 단계; 및
    d) 가공 챔버의 벽 사이의 간격을 선택하고, 에어 나이프로부터 하류의 가공챔버의 주 길이를 따라 이동하는 필라멘트 이동 방향으로 상기 벽이 서로 멀리 발산되도록 배열함으로써, 압출된 필라멘트 스트림이 수집기에 도달하기 전에 상기 다이 폭에 비해 좁은 소정 폭을 갖도록 하는 단계를 포함하는 부직 섬유 웹의 제조 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법에 의해 제조된 수집된 섬유 덩어리를 포함하는 부직 섬유 웹.
  16. 수집된 섬유 덩어리의 두께가 5 mm 이상이고 로프트가 1O cc/g 이상인 제15항의 웹.
  17. 수집된 섬유 덩어리가 자생적으로 서로 결합되는 제15항 또는 제16항의 웹.
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