KR20080018259A - 터프트 형성된 섬유질 웨브 - Google Patents

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Abstract

섬유질 웨브는 제1 표면 및 제2 표면을 갖는다. 섬유질 웨브는 제1 영역 및 적어도 하나의 이산된 제2 영역을 가지며, 제2 영역은 제2 표면 상의 불연속부이고, 제2 영역은 제1 표면으로부터 연장되는 복수의 터프트 형성된 섬유들을 포함하는 터프트이다. 터프트 형성된 섬유들은 말단부를 형성하며, 말단부는 터프트 형성된 섬유들의 함께 접합된 부분들을 포함한다. 접합은 열용융 접합일 수 있다. 다른 실시예에서, 웨브의 제2 표면은 또한 열용융 접합될 수 있는, 교차하지 않는 또는 사실상 연속적인 접합 영역을 가질 수 있다.
섬유질 웨브, 터프트, 불연속부, 전구체, 용융, 접합

Description

터프트 형성된 섬유질 웨브{TUFTED FIBROUS WEB}
본 발명은 직포와 부직포 웨브와 같은 섬유질 웨브에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 증가된 부드러움(softness) 또는 부품성(bulk property)을 갖도록 기계적 성형에 의해 처리된 섬유질 웨브에 관한 것이다.
섬유질 웨브는 당업계에서 주지되어 있다. 예를 들면, 방직 및 편직 천(fabric)과 같은 직포 웨브는 의류, 실내장식재, 드레이프(drape) 등을 위한 재료로서 주지되어 있다. 또한, 중합체 섬유로부터 형성된 웨브와 같은 부직포 웨브는, 예컨대 기저귀 등의 흡수용품 상의 대면 층(facing layer)들과 같은 일회용 제품을 위한 유용한 재료로서 주지되어 있다.
많은 응용에 있어서, 섬유질 웨브는 부품성 텍스처(bulky texture) 및/또는 부드러움을 갖는 것이 바람직하다. 또한, 비용 제한으로 인해, 일회용 흡수 제품에서의 부직포에 대한 많은 상업적 용도는 최소량의 재료가 사용될 것을 또한 요구한다. 따라서, 저 평량(basis weight)의 부품성의 부드러운 부직포를 생산할 수 있는 기술 및 재료에 대한 지속적인 요구가 존재한다. 하나의 매우 효과적인 방식이 공동 소유의 함께 계류 중인 미국 특허 출원 제10/737,306호 및 제10/737,430호에 개시되어 있으며, 상기 출원 각각은 터프트를 갖는 부직포 웨브를 기재하고 있 다.
그러나, 부드러운 특성 및 부품성을 갖는 저가의 섬유질 웨브에 대한 지속적인 필요성이 존재한다.
부가적으로, 부드러운 특성 및 부품성을 갖는 섬유질 웨브를 비교적 저렴하게 제조하는 방법에 대한 필요성이 존재한다.
더욱이, 일회용 소비자 제품에서 상업적으로 사용될 수 있는 직포 또는 부직포 재료의 부드러운 다공성 웨브를 제조하는 저가의 방법에 대한 필요성이 존재한다.
발명의 개요
제1 표면 및 제2 표면을 갖는 섬유질 웨브가 개시된다. 섬유질 웨브는 제1 영역 및 적어도 하나의 이산된 제2 영역을 가지며, 제2 영역은 제2 표면 상의 불연속부이고, 제2 영역은 제1 표면으로부터 연장되는 복수의 터프트 형성된 섬유들을 포함하는 터프트이다. 터프트 형성된 섬유들은 말단부를 형성하며, 말단부는 터프트 형성된 섬유들의 함께 접합된 부분들을 포함한다. 접합은 열용융 접합일 수 있다. 다른 실시예에서, 웨브의 제2 표면은 또한 열용융 접합될 수 있는, 교차하지 않는 또는 사실상 연속적인 접합 영역을 가질 수 있다.
도 1은 본 발명의 웨브를 제조하기 위한 장치의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 일부분의 확대도.
도 3은 터프트 형성된 웨브의 부분 사시도.
도 4는 도 3에 도시된 웨브의 확대부의 도면.
도 5는 도 4에 도시된 웨브의 일부분의 단면도.
도 6은 도 5에 도시된 웨브의 일부분의 평면도.
도 7은 도 2에 도시된 장치의 일부분의 단면도.
도 8은 본 발명의 웨브의 일 실시예를 형성하는 장치의 일부분의 사시도.
도 9는 본 발명의 웨브를 형성하는 장치의 일부분의 확대 사시도.
도 10은 본 발명의 웨브의 일부분의 현미경 사진.
도 11은 본 발명의 웨브의 일부분의 현미경 사진.
도 12는 터프트들의 용융 접합된 부분들을 갖는 터프트 형성된 웨브의 부분 사시도.
도 13은 도 12에 도시된 웨브의 확대부의 도면.
도 14는 본 발명의 웨브의 일부분의 평면도.
도 15는 도 14에 도시된 웨브의 일부분의 단면도.
도 16 내지 도 18은 본 발명의 다층 웨브의 터프트의 단면의 개략도.
도 19는 본 발명의 생리대의 부분 절결 평면도.
도 20은 본 발명의 탐폰의 부분 절결 사시도.
본 발명의 웨브(1)가 바람직한 제조 방법 및 장치와 관련하여 설명될 것이다. 본 발명의 바람직한 장치(150)가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 웨브(1)는 제1 표면(12) 및 제2 표면(14)을 갖는 대체로 평면이고 2차원적인 부직포 전구체 웨브(precursor web, 20)로부터 형성될 수 있다. 전구체 웨브(20)는 예컨대 중합체 필름, 부직포 웨브, 직포 천(woven fabric), 종이 웨브, 티슈 종이 웨브, 또는 편직 천일 수 있다.
부직포 전구체 웨브(20)에 대해, 전구체 웨브는 부직포 웨브에 대해 당업계에서 공지된 바와 같은, 접합되지 않은 섬유, 얽힌 섬유, 토우(tow) 섬유 등을 포함할 수 있다. 섬유는 신장 가능하고/하거나 탄성적일 수 있으며, 장치(150)에 의한 처리를 위해 예비 신장될 수도 있다. 전구체 웨브(20)의 섬유는 스펀본디드(spunbonded) 방법에 의해 생산된 것과 같이 연속적일 수 있거나 카디드(carded) 공정에서 전형적으로 이용되는 것과 같이 소정 길이로 절단될 수 있다. 섬유는 흡수성일 수 있으며, 섬유질 흡수성 겔화재(섬유질 AGM)를 포함할 수 있다. 섬유는 2성분일 수 있거나, 다중구성요소일 수 있거나, 성형될 수 있거나, 크림프(crimp)될 수 있거나, 부직포 웨브 및 섬유에 대해 당업계에서 공지된 임의의 다른 제형 또는 구성으로 될 수 있다.
전구체 웨브(20)는 둘 이상의 전구체 웨브들의 복합체 또는 라미네이트(laminate)일 수 있으며, 예컨대 둘 이상의 부직포 웨브, 또는 중합체 필름, 부직포 웨브, 직포 천, 종이 웨브, 티슈 웨브 또는 편직 천의 조합을 포함할 수 있다. 전구체 웨브(20)는 공급 롤(152)(또는 다중 웨브 라미네이트를 위해 필요한 경우에는 공급 롤들) 또는 당업계에 공지된 페스툰드 웨브(festooned web)와 같은 임의의 다른 공급 수단으로부터 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 전구체 웨브(20)는 부직포 웨브 제조 생산 라인과 같은 웨브 제조 장치로부터 직접 공급될 수 있다. 전구체 웨브(20)는 장치(150)에 의해 본 발명의 웨브(1)로 형성되도록 기계 방향(MD)으로 이동된다. 기계 방향(machine direction, MD)은 웨브 재료를 제조 또는 처리하는 당업계에서 통상적으로 공지된 바와 같이 전구체 웨브(20)를 위한 이동 방향을 지칭한다. 마찬가지로, 폭 방향(cross machine direction, CD)은 전구체 웨브(1)의 평면 내에서 MD에 대해 직각인 방향을 지칭한다.
제1 표면(12)은 전구체 웨브(20)의 제1 면(side)뿐만 아니라 웨브(1)의 제1 면에 대응한다. 제2 표면(14)은 전구체 웨브(20)의 제2 면, 또한 웨브(1)의 제2 면에 대응한다. 일반적으로, "면"(side)이라는 용어는 종이 및 필름과 같은 대체로 2차원인 웨브의 2개의 주 표면(major surface)을 기술하기 위해 상기 용어의 통상의 용법으로 본 명세서에서 사용된다. 물론, 복합체 또는 라미네이트 구조물에서, 웨브(1)의 제1 표면(12)은 최외곽 웨브들 중 하나의 최외곽 웨브의 제1 면이고, 제2 표면(14)은 다른 최외곽 웨브의 제2 면이다.
섬유질 웨브(1) 또는 웨브(1)의 라미네이트를 만들기 위해, 본 발명의 방법은 직포 천 및 편직 천을 가지고 실시될 수 있다. 그러나, 바람직한 실시예에서, 전구체 웨브(또는 웨브)(20)는 부직포 웨브이며, 사실상 무작위로 배향된, 즉 적어도 MD 및 CD에 대해 무작위로 배향된 섬유들로 구성된다. "사실상 무작위로 배향된"은 처리 조건으로 인해, CD보다는 MD로 배향된 섬유의 양이 더 많이 나타날 수 있거나 그 역도 성립할 수 있는 무작위 배향을 의미한다. 예컨대, 스펀본딩(spunbonding) 및 멜트블로잉(meltblowing) 공정에서, 섬유의 연속 스트랜드(strand)가 MD로 이동하는 지지부 상에 무작위 배향으로 침착된다. 스펀본드 또는 멜트블로운 부직포 웨브의 섬유의 배향을 정밀하게 "무작위"로 하려는 시도에도 불구하고, 통상적으로 보다 높은 비율의 섬유가 CD와 대비되는 MD로 배향된다.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상당한 비율의 섬유를 웨브의 평면 내에서 MD에 대하여 소정 배향으로 의도적으로 배향시키는 것이 바람직할 수도 있다. 예컨대, (이하에서 논의되는 바와 같은) 롤(104) 상에서의 치(tooth)의 간격 및 배치로 인해, 웨브의 종축에 대한 평행으로부터 예컨대 60도의 각도로 현저한 섬유 배향을 갖는 부직포 웨브를 생산하는 것이 바람직할 수도 있다. 그러한 웨브는 웨브를 요구되는 각도로 래핑(lapping)하는 것과 필요시 웨브를 최종 웨브로 카딩(carding)하는 것을 조합한 공정에 의해 생산될 수 있다. 소정 각도를 갖는 섬유의 비율이 높은 웨브는 이하에서 보다 완전하게 논의되는 바와 같이 통계적으로 보다 많은 섬유들이 웨브(1) 내에서 터프트로 형성되게 할 수 있다.
부직포 전구체 웨브(20)는 이하에서 보다 완전하게 설명되는 바와 같은 웨브(1)로 형성되기에 충분한 연신(elongation) 특성을 갖는 중합체 섬유를 포함하는 임의의 공지된 부직포 웨브일 수 있다. 일반적으로, 중합체 섬유는 화학적 접합, 즉 라텍스 또는 접착제 접합, 가압 접합, 또는 열접합의 어느 것에 의해 접합가능하게 될 수 있다. 열접합 기술이 이하에서 설명되는 접합 공정에서 사용된다면, 이하에서 보다 완전하게 논의되는 바와 같이 웨브에서의 섬유들의 부분들의 열접합을 용이하게 하기 위해 열가소성 분말 또는 섬유와 같은 소정 비율의 열가소성 재료가 필요한 만큼 이용될 수 있다. 부직포 전구체 웨브(20)는 100 중량%의 열가소성 섬유를 포함할 수 있지만, 10 중량% 정도로 낮은 열가소성 섬유를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 부직포 전구체 웨브(20)는 약 10%와 100% 사이에서 1% 증분으로 중량 기준으로 임의의 양의 열가소성 섬유를 포함할 수 있다.
본 명세서에 설명되는 바와 같이, 용어 "부직포 웨브"는 사이사이에 넣어진 개별 섬유 또는 실들의 구조물을 갖지만, 무작위로 배향된 섬유를 갖지 않는 직포 천 또는 편직 천에서와 같은 반복 패턴은 갖지 않는 웨브를 지칭한다. 부직포 웨브 또는 천은, 예를 들면 에어레잉 공정, 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 하이드로인탱글링 공정, 스펀레이싱 공정, 및 본디드 카디드 웨브 공정과 같은 많은 공지의 공정으로부터 형성되어 왔다. 또한, 다중 빔(beam) 스펀본드 공정에 의해 제조된 스펀본드-멜트블로운-스펀본드(SMS) 웨브 및 기타 유사한 것(예컨대, SMMS, SSMS)과 같은 다층 웨브가 이용될 수 있다. 각각의 성분(즉, 스펀본드 또는 멜트블로운 성분)이 동일한 중합체일 필요는 없다. 따라서, SMS 웨브에서, 스펀본드 및 멜트블로운 층들이 동일한 중합체를 포함할 필요는 없다.
부직포 천의 평량은 통상적으로 제곱 미터당 그램(gsm)(또는 온스/제곱 야드와 같은 동등한 단위)으로 표현되며, 섬유 직경은 통상적으로 미크론으로 표현된다. 섬유 크기는 또한 데니어로 표현될 수 있다. 전구체 웨브(20)(라미네이트 또는 다층 전구체 웨브(20) 포함)의 총 평량은 웨브(1)의 궁극적인 용도에 따라 8 gsm 내지 500 gsm의 범위일 수 있으며, 8과 500 gsm 사이에서 1 gsm의 증분으로 생산될 수 있다. 핸드 타월로서 사용하기 위해서는, 예컨대 25 gsm 내지 100 gsm의 전구체 웨브(20)의 평량이 적당할 수 있다. 목욕 타월로서 사용하기 위해서는 125 gsm 내지 250 gsm의 평량이 적당할 수 있다. 집진기, 핵 및 생물학적 필터, 및 몇몇 유형의 가스 터빈 유입 공기 여과를 포함한 공기 청정 설비에서 유용한 HEPA(High Efficiency Particulate Air) 필터를 포함한 공기 필터로서 사용하기 위해서는, 350 gsm 내지 500 gsm의 평량이 적당할 수 있다(유효 표면적을 증가시키기 위해 필요하다면, 주름지거나 집단화될 수 있음). 부직포 전구체 웨브(20)의 구성요소 섬유는 중합체 섬유일 수 있으며, 단일성분, 2성분 및/또는 2구성요소 섬유, 중공 섬유, 비원형 섬유(예컨대, 형상화된(예컨대, 삼각형) 섬유 또는 모세관 채널 섬유)일 수 있고, 1 미크론 증분으로 0.1-500 미크론 범위의 주요 단면 치수(예컨대, 원형 섬유에 대해서는 직경, 타원형 섬유에 대해서는 장축, 불규칙 형상에 대해서는 최장 직선 치수)를 가질 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "스펀본드 섬유"는 그의 통상적인 의미로 사용되며, 용융된 열가소성 재료를 복수의 미세한, 통상 원형 모세관인 방사구(spinneret)로부터 필라멘트로서 압출하고, 그 후 압출된 필라멘트의 직경을 신속하게 감소시킴으로써 형성된 소직경 섬유를 지칭한다. 스펀본드 섬유는 이들이 수집 표면 상에 침착된 때 대체로 점착성이 없다. 스펀본드 섬유는 대체로 연속적이며, 7 미크론 초과 그리고 더욱 특정하게는 약 10 내지 40 미크론의 (적어도 10개의 샘플로부터의) 평균 직경을 갖는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "멜트블로잉"이라는 용어는 그의 통상적인 의미로 사용되며, 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하여 그 직경을 마이크로섬유 직경으로 감소시킬 수 있는 수렴하는 고속의, 통상 가열된 가스(예를 들어, 공기) 스트림 내로, 용융된 열가소성 재료를 복수의 미세한, 통상 원형인 다이(die) 모세관을 통해 용융된 실 또는 필라멘트로서 압출함으로써 섬유가 형성되는 공정을 지칭한다. 그 후, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고, 무작위로 분산된 멜트블로운 섬유의 웨브를 형성하도록 흔히 점착성을 유지한 상태에서 수집 표면 상에 침착된다. 멜트블로운 섬유는 연속적이거나 불연속적일 수 있는 마이크로섬유이고, 대체로 10 미크론 미만의 평균 직경을 갖는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "중합체"라는 용어는 그의 통상적인 의미로 사용되며, 대체로 단일 중합체와, 예컨대 블록, 그래프트(graft), 무작위 및 교호 공중합체, 삼중합체 등과 같은 공중합체와, 이들의 블렌드 및 개질물을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 또한, 달리 구체적으로 제한되지 않는 한, "중합체"라는 용어는 재료의 모든 가능한 기하학적 형상을 포함한다. 이러한 형상은 동일배열(isotactic), 혼성배열(atactic), 교대배열(syndiotactic) 및 무작위 대칭을 포함하지만, 이로 한정되지 않는다. 일반적으로, 공지의 중합체 유형들 중 어떠한 것도 본 발명에서 이용될 수 있는데, 예컨대 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀 중합체가 단일성분 섬유 또는 2성분 섬유로서 사용될 수 있다. 부가적으로, 기타 중합체, 예컨대 PVA, PET 폴리에스테르, 메탈로센(metallocene) 촉매 탄성중합체, 및 그 블렌드가 사용될 수 있는데, 이들 중합체 중 어느 것 또는 모두는 필요하다면 가교결합될 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "단일성분" 섬유라는 용어는 그의 통상적인 의미로 사용되며, 단 하나의 중합체를 사용하여 하나 이상의 압출기로부터 형성된 섬유를 지칭한다. 이는 착색, 정전기 방지 특성, 윤활성, 친수성 등을 위하여 소량의 첨가제가 첨가된 하나의 중합체로부터 형성된 섬유를 배제하는 것을 의미하지는 않는다. 이들 첨가제, 예컨대 착색을 위한 이산화티타늄은 대체로 약 5 중량% 그리고 더욱 전형적으로는 약 2 중량% 미만의 양으로 존재한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "2성분 섬유"라는 용어는 그의 통상적인 의미로 사용되며, 별개의 압출기들로부터 압출되지만 하나의 섬유를 형성하도록 함께 스펀되는 적어도 2개의 상이한 중합체들로부터 형성된 섬유를 지칭한다. 2성분 섬유는 또한 때때로 복합 섬유(conjugate fiber) 또는 다중성분 섬유(multicomponent fiber)로 지칭된다. 중합체는 2성분 섬유의 단면을 가로질러 사실상 일정하게 위치된 별개의 구역(distinct zone) 내에 배열되고, 2성분 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연장한다. 이러한 2성분 섬유의 형태는, 예컨대 하나의 중합체(예컨대, 폴리프로필렌)가 다른 중합체(예컨대, 폴리에틸렌)에 의해 둘러쌓인 외피/코어(sheath/core) 배열일 수 있으며, 또는 각각 2성분을 포함하는 다중성분 섬유의 기술 분야에 공지된 바와 같은 나란한 배열, 파이(pie) 배열, 또는 "해도형"(islands-in-the-sea) 배열일 수 있다.
2성분 섬유를 포함한 섬유는 분할 가능한(splittable) 섬유일 수 있는데. 이러한 섬유는 처리 전에 또는 처리되는 동안 최초의 2성분 섬유보다 작은 단면 치수를 각각 갖는 다수의 섬유로 길이방향으로 분할될 수 있다. 분할 가능한 섬유는 이들의 감소된 단면 치수로 인해 더욱 부드러운 부직포 웨브를 생산하는 것으로 알려져 있다. 섬유는 나노섬유, 즉 낮은 미크론 범위를 포함한 이 범위까지의 서브-미크론 범위의 직경을 갖는 섬유일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "2구성요소 섬유"라는 용어는 그의 통상적인 의미로 사용되며, 동일한 압출기로부터 블렌드로서 압출되는 적어도 2개의 중합체로부터 형성된 섬유를 지칭한다. 2구성요소 섬유는 다양한 중합체 성분들이 섬유의 단면적을 가로질러 비교적 일정하게 위치된 별개의 구역 내에 배열되지 않으며, 다양한 중합체는 통상 섬유의 전체 길이를 따라 연속되지 않고, 대신에 통상 무작위로 시작 및 종료되는 피브릴(fibril)을 형성한다. 2구성요소 섬유는 또한 때때로 다중구성요소 섬유로 지칭된다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "비원형 섬유"라는 용어는 그의 통상적인 의미로 사용되며, 비원형 단면을 갖는 섬유를 기술하며, "형상화된 섬유"와 "모세관 채널 섬유"를 포함한다. 그러한 섬유는 중실형 또는 중공형일 수 있고, 이들은 삼각 델타 형상으로 될 수 있으며, 바람직하게는 그 외부 표면 상에서 모세관 채널로서 역할하는 종방향 연장 홈들을 갖는 섬유이다. 모세관 채널은 "U자형", "H자형", "C자형" 및 "V자형"과 같은 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 하나의 바람직한 모세관 채널 섬유는 미국 테네시주 존슨 시티 소재의 파이버 이노베이션 테크놀로지즈(Fiber Innovation Technologies)로부터 입수할 수 있는 4DG 섬유로 명명되는 T-401이다. T-401 섬유는 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET 폴리에스테르)이다.
달리 언급되지 않는 한, 모든 기타 용어들은 당업자에 의해 사용되는 바와 같은 그들의 통상적인 보통 의미로 사용된다.
전구체 웨브(20)는 웨브 제조 공정으로부터 직접적으로 또는 도 1에 도시된 바와 같이 공급 롤(152)로부터 간접적으로 제공될 수 있다. 전구체 웨브(20)는 오일 가열식 롤러 상에서 가열되는 것과 같이 당업계에 공지된 수단에 의해 미리 가열될 수 있다. 전구체 웨브(20)에는 표시, 디자인, 로고 또는 기타 가시(visible) 또는 비가시(invisible) 인쇄 패턴이 미리 인쇄될 수 있다. 예컨대, 디자인 및 색상이 잉크젯 인쇄, 그라비어 인쇄 또는 옵셋 인쇄와 같은 당업계에 공지된 수단에 의해 인쇄되어 전구체 웨브(20)의 적어도 일부분의 색상을 변경시킬 수 있다. 인쇄외에도, 전구체 웨브(20)는 계면활성제, 로션, 접착제 등에 의한 것과 같이 코팅으로 처리될 수 있다. 전구체 웨브(20)의 처리는 하나 또는 두 표면에 코팅을 분무, 슬롯 코팅, 압출, 또는 달리 인가하는 것에 의한 것과 같이 당업계에 공지된 수단에 의해 달성될 수 있다.
전구체 웨브(20)가 롤러(154)를 지나 제1 세트의 대향 회전식 상호맞물림 롤(102A, 104)의 닙(nip, 116)까지 기계 방향으로 이동됨에 따라, 공급 롤(152)은 화살표로 지시된 방향으로 회전한다. 롤(102A, 104)은 장치(150)의 제1 세트의 상호맞물림 롤러이다. 제1 세트의 상호맞물림 롤(102A, 104)은 웨브(1)에 터프트를 형성하도록 작동하여 터프트 형성된 전구체 웨브(21)를 만든다. 상호맞물림 롤(102A, 104)은 도 2에 보다 명확하게 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 터프트 형성된 전구체 웨브(21) 상에 터프트를 만들기 위한 장치(150)의 부분이 보다 상세히 도시되어 있다. 장치(150)의 이러한 부분은 도 2에서 닙 롤러(100)들로서 도시되어 있으며, (도 1에서의 롤(102A, 104)에 각각 대응하는) 한 쌍의 강철제 상호맞물림 롤(102, 104)을 포함하는데, 각각의 롤은 축(A)을 중심으로 회전하며, 이 축(A)들은 동일 평면 내에서 평행하다. 장치(150)는 전구체 웨브(20)가 소정 회전 각도에 걸쳐 롤(104) 상에 남아 있도록 설계되지만, 도 2는 전구체 웨브(20)가 장치(150)에서의 닙(116)을 통과하여 터프트 형성된 전구체 웨브(21)로서 빠져나옴에 따라 무슨 일이 발생하는지를 대체로 보여준다. 따라서, 도 2는 장치(150)에서의 닙(116)으로부터 똑바로 나오는 터프트 형성된 전구체 웨브(21)를 도시하지만, 터프트가 롤(104)의 치(110) 상에 존재하여 치에 "맞춤"된 채로 있도록, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)가 소정 회전 각도에 걸쳐 롤(104) 상에서 머무를 수 있다.
롤(102)은 롤(102)의 전체 원주 둘레에서 연속으로 연장될 수 있는 복수의 리지(ridge, 106) 및 대응하는 홈(groove, 108)을 포함한다. 몇몇 실시예에서, 전구체 웨브(21)에서 어떠한 종류의 패턴이 요구되는가에 따라, 롤(102)(및 마찬가지로 롤(102A))은 에칭, 밀링 또는 기타 기계가공 공정에 의한 것과 같이 그 일부분이 제거되어 리지(106)들의 일부 또는 모두가 원주방향으로 연속적인 것이 아니라 단절부 또는 간극을 갖도록 된 리지(106)를 포함할 수 있다. 단절부 또는 간극은 원 또는 다이아몬드와 같은 단순한 기하학적 패턴뿐만 아니라 로고 및 상표와 같은 복잡한 패턴을 포함한 패턴을 형성하도록 배열될 수 있다. 일 실시예에서, 롤(102)은 이하에서 보다 완전하게 설명되는 롤(104) 상의 치와 유사한 치를 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 양면에서 터프트를 가질 수 있다. 터프트 외에도, 로고 및/또는 디자인을 나타내는 매크로-패턴을 포함한, 웨브(21)의 터프트의 다양한 면외 매크로-영역(out-of-plane macro-area)이 만들어질 수 있다.
롤(104)은 롤(102)과 유사하지만, 전체 원주 둘레에서 연속하여 연장될 수 있는 리지를 갖기 보다는, 롤(104)은 롤(104)의 적어도 일부분 둘레에서 이격된 관계로 연장되는 원주방향-이격된 치(110)들의 열(row)이 되도록 변형된 복수의 열의 원주방향-연장된 리지들을 포함한다. 롤(104)의 치(110)들의 개별적인 열들은 대응하는 홈(112)에 의해 분리된다. 작동시, 롤(102, 104)은 롤(102)의 리지(106)가 롤(104)의 홈(112) 내로 연장되고 롤(104)의 치(110)가 롤(102)의 홈(108) 내로 연장되도록 상호맞물린다. 상기 상호맞물림이 이하에서 논의되는 도 7의 단면도에 보다 상세히 도시되어 있다. 롤(102, 104) 중 하나 또는 모두는 고온 오일 충전형 롤러 또는 전기 가열식 롤러의 사용과 같은 당업계에 공지된 수단에 의해 가열될 수 있다.
터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 일부분이 도 3 내지 도 6에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)는 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 양면에서 전구체 웨브(20)의 대체로 평평한 2차원적 구성에 의해 한정된 제1 영역(2)과, 전구체 웨브(20)의 섬유들의 일체형 연장부들로부터 기인한 이격된 터프트(6)들 및 불연속부(16)들에 의해 한정된 복수의 이산된 제2 영역(4)들을 갖는다. 제2 영역(4)의 구조는 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 어느 면이 고려되는가에 따라 구별된다. 도 3에 도시된 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 실시예에 대하여, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 제1 표면(12)과 관련한 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 면에서는, 제2 영역(4)은 터프트(6)들을 포함하고, 각각의 터프트(6)는 제1 표면(12)으로부터 외측으로 연장되는 복수의 터프트 형성된 루프형의 정렬된 섬유(8)들을 포함할 수 있다. 터프트(6)들은 Z-방향으로 현저한 배향을 갖는 섬유들의 터프트들을 포함하며, 각각의 터프트(6)는 제1 표면(12)에 근접한 기부(5)와, 제1 표면(12)으로부터 Z-방향으로 최대 거리에 있는 말단부(3)를 갖는다. 제2 표면(14)과 관련한 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 면에서는, 제2 영역(4)은 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 제2 표면(14)에서의 섬유 배향 불연속부(16)들에 의해 한정된 불연속부(16)를 포함하는데, 불연속부(16)는 롤(104)의 치(110)가 전구체 웨브(20)를 침투한 위치에 대응한다. 이하에 나타낸 바와 같이, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 다른 실시예에서, 터프트(6)가 루프형 또는 정렬된 섬유들을 포함하지 않을 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 제2 영역(4)에 대해 사용될 때 "일체형 연장부"에서의 "일체형"이라는 용어는 전구체 웨브(20)의 섬유로부터 유래한 제2 영역(4)의 섬유를 지칭한다. 따라서, 터프트(6)의 루프형 섬유(8)는 예컨대 전구체 웨브(20)의 소성 변형되고/되거나 신장된 섬유일 수 있으며, 따라서 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 제1 영역(2)과 일체형으로 될 수 있다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "일체형"은 예컨대 종래의 카펫 제조시 통상적으로 실행되는 바와 같이, 터프트를 만들 목적을 위해 별개의 전구체 웨브로 도입되거나 이에 부가된 섬유와는 구별되는 것이다. 본 발명의 웨브(1)의 몇몇 실시예가 그러한 부가된 섬유를 이용할 수 있지만, 바람직한 실시예에서는 터프트(6)의 섬유는 웨브(1)과 일체형이다.
터프트(6)에서 루프형 섬유를 갖는 본 발명의 웨브(1)를 위한 적합한 전구체 웨브(20)는 루프형 섬유(8)가 형성되도록 충분한 섬유 이동성 및/또는 소성 변형 및 인장 연신을 겪을 수 있는 섬유를 포함하여야 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 그러나, 전구체 웨브(20)의 제1 표면(12)의 평면으로부터 가압되는 섬유의 일정 비율은 루프를 형성하지 않고, 대신에 파단되어 묶여 있지 않은 단부를 형성할 것이라는 것을 인식하여야 한다. 그러한 섬유는 도 4 및 도 5에서 묶여 있지 않은 섬유 단부(18)로서 도시되어 있다. 묶여 있지 않은 섬유 단부(18)가 본 발명에 대해 반드시 바람직하지 않은 것은 아니지만, 터프트(6)가 주로 루프형 섬유(8)를 포함할 때 웨브(1)가 그의 부품성 및 부드러움 특성을 보다 쉽게 보유할 수 있다고 여겨진다. 바람직한 실시예에서, Z-방향으로 밀린 섬유들 중 적어도 50%, 더 바람직하게는 적어도 70% 및 더 바람직하게는 적어도 90%가 루프형 섬유(8)이다.
도 2에 도시된 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 실시예에 대한 대표적인 터프트(6)가 도 3 내지 도 6에서 더욱 확대된 도면으로 도시되어 있다. 대표적인 터프트(6)는 롤(104) 상의 긴 치(110)에서 형성된 유형의 것이어서, 터프트(6)는 터프트(6)가 뚜렷한 종방향 배향과 종축(L)을 갖도록 사실상 정렬된 복수의 루프형 섬유(8)를 포함하게 된다. 터프트(6)는 또한 MD-CD 평면 내에서 종축(L)과 대체로 직교하는 횡축(T)을 갖는다. 도2 내지 도 6에 도시된 실시예에서, 종축(L)은 MD에 평행하다. 일 실시예에서, 모든 이격된 터프트(6)들은 대체로 평행한 종축(L)들을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 터프트(6)는 종방향 배향을 가질 것이지만, 몇몇 실시예에서는 그러한 배향이 존재하지 않을 수 있다. 예컨대, 롤(104) 상의 치(110)가 소정 길이를 갖는다면, 터프트(6)는 어떠한 종방향 배향도 나타내지 않을 수 있다.
터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 단위면적당 터프트(6)의 개수, 즉 터프트(6)의 면적 밀도는 제곱센티미터당 1개의 터프트(6)로부터 제곱센티미터당 30개의 터프트(6)만큼 크게 변동될 수 있다. 최종 용도에 따라, 제곱센티미터당 적어도 10개 또는 적어도 20개의 터프트(6)가 존재할 수 있다. 일반적으로, 면적 밀도는 전구체 웨브(21)의 전면적에 걸쳐 균일할 필요는 없으며, 터프트(6)는 선, 줄무늬(stripe), 밴드, 원 등과 같이 미리 설정된 형상을 갖는 영역 내와 같이 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 소정 영역 내에만 존재할 수 있다.
도 4에 도시되고 도 5 및 도 6에 보다 명확하게 도시된 바와 같이, 긴 치(110)가 롤(104) 상에서 이용될 때, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 일 실시예에서 터프트(6)의 섬유(8)의 한 가지 특징은 루프형 섬유(8)의 현저한 방향 정렬이다. 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 루프형 섬유(8)의 대부분은 도 6에서처럼 평면도에서 볼 때 횡축(T)에 대해 사실상 균일한 정렬을 가질 수 있다. "루프형" 섬유(8)는 섬유(8)가 터프트 형성된 전구체 웨브(21)에서 시작하고 종결된다는 것을 의미한다. 터프트(6)의 루프형 섬유(8)에 대한 "정렬된"은, 도 6에서와 같이 평면도에서 볼 때 루프형 섬유(8)들이 횡축(T)에 평행한 유의한 벡터 성분, 바람직하게는 횡축(T)에 평행한 주 벡터 성분을 갖도록 루프형 섬유(8)들이 대체로 배향된다는 것을 의미한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 도 6에서와 같이 평면도에서 볼 때 종축(L)으로부터 45도를 초과하는 각도로 배향된 루프형 섬유(8)는 횡축(T)에 평행한 유의한 벡터 성분을 갖는다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, 도 6에서와 같이 평면도에서 볼 때 종축(L)으로부터 60도를 초과하는 각도로 배향된 루프형 섬유(8)는 횡축(T)과 평행한 주 벡터 성분을 갖는다. 바람직한 실시예에서, 터프트(6)의 섬유(8)의 적어도 50%, 더 바람직하게는 적어도 70%, 더 바람직하게는 적어도 90%가 횡축(T)에 평행한 유의한 벡터 성분, 더 바람직하게는 주 벡터 성분을 갖는다. 섬유 배향은 필요하다면 적합한 측정 눈금(scale)이 설비된 현미경과 같은 확대 수단을 사용함으로써 결정될 수 있다. 일반적으로, 평면도에서 본 섬유의 비선형 세그먼트의 경우, 종축(L)과 루프형 섬유(8) 모두에 대한 직선 근사가 종축(L)으로부터 루프형 섬유(8)의 각도를 결정하는 데에 사용될 수 있다.
제2 영역(4)의 터프트(6)에서의 루프형 섬유(8)의 배향은, 부직포 전구체 웨브(20)의 경우에 사실상 무작위로 배향된 섬유 정렬을 갖는 것으로서 가장 잘 설명된 제1 영역(2)의 섬유 조성 및 배향과 대조되는 것이다. 직포 웨브 실시예에서, 터프트(6)에서의 루프형 섬유(8)의 배향은 전술된 바와 동일할 수 있지만, 제2 영역(2)의 섬유는, 예컨대 정방형 직조 패턴과 같이 웨브를 제조하는 데에 사용되는 특정한 직조 공정과 연관된 배향을 가질 것이다.
도 2에 도시된 실시예에서, 터프트(6)의 종축(L)은 대체로 MD로 정렬된다. 터프트 6 및 이에 따른 종축(L)은 롤(102A, 104)에 대한 상응하는 변경에 의해 MD 또는 CD에 대해 임의의 배향으로 대체로 정렬될 수 있다. 그러므로, 일반적으로, 각각의 터프트(6)에 대하여 정렬된 루프형 섬유(8)는 이들이 횡축(T)과 평행한 유의한 벡터 성분, 더 바람직하게는 횡축(T)과 평행한 주 벡터 성분을 갖도록 종축(L)과 대체로 직교하게 정렬된다고 말할 수 있다.
따라서, 장치(150)에 대해 이해될 수 있는 바와 같이, 터프트 형성된 전구체 웨브(20)의 터프트(6)는 대체로 평면이고 2차원인 것으로서 설명될 수 있는 전구체 웨브(20)를 기계적으로 변형시킴으로써 제조된다. "평면"과 "2차원"은 단순히, 웨브가 제2 영역(4)의 성형으로 인해 부여되는 뚜렷한 평면외 Z-방향 3차원성을 갖는 최종 웨브(1)에 비해 편평한 것을 의미한다. "평면"과 "2차원"은 임의의 특정한 편평함, 매끄러움 또는 차원성을 부여하는 것을 의미하지는 않는다. 전구체 웨브(20)가 닙(116)을 통과함에 따라, 롤(104)의 치(110)는 롤(102A)의 홈(108) 내로 진입함과 동시에 섬유를 전구체 웨브(20)의 평면 외부로 가압하여, 터프트(6) 및 불연속부(16)를 포함하는 제2 영역(4)을 형성한다. 사실상, 치(110)는 전구체 웨브(20)를 "밀고 나가거나" 이에 "펀칭을 한다". 치(110)의 팁이 전구체 웨브(20)를 밀고 나감에 따라, 치(110)를 가로질러 CD로 우세하게 배향된 섬유의 부분은 치(110)에 의해 전구체 웨브(20)의 평면 외부로 가압되어 Z-방향으로 신장, 견인 및/또는 소성 변형되어, 터프트(6)의 루프형 섬유(8)를 포함하는 제2 영역(4)을 형성한다. 종축(L)에 대체로 평행하게, 즉 전구체 웨브(20)의 기계 방향으로 우세하게 배향된 섬유들은 치(110)에 의해 단순히 이격되어 전구체 웨브(20)의 제1 영역(2)에 대체로 남아 있다.
도 2에서, 장치(100)는 하나의 패턴형 롤(patterned roll), 예컨대 롤(104)과, 하나의 비-패턴형 홈형성 롤(non-patterned grooved roll)(102)을 갖는 하나의 구성으로 도시되어 있다. 그러나, 소정 실시예에서, 각각의 롤들의 동일한 또는 상이한 대응 영역들에서 동일하거나 상이한 패턴을 갖는 2개의 패턴형 롤들을 사용하여 닙(116)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 장치는 터프트 형성된 웨브(21)의 양면으로부터 돌출한 터프트(6)뿐만 아니라 웨브(21) 내로 엠보싱된 매크로-패턴을 갖는 웨브를 생성할 수 있다.
터프트(6)들의 개수, 간격 및 크기는 치(110)의 개수, 간격 및 크기를 변경시킴으로써 그리고 롤(104) 및/또는 롤(102)에 대해 필요한 바 대로 대응하여 치수를 변경함으로써 변화될 수 있다. 이러한 변화는, 전구체 웨브(20)에서의 가능한 변화 및 라인 속도와 같은 처리에서의 변화와 더불어, 많은 다양한 터프트 형성된 웨브(21)가 많은 목적을 위해 만들어질 수 있게 한다. 예를 들어, MD 및 CD 신장성 실(thread)을 갖는 높은 평량의 소수성 천으로부터 만들어진 터프트 형성된 웨브(21)는 (소 먹이용) 건초 먹이 품질을 향상시키도록 건초를 위한 통기성이지만 방수성인 덮개로서 사용되는, 이하에서 추가로 논의되는 통기성 웨브(1)로 제조될 수 있다. 신장성 스펀본드 중합체 섬유의 상대적으로 낮은 평량의 부직포 웨브로부터 만들어진 터프트 형성된 웨브(21)는 가구, 바닥 또는 문 손잡이를 청소하는 것과 같이 가정에서 사용하기 위한 먼지 청소용 천으로서 사용될 수 있다. 이하에서 보다 완전하게 설명되는 바와 같이, 터프트 형성된 웨브(21) 및 웨브(1)는 또한 붕대, 랩(wrap), 요실금 기구, 기저귀, 생리대, 팬티라이너, 및 치질 처치용 패드와 같은 일회용 흡수용품에서 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 이하에서 설명되는 바와 같은 터프트(6)의 바람직한 형성 방법으로 인해, 터프트(6)들의 다른 특징은 터프트(6)의 내부에 한정된 개방된 빈 영역(void area, 10)에 의해 특징지워지는 이들의 대체로 개방된 구조이다. "빈 영역"은 어떠한 섬유도 완전히 없음을 의미하는 것이 아니라, 그의 전반적인 외양의 일반적인 설명으로서 의미를 갖는다. 따라서, 몇몇 터프트(6)에서, 묶여 있지 않은 섬유(8) 또는 복수의 묶여 있지 않은 섬유(8)들이 빈 영역(10) 내에 존재할 수도 있을 것이다. "개방된" 빈 영역은 터프트(6)의 2개의 종방향 단부들이 대체로 개방되어 있고 섬유가 없어 터프트(6)가 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 "터널" 구조와 같은 것을 형성하도록 함을 의미한다.
부가적으로, 터프트 형성된 웨브(21)를 제조하는 바람직한 방법의 결과로서, 제2 표면(14)과 연관된 제2 영역(4)은 불연속부(16)인데, 불연속부는 이하에서 상세히 설명되는 성형 구조물의 치에 의해 터프트(6) 내로 방향성(즉, 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같은 MD-CD 평면과 대체로 직교하는 "평면외"(out-of-plane) 방향을 나타내는 것으로 부직포 기술 분야에서 통상적으로 이해되는 "Z-방향")을 가지고 가압된 제2 표면(14)의 앞서 기술한 무작위 섬유에 의해 형성된 대체로 선형인 만입부를 특징으로 한다. 전구체 웨브(20)의 이전의 무작위로 배향된 섬유들에 의해 나타내어지는 배향의 급격한 변화는 불연속부(16)를 형성하며, 불연속부는 터프트(6)의 종축(L)에 대체로 평행한 종축을 갖는 것으로서 설명될 수 있도록 선형성을 나타낸다. 전구체 웨브(20)로서 유용한 많은 부직포 웨브의 성질로 인해, 불연속부(16)는 터프트(6)만큼 뚜렷하게 눈에 띄이지 않을 수 있다. 이러한 이유로 인해, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)가 면밀히 검사되지 않는다면, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 제2 면 상의 불연속부(16)는 간과될 수 있으며 대체로 검출되지 않을 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)는 제1 면 상에서 테리 천(terry cloth)의 외양과 느낌을 가지며, 제2 면 상에서 비교적 매끄럽고 부드러운 외양과 느낌을 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 불연속부(16)는 개구로서 보일 수 있으며, 터널과 유사한 루프형 터프트(6)들의 단부들을 거쳐 터프트 형성된 전구체 웨브(21)를 관통한 개구일 수도 있다.
또한, 전구체 웨브(21)의 바람직한 제조 방법의 결과로서, 제2 영역(4)들이 루프형의 정렬된 섬유(8)를 가지든 안가지든, 각각의 제2 영역은 전구체 웨브(21)의 제1 및 제2 표면(12, 14) 각각에서 또는 그 부근에서 뚜렷한 선형성을 나타낸다. 롤(104)의 긴 치(110)의 기하학적 형상으로 인해, 전구체 웨브(20)의 제2 영역(4) 각각은 이와 연관된 선형 배향을 갖는다. 이러한 선형 배향은 치(110)가 이하에서 본 명세서에 설명된 바와 같이 선형 배향을 또한 가질 때 전구체 웨브(21)의 제조 방법의 불가피한 결과이다. 이러한 선형 배향을 이해하는 하나의 방식은 전구체 웨브(21)의 제2 표면(14) 상의 불연속부(16)의 선형 배향을 고려하는 것이다. 마찬가지로, 터프트(6)가 제1 표면(12)에서 전구체 웨브(21)로부터 제거된다면, 제2 영역(4)은 예컨대 터프트(6)의 위치에서 마치 선형 슬릿 또는 절결부가 만들어진 것처럼 전구체 웨브(21)의 제1 표면(12) 상에서 선형 불연속부로서 나타날 것이다. 이러한 선형 웨브 불연속부는 종축(L)에 방향적으로 대응한다.
터프트 형성된 웨브(21)의 설명으로부터, 터프트(6)의 루프형 섬유(8)가 전구체 웨브(21)의 제1 표면(12) 또는 제2 표면(14)으로부터 생겨 연장할 수 있음을 알 수 있다. 물론, 터프트(6)의 섬유(8)는 또한 전구체 웨브(21)의 내부(19)로부터 연장할 수 있다. 터프트(6)의 섬유(8)는 전구체 웨브(20)의 대체로 2차원인 평면 외부로 가압되는 것(즉, 도 3에 도시된 바와 같이 "Z-방향"으로 가압되는 것)으로 인해 연장한다. 일반적으로, 제2 영역(4)의 섬유(8 또는 18)는 섬유질 웨브 제1 영역(2)의 섬유와 일체형이고 이로부터 연장되는 섬유를 포함한다.
루프형 섬유(8)의 연장은 섬유의 소성 변형과 포아송 비(Poisson s ratio)의 효과로 인해 섬유 단면적 치수(예컨대, 원형 섬유의 경우 직경)의 전체적인 감소를 동반할 수 있다. 따라서, 터프트(6)의 섬유(8)의 일부분은 제1 영역(2)의 섬유뿐만 아니라 전구체 웨브(20)의 섬유의 평균 섬유 직경보다 작은 평균 섬유 직경을 가질 수 있다. 섬유 단면 치수의 감소가 터프트(6)의 기부(5)와 말단부(3) 중간에서 최대라는 것을 알았다. 이것은 터프트(6)의 기부(5)와 말단부(3)에서의 섬유의 부분이 이하에 더욱 완전하게 설명되는 롤(104)의 치(110)의 팁에 인접하여, 이 부분이 처리 중에 마찰식으로 고정되어 이동될 수 없기 때문인 것으로 여겨진다. 그러므로, 터프트(6)의 중간부는 신장 또는 연신에 더욱 자유로우며, 따라서 대응하는 섬유 단면적 치수 감소를 더욱 쉽게 겪을 수 있다.
도 7은 리지(106) 및 치(110)를 포함하는, 상호맞물림 롤(102)(및 이하에서 논의되는 102A와 102B)과 롤(104)의 일부분을 단면으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 치(110)는 치 높이(TH)(TH가 또한 리지(106) 높이에도 적용될 수 있고, 바람직한 실시예에서는 치 높이와 리지 높이가 동일함에 주목), 및 피치(P)로서 지칭되는 치 사이의 간격(또는 리지 사이의 간격)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 결합 깊이(depth of engagement, DOE)(E)는 롤(102, 104)들의 상호맞물림 수준의 척도이며, 리지(106)의 팁으로부터 치(110)의 팁까지 측정된다. 결합 깊이(E), 치 높이(TH), 및 피치(P)는 전구체 웨브(20)의 특성 및 본 발명의 웨브(1)의 요구되는 특성에 따라 요구되는 대로 변화될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 터프트(6)에서 루프형 섬유를 얻기 위하여, 결합 수준(E)이 커질수록, 필요한 섬유 이동성 및/또는 전구체 웨브(20)의 섬유가 가져야만 하는 연신 특성이 커진다. 또한, 요구되는 제2 영역(4)의 밀도(웨브(1)의 단위면적당 제2 영역(4))가 커질수록, 이하에 설명되는 바와 같이 피치는 작아져야 하며, 치 길이(TL)와 치 거리(TD)는 작아져야 한다.
도 8은 약 60 gsm 내지 100 gsm, 바람직하게는 약 70 gsm 또는 80 gsm 또는 90 gsm의 평량을 갖는 스펀본드 부직포 전구체 웨브(20)로부터 스펀본드 부직포 재료의 터프트 형성된 전구체 웨브(21) 또는 웨브(1)를 제조하는 데에 유용한 복수의 치(110)를 갖는 롤(104)의 일 실시예의 일부분을 도시한다. 도 8에 도시된 치(110)의 확대도가 도 9에 도시되어 있다. 롤(104)의 이러한 실시예에서, 치(110)는 일반적으로 치 팁(111)에서 선단 에지(LE)로부터 후단 에지(TE)까지 측정된 약 1.25 ㎜의 균일한 원주방향 길이 치수(TL)를 갖고, 약 1.5 ㎜의 거리(TD)로 서로 원주방향으로 균일하게 이격된다. 약 60 내지 100 gsm 범위의 평량을 갖는 전구체 웨브(20)로부터 부드러운 섬유질 웨브(1)를 제조하기 위하여, 롤(104)의 치(110)는 약 0.5 ㎜ 내지 약 3 ㎜ 범위의 길이(TL)와 약 0.5 ㎜ 내지 약 3 ㎜의 간격(TD), 약 0.5 ㎜ 내지 10 ㎜ 범위의 치 높이(TH), 및 약 1 ㎜(0.040 인치) 내지 2.54 ㎜(0.100 인치)의 피치(P)를 가질 수 있다. 결합 깊이(E)는 약 0.5 ㎜ 내지 약 5 ㎜(치 높이(TH)에 근접하는 최대치까지)일 수 있다. 물론, E, P, TH, TD 및 TL 각각은 터프트(6)의 요구되는 크기, 간격 및 면적 밀도(웨브(1)의 단위면적당 터프트(6)의 개수)를 달성하기 위하여 서로 독립적으로 변화될 수 있다.
도 9에 도시된 바와 같이, 각각의 치(110)는 팁(111), 선단 에지(LE) 및 후단 에지(TE)를 갖는다. 치 팁(111)은 섬유 파단을 최소화하기 위하여 둥글게 될 수 있고 바람직하게는 길게 되어 있으며, 제2 영역(4)의 종축(L)에 대응하는 대체로 종방향인 배향을 갖는다. 터프트 형성된 것으로서 설명될 수 있는 웨브(1)의 터프트(6)를 얻기 위하여 LE 및 TE가 롤(104)의 국부적인 주연 표면(120)에 극히 직교에 가까워야 한다고 여겨진다. 또한, 팁(111) 및 LE 또는 TE로부터의 천이는, 사용시 치(110)가 LE 및 TE에서 전구체 웨브(20)를 밀고 나가도록 충분히 작은 곡률 반경을 갖는, 직각과 같은 비교적 예각이어야 한다. 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 치(110)의 팁과 LE 및 TE 사이의 비교적 예각의 팁 천이를 가짐으로써, 치(110)가 전구체 웨브(20)를 통해 "명확하게", 즉 국부적이고 뚜렷하게 펀칭하게 하여, 최종 웨브(1)가 예컨대 "엠보싱"되기보다는 제2 영역(4)에서 "터프트 형성된" 것으로 설명될 수 있을 것으로 여겨진다. 이와 같이 처리된 때, 웨브(1)에는 전구체 웨브(20)가 원래 갖고 있을 수 있는 탄성을 넘는 어떠한 특정한 탄성도 부여되지 않는다.
치(110)가 길이가 긴 바람직한 실시예에서 설명되었지만, 터프트 형성된 웨브(1)를 생성하기 위해 치(110)가 길이가 길 필요는 없음을 인지하게 된다. 예를 들어, 치 길이(TL)는 예컨대 요구되는 피치(P)에 따라 변화할 수 있는 치 폭과 대체로 동일할 수 있다. 그러한 피치는 치 길이 대 치 폭의 종횡비가 1:1일 수 있으며, 대체로 정사각형인 또는 둥근 단면을 가지는 것으로서 설명될 수 있다. 또한, 치(110)의 크기, 형상, 배향 및 간격은 변화된 웨브(1) 특성 및 특징을 제공하도록 롤(104)의 원주 및 폭에 대해 변화될 수 있다. 예를 들어, 치(110)는 길이가 길며 MD로부터 소정 각도로 배향될 수 있으며, 심지어는 치 길이(TL)의 길이 치수가 롤(104) 상의 CD에 평행하게 배향되도록 배치될 수 있다.
더 빠른 라인 속도, 즉 회전하는 롤(102, 104)의 닙을 통한 비교적 빠른 처리 속도에서, 유사한 재료들이 터프트(6), 즉 터프트를 위한 매우 상이한 구조들을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 도 10 및 도 11은, 롤(102, 104)의 회전 속도, 즉 터프트 형성된 전구체 웨브(21)로 처리되는 전구체 웨브(20)의 (길이/시간 단위의) 라인 속도의 차이만을 제외하면, 동일한 공정 조건에 의해 동일한 재료로부터 제조된 터프트 형성된 전구체 웨브(21)에서의 대표적인 터프트(6)를 도시한다. 도 10 및 도 11에 도시된 웨브들 각각을 위해 사용된 전구체 웨브(20)는, 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 소재의 비비에이 넌우븐스(BBA Nonwovens)로 부터 입수가능하고 상표명 소프스판(Sofspan) 200(등록상표) 하에 판매되는, 폴리프로필렌을 포함하는 25 gsm 부직포 웨브였다. 도 10에 도시된 웨브는 약 3.4 ㎜(약 0.135 인치)의 결합 깊이(E), 약 1.5 ㎜(약 0.060 인치)의 피치(P), 약 3.7 ㎜(약 0.145 인치)의 치 높이(TH), 약 1.6 ㎜(약 0.063 인치)의 치 거리(TD), 및 약 1.25 ㎜(약 0.050 인치)의 치 길이(TL)를 갖는 롤(102, 104)의 닙(116)을 통해 처리되었다. 웨브는 약 15 미터/분(약 50 피트/분)의 라인 속도로 주행되었다. 도 11에 도시된 웨브는 도 10에 도시된 웨브와 동일하며, 약 150 미터/분(약 500 피트/분)인 라인 속도를 제외하면 동일한 조건 하에서 처리되었다.
도 10 및 도 11을 보는 것으로부터 알 수 있는 바와 같이, 도시된 터프트(6)들은 눈에 띄게 상이하다. 도 10에 도시된 터프트(6)는 도 2 내지 도 6에 도시된 터프트와 구조가 유사하다. 즉, 터프트는 매우 적은 수의 파단 섬유, 예컨대 도 5에 도시된 바와 같은 섬유(18)를 갖는 사실상 정렬된 루프형 섬유(8)를 나타낸다. 그러나, 도 11에 도시된 터프트(6)는 매우 상이한 구조, 즉 터프트(6)를 비교적 고속으로 형성하기 위해 처리되는 몇몇 스펀본드 부직포 재료를 대표하는 것으로 보이는 구조를 나타낸다. 그러한 구조가 고도로 접합된 스펀본드 부직포 재료를 대표하는 것으로, 높은 비율의 접합 영역이 처리 동안의 섬유 전위(dislocation) 및 이동을 억제하도록 하는 것으로 여겨진다. 이러한 구조는 터프트(6)의 근접부, 즉 기부(5)와 터프트(6)의 말단부, 즉 상부(3) 사이에서의 파단된 섬유와, 터프트(6)의 상부에서 섬유의 "매트"(mat)(7)처럼 보이는 것을 나타낸다. 매트(7)는 파단되지 않은 루프형 섬유(8)를 포함하며, 이에 의해 터프트(6) 상부에서 지지되며, 또한 전구체 웨브(20)와는 더 이상 일체가 아닌 파단된 섬유(11)의 부분을 포함한다. 즉, 매트(7)는 이전에는 전구체 웨브(20)와 일체였지만 도 1 및 도 2를 참조하여 설명된 공정에서 충분히 높은 라인 속도로 처리된 후에 전구체 웨브(20)로부터 완전히 분리된 섬유 부분을 포함한다.
비교적 높은 평량을 갖는 전구체 웨브(20)는 일반적으로 매트(7)에서 상대적으로 많은 섬유(11) 부분을 갖는 터프트 형성된 전구체 웨브(21)를 초래한다. 어떤 의미에서, 몇몇 전구체 웨브(20)의 경우에, 제조 동안에 치 팁(110)에 바로 인접한 전구체 웨브(20)의 섬유 함량의 대부분이 마치 터프트(6)의 말단부(3)까지 Z-방향으로 단순히 변위되어 매트(7)를 형성하는 것처럼 보인다.
섬유간 이동성(fiber-to-fiber mobility)은 전구체 웨브(20)에서 섬유간 접합부를 줄이거나 제거함으로써 증가될 수 있다. 가열된 캘린더 접합 공정에서의 부직포의 의도된 언더본딩(under-bonding)에서 열 접합부가 완전히 제거되거나 상당히 감소될 수 있다. 이러한 언더본딩은 가열된 캘린더의 표면 온도를 최적 조건 미만으로 낮추는 것 및/또는 보다 낮은 접합 압력의 사용을 통해 달성될 수 있다. 그러한 언더본딩이 올바르게 수행된 때, 대부분의 또는 모든 섬유들은 부직포가 섬유의 상당한 파단없이 후속의 기계적 변형을 받을 때 언더본딩된 부위로부터 분리될 수 있다. 이러한 언더본딩은 섬유간 이동성을 증가시키고, 섬유의 조기 파열없이 보다 큰 부직포 신장성을 허용한다. 유사하게, 하이드로인탱글드 웨브는 바람직하게는 섬유간 이동성을 증가시키도록 덜 인탱글링될 수 있다. 임의의 전구체 웨브(20)에 대하여, 본 명세서에 기재된 공정 이전에 전구체 웨브를 윤활시키는 것은 또한 마찰 계수의 감소에 의해 섬유간 이동성을 증가시킬 수 있다. 예를 들면, 롤(102, 104)의 닙(116)으로 진입하기 전에 광물 오일 윤활제가 전구체 웨브(20)에 적용될 수 있다. 섬유간 이동성을 증가시키기 위해 전구체 웨브(20)에 적용되는 다른 적합한 윤활제 또는 국소 처리제로는 물, 계면활성제, 실리콘 함유 물질, 섬유 마무리제, 플루오로중합체, 및 그 조합을 들 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 섬유간 이동성을 증가시키는 다른 방식은 용융 첨가제를 중합체에 첨가하는 것이다. 적합한 용융 첨가제로는 실리콘, 스테아르산아연, 스테아르산마그네슘, 지방산 아미드, 플루오로중합체, 폴리에틸렌 왁스, 미네랄 충전제, 폴리에틸렌 글리콜 올레이일 에테르, 및 마찰계수를 변경하하는 것으로 공지된 기타 첨가제를 들 수 있지만, 이로 한정되지 않는다.
도 1을 다시 참조하면, 터프트(6)가 형성된 후에, 터프트 형성된 전구체 웨브(21)는 회전하는 롤(104) 상에서 롤(104)과 제1 접합 롤(156) 사이의 닙(117)으로 이동한다. 접합 롤(156)은 많은 접합 기술을 용이하게 할 수 있다. 예를 들어, 접합 롤(156)은 닙(117)에서 열 에너지를 부여하여 터프트 형성된 웨브(21)의 인접한 섬유들을 터프트(6)의 말단부(팁)에서 용융 접합시키는 가열식 강철 롤러일 수 있다. 접합 롤(156)은 또한 압력만으로 또는 열 및 압력을 사용하여 열접합을 용이하게 할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 닙(117)은 터프트(6)의 말단부를 압축하기에 충분한 폭으로 설정될 수 있으며, 이는 높은 처리 속도에서 섬유로의 열 에너지 전달을 야기할 수 있으며, 섬유는 이때 재유동하여 접합할 수 있다.
접합 롤(156)은 또한 터프트(6)의 말단부로 접착제 또는 라텍스 결합제와 같은 접합제를 적용 및/또는 경화시키는 시스템의 일부일 수 있다. 예를 들어, 접합 롤(156)은 그러한 접합제 상에 인쇄를 하는 그라비어 인쇄 시스템의 일부일 수 있다. 용이하게 되는 접합의 유형에 따라, 접합 롤(156)은 매끄러운 강철 표면 또는 비교적 부드럽고 가요성인 표면일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 바람직한 웨브와 관련하여 이하에서 논의되는 바와 같이, 접합 롤(156)은 터프트(6)의 말단부의 인접한 섬유들을 열접합시키기 위해 터프트 형성된 웨브(21)에 충분한 열 에너지를 부여하도록 설계된 가열식 롤이다. 열접합은 인접한 섬유들을 직접 용융 접합시킴으로써 또는 폴리에틸렌 분말과 같은 중간 열가소성 제제를 용융시키고 이후 용융된 열가소성 제제가 인접한 섬유들을 점착시킴으로써 될 수 있다. 그러한 목적을 위해 전구체 웨브(20)에 폴리에틸렌 분말이 첨가될 수 있다.
제1 접합 롤(156)은 터프트(6)의 말단부(3)에서 섬유(8 또는 18)를 용융시키거나 부분적으로 용융시키기에 충분하게 가열될 수 있다. 제1 접합 롤(156)에서 필요한 열량 또는 열용량은 터프트(6)의 섬유의 용융 특성 및 롤(104)의 회전 속도에 따른다. 제1 접합 롤(156)에서 필요한 열량은 또한 터프트(6)의 말단부(3)에서 요구되는 용융 정도뿐만 아니라 롤(104) 상의 치(110)의 팁과 제1 접합 롤(156) 사이에 유도된 압력에 따른다. 일 실시예에서, 접합 롤(156)은, 터프트(6)의 말단부(3)에서 섬유를 용융시킬 뿐만 아니라 실제로 터프트(6)의 단부를 통해 절단하도록, 접합된 부분을 통해 절단하기에 충분한 열 및 압력을 제공할 수 있다. 그러한 실시예에서, 터프트는 2개의 부분으로 분할되어 더 이상 루프형이 아니다. 일 실시예에서, 압력 단독으로는 터프트의 루프형 부분이 이를 통해 절단되게 함으로써, 터프트(6)가 섬유 자유 단부를 갖는 비-루프형 터프트가 되게 한다. 회전식 와이어 브러시 휘일의 사용과 같은 당업계에 공지된 다른 방법이 또한 루프형 섬유의 루프를 절단하여 비-루프형 터프트를 형성하기 위해 이용될 수 있다.
일 실시예에서, 제1 접합 롤(156)은 터프트(6)의 인접한 섬유들을 용융 접합시키기에 충분한 표면 온도를 갖도록 가열된 가열식 강철 원통형 롤이다. 제1 접합 롤은 내부 전기 저항 가열기에 의해, 고온 오일에 의해, 또는 가열식 롤을 제조하는 당업계에 공지된 임의의 다른 수단에 의해 가열될 수 있다. 제1 접합 롤(156)은 당업계에 공지된 바와 같은 적합한 모터 및 링키지(linkage)에 의해 구동될 수 있다. 마찬가지로, 제1 접합 롤은 닙(117)이 정확하게 조절 및 설정되도록 조절가능한 지지체 상에 장착될 수 있다.
일 실시예에서, 접합 롤(156)을 통한 접합은 로션, 감압 접착제, 잉크, 페인트, 또는 요구되는 다른 코팅의 적용과 함께 조합될 수 있다. 예를 들어, 가열식 접합 롤(156)은 터프트 형성된 전구체 웨브(21) 상에 인쇄된 디자인을 부여하기 위하여 충분히 고온인 잉크를 인가할 수 있는 그라비어 롤일 수 있다. 마찬가지로, 피부 효과를 제공하기에 적합한 로션이 접합 롤(156)에 의해 적용될 수 있다. 이러한 방식으로 잉크 또는 다른 코팅을 적용하는 주요 이점은 코팅이 터프트(6)의 말단부 상에 침착되어, 웨브(1)의 일 면을 효과적으로 코팅하기 위해 필요한 코팅량을 보존할 수 있다는 것이다. 다른 실시예에서, 로션, 코팅, 잉크 등의 적용은 접합 롤(156)을 통한 접합 없이 추가될 수 있다.
도 12는 중간 웨브(22)가 되도록 닙(117)을 통해 처리된 후의 터프트 형성된 전구체 웨브(21)의 일부분을 도시하는데, 중간 웨브는 추가의 처리 없이 본 발명의 웨브(1)가 될 수 있다. 중간 웨브(22)는, 말단에 배치되는 용융 접합된 부분(9)을 형성하도록 인접한 섬유들이 적어도 부분적으로 접합되게 하기 위하여 터프트(6)의 말단부(3)가 접합된, 바람직하게는 열용융 접합된 것을 제외하고는, 앞서 설명한 터프트 형성된 전구체 웨브(21)와 유사하다. 일 실시예에서, 중간 웨브(22)는 100% 폴리에틸렌/폴리프로필렌(외피/코어) 2성분 섬유를 함유한 80 gsm 스펀본드 부직포를 포함하는 전구체 웨브(20)로부터 제조될 수 있다. 전술한 공정에 의해 터프트(6)를 형성한 후, 인접한 섬유 부분들이 용융 접합된 부분(9)을 갖는 터프트(6)를 형성하도록 서로 결합되게 하기 위하여 터프트(6)의 말단부(3)가 가열되어 이산된 2성분 섬유들의 폴리에틸렌 부분들을 열결합시킬 수 있다.
말단에 배치되는 용융 접합된 부분(9)은 열 에너지 및 압력을 터프트(6)의 말단부에 인가함으로써 만들어질 수 있다. 말단에 배치되는 용융 접합된 부분(9)의 크기 및 질량은 터프트(6)의 말단부에 가해지는 열 에너지의 양, 장치(150)의 라인 속도 및 열 인가 방법을 변경함으로써 변화할 수 있다.
다른 실시예에서, 말단에 배치되는 용융 접합된 부분(9)은 복사열을 인가함으로써 만들어질 수 있다. 즉, 일 실시예에서, 접합 롤(156)이 복사열원으로 교체되거나 복사열원에 의해 보완될 수 있어서, 복사열은 터프트(6)의 말단에 배치되는 부분 내의 섬유 부분을 연화 또는 용융시키기에 충분한 거리에서 그리고 대응하는 충분한 시간 동안 터프트 형성된 전구체 웨브(21)로 향하게 될 수 있다. 복사열은 임의의 공지된 복사 가열기(radiant heater)에 의해 인가될 수 있다. 일 실시예에서, 복사열은 터프트 형성된 전구체 웨브(21)와 관련하여 배치되는 저항 가열식 와이어(resistance-heated wire)에 의해 제공될 수 있는데, 이는 웨브가 와이어와 관련하여 이동될 때 복사열 에너지가 터프트(6)의 말단에 배치되는 부분을 적어도 부분적으로 용융시키기에 충분히 근접하고 균일하게 이격된 거리에서 CD 방향으로 연장된다. 다른 실시예에서, 가열식 다리미(flat iron), 예컨대 의류를 다림질하기 위한 핸드-헬드형 다리미가 터프트(6)의 말단부(3)에 인접하게 유지되어 이 다리미에 의해 용융이 이루어질 수 있다.
전술한 바와 같이 중간 웨브(22)를 처리하는 것의 이점은 터프트(6)의 말단부(3)가 터프트(6)를 압축하거나 편평하게 하지 않고서 닙(117) 내에서 소정 크기의 압력 하에서 용융될 수 있다는 것이다. 이와 같이, 말하자면 성형 후에 열접합을 제공함으로써 3차원 웨브가 생성되어 그 형상으로 경화 또는 "고정"(locked-in)될 수 있다. 그러므로, 사실상 접합되지 않은 웨브는 웨브가 그의 3차원성을 유지하는 것을 보장하는 데에 도움이 되는 방식으로 접합 및 성형되도록 장치(150)에 의해 처리될 수 있다. 이러한 경화된 3차원 웨브는 사용된 웨브 재료의 유형과 유발된 경화의 정도에 따라 원하는 신장 또는 탄성 특성을 가질 수 있다. 또한, 말단에 배치되는 접합된 또는 용융 접합된 부분(9)은 웨브(1)가 압축력 또는 전단력을 받을 때 터프트(6)의 터프트 형성된 로프티(lofty) 구조를 유지하는 데에 도움이 될 수 있다. 예를 들면, 제1 영역(2)과 일체형이지만 이로부터 연장하는 섬유를 포함하며 말단에 배치되는 용융 접합된 부분(9)을 갖는 터프트(6)를 가지도록 앞서 개시된 바와 같이 처리된 웨브(1)는 공급 롤 상으로의 권취 및 후속하는 권취해제에 기인하는 압축 후에 개선된 형상 유지성을 가질 수 있다. 인접한 섬유들을 터프트(6)의 말단부에서 함께 접합함으로써, 터프트는 압축시 무작위적인 붕괴를 보다 적게 겪게 되는데, 즉 터프트(6)의 전체 구조가 함께 이동하게 됨으로써 웨브의 표면을 문지르는 것과 연관된 압축력 및/또는 전단력에 의한 것과 같이 무질서하게 되는 경우에도 양호한 형상 유지성이 허용될 수 있는 것으로 여겨진다. 와이핑(wiping) 또는 문지르기(rubbing) 응용에서 사용될 때, 터프트(6)의 접합된 말단부는 웨브(1)에 보풀이 일거나(fuzzing) 벗겨지는(pilling) 것을 또한 감소시키거나 제거할 수 있다.
다른 실시예에서, 웨브(1)는 터프트(6)의 말단에 배치되는 부분에 있지 않은 또는 말단에 배치되는 부분뿐만 아니라 다른 부분에도 있는 용융 접합된 부분을 가질 수 있다. 예컨대, 접합 롤(156)용으로 편평한 원통형 롤 대신에 정합 리지형 롤러를 사용함으로써, 기부(5)와 말단부(3) 중간의 위치와 같은 터프트(6)의 다른 부분에 있을 수 있다. 유사하게, 용융 접합된 재료의 연속선이 터프트(6)의 열들 사이의 제1 표면(12) 상에 만들어질 수 있다.
일반적으로, 하나의 제1 접합 롤(156)이 도시되어 있지만, 이러한 공정 단계에서 하나 초과의 접합 롤이 존재할 수 있어서, 접합은 일련의 닙(117)들에서 수행되고/수행되거나 상이한 유형의 접합 롤(156)들을 수반한다. 또한, 접합 롤만이 존재하기 보다는, 예컨대 기능적 이점을 부여하기 위한 다양한 표면 처리에서와 같이 다양한 물질을 전구체 웨브(20) 또는 터프트 형성된 웨브(21)에 전달하기 위한 유사한 롤들이 제공될 수 있다. 예를 들면, 터프트 형성된 웨브(21) 또는 중간 웨브(22)의 제1 면(12)은 다양한 디자인 또는 표시를 부가하도록 잉크로 인쇄될 수 있다. 접합 롤(156)과 유사한 롤은, 예컨대 그라비어 인쇄 롤일 수 있다. 또한, 피부 케어 로션, 계면활성제, 소수성 물질 등이 터프트(6)의 말단부(3)를 비롯한, 터프트 형성된 웨브(21) 또는 중간 웨브(22)의 제1 면(12)에 부가될 수 있다. 이러한 목적을 위한 추가의 롤들이 접합 롤(156) 앞 및/또는 뒤에서 장치(150) 내에 배치될 수 있다. 이러한 처리 응용을 위한 당업계에 공지된 임의의 공정이 이용될 수 있다.
또한, 로션, 잉크, 계면활성제 등과 같은 물질은 접합 롤(156) 앞 또는 뒤에서 터프트 형성된 웨브(21) 또는 중간 웨브(22)에 분무, 코팅, 슬롯 코팅, 압출, 또는 달리 인가될 수 있다. 이러한 처리 응용을 위한 당업계에 공지된 임의의 공정이 이용될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 추가의 웨브가 닙(117)에서 도입되어(도 1에는 도시 안됨) 닙(117) 내에서 터프트 형성된 전구체 웨브(21) 상으로 접합될 수 있다. 즉, 추가의 웨브는 예컨대 롤 스톡(roll stock)으로부터 공급되고 닙(117) 내로 도입되어, 터프트(6)의 말단부(3)와 추가의 웨브 사이가 접합된 라미네이트 구조를 형성한다. 이러한 방식으로, 사실상 편평하고 매끄러운 외부 표면을 가지며 사실상 빈 체적을 갖는 라미네이트가 생성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 터프트(6)는 내부에 있게 되어 라미네이트의 2개의 외부 표면을 분리한다. 터프트(6) 내에 상대적으로 강성인 섬유를 사용하는 것은 이러한 라미네이트를 부드럽고 내압축성인 부직포 복합 웨브일 수 있게 한다.
중간 웨브(22)는 본 발명의 웨브(1)의 추가의 처리를 위하여 공급 롤 상에 권취될 수 있다. 그러나, 웨브(1)의 바람직한 실시예에서, 중간 웨브(22)는 도 1에 도시된 바와 같이 닙(118) 뒤에서 롤(104)로부터 제거함으로써 추가로 처리된다. 닙(118)은 롤(104, 102B)들 사이에 형성되며, 이때 롤(102B)은 바람직하게는 롤(102A)과 동일한 것이다. 롤(102B)로 돌아가게 하는 것의 목적은 중간 웨브(22)를 그 상에 형성된 터프트(6)를 흐트러지게 하지 않고서 롤(104)로부터 제거하는 것이다. 롤(102B)은 롤(102A)이 그러한 것과 동일하게 롤(104)과 상호맞물리기 때문에, 터프트(6)는 중간 웨브(22)가 롤(102B) 둘레에 감김에 따라 롤(102B)의 홈(108) 내로 끼워질 수 있다.
중간 웨브(22)는 롤(102B)과 제2 접합 롤(158) 사이의 닙(119)을 통과하여 처리될 수 있다. 제2 접합 롤(158)은 제1 접합 롤(156)과 설계가 동일할 수 있다. 제2 접합 롤(158)은 중간 웨브(22)의 제2 표면(14)의 일부분을 적어도 부분적으로 용융시키기에 충분한 열을 제공하여, 롤(102B)의 리지(106)의 팁과 롤(158)의 대체로 편평하고 매끄러운 표면 사이의 닙 압력에 상응하는, 교차하지 않고 사실상 연속적인 복수의 용융 접합된 영역(11)을 형성할 수 있다.
제2 접합 롤은 공정에서 단지 접합 단계로서(즉, 터프트(6)의 말단부를 접합함으로써 중간 웨브(22)가 먼저 형성되게 함이 없이) 사용될 수 있다. 이러한 경우, 웨브(1)는 그의 제2 면(14) 상에 접합된 부분을 갖는 터프트 형성된 웨브일 것이다. 그러나, 일반적으로, 웨브(1)는 터프트(6)의 접합된 말단부 및 제2 면(14) 상에 복수의 사실상 연속적인 비교차형 용융 접합된 영역(11)을 갖는 이중 접합된 웨브(1)인 것이 바람직하다.
일반적으로, 제1 접합 롤(156)과 마찬가지로, 제2 접합 롤(158)은 화학적 접합, 예컨대 접착제 또는 라텍스 결합제 재료의 적용에 의한 접합, 또는 압력 단독에 의하거나 열과 조합된 압력에 의한 접합을 용이하게 할 수 있다. 유사하게, 제1 접합 롤(156)과 마찬가지로, 바람직한 실시예에서, 제2 접합 롤(158)은 웨브(22)가 본 발명의 웨브(1)일 수 있는 이중 접합된 웨브(23)를 형성하도록 닙(119)을 통과하여 나아감에 따라 중간 웨브(22)의 인접한 섬유들을 용융 접합시키기에 충분한 온도로 가열되는 가열식 롤이다.
도 14에 도시된 바와 같이, 용융 접합된 영역(11)은 용융 접합된 재료의 대체로 직선의 평행한 줄무늬 또는 밴드일 수 있다. 이러한 설명은 가열식 롤(158)의 경우에 대한 것임에 유의한다. 접착제에 의해 접합되는 실시예의 경우, 동일한 구조의 접합된 영역이 달성될 수 있지만, 물론 "용융 접합"되지는 않을 것이다. 일반적으로, 용융 접합된 재료의 밴드 또는 줄무늬가 불연속부(16)의 모든 열 사이(즉, 터프트(6)의 모든 열 사이)에 배치될 필요는 없다. 제2 접합 롤(158)은 닙(119)에서 미리 설정된 위치에서만 접촉하도록 설계될 수 있어서, 용융 접합된 재료(11)의 줄무늬의 개수와 배치는 필요에 따라 달라질 수 있다. 또한, 롤(104)의 리지(106)들이 불연속적인 경우, 용융 접합된 부분은 예컨대 MD 배향으로 점선(dash) 또는 점(dot)으로 나타날 수 있는 재료의 불연속적인 줄무늬 또는 밴드일 수 있다.
웨브(1)의 용도에 기초하여 이루어질 수 있는 많은 변형이 존재한다. 용융 접합된 영역(11)들은 인열을 위한 일 유형의 천공부를 형성할 수 있거나 재료를 기계적으로 약화시킬 수 있는 열을 지어 있을 수 있다. 대안적으로, 일부 웨브(1)에서는 단지 간헐적이거나 엇갈린 용융 접합된 영역(11)을 갖는 것이 바람직할 수도 있다. 이는 재료의 강도가 중요한 경우 바람직할 수 있다. 간헐적이거나 엇갈린 용융 접합된 영역(11)은 치(110)들을 엇갈리게 함으로써 또는 기타 기계적 조정을 통해 형성될 수 있다.
도 15의 단면에 도시되어 있는 바와 같이, 본 발명의 웨브(1)는 터프트(6)의 말단부 상의 용융 접합된 영역 및 제2 표면(14) 상의 용융 접합된 영역(11)의 줄무늬 또는 밴드를 가질 수 있다. 용융 접합된 영역(11)은 사실상 표면만 접합될 수도 있으며, 또는 닙(119)에서의 시간, 압력 및 온도 관계에 따라서는 심지어 제1 표면(12) 상의 일부 섬유를 접합시킬 정도까지 사실상 웨브(1) 전체를 통해 접합될 수 있다. 제1 접합 롤(156)과 마찬가지로, 제2 접합 롤(158)의 열 출력은 영역(11) 내에서 요구되는 용용 접합의 정도를 생성하기 위하여 필요한 열전달량을 제공하도록 조절될 수 있다.
일반적으로, 하나의 제2 접합 롤(158)이 도 1에 도시되어 있지만, 이러한 공정 단계에서 하나 초과의 접합 롤이 존재할 수 있어서, 접합은 일련의 닙(119)들에서 수행되고/수행되거나 상이한 유형의 접합 롤(158)들을 수반한다. 이러한 경우, 롤(102B, 158)의 원주는 다수의 롤(158)이 롤(102B)의 원주 둘레에 닙(119)들을 형성할 수 있도록 그에 따라 조절될 수 있다. 또한, 접합 롤만이 존재하기 보다는, 예컨대 기능적 이점을 부여하기 위한 다양한 표면 처리에서와 같이 다양한 물질을 웨브(1)에 전달하기 위한 유사한 롤들이 제공될 수 있다. 예를 들면, 터프트 형성된 웨브(21) 또는 중간 웨브(22)의 제1 면(12)은 다양한 디자인 또는 표시를 부가하도록 잉크로 인쇄될 수 있다. 접합 롤(156)과 유사한 롤은, 예컨대 그라비어 인쇄 롤일 수 있다. 또한, 피부 케어 로션, 계면활성제, 소수성 물질 등이 터프트(6)의 말단부(3)를 비롯한, 터프트 형성된 웨브(21) 또는 중간 웨브(22)의 제1 면(12)에 부가될 수 있다. 이러한 목적을 위한 추가의 롤들이 접합 롤(156) 앞 및/또는 뒤에서 장치(150) 내에 배치될 수 있다. 이러한 처리 응용을 위한 당업계에 공지된 임의의 공정이 이용될 수 있다.
또한, 로션, 잉크, 계면활성제 등과 같은 물질은 접합 롤(156) 앞 또는 뒤에서 터프트 형성된 웨브(21) 또는 중간 웨브(22)에 분무, 코팅, 슬롯 코팅, 압출, 또는 달리 인가될 수 있다. 이러한 처리 응용을 위한 당업계에 공지된 임의의 공정이 이용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 용융 접합된 영역에 개구를 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 터프트(6)의 말단부 상의 용융 접합된 영역과 제2 표면(14) 상의 용융 접합된 영역(11)은 용융 접합된 영역이 형성된 후에 신장 단계를 이용함으로써 개방되거나 개구로 형성될 수도 있다. 신장 단계는 링 롤링(ring rolling) 또는 임의의 다른 유형의 신장일 수 있다. 루프의 기부에서 개구가 필요한 경우, 제2 표면(14) 상의 용융 접합된 영역(11)이 형성되고 이어서 웨브(11)가 링 롤링될 수 있다.
웨브(1)가 형성된 후, 이는 보관을 위해 그리고 다른 제품의 구성요소로서 추가로 처리되도록 공급 롤(160) 상에 권취될 수 있다.
본 발명의 웨브(1)는 선택된 특성을 갖는 가공된 재료를 생산하는 많은 기회를 제공한다. 예를 들면, 웨브(1)는 터프트(6) 내에서 노출된 섬유 단부를 가질 가능성이 통계적으로 예측될 수 있도록 카디드 전구체 웨브(20) 내의 스테이플 섬유의 길이를 선택함으로써 제조될 수 있다. 또한, 스테이플 섬유의 카디드 웨브는 하이브리드(hybrid)를 생성하도록 스펀본드 부직포 웨브와 블렌딩 또는 라미네이팅될 수 있어서, 터프트(6)는 주로 루프형 스펀본드 섬유를 포함하고 제1 영역(2)은 카디드 및 스펀본드 섬유 모두를 포함한다. 전구체 웨브(20)의 섬유의 유형, 스테이플 섬유의 길이, 섬유의 층 형성, 및 다른 변형은 웨브(1)의 요구되는 마찰 특성을 생성하도록 필요에 따라 달라질 수 있다.
본 발명의 공정 및 장치의 이점 중 한 가지는 최소한의 섬유간 접합이 존재하는 전구체 웨브(또는 웨브)(20)로부터 접합된 부직포 웨브를 생성한다는 것이다. 예를 들면, 전구체 웨브는 부직포 웨브의 기술 분야에서 통상 공지된 바와 같은 이산된 열점 접합부의 패턴을 갖는 부직포 웨브일 수 있다. 그러나, 일반적으로, 최대의 섬유 이동성 및 전위를 허용하도록 접합 지점들의 개수를 최소화하고 접합 지점들의 간격을 최대화하는 것이 바람직하다. 대안적으로, 접합되지 않은 웨브를 닙(116)으로 제공하기에 적절한 관리 및 기술이 사용된다면, 접합되지 않은 전구체 웨브(20)가 이용될 수 있다. 적절한 관리 및 기술은, 예컨대 섬유 배분(laydown)으로부터 닙(116)까지 진공 이송 벨트(vacuum conveyor belt)를 사용함으로써 달성될 수 있다. 이러한 웨브에서, 섬유는 최대의 섬유 이동성을 가질 수 있으며, 웨브 접합은 제1 접합 롤러(156)에서 이루어져서 안정화된 터프트 형성된 웨브를 형성할 수 있다. 일반적으로, 상대적으로 큰 직경, 및/또는 상대적으로 높은 파단 연장성(extension to break), 및/또는 상대적으로 높은 섬유 이동성을 갖는 섬유를 이용함으로써 더욱 양호하고 더욱 뚜렷하게 형성된 터프트(6)를 생성할 수 있다.
웨브(1)가 단일 층 전구체 웨브(20)로부터 제조된 단일 층 웨브로서 바람직한 실시예에서 개시되었지만, 항상 이러할 필요는 없다. 예를 들면, 2개 이상의 층 또는 겹(ply)을 갖는 라미네이트 또는 복합 전구체 웨브(20)가 사용될 수 있다. 일반적으로, 예컨대 라미네이트 전구체 웨브로부터 형성된 루프형 정렬된 섬유(8)가 라미네이트의 하나 또는 둘 다의 (또는 모든) 층으로부터의 섬유로 구성될 수 있다는 것을 생각하면 웨브(1)에 대한 상기의 설명은 계속 유효하다. 따라서, 이러한 웨브 구조에 있어서, 모든 층의 섬유가 연장되기 전에 파단되지 않도록 충분한 직경, 연신 특성 및 섬유 이동성을 가지며 라미네이트의 모든 층으로부터의 섬유가 터프트(6)에 기여하는 것이 바람직하다면 터프트가 충분한 직경, 연신 특성 및 섬유 이동성을 가지는 것이 중요할 수 있다.
다층 웨브(1)는 단일 층 웨브(1)에 비해 주목할만한 이점을 가질 수 있다. 예를 들면, 2개의 전구체 웨브(20A, 20B)를 이용하는 다층 웨브(1)로부터의 터프트(6)는 2개의 전구체 웨브를 상호 "고정"(lock)하여 층들 사이에 접착체를 사용하거나 또는 열 접합을 필요로 하지 않고도 라미네이트 웨브를 형성하는 "포개진"(nested) 관계로 섬유를 포함할 수 있다. 다른 실시예에 있어서, 다층 웨브는 층 내의 섬유들이 동일한 신장성을 갖지 않도록 선택될 수 있다. 이러한 웨브는 하부 층으로부터 위로 그리고 상부 층을 통과하도록 섬유를 밀어 올림으로써 터프트(6)를 생성할 수 있는데, 상기 상부 층은 거의 또는 모든 섬유들이 터프트(6)에 기여하지 않게 한다. 예를 들어, 라미네이트 웨브의 상부 층은 본 발명의 장치에 의해 처리될 때 단순히 "뚫고 나가는"(poked through) 중합체 필름일 수 있다. 이러한 웨브에 있어서, 제2 접합 롤(158)은 중합체 필름을 예컨대 상부 부직포 층에 용융 접합하기 위해 사용될 수 있다. 일반적으로, 추가 웨브 층을 포함하는 추가 재료 층은 웨브(1)의 각 면에 라미네이팅됨으로써 예컨대 접합에 의해 웨브(1)에 결합될 수 있다.
다층 웨브(1)에서, 각각의 전구체 웨브는 상이한 재료 특성들을 가질 수 있어, 웨브(1)에 이로운 특성들을 제공한다. 예를 들면, 2개(또는 그 이상)의 전구체 웨브, 예컨대 제1 및 제2 전구체 웨브(20A, 20B)를 포함하는 웨브(1)는 이하에서 더욱 충분하게 설명되는 바와 같이, 일회용 흡수용품 상의 톱시트로서 사용되기 위한 이로운 유체 취급 특성을 가질 수 있다. 우수한 유체 취급을 위하여, 예를 들면, 제1 전구체 웨브(20A)는 상부 층(즉, 일회용 흡수용품 상의 톱시트로서 사용될 때 신체 접촉함)을 형성할 수 있고 비교적 소수성인 섬유로 구성될 수 있다. 제2 전구체 웨브(20B)는 비교적 친수성인 섬유로 구성된 하부 층(즉, 일회용 기저귀 상에 사용될 때 톱시트와 흡수 코어 사이에 배치됨)을 형성할 수 있다. 상부의 비교적 소수성인 층 상에 침착된 유체는 하부의 비교적 친수성인 층으로 신속하게 운반된다. 관측된 신속한 유체 운반에 대한 한 가지 근거는 터프트(6)의 대체로 정렬된 섬유(8, 18)에 의해 형성된 모세관 구조이다. 섬유(8, 18)는 인접한 섬유들 사이에 방향성 있게 정렬된 모세관을 형성하고, 모세관 작용은 터프트(6)의 근접 부분(5) 근처의 섬유의 일반적인 수렴(convergence)에 의해 향상된다.
터프트(6)에 의해 생성된 빈 영역(10)을 통해 웨브(1)로 유입되는 유체의 능력에 의해 신속한 유체 운반이 더욱 증가하는 것으로 믿어진다. 이러한 "측방향 유입"(lateral entry) 성능 및/또는 모세관 작용, 및/또는 웨브(1)의 구조에 의해 제공되는 친수성 구배(hydrophilicity gradient)는 웨브(1)가 일회용 흡수용품에 대한 최적의 유체 취급을 위한 이상적인 재료가 되게 한다. 특히, 다층 웨브(1)는 유체 취급 특성의 더욱 큰 개선을 제공할 수 있다. 웨브(1)가 일회용 흡수 제품 내의 유체 취급 부재로서 사용될 때, 제1 표면(12)이 착용자의 신체를 향해 또는 착용자의 신체로부터 멀어지는 방향을 향해 배향되도록 웨브(1)는 배향될 수 있다. 따라서, 일 실시예에서 터프트는 착용자의 피부를 향해 연장할 것이고, 다른 실시예에서 터프트는 착용자로부터 멀어지는 방향으로 일회용 흡수용품의 다른 구성요소 또는 착용자의 의복을 향해 연장할 것이다.
다른 실시예에서, 제1 전구체 웨브(20A)는 비교적 부드러운 섬유(예컨대, 폴리에틸렌)로 구성될 수 있는 한편, 제2 전구체 웨브(20B)는 비교적 강성인 섬유(예컨대, 폴리에스테르)로 구성될 수 있다. 이러한 다층 웨브(1)에 있어서, 터프트(6)는 심지어 압력 인가 후에도 도 15에 도시된 바와 같이 소정량의 높이(h)를 유지하거나 회복할 수 있다. 특히, (섬유를 당업계에 공지된 수단에 의해 소수성 또는 친수성이 되게 할 수 있는) 전술된 바와 같은 친수성 구배를 갖도록 조합된 경우와 같은 구조의 이점은 웨브(1)를 우수한 유체 획득 및 우수한 재습윤 특성(즉, 톱시트의 표면으로 복귀하는 유체 이동의 감소)을 제공하여야 하는 여성 위생용 제품의 톱시트로서 사용하기에 적합하게 한다. 제2 전구체 웨브(20B)의 비교적 강성인 섬유에 의해 제공된 증가된 강성은 웨브의 증가된 내압축 두께(caliper 또는 thickness)를 위해 제공되는 한편, 제1 전구체 웨브(20A)의 비교적 부드러운 섬유는 웨브/피부 경계에서의 부드러움을 위해 제공되는 것으로 여겨진다. (인접한 섬유들이 상호 접합되었으므로 생긴 모세관 특성의 부족에 기인하여) 터프트(6)의 말단 배치된 부분(3)이 상대적으로 유체 없이 유지될 수 있게 하는 능력과 함께 이러한 여분의 두께에 의해 유아용 기저귀, 성인용 요실금 제품, 및 붕대 등 뿐만 아니라 여성용 위생 제품에 사용하기 위한 우수하고, 부드럽고, 건조한(건조한 느낌의) 톱시트가 얻어진다.
도 16 내지 도 18은 전구체 웨브(20A 또는 20B)의 재료 특성에 따라 터프트(6)에 대한 가능한 구조의 대표적인 개략도를 도시한다. 도시되지 않은 다른 구조가 성취될 수 있는데, 이때 다양한 구조에 대한 유일한 제한은 전구체 웨브의 재료 특성에서의 고유한 제한이다.
따라서, 상기의 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 사용되는 전구체 웨브(들)(20)와, 치(110)를 포함하는 롤(102, 104)의 치수 파라미터와, 제1 및/또는 제2 접합 롤(156, 158)의 가열 특성에 따라, 본 발명의 웨브(1)는 광범위한 물리적 특성을 보여줄 수 있다. 웨브(1)는 부드러움에서 거칠어짐까지 선택적으로 겪게 되는 텍스처의 범위, 비흡수성에서 고 흡수성 범위의 흡수성, 비교적 작은 부품성에서 비교적 큰 부품성 범위의 부품성; 저 인열 강도에서 고 인열 강도 범위의 인열 강도; 비탄성에서 적어도 100% 탄성적으로 확장 가능한 범위의 탄성, 고려되는 화학물질에 따른 비교적 낮은 저항성에서 높은 저항성 범위의 화학적 저항성, 및 차폐 성능, 내알카리성, 불투명도, 와이핑 성능, 물 흡수성, 오일 흡수성, 습기 침투성, 단열 특성, 내후성, 고강도, 고인열력, 내마모성, 정전 제어성, 드레이프, 염료 친화성, 안전성 등으로 일반적으로 설명되는 다양한 기타 변동 가능한 변수를 나타낼 수 있다. 일반적으로, 전구체 웨브(20)의 섬유의 연신 특성에 따라, 장치(150)의 치수는 (도 15에 도시된 바와 같은) 높이(h)를 포함하는 제2 영역(4)과 연관된 광범위한 치수와, 이산된 터프트(6)의 면적 밀도를 포함하는 간격을 갖는 웨브(1)를 생산하도록 변동될 수 있다.
일 실시예에서, 2층 라미네이트 웨브(1)는 제1 및 제2 가열 롤(156, 158)의 경우 섭씨 135도(화씨 275도)의 가열된 롤 온도를 갖는 본 명세서에 개시된 방법 및 장치에 의해 생산될 수 있다. 닙(116)의 결합 깊이(E)는 약 1.8 ㎜(약 0.070 인치) 내지 약 2.54 ㎜(0.100 인치)이고 약 3.4 ㎜(약 0.130 인치)일 수 있다. 치 높이(TH)는 약 1.8 ㎜(약 0.070 인치) 내지 약 3.4 ㎜(약 0.130 인치)일 수 있고, 피치(P)는 약 1.5 ㎜(약 0.060 인치) 내지 약 3.4 ㎜(약 0.130 인치)일 수 있다. 라미네이트 웨브는 약 15 미터/분(약 50 피트/분) 내지 약 150 미터/분(약 500 피트/분)의 라인 속도로 주행될 수 있다.
다층 실시예들에서, 하나의 층은 45 gsm 50%/50% 6 데니어 PET/2성분 열점 본디드 카디드 웨브이다. PET 섬유는 미국 노스캐롤라이나주 샬럿 소재의 웰만, 인크.(Wellman, Inc.)로부터 Type 204 명칭 하에 얻어지는 원형 단면 형상을 갖는 계면활성제 처리된 PET의 크림프된 5.1 ㎝(2 인치) 절단길이의 섬유일 수 있다. 2성분 섬유는 미국 조지아주 애틀란타 소재의 파이버비젼 엘비(Fibervision LB)로부터 Type T425 명칭 하에 얻어지는 비교적 친수성인 6 데니어 폴리에틸렌/폴리프로필렌의 크림프된 5.1 ㎝ (2 인치) 절단길이의 2성분 결합제 섬유(더 높은 용융점의 폴리프로필렌 코어/낮은 용융점의 폴리에틸렌 외피)일 수 있다. 모든 백분율은 중량 퍼센트를 말한다.
웨브(1)의 다른 2층 실시예는 전술한 것과 유사하게 제조될 수 있지만, 제1 및 제2 가열된 롤(156, 158)의 경우 가열된 롤 온도가 섭씨 146도(화씨 295도)이고 라인 속도는 약 152 미터/분(500 피트/분)이다.
전술한 웨브(1)의 2층 실시예의 모두는 적어도 상대 친수성에서는 차이가 있는 부직포 전구체 웨브를 이용하고, 이하에서 충분히 설명되는 바와 같이 특히 생리대용 커버 시트(예컨대, 톱시트)로서의 생리용품에서의 사용에 적합하다. 다른 실시예에서, 터프트(6)가 형성될 때 중합체 필름이 터프트 위로 커버 또는 캡(cap)을 형성하도록, 제1 전구체 웨브는 부직포일 수 있고 제2 전구체 웨브는 중합체 필름일 수 있다. 예를 들어, 도 16에 개략적으로 도시된 실시예에서, 전구체 웨브(20A)는 중합체 필름일 수 있고, 이는 전구체 웨브(20B)의 터프트 형성된 부분 위로 커버를 형성하는 것을 알 수 있다.
다른 실시예에서, 전구체 웨브 중 하나는 종이 웨브, 예컨대 프록터 앤드 갬블 컴퍼니(Procter & Gamble Co.)에 의해 판매되는 바운티(BOUNTY)(등록상표) 종이 타월과 유사한 티슈 종이 웨브일 수 있다. 일 실시예에서, 멜트블로운 또는 스펀본드 부직포 웨브는 종이 웨브에 라미네이팅될 수 있고 장치(150)에 의해 처리되어 종이/부직포 복합 라미네이트를 형성할 수 있다. 부직포 웨브는 가열 조건 중에 있을 때 미리 가열되거나 종이 웨브 상으로 직접 침착될 수 있다. 일 실시예에서, 평량이 약 3 내지 약 20 그램/제곱미터인 중합체 섬유의 스펀본드 또는 멜트블로운 층은 SMS 라인의 하나 이상의 빔으로부터 티슈 종이의 이동 웨브 상으로 직접 적용되어 티슈/부직포 라미네이트를 형성할 수 있다. 티슈/부직포 라미네이트는 다른 티슈 층으로 추가로 라미네이팅되어 티슈/부직포(예컨대, 멜트블로운)/티슈를 형성할 수 있고, 이어서 장치(150)의 닙(116)을 통해 처리될 수 있다. 전술한 바와 같이 심지어 웨브의 후속 가열이 없이도, 최종적인 터프트 형성된 웨브는 예를 들어 와이핑 용도에 대해 우수한 완전성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
다른 실시예에서, 종이 웨브는 전구체 웨브(20)로서 사용될 수 있는데, 여기서 종이 웨브는 열가소성 섬유를 함유한다. 예를 들어, 열가소성 섬유는 열가소성 섬유의 열 접합에 의해 터프트 형성된 웨브(1)에 증가된 완전성을 제공할 수 있기에 충분한 양으로 제지 공정의 습식 스테이지 중에 펄프 퍼니쉬(pulp furnish) 내에 부가될 수 있다. 예를 들어, 충분한 양은 제지 퍼니쉬에서 셀룰로오스계 섬유의 중량을 기준으로 약 10% 내지 약 20%의 중합체 섬유일 수 있다.
도 19는 본 발명의 웨브(1)를 그의 구성요소 중 하나로서 갖는 생리용품, 특히 생리대를 부분적으로 절개된 평면도로 도시하고 있다. 일반적으로, 생리대(200)는 백시트(202), 톱시트(206), 및 주연부(210) 주위로 결합될 수 있는 톱시트(206)와 백시트(202) 사이에 배치된 흡수 코어(204)를 포함한다. 생리대(200)는 통상 "날개"(wing)(208)로 불리는 측부 연장부를 가질 수 있는데, 이는 생리대(200) 사용자의 팬티의 가랑이 영역의 측부를 감싸도록 설계된 것이다. 생리대(200)의 톱시트(206)는 그 신체 대향면에 터프트(6)를 갖는 웨브(1)를 포함한다. 신체 대향 표면으로 사용되는 톱시트를 포함하는 생리대는 당업계에 주지되어 있으므로 다양한 대안적인 그리고 선택적인 디자인에 대한 상세한 설명은 필요없다. 팬티 라이너, 음순간 장치와 같은 다른 생리용품 또한 생리대와 유사한 구조를 가질 것이다. 웨브(1)는 백시트, 흡수 코어 재료, 톱시트, 부 톱시트, 또는 날개 재료 중 하나 이상으로서 또는 그 구성요소로서 사용될 수 있음에 주목한다.
도 20은 본 발명의 웨브(1)를 그 구성요소들 중 하나로서 갖는 생리 탐폰(300)을 부분적으로 절개된 사시도로 도시한다. 일반적으로, 탐폰(300)은 압축된 흡수 코어(302)와 이 흡수 코어(302)를 덮는 유체 투과성 커버 랩(cover wrap, 304)을 포함한다. 커버 랩(304)은 흡수 코어(302)의 일 단부를 넘어 연장하여 스커트 부분(306)을 형성할 수 있다. 사용후 탐폰 제거를 용이하게 하기 위해 끈(308)과 같은 제거 수단이 제공될 수 있다. 신체 접촉 표면으로서 사용되는 커버 랩을 포함하는 탐폰은 당업계에 주지되어 있으므로, 다양한 대안적인 그리고 선택적인 디자인에 대한 상세한 설명은 필요없다. 그러나, 웨브(1)는 커버 랩, 흡수 코어 재료 또는 제거 수단 재료 중 하나 이상으로서 또는 그 구성요소로서 사용될 수 있음을 알아야 한다. 기계적 체결구를 갖는 유아용 기저귀와 같은 다른 일회용 흡수용품에 관하여, 웨브(1)는 예를 들어 후크 및 루프 체결구의 구성요소들 중 하나일 수 있다. 웨브(1)는 이러한 체결구의 랜딩 구역 또는 이러한 랜딩 구역과 결합되도록 설계된 테이프 탭(tape tab)의 후크 부분의 어느 하나일 수 있다.
또한, 본 발명의 웨브는 신체의 세정 및 보습을 위한 텍스처 형성된 신체용 천과 같이 와이핑 용품에서 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 웨브(1)는 샤워 중에 신체를 세정하기 위한 이중 텍스처 형성된 거품 발생 용품 내에 포함될 수 있다. 와이프(1)는 하기 표 1에 나타낸 성분들로부터 제조되는 거품 발생성 계면활성제 성분을 포함할 수 있다.
Figure 112008001799413-PCT00001
성분들은, 덩어리를 피하기 위하여 계속 교반하면서 가열 하에 양이온성 중합체를 글리콜 및 계면활성제들과 혼합함으로써 제조될 수 있다. 방향제를 냉각 동안 첨가할 수 있다. 거품 발생성 계면활성제 성분은 약 60℃ 이상으로 가열시 용융되며, 냉각시 경질의 고형물로 고형화된다. 백분율은 성분이 포함할 수도 있는 물을 포함하는 성분의 중량 백분율이다.
상기 성분들은 도 1의 장치와 관련하여 상기에 설명한 공정에 의해 제조된 층상의 라미네이트된 웨브(1)에 적용될 수 있다. 웨브(1)는 미국 사우스캐롤라이나주 심슨빌 소재의 비비에이 넌우븐스로부터 입수가능하며 상표명 소프스판 200(등록상표)으로 판매되는, 폴리프로필렌을 포함하는 25 gsm의 부직포 웨브일 수 있으며, 이는 제2 표면(14) 상의 용융 접합된 영역(11)의 줄무늬 또는 밴드뿐만 아니라 터프트(6)의 말단부 상의 용융 접합된 영역을 갖도록 본 발명의 장치에 의해 처리될 수 있다. 이렇게 제조된 웨브(1)는 배팅(batting)으로 밀봉되는데, 상기 배팅은 평량이 65 gsm이고 두께가 2.7 ㎜이며 벨기에 소재의 리벨텍스(Libeltex) NV로부터 입수되는 카디드 섬유의 로프티 에어레이드 블렌드(50% PET, 50% PE/PP의 코어-외피 2성분)이다. 부직 웨브는 용품에의 사용 동안에 텍스처 형성된 느낌 및 증가된 안정성을 준다. 거품 발생성 계면활성제 성분은 액체로 될 때까지 가열하고, 완성된 용품 당 4 그램의 비율로 부직포와 에어레이드 층들 사이에 3개의 열로 슬롯 코팅될 수 있다. 이 층들은 초음파 밀봉기, 예를 들어 브랜슨(Branson) 모델 9000 울트라소닉 실러(Ultrasonic Sealer)를 사용하여 밀봉될 수 있는데, 상기 밀봉기는 3 ㎝ 간격으로 용품을 가로질러 고르게 이격된, 4 ㎜ 직경의 밀봉 지점들의 격자를 포함하는 도트 패턴으로 밀봉한다. 밀봉된 웨브는 11.9 ㎝ x 9.0 ㎝의 직사각형으로 절단하여 완성된 용품을 생성할 수 있다.
본 발명의 웨브(1)가 사용되는 층상의 라미네이트된 용품의 두번째 예는 약 16%의 활성 계면활성제를 갖는 상용 바디 워시를 포함할 수 있다. 이 바디 워시는 바쓰 앤드 바디 웍스(Bath & Body Works)로부터 구매가능하고 이에 의해 유통되며, 물, 소듐 라우레쓰 설페이트, 라우르아미드 DEA, TEA 코코일 글루타메이트, 코크아미도프로필 베타인, 향수, 소듐 PCA, 알로에 잎 즙. 카리카 파파야 과실 추출물, 프로필렌 글리콜, 폴리쿼터늄-10, 방부제, 향수, PEG-150 다이스테아레이트, 염화나트륨 및 착색제를 포함한다. 층상 부직포/에어레이드 웨브는 상기 예에서와 같이 제조하고, 이어서 상기에 기재된 상용 바디 워시에 침지시킬 수 있는데, 상기 바디 워시는 바람직하게는 1100 gsm의 비율로 웨브에 첨가된다. 웨브는 강제 대류식 오븐에서 건조시킬 수 있으며, 부분적으로 건조되었을 때 웨브를 뒤집고, 웨브를 뒤집을 때 여분의 바디 워시는 웨브 상으로 다시 문질러 바른다. 약 16%의 수분까지 건조시킨 후, 웨브를 11.9 ㎝ x 9.0 ㎝로 측정되는 직사각형으로 절단할 수 있다.
본 발명의 웨브(1)가 사용되는 층상 라미네이트 용품의 세번째 예는 메이크업 제거 패드일 수 있다. 표 2에 예시된 하기 화학 성분을 제조할 수 있으며, 이는 메이크업의 제거에 유용하다. 상 A는 75℃의 물에서 제조할 수 있으며, 본 예의 계면활성제 성분일 수 있다. 예시된 제형은 첨가수를 포함하지 않는다. 성분 상 B는 성분들을 개별적으로 혼합하고 실온에서 상 B 내로 블렌딩함으로써 제조할 수 있다.
Figure 112008001799413-PCT00002
용품은, 본 명세서에 설명된 공정들 및 변형들 중 임의의 것에 의해 제조된 웨브(1) 상으로 계면활성제 성분을 웨브의 중량을 기준으로 약 150%의 부가율(add-on rate)이 되도록 분무함으로써 제조할 수 있다. 용품은 밀봉된 용기 내에 보관될 수 있다.
본 발명의 웨브(1) 및 장치(150)의 상기 설명으로부터 알 수 있는 바와 같이, 첨부된 청구의 범위에 청구된 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 웨브(1)의 많은 다양한 구조가 이루어질 수 있다. 예를 들면, 웨브(1)는 로션, 의약품, 세척 유체, 항박테리아 용액, 에멀젼, 향수, 계면활성제로 코팅 또는 처리될 수 있다. 마찬가지로, 장치(150)는 웨브(1)의 일부분 상에만 터프트(6)를 형성하도록 또는 터프트(6)의 크기 또는 면적 밀도가 변화하게 형성하도록 구성될 수 있다. 부가적으로, 구성요소인 전구체 웨브(들)(20)는 장치(150)에 의해 처리되기 전에 개구, 엠보싱, 코팅 등을 갖도록 사전 처리되거나 사전 가공될 수 있다. 예를 들어, 필름 전구체 웨브(20)는 미국 특허 제4,609,518호, 또는 미국 특허 제4,629,643호, 또는 미국 특허 제4,695,422호, 또는 미국 특허 제4,839,216호, 또는 제4,342,314호, 또는 미국 특허 제4,463,045호 중 임의의 특허에 기재된 바와 같이, 3차원의 개구 형성된 성형 필름이 되도록 진공 성형 또는 하이드로포밍에 의해 처리될 수 있다.
또한, 본 발명의 웨브(1) 및 장치(150)의 상기 설명으로부터 이해될 수 있는 바와 같이, 당업자는 당업계에 공지된 다양한 부가적인 공정들이 설명된 공정과 조합되어 다양한 부가적인 구조를 제공할 수 있음을 인식할 수 있다. 예를 들어, 제1 닙(116)으로 진입하기 전에, 전구체 웨브(들)(20)는 개구를 제공하도록 닙(116)에서 증분적으로 신장될 수 있는 복수의 약화되고 용융 안정화된 위치들을 가지고 오버본딩될 수 있다. 그러한 공정은 미국 특허 제5,628,097호에 기재되어 있다. 또한, 상이한 연신 특성을 갖는 다층들이 미국 특허 출원 공개 제20030028165A1호에 기재된 바와 같이 유사한 방식으로 처리될 수 있다. 일반적으로, 당업계에서 "링 롤링"(ring rolling) 또는 "셀핑"(selfing)으로 통상적으로 불리는 공지의 공정들 중 임의의 것이 특정 응용을 위한 웨브(1)를 생산하기 위하여 요구되는 바에 따라 장치(150) 내에 포함될 수 있다.
웨브(1)는, 공기 필터, 백 필터, 액체 필터, 진공 필터, 배수 필터, 및 박테리아 차폐 필터와 같은 다양한 필터 시트; 커패시터 분리기 종이와 플로피 디스크 포장 재료와 같은 다양한 전기 기구용 시트; 점착성 접착제 테이프 기부 천, 오일 흡수 재료 및 종이 펠트와 같은 각종 산업용 시트; 경질 표면 세정, 바닥 관리 및 기타 가정 관리 용도와 같은 다양한 건성 또는 사전-습윤된 와이프; 가정용, 서비스용 및 의료용 와이퍼, 인쇄 롤 와이퍼, 복사기 세척용 와이퍼, 유아용 와이프, 및 광학 시스템용 와이퍼와 같은 각종 와이퍼 시트; 수술 가운, 의료용 가운, 상처 케어, 덮개 천, 모자, 마스크, 시트, 타월, 거즈, 습포용 기부 천, 기저귀, 기저귀 라이너, 기저귀 커버, 여성용 생리대 커버, 여성용 생리대 또는 기저귀 획득층(커버 층의 아래), 기저귀 코어, 탐폰 라이너, 접착제 플래스터용 기부 천, 습식 타월, 종이 타월, 티슈와 같은 다양한 의약용 및 위생용 시트; 패딩 천, 패드, 점퍼 라이너 및 일회용 내의와 같은 의류용 각종 시트; 인공 가죽과 합성 가죽용 기부 천, 테이블 톱, 벽지, 블라인드, 포장재(wrapping), 및 건조제용 패키지, 쇼핑 백, 의복 커버 및 베개 커버와 같은 각종 생활재 시트; 지면 커버 및 침식 조절 장치, 냉방 및 햇빛 차단 천, 라이닝 커튼, 전체를 덮는 시트, 햇빛 차폐 시트, 구충제의 포장 재료, 종자 발아를 위한 화분의 하부 종이와 같은 각종 농업용 시트; 방연(fume prevention) 마스크 및 방진(dust prevention) 마스크, 실험실 가운 및 방진 의류와 같은 각종 보호 시트; 집 포장재, 배수 재료, 여과 매체, 분리 재료, 겉 씌우개(overlay), 지붕재(roofing), 터프트와 카펫 기부 천, 벽 인테리어 재료, 방음 또는 진동 감소 시트, 및 경화 시트와 같은 도시 토목공사 건축용 각종 시트; 및 알카라인 배터리 내의 분리기 시트 외에도, 바닥 매트와 트렁크 매트, 성형 천장 재료, 헤드레스트, 및 라이닝 천과 같은 각종 자동차 내장 시트를 포함하는 광범위한 응용 분야에 사용될 수 있다. 기타 용도로는 유아용 와이프, 안면용 천 또는 와이프, 또는 신체용 천과 같은 개인 세정 또는 위생용 와이퍼로서의 웨브(1)의 이용을 포함한다.
일 실시예에서, 웨브(1) 또는 웨브(1)를 포함하는 복합물은 배설 물질 저장 요소로서 이용될 수도 있다. 웨브(1)는 배변 후에 저점도 배설물 또는 점성 신체 오물을 착용자의 피부로부터 멀리 수용하여 보유하도록 개구 형성된 웨브 또는 필름 아래에 배치되는 경우에 부 톱시트 또는 서브층으로서 이용될 수 있다. 웨브 내에 또는 터프트들 사이에 보다 큰 총 3차원 체적을 갖는 본 발명의 실시예는 일반적으로 저점도 배설물의 저장을 위한 더 큰 용량을 제공한다. 이러한 배설 물질 저장 요소 또는 서브층을 채용하는 흡수용품은 여러 특허들 중에서도 미국 특허 제5,941,864호, 제5,957,906호, 제6,018,093호, 제6,010,491호, 제6,186,992호 및 제6,414,215호에 기재되어 있다.
본 발명의 상세한 설명에 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서 본 발명에 참고로 포함되며, 어떠한 문헌의 인용도 본 발명과 관련된 종래 기술로 인정되는 것으로 해석되어서는 안 된다.
본 발명의 특정 실시예가 예시되고 기술되었지만, 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 다른 변경 및 수정이 이루어질 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 이러한 모든 변경과 수정을 첨부된 청구의 범위에 포함하고자 한다.

Claims (10)

  1. 제1 표면(12) 및 제2 표면(14)을 갖는 섬유질 웨브(1)에 있어서,
    상기 섬유질 웨브는 제1 영역(2) 및 적어도 하나의 이산된 제2 영역(4)을 포함하고, 제2 영역(4)은 상기 제2 표면(14) 상의 불연속부(16)이고, 제2 영역은 상기 제1 표면(12)으로부터 연장되는 복수의 터프트 형성된 섬유(8, 18)들을 포함하는 터프트(6)이며, 상기 터프트 형성된 섬유들은 말단부(3)를 형성하며, 상기 말단부(3)는 상기 터프트 형성된 섬유(8, 18)들의 함께 접합된 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 섬유질 웨브.
  2. 제1항에 있어서, 상기 웨브는 복수의 이산된 일체형 제2 영역들을 포함하는 섬유질 웨브.
  3. 제2항에 있어서, 상기 복수의 이산된 일체형 제2 영역들은 상기 섬유질 웨브 상에 균일하게 분포되는 섬유질 웨브.
  4. 제1 표면(12) 및 제2 표면(14)을 갖는 섬유질 웨브(1)에 있어서,
    상기 섬유질 웨브는 제1 영역(2) 및 복수의 이산된 제2 영역(4)을 추가로 포함하고, 각각의 상기 제2 영역(4)은 상기 제2 표면(14) 상의 불연속부(16)와, 상기 제1 표면(12)과 일체형이지만 이로부터 연장되는 복수의 터프트 형성된 섬유(8, 18)들을 포함하는 터프트(6)를 포함하며, 상기 터프트 형성된 섬유들은 말단부(3)를 형성하며, 상기 제2 표면(14)은 복수의 세그먼트화된 비교차형 접합 영역(non-intersecting, segmented bonded region)들을 상부에서 갖는 것을 특징으로 하는 섬유질 웨브.
  5. 제1 표면(12) 및 제2 표면(14)을 갖는 섬유질 웨브(1)에 있어서,
    상기 섬유질 웨브는 제1 영역(2) 및 복수의 이산된 제2 영역(4)을 포함하고, 각각의 상기 제2 영역(4)은 상기 제2 표면(14) 상의 불연속부(16)와, 상기 제1 표면(12)과 일체형이지만 이로부터 연장되는 복수의 터프트 형성된 섬유(8, 18)들을 포함하는 터프트(6)를 포함하며, 상기 터프트 형성된 섬유들은 말단부(3)를 형성하며, 상기 말단부(3)는 상기 터프트 형성된 섬유(8, 18)들의 함께 접합된 부분들을 포함하고, 상기 제2 표면(14)은 복수의 사실상 연속적인 비교차형 접합 영역들을 상부에서 갖는 것을 특징으로 하는 섬유질 웨브.
  6. 제5항에 있어서, 터프트의 함께 접합된 상기 부분은 말단에 배치된 용융 접합된 부분을 포함하는 섬유질 웨브.
  7. 일회용 흡수용품에 있어서,
    제1 영역(2) 및 복수의 이산된 일체형 제2 영역(4)을 포함하고, 제2 영역(4)이 섬유 불연속부(16)의 영역인 적어도 하나의 부분과, 제1 영역(2)과 일체형이지 만 이로부터 연장하는 복수의 터프트 형성된 섬유(8, 18)들을 포함하는 터프트(6)인 적어도 하나의 다른 부분을 가지며, 상기 터프트(6)의 말단부에서 접합 영역을 포함하는 섬유질 웨브(1)를 특징으로 하는 적어도 하나의 구성 요소를 갖는 일회용 흡수용품.
  8. 적어도 제1 및 제2 전구체 웨브를 포함하는 다층 터프트 형성된 웨브(1)에 있어서,
    상기 다층 섬유질 웨브는 제1 표면(12) 및 제2 표면(14)과, 제1 영역(2) 및 복수의 이산된 일체형 제2 영역(4)을 포함하며, 제2 영역(4)은 섬유 불연속부(16)의 영역인 적어도 하나의 부분과, 제1 표면(12)과 일체형이지만 이로부터 연장하는 복수의 터프트 형성된 섬유(8, 18)들을 포함하는 터프트(6)인 적어도 하나의 다른 부분을 가지며, 터프트 형성된 섬유(8, 18)는 상기 제1 또는 제2 전구체 웨브들 중 적어도 하나로부터의 섬유를 포함하고, 상기 터프트 형성된 섬유들은 말단부(3)를 형성하며, 상기 말단부(3)는 상기 터프트 형성된 섬유(8, 18)들의 함께 접합된 부분들을 포함하는 것을 특징으로 하는 다층 터프트 형성된 웨브.
  9. 재료의 섬유질 웨브를 형성하는 장치에 있어서,
    a. 원주 방향으로 연장되는 홈에 의해 분리된 복수의 이격된 치형 리지(toothed ridge)를 갖는 제1 롤;
    b. 그 전체 원주 둘레에서 연속으로 연장되는 복수의 리지 및 대응하는 홈을 포함하며, 상기 제1 롤과 함께 닙을 형성하도록 상호맞물림 관계로 배치된 제2 롤;
    c. 상기 제1 롤과 함께 닙을 형성하도록 배치된 제1 접합 롤; 및
    d. 그 전체 원주 둘레에서 연속으로 연장되는 복수의 리지 및 대응하는 홈을 포함하며, 상기 제1 롤과 함께 닙을 형성하도록 상호맞물림 관계로 배치된 제3 롤
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  10. 터프트에서 접합 부분을 갖는 터프트 형성된 웨브를 제조하는 방법에 있어서,
    a. 원주 방향으로 연장되는 홈에 의해 분리된 복수의 이격된 치형 리지를 갖는 제1 롤을 제공하는 단계;
    b. 그 전체 원주 둘레에서 연속으로 연장되는 복수의 리지 및 대응하는 홈을 포함하며, 상기 제1 롤과 함께 닙을 형성하도록 상호맞물림 관계로 배치된 제2 롤을 제공하는 단계;
    c. 상기 제1 롤과 함께 닙을 형성하도록 배치된 제1 접합 롤을 제공하는 단계;
    d. 그 전체 원주 둘레에서 연속으로 연장되는 복수의 리지 및 대응하는 홈을 포함하며, 상기 제1 롤과 함께 닙을 형성하도록 상호맞물림 관계로 배치된 제3 롤을 제공하는 단계;
    e. 적어도 섬유질 재료의 웨브를 포함하는 웨브 재료를 제공하는 단계;
    f. 상기 제2 롤 및 상기 제1 접합 롤 및 상기 제3 롤에 대하여 상기 제1 롤 을 반대방향으로 회전시키는 단계;
    g. 상기 웨브를 상기 반대방향으로 회전하는 제1 롤과 제2 롤 사이의 상기 닙을 통해 통과시키는 단계;
    h. 상기 웨브를 상기 제1 롤로부터 제거함이 없이, 상기 웨브를 상기 반대방향으로 회전하는 제1 롤과 상기 제1 접합 롤 사이의 상기 닙을 통해 통과시키는 단계; 및
    i. 상기 웨브를 상기 제1 롤로부터 제거하는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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