KR20070013243A - 저밀도의 부직 구조물 및 이의 제조방법 - Google Patents

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KR20070013243A
KR20070013243A KR1020060069765A KR20060069765A KR20070013243A KR 20070013243 A KR20070013243 A KR 20070013243A KR 1020060069765 A KR1020060069765 A KR 1020060069765A KR 20060069765 A KR20060069765 A KR 20060069765A KR 20070013243 A KR20070013243 A KR 20070013243A
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Abstract

드레이프성이 약 4gsm/g을 초과하고, 밀도가 약 0.08g/㏄ 미만인 섬유상 부직 구조물, 당해 구조물을 포함하는 개인용 보호 제품, 및 부직 섬유 박층을 안정화된 웹으로 안정화시키고, 안정화된 웹을 탄성중합체성 지지체 부재 위에 지지한 다음, 지지체 부재 및 그 위의 안정화된 웹을 기계 방향으로 이동시키고, 지지된 안정화된 웹과 액체 스트림을 접촉시키는 단계를 포함하는 당해 구조물의 제조방법이 제공된다.
섬유상 부직 구조물, 드레이프성, 부직 섬유 박층, 탄성중합체성 지지체 부재, 개인용 보호 제품

Description

저밀도의 부직 구조물 및 이의 제조방법{Low-density, non-woven structures and methods of making the same}
도 1a는 본 발명의 특정 양태와 일치하는 흡수성 재료를 투과하여 본, 광현미경 사진이다.
도 1b는 표면으로부터 돌출된 결절 구조를 포함하는 도 1a의 재료 표면을 나타내는, 반사하여 본 광현미경 사진이다.
도 2a는 본 명세서에 기술된 본 발명의 특정 양태에 따르는 처리에 적합한 섬유의 박층의 상면도이고, 이때 박층의 일부는 그 층 바로 밑에 위치하여 이를 지지하는 스크린이 보이도록 제거한다.
도 2b는 본 명세서에 기술된 본 발명의 특정 양태와 일치하는 처리 공정을 수행한 도 2a의 섬유의 박층의 도식적 측면도이다.
도 3은 도 2b에 제시된 팽창 지점의 클로즈업된 도식적 측면도이다.
도 4는 본 명세서에 기술된 본 발명의 특정 양태와 일치하는 액체 스트림으로 처리된 안정화된 웹의 도식적 측면도이다.
도 5는 본 명세서에 기술된 본 발명의 특정 양태와 일치하는 처리 공정을 수행한 섬유의 박층 및 안정화된 웹의 도식적 측면도이다.
도 6은 본 명세서에 기술된 본 발명의 특정 양태와 일치하는 액체 스트림으로 처리된 안정화된 웹의 도식적 측면도이다.
도 7은 선행 기술분야 구조물의 드레이프성과 비교한, 본 명세서에 기술된 본 발명의 특정 양태와 일치하는 섬유상 부직 구조물의 드레이프성의 그래프적 표현이다.
본 발명은 일반적으로 섬유상 부직 구조물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 저밀도 및 드레이프성을 나타내는 섬유상 부직 구조물 및 이러한 구조물의 제조방법에 관한 것이다.
부직물 재료는, 예를 들면, 생리대, 라이너 및 탐폰 등과 같은 와이프 및 여성용 위생용품을 포함한, 다양한 시판중인 개인용 보호 제품에 광범위하게 사용된다. 이들 제품 중 다수에서, 부직물 재료는 "드레이프성(drapeable)"이어서, 사용자에게 안락감을 제공하는 것이 바람직하다. 본 명세서에 사용한, "드레이프성"이라는 용어는 재료의 한 끝으로부터 캔틸레버 방식(cantilevered manner)으로 유지되는 경우에 중력으로 인하여 실질적으로 수직 형태로 매달리는 재료의 경향을 의미한다. 높은 드레이프성을 나타내는 재료는 사용자의 피부에 대해서와 같이, 인접하는 표면의 형태에 따르려함으로써, 높은 드레이프 재료를 포함하는 제품의 사 용자에게 안락감을 개선시킨다.
그러나, 본 출원인은 비교적 높은 드레이프성을 갖는 통상의 재료가 또한 비교적 치밀하고, 가늘며, 매끄러우므로, 다양한 제품에서 추가로 요구될 수 있는 완충감 및/또는 박리 특성이 결여됨을 알게 되었다. 예를 들면, 다수의 비교적 드레이프성 재료는 통상적으로 방사 레이싱을 통해 제조되며, 이 공정은 드레이프성이지만, 고밀도의 재료를 생성하려 한다.
따라서, 본 출원인은 다양한 제품에 사용하기 위한 높은-드레이프성 및 저밀도 특성의 상당히 바람직하고 독특한 조합을 나타내는 부직물 재료에 대한 필요성을 인식하였다. 또한, 본 출원인은 이로써 반드시 제한되는 것은 아니지만, 부직물의 하이드로인탱글먼트(hydroentanglement)를 통해 이러한 재료를 제조하는 방법을 포함한, 이러한 재료의 독특한 제조방법에 대한 필요성을 인식하였다.
본 출원인은 비교적 높은 드레이프성 및 저밀도 특성의 독특하고 바람직한 조합을 갖는 섬유상 부직 구조물을 제조함으로써 선행 기술분야의 단점을 극복하였다. 한 측면에 따르면, 본 발명은 드레이프성이 약 4g/㎡/g(gsm/g) 이상이고, 밀도는 약 0.08g/㎤(g/㏄) 미만인 섬유상 부직 구조물에 관한 것이다.
이러한 구조물은 광범위하고 다양한 개인용 보호 제품에서 상당한 이익이 되도록 사용될 수 있다. 따라서, 다른 양태로, 본 발명은 드레이프성이 약 4gsm/g 이상이고, 밀도는 약 0.08g/㏄ 미만인 섬유상 부직 구조물을 포함하는 개인용 보호 제품에 관한 것이다.
본 출원인은 또한 예상밖으로, 본 발명의 저밀도/고-드레이프성 구조물이 섬유의 안정화된 웹을 형성하고, 이어서 특별한 방향으로 액체 스트림과 이렇게 안정화된 웹을 접촉시키는 단계를 포함하는 방법을 통하여 제조될 수 있음을 발견하였다. 보다 특히, 또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 부직 섬유의 박층을 안정화된 웹으로 안정화시키고, 안정화된 웹을 기계 방향으로 이동시키며, 안정화된 웹을 적어도 부분적으로 기계 방향을 따라 또는 이와 반대로 향하는 액체 스트림과 접촉시키는 단계를 포함하는 저밀도 부직물의 제조방법에 관한 것이다.
또 다른 측면에 따르면, 본 발명은 부직 섬유 층을 안정화된 웹으로 안정화시키고, 안정화된 웹을 탄성중합체성 지지체 부재 위에 지지한 다음, 지지체 부재 및 그 위의 안정화된 웹을 기계 방향으로 이동시키고, 지지된 안정화된 웹과 액체 스트림을 접촉시키는 단계를 포함하는 저밀도 부직물의 제조방법에 관한 것이다.
특정 양태에 따르면, 본 발명은 통상의 부직 구조물에 비해서, 즉 비교적 저밀도 및 고 드레이프성을 포함한 독특한 특성의 조합을 갖는 섬유상 부직 구조물에 관한 것이다. 이러한 독특한 특성의 조합은 광범위하고 다양한 제품을 위한, 세정 또는 박리능을 포함한, 다른 잇점을 제공하는데 유용할 뿐만 아니라, 유용하게 부드럽고 쾌적한 부직물 재료를 생성한다.
당해 기술분야의 숙련가가 용이하게 알 수 있는 바와 같이, 본 명세서에서 용어 "밀도"는 섬유상 웹, 직물 또는 이의 일부의 단위 용적의 중량을 의미하며, 이때 저밀도는 벌키성 및 로프트성(loftiness)의 바람직한 특성을 갖는 웹, 직물 또는 이의 일부에 관련되며, 이는 또한 유연성의 소비자-바람직한 인지와 상호관련이 지어진다. 본 출원인은 하기에 상세히 기술되고 당해 기술분야의 숙련가가 알고 있는 "밀도 시험"을 통해 본 발명의 구조물의 밀도를 측정하였다. 특정 양태에 따르면, 본 발명의 구조물은 약 0.08g/㏄ 이하, 보다 바람직하게는 약 0.065g/㏄ 이하, 보다 더 바람직하게는 약 0.065 내지 약 0.03g/㏄의 밀도를 나타낸다. 특정 바람직한 양태에서, 밀도는 약 0.06 이하만큼 낮고, 바람직하게는 약 0.05 이하, 보다 더 바람직하게는 약 0.04 이하이다.
본 출원인은 하기에 상세히 기술되고 당해 기술분야의 숙련가가 알고 있는 "드레이프성 시험(Drapeability Test)"을 통해 본 발명의 구조물의 드레이프성도 측정했다. 본 출원인은 본 발명의 구조물이 상기 기술한 바와 같이 바람직하게 저밀도를 나타낼 뿐만 아니라, 이와 함께 비교적 높은 드레이프성을 나타냄을 알게 되었다. 특히, 특정 양태에 따르면, 본 발명의 구조물은 약 4gsm/g 이상, 바람직하게는 약 6gsm/g 이상, 보다 더 바람직하게는 약 8gsm/g 내지 약 16gsm/g의 드레이프성(기본 중량/MCB)을 나타낸다.
본 출원인은 또한 하기에 상세히 기재되어 있으며 당해 기술분야의 숙련가가 알고 있는 "인장 강도 시험"을 통해 본 발명의 구조물의 인장 강도를 측정하였다. 특정 양태에 따르면, 본 발명의 구조물은 약 15N/5㎝ 이상, 보다 바람직하게는 약 20N/5㎝ 이상인 기계 방향의 인장 강도를 나타낸다.
특정 바람직한 양태에서, 본 발명의 구조물은 특성의 특별한 조합을 갖는데, 즉 밀도는 약 0.08gsm/㏄ 미만, 드레이프성은 약 4gsm/g 이상이고, 임의로 기계 방향의 인장 강도는 약 15N/5㎝ 이상이다. 추가의 바람직한 양태에서, 본 발명의 구조물은 밀도가 약 0.065gsm/㏄ 미만이고, 드레이프성이 약 6gsm/g 이상이며, 임의로 기계 방향의 인장 강도가 약 20N/5㎝ 이상이다.
도 1a는 본 발명의 특정 양태와 일치하는 흡수성 재료의 투과하여 본 광현미경 사진이다. 이러한 특정 양태에 따르면, 본 발명의 부직 구조물은 다수의 섬유 엘보우(100), 즉 이의 표면(110)으로부터 내부로 포함되거나 이의 외부로 연장되는 실질적으로 u-형태인 섬유 부분을 포함하며, 일반적으로 이의 표면에서 보인다.
도 1b는 본 발명의 양태와 일치하는 다른 흡수성 재료의 반사하여 본 광현미경 사진이다. 도면의 전체 프레임은 약 1㎝ ×0.75㎝인 흡수성 구조물의 실제 면적을 나타낸다. 도 1b에 제시된 바와 같이, 특정 양태에서, 흡수성 재료는 구조물의 벌크로부터 돌출되는, 섬유 및/또는 섬유 부분으로 구성된 표면 결절(110)을 포함한다. 표면 결절(110)은 다양한 형태, 예를 들면, 반원, 원형, 코일형, 나사형, 나선형 등을 가질 수 있고, 약 200 내지 약 1000㎛, 바람직하게는 약 300 내지 약 800㎛, 가장 바람직하게는 약 350 내지 약 700㎛의 형태 칫수(예: 직경 또는 길이)를 갖는다. 표면 결절(110)은 약 25개 표면 결절/㎠ 보다 큰, 바람직하게는 약 50개 표면 결절/㎠ 보다 큰, 보다 바람직하게는 약 75 내지 약 250개 표면 결절/㎠인 흡수성 구조물의 표면상 농도로 존재할 수 있다.
특정 양태에서, 섬유상 부직 구조물은 바람직하게는 직조, 편직, 터프트 또 는 스티치-결합된 섬유가 실질적으로 존재하지 않는 섬유상 구조물로, 즉 섬유상 부직 구조물은 바람직하게는 사(yarn)라기 보다는 섬유로부터 직접 제조된다. 섬유상 부직 구조물은 바람직하게는 필수적으로, 예를 들면, 얽힘에 의해 다른 것과 결합되는 다수의 섬유 또는 필라멘트를 포함하거나, 이로 이루어진다. 본 발명의 바람직한 양태에서, 섬유상 부직 구조물은 섬유상 매스의 약 50% 이상이 길이 대 직경비가 약 300보다 큰 섬유로 제조될 수 있는 것이다. 섬유가 스테이플 섬유 또는 연속 필라멘트일 수 있지만, 섬유가 스테이플 섬유인 것이 바람직하다. 섬유는, 예를 들면, 셀룰로즈 섬유(예: 목재 펄프 또는 목면); 합성 섬유[예: 폴리에스테르, 레이온, 폴리올레핀, 폴리비닐 알콜, 다성분(코어-시드) 섬유] 및 이들의 조합일 수 있다. 섬유는 하기에 상세히 기술되는 방법을 사용하여 서로 다른 것과 결합되도록 배치될 수 있다.
주목할 만한 섬유상 부직 구조물은 셀룰로즈, 폴리에스테르, 레이온, 폴리올레핀, 폴리비닐 알콜, 다른 합성 섬유 및 이들 중 둘 이상의 혼합물 등으로부터 유도되는 것과 같은, 스테이플 섬유를 포함한다. 특정한 바람직한 섬유는 셀룰로즈, 폴리에스테르, 레이온 및 이들 중 둘 이상의 혼합물을 포함한다. 특정한 보다 바람직한 섬유는 셀룰로즈, 및 폴리에스테르와 레이온의 혼합물을 포함한다. 시판중인 적합한 섬유의 예로는 "갤럭시(Galaxy)" 레이온 섬유[제조원: 켈하임 파이버(Kelheim Fibers), 독일 켈하임 소재] 또는 텐셀 리오셀 섬유(Tencel lyocell fiber)(제조원: 렌징 아게(Lenzing AG), 오스스트리아 렌징 소재]가 포함된다.
섬유 이외에, 섬유상 부직 구조물은 흡수성 제품에 사용하기 위하여 부직물 의 제조시 당해 분야에 잘 공지된 다양한 부가 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 섬유상 부직 구조물은 유체의 흡수 특성을 개선하기 위하여 사용되는 섬유 중 분포될 수 있는 초흡수제 또는, 특별한 외관을 촉진하기 위한 안료나 다른 광반사제와 같은 중합체 또는 다른 화학 섬유-가공물, 또는 결합제나 미립 물질을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 양태에서, 이렇게 수득한 섬유상 부직 구조물의 두께는 약 10㎜ 미만, 예를 들면, 약 2㎜ 미만이다. 본 발명의 한 양태에서, 이렇게 수득한 섬유상 부직 구조물은 기본 중량이 약 150gsm 미만, 바람직하게는 약 30 내지 약 90gsm이며, 가장 바람직하게는 약 50 내지 약 80gsm이다.
특정 바람직한 양태에서, 부직 구조물은 방사-레이스 구조물(spun-lace structure)이다. 즉, 이들은 하이드로인탱글먼트 또는 "방사-레이스" 공정으로부터 유도되는 물질이며, 바람직하게는 이러한 공정은 본 명세서에 기재되어 있다.
본 출원인은 본 발명의 구조물이 통상의 섬유상 부직 구조물, 특히 통상의 방사-레이스 물질에 비하여, 상당히 낮은 밀도 및/또는 드레이프성을 나타냄을 밝혔다. 이러한 새롭고 놀라운 특성의 조합은 이로써 제한되는 것은 아니지만, 여성용 위생용품 및 와이프를 포함하는, 다양한 용도에서 본 발명의 구조물에 상당한 잇점을 제공한다.
본 발명의 한 양태에서, 섬유상 부직 재료는 생리대 또는 팬티라이너와 같은 생리용 패드의 성분으로서 사용된다. 예를 들면, 섬유상 부직 재료는 생리대의 상부 시트 또는 팬티라이너의 통합된 상부 시트/흡수성 코어 층일 수 있다. 본 발명 의 섬유상 부직 재료를 포함하는 생리대 또는 팬티라이너의 상부 시트 또는 통합된 상부 시트/흡수성 코어 층은 커버가 개선된 유연성, 흡수성 및 드레이프성을 제공하는 면에서 유용하고, 이들 모두는 착용자의 쾌적함을 증진하는데 기여한다.
본 발명의 한 양태에서, 섬유상 부직 재료는 탐폰의 성분으로서 사용된다. 예를 들면, 섬유상 부직 재료는 감겨서, 탐폰 어셈블리를 위한 슬리버로 치밀화될 수 있다.
본 발명의 한 양태에서, 섬유상 부직 재료는 와이프, 예를 들면, "아기용 와이프", 개인용 보호/향장용 와이프 또는 개인 세정에 사용되는 와이프(습윤 또는 건조), 또는 무생물 표면 세정용 와이프의 성분으로서 사용된다. 본 발명의 섬유상 부직 재료는 단층 와이프 또는 다층 와이프에서 하나 이상의 층으로서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 와이프는 본 발명의 섬유상 부직 재료의 층을 "외부" 층으로서 포함함으로써, 본 발명의 섬유상 부직 재료는 사용자의 피부와 접촉될 수 있도록 한다. 본 발명의 섬유상 부직 재료를 포함하는 와이프 물질은 와이프의 저밀도가 이의 압축성 및 흡수성과 관련된 유연성 촉감을 제공하는 면에서 유용하다.
본 발명의 방법
본 발명의 부직 구조물은 본 출원인이 발견한 다양한 신규한 방법 중의 어느 하나를 통해 제조할 수 있다. 예를 들면, 특정 양태에 따르면, 구조물은 부직 섬유의 층을 안정화된 웹으로 안정화시키고, 안정화된 웹을 기계 방향으로 이동시키며, 안정화된 웹을, 적어도 부분적으로 기계 방향을 따라 또는 이에 반대로 향하는 액체 스트림과 접촉시키는 단계를 포함하는 방법을 통하여 제조할 수 있다.
부직 섬유층을 안정화된 웹으로 안정화시키는 다양한 방법들 중의 하나는 본 방법의 특정 양태에 따라 사용될 수 있다. 예를 들면, 하이드로인탱글먼트(즉, 워터 제트를 꼬이는 섬유 위로 향하도록 함), 열결합(즉, 대류, 적외선 에너지 등과 같은 열을 섬유에 적용시킴) 및 라텍스 또는 다른 "화학적" 결합 등과 같은 통상의 방법이 섬유에 어느 정도의 기계적 완전성을 제공하기 위해 본 안정화 단계에 사용되기 위하여 당해 기술분야의 숙련가에 의해 용이하게 채택될 수 있다. 당해 기술분야의 숙련가가 알 수 있는 바와 같이, 이러한 안정화 방법은 섬유를 제공하고, 건식-레이드 공정, 습식-레이드 공정 등을 통해 스크린 위로 섬유를 올리고, 카딩, 랜덤 섬유 배열 및/또는 다른 통상의 방법 등을 통해 섬유를 배향시키는 단계의 조합을 포함할 수 있다. 특정 바람직한 양태에 따르면, 안정화 단계는 부직 섬유층을 섬유의 하이드로인탱글먼트 및/또는 열결합을 통해, 보다 바람직하게는 하이드로인탱글먼트를 통해 안정화된 웹으로 안정화시키는 단계를 포함한다.
명확히 하기 위하여, 도 2a 내지 도 5를 참조로 하는 하기의 설명은 본 발명에 따르는 안정화 단계를 수행하는 방법의 다양한 양태를 나타내는 것이다. 도 2a 및 2b의 특정 양태에 제시된 바와 같이, 안정화 단계는 스크린(예: 금속 또는 플라스틱 스크린) 위로 놓이는 섬유의 박층(200)을 제공하는 단계를 포함하며, 이는 또한 움직일 수 있는 컨베이어(204) 위에 둔다. "박층(thin layer)"은, 두께(202)가 어셈블리의 길이(203)(예: 박층(200)의 가장 긴 칫수) 및 너비(205)에 비하여 실질적으로 칫수가 작은 섬유의 어셈블리를 의미한다. 예를 들면, 박층(200)은 두께가 너비(205)의 약 10% 미만, 예를 들면, 너비(205)의 약 2% 미만인 두께(202)를 가질 수 있다. 바람직한 양태에서, 섬유의 박층(200)은 실질적으로 평면이며, 두께가 약 20㎜ 미만, 바람직하게는 약 5㎜ 미만이다.
섬유의 박층(200)은 일반적으로 서로에 대해 결합되지 않는다. "결합되지 않음"은, 박층(200)의 섬유가 서로와 느슨하게 결합되고, 층은, 예를 들면, 약 5N/5㎝ 미만, 바람직하게는 약N/5㎝ 미만의 매우 낮은 인장 강도를 가짐을 의미한다.
섬유의 박층(200)은 배향시킨 다음, 기계 방향으로 제트(290)로 이동시키는데, 여기서 이들은 액체 스트림(208)과 접촉되어 안정화된 웹(210)을 형성한다. 액체 스트림(208)은 적절한 방향에서 안정화된 웹을 형성하기에 적합한 압력으로 층에 충격을 줄 수 있도록 시도하였다. 바람직하게는, 액체 스트림(208)은 실질적으로 수직 방식으로, 예를 들면, 약 500 내지 약 5000psi(예: 약 500 내지 약 1000psi)의 압력으로 층에 충격을 주도록 배향된다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "실질적으로 수직"은, 충격 액체 스트림과, 섬유의 박층(200)이 액체 스트림(208)의 충격시 충격 지점에서 이동되는 통상의 방향 사이에 형성된 각도[비교: 도 3의 각도(218)]가 약 20 내지 약 0°, 바람직하게는 약 10 내지 약 0°및 보다 바람직하게는 약 5 내지 약 0°, 가장 바람직하게는 약 0°임을 의미한다.
안정화된 웹(210)을 기계 방향으로 이동시키고, 안정화된 웹을 적어도 부분적으로 기계 방향을 따라 또는 이에 반대로 향하는 액체 스트림과 접촉시키면서, 안정화된 웹을 기계 방향으로 이동시키기 위한 적합한 방법이 본 방법을 위해 사용 될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같고 통상 알고 있는, 용어 "기계 방향"은 안정화된 웹(210)이 주로 접촉 단계의 접촉 장치(기계)에 대해 이동되는 방향을 의미한다.
당해 기술분야의 숙련가가 알 수 있고, 도면에 제시된 바와 같이, 전반적인 기계 방향(212)(도 2에서 입체 화살표로 공정에서 다양한 지점에 도시됨)은 장치상의 웹(210)의 위치에 따라, 접촉 장치에 대해 변할 수 있다. 본 발명에서 접촉 단계를 위해, 기계 방향은 액체 스트림과 접하는 안정화된 웹의 일부가 접촉 장치(기계)에 대해, 접촉 단계 동안 스트림과 접촉되는 경우의 시점에서 주로 이동되는 방향이다.
안정화된 웹(210)은 액체 스트림과 웹을 접촉시키는데 적합한 속도로 기계 방향으로 이동시켜 청구된 본 발명의 재료를 성취할 수 있다. 특정 양태에서, 안정화된 웹(210)은 약 10feet/min(fpm), 예를 들면, 약 50 내지 약 250fpm의 속도로 기계 방향으로 이동시킨다.
본 출원인은 특정 양태에서, 안정화된 웹(210)이 웹의 기계 방향을 따라 향하거나, 기계 방향에 반대로 향하는 액체 스트림과 접촉되어 상기 언급한 특성의 조합을 갖는 본 발명의 부직 재료를 성취할 수 있음을 인지하였다. "기계 방향을 따라 향함"은, 액체를 촉진(예: 제트로부터)시켜, 이것이 안정화된 웹과 처음 접촉되기 직전에, 액체 스트림이 기계 방향으로 방향성 성분을 갖는 속도를 갖도록 함을 의미한다. 유사하게, "기계 방향과 반대로 향함"은, 액체를 촉진시켜, 이것이 안정화된 웹과 처음 접촉되기 직전에, 액체 스트림이 기계 방향과 반대로 방향성 성분을 갖는 속도를 갖도록 함을 의미한다.
예를 들면, 도 2b 및 도 3은 안정화된 웹(210)과 접촉하는 액체 스트림(216)(네개의 스트림 216a, 216b, 216c, 216d가 도 2b에 도시되어 있음)을 포함하고, 기계 방향(212)에 반대로 향하는 본 방법의 양태를 나타내고 있다.
도 3에 제시된 바와 같이, 액체 스트림(216)은 섬유 웹(210)을 타격하여, 액체 스트림(216)이 각도(218)를 형성하도록 한다. 각도(218)는 스트림(216)과 접촉하는 지점에서 안정화된 웹(210)의 표면에 통상적인 스트림(216)과 레이(217) 사이에 각 분리(절대 크기)를 측정함으로써 결정한다. 안정화된 웹(210)은 스트림(216)과 접촉시 기계 방향(212)으로 이동되고, 스트림(216)은 적어도 부분적으로 기계 방향(212)에 반대로 향한다.
도 4 및 5에 제시된 바와 같이, 하나 이상의 스트림이 안정화된 웹의 접촉 단계를 위해 기계 방향을 따라 향하는("기계 전방" 방향) 본 발명의 양태와도 일치한다. 도 4에서, 스트림(416)은 기계 방향(412)으로 향하고, 안정화된 웹(410)에 충격을 주어 기계 방향(412)에 대해 통상적인 스트림(416)과 레이(417) 사이에 각도(418)를 형성한다. 도 5는 섬유의 박층(500)이 컨베이어(504) 위에 놓여, 기계 방향(512)으로 이동하는 본 방법에 따르는 한 양태를 나타낸 것이다. 층(500)은 먼저 실질적으로 수직 방식으로 층(500)에 충격을 주는 다수의 제트(508)와 접촉되어 안정화된 웹(510)을 형성한다. 안정화된 웹은 기계 방향(512)으로 계속해서 이동된 다음, 기계 방향(512)을 따라 향하는 다수의 스트림(516)과 접촉되어 본 발명의 구조물을 형성한다.
본 발명의 한 양태에서, 기계 방향에 통상적인 스트림과 레이 사이에 형성된 각도(예: 도에 제시된 바와 같은 각도 218 및 418)는 약 1 내지 약 45°, 바람직하게는 약 10 내지 약 60°, 보다 바람직하게는 약 15 내지 약 30°이다.
특정 수의 액체 스트림 및/또는 이러한 스트림을 생성하기 위한 제트가 접촉 단계에 따라 기계 방향으로 또는 이와 반대로, 동시에 또는 순차적으로 안정화된 웹과 접촉하기 위하여 사용될 수 있다. 웹과 접촉하기 위해 다수의 액체 스트림이 존재하는 양태에서, 스트림은, 예를 들면, 접촉되는 웹의 너비 또는 길이를 따라 간격을 갖는 하나 이상의 열로, 서로로부터 떨어져 위치할 수 있다. 특정 양태에서, 각각 별도의 액체 스트림을 진행시킬 수 있는 부가의 제트가 존재함으로써, 안정화된 웹 상의 제시된 지점이 기계 방향으로 이동함에 따라 각각의 부가 제트의 영향에 놓이게 될 수 있다. 더욱이, 각각의 부가 제트는 웹의 너비를 따라 배치되는 열의 일부일 수 있다. 다수의 스트림 및/또는 이러한 스트림을 생성하기 위한 제트는 서로 떨어져 위치하여 약 15 내지 약 60개 스트림/in와 같은, 적절한 범위로 제트 밀도를 성취할 수 있다.
특정 양태에서, 액체 스트림(216)은 바람직하게는 물, 또는 주로 물 스트림이다. 액체 스트림(216)은 바람직하게는 약 400psi 이상, 보다 바람직하게는 약 750psi 이상 및 보다 더 바람직하게는 약 1000 내지 약 5000psi인 압력하에 존재한다. 하나 이상의 액체 스트림(216)은 스트림을 추진하는 개구를 특성화하는 선형 칫수/직경 또는 안정화된 웹과 충격시 스트림의 직경이 약 0.3㎜ 미만, 바람직하게는 약 0.05 내지 약 0.3㎜일 수 있도록 존재할 수 있다. 액체 스트림은 바람직하 게는 안정화된 웹과 접촉되는 연속 스트림이다. 또한, 액체 스트림은 펄스 방식으로 웹과 접촉될 수 있다.
명확히 하기 위하여, 바람직한 양태 중의 한 양태에 따르는 바람직한 접촉 단계를 나타내는 도 2b를 참조한다. 도 2b에 제시된 바와 같이, 접촉 단계는 본 방법의 안정화 단계를 통하여 형성된 안정화된 웹(210)을 벌킹 하이드로인탱글먼트 위치(214)로 운반하여 안정화된 웹(210)에 대해 로프트를 제공하는 단계를 포함한다. 하이드로인탱글먼트 위치(214)는 각각이 기계 방향(212)에 반대 방향으로 웹(210)과 접촉되는 액체 스트림(각각 216a, b, c 및 d)을 제공하는 네 개의 제트(220a, 220b, 220c 및 220d)를 포함한다. 기계 방향(212)은 웹(210)과 스트림(216)의 접촉 지점에서 안정화된 웹(210)의 순환 운동에 대한 탄젠트 방향임을 주지한다.
본 발명의 안정화 및 접촉/벌킹 단계는 바람직하게는 실질적으로 순차적으로(예: 접촉/벌킹 전에 안정화) 수행한다. 더욱이, 도 2b에서, 안정화된 지점(206) 및 벌킹 지점(214)은 동일한 기계에 도시되어 있고, 이들 지점은 별도의 기계에 하우징될 수 있다.
본 발명의 발명자들은 예상밖으로, 안정화된 웹을 형성한 다음, 안정화된 웹과 적어도 부분적으로 기계 방향을 따라 또는 이에 반대로 향하는 하나 이상의 액체 스트림을 접촉시킴으로써, 저밀도이지만 충분한 기계적 완전성을 갖는 섬유상 부직 구조물을 수득할 수 있음을 발견하였다. 이렇게 수득된 섬유상 부직 구조물은 높은 드레이프성을 가질 수도 있다. 이론에 제한됨 없이, 본 발명의 방법은 안 정화된 웹을 느슨하게 하고/하거나, 안정화된 웹에 존재하는 꼬임 정도를 감소시키고/시키거나, 안정화된 웹의 두께를 증가시키고/시키거나, 안정화된 웹의 밀도를 감소시키리라 믿는다. 특정 바람직한 양태에서, 출원인은 본 방법이 약 10% 이상, 바람직하게는 약 40% 이상 만큼, 안정화된 웹의 두께를 증가시키고/시키거나, 이의 밀도를 감소시킬 수 있음을 인지하였다.
특정한 다른 양태에 따르면, 본 발명은 부직 섬유층을 안정화된 웹으로 안정화시키고, 안정화된 웹을 탄성중합체성 지지체 부재 위에 지지시키고, 지지체 부재 및 그 위의 안정화된 웹을 기계 방향으로 이동시켜, 지지된 안정화된 웹과 액체 스트림을 접촉시키는 단계를 포함하는 본 발명의 구조물의 제조방법을 포함한다. 지지된 안정화된 웹과 접촉되는 액체 스트림은 다양한 배향을 가질 수 있는데, 예를 들면, 안정화된 웹에 실질적으로 수직으로 또는 실질적으로 0이 아닌 안정화된 웹에 대한 각도로 배향될 수 있다. 액체 스트림은 기계 방향을 따라 향하거나, 기계 방향에 반대로 향하거나, 교차 방향으로 향할 수 있다.
상기 기술한 부직 섬유층을 안정화된 웹으로 안정화시키는 방법이 섬유층을 안정화시키기 위하여 사용될 수 있다. 특정 바람직한 양태에 따르면, 안정화 단계는 부직 섬유층을 섬유의 하이드로인탱글먼트 및/또는 열결합, 보다 바람직하게는 하이드로인탱글먼트를 통해 안정화된 웹으로 안정화시키는 단계를 포함한다.
적절한 탄성중합체성 물질은 본 방법에서 지지체 물질로서 사용될 수 있다. 탄성중합체성 물질은 적절한 물질로 제조될 수 있으며, 본 방법의 특별한 적용을 위해 원하는 기능을 성취하기에 적합한 형태를 가질 수 있다. 예를 들면, 탄성중 합체성 지지체 물질은 바람직하게는 탄성중합체성 물질[주위(사용시) 온도 미만인 유리 전이온도를 갖는 물질]을 포함한다. 탄성중합체는, 예를 들면, 천연(폴리테르펜) 또는 합성 탄성중합체(예: 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 니트릴 탄성중합체, 네오프렌, 에틸렌-프로필렌 고무, 우레탄 기본 고무 및 실리콘 고무 등)일 수 있다. 탄성중합체는 바람직하게는 온도 변화에 따라 비가역적인 가교결합을 포함할 수 있다. 탄성중합체성 지지체 물질은 탄성중합체성 물질과 화합되는 충전제, 안료, 보강제 및 가소화제 등을 추가로 포함할 수 있다.
바람직하게는, 탄성중합체성 물질은 접촉 단계에서, 위에 안정화된 웹과 접촉되어, 하나 이상의 액체 스트림과 접촉되는 면과 반대 면으로부터 이를 지지하는 기능을 가질 수 있다. 이론에 제한됨 없이, 탄성중합체성 물질은 웹 및/또는 액체 스트림을 통상의 금속 또는 플라스틱 스크린이나 지지 물질에 비하여, 독특한 방식으로 이동시킬 수 있다고 여겨진다. 바람직하게는, 안정화된 웹과 액체 스트림의 접촉시, 스트림의 적어도 일부가 안정화된 웹을 통해 이동되어 탄성중합체성 물질과 접촉되며, 이때 탄성중합체성 물질은 다시 액체 스트림의 일부를 안정화된 웹으로 편향시키는 기능을 한다.
예를 들면, 도 6에 본 방법의 한 양태에 따르는 탄성중합체성 지지체 물질(600) 및 그 위에 지지된 안정화된 웹(609)의 예가 도시되어 있다. 탄성중합체성 지지체 물질(609)은 위에 웹(600)과 접촉되어, 면(601)[이러한 양태에서, 웹(600)의 하부 면]으로부터 이러한 웹을 지지한다. 또한, 도 6에 면(606)[면 (601)과 반대] 상에서 웹과 접촉되는 액체 스트림(605)(총괄적으로)을 생성하는 제 트(603)(총괄적)가 도시되어 있다. 스트림(605)의 일부는 웹(600)을 통해 이동하여 지지체 물질(609)과 접촉되며, 이때 액체는 웹(600)의 면(606)으로 다시 편향되어 이에 로프트를 제공한다. 특정 바람직한 양태에서, 탄성중합체성 물질은 이를 통해 액체를 통과시키는 기능을 추가로 한다.
탄성중합체성 물질은, 예를 들면, 천공 웹이 놓일 수 있는 층 또는 매트로 형성될 수 있다. 탄성중합체성 지지체 물질은, 예를 들면, 적절한 레이저 열원을 사용하여 천공시켜, 액체 스트림이 용이하게 통과될 수 있는 수많은 거시적 구멍을 가질 수 있다. 구멍의 형태는 중요하지 않지만, 탄성중합체성 지지체 물질은 바람직하게는 물이 용이하게 통과되기에 충분한 개구 면적(개구 면적은 구멍을 구멍 + 물질의 전체 면적으로 나누어 차지되는 면적이다)을 가지며, 구멍은 바람직하게는 탄성중합체성 지지체 물질의 지나친 부분은 포함하지 않는다. 즉, 특정 바람직한 양태에서, 천공된 탄성중합체성 지지체 물질은 웹(600) 및 이를 통과하는 액체 스트림과 상호작용하기에 충분한 표면적을 포함한다. 본 발명의 특정한 바람직한 양태에서, 천공은 칫수(예: 직경)가 약 0.25 내지 약 2.5㎜, 바람직하게는 약 0.25 내지 약 0.75㎜이다. 특정 바람직한 양태에서, 탄성중합체성 지지체 물질은 개구 면적이 약 20 내지 약 70%, 바람직하게는 약 25 내지 약 65%이다. 특정 바람직한 양태에서, 탄성중합체성 지지체 물질은 두께가 약 1 내지 약 100㎜, 바람직하게는 약 2 내지 약 10㎜, 보다 바람직하게는 약 3 내지 약 7㎜이다. 특정 바람직한 양태에서, 탄성중합체성 지지체의 표면은 탄성중합체성 지지체 물질의 두께 방향의 쇼어(형태 A) 경도계 기록이 약 20 내지 약 90, 바람직하게는 약 35 내지 약 80, 보다 바람직하게는 약 45 내지 약 70이다. 쇼어 경도계(형태 A)는 ASTM 방법 D2240을 사용하여 수득한다. 인덴터를 고체인 영역에, 즉 구멍으로부터 약 1㎝ 이상(바람직하게는 약 1in 이상) 떨어진 가장자리 또는 다른 영역 주위에 지지체 물질 위에 놓는다. 평균 20회 기록을 보고한다.
특정 바람직한 양태에서, 접촉 단계는 액체 스트림을 탄성중합체성 지지체 부재를 변형시키기에 충분한 압력에서 안정화된 웹 위로 진행시키는 단계를 포함한다. 적절한 압력의 예는 약 400psi 이상, 보다 바람직하게는 약 750psi 이상 및 보다 더 바람직하게는 약 1000 내지 약 5000psi를 포함한다.
전술한 기술로부터, 당해 기술분야의 숙련가는 본 발명의 필수적인 특성을 확인할 수 있으며, 이의 취지 및 범위를 벗어남이 없이, 다양한 변화 및 변형을 수행할 수 있다. 예로서 제시된 양태는 본 발명의 수행시 가능한 변환으로 제한하고자 하는 것이 아니다.
실시예
하기의 실시예는 본 발명의 예시이며, 어떠한 방법으로든 제한하고자 하는 것이 아니다.
실시예 1
하기의 실시예 1A 내지 1H 각각에서, 섬유의 박층은 회전식 드럼 위의 80-메쉬 금속 스크린 위에 놓는다. 섬유는 기본 중량이 65gsm인 폴리에스테르 70% 및 레이온 30%의 혼방이다. 드럼은 150fpm의 선속도로 섬유층을 제거하기 위하여 회전시킨다. 모든 샘플은 초기 안정화 처리를 수행하며, 이때 물은 700psi에서 수많은 0.005in 직경의 제트 각각을 통해 진행시킨다. 제트는 섬유층에 대해 수직으로 배향되고, 30jet/in의 제트 밀도로 간격을 두는 열로 배열된다. 드럼은 완전히 6회 회전하여, 섬유층의 제시된 지점이 제트 열을 통해 6회 통과될 수 있도록 한다. 두께는 하기에 기술되는 바와 같이 측정하였다. 제시된 바와 같은 특정 예의 경우, 부가의 고압 "벌킹(bulking)" 처리는 안정화 처리 후에 수행한다. 제트(상기와 동일한 다른 것)를 본 발명의 양태와 일치하게, 기계 방향으로 또는 이에 반대로("기계-전방" 또는 "기계-후방"으로 각각 또한 기술됨), 정상에 대해 20°각도로 놓는다. 샘플은 탈수하고, 쓰루-에어 오븐(through-air oven)을 통해 통과시켜 건조시킨다.
하기의 두께 시험은 섬유 및 섬유상 부직 구조물의 다양한 박층에서 수행하여 본 발명에 따르는 두께를 측정한다.
너비가 5㎝인 재료의 스트립을 절단한다. 기계 방향의 인장 강도를 측정하기 위하여, 스트립을 배향시켜 기계 방향이 세로방향으로 배향될 수 있도록 한다. 교차-기계 방향의 인장 강도를 측정하기 위하여, 스트립은 교차-기계 방향이 세로방향으로 배향되도록 배향시킨다. 과정은 2500㎟의 풋(foot) 사이즈에 대해 0.07psi의 적용 압력을 사용하는 엠베코(Emveco) 게이지를 사용하여 수행한다. 디지틀 기록은 0.0025㎝로 정확히 한다. 평균 5회 판독치를 두께로서 기록한다. 게이지 풋을 올리고, 제품 샘플을 모루에 놓아서, 게이지 풋이 대략 제품 샘플에 관 심있는 위치로 집중되도록 한다. 풋을 낮추는 경우에, 풋이 제품 샘플 위로 떨어지거나 적합치 못한 힘이 적용되지 않도록 주의해야 한다. 풋은 0.1in/초의 속도로 낮춘다. 0.07p.s.i.g.의 하중을 샘플에 적용시키고, 판독은 대략 10초 동안 안정화되도록 한다. 그 다음에, 두께 판독을 한다. 이 과정은 3개 이상의 제품 샘플에 대해 반복하고, 평균 두께를 계산한다. 이후, 밀도는 샘플 질량을 용적으로 나누어 계산한다(상기 측정한 바와 같이, 길이 × 너비 × 평균 두께).
하기의 인장 시험은 본 발명에 따라, 두께를 측정하기 위하여 섬유 및 섬유상 부직 구조물의 다양한 박층에서 수행한다. 물질은 너비가 2.5㎝이고 길이는 최소 4in인 스트립으로 절단한다. 인스트론 기기의 조오(jaw)는 3in의 출발 간격으로 존재한다. 샘플 스트립은 두 세트의 조오로 잡는다. 인스트론 기기의 조오의 이동 조절은 12in/min의 속도로 이동하도록 조절한다. 응력-변형도 곡선 상의 최대 하중은 실패 지점에서 또는 그 이전에 발생되며, 뉴톤 단위로 기록한다. 최종 결과는 N/5㎝로 보고한다.
비교실시예 1A
액체와의 부가의 접촉(벌킹 단계)은 수행하지 않는다. 처리 후에, 웹의 두께는 0.73㎜이고, 밀도는 0.089g/㎤이다. 기계 방향의 웹의 인장 강도는 65N/5㎝로 측정되었다. 교차-기계 방향의 웹의 인장 강도는 58.2N/5㎝로 측정되었다.
실시예 1B
안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 2100psi의 압력에서, 기계 전방 방향으로 경사진 제트를 사용하여 수행한다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.68㎜이고, 밀도는 0.039g/㎤이다. 기계 방향의 웹의 인장 강도는 29.7N/5㎝로 측정되었다. 교차-기계 방향의 웹의 인장 강도는 18.9N/5㎝로 측정되었다.
실시예 1C
안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 1500psi의 압력에서 수행하며, 기계 전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.80㎜이고, 밀도는 0.036g/㎤이다. 기계 방향의 웹의 인장 강도는 24.9N/5㎝로 측정되었다. 교차-기계 방향의 웹의 인장 강도는 13.4N/5㎝로 측정되었다.
실시예 1D
안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 1100psi의 압력에서 수행하며, 기계 전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.80㎜이고, 밀도는 0.036g/㎤이다. 기계 방향의 웹의 인장 강도는 41.6N/5㎝로 측정되었다. 교차-기계 방향의 웹의 인장 강도는 33.2N/5㎝로 측정되었다.
실시예 1E
안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 800psi의 압력에서 수행하며, 기계 전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 2.1㎜이고, 밀도는 0.031g/㎤이다. 기계 방향의 웹의 인장 강도는 22.6N/5㎝로 측정되었다. 교차-기계 방향의 웹의 인장 강도는 11.1N/5㎝로 측정되었다.
실시예 1F
안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 1500psi의 압력에서 수행하며, 기계 전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.68㎜이고, 밀도는 0.039g/㎤이다. 기계 방향의 웹의 인장 강도는 22.0N/5㎝로 측정되었다. 교차-기계 방향의 웹의 인장 강도는 13.6N/5㎝로 측정되었다.
실시예 1G
안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 1100psi의 압력에서 수행하며, 기계 전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.60㎜이고, 밀도는 0.041g/㎤이다. 기계 방향의 웹의 인장 강도는 30.1N/5㎝로 측정되었다. 교차-기계 방향의 웹의 인장 강도는 22.6N/5㎝로 측정되었다.
실시예 1H
안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 800psi의 압력에서 수행하며, 기계 전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.95㎜이고, 밀도는 0.033g/㎤이다. 기계 방향의 웹의 인장 강도는 23.7N/5㎝로 측정되었다. 교차-기계 방향의 웹의 인장 강도는 19.1N/5㎝로 측정되었다.
실시예 2
하기 실시예 2A 내지 2F 각각에서, 공정은 실시예 1과 동일하지만, 단 다음은 예외이다: (1) 섬유는 기본 중량이 75gsm인 폴리에스테르 50% 및 레이온 50%로 이루어지며, (2) 드럼은 100fpm의 선속도에서 섬유층을 이동시키도록 회전시킨다. 모든 샘플은 초기 안정화 처리를 수행하며, 이때 제트는 섬유층에 대해 수직으로 배향되고, 30jet/in의 제트 밀도로 간격을 두는 열로 배열된다. 드럼은 실시예 1에서와 같이, 완전히 6회 회전할 수 있도록 한다. 두께 및 밀도는 실시예 1에서와 같이 측정한다. 제시된 바와 같은 특정 예의 경우, 부가의 고압 "벌킹" 수 처리는 본 발명의 양태와 일치하게, 정상에 대해 20°각도로 놓이는 제트를 사용하여 안정화 처리 후에 수행한다. 샘플은 탈수하고, 쓰루-에어 오븐을 통과시켜 건조시킨다.
하기의 흡수능 시험은 본 발명에 따라 두께를 측정하기 위하여 섬유 및 섬유상 부직 구조물의 다양한 박층에서 수행한다. GAT(중력 흡수성 시험) 장치를 사용한다. GAT 시험의 원리는 미국 특허 제4,357,827호(McConnell)에 기재되어 있음을 주지하라. 시험 셀은 구멍을 덮고, 다공성 매질을 제공하여 저장소 및 시험 셀을 연결하는 튜브에 시험 유체의 연속 바디를 유지하는 GF/A 필터 페이퍼를 사용하는 다-구멍 플레이트이다. 시험 유체는 탈이온수중 0.9% 염수이다. 시험 셀의 상승은 필터 페이퍼 표면이 저장소의 유체 수준보다 위인 ㎝로 되도록 조절한다.
샘플은 5㎝ 디스크로 절단된 다이이다. 샘플의 건조 중량 W0을 기록한다. 샘플 디스크를 GAT 셀 상의 습윤 필터 페이퍼의 상부에 놓고, 100g의 사하중(dead weight)을 샘플의 상부에 놓아, 시험을 개시한다. 흡수된 유체의 양은 컴퓨터로 10분 마다 주기적으로 기록한다. W1은 10분 내에 흡수된 유체 양이다. 흡수능은 흡수된 유체량(g)/샘플의 g: W1/W0이다. 평균 5회 기록을 보고한다.
비교실시예 2A
안정화 처리는 2000psi에서 수행한다. 액체에 의한 부가의 벌킹은 수행하지 않는다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.09㎜이고, 밀도는 0.069g/㎤이다. 웹의 흡수능은 11.02g/g이다.
실시예 2B
2000psi에서 안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 1300psi의 압력에서 수행하고, 기계-전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.44㎜이고, 밀도는 0.052g/㎤이다. 웹의 흡수능은 14.09g/g이다.
실시예 2C
2000psi에서 안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 2000psi의 압력에서 수행하고, 기계-전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.41㎜이고, 밀도는 0.053g/㎤이다. 웹의 흡수능은 14.18g/g이다.
실시예 2D
2000psi에서 안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 800psi의 압력에서 수행하고, 기계-전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.38㎜이고, 밀도는 0.055g/㎤이다. 웹의 흡수능은 12.26g/g이다.
비교실시예 2E
1200psi에서 안정화 처리를 수행한다. 액체와의 부가 접촉은 수행하지 않는다. 처히 후에, 웹의 두께는 1.11㎜이고, 밀도는 0.068g/㎤이다. 웹의 흡수능은 11.20g/g이다.
실시예 2F
2000psi에서 안정화 처리 후에, 벌킹 수 처리를 1200psi의 압력에서 수행하고, 기계-전방 방향으로 경사진다. 처리 후에, 웹의 두께는 1.74㎜이고, 밀도는 0.043g/㎤이다. 웹의 흡수능은 14.63g/g이다.
실시예 3
하기의 실시예 각각에서, 폴리에스테르/레이온 혼방인 섬유를 포함하는 안정화된 웹을 특별한 지지체 물질 위로 놓고, 안정화된 웹에 대해 전방 20°의 각도로 배향되는 고압 수 제트에 의해 처리한다. 드럼은 완전히 4회 회전할 수 있도록 한 다.
실시예 3A
섬유는 55gsm의, 폴리에스테르 35%와 레이온 65%이다. 지지체 물질은 통상의 미세한 플라스틱(폴리아세탈) 스크린이다. 수압은 1000psi이다. 측정된 생성 밀도는 0.084g/㎤인 대조용 샘플(벌킹 처리하지 않음)보다 상당히 미만인 0.059g/㎤이다.
실시예 3B
섬유는 55gsm의, 폴리에스테르 35%와 레이온 65%이다. 지지체 물질은 두께가 1/8in이고 쇼어 A 경도계는 약 65s(쇼어 A 경도계 단위)인 탄성중합체성 지지체 물질이다. 수압은 1000psi이다. 측정된 생성 밀도는 상기 제시된 대조용 샘플보다 상당히 미만인 0.043g/㎤이다.
실시예 3C
섬유는 90gsm의, 폴리에스테르 35%와 레이온 65%이다. 지지체 물질은 통상의 미세한 금속 스크린이다. 수압은 1000psi이다. 측정된 생성 밀도는 0.094g/㎤인 대조용 샘플(벌킹 처리하지 않음)보다 상당히 미만인 0.067g/㎤이다.
실시예 3D
섬유는 90gsm의, 폴리에스테르 35%와 레이온 65%이다. 지지체 물질은 두께가 1/8in인 탄성중합체성 지지체 물질(실시예 3C에서와 동일한 다른 것)이다. 수압은 1000psi이다. 측정된 생성 밀도는 상기 제시된 대조용 샘플보다 상당히 미만인 0.063g/㎤이다.
실시예 4
폴리에스테르/레이온 혼방인 섬유를 포함하는 안정화된 웹이 수득된다. 섬유는 55gsm의, 예비 결합된 폴리에스테르 35%와 레이온 65%이다. 예비 결합 섬유는 1/8in 탄성중합체성 지지체 물질 위로 놓고, 안정화된 웹에 수직으로 배향된 고압 수 제트로 처리한다. 드럼은 100fpm으로 진행시켜, 완전히 4회 회전할 수 있도록 한다. 수압은 2000psi이다. 측정된 생성 밀도는 0.084g/㎤인 대조용 샘플(벌킹 처리 전에, 예비 결합된 섬유)보다 상당히 미만인 0.047g/㎤이다.
실시예 5
하기의 실시예 5A 내지 5C 중 각각에서, 다양한 샘플의 드레이프성을 시험하고, 도 7에 제시된 바와 같이 통계적 형태로 기록한다. 도 7에 제시된 "영상화 스펀레이스(Imaged Spunlaced) 1"과 "영상화 스펀레이스 2"는 각각 비교실시예 5A와 비교실시예 5B에 기재되어 있는 시판 중인 재료에 상응한다. "벌크 업 스펀레이스(Bulked Up Spunlaced)"는 실시예 5C에 기술된 본 발명의 재료이다. 도 7에 제시된 바와 같이, 본 발명의 재료는 통상의 재료에 비하여, 예상밖으로, 상당히 더 높은 드레이프성을 갖는다.
하기의 드레이프성 시험은 본 발명에 따라 드레이프성(기본 중량/MCB)을 측정하기 위하여 다양한 섬유상 부직 구조물에서 수행한다.
개질된 원형 벤드 강연도(Modified Circular Bend Stiffnss; MCB)는 ASTM D 4032-82 원형 굴곡 공정(CIRCULAR BEND PROCEDURE) 후에 모델링한 시험으로 측정하며, 이 과정은 다음과 같이 상당히 변형되어 수행한다. 원형 굴곡 공정은 모든 방향의 강연도를 평균하는 동시에, 굴곡 저항과 관련된 힘의 값을 제공한다.
원형 굴곡 공정에 필요한 장치는 하기의 부분을 갖는 개질된 원형 벤드 강연도 시험기이다:
1. 직경이 18.75㎜인 구멍을 갖는 102.0㎜ ×102.0㎜ ×6.35㎜인 매끄럽게 연마된 강철판 플랫폼. 구멍의 랩 가장자리는 4.75㎜의 깊이에 대해 45°각도로 존재한다;
2. 전체 길이가 72.2㎜이고, 직경은 6.25㎜이며, 반경이 2.97㎜인 볼 노우즈(ball nose) 및 이로부터 0.88㎜ 연장된 0.33㎜ 기본 직경을 갖는 니들-포인트 및 반경이 0.5㎜ 미만인 끝을 갖는 플런저. 플런저는 구멍에 의해 동심원적으로 설치되며, 모든 면에서 동일한 간격을 갖는다. 니들-포인트는 시험 동안 시험 샘플의 측면 움직임을 단순히 방지하기 위한 것임을 주지한다. 따라서, 니들-포인트가 시험 샘플에 상당히 역영향(예: 팽창 구조물에 구멍을 냄)을 준다면, 니들-포인트는 사용되지 않아야 한다. 플런저의 바닥은 구멍 플레이트의 상부 보다 위에 잘 고정되어야 한다. 이 위치로부터, 볼 노우즈가 플레이트 구멍의 정확한 바닥까지 하부로 가해진다;
3. 힘-측정 게이지 및 보다 구체적으로, 인스트론 인버트 압축 하중 셀. 하중 셀은 하중 범위가 약 0.0 내지 약 2000.0g이다;
4. 작동기 및 보다 구체적으로, 인버트 압축 하중 셀을 갖는 인스트론 모델 1122번. 인스트론 1122는 캔톤 매스 소재의 인스트론 엔지니어링 코포레이션(Instron Engineering Corporation)에서 제조한다.
하기에 설명하는 바와 같이, 이러한 시험에 대한 과정을 수행하기 위하여, 각 제품에 대한 세 개의 대표적 샘플이 필요하다. 시험되는 부직 구조물의 위치는 작동자가 선택한다. 37.5㎜ × 37.5㎜ 시험편은 상응하는 위치에서 세 개의 각각의 샘플로부터 절단한다. 샘플을 절단하기 전에, 박리지 또는 포장재를 제거하고, 노출된 접착제(예: 의복 고정 접착제)는 비-점성 분말(예: 활석 등)로 덮는다. 활석은 BW 및 MCB 측정에 영향을 주지 않아야 한다.
시험편은 시험하는 사람이 접거나 굽혀서는 안되며, 시험편은 굴곡 저항 특성에 영향을 없애기 위하여 최소로, 가장자리에서 취급되어야 한다.
원형 굴곡 공정에 대한 과정은 다음과 같다. 시험편은 이들을 21℃ ± 1℃이고, 상대 습도가 50% ± 2.0%인 방에서 2시간 동안 방치시켜 조절한다.
각각 절단된 시험편의 중량은 g으로 측정하고, 0.0014 계수로 나눈다. 이는g/㎡ 단위(gsm)인 기본 중량이다. 각 샘플에 대한 기본 중량에 대해 수득된 값은 평균하여 평균 기본 중량(BW)을 제공한다. 이후, 이러한 평균 기본 중량(BW)은 상기 제시된 바와 같은 식에 사용될 수 있다.
시험편은 플런저 아래의 구멍 플랫폼 위에 집중되어, 시험편의 신체 접촉층이 플런저와 대면하고, 시험편의 차단층은 플랫폼과 대면하도록 한다. 플런저 속도는 50.0㎝/min/전체 스트록 길이로 조절한다. 지시자 0을 체크하고, 필요에 따라, 조절한다. 플런저가 작동된다. 시험 동안 시험편의 접촉을 피해야 한다. 가장 근접한 g으로 판독되는 최대 힘을 기록한다. 상기 단계를 세 개의 모든 시험편이 시험될 때 까지 반복한다. 그 다음, 기록된 세 시험값으로부터 평균을 구하여 평균 MCB 강연도를 제공한다. 이후, 평균 MCB 값은 상기 제시된 바와 같은 식에 사용될 수 있다. 드레이프성은 기본 중량을 상기 측정한 평균 MCB 값으로 나누어 계산한다.
비교실시예 5A
PGI에서 시판중인 영상화 스펀레이스 물질을 시험한다. 이는, 두 층으로 폴리에스테르 75%와 레이온 25%로 이루어진, 70gsm의 기본 중량을 갖는다. MCB는 95g으로 측정되었다. 드레이프성은 0.74gsm/g로서 계산된다.
비교실시예 5B
영상화 스펀레이스 물질을 시험한다. 이는, 기본 중량이 75gsm이고, 폴리에스테르 75%와 레이온 25%의 균질 혼합물이다. MCB는 19g으로 측정되었다. 드레이프성은 3.95gsm/g로서 계산된다.
실시예 5C
레이온 65%와 폴리에스테르 35%로 이루어진, 65gsm으로부터 제조된 샘플을 본 발명의 양태와 일치하는 방식으로 제조한다. MCB는 4.7g으로 측정되었다. 드레이프성은 13.83gsm/g로서 계산된다.
실시예 6A
흡수성 구조물은 안정화된 웹을 형성하기 위하여 600psi인 수직 제트를 사용하여 섬유를 꼬이게 함으로써 섬유의 박층(35% PET, 65% 레이온)을 안정화시켜 제조한다. 섬유층은 기본 중량이 63gsm이다. 안정화된 웹은 기계 방향을 따라 향하는 통상의 것에 대해 약 20 내지 약 25°의 각도로 배향된 1200psi인 수 제트를 사용하여 처리한다. 안정화된 웹은 통상의 금속 메시 스크린에 의해 지지한다. 생성된 구조물은 밀도가 0.064g/㏄이고, 기계 방향의 인장 강도는 21이며, 교차 방향의 인장 강도는 14이다. 이러한 재료의 암시야 광현미경 사진은 도 1a에 제시되어 있다.
실시예 6B
흡수성 구조물은 안정화된 웹을 형성하기 위하여 600psi인 수직 제트를 사용하여 섬유를 꼬이게 함으로써 섬유의 박층(35% PET, 65% 레이온)을 안정화시켜 제조한다. 섬유층은 기본 중량이 110gsm이다. 안정화된 웹은 기계 방향을 따라 향하는 통상의 것에 대해 약 20 내지 약 25°의 각도로 배향된 1200psi인 수 제트를 사용하여 처리한다. 안정화된 웹은 폴리아세탈 스크린에 의해 지지한다. 생성된 구조물은 밀도가 0.071g/㏄이고, 기계 방향의 인장 강도는 19이며, 교차 방향의 인장 강도는 4이다. 이러한 재료의 광현미경 사진은 도 1b에 제시되어 있다.
표 1은 상기 실시예 및 비교실시예에서 제조되거나 시험된 재료 및, 이와 관련된 밀도, 인장 강도, 흡수성 및 드레이프성을 나타낸 것이다. 이러한 값은 통상의 견줄만한 재료에 비하여, 본 발명의 재료와 관련된 특성의 유용하고 놀랍게도 독특한 조합을 확실히 나타낸 것이다.
Figure 112006053301541-PAT00001
Figure 112006053301541-PAT00002
본 발명은 통상의 부직 구조물에 비해서, 즉 비교적 저밀도 및 고 드레이프성을 포함한 독특한 특성의 조합을 갖는 섬유상 부직 구조물에 관한 것이다. 이러한 독특한 특성의 조합은 광범위하고 다양한 제품을 위한, 세정 또는 박리능을 포함한, 다른 잇점을 제공하는데 유용할 뿐만 아니라, 유용하게 부드럽고 쾌적한 부직물 재료를 생성한다.

Claims (11)

  1. 부직 섬유 박층을 안정화된 웹으로 안정화시키고,
    안정화된 웹을 탄성중합체성 지지체 부재 위에 지지한 다음,
    지지체 부재 및 그 위의 안정화된 웹을 기계 방향으로 이동시키고,
    지지된 안정화된 웹과 액체 스트림을 접촉시키는 단계를 포함하는, 섬유상 부직 구조물의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 탄성중합체성 지지 물질이 천공을 포함하는 방법.
  3. 제2항에 있어서, 천공이 탄성중합체성 지지 물질의 두께를 통해 형성되는 방법.
  4. 제3항에 있어서, 천공의 칫수가 약 0.25 내지 약 2.5㎜인 방법.
  5. 제4항에 있어서, 천공의 칫수가 약 0.25 내지 약 0.75㎜인 방법.
  6. 제2항에 있어서, 탄성중합체성 지지 물질의 개구 면적이 약 20 내지 약 70%인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 탄성중합체성 지지 물질이 탄성중합체성 지지 물질의 두께를 통해 형성된 천공을 함유하지 않는 방법.
  8. 제1항에 있어서, 탄성중합체성 지지 물질의 쇼어 경도계가 약 20 내지 90인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 탄성중합체성 물질이 폴리테르펜, 스티렌-부타디엔 블록 공중합체, 니트릴 탄성중합체, 네오프렌, 에틸렌-프로필렌 고무, 우레탄 기본 고무, 실리콘 고무 및 이들 2개 이상의 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택된 물질을 포함하는 방법.
  10. 제1항에 있어서, 접촉 단계의 액체 스트림이 탄성중합체성 지지 물질을 변형시키기에 충분한 압력에서 안정화된 웹과 접촉되는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 접촉 단계가 드레이프성이 약 4gsm/g 이상이고 밀도가 약 0.08g/㏄ 미만인 섬유상 부직 구조물을 제공하기에 충분한 방법.
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