KR20050053615A - 제어된 수축력을 갖는 신장성 부직 재료 및 그의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

섬유를 웹으로 형성하는 방법은 첫번째 엘라스토머 성분 및 두번째 열가소성 성분을 공압출하고; 상기 첫번째 및 두번째 성분을 섬유 방사팩을 통해 보내어 복수의 연속적인 용융된 섬유 스핀라인을 형성하고 (여기에서, 상기 첫번째 엘라스토머 성분은 상기 용융된 섬유의 약 70 중량%를 초과하는 양으로 존재하고, 상기 두번째 열가소성 성분은 상기 용융된 섬유의 약 10 내지 30 중량% 사이의 양으로 존재함); 상기 스핀라인을 가늘게하고 복수의 용융된 섬유를 퀀치 쳄버를 통해 보내어 복수의 냉각된 섬유를 형성하고; 상기 복수의 냉각된 섬유를 섬유 당김 장치를 통해 보내어 상기 섬유를 아래 방향으로 잡아당기고; 당겨진 섬유가 형성 표면에 침착되게 하여 그 안에서 섬유가 이완된 웹을 형성하고; 상기 웹을 안정화시키고; 상기 웹을 접착시켜 약 25%를 초과하는 기계 방향 신장 회복율을 나타내는 웹을 제조하는 단계를 포함한다.

Description

제어된 수축력을 갖는 신장성 부직 재료 및 그의 제조 방법 {Stretchable Nonwoven Materials with Controlled Retraction Force and Methods of Making Same}

본 출원은 동일자 출원된 관련 대상 물질에 관한 두 개의 출원 중 하나이다. 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입되는 발명자가 로버트 제임드 게른트 등(Robert James Gerndt, Jose Enrique Maldonado, Ann Louise McCormack 및 Michael Tod Morman)(속달 우편 번호 EU 838 797 095 US; 변리사 사건 번호 19078 PCT)인 다른 출원은 발명의 명칭이 "굴곡성 웹을 처리하기 위한 다중 충격 장치 및 방법"이다.

본 출원은 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입되는 2002년 8월 30일자로 출원된 미국 출원 번호 제 60/407,172 호로부터 우선권을 주장한다.

본 발명은 일회용 개인 위생 제품에 사용하기 위한 부직 재료에 관한 것이다. 더욱 특별하게는, 본 발명은 그러한 제품에 사용하기 위한 신장성 부직 재료 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

부직 웹을 형성하기 위해 사용될 수 있는 섬유를 방사하기 위해 당업자에게 공지된 다수의 방법이 존재한다. 그러한 부직 웹의 다수는 체액 흡수용 일회용 흡수성 물품과 같은 일회용 소비자 제품에 유용하다. 예를 들면, 상기 웹은 기저귀 또는 배변연습용 팬츠와 같은 소비자 개인 위생 제품의 신체측 커버, 전면, 라이너 또는 측부 패널에 사용될 수 있다. 종래에는, 이러한 목적을 위해 비탄성 및 비-신장성 부직 재료가 사용되어 왔다. 그러나, 상기 재료의 경우 특정 제품 응용을 위해 고도로 신장성이거나 신장가능한 것이 바람직할 것이다. 예를 들면, 특정 응용에서는, 상기 재료가 사용 도중 횡단 기계 방향으로, 또는 횡단 기계 및 기계 방향의 양쪽으로 30 내지 150% 만큼 신장되고, 또한 양호한 회복(즉, 편중되는 힘을 제거하면 수축되는 능력)을 나타내는 것이 바람직할 것이다. 그러한 재료가 라미네이트의 부분으로 사용되는 경우, 신장의 초기 단계에서의 연신 부하는 낮아야 하지만, 상기 부하는 사용 도중 유용한 신장의 나중 단계에서는 "멈출 때까지 당기는(stretch-to-stop)" (사용자가 저항을 감지하기 시작하는) 느낌이 들기 시작하도록 충분히 높아져야 한다. 허용가능한 적시의 회복을 보장하기 위해 특정의 최소 수축력이 또한 바람직하다.

이러한 목적을 위해 열가소성 엘라스토머를 방사하고 스펀본드 재료를 형성하기 위한 수많은 시도가 있었으나 제한된 성공만을 거두었다. 전형적인 열가소성 엘라스토머의 낮은 용융 강도는 이러한 응용에서 유용한 섬유 크기에서, 및 상업적으로 실용되는 고속에서 스핀라인(섬유) 파열을 일으킬 수 있다. 그렇지 않으면, 그러한 방사된 섬유는 파열되지 않을 경우, 너무 점착성이어서 한데 늘어질 우려가 있고 결국 허용불가한 웹 형성의 결과를 가져올 수 있다. 그러한 재료가 비상업적으로 사용가능한 속도 및 무거운 기초 중량에서 제조되도록 한다 할지라도, 그 재료는 허용불가한 고무같은 촉감 또는 느낌, 및 상기 언급된 선호도를 만족시키지 않을 연신 및 수축 특성을 나타내기가 쉽다. 그러한 섬유의 신장 및/또는 당김(비탄성 성분의 경우)에 대한 탄성 반응 또한 섬유 형성 도중 극복할 수 없는 방사 문제점의 원인이 될 수 있다.

높은 용융 강도의 열가소성 중합체를 갖는 약한 용융 엘라스토머 스핀라인이 특정의 이성분 섬유 배열에서 나타났지만, 상기 섬유는 종종 추가의 공정 단계를 필요로 한다. 그러한 이성분 재료가 제조된다 해도, 섬유의 코어 부분에서 과도하게 많은 양의 엘라스토머 재료를 갖는 균일하게 분포된 외피/코어 이성분 섬유를 수득하기는 종종 어렵다. 그러한 재료를 제조하기 위한 시도는 종종 외피 구조가 불균일하고 따라서 섬유 길이를 따라 일부 표면 위치에서 엘라스토머 코어가 노출되는 것을 허용하는 외피/코어 이성분 재료의 결과를 가져온다. 이러한 엘라스토머 재료의 노출은 일반적으로 점착성 재료가 섬유의 외측 상에 있는 것을 허용하고, 전술한 바와 같은 섬유의 특이한 점착 또는 늘어붙음을 종종 초래한다.

개인 위생 제품의 제조자는 항상 새로운 재료 및 그러한 제품을 그들이 이루고자 하는 응용을 위해 더 기능성으로 만들거나, 그들의 제조 또는 작업을 더욱 효율적으로 하기 위해 그러한 제품을 구성하는 방식을 추구한다. 예를 들면, 단순화된 제조 공정을 사용하여 제조될 수 있고, 예측가능한 탄성 성능을 나타내는 용융방사 재료에 대한 요구가 존재한다. 또한, 소비자 개인 위생 제품 내에 도입되는 최종 웹의 촉감 또는 느낌을 제어하도록 그러한 용융방사 웹을 제조하는 방법에 대한 요구가 존재한다. 특히, 탄성 웹의 경우, 그들이 소비자 제품에 사용될 경우, "끈끈한 느낌"을 극복하는 것이 문제가 되어 왔는데, 그 이유는 종래의 엘라스토머 재료는 종종 점착부여제를 포함하고 따라서 감촉이 끈끈하기 때문이다. 마지막으로, 탄성 웹의 수축 능력의 제어를 가능케 하고, 매우 곱슬곱슬한 탄성 섬유, 다양한 단면 형태를 갖는 탄성 섬유, 나란히 배열된 이성분 섬유 및 높은 백분율의 코어 성분을 가지며 얇은 외피 성분으로 보다 균일하게 덮인 외피/코어 이성분 섬유와 같은 탄성 다성분 섬유의 제조를 위한 제조 방법에 대한 요구가 존재한다. 본 발명은 이러한 요구에 관한 것이다.

발명의 요약

섬유를 웹으로 형성하는 방법은 첫번째 엘라스토머 성분 및 두번째 열가소성 성분을 공압출하고; 상기 첫번째 및 두번째 성분을 섬유 방사팩을 통해 보내어 복수의 연속적인 용융된 다성분 섬유를 스핀라인으로 형성하고 (여기에서, 상기 첫번째 엘라스토머 성분은 상기 용융된 섬유의 약 70 중량%를 초과하는 양으로 존재하고, 상기 두번째 열가소성 성분은 상기 용융된 섬유의 약 10 내지 30 중량% 사이의 양으로 존재함); 상기 스핀라인을 가늘게하고 복수의 용융된 섬유를 퀀치 쳄버를 통해 보내어 복수의 냉각된 섬유를 형성하고; 상기 복수의 냉각된 섬유를 섬유 당김 장치를 통해 보내어 상기 섬유를 아래 방향으로 잡아당기고; 당겨진 섬유가 형성 표면에 침착되게 하여 그 안에서 섬유가 이완된 웹을 형성하고; 상기 웹을 안정화시키고; 상기 웹을 접착하여 약 25%를 초과하는 기계 방향 신장 회복율을 나타내는 웹을 제조하는 단계를 포함한다.

본 발명의 상기 및 기타 특징 및 장점은 이하의 개시된 구현예의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위를 검토하면 분명해질 것이다.

도 1은 당김 후 신장 단계의 필요 없이, 연속적인 이성분 섬유를 신장 및 회복을 나타내는 웹으로 형성하는 방법을 개략적으로 보여주는 도이다.

도 2는 도 2A 내지 2G에서 본 발명의 이성분 섬유의 다양한 단면을 보여준다.

도 3A-3F는 본 발명에 따라 제조된 섬유성 웹의 현미경 사진이다.

도 3A-3B는 매끈한 또는 거친 표면 윤곽을 갖는 섬유성 웹을 구체적으로 보여준다. 도 3C 및 3D는 매우 곱슬곱슬한 섬유를 갖는 섬유성 웹을 나타내고, 도 3E 및 3F는 후술하는 바와 같이 "필드 폭 당 섬유 길이" 측정(접착 간격 당 섬유 길이)을 수행하기 위해 사용되는 본 발명에 따르는 웹을 보여준다.

도 4A 및 4B는 향상된 탄성 성질을 제공하기 위해, 사용된 엘라스토머 성분에 따라, 형성된 섬유성 웹을 형성에 뒤따르는 주 롤러 및 위성 롤러에 의해 신장시키는 도 1의 본 발명 방법의 또다른 구현예를 도시한다.

도 5는 형성된 섬유성 웹을 형성에 뒤따르는 일련의 나란히-배열된 롤에 의해 신장하는 도 1의 본 발명 방법의 또다른 구현예를 도시한다.

도 6은 섬유성 웹을 웹 형성에 뒤따르는 벨트 사이에서 신장하는 도 1의 본 발명 방법의 또다른 구현예를 도시한다.

도 7-19는 상기 탄성 재료로 제조된 웹의 탄성 성능을 그래프로 나타낸다.

도 20은 이하에 더 기재하는 바와 같이 "필드 폭 당 섬유 길이"를 사용하는 웹 특성으로부터의 데이터를 나타낸다.

정의:

본 명세서의 문맥에서, 이하의 각 용어 또는 어구는 다음의 의미(들)를 포함할 것이다.

"물품" 또는 "제품"은 기저귀, 배변연습용 팬츠, 수영복, 월경 용품, 의료용 의류 또는 랩 등을 비제한적으로 포함하는 의류 또는 제조의 여타 최종-사용 물품을 의미한다.

"접착된" 또는 "접착"이라는 용어는 두 요소의 접합, 접착, 연결, 부착 등을 의미한다. 두 요소는 그들이 서로 직접 접착되거나 각각이 중간 요소에 직접 접착되는 경우와 같이 서로에 대하여 간접적으로 접착된 경우 한데 접착된 것으로 간주될 것이다.

여기에서 사용되는 "점 접착"이란 직물 또는 필름의 하나 이상의 층을 복수의 불연속 접착 점에서 접착시키는 것을 의미한다. 예를 들면, 열적 점 접착은 일반적으로 예를 들면 새겨진 패턴 롤 및 매끈한 캘린더 롤과 같은 가열된 롤 사이에서 접착되도록 하나 또는 그 이상의 층을 통과시키는 것을 포함한다. 새겨진 롤은 전체 직물이 그 전체 표면에 걸쳐 접착되지 않도록 하는 어떤 방식으로 패턴을 가진 것이고, 모루 롤은 통상적으로 편평하다. 결과적으로, 새겨진 롤의 경우 다양한 패턴이 기능적 뿐만 아니라 미학적 이유에서 개발되었다. 점 접착 패턴의 한 예는 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 3,855,046 호(Hansen 및 Pennings)에서 알려준 바와 같이 새 것일 때 약 30%의 접착 면적 및 평방 인치 당 약 200 군데의 접착을 갖는 한센 페닝즈(Hansen Pennings) 또는 "H&P" 패턴이다. 상기 H&P 패턴은 정사각 점 또는 핀 접착 면적을 가지며, 여기에서 각각의 핀은 0.038 인치(0.965 mm)의 측부 치수, 0.070 인치(1.778 mm)의 핀 사이 간격 및 0.023 인치(0.584 mm)의 접착 깊이를 갖는다. 또다른 전형적인 점 접착 패턴은 새 것일 때 15%의 접착 면적을 생성하며 0.037 인치(0.94 mm)의 측부 치수, 0.097 인치(2.464 mm)의 핀 간격 및 0.039 인치(0.991 mm)의 깊이를 갖는 팽창된 한센 페닝즈 또는 "EHP" 접착 패턴이다. "714"로 불리우는 또다른 전형적인 점 접착 패턴은 각 핀이 0.023 인치의 측부 치수, 0.062 인치(1.575 mm)의 핀 사이 간격 및 0.033 인치(0.838 mm)의 접착 깊이를 갖는 정사각형 핀 접착 면적을 갖는다. 수득되는 패턴은 새 것일 때 약 15%의 접착된 면적을 갖는다. 또다른 통상적인 패턴은 새 것일 때 약 16.9%의 접착 면적을 갖는 C-별 패턴이다. 상기 C-별 패턴은 유성들에 의해 가로막힌 횡단-방향 막대 또는 "코르덴(corduroy)" 디자인을 갖는다. 다른 일반적인 패턴은 약 16%의 접착 면적을 갖는 반복되며 약간 치우친 다이아몬드를 갖는 다이아몬드 패턴 및 약 15%의 접착 면적을 갖는, 그 이름이 암시하는 바와 같은 외관의, 예를 들면 윈도우 스크린 같은 와이어 직조 패턴을 포함한다. 또다른 패턴은 새 것일 때 약 17% 접착 면적을 갖는 "s-직조" 패턴 및 새 것일 때 약 12%의 접착 면적을 갖는 유아 물체 패턴이다. 또다른 패턴은 엇갈린 배열로 0.039 인치(0.991 mm)의 측부 치수, 약 0.139 인치(3.53 mm)의 핀 간격 및 0.052 인치(1.321 mm)의 깊이를 갖는 정사각 핀을 갖는 새 것일 때 8%의 접착 면적을 내는 라미쉬(Ramisch) 패턴이다.

그러한 접착 패턴은 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 5,599,420 호(Yeo 등)에 더 기재되어 있다. 전형적으로, 상기 접착 면적 백분율은 약 50% 미만이며 더욱 바람직하게는 직물 라미네이트 웹 면적의 약 8% 내지 약 30%에서 변한다.

"라미네이트"라는 용어는 한데 접착된 하나 이상의 층을 의미한다.

"굴곡성 폴리올레핀"(FPO)이라는 용어는 그 전체 내용이 여기에 참고문헌으로 도입되는 발명의 명칭이 "굴곡성 폴리올레핀을 갖는 배향된 중합체성 미세공성 필름 및 그의 제조 방법"인 미국 특허 제 5,910,136 호(Hetzler 및 Jacobs)에 기재된 것과 같이 바람직한 결정도를 획득하기 위한 어택틱 폴리프로필렌 단위의 제어된 영역을 갖는 프로필렌 기재된 중합체를 함유하는 폴리올레핀 재료를 의미한다. 굴곡성 폴리올레핀의 더 이상의 기재는 렉센 사(Rexene Corporation)에 양도된 미국 특허 제 5,723,546 호(Sustic)에서 찾아볼 수 있다.

"스핀라인"이라는 용어는 용융방사 작업에서 방사판으로부터 압출된 섬유를 의미할 것이다. 그렇지 않으면, 문장의 구절의 문맥에 따라, "스핀라인"이라는 용어는 섬유 형성 공정 또는 섬유를 제조하는 데 사용되는 장치를 기술하기 위해 일반적으로 사용될 수 있다.

"일회용"이라는 용어는 재사용을 위해 세탁 또는 달리 회복되기 보다는 제한된 사용 후 폐기되도록 고안된 물품을 의미한다.

"직물(fabric)"이라는 용어는 여기에 기재된 부직 섬유성 웹 전체를 의미하도록 사용된다.

"필름"은 성형 필름 또는 블로운 필름 압출 공정과 같은 필름 압출 및/또는 발포 공정을 이용하여 제조된 열가소성 필름을 의미한다. 상기 용어는 액체를 전이시키지 않는 필름 뿐만 아니라, 액체 전이 필름을 구성하는 천공된 필름, 슬릿 필름 및 기타 다공성 필름을 포함한다.

여기에서 사용되는 "이성분 섬유"라는 용어는 별도의 압출기로부터 압출되었지만 한데 방사되어 하나의 섬유를 형성하는 적어도 2종의 중합체 원천으로부터 형성된 섬유를 의미한다. 이성분 섬유는 또한 때로는 결합(conjugate) 섬유 또는 다성분 섬유를 의미한다. 상기 중합체는 이성분 섬유의 단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 위치한 구별되는 영역에 배열되고 상기 이성분 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연신된다. 그러한 이성분 섬유의 배열은 예를 들면 하나의 중합체가 다른 하나에 의해 둘러싸인 외피/코어 배열이거나 나란한 배열, 파이 배열 또는 "해상의 섬(islands-in-the-sea)" 배열일 수 있다. 이성분 섬유는 미국 특허 제 5,108,820 호(Kaneko 등), 미국 특허 제 4,795,668 호(Krueger 등), 미국 특허 제 5,540,992 호(Marcher 등), 및 미국 특허 제 5,336,552 호(Strack 등) 및 5,425,987 호(Shawver)에 기재되어 있고, 이들은 각각 그 전체로서 참고문헌으로 도입된다. 이성분 섬유는 또한 그 전체로서 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 5,382,400 호(Pike 등)에도 기재되어 있다. 이 성분 섬유의 경우, 그 중합체는 75/25, 50/50, 25/75 또는 임의의 여타 바람직한 비로 존재할 수 있다. 또한, 가공 보조제와 같은 중합체 첨가제가 각 영역에 포함될 수 있다.

단수로 사용될 경우 "층"은 하나의 요소 또는 복수의 요소의 두 가지 의미를 가질 수 있다.

"기계 방향"(MD)이라는 용어는 직물이 제조되는 방향에서 직물의 길이를 의미하며, 기계 방향에 일반적으로 수직인 방향으로 직물의 폭을 의미하는 "횡단-기계 방향"(CD)에 대조된다.

"멜트블로운 섬유"는 용융된 열가소성 재료를 통상적으로 원형인 다수의 미세 다이 모세관을 통해 용융된 실 또는 필라멘트로 수렴하는 고속의 가열된 기체(예, 공기) 흐름 내로 압출하여, 이것이 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게하여 그 직경을 미세섬유 직경까지 될 수 있도록 감소시킴으로써 형성된 섬유를 의미한다. 그 후, 상기 멜트블로운 섬유는 고속의 기체 흐름에 의해 담지되고 수집 표면 상에 침착되어 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 그러한 공정은 예를 들면 그 전체로서 여기에 도입되는 미국 특허 제 3,849,241 호(Butin 등)에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속적 또는 비연속적일 수 있는 미세섬유이고, 일반적으로 약 0.6 데니어보다 작으며 일반적으로 수집 표면 상에 침착될 때 자가 접착된다. 본 발명에 사용되는 멜트블로운 섬유는 바람직하게는 길이 방향으로 실질적으로 연속적이다.

"용융방사" 섬유는 섬유-형성 압출 공정에 의해 용융된 중합체로부터 형성된 섬유, 예를 들면 멜트블로운 및 스펀본드 공정에 의해 제조된 것들과 같은 것을 통칭한다.

여기에서 사용된 "고도로 탄성" 또는 "고도로 엘라스토머성"이란 편향력의 적용시 적어도 하나의 방향으로 연신 또는 신장가능하고 그 힘이 제거된 후 그 원래 디멘션으로 거의 회복되는 재료를 의미한다. 예를 들면, 그 이완된 편향되지 않은 길이보다 적어도 50% 더 큰 편향된 길이를 가지며, 예를 들면 편향(신장)력의 1분 이완과 같은 짧은 시간 내에, 상기 신장력을 이완 시 그 신장의 적어도 50% 내로 회복되는 신장된 재료이다. 가설적인 예는 적어도 1.50 인치까지 신장될 수 있고, 상기 편향력의 이완 시 1 분 이내에 1.25 인치 이하의 길이까지 회복되는 1 인치 시료일 것이다.

여기에서 사용되는 "탄성" 또는 "엘라스토머성"이란 편향력의 적용시 적어도 하나의 방향으로 연신 또는 신장가능하고 그 힘이 제거된 후 그 원래 디멘션에 가깝게 회복되는 재료를 의미한다. 예를 들면, 그 이완된 편향되지 않은 길이보다 적어도 50% 더 큰 편향된 길이를 가지며, 예를 들면 편향(신장)력의 1분 이완과 같은 짧은 시간 내에, 상기 신장력을 이완 시 그 신장의 적어도 25% 내로 회복되는 신장된 재료이다. 가설적인 예는 적어도 1.50 인치까지 신장될 수 있고, 상기 편향력의 이완 시 1 분 이내에 1.375 인치 이하의 길이까지 회복되는 1 인치 시료일 것이다.

여기에서 사용되는 "신장 백분율"은 신장된 디멘션에서의 증가를 측정하고 그 값을 원래의 디멘션으로 나눔으로써 결정된 비를 의미하며, 즉, (신장된 디멘션의 증가/원래 디멘션) x 100 이다.

여기에서 사용된 "고정"이라는 용어는 신장 및 회복에 따르는, 즉 재료가 신장되고 이완되도록 허용된 후, 재료 시료의 유지된 신장율을 의미한다.

여기에서 사용되는 용어 "고정 백분율"(인장 고정)은 사이클 진행 후 그 원래 길이로부터 신장된 재료의 양의 척도이다. 적용된 응력의 제거 후 남아있는 응력이 고정 백분율로서 측정된다. 고정 백분율은 사이클의 수축 곡선이 신장 축을 가로지르는 지점으로 표현되며, 더 후술하는 바와 같이 하기 수학식으로 표시된다:

{(최종 길이 - 초기 길이) / (신장된 길이 - 초기 길이)} x 100

여기에서 사용된 "당겨진"이라는 용어는 열가소성 중합체의 용융된 흐름을 신장시키는 작용을 의미할 것이고, "신장"이라는 용어는 엘라스토머 중합체의 흐름을 신장시키는 작용을 의미할 것이다.

여기에서 사용되는 "탄성이 아닌" 또는 "비탄성"이라는 용어는 상기 "탄성"의 정의 내에 해당하지 않는 임의의 재료를 의미한다.

"이력현상 값"은 먼저 시료를 주어진 백분율(예를 들면 50 또는 100%)의 최종 신장율로 신장시킨 다음 상기 시료를 저항의 양이 0이 되는 양으로 수축시킴으로써 측정된다. 본 출원의 목적을 위해, 최종 신장율이라는 용어는 미리 정의된 신장 백분율을 의미하는 것으로 이해되어야 한다. 본 출원의 목적을 위해, 수를 결정하는 (및 이후의 시험 방법 부분에서 더 설명되는 바와 같이) 이력현상 값은 기계 또는 횡단-기계 방향에서, 예를 들면 50% 및 100%의 총 최종 신장율에서 읽혀진다.

% 이력현상 소실 = {(연신 에너지 - 수축 에너지)/(연신 에너지)} x 100

"부직" 및 "부직 웹"은 직물 직조 또는 편직 공정의 도움이 없이 형성된 재료 또는 재료의 웹을 의미한다.

"중합체"라는 용어는 단독중합체, 예를 들면, 블럭, 그래프트, 랜덤 및 교호 공중합체, 삼원중합체 등과 같은 공중합체, 및 이들의 배합물 및 개질된 것을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. 또한, 달리 명시적으로 제한되지 않는 한, 중합체라는 용어는 물질의 모든 가능한 기하학적 배열을 포함할 것이다. 이러한 배열은 이소택틱, 신디오택틱 및 어택틱 대칭을 포함하지만 이에 국한되지는 않는다. "약", "실질적으로" 등과 같이 정도를 나타내는 말은 여기에서 언급된 상황에서 고유한 제조 및 물질의 허용범위가 주어진 경우 거기에서, 또는 그 근처에서의 의미로 사용되며, 정확하거나 절대적인 숫자가 본 발명의 이해를 돕기 위해 언급된 경우 비양심적인 침해자가 본 발명의 개시를 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.

"스펀본드 섬유"는 용융된 열가소성 재료를 원형 또는 여타 형태를 갖는 방사구의 다수의 미세 모세관으로부터 필라멘트로 압출하고, 상기 압출된 필라멘트의 직경을 예를 들면, 각각이 그 전체로서 여기에 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 4,340,563 호(Appel 등) 및 미국 특허 제 3,692,618 호(Dorschner 등), 미국 특허 제 3,802,817 호(Matsuki 등), 미국 특허 제 3,338,992 호 및 3,341,394 호(Kinney), 미국 특허 제 3,502,763 호(Hartmann), 미국 특허 제 3,502,538 호(Petersen) 및 미국 특허 제 3,542,615 호(Dobo 등)에 의해 신속히 감소시킴으로써 형성되는 작은 직경의 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유는 종종 폴리올레핀으로부터 제조되므로, 그들이 수집 표면 상에 침착될 때 퀀칭되고 일반적으로 점착성이지 않다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이고 종종 약 0.3 보다 큰, 더욱 특별하게는 약 0.6 내지 10 사이의 평균 데니어를 갖는다.

"엘라스토머"라는 용어는 신장 후 탄성의 회복을 나타내는 열가소성 재료를 표현하기 위해 사용될 것이다.

"얽힘" 및 "컬(curl)"이라는 용어는 압출된 섬유의 부분이 그 자체의 위를 지나가는 등, 직선 아닌 형태를 포함하도록 구부러진 섬유의 구조적 형성을 의미할 것이다.

"곱슬곱슬"하다는 용어는 섬유 내 반복되는 컬을 의미하며 섬유 길이를 따라 나선 형성, 코일 또는 컬을 포함할 것이다.

"주름"이라는 용어는 섬유 표면의 적어도 일부가 중앙의 섬유 코어를 따라 모인 것으로 나타나는 섬유 표면 지형학을 의미할 것이다. 그러한 표면 지형학은 전형적으로 이성분 섬유의 세로 축(및 코어 성분)을 따라 외피 성분을 모이게 함으로써 초래된다.

상기 용어들은 본 명세서의 남은 부분에서 추가의 언어로써 더 정의될 수 있다.

시험 방법:

본 출원의 목적을 위해, 다음의 시험 방법이 사용되었다.

연신/수축 시험: 신테크(Sintech) 시험은 5-사이클의, 50 또는 100% 최종(목표) 신장 연신 시험(이는 표시된 바와 같이 주어진 백분율 신장의 미리정의된 지점임)을 포함하였다. 50% 최종 신장 연신 시험의 경우에는, 예를 들면, 시료를 50%의 최종 신장율로 5 회 반복하여 신장시킨 다음, 원래의 게이지 길이로 수축되게 하였다. 시험은 데이터 기록을 위해 윈도우즈 3.02 소프트웨어용 테스트웍스(TESTWORKS)를 이용하는 신테크 1/S 또는 2/S 장비 상에서 수행되었다. 연신/수축 시험을 수행함에 있어서, 재료의 3 인치(7.62 cm) 폭 시료를 클램프(4 인치(10.16 cm) 게이지 길이) 내에 고정시키고, 5회의 사이클에 대하여 500 mm/분의 속도로 50 또는 100%의 목표 신장율까지 잡아당기고, 전형적으로 4 인치이거나 달리 표시된 원래의 거리까지 회복시켰다. 시험은 주위 온도 및 습도 조건에서 수행되었다.

이력현상 소실은 다음과 같이 표시되는 수학식에 의해 계산될 수 있다:

% 이력현상 소실(에너지) =

[{(연신 곡선 UP 하의 면적)-(수축 곡선 DOWN 하의 면적)}/(연신 곡선 UP 하의 면적)] x 100

이는 에너지 이력현상을 결정한다.

결합 간격 당 섬유 길이 측정: 시험

제올(JEOL) 주사 전자 현미경(Peabody, MA)(SEM)을 사용하는 백스캐터(Backscatter) 전자 검출 / 고-콘트라스트 (BSE/HICON) 시험 방법을 위하여 부직 재료의 시료를 MVA 랩스 사(MVA Labs, Inc., Norcross, GA)로 기탁하였다. 부직 재료의 표면은 25 X 배율에서 촬영하였고, 12 개의 폴라로이드 사진(Cambridge, MA)이 두 개의 합성사진으로 조립되었다. 사진의 주요 영상 특징은 6 개의 사진에 대하여 한 방향으로부터 대각선으로; 및 이어서 다른 6 개 사진에 대하여 다른 방향으로부터 대각선으로 위치한 접착-점 쌍(BPP's)이다. BSE/HICON 사진술의 방법; 사용된 장비; 및 합성사진 제조는 미국 특허 제 5,743,999 호(Kamps 등); 미국 특허 제 5,411,636 호(Hermans 등); 및 미국 특허 제 5,492,598 호(Hermans 등)에 기재되었으며, 상기 특허 각각은 그 전체로서 참고문헌으로 도입된다. 이들은 모두 단면 작업을 언급하지만, 상기 표면 사진술은 액체-질소 절단; 연부가 보이는 설치(edge-view mounting); 및 사진-편집이 없는 것 외에는 동일한 방법 및 장치를 사용한다.

다음, 상기 합성사진을, 그 자체가 크레오나이트(Kreonite) 이동 스튜디오 확대-뷰어(J. Kelly, Darien, IL) 상에서, 검은 천으로 덮인 6-인치 높이 상자(여기에서는 자동-스테이지) 위에 개별적으로 올려 놓는다. 영상 제조는 개별적인 접착-점 쌍을 F-에서-C 어댑터를 갖는 35-mm 니콘(Nikon) 렌즈(OEM Sales, Melville, NY)로 관찰함으로써 수행된다. "TV 카메라"(스태너)는 사진 영상을 바로 분류하도록 사진 위 70 cm에 위치한다. 조명은 변동-전압 변압기에 의해 제어되는 4 개의 150-와트 투광조명에 의해 제공된다. 합성사진은 유리판을 편평하게 유지하도록 유리 판 아래에 놓여진다. 두 극단적인 경우로부터 BSE/HICON 합성사진의 예를 도 3E (50/50 PP) 및 도 3F (90/10 PP)로서 나타낸다.

분석은 레이카/캠브리지 콴티메트(Leica/Cambridge Quantimet) 970 영상 분석 시스템(Bannockburn, IL)을 이용하여 수행된다. 동일한 제조자로부터 다른 동등한 시스템이 사용될 수도 있다. 개별적인 BPP를 모니터를 가로질러 왼쪽에서 오른쪽으로 영상화하고, 종이로 된 백색 차폐 조각을 상부 및 하부 접착 접선에 놓아 그들 사이의 섬유 영역을 둘렀다. 다음, 이 영역에 변동가능한 틀을 위치시켜 접착-간 섬유를 단리시키고, 하기 나열된 루틴을 진행시켰다. 섬유의 총 길이(FFL)를 3 개의 BPP로부터 평균하고, 이 평균을 평균 틀 폭으로 나누어 무차원의 수인 필드-폭 당 섬유-길이 (FL/FW)를 수득하였다. 또한, 3 개의 필드에 걸쳐 섬유가 차지하는 평균 면적을 수득하고, 이를 FFL로 나누어 평균 섬유 직경을 미크론 단위로 수득하였다. 최종 평균 및 신뢰 한계를 위해 4 개 군의 수를 스튜던트(Student)의 "t" 분석(N=4)으로 처리하였다. 특히, 다음의 루틴을 수행하였다.

프로그램

Cond. 35 MM 렌즈: Pole POSN = 70 CM; 4 개 투광조명; 스페이서로서 자동스테이지

견본 확인 입력

메시지 중지

조명 조절에 의해 백색 수준을 1.05로 고정하시오...

스캐너 (No. 2 Chalnicon LV=0.00 Sens = 1.46 Pause)

표준 서브루틴

명암 교정기 (패턴 - 표준) 부하

특정된 사용자 보정 (보정 값 = 픽셀 당 4.467 미크론)

2D 검출 (35. Delin보다 어두움)

TOTAREA: = 0

TOTWIDTH: = 0

FIBDIAM: = 0

TOTFIBDIA: = 0

TOTFIBCT: = 0

TOTFFL: = 0

TOTPW: = 0

TOTPH: = 0

TOTFIELDS: = 0

필드에 대하여

메시지 중지

직사각형 마스크 및 백색 수준을 조절하시오...

스캐너 (No. 2 Chalnicon LV=0.00 Sens = 1.46 Pause)

2D 검출 (0. Delin. 보다 어두움)

메시지 중지

영상 틀을 차폐된 면적 위에 위치시키시오...

영상 틀 (중지)은 직사각형 (X:402. Y:130. W:374. H:338.)

라이브(Live) 틀은 표준 라이브 틀

TOTWIDTH: = TOTWIDTH + I.FRAM.WR * CAL.CONST

2D 검출 (36. Delin보다 밝음)

보정 (1-수평으로 개방)

필드-변수를 어레이 FIELD로 측정

TOTAREA: = TOTAREA + FIELD AREA

2D 검출 (34. Delin보다 어두움)

보정 (1-수평으로 폐쇄)

보정 (골격을 역으로 함 - 30 으로)

인버트 A로부터 이진법 출력으로 영상 전이

메시지 중지

이미지를 점검하시오...

선택된 디스플레이 (이진법 A)(틀)

중지

필드-변수를 어레이 FILED로 측정

TOTFFL: = TOTFFL + (FIELD PERIMETER/2.)

TOTPW: = TOTPW + FIELD V. PROJECT

TOTPH: = TOTPH + FIELD H.PROJECT

TOTFIELDS: = TOTFIELDS + 1

메시지 중지

또다른 필드를 선택하거나 "마무리"하시오...

선택된 디스플레이 (이진법 A)(틀)

중지

다음 FIELD

인쇄 " "

인쇄 "AVE FIBE DIAM (UM)=". TOTAREA/TOTFFL

인쇄 " "

인쇄 "AVE AREA OF FIBERS (SQ UM) =". TOTAREA/TOTFIELDS

인쇄 " "

인쇄 "AVE LENGTH OF FIBERS (UM)=". TOTFFL/TOTFIELDS

인쇄 " "

인쇄 "AVE PROJ HT OF FIBERS (UM) =". TOTPH/TOTFIELDS

인쇄 " "

인쇄 "AVE PROJ WIDTH OF FIBERS (UM) =". TOTPW/TOTFIELDS

인쇄 " "

인쇄 "# OF FIELDS=". TOTFIELDS." AVE FIELD WIDTH (UM)=". TOTWIDTH/TOTFIELDS

LOOPCOUNT = 1 내지 5에 대하여

인쇄 " "

다음

프로그램 종료

제어된 연신 및 수축 부하 특성을 갖는 고도로 연신가능한 및/또는 회복가능한 부직 웹이 개시된다. 하나의 구현예에서, 그러한 웹은 섬유 형성 엘라스토머와 두번째 열가소성 중합체를 갖는 나란한 또는 외피/코어 배열의 이성분 스펀본드 섬유로부터 제조된다. 상기 두번째 열가소성 중합체는 엘라스토머일 필요가 없다. 상기 부직 웹은 방사 및 방사-후 신장 및/또는 당김의 두 단계로 제조될 수 있지만, 상기 웹은 특정의 스핀라인 퀀칭 온도 및 속도 분포 하에 충분한 신장 및 또는 섬유 당김 장치(fiber draw unit) 내의 당김을 이용하여, 방사 도중 충분한 스핀라인 인장을 동시에 적용하고, 따라서 웹에 대하여 일정한 섬유 분포 및 또한 충분히 높은 스핀라인 응력을 보장함으로써, 1 단계로 더욱 효율적으로 제조될 수 있다는 것이 밝혀졌다.

방사-후 신장이라는 용어는 상기 재료를 신장 또는 증차적으로 신장하기 위한 하강 흐름 공정 기술의 사용을 나타내는 의미이다. (접착 후 신장). 예를 들면, 상기 하항 흐름 공정 기술은 점차적으로 더 높은 속도에서 작동하는 순차적인 신장 롤을 포함할 수 있다. 어떤 경우에, 상기 하강 흐름 공정 단계는 압출된 웹의 중합체성 물질, 또는 본 출원의 나중에 기술하는 바와 같이 최종 사용을 위한 제조에서 탄성 재료를 예비신장시켜야 할 필요성에 따라, 유익할 수 있다.

중합체 계에 따라, 섬유 중의 상기 두 중합체의 비 및 배열, 및 스핀라인 (섬유 형성) 공정 중 인장의 정도, 수득되는 섬유성 웹에 의해 나타나는 연신 및 수축력이 본 발명에서 제어될 수 있다. 바람직하다면, 라미네이트 중에 웹을 도입하는 재료의 경우, 멈출 때까지 신장시키는 성질도 이러한 방식으로 조절될 수 있다. 본 출원의 목적을 위해, 상기 멈출 때까지 신장시키는 성질은 3 인치(7.62 mm) 조각이 전형적인 소비자가 "신장을 그치는" 것으로 느끼는 2000 g의 인장력에 도달하는 것을 의미할 것이다.

사용되는 특정 엘라스토머가 통상적으로 고무 같은 촉감 또는 느낌을 줄 경우, 엘라스토머 코어를 열가소성 중합체 외피로 균일하게 덮어 고무 같은 느낌을 완화시키기 위해, 편심 또는 동심의 외피/코어 이성분 섬유 배열을 갖는 방사 웹이 바람직한 것으로 밝혀졌다. 그렇지 않으면, 나란한 배열의 이성분 섬유의 고무 같지 않거나 덜 고무같은 면이, 엘라스토머 성분이 나선의 중간 부분에 보유된 매우 곱슬곱슬한 형태로 사용될 수도 있다. 상기 재료는 그 후 500 gf(그램 힘)/3 인치 부하 하에 적어도 30% 연신까지 횡단-방향으로 신장가능하도록 쉽게 만들어질 수 있다. 상기 재료는 100% CD 연신 첫번째 사이클 시험 상에서 50% 연신에서 3 인치(7.62 cm) 수축력에 대하여 1 그램 힘을 초과하는 값을 나타낼 수 있다.

또한 상기 재료는 MD/CD에서 3 인치(7.62 cm) 부하에 걸쳐 500 g 힘 하에 30%를 초과하여 연신가능한 CD/MD 신장을 나타낼 수 있다. 상기 재료는 100% CD 연신 첫번째 사이클 시험 상에서 50% 연신에서 3 인치(7.62 cm) 수축력 당 1 그램 힘(gf)을 초과하는 값을 나타내도록 만들어질 수 있다.

그러한 바람직한 연신 및 수축 부하 특성은 본 발명의 방법을 이용하여 굴곡성 섬유를, 스펀본드 웹 형성 도중 특정 섬유 배향에 이어, 그 웹을 주어진 간격을 갖는 패턴으로 간헐적인 점 접착에 의해 안정화시킴으로써, 루프, 얽힘 및 곱슬곱슬한 형태로 분포시킴으로써 수득될 수 있다. 그리하면, 접착 지점 사이의 수득되는 실제 섬유 길이, 또는 "접착 간격 당 섬유 길이"(FL/BS)는 웹 연신의 초기 단계를 대략 결정하고, 낮은 연신 부하를 나타낸다.

어떤 상황에서, 상기 섬유는 또한 섬유의 표면이 엘라스토머 코어의 길이를 따라 모여진 주름진 표면 지형학을 나타낸다. 어떤 상황에서는, 섬유가 신장됨에 따라, 이와 같이 모이는 것이 상기 재료에 대하여 추가의 탄성을 제공한다.

일부 구현예에서, 연신의 나중 단계 도중 연신 및 수축 부하가 제어되기를 소망한다면, 상기 굴곡성 섬유를 활성화시키는 것이 바람직하다. 첫번째 및 두번째 성분 중합체의 성질, 사용된 엘라스토머의 양 및 변화되는 이성분 섬유 단면의 기하학으로써 넓은 범위의 섬유 굴곡성이 수득될 수 있다. 그러한 굴곡성 이성분 섬유가 방사되고, 스핀라인 속도 대 형성 와이어 속도의 충분히 높은 비, 또는 섬유 응축(condensation) 비에서 웹이 형성되어, 주어진 접착 패턴을 갖는 접착 간격 당 섬유 길이를 조절한다. 필요하다면, 적합한 스핀라인 온도 윤곽을 갖는 충분히 높은 스핀라인 응력이 그 후 상기 굴곡성 섬유를 방사 시에 탄성화할 것이다. 선택적으로, 그러한 탄성화는 기계적 당김 후에 수행될 수 있다.

특정 응용에서 이축 신장성 재료의 경우 별도로 MD 및 CD에서 인장 부하를 가하는 것이 종종 바람직하다. 예를 들면, MD 배향된 홈을 가진 롤을 이용한 다음 그 재료를 열 고정시킴으로써, 인장은 CD에서 증가될 수 있지만, CD에서 재료를 신장시킴으로써 MD에서는 감소될 수 있다. CD에서 섬유를 배향하기 위해 상기 재료를 신장시키는 정도는 섬유를 더 탄성화하기 위한 값보다 훨씬 낮으며, 이는 그 항복점 위에서 외피/코어 다성분 섬유 배열 중 외피 중합체를 변형시킬 것을 필요로 한다.

이러한 선택의 한 예로서, 재료 100%의 3" x 4" (CD x MD) 시료를 기계 횡단-방향으로 연신하고, 이를 연신된 상태에서 플렉시글래스(plexiglass) 판에 고정시킴으로써 CD-배향 열 고정 시험을 완성하였다. 시료를 160°F의 오븐에서 30 분 동안 두었다. 그 후, 연신/수축 시험을 100% 최대 연신으로 CD 및 MD 방향에서 수행하였다. 인장 값을 대조 또는 노출되지 않은 재료의 인장과 비교하였다. 상기 시험으로부터의 결과는 CD에서 기대한 증가 및 MD 인장에서 감소를 확인하였고, 이는 도 18 및 19에 반영된다. 도 18은 크라톤(Kraton)(K)/폴리프로필렌(PP); 90/10; 0.6 osy (표준화된) 재료의 CD 인장에 대한 열 고정의 영향을 나타낸다. 즉, 이는 CD 인장에 대한 CD 배향 열 고정의 효과를 나타낸다. 도 19는 크라톤/PP; 90/10; 0.6 osy (표준화된) 재료의 MD 인장에 대한 열 고정의 영향을 나타낸다. 즉, 이는 MD 인장에 대한 CD 배향 열 고정의 효과를 나타낸다.

상기 재료가 탄성화된 외피/코어 이성분 섬유에 의해 고도로 연신가능하며 수축가능할 것이 요구되는 경우에, 상기 첫번째 성분 엘라스토머 대 두번째 성분 열가소성 중합체의 비는, 특히 외피/코어 배열에서 이성분 스펀본드의 전형적인 값보다 높아야 할 필요가 있다. 예를 들면, 그러한 재료에서는 적어도 70 내지 98% 사이의 코어 엘라스토머 성분(중량)을 갖는 것이 바람직하다. 그렇지 않으면, 그러한 재료에서는 적어도 70 내지 90% 사이의 코어 엘라스토머 성분(중량)을 갖는 것이 바람직하다. 두번째 성분의 레올로지 성질을 변화시키지 않고 상기 두번째 성분의 적은 양을 균일하게 분포시킴으로써, 바람직한 성질을 갖는 이성분 섬유가 수득될 수 있다.

도 1을 참고하면, 섬유를 웹으로 형성하는 방법을 실시하기 위해 사용되는 장치의 개략이 도시된다. 상기 방법은 스펀본드 장치를 통해 호퍼(11)에 담긴 첫번째 성분 및 호퍼(12)에 담긴 두번째 성분을 공-압출하는 단계를 포함한다. 상기 첫번째 및 두번째 성분은 각각 고체 수지 펠렛 또는 작은 입자 또는 과립의 형태일 수 있다. 상기 첫번째 성분을 호퍼(11)에 위치시키고, 그로부터 상기 성분이 계량되고 도관을 따라 압출기(13)로 보내진다. 유사하게, 호퍼(12)에 담긴 두번째 성분도 계량되고 도관을 따라 두번째 압출기(14)로 보내질 수 있다.

상기 첫번째 성분은 방사되거나 연속적 섬유로 달리 형성될 수 있는 재료이다. 상기 첫번째 성분이 섬유로 형성될 경우, 섬유는 신장될 수 있어야 하고 높은 회복 백분율을 가져야 한다. 바람직하게는, 상기 첫번째 성분은 엘라스토머 재료이다. 상기 첫번째 성분으로 사용될 수 있는 적합한 엘라스토머 재료는 폴리우레탄 엘라스토머, 코폴리에테르 에스테르, 폴리에테르 블럭 폴리아미드 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA) 엘라스토머, 스티렌계 블럭 공중합체, 올레핀계 엘라스토머 또는 플라스토머(plastomer), 뿐만 아니라 중합체 분야의 당업자에게 공지된 여타의 엘라스토머를 포함한다. 특히 적합한 엘라스토머는 크라톤 폴리머즈(KRATON^(R) Polymers)로부터 시판되는 것들과 같은 스티렌계 블럭 공중합체를 포함한다. 크라톤^(R)은 텍사스 휴스턴 소재의 크라톤 폴리머즈의 등록 상표이다.

첫번째 성분과 마찬가지로, 두번째 성분도 방사되거나 연속적 섬유로 달리 형성될 수 있는 재료이다. 상기 첫번째 성분(엘라스토머)은 전형적으로 고속의 스펀본드 공정에서 방사되기에 충분히 높은 용융 강도를 갖지 않으므로, 상기 두번째 성분은 스핀라인(섬유)을 파열하지 않고 상기 첫번째 성분을 강화하기에 충분히 높은 용융 강도를 바람직하게 가져야 한다.

상기 첫번째 및 두번째 성분이 직선형 섬유로 형성될 경우, 상기 섬유는 상기 직선형 섬유가 일회용 소비자 제품의 신장성 성분으로 유용하도록 신장된 조건으로부터 수축 또는 축소될 수 있다. 여기에서 언급되는 "수축"이라는 용어는 "줄어드는" 것과 같은 의미이다. 그러나, 높은 수축력이 요구되는 특정 응용의 경우에는, 신장성 재료가 수축성 섬유로써, 또는 제한된 메모리를 갖거나 메모리를 전혀 갖지 않는 수축성이 적은 섬유로써가 아니라 고리로 된, 얽힌 또는 곱슬곱슬한 섬유로 만들어질 수도 있음이 잘 인식되어야 한다. 그리하면, 상기 재료의 신장 특성은 본 출원의 나중에 기술하는 바와 같이, 수축하는 섬유의 것과는 상이할 것이다.

상기 두번째 성분은 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 같은 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리에테르 또는 폴리아미드로부터 형성될 수 있다. 상기 두번째 성분을 위해 사용가능한 또다른 적합한 폴리올레핀계 재료는 프로필렌 및 에틸렌을 함유하는 랜덤 공중합체 같은 랜덤 공중합체, 또는 폴리프로필렌/폴리부틸렌 배합물 및 공중합체를 비제한적으로 포함하는 배합물 등의 재료를 포함한다.

상기 두번째 성분은 신장 시 영구적 변형을 제공하는, 즉 영구적 고정을 나타내는 용융 압출가능한 열가소성 재료로부터 형성될 수도 있다. 그러한 재료는 폴리아미드를 포함하지만, 이에 국한되지는 않는다.

상기 두번째 성분은 신장될 경우 첫번째 성분보다 더 낮은 회복율을 갖는 것이 바람직하다. 상기 재료는 고무 같은 촉감이나 만질 때 점착성을 나타내지 않으며, 거기에 인접하여 함유된 엘라스토머 재료를 충분히 덮도록 얇은 일정한 층으로 압출될 수 있는 것으로 선택될 수 있다. 이와 같은 두번째 성분으로 고무 같거나 점착성인 재료를 덮음으로써, 상기 점착성의 성분이 "끈끈한" 촉감 없이 탄성을 부여하도록 사용될 수 있다. 사용되는 특정의 두번째 성분에 따라, 외피/코어 이성분 재료의 외피 성분은 표면 주름을 나타내거나 나타내지 않을 수 있다. 예를 들면, 폴리프로필렌 또는 그의 10% 폴리부틸렌 공중합체와의 배합물을 외피에 사용하는 것은 주름진 표면 지형학을 초래할 수 있는 한편, 외피에 폴리에틸렌을 사용하는 것은 비교적 매끈한 표면을 초래할 수 있음이 밝혀졌다.

도 1로 다시 돌아와서, 상기 첫번째 및 두번째 성분은 각각 두 개의 압출기(13 및 14)에서 별도로 공-압출된다. 상기 첫번째 및 두번째 압출기(각각 13 및 14)는 압출 분야의 당업자에게 잘 알려진 방식으로 기능한다. 간단히 말하면, 고체 수지 펠렛 또는 작은 입자 또는 과립을 먼저 그 용융 온도보다 높은 온도로 가열하고 회전하는 나사 송곳에 의해 경로를 따라 진행시킨다. 상기 첫번째 성분은 첫번째 도관을 통해 보내지는 한편 상기 두번째 성분은 두번째 도관을 통해 동시에 보내지며, 두 유동물 흐름은 방사팩(16) 내로 향한다. 펌프(15)가 상기 도관의 하나 또는 양자를 가로질로 위치하여 필요하다면 부피 배분을 조절할 수 있다.

상기 방사팩(16)은 합성 섬유를 제조하기 위한 장치이다. 상기 방사팩(16)은 압출된 물질이 그를 통해 유동하는 복수의 구멍 또는 입구를 갖는 바닥 판(도시되지 않음)을 포함한다. 상기 방사팩은 바람직하게는 상기 첫번째 및 두번째 성분을 바람직한 이성분 섬유 단면 기하학을 형성하도록 하는 방식으로 향하게 하는 배분 판의 조립품을 포함한다. 외피/코어 배열에서 고도로 탄성화된 섬유가 요구되는 경우, 상기 두번째 성분의 양은 이성분 재료를 위한 전형적인 이성분 스펀본드 섬유 형성의 양과 비교할 때 극히 적다. 이러한 섬유 형성을 수행함에 있어서, 코어 엘라스토머 유동물 주위에서 그 용기 용융물 풀로부터 상기 두번째 성분의 유동을 제한하는 분배 판이 사용되어, 상기 용융물 풀의 배면 압력을 보장하고 따라서 상기 엘라스토머 코어를 균일하게 덮을 수 있다. 제한의 정도는 상기 두번째 성분의 유량 및 점도에 의존한다. 그렇지 않으면, 상기 이성분 방사팩은 두번째 성분으로 부분적으로 덮인 첫번째 성분 엘라스토머를 갖는 스핀라인(섬유)을 생성하여, 조악한 최종 제품을 초래한다. 그러한 스핀라인은 한데 늘어붙도록 너무 점착성이어서, 허용될 수 없이 조악한 형성 및 재료의 고무 같은 촉감을 가져온다. 또한, 상기 웹은 너무 점착성이어서 가벼운 기초 중량 재료가 제조될 수 없고, 그러한 웹의 연신 부하는 허용될 수 없을만큼 높다.

방사팩의 평방 인치 당 구멍의 수는 평방 인치 당 약 5 내지 약 500 개 구멍의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 상기 방사팩(16)의 평방 인치 당 구멍의 수는 약 25 내지 약 250이다. 더욱 바람직하게는 상기 방사팩(16)의 평방 인치 당 구멍의 수는 약 125 내지 약 225이다. 상기 방사팩(16)의 구멍의 각각의 크기는 변할 수 있다. 전형적인 크기의 구멍은 약 0.1 밀리미터(mm) 내지 약 2.0 mm 직경의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 상기 방사팩(16)의 구멍의 각각의 크기는 약 0.3 mm 내지 약 1.0 mm 직경의 범위일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 방사팩(16)의 구멍의 각각의 크기는 약 0.4 mm 내지 약 0.8 mm 직경의 범위일 수 있다.

방사팩(16)의 구멍은 단면이 둥글거나 원형이어야 할 필요는 없으며, 이열(bilobal), 삼열(trilobal), 정사각형, 삼각형, 직사각형, 타원형 또는 임의의 여타 필요한 기하학적 단면 형태를 가질 수 있음이 주목되어야 한다.

도 1로 다시 돌아가서, 상기 첫번째 및 두번째 성분은 방사팩(16) 내로 향하며, 상기 첫번째 성분이 압출된 섬유의 코어를 형성하는 한편 상기 두번째 성분은 압출된 섬유의 외피를 형성하여 코어의 원주 외부를 둘러싸는 (상기 방사팩이 외피/코어 배열용으로 고안됨을 가정할 때) 방식으로, 상기 바닥 판에 형성된 구멍을 통하여 보내진다. 상기 첫번째 성분은 바로 쉽게 외피를 형성하는 한편 상기 두번째 성분은 필요하다면 호퍼 요소 중 적절한 스위치를 이용하여 코어를 형성할 수 있음을 주목해야 한다. 상기 코어/외피 배열은 직선형의 이성분 섬유의 하나의 형태(도 2B)를 생성한다. 여타의 단면 형태를 갖는 이성분 섬유가 방사팩(16)을 사용하여 제조될 수도 있다. 예를 들면, 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 이성분 섬유는 나란한 배열 2A 또는 코어/외피 디자인(2B 및 2C)을 가질 수 있다. 2C 섬유에서, 상기 코어는 외피로부터 동축으로 치우쳐 있다. 2D 형태는 2A와 매우 유사하지만, 상기 첫번째 성분이 두번째 성분으로 덮여 나선형의 곱슬곱슬한 섬유를 형성하는 꼬는 작용을 향상시킨다. 예를 들면 2E에서 2G에 나타난 바와 같이 첫번째 성분 단면의 중력 중심과 두번째 성분의 중력 중심 사이에 보다 긴 거리로써 더 조밀한 주름이 생성될 수 있다. 다음, 첫번재 성분 엘라스토머의 양은 동심의 외피/코어 배열에서만큼 많이 필요하지 않다. 나란한 이성분 배열을 가지고는, 노출된 엘라스토머의 결과로서 바람직하지 않은 고무 같은 촉감 또는 점착성이 마무리된 웹에 존재할 수 있음이 인식되어야 한다. 그러나, 그러한 고무 같은 촉감은, 수축하는 엘라스토머가 나선 내부에 위치하는 경향이 있어, 보다 조밀한 나선형 주름으로 최소화될 수 있다.

방사팩(16) 내의 판에 형성된 각 구멍에 대하여 하나의 이성분 섬유가 형성될 것이다. 이는 각각이 소정의 직경을 갖는 복수의 연속적인 용융된 섬유가 첫번째 속도로 상기 방사팩(16)을 동시에 빠져나갈 수 있게 한다. 각각의 직선형인 이성분 섬유는 떨어져 위치할 것이고 인접한 섬유로부터 분리될 것이다. 각 이성분 섬유의 직경은 상기 방사팩의 바닥 판에 형성된 구멍의 크기에 의해 예측될 것이다. 예를 들어, 상기 언급된 바와 같이, 상기 바닥 판의 구멍 또는 입구의 직경이 약 0.1 mm 내지 약 2.0 mm의 범위인 경우, 상기 용융된 섬유 각각은 약 0.1 mm 내지 약 2.0 mm 범위의 초기 직경을 가질 수 있다. 용융된 섬유는 종종 그들이 일단 상기 판에 형성된 구멍을 빠져나오면 단면적이 팽창되는 경향이 있지만, 이러한 팽창은 비교적 작다.

다시 도 1을 참고하면, 복수의 연속적인 용융된 섬유(56)가 퀀치 영역(18)을 통해 보내져서 복수의 냉각된 직선형 섬유를 형성한다. 퀀치 영역(18)에서, 상기 연속적인 용융된 섬유를 하나 이상의 공기 흐름에 의해 접촉시킨다. 통상적으로, 방사팩(16)을 빠져나와 퀀치 영역(18)으로 들어가는 연속적인 용융된 섬유의 온도는 약 150℃ 내지 약 250℃의 범위일 것이다. 퀀치 영역(18) 내에서, 연속적인 용융된 섬유는 보다 낮은 온도의 공기와 접촉하고 둘러싸인다. 공기의 온도는 약 0℃ 내지 약 120℃의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 용융된 섬유를 신속히 냉각시키기 위해 그 공기를 식히거나 냉각시킨다. 그러나, 이성분 섬유를 형성하는 데 사용되는 특정 재료의 경우; 주위 공기 또는 심지어는 가열된 공기를 사용하는 것이 유리하다. 그러나, 대부분의 엘라스토머 재료의 경우, 상기 공기는 약 0℃ 내지 약 40℃의 온도로 식히거나 냉각된다. 더욱 바람직하게는, 공기는 약 15℃ 내지 약 30℃의 온도로 식히거나 냉각된다. 보다 낮은 온도의 공기가 다양한 각에서 용융된 섬유를 향할 수 있지만 수평 또는 하방의 각이 잘 작용하는 것으로 보인다. 들어오는 공기의 속도는 상기 용융된 섬유를 효율적으로 냉각시키도록 유지되거나 조절될 수 있다.

식히거나 냉각된 공기는 연속적인 용융된 섬유/스핀라인으로 하여금, 전형적으로 그 엘라스토머 코어에서 고체화, 및 결정화가 가능하다면 결정화, 또는 상 분리를 초래하여 복수의 연속적인 냉각된 이성분 섬유를 형성할 것이다. 상기 공정 도중 결정화 능력은 물론 또한 재료의 결정도율(crystallinity rate)에 부분적으로 의존할 것이다.

냉각된 섬유는 상기 시점에서 여전히 직선 형태이다. 냉각된 섬유는 섬유가 그로부터 형성된 상기 첫번째 및 두번째 성분의 용융 온도 아래의 온도에 있을 것이다. 냉각된 섬유는 이 단계에서 연성의 플라스틱 외관을 가질 수 있다.

다음, 복수의 연속적인 냉각된 섬유(19)를 당김 장치(20)로 보낸다. 당김 장치(20)는 상기 퀀칭 영역(18) 아래에 수직으로 위치할 수 있다. 상기 당김 장치(20)는 그 위에서 냉각된 섬유가 당겨질 수 있는 적절한 거리를 제공하도록 30 내지 60 인치(62에 의해 측정)의 충분한 높이를 가져야 한다. 하향으로 당기는 것은 압축된 공기에 의해 좁은 간격(들)을 통해 분출된 고속의 공기 흐름을 상기 냉각된 섬유에 가하는 것을 수반하며, 그것이 방사팩(16)을 하향으로 빠져나오는 상기 용융된 재료를 당기거나 신장시킬 것이다. 공기 압력은 간격 크기와 같은 요인들에 따라 평방 인치 당(psi) 약 1 파운드에서 약 100 psi의 범위일 수 있다. 바람직하게는, 공기 압력은 약 2 psi 내지 약 50 psi의 범위일 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상기 공기 압력은 약 3 psi 내지 약 20 psi의 범위일 수 있다. 상기 냉각된 섬유를 효율적으로 당기기 위해 고압의 흡인된 공기 속도가 유지되거나 조절될 수 있다.

압축된 공기는 약 25℃의 주위 온도이거나, 압축된 공기는 바람직하다면 더 뜨겁거나 더 차가울 수 있다. 냉각된 섬유는, 냉각된 상태가 아닌 용융된 상태로부터 주로 아래로 신장되거나/당겨진다. 당김 장치(20)의 고속의 공기의 하향력이 상기 용융된 재료를 고체 섬유로 연신 및 신장되게 할 것이다. 용융된 재료의 연신은 통상적으로 상기 고체 섬유의 단면적을 형태를 만들거나, 좁히거나, 변형시키거나 달리 변화시킨다. 예를 들면, 상기 용융된 재료가 방사팩(16)을 빠져나올 때 둥근 또는 원형의 단면적을 가질 경우, 상기 고체 섬유의 외경은 감소될 것이다. 고체 직선형 섬유의 직경이 감소되는 양은 용융된 재료가 당겨지는 양, 섬유가 당겨지는 거리, 공기 온도 및 속도의 분포, 섬유를 당기는 데 사용된 공기의 압력 및 온도, 방사 판과 당김 장치의 입구 사이의 거리, 당김 장치의 길이 등을 포함하는 여러 요인에 의존할 것이다. 바람직하게는, 상기 고체 직선형 섬유의 직경은 약 5 미크론 내지 약 100 미크론의 범위일 것이다. 더욱 바람직하게는, 상기 고체 직선형 섬유의 직경은 약 10 미크론 내지 약 50 미크론의 범위일 것이다. 가장 바람직하게는, 상기 고체 직선형 섬유의 직경은 섬유 당김 장치를 빠져나온 후 약 10 미크론 내지 약 30 미크론의 범위일 것이다.

당김 장치(20)를 빠져나오면, 상기 냉각된 섬유는 고체의 섬유일 것이다. 방사판과 섬유 당김 장치 사이에서 생성된 인장력인, 스핀라인 인장력은 방사판으로부터 나오는 방사 속도, 퀀칭된 스핀라인의 온도 분포 및 당김 장치 내 공기 유동에 의존한다. 이러한 인장력이 바람직한 성질을 나타내는 섬유를 만들도록 작용하는 것이며, 섬유의 탄성 성질을 맞추기 위해 중요하다. 스핀라인이 충분히 냉각된 후, 인장력이 높을수록 엘라스토머 성분의 더 많은 수축을 부여하여 섬유 연신가능성을 향상시킨다. 그러나, 일정 값을 넘는 방사 판에 진행된 너무 높은 스핀라인 인장력은 스핀라인의 파열을 가져온다. 그러한 스핀라인 인장력 분포는 주어진 섬유 크기에 대하여 스핀라인 온도 윤곽을 통해 최대화될 수 있다.

하나의 구현예에서는, 압출된 용융된 스핀라인(섬유)를 방사 판 바로 밑에 있는 0.5 내지 6 인치 높이의, 따뜻하고 정체된 공기 또는 횡단 유동 공기로 구성된, 지연된 퀀치 영역(60)으로 통과시킨다. 섬유 냉각이 너무 빠르면, 용융된 스핀라인이 조급하게 고체 외피를 형성하며, 따라서 원하는 섬유 크기로 가늘게 하기 위해 높은 인장력을 필요로 한다. 상기 인장력이 스핀라인 중합체의 응집력을 넘어서면, 그것은 섬유를 파열할 것이다. 그러한 지연된 퀀칭은 원하는 최종 섬유 크기를 수득하기 위해 스핀라인이 일정한 크기로 쉽게 변형될 수 있게 한다. 다음, 상기 스핀라인을 횡단 유동하는 퀀치 공기로 신속히 퀀칭한다. 상기 퀀치 공기는 각각이 상류 및 하류 측(57 및 58) 상에서 140 내지 170 ft/분 사이의 속도로 여러 개의 상자를 통해, 예를 들면 퀀치 영역의 상단에서부터 바닥으로 흡인된다. 퀀치 공기의 동요는 바람직하게는 상기 냉각 도중 스핀라인(섬유)의 접촉을 최소화하도록 제어된다. 그리하면, 방사 판과 당김 장치의 입구 사이의 총 스핀라인 길이는 퀀치 영역 아래의 메이크업(makeup) 공기 영역(63)을 포함하여 전형적으로 약 30 내지 100 인치(76.2 - 254 cm)이다. 고속의 공기가 상기 당김 장치의 말단으로부터 빠져나오면서, 그것이 실내 공기를 반출하여, 상기 형성 표면 아래의 진공 상자를 통해 그것이 소진될 때까지 그 속도가 감속된다. 그러한 실내 공기 반출 도중, 다양한 규모의 범위를 갖는 공기 동요가 생성되어, 섬유가 형성 표면 상에 형성될 때 얽히거나 고리모양이 되게 한다. 당김 장치 노즐의 말단과 형성 표면 사이의 전형적인 형성 거리(63)는 0.2 내지 1 인치의 당김 장치 노즐을 사용할 경우 전형적으로 5 내지 20 인치이다.

전형적으로, 상기 형성 공기, 즉 퀀치 및 메이크업 공기는 약 10,000 내지 14,000 ft/분으로 섬유 당김 장치의 상단 내에 흡인되고, 약 12,000 내지 16,000 ft/분으로 바닥에서 빠져나간다. 그러한 섬유 당김 장치 공기는 매우 가는 슬롯(2)을 통해 고압의 공기에 의해 분출되는 모멘텀에 의해 가속화되고, 상기 속도는 약 40,000 내지 60,000 ft/분에 이를 수 있다. 따라서 상기 스핀라인은 섬유 당김 장치 내의 그러한 공기유동 필드에서 공기 흡인력에 의하여 매우 긴장된다.

다음, 섬유를 그들이 섬유 당김 장치에서 나와, 그를 통해 대부분의 형성 공기가 소모되는 형성 표면 상에 분포될 때 이완되도록 한다. 형성 표면이 상기 형성된 섬유를 실어 나르는 속도는 섬유가 당김 장치를 빠져나오는 속도에 비해 근본적으로 작다. 이완은 가는 외피 섬유를 수축시키도록 작용하며, 신장된 코어 엘라스토머의 수축력은 외피/코어 배열의 어떤 경우에는 신장된 열가소성 외피의 다발지음 또는 모임을 초래하도록, 및 어떤 경우에는 섬유 중 얽힘 또는 컬을 초래하도록 충분히 높다. 한편, 나란한 배열에서는, 그러한 수축이 섬유 중 나선형의 곱슬곱슬함을 초래할 것이 예상된다. 섬유 단면에서 두번째 성분의 것과 일치하지 않는 첫번째 성분의 중력 중심을 포함하는, 편심의 외피/코어 이성분 배열과 같은 이성분 배열은 특히 곱슬곱슬하거나 코일 형태인 섬유의 결과를 가져온다. 따라서 이러한 섬유 수축은 첫번째 성분 엘라스토머의 탄성 성질, 두번째 열가소성 중합체의 항복 인장 성질 및 섬유 단면의 기하학에 의존한다.

이미 지적하였듯이, 사용된 중합체에 의존하는 섬유 수축은 때로 이성분 섬유의 얇은 외피의 주름진 지형학(다발지음 또는 모임)의 결과를 가져오거나, 아니면, 외피 중합체 자체가 회복가능한 경우에는 매끈한 표면의 결과를 가져온다.

앞서 지적한 바와 같이, 당김 장치(20)를 빠져나오는 고체의 직선형 섬유는 움직이는 지지체 또는 형성 표면(23) 상에 침착된다. 움직이는 지지체(23)는 가이드 롤(24) 주위를 회전하면서 구동 롤에 의해 구동되는 연속적인 형성 와이어 또는 벨트일 수 있다. 필요하다면 하나 이상의 가이드 롤이 사용될 수 있다. 당업자에게 공지된 다른 종류의 움직이는 지지체가 사용될 수도 있다. 움직이는 지지체(23)는 구멍을 갖지 않거나 그 안에 형성된 다수의 구멍을 갖는 미세한, 중간 또는 굵은 체로 구성될 수 있다. 예를 들면, 움직이는 지지체(23)는 표준 윈도우 스크린과 유사한 형태를 갖거나, 종이의 형성에서 종이 산업에 의해 사용되는 와이어 또는 펠트와 유사하도록 조밀하게 직조될 수 있다. 진공 쳄버(21)가 선택적으로, 고체의 직선형 섬유가 상기 움직이는 지지체(23) 위에 축적되는 것을 촉진하기 위해 움직이는 지지체(23)의 아래에 위치할 수 있다. 도 1에서, 상기 방법의 압출/방사 부분은 25에 의해 일반적으로 나타난다. 방사 후 공정은 일반적으로 30에 의해 나타난다.

다시 도 1을 참고하면, 연속적인 직선형 섬유가 상기 움직이는 지지체(23) 위에 랜덤 배향으로 축적되어 부직 매트를 형성한다. 상기 부직 매트는 단순히 상기 시점에서 연속적인 직선형 섬유의 축적이며, 섬유를 웹으로 안정화시킬 어떠한 용융 지점 또는 접착도 포함하지 않는다. 매트의 두께 및 기초 중량은 움직이는 개방된 지지체(23)의 속도, 상기 움직이는 지지체(23) 상에 침착된 연속적인 직선형 섬유의 수 및 직경, 뿐만 아니라 상기 움직이는 지지체(23) 상에 섬유가 침착되는 속도에 의해 예측될 것이다. 다음, 상기 부직 매트를 하나 이상의 열풍 분출 또는 기류를 상기 매트로 향하게 하는 열풍 나이프(26) 하에 선택적으로 보낸다. "열풍"이란 소정의 상승된 온도로 가열된 공기를 의미한다. 사용되는 정확한 온도는 이성분 섬유를 형성하는 데 사용되는 재료에 근거하여 결정될 것이다. 열풍은 섬유들이 인접하는 섬유와 접촉, 교차 또는 중첩되는 지점에서 섬유의 일부를 용융시키기에 충분한 온도여야 한다. 열풍은 섬유의 일부를 용융시키고 다수의 용융 지점에서 인접한 섬유에 접착시킨다. 사용될 경우, 열풍은 바람직하게는 약 60 내지 250℃ 사이이다. 온도는 물론, 외피-코어 재료가 제조될 경우, 섬유에 사용된 중합체 종류, 및 특히 바깥쪽 외피 성분의 용융 온도에 의존한다. 나란한 재료가 제조되는 경우에는 비탄성 성분의 용융 온도가 문턱 온도이다. 이와 같은 열풍 나이프는 예를 들면, 그 전체로서 참고문헌으로 도입되는 미국 특허 제 5,707,468 호(Arnold 등)에 기재되어 있다. 열풍 나이프를 대체하거나 이에 더하여, 일련의 압축 롤(27)이 상기 웹을 압축하기 위해 사용될 수 있다.

따라서 열풍 나이프로부터의 용융 지점은 둘 이상의 연속적 섬유의 교차점에서 형성된 접착이다. 형성된 용융 지점의 수는 변할 수 있고, 매트의 속도, 열풍 온도, 이성분 섬유의 조성, 상기 연속적인 직선형 섬유가 얽힌 정도, 매트의 기초 중량 등을 포함하는 다수의 요인에 의해 결정될 것이다. 예를 들면, 1 평방 인치 당 약 10 내지 약 10,000 개의 용융 지점을 형성할 수 있을 것이다. 복수의 용융 지점에 의해 접착된 연속적인 직선형 섬유는 안정화된 웹을 형성한다.

도 1을 다시 참고하면, 그 후 안정화된 웹을 접착 롤(34)과 모루 롤(36)로 형성되는 니프(32)(마무리 작업(30)의 부분으로서)를 통해 보낸다. 접착 롤(34) 및 모루 롤(36)은 전형적으로 상승된 온도로 가열된다. 상기 온도는 60 내지 250℃ 사이일 수 있다. 상기 접착 롤(34)은 하나 이상의 외부로 돌출하는 마디 또는 돌기를 포함한다. 상기 마디 또는 돌기는 접착 롤(34)의 외부 원주로부터 밖으로 연신되고, 안정화된 웹에서 복수의 결합을 생성하도록 크기 및 형태 결정된다. 이는 웹의 더 크고 더 밝은 원형의 구조(45)에 의해 도 3E에서 명확히 볼 수 있다. 일단 상기 안정화된 웹이 그 안에 형성된 접착을 가지면, 이는 접착된 웹이 된다. 접착 롤(34)과 모루 롤(36)은 상기 안정화된 웹이 상기 니프를 통과할 때, 표시된 바와 같이 회전할 수 있다. 마디 또는 돌기는 안정화된 웹 내부로 소정 깊이를 침투하여 접착을 형성할 것이다. 접착된 웹에서 접착의 정확한 수와 위치는 상기 접착 롤의 외부 원주 상에 형성된 마디 또는 돌기의 위치 및 형태에 의해 예측될 것이다. 바람직하게는, 평방 인치 당 적어도 하나의 접착이 상기 접착된 웹에 형성된다. 더욱 바람직하게는 평방 인치 당 약 20 내지 약 500 개의 접착이 상기 접착된 웹에 형성된다. 가장 바람직하게는 평방 인치 당 적어도 약 30 개의 접착이 상기 접착된 웹에 형성된다.

형성 표면 상에 침착되어 안정화 및 접착이 수행되기 전에 상기 스핀라인 직경이 최종 섬유 크기에 도달하기 때문에, 섬유 크기는 1 내지 10 데니어의 범위일 수 있음이 잘 이해되어야 한다. 예를 들면, 방사판 구멍 처리량의 구멍 당 0.6 g/분으로부터, 섬유 크기는 약 2 데니어일 수 있다. 스핀라인 속도는 약 61 m/분의 전형적인 형성 표면 속도와 비교할 때 약 2700 m/분에 도달한다. 따라서 응축 비, 즉 스핀라인 속도 대 형성 표면의 비는 엘라스토머 부분이 형성 표면에서 수축되기 전에 약 44 만큼 높다.

형성되었을 때 스핀라인은 일반적으로 직선형이다. 그러나, 그들은 형성 와이어 상에 분포되면서 고리 및 얽힘을 만든다. 고리의 크기는 부분적으로 응축 비, 퀀치된 스핀라인의 굴곡 탄성율 및 수축율에 부분적으로 의존한다. 굴곡 탄성율은 두 중합체의 탄성율에 의해서 쉽게 변할 수 있으며, 외피/코어 이성분 섬유 중 엘라스토머의 양에 의해 더욱 쉽게 변할 수 있다.

퀀치된 스핀라인 중 첫번째 성분 및 두번째 성분의 중력 중심 사이의 거리가 0이 아닌 경우, 형성 와이어 상의 이완되거나 수축된 스핀라인은 곱슬곱슬해진다. 곱슬곱슬한 정도는 압출된 섬유 중 두 중합체의 거리 및 수축 성질에 의존한다.

형성된 부직 재료의 신장가능성의 많은 부분을 제공하는 것은, 웹 내부의 일반적인 섬유 배향과 함께 섬유의 세 가지 형태, 즉, 섬유 고리, 얽힘/컬 또는 곱슬곱슬한 것 및 주름인데, 그 이유는 생성된 웹 재료 상의 잡아당기는 힘이 먼저 고리 및 컬링을 잡아 당긴 다음 주름 또는 다발(존재한다면)을 잡아당긴 후, 섬유 자체의 몸체 상에 작용하기 전에 섬유를 당기는 방향으로 재배향할 것이기 때문이다. 섬유 상에 계속된 응력은 그 후 어떤 경우에는 아마도 외피 성분을 파괴하고 엘라스토머 코어 성분을 이용할 것이다.

따라서, 재료 연신의 초기 단계는 얽힘 해제, 고리 해체, 곱슬함 해체 및 섬유 회전 또는 재배향을 수반하므로, 일반적으로 낮은 연신력을 필요로 하는 한편, 나중 단계는 섬유 자체를 잡아당기는 것을 대체로 수반한다. 상기 작용의 조합이 다양한 응용을 위한 연신 특성을 제공한다.

섬유의 고리해체, 얽힘해체, 곱슬함을 해체하는 회전 대 섬유 당김을 통한 웹 재료의 연신은 또한 재료 수축의 경우에서와 같이 어느 정도는 접착-간 거리에 의존한다는 것을 주목해야 한다. 더 일반적으로 말하면, 재료 연신의 초기 단계는 "접착 간격 당 섬유 길이" 또는 접착-간 거리와 비교한 접착 지점 사이의 실제 섬유 거리에 의존한다. 달리 말하면, 웹 재료의 연신 및 수축은 보다 짧은 접착-간 거리로써 변할 수 있고, 따라서 높은 연신 및 수축 부하를 나타낼 수 있다.

또한, 이성분 섬유 중 엘라스토머 성분의 양이 고정된 접착 패턴과 함께 증가함에 따라, 스핀라인(섬유)의 굴곡성이 증가한다. 그리하면, 섬유 고리 크기가 주어진 응축 비로 감소하고, 접착 지점 사이의 실제 섬유 길이가 증가한다. 그러나, 그러한 증가는 긴장된 엘라스토머 성분의 수축력이 얇은 외피를 압축하도록 충분히 높아져서 겉보기 섬유 직경을 증가함에 따라 최대 값에 도달한다. 다음, 섬유 당김을 통한 재료 연신이 재료의 성질에 중요한 역할을 한다.

바람직하게는, 생성된 웹의 기초 중량은 기재된 탄성 성질을 나타내기 위해서 약 6 내지 200 gsm 사이이다. 다음, 접착된 웹을 적어도 한 방향으로, 바람직하게는 두 방향으로 선택적으로 신장시킬 수 있다. 예를 들면, 접착된 웹은 웹 내부의 추가 탄성을 더 활성화시키기 위해 기계 방향, 횡단 방향 또는 양 방향으로 신장될 수 있다.

예를 들면, 접착된 웹을 한 쌍의 회전하는 롤 사이에 형성된 니프로 보낼 수 있다. 각 롤은 형태를 가진 표면을 각각 가질 것이다. 상기 형태를 가진 표면은 일정 크기를 가지며 서로 짝이 맞는 형태로 되어 있으며, 상기 접착된 웹을 그것이 니프를 통해 진행함에 따라 기계 방향으로 신장시킨다. 접착된 웹은 기계 방향으로 신장되어 길어진 웹이 될 것이다. 그러한 신장의 또하나의 선택은 웹을 기계 방향으로 신장시키기 위해 일련의 회전 롤을 사용하는 것이다. 롤은 필요하다면 상이한 속도로 구동될 수 있다.

다음 상기 길어진 웹을 한 쌍의 회전 롤 사이에 형성된 니프로 보낼 수 있다. 각 롤은 형태를 가진 표면을 각각 가질 것이다. 상기 형태를 가진 표면은 일정 크기를 가지며 서로 짝이 맞는 형태로 되어 있으며, 상기 웹을 그것이 니프를 통과할 때 웹의 폭 또는 횡단 방향을 증가시켜 닙을 더 넓게 만든다. 이는 당업자에게 공지된 여타의 메카니즘이 웹을 하나 또는 두 방향으로 신장하기 위해 사용될 수 있음을 인식해야 한다. 그러한 하나의 선택은 웹의 측부 연부를 부착시키고 웹을 횡단 방향으로 신장시키는 그리퍼(gripper)를 사용하는 것이다. 두번째 선택은 웹을 신장시키기 위해 텐터 틀을 사용하는 것이다.

신장은 약 25℃의 실온에서 일어날 수 있다. 바람직하게는, 신장은 또한 약 25℃ 내지 약 100℃ 범위의 상승된 온도에서 일어날 수도 있다. 더욱 바람직하게는, 신장은 약 50℃ 내지 약 90℃ 범위의 상승된 온도에서 일어날 수도 있다. 바람직하다면 웹의 신장 백분율을 점차적으로 증가시키기 위해 다수의 여러 쌍의 짝이 맞는 롤러를 사용할 수 있음을 주목해야 한다. 다음, 신장된 웹을 니프(들)를 통과시킬 후 이완시킨다. 상기 이완은 신장된 웹을 수축시킨다.

이러한 엘라스토머성/열가소성 이성분 재료의 증가된 탄성 성능은 특정의 낮은 성능 엘라스토머 재료와 함께 특히 효과적인 다음 방법을 통해 수득될 수 있다. 전술한 바와 같이 상기 웹을 시트로 제조한 다음, 상기 시트는 예를 들면 그 최대 신장, 즉 재료의 파열시 신장율의 약 75%까지의 주어진 일-회 신장을 부여받을 수 있다. 다음 상기 재료를 회복시켜야 한다. 웹의 그 후 탄성 성질이 향상된다. 이는 보다 높은 상대적 외피 백분율을 갖는 외피 코어 재료 및 기계 방향 탄성 성질이 빈약하거나 없는 재료 모두에 대하여 효과적이어야 한다. 예를 들면, 단일 부위-촉매된 엘라스토머 코어를 이용하여, 탄성 성능을 부적절하게 희생시키지 않고 비용 절감이 이루어질 수 있다. 0.9 미만의 밀도를 갖는 메탈로센 촉매된 폴리에틸렌과 같은 단일 활성점 촉매 중합된 엘라스토머 코어를 갖는 재료를 신장시킴으로써, 바깥쪽 외피의 영구적 변형 및 본 방법 외의 조악한 "우선" 신장(메탈로센 촉매된 재료가 전형적으로 나타내는)의 제거를 둘 다 이룰 수 있다. 재료가 사용 시 궁극적으로 50% 신장되는 것이 바람직한 경우, 상기 재료는 사용 도중 필요한 신장을 제공하도록 근본적으로 예비신장될 수 있다. 이어지는 신장 시, 그 재료를 사용하는 제품은 상기 목적을 만족시킬 것이다.

또다른 구현예에서, 시트 재료의 부분만이 예비신장되어, 부분적으로 쉬운 신장을 초래하는 한편, 재료의 나머지는 더 높은 힘으로 신장되도록 할 수 있다. 또한, 재료의 어떤 영역은 기계 방향 신장을 가지는 한편, 다른 영역은 횡단-방향 신장을 가질 수 있다. 그러한 기계 또는 횡단-기계 방향의 신장은 상기 형성된 재료를 두 개의 니프, S-랩 롤 배열, 횡단-기계 배향된 홈을 가진 롤 등의 사이로 진행시킴으로써 수행될 수 있다. 또한, 전술한 텐터 틀 또는 기계 방향 배향된 홈을 가진 롤도 사용될 수 있다.

전술한 신장 방법의 상기 (CD 신장의) 구현예의 하나에서, 롤 내부로 깊이 진행되는 기계 방향 배향된 골을 갖는 하나의 큰 직경 롤(51)(약 6 피트)을 사용하는 도 4A에서 보는 바와 같은 큰 직경 롤 시스템(50)이 사용될 수 있다. 이는 도 4B의 단면도에서 볼 수 있다. 일련의 위성 롤(52, 54 및 56)이 상기 보다 큰 직경의 롤의 골 내에 감합되는 홈을 가지고 사용될 수도 있다. 상기 위성 롤은 보다 큰 롤의 홈 내에 그들의 깊이가 변할 수 있도록 조절가능할 수 있다. 이러한 방식에서, 재료가 원하는 신장의 정도를 얻을 때까지, 상기 첫번째 위성 롤은 예를 들면 4 인치만큼 재료를 안으로 밀 수 있는 한편, 두번째 위성 롤은 예를 들면 8 인치만큼 재료를 안으로 미는 등이 가능하다. 위성 롤은 보다 적은 신장이 필요한 경우, 상기 첫번째가 예를 들면 2 인치만큼 더 큰 롤의 골 안으로 밀어질 수 있도록 조절될 수 있다. 위성 롤 시스템은 상기 재료에 표준의 홈을 가진 롤을 이용하여 한번의 큰 신장 연신 대신, 각 신장 사이에 이완을 갖는 복수의 온화한 신장을 제공한다.

상기 롤 장치에 이어, 왼쪽으로 반 사이클 이동된 동일한 롤 장치가 첫번째 장치에서 신장되지 않은 재료를 신장시킬 수 있다. 상기 재료는 홈 안의 벨트(61)에 의해 상기 재료가 미끄러질 수 없지만 신장되도록 더 큰 롤의 연부 위에 조여질 수 있다.

또다른 구현예에서, 이러한 신장을 수득하기 위해, 도 5에 나타낸 바와 같은 일련의 평행 롤(80)이 재료를 신장시키는 데 사용될 수 있다. 평행 롤은 제조 라인의 외측 상에 더 작은 직경의 롤(84)을 가지며, 기계 방향으로 배향되어, 그 사이에 위치한 더 큰 직경의 롤(82)을 갖는 3 개 이상의 롤로 구성될 수 있다. 이러한 방식으로, 재료가 평행 롤을 통과할 때, 재료는 신장될 것이다.

또다른 구현예에서는, 이러한 신장을 수득하기 위해, 도 6에서 보는 바와 같이 적어도 하나는 올라가며(92) 다음은 내려가는(94) 일련의 약 1 인치 폭을 갖는 컨베이어 벨트(90)가 사용될 수 있다. 이러한 배열에서, 상기 벨트는 "X"자를 형성하고, 재료는 "X"자의 하나의 입구(mouth)로 들어갈 것이다. 재료가 "X"자의 아래로 이동하면서, 공정에서 상기 재료의 일부는 위로 올라가게 되고 일부는 아래로 내려가게 되어 신장을 일으킬 것이다. 벨트는 필요하다면 구동될 수 있다.

또다른 선택적인 구현예에서, 상기 중합체 종류가 일정 범위의 엘라스토머 성질을 제공하도록 변할 수 있다. 예를 들면, 중합체의 하나는 궁극적인 응용에 따라 상이한 용융 유동 속도를 갖는 폴리프로필렌일 수 있다. 예를 들면, 지글러 나타 촉매된 폴리프로필렌이 하나의 응용에서 사용될 수 있고, 단일 부위 촉매된 폴리프로필렌이 다른 하나에 사용될 수 있다. 당 분야에 "메탈로센", "단일 활성점" 또는 "기하 구속(constrained geometry)" 촉매된 중합체로 알려진 상기 중합체들은 그 전체 내용이 참고문헌으로 여기에 도입되는 다우 케미칼 사(Dow Chemical Company)에 양도된 미국 특허 제 5,472,775 호(Obijeski 등)에 기재되어 있다. 메탈로센 공정은 일반적으로 공-촉매에 의해 활성화 즉 이온화된 메탈로센 촉매를 사용한다. 메탈로센 촉매의 예로서 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)티탄 디클로라이드, 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)지르콘 디클로라이드, 비스(시크로펜타디에닐)스칸듐 클로라이드, 비스(인데닐)지르콘 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)티탄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)지르콘 디클로라이드), 코발토센, 시클로펜타디에닐티탄 트리클로라이드, 페로센, 하프노센 디클로라이드, 이소프로필(시클로펜타디에닐-1-플루오레닐)지르코늄 디클로라이드, 몰리브도센 디클로라이드, 니켈로센, 니오보센 디클로라이드, 루테노센, 티타노센 디클로라이드, 지르코노센 클로라이드 수화물 및 지르코노센 디클로라이드 등을 들 수 있다. 상기 화합물의 더 철저한 목록은 다우 케미칼 사에 양도된 미국 특허 제 5,374,696 호(Rosen 등)에 포함되어 있다. 그러한 화합물들은 역시 다우에 양도된 미국 특허 제 5,064,802 호(Stevens 등)에도 논의되어 있다. 그러나, 수많은 여타 메탈로센, 단일 활성점 및/또는 유사한 촉매계가 당 분야에 공지되어 있다; 예를 들면 미국 특허 제 5,539,124 호(Etherton 등); 미국 특허 제 5,554,775 호(Krishnamurti 등); 미국 특허 제 5,451,450 호(Erderly 등) 및 문헌[Encyclopedia of Chemical Technology, Kirk-Othemer, Fourth Edition, vol. 17, Olefinic Polymers, pp. 765-767 (John Wiley & Sons 1996)]을 참고하라; 상기 언급된 특허의 전체 내용은 여기에 참고문헌으로 도입된다.

또한, 어택틱, 신디오택틱 또는 이소택틱 성질을 갖는 폴리프로필렌의 배합물이 외피에 사용될 수 있다. 엘라스토머 성분은 인게이지(Engage) EG8200, 크라톤(Kratons), ESI, 촉매 개질된 폴리에틸렌 및 기타 저 밀도 메탈로센 촉매된 또는 섬유 형성에 적합한 인사이트(Insite) 수지와 같은 엘라스토머성 수지와 폴리에틸렌의 배합물일 수 있다.

통상적인 부직 재료의 나란히 PP/PE 공압출된 필라멘트가 횡단-방향 연신가능성을 갖는 웹의 결과를 가져와서, 상기 웹이 공압출된 필름에 적층될 경우, 낮은 부하에서 횡단-방향 연신을 갖는 소비자 제품 외부커버를 수득할 수 있다. 그러나, 사용 도중 횡단-방향 연신의 방법은 필라멘트의 중합체의 비연신성에 의해 제한될 수 있다. 또한, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌은 상용성이 아니므로, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌 필라멘트 사이의 결합이 약하고, 폴리에틸렌은 연신가능성을 갖지 않기 때문에 그것은 웹 연신 도중에 더 약해진다. 이러한 문제는 웹의 층들 간에 탈적층 및 조악한 내마모성을 가져올 수 있다. 반대로, 엘라스토머성 폴리에틸렌 배합물로 만들어진 스펀본드 필라멘트는 탄성일 것이고, 더 연신될 것이므로, 증가된 웹 횡단-방향 연신가능성의 결과를 가져오고, 또한 더 높은 섬유간 접착을 나타내어 층의 탈적층을 방지하고 따라서 향상된 내마모성을 나타낼 것이다.

여기에 기재된 웹들은 라미네이트 구조의 부분일 수 있고, 그 자체가 당 분야에 공지된 방법에 의해 접착된 웹의 라미네이트 또는 필름 요소와 같이 일회용 소비자 제품에 사용될 수 있음 또한 인식되어야 한다. 또한, 기술된 웹의 층으로 된 다층의 라미네이트도 본 발명의 범위 내에 있다. 그러한 재료는 예를 들면 라이너, 외부커버 전면으로서 기저귀에 사용될 수 있고, 신장 접착된 라미네이트 또는 경부화된(necked) 접착 라미네이트를 위한 전면으로 사용될 수도 있다. 또한, 상기 재료는 매우 높은 신장 성질을 부여하기 위해 경부화된 신장된 접착 라미네이트로서 추가로 사용될 수 있다.

상기 재료를 제조하기 위한 본 발명의 방법의 국면 및 그 재료 자체를 설명하기 위해 세(3) 세트의 실시예가 제공된다. 후술하는 첫번째 세트의 실시예에서, 본 발명은 횡단-방향으로 신장성 부직 웹으로서 예시된다. 특히, 재료는 150%를 초과하는 횡단-방향의 파열시 연신율, 횡단-방향에서 3 인치 부하 당 500 gf 하에 50%를 초과하는 신장, 100% 첫번째 사이클 시험 상에서 50% 연신율에서 3 인치 당 1 gf를 초과하는 수축력 및 50% 연신율에서 30% 미만의 즉시 고정을 나타내었다. 기계 및 횡단-기계 방향 신장성 부직 웹은 유사한 결과를 나타내는 것으로 밝혀졌다.

코어/외피 이성분 시료 크라톤/PP (90% 코어/10% 외피) 및 크라톤/PE (80% 코어/20% 외피)의 섬유를 MD 방향에서 주로 배향되도록 제조하였다. 상기 섬유 배향의 연신율 및 수축 부하에 대한 효과는 명백하다. 상기 부하는 CD에서보다 MD에서 훨씬 더 높았다. 본 출원의 목적을 위해 재료의 백분율은 중량 기준임을 주목해야 한다.

하나의 구현예에서, 본 발명의 이축방향 신장성 스펀본드는 25%를 초과하는 기계 및 횡단-기계 방향 신장 회복율을 나타낸다. 기술할 어떤 구현예에서, 재료는 부드럽고 실크-같은 촉감을 나타낸다. 또다른 구현예에서, 횡단-방향 신장은 그 원래 길이의 50%를 초과하여 연신시킨다. 또다른 세번째 구현예에서, 상기 횡단-방향 신장은 그 원래 길이의 100%를 초과하여 연신시킨다. 또다른 구현예에서, 연신 능력 수준의 50%까지 연신시키는 데 필요한 힘은 100 gms/3 인치 폭을 초과하고, 900 grams/3 인치 폭 미만이다. 또다른 구현예에서, 연신 능력 수준(최대 연신 수준)의 50%까지 연신시키는 데 필요한 힘은 250 gms/3 인치 폭을 초과하고, 750 gms/3 인치 폭 미만이다. 수축력도 바람직하게는 같은 범위에 있다.

바람직하게는, 기계 방향 신장성 재료 및 기계 방향/횡단-기계 방향 신장성 재료의 경우, 상기 재료는 바로 횡단-기계 방향 신장에 관하여 전술한 것과 유사한 값을 나타낼 것이다.

바람직하게는, 각 재료의 경우, 상기 웹은 기계-방향 (기계 방향 신장성 재료만을 위해서), 횡단 기계 방향 (횡단-기계 방향 신장성 재료만을 위해서), 및 기계 및 횡단-기계 방향에서, 150%를 초과하는 파열시 연신율, 900 그램 힘/3 인치 이하의 부하 Ld에서 25%를 초과하여 연신가능하지만, 바람직하게는 900 gf/3 인치 폭 이하의 부하 Ld에서 50%를 초과하여 연신가능하며, 더욱 바람직하게는 10 이상 및 750 gf 이하의 부하에서 100%를 초과하여 연신가능한 것으로 나타난다. 바람직하게는, 상기 재료는 100% 첫번째 사이클 시험 상의 50% 연신율에서 1 gf/3 인치 폭을 초과하는 수축력 및 50% 연신에서 40% 미만의 즉시 고정을 나타내지만, 더욱 바람직하게는 50% 연신에서 30% 미만의 즉시 고정을 나타낼 것이다.

본 발명에서, 특정의 적합한 엘라스토머 및 열가소성 중합체가 이성분 방사팩을 통해 압출되고, 고체화되고 특정 온도로 냉각된다. 전형적으로, 스펀본드 공정에서 상기 방사 공정은 고체화된 섬유를 열가소성 중합체의 탄성 한계를 넘어서지만 엘라스토머 중합체의 궁극적 인장 강도보다는 낮게 인장시키는 것이 뒤따른다. 그러나, 실시예를 통하여 그러한 방사 및 당김은, 방사 후 작업을 통해서 되는 것과는 대조적으로, 방사를 하면서 동시에 수행될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 이성분 섬유 구조는 원형의 단면을 갖는 나란한 배열로 생성될 수 있지만, 더욱 바람직하게는 외피/코어 배열로 제조된다. 그러한 배열은 원형 또는 비원형의 단면을 갖는 편심의 외피/코어 배열일 수 있다. 그렇지 않으면, 상기 이성분 섬유는 비원형 단면으로 나란한 배열로 압출되거나 원형 또는 비-원형의 단면을 갖는 동심의 외피/코어 배열로 압출될 수 있다.

웹의 여러 예가 제조되었다. 예를 들면, 나란한(S/S) 이성분 섬유로 된 스펀본드 웹이 폴리프로필렌 및 굴곡성 폴리올레핀으로부터 제조되었다. 상기 재료는 100% 횡단 기계 및 기계 방향 신장성이었다. 뿐만 아니라, 코어로서 크라톤 G 2755 재료 및 외피로서 폴리프로필렌을 사용하여 편심의 외피/코어 섬유를 방사하였다. 상기 재료는 방사 시 고무 같은 느낌이 없고 매우 곱슬곱슬하였다. 또한, 크라톤 코어 및 폴리프로필렌 및 선형 저 밀도 폴리에틸렌으로 된 외피를 갖는 편심의 S/C 섬유로부터 스펀본드 섬유가 웹으로 방사되었다. 방사 시, 상기 재료는 완전히 연신가능하였고, 극히 부드러운 촉감으로 만들어질 수 있었다.

실시예 (Kraton이 표시된)에서 코어 중합체는 크라톤 G2755 (왁스 및 점착부여제가 포함된) 또는 다우 어피니티(Dow Affinity): 단일 활성점 촉매 중합된 폴리에틸렌 중합체 XUS59400.03L(Dow EG 8185)로 구성되었다. 외피 중합체는 엑손 모빌(Exxon Mobil) 3157로부터의 폴리프로필렌, 다우 폴리에틸렌 아스펀(Aspun) 6811 또는 바셀 듀라플렉스(Basell Duraflex) DP-8510 폴리부틸렌 공중합체와 같은 폴리프로필렌/폴리부틸렌 90/10 배합물을 포함하였다. 실시예에서, 88 hpi S/C 방사팩을 통한 압출의 경우, 외피 및 코어 중합체 모두에 대한 압출 온도는 약 450°F였다. 방사판은 14 인치 폭에 걸쳐 88 개 구멍/인치로써, 0.6 g/구멍/인치 속도의 총 압출 속도를 포함하였다.

이하의 다양한 실시예에서, 코어 중량 대 외피의 비는 50/50 내지 70/30 내지 82/20 내지 90/10 사이에서 변하였다. 섬유 당김 장치 압력은 4 psig에서 유지되었다. 또한, 형성 와이어로부터 접착기까지의 웹 전이를 위해 압축 롤이 사용되었다. 웹은 라미쉬(Ramisch) 스타일의 접착 패턴 롤 또는 표시된 다른 것에서 접착되었다. 접착 롤의 접착 온도는 약 155 내지 165°F 사이에서 유지되었다. 상기 재료는 와이어 속도를 조절함으로써 약 0.5 내지 2 osy 사이로 제조되었다. 하기 표 1은 제조된 실시예 재료의 물리적 성질을 나타낸다.

시료 번호	C/S 비	명세
1	크라톤/PP 50/50	매끈한 섬유 표면, 매우 적은 연신성
2	크라톤/PP 70/30	매끈한 섬유 표면; 약간의 섬유 고리; 약간의 MD 배향된 섬유; 부드러운 웹
3	크라톤/PP 80/20	약간의 주름진 섬유 표면; 더 많고 더 작은 섬유 고리 및 얽힘; 약간의 곱슬곱슬한 섬유; 약간의 MD 배향된 섬유; 부드러운 웹
4	크라톤/PP 90/10	매우 주름진 섬유 표면, 훨씬 더 작은 섬유 고리 및 얽힘, 약간의 주름; 고도로 MD 배향된; 매우 부드럽고 실크같은 감촉
5	크라톤/PE 80/20	매끈한 섬유 표면, 다수의 중간 크기 섬유 고리; 극히 부드러운 점착성 감촉
6	크라톤/(PP/PB1 90/10) 70/30	크라톤/PP 70/30에서와 실질적으로 같은 결과
7	크라톤/(PP/PB1 90/10)80/20	크라톤/PP 80/20에서와 실질적으로 같은 결과
8	크라톤/(PP/PB1 90/10)90/10	크라톤/PP 90/10에서와 실질적으로 같은 결과

상기 시료에 대하여 이하의 연신성 및 수축성 데이터가 발생되었다.

실시예의 표준화된 시료들은 상이한 기초 중량에서 제조되었다. 탄성 성질에 대한 특정 효과를 더 명백히 나타내기 위해서, 이들 성질 값들은 다음 수학식을 이용하여 어떤 공통의 기초 중량에서 표준화되었다.

표준화된 성질 = (측정된 시료 성질/시료 기초 중량) x 표준화하고자 하는 기초 중량

상기 실시예로부터의 데이터는 도 7 및 8에 반영되었음을 알 수 있다. 특히, 도 7은 0.6 osy에서 표준화된 크라톤/PP = 90/10에 대한 MD 이력현상을 나타낸다. 도 8은 0.6 osy에서 표준화된 크라톤/PP = 90/10에 대한 CD 이력현상을 나타낸다.

실시예들은 엘라스토머 코어를 갖는 코어/외피 비와 함께 굴곡 탄성율이 감소됨을 나타내었다. 굴곡 탄성율은 PE와 같이 보다 연한 외피 중합체와 함께 감소한다. 낮은 굴곡 탄성율은 더 작은 고리, 및 다공성 형성 와이어 상의 섬유 분포 도중 많은 수의 얽힘을 만들어 그와 같은 보다 높은 "응축 비"를 가능케 한다.

크라톤/폴리프로필렌(50/50) 스펀본드 섬유와 같은 더 "강성"인 섬유는 큰 고리를 생성하고 따라서, 접착 간격 당 섬유 길이는 작다. 한편, 낮은 굴곡 탄성율 섬유의 경우 섬유 길이는 증가하므로, 보다 부드러운 섬유 웹이 연신성이 더 크다. 이성분의 엘라스토머를 갖는 보다 부드러운 섬유는 기억을 갖는 경향이 있어, 응력이 이완되면 수축한다. 그러나, 접착 지점 사이의 실제 섬유 길이는 크라톤/폴리프로필렌이 70/30 주위에서 최대 값에 도달하는데, 그 이유는 응력을 받은 엘라스토머의 수축력이 외피 성분을 압축하여 섬유 표면을 주름지게 하고 겉보기 섬유 크기를 증가시킬만큼 충분히 높기 때문이다. 다음, 섬유 당김이 상기 재료 연신에 더욱 중요한 작용을 한다. 이러한 섬유 당김은, 상기 MD 및 CD 연신/수축 특성에서 나타낸 바와 같이, 섬유가 재료 연신의 방향을 향해 배향되는 경우 더욱 중요하다. 상기 일련의 실시예는 주로 MD 배향된 것이다. 보다 부드럽고 회복가능한 외피의, 즉 폴리에틸렌에 대하여 폴리프로필렌의, 효과가 명백하다.

접착 간격 당 섬유 길이, 또는 필드 폭 당 섬유 길이(FL/FW)를 측정할 목적으로, 전술한 것과 같이 분석을 수행하였다. 먼저, 폴리프로필렌 스펀본드 라이너를 포함하는 웹의 6 개 시료를 시험하였다. 모든 6 개 시료를 BSE/HICON SEM 기술로 처리하였다. 그러나, 스펀본드 웹이 미세 섬유에 "비쳐 보이는(see-through)" 효과를 부여하였고 상당히 상이하고 더욱 조밀한 접착 패턴을 가졌기 때문에, 측정은 크라톤 시료에만 수행되었다. 사용된 방법론은 70/30 내지 80/20 크라톤/PP가 접착 지점 사이의 최대 섬유 길이를 부여하였음을 보여주었다. 90/10 배합물의 더 높은 성능의 MD 및 CD 신장은 신장성이 더 큰 보다 두꺼운 섬유의 결과일 수 있다. 다음 표에 나타내는 수득되는 데이터를 도 20에 그래프로 나타낸다. 상기 도면은 70/30 내지 80/20 크라톤/PP에서 최대 기능을 갖는 5 개의 크라톤-시리즈 시료에 대한 접착 간격 당 섬유 길이 데이터를 보여준다. 상기 도면은 또한 평균 섬유 직경을 기준으로 유사한 플롯을 보여준다. 그러나, 최대 직경은 90/10 배합물의 경우에 나타난다. 25X에서 일련의 두 BSE/HICON 이미지를 도 3E 및 3F에 도시한다. 접착-간 영역을 시각화하기 위해서는 보다 낮은 배율이 선택되어야 함을 주목해야 한다. 도 3E에서 보다 짧은 접착간 길이의 섬유가 보이고, 도 3F에서는 보다 긴 접착간 길이의 섬유가 보이는 커다란 형태학 차이가 두 영상 사이에서 명백하다.

시료	섬유 직경 (μm)	FL/FW*
150/50 크라톤/PP	평균 18.8표준 편차 0.481	평균 33.2표준 편차 2.20
270/30 크라톤/PP	평균 18.5표준 편차 0.896	평균 36.1표준 편차 2.21
380/20 크라톤/PP	평균 20.3표준 편차 0.805	평균 34.7표준 편차 2.45
490/10 크라톤/PP	평균 23.8표준 편차 0.847	평균 28.8표준 편차 1.45
580/20 크라톤/PE	평균 22.9표준 편차 1.00	평균 25.2표준 편차 1.79
*FL/FW = 섬유 길이를 접착 점 사이의 거리인 필드 폭으로 나눈 값,

다음의 세번째 세트의 실시예는 본 발명의 섬유를 더 활성화시키기 위해 형성 후 신장을 수반하는 구현예를 기재하기 위해 나타낸 것이다. 이들 실시예를 제조함에 있어서, 몇가지 전술한 시료에 대하여 3 가지 사이클 시험이 수행되었다. 상기 실시예는 특정 연신율에서 본 발명 재료의 MD 및 CD 인장력 및 즉시 고정 백분율에 대한 예비신장의 효과를 나타내기 위해 만들어졌다.

시험에 사용된 재료는 어피니티 코어/PE 외피; 80/20; 0.6 osy, 크라톤 코어/PE 외피; 80/20; 0.6 osy 및 크라톤 코어/PP 외피; 90/10; 1.0 osy를 포함하는, 전술한 것과 같은 외피/코어 이성분 재료였다. 실시예에 사용된 시험 방법은 다음과 같다: MD 인장력에 대하여 시험된 시료의 경우 MD 방향으로 진행하는 시료 길이로, 및 CD 인장력에 대하여 시험하는 시료의 경우에는 반대로 하여, 3" x 8"의 시료를 절단하여 시료를 준비하였다.

시험 장치는 50 lbf 부하 셀을 사용하여 준비하였다. 전술한 바와 같이, 작동 프로그램은 윈도우즈의 테스트웍스로 구성되었다. 게이지 길이는 6 인치이고 견본 폭은 3 인치였음을 주목해야 한다.

1-사이클 시험을 위해 신테크(Sintech) 장치 내에 각 견본을 삽입하였다. 시험 연신 한계는 사이클 A 한계로 고정되었다. 견본으로 하여금 사이클을 완료하게 하였다. 타이머를 30 초로 고정하고, 시험 변수를 사이클 B 연신 한계로 고정하였다. 30 초 간격이 끝나면, 상기 견본으로 하여금 사이클 B를 완료하게 하였다. 2번째 사이클(B) 후, 타이머를 30 초로 고정하고, 사이클 C 연신 한계로 시험 변수를 고정하였다. 재료 중의 모든 느슨함이 제거되고 재료가 팽팽하도록 재료의 시료를 다시 위치시켰다. 다음, 재료가 사이클 C 연신 한계에서 다시 순환하도록 하였다. 다음 데이터를 보내고 기록하였다. 상기 시험의 경우, N=3이었다. 사이클 백분율을 다음 표 10에 나타낸다.

	사이클 A	사이클 B	사이클 C
어피니티/PE	25%	100%	25%
크라톤/PE	50%	200%	50%
크라톤/PP	50%	200%	50%

시험 결과는 MD 및 CD 곡선에서 도 9 내지 17로서 나타낸다. 곡선들은 3 회 반복의 평균을 나타낸다. 특히, 곡선은 각 재료에 대한 각 사이클(MD 및 CD 모두)에 대한 반복의 평균을 플롯한다. 또한, 상기 데이터는 부하 감소 플롯으로 나타나는데, 이는 최대 연신 한계에 이르는 각 재료에 대한 사이클 A 경우의 평균 연신 부하를 플롯하며 최대 연신 한계에 이르는 각 재료에 대한 사이클 C 경우의 평균 연신 부하를 플롯한다. 특히, 도 9는 크라톤/PP; 90/10; 1.0 osy의 CD 연신 및 수축을 나타낸다. 도 10은 크라톤/PP; 90/10; 1.0 osy의 MD 연신 및 수축을 나타낸다. 도 11은 크라톤/PE; 80/20; 0.6 osy의 CD 연신 및 수축을 나타낸다. 도 12는 크라톤/PE; 80/20; 0.6 osy의 MD 연신 및 수축을 나타낸다. 도 13은 어피니티/PE; 80/20; 0.6 osy에 대한 CD 연신 및 수축 사이클을 나타낸다. 도 14-15에 나타난 바와 같이, 예비신장은 시험된 재료의 경우 CD 및 MD 모두에서 즉시 고정 백분율을 감소시키는 것으로 나타난다. 도 14는 예비신장에 의한 CD 고정 백분율의 감소를 보여준다. 도 15는 예비신장에 의한 MD 고정 백분율의 감소를 보여준다. 도 16 및 17에 나타난 바와 같이, 예비신장은 시험된 재료의 경우 CD 및 MD 모두에서 이력현상 소실을 감소시키는 것으로 나타난다. 특히, 도 16은 예비신장에 의해 감소된 CD 이력현상 소실 백분율을 나타낸다. 도 17은 예비신장에 의해 감소된 MD 이력현상 소실 백분율을 나타낸다.

고정 백분율은 다음 수학식을 이용하여 각 재료에 대한 사이클 A 및 C의 평균에 대하여 계산되었다(즉시 고정 백분율):

고정 백분율 = (L _f - L ₀ ) / (St _f - L _o )

상기 식에서, L_f = 최종 연신 길이

L₀ = 연신 전 초기 시료 길이

St_f = 최대 신장 백분율

다음, 수득된 값을 각 재료에 대하여 사이클 A 및 C에 대하여 플롯하였다.

고정 백분율의 향상은 다음 수학식을 이용하여 각 재료에 대한 사이클 A 및 C의 평균에 대하여 계산되었다:

%고정의 향상 = {(%고정사이클A - %고정사이클C)/(%고정사이클A)} * 100%

시험으로부터, 예비-신장된 재료의 경우 기계 횡단-방향에서의 즉시 고정 백분율은 17 내지 35% 범위인 반면, 신장되지 않은 경우, 또는 대조 재료의 경우에는 30% 내지 61% 범위임을 알 수 있다. 따라서, 34%의 횡단-방향에서 즉시 고정 백분율의 증가는 재료의 예비신장에서 유래된다. 유사하게, 기계 방향에서, 신장되지 않은 재료의 즉시 고정 백분율은 24%이다. 재료가 신장된 후, 상기 고정 백분율은 15% 내지 20%의 값으로 감소되어, 17% 내지 38%의 기계 방향에서 즉시 고정 백분율 향상의 결과를 가져온다.

각 사이클의 이력현상 소실 백분율은 다음 수학식을 이용하여 계산되었다.

% 이력현상 소실 =[{(연신 곡선 하의 면적) - (수축 곡선 하의 면적)}/(연신 곡선 하의 면적)] * 100

각각의 연신(UP) 및 수축(DOWN) 사이클에 대한 곡선 하의 면적은 연신 하한값에서 상한값까지 각 곡선에 대한 가장 잘맞는 선의 등식을 적분하여 계산되었다. 가장 잘맞는 선은 0.98 이상의 R² 값을 갖는 곡선과 들어맞는 다항식으로 결정되었다. 상기 등식의 대표적인 견본을 이하에 나타낸다:

크라톤/PP - CD

사이클 A UP = ∫₀ ⁵⁰ -0.0081x² + 3.6068x + 2.9967 = 4320.835

사이클 A DOWN = ∫₀ ⁵⁰ .003x³ - 0.1395x² + 2.2007x - 8.5935 = 1196.2

이력현상 소실 백분율의 향상은 다음 수학식을 이용하여 각 재료의 경우 사이클 A, B 및 C의 평균에 대하여 계산되었다:

이력현상 소실%의 향상

= { (%고정사이클A - %고정사이클C) / %고정사이클A } * 100%

시험으로부터의 결과는 예비-신장된 재료의 경우 기계 횡단-방향에서의 이력현상 소실 백분율은 53% 내지 58%의 범위인 반면, 예비-신장되지 않은 경우, 또는 대조 재료(같은 재료이나 예비신장되지 않은)의 경우에는 69% 내지 80%의 범위임을 나타낸다. 따라서, 재료를 예비신장시키는 것으로부터 22% 내지 29%의 이력현상 소실 백분율의 향상이 초래되었다. 또한, 기계 방향에서 예비-신장되지 않은 재료의 이력현상 소실 백분율은 71% 내지 74%의 범위이다. 재료가 신장된 후, 이력현상 소실 백분율은 54%로 감소되어 기계 방향에서 이력현상 소실 백분율의 23% 내지 27%의 향상을 가져온다.

상기 시험으로부터, 재료를 생성물 내에 도입하기 전에 재료를 예비신장시키는 단계가, 최종 제품 내에 신장되지 않은 재료를 도입하는 것과는 반대로, 제품의 보다 큰 수축을 가능하게 한다는 것이 명백하다. 그러한 예비신장은 보다 낮은 가격의 보다 낮은 성능 엘라스토머/플라스토머의 경우에 특히 효과적이다.

본 발명 재료의 연신 능력 및 내마모성에 미치는 접착 패턴의 효과 또한 연구되었다. 평가된 3 가지 접착 패턴은 라미쉬, 와이어 직조(Wire Weave) 및 HDD이다. 이 셋 중에, 라미쉬 패턴이 약 11%의 평균 접착 면적을 가지며 가장 개방된 것이었다. 와이어 직조 패턴은 18%의 평균 접착 면적을 가지며 약간의 더 높은 핀 밀도를 갖는 것이었다. HDD 또는 고밀도 다이아몬드 패턴은 25%를 초과하는 접착 면적을 가지며 가장 조밀한 접착을 생성하였다. 결과는 라미쉬에서 보다 조밀한 접착 패턴으로 변화시키는 것이 MD 및 CD 연신 부하(다음 표 참조)를 둘 다 증가시킨 한편, 크라톤-기재 재료의 내마모성을 향상시켰음을 보여 주었다.

	% 연신율에서의 CD 부하 (g/3")
접착 패턴	25%	50%	75%	100%
라미쉬	161	254	313	359
HDD	234	346	425	481

크라톤/PE=80/20의 CD 연신에 대한 접착 패턴의 영향

	% 연신율에서의 MD 부하 (g/3")
접착 패턴	25%	50%	75%	100%
라미쉬	473	614	689	735
HDD	696	896	1020	1115

크라톤/PE=80/20의 MD 연신에 대한 접착 패턴의 영향

본 발명의 각종 구현예를 구체적 용어, 장치 및 방법을 이용하여 기재하였지만, 이러한 기재는 오직 설명적 목적을 위한 것이다. 이들은 설명을 위한 것이지 한정하고자 함이 아니다. 하기 청구범위에 기재된 본 발명의 정신과 범위를 벗어나지 않고 당업자들에 의해 변화 및 변법이 수행될 수 있음이 이해되어야 한다. 또한, 다양한 구현예의 국면은 전체 또는 부분으로 상호교환될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 첨부된 청구범위의 정신 및 범위는 여기에 담긴 바람직한 구현예의 기재에 국한되어서는 아니된다.

Claims (18)

1. a) 첫번째 엘라스토머 성분 및 두번째 열가소성 성분을 공압출하는 단계;

   b) 상기 첫번째 및 두번째 성분을 섬유 방사팩을 통해 보내어 복수의 연속적인 용융된 다성분 섬유를 형성하는 단계(여기에서, 상기 첫번째 엘라스토머 성분은 상기 용융된 섬유의 약 70 중량%를 초과하는 양으로 존재하고, 상기 두번째 열가소성 성분은 상기 용융된 섬유 스핀라인의 약 10 내지 30 중량% 사이의 양으로 존재함);

   c) 상기 스핀라인을 가늘게 하고 상기 복수의 용융된 섬유를 퀀치 쳄버를 통해 보내어 복수의 냉각된 섬유를 형성하는 단계;

   d) 상기 복수의 냉각된 섬유를 섬유 당김 장치를 통해 보내어 상기 섬유를 아래 방향으로 잡아당기는 단계;

   e) 상기 당겨진 섬유가 형성 표면 상에 침착되게 하여 그 안에서 섬유가 이완된 웹을 형성하는 단계;

   f) 상기 웹을 안정화시키는 단계;

   g) 상기 웹을 접착시켜 약 25%를 초과하는 기계 방향 신장 회복율을 나타내는 웹을 제조하는 단계를 포함하는, 섬유를 웹으로 형성하는 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 성분이, 첫번째 성분은 코어이고 두번째 성분은 외피인 외피/코어 배열로 형성되는 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 성분이 방사팩을 통해 보내질 때 동심의 배열로 형성되는 방법.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 첫번째 및 두번째 성분이 방사팩을 통해 보내질 때 편심의 배열로 형성되는 방법.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 안정화시키는 단계가 열풍 나이프, 압축 롤 또는 이들의 조합에 의해 수행되는 방법.
6. 제 1 항에 있어서, 접착에 이어 형성 후 신장 단계를 더 포함하는 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 형성-후 신장이 일련의 신장 롤, 일련의 홈이 파진 롤 또는 텐터 틀에 의해 수행되는 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 첫번째 엘라스토머 성분이 스티렌계 블럭 공중합체, 폴리우레탄 엘라스토머, 코폴리에테르 에스테르, 폴리에테르 블럭 폴리아미드 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 엘라스토머, 에테르 아미드 블럭 공중합체 및 단일 활성점 촉매 중합된 올레핀계 엘라스토머를 포함하는 올레핀계 엘라스토머에서 선택되는 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 두번째 열가소성 성분이 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리에테르, 랜덤 공중합체, 중합체 블렌드 및 폴리아미드에서 선택되는 방법.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 접착이 열적 접착에 의해 수행되는 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 접착이 점 접착에 의해 수행되는 방법.
12. 제 1 항에 있어서, 상기 첫번째 성분이 약 80 내지 90% 사이의 백분율로 존재하고, 상기 두번째 성분이 약 10 내지 20% 사이의 양으로 존재하는 방법.
13. 제 1 항의 방법에 따라 제조된 재료.
14. 제 6 항의 방법에 따라 제조된 재료.
15. 이성분 섬유가 외피 코어 배열로 되어 있고, 상기 코어는 엘라스토머 성분으로 구성되고 상기 외피는 열가소성 성분으로 구성되어 있으며; 상기 코어는 약 70 중량%를 초과하는 양으로 존재하는, 이성분 섬유를 포함하는 섬유성 부직 웹을 포함하며; 상기 웹은 상기 웹이 약 23을 초과하는 접착 간격 당 섬유 길이를 나타내도록 접착되어 있는, 개인 위생 제품에 사용하기 위한 재료.
16. 제 15 항에 있어서, 접착 간격 당 상기 섬유 길이가 약 23 내지 38 사이인 재료.
17. 제 16 항에 있어서, 접착 간격 당 상기 섬유 길이가 약 27 내지 36 사이인 재료.
18. 탄성 섬유성 부직 웹을 포함하며, 상기 웹은 상기 웹이 약 23을 초과하는 접착 간격 당 섬유 길이를 나타내도록 접착되어 있고, 또한 탄성 섬유성 부직 웹은 약 25%를 초과하는 기계 방향 신장 회복율을 나타내는 것인, 개인 위생 제품에 사용하기 위한 재료.