KR20050075405A - 개선된 섬유 부직웹 - Google Patents

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KR20050075405A
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조나단 에이치. 알렉산더
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 컴파니
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Abstract

a) C-형 배위로 웹 내에 배치된 직접 형성된 섬유 및 b) 직접 형성된 섬유의 5 중량% 이상의 양으로, 직접 형성된 섬유 중에 분산된 15% 이상의 권축을 갖는 스테이플 섬유의 수집된 덩어리를 포함하는 새로운 부직 섬유 웹이 교시된다. 상기 웹은 로프티하지만 거대 기공이 없다. 바람직하게는, 상기 웹은 50 이상의 충진비 및 약 2% 이하의 광투과율 변동을 갖는다. 전형적으로, 웹 내의 섬유는 바람직하게는 자가 결합에 의해 섬유 교차점에서 결합되어 내압축성 매트릭스를 제공한다. 상기 웹은 음향 및 열 차단용으로 특히 유용하다.

Description

개선된 섬유 부직웹{IMPROVED FIBROUS NONWOVEN WEB}
본 발명은 C-형 배위 (웹이 세로방향 수직 단면에서 관찰될 때 C-형)로 배열된 섬유를 포함하는 섬유 부직웹에 관한 것이다.
선행 기술 연구자들은 미세섬유를 사용하여 미세 직경 미세섬유의 큰 표면적과 관련된 차단 효과의 잇점을 가진 탁월한 음향 및 열 차단 웹을 형성하였다. 이러한 선행 연구에서는 스테이플 섬유를 미세섬유와 배합하여 웹을 느슨하게 함으로써, 미세섬유의 효능을 증가시키고 웹의 차단 특성을 개선시켰다 (예를 들면, 미국 특허 제4,118,531호 및 5,298,694호 참조). 선행 기술의 미세섬유에 기초한 차단 웹은 중요한 상업적 허용성 및 가치를 발전시켰지만, 계속적인 개선이 요구되며, 본 발명은 아래에 논의된 바와 같이 이들 웹의 진보 - 예를 들면, 차단 특성의 개선을 가능하게 한다.
본 발명은 또한 여러해 전에, 심지어는 방금 설명한 차단 웹의 개발 전에 처음 개발된 또다른 부직웹 기술에서 진보된 것이다 (모두 1966년에 처음 출원된 일련의 특허 출원으로부터 허여된, 미국 특허 제3,607,588호; 3,676,239호; 3,738,884호; 3,740,302호; 3,819,452호; 및 영국 특허 제1,190,639호 참조). 이 기술은 압출 오리피스로부터 재료가 유출되는 경로에 배치된 2개의 이격된 반대회전 롤을 포함하는 수집기로 스프레이-스펀 필라멘트 재료의 수집하는 것을 포함하였다. 롤 사이의 갭은 상당하며, 스프레이-스펀 필라멘트 재료의 일부분 만이 롤 표면 상에 직접 퇴적되었다. 필라멘트 재료의 나머지는 롤 표면 상에 퇴적된 재료의 층 사이에 불규칙하게 앞뒤로 교차되어 층들을 연결하는 다리결합 구조를 형성한다.
이러한 선행 기술 개발의 목적은 웹의 반대 표면의 각각이 치밀한 층으로 이루어진 부직 섬유 구조를 제공하는 것이었으며, 이러한 치밀한 표면 층들은 표면 층 사이의 공간을 다리결합시키는 섬유 성분으로 만들어진 구성요소로서 형성된 코어에 의해 연결된다. 기술의 특별한 용도는 수집된 웹을 표면 층과 평행하게 그 층 사이에 길이쪽으로 분할함으로써 형성되는 파일 (pile) 모양 직물을 제공하는 것이었다. 섬유는 점착성이며, 바람직하게는 평활 표면을 가진 고체 (비다공성) 롤 상에 수집된 치밀한 표면층은 직물에 대한 기재로서 작용하며, 표면층 사이의 절단 다리결합 구조는 "파일" 또는 직립 섬유 부분이 되었다. 대표적인 예에서, 섬유는 약 24 ㎛의 직경을 가졌다.
설명된 수집 웹을 통한 세로방향 수직 단면에서 관찰될 때, 섬유는 C-형 배위를 나타내었다. 대표적인 개개의 섬유의 세그먼트 (또는 세그먼트들)는 웹의 표면에 일반적으로 횡방향이거나 수직이 되도록 배치되었으며 (이 세그먼트(들)은 "C"의 수직 부분을 형성하였음), 횡방향 세그먼트(들)에 연결된 섬유의 다른 세그먼트들은 웹의 표면 내에 놓여있다 ("C"의 팔). 또한, C 형태는 서로 분리되었다. 즉, 섬유들은 시트 또는 서브어셈블리로 모여졌으며, 그의 각각은 C-형 배위를 가졌다. 분리된 C-형 시트 또는 서브어셈블리는 웹의 기계 방향으로 이격되었다. 즉, 인접 C-형 서브어셈블리의 팔은 겹쳐져서 웹의 표면을 형성하였지만, C의 횡방향 부분은 이격됨으로써, 웹의 거의 전체 높이에 존재하고 웹의 폭에 걸쳐 연장되는 것으로 보이는 큰 채널 또는 기공이 수집 웹 내에 남게 된다.
C-형 배위의 섬유의 또다른 선행 기술 사용은 1978-79년에 일본에서의 원 출원에 기초한, 1983-84년에 미국에서 허여된 일련의 특허들 (미국 특허 제4,375,446호; 4,409,282호; 및 4,434,205호)에서 볼 수 있다. 이 특허들은 2개의 분리된 다공성 판 또는 롤러 사이의 "계곡형" 대역에서의 멜트블로운 섬유의 수집을 교시한다. 수집된 웹은 다소 압축된다 (판 중의 하나는 종종 프레서 판으로 칭해지지만, 압축이 항상 필요한 것은 아닌 것으로 언급되어 있다). 수집 웹에 대한 바람직한 용도는 합성 피혁인 것으로 보이며, 다른 설명된 용도는 전기 절연체, 전지 분리기, 필터 및 카펫이다.
2000년 11월에 공개된 더욱 최근의 특허 공보 WO 00/66824호는 또한 C-형 배위로 수집된 섬유를 가진 웹을 교시한다. 수집된 섬유는 접혀져 루프를 형성하는 것으로 언급되며, 루프는 "기계 방향을 따라 이격되고, 연부에서 연부까지 횡방향으로 이어지고 z-방향으로 연장되는 일련의 파(trains)"를 형성하게 된다 (웹의 두께를 통해). 웹의 폭을 통해 이어지는 큰 채널 또는 기공이 표시된다. 멜트스펀 또는 멜트블로운 웹이 예측되며, 멜트블로운 웹은 "코폼(coform)" 유형의 웹일 수 있으며; 후자는 면, 아마, 견 또는 황마로서 예증된, 다른 재료, 예를 들면 펄프, 초흡수성 입자, 셀룰로스 또는 스테이플 섬유를 함유하는 것으로서 미국 특허 제4,818,464호를 참고로 설명된다.
선행 기술의 치밀한, 압축된 또는 채널 형성된 웹은 특허들에 설명된 바와 같은 특별한 용도에 적합할 수 있지만, 본 발명자는 이들 선행 기술 교시로부터 얻은 어떠한 상용 제품도 알지 못한다.
발명의 개시
본 발명은 간단하게 요약하면 C-형 배위로 웹 내에 배치된 직접 형성된 섬유, 및 웹 내에 분산된 권축(crimped) 스테이플 섬유의 수집된 덩어리를 포함하여 웹 로프트 (loft) 및 균일성을 제공하는 새로운 섬유 부직웹을 제공한다.
"직접 형성된 섬유"는 예를 들어, 섬유 형성액, 예를 들면 용융된 또는 용해된 중합체, 유리 등으로부터 섬유를 압출시키고 그 압출된 섬유를 웹으로서 수집하여, 본질적으로 한 작업에서 웹으로서 형성되고 수집된 섬유를 의미한다. 그러한 방법은 예를 들어, 압출된 섬유를 웹으로 모으기 전에 스테이플 섬유로 세단하는 방법과 대조적이다. 스펀본드 섬유 및 2002년 7월 18일에 공개된 WO 02/055782호에 기재된 방식으로 제조되고 웹으로 수집된 섬유를 포함한, 멜트블로운 섬유 및 멜트스펀 섬유는 본 발명에 유용한 직접 형성된 섬유의 예이다.
"C-형 배위(C-shaped configuration)"는 웹이 수직 세로 단면에서 관찰될 때, 대표적인 개개의 직접 형성된 섬유가 a) 웹의 표면에 대해 횡방향으로 웹 내에 배치된 세그먼트(들) (이 세그먼트(들)은 "C"의 수직 부분을 형성함), 및 b) 횡방향 세그먼트(들)에 연결되고, 웹의 대향 표면에 실질적으로 평행이고, 웹의 "기계 방향" (웹이 형성중에 이동하는 방향)에서 반대 방향으로 횡방향 세그먼트로부터 연장되는 다른 세그먼트 ("C"의 팔)를 포함하는 것으로 보이도록 섬유가 웹 내에 모이거나 구성된 것을 의미한다. 횡방향 세그먼트(들)은 직선이거나 웹의 표면에 대해 수직일 필요는 없지만 ("웹의 표면(faces of the web)"은 직접 형성된 섬유의 수집된 덩어리의 2개의 큰 면적의 외표면을 의미함), 더 설명되는 바와 같이 웹 표면을 향해 기울어지거나 각을 이루는 부분을 가질 수 있다. 또한, 웹 표면 가까이에 있는 부분은 표면과 완전히 또는 정확하게 평행일 필요는 없지만, 평행에 근접할 수 있다. 일반적으로, 표면에 대해 횡방향인 부분과 표면과 평행인 부분 사이의 섬유의 방향은 점차적으로 변화된다. 또한, 직접 형성된 섬유 모두가 C-형 배위일 필요는 없으며, 대신 섬유의 일부분 또는 약간은 불규칙 다방향 패턴으로 배치될 수 있고, 그러한 패턴은 웹에 유리한 연속성 및 등방성을 제공할 수 있다.
권축 스테이플 섬유가 C-형 배위의 직접 형성된 섬유 중에 분산되는 경우, 바람직한 로프트 및 균일성이 얻어지는 것으로 밝혀졌다. 본 발명의 웹의 특별한 용도를 위해 필요에 따라 다른 정도의 로프트가 형성될 수도 있다. 예를 들면, 대체로 웹은 20 이상의 충진비 (웹이 차지하는 체적을 웹 섬유를 형성하는 재료의 체적으로 나눈 비)를 가질 것이다. 그러나, 훨씬 더 높은 충진비가 얻어질 수 있다. 충진비가 50 이상일 때 특별한 잇점을 얻게 되고, 75 또는 100의 충진비가 쉽게 얻어지며, 본 발명자는 바람직한 웹에서 150 또는 200 이상의 충진비를 얻었다.
또한, C-형 배위의 섬유를 가진 선행 기술 웹이 큰 기공을 함유한 것으로 보이는 반면, 본 발명의 웹은 그러한 거대 기공 (웹 두께의 적어도 ½인, 웹 두께 쪽의 수직 치수를 가지며 웹 폭의 적어도 대부분을 통해 연장되는 기공)을 함유하지 않을 수 있으며; 본 발명의 바람직한 웹은 본질적으로 그러한 거대기공을 함유하지 않으며; 더욱 바람직하게는 본 발명의 웹은 웹이 1 내지 10 ㎝의 두께를 가질 때 웹의 두께의 ¼인 수직 치수를 가지며 웹 폭의 약간 부분만의 길이를 갖는 기공을 본질적으로 함유하지 않는다. 본 발명의 웹은 그러한 거대 기공 대신에 실시예와 관련하여 본원에 설명된 광투과율에 기초한 영상 분석 기술에 의해 입증될 수 있는 섬유 구조의 목적하는 연속성을 가질 수 있다. 이러한 영상 분석 기술에서, 본 발명의 웹은 바람직하게는 약 2% 이하, 더욱 바람직하게는 약 1% 이하, 최상의 웹을 위해서는 0.5% 이하의 투과율 변동을 갖는다.
본 발명의 웹의 로프트 특성은 상당히 지속적이며, 이러한 지속성은 섬유 교차점에서 섬유 사이의 결합 (결합은 모든 섬유 교차점에서 일어날 필요는 없음)에 의해 향상되어 웹 내의 내압축성 매트릭스를 얻게된다. 직접 형성된 섬유가 결합될 수 있거나, 스테이플 섬유가 결합될 수 있거나, 또는 둘다가 결합될 수 있다. 바람직하게는, 웹은 자가 결합된다 (첨가된 결합제 재료 또는 엠보싱 압력을 이용하지 않고 결합된다).
본 발명의 웹은 바람직하게는 압축시에 우수한 회복을 나타낸다. 그러나, 압축 회복이 중요하긴 하지만, 본 발명의 웹이 차단되고 있는 공간 내로 압축되어 그 공간을 완전히 점유하도록 하는 데에는 압축성이 유용할 수도 있다.
본 발명의 웹은 2개의 평행 수집기 (섬유 스트림으로부터 웹을 수집하기 위해 자체적으로 사용됨)가 작은 거리만큼 이격되어 있고 섬유가 수집기 사이에 수집되는 이중-수집기 배열을 이용하여 제조될 수 있다. 수집기는, 수집기 사이의 공간을 규정하고 수집된 웹 영역을 바운딩하는(bound) 수집기의 팽행 분리된 양 표면이 모두 섬유 스트림의 주행 방향으로 이동하도록 회전 또는 이동한다. 권축 스테이플 섬유는 그들이 수집된 웹으로 불규칙하게 충분히 분산되도록 하는 힘에 의해 직접 형성된 섬유의 스트림으로 도입된다.
독특한 차단 특성을 포함한 독특한 특성이 웹에 의해 얻어지는 것으로 밝혀졌다. 예를 들면, 선행 기술 음향 차단 웹과 동일한 조성을 가진, 즉 선행 기술 웹과 동일한 크기 및 동일한 양의 동일한 섬유로 이루어진 본 발명의 음향 차단 웹은 선행 기술 웹보다 더 많은 음 에너지를 흡수할 수 있다. 그러한 차단 성능의 개선은 웹의 실용성을 증가시킨다. 또한, 본 발명의 차단 (또는 다른) 웹은 특정의 차단 요구에 더 적합한, 예를 들어 큰 두께를 비롯한 다양한 두께의 더 유용한 형태로 제공될 수 있다.
대체로, 본 발명은 부직 산업의 다양한 진보를 가능하게 하는 새로운 웹-형성 방법 및 기술을 제공한다. 현재 가능한 것보다 더 큰 두께 및 기본 중량의 연속 스펀본드 또는 멜트스펀 섬유로부터 웹을 형성하는 것이 그 예이다. 그러한 웹의 두께 및 기본 중량을 증가시키기 위한 현재의 시도는 성공하지 못했는데, 그 이유는 수집 표면 상에 먼저 수집된 층이 공기 통과에 대한 장벽으로서 작용하여 추가된 섬유층들이 수집 표면으로부터 바깥쪽으로 퍼지거나 멀리로 날려 쌓이기 때문이다. 유사한 효과는 치밀한 공기 차단층에 쌓이는 미세 직경 미세섬유에 의해 일어날 수 있다. 본 발명에 의해, 로프티 웹 구조는 초기에 퇴적된 층들이 이후의 섬유 수집을 제한하는 장벽이 되지 않고, 제조된 웹이, 특히 웹 내의 섬유가 자가 결합될 때 로프트 특성을 잘 유지할 수 있도록 수집된다.
도 1은 본 발명의 부직 섬유 웹을 형성하는데 유용한 장치의 전체 개략도이다.
도 1a, 1b 및 1c는 본 발명의 대표적인 부직 섬유 웹의 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 부직 섬유 웹을 형성하기 위한 다른 장치의 전체 개략도이다.
도 2a는 도 2에 도시된 구조의 일부의 확대도이다.
도 3은 챔버에 대한 장착 수단을 도시하지 않은, 도 2의 장치에 사용된 가공 챔버의 확대 측면도이다.
도 4는 도 3에 도시된 가공 챔버와 함께 도시된 장착 및 다른 관련 장치의 부분 개략 평면도이다.
도 5는 본 발명의 부직 섬유 웹을 형성하기 위한 다른 장치의 전체 개략도이다.
도 6a, 6b 및 6c는 본 발명을 실시하는데 유용한 대표적인 권축 스테이플 섬유의 개략 측면도이다.
도 7은 본 발명의 시료 웹의 큰 확대 사진이다.
도 8 및 9는 웹을 특징화하기 위한 영상 분석 기술에 의해 얻은 영상이며, 도 8은 본 발명의 웹을 도시하고 도 9는 선행 기술 특징을 나타낸 웹을 도시한다.
도 10은 언급한 영상 분석 기술로부터 얻은 결과를 플롯팅한 그래프이다.
도 11은 본 발명의 웹과 비교 웹에 대한 수직 입사 흡음 계수 대 주파수 값을 플롯팅한 그래프이다.
도 1은 멜트블로운 미세섬유로부터 본 발명의 웹을 제조하는데 유용한 예시적인 장치를 나타낸다. 예시된 장치의 미세섬유 취입 부분은 예를 들면, 문헌 [Wente, Van A. "Superfine Thermoplastic Fibers," in Industrial Engineering Chemistry, Vol. 48, pages 1342 et seq (1956) 또는 Report No. 4364 of the Naval Research Laboratories, published May 25, 1954, entitled "Manufacture of Superfine Organic Fibers" by Wente, V.A.; Boone, C.D.; and Fluharty, E.L.]에 교시된 바와 같은 통상의 구조일 수 있다. 그러한 구조는 압출 챔버 (11) (액화 섬유 형성 재료가 이를 통과하여 전진됨); 다이 오리피스 (12) (다이의 전방 단부를 가로지르는 선으로 배열되고 그것을 통해 섬유 형성 재료가 압출됨); 및 협력 가스 오리피스 (13) (그것을 통해 가스, 전형적으로 가열된 공기가 고속으로 압입됨)를 갖는 다이 (10)를 포함한다. 고속 가스 스트림은 압출된 섬유 형성 재료를 잡아늘이고(draws out) 섬세화(attenuate) (纖細化)시키며, 그 결과 섬유 형성 재료가 이후에 설명될 수집기 (15)로의 주행 중에 (다양한 고형성으로) 고화되고 미세섬유 (14)의 스트림을 형성한다.
권축 스테이플 섬유 (16)는, 본 예시적인 경우에 미세섬유 취입 장치 위에 배치된 도 1의 예시적인 장치 (24)에 의해 취입 미세섬유 스트림으로 도입된다. 스테이플 섬유의 웹, 전형적으로 가넷 (garnet) 기계 또는 "란도-베버 (Rando-Webber)" 상에서 제조된 것과 같은 느슨한 부직웹은 드라이브 롤 (19) 아래의 테이블 (18)을 따라 추진되며, 이때 전연부는 릭케린 (lickerin) 롤 (17)과 맞물린다. 릭케린 롤은 화살표 방향으로 회전하여 스테이플 섬유 (16)의 웹의 전연부에서부터 섬유를 쥐어뜯어 스테이플 섬유를 서로 분리시킨다. 뜯어진 스테이플 섬유는 경사진 홈통 또는 도관 (20)을 통과하는 기류 (21) 내에서 취입 미세섬유 스트림 (14)으로 운반되어 취입 미세섬유와 혼합된다.
미세섬유와 권축 스테이플 섬유의 혼합 스트림 (22)은 그후에 수집기 (15)로 계속 진행되어 섬유가 혼합되어 얽혀진 섬유의 웹 (23)으로서 수집된다. 수집기는 갭 (27) 만큼 분리되어 반대 방향으로 회전하는 2개의 다공성 롤러 (25 및 26)를 포함하므로 그들의 대면된 웹-결합 면이 모두 스트림 (22) 및 수집 웹 (23) 방향 으로 이동하게 된다. 스트림 (22)은 예를 들면 스트림의 제한이 없기 때문에 또한 수집기의 물리적 존재에 의해 발생되는 스트림에 대한 저항에 의해 그것이 수집기 (15)에 도달할 때 퍼지게 된다. 스트림 (22)의 높이 (28)는 그것이 수집기 (15)에 도달할 때 일반적으로 갭 (27)보다 더 크다. 필요시에는, 스트림 (22)이 분리된 수집기 롤러 (25 및 26)가 연동되도록 하는 높이까지 퍼지게 하기 위해 장애물이 갭 (27) 내에 놓여질 수 있다 (작업 시동 중에 하기만 한다면).
웹 (23) 내의 섬유의 일반적인 구성은 도 1a, 1b 및 1c에 도시된 많은 다른 가능한 배열 중 3가지에 의해 예시된다. (제도 및 예시의 편의를 위하여) 개략적으로 지나치게 단순하게 도시된 바와 같이, 섬유는 길이쪽 (또는 기계 방향) 수직 (즉, 웹의 두께를 통해 횡단) 단면으로 관찰할 때 C-형 배위를 갖는다. 섬유 (30)는 단일 멜트블로운 미세섬유 또는 그의 일부분을 나타낸다 (멜트블로운 미세섬유는 불연속적인 것으로 언급되지만, 그들은 전형적으로 매우 길고, 따라서 선 (30)은 전형적으로 단일 섬유의 일부분 만을 나타내며, 논의의 용이함을 위해 선 (30)은 본원에서 섬유로서 칭해진다). (수치 30은 선행 기술에 나타낸 바와 같은 섬유의 시트상 서브어셈블리를 나타내는 것이 아니라, 도면 내의 C-형 곡선은 웹의 전체 패턴을 간단하게 나타내며 직접 형성된 섬유의 일반적인 형태를 예시하는데 사용되며; 선들은 그들이 웹의 패턴을 간단하게 나타냄을 강조하기 위해 끊어진다.) 섬유 (30)의 중심 세그먼트 또는 길이 (30a)는 웹의 표면 (32 및 33)에 대해 횡방향이며, 부분 (30a)에 연결된 다른 말단 세그먼트 또는 길이 (30b 및 30c)는 웹의 표면에 평행하며 일반적으로 웹의 표면 연부 내에 놓여있다. 전형적으로, 세그먼트 (30b 및 30c)와 같은 세그먼트는 웹의 표면을 형성한다.
도 1a에는, 대부분 웹의 표면에 대해 거의 수직인 중심 세그먼트 (30a)가 도시되어 있다. 즉, 중심 세그먼트 (30a)는 전형적으로 곡선이긴 하지만, 그 곡선은 경사가 완만하며 표면에 대해 거의 90° 각도를 형성하며; 거의 전체 중심 세그먼트는 표면에 대해 60° 이상의 각도를 형성한다. 그러한 직각도 또는 경사도, 예를 들면 바람직하게는 45° 이상, 더욱 바람직하게는 60 ° 이상이 압축 하에 웹의 탄력성을 개선시키므로 바람직하다.
도 1b는 개개의 대표적인 섬유 (35)가 더욱 얕거나 압축된 C-형 배위를 갖는 다른 배열을 나타낸다. 그러한 배위는 갭 (27)이 크고(크거나) 스트림 (22)이 수집기 (15)에 도달할 때 스트림 (22)의 속도가 빠른 경우 형성될 수 있다. 중심 세그먼트 (35a)는 얕거나 압축되며 그의 일부분은 그의 길이 대부분에 대해 표면과 45° 미만, 예를 들면 약 30°의 각도를 형성한다. 그러한 배위는 일반적으로 덜 바람직하긴 하지만, 어떤 목적에서는 여전히 유용하며, 본원에서 표면에 대해 횡방향인 것으로 간주된다.
도 1c에 예시된 배열은 스트림의 중심축이 수집 롤러 (25 및 26) 사이의 갭 (27)의 중심으로부터 변위될 때 형성될 수 있다. 그러한 뒤틀린 C-형 배위는 웹의 두께에 대해 가변적인 웹 밀도를 가진 웹을 생산할 수 있으며, 그에 따라 예를 들어 웹을 통한 기류 저항은 개선된 음향 및 열 차단 성능을 위해 변화된다.
정밀 조사에 의하면, 미세섬유 및 권축 스테이플 섬유는 일반적으로 철저하게 혼합되는 것으로 보이며; 예를 들어 웹은 일반적으로 스테이플 섬유 덩어리를 함유하지 않고, 즉 센티미터 이상의 직경을 가진 많은 스테이플 섬유의 집단은, 권축 필라멘트의 다중 말단 토우의 세단 단편이 분리되지 않은 경우 또는 스테이플 섬유가 미세섬유 스트림 내로 도입되기 전에 함께 둥글게 뭉쳐지는 경우 얻어질 것이다. 스테이플 섬유를 직접 형성된 섬유에 배합하면 수집기에 도달하기 전의 직접 형성된 섬유의 조기 얽힘을 제한하는 효과를 가지므로 제품에 더 큰 균질성을 제공하게 된다. 또한, 포함된 스테이플 섬유에 의한 직접 형성된 섬유의 분리는 직접 형성된 섬유가 서로에 대해 미끄러지는 경향을 제한하며, 따라서 웹이 압축될 때 웹의 영구적인 변형을 가능하게 한다. (도 1a-1c에서, 스테이플 섬유는 더 짧은 진한 선으로 표시되고; 이러한 표시는 단지 개략적인 것인데, 그 이유는 스테이플 섬유가 웹의 두께보다 더 긴 길이를 갖는 것을 비롯하여 각종 길이를 가질 수 있고; 이들 도면에 예시되지 않지만 스테이플 섬유가 전형적으로 권축되며; 스테이플 섬유가 전형적으로 불규칙하게 분산되지만, 그들은 직접 형성된 섬유의 C-형 배위에 따라서 약간의 배열을 나타낼 수 있기 때문이다).
도 1에 예시된 바와 같이, 본 발명의 웹은 수집기 롤러 사이의 갭 (27)보다 더 두꺼울 수 있으며 종종 그러하다. 웹은 그것이 롤러 (25 및 26) 사이에 있을 때 갭 (27)의 두께 안에 속하지만, 그의 탄력성으로 인해 그것이 수집기를 통과한 후에 두께가 증가될 수 있다. 수집기를 통과한 후에, 웹 (23)을 다양한 방식으로 가공할 수 있으며, 예를 들면 오븐에 통과시켜 웹을 어닐링하거나 결합시키고, 마감 또는 결합 재료와 같은 첨가제로 분무하고, 캘린더링하고, 일정 크기 또는 특별한 형태로 절단한다. 웹은 종종 저장 롤에 감겨지며, 본 발명의 잇점은 웹이 롤로부터 풀려질 때 그의 두께의 실질적인 부분을 유지하거나 회복할 것이라는 점이다.
도 1이 2개의 롤러를 포함하는 수집기 (15)를 나타내지만, 다른 수집 장치가 이용될 수도 있다. 예를 들면, 수집 벨트는 롤러 중의 하나 주위에 감겨져서 수집기 표면으로서 기능할 수 있다. 그러한 벨트는 수집된 웹을 수집기에서 다른 가공 장치로 운반할 수 있다. 롤러 (25 및 26) 중의 하나와 같은 롤러를 수집 벨트와 함께 포함하는 수집기는 바람직한 조합이다. 가스 제거 장치, 예를 들면 롤러 (25)의 경우 진공 챔버 (38a, 38b 및 38c) 및 롤러 (26)의 경우 진공 챔버 (39a, 39b 및 39c)로 표시되는 진공 장치는 바람직하게는 수집 표면 뒤에 위치되어 수집 표면 상에 퇴적된 섬유 스트림으로부터 공기 또는 다른 가스를 제거하는 것을 돕는다. 여러개의 진공 챔버를 이용하여 퇴적을 더 조절할 수 있다.
도 2-4는 본 발명의 웹을 제조할 수 있는 또다른 장치를 나타낸다. 이 장치에서, 직접 형성된 섬유는 본질적으로 연속적일 수 있지만, 도 1의 장치 상에서 제조된 멜트블로운 섬유는 일반적으로 불연속적인 것으로 간주된다. 도 2-4에 도시된 바와 같은 장치는 본원에 참고로 인용된, 2002년 7월 18일에 공개된 PCT 특허 출원 WO 02/055782호에 더욱 충분히 설명된다. 도 2-4의 장치는 간략하게 말하면 섬유 형성 재료의 압출 필라멘트가 2개의 평행 벽 (적어도 하나가 다른 벽을 향해 또한 그로부터 멀리 동시에 이동가능하며; 바람직하게는 양쪽 벽이 서로를 향해 또한 서로로부터 멀리 동시에 이동가능함)에 의해 한정되는 가공 챔버를 통과하게 하는 독특한 섬유 형성 방법의 실시를 가능하게 한다. "동시 이동식(instantaneously movable)"은 섬유 형성 방법이 거의 중단되지 않도록, 예를 들면, 공정을 중단하고 재개시할 필요가 없도록 충분히 빠르게 이동이 일어나는 것을 의미한다. 예를 들어, 부직웹이 수집되는 경우, 웹의 수집은 수집기의 중단없이 계속될 수 있으며, 실질적으로 균일한 웹이 수집된다.
벽(들)은 각종 이동 수단에 의해 이동될 수 있다. 한 실시태양에서, 하나 이상의 이동식 벽이 다른 벽에 대해 탄력적으로 편향되며, 편향력은 챔버 내의 유체압과 편향력 사이에 동적 평형을 이루도록 선택된다. 따라서, 벽은 챔버 내의 압력 증가에 반응하여 다른 벽으로부터 멀리 이동할 수 있지만, 챔버 내의 원래 압력의 회복시에 편향력에 의해 평형 위치로 빠르게 되돌아온다. 압출된 필라멘트 재료가 벽 상에 점착되거나 축적되어 챔버 내의 압력 증가를 야기시킨다면, 하나 이상의 벽은 다른 벽으로부터 멀리로 신속하게 이동하여 축적된 압출물을 방출시키고, 그 결과 압력은 빠르게 감소되고 이동식 벽은 그의 원래 위치로 되돌아간다. 공정의 작동 파라메터의 약간의 변화가 벽(들)의 이동 중에 일어날 수 있지만, 공정이 중단되지 않고, 대신 섬유들이 계속 형성되고 수집된다.
다른 실시태양에서, 이동 수단은 챔버 공간을 한정하는 그의 원래 위치와, 다른 벽으로부터 더욱 멀리있는 제2 위치 사이의 벽(들)을 빠르게 진동시키는 발진기이다. 진동이 빠르게 일어나므로, 본질적으로 섬유 형성 방법을 방해하지 않으며, 챔버를 막을 수 있는 가공 챔버에 축적된 임의의 압출물은 벽(들)이 벌어짐으로써 방출된다.
도 2에 예시된 장치에서, 섬유 형성 재료는 그 재료를 호퍼 (41)로 도입하고, 재료를 압출기 (42)에서 용융시키고 용융된 재료를 펌프 (43)를 통해 압출 헤드 (40)로 펌핑함으로써 -- 이 예시 장치에서 -- 압출 헤드 (40)에 유입된다. 펠릿 또는 다른 입상물 형태의 고체 중합체 재료가 가장 통상적으로 사용되어 액체로 용융되긴 하지만, 중합체 용액과 같은 펌핑가능한 상태의 다른 섬유 형성액이 사용될 수도 있다.
압출 헤드 (40)는 일반적으로 규칙 패턴, 예를 들면 직선 열로 배열된 다중 오리피스를 포함한 통상의 방사구 또는 스핀 팩일 수 있다. 섬유 형성액의 필라멘트 (45)는 압출 헤드로부터 압출되며 가공 챔버 또는 섬세화기 (46)로 운반된다. 압출된 필라멘트 (45)가 섬세화기 (46)에 도달하기 전에 이동하는 거리 (47)는 그들이 노출되는 조건과 같이 변화될 수 있다. 전형적으로, 공기 또는 다른 가스 (48)의 급냉 스트림은 통상의 방법 및 장치에 의해 압출된 필라멘트로 제공되어 압출 필라멘트 (45)의 온도를 감소시킨다. 다르게는, 공기 또는 다른 가스의 스트림은 가열되어 섬유의 연신을 촉진시킬 수 있다. 하나 이상의 공기 (또는 다른 유체) 스트림 -- 예를 들면, 필라멘트 스트림에 횡방향으로 취입되어 압출 중에 방출된 불필요한 가스상 재료 또는 연기를 제거할 수 있는 제1 공기 스트림 (48a); 및 중요한 원하는 온도 감소를 일으키는 제2 급냉 공기 스트림 (48b)이 존재할 수 있다. 이용되는 공정 또는 목적하는 최종 제품 형태에 따라서, 급냉 공기는 압출 필라멘트 (45)가 섬세화기 (46)에 도달하기 전에 압출 필라멘트를 고화시키기에 충분할 수 있다. 다른 경우에도, 압출 필라멘트는 그들이 섬세화기에 유입될 때 여전히 연화 또는 용융 상태이다. 다르게는, 급냉 스트림이 사용되지 않으며, 그러한 경우에는 압출 헤드 (40)와 섬세화기 (46) 사이의 주위 공기 또는 다른 유체가, 압출 필라멘트가 섬세화기에 유입되기 전의 압출 필라멘트의 임의의 변화에 대한 매질일 수 있다.
도 2의 섬세화 장치는 도 3 및 4에 더 예시되어 있다. 도 3은 그들 사이에 가공 챔버 (54)를 형성하도록 분리된 2개의 이동식 하프 또는 측부 (46a 및 46b)를 포함하는 대표적인 섬세화기 (46)의 확대 측면도이며; 측부 (46a 및 46b)의 대향 표면은 챔버의 벽을 형성한다. 도 4는 대표적인 섬세화기 (46) 및 그의 장착 및 지지 구조의 일부를 도시하는 다른 규모의 다소 개략적인 평면도이다. 도 4의 평면도에서 알 수 있는 바와 같이, 가공 또는 섬세화 챔버 (54)는 일반적으로 가공되는 필라멘트의 수에 따라서 변화될 수 있는 횡길이 (55) (섬세화기를 통과하는 필라멘트의 주행 경로에 대해 횡방향)를 갖는 길쭉한 슬롯이다.
2개의 하프 또는 측부로서 존재하긴 하지만, 섬세화기 (46)는 하나의 단일 장치로서 기능하며 그의 조합된 형태로 먼저 논의될 것이다. 도 3에 가장 잘 도시된 바와 같이, 대표적인 섬세화기 (46)는 섬세화 챔버 (54)의 입구 공간 또는 목 (54a)을 형성하는 경사진 유입 벽 (57)을 포함한다. 유입 벽 (57)은 바람직하게는 유입 연부 또는 표면 (57a)에서 구부러져 압출 필라멘트 (45)를 운반하는 공기 스트림의 유입을 원활하게 한다. 벽 (57)은 본체 부분 (58)에 부착되고, 오목한 면 (59)을 가져서 본체 부분 (58)과 벽 (57) 사이에 갭 (60)을 형성한다. 공기는 도관 (61)을 통해 갭 (60)으로 도입되어 섬세화기를 통해 주행하는 필라멘트의 속도를 증가시키는 에어 나이프 (화살표 (62)로 표시됨)를 형성하며, 그것은 또한 필라멘트에 대한 추가의 급냉 효과를 갖는다. 섬세화기 본체 (58)는 바람직하게는 (58a)에서 구부러져 공기 나이프 (62)로부터 통로 (54)까지의 공기 통과를 원활하게 한다. 섬세화기 본체의 표면 (58b)의 각도 (α)는 에어나이프가 섬세화기를 통과하는 필라멘트 스트림에 영향을 주는 소정의 각도를 결정하도록 선택될 수 있다. 챔버로의 입구 근처 대신에, 에어 나이프는 또한 챔버 내에 배치될 수 있다.
섬세화 챔버 (54)는 섬세화기에서의 그의 세로방향 길이 (섬세화 챔버를 지나는 세로축 (56)을 따른 치수가 축 길이로 칭해짐)에 대해 균일한 갭 폭 (도 3의 면에 있는, 2개의 섬세화기 측부 사이의 수평 거리 (63)는 본원에서 갭 폭으로 칭해짐)을 가질 수 있다. 다르게는, 도 3에 예시된 바와 같이 갭 폭은 섬세화 챔버의 길이를 따라 변화될 수 있다. 이러한 모든 경우에, 섬세화 챔버를 형성하는 벽은 정확한 평행도에서의 편차가 비교적 작으므로 본원에서 평행한 것으로 간주된다.
도 4에서 예시된 바와 같이, 대표적인 섬세화기 (46)의 2개의 측부 (46a 및 46b)는 각각 봉 (69) 위에 미끄러지는 선형 베어링 (68)에 부착된 장착 블록 (67)을 통해 지지된다. 베어링 (68)은 봉 주위에 방사상으로 배치된 축방향으로 연장되는 볼-베어링 열과 같은 수단을 통해 봉 위에 적게 마찰되며 주행됨으로서, 측부 (46a 및 46b)는 서로를 향해 또는 서로로부터 멀리 쉽게 이동할 수 있다. 장착 블록 (67)은 섬세화기 본체 (58) 및 하우징 (70) (그것을 통해 공급 파이프 (71)로부터 나온 공기가 도관 (61) 및 에어 나이프 (62)로 분포됨)에 부착된다.
이러한 예시된 실시태양에서, 에어 실린더 (73a 및 73b)는 연결 봉 (74)을 통해 각각 섬세화기 측부 (46a 및 46b)에 연결되고 섬세화기 측부 (46a 및 46b)를 서로를 향해 가압하는 클램핑력을 가한다. 클램핑력은 섬세화 챔버 (54) 내에 존재하는 압력의 균형을 맞추도록 다른 작동 파라메터와 함께 선택된다. 즉, 클램핑력 및 섬세화기 내의 가스 압력의 결과로서 이격된 섬세화기 측부를 가압하기 위해 섬세화 챔버 내에 내부적으로 작용하는 힘은 바람직한 작동 조건하에 균형잡히거나 평형된다. 필라멘트 재료는 압출되고, 섬세화기를 통과하여 최종 섬유로서 수집되며, 그 동안 섬세화기 부분품은 그의 평형 또는 정상 상태 위치에 남아있고 섬세화 챔버 또는 통로 (54)는 그의 평형 또는 정상 상태 갭 폭으로 남아있다.
도 2-4에 예시된 대표적인 장치의 작동 중에, 섬세화기 측부 또는 챔버 벽의 이동은 일반적으로 시스템의 섭동(perturbation)이 있을 때에만 일어난다. 그러한 섭동은 가공된 필라멘트가 다른 필라멘트 또는 섬유와 끊기거나 얽혀질 때 일어날 수 있다. 예를 들어, 압출 헤드로부터 유입되는 필라멘트 또는 얽힘의 선단부가 넓어져서 챔버 (54)의 국소적 봉쇄물을 형성하므로, 섬세화 챔버 (54) 내의 압력 증가에 의해 그러한 끊김 또는 얽힘이 수반된다. 증가된 압력은 섬세화기 측부 또는 챔버 벽 (46a 및 46b)을 서로로부터 멀리 이동하도록 압입시키기에 충분할 수 있다. 이러한 챔버 벽의 이동시에, 유입 필라멘트 또는 얽힘의 단부는 섬세화기를 통과할 수 있으며, 그로 인해 섬세화 챔버 (54) 내의 압력은 섭동 전의 그의 정상 상태 값으로 되돌아가고 에어 실린더 (73)에 의해 발휘되는 클램핑압이 섬세화기 측부를 그의 정상 상태 위치로 되돌아가게 한다.
에어 실린더 이외의 다른 클래핑 수단, 예를 들면 스프링(들), 탄성 재료의 변형 또는 캠(cams)이 사용될 수 있지만; 에어 실린더가 목적하는 제어 및 변동을 제공한다. 본 발명의 다른 유용한 장치에서, 섬세화기 측부 또는 챔버 벽의 하나 또는 둘다는 진동 패턴으로, 예를 들어 서보기계, 진동 또는 초음파 구동 장치에 의해 구동된다. 진동 속도는, 예를 들어 적어도 분당 5,000 사이클 내지 초당 60,000 사이클의 속도를 포함한 넓은 범위내에서 변화될 수 있다. 또다른 변화에서, 벽을 분리하고 그것을 그의 정상 상태 위치로 되돌아가게 하는 이동 수단은 단순히 가공 챔버 내의 유체 압력과 챔버 벽의 외부에 작용하는 주위 압력 사이의 차이의 형태를 갖는다.
요약하면, 동시 이동식인 것 및 어떤 경우에는 "떠있는" 것 이외에, 가공 챔버의 벽(들)을 목적하는 방식으로 이동하게 하는 수단이 제공된다. 벽은 그 벽을 목적하는 방식으로 이동하게 하는 수단에, 예를 들어 물리적으로 또는 작동적으로 연결되는 것으로 생각될 수 있다. 이동 수단은 가공 챔버 또는 관련 장치, 또는 작동 조건, 또는 그의 조합 (이동식 챔버 벽의 의도된 이동 - 별개의 이동이, 예를 들어 섬유 형성 공정에서의 섭동을 방지하거나 완화시키고, 동시의 이동이, 예를 들어 챔버를 정상 상태로 만들거나 되돌아가게 함)의 임의의 특징일 수 있다.
설명된 바와 같이 이동식 벽을 가진 섬세화기를 사용하는 것이 유리할 수 있지만, 본 발명은 또한 고정 벽을 가진 섬세화기를 사용하여 실시될 수도 있다. 벽이 고정식이든 이동식이든, 수집된 섬유, 예를 들면 섬세화기 (46)를 통과한 필라멘트 (45)는 일반적으로 연속적이기는 하지만 분리 중단되기도 한다. 본원에서의 목적을 위해, 도 2-4에 도시된 장치에서 제조된 섬유는 그 벽이 고정식이든 아니든 "멜트스펀" 섬유로 칭해진다. 본 발명의 잇점은 그러한 연속 멜트스펀 섬유가 두꺼운 지속적인 로프티 웹으로 수집될 수 있다는 것이다.
섬세화기를 통과한 멜트스펀 섬유는 매우 종종 분자 배향되는데, 즉, 그 섬유는 그 섬유의 길이쪽으로 정렬되고 그 배열로 고정된 (즉, 예를 들어 분자가 정렬되어 동안 섬유를 냉각시켜 그 배열로 열적으로 포획된) 분자를 포함한다. 스펀본드 웹의 섬유가 일반적으로 이러한 유형이다. 두꺼운 웹으로서 배향된 섬유를 수집하기가 어려우므로 스펀본드 웹은 일반적으로 다소 얇다. 그러나, 본 발명은 웹을 두껍고 로프티하게 하며, 압력에 노출될 때 로프트 특성을 잘 유지하게 하는 C-형 단면 배위로 분자 배향된 직접 형성된 섬유의 웹을 제공한다. 강도, 가능한 미세섬유 존재, 로프트 특성 또는 낮은 고형성, 두께 및 내압축성이 조합된 그러한 웹은 새롭고 독특한 것으로 간주된다.
도 2-4에 예시된 바와 같은 장치에서 제조된 직접 형성된 섬유는 또한 독특한 결합력의 잇점을 가질 수 있다. 즉, 선택된 결합 작업 중에 연화 특성이 서로 다른 세로 세그먼트를 제공하도록 그의 길이에 걸쳐 형태가 변화된 섬유가 장치에서 제조될 수 있다 (그러한 섬유는 본원에 참고로 인용된, 2002년 5월 20일에 출원된 미국 특허 출원 제10/151,782호에 상세히 설명되어 있다). 이들 세로 세그먼트의 일부는 결합 작업 조건 하에 연화되며, 즉 선택된 결합 작업 중에 활성이 있으며 웹의 다른 섬유에 결합하게 되고; 다른 세그먼트는 결합 작업 중에 반응이 없다. "균일한 직경"이란 섬유가 상당한 길이 (즉, 5 ㎝ 이하)(이 범위 내에서 섬유 형태가 변화될 수 있고 전형적으로 변화됨)에 걸쳐 거의 동일한 직경 (10% 이하 정도로 변화)을 가짐을 의미한다. 바람직하게는, 활성 세로 세그먼트는 유용한 결합 조건하에서, 예를 들면 웹이 자가 결합될 수 있는 충분히 낮은 온도에서 충분히 연화된다.
섬유의 길이를 따른 형태 변화 이외에, 본 발명의 섬유 웹의 섬유 사이의 형태 변화가 있을 수 있다. 예를 들면, 일부 섬유는 난류장에서 배향이 잘 되지 않은 결과로서 다른 것보다 더 큰 직경을 가질 수 있다. 더 큰 직경의 섬유는 종종 덜 규칙적인 형태를 가지며, 종종 더욱 고도로 발달된 형태를 갖는 더 작은 직경 섬유와 다른 정도로 결합 작업에 참여할 수 있다 (즉, 활성). 본 발명의 섬유 웹의 결합의 대부분은 반드시는 아니지만 종종 자체적으로 형태가 변화되는 그러한 더 큰 직경 섬유와 관련이 있을 수 있다. 더 작은 직경의 형태 변화된 섬유 내에서 발생되는 덜 규칙적인 형태 (그러므로, 더 낮은 연화 온도)의 세로 세그먼트가 바람직하게는 또한 웹의 결합에 참여한다.
섬세화기 (46)에서 빠져나온 섬유 스트림 (81)은 권축 스테이플 섬유와 배합되어 이중 수집기 장치 상에 수집될 수 있다. 도 2에 예시된 방법에서, 섬유 스트림 (81)은, 예를 들어 섬세화기의 출구에 있는 곡선 코안다 (Coanda)형 표면 (82)을 이용하여 재배향된다 (확대도에 대해서는 도 2a 참조). 그러한 재배향은 섬유 스트림을 이중 수집기 장치 (83)에 제공하고 권축 스테이플 섬유와 섬세화기를 빠져나온 직접 제조된 섬유를 배합하는데 편리할 수 있다. 권축 스테이플 섬유 (16)를 연행하는 공기 스트림 (85)은 도 1에 도시된 장치 (24)와 유사한 장치 (86)에 의해 발생될 수 있다.
장치의 큰 변화가 이루어질 수 있다. 예를 들면, 도 5에 도시된 섬유 형성 장치 (80)는 2개의 압출기 대신 1개의 압출기 (42)를 사용하며, 급냉 스트림 (48)을 생략한다. 또한, 직접 형성된 섬유를 형성하는 장치 및 권축 스테이플 섬유를 도입하는 장치는 예시된 것과 다른 각도로 다른 상대적인 위치로 배향될 수 있다.
그의 길이를 따라 기복이 있거나, 꼬불꼬불하거나 톱니같은 특징을 가진 권축 스테이플 섬유는 상기한 바와 같이 그들이 제공하는, 개선된 로프트 및 균일성을 포함한 개선된 웹 특성으로 인해 본 발명에 유리하게 사용된다. 또한, 권축 스테이플 섬유는 웹 형성 중에 취급하기가 편리하며, 집합된 웹에서 그들의 위치를 더 잘 유지하며, 압축 회복 특성을 개선시킨다. 권축 스테이플 섬유는 본 발명의 웹에 사용하기 위한 몇가지 다른 형태로 이용될 수 있다. 3가지 대표적인 공지된 권축 섬유 유형이 도 6에 나타내어져 있으며, 도 6a는 섬유를 톱니 기어로 권축하여 제조한 것과 같은 일반적으로 평면상의 규칙적으로 권축된 섬유를 나타내고; 도 6b는 스터핑 박스에서 제조된 것과 같은 불규칙하게 권축된 섬유 (기복이 있는 평면 및 권축의 간격 및 진폭에 대해서 불규칙적임)를 나타내고; 도 6c는 소위 "아질론 (Agilon)" 공정에 의해 제조된 것과 같은 나선형 권축 섬유를 나타낸다. 도 6b 및 6c에 나타낸 3차원적 섬유는 일반적으로 본 발명의 웹에 더 큰 로프트 특성을 갖게 한다. 그러나, 본 발명의 우수한 웹은 공지된 유형의 권축을 갖는 섬유로부터 생산될 수 있다.
단위 길이당, 도 6a, b 및 c에서의 구조 (88)에 의해 나타내어지는 권축, 즉 완전한 파 또는 사이클의 수는 본 발명에 유용한 권축 섬유에서 다양하게 변화될 수 있다. 일반적으로, ㎝ 당 권축의 수가 많을수록 (2개의 유리판 사이에 시료 섬유를 놓고, 3 ㎝ 거리에 걸친 완전한 파 또는 사이클의 수를 세고, 그 수를 3으로 나누어 측정함), 웹의 로프트가 커진다. 그러나, 더 큰 직경의 섬유는 더 작은 직경 섬유보다 단위 길이당 더 적은 권축을 갖는 동일하게 로프티한 웹을 생산할 것이다.
릭케린 롤 상의 가공성은 일반적으로 단위 길이당 권축의 수가 더 많은 더 작은 직경 섬유에 의해 더 쉬워진다. 본 발명에 사용된 권축 스테이플 섬유는 일반적으로 평균하면 ㎝ 당 약 ½ 이상의 권축을 가질 것이며, 스테이플 섬유가 거의 40 데시텍스를 초과하지 않으므로, 본 발명자는 ㎝ 당 약 2 권축 이상의 권축수를 갖는 섬유를 선호한다.
권축 섬유는 또한 그의 권축 진폭 또는 깊이 면에서 다양하다. 권축의 진폭은 많은 섬유의 불규칙 특성으로 인해 수치로 균일하게 특징화하기가 어렵지만, 진폭의 지표는 권축 백분율로 제공된다. 권축 백분율은 섬유의 비권축 길이 (시료 섬유를 충분히 똑바르게 편 후에 측정함)와 권축 길이 (시료 섬유에 섬유 데시텍스 당 2 ㎎의 추를 섬유의 한 단부에 부착하여 매달아서 섬유의 큰 반경의 굴곡을 똑바르게 펴서 측정함)의 차를 권축 길이로 나누고 100을 곱한 것으로 정의된다. 본 발명에 사용된 권축 스테이플 섬유는 약 15% 이상, 바람직하게는 약 20% 이상의 평균 권축 백분율을 나타낸다. 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같은 섬유에 의한 릭케린 롤 상에서의 가공 단점을 최소화하기 위한 권축 백분율은 약 50% 미만이 바람직하지만, 도 6c에 도시된 바와 같은 나선형 권축 섬유의 릭케린 롤 상에서의 가공은 권축 백분율이 50%를 초과하는 경우 가장 잘 수행된다.
스테이플 섬유는 최소한으로 1개 이상의 완전한 권축, 바람직하게는 3 또는 4개 이상의 권축을 포함하기에 충분한 평균 길이를 가져야 한다. 릭케린 롤과 같은 장치를 이용할 때, 스테이플 섬유는 약 2 내지 15 ㎝의 평균 길이를 가져야 한다. 바람직하게는, 스테이플 섬유는 약 7-10 ㎝ 미만의 길이를 갖는다.
권축 스테이플 섬유가 가늘수록, 복합 웹의 차단 효율이 크지만, 웹은 일반적으로 권축 스테이플 섬유가 낮은 데니어를 가질 때 더욱 쉽게 압축될 것이다. 대부분, 스테이플 섬유는 대략적으로 각각 약 15 및 25 ㎛의 직경에 해당하는, 3 데시텍스 이상, 바람직하게는 6 데시텍스 이상의 크기를 가질 것이다.
본 발명의 복합 웹 내에 포함되거나 또는 직접 형성된 섬유와 배합된 권축 스테이플 섬유의 양은 특히 웹의 특별한 용도에 따라서 좌우될 것이다. 일반적으로, 권축 스테이플 섬유는 직접 형성된 섬유의 5 중량% 이상과 동일한 양으로 존재할 것이다. 더욱 전형적으로, 권축 스테이플 섬유는 직접 형성된 섬유의 중량의 10% 이상, 바람직하게는 20% 이상의 양으로 존재할 것이다. 한편, 소정의 작은 두께에서 우수한 차단값을 얻기 위해, 직접 형성된 섬유는 일반적으로 블렌드의 25 중량% 이상, 바람직하게는 50 중량% 이상을 차지할 것이다. 음에너지 소산 또는 열 차단 이외의 목적을 위해, 미세섬유는 소량으로 유용한 기능을 제공할 수 있지만, 일반적으로 블렌드의 10 중량% 이상을 차지할 것이다.
섬유는 수집 표면에 도달할 때 다른 정도의 고형성 또는 점착성을 가질 수 있다. 본 발명의 대부분의 용도를 위하여, 섬유는 그들이 수집 시에 그의 섬유상 특징을 유지하고 다공성 표면을 남긴다는 점에서 충분히 고체이다. 본 발명의 웹의 표면 특성은 다른 부직 섬유 웹의 것과 유사하여, 아주 느슨하고 다공성인 것부터 다른 정도의 고결성 및 감소된 다공성까지 다양할 수 있다.
본 발명의 웹 내의 섬유의 차단 품질은 일반적으로 그들의 형성 재료와 무관하며, 본 발명에 유용한 섬유는 거의 임의의 섬유 형성 재료로부터 형성될 수 있다. 멜트블로운 미세섬유를 형성하기 위한 대표적인 중합체는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드, 및 당업계에 공지된 다른 중합체를 포함한다. 이들 재료는 또한 멜트스펀 섬유와 같은 다른 직접 형성된 섬유를 형성하는데 유용하다. 용액으로부터 섬유를 형성하기 위한 유용한 중합체는 폴리비닐 클로라이드, 아크릴 수지, 및 아크릴 공중합체, 폴리스티렌 및 폴리술폰을 포함한다. 유리와 같은 무기 재료는 또한 미세섬유를 포함한 유용한 섬유를 형성한다. 많은 다른 재료는 바람직한 합성 권축 스테이플 섬유를 형성하는데 유용하지만, 천연 스테이플 섬유도 권축된다면 사용될 수 있다. 폴리에스테르 권축 스테이플 섬유는 쉽게 이용가능하며 유용한 특성을 제공한다. 다른 유용한 스테이플 섬유는 아크릴 수지, 폴리올레핀, 폴리아미드, 레이온, 아세테이트 등을 포함한다.
본 발명의 웹 내의 섬유 (직접 형성된 섬유 또는 스테이플 섬유)가 결합되어야 한다면, 그 섬유의 자가 결합 형태가 이용될 수 있다. 전형적으로, 그러한 섬유는 열에 노출시에 섬유의 일부 또는 전부의 연화에 의해 결합한다. 때로는, 섬유가 수집 시에 연질 상태가 되기에 충분한 열을 유지하므로 섬유들은 수집 시에 자가 결합한다. 다른 경우에, 웹은 수집 후에 오븐을 통과하며, 여기서 결합 섬유는 그의 결합 상태로 가열된다 (웹 내의 섬유의 일부 또는 전부의 어닐링과 같은 다른 유리한 변화가 오븐에서 일어날 수 있다). 자가 결합 섬유를 사용하는 대신에, 첨가 결합제는 액제를 분무하거나 고상, 입상 또는 섬유상 제제를 적하시킴으로써 웹 내에 혼입될 수 있다.
본 발명의 웹 내의 직접 형성된 섬유 또는 스테이플 섬유는 이성분 섬유 (각각이 섬유의 단면을 통해 섬유를 따라 세로방향으로 연장되는 2개 이상의 분리 성분을 포함)일 수 있다. 이성분 섬유의 한가지 유용성은 결합을 제공하는 것인데, 그 이유는 예를 들어 한가지 성분이 다른 성분보다 낮은 온도에서 연화되고 다른 성분이 섬유의 섬유상 구조를 유지하면서 결합을 형성하기 때문이다.
역시 치수 안정성의 잇점을 갖는 결합성 섬유의 또다른 형태는 본원에 참고로 인용된, 2002년 6월 13일에 공개된 국제 특허 출원 WO 02/46504 A1에 교시되어 있다. 바람직하게는 멜트블로운 PET 섬유인 이러한 직접 형성된 섬유는 그러한 섬유에서 독특한 것으로 보이는 형태에 의해 특징지워진다. 특별하게는, 섬유는 사슬 연장된 결정성 분자 부분 (때로는 변형 유도된 결정성 (SIC) 부분으로 칭해짐), 비-사슬 연장된 (NCE) 결정성 분자 부분 및 비정질 부분을 나타낸다. 이들 새로운 멜트블로운 PET 섬유에서의 사슬 연장된 결정성 부분이 강도 및 치수 안정성과 같은 독특한 바람직한 물리적 특성을 제공하고; 이들 새로운 섬유에서의 비정질 부분이 섬유 대 섬유 결합을 제공하며; 멜트블로윙 공정의 말기에 수집된 새로운 섬유의 어셈블리가 응집성이고 취급가능하며 오븐에 간단하게 통과하여 섬유 교차점에서 섬유의 추가의 접합 또는 결합을 형성함으로써 강한 응집성이고 취급가능한 웹을 형성하게 되는 것으로 생각된다.
설명된 멜트블로운 PET 섬유의 독특한 형태는 시차 주사 열량계 (DSC)에 의해 밝혀지는 것과 같은 독특한 특성으로 검출될 수 있다. 설명된 PET 섬유에 대한 DSC 플롯은 DSC 플롯 상의 2개의 융점 피크로서 증명되는 다른 융점의 분자 부분의 존재를 나타낸다 ("피크"는 단일 과정, 예를 들면 사슬 연장된 부분과 같은 섬유의 특정 분자 부분의 용융에 기인하는 가열 곡선의 부분을 의미하며; 설명된 PET 섬유의 DSC 플롯이 2개의 피크를 나타내긴 하지만, 그 피크들은 한 피크가 다른 피크를 한정하는 곡선 부분 중의 하나 위에 있는 숄더로서 증명될 만큼 충분히 서로 가까울 수 있다). 한 피크는 비-사슬 연장된 부분 (NCE), 또는 덜 규칙적인, 분자 분획에 대한 것으로 이해되며, 다른 피크는 사슬 연장된, 또는 SIC, 분자 분획에 대한 것으로 이해된다. 후자의 피크는 제1 피크보다 더 높은 온도에서 일어나며, 이는 사슬 연장된, 또는 SIC, 분자 분획의 더 높은 용융 온도의 지표이다.
비정질 분자 부분은 일반적으로 설명된 PET 섬유의 일부를 유지하며, 섬유의 교차점에서 섬유의 자가 결합 (첨가된 결합제 재료 또는 엠보싱 압력을 이용하지 않은 결합)을 제공할 수 있다. 이는 모든 섬유 교차점에서의 결합을 의미하는 것은 아니며; 본원에서 결합이란 용어는 응집성이며 자기-유지 덩어리로서 캐리어 웹으로부터 들어올려질 수 있는 웹을 형성하기에 충분한 결합 (즉, 일반적으로 접촉 섬유 사이의 중합체 재료의 약간의 응집을 포함하지만 재료의 상당한 유동을 반드시 포함하지는 않는 섬유 사이의 접합)을 의미한다. 결합도는 다이에서 수집기까지의 거리, 용융 중합체의 가공 온도, 섬세화 공기의 온도 등과 같은 공정의 특별한 조건에 좌우된다. 수집기에서 얻을 수 있는 것 이상의 추가의 결합이 종종 필요하며, 그것은 수집된 웹을 오븐에 통과시킴으로써 간단하게 얻어질 수 있고; 캘린더링 또는 엠보싱이 필수적인 것은 아니지만 특별한 효과를 얻는데 이용될 수도 있다.
인용된 출원 WO 02/46504호에 설명된 바와 같은 웹은 이 공보에 교시된 새로운 멜트블로윙 방법에 의해 제조된다. 새로운 방법은 용융된 PET 중합체를 멜트블로윙 다이의 오리피스를 통해, 압출 중합체를 멜트블로운 섬유로 섬세화하는 고속 가스 스트림내로 압출시키고, 제조된 섬유를 수집하는 단계를 포함하며, 이 단계들은 압출된 용융 PET 중합체가 약 295 ℃ 미만의 가공 온도를 가지며, 고속 가스 스트림이 용융된 PET 중합체 미만의 온도 및 초당 약 100 m를 넘는 속도를 갖는 것에 의해 간단하게 특징지워진다. 바람직하게는, PET 중합체는 약 0.60 이하의 고유 점도를 갖는다.
당해 웹은 그 웹이 스테이플 섬유를 함유하지 않는 경우에도 C-형 배위의 자가 결합된 직접 형성된 섬유로부터 제조될 수 있다. 예를 들면, 웹은 C-형 배위의 우수한 로프트를 발생시킬 수 있으며, 그 로프트는 섬유의 자가 결합에 의해 우수한 탄력을 가질 수 있다. 대체로, 웹은 수집 후에, 예를 들면 오븐 통과에 의해 자가 결합된다.
웹 내의 직접 형성된 섬유 및 임의의 다른 섬유를 비롯한, 본 발명의 웹 내의 섬유가 가늘수록, 음에너지 소산 및 내열성이 우수하다. 기하 평균 직경 (본원의 이후의 시험 참조)이 10 또는 15 ㎛ 미만인 직접 형성된 섬유는 많은 차단 목적에 특히 유용하다. 본원에서 그 크기의 섬유는 "미세섬유"로서 간주된다. 더 큰, 예를 들면 기하 평균 직경이 20 ㎛ 이상인 직접 형성된 섬유가 사용될 수도 있다.
대부분의 용도에서, 본 발명의 웹은 바람직하게는 100 ㎏/㎥ 미만, 바람직하게는 2 ㎏/㎥를 초과하는 밀도를 갖는다. 음 차단용으로 사용된 웹의 경우, 웹의 음향 기류 비저항은 100 mks rayl 이상이어야 한다. 음 차단 및 열 차단 웹은 일반적으로 50 ㎏/㎥ 이하, 바람직하게는 25 ㎏/㎥ 이하의 벌크 밀도를 가지며, 두께는 웹의 특별한 용도에 따라서 0.5 ㎝ 이상, 더욱 바람직하게는 1 또는 2 ㎝이다.
일반적으로, 본 발명의 웹은 그의 특별한 용도에 따라서 다양한 두께로 공급될 수 있다. 본 발명자는 아주 큰 두께, 예를 들면 5, 10 및 심지어는 20 ㎝ 이상의 두께의 웹을 제조하였다.
본 발명의 섬유 웹은 직접 형성된 섬유 및 권축 스테이플 섬유 이외에 미랑의 다른 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 웹의 취급성 및 감촉을 개선시키기 위해 섬유 표면처리제를 웹에 분무할 수도 있다. 또는 고체 입자 (목펄프 또는 다른 비권축 스테이플 섬유 포함)에 의해 제공되는 특징을 추가하기 위해 고체 입자를 포함시킬 수도 있다 (포함시키는 방법에 대해서는 Braun의 미국 특허 제3,971,373호 참조). 웹에 첨가된 고체 재료는 일반적으로 직접 형성된 섬유 및 권축 스테이플 섬유에 의해 형성된 섬유 구조의 간극에 놓여지며, 섬유 구조의 응집성 또는 집결성을 방해하거나 제거하지 않는 양으로 포함된다. 첨가제를 뺀 섬유 구조의 중량은 "기본 중량"으로서 알려져 있다. 직접 형성된 섬유 및 권축 스테이플 섬유로 형성된 이러한 "기본 중량" 섬유 구조는 본 발명의 비-첨가제 웹의 탄력 로프트 특성을 나타낸다. 이러한 "기본 중량" 섬유 구조의 충진비는 첨가제의 도입을 생략하고 결과 섬유 구조의 충진비를 측정하는 것을 제외하고는, 첨가제 포함된 웹을 제조하는데 이용된 가공 조건에 따라서 결정될 수 있다.
염료 및 충진제와 같은 첨가제는 그것을 직접 형성된 섬유 및 권축 스테이플 섬유의 섬유 형성액에 도입함으로써 본 발명의 웹에 첨가될 수 있다. 시트 (예를 들면, 직물 또는 필름)는 웹을 강화시키고, 예를 들어 유체 장벽으로서 다른 기능을 제공하고, 취급성을 개선시키는 것 등을 위해 섬유 웹에 (접착제 첨가, 열 결합, 봉합 등에 의해) 적층될 수 있다. 또한, 웹은 그의 취급 특성을 개선시키기 위해 그것을 누비는 것 (quiling)으로 형성 후 가공될 수 있다.
본 발명의 웹은 개선된 음향 및 열 차단 특성을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 어떠한 해석 이론에 얽매이고자 하는 것은 아니지만, 본 발명의 웹은 웹 구조 및 구조물을 통과하는 구불구불한 경로 때문에 개선된 차음성을 가질 수 있는 것으로 생각된다. 동시에, 웹은 단위 중량 당, 큰 충진비로 표시되는 바와 같은 큰 체적을 차지하며, 이로써 음향 및 열 차단 용도에서 우수한 효율성을 가진 웹이 제공된다.
본 발명은 아래에 기재된 실시예에 의해 더 예시될 것이다. 웹을 평가하는데 이용되는 시험 방법은 다음을 포함한다:
기하 평균 섬유 직경
본 발명의 웹을 포함하는 섬유의 기하 평균 섬유 직경은 웹 시험편의 SEM 현미경사진의 영상 분석에 의해 확인하였다 (본원에서 "기하 직경"은 예를 들어, "유효 섬유 직경"을 제공하는 것과 같은 간접 측정치와 대조적으로, 섬유의 물리적 치수의 직접 관찰에 의해 얻어지는 측정치를 의미한다). 작은 섬유 덩어리를 시험 웹으로부터 분리하고, 전자 현미경 스터브 상에 장착하였다. 그후에, 섬유를 금/팔라듐 약 100 Å으로 스퍼터 코팅하였다. 스퍼터 코팅은 아르곤 플라즈마가 100 millitorr의 챔버 압력에서 30 milliamp의 전류를 갖는 DENTON 진공 데스크 II 냉각 스퍼터 장치 (DENTON Vacuum, LLC, 1259 North Church Street, Moorestown, NJ, 08057, USA)를 이용하여 실시하였다. 이러한 조건 하의 2회의 30초 증착을 이용하였다. 그후에, 코팅된 시료를 JEOL Model 840 주사 전자 현미경 (JEOL USA, 11 Dearborn Road, Peabody, MA, 01960, USA)에 삽입하고 10 KeV의 빔 에너지를 이용하여 약 48 ㎜의 작용 거리 및 0°시료 기울기에서 영상화하였다. 750X 배율로 얻은 전자 영상을 이용하여 섬유 직경을 측정하였다. 각 시료의 표면 관찰의 전자 영상을 개인용 컴퓨터 작동 사이온 영상, 릴리즈 베타 3b (Scion Corporation, 82 Worman's Mill Court, Suite H, Frederick, MD, 21703, USA)를 사용하여 분석하였다. 영상을 분석하기 위해, 사이온 영상을 먼저 영상 위의 스케일 바를 사용하여 현미경 배율로 보정하였다. 그후에, 개개의 섬유를 그의 폭에 대해 측정하였다. 각 영상으로부터의 개개의 섬유 (결합 또는 로핑 섬유 없음) 만을 측정하였다. 각 시료에 대해 100개 이상의 섬유를 측정하였다. 사이온 영상으로부터의 측정치를 통계 분석을 위해 마이크로소프트 엑셀 97 (Microsoft Corporation, One Microsoft Way, Redmond, WA, 98052, USA)에 삽입하였다. 섬유 크기는 제공된 계수 번호에 대해 ㎛ 단위의 평균 직경으로 보고하였다.
웹 고형성 및 충진비
웹 시험편의 벌크 밀도를 웹 구성 재료의 밀도로 나누어 웹 고형성을 결정하였다. 웹 시험편의 벌크 밀도는 먼저 10 ㎝ x 10 ㎝ 웹 단편의 중량 및 두께를 측정하여 결정하였다. 시험편의 두께는 130.6 g의 질량을 이용하여 각 시료 표면 상에 0.002 lb/in2 (13.8 N/㎡)을 발휘하도록 변형된, ASTM D 5736 표준 시험 방법에 규정된 바와 같이 평가하였다. 시료의 크기가 ASTM D 5736에서 권장되는 크기보다 작은 것으로 제한될 때, 압력 풋 (foot) 상의 질량은 0.002 lb/in2 (13.8 N/㎡)의 부하력을 유지하도록 비례적으로 감소된다. 시험편을 먼저 22 +/- 5 ℃ 및 50% +/- 5 % 상대 습도로 미리 상태조절하여 결과를 ㎝로 보고한다. g 단위의 시험편의 중량을 ㎠ 단위의 시료 면적으로 나누어 시험편의 기본 중량을 얻고 g/㎠로 보고한다. 웹의 벌크 밀도는 시험편의 기본 중량을 두께로 나누어 결정하고 g/㎤로 보고한다.
웹 고형성은 g/㎤ 단위의 웹의 벌크 밀도를 웹 생산 재료의 밀도로 나누어 결정한다. 중합체 또는 중합체 성분의 밀도는 공급자가 재료 밀도를 규정하지 않는다면 표준 평균에 의해 측정될 수 있다. 고형성은 제공된 시험편의 고형분 백분율의 무차원적 분율로서 보고되며 다음과 같이 계산된다:
여기서,
ρ웹 = BW/t이고,
여기서, S - 고형성 [=] 백분율
ρ웹 - 웹 벌크 밀도 [=] g/㎤
ρ재료 - 웹 구성 재료의 밀도 [=] g/㎤
ρi - 웹 성분 i의 밀도 [=] g/㎤
χi - 웹 내의 성분 i의 중량 분율 [=] 분율
BW - 웹 기본 중량 [=] g/㎠
t - 웹 두께 [=] ㎝
웹 시험편의 체적을 웹 구성 재료의 체적으로 나눈 것으로 정의된 충진비는 다음 수학식에 의해 고형성으로부터 결정되었다:
FR = 100/S
여기서, FR - 충진비 [=] ㎤/㎤
웹 회복율
웹 시료를 압축 제약을 이용하여 규정된 고형성으로 압축하고, 시료를 일정 시간 동안 그 고형성으로 유지하고, 압축 제약을 해제하고 규정된 회복 기간 후에 웹의 고형성을 확인하여 웹 회복력, 즉 압축 후에 그의 원래 두께를 회복하는 웹의 능력을 결정하였다. _ ㎝ x _ ㎝ 면적의 시료를 웹의 두께, 또는 Z-축을 따라서 압축하였다. 압축 제약은 웹을 규정된 고형성과 상관있는 두께로 압축하기에 충분한 중량을 가진 45.7 ㎝ x 45.7 ㎝의 평판이었다. 규정된 고형성에 필요한 두께보다 더 큰 압축을 방지하기 위해 평판 연부 아래에 스페이서를 사용하였다. 일정 기간 후에, 압축 제약을 해제하고 회복된 시료의 두께를 측정하였다. 고형성 방법에서 상기한 바와 같이 회복된 두께로부터 웹의 고형성을 결정하였다. 웹 회복력은 압축 후에 웹이 결과의 고형성 또는 상응하는 충진비로 회복되는 능력을 나타낸다. 많은 웹 용도의 경우, 초기 및 회복된 웹 고형성이 낮고 충진비가 클수록, 우수하다.
내열성
내열성을 열 전도율 장치, 모델 Rapid-K (Netzsch Instruments, Inc. (Boston, MA, USA 소재)에서 시판됨)를 사용하여 ASTM C518 표준 시험 방법에 규정된 바와 같이 평가하였다. "웹 고형성" 표제의 단락에 설명된 바와 같은 ASTM D 5736 표준 시험 방법을 이용하여 두께를 평가하였다. 열 전도도, CT은 W/(㎡·K)의 단위로 보고된다. 내열성은 Clo로서 제공되며, 한 Clo는 6.457/CT로서 보고된다. Clo를 시료의 ㎏/㎡ 단위의 기본 중량 (직접 형성된 섬유 및 스테이플 섬유의 총합 중량)으로 나누어 열 중량 효율 (TWE)로서 보고한다.
음향 기류 비저항
기류 비저항은 ASTM C522 표준 시험 방법에 규정된 바와 같이 평가하였다. 음향 차단 재료의 기류 비저항은 그의 음 흡수성 및 음 투과성을 결정하는 특성 중의 하나이다. 기류 비저항 값 r은 mks rayl (Pa·s/m)로서 보고된다. 시료는 5.25 inch 직경 (13.33 ㎝) 원형 시료를 다이 절단하여 제조하였다. 연부가 다이 절단 공정에서 약간 압축된다면, 연부는 시험 전에 원래 또는 자연 두께로 회복되어야 한다. 미리 상태조절된 시료를 미리 측정된 두께로 시험편 홀더에 놓고 100 ㎠ 표면적에 대해 압력차를 측정하였다.
수직 입사 흡음 계수
음향 재료의 흡음은 ASTM 지정 E 1050-98 ("Impedance and Absorption Using A Tube, Two Microphones and A Digital Frequency Analysis System")에 기재된 시험 방법에 의해 결정되었다. 시험 방법의 8.5.4 단락에 기재된 바와 같은 수직 입사 흡음 계수 (NISAC)는 250, 500, 1000 및 2000 hertz 옥타브 밴드로부터의 흡음 계수의 ⅓ 옥타브 밴드의 산술 평균을 이용하여 계산하였다.
화상 분석 방법
웹의 섬유 구조 (웹의 대규모 구조 또는 거대구조)의 균일성 또는 연속성은 영상 분석에 의해 특징지워졌다. 설명의 목적으로, 시료의 주요 x-y-z 축은 다음과 같이 정해졌다: 웹의 기계 또는 길이쪽 방향은 "y-축"에 놓여지는 것으로 정해졌으며, 웹의 횡기계 방향 또는 폭은 "x-축"에 놓여지는 것으로 정해졌으며, 웹의 두께는 "z-축"에 놓여지는 것으로 정해졌다. 먼저 5.1 ㎝ 폭 (x-축) 시료를 웹의 y-축 또는 기계 방향을 따라 약 19.0 ㎝로 절단하여 웹 시험편을 영상 분석을 위해 준비하였다. 그러한 방식에서 절단 연부의 임의의 융합 또는 냉간 용접을 방지하기 위해 예리한 면도날을 사용하여 웹을 절단하였다. 그후에, 분석용 시험편을 시료로부터 약 16.5 ㎝의 길이 (y-축)로 절단하였다.
그후에, 시료를 조정가능한 직사각형 프레임에 고정시켰다. 시험편은 그의 y-z 면이 관찰되도록 노출되고 시험편의 x-축을 따른 경로가 프레임에 의해 차단되지 않도록 직사각형 프레임의 빈곳에 장착하였다. 프레임의 벽은 시험편이 장착될 때 시험편의 상부 및 하부 표면이 프레임의 내벽에 접착제로 고정될 수 있도록 충분히 넓었다. 시험편이 분석을 위한 정확한 두께를 갖도록 프레임의 측벽을 조정하기 위해 시험편의 단부를 프레임에 자유롭게 떠있도록 남겨두었다. 시험편이 평가를 위해 필요한 고형성에 의해 지시된 정확한 두께를 가진 후에, 영상 분석을 이용하여 시험편의 웹 구조를 특징화하였다.
시험편의 횡기계 방향의 면 (y-z 면)을 통해 빛이 보여지도록, 영상 분석을 위해 준비한 시험편을 광역 광원 또는 스테이지와 정렬하였다. 시험편을 통해 투과된 빛으로부터 만들어진 광역 멀티픽셀 영상을 컴퓨터 프로그램으로 처리하고 분석하여 웹 구조를 특징화하였다. 그후에, 웹 구조를 웹을 통해 투과된 광도 분석에 의해 특징화하였다.
카메라에 의해 이용된 이미지 센서는 전하 결합 소자 (CCD)였다. CCD는 광자 (빛)을 전자 (전하)로 전환시키는 소형 감광 광다이오드의 거대 어레이로 구성된다. 단일 광다이오드에 충돌하는 빛이 밝을수록, 그 부위에 축적되는 전하가 크다. 이러한 광다이오드를 픽셀 (픽쳐의 경우 픽스 (pix)이고 소자의 경우 엘 (el))이라 부른다. 영상 분석 과정은 각 픽셀에서 전하를 지도 작성함으로써 시험편의 표면에 대해 광도의 영상을 형성한다. 시험편의 영상을 캡쳐하는데 사용된 픽셀 크기는 3.45 미크론 x 3.45 미크론이었다. CCD의 총 영상 형성 면적은 열 당 2088 픽셀을 가진 1552 열의 픽셀 어레이로 이루어진 4/3 종횡비의 표준 ½ 인치 포맷이다. 아래에 기록된 배율을 이용하여, 개개의 픽셀 또는 데이타점은 시험편 상에 34 미크론 x 34 미크론 면적의 화상을 형성하였다.
y-축을 따른 데이타점에서 순서에 따른 광도 변동을 이용하여 스트립을 따른 광도의 표준 편차를 결정하였다. 시료의 x-y 표면에 대한 변동은 변화된 z-축 위치에서 충분한 수의 스트립을 분석함으로써 결정되었다. 시험편의 변동성을 충분히 나타내기 위해 대표적인 수의 스트립 (다른 z-축 위치)을 분석할 때, 최대 변동성을 가진 하나의 z-축 스트립을 보고용으로 선택하였다. 분석 스트립 수는 대부분 z-축을 따른 시료 두께 및 변동 단계에 좌우될 것이다.
라이트 박스 받침이 있는 폴라로이드 MP-3 카피 스탠드를 광원 또는 광 스테이지로서 사용하였다. 라이트 박스는 24 ㎝ x 24 ㎝ 확산 유리판의 18 ㎝ 아래에 5 ㎝씩 이격되어 장착된 4개의 GE 75T10FR 75 와트 불투명 백열등으로 구성되었다. 탐론 SP-35-80 ㎜ 매크로-줌 렌즈 (TAMRON USA, INC.; 10 Austin Blvd, Commack, New York)가 장치된 라이카 DC-300 디지탈 카메라 (Leica Microsystems AG, CH-9435 Heerbrugg, Switzerland)를 사용하여 16-비트 그레이 스케일 2088X1550 픽셀 영상을 캡쳐하였다.
먼저 시험편의 횡기계 방향 (x 축)을 통해 빛이 보여지도록 라이트 박스의 확산 유리판 상에 준비된 시험편을 놓아서 영상 형성을 위한 라이트 박스-시료-카메라 방향 설정을 하였다. 디지탈 카메라의 렌즈는 라이트 박스 확산 유리판의 표면과 수직인 선 위의 시험편 중심으로 향하게 하였다. 렌즈는 시험편으로부터 약 60 ㎝ 이격되게 하였다. 카메라의 매크로-줌 렌즈는 약 70 ㎜ x 52 ㎜의 측정 시계를 제공하도록 조정하였다. 100% 투과율이 약 95% 풀 스케일의 카메라 응답을 나타내도록 조정된 조명과 조리개로 시험편의 노출 표면 상에 카메라의 촛점을 맞추었다. 그후에, 이러한 셋팅을 배경 영상 (시료가 직사각형 프레임 내에 존재하지 않을 때의 영상)을 포함한 영상의 캡쳐를 위해 고정하였다.
그후에, APHELION 영상 분석 소프트웨어 (ADCIS S.A.; 10 avenue de Garbsen, 14200 Herouville Saint-Clair, France)를 사용하여 영상을 분석하였다. 분석은 시험편 영상을 배경 영상으로 나누고 크기가 5 ㎜ x 65 ㎜인 영역에 대한 평균 투과 프로파일을 측정하여 시험편 영상을 정규화하는 것을 포함한다. 영상 분석기는 5 ㎜ 높이 (z 축) x 0.034 ㎜ 길이 (y 축)의 치수를 갖는 개개의 시료 점에 대한 광투과도를 측정하였다.
평균 65 ㎜ 길이 (y 축) 프로파일은 약 1900 시료 점으로 이루어지며, 즉 시험편은 모두 동일한 z-축 위치에서 시료의 y 방향을 따른, 노출된 (y-z) 표면 상의 연속된 약 1900 시료 점을 추적하여 특징화하였다. 이러한 방법에서, 시험편의 y 축을 따른 시료점에서 순서에 따른 광투과율의 변동은 임의의 0.5 ㎜ 길이 (z 축) 구간에 대해 확인될 수 있다. 투과광의 측정된 변동은 웹 내의 섬유 결합에 대한 지표이다. 모여지거나 응집된 섬유를 가진 웹은 그 웹의 일정한 축을 따른 광투과도의 변동율에 의해 그의 등방성 구조를 나타낸다. 투과율 변동은 시험편의 추적으로부터 확인된 투과율 값의 모 표준 편차로서 보고된다.
실시예 1
도 1에 일반적으로 도시된 바와 같은 장치를 이용하여 블로운 미세섬유와 스테이플 섬유의 블렌드로부터 본 발명의 웹을 제조하였다. 이중 수집기 장치의 상부 수집 표면 (25)은 직경이 4.7 ㎜인 고르게 이격된 호울로 이루어진 53.7%의 천공 개방 면적을 가진 직경이 20.3 ㎝인 천공 금속 드럼이었다. 하부 수집 표면 (26)은 직경이 20.3 ㎝인 천공 드럼을 커버하는, 퍼니스 벨트 캄파니 리미티드 (Furnace Belt Company Limited; 2316 Delaware Avenue, Buffalo N.Y., 14216, USA)에서 시판되는, 십자막대 코넥터 부품 번호: B-72-76-13-16에 의해 연결된 일련의 교대 단일 좌측 및 우측 나사를 포함하는 균합 직조된 직물 금속 벨트였다. 벨트는 81.3 ㎝ 이격된 2개의 20.3 ㎝ 직경의 롤러 상에 지지되었다. 양쪽 수집 표면 뒤에 위치된 진공원은 수집 표면 내의 기공을 통과하는 총 48 ㎥/분의 공기 드로잉이었다. 양 수집 표면 바로 뒤에 위치한 60도 플레늄은 0.12 ㎡의 면적을 가졌으며, 약 10도의 수집 표면은 수집된 섬유로 진공 커버되었다. 양 수집 표면의 표면 속도는 140 ㎝/분이었으며, 양 전방 표면은 섬유 스트림을 향해 관통-갭까지 회전한다.
수집 표면 (25 및 26)은 하나 위에 다른 것이 수직으로 정렬되었으며, 그들의 전방 표면 (드럼 및 수집 벨트의 전방 회전 표면)은 미세섬유 다이의 표면에 평행인 가상면을 따라 정렬된다. 수집기 (25 및 26) 사이의 갭 (27)의 중심은 미세섬유 다이 (10)의 압출 오리피스 라인과, 또한 다이를 빠져나가는 섬유 스트림 (14)과 정렬되고 그에 평행하였다. 수집 표면 사이의 갭 (27)은 높이가 5.1 ㎝이고 미세섬유 다이의 표면에서 수집 표면의 가상면까지의 거리는 63.5 ㎝였다. 드로잉 면에 대해 수직의 치수를 갖는, 수집 표면의 좌우 전체 폭은 76.2 ㎝였다.
블로운 미세섬유는 폴리프로필렌 (Fina type 3960; FINA Oil and Chemical Co. (Houston, Tex 소재)에서 시판됨)을 사용하여 제조하였다. 미세섬유 다이 (10)는 50.8 ㎝ 폭이고 ㎝ 당 10개의, 직경 0.38 ㎜ 구멍뚫린 압출 오리피스를 가졌다. 다이 팁과 에어 나이프 사이의 공기 슬롯 갭은 0.76 ㎜였고, 다이 팁은 에어 나이프 앞에서 0.254 ㎜ 만큼 튀어나왔다. 중합체 처리량은 9.1 g/오리피스/시간으로 일정하게 유지되었다. 용융 압출기 및 다이는 둘다 300 ℃로 설정되었다. 다이 공기 매니폴드 압력은 31.0 kPa로 설정되고 공기 온도는 약 350 ℃로 설정되고, 가열된 공기의 체적 유량은 7.05 ㎥/분이었다. 수집 웹의 미세섬유 성분의 기본 중량은 130 g/㎡이고 기하 평균 섬유 직경은 약 3.0 ㎛였다. 최종 웹의 미세섬유 성분은 웹의 총 중량의 60 중량%를 구성하였다.
복합 웹을 형성하기 위해 미세섬유 스트림과 배합된 권축 스테이플 섬유는 폴리에스테르 스테이플 섬유, 타입 295 (KoSa (Charlotte, NC)에서 시판됨)였다. 스테이플 섬유는 오각형 단면을 가졌으며, 직경이 25.5 ㎛이고, 절단 길이는 38.1 ㎜이며, ㎝ 당 약 4개의 권축을 가졌다. 웹 내의 스테이플 섬유 성분의 중량은 총 웹 중량의 약 40 중량%였다. 0.344%의 고형성을 가진 복합 웹의 총 기본 중량은 200 g/㎡였다.
기본 중량, 두께, 스테이플 섬유 함량, 고형성, 충진비 (압축 전과 압축으로부터의 회복 후), 내열성, 열 중량 효율, 수직 입사 흡음 계수, 음향 기류 비저항 및 영상 분석 (웹의 고형성을 1.0%로 설정)에 대한 측정 결과를 표 1에 보고하였다.
실시예 1의 웹의 사진을 도 7에 도시하였다. 사진은 웹의 상부 표면과 웹의 절단 연부를 나타내며, 절단면은 웹을 통한 수직 세로방향 단면이다.
비교예 1
비교예 1은 웹이 퍼니스 벨트 캄파니 리미티드 (Furnace Belt Company Limited; 2316 Delaware Avenue, Buffalo N.Y., 14216, USA)에서 시판되는, 통상의 단일 편평 벨트 수집기 부품 번호: B-72-76-13-16 상에 수집된 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사하게 제조하였다. 편평한 수직 수집기 표면의 진공원은 0.278 ㎡의 플레늄 표면적을 통한 24 ㎥/분의 공기 드로잉이었으며, 수집된 섬유는 전체 플레늄 면을 커버하였다. 다이 표면에서 수집기 표면까지의 거리는 63.5 ㎝였다. 복합 웹의 총 기본 중량은 205 g/㎡였다.
웹 시료는 실시예 1에 기재된 바와 같이 평가하고 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 2
실시예 2는 스테이플 섬유 조성물이 웹의 총 중량의 28 중량%인 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사하게 제조하였다. 총 웹 중량은 957 g/㎡였으며 두께는 19.6 ㎝였다. 수집기 갭은 14.0 ㎝로 설정되었고 수집 속도는 규정된 기본 중량을 갖도록 조정되었다. 웹 시료는 실시예 1에 기재된 바와 같이 평가하고 결과는 표 1에 나타내었다.
비교예 2
비교예 2는 웹을 제조하는데 스테이플 섬유를 사용하지 않고 100% 폴리프로필렌 블로운 미세섬유의 최종 웹을 형성한 것을 제외하고는, 실시예 1과 유사하게 제조하였다. 장치는 다이에서 수집기까지의 거리가 25.4 ㎝가 되도록 조정되었으며, 수집기 사이의 갭은 1.9 ㎝로 설정되고 수집기 속도는 45.7 ㎝/분으로 설정되었다. 웹의 기본 중량은 410 g/㎡였으며 두께는 20.7 ㎝였다. 웹 시료는 실시예 1에 기재된 바와 같이 평가하고 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 3
도 5에 예시된 바와 같은 장치를 이용하여 멜트스펀 섬유와 스테이플 섬유의 블렌드로부터 본 발명의 웹을 제조하였다. 도 5에 대해서 보면, PET 중합체를 호퍼 (41)에 채워넣고 단일 스크류 압출기 (42)로 공급하였다. 압출기는 중합체를 운반하고, 용융시키고, 275 ℃의 용융 중합체를 정량 펌프 (43)로 전달하였다. 정량 펌프는 중합체를 4.55 ㎏/시간의 속도로 다이 (40)에 공급하였다. 다이 (40)는 길이가 20.32 ㎝ (드로잉 면에 수직인 치수)이고 폭이 7.62 ㎝이며, 275 ℃의 온도로 유지되었다. 다이는 그의 길이를 따라서 중앙에 5.1 ㎜ 이격된 4 열의 압출 오리피스를 1열 당 21개의 오리피스로 가졌다. 일련의 오리피스를 다이의 바닥면에 위치시켰으며 각 오리피스는 직경이 0.89 ㎜이고 3.57 대 1의 길이 대 직경 비를 가졌다. 오리피스로부터의 압출물이 다이에서 섬세화기 (46)로 수직으로 떨어지도록 다이를 배향시켰다. 섬세화기는 다이 표면에서 섬세화기 슈트의 입구까지 측정된 바와 같은 다이의 48.1 ㎝ 아래에 위치시켰다. 12.7 ㎝ 폭의 섬세화기는 직각에서 시계반대 방향으로 5°기울어졌으며; 즉 섬세화기의 세로축 (56)이 장치 (86) 쪽으로 기울어졌다. 섬세화기의 에어 나이프 (62)는 0.76 ㎜의 갭 두께 (60)를 가졌으며, 에어 나이프에는 24 ℃ 공기를 5.78 ㎥/분의 속도로 공급하였다. 섬세화기 슈트 (65)의 길이는 15.24 ㎝였으며, 대향 벽 판을 3.40 ㎜의 갭으로 평행하게 유지하였다. 멜트스펀 스트림이 스테이플 섬유 스트림 (85)과 배합 전에 수집기쪽으로 향하는 것을 돕기 위해 스트림 디렉터 (82)를 수집기 (83)쪽 판의 받침에 있는 슈트의 출구에 위치시켰다.
스테이플 섬유 스트림 (85)을 섬세화기 슈트 출구의 약 3.8 ㎝ 아래 지점에서 멜트스펀 스트림 (81)에 도입하였다. 분당 1335 m의 속도를 가진 융합 스테이플 섬유 스트림의 모멘텀은, 결과의 복합 스트림이 섬세화기의 수직축 (56)에 대해 85°의 각도로 유동되도록 더 편향되어 멜트스펀 스트림과 혼합되었다. 스테이플 섬유는 열 결합 외피/코어 섬유, 타입 T-254 (KoSa (Charlotte, NC)에서 시판됨)였다. 스테이플 섬유는 직경이 약 35.5 ㎛이고, 절단 길이가 38.1 ㎜이며, ㎝ 당 약 2.8개의 권축을 가졌다. 스테이플 섬유를 연행하는 주위 공기는 8.66 ㎥/분으로 공급되었으며 릭케린의 공기 슈트 (20)로 전달되었다. 릭케린 폭은 45.7 ㎝였으며 섬유 배출구는 17.8 ㎝로 좁아졌다. 릭케린으로부터의 배출 슈트는 섬세화기의 수직축에 약 90 °와 수평으로 정렬되었으며 수집기 (83)의 갭 (27)쪽으로 향하였다. 릭케린의 배출 슈트는 섬세화기의 수직축 (56)에서 30.5 ㎝ 및 섬세화기 출구의 3.8 ㎝ 아래에 위치하였으며 수집기의 전방 표면에 의해 형성된 가상면으로부터 1.3 m였다.
수집기는 실시예 1에 설명된 바와 같은 드럼과 벨트 사이에 수집 갭을 가진 벨트/드럼 형태를 가졌다. 드럼과 벨트 사이의 갭 (27)은 1.6 ㎝로 유지되었으며, 벨트 및 드럼 표면은 152 ㎝/분의 표면 속도로 동시회전하여 웹 매트를 연신하여 성형한다. 결과의 웹은 3.19 ㎝ 두께와 544 g/㎡의 기본 중량을 가졌으며, 55 중량% 스테이플 섬유 및 45 중량% 멜트스펀 섬유의 조성을 가졌다. 기하 평균 섬유 직경 시험 방법에 의해 결정되는 멜트스펀 성분의 섬유 크기는 직경이 11.2 ㎛였다. 웹을 160 ℃로 유지된 오븐에서 5분 동안 열 처리하여 열 결합 섬유가 웹 구조를 결합하도록 하였다. 냉각 후에, 웹의 고형성을 확인하고 웹 회복력을 평가하였다. 웹 시료는 실시예 1에 기재된 바와 같이 평가하고 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 4
실시예 4는 실시예 1에 사용된 것과 유사한 비-결합성 스테이플 섬유를 사용한 것을 제외하고는, 실시예 3과 유사하게 제조하였다. 웹 내의 스테이플 섬유 성분의 중량은 총 웹 중량의 약 44 중량%였다. 복합 웹의 총 기본 중량은 339 g/㎡였다. 웹 시료는 실시예 1에 기재된 바와 같이 평가하고 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 5
이성분 미세섬유를 제조하기 위해 멜트블로윙 다이를 개조하고 이성분 멜트블로운 미세섬유를 제조하기 위해 2개의 압출기를 다이에 공급한 것을 제외하고는, 도 1에 도시된 장치를 사용하여 본 발명의 섬유 웹을 제조하였다. 한 압출기는 폴리프로필렌을 4.8 ㎏/시간으로 압출시키고 (Escorene 3505G, Exxon Corp.에서 시판됨) 다른 압출기는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 글리콜 (PETG)을 1.6 ㎏/시간으로 압출시켰다. PETG는 멜트블로운 섬유의 외피를 형성하고 폴리프로필렌은 코어를 형성한다. 다이는 50.8 ㎝ 폭의, 0.38 ㎜ 직경 오리피스 열을 가졌으며, 66.0 ㎝ 폭의 에어 나이프 슬롯은 0.762 ㎜로 설정되었다. 스테이플 폴리에스테르 섬유 6 데니어, 3.8 ㎝, 타입 295 (Kosa에서 시판됨)를 도 1에 도시된 릭케린 장치에 의해 섬유 스트림에 도입하였다. 드럼은 그들 사이에 3.8 ㎝의 갭을 가졌다. 다이에서 이중 드럼 수집기 표면 (섬유가 이중 드럼 표면 상에 수집됨)까지의 거리는 96.5 ㎝였다. 65% 이성분 미세섬유 및 35% 스테이플 섬유를 함유하였으며, 기본 중량이 208 g/㎡인 웹을 수집하였다. 웹 시료는 실시예 1에 기재된 바와 같이 평가하고 결과는 표 1에 나타내었다.
실시예 1 C2 C2 2 3 4 5
웹 기본 중량 (g/㎡) 200 205 410 957 544 382 208
두께 (㎝) 4.0 2.8 20.7 19.6 3.2 2.9 4.0
초기 고형성 (%) 0.46 0.67 2.17 0.47 1.26 0.97 0.50
초기 충진비 (㎤/㎤) 217 149 46.1 212.8 79.4 103.1 200
회복된 고형성 (%) 0.50 0.67 ND 0.57 1.27 1.03 0.52
회복된 충진비 200 149 ND 175.4 78.7 97.1 192.3
열 중량 효율 (clo/㎏/㎡) 31.3 24.1 ND ND ND ND 21.1
흡음 계수 (NISAC) 0.43 0.30 ND 0.97 0.29 0.23 0.38
음향 기류 비저항 (mks rayl) 141 325 ND ND ND ND ND
투과율 변동 (%) 0.07 ND 2.45 0.05 0.08 0.76 0.19
표 1 제공된 결과에서 입증되는 바와 같이, 실시예 1에 설명된 본 발명의 웹은 비교예 1에 제공된 동일한 조성 및 섬유 제조 방법의 웹에 비해 더 낮은 초기 및 회복된 고형성과 개선된 열 및 소음 감소 특성을 가질 것이다. 실시예 1의 본 발명의 웹에서는 동일한 조성 및 섬유 제조 방법의 비교예 1에 비해 43%의 소음 감소 개선이 이루어졌다. 본 발명의 웹의 열 중량 효율은 통상의 수단에 의해 제조된 동등한 조성의 웹에 비해 27% 개선되었다. 표 1에 제공된 결과로부터 본 발명의 모든 실시예의 회복된 고형성이 그의 초기 고형성의 80% 이상인 것으로 추가로 입증되었으며, 이는 본 발명의 웹이 압축 후에도 그의 목적하는 낮은 고형성 (및 상응하게 높은 충진비)를 유지할 수 있음을 나타낸다. 실시예 5의 웹은 압축 후에그의 초기 고형성의 99%를 회복하였다. 실시예 1 및 5에 대한 소음 감소 계수의 값은 동등한 기본 중량 및 섬유 제조 방법의 선행 기술의 공지된 웹에 비해 개선된 NISAC 값을 나타낸다. 투과율 변동은 또한 실시예 1-3의 경우 0.1% 미만이고 실시예 5의 경우 0.2% 미만이다.
화상 분석 기술의 또다른 예시로서, 도 8은 실시예 5의 웹에 대해 디지탈 카메라에 의해 얻은 영상이며, 도 9는 비교예 2의 웹의 유사한 영상이다.
도 10은 비교예 2 (플롯 95) 및 실시예 1 (플롯 96)의 웹에 대한 화상 분석 기술에서 수집한 데이타 점을 나타낸다. 특별하게는, 배경 영상 (웹 시료가 광원과 이미지 센서 사이에 배치되지 않았을 때 이미지 센서에 의해 받은 빛)의 백분율로서 제시된, 광투과율의 값을 시료의 y-축을 따른 위치에 대하여 플롯팅하였다. 데이타 점은 최대 변동을 나타낸 z-축 위치에 대한 것이다. 도 10에서 알 수 있는 바와 같이, 비교예 2의 웹에 대한 영상 밝기는 실질적이며 폭넓게 변화되었다. 하지만, 실시예 1의 웹의 경우 영상 밝기는 훨씬 더 작고 훨씬 덜 변화되었다. 표 1에 보고된 바와 같이, 광투과율 변동 (도 10에 플롯팅된 값에 대한 표준 편차)은 실시예 1의 웹의 경우 0.07이고 비교예 2의 웹의 경우 2.45였다.
도 11은 실시예 1 (플롯 97) 및 비교예 1 (플롯 98)의 웹에 대한 수직 입사 흡음 계수를 ⅓ 옥타브 밴드 중심 주파수 (Hz)에 대해 플롯팅한 그래프이다.

Claims (28)

  1. a) C-형 배위로 웹 내에 배치된 직접 형성된 섬유 및 b) 직접 형성된 섬유의 5 중량% 이상의 양으로 직접 형성된 섬유 중에 분산된 15% 이상의 권축을 갖는 스테이플 섬유의 수집된 덩어리를 포함하는, 거대 기공이 없는 부직 섬유 웹.
  2. 제1항에 있어서, 50 이상의 초기 충진비를 갖는 웹.
  3. 제1항에 있어서, 75 이상의 초기 충진비를 갖는 웹.
  4. 제1항에 있어서, 100 이상의 초기 충진비를 갖는 웹.
  5. 제1 내지 4항 중 어느 한 항에 있어서, 약 2% 이하의 광투과율 변동을 갖는 웹.
  6. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 약 1% 이하의 광투과율 변동을 갖는 웹.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 약 0.5% 이하의 광투과율 변동을 갖는 웹.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 웹 내의 섬유가 섬유 교차점에서 결합되어 내압축성 매트릭스를 제공하는 웹.
  9. 제8항에 있어서, 결합이 자가 결합인 웹.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 직접 형성된 섬유가 약 15 마이크로미터 이하의 기하 평균 직경을 갖는 웹.
  11. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 직접 형성된 섬유가 약 10 마이크로미터 이하의 기하 평균 직경을 갖는 웹.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이플 섬유가 직접 형성된 섬유의 10 중량% 이상의 양으로 존재하는 웹.
  13. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 스테이플 섬유가 직접 형성된 섬유의 20 중량% 이상의 양으로 존재하는 웹.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 직접 형성된 섬유가 멜트블로운 섬유를 포함하는 웹.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 직접 형성된 섬유가 DSC 플롯 상에, 한 피크는 비-사슬 연장된 형태인 섬유 내의 제1 분자 부분을 나타내고, 다른 피크는 사슬 연장된 형태이며 비-사슬 연장된 형태의 융점에 비해 상승된 융점을 갖는 섬유 내의 제2 분자 부분을 나타내는 이중 용융 피크를 나타내는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 섬유를 포함하는 웹.
  16. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 직접 형성된 섬유가 본질적으로 연속인 멜트스펀 섬유를 포함하는 웹.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 약 0.5 ㎝ 이상의 두께, 약 50 ㎏/㎥ 미만의 밀도 및 100 mks rayl 이상의 음향 기류 비저항을 갖는 웹.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 시트에 연결된 웹.
  19. a) C-형 배위로 웹 내에 배치된 직접 형성된 섬유 및 b) 직접 형성된 섬유의 10 중량% 이상의 양으로 직접 형성된 섬유 중에 분산된 15% 이상의 권축을 갖는 권축 스테이플 섬유의 수집된 덩어리를 포함하며, 75 이상의 충진비 및 약 1% 이하의 광투과율 변동을 갖는, 거대 기공이 없는 부직 섬유 웹.
  20. 제19항에 있어서, 100 이상의 충진비를 갖는 웹.
  21. 제19항 또는 제20항에 있어서, 약 0.5% 이하의 광투과율 변동을 갖는 웹.
  22. 제19항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 직접 형성된 섬유가 약 15 마이크로미터 이하의 기하 평균 직경을 갖는 웹.
  23. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 직접 형성된 섬유가 멜트블로운 미세섬유를 포함하는 웹.
  24. 제19항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 직접 형성된 섬유가 분자 배향된 본질적으로 연속인 멜트스펀 섬유를 포함하는 웹.
  25. 소음원과 공간 사이에 제1항 내지 24항 중 어느 한 항의 부직 섬유 웹을 끼워넣는 것을 포함하는, 공간을 소음원으로부터 차음하는 방법.
  26. 제25항에 있어서, 웹이 약 0.5 ㎝ 이상의 두께, 약 50 ㎏/㎥ 미만의 밀도 및 100 mks rayl 이상의 음향 기류 비저항을 갖는 방법.
  27. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항의 부직 섬유 웹을 공간의 측부를 따라 배치시키는 것을 포함하는, 공간을 단열하는 방법.
  28. a) 압출 장치로부터의 섬유 스트림을 약간의 거리만큼 이격되어 있는 2개의 평행 수집기 (수집기 사이의 공간을 형성하는 평행 분리된 표면을 가지며 둘다가 섬유 스트림의 주행 방향으로 이동하고 있음)를 향해 압출시키고,
    b) 압출된 섬유 스트림이 수집기에 도달하기 전에 권축 스테이플 섬유 (15% 이상의 권축을 가지며, 직접 형성된 섬유의 5 중량% 이상의 양으로 존재함)를 그 스트림 내에 도입하여 권축 스테이플 섬유를 압출된 섬유 스트림 내에 불규칙하게 충분히 분산시키고;
    c) 섬유를 수집기 사이의 공간에 수집하여 압출된 섬유가 C-형 배위를 나타내는 응집 웹을 형성하는
    것을 포함하는, 섬유 부직웹의 제조 방법.
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