KR20080082523A - 스펀본드 웹을 제조하는 방법 및 장치 - Google Patents

스펀본드 웹을 제조하는 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법으로서, 상기 필라멘트는 적어도 하나의 방적기에 의해 방적되고, 그 후 냉각실에서 냉각되며, 신장기에서 후속하여 신장되고, 그 후 적어도 하나의 디퓨져를 통과하도록 이송되어 부직포 웹을 형성하기 위해 벨트 상에서 적층된다. 부직포 웹은 부직포 웹이 예비 침윤되는 침윤기를 통과하도록 벨트에 의해 이송된다. 부직포 웹은 침윤기 밖으로 이송된 후 벨트 상에서 고압 워터 젯 처리에 의해 압밀된다. 그 후 부직포 웹은 벨트로부터 제거되어 후속하여 처리된다.

Description

스펀본드 웹을 제조하는 방법 및 장치{METHOD OF AND APPARATUS FOR MAKING A SPUNBOND WEB}
본 발명은 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법으로서, 특히 필라멘트는 열가소성 수지로 이루어진 것에 대한 발명이다. 또한, 본 발명은 이러한 방법을 수행하는 장치에 대한 발명이다. 본 발명에 대한 내용에서, "필라멘트"라는 용어는 무한 필라멘트(endless filament)를 의미한다. 무한 필라멘트의 준무한적인 길이로 인해, 무한 필라멘트는 예컨대 10 내지 60 mm의 상당히 더 짧은 길이를 갖는 짧은 섬유와 구별된다.
일반적으로 벨트 상에 필라멘트를 적층시켜 제조되는 부직포 웹(nonwoven web)에 정착 공정을 이용하는 것은 당업계에 오랫동안 알려져 있다. 단위 면적당 질량이 10 내지 80 g/m2인 부직포에 대해, 적층부는 대개 열캘린더(thermocalender)에 의해 압밀된다. 이는 강도가 우수하고 얇은 부직포를 제조한다. 가용 시간 내에 제품의 중간에 에너지를 유입시키는 것이 제한되고 특히, 제품이 플라스틱 용융점에 근접할 때까지 제품을 가열하기에 더 이상 충분하지 않기 때문에, 더 무겁고 부피가 더 큰 필라멘트 적층은 압밀하기 더욱 어렵다. 더 무겁고 부피가 더 큰 부직포가 제조되어야 하는 경우, 다른 압밀법 특히, 기계적 니들링, 수압 니들링 또는 열압밀(thermoconsolidation)(바람직하게는 고온 공기에 의한)이 적합하다. 이러한 압밀 방법에 이어서, 벨트 또는 여과 벨트로부터 부직포 웹을 떼어내어 부직포 웹을 최소한으로 손상시키고 부직포 웹의 균일성을 해하지 않게 하면서 압밀/최종 압밀 단계로 전달하는 것이 반드시 필요하다.
국제공개공보 WO 2002/084006(미국공개특허 US 2005/0077012)은 워터 젯(water jet)을 이용하여 가열된 아웃피드 롤(outfeed roll)이 사실상 개입되지 않아도 적층된 위치 하류에서 필라멘트 적층을 즉시 압밀하는 방법을 개시한다. 이러한 방법에서는 입자 또는 액적이 아웃피드 롤로부터 적층 여과 벨트로 말려드는 것과, 이에 따라 적층 여과 벨트의 사용 기간이 감소되는 것을 방지해야 한다. 그렇지만, 이러한 공지의 수단은 워터 젯에 의해 조잡하게 적용된 필라멘트 적층에 대한 직접적인 압밀이 불필요한 불규칙성을 유발할 수 있다는 결점을 갖는다. 따라서, 조잡하게 적용된 필라멘트 적층은 특히 복잡한 방식으로 손실(slippage)의 우려가 없게 되어야 한다.
본 발명은 전술한 유형의 방법으로서, 기능적으로 신뢰할 만한 압밀 및/또는 최종 압밀이 필라멘트 적층부/부직포 웹의 품질을 해하지 않고 수행될 수 있는, 특히 필라멘트 적층부/부직포 웹의 균일성을 해하지 않고 수행될 수 있는 것을 개시하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명은 이러한 방법을 수행하는 장치를 개시하는 것을 목적으로 한다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 특히 열가소성 수지로 이루어지는 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법으로서, 상기 필라멘트는 적어도 하나의 방적기 또는 방적 돌기에 의해 방적되고, 그 후 냉각실에서 냉각되며, 신장기에서 후속하여 공기역학적으로 신장되고, 그 후 적어도 하나의 디퓨져로 이송되어 부직포 웹을 형성하기 위해 벨트 상으로 적층되며,
상기 부직포 웹(11)은 부직포 웹(11)이 예비 침윤되는 침윤기(16, 17)를 통과하도록 벨트에 의해 이송되고, 침윤기(16, 17) 밖으로 이송된 후 벨트 상에서 고압 워터 젯 처리에 의해 압밀되며, 벨트로부터 제거되어 후속 처리를 위해 배출되는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법을 제안한다.
본 발명의 범위는 필라멘트를 제조하기 위해 하나의 스펀본드 웹 빔 또는 흐름에 따라 서로 연결되는 복수의 스펀본드 웹 빔도 이용할 수 있다는 사실을 포함한다. 또한, 본 발명의 범위는 벨트가 여과 벨트 또는 적층 여과 벨트일 수 있다 는 사실을 포함한다. 이러한 여과 벨트/적층 여과 벨트는 공기 투과성이고, 필라멘트 적층부/부직포 웹을 안정화시키기 위해 적어도 필라멘트 적층 영역에서 적층 여과 벨트를 관통하여 아래로부터 공기가 흡입된다. 적층 여과 벨트의 아래에 배치되며 대기중보다 낮은 압력 또는 진공을 생성하기 위한 대응 흡입 유닛이 공지되어 있다. 본 발명에 대한 내용에서, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 벨트/적층 여과 벨트가 언급되면, 단일 적층 여과 벨트만이 제공되고, 이로부터 부직포 웹이 제거되어 후속 처리 공정으로 전달된다. 그렇지만, 기본적으로 본 발명의 범위는 하나 이상의 추가적인 컨베이어 벨트 또는 컨베이어 여과 벨트가 벨트/적층 여과 벨트의 하류에 바로 마련되는 경우도 포함한다. 이러한 경우, 부직포 웹은 진행 방향의 마지막 컨베이어 벨트/컨베이어 여과 벨트로부터 적절하게 제거되며, 제거된 부직포 웹은 그 후 후속 처리 공정으로 전달된다.
본 발명에 따른 부직포 웹의 예비 침윤(prewetting)은 적절하게 물로 수행된다. 침윤기에서, 부직포 웹은 침윤/예비 침윤될 뿐이고 아직 압밀되지는 않는다. 이러한 면에서, 예비 침윤과 침윤기는 수압 압밀과 부직포 웹의 압밀이 실제로 일어나는 대응 압밀기와 구별되어야 한다.
본 발명의 매우 바람직한 실시예에서, 방적기 또는 방적 돌기로부터 나온 필라멘트는 레이코필(REICOFIL) Ⅲ 공정(독일공개특허 DE 196 20 379, 미국특허 US 5,814,349) 또는 레이코필 Ⅳ 공정(유럽공개특허 EP 1 340 843, 미국특허 US 6,918,750)에 따라 처리된다. 이러한 경우, 냉각실과 신장기 사이의 천이 영역은 냉각실로의 냉각 공기의 공급을 제외하고는 추가적인 공기가 이 천이 영역에 공급 되지 않도록 밀폐되는 것이 특히 바람직하다. 본 발명의 범위는 밀폐 냉각실이 이용된다는 사실을 포함한다. 이 경우에 "밀폐 냉각실"이라는 표현은 냉각 공기 공급 및 대응하는 양의 공기가 수반되는 필라멘트의 도입을 제외하고 냉각실이 주위로부터 밀폐된다는 것을 의미한다. 이를 위해, 냉각실은 적절하게 대응 벽을 갖는다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 필라멘트는 동일한 냉각 공기로 냉각되고 신장된다. 다시 말해, 이 경우에 냉각실로 공급되는 냉각 공기는 또한 신장기에서 필라멘트를 신장하는데 이용된다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예는 냉각실과 신장기로 구성되는 전체 서브 어셈블리가 냉각실로의 냉각 공기의 공급을 제외하고는 추가적인 공기가 이 서브 어셈블리에 공급되지 않게 밀폐되는 것을 특징으로 한다. 냉각 공기 이외에, 필라멘트만이 냉각실로 도입되며, 이로 인해 일반적으로 그리고 자연스럽게 이 필라멘트를 따라 소정 양의 공기가 냉각실로 또한 들어온다. 그렇지만, 이러한 본 발명의 매우 바람직한 실시예에 따르면, 냉각실과 신장기로 구성되는 서브 어셈블리에 더 이상의 추가적인 공기의 공급은 없다.
본 발명의 일실시예에 따르면, 진행 방향의 침윤기 상류에서 부직포 웹이 압축(compact)되고 약간 압밀되는 적어도 하나의 콤팩터를 통과하도록 부직포 웹이 이송된다. 따라서, 이러한 콤팩터에서는 압축 및 약간의 압밀만이 이루어지고, 수압 압밀, 고압 워터 젯 처리 또는 캘린더를 이용한 압밀로 발생하는 종류의 실제 압밀은 이루어지지 않는다. 적절하게, 압축과 약간의 압밀은 필라멘트 사이의 교차 구역에서 융점 또는 본질적인 본딩 포인트(bonding point)가 생성되지 않는다는 전제 및/또는 고압 워터 젯 처리에서와 같이 필라멘트의 "의도적인" 얽힘이 생성되 지 않는다는 전제 하에 수행된다. 적절하게, 압축 하류에서도 모든 필라멘트 또는 본질적으로 모든 필라멘트가 여전히 서로 간에 분리될 수 있다.
본 발명의 매우 바람직한 실시예에 따르면, 콤팩터는 적어도 하나의 아웃피드 롤, 특히 가열된 아웃피드 롤을 벨트 위에 구비하고, 웹이 콤팩터를 통과하도록 유도되면서 아웃피드 롤은 부직포 웹 상에 작용한다. 이는 부직포 웹을 압축하고 약간 압밀한다. 진행 방향에 있어서 아웃피드 롤의 상류에 위치하는 필라멘트 적층/부직포 웹의 두께는 아웃피드 롤과 벨트 사이의 간극보다 적절하게 크다. 아웃피드 롤은 필라멘트의 적층 영역에서 흡입 영역을 적절하게 밀봉한다. 이러한 경우에, "흡입 영역"이라는 표현은 벨트/적층 여과 벨트를 관통하여 아래로부터 공기가 흡입되는 적층 영역을 의미한다. 본 발명의 범위는 아웃피드 롤의 표면 온도가 상온 및 필라멘트 재료의 용융점(또는 필라멘트의 외측상에 마련되는 필라멘트 재료의 용융점)보다 5℃ 낮은 온도 사이라는 사실을 포함한다. 아웃피드 롤의 표면 온도는 적절하게 적어도 30℃이고, 바람직하게는 적어도 35℃이다. 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 두 개의 아웃피드 롤이 마련된다. 하나의 아웃피드 롤은 벨트 위에 소정 간극만큼 공간을 두고 마련되며, 다음 아웃피드 롤은 벨트 아래에 마련된다. 여기서 벨트 상에 놓인 부직포 웹은 두 아웃피드 롤을 통과하도록 두 아웃피드 롤 사이에 인도된다. 벨트 위에 마련된 아웃피드 롤은 전술한 아웃피드 롤이다. 전술한 바람직한 실시예는 이러한 아웃피드 롤에 대해 두 개의 아웃피드 롤을 갖는 실시예에서 또한 적용된다. 일실시예에 따르면, 하부의 아웃피드 롤이 또한 가열될 수 있다. 이러한 경우에 상부 아웃피드 롤과 하부 아웃피드 롤은 동일하거나 본질적으로 동일한 온도를 가질 수 있다. 본 발명은 아웃피드 롤(들)을 이용함으로써 공기 흐름에 의해 유발되는 편이(shift)에 대한 부직포 웹의 저항성을 증가시킨다는 인식에 기초한다. 이러한 실시예에서, 흡입 영역은 필라멘트 적층부 근처에서 밀봉되며, 이에 따라 이러한 영역에서 공기 흐름을 간단하고 정확하게 제어할 수 있게 된다.
본 발명에 따르면, 부직포 웹은 압밀되기 전에 적어도 하나의 침윤기에서 예비 침윤된다. 전술한 콤팩터가 마련되는 경우, 부직포 웹이 먼저 콤팩터로부터 이송되어 그 후에야 침윤기 내로 도입되는 것이 바람직하다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 하나 이상의 침윤기가 적절하게 하류에 순서대로 마련되며 바람직하게는 모두 압밀 상류에 마련되도록 마련될 수 있다. 또한, 본 발명의 범위는 예비 침윤 공정에서 유체 매체, 바람직하게는 물이 부직포 웹에 가해진다는 사실을 포함한다. 바람직하게는, 유체 매체/물은 부직포 웹상에 가해진다. 부직포 웹과 적층 여과 벨트를 통과하는 물은 적절한 방식으로 적층 여과 벨트의 밑에서 수집된다. 유체 매체/물의 흡입이 적층 여과 벨트의 밑에서 일어나는 것이 바람직하다.
바람직한 실시예는 부직포 웹이 2 내지 40 bar의 압력, 유용하게는 2 내지 20 bar의 압력, 바람직하게는 3 내지 10 bar의 압력으로 복수의 노즐에서 나오는 유체 매체에 의해 침윤기에서 예비 침윤되는 것을 특징으로 한다. 구체적으로, 유체 매체는 물이다. 이러한 바람직한 실시예에서, 예비 침윤은 이에 따라 상대적으로 낮은 압력(워터 젯에 의한 압밀과 비교하여)으로 나오며 부직포 웹에 충돌하는 워터 젯에 의해 이루어진다. 적절하게, 부직포 웹의 종방향 및 수송 방향에 수직 하거나 본질적으로 수직하게 위치하는 적어도 하나의 워터 젯 빔에 노즐이 마련된다. 복수의 워터 젯 빔이 하류에 순서대로 마련될 수 있다. 전술한 워터 젯 빔은 마모부의 유연한 대체성을 가능케 하도록, 압밀에 이용되는 고압 워터 젯 빔과 유사한 것일 수 있다. 그렇지만, 침윤기에서의 작동은 워터 젯 압밀에서보다 상당히 낮은 압력으로 이루어진다. 이렇기 때문에, 침윤기에서 이용되는 노즐은 더 가벼운 무게의 재료로 구성될 수 있다. 노즐/저압 노즐을 이용하는 이러한 실시예에서, 유체 매체/물은 부직포 웹을 통과하고 적층 여과 벨트를 통과하여 적층 여과 벨트 밑에 마련된 배수구, 바람직하게는 배수 슬롯으로 밀려 나온다. 이러한 적어도 하나의 배수구 또는 이러한 적어도 하나의 배수 슬롯은 적절하게 부압(negative pressure) 또는 진공 상태에 처하게 된다.
본 발명의 범위는 노즐/저압 노즐이 부직포 웹 위에 또는 부직포 웹 표면 위에서, 그로부터 10 내지 400 mm, 구체적으로는 30 내지 400 mm, 유용하게는 60 내지 400 mm, 바람직하게는 100 내지 400 mm, 매우 바람직하게는 125 내지 250 mm의 거리를 두고 마련된다는 사실을 포함한다. 이러한 경우에, "거리"라는 용어는 노즐 입구와 부직포 웹 표면 사이의 거리를 말한다. 전술한 노즐/저압 노즐의 상대적으로 큰 거리와 비교하여, 압밀에 관한 고압 워터 젯 노즐은 부직포 웹에 상대적으로 가깝게, 바람직하게는 부직포 웹 표면으로부터 5 내지 20 mm의 거리를 두고 마련된다. 침윤기에서의 긴 분사 경로로 인해, 워터 젯은 분산되어 많은 액적을 생성한다. 이는 워터 젯이 부직포에 충돌할 때까지 워터 젯을 안정하게 유지시키는 압밀 단계에서의 과정과 대조적이다. 침윤기에서, 유체 매체의 낮은 압력과 부 직포 웹 표면으로부터의 상대적으로 큰 노즐 거리는 유체 매체/물의 부직포 웹과의 소위 "부드러운(soft)" 접촉을 유발한다. 본 발명은 이로 인해 유체 매체/물이 부직포 웹으로 특히 균일하게 도입된다는 인식에 기초한다. 부직포 웹의 평온한(gentle) 침윤 때문에, 공기 흐름에 대한 방해 및 적층의 균일성에 미치는 부정적인 영향을 방지할 수 있다. 다시 말해, 예비 침윤 과정에서 유체 매체/물이 부직포 웹과 부드럽고 온화하게 접촉하기 때문에, 부직포 웹의 변위(displacement)와 부직포 웹에서의 필라멘트의 변위가 최소화될 수 있다. 침윤기에서 부직포 웹의 압축이 일어나지 않는 것이 바람직하다는 것 또한 강조되어야 한다. 여기서 "압축"이란 용어는 롤러 또는 아웃피드 롤, 압축 벨트 또는 무한 압축 벨트에 의해 상부로부터 부직포 웹 상에 가해지는 작용을 말한다. 이와 연결하여, "압축"은 침윤을 위한 유체 매체의 작용으로 인해 있을 수 있는 약간의 변형을 말하지는 않는다.
또 다른 변형 실시예에 따르면, 침윤기에서의 부직포 웹의 예비 침윤을 위해 유체 매체, 바람직하게는 물이 미스트(mist)로 분사되며, 그 후 부직포 웹은 이 미스트에 의해 예비 침윤된다. 이러한 경우의 유체 매체/물은 압축 공기의 블로우 스트립 또는 분사 빔에 의해 적절하게 분사되거나 분무된다. 부직포 웹은 위로부터의 미스트로 적절하게 예비 침윤된다. 유체 매체/물은 그 후 부직포 웹에 침투하고 부분적으로 적층 여과 벨트에 침투하며 적층 여과 벨트 아래에 위치하는 적어도 하나의 배수구 또는 적어도 하나의 배수 슬롯에서 적절하게 수집된다. 배수구 또는 배수 슬롯은 블로우 스트립의 바로 아래에 또는 본질적으로 바로 아래에 마련 되거나 부직포 웹의 진행 방향에 있어서 블로우 스트립의 하류에 마련된다. 이러한 경우의 블로우 스트립으로부터의 거리는 구체적으로 2 내지 150 cm, 바람직하게는 5 내지 100 cm이다. 특히 바람직한 실시예에 따르면, 배수구 또는 배수 슬롯은 부압, 적절하게는 50 내지 200 mbar, 바람직하게는 50 내지 150 mbar의 부압에 노출된다. 미스트 예비 침윤을 포함하는 이러한 실시예에서, 배수구 또는 배수 슬롯에 가해지는 부압은 예비 침윤의 기능에 매우 유용하다. 유체 매체/물은 말하자면 부직포 웹 내로 흡입된다. 전술한 블로우 스트립의 대안으로서, 부직포 웹을 예비 침윤하는 유체 매체/물은 과류 위어(overflow weir)에 의해 또한 제공될 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 부직포 웹의 예비 침윤은 전술한 워터 젯 예비 침윤에 의해 그리고 전술한 미스트 예비 침윤에 의해 이루어진다.
부직포 웹의 예비 침윤과 관련하여, 본 발명은 필라멘트 사이에 도입된 유체 매체/물이 필라멘트/필라멘트 마찰 계수를 변경시키고, 이와 관련하여 소위 접착 촉진제로 기능한다는 인식에 기초한다. 부직포 웹으로 도입된 유체 매체/물은 필라멘트 적층/부직포 웹의 움직임 또는 필라멘트 적층/부직포 웹에서의 움직임을 감소시킨다. 반면에, 유체 매체/물에 의한 예비 침윤은 후속 고압 워터 젯 처리에 의한 압밀에서 필라멘트의 얽힘을 방해하지 않는다.
본 발명의 범위는 고압 워터 젯에 의한 부직포 웹의 압밀이 60 내지 150 bar의, 바람직하게는 60 내지 120 bar의, 매우 바람직하게는 70 내지 100 bar의 수압으로 수행된다는 사실을 포함한다. 일반적으로, 고압 워터 젯의 수압은 100 bar 정도이다. 선속도 및/또는 부직포 무게 및/또는 가닥 수 및/또는 필라멘트를 이루 는 원료 및/또는 압밀에 관해 바람직한/필요한 집약도의 함수로서 수압을 조절하는것이 바람직하다. 기본적으로, 하나 이상의 고압 워터 젯 빔은 부직포 웹의 종방향/이송 방향에 대해 수직하게 또는 본질적으로 수직하게 마련될 수 있고 적절히 배치될 수 있다. 부직포 웹 표면으로부터의 고압 워터 젯 노즐의 거리는 구체적으로 5 내지 50 mm, 유용하게는 5 내지 25 mm, 바람직하게는 10 내지 20 mm이다. 이러한 경우에, "거리"라는 용어는 부직포 웹 표면으로부터의 고압 워터 젯 노즐 입구의 거리를 말한다. 본 발명의 범위는 고압 워터 젯 노즐이 부직포 웹 위에 마련된다는 사실을 포함한다.
본 발명의 특히 바람직한 실시예에 따르면, 부직포 웹은 압밀 하류의 벨트 상에서 탈수된다. 일반적으로, 수압 압밀된 부직포 웹은 상대적으로 높은 수분 함유량을 갖으며, 이는 전술한 탈수에 의해 제거/최소화된다. 이러한 탈수는 부직포 웹과 적층 여과 벨트를 통한 흡입(적층 여과 벨트 밑에서의) 또는 공기(적절한 방식으로 고온 공기) 블로우에 의해 바람직하게 이루어진다. 본 발명의 범위는 이러한 경우에 부직포 웹을 효과적으로 지지하는 적층 여과 벨트 상에서 탈수가 수행된다는 사실을 포함한다.
압밀되고, 바람직하게는 탈수된 부직포 웹은 그 후 적층 여과 벨트에서 제거되어 후속 처리 공정으로 보내진다. 여기서 "후속 처리 공정"은 구체적으로 부직포 웹의 최종 압밀을 말한다. 이러한 경우에, 후속 처리 공정 또는 최종 압밀은 온라인 방법(연속적) 또는 오프라인 방법(불연속적)으로 수행될 수 있다. 오프라인 방법에서 부직포 웹은, 특히, 추가 공정을 위해 와인딩 릴에 먼저 감길 수 있다. 예컨대, 부직포 웹의 "추가 공정"은 또한, 예를 들어 드럼형 건조기 또는 이와 유사한 것에서의, (미리)압밀된 부직포의 건조를 의미한다.
기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명은 또한 본 발명에 따른 방법을 수행하는 장치로서, 필라멘트를 생산하기 위한 적어도 하나의 방적기가 마련되고, 냉각실(2), 신장기(4) 및 적층기(6)가 방적된 필라멘트의 이동 방향에 있어서 하류에 순서대로 마련되며, 필라멘트를 적층하여 부직포 웹(11)을 형성하기 위한 벨트가 마련되고,
벨트 상에서 이송되는 부직포 웹(11)을 예비 침윤하기 위한 적어도 하나의 침윤기(16, 17)가 마련되며,
고압 워터 젯을 이용하여 벨트 상에 수용된 부직포 웹(11)을 수압으로 압밀하기 위한 적어도 하나의 압밀기(23)가 부직포 웹(11)의 이송 방향에 있어서 침윤기(16, 17) 하류에 마련되고,
벨트로부터 압밀된 부직포 웹(11)을 제거하기 위한 기기가 마련되며, 제거된 부직포 웹(11)의 후속 처리를 위한 적어도 하나의 후속 처리 유닛(26, 27)이 마련되는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 장치를 교시한다.
본 발명에 따른 장치의 적층기는 적어도 하나의 디퓨져를 갖는다. 디퓨져로부터 나오는 필라멘트는 부직포 웹을 형성하기 위해 벨트 상에 적층된다. 구체적으로, 후속 처리 유닛은 제거된 부직포 웹에 대한 최종 압밀기이다.
기본적으로, 본 발명에 따라 제조된 스펀본드 웹은 단일성분 필라멘트, 다성분 필라멘트 또는 이중성분 필라멘트로 이루어질 수 있다. 또한, 본 발명에 따라 제조된 스펀본드 웹은 단일성분 필라멘트 및 다성분 필라멘트/이중성분 필라멘트의 혼합물일 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 공정은 다중적층 스펀본드 웹을 용이하게 제조하는데 이용될 수 있다. 적절한 방식으로, 스펀본드 웹의 각각의 적층기와 연결된 방적 빔이 하류에 순서대로 마련되고, 부직포 적층부에 대한 본 발명의 처리 공정, 구체적으로 부직포 적층부에 대한 본 발명의 예비 침윤과 후속 수압 압밀은, 그 후 진행 방향에 있어서 마지막 방적 빔 하류에서 이루어진다. 단위 면적당 질량이 큰 스펀본드 웹이 제조되어야 하는 경우, 본 발명의 범위는 본 발명에 따른 공정, 구체적으로 부직포 적층부에 대한 본 발명의 예비 침윤과 후속 수압 압밀이 전술한 각각의 방적 빔 하류에서 각각 수행되는 경우를 포함한다.
본 발명은 본 발명에 따른 공정이, 부직포 웹의 품질에 대한 손상없이 기능적으로 신뢰할 만한 수압 압밀 및 부직포 웹의 최종 압밀로의 기능적으로 신뢰할 만한 전달을 모두 보장한다는 인식에 기초한다. 균일한 필라멘트 분포와 배열을 갖는 균일한 부직포 웹이 본 발명에 따른 처리 공정에서 보존된다. 구체적으로, 이는 균일성을 해하는 부직포 웹의 불필요한 편이를 방지함으로써 이루어진다. 본 발명은 지금까지 알려진 방법/장치와 비교하여 합리적인 가격으로 스펀본드 웹을 제조하는 것을 보장할 뿐만 아니라, 연속 제조에서 필요한 에너지의 양을 효과적으로 최소화할 수 있게 한다.
본 발명은 단지 하나의 도식화된 실시예만을 도시하는 도면을 참조하여 상세 히 후술될 것이다.
도면은 열가소성 수지 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 장치를 도시한다. 필라멘트는 방적 돌기(1)에 의해 나와 필라멘트가 공기에 의해 냉각되는 냉각실(2) 내부를 지난다. 도시된 실시예에서, 냉각실(2)은 두 개의 냉각 섹션(2a, 2b)으로 나뉜다. 상부 섹션(8a)과 하부 섹션(8b)으로 나뉘는 공기 공급 캐비닛(8)이 냉각실(2)과 인접해 있다. 적절한 방식으로, 냉각 공기는 서로 다른 대류열 소산 용량(convective heat dissipation capacity)을 갖는 두 개의 캐비닛 섹션(8a, 8b)으로부터 공급된다. 바람직하게, 서로 다른 온도의 냉각 공기가 두 개의 캐비닛 섹션(8a, 8b)으로부터 공급될 수 있다. 기본적으로, 두 개의 냉각 섹션(2a, 2b)에서 필라멘트는 서로 다른 온도 및/또는 서로 다른 유량 및/또는 서로 다른 습도를 갖는 냉각 공기의 영향을 받을 수 있다. 냉각실(2) 하류에는 중간 경로(3)가 마련되고, 그 하류에는 신장기(4)로서 기능하는 풀다운(pull-down) 경로(5)가 이어진다. 풀다운 경로(5) 하류에는, 도시된 실시예에서 업스트림 디퓨져(13)를 갖고 그 하류에는 다운스트림 디퓨져(14)를 갖는 적층기(6)가 마련된다. 업스트림 디퓨져(13) 및 다운스트림 디퓨져(14)의 사이에는 대기 입력 간극(15)이 마련된다. 적층기(6)의 아래에는, 연속적으로 움직이는 적층 여과 벨트(7)가 필라멘트를 적층하여 부직포 웹(11)을 형성하기 위해 마련된다. 도 1은 냉각실(2)과 중간 경로(3)의 영역, 특히 냉각실(2)과 중간 경로(3) 사이의 천이 영역에, 냉각실(2)의 필라멘트를 냉각하기 위한 냉각 공기의 공급, 필라멘트의 공급 및 필라멘트에 수반될 수 있는 공기의 공급을 제외하고는 외측으로부터 공기가 들어올 수 없다는 것을 도시 한다. 특히 바람직한 실시예에 따르면, 전술한 공기 공급 이외에, 냉각실(2), 중간 경로(3) 및 풀다운 경로(5)로 구성되는 전체 서브 어셈블리에서 공기의 추가적인 공급이 외측으로부터 이루어지지 않는다. 소위 밀폐 시스템이라 말한다. 바람직하게, 전술한 공기 공급과 대기 입력 간극(15)을 통한 공기의 공급과 별도로, 냉각실(2), 중간 경로(3), 풀다운 경로(5) 및 적층기(6)로 구성되는 전체 서브 어셈블리에서 공기의 추가적인 공급이 이루어지지 않는다.
다운스트림 디퓨져(14)로부터 나온 필라멘트는 적층 여과 벨트(7) 상에 적층되어 부직포 웹(11)을 형성한다. 이러한 도시된 실시예에서, 필라멘트에 대한 이 적층 영역에는 공기 투과성 적층 여과 벨트(7) 아래에 존재하며 적층 여과 벨트(7)를 관통하여 아래쪽으로 공기를 흡입하는 흡입 유닛(19)이 마련된다. 이러한 적층 및 흡입 영역은 진행 방향에 있어서 두 개의 가열된 아웃피드 롤(10, 12)로 이루어진 콤팩터(9)로 이어진다. 상부 아웃피드 롤(10)은 부직포 웹(11)과 적층 여과 벨트(7)의 위에, 그리고 하부 아웃피드 롤(12)은 적층 여과 벨트(7) 바로 밑에 존재한다. 부직포 웹(11)은 두 개의 가열된 아웃피드 롤(10, 12)를 통과하여 그 사이로 수송되고, 이에 따라 압축되며 약간 압밀된다. 도 1은 구체적으로 콤팩터(9)와 아웃피드 롤(10, 12)은 필라멘트의 적층 영역 내의 흡입 영역을 압축한다는 것을 도시한다.
도 2는 부직포 웹(11)을 예비 침윤하는 업스트림 침윤기(16)와 다운스트림 침윤기(17)가 부직포 웹(11)의 진행 방향에 있어서 콤팩터(9) 하류에 마련된다는 것을 도시한다. 업스트림 침윤기(16)는 부직포 웹(11)과 적층 여과 벨트(7)를 가 로지르면서 부직포 웹(11)과 적층 여과 벨트(7) 위에서 연장하는 분사 빔(18)을 갖는다. 업스트림 침윤기(16)의 이러한 분사 빔(18)은 미스트 형태로 물을 분사하고 이러한 미스트로 부직포 웹을 미리 적신다. 이는 도 2에 개략적으로 도시되어 있다. 부직포 웹(11)의 진행 방향에 있어서 분사 빔(18)의 하류에는 예비 침윤 공정에서 가해진 물에 흡입을 적용하기 위해 적층 여과 벨트(7)의 밑에 흡입 슬롯(20)의 형태로 흡입 개구가 마련된다. 이를 위해, 대기중보다 낮은 대응하는 압력이 흡입 슬롯(20)에 가해진다. 이러한 흡입 슬롯(20)에 의해, 부직포 웹(11)로 효과적으로 물을 흡입할 수 있다.
그 후 부직포 웹(11)은 부직포 웹이 복수의 노즐로부터 낮은 압력으로 나오는 물에 의해 예비 침윤되는 다운스트림 침윤기(17)를 통과한다. 다시 말해, 예비 침윤은 워터 젯에 의해 일어난다. 도 2는 이러한 목적을 위해 부직포 웹을 가로질러 연장하는 저압 워터 젯 빔(21)을 도시한다. 실제로 이러한 복수의 저압 워터 젯 빔(21)은 부직포 웹(11)의 진행 방향에 있어서 하류에 순서대로 마련될 수 있다. 도 2는 저압 워터 젯 빔(21)이 부직포 웹(11)의 위에서 부직포 웹(11)로부터 상대적으로 큰 거리를 두고 위치하는 것을 도시한다. 여기서 저압 워터 젯 빔(21)의 바로 밑에는 부직포 웹(11)과 적층 여과 벨트(7)를 관통하도록 유도된 물이 그 내부로 유도되는 흡입 슬롯(22) 형태의 흡입 개구가 존재한다. 또한, 이러한 흡입 슬롯(22)은 대기중보다 낮은 압력으로(진공상태로) 작동될 수 있다.
다운스트림 침윤기(17)는 부직포 웹(11)의 이송 방향에 있어서, 예비 침윤된 부직포 웹(11)이 적층 여과 벨트(7) 상에서 고압 워터 젯 처리에 의해 압밀되는 압 밀기(23)로 이어진다. 이러한 경우에, 복수의 고압 워터 젯 노즐은 다운스트림 침윤기(17)에서의 워터 젯의 압력보다 사실상 높은 수압으로 고압 워터 젯을 방출한다. 도 2는 부직포 웹(11)을 가로질러 연장하고, 부직포 웹(11)에 작용하며 부직포 웹(11)을 압밀하는 전술한 고압 워터 젯을 방출하는 고압 워터 젯 빔(24)을 도시한다. 또한, 도 2는 고압 워터 젯 빔(24)이 부직포 웹(11) 위에서 부직포 웹(11)로부터 다운스트림 침윤기(17)의 저압 워터 젯 빔(21)보다 상당히 작은 거리를 두고 존재하는 것을 도시한다. 본 발명의 범위는 복수의 고압 워터 젯 빔(24)이 부직포 웹(11)의 진행 방향에 있어서 하류에 순서대로 위치하는 경우를 포함한다. 흡입 슬롯(25)을 통해 가해진 물의 흡입은 압밀기(23)에서 적층 여과 벨트(7) 밑에서 또한 이루어진다.
그 후 부직포 웹(11)은 적층 여과 벨트(7)로부터 제거되어 후속 처리를 위해 공급된다. 도 2는 두 개의 후속 처리 유닛(26, 27)을 개략적으로 도시한다. 처리 유닛(27)은 고압 워터 젯으로 부직포 웹(11)을 압밀하는 압밀기이다. 여기서, 흡입 유닛은 마찬가지로 부직포 웹(11)의 밑에 도시되어 있다. 또한, 여기서 압밀과 최종 압밀은 도시되지 않은 드럼 상에서 수행될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 장치의 상부를 통한 개략적인 수직 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 장치의 하부를 통한 개략적인 수직 단면도.

Claims (12)

  1. 특히 열가소성 수지로 이루어지는 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법으로서,
    상기 필라멘트는 적어도 하나의 방적기에 의해 방적되고, 그 후 냉각실(2)에서 냉각되며, 후속하여 신장기(4)에서 신장되고, 그 후 적어도 하나의 디퓨져(13, 14)로 이송되어 부직포 웹(11)을 형성하기 위해 벨트 상으로 적층되며,
    상기 부직포 웹(11)은 부직포 웹(11)이 예비 침윤되는 침윤기(16, 17)를 통과하도록 벨트에 의해 이송되고,
    상기 부직포 웹(11)은 침윤기(16, 17) 밖으로 이송된 후 벨트 상에서 고압 워터 젯 처리에 의해 압밀되며,
    상기 부직포 웹(11)은 벨트로부터 제거되어 후속 처리를 위해 이송되는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 냉각실(2)과 신장기(4) 사이의 천이 구역은 밀폐되어, 냉각실(2) 내로의 냉각 공기의 공급을 제외하고는 추가 공기가 이 천이 구역으로 공급되지 않는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 냉각실(2)과 신장기(4)로 이루어진 서브 어셈블리는 밀폐되어, 냉각실 내로의 냉각 공기의 공급을 제외하고는 추가 공기가 공급되지 않는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  4. 청구항 1 내지 청구항 3 중 어느 한 항에 있어서, 침윤기(16, 17) 상류에서 부직포 웹(11)이 압축되고 약간 압밀되는 콤팩터(9)를 상기 부직포 웹(11)이 통과하도록 이송되는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  5. 청구항 4에 있어서, 상기 콤팩터(9)는 벨트 위에 적어도 하나의 아웃피드 롤(10, 12), 바람직하게는 가열된 아웃피드 롤(10, 12)을 구비하고, 상기 아웃피드 롤(10, 12)은 웹이 콤팩터(9)를 통과하여 인도될 때 부직포 웹(11) 상에 작용하는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  6. 청구항 1 내지 청구항 5 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부직포 웹(11)은 복수의 노즐로부터 2 내지 40 bar의 압력, 유용하게는 2 내지 20 bar의 압력, 바람직하게는 3 내지 10 bar의 압력으로 방출된 유체 매체에 의해 침윤기(16, 17)에서 예비 침윤되는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  7. 청구항 6에 있어서, 상기 노즐은 10 내지 400 mm, 유용하게는 30 내지 350 mm, 바람직하게는 100 내지 250 mm의 거리를 두고 부직포 웹(11) 위에 위치하는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  8. 청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서, 상기 침윤기(16, 17)는 미스트 형태로 유체 매체를 분사하고 이 미스트에 의해 부직포 웹이 침윤되는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  9. 청구항 1 내지 청구항 8 중 어느 한 항에 있어서, 고압 워터 젯에 의한 상기 부직포 웹(11)의 압밀이 60 내지 150 bar, 유용하게는 60 내지 120 bar, 바람직하게는 70 내지 100 bar의 수압으로 수행되는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  10. 청구항 1 내지 청구항 9 중 어느 한 항에 있어서, 부직포 웹(11)으로부터의 상기 고압 워터 젯 노즐의 거리는 5 내지 50 mm, 유용하게는 5 내지 25 mm, 바람직하게는 10 내지 20 mm인 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  11. 청구항 1 내지 청구항 10 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부직포 웹(11)은 압밀 하류의 벨트 상에서 탈수되는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 방법.
  12. 청구항 1 내지 청구항 11 중 어느 한 항의 방법을 수행하는 장치로서,
    필라멘트를 생산하기 위한 적어도 하나의 방적기가 마련되고,
    냉각실(2), 신장기(4) 및 적층기(6)가 필라멘트의 이동 방향에 있어서 하류에 순서대로 마련되며,
    필라멘트를 적층하여 부직포 웹(11)을 형성하기 위한 벨트가 마련되고,
    벨트 상에서 이송되는 부직포 웹(11)을 예비 침윤하기 위한 적어도 하나의 침윤기(16, 17)가 마련되며,
    고압 워터 젯을 이용하여 벨트 상의 부직포 웹(11)을 수압으로 압밀하기 위한 적어도 하나의 압밀기(23)가 부직포 웹(11)의 이송 방향에 있어서 침윤기(16, 17) 하류에 마련되고,
    벨트로부터 압밀된 부직포 웹(11)을 제거하기 위한 기기가 마련되며,
    제거된 부직포 웹(11)의 후속 처리를 위한 적어도 하나의 후속 처리 유닛(26, 27)이 마련되는 것인 필라멘트로 스펀본드 웹을 제조하는 장치.
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