KR20070091194A - Ｓｍｓ 제품에서의 패터닝 - Google Patents

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KR20070091194A KR1020077016369A KR20077016369A KR20070091194A KR 20070091194 A KR20070091194 A KR 20070091194A KR 1020077016369 A KR1020077016369 A KR 1020077016369A KR 20077016369 A KR20077016369 A KR 20077016369A KR 20070091194 A KR20070091194 A KR 20070091194A
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Abstract

부직포의 제조방법 및 장치가 개시되어 있다. 부직포 제조장치는 부직포 재료로 이루어진 제 1 웹을 제 1 벨트 상에 형성하기 위한 스핀결합 장치 및 부직포로 이루어진 제 2 웹을 제 2 벨트 상에 형성하기 위한 용융취입 장치를 포함한다. 제 2 벨트는 제 1 벨트의 반대 방향으로 이동하고, 형성한 후에 제 2 웹은 복합 스핀결합 및 용융취입 웹을 형성하도록 상기 제 1 웹 상에 증착된다.
부직포, 벨트, 웹, 스핀결합, 용융취입, SMS, 빔

Description

ＳＭＳ 제품에서의 패터닝{Patterning on SMS product}
본 발명은 부직포 웹, 특히 스핀결합 및 스핀결합-용융취입-스핀결합(spunbond-meltblown-spunbond; SMS)에 의해서 형성된 부직포 웹에 패턴을 적용하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
열가소성 수지로부터 통상적으로 제조하는 필라멘트들 혹은 섬유들로부터 형성된 스핀결합 웹들 혹은 섬유들의 제조장치들이 존재한다. 그러한 장치중 하나가 여기에서 참고문헌으로서 기재한 1998년 9월 29일자로 등록공고된 미합중국 특허 제 5,814,349 호에 개시되어 있다. 통상적으로, 그러한 장치는 가닥들로 이루어진 커튼을 제조하기 위한 방적돌기, 및 열가소성 필라멘트들을 형성하도록 솔기를 냉각하기 위하여 가닥들로 이루어진 커튼 위로 처리 공기를 취입하기 위한 처리 공기 송풍기를 포함한다. 열가소성 필라멘트들은 통상적으로 열가소성 필라멘트들을 공기역학적으로 잡아늘이기 위하여 처리 공기에 의해 공기역학적으로 비말동반되는데, 확산기를 통과한 후에, 이들은 서로 뒤얽힌 필라멘트들을 수집하고 그 위에 웹을 형성하기 위한 연속적으로 순환하는 체 벨트(sieve belt) 상에 증착된다. 그렇 게 형성된 웹이나 직물은 후속 처리를 받게 된다.
부직포 재료를 제조하기 위한 스핀결합 공정에 있어서, 중합체를 형성하는 열가소성 섬유는 압출기 내에 위치하여 선형 혹은 원형의 방적돌기를 통과한다. 압출된 중합체 스트림들(streams)은 원하는 직경의 고화 필라멘트들을 형성하도록 급속하게 냉각되어 공기 및/또는 기계적인 드래프팅 롤러들(drafting rollers)에 의해서 가늘어진다. 고화된 필라멘트들은 웹을 형성하도록 컨베이어 벨트 상에 놓인다. 그러면, 웹은 스핀결합된 웹을 형성하도록 롤러들에 의해서 결합된다.
부직포 재료들의 제조를 위한 용융취입 공정에 있어서, 열가소성 성형 중합체가 압출기에 놓이고 다이 폭 인치 당 약 20개 내지 40개의 작은 오리피스들을 포함하는 선형 다이를 통과한다. 고온 공기의 수렴 수증기는 고화 필라멘트들을 형성하도록 압출 중합체 증기를 신속히 희박하게 한다. 고화 필라멘트들은 고속의 공기를 팽팽한 스크린 혹은 직포 또는 부직포 재료로 이루어진 다른 층 위로 고속으로 송풍함으로써 송풍되고, 그리하여 용융취입 웹이 형성된다.
스핀결합 및 용융취입 공정은 도 1에 도시된 SMS와 같은 적용 예에서 결합될 수 있다. SMS에 있어서, 스핀결합된 재료의 제 1 층은 스핀결합 빔(12)에 의해서 벨트나 컨베이어(10) 상에 형성된다. 벨트(10)는 통상적으로 균등한 표면을 가지며, 스핀결합 공정 도중에 직각 구성에 도달하도록 공기 투과성을 갖는다. 스핀결합된 재료는 웹을 형성하도록 상류와 하류 프레스 롤들(16,16') 사이의 지점에서 벨트(10) 상에 증착된다. 프레스 롤들(16,16')은 상부 가열된 프레스 롤의 압력과 온도에 의해서 야기된 예비 결합을 향상시키도록 벨트(10)와 웹 사이에서의 공기 누설을 제거하는 기능을 수행한다. 벨트(10) 위로 열가소성 섬유들을 취입하는 것을 지원하기 위해서, 진공 박스(14)가 벨트(10) 아래에 위치하고, 벨트에 진공을 적용한다. 스핀결합 공정을 위해 필요한 공기 유동은 진공 박스(14)에 의해서 장치로부터 흡입된다.
다음으로, 용융취입 빔(18)에 있어서, 작은 섬유들이 스핀결합 웹 층 위로 취입된다. 용융취입 공정 도중에는, 예비채움을 위한 프레스 롤을 설치할 필요가 없다.
마지막으로, 프레스 롤(22)을 구비한 제 2 스핀결합 빔(20)은 용융취입 층과 제 1 스핀결합 층으로 형성된 웹 위로 제 2 스핀결합 층을 적용한다. 복합 스핀결합-용융취입-스핀결합 재료는 캘린더나 건조기 기구(도시되지 않음)를 통과하면서 단단해진다.
SMS나 스핀결합 제품에 패턴을 형성하는 것은 원하는 지형상의 특징들을 갖는 컨베이어 혹은 형성 벨트에 필요하고, 프레스 롤과 열가소성 재료들의 조합은 컨베이어의 패턴의 거울 이미지를 갖는 스핀결합 재료를 만들어 내도록 결합될 수 있다. 그러나, 미합중국 특허출원 공개번호 제 2003/0164199 호(여기에서는 참고 문헌으로 기재함)에는, 속도, 원하지않는 표식의 회피, 공기 투과성, 감소한 바운드의 경쟁 요소들이, 실제로 지형학적 패턴 벨트를 컨베이어로서 사용하는 것을 매우 어렵게 만드는 사실이 기재되어 있다.
여기에는 또한 부직포 웹이나 예비형성체 위로 패턴들을 제공하기 위한 다른 방법들이 개시되어 있다. 예를 들면, 여기에서 참고문헌으로 기재한 미합중국 특허 제 5,115,544 호가 참고된다. 미합중국 특허 제 5,115,544 호에서, 부직포 재료 상에 패턴을 부여하기 위한 스핀레이싱(spunlacing) 방법 및 장치가 기재되어 있다. 특히, 미합중국 특허 제 5,115,544 호에는 스핀레이싱 기술에 의해서 형성된 부직포 상에 패턴을 부여하기 위한 방법 및 장치가 기재되어 있다. 여기에 기재한 바와 같이, 부직포 재료가 형성되고, 패턴을 갖는 와이어 스크린 상으로 운반된다. 그러면, 부직포 재료는 일련의 물 분사들로 처리되는데, 이는 부직포로 하여금 와이어 스크린의 형상을 취하게 한다. 이러한 방식에 있어서, 와이어 스크린으로부터 형성된 패턴은 부직포 상에 부여되어 패턴 부직포를 제공한다.
이러한 방법은 스핀레이스 적용 예에 있어서 매우 만족스러운 것으로 판명되었지만, 본 발명은 스핀결합 장치 및 방법에 관련된다. 따라서, 패턴 스핀결합 부직포의 제조장치 및 방법이 필요하고, 특히 패턴 SMS 부직포의 제조를 위한 장치 및 방법이 필요하다.
본 발명의 목적은 스핀결합 공정에서 패턴들을 갖는 부직포들의 형성을 위한 방법 및 장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 그 위에 형성된 패턴들을 갖는 스핀결합 및 용융취입 복합 부직포들의 형성을 위한 방법 및 장치를 제공하려는 것이다.
본 발명의 목적은 부직포 재료의 제 1 웹을 제 1 벨트 상에 형성하기 위한 적어도 하나의 스핀결합 장치, 및 부직포 재료의 제 2 웹을 제 2 벨트 상에 형성하기 위한 적어도 하나의 용융취입 장치를 포함하는 부직포 제조장치를 제공함으로써 달성된다. 형성 후에, 제 2 웹은 복합 스핀결합 및 용융취입 웹을 형성하도록 제 2 벨트에 의해서 제 1 웹 상에 증착된다.
본 발명의 다른 실시 양태는 패턴 부직포의 형성방법에 관련되는데, 이 방법은, 스핀결합 공정에서 부직포 재료로 이루어진 제 1 웹을 제 1 벨트 상에 형성하는 단계와 용융취입 공정에서 부직포 재료로 이루어진 제 2 웹을 제 2 벨트 상에 형성하는 단계를 포함한다. 부직포 재료로 이루어진 제 1 및 제 2 웹은 복합 부직포 웹을 형성하도록 결합된다.
본 발명을 특징짓는 다양한 새로운 특징들은 본 명세서의 일부 및 첨부된 특허청구범위에서 특별히 구별되게 언급된다. 본 발명의 보다 양호한 돕기 이해를 위해서, 그 사용에 의해서 달성되는 장점과 특정한 목적들은 첨부 도면들을 참조한 하기의 바람직한 실시 예의 상세한 설명을 통해서 밝혀질 것이다.
본 발명은 첨부 도면들을 참조한 것으로 예로서 주어지며 본 발명을 제한하지 않는 하기의 상세한 설명을 통해서 명백하게 밝혀질 것이며, 첨부 도면에서 유사한 참조 부호들은 동일 또는 유사한 요소들과 부품들을 언급한다, 첨부 도면에서:
도 1은 종래 기술에 따른 스핀결합-용융취입-스핀결합 부직포 형성 라인의 프로파일을 나타낸 도면; 그리고
도 2는 본 발명의 일 실시 양태에 따른 스핀결합-용융취입-스핀결합 부직포 형성 라인의 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 양태에 따른 스핀결합-용융취입-스핀결합 부직포 형성 라인이 도시되어 있다. 본 발명의 실시 예에 있어서, 도 1에 도시된 스핀결합 빔들(12,20)에서는 실질적으로 변화가 없다. 도 1에 도시된 실시 예에서와 같이, 스핀 결합 웹(24)은 스핀결합 빔(12)과 프레스 롤(16)에 의해서 형성된다. 진공 박스(14)는 벨트(10) 위로 열가소성 섬유들을 취입하도록 작동하고, 웹(24)의 형성에서 장애를 방지하도록 스핀결합 공정에서 사용된 공기를 제거한다.
SMS 라인으로부터 용융취입 구간으로 진행하는데, 2개의 롤러들(28)에 의해서 지지되는 패터닝 벨트(26)는 벨트(10)의 이송방향에 반대로 진행한다. 이 벨트(26)는 용융취입 빔(18) 아래에 설치되고, 패터닝 직물로 이루어진다. 용융취입 섬유들은 벨트(26) 위로 놓이고 벨트(10) 위로 이송되고, 그래서 벨트(26) 상에 형성된 용융취입 웹(32)은 스핀결합 웹(24) 위로 증착된다.
패터닝 직물(26)은 용융취입 섬유들이 증착되는 패턴 표면을 제공한다. 용융취입 공정에 의해서 섬유들에 가해지는 열과 공기압력으로 인하여, 이러한 공정에 의해서 형성된 웹은 벨트(26)의 패턴을 취한다. 이러한 패션에 있어서, 용융취입 웹(32)을 스핀결합 웹(24)과 결합함으로써, 패턴 SMS 부직포를 만드는 것이 가능하다. 이와는 달리, 패터닝 슬리이브로 덮인 드럼이 벨트(26) 대신에 사용될 수 있 다. 그러한 배열에 있어서, 드럼은 용융취입 섬유가 증착되는 영역의 하류에 충분히 근접하여 위치하고, 그러한 섬유들은 아직 냉각되지 않으며 드럼 상에서 패턴으로 찍힌다.
공지된 SMS 공정에서와 같이, 공기 분배 및 제거는 고려해야할 중요한 요소들이다. 용융취입 공정 도중에 용융취입 섬유들과 벨트(26)에 가해진 고압의 공기로 인하여, 패터닝 벨트(26)의 상부와 하부 사이에서의 난기류를 피하기 위해서, 진공 박스(14) 내로 공기유동을 유도하도록 확산기(30)가 설치된다. 확산기는 벨트(26)의 부분들 사이에서 난기류를 제거하기 위하여 벨트(26)의 후면, 복합 웹들 및 벨트(10)에 작용하는 공기 압력의 힘을 줄인다. 진공 박스(14)는 웹의 분열을 방지하기 위하여 장치로부터 공기를 제거하는데 사용된다.
결합된 웹(34)을 형성하도록 용융취입 웹(32)과 스핀결합 웹(24)을 결합한 후에, 결합된 웹(34)은 제 2 스핀결합 빔(20)을 통과한다. 제 2 스핀결합 공정은 제 1 스핀결합 공정과 유사하며, 프레스 롤들(22) 및 최종 SMS 웹(36)을 형성하도록 결합된 웹(34)으로 스핀결합 웹을 적용하기 위한 수단을 포함한다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당기술분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 상기한 명세서 및 첨부 도면에 나타낸 모든 기술적 사 항들은 본 발명의 설명을 위한 것으로 본 발명을 제한하지 않는다.

Claims (16)

  1. 부직포 제조장치로서,
    부직포 재료의 제 1 웹을 제 1 벨트 상에 형성하기 위한 적어도 하나의 스핀결합 장치;
    부직포 재료의 제 2 웹을 제 2 벨트 상에 형성하기 위한 적어도 하나의 용융취입 장치로, 복합 스핀결합 및 용융취입 웹을 형성하기 위해서 상기 제 2 벨트가 상기 제 1 웹 상에 상기 제 2 웹을 증착하는, 적어도 하나의 용융취입 장치;를 포함하는 부직포 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 제 2 벨트는 상기 제 2 웹 위 혹은 내로 찍은 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 용융취입 장치의 고압 공기와 열에 의해서 상기 제 2 벨트의 패턴이 상기 제 2 웹에 찍히게 되는 것을 특징으로 하는 부직포 제조장치.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 복합 웹 상에 제 3 웹을 형성하여 결합시키는 제 2 스핀결합 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 제조장치.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 용융취입 장치의 상기 제 2 벨트 아래에 위치한 확산기를 더 포함하며, 상기 확산기는 상기 제 2 벨트에서의 난기류를 감소시키는 것을 특징으로 하는 부직포 제조장치.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 스핀결합 장치와 상기 용융취입 장치에서 사용된 공기를 제거하기 위한 적어도 하나의 진공 박스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 제조장치.
  7. 패턴 부직포의 형성방법으로서,
    스핀결합 공정에서 부직포 재료로 이루어진 제 1 웹을 제 1 벨트 상에 형성하는 단계;
    용융취입 공정에서 부직포 재료로 이루어진 제 2 웹을 제 2 벨트 상에 형성하는 단계; 그리고
    복합 부직포 웹을 형성하도록 상기 제 1 웹과 상기 제 2 웹을 결합하는 단 계;를 포함하는 패턴 부직포의 형성방법.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 제 2 부직포 웹 위로 패턴을 찍는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 부직포의 형성방법.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 찍는 단계는, 상기 제 2 웹이 상기 제 2 벨트 상에 형성된 패턴에 합치하도록 하기 위하여 고압 공기와 열을 이용하는 것을 특징으로 하는 패턴 부직포의 형성방법.
  10. 제 7 항에 있어서, 스핀결합된 부직포 재료로 이루어진 제 3 웹을 상기 복합 웹 상에 형성하는 단계를 더 포함하는 패턴 부직포의 형성방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 프레스 롤에서 상기 제 3 웹과 상기 복합 웹의 조합물을 가압하는 단계를 더 포함하는 패턴 부직포의 형성방법.
  12. 부직포 제조장치로서,
    부직포 재료의 제 1 웹을 형성하기 위한 적어도 하나의 스핀결합 장치;
    복합 스핀결합 및 용융취입 웹을 형성하기 위해서 부직포 재료의 제 2 웹을 상기 제 1 웹 상에 형성하기 위한 적어도 하나의 용융취입 장치; 그리고
    상기 복합 웹으로 패턴을 전달하기 위한 패턴 드럼;을 포함하는 부직포 제조장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 복합 웹 상에 제 3 웹을 형성하여 결합하기 위한 제 2 스핀결합 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포 제조장치.
  14. 패턴 부직포의 형성방법으로서,
    부직포 재료로 이루어진 제 1 웹을 스핀결합 공정에서 형성하는 단계;
    부직포 재료로 이루어진 제 2 웹을 용융취입 공정에서 형성하는 단계;
    복합 부직포 웹을 형성하도록 부직포 재료로 이루어진 상기 제 1 웹과 상기 제 2 웹을 결합하는 단계; 그리고
    패턴 드럼을 사용하여 상기 결합된 웹 상에 패턴을 형성하는 단계;를 포함하는 패턴 부직포의 형성방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 복합 웹 상에 스핀결합된 부직포 재료로 이루어진 제 3 웹을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 부직포의 형성방법.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 제 3 웹과 상기 복합 웹의 조합을 프레스 롤에서 가압하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 패턴 부직포의 형성방법.
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