KR20050026482A - 액체 투과성 부직포 천공장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 천공 수단이 상기 부직포로 진입하는 천공된 부직포(2)의 제조방법에 관한 것이다. 상기 천공수단은 제1 롤러(8)에 배열되어 있다. 상기 천공수단은 부직포를 관통하여 제2 롤러(10)의 표면(15)으로 진입한다. 상기 천공수단은 부직포의 섬유를 변위(displacement)시키고, 제2 롤러(10) 상의 재료로 진입한다. 이에 의해, 상기 천공수단은 이들이 진입한 재료를 변위시킬 수 있다. 본 발명은, 추가로 상기 방법에 상응하는 장치 및 재료를 제공한다.

Description

액체 투과성 부직포 천공장치 및 방법 {DEVICE AND METHOD OF LIQUID-PERMEABLE PERFORATION OF A NONWOVEN}
본 발명은 천공된 부직포(perforated nonwoven)의 제조방법 및, 부직포로 진입(engaging)하는 천공수단, 특히 니들(needle)에 대한 것이다. 본 발명에서 상기 니들은 제1 롤러에 위치하며, 부직포를 관통하여 제2 롤러 표면으로 진입한다. 또한, 본 발명은, 제1 롤러와 제2 롤러를 구비한 부직포 천공용 롤 카렌더(roll calender)를 제공한다. 상기 제1 롤러는 천공수단을 구비한다. 추가로, 본 발명에 따른 방법 및/또는 카렌더 롤을 사용하여 제조된 천공된 부직포 재료에 대해 기술한다.
유럽특허출원 1 048 419 A1 및 유럽특허출원 1 046 479 A1은, 각각 니들 롤러(needle roller) 및 천공된 롤러를 가진 카렌더를 개시하고 있다. 니들 롤러의 니들은, 직경 방향으로 대향하는, 천공된 롤러의 상응하는 개구로 진입하여 천공된 롤러와 니들 롤러에 의해 형성된 간격을 통해 가이드된 재료를 천공할 수 있다. 천공 가능한 재료로서, 플라스틱 필름, 종이, 또는 부직포 재료를 들 수 있다. 후자는 수 밀리 이하의 두께를 가질 수 있다.
도 1은 천공된 부직포를 제공하기 위한 제 1 장치를 도시하고,
도 2는 도 1의 장치를 상세하게 나타내며,
도 3은 천공 전 단일층 부직포를 나타내고,
도 4는 천공 후 도 3의 단일층 부직포를 나타내며,
도 5는 천공 전 2층 부직포를 나타내고,
도 6은 천공 후, 도 5의 2층 부직포를 나타내며,
도 7은, 교환보빈 상의 (특히 펠트) 재료를 나타내고,
도 8은, 천공수단이 진입할 수 있는 롤러가, 표면상 재료를 교체하기 위해 측면으로 접근가능하게 되어 있는 롤 카렌더의 모식도이며,
도 9는 롤러의 교체가 가능한 롤 카렌더의 모식도이다.
본 발명의 목적은 천공된 부직포를 제조함에 있어 기술상 소요되는 비용을 낮추면서도 높은 생산속도를 가능케 하는 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
상기 목적은, 청구항 1에 기재된 기술적 구성요소를 구비한 천공된 부직포의 제조방법 및 청구항 10에 기재된 기술적 구성요소를 구비한 부직포 천공용 카렌더 롤에 의해 달성된다. 추가의 유리한 구현예들은, 특정 종속항에서 기술된다.
본 발명에 따른, 천공된 부직포 제조방법에서, 천공수단, 특히 니들은 부직포로 진입한다. 상기 니들은 롤러 상에 위치하고, 부직포를 관통하여 제2의 롤러 표면으로 진입한다. 상기 니들은 부직포의 구성섬유를 변위(displacement)시키고 재료로 진입한다. 이 때, 상기 재료는, 바늘이 변위시킬 수 있는 것을 선택한다. 특히, 상기 니들은 상기 재료를 변위시켜 재료 내에 윤곽선(contours)이 형성되도록 할 수 있다. 니들은, 바람직하게는, 형성된 상기 윤곽선으로 반복하여 진입한다. 상기 윤곽선은, 특히, 처음에는 천공 수단의 진입에 의해 형성된다. 상기 천공 수단은, 바람직하게는, 상기 제2 롤러의 표면의 일부를 형성하는 섬유상 재료로 적어도 부분적으로 진입한다. 변위 가능한 상기 재료는, 특히, 펠트 재료(felt material)이다.
한 개량적 구현예의 경우, 상기 천공 수단은 니들이다. 상기 니들은 상이한 형상과 단면을 가질 수 있다. 예를 들어, 니들은 끝이 뾰족하거나 뭉툭할 수 있고, 언더컷(undercut)을 가질 수 있으며, 원통형 또는 원뿔형일 수 있다. 형상과 단면이 니들의 길이를 따라 변할 수도 있다. 니들 뿐만 아니라, 피라미드, 스텀프(stump), 특히 원뿔형 스텀프, 버섯 형상, (특히 구면) 헤드를 구비한 편장 형상(oblong geometries)도 사용될 수 있다. 천공 수단은, 솔리드(solid)로부터, 밀링되거나 에칭되거나, 심지어 부식될 수 있다. 나아가, 천공 수단은 추후에, 예를 들어, 접착(glued) 또는 클램프(clamped)에 의해 통합되거나, 혹은 다른 형상 맞춤 및/또는 마찰 방식으로 통합될 수 있다.
천공수단, 특히 니들은, 바람직하게는 제2 롤러의 표면을 형성하는 펠트 재료로 진입한다. 이 때, 상기 펠트재료는 제2 롤러 상에 존재하기 때문에, 니들에 직경 방향으로 대향하는 대응물(counterpart)을 형성하며, 바람직하게는 탄성 거동을 나타내면서도 어느 정도의 경도를 가진다. 펠트 재료는 바람직하게는, 상기 제2 롤러 상에 부직포를 안정화시켜서 롤러가 측면으로 부직포의 섬유 변위시키면서 부직포로 슬라이딩(sliding)하게 할 수 있다.
한 구현예에 따르면, 제2 롤러 상에 사용되는 상기 펠트 재료는 상기 제2 롤러 위에 위치하며 기계적 장력 하에 놓여 있다. 이는 특히, 니들 및/또는 제 1 롤러에 의해 적용되는 압력과의 관계에서 펠트 재료에 특정 강도를 제공한다. 펠트 섬유는 이러한 방식으로 특정의 탄성 거동을 가질 수 있다.
본 발명의 한 구현예에 따르면, 니들을 구비한 상기 제1 롤러가 구동(driven) 되며, 표면 상에 펠트 재료를 가진 상기 제2 롤러는 직접 구동되지는 않는다. 오히려, 제1 롤러의 움직임에 의해, 상기 부직포 재료로 니들이 진입하여 제2 롤러가 함께 운반되는 것이 보장된다. 이 경우, 상기 제1 롤러 및 상기 제2 롤러는 서로 동기화되어(synchronously) 움직인다. 바람직하게는, 상기 펠트재료를 적절히 선택하여, 니들의 펠트재료 내 진입이 언제나 대략 동일한 지점에서 일어날 수 있도록 한다. 이에 따라, 펠트 재료 중, 니들이 항상 진입하는 곳에 개구들이 형성된다. 이러한 방식으로, 제 2 롤러상에 사용되는 팰트 재료의 마모가 제한된다.
추가의 한 구현예에 따르면, 상기 니들이 가열된다. 바람직하게는, 상기 부직포의 용융온도 또는, 펠트 재료의 분해 온도 미만의 온도로 가열한다. 예를 들어, 니들 표면의 온도는, 섬유구조의 붕괴없이 부직포의 섬유가 용융 및/또는 연화되는 온도로 조절할 수 있다. 상기 방법의 개량적 구현예에 있어, 상기 펠트재료는 수축 호스(shrinkage hose)로서 상기 제2 롤러에 적용될 수 있다. 바람직하게, 상기 수축호스는 봉제자국이 없다. 제2 롤러는 바람직하게는 금속 표면을 가진다. 상기 롤러는 매끈한 표면일 수 있고, 혹은 주름(corrugation)을 포함할 수 있다. 주름은, 예를 들어, 소용돌이 형상(spiral)으로서, 혹은, 축이 평행한 그루브(groove)들의 형태로 적용된다. 제2 롤러의 표면은 왼쪽 또는 오른쪽 피치(pitch)를 가지는 스크류형의 그루브를 구비할 수 있다. 바람직하게는, 상기 호스가 상기 제 2롤러의 금속 표면상에 압력을 가함에 있어, 상기 제2 롤러의, 특히 금속인, 표면과 펠트 재료가 결합(connected)된다. 나아가, 상기 펠트재료와 금속 표면 사이에, 접착제를 도포할 수 있다. 상기 접착제는 바람직하게는, 알코올 또는 그 유사물들의 효과를 통해 재용해될 수 있는 것이 바람직하다. 이렇게 하여 펠트 재료 및 제2 롤러간의 결합이 다시 제거될 수 있다. 펠트재료가 과도하게 마모된 경우, 새로운 팰트재료로 교체할 수 있다. 상기 제2 롤러의 나머지 부분들이 완전히 제거될 필요는 없다.
본 발명의 한 대표적인 개량예로서, 상기 펠트 재료는 캐리어에 적용된다. 이어서, 캐리어를 구비한 상기 펠트재료를 적용하여 끼운다(pulled on). 캐리어는 바람직하게는 교환보빈(changeover bobbin)이다. 바람직하게는, 롤러 상으로 상기 교환보빈을 민다(pushed onto). 상기 교환보빈 및 롤러는 전형적 연결부(connections), 특히 마찰(frictional) 및/또는 형태 맞춤(form-fitting)을 통해 연결된다. 예를 들어, 텅 앤 그루브(tung and groove) 시스템, 스크류 연결부 또는 이와 유사한 것들이 사용될 수 있다. 상기 펠트재료는 바람직하게는, 교체가능하게 캐리어에 적용되므로 캐리어를 재사용할 수 있다. 상기 캐리어, 특히 교환보빈은 펠트재료의 신속한 교체를 가능하게 한다. 따라서, 카렌더의 정지시간이 감소될 수 있다. 상기 펠트재료 및 캐리어는, 예를 들어, 상기 롤러에 대한 펠트 재료의 연결의 맥락에서 기술한 바와 같이, 연결되어 있다. 바람직하게는, 플라스틱 재료가 교환보빈으로서 사용된다. 수축 호스는 교환보빈상에서 단지 끼워 넣기만 하면 된다. 상기 카렌더의 롤러에는 변화가 없다. 복수개의 교환보빈들을 사용함에 의해, 상기 펠트재료의 유용 수명이 짧은 경우도 신속하게 극복할 수 있다. 충분한 공급을 통해, 교환보빈의 교체를 해연기(unwinder)로부터 롤의 교체와 동시에 수행할 수 있다.
본 발명의 추가적이고 독립적인 사상에 따르면, 롤 카렌더는, 예를 들면, 교환보빈이 교체될 수 있도록 하는 방식으로, 상기 카운터 롤러가 한쪽 면(one side)에서 접근 가능하도록 구성되어 있다. 상기는, 바람직하게는, 다른 쪽 면(other side)은 그 위치에, 예를 들어, 베어링 내에 남아있는 동안 수행된다. 카운터 롤러의 무게가 보상되어야 하는 경우를 위해, 카렌더 상에 지지체가 제공될 수 있다. 상기 지지체는, 지지체가 없을 경우 상기 카운터 롤러의 자유면이 풀리게(unclamping) 되어 발생하는 무게를 흡수한다. 상기 지지체는 바람직하게는, 적어도 부분적으로 이동가능하여, 교환보빈을 잡아당겨 끼우거나 뺄 때(pull off and on) 충분한 보호를 제공한다. 한 개량적 구현예에 따르면, 카운터 롤러는 상기 자유면에서 부착가능한 중량 수용체(weight receiver)에 의해 지지된다. 예를 들어, 상기 중량 수용체는 돌려끼워 넣어져(screwed on) 카운터 롤러의 축을 따라 연장된다. 특히, 상기 중량 수용체(force receiver)는 충분히 길어서 상기 슬리브를 밀어 넣거나 뺄 수 있다.
나아가, 한 독립적 사상에 따르면, 카운터 롤러용 롤러 교환장치 (roller changer)를 구비한 카렌더가 제공된다. 예를 들어, 만일 제1 펠트재료가 너무 마모되어 교체되어야 하는 경우, 상기 제1 펠트재료를 구비한 상기 제1 카운터 롤러는 천공 롤러로부터 먼 쪽으로 이동하고, 제2 펠트 재료를 구비한 카렌더의 제2 카운터 롤러가 천공 롤러와 접촉한다. 제1 카운터 롤러는, 예를 들어, 제1 펠트재료를 교체하기 위해 분해(uninstall)될 수 있다. 예를 들어, 카렌더용 롤러 교환기는 독일특허 100 05 306 C1에 개시되어 있으며, 상기 문헌 상 개시된, 특히 카렌더, 롤러 교환 및 롤러의 조작에 관한 내용을 전체로서 참조한다.
예를 들어, 펠트 호스를 상기 제2 롤러 또는 상기 세정된 캐리어의 세정된 표면 상으로 끼워넣고(pull over), 이어서, 대략 60-80℃까지 가열된 물로 충분히 습윤시킬 경우, 펠트 호스의 사용 중에 적절한 압력이 발생한다. 이 경우, 추가의 습윤제, 예를 들어, 세제를 물 속에 첨가하는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 펠트 호스의 수축이 가속된다. 이어서, 상기 펠트 호스를 찬물로 퀀칭하고, 예를 들어, 약 30 - 40 ℃의 온도에서 제 2 롤러상에 건조시킨다. 이러한 방식으로 달성되는 상기 펠트재료 및 제2 롤러간 및/또는 캐리어간의 연결이 충분하게 되어 니들이 상기 펠트 재료로 침투하는 경우에도 상기 펠트재료와 상기 제2 롤러간에 미끄러짐이 없다.
상기 펠트재료 그 자체의 표면도 가공될 수 있다. 예를 들어, 상기 펠트재료 표면 상에 간섭을 일으키는 돌기(elevations) 또는 마모 외관이 존재하는 경우, 이러한 가공이 필요하다. 나아가, 표면을 거칠게 하거나 혹은 조도를 감소시키는 가공을 할 수도 있다. 조도를 감소시키는 가공의 경우, 펠트 재료 상 섬유 돌출부를 가볍게 그스르고(light singing), 이어서 브러쉬를 사용하여 제거함에 의해 수행될 수 있다.
바람직하게는 섬유상 재료로서, 모섬유를 사용한 펠트 재료를 사용한다. 그러나, 특정한 용도를 위해서는, 펠트 재료로서 다른 섬유상 재료를 사용할 수도 있다. 이러한 예로서, 아마 또는 면, 비스코스, 폴리아미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스테르, 폴리프로필렌, 아라미드, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리아미드 또는 폴리프로필렌 설파이드를 들 수 있다. 모섬유는, 대략 100℃의 장기간 내열특성을 가지므로, 니들온도가 이보다 높은 경우에는, 예를 들어 폴리아미드, 폴리에스테르 또는 아라미드 섬유를 사용한다. DIN 61 200에 따른 군 F의 경도를 가지는 경우, 사용된 수축 호스가 특별한 내구성을 나타낸다. 상기 펠트 재료는 바람직하게는 0.32 내지 0.48 g/㎤의 총 밀도(gross density)를 가진다. 상기 펠트 재료의 펠트 두께는 5㎜ 이상, 특히 8㎜ 이상, 바람직하게는 10㎜ 이상이고, 예를 들어, 15㎜ 이하인 것이 바람직하다. 펠트 호스는 바람직하게는 F2에 따라 대략 10㎜의 벽 두께 및 0.36g/㎤의 밀도를 가지는 모섬유 펠트로 이루어진 것을 사용한다.
펠트호스 및/또는 펠트 재료를 사용하는 경우에 추가적으로 유리한 점은, 니들 및/또는 제1 롤러의 열팽창에 대해 신경을 쓸 필요가 없게 된다는 것이다. 특히, 제1 롤러가 제2 롤러를 운반하는 경우, 니들 및 펠트 재료상 진입점이 자동적으로 동기화(synchronized)된다. 또한, 한 구현예에 따르면, 제2 롤러 재료의 탄성은, 상기 제2 롤러의 표면을 형성하는 펠트재료 보다 낮다. 상기 제2 롤러는 바람직하게는 금속, 특히, 합금 강(alloyed steel)로부터 제조된다. 또 다른 구현예로서, 상기 제2 롤러는 플라스틱을 포함하고, 바람직하게는 주로 플라스틱으로 이루어진다. 나아가, 상기 제2 롤러는 중공 롤러일 수 있다.
제1 및 제2 롤러 간의 간격은 부직포를 관통하는 니들이 부직포 섬유를 변위시키고 펠트 재료를 가압할 수 있도록 조절되며, 이 경우, 섬유가 압착(compressed)되고 부직포 상의 개구가 안정화 된다. 롤러 및 이들을 통해 가이드되는 부직포의 속도, 적용 압력, 온도 및 다른 파라미터에 따라, 상기 개구는 예를 들어 깔대기(funnel) 형상을 취할 수도 있다. 나아가, 제2 롤러 상에 펠트 재료를 사용함에 의해 다양한 형상의 니들을 사용할 수 있다. 이들은, 끝이 뾰족하거나(pointed), 원뿔형이거나, 끝이 뭉툭하거나 혹은 다른 방식으로 형상화될 수 있다. 니들 단면은 장방형, 별 모양, 원형, 반원, 임의의 형상(figure shaped) 또는 심지어 이들 형상의 조합일 수 있다.
한 개량적 구현예에 따르면, 상기 니들은, 니들 진입 시 섬유의 적어도 일부가 부직포로부터 변위되도록 형상화된다. 이 경우, 상기 섬유는 니들 형상에 상응하여 변형되는 구조를 형성한다. 상기 구조는 바람직하게는, 상기 부직포가 제1 및 제2 롤러를 관통한 후, 부직포 표면상에 생겨난다. 본 발명에 따른 방법의 또 다른 구현예로서, 니들이 펠트 재료를 관통할 때, 섬유의 적어도 일부가 펠트 재료로 당겨진다(pulled into). 이어서, 상기 부직포가 상기 제2 롤러로부터 당겨 빼내어지고 (pulled off), 이에 따라, 부직포 표면 상에 존재하는 부직포 조직이 더욱 현저하게 된다. 예를 들어, 펠트에의 고착에 의해, 상기 섬유는 펠트-섬유 연결이 해제될 때까지 당겨진다.
본 발명의 추가적 사상에 따르면, 제1 및 제2 롤러를 구비한 부직포 천공용 롤 카렌더가 제공된다. 상기 제1 롤러는 제1 롤러의 표면으로부터 돌출된 천공 수단을 구비한다. 상기 제1 및 제2 롤러간에는 간격이 형성되며, 이를 통해 천공될 부직포가 가이드 된다. 상기 제2 롤러는 펠트 재료를 그 표면으로서 구비하며, 제1 및 제2 롤러사이의 상기 간격은, 상기 펠트재료로 상기 천공 수단이 진입할 수 있도록 조정된다. 한 개량적 구현예의 경우, 상기 제1 및 제2 롤간의 간격은 변화가능하다. 특히, 상기 간격은, 사용된 바늘이 상기 펠트 재료 및 상기 부직포 내에 완전히는 진입하지 않고, 특정 범위까지만 진입하도록 조절된다.
니들 롤러는 바람직하게는, 원통형 니들 형상을 가진다. 상기 니들 직경은 바람직하게는 1 내지 대략 3㎜의 값을 가진다. 니들 면적은 특히 1.5 내지 5㎟이고, 니들 밀도는 바람직하게는 ㎠ 당 8 내지 25개이며, 니들 면적 성분(needle area component)은 바람직하게는 30% 내지 70%이다. 펠트 재료로의 니들 삽입 깊이는 바람직하게는 2㎜ 내지 6㎜이다. 제1 및 제2 롤러간의 간격은 바람직하게는, 니들이 펠트재료 및 부직포로 완전히 삽입되지는 않도록 조정된다. 추가적 구현예에서, 상기 간격은 이들 사이로 가이드된 부직포가 천공과 동시에 압축될 수 있도록 하는 사이즈를 가진다. 예를 들어, 이를 위해, 상기 부직포는 제1 롤러 또는 그 일부에 의해 부직포상에 적용되는 압력 및/또는 온도 하에 놓인다.
펠트 재료와 상호 작용하는 제2 롤러상에서 다양한 부직포를 천공하기 위해 사용되는 니들 롤러의 예시적 자료가 하기 표에 나열되어 있다:
상면도(top view) 에서 니들 형상 니들 직경[㎜] 니들 면적[㎟] 니들밀도[수/㎠] 니들면적분율[%]
원형 1.95 2.987 15.36 45.86
니들 롤러 및 펠트-코팅된 카운터 롤러를 사용하여 정해진 다양한 실험들의 실시 측정 결과를 하기 표에 나열하였다:
A: 폴리프로필렌 스펀 본드 부직포
B: 폴리프로필렌 스펀 본드 부직포 + 폴리에틸렌/폴리프로필렌 2성분 스펀본드 부직포
상기 실험에서, 스크린 벨트의 속도는 95m/분이었다.
천공수단, 특히 바늘을 작용시켜, 부직포를 바람직하게는 액체에 투과성이 되도록 천공한다. 이 경우, 특히 사용된 부직포로서, 예비 접합된(prebonded) 부직포를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는 단일층 부직포가 사용된다. 예를 들어, 단일층 스펀본드 부직포는 주로 폴리프로필렌으로 제조된다. 상기 스펀본드 부직포는 바람직하게는, 20g/㎡ 내지 40g/㎡의 중량을 가진다. 기본 중량은 바람직하게는 대략 30g/㎡ 이다. 예비 접합된 부직포는, 예를 들어, 열접합(thermobonding)의 형태로 본드된 면적이 14.49%이다. 상기 부직포는 바람직하게는, 10% 내지 60%의 접합된 면적을 가진다. 열 접합 이외에, 상기 부직포는, 다른 접합 수단, 예를 들어 워터제트 접합, 접착제, 접착 섬유, 초음파 웰딩(ultrasonic welding)등을 통해, 필요한 안정성 및 강도를 얻을 수 있다. 제조되는 구멍 크기는 예를 들면 구멍 면적 1.09㎟, MD (machine direction)에서 평균길이 1.35㎜ 및 CD(cross direction)에서 평균길이 1.04㎜이다. 사용된 니들 롤러는 써모 오일(thermal oil)을 사용하여 내부로부터 가열되며 니들 롤러의 표면 온도는 105℃ 내지 130℃이다. 상기 단일층 부직포를 사용할 경우, CD에 대한 MD의 축 비(axis ratio)가 대략 1인 구멍 크기를 얻을 수 있다. 이 경우, 95m/분 이하의 속도를 사용했다.
예시를 위해, 2층 부직포 상에 추가의 실험을 수행하였다. 제1 층은 폴리프로필렌의 스펀본드 부직포이고, 제2 층은 2성분(bi-component) 재료이다. 상기 2 층 부직포는 예비 접합되었고, 대략 17%의 접합 면적을 가졌다. 기본 중량이 30 내지 40 g/㎡인 경우, 특히 우수한 원통상 천공이 가능했다.
바람직하게는, 특히 8% 내지 25%의 접합 면적을 가진 예비 접합된 부직포가 천공을 위해 사용된다.
언급된 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌재료 이외에, 다른 재료의 부직포, 예를 들어, 폴리아미드, 폴리에스테르, 유리섬유, PET, 비스코스, 아세테이트, 폴리아크릴, 폴리스티렌, 폴리비닐 클로라이드, 이들의 공중합체 및 이들의 혼합물로 된 부직포를 사용할 수 있다. 이들 재료로 이루어진 2성분 또는 다성분 부직포의 사용도 가능하다.
추가의 유리한 구현예 및 구체화된 예로서, 다음의 도면을 참조한다. 여기서 예시되는 특징들은 전술한 본 발명의 구현예와 조합되어 추가의 독립적 구현예가 될 수 있으나, 본 발명이 도면상의 구현예에 의해 제한되는 것은 아니다.
도 1은 천공된 부직포 (2)의 제조를 위한 제1 장치(1)을 나타낸다. 예비 접합된 부직포(3)은 해연기(4)로부터 여러개의 웹 가이드(5) 및 장력조절 롤러(6)을 경유해 롤 카렌더(7)로 가이드된다. 롤 카렌더(7)는 천공 수단으로서 니들(9)를 구비한 제1 롤러(8) 및 제2 롤러(10)를 포함한다. 제2 롤러(10)는 바람직하게는 금속으로 제조되며, 그 표면상에 펠트 재료(11)를 가지고 있다. 상기 펠트 재료(11)는 바람직하게는 수축 호스(12)이다. 상기 수축호스(12)는 제2 롤러(10)에 끼워져 있어(push over) 수축호스(12)의 내측면(13)이 제2 롤러(10)의 금속면(14)과 접촉하고 있다. 동시에, 상기 수축호스(12)의 표면(15)은 제2 롤러 (10)의 외측 표면을 형성한다. 제1 롤러(8)의 니들(9)은 상기 표면(15)으로 진입한다. 예비접합된 부직포(3)를 롤러 카렌더(7)로 가이드하고, 우선 제2 롤러(10)위에 놓여진다. 예비 접합된 부직포(3)는 제2 롤러(10) 둘레에 대하여 90° 이상, 특히 120°이상, 바람직하게는 180°이상의 루핑각(looping angle)을 가진다. 이러한 루핑각은, 펠트 재료(11) 위로 정착함에 의한, 니들(9) 천공시까지의 부직포 내 장력을 감소시킨다. 특히, 천공 전의 부직포(3)은 이러한 방법에 의해 부드럽게(smoothed) 될 수 있다. 바람직하게, 형성된(defined) 장력이 부직포에 적용된다. 상기 장력은, 예를 들어, 장력 측정롤러(6)을 통해 측정할 수 있으며, 위치 조정수단(position regulator)에 의해 조정될 수 있다.
도 1에서 알 수 있는 바와 같이, 제1 롤러(8)와 제2 롤러(10)간의 간격(16)은 조정 가능하다. 두개의 롤러(8, 10) 중 적어도 하나는 그 위치를 변화시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 니들(9)의 펠트 재료 내 천공 깊이를 조정할 수 있다. 천공깊이의 조정은, 예를 들어, 천공 후 바로, 천공된 부직포(2)의 천공 이미지를 체크함에 의해 체크된다. 이러한 과정은 바람직하게는 자동적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 감지 단위, 바람직하게는 카메라 및 미리 선택될 수 있는 파라미터를 통해 품질이 바로 체크되고, 편차 발생 시 적절한 조절이 이루어진다. 예를 들어, 펠트 재료가 교체될 경우를 추가적으로 지시할 수 있다. 천공되지 않은 부직포(3)가 니들(9)에 의해 천공된 후, 추가의 독립적 사상에 따르면, 천공된 상기 부직포는 간격(16)으로부터 즉시 당겨져 와인더에 감기는 것이 아니다. 이보다는, 상기 부직포는 제1 롤러(8)상에 잔류하면서 화살표 방향로 지시된 회전방향으로 가이드된다. 천공된 부직포(2)는 바람직하게는 90° 이상, 특히 120°이상, 바람직하게는 160°내지 270°의 루핑각을 따라 가이드된다. 이어서, 천공된 부직포(2)는 제1 롤러(8) 및 니들(9)로부터 당겨져 벗어나게 된다(pull off). 이러한 방식으로 부직포를 가이드하는 것은 많은 이점을 가진다: 우선, 니들을 충분히 가열함에 의해 부직포의 천공을 안정화시킬 수 있다. 이 경우, 상기 안정화는, 니들(9)을 둘러싼 부직포로, 보다 균일하게, 서서히 열을 공급함으로써 수행될 수 있다. 이러한 안정화에 의해, 예를 들어, 니들(9)과 직접 접촉하고 있는 부직포만이 연화될 수 있는 것은 아니다. 바람직하게는, 보다 큰 경사 각도(warp angle)를 사용할 경우, 주변에 위치한 부직포 섬유를 최소한 연화시킬 수 있다. 이러한 연화에 의해, 바람직하게는, 서로 누르고 있는 섬유들의 표면에 약간의 접착성이 생긴다. 이러한 방식으로, 천공 구조 및 형상이 안정화될 수 있다. 나아가, 이러한 형태의 부직포 가이드 방식은, 천공된 부직포(2)로 니들(9)을 진입시키고 펠트 재료(11)의 표면상에서 부직포를 추가로 가이드함에 의해, 부직포 섬유가 서로 압착될 수 있도록 한다. 이로써, 니들(9)에 의해 부직포 내에 생성된 천공 구조가 안정화된다. 천공된 부직포는 제1 롤러(8)로부터 제2 장력 측정롤러(17)로 가이드된다. 여기서부터, 천공된 부직포(2)는 웨브 가이드(5)를 경유하여 권취기(18)로 가이드된다. 장력 측정 롤러(17)는 부직포상에 적용되는 응력(stress)을 반복적으로 체크하고/하거나 해연기(4)가 이에 따라 조절되도록 한다. 나아가, 제1 롤러(8) 및/또는 제2 롤러(10)의 속도를 조절하여 바람직한 인장력이 부직포에 적용되도록 한다.
도 2는 도 1을 보다 상세히 나타낸 것이다. 수축호스(12)의 펠트 재료(11)로 니들(9)이 진입하는 것을 도시한다. 제1 롤러(8)의 예시적 구성이 모식적으로 나타나 있다. 니들(9)은 제1 롤러(8)의 표면으로 도입된다. 제1 롤러(8) 내에서 니들 또는 다른 천공 수단을 제공하는 목적의 구성적 달성의 가능성은 관련 기술분야에 공지되어 있다. 예를 들어, 앞서 인용한 관련 기술의 문헌에 개시된 내용을 참조한다.
도 3은 단일층 부직포(19)를, 도 4는 천공된 상태의 부직포를 도시한 것이다. 단일층 부직포(19)는 바람직하게는 스펀본드 부직포이다. 특히, 표면으로부터 돌출된 부직포 섬유는 깔대기 모양의 구조를 취하도록 천공이 이루어진다.
도 5 및 도 6은 2층 부직포(20)을 나타낸 것으로, 천공 전에 함께 적층되거나 혹은 천공 공정 중에 적층된다. 제1 층(21) 및 제2 층(22)는 동시에 천공된다. 제1 층(21)의 깔대기 모양의 구조를 형성하는 것은, 바람직하게는 제2 층(22)로 연장되어 상기 제2 층이 추가의 돌출 없이 대략 매끄러운 표면을 가지도록 한다. 그러나, 니들의 침투 깊이에 따라, 제1 층(21) 및/또는 제2 층(22)으로부터의 부직포 섬유가 상기 제2 층 부직포(20)의 표면으로부터 일어날 수 있다.
도 7은, 바람직하게는 플라스틱으로 제조된 교환보빈(23)을 나타낸다. 예를 들어, 펠트 재료(11)를 가진 수축호스가 상기 교환보빈에 적용된다. 펠트재료(11)가 교환보빈으로부터 다시 제거되고 새로운 수축 호스를 교환보빈 (23)에 다시 위치시킬 수 있다. 바람직하게는, 상기 교환보빈(23)은 특정 탄성도 및/또는 변형성을 가진다. 예를 들어, 이러한 방식으로, 수축 호스로부터 교환보빈(23)에 작용하는 압력이, 교환보빈(23)으로부터 천공 롤러에 반경 방향으로 대향하게 위치한 카렌더의 카운터 롤러상에 작용한다. 특히, 상기 압력은, 상기 카운터 롤러상에 교환보빈(23)의 부착 지지할 수 있을 정도로 크다.
도 8은 측방향으로 접근가능한 카렌더 (24)의 모식도를 나타낸 것이다. 이는, 제2 롤러(10)를 분리하지 않고도 제2 롤러(10) 위의 표면의 교체를 가능하게 한다. 홀더(25) 및/또는 커버는 수평으로 접혀 나오거나(folded out) 위쪽으로 및/또는 아래쪽으로 교체된다. 이는, 제2 롤러(10)로의 자유로운 수평 접근을 가능하게 한다. 특히, 제2 롤러(10)의 롤러 구조 및 상응하는 치수 결정 및 중량 레이아웃(weight layout)은, 카렌더(24) 내의 한쪽면 상에 홀더가 제2 롤러(10)의 무게를 잡기에 충분하도록 이루어질 수 있다. 이는, 카렌더 (24)가 동작중이 아닌 경우 뿐만 아니라, 카렌더 (24)가 동작중에 있을 경우에도 적용될 수 있다. 예를 들어, 제2 롤러(10)은 중공롤러일 수 있으며, 가벼운 재질로 만들어질 수 있고, 및/또는 적어도 특히 플라스틱 또는 심지어 알루미늄으로 이루어질 수 있다. 한 면 상에 클램프하는 능력을 사용하는 경우, 제2 롤러(10)은 카렌더 프레임으로부터 당겨져 나와 제2 롤러(10)의 표면이 바뀔 수 있다.
도 9에 도시된 모식도의 구성 및 모드는 도 1로부터 알 수 있는 배열에 상응하는 것이다. 추가로, 도 9에는, 제2 롤러(10)가 교체 기구를 통해 제3 롤러(26)로 교체되는 것을 도시하고 있다. 이러한 방식으로, 예를 들어, 제2 롤러가 교체될 수 있고, 제3 롤러(26)가 제1 롤러(8)와 연결된다. 이를 위해, 롤 카렌더(7)은 제3 롤러(26) 이외에, 제2 롤러(10) 및 제3 롤러(26)를 서로 연결하는 레버 기구(27)를 구비한다. 상기 레버 기구(27)는 축 주위를 화살표 방향으로 움직이고(상세히 나타내지는 않음), 예를 들어, 제2 롤러(10)는, 제1 롤러(8)로부터 먼쪽으로 움직인다. 제3 롤러(26)은, 대조적으로, 제1 롤러(8)를 향해 움직인다. 특정 롤러(10, 26)의 제1 롤러(8)까지의 거리의 미세 조정은 레버 기구(27)과 독립적으로 수행된다. 만일 제3 롤러(26)가 제1 롤러(8)과 연결되어 있는 경우, 천공될 부직포는 제3 롤러(26)를 따라 제1 롤러(8)로 점선에 의해 지시된 바와 같이 가이드될 수 있다. 장력 측정 롤러(17)은 바람직하게는, 그의 위치가 제3 롤러(26)에 맞춤 조정된다. 이에 의해, 제3 롤러(26)의 동작 중에도 장력 조절이 보장된다.

Claims (29)

  1. 제1 롤러(8) 상에 배열되어 있는 천공수단(perforation mean)이 부직포로 진입하고 상기 부직포를 관통하여 제2 롤러(10)의 표면(15)으로 진입함으로써 천공된 부직포를 제조하는 방법으로서,
    상기 천공수단은 상기 부직포의 섬유를 변위(變位)시키고, 상기 제2 롤러(10)상의 재료로 진입하며, 상기 재료는 상기 진입 중 상기 천공수단에 의해 변위(displacement) 가능한 재료인 것을 특징으로 하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 천공 수단은 적어도 부분적으로, 바람직하게는, 제2 롤러(10)의 표면을 형성하는 섬유상 재료로 진입하는 것을 특징으로 하는 방법.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 천공수단은 상기 부직포의 용융온도 또는 상기 재료의 분해온도 보다 낮은 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1항 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서,
    펠트재료(11)가 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 펠트재료(11)는 수축호스(shrinkage hose) 타입의 커버링(covering)으로서 상기 제2 롤러(10)상에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제 1 항 내지 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천공수단이 부직포의 섬유를 변위시키고 상기 재료 (11)를 가압함으로써, 상기 섬유가 컴팩트화되며 부직포 내의 개구가 안정화되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 천공수단이 진입할 때, 섬유가 적어도 부분적으로 부직포로부터 밀려 나오게 되어, 상기 천공수단의 형상에 상응하는 구조를 형성하며,
    상기 구조는 상기 부직포가 제1 롤러(8) 및 제2 롤러(10)을 통과한 후, 상기 부직포의 표면으로부터 융기되어 드러나는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6항 또는 제 7항에 있어서,
    상기 천공수단이 상기 재료로 진입할 때, 섬유가 적어도 부분적으로, 함께(in sympathy), 상기 재료로 드로잉(drawing)되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 1항 내지 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천공된 부직포(2)를 검출(detection)하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1 롤러(8) 및 제2 롤러(10)를 구비하고, 상기 제1 롤러(8)는 그 표면으로부터 돌출된 천공 수단을 구비하며, 상기 제1 롤러(8)와 제2 롤러(10) 사이에는 간격(16)이 형성되어, 천공될 부직포가 상기 간격을 통해 가이드되는, 부직포 천공용 롤 카렌더(roll calender: 7)로서,
    상기 제2 롤러(10)는 상기 천공수단에 의해 변위될 수 있는 재료 (11)를 그 표면으로서 구비하며, 상기 간격(16)은 상기 천공수단이 재료로 진입할 수 있도록 설정되는 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 간격(16)은 변화가능한 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  12. 제 10항 또는 제 11항에 있어서,
    상기 재료는 적어도 부분적으로 섬유인 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  13. 제 10항 내지 12항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료는 펠트재료(11)인 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 펠트재료(11)는 두께가 6㎜ 이상인 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  15. 제 13항 또는 제 14항에 있어서,
    상기 펠트재료(11)는 수축 호스 커버링인 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  16. 제 13 내지 15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 펠트재료(11)는 상기 제2 롤러(10) 상에 기계적 장력 하에 배열 되는 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  17. 제 13항 내지 16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 롤러(10)상에 연결재료(connection material)가 적용되어 상기 펠트재료(11) 및 상기 제2 롤러(10)간에 연결부를 생성하는 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  18. 제 10항 내지 17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 롤러(10)가 구동되는 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  19. 제 10항 내지 18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 천공수단은, 상기 부직포를 액체 투과성이 되도록 천공할 수 있는 니들(9)인 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  20. 제 10항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 재료(11)가 배열되어 있는 캐리어를 구비하고, 상기 캐리어를 제2 롤러(10) 상으로 드로윙하는 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  21. 제 10항 내지 20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤 카렌더(7)에 천공된 부직포를 검출하는 검출수단이 배열되는 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  22. 제 10항 내지 21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤 카렌더(7)는, 제2 롤러(10)를 제 3의 롤러로 교체하기 위한 교환장치(changeover device)를 구비하는 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  23. 제 10항 내지 22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 롤 카렌더(7)는 펠트 재료(11)를 위쪽으로 드로윙하여 벗기기 위해, 상기 제2 롤러(10)에 대하여 측면으로 접근 가능한 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  24. 천공 롤의 카운터 롤에 사용하기 위한 재료로서, 상기 재료는 캐리어 상에 위치하는 펠트 재료인 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  25. 제 24항에 있어서, 상기 재료는 교환보빈 상에 위치하는 것을 특징으로 하는 롤 카렌더.
  26. 천공 롤의 카운터 롤을 위한 표면 재료로서의 펠트 재료(11)의 용도.
  27. 제 1항의 방법 및/또는 제 10항에 따른 카렌더 롤(7)을 사용하여 제조된 천공된 부직포로서, 기본 중량이 20g/㎡ 내지 40g/㎡이고, 연결 표면이 8% 내지 25%이며, 천공 직경이 0.1 cm 내지 2.0cm인 대략 원통형의 천공을 포함하는 천공된 부직포.
  28. 제 27항에 있어서,
    상기 부직포는, 적어도 주로 폴리프로필렌으로부터 제조된 단일층의 스펀본드된 부직포인 것을 특징으로 하는 천공된 부직포.
  29. 제 27항에 있어서,
    상기 부직포는 2층 구조의 스펀 본드된 부직포이고, 제1 층은 폴리프로필렌을 포함한 스펀 본드 부직포이고, 제2 층은 적어도 2성분 재료인 것을 특징으로 하는 천공된 부직포.
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