KR20050088376A - 오일 및 유지 흡수용 엉킨 직물 와이퍼 - Google Patents

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Abstract

셀룰로스 섬유를 포함하는 섬유상 성분과 수력으로 엉킨 단일성분 섬유의 넥킹되고 크레이핑된 스펀본드 부직 웹을 포함하는 복합 직물. 부직 웹은 열가소성 섬유를 포함하고 섬유상 성분은 직물의 약 50 중량％를 초과한다.

Description

오일 및 유지 흡수용 엉킨 직물 와이퍼{ENTANGLED FABRIC WIPERS FOR OIL AND GREASE ABSORBENCY}
본 발명은 와이퍼에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 오일 및 유지를 흡수하는 와이퍼 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
와이퍼는 상업적(산업적) 적용 또는 개인 소비자 (가정용) 적용의 요구 모두를 충족하도록 제조되어 왔다. 가정용 및 산업용 와이퍼는 종종 극성 액체 (예, 물 및 알콜) 및 비극성 액체 (예, 오일)를 모두 신속하게 흡수하기 위해 사용된다. 와이퍼는 압력에 의해 예를 들면, 비틀어 짜 액체를 제거하는 것이 바람직할 때까지 와이퍼 구조물 내에 액체를 보유하도록 충분한 흡수 용량을 가져야 한다. 아울러, 와이퍼는 또한 사용하는 중에 종종 가해지는 인열력, 신장력 및 마모력을 견디도록 양호한 물리적 강도 및 내마모성을 지녀야 한다. 게다가, 와이퍼는 또한 접촉하였을 때 부드러워야 한다. 특히, 오일, 유지 및 먼지를 닦기 위해 규칙적으로 사용되는 산업용 와이퍼는 종종 기계류의 좁은 틈으로 밀어 넣어진다. 따라서, 이러한 와이퍼는 작은 개구에 그리고 그 주변에서 용이하게 맞춰져야 한다.
과거에는, 전형적으로 소수성인 부직포, 예컨대 멜트블로운 부직 웹이 와이퍼로서 널리 사용되어 왔다. 멜트블로운 부직 웹은 액체를 흡수하여 보유하기에 적합한 섬유간 (interfiber) 모세관 구조를 지닌다. 그러나, 멜트블로운 부직 섬유상 웹에는, 때때로 헤비-듀티 와이퍼(heavy-duty wiper)로 사용하기 위해 필수적인 물리적 성질, 예를 들면 인열 강도 및 내마모성이 결여되어 있다. 그 결과, 멜트블로운 부직 웹을 전형적으로 지지체 층, 예를 들면 스펀본드 부직 웹에 적층하는데, 이것은 마모성 또는 거친 표면 상에서 사용하기에는 바람직하지 않을 수 있다.
멜트블로운 부직 웹보다 더 두껍고 더 강한 섬유를 함유하고 전형적으로 열 및 압력에 의해 점 접합된 스펀본드 및 스테이플 섬유 부직 웹이 인열 강도 및 내마모성을 비롯한 양호한 물리적 성질을 제공할 수 있다. 그러나, 스펀본드 및 스테이플 섬유 부직 웹에는, 때때로 와이퍼의 흡수 특성을 증대시키는 미세한 섬유간 모세관 구조가 결여되어 있다. 게다가, 스펀본드 및 스테이플 섬유 부직 웹은 종종 부직 웹 내에서 액체가 흐르거나 액체가 이동하는 것을 방해할 수 있는 접합점을 함유한다. 매우 다양한 와이퍼의 응용에 사용하는데 필수적인 강도와 양호한 오일 및 유지 흡수성을 보이는 직물을 여전히 필요로 한다.
게다가, 특정 부직 제조 공정이 종종 상당히 뻣뻣한 부직물을 제조하기 때문에, 접촉하였을 때 보다 부드럽고 온화하며, 또한 이러한 와이퍼를 오일 및 유지가 축적될 수 있는 작은 개구에서, 다양한 성형물 주변에서, 그리고 틈 내부에 사용할 수 있도록 맞춰지는 와이퍼를 필요로 한다. 본 발명은 이러한 필요성에 대한 것이다.
<발명의 요약>
본 발명의 일면에 따라, 직물 형성 방법이 기재된다. 이 방법은 제1 표면 및 제2 표면을 한정하는 부직 웹을 형성하는 단계를 포함한다. 부직 웹은 단일성분 섬유를 포함한다. 단일성분 섬유는 다양한 중합체 물질로부터 그리고 바람직하게는 스펀본딩 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 예를 들어 일부 실시양태에서, 단일성분 섬유는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀, 또는 폴리에스테르, 나일론, 레이온, 및 이들의 배합물을 포함한다.
단일성분 섬유상 웹은 그 후에 특정 방향으로 신장된다. 예를 들어 한 실시양태에서, 부직 웹은, 웹 제조 방향인 기계 방향으로 기계적으로 신장된다. 그 결과, 웹은 "넥킹(necked)"되고 그에 따라 횡단 기계 방향으로의 웹 신장이 증가한다. 부직 웹은 일반적으로 임의의 목적하는 정도로 신장될 수 있다. 예를 들어 일부 실시양태에서, 부직 웹은 부직 웹의 초기 길이의 약 10％ 내지 약 100％로 신장되고, 일부 실시양태에서는, 부직 웹의 초기 길이의 약 25％ 내지 약 75％로 신장된다.
일단 부직 웹이 형성되고 기계 방향으로 신장되었으면, 웹의 제1 표면이, 후에 그로부터 웹이 크레이핑될 제1 크레이핑(creping) 표면에 접착된다. 예를 들어 한 실시양태에서, 크레이핑 접착제를 이격 패턴으로 부직 웹의 제1 표면에 도포하여 부직 웹의 제1 표면이 이러한 이격 패턴에 따라서 크레이핑 표면에 접착되도록 한다. 게다가, 일부 실시양태에서, 부직 웹의 제2 표면 또한 후에 그로부터 웹이 크레이핑될 제2 크레이핑 표면에 접착될 수 있다. 필요하지는 않지만, 웹의 두 크레이핑 표면은 때때로 생성된 직물의 특정한 특성을 증대시킬 수 있다.
그 후, 신장되고 크레이핑된 단일성분 섬유상 웹은 또다른 섬유상 재료 층 성분과 엉킨다 (예, 수력, 공기, 기계 등). 예를 들면, 신장되고 크레이핑된 부직 웹은 그 후에 또다른 섬유상 재료 층 성분과 수력으로 엉킨다. 필요하다면, 신장되고 크레이핑된 부직 웹은 셀룰로스 섬유를 포함하는 섬유상 재료 층 성분과 엉킬 수 있다. 셀룰로스 섬유 외에도, 섬유상 재료는 합성 스테이플 섬유와 같은 다른 유형의 섬유를 더 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서 이용할 때, 합성 스테이플 섬유는 섬유상 재료 층의 약 10 중량％ 내지 약 20 중량％를 구성할 수 있고 섬유의 평균 직경은 약 1/4 인치 내지 약 3/8 인치이다. 일부 실시양태에서, 섬유상 재료 성분 층은 직물의 약 50 중량％를 초과하고, 일부 실시양태에서는 직물의 약 60 중량％ 내지 약 90 중량％를 구성한다. 또다른 대안의 실시양태에서, 엉킨 직물은 또한 임의의 방식으로 후속 가공된다. 본 발명의 다른 특징 및 일면은 하기에 더욱 상세히 기재되어 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따른 부직 기재의 넥킹 공정의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시양태에 따른 부직 기재의 크레이핑 공정의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 한 실시양태에 따른 수력 엉킴 복합 직물의 형성 공정의 개략도이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 기호를 반복하여 사용하는 것은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위함이다.
지금부터 본 발명의 다양한 실시양태를 참조로 할 것이고, 이 실시양태의 하나 이상의 예가 하기에 상술되어 있다. 각 예는 본 발명을 설명하기 위한 것이고, 본 발명을 한정하지는 않는다. 실제로, 본 발명의 범주 또는 취지로부터 이탈함이 없이 본 발명을 다양하게 수정 및 변형할 수 있다는 것이 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로 예시되거나 기술된 특징들을 또다른 실시양태에 적용하여 또다른 실시양태를 산출할 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 특허청구범위 및 이의 등가물의 범주 내에서 이러한 수정 및 변형을 포함하고자 한다.
<정의>
본원에서 사용되는, "부직 포 또는 부직 웹"이라는 용어는 개별 섬유 또는 실이 얽혀있는 구조이지만 편직물에서와 같이 확인 가능한 방식의 구조는 아닌 웹을 의미한다. 부직 포 또는 부직 웹은 예를 들어, 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 본디드 카디드 웹 공정 등을 비롯한 여러가지 공정으로 형성되어 왔다.
본원에서 사용되는, "카디드 웹"이라는 용어는 섬유를 분리 또는 산산이 흩어뜨리고 정렬하여 부직 웹을 형성하는 코우밍(combing) 또는 카딩(carding)기를 통과한 스테이플 섬유로부터 제조되는 웹을 지칭한다.
본원에서 사용되는, "단일성분 섬유"라는 용어는 주로 단일 중합체 성분으로부터 형성되어, 단일 중합체 성분이 섬유의 단일 연속상을 차지하는 섬유를 지칭한다. 이 섬유는 또한 비연속상으로 충전제 및 다른 가공 보조제를 포함할 수 있다. 이러한 충전제 및 가공 보조제가 소정의 섬유 조성의 목적하는 특성에 유의한 영향을 끼치지는 않는다. 이러한 종류의 충전제 및 가공 보조제의 예로는 안료, 산화방지제, 안정제, 계면활성제, 왁스, 유동 프로모터, 용매, 미립자, 및 섬유 조성물의 가공성을 개선하기 위해 첨가되는 그 외의 물질들을 포함할 수 있지만, 이들로 한정하지는 않는다. 이러한 충전제 및(또는) 가공 보조제는 중합체가 일정한 위치 또는 별개의 구역에서 섬유의 길이를 따라 일관되게 존재하는 다성분/복합 섬유의 전형인 대칭 배열 경우와 같이, 임의의 정렬된 형식으로 존재하지 않는다. 단일성분 섬유로 만들어진 웹은 다양한 섬유를 포함할 수 있으며 각 섬유의 중합체는 서로 상이할 수 있다. 즉, 다양한 단일성분 중합체 섬유를 이용하여 전체 웹을 형성할 수 있다.
복합 섬유의 개별 성분들은 전형적으로 섬유의 횡단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 배치된 별개의 구역에 배열되어 있으며 실질적으로 섬유의 전체 길이를 따라 연장한다. 이러한 복합 섬유의 배열은 예를 들면, 사이드-바이-사이드(side-by-side) 배열, 파이(pie) 배열, 또는 임의의 다른 배열일 수 있다. 이성분 섬유 및 이의 제조 방법이 가네꼬(Kaneko) 등의 미국 특허 제5,108,820호, 크루지(Kruege) 등의 미국 특허 제4,795,686호, 파이크(Pike) 등의 미국 특허 제5,382,400호, 스트랙(Strack) 등의 미국 특허 제5,336,552호, 마몬(Marmon) 등의 미국 특허 제6,200,669호, 호글(Hogle) 등의 미국 특허 제5,277,976호, 힐스(Hills)의 미국 특허 제5,162,074호, 힐스의 미국 특허 제5,466,410호, 라그만(Largman) 등의 미국 특허 제5,069,970호, 및 라그만 등의 미국 특허 제5,057,368호에 교시되어 있다.
본원에서 사용되는, "평균 펄프 섬유 길이"라는 용어는 핀란드 카자니에 소재하는 카자니 오와이 일렉트로닉스(Kajaani Oy Electronics)에서 시판하고 있는 카자니 섬유 분석기 모델 번호 FS-100을 이용하여 측정한 펄프 섬유의 가중 평균 길이를 지칭한다. 시험 절차에 따라서, 펄프 샘플을 연화액(macerating liquid)으로 처리하여 섬유 다발 또는 시브(shive)가 확실히 존재하지 않게 한다. 각 펄프 샘플을 고온의 물로 분해하여 대략 0.001％의 용액으로 희석한다. 표준 카자니 섬유 분석 시험 절차를 사용하여 시험할 때 개별 시험 샘플을 묽은 용액으로부터 대략 50 내지 100 ml 분취한다. 가중 평균 섬유 길이를 하기 식으로 나타낼 수 있다.
상기 식 중,
k는 최고 섬유 길이,
xi는 섬유 길이,
ni는 길이가 xi인 섬유 수, 및
n은 측정한 섬유의 전체 수를 나타낸다.
본원에서 사용되는, "짧은-평균 섬유 길이 펄프"라는 용어는 단섬유 및 비-섬유 입자를 상당량 함유하는 펄프를 지칭한다. 여러가지 2차 목재 섬유 펄프를 짧은 평균 섬유 길이 펄프라고 간주할 수 있지만, 2차 목재 섬유 펄프의 품질은 재활용된 섬유의 품질과 선행하는 가공의 유형 및 정도에 좌우될 것이다. 짧은-평균 섬유 길이 펄프의 평균 섬유 길이는 예를 들어, 카자니 섬유 분석기 모델 번호 FS-100 (핀란드 카자니에 소재하는 카자니 오와이 일렉트로닉스)과 같은 광학 섬유 분석기로 측정하였을 때 약 1.2 mm 미만일 수 있다. 예를 들어, 짧은 평균 섬유 길이 펄프의 평균 섬유 길이는 약 0.7 내지 1.2 mm의 범위일 수 있다. 짧은 평균 섬유 길이 펄프의 예로는 1차 활엽수 펄프와, 예를 들어, 사무실 폐지, 신문용지, 및 판지 스크랩과 같은 기원으로부터의 2차 섬유 펄프가 포함된다.
본원에서 사용되는, "긴-평균 섬유 길이 펄프"라는 용어는 단섬유 및 비-섬유 입자를 비교적 소량 함유하는 펄프를 지칭한다. 긴-평균 섬유 길이 펄프는 전형적으로 특정 비-2차 (즉, 1차) 섬유로부터 형성된다. 체질된 2차 섬유 펄프 또한 긴-평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 긴-평균 섬유 길이 펄프의 평균 섬유 길이는, 전형적으로 예를 들어, 카자니 섬유 분석기 모델 번호 FS-100 (핀란드 카자니에 소재하는 카자니 오와이 일렉트로닉스)과 같은 광학 섬유 분석기로 측정하였을 때 약 1.5 mm를 초과한다. 예를 들면, 긴-평균 섬유 길이 펄프의 평균 섬유 길이는 약 1.5 mm 내지 약 6 mm일 수 있다. 목재 섬유 펄프인 긴-평균 섬유 길이 펄프의 예로는 예를 들어, 표백 및 비표백 1차 침엽수 섬유 펄프가 포함된다.
본원에서 사용되는, "열 점 접합"이라는 용어는 작고 별개인 접합 점을 형성하는 접합 공정을 지칭한다. 예를 들면, 열 점 접합은 접합될 섬유의 직물 또는 웹을 가열 캘린더 롤(calender roll) 및 앤빌 롤(anvil roll) 사이로 통과시키는 단계를 포함할 수 있다. 캘린더 롤은 통상적으로 전체 직물이 직물의 전체 표면을 가로질러 접합되지 않도록 하는 임의의 방식으로 패턴화되지만, 항상 그렇지는 않으며, 앤빌 롤은 통상적으로 평평하다. 그 결과, 미관상의 이유 뿐만 아니라 기능상의 이유로 캘린더 롤의 다양한 패턴이 개발되었다. 패턴의 한 예로는 점을 가지고 한센(Hansen) 및 페닝스(Pennings)의 미국 특허 제3,855,046호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 교시된 바와 같은 한센 페닝스 또는 "H＆P" 패턴으로서 접합 영역이 약 30％이고 약 200개의 접합점/in2을 갖는다. H＆P 패턴은 각 핀의 측면 치수가 0.038 인치 (0.965 mm)이고, 핀 사이의 간격이 0.070 인치 (1.778 mm)이며, 접합 깊이가 0.023 인치 (0.584 mm)인 정방형 점 또는 핀 접합 영역을 갖는다. 생성된 패턴은 약 29.5％의 접합 영역을 갖는다. 또다른 전형적인 점 접합 패턴은 측면 치수가 0.037 인치 (0.94 mm)이고, 핀 사이의 간격이 0.097 인치 (2.464 mm)이며, 깊이가 0.039 인치 (0.991 mm)인 정방형 핀을 갖는, 15％의 접합 영역을 형성하는 연장된 한센 페닝스 또는 "EHP" 접합 패턴이다. "714"라고 명명되는 또다른 전형적인 점 접합 패턴은 각 핀의 측면 치수가 0.023 인치이고, 핀 사이의 간격이 0.062 인치 (1.575 mm), 및 접합 깊이가 0.033 인치 (0.838 mm)인 정방형 핀 접합 영역을 갖는다. 생성된 패턴은 약 15％의 접합 영역을 갖는다. 또다른 통상의 패턴은 약 16.9％의 접합 영역을 갖는 C-성상 패턴이다. C-성상 패턴은 횡방향 막대 또는 별똥별이 개재되어 있는 "코듀로이(corduroy)" 디자인을 갖는다. 다른 통상의 패턴으로는 접합 영역이 약 16％인 반복되고 약간 오프셋된 다이아몬드가 있는 다이아몬드 패턴 및 그 이름이 시사하듯이 예를 들어, 창문 방충망과 같은 접합 영역이 약 19％인 망상 패턴이 포함된다. 전형적으로, 접합 영역 ％는 직물 적층 웹 면적의 약 10％ 내지 약 30％로 다양하다. 당분야에 널리 알려져 있는 바와 같이, 스팟 접합은 각각의 층 내에 필라멘트 및(또는) 섬유를 접합하여 각 개별 층에 일체성을 부여할 뿐만 아니라 적층들을 함께 유지시킨다.
본원에서 사용되는, "스펀본드 웹"이라는 용어는 작은 직경의 실질적으로 연속하는 섬유로부터 형성된 부직 웹을 지칭한다. 이 섬유는 용융된 열가소성 재료를 방사구의 통상적으로 원형인 복수의 미세 모세관으로부터 필라멘트로서 압출시키고, 그 후에 압출된 섬유의 직경을 예를 들어, 에덕티브 드로잉(eductive drawing) 및(또는) 다른 널리 알려져 있는 스펀본딩 기전에 의해 급격하게 감소시킴으로써 형성된다. 스펀본드 웹의 생산은 예를 들어, 아펠(Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호, 도르쉬너(Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호, 마쯔키(Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 키니(Kinney)의 미국 특허 제3,338,992호, 키니의 미국 특허 제3,341,394호, 하트만(Hartman)의 미국 특허 제3,502,763호, 레비(Levy)의 미국 특허 제3,502,538호, 도보(Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호 및 파이크 등의 미국 특허 제5,382,400호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시 및 예시되어 있다. 스펀본드 섬유가 수집 표면 상에 퇴적될 때 일반적으로 점착성이 없다. 스펀본드 섬유의 직경은 때때로 약 40 미크론 미만일 수 있고, 종종 약 5 내지 약 20 미크론이다.
본원에서 사용되는, "멜트블로운 웹"이라는 용어는 통상적으로 원형인 복수의 미세 다이 모세관을 통해 집중하는 고속의 기체 (예, 공기) 스트림 내로 용융된 섬유로서 압출시킴으로써 용융된 열가소성 재료의 섬유를 가늘게 하여 미세섬유 직경일 수 있는 직경으로 섬유의 직경을 감소시킨 섬유로부터 형성된 부직 웹을 지칭한다. 그 후에, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 상에 퇴적되어 불규칙하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 공정은 예를 들어, 부틴(Butin) 등의 미국 특허 제3,849,241호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시되어 있다. 일부 예에서, 멜트블로운 섬유는 연속 또는 불연속일 수 있고, 일반적으로 직경이 10 미크론보다 작고, 일반적으로 수집 표면 상에 퇴적될 때 점착성인 미세섬유일 수 있다.
본원에서 사용되는, "펄프"라는 용어는 목질 및 비-목질 식물과 같은 천연 기원으로부터의 섬유를 지칭한다. 목질 식물로는 예를 들어, 낙엽수 및 침엽수가 포함된다. 비-목직 식물로는 예를 들어, 면, 아마, 아프리카 수염새, 유액분비식물, 짚, 황마, 및 버개스(bagasse)가 포함된다.
본원 및 특허청구범위에서 사용되는, "포함하는"이란 용어는 포괄적이거나 개방적인 의미이며, 인용되지 않은 추가의 요소, 조성 성분 또는 방법 단계를 배제하지 않는다.
"중합체"에는 단독중합체, 공중합체, 예를 들어 블록, 그래프트, 랜덤 및 교호 공중합체, 삼원공중합체 등과, 이들의 블렌드 및 변형물이 포함되며, 이들로 한정하지는 않는다. 게다가, 달리 구체적으로 명시하지 않는 한, "중합체"라는 용어는 재료의 모든 가능한 기하학적 배위가 포함되어야 한다. 이러한 배위에는 이소택틱, 신디오택틱 및 랜덤 대칭구조가 포함되며, 이들로 한정하지는 않는다.
"열가소성"은 열에 노출되었을 때 연화되고 실온으로 냉각되었을 때 비연화 상태로 실질적으로 복귀하는 물질을 설명한다.
본원에서 사용되는, "패턴 비접합" 또는 상호교환하여 "점 비접합" 또는 "PUB"라는 용어는 복수의 개별 비접합 영역을 한정하는 연속 접합 영역을 갖는 패턴의 형성을 초래하는 접합 공정을 지칭한다. 패턴-비접합 부직물을 형성하기 위한 한 적합한 공정은 부직 포 또는 부직 웹을 제공하고, 대향하여 위치하는 제1 및 제2 캘린더 롤을 제공하고, 그 사이에 닙을 한정하는 단계와 함께, 복수의 개별 개구, 천공 또는 구멍을 한정하는 연속 패턴의 평부(land area)를 포함하는 최상 표면상에 접합 패턴을 갖는 하나 이상의 상기 롤을 가열하고, 상기 부직 포 또는 부직 웹을 롤에 의해 형성된 닙으로 통과시키는 단계를 포함한다. 연속 평부에 의해 한정되는 상기 롤(들)의 각 개구는 웹의 섬유 또는 필라멘트가 실질적으로 또는 완전히 접합되지 않은, 부직 포 또는 부직 웹의 적어도 한 표면에 개별 비접합 영역을 형성한다. 달리 말하자면, 상기 롤(들)에서 연속 패턴의 평부는 상기 부직 포 또는 부직 웹의 적어도 한 표면에서 복수의 개별 비접합 영역을 한정하는 연속 패턴의 접합 영역을 형성한다. 패턴-비접합 공정은 스토크스(Stokes)의 미국 특허 제5,858,515호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시되어 있다.
본원에서 사용되는, "기계 방향" 또는 "MD"라는 용어는 직물이 제조되는 방향으로의 직물의 길이 방향을 의미한다. "횡방향" 또는 "횡단 기계 방향" 또는 "CD"는 직물의 가로 방향, 즉 MD에 대해 일반적으로 수직인 방향을 의미한다.
본원에서 사용되는, "기본 중량" 또는 "BW"라는 용어는 야드2당 온스 또는 미터2당 그램 (osy 또는 g/m2)으로 측정한, 면적으로 나눈 샘플의 중량에 해당하고, 유용한 섬유 직경은 통상적으로 미크론으로 표시된다 (osy를 gsm으로 전환시키기 위해서 osy에 33.91을 곱한다는 것을 주목하기 바란다).
본원에서 사용되는, "넥킹가능한 재료 또는 층"이라는 용어는 부직물, 제직물, 또는 편직물과 같이 넥킹될 수 있는 임의의 재료를 의미한다. 본원에서 사용되는, "넥킹된 재료"라는 용어는 횡단 치수 (예, 너비)가 감소되면서 적어도 한 치수 (예, 길이)가 연신되어, 연신력이 제거되었을 때, 재료가 원래의 너비로 돌아가거나 이완될 수 있는 임의의 재료를 지칭한다. 넥킹된 재료는 전형적으로 넥킹되지 않은 재료보다 단위 면적당 더 무거운 기본 중량을 갖는다. 넥킹된 재료가 원래의 넥킹되지 않았던 너비로 복귀할 때, 재료는 넥킹되지 않은 재료와 대략 동일한 기본 중량을 가져야 한다. 이것은 재료 층을 신장/배향하는 것과는 상이한데, 신장/배향하는 동안에는 층이 얇아지고 기본 중량이 영구적으로 감소한다. 예를 들어, 미국 특허 제4,965,122호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)를 참조하기 바란다.
통상적으로, "넥 접합(neck bonded)"은 넥킹가능한 재료가 연신되고 넥킹되는 동안 탄성 재료가 넥킹가능한 재료에 접합되어 있는 것이나, 이와 달리 넥킹가능한 재료가 연신되고 넥킹되는 동안 넥킹가능한 재료가 또다른 부직물에 임의의 방식으로 부착되어 있는 것을 지칭한다. "넥 접합 적층물"은 적어도 2개의 층을 갖는 복합 재료로서, 그 중 한 층은 넥킹된 재료가 넥킹된 상태일 동안에도 또다른 층에 부착되어 있는 넥킹된 재료이다. 넥-접합 적층물의 예로는 모만(Morman)의 미국 특허 제5,226,992호; 동 제4,981,747호; 동 제4,965,122호 및 동 제5,336,545호 (그의 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시되어 있는 것들이 있다.
더욱 부드러워지고 적합해진, 오일 및 유지 흡수용 개선된 와이퍼가 수력엉킴 공정에서 넥킹되고 크레이핑된 부직 웹을 사용하여 제조된다. 바람직하게는, 와이퍼는 단일성분 섬유로부터 만들어진 스펀본드 부직물을 포함한다. 펄프 및 부직물로 구성된 와이퍼는 증대된 오일 및 유지 흡수성, 용량 및 벌크를 보인다. 대안의 실시양태에서, 스펀본드 부직물은 한가지 유형을 초과한 단일성분 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들면, 스펀본드 부직 웹은 다양한 부직물의 특성을 제공하기 위해 2가지 유형 이상의 단일성분 섬유를 포함할 수 있다.
와이퍼는 바람직하게는 약 50％ 이상이 북부 침엽수 크라프트 펄프 (northern softwood kraft pulp)와 같은 펄프이다. 바람직하게는, 오일 침투성은 동일하거나 유사한 기본 중량의 표준 스펀본드/펄프 와이퍼보다 50％ 이상 더 크다.
일반적으로, 본 발명은 넥킹되고 크레이핑된 후에 섬유상 성분과 엉킨 단일성분 부직 웹을 함유하는 엉킨 직물에 관한 것이다. 예를 들어 일부 실시양태에서, 부직 웹은 셀룰로스 섬유 및 임의로는 합성 스테이플 섬유를 포함하는 섬유상 재료와 수력으로 엉킨다.
본 발명의 직물에 사용되는 부직 웹은 바람직하게는 스펀본드 공정에 의해 그리고 다양한 상이한 단일성분 재료로부터 형성된다. 매우 다양한 중합체 제료가 본 발명에서 사용되는 스펀본드 섬유를 제조하는데 사용하기에 적합한 것으로 알려져 있다. 그 예로는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 뿐만 아니라 다른 용융-방사가능하고(하거나) 섬유를 형성하는 중합체가 포함되며, 이들로 한정하지는 않는다. 본 발명을 실행할 때 사용될 수 있는 폴리아미드는 공중합체 및 이의 혼합물을 비롯하여 당업자에게 알려져 있는 임의의 폴리아미드일 수 있다. 폴리아미드 및 이들의 합성 방법의 예는 문헌 ["Polymer Resins" by Don E. Floyd (Library of Congress Catalog number 66-20811, Reinhold Publishing, NY, 1966)]에서 찾을 수 있다. 특히 상업적으로 유용한 폴리아미드는 나일론-6, 나일론-66, 나일론-11 및 나일론-12이다. 이러한 폴리아미드는, 그 중에서도 특히, 미국 사우스 캐롤라이나주 섬터에 소재하는 엠서 인더스트리즈(Emser Industries, 그릴온®(Grilon®) 및 그릴아미드®(Grilamid®) 나일론) 및 미국 뉴저지주 글렌 록에 소재하는 아토켐, 인크.(Atochem, Inc.)의 폴리머스 디비젼(Polymers Division) (릴산® (Rilsan®) 나일론)과 같은 여러 시판원으로부터 입수 가능하다.
여러가지 폴리올레핀이 섬유 제조를 위해 이용 가능한데, 예를 들면 다우 케미컬 (Dow Chemical)의 ASPUN 6811A LLDPE (선형 저밀도 폴리에틸렌), 2553 LLDPE와 25355 및 12350 고밀도 폴리에틸렌과 같은 폴리에틸렌이 이러한 적합한 중합체이다. 섬유 형성 폴리프로필렌으로는 엑손 케미컬 컴파니 (Exxon Chemical Company)의 에스코렌® (Escorene®) PD 3445 폴리프로필렌 및 힐몬트 케미컬 컴파니 (Hilmont Chemical Co.)의 PF-304가 포함된다. 상기에 일람한 것 외에도, 여러가지 다른 적합한 섬유 형성 폴리올레핀 또한 시판되고 있다. 아울러, 합성 셀룰로스 섬유 (예, 레이온 또는 비스코스 레이온)와 같은 다른 섬유 또한 스펀본드 섬유를 형성하는데 사용할 수 있다. 특정 실시양태에서, 섬유는 비탄성일 수 있다. 즉, 편향력(biasing force)이 제거되었을 때 그 자체에서 신장 회복이 있다 하더라도, 거의 나타나지 않는다.
본 발명의 한 특정 실시양태에서, 웹은 단일성분 폴리올레핀 스펀본드 섬유, 특히 약 0.8 osy의 기본 중량 및 약 3 데니어의 폴리프로필렌 스펀본드로 구성되어 있다. 웹을 형성하기 위해 사용되는 섬유의 필라멘트당 데니어는 다양할 수 있다. 예를 들어 한 특정 실시양태에서, 스펀본드 부직 웹을 형성하기 위해 사용되는 폴리올레핀 섬유의 필라멘트당 데니어는 약 3 미만이고, 또다른 실시양태에서는 약 1 내지 약 3이다. 마찬가지로, 이러한 스펀본드의 기본 중량도 다양할 수 있다. 예를 들어 한 실시양태에서, 기본 중량은 약 0.5 osy 내지 1.0 osy이다. 대안의 실시양태에서, 기본 중량은 약 0.6 osy 내지 0.8 osy이다. 스펀본드는 전형적으로 약 14-25％의 접합 영역을 갖는 패턴 접합을 사용하여, 예컨대 망상 패턴을 사용하여 제조된다.
스펀본드 섬유는 당업자에게 알려져 있는 제조 기술을 사용하여 제조된다. 앞서 언급한 바와 같이, 부직 웹을 형성하는데 사용되는 스펀본드 섬유는 또한 접합하여 웹의 내구성, 강도, 태(hand), 미관 및(또는) 그 외의 성질을 개선할 수 있다. 예를 들면, 스펀 부직 웹은 열, 초음파, 접착제 및(또는) 기계적으로 접합될 수 있다. 그 예로, 부직 웹은 점 또는 패턴 접합 (열 접합)될 수 있다. 점 접합 공정의 예로는, 일반적으로 하나 이상의 층을 가열 롤, 예컨대 조각된 패턴 롤과 제2 접합 롤 사이에 통과시키는 단계를 포함하는 열 점 접합을 들 수 있다. 조각된 롤은 웹이 웹의 전체 표면에 걸쳐서 접합되지 않는 임의의 방식으로 패턴화되고, 제2 롤은 매끄럽거나 패턴화될 수 있다. 그 결과, 미관상의 이유 뿐만 아니라 기능상의 이유로 조각된 롤의 다양한 패턴이 개발되었다. 접합 패턴의 예로는 한센(Hansen) 등의 미국 특허 제3,855,046호, 레비(Levy)의 미국 특허 제5,620,779호, 하이네스(Hayness) 등의 미국 특허 제5,962,112호, 사요비츠(Sayovitz) 등의 미국 특허 제6,093,665호, 로마노(Romano) 등의 미국 의장 특허 제428,267호 및 브라운(Brown)의 미국 의장 특허 제309,708호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시된 것들이 포함되나, 이들로 한정하지는 않는다.
예를 들어 일부 실시양태에서, 부직 웹은 약 30％ (통상의 광학 현미경 방법으로 측정) 미만의 전체 접합 영역 및(또는) in2당 약 100개를 초과하는 접합점의 균일한 접합점 밀도를 갖도록 임의로 접합될 수 있다. 예를 들면, 부직 웹은 약 2％ 내지 약 30％의 접합 영역 및(또는) in2당 약 250개 내지 약 500개 핀 접합점의 접합 밀도를 가질 수 있다. 전체 접합 영역 및(또는) 접합점 밀도의 이러한 조합은, 일부 실시양태에서, 매끄러운 앤빌 롤과 완전히 접촉할 때 약 30％ 미만의 전체 접합 표면적을 제공하고 in2당 약 100개를 초과하는 핀 접합점을 갖는 핀 접합 패턴으로 부직 웹을 접합함으로써 달성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 접합 패턴은 매끄러운 앤빌 롤과 접촉할 때 in2당 약 250개 내지 약 350개 핀 접합점의 핀 접합점 밀도 및(또는) 약 10％ 내지 약 25％의 전체 접합 표면적을 가질 수 있다.
또한, 부직 웹은 연속 솔기 또는 패턴 (예, 패턴 비접합)으로 접합될 수 있다. 추가의 예로서, 부직 웹은 시트의 주변을 따라서 접합되거나 간단히 웹의 너비 또는 횡방향 (CD)을 가로질러 연부에 인접하여 접합될 수 있다. 열 접합 및 라텍스 함침의 조합과 같은, 다른 접합 기술 또한 사용할 수 있다. 이와 달리 및(또는) 부가적으로, 수지, 라텍스 또는 접착제를 예를 들면, 분무 또는 인쇄에 의해 부직 웹에 도포하고 건조시켜 목적하는 접합을 제공할 수 있다. 또다른 적합한 접합 기술은 에버하트(Everhart) 등의 미국 특허 제5,284,703호, 안데르손(Anderson) 등의 미국 특허 제6,103,061호, 및 바로나(Varona)의 미국 특허 제6,197,404호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시된 것일 수 있다.
제조된 (방사된) 후에, 이어서 부직 웹은 넥킹되는데, 즉 부직 웹은 기계 방향 및(또는) 횡단 기계 방향으로 신장된다. 웹의 신장을 사용하여 부드러움 및 적합성을 비롯한 (이들로 한정하지는 않음) 직물의 물리적 성질을 최적화하고 증대시킨다. 예를 들어 한 실시양태에서, 웹은 기계 방향으로 기계적으로 신장되어 웹이 횡단 기계 방향 수축되거나 넥킹되도록 할 수 있다. 그에 따라 생성된 넥킹 웹은 넥킹되지 않은 동일한 재료와 비교하면, 횡단 기계 방향으로 더욱 신장될 수 있게 된다.
당분야에 널리 알려져 있는 다양한 공정 중 어느 한 공정을 사용하여 웹은 기계적으로 신장될 수 있다. 예를 들면, 웹은 기계 방향으로 초기 길이의 0 내지 약 100％로 예비신장되어 횡단 기계 방향으로 신장될 수 있는 (예, 약 0 내지 100％ 초과) 넥킹 웹을 얻을 수 있다. 전형적으로 웹은 초기 길이의 약 5％ 내지 약 100％로 신장되거나, 이와 달리 기계 방향으로 초기 길이의 약 10％ 내지 약 100％로, 보다 통상적으로는 약 25％ 내지 약 75％로 신장된다. 또다른 대안의 실시양태에서, 신장 정도는 약 50％ 미만일 수 있고, 일부 실시양태에서 약 5％ 내지 40％, 추가의 실시양태에서는 약 10％ 내지 약 30％일 수 있다. 이러한 웹은 전형적으로 제2 가공 롤 또는 롤 닙이 제1 가공 롤 또는 롤 닙보다 더 고속으로 작동되는, 2개 이상의 가공 롤 세트 또는 롤 닙 사이에서 신장된다.
특히, S-롤 배열을 이용하는 넥킹가능한 재료의 넥킹 공정 (2)의 개략적인 예시가 도 1에 개략적으로 도해되어 있다. 넥킹 공정에 대한 자세한 설명은 미국 특허 제5,336,545호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에서 찾을 수 있다. 넥킹가능한 재료 (스펀본드 웹, 20)이 공급 롤 (3)으로부터 풀린다. 그 후에 공급 롤이 동반하고 있는 화살표 방향으로 회전할 때 넥킹가능한 재료 (20)은 동반하고 있는 화살표로 표시된 방향으로 이동한다. 그 후에 넥킹가능한 재료는 롤러 세트에 의해 형성된 S-롤 배열의 닙 (4)를 통과한다. 이와 달리, 넥킹가능한 재료는 예를 들어, 알려져 있는 스펀본딩 공정과 같은 알려져 있는 압출 공정에 의해 형성되어, 공급 롤 상에 먼저 저장되지 않고 닙을 통해 직접적으로 통과할 수 있다.
넥킹가능한 재료는 롤러 세트에 동반하고 있는 회전 방향 화살표로 표시된 것처럼 역 S 랩 경로로 S 롤 배열의 닙 (4)를 통과한다. S-롤 배열로부터, 넥킹가능한 재료 (20)은 구동 롤러에 의해 형성된, 구동 롤 배열의 닙 (5)를 통과한다. S-롤 배열의 롤러 세트의 선형 주속이 구동 롤러 배열의 선형 주속보다 느리도록 제어되기 때문에, 넥킹가능한 재료는 S-롤 배열과 구동 롤러 배열 사이에서 긴장된다. 본질적으로, 웹은 유의하게 미끄러지지 않으면서 반대-회전하는 롤 세트 사이를 통과한다. 롤러의 속도차를 조정함으로써, 넥킹가능한 재료 (20)은 목적하는 정도로 넥킹되고 권취 롤 (6) 상에 감길 때 이러한 넥킹된 상태로 유지되도록 긴장된다.
이와 달리, 구동 권취 롤 (도시하지 않음)을 사용하여 S-롤 배열의 롤러 세트의 선형 주속을 구동 권취 롤의 선형 주속보다 느리게 제어함으로써 넥킹가능한 재료는 S-롤 배열과 구동 권취 롤 사이에서 신장되거나 연신될 수 있다. 또다른 실시양태에서, 저항성을 제공하기 위해 셋팅될 수 있는 브레이크(brake)를 구비한 풀림 롤을 S 롤 배열 대신 사용할 수 있다. 신장 정도는 초기 부직 웹과 신장된 부직 웹과의 신장된 치수 차이, 예를 들면 너비의 차이를 부직 웹의 초기 치수로 나눠서 계산할 수 있다.
그 예로, 제1 롤 세트의 작동 속도는 분당 약 175 피트 이상, 바람직하게는 분당 약 200 내지 250 피트일 수 있고, 제2 롤러 세트의 작동 속도는 분당 300 피트 이상일 수 있다. 바람직하게는, 제1 롤 세트 속도는 제2 롤 세트 속도의 약 60％ 내지 90％이다. 이러한 방식으로, 횡단 기계 방향으로 넥킹되고, 결국 그 방향으로의 신장/연신이 가능한 웹이 제조된다.
다른 신장 기술 또한 본 발명에서 기계 방향 및(또는) 횡단 기계 방향으로 신장력을 가하기 위해 이용될 수 있다. 예를 들어, 적합한 신장 공정의 예로는 부직 웹의 연부를 잡아서 신장력을 가하기 위해 그립핑(gripping) 장치, 예를 들면 클립을 이용하는 텐터 프레임(tenter frame) 공정이 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합하다고 생각되는 신장 기술의 또다른 예는 피팅(Fitting)의 미국 특허 제5,573,719호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시되어 있다.
경우에 따라서, 신장 또는 넥킹 후에, 이어서 부직 웹은 크레이핑된다. 크레이핑은 웹에 미세주름을 부여하여 웹에 다양하고 상이한 특성을 제공할 수 있다. 예를 들면, 크레이핑은 부직 웹의 공극 구조를 개방하여, 침투성을 증가시킬 수 있다. 게다가, 크레이핑은 또한 기계 방향 및(또는) 횡단 기계 방향으로의 웹의 신장성을 증대시킬 뿐만 아니라, 부드러움과 벌크를 증가시킬 수 있다. 부직 웹의 다양한 크레이핑 기술이 바로나의 미국 특허 제6,197,404호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시되어 있다. 예를 들면, 도 2는 부직 웹 (20)의 한 면 (일반적으로, 장치 (100)을 사용함) 또는 양면 (일반적으로 장치 (100)과 (110)을 모두 사용함)을 크레이핑하기 위해 사용할 수 있는 크레이핑 공정의 한 실시양태를 도해한다. 부직 웹 (20)이 제1 크레이핑 스테이션 (60), 제2 크레이핑 스테이션 (70), 또는 두 크레이핑 스테이션을 모두 통과할 수 있다. 부직 웹 (20)을 한 면에서만 크레이핑하는 것이 바람직하다면, 제1 크레이핑 스테이션 (60) 또는 제2 크레이핑 스테이션 (70) 중 어느 하나를 통과하고 나머지 하나를 우회할 수 있다. 부직 웹 (20)을 양면에서 크레이핑하는 것이 바람직하다면, 크레이핑 스테이션 (60)과 (70)을 모두 통과할 수 있다.
웹 (20)의 제1 면 (83)을 제1 크레이핑 스테이션 (60)을 사용하여 크레이핑할 수 있다. 크레이핑 스테이션 (60)은 패턴화되거나 매끄러운 인쇄 롤러 (62)를 하단에, 매끄러운 앤빌 롤러 (64)를 상단에, 그리고 인쇄조 (65)를 갖춘 제1 인쇄 스테이션을 포함하고, 또한 건조기 드럼 (66) 및 동반하고 있는 크레이핑 블레이드 (68)도 포함한다.
롤러 (62) 및 (64)는 웹 (20)을 닙핑하고 그것을 전방으로 인도한다. 롤러 (62) 및 (64)가 회전할 때, 패턴화되거나 매끄러운 인쇄 롤러 (62)는 점착성 물질을 함유하는 조 (65)에 담궈지고, 복수의 이격 지점에서 부분적인 피복으로 또는 전체 피복으로 웹 (20)의 제1 면 (83)에 점착성 물질을 도포한다. 그 후에 접착제-코팅된 웹 (20)이 건조 드럼 (66) 주변을 통과하고, 이 때 접착제-코팅된 표면 (83)이 드럼 (66)에 부착된다. 그 후에 웹 (20)의 제1 면 (83)이 닥터 블레이드 (68)를 사용하여 크레이핑된다 (즉, 드럼으로부터 들어올려져 굽혀짐).
웹 (20)의 제2 면 (85)는, 제1 크레이핑 스테이션 (60)을 우회하는지 그렇지 않은지에 상관없이, 제2 크레이핑 스테이션 (70)을 사용하여 크레이핑될 수 있다. 제2 크레이핑 스테이션 (70)은 패턴화되거나 매끄러운 인쇄 롤러 (72)를 하단에, 매끄러운 앤빌 롤러 (74)를 상단에, 그리고 인쇄조 (75)를 갖춘 제2 인쇄 스테이션을 포함하고 또한 건조기 드럼 (76) 및 동반하고 있는 크레이핑 블레이드 (78)도 포함한다. 롤러 (72) 및 (74)는 웹 (20)을 닙핑하고 그것을 전방으로 인도한다. 롤러 (72) 및 (74)가 회전할 때, 인쇄 롤러 (72)가 점착성 물질을 함유하는 조 (75)에 담궈지고, 부분 또는 전체 피복으로 접착제를 웹 (20)의 제2 면 (85)에 도포한다. 그 후에, 접착제-코팅된 웹 (20)이 건조 드럼 (76) 주변을 통과하고, 이 때 접착제-코팅된 표면 (85)가 드럼 (76)의 표면에 부착된다. 그 후에, 웹 (20)의 제2 면 (85)는 닥터 블레이드 (78)을 사용하여 크레이핑된다. 크레이핑 후에, 부직 웹 (20)은 냉각 스테이션 (80)을 통과하고 엉키기 전에 저장 롤 (82)에 감겨질 수 있다.
제1 및(또는) 제2 인쇄 스테이션에서 웹 (20)에 도포된 접착성 물질은 기재의 크레이핑 드럼에의 접착력을 증대시킬 뿐만 아니라, 웹 (20)의 섬유를 강화할 수 있다. 예를 들어 일부 실시양태에서, 접착성 물질은 전술한 임의의 접합 기술이 필요하지 않을 정도로 웹을 접합할 수 있다.
일반적으로 매우 다양한 접착성 물질을 이용하여 접착제 도포 지점에서 웹 (20)의 섬유를 강화하고, 웹 (20)을 드럼 (66) 및(또는) (76)의 표면에 일시적으로 부착할 수 있다. 탄성체 접착제 (즉, 파열 없이 75％ 이상 신장할 수 있는 물질)가 특히 적합하다. 적합한 물질로는 수성-기재 스티렌 부타디엔 접착제, 네오프렌, 폴리비닐 클로라이드, 비닐 공중합체, 폴리아미드, 에틸렌 비닐 삼원공중합체 및 이들의 배합물이 포함되며, 이들로 한정하지는 않는다. 예를 들어, 이용될 수 있는 한 접착성 물질은 비. 에프. 굿리치 컴파니(B. F. Goodrich Company)로부터 상표명 하이카(HYCAR)로 시판되고 있는 아크릴 중합체 에멀션이다. 또다른 예로, 이러한 접착제는 내셔널 스타치 앤드 케미컬(National Starch and Chemical)로부터 시판되고 있는 Dur-o-set와 같은 아크릴 중합체일 수 있다. 접착제를 전술한 인쇄 기술을 사용하여 도포할 수 있거나, 그렇지 않으면, 멜트블로잉, 용융분무, 적하, 스플래터링(splattering)에 의해, 또는 부직 웹 (20) 상에서 부분 또는 전체 접착제 피복을 형성할 수 있는 임의의 다른 기술에 의해 도포할 수 있다.
웹 (20)의 접착제 피복율 ％는 다양한 수준의 크레이핑을 달성하도록 선택할 수 있다. 예를 들면, 접착제는 웹 표면의 약 5％ 내지 100％를 피복할 수 있고, 일부 실시양태에서는 웹 표면의 약 10％ 내지 약 70％, 일부 실시양태에서는 웹 표면의 약 25％ 내지 약 50％를 피복할 수 있다. 접착제는 또한 접착제가 도포되는 지점에서 부직 웹 (20)을 침투할 수 있다. 특히, 접착제는 전형적으로 부직 웹 두께의 약 10％ 내지 약 50％를 침투하고, 일부 지점에서는 더 깊게 또는 더 얕게 접착제가 침투할 수 있다.
웹이 신장되면 (넥킹 공정에서와 같이), 그 후에 웹 (20)은 첫번째로는 웹 (20)에 도포된 접착제에 의해, 그리고 두번째로는 크레이핑 공정 중에 부가된 열에 의해 비교적 치수 안정화된다. 이 안정화는 웹 (20)의 횡방향 신장 성질을 고정할 수 있다. 기계 방향 신장은 크레이핑 중에 발생하는 부직 웹 (20)의 접합 영역의 면외 변형에 의해 추가로 안정화된다. 부직 웹의 다양한 크레이핑 기술은 바로나의 미국 특허 제6,197,404호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시되어 있다.
본 발명에 따라서, 그 후에 부직 웹은 당분야에 알려져 있는 다양한 엉킴 기술 (예, 수력, 공기, 기계 등) 중 어느 하나를 사용하여 엉킨다. 부직 웹은 단독으로, 또는 다른 재료와 함께 엉킬 수 있다. 예를 들어 일부 실시양태에서, 부직 웹은 수력 엉킴을 사용하여 셀룰로스 섬유 성분과 완전하게 엉킨다. 셀룰로스 섬유 성분은 일반적으로 임의의 목적하는 양의 생성된 직물을 포함할 수 있다. 예를 들어 일부 실시양태에서, 셀룰로스 섬유 성분은 직물의 약 50 중량％를 초과하고, 일부 실시양태에서는 직물의 약 60 중량％ 내지 약 90 중량％를 구성할 수 있다. 마찬가지로, 일부 실시양태에서, 부직 웹은 직물의 약 50 중량％ 미만을 구성하고, 일부 실시양태에서는 직물의 약 10 중량％ 내지 약 40 중량％를 구성할 수 있다.
셀룰로스 섬유 성분은, 이용될 때, 셀룰로스 섬유 (예, 펄프, 열기계적 펄프, 합성 셀룰로스 섬유, 개질된 셀룰로스 섬유 등) 뿐만 아니라 다른 유형의 섬유 (예, 합성 스테이플 섬유)를 함유할 수 있다. 적합한 셀룰로스 섬유원의 임의의 예로는 열기계적 표백 및 비표백 침엽수 및 활엽수 펄프와 같은 1차 목재 섬유가 포함된다. 사무실 폐지, 신문용지, 갈색 포장지 원료, 판지 스크랩 등으로부터 얻어지는 2차 또는 재활용 섬유 또한 사용할 수 있다. 게다가, 아바카, 아마, 유액분비식물, 면, 개질된 면, 면 린터와 같은 식물 섬유 또한 사용할 수 있다. 또한, 예를 들어 레이온 및 비스코스 레이온과 같은 합성 셀룰로스 섬유를 사용할 수 있다. 개질된 셀룰로스 섬유 또한 사용할 수 있다. 예를 들면, 섬유상 재료는 탄소 사슬을 따라 히드록실기를 적합한 라디칼 (예, 카르복실, 알킬, 아세테이트, 니트레이트, 등)로 치환함으로써 형성된 셀룰로스 유도체로 구성될 수 있다.
펄프 섬유는, 이용될 때, 임의의 긴-평균 섬유 길이 펄프, 짧은-평균 섬유 길이 펄프, 또는 이들의 혼합물을 가질 수 있다. 긴-평균 섬유 길이 펄프 섬유의 평균 섬유 길이는 전형적으로 약 1.5 mm 내지 약 6 mm이다. 이러한 섬유의 일부 예로는 북부 침엽수, 남부 침엽수, 적색목재, 연필향나무(red cedar), 코늄(hemlock), 소나무 (예, 남부 소나무), 가리비나무 (예, 검은 가리비나무), 이들의 조합 등이 포함되며, 이들로 한정하지는 않는다. 긴-평균 섬유 길이 목재 펄프의 예로는 상표 "롱락 19(Longlac 19)"로 시판되고 있는 것이 포함된다.
짧은-평균 섬유 길이 펄프는, 특정 1차 활엽수 펄프 및 예를 들어, 신문용지, 재생 판지, 및 사무실 폐지와 같은 기원으로부터의 2차 (즉, 재활용) 섬유 펄프일 수 있다. 유칼리나무, 단풍나무, 자작나무, 미루나무 등과 같은 활엽수 섬유 또한 사용할 수 있다. 짧은-평균 섬유 길이 펄프 섬유의 평균 섬유 길이는 전형적으로 약 1.2 mm 미만이고, 예를 들면 0.7 mm 내지 1.2 mm이다. 긴-평균 섬유 길이 펄프와 짧은-평균 섬유 길이 펄프의 혼합물은 상당 비율의 짧은-평균 섬유 길이 펄프를 함유할 수 있다. 예를 들면, 혼합물은 짧은-평균 섬유 길이 펄프를 약 50 중량％를 초과하여 함유하고 긴-평균 섬유 길이 펄프를 약 50 중량％ 미만으로 함유할 수 있다. 혼합물의 한 예는 짧은-평균 섬유 길이 펄프를 75 중량％ 함유하고 긴-평균 섬유 길이 펄프를 약 25 중량％ 함유한다.
상기에서 언급한 바와 같이, 비-셀룰로스 섬유 또한 셀룰로스 섬유 성분으로 이용될 수 있다. 사용될 수 있는 적합한 비-셀룰로스 섬유의 일부 예로는 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리비닐 아세테이트 섬유, 및 이들의 혼합물이 포함되고, 이들로 한정하지는 않는다. 일부 실시양태에서, 비-셀룰로스 섬유는 평균 섬유 길이가 약 0.25 인치 내지 약 0.375 인치인 스테이플 섬유일 수 있다. 비-셀룰로스 섬유가 이용될 때, 셀룰로스 섬유 성분은 일반적으로 침엽수 펄프 섬유와 같은 셀룰로스 섬유를 약 80 중량％ 내지 약 90 중량％ 함유하고, 폴리에스테르 또는 폴리올레핀 스테이플 섬유와 같은 비-셀룰로스 섬유를 약 10 중량％ 내지 약 20 중량％ 함유한다.
소량의 습윤-강도 수지 및(또는) 수지 접합제가 셀룰로스 섬유 성분에 첨가되어 강도 및 내마모성을 개선할 수 있다. 가교제 및(또는) 수화제 또한 펄프 혼합물에 첨가될 수 있다. 매우 개방되었거나 느슨한 부직 펄프 섬유 웹이 바람직하다면, 탈접합제를 펄프 혼합물에 첨가하여 수소 결합 정도를 감소시킬 수 있다. 특정 탈접합제를 예를 들어, 직물의 약 1 중량％ 내지 약 4 중량％의 양으로 첨가하면 또한 복합 직물의 연속 필라멘트가 풍부한 면의 정적 및 동적 마찰계수 측정치가 감소하고 내마모성이 개선된다고 생각된다. 탈접합제는 윤활제 또는 마찰 감소제로 작용하는 것으로 생각된다.
도 3을 참고하여, 셀룰로스 섬유 성분을 단일성분 섬유를 함유하는 부직 웹과 수력 엉키게 하기 위한 본 발명의 한 실시양태를 도해한다. 도시되어 있는 바와 같이, 셀룰로스 섬유를 함유하는 섬유상 슬러리가 통상의 제지 헤드박스 (12)로 이동하는데, 이 곳에서 슬러리가 수문 (14)를 통해 통상의 형성 직물 또는 표면 (16)에 퇴적된다. 섬유상 재료의 현탁액은 통상의 제지 공정에서 전형적으로 사용되는 임의의 농도(consistency)를 가질 수 있다. 예를 들면, 현탁액은 수중에 현탁된 섬유상 재료를 약 0.01 중량％ 내지 약 1.5 중량％ 함유할 수 있다. 그 후에 진공 박스에 의해 물이 섬유상 재료의 현탁액으로부터 제거되어 섬유상 재료의 균일 층 (18)을 형성한다.
부직 웹 (20)은 또한 공급 롤 (22)가 동반하고 있는 화살표 방향으로 회전할 때 공급 롤 (22)로부터 풀려 동반하고 있는 화살표로 표시된 방향으로 이동한다. 부직 웹 (20)은 롤러 세트 (28) 및 (30)에 의해 형성된 S-롤 배열 (26)의 닙 (24)를 통과한다. 그 후에, 부직 웹 (20)은 통상의 수력 엉킴 기기의 다공성 엉킴 표면 (32) 상에 놓이고, 그 곳에서 셀룰로스 섬유상 층 (18)이 그 후에 웹 (20) 상에 놓인다. 요구되지는 않지만, 전형적으로는 셀룰로스 섬유상 층 (18)이 부직 웹 (20)과 수력 엉킴 매니폴드 (34) 사이에 있는 것이 바람직하다. 셀룰로스 섬유상 층 (18) 및 부직 웹 (20)은 하나 이상의 수력 엉킴 매니폴드 (34)를 지나 유체 제트로 처리됨으로써 셀룰로스 섬유상 물질이 부직 웹 (20)의 섬유와 엉키게 된다. 유체 제트는 또한 셀룰로스 섬유를 부직 웹 (20)내로 그리고 부직 웹 (20)을 통해 추진하여 복합 직물 (36)을 형성한다.
이와 달리, 수력 엉킴은 셀룰로스 섬유상 층 (18) 및 부직 웹 (20)이 습식-레잉 (wet-laying)이 일어나는 동일한 다공성 스크린 (예, 메쉬 직물) 상에 있는 동안에 일어날 수 있다. 본 발명은 또한 부직 웹 상에 건조된 셀룰로스 섬유상 시트를 겹쳐 놓고, 건조된 시트를 특정 농도로 재수화시킨 다음, 재수화된 시트를 수력 엉킴에 가하는 것을 포함한다. 수력 엉킴은 셀룰로스 섬유상 층 (18)이 물로 고도로 포화되는 동안에 일어날 수 있다. 예를 들면, 셀룰로스 섬유상 층 (18)은 수력 엉킴 직전에 물을 약 90 중량％ 이하 함유할 수 있다. 이와 달리, 셀룰로스 섬유상 층 (18)은 공기-레이드 (air-laid) 또는 건조-레이드 층일 수 있다.
수력 엉킴은 예를 들어, 에반스(Evans)의 미국 특허 제3,485,706호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시된 것과 같은 통상의 수력 엉킴 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 수력 엉킴은 예를 들어, 물과 같은 임의의 적절한 작업 유체로 수행될 수 있다. 작업 유체는 유체를 일련의 개별 구멍 또는 오리피스에 균등하게 분배하는 매니폴드를 통해 흐른다. 이러한 구멍 또는 오리피스의 직경은 약 0.003 내지 약 0.015 인치일 수 있고 하나 이상의 열로 배열될 수 있는데, 각 열에는 임의 갯수의 오리피스, 예를 들면 인치당 30-100개의 오리피스가 있을 수 있다. 예를 들면, 미국 메인주 비드포드에 소재하는 허니콤 시스템즈 인코포레이티드(Honeycomb Systems Incorporated)에 의해 제조된, 오리피스의 직경이 0.007 인치이고 인치당 30개의 구멍이 있으며 구멍이 1열로 배열된 스트립을 함유하는 매니폴드를 이용할 수 있다. 그러나, 또한 다수의 다른 매니폴드 구조 및 조합이 사용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 예를 들면, 단일 매니폴드를 사용하거나 다수의 매니폴드를 연속하여 배열할 수 있다.
유체는 메쉬 크기가 약 40 × 40 내지 약 100 × 100인 단일 평면 메쉬와 같은 다공성 표면에 의해 지지되어 있는 셀룰로스 섬유상 층 (18) 및 부직 웹 (20)에 충돌될 수 있다. 다공성 표면은 또한 메쉬 크기가 약 50 × 50 내지 약 200 × 200인 다겹 메쉬일 수도 있다. 다수의 위터 제트 (water jet) 처리 공정에서 전형적인 것처럼, 진공 슬롯 (38)이 히드로-니들링 (hydro-needling) 매니폴드 바로 아래 또는 엉킴 매니폴드의 하류에서 다공성 엉킴 표면 (32)의 아래에 위치하여 과량의 물을 수력 엉킴 복합 재료 (36)으로부터 회수할 수 있다.
특정 작동 원리에 얽매임이 없이, 부직 웹 (20) 상에 놓인 셀룰로스 섬유 (18)에 직접 충돌하는 작업 유체의 원주형 제트가 이들 섬유를 웹 (20)에서 섬유의 매트릭스 또는 네트워크내로, 그리고 부분적으로는 섬유의 매트릭스 또는 네트워크를 통해 추진하도록 작용하는 것으로 생각된다. 유체 제트 및 셀룰로스 섬유 (18)이 부직 웹 (20)과 상호 작용할 때, 셀룰로스 섬유 (18)은 또한 부직 웹 (20)의 섬유와 그리고 셀룰로스 섬유와 서로 엉킨다. 목적하는 섬유의 엉킴을 달성하기 위해, 전형적으로 약 1000 내지 3000 psig, 일부 실시양태에서는 약 1200 내지 1800 psig의 수압을 사용하여 수력 엉킴을 수행하는 것이 바람직하다. 기술된 압력의 범위보다 더 높은 압력에서 가공될 때, 복합 직물 (36)은 분당 약 1000 피트 (fpm) 이하의 속도로 가공될 수 있다.
상기에서 언급한 바와 같이, 엉킴 공정에서 제트의 압력은 전형적으로 약 1000 psig 이상인데, 그 이유는 더욱 낮은 압력은 종종 목적하는 엉킴 정도를 초래하지 않기 때문이다. 그러나, 적당한 엉킴이 특히, 가벼운 기본 중량의 재료일 때는, 실질적으로 더욱 낮은 수압에서 수행될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 부분적으로, 섬유를 2회 이상 엉킴 공정에 가함으로써 엉킴 정도를 더 크게 할 수 있다. 따라서, 웹을 1회 이상 엉킴 장치하에 가하는 것이 바람직할 수 있는데, 이 때 워터 제트는 웹의 제1 면을 향하고 추가의 시행에서는 워터 제트가 웹의 반대 면을 향한다.
유체 제트 처리 후에, 이어서 생성된 복합 직물 (36)은 비-압축 건조 작업으로 이동할 수 있다. 차등 속도의 픽업 롤 (40)을 사용하여 재료를 수력 니들링 벨트로부터 비-압축 건조 작업으로 수송할 수 있다. 이와 달리, 통상의 진공형 픽업 및 수송 직물을 사용할 수 있다. 바람직하다면, 복합 직물 (36)은 건조 작업으로 이동하기 전에 습식-크레이핑될 수 있다. 직물 (36)의 비-압축 건조는 통상의 회전 드럼 통기식 건조 장치 (42)를 이용하여 달성될 수 있다. 통기식 건조기 (42)는 천공 (46)과 천공 (46)을 통해 들어온 뜨거운 공기를 수용하기 위한 외부 후드 (48)를 갖춘 외부의 회전가능한 실린더 (44)일 수 있다. 통기식 건조기 벨트 (50)은 통기식 건조기 외부 실린더 (44)의 상단 부분 위로 복합 직물 (36)을 운반한다. 통기식 건조기 (42)의 외부 실린더 (44)에서 천공 (46)을 통해 추진된 가열된 공기는 복합 직물 (36)으로부터 물을 제거한다. 통기식 건조기 (42)에 의해 복합 직물 (36)을 통해 추진된 공기의 온도는 약 200 ℉ 내지 약 500 ℉의 범위일 수 있다. 다른 유용한 통기식 건조 방법 및 장치는 예를 들어, 닉스(Niks)의 미국 특허 제2,666,369호 및 쇼우(Shaw)의 미국 특허 제3,821,068호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에서 찾을 수 있다
또한 복합 직물 (36)에 선택된 성질을 부여하기 위해 마무리 단계 및(또는) 후처리 공정을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들면, 직물 (36)은 캘린더 롤에 의해 가볍게 압착되거나, 크레이핑되거나, 브러싱되거나, 그렇지 않으면 더욱 신장되고(되거나) 균일한 외관 및(또는) 특정 촉감을 제공하도록 처리될 수 있다. 이와 달리 또는 부가적으로, 접착제 또는 염료와 같은 다양한 화학적 후-처리가 직물 (36)에 가해질 수 있다. 이용될 수 있는 추가의 후-처리법은 레비 등의 미국 특허 제5,853,859호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시되어 있다. 복합적인 크레이핑 공정이 안데르손 등의 미국 특허 제3,879,257호 및 동 제6,325,864호 (그 전문이 본원에 참조로 인용됨)에 개시되어 있다.
본 발명의 직물의 기본 중량은 일반적으로 약 20 내지 약 200 g/m2 (gsm), 특히 약 50 gsm 내지 약 150 gsm의 범위일 수 있다. 가벼운 기본 중량의 제품은 전형적으로 라이트-듀티 와이퍼(light-duty wiper)로 사용하기에 매우 적합하고, 반면 무거운 기본 중량의 제품은 산업용 와이퍼로 사용하기에 더욱 적합하다.
본 발명의 결과로서, 다양한 이로운 특성을 갖는 직물이 형성될 수 있다는 것이 밝혀졌다. 예를 들면, 넥킹되고 크레이핑되며 엉킨 단일성분 스펀본드 섬유로부터 형성된 부직 웹 성분을 이용함으로써, 생성된 직물은 더욱 부드러워질 수 있고 증대된 적합성(conformability)을 갖는다. 게다가, 생성된 직물은 증대된 오일 흡수성을 나타낼 수 있다.
본 발명은 하기의 실시예를 참조로 더욱 잘 이해할 수 있다.
실시예 1
본 발명에 따라 엉킨 직물을 형성할 수 있는 능력을 나타내었다. 초기에, 0.3 osy의 점 접합된 스펀본드 웹을 마쯔키(Matsuki)의 미국 특허 제3,802,817호에 일반적으로 개시된 공정을 사용하여 형성하였다. 스펀본드 웹은 100％의 폴리프로필렌 섬유를 함유하였다. 폴리프로필렌 섬유는 필라멘트당 대략 2.5 데니어였다. 접합 패턴은 전술한 바와 같이, 망상 패턴이었고 약 295 ℉에서 접합되었다. 그 후 스펀본드 웹은 다음의 파라미터 하에서 기술된 바와 같은 공정을 사용하여 넥킹되었다. 연신율 ％은 약 20％였다 (즉, 제2 롤 세트는 제1 롤 세트보다 약 20％ 더 신속하게 움직임). 가열하지 않고 넥킹되었다. 웹은 60％ 넥킹되었는데, 즉 웹은 웹의 넥킹전 너비의 약 60％로 너비에 있어서 넥킹되었고 (좁아짐), 이것은 웹에서 대략 120％의 CD 신장에 해당하였다. 그 후 기본 중량은 약 0.8 osy였다. 그 후 넥킹된 스펀본드는 60％ 크레이핑되었다. 사용된 크레이핑 접착제는 그라비어 인쇄기를 사용하여 시트에 도포되는 내셔널 스타치 앤드 케미컬의 라텍스 접착제 Dur-o-set E-200이었다. 크레이핑 드럼은 190 ℉에서 유지되었다.
그 후 스펀본드 웹은 in2당 1200 파운드의 엉킴 압력에서 3 제트 스트립을 사용하여 성긴 망상 상에서 펄프 섬유 성분과 수력에 의해 엉켰다. 펄프 섬유 성분은 테란스 베이 LL-19(Terance Bay LL-19) 북부산 침엽수 크라프트 섬유 (킴벌리-클락(Kimberly-Clark)) 및 1 중량％의 아로서프® PA801(Arosurf® PA801) (골드슈미트(Goldschmidt)로부터 시판되고 있는 이미다졸린 탈접합제)을 함유하였다. 샘플의 펄프 섬유 성분은 또한 2 중량％의 폴리에틸렌 글리콜 600도 함유하였다. 직물은 에어 프로덕츠, 인크.(Air Products, Inc.)로부터 상표명 "에어플렉스 A-105(Airflex A-105)"로 시판되고 있는 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 라텍스 접착제 (점도 95 cps 및 고형분 28％)를 사용하여 건조기에서 건조되고 점 접합되었다. 그 후 직물은 20％의 크레이핑 정도로 크레이핑되었다. 생성된 직물의 기본 중량은 약 125 g/m2이었고, 20 중량％의 부직 웹 및 80 중량％의 펄프 섬유 성분을 함유하였다.
추가 실시예를 위한 시험 방법
오일 흡수 효율
점성 오일 흡수는 점성 오일을 와이핑하는 직물의 성능을 판단하는데 사용되는 방법이다. 웹의 샘플 (예비계량됨)을 먼저 슬레드(sled) (10 cm × 6.3 cm)의 패딩 표면 상에 장착하였다. 슬레드를 회전 디스크를 가로질러 슬레드를 횡단하도록 고안된 아암 상에 장착하였다. 그 후에, 슬레드를 계량한 결과 슬레드와 샘플을 합한 중량이 약 768 그램이었다. 그 후에, 슬레드와 횡단 아암을 수평 회전 디스크 상에 놓고, 계량된 슬레드가 디스크의 표면에 대해 샘플을 가압하였다. 구체적으로, 슬레드와 횡단 아암은 슬레드의 선단 (6.3 cm 측)이 디스크의 중심에서 조금 떨어지고 슬레드의 10 cm 중심선이 디스크의 방사선을 따라서 위치되어 트레일링 6.3 cm 연부가 디스크 주변 근처에 위치하도록 배치하였다.
그 후에, 오일 1 그램을 슬레드 선단의 정면, 디스크의 중심에 두었다. 슬레드의 트레일링 연부가 디스크의 외부 연부를 가로질러 벗어날 때까지, 횡단 아암이 초당 약 2.5 cm의 속도로 디스크를 가로질러 슬레드를 이동시키는 동안 직경이 약 60 cm인 디스크를 약 65 rpm으로 회전시켰다. 이 때, 시험을 중단하였다. 와이핑 효율은 외이핑 시험 전후 와이퍼의 중량 변화를 측정하여 평가되었다. 분획 와이핑 효율은 와이퍼 중량의 증가분을 1 그램 (전체 오일 중량)으로 나누고, 100을 곱하여 백분율로 측정되었다. 전술한 시험은 일정한 온도 및 상대 습도 조건 (70 ℉ ± 2 ℉ 및 65％의 상대 습도)하에 수행되었다.
웹 오일 침투성
웹 침투성은 액체의 유동에 대한 재료의 저항을 측정하여 얻어졌다. 점성이 알려진 액체를 주어진 두께의 재료에 일정한 유속으로 강제 통과시키고, 압력 강하로 측정되는 유동 저항을 모니터링하였다. 침투성을 측정하는 데에는 다음과 같은 다르시의 법칙(Darcy's Law)이 사용되었다.
침투성 = [유속 × 두께 × 점도 / 압력 강하]
상기 식에서, 단위는 하기와 같다.
침투성: cm2 또는 다르시(darcy) (1 다르시 = 9.87 × 10-9 cm2)
유속: cm/초
점도: 파스칼-초
압력 강하: 파스칼
본 장치는 실린더 내의 피스톤이 액체를 밀어 측정될 샘플을 뚫고 나가는 설비를 포함하였다. 샘플을 수직으로 배향된 2개의 알루미늄 실린더 사이에 고정하였다. 두 실린더는 외경이 3.5"이고, 내경이 2.5"이며, 길이가 약 6"이었다. 직경이 3"인 웹 샘플을, 외부 연부를 잘 맞춰 적소에 놓아 본 장치 내에 완전히 내장시켰다. 하부 실린더에는 실린더 내에서 일정한 속도로 수직 이동할 수 있는 피스톤이 있었고, 피스톤은 피스톤으로 지지되는 액체 기둥에 의해 일어나는 압력을 모니터링할 수 있는 압력 변환기에 연결되어 있었다. 변환기는 액체 기둥이 샘플과 접촉하여 이를 뚫고 나갈 때까지 추가 압력이 측정되지 않도록 피스톤을 따라 이동하도록 위치하였다. 이 때, 측정된 추가 압력은 재료를 통과하는 액체의 유동에 대한 재료의 저항에 기인하였다. 피스톤은 단계적 모터에 의해 구동되는 슬라이드 조립체에 의해 이동하였다.
시험은 액체가 샘플을 뚫고 나갈 때까지 일정한 속도로 피스톤을 이동시킴으로써 시작되었다. 그 후에, 피스톤을 멈춘 후 기준 압력을 기록하였다. 이는 샘플의 부력 효과를 보정한 것이다. 그 후에, 새로운 압력을 측정할 수 있을 만큼 충분한 시간 동안 이동을 다시 계속하였다. 두 압력 간의 차이는 액체 유동에 대한 재료의 저항에 기인한 압력이었고, 전술된 다르시의 법칙에 사용되는 압력 강하이다. 피스톤의 속도가 유속이다. 점성이 알려진 임의의 액체를 사용할 수 있지만, 포화된 흐름을 보장하기 때문에 재료를 젖게 하는 액체가 바람직하다. 속도가 20 cm/분인 피스톤과, 점도가 6 센티포이즈인 광물유 (미국 캘리포니아주 로스앤젤레스에 소재하는 펜레코(Penreco)에 의해 제조된 피네테크 테크니컬 미네랄 오일(Peneteck Technical Mineral Oil))를 사용하여 측정하였다. 이 방법은 또한 바로나 등의 미국 특허 제6,197,404호에도 개시되어 있다.
드레이프(Drape) 강성도
"드레이프 강성도" 시험은 재료의 내굽힘성을 측정하는 것이다. 굽힘 길이는, 재료가 자체 중량으로 굽는 방식으로 나타나는 바와 같은, 재료의 중량과 강성도 사이의 상호 작용에 대한 측정값이다. 즉, 굽힘 길이는 자체 중량하의 복합물의 캔틸레버(cantilever) 굽힘 원리를 이용한, 재료의 중량과 강성도 사이의 상호작용에 대한 측정값이다. 일반적으로, 샘플은 그의 길이 치수에 대해 평행한 방향으로 분당 4.75 인치 (12 cm/분) 미끄러져, 그의 선단이 수평면의 연부로부터 돌출될 수 있도록 하였다. 돌출 길이는 자체 중량하에서 샘플의 팁이, 팁과 플랫폼의 연부가 합쳐지는 라인이 수평면과 41.50°를 이루는 지점까지 내려갔을 때, 측정하였다. 돌출 길이가 길어질수록, 샘플은 더욱 서서히 굽어지므로, 숫자가 커질수록 강성이 높은 복합물임을 나타낸다. 이 방법은 ASTM 표준 시험 D 1388의 세부 사항을 따랐다. 인치로 측정한 드레이프 강성도는 시편이 41.50°경사에 이를 때 시편의 돌출 길이의 1/2이다.
시험용 샘플은 하기와 같이 준비하였다. 샘플을 너비가 1 인치 (2.54 cm)이고 길이가 6 인치 (15.24 cm)인 직사각형 스트립으로 절단하였다. 각 샘플의 시편을 기계 방향 및 횡방향으로 시험하였다. 적합한 드레이프-가요성 강성도 시험기, 예컨대 미국 뉴욕주 아미티빌에 소재하는 테스팅 머신즈 인크.(Testing Machines Inc.)로부터 시판되고 있는 FRL-캔틸레버 벤딩 테스터(FRL-Cantilever Bending Tester), 모델 79-10을 사용하여 시험을 수행하였다.
오일 흡수 속도
오일의 흡수 속도는 샘플이 소정량의 오일을 흡수하는데 요구되는 시간 (초)이다. 예를 들면, 80W-90 기어 오일의 흡수 속도를 다음과 같이 실시예에서 측정하였다. 직경이 3 인치인 개구가 있는 판을 비커의 상부에 놓았다. 샘플을 비커 상부 상에 걸치고, 판으로 덮어서 시편을 적소에 위치시켰다. 눈금을 매긴 적하기에 오일을 채우고, 상기 샘플 위에 위치시켰다. 그 후, 적하기로부터 오일 4 방울을 샘플 위로 떨어뜨리고, 타이머를 시동시켰다. 오일이 샘플 위에서 흡수되어 더이상 직경이 3 인치인 개구에서 보이지 않게 되면, 타이머를 멈추고 그 시간을 기록하였다. 흡수 시간 (초)이 짧을수록 흡입 속도가 빠르다는 것을 나타낸다. 시험은 73.4 ℉ ± 3.6 ℉ 및 50％ ± 5％의 상대습도 조건에서 진행되었다.
오일 세정 효능/오일 와이핑 효능
점성 오일 흡수를 위해, 다음 시험을 하였다. 시험은 와이프-건조 장치를 포함하였다. 1700 점성 기어 오일 1 그램을 회전대 장치의 중앙에 투입하였다. 계량한 와이퍼 샘플을 10초내에 회전대를 횡단하게 하고, 와이퍼 샘플을 제거한 후 재계량하였다. 획득한 오일의 ％로 점성 오일 와이핑/세정 효능을 판단하였다.
유지 와이핑/가드너 와이핑 효능 시험
몰리-그래프 다목적용 유지 1 그램을 가드너(Gardner) 5 mil 코팅 막대로 3" × 8"의 타일 상에 스프레딩하였다. 본질적으로, 유지는 막대를 사용하여 타일 상에 계량한 양으로 스프레딩되어 타일 상에서 균일한 필름을 형성하였다. 그 후에, 계량한 와이퍼를 슬레드 (거친 면이 바깥으로)에 장착하고 타일의 길이 방향으로 타일에 대해 앞뒤로 움직여 유지를 10회 와이핑하였다. 슬레드는 6 내지 8 인치 움직여 타일을 횡단하였다. 그 후에, 와이퍼를 계량하여 와이퍼에 축적된 유지를 측정하였다. 그 후에 유지 와이핑 효능을 기본 중량에 대한 와이퍼에 의해 제거된 전체 유지의 ％로 판단하였다.
또한 하기 샘플을 준비하여 킴벌리-클락 코포레이션에서 시판하고 있는 숍프로(ShopPro)의 표준/대조용 와이퍼와 비교하였다. 숍프로는 125 gsm의 스펀본드/펄프 와이퍼이고 와이퍼의 약 80％가 NWSK LL19 펄프이다. 일부 예에서, 대조용이라고 표시된 것은 전술한 바와 같이 PEG를 포함하였다.
샘플 번호 샘플 유형 조건/다른 기술어
1 PEG를 갖는 대조용 125 gsm에서 폴리프로필렌 SB 0.8 osy 및 LL-19
2 넥킹되고 크레이핑된 폴리프로필렌 SB 60％ 넥킹60％ 크레이핑700, 1000 및 1200 psi 제트 압력에서 112-125 gsm
"PP"는 폴리프로필렌을 나타내고 "SB"는 스펀본드를 나타낸다는 것을 주목하기 바란다. 샘플 번호 2는 매우 유연하고 신장성이 있었다. 샘플은 또한 우수한 유지 와이핑 성능을 보였다. 대조용 스펀본드 와이퍼의 신장은 MD 방향으로 파열시 40％의 신장율을 나타냈고 CD 방향으로 파열시 70 내지 80％의 신장율을 나타냈다. 이와 비교하여, 크레이핑되고 넥킹된 스펀본드는 MD 방향으로 파열시 거의 80％의 신장율을 나타냈고 CD 방향으로 파열시 120％의 신장율을 나타냈다. 넥킹되고 크레이핑된 스펀본드 샘플은 또한 대략 100 다르시의 오일 침투성을 나타냈고, 이에 반해 특정 표준 스펀본드 대조용 샘플은 60 내지 70 다르시였다. 넥킹되고 크레이핑된 스펀본드는 또한 대략 85％의 유지 와이핑 효능을 보였고, 이에 반하여 대조용은 대략 50％였다. 점성 오일 흡수에 대한 부직물의 효과는 또한 넥킹되고 크레이핑된 스펀본드의 경우 더 높은데, 오일 흡수율 ％로 나타낼 때, 표준 스펀본드가 62-70의 값을 갖는데 반해, 대략 82-83의 오일 와이프 건조 값을 나타냈다. 최종적으로, 0.1 ml에 대한 흡수 속도를 비교할 때, 숍프로의 표준 스펀본드와 비교하여 넥킹되고 크레이핑된 재료 (126 gsm)의 성능 속도는 하기와 같았다.
샘플 매끄러운 면 거친 면
숍프로 대조용 45초 53초
넥킹되고 크레이핑된 SB 와이퍼 28초 22초
게다가, 샘플은 하기의 비교 요약된 시험 결과 값을 나타냈다.
샘플 기본 중량 (gsm) MD 드레이프 인치 돌출 (강성도) CD 드레이프 인치 돌출 (강성도) 오일 와이프 건조 (％) 웹 오일 침투성 (다르시) 유지 세정 (％)
숍프로 대조용 150 3 2.85 62 70.5 50
대조용 + PEG 126 3.3 2.55 70 66 62
넥/크레이핑/샘플 121 2.85 1.95 82 102 86
따라서 수력 엉킴 전에 스펀본드 재료를 넥킹하고 크레이핑하는 것이 부드러움과 적합성을 위한 신장을 제공한다는 것을 알 수 있었다. 게다가, 넥킹되고 크레이핑된 스펀본드에 형성된 큰 공극 부피 때문에, 와이퍼는 높은 점성 오일 및 유지 흡수를 보였다.
본 발명이 본 발명의 특정 실시양태에 대해 상세히 설명되었지만, 당업자는, 상기를 이해하고자 할 때, 이러한 실시양태의 수정, 변형 및 등가물을 용이하게 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구범위 및 그의 등가물의 범주로 평가되어야 한다.

Claims (19)

  1. 셀룰로스 섬유를 포함하는 섬유상 성분과 엉킨 단일성분 열가소성 섬유를 포함하는 넥킹되고 크레이핑된 스펀본드 부직 웹을 포함하며, 상기 섬유상 성분이 복합 직물의 약 50 중량％를 초과하여 포함되는 것인 복합 직물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스펀본드 웹이 폴리올레핀 섬유를 포함하는 것인 복합 직물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 폴리올레핀 섬유가 필라멘트당 약 3 데니어 미만인 복합 직물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스펀본드 웹이 점 접합된 것인 복합 직물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 섬유상 성분이 복합 직물의 약 60 중량％ 내지 약 90 중량％를 구성하는 것인 복합 직물.
  6. 셀룰로스 섬유를 포함하는 섬유상 성분과 수력으로 엉킨 단일성분 섬유의 넥킹되고 크레이핑된 스펀본드 웹을 포함하며, 상기 넥킹되고 크레이핑된 스펀본드 웹이 열가소성 폴리올레핀 섬유를 함유하고, 상기 섬유상 성분이 복합 직물의 약 50 중량％를 초과하여 포함되는 것인 복합 직물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 폴리올레핀 섬유가 필라멘트당 약 3 데니어 미만인 복합 직물.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스펀본드 웹이 점 접합된 것인 복합 직물.
  9. 제8항에 있어서, 상기 섬유상 성분이 복합 직물의 약 60 중량％ 내지 약 90 중량％를 구성하는 것인 복합 직물.
  10. 제1 표면 및 제2 표면을 한정하는, 단일성분 열가소성 섬유의 스펀본드 웹을 넥킹하고;
    상기 스펀본드 웹의 적어도 한 표면을 크레이핑하고;
    그 후에, 상기 스펀본드 웹을 셀룰로스 섬유를 함유하는 섬유상 성분과 수력으로 엉키게 하며, 이 때 상기 섬유상 성분이 직물의 약 50 중량％를 초과하여 포함되는 단계
    를 포함하는 직물의 형성 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 스펀본드 웹의 상기 제1 표면을 제 1 크레이핑 표면에 접착하고 상기 웹을 상기 제1 크레이핑 표면으로부터 크레이핑시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 크레이핑 접착제를 상기 스펀본드 웹의 상기 제1 표면에 이격 패턴으로 도포하여 상기 제1 표면이 상기의 이격 패턴에 따라 상기 크레이핑 표면에 접착되도록 하는 단계를 더 포함하는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 스펀본드 웹의 상기 제2 표면을 제2 크레이핑 표면에 접착시키고 상기 웹을 상기 제2 표면으로부터 크레이핑시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 크레이핑 접착제를 상기 스펀본드 웹의 상기 제2 표면에 이격 패턴으로 도포하여 상기 제2 표면이 상기의 이격 패턴에 따라서 상기 크레이핑 표면에 접착되도록 하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 열가소성 섬유가 폴리올레핀이고 필라멘트당 약 3 데니어 미만인 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 스펀본드 웹을 점 접합시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 섬유상 성분이 직물의 약 60 중량％ 내지 약 90 중량％를 구성하는 것인 방법.
  18. 제10항의 방법에 따라 제조된 와이퍼.
  19. 제1항의 복합 직물에 의해 제조된 와이퍼.
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