KR20080110645A - 고수압직조 섬유에서 제트 스트리크를 줄이는 시스템 및 방법 - Google Patents

고수압직조 섬유에서 제트 스트리크를 줄이는 시스템 및 방법 Download PDF

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Abstract

제트 스트리크(jet streaks)를 감소시키면서 직물 재료를 고수압직조하는 시스템이 제공된다. 본 발명의 다양한 실시예들은 직물 재료로부터 이격되고 가공방향에 직교하는 직물의 폭을 실질적으로 가로질러 연장된 세장형 고수압직조 제트 스트립을 제공한다. 이 스트립은 제1직경을 갖는 제1열 오리피스를 한정한다. 복수의 제1 오리피스는 세장형 스트립의 폭을 따라 이격되어 있다. 스트립은 복수의 제1 오리피스로부터 가공방향 하류에 배치되고 세장형 스트립의 폭을 따라 이격된 복수의 제2열 오리피스를 한정한다. 복수의 제2 오리피스 각각은 제1직경보다 작은 제2직경을 갖는다. 이에 의해 생성된 유체 스트림은 복수의 제1 오리피스에 의해 생성된 유체 스트림보다 작은 충격력을 직물 재료에 부과한다.
제트 스트리크, 릿지, 고수압직조, 제트 스트립, 노즐 오리피스, 유체 스트림

Description

고수압직조 섬유에서 제트 스트리크를 줄이는 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR REDUCING JET STREAKS IN HYDROENTANGLED FIBERS}
본 발명의 여러 실시예들은 일반적으로 부직포를 생산하는 고수압직조(hydroentanglement) 공정 개선에 관한 것이다.
고수압직조(hydroentanglement) 또는 '스펀레이싱(spunlacing)'은 직물을 직접 형성하도록 헐거운 섬유로 이루어진 웹(web)을 기계적으로 결합하는데 사용되는 공정이다. 고수압직조의 기본 메커니즘은 고속 유체 스트림의 연속적인 뱅크에 의해 생성된 불균일 압력장에 섬유를 노출시키는 것이다. 이 섬유들이 인접하는 섬유들과 접촉 상태에 있는 동안, 상기 섬유에 대한 유체 스트림 영향은 인접 섬유들을 변위시켜 회전시킴으로써 섬유들의 결합(entanglement)을 야기한다. 이와 같은 상대적인 섬유 변위 시에, 일부 섬유는 상호 작용하는 섬유 간의 마찰력에 대해 적어도 부분적으로 강력한 구조를 형성하도록 다른 섬유 주변에 감기고/감기거나 다른 섬유와 서로 맞물린다. 그 결과 제품은 결합된 섬유로 이루어진 고도로 압축되고 균일한 직물이 된다. 이와 같은 고수압직조 직물은 신축성이 좋고, 매우 강하며, 제직물 및 편직물(woven and knitted fabric)보다 일반적으로 성능이 뛰어나다. 이에 따라 고수압직조 공정은 직물을 생산하는 다른 방법에 대해 고속 및 염가의 대 체방법이 된다.
고수압직조기는 예컨대 분당 약 700 미터 이상 속도로 직물을 제조할 수 있다. 여기서 직물 폭은 약 1-6미터일 수 있다. 작동 시에, 고수압직조 공정은 유체 스트림을 형성하기 위하여 오리피스를 통하여 소정 압력으로 물을 분배하는 매니폴드와 결합된 스트립 내에 한정된 오리피스를 통하여 압력수를 보냄에 의해 제조된 점착성 고속 유체 스트림의 특성에 의존한다.
종래의 고수압직조 시스템에서, 싱글 매니폴드 스트립은 실질적으로 동일한 유체 스트림을 만드는 동일한 크기의 2열 오리피스를 한정한다. 또한, 일련의 매니폴드를 사용하는 것이 일반적이다. 각 매니폴드는 이전의 유체 스트림보다 더 높은 압력으로 구동된 고수압직조 유체 스트림을 나타낸다. 그러나, 이러한 종래의 시스템에 있어서, 정렬된 유체 스트림은 부직포에 '제트 스트리크(jet streaks)'를 야기한다. 특히, 유체 스트림의 마지막 열이 가장 높은 압력에서 동작하기 때문에 부직포에 스트리크를 야기하여, 가장 큰 힘으로 부직포에 충격을 주고, 유체 스트림의 충격 영역 사이의 공간에 최종 직물(110)에 릿지(ridges)(300)(즉, 제트 스트리크, 도 9 참조)를 발생시킨다. 또한, 이와 같은 종래의 시스템에서는 마지막 매니폴드 다음에 공정 요소 및/또는 유체 스트림이 없기 때문에, 유체 스트림의 마지막 세트에 의해 생긴 제트 스트리크가 이 시스템에 의해 제조된 최종 부직포 제품에 방해 받지 않은 채 그대로 잔존한다.
종래의 고수압직조 시스템에 의해 생겨난 릿지(300) 및/또는 제트 스트리크는 제조된 직물의 미감 및 구조적 통일성이 중요한 대부분의 응용제품에서 바람직 하지 못하다. 예컨대, 릿지는 직물이 커튼 또는 커버 응용제품에서와 같이 빛을 접하게 될 때 선명하게 보인다. 그러나, 고수압직조 직물 내의 제트 스트리크를 제거 및/또는 감소하는 것은 부직포 제조 시 여전히 어려움으로 남아있다. 고수압직조 직물 상의 균일한 표면을 얻기 위한 종래의 한 가지 방법은 유체 스트림 커튼에 일정한 간격으로 횡방향의 진동을 주는 것이다(예컨대 미국특허 6,105,222 참조). 이 방법은 횡방향으로 매니폴드를 진동시키는 과정을 포함한다(후술하는 바와 같이, 직물의 가공 방향에 직교함). 이러한 기술에서 진동 운동은 (바이브레이터와 같은) 왕복장치에 매니폴드를 연결시킴으로써 조절된다. 이 방법은 많은 자본 투자와 무거운 매니폴드를 진동시키는 부가 에너지원을 필요로 한다. 또한, 이 기술의 최종 결과는 스트리크 높이를 실제로 제거 및/또는 감소하지 않고 선형 릿지 또는 제트 스트리크를 '지그재그' 패턴으로 변형시키는 것이다. 업계에서 사용되는 다른 종래의 방법은 동일한 직경을 갖는 노즐을 구비한 4열 노즐 스트립을 엇갈림 배열(staggered arrangement)로 도입하는 과정을 포함한다(예컨대 미국특허 6,571,441 참조). 이 방법 또한 다음과 같은 기술적 문제점으로 어려움을 겪는다. 첫째, 모든 노즐이 동일한 직경을 갖기 때문에, 그 결과 유체 스트림이 동일한 충격에너지를 가지며 노즐의 마지막 열에 의해 야기된 제트 스트리크가 직물 상에 영구 잔류한다. 둘째, 이 기술은 지정된 매니폴드의 물 소비를 4배 증가시킨다.
최종 부직포 내에서 제트 스트리크를 감소 및/또는 방지하려는 몇가지 다른 시도가 있었다. 그러나, 이들 고수압직조 시스템은 상업화하기에는 비효율적이거나 너무 비싸다는 것이 입증되었다. 이 기술들은 미국특허 6,877,196(유체는 수직 방 향에 대해 두 개의 반대되는 오프셋 각도(직물의 측면을 향함)를 가짐), 미국특허 6,253,429(직물이 일련의 회전 드럼 상에서 움직이고, 매니 폴드는 직물에 대해 다른 각도로 위치함) 및 미국특허 6,557,223(진동 매니폴드와 결합된 드럼의 횡방향으로 직물이 이동함)에 개시된 방법을 포함한다.
따라서, 종래의 고수압직조 시스템에서의 기술적인 문제점에 비추어볼 때, 부직포 제품에서 제트 스트리크의 발생 및/또는 크기를 신뢰성 있게 줄일 수 있는 경제적이고 실용적인 시스템 및 방법이 요구된다.
본 발명의 실시예들은 상술한 요구를 충족시키며 후술하는 바와 같은 다른 이점들을 제공한다. 본 발명의 실시예들은 부직포를 형성하기 위하여 가공방향으로 움직이는 직물 재료 시트를 고수압직조하는 시스템을 제공한다. 특히, 일부 실시예에서, 상기 시스템은 복수의 노즐 오리피스를 포함하는 세장형 고수압직조 제트 스트립를 포함하며, 상기 복수의 노즐 오리피스 각각은 고수압직조 유체 스트림이 상기 직물 재료 시트를 향하도록 각각 작동 가능하게 배치될 수 있다. 상기 복수의 노즐 오리피스는, 가공방향으로 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 이격된 제1열 노즐 오리피스를 포함한다. 또한, 상기 제1열 노즐 오리피스 각각은 제1직경을 갖는다.
상기 복수의 노즐 오리피스는 가공방향으로 상기 제1열 노즐 오리피스로부터 하류에 배치된 제2열 노즐 오리피스를 더 포함한다. 일부 시스템 실시예에서, 상기 복수의 제2열 노즐 오리피스는 상기 복수의 제1열 노즐 오리피스의 인접한 쌍의 각 중심 간 거리의 약 1/2 만큼의 거리를 두고 가공방향으로 상기 복수의 제1열 노즐 오리피스로부터 이격될 수 있다. (즉, 하류에 배치된다.) 상기 복수의 제2열 노즐 오리피스는 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 상기 제1열 노즐 오리피스로부터 소정 거리 이격(offset)된다. 또한, 상기 제2열 노즐 오리피스 각각은 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 갖는다. 상기 제1열 노즐 오리피스를 빠져나온 고수압직조 유체 스트림은 직물 재료 시트 내에서 릿지('제트 스트리크')를 발생시킨다. 본 발명의 여러 실시예에 따르면, 상기 제2열 노즐 오리피스는 작동 가능하게 배치되어 상기 제2열 노즐 오리피스를 빠져나온 고수압직조 유체 스트림이 상기 릿지의 높이를 낮추고, 이에 따라 상기 최종 부직포의 제트 스트리크 발생률(incidence)을 낮추게 된다.
본 발명의 여러 시스템 실시예에 따르면, 제1직경 및 제2직경(상기 제1열 및 제2열 노즐 오리피스 각각에 대응함)은 다양한 직경 및/또는 직경 관계로 제공될 수 있다. 예를 들면, 이러한 실시예는 상기 제2직경이 상기 제1직경의 적어도 약 30%인 실시예, 상기 제2직경이 상기 제1직경의 적어도 약 50%인 실시예, 상기 제2직경이 상기 제1직경의 적어도 약 65%인 실시예, 상기 제2직경이 상기 제1직경의 최대 약 95%인 실시예, 상기 제2직경이 상기 제1직경의 최대 약 90%인 실시예, 상기 제2직경이 상기 제1직경의 최대 약 85%인 실시예를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 다양한 시스템 실시예들은 노즐 오리피스가 소정의 최적 직경으로 한정된 제1열 및 제2열 노즐 오리피스를 또한 제공한다. 예컨대, 이러한 실시예들은 상기 제1직경이 약 120-160㎛이고, 제2직경이 약 80-140㎛인 실시예, 상기 제1직경이 약 130㎛이고 제2직경이 약 110㎛인 실시예, 그리고 상기 제1직경이 약 110㎛이고 제2직경이 약 90㎛인 실시예를 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 발명의 일부 시스템 실시예에 따르면, 상기 제2열 노즐 오리피스는 상기 복수의 제1열 노즐 오리피스로부터 소정 거리 이격되고, 상기 제2열 노즐 오리피스 각각은 상기 제1열 노즐 오리피스의 가장 가까운 쌍의 중심 사이에서 실질적으로 같은 거리에 있다. 다른 실시예에서, (상기 제2열 노즐 오리피스의 이격 거리를 결정하는) 상기 소정 거리는, 상기 제1열 노즐 오리피스 중 적어도 하나의 중심으로부터 상기 제2열 노즐 오리피스 중 가장 가까운 하나의 중심에서 가공방향으로 연장된 선까지 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 측정될 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스의 각 중심을 통해 연장된 제1선과 상기 제2열 노즐 오리피스의 각 중심을 통해 연장된 제2선 사이에서 한정된 거리와 실질적으로 동일할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 소정 거리는 상기 제1직경의 1/2과 상기 제2직경의 1/2의 합보다 크거나 같은 거리, 상기 제1직경보다 크거나 같은 거리 및 상기 제1직경과 제2직경의 합보다 크거나 같은 거리를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
또한, 일부 시스템 실시예에서, 상기 복수의 노즐 오리피스는 가공방향으로 상기 제2열 노즐 오리피스로부터 하류에 배치된 복수열 노즐 오리피스를 더 포함할 수 있다. 상기 복수열 노즐 오리피스 각각은 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 이격될 수 있다. 또한 상기 연속되는 복수열 노즐 오리피스 각각은 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 상기 상류 열의 노즐 오리피스로부터 소정 거리 이격(offset)될 수 있다. 또한, 상기 복수 열 노즐 오리피스 각각은 상기 제2직경보다 작거나 동일한 제3직경을 가질 수 있다.
본 발명의 여러 실시예는 부직포를 형성하기 위하여 가공방향으로 움직이는 직물 재료 시트를 고수압직조하는 방법을 또한 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 방법은 상기 직물 재료를 가공방향으로 진행시키는 과정과, 상기 직물 재료를 복수의 제1 유체 스트림에 노출시키는 과정을 포함한다. 상기 복수의 제1 유체 스트림은 가공방향에 실질적으로 직교하는 상기 직물 재료의 폭을 따라 서로 이격된다. 또한, 상기 복수의 제1 유체 스트림은, 상기 각각의 복수의 제1 유체 스트림 사이에서 부직포의 길이를 따라 연장된 복수의 릿지를 갖는 부직포를 형성하도록, 제1힘 강도로 상기 직물 재료와 충돌하도록 구성되어 있다. 여러 방법 실시예는, 상기 부직포를 복수의 제2 유체 스트림에 노출시키는 과정을 더 포함한다. 상기 복수의 제2 유체 스트림은 가공방향으로 상기 복수의 제1 유체 스트림으로부터 하류에 배치되고, 상기 직물 재료의 폭을 따라 상기 복수의 제1 유체 스트림으로부터 소정 거리 이격(offset)된다. 이에 따라 이 실시예에 따르면, 상기 복수의 제2 유체 스트림은, 상기 제1힘 강도보다 낮은 제2힘 강도로 상기 복수의 릿지와 충돌하여 상기 부직포에 있는 복수의 릿지 각각의 높이를 적어도 부분적으로 낮출 수 있다.
본 발명의 여러 시스템 실시예에 대해 일반적으로 설명한 바와 같이, 상기 직물 재료를 상기 복수의 제1 유체 스트림에 노출시키는 과정은, 상기 직물 재료의 폭을 가로질러 연장된 세장형 고수압직조 제트 스트립 내에 한정된 복수의 제1 노즐 오리피스를 통하여 유체를 강제로 통과시키는 과정을 더 포함할 수 있다. 또한, 상기 부직포를 복수의 제2 유체 스트림에 노출시키는 과정은, 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립 내에 한정되고 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 상기 복수의 제1 노즐 오리피스로부터 소정 거리 이격된 복수의 제2 노즐 오리피스를 통해 유체를 강제로 통과시키는 과정을 더 포함할 수 있다. 이와 같은 일부 실시예에 따르면, 각각의 복수의 제1 노즐 오리피스는 제1직경을 포함하고, 각각의 복수의 제2 오리피스는 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 포함한다. 여러 방법 실시예는 각각 상기 제1힘 및 제2힘 강도를 갖는 유체 스트림을 발생시키기 위하여, 상술한 바와 같은 제1직경 및 제2직경 간의 특별한 관계를 이용할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 여러 실시예는, 감소된 릿지 및/또는 제트 스트리크 발생율을 갖는 부직포를 형성하기 위해 직물 재료를 고수압직조하는 시스템 및 방법; 향상된 인성(toughness) 및/또는 인열강도(tear strength)를 갖는 부직포를 형성하기 위해 직물 재료를 고수압직조하는 시스템 및 방법; 및 부직포의 폭을 가로질러 전체적으로 평탄한 조직(texture)을 갖는 부직포를 형성하기 위해 직물 재료를 고수압직조하는 시스템 및 방법을 포함할 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.
당업자에게 확실한 이와 같은 이점 및 기타 사항은 본 발명의 여러 시스템 및 방법 실시예에서 제공된다.
첨부도면은 반드시 실척으로(to scale) 작성된 것은 아니다.
도 1의 (A), (B)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 부직포를 형성하기 위하여 가공 방향으로 움직이는 한 장의 직물 재료를 고수압직조하는 시스템을 도시한 비한정적인 개략 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라, 복수의 노즐 오리피스를 포함하는 세장형 고수압직조 제트 스트립을 도시한 비한정적인 개략도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따라, 부직포를 형성하기 위하여 고수압직조 유체의 여러 스트림을 한 장의 직물 재료로 향하게 하는 복수의 대응 고수압직조 제트 스트립과 유체 연통할 수 있는 복수의 매니폴드를 구비한 고수압직조 또는 스펀레이싱 시스템을 도시한 비한정적인 개략도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따라, 고수압직조 노즐 내의 고품질 유체 스트림의 흐름을 도시한 비한정적인 개략도로서, 흐름이 노즐 내벽으로부터 분리되어 있다.
도 5의 (A), (B)는 본 발명의 일 실시예에 따라, 실질적으로 약 65㎛의 입구 내경(도 5의 (A))과 실질적으로 약 130㎛의 입구 내경(도 5의 (B))을 갖는 두 개의 노즐에서 100bar의 압력으로 분사된 두 개의 다른 유체 스트림의 비한정적인 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 6의 (A)-(F)는 (a)35bar, (b)70bar, (c)100bar, (d)135bar, (e)170bar 및 (f)200bar를 포함하는 다양한 압력으로 130㎛의 직경을 갖는 예시적인 고수압직조 노즐 오리피스에 의해 발생한 유체 스트림(즉 워터제트)의 비한정적인 프로파일을 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라, 100bar의 압력으로 각각 65㎛와 130㎛ 의 직경을 갖는 노즐 오리피스에 의해 발생한 유체 스트림(즉 워터제트)에 의해 부과된 충격력 강도를 도시한 비한정적인 그래프이다.
도 8의 (A)-(C)는 실질적으로 약 130㎛의 입구 직경(도 8A)을 갖는 고수압직조 노즐을 나타낸 비한정적인 스캐닝 전자현미경(Scanning Electron Microscope: SEM) 이미지이다.
도 9는 종래의 고수압직조 시스템에 의해 형성될 수 있는 가시적인 릿지 및/또는 제트 스트리크를 표면에 갖는 고수압직조 직물을 나타낸 비한정적인 사진이다.
도 10의 (A), (B)는 (종래의 고수압직조 시스템을 사용하여 제조된) 제어 부직포(도 10의 (A))와 (본 발명의 실시예에 따른 여러 시스템 및 방법 중 하나를 사용하여 제조된) 샘플 부직포(도 10의 (B))를 나타낸 비한정적인 이미지이다.
도 11의 (A), (B)는 도 10의 (A), (B)에 도시된 제어 부직포 및 샘플 부직포에 대응하는 동시발생(co-occurrence) 곡선(도 11의 (A)) 및 주기(periodicity) 곡선(도 11의 (B))을 나타낸 비한정적인 그래프로서, 동력값이 제어 부직포의 동력값으로 정규화되었다.
도 12의 (A)-(E)는 (종래의 고수압직조 시스템을 사용하여 제조된) 제어 부직포(도 12의 (A)), 샘플 부직포(100)(도 12의 (B)), 샘플 부직포(110)(도 12의 (C)), 샘플 부직포(120)(도 12의 (D)), 샘플 부직포(130)(도 12의 (E))를 나타낸 비한정적인 이미지로서, 각 샘플 부직포는 본 발명의 실시예에 따른 여러 시스템 및 방법 중 하나를 사용하여 제조되었다.
도 13의 (A), (B)는 제어 부직포, 샘플 부직포(100), 샘플 부직포(110), 샘플 부직포(120) 및 샘플 부직포(130)의 동시발생 곡선(도 13의 (A)) 및 주기 곡선(도 13의 (B))을 나타낸 그래프로서, 파워값이 제어 부직포의 파워값으로 정규화되었다.
도 14의 (A)-(D)는 제어 부직포와 샘플 부직포를 나타낸 비한정적인 30배율 전자현미경 이미지로서, 도 14의 (A), (B)는 제어 부직포에 대한 같은 크기의 단면도이고, 도 14의 (C), (D)는 샘플 부직포에 대한 같은 크기의 단면도이다.
도 15의 (A), (B)는 가공방향으로의 인열시험(tear test) 후 제어 부직포(도 15의 (A)) 및 샘플 부직포(도 15의 (B))를 나타낸 비한정적인 이미지이다.
도 16은 제어 부직포 및 샘플 부직포의 5회 반복 시험에 대한 정규화된 인열강도 대 변형율을 나타낸 비한정적인 도면으로서, 데이타는 제어 부직포의 평균 인열저항으로 정규화되었다.
도 17은 제어 부직포 및 샘플 부직포의 5회 반복 시험에 대한 정규화된 인장강도 대 변형율을 나타낸 비한정적인 도면으로서, 결과는 제어 부직포의 평균 최대 인장저항을 사용하여 정규화되었다.
이하 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명하나, 본 발명의 모든 실시예를 첨부 도면에 나타낸 것은 아니다. 실제로, 본 발명은 여러가지 다른 형태로 구현될 수 있고, 여기에 설명된 실시예들에 한정되도록 구성되지 않는다. 이 실시예들은 적용 가능한 법적 요건들을 충족시키도록 제공된다. 동일한 참조 번호는 명 세서 전반에 걸쳐 동일한 요소들을 나타낸다.
본 발명의 다양한 실시예는 세장형 고수압직조 제트 스트립(예컨대 도 1의 (A), 도 1의 (B) 및 도 2의 구성요소 10 참조)를 위해 바람직한 디자인을 제공한다. 노즐 오리피스는 둘 또는 그 이상의 열(예컨대 12, 14)로 정렬되어 최종 부직포(110) 내의 릿지(300)(즉, 제트 스트리크)를 최소화하도록 구성된다. 일부 실시예에 있어서, 각 열(12, 14) 내의 노즐은 (예를 들면 도 2에 도시된 바와 같은) 고정된 모세관 직경(d1)을 가질 수 있다. (예컨대 도 1의 (A)를 참조하면,) 이 직경들은 제1열 노즐 오리피스(12)(직물 재료(100)에 처음으로 충격을 주는 유체 스트림을 일으키는 열)에서 제3열 및 제4열(16)(직물 재료(100)에 마지막으로 충격을 주는 열)로 축소된다(즉, d1>d2>d3=d4). 여기서, d1 내지 d4는 각각 제1열 내지 제4열에 있는 노즐의 모세관 직경을 나타낸다.
다른 실시예들에서, 노즐 오리피스의 열(12, 14, 16)을 형성하는 각 노즐이 콘다운형(cone-down)(예를 들면 도 8의 (B)와 도 4 참조) 또는 콘업형(cone-up)으로 구성될 수 있고, 도 1의 (A)에 전체적으로 도시된 바와 같은 '엇갈림(staggered)' 구조로 바람직하게 정렬될 수 있다. 릿지(300)(및/또는 제트 스트리크)가, 직물 재료(100)가 노즐 오리피스의 해당 열(예컨대 구성 요소 12 참조)에 의해 발생된 유체 스트림의 특정한 '커튼'에 의해 충돌될 때마다 고수압직조 공정에서 재형성되는 것이 실험에 의해 관찰되었다. 결국, 최종 부직포(110)에서 명확하게 보이는 릿지(300)는 고수압직조 시스템에서 마지막 매니폴드(40)에 의해 야기될 수 있다(예컨대 도 3의 매니폴드(5)를 참조). 이러한 결과는 마지막 매니폴드가 '상류의(upstream)' 매니폴드보다 더 높은 압력으로 작동하는 (이에 따라 직물 재료(100)에 가장 큰 힘으로 충격을 가하는 유체 스트림을 발생시키는) 종래의 공정에서 특히 명확하게 나타난다. 따라서, 본 발명의 다양한 시스템 및 방법 실시예는, 유체 스트림을 발생시키기 위하여 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)과 상호 작용하는 실질적으로 '하류의(downstream)' 위치에, (즉, 예컨대 도 1의 (B)에 도시된 바와 같이, 가공 방향(5)을 따라 멀리) 배치된 하나 이상의 매니폴드와 연관되어 사용될 수 있다.
여기에 설명한 여러 종류의 고수압직조 시스템 및 방법 실시예는 제1열 노즐 오리피스(12)를 한정하는 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)을 제공한다. 제1열 노즐 오리피스(12)는 (예컨대 유체 스트림에 의해 같은 장소에 배치된) 한 세트의 릿지(마루)(300)와 밸리(골)(valley)를 만들어내는 해당 유체 스트림을 발생시킨다. 또한, (예컨대 도 1의 (A), 도 1의 (B) 및 도 2에 도시된 바와 같이 작은 노즐 오리피스 직경을 가지며 엇갈린 '옵셋(offset)' 구조로 배열된) 제2열 노즐 오리피스(14)에 의해 생성된 유체 스트림은 제1열 노즐 오리피스(12)의 유체 스트림에 의해 형성된 릿지(300)의 '피크(peaks)'와 충돌할 것이다. 작은 직경을 갖는 노즐 오리피스가 다른 새로운 눈에 띄는 스트리크를 발생시키지 않고 일차 릿지(300)를 완화시킴을 알 수 있다(예컨대, 도 11의 (A), 도 11의 (B), 도 13의 (A) 및 도 13의 (B)에 도시된 바와 같은, 그리고 후술하는 실험예에 나타난 동시 발생 분석 결과 참조). 또한, (도 1의 (A)에 일반적으로 도시된 바와 같은) 다른 실시예는 제2열 노즐 오리피스(14) 내의 노즐 오리피스보다 더 작은 직경을 갖는 노즐 오리피스의 제3열 및 제4열(16)을 포함할 수 있고, 이미 감소된 릿지(300) 및/또는 제2열 노즐 오리피스(14)로부터 나타날 수 있는 제트 스트리크도 줄일 수 있다.
도 1의 (B)에 도시된 바와 같이, 일부 실시예는 부직포(110)를 형성하기 위하여 가공 방향(5)으로 이동하는 한 장의 직물 재료(100)를 고수압직조 처리하는 시스템을 제공한다. 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이, 시스템은 복수의 노즐 오리피스 열(12, 14, 16)을 포함하는 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)을 포함한다. 각 노즐 오리피스는 고수압직조 유체의 흐름이 상기 한 장의 직물 재료(10)를 향하도록 작동 가능하게 위치되어 있다(일반적으로 복수의 노즐 구조에 해당하는 복수의 다른 스트림 프로파일을 나타낸 도 6 참조). 도 2에 도시된 바와 같이, 세장형 고수압직조 제트 스트립(10) 내에 한정된 복수의 노즐 오리피스는 일부 실시예에서 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)의 폭을 따라 이격된 제1열 노즐 오리피스(12)를 포함할 수 있다. 제1열 노즐 오리피스(12) 각각은 제1직경(d1)을 갖는다. 복수의 오리피스는 가공 방향(5)으로 제1열 노즐 오리피스(12)로부터 하류에 배치된 제2열 노즐 오리피스(14)도 포함한다. 제2열 노즐 오리피스(14) 또한 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)의 폭을 따라 이격될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 제2열 노즐 오리피스(14)는 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)의 폭을 따라 제1열 노즐 오리피스(12)로부터 소정 거리(예컨대, S/2) 만큼 이격될 수 있다. 이것은 제2열 노즐 오리피스(14) 각각의 중심이 제1열 노즐 오리피스(12) 각각의 중심과 비교할 때 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 옆으로 이격된다는 것을 뜻한다. 즉, 가공 방향과 평행한 제2열 노즐 오리피스(14)의 중심을 통과하는 선이 가 장 가까운 제1열 노즐 오리피스(12)의 중심을 통과하는 선으로부터 소정 거리 만큼 옆으로 이격된다. 또한, 제2열 노즐 오리피스(14) 각각은 제1직경(d1)보다 작은 제2직경(d2)을 갖는다.
여러 종래의 고수압직조 시스템에 대하여 설명한 바와 같이, 제1열 노즐 오리피스(12)를 빠져나온 고수압직조 유체 스트림(예컨대, 도 6 참조)은 가공 중에 직물 재료(100) 시트에 릿지(300)를 발생시킬 수 있다. 그러나, 본 발명의 여러 실시예에 따르면, 제2열 노즐 오리피스(14)를 빠져나온 고수압직조 유체 스트림이 릿지(300)의 높이를 낮추도록 제2열 노즐 오리피스(14)가 (예컨대, 소정 거리(S/2) 만큼 이격된 위치에) 작동 가능하게 배치된다. 예를 들어, 도 10의 (A), 도 10의 (B)는 본 발명의 하나 이상의 시스템을 이용하여 제조된 샘플 부직포(110b)와 비교한 제어 부직포(110a)(복수의 릿지(300)를 보임)를 나타낸다.
일부 시스템 실시예에 있어서, 도 2에 일반적으로 도시된 바와 같이, 제2열 노즐 오리피스(14)의 각 중심이 상기 제2열 노즐 오리피스(14) 각각에 가장 가깝게 위치한 한 쌍의 제1열 노즐 오리피스(12)의 각 중심과 실질적으로 동일한 거리들 두도록, 제2열 노즐 오리피스(14)가 상기 복수의 제1열 노즐 오리피스(12)로부터 소정 거리(S/2) 만큼 이격될 수 있다. 이 실시예에 따르면, 제1열 노즐 오리피스(12)의 한 쌍의 인접하는 노즐 오리피스의 각 중심 사이의 거리가 S로 특정되면, 제2열 노즐 오리피스(14)의 상기 소정의 이격 거리는 S/2로 특정될 수 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 복수의 제2열 오리피스(14)는 복수의 제1열 오리피스(12)의 인접한 쌍의 각 중심 간의 거리(S)의 약 1/2인 거리(L) 만큼 복수의 제1열 오리피스(12)로부터 가공 방향(5)으로 이격될 수 있다.
(도 1의 (A), 도 1의 (B) 및 도 2에 일반적으로 도시된 바와 같이) 일부 다른 시스템 실시예에 있어서, 소정 거리(예컨대 S/2)는 제1열(12) 오리피스의 적어도 하나의 중심으로부터 제2열(14) 노즐 오리피스의 가장 가까운 것의 중심에서 가공방향(5)으로 연장되는 선까지 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)의 폭을 따라 측정될 수 있다. 특히, 일부 실시예에서, 소정 거리는 제1열 오리피스(12) 각각의 중심을 통해 연장된 제1라인과 제2열 오리피스(14) 각각의 중심을 통해 연장된 제2라인 사이의 거리와 실질적으로 동일할 수 있다(예컨대 도 2 참조). 일부 실시예에서, 소정 거리는 S/2보다 실질적으로 작거나 클 수 있다. (여기서 S는 예컨대 인접한 노즐 오리피스 사이의 거리에 상응한다.) 예컨대, 일부 실시예에서, 소정 거리는, 가공방향(5)과 평행하게 연장된 선이 제1열 오리피스(12) 중 하나의 최우측 한계에 접하고 제2열 오리피스(14) 중 하나의 최좌측 한계에 접하도록, 제1직경(d1)의 1/2과 제2직경(d2)의 1/2의 합보다 크거나 같을 수 있다. 다른 시스템 실시예에서, 상기 소정 이격거리는 제1직경(d1)보다 크거나 같을 수 있고, 제1직경(d1)과 제2직경(d2)의 합보다 크거나 같을 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 2를 참조하여 설명한 바와 같이, 예컨대 제1열 노즐 오리피스(12) 각각은 제1직경(d1)을 갖고, 제2열 오리피스(14) 각각은 제1직경(d1)보다 작은 제2직경(d2)을 갖는다. 제1열(12) 및 제2열(14) 오리피스의 직경들(d1, d2)은 부직포(110)를 형성하기 위해 노즐 오리피스에 의해 발생한 각 유체 스트림이 직물 재료(100)와 충돌할 때의 충격력을 적어도 부분적으로 결정한다. 제2열의 (옆으로 이 격된) 노즐 오리피스(14)의 직경(d2)은, 예컨대 제1열 노즐 오리피스(12)에 의해 형성된 릿지(300)의 대략 옆방향 위치에서 직물 재료(100)와 충돌하여 릿지(300)의 높이 및/또는 진폭을 감소시키는 유체 스트림을 발생할 수 있도록, 제1열 노즐 오리피스(12)의 대응하는 직경(d1)보다 작은 것이 바람직하다. 수식 (2)와 관련하여 후술하는 바와 같이, 유체 스트림의 충격력은 유체 스트림이 발생하는 해당 노즐 오리피스 직경의 제곱에 비례함을 알 수 있다. 노즐 오리피스 직경과 최종 유체 스트림의 충격력 사이의 비례관계는 부직포(110) 표면에 형성된 릿지(300)(제트 스트리크)를 최적으로 평탄화 및/또는 감소하기 위하여 사용될 수 있다. (예컨대, 종래의 고수압직조 공정을 사용하여 제조되고 릿지(300)가 선명하게 보이는 제어 부직포(110a)를 나타낸 도 10의 (A)와, 본 발명의 일 실시예에 따른 4열 시스템을 사용하여 제조되고 (도 1의 (A)에 일반적으로 도시된 바와 같은) 부직포(110b)를 나타낸 도 10의 (B) 참조.)
일부 실시예에서, 예컨대 도 2에 도시된 바와 같이, 제1열 노즐 오리피스(12) 각각은 약 130㎛의 직경(d1)을 가질 수 있고, 제2열 노즐 오리피스(14) 각각은 약 100-130㎛의 직경(d2)을 가질 수 있다. 도 2에 도시된 직경(d1, d2)은 단지 예시적일 뿐이다. 일부 실시예에서, 제1직경(d1)과 제2직경(d2)은 다음과 같은 관계를 가질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다: 제2직경(d2)이 제1직경(d1)의 적어도 약 30%인 경우; 제2직경(d2)이 제1직경(d1)의 적어도 약 50%인 경우; 제2직경(d2)이 제1직경(d1)의 적어도 약 65%인 경우; 제2직경(d2)이 제1직경(d1)의 최대 약 95%인 경우; 제2직경(d2)이 제1직경(d1)의 최대 약 90%인 경우; 제2직경(d2)이 제1직경(d1)의 최대 약 85%인 경우. 다른 실시예에서, 제1직경(d1)은 120-160㎛일 수 있다. (예컨대, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139, 140, 141, 142, 143, 144, 145, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 152, 153, 154, 155, 156, 157, 158, 159 및 160㎛일 수 있다.) 또한 일부 실시예에서, 제2직경(d2)은 80-140㎛일 수 있다. (예컨대, 80, 81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95, 96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 106, 107, 108, 109, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119, 120, 121, 122, 123, 124, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 131, 132, 133, 134, 135, 136, 137, 138, 139 및 140㎛일 수 있다.) 다른 실시예에서, 제1직경(d1)은 약 130㎛이고, 제2직경(d2)은 110㎛인 것이 더 바람직할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1직경(d1)은 약 110㎛이고, 제2직경(d2)은 약 90㎛인 것이 더 바람직할 수 있다.
도 1의 (A), 도 1의 (B)를 참조하면, 일부 실시예에서, 세장형 고수압직조 스트립(10) 내에 한정된 복수의 노즐 오리피스는 가공방향(5)으로 제2열 노즐 오리피스(14)로부터 하류에 배치된 노즐 오리피스의 복수열(16)를 더 포함할 수 있다. 복수열 노즐 오리피스(16) 각각은 고수압직조 제트 스트립(10)의 폭을 따라 (예컨대 거리(S) 만큼) 이격될 수 있다. 또한 복수열 노즐 오리피스(16) 각각은 고수압직조 제트 스트립(10)의 폭을 따라 상류에 있는 노즐 오리피스 열로부터 소정 거리 (예컨대 S/2) 만큼 이격될 수 있다. 도 1의 (A)에 도시된 바와 같이, 복수열 노즐 오리피스(16) 각각은 제2직경(d2)과 같거나 작은 직경들(d3, d4)을 가질 수 있다. 따라서 제2열 노즐 오리피스(14)로부터 (가공방향(5)으로) 실질적으로 하류에 배치된 복수열 노즐 오리피스(16)는 바로 앞 (즉 상류) 열 노즐 오리피스에 의해 직물 재료(110)에 형성된 릿지(300)를 감소시킬 수 있는 대응 유체 스트림을 발생시킬 수 있다.
또한 본 발명의 다양한 실시예는 부직포(110)를 형성하기 위해 가공방향(5)으로 이동하는 직물 재료(100) 시트를 고수압직조하는 방법을 제공한다. 일 실시예에서, 이 방법은 직물 재료(100)를 가공방향(5)으로 진행시키는 과정을 포함한다. 도 3에 도시된 바와 같이, 진행과정은 직물 재료(100)를 이송하도록 구성된 컨베이어 벨트(25)를 사용하여 이루어진다. 또한 직물 재료(100)는 (그리고 그로부터 나오는 부직포(110)는) 건조기 기타 하류의 처리과정으로 최종 부직포(110)를 운반할 수 있는 일련의 드럼(20)에 감아올려짐에 의해 진행될 수 있다. 또한 이 방법은 직물 재료(100)를 복수의 제1 유체 스트림에 노출시키는 과정을 더 포함한다. 다양한 시스템 실시예에 대해 설명되는 바와 같이, 복수의 제1 유체 스트림은 대응하는 제1열 노즐 오리피스(12)(도 2 참조)에 의해 발생할 수 있다. 따라서 복수의 제1 유체 스트림은 가공방향(5)에 실질적으로 직교하게 직물 재료(100)의 폭을 따라 서로 이격될 수 있다. 복수의 제1 유체 스트림은, 각각의 복수의 제1 유체 스트림 사이에서 부직포(110)의 길이를 따라 연장된 복수의 릿지(300)(예컨대 도 9 참조)를 갖는 부직포(110)을 형성하기 위해, 제1힘 강도로 직물 재료(100)와 충돌하도록 구성될 수 있다.
본 발명의 방법 실시예들은 가공방향(5)으로 복수의 제1 유체 스트림으로부 터 하류에 배치된 복수의 제2 유체 스트림에 부직포(110)를 노출시키는 과정을 더 포함한다. 복수의 제2 유체 스트림은 직물 재료(110)의 폭을 따라 복수의 제1 유체 스트림으로부터 옆으로 소정 거리 이격되어 있다. 이에 따라 복수의 제2 유체 스트림은 제1힘 강도보다 작은 제2힘 강도로 복수의 릿지(300)와 충돌하고, 이에 의해 부직포(110)에 있는 복수의 릿지(300) 각각의 높이를 적어도 부분적으로 감소시킬 수 있다.
여러 방법 실시예들의 과정들은 예컨대 시스템 실시예들을 사용하여 이루어질 수 있다. 예컨대, 일부 실시예에서, 직물 재료를 복수의 제1 유체 스트림에 노출시키는 과정은 직물 재료(100)의 폭을 가로질러 연장된 고수압직조 제트 스트립(10) 내에 한정된 복수의 제1 노즐 오리피스(12)를 통해 유체를 강제로 통과시키는 과정을 더 포함할 수 있다(예컨대 예시적인 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)을 나타낸 도 2 참조). 또한, 부직포를 복수의 제2 유체 스트림에 노출시키는 과정은 고수압직조 제트 스트립(10) 내에 한정되고 고수압직조 제트 스트립(10)의 폭을 따라 복수의 제1 노즐 오리피스(12)로부터 소정 거리(예컨대 도 2에서 거리(S/2)) 만큼 이격된 복수의 제2 노즐 오리피스(14)를 통해 유체를 강제로 통과시키는 과정을 더 포함할 수 있다. 본 발명의 여러 시스템 실시예들과 관련하여 설명한 바와 같이, 복수의 제2 노즐 오리피스(14)는 복수의 제1 노즐 오리피스(12)에 대해 상대적으로 (예컨대 소정 거리(S/2) 만큼 이격되어) 작동 가능하게 위치될 수 있고, 이에 의해 복수의 제1 노즐 오리피스(12)에 의해 발생한 유체 스트림에 의해 (및/또는 복수의 제1 노즐 오리피스(12)로부터 (가공방향(5)으로) 실질적으로 상류에 배 치된 다른 유체 스트림 '커튼'에 의해) 형성된 다양한 릿지(300)(제트 스트리크)의 높이를 감소 및/또는 최소화시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시예들은 고수압직조 공정을 달성할 수 있는 유체 스트림을 사용한다. 유체 스트림으로부터 직물 재료(100)의 표면으로 효율적인 에너지 전달은 전체 섬유결합(fiber entanglement) 공정의 효율에 기여한다. 효율적인 에너지 전달을 위해, '고품질' 유체 스트림을 생성할 수 있는 노즐 및 노즐 오리피스를 제공하는 것이 바람직하다. 여기서, '고품질' 유체 스트림이란 일반적으로 상대적으로 긴 인택트(intact)(브레이크업: breakup) 길이 및/또는 고수압직조 공정에 사용될 수 있는 매니폴드 압력, 예컨대 30-400bar에 대해 시준된(collimated) 유체 스트림(도 6의 (A)-(F) 참조)을 일컫는다. 이러한 고품질 유체 스트림은 종종 실질적으로 층류 및 유리 모양의 외관으로 특징지어지는 '수축된 워터제트(constricted waterjet)'를 생성하도록 구성된 분리형 노즐 흐름으로부터 야기된다. 요구되는 압력범위에 대해 실질적으로 층류를 유지하는 유체 스트림을 얻기 위하여, 노즐을 통한 물의 흐름을 동요시키는 벽 유도 마찰 및/또는 와류는 완화되거나 제거되어야 한다. 이는 노즐 내의 흐름이 노즐 내벽으로부터 분리될 때 가능하다(도 4 참조). 이러한 분리 흐름은 고수압직조 제트 스트립(10) 내에 한정된 노즐로 유입될 때 유체의 흐름이 급격한 90°회전을 이루도록 강제될 때 달성될 수 있다. 작동압력 범위에서의 비수축(non-constricted) 유체 스트림은 일단 노즐 오리피스를 빠져나오면 신속하게 스프레이로 변하여 에너지가 쉽게 분산된다는 점을 유의해야 한다.
본 발명의 여러 실시예에 따르면, 복수열의 노즐 오리피스들(12, 14, 16)은 (예컨대 도 6의 (A)-(F)에 도시된 바와 같은) 고품질 및/또는 고도로 시준된 유체 스트림을 야기하는 수축 유체 스트림을 생성하도록 구성된 고수압직조 제트 스트립(10) 내에 한정된 노즐(예컨대 도 8의 (B)에 도시된 노즐 단면 참조)과 유체 연통될 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 오리피스를 한정하는 고수압직조 제트 스트립 장치(Hydroentangling Jet Strip Device Defining An Orifice)라는 명칭의, 미국특허출원공개 2006-0124772에 개시된 것과 같은 노즐 구성을 포함할 수 있다. 이 기술은 전체로 본 명세서에 참고로 반영된다.
또한 수축 유체 스트림의 직경(dj)은 다음과 같이 표현될 수 있다:
Figure 112008073710897-PCT00001
(1)
여기서 Cd(약 0.62)는 수축 유체 스트림을 발생시키는, 바람직하게는 샤프에지(sharp-edge) 모세관 노즐의 유출계수(discharge coefficient)이고, dn은 노즐 입구 직경이다. 가장 관용적으로 사용되는 노즐 입구 직경(dn)은 130㎛로서, 약 100㎛ 직경의 유체 스트림을 야기한다(예컨대 도 5 참조). 전술한 바와 같이, 고품질 고수압직조 유체 스트림은 상대적으로 긴 브레이크업 길이를 갖고 발생할 수 있다. 유체 스트림이 직물 재료(100)에 충돌할 때 (예컨대 노즐 오리피스의 출구로부터 약 5cm 거리에서) 유체 스트림의 직경은 노즐 오리피스의 출구 평면에서의 직경(
Figure 112008073710897-PCT00002
)과 거의 동일하다. 유체 스트림의 충격력(F)은, 유체 스트림 이 스프레이로 파열되지 않는 한, 그 속도(V) 및 유량(m)과 선형적으로 비례할 수 있다:
F ∝ mV (2)
여기서, m=π/4ρdj 2V이다. 수축 유체 스트림의 속도는 베르누이 공식(
Figure 112008073710897-PCT00003
)을 통해 정체압력(stagnation pressure)으로부터 충분히 정확하게 산출될 수 있다. 여기서 p와 ρ는 각각 매니폴드의 게이지압력과 액체의 밀도이다. 식 (2)로부터, 유체 스트림에 의해 부과된 충격력은 그 직경의 제곱에 비례함을 알 수 있다. (따라서 노즐 오리피스 직경의 제곱에 비례한다.) 유체 스트림 충격력과 유체 스트림 직경 사이의 관계는 고수압직조 부직포(110)의 표면에 형성된 릿지(300)의 높이를 감소시키기 위해 사용될 수 있다. 특히 본 발명의 여러 실시예들은 제트 스트리크를 형성하는 릿지(300)와 충돌하는 연속적으로 작아지는 직경들을 갖는 유체 스트림을 포함하는 일련의 유체 스트림 커튼을 생성하도록 구성된다.
그러나 노즐 오리피스의 (그리고 그 결과 유체 스트림의) 직경 감소는 짧은 브레이크업 길이를 갖는 유체 스트림의 형성을 야기할 수 있다. 일부 실시예에서, 워터제트의 인택트 길이는 파열 전에 직물 재료(100)에 도달하도록 적어도 5cm가 되어야 한다. 따라서 효과적인 고수압직조 제트 스트립(10)을 설계하는데 사용될 수 있는 직경의 범위를 검사하려면, 단일 유체 스트림 프로파일을 발생시켜 이미지화 할 수 있는 시험장치가 설계 및 구성되어야 한다. 이러한 시험장치는 축방향을 따라 서로 다른 압력 및 충격력으로 서로 다른 노즐 오리피스로부터 (그리고 그와 연통된 노즐들로부터) 분사된 유체 스트림의 프로파일을 검사하기 위하여 사용될 수 있다. 도 5의 (A)-5B는 65㎛(도 5의 (A)) 및 130㎛(도 5의 (B))의 서로 다른 내경을 갖는 두 개의 비슷한 노즐로부터 100bar의 압력으로 분사된 두 개의 다른 유체 스트림의 프로파일을 나타낸 도면이다. 65㎛의 내경을 가진 노즐로부터 분사된 유체 스트림이 5cm보다 큰 브레이크업 길이를 갖고 있음을 분명히 알 수 있다. 따라서 약 65㎛ 초과의 내경을 갖는 대부분의 노즐은 유용한 노즐 유입 내경 범위에 속하게 된다.
직물 재료(100)에 대한 다양한 유체 스트림의 충격력을 측정하고 운동량 방정식(식 (2))을 통해 우리의 이론적인 예측을 비교하기 위하여, 실험장치는 (1) 압축 로드셀; (2) 정확한 높이조정능력을 갖는 로드셀 홀더; 및 (3) 퍼스널 컴퓨터 기타 다른 컴퓨터 장치에 의해 제어되는 데이터 획득 시스템을 구비할 수 있다. 이에 따라 다양한 예시적인 유체 스트림의 충격력이 측정되었고 도 7에 도표화되었다. (이동하는 직물 재료(100)의 상대적으로 평탄한 표면을 나타내는) 평탄한 플레이트와 충돌한 후 유체 스트림의 90°편향을 가정하여, 이 유체 스트림의 이론적인 충격력이 산출되었고 비교를 위해 도 7에 도표화되었다. 전술한 바와 같이, 워터제트가 파열할 때 그 운동량은 수천 개의 미세한 물방울로 분리되고 그 충격력은 분산된다. 도 7에 도시된 결과는 노즐 출구로부터 소정 거리 멀어진 후 65㎛의 내경을 갖는 노즐로부터 나오는 워터제트의 충격력이 감소하는 것을 보여준다. 그럼에도 불구하고, 이 워터제트의 충격력은 여전히 처음 10cm의 길이(즉 인택트 길이)에 대해서는 식(2)의 이론적 결과와 일치한다.
직물 재료(100)에 대한 유체 스트림의 충격력은 평탄한 평면에 대해 얻어진 상기 데이터와 수치적으로 다르다는 것을 알아야 한다. 그러나 충격력과 노즐 오리피스 직경 사이의 상기 비례관계는 여전히 유효하고, 이러한 결과는 (대응하는 노즐 오리피스와 연통하는) 노즐의 하나 이상 열(12, 14, 16)을 한정하는 최적의 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)을 설계하는데 정성적으로(qualitatively) 사용될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 방법에 의하여 마련되는 고수압직조 부직포(110)를 제공한다. 본 발명의 직물은 감소된 제트 스트리크 높이에 의해 특징지어지고, 이에 따라 제트 스트리크의 시각적인 감소에 의해 특징지어진다. 또한 이 직물은 공지된 고수압직조 부직포에 비해 유리한 인장강도 및 인열강도 특성을 갖는다. 예컨대, 일부 실시예에서, 다양한 방법 및/또는 시스템 실시예는 적어도 하나의 고수압직조 제트 스트립(10)에 인접하게 가공방향(5)으로 직물 재료(100) 시트를 이동시킴에 의해 제조된 부직포를 제공할 수 있다. 이러한 일부 실시예에서, 이렇게 제조된 부직포(110)는 가공방향(5)에 실질적으로 평행하게 연장되고 (예컨대 도 16 및 도 17에 도시된 바와 같이, 부직포(110)의 시각적인 스트리크 감소가 예컨대 50-80% 만큼으로 나타날 수 있는) 감소된 높이를 갖는 복수의 릿지(300)를 포함할 수 있다. 이러한 스트리크 감소는 각각의 릿지(300)와 릿지(300)에 옆으로 인접하게 배치된 각각의 밸리 사이의 계조대비(grayscale contrast) 감소로 시각화 및 정량화될 수 있다. 동시발생 분석(co-occurrence analysis)이 전형적으로 '밝은' 릿 지(300)와 직물 재료(100)에 충돌하는 하나 이상의 유체 스트림에 의해 생성되는 밸리를 나타낼 수 있는 인접한 '어두운' 영역 사이의 대비 감소를 정량화하기 위해 수행될 수 있다. 본 발명의 일부 실시예에 의해 달성되는 릿지(300) 감소의 정량적인 측정을 얻기 위하여, 동시발생 직물 분석 과정이 사용될 수 있다. 예컨대, 부직포(110) 샘플은 Shim, E. 및 Pourdeyhimi, B.의 '텍스타일 리써치 저널(Textile Research Journal) 75(7), 2005, 569-577쪽에 서술된 바와 같은 동시발생 기법을 사용하여 이미지화되고 분석될 수 있다. 이 기법은 본 명세서에 그 전체가 참고로 반영된다. 이러한 예시적인 분석결과가 (본 명세서에서 실험예로 후술되는 바와 같은) 도 11의 (A), 도 11의 (B), 도 13의 (A) 및 도 13의 (B)에 제시되어 있다.
일부 실시예에서, 부직포(110)는 (종래의 고수압직조법을 사용하여 제조된 제어 직물에 비해) 실질적인 인열강도 증가를 보인다. 예컨대, 하기 실험예에서 설명되는 바와 같이, 본 발명의 여러 실시예를 사용하여 제조된 샘플 부직포(110)는 종래의 고수압직조법을 사용하여 제조된 제어 부직포보다 약 15-50% 큰 인열강도를 보였다. 더욱이, 이러한 일부 실시예에서, 부직포(110)는 종래의 고수압직조법에 의해 제조된 부직포가 보이는 비교 인장강도보다 실질적으로 낮지 않은, 가공방향(5)에 실질적으로 평행한 방향의 인장강도를 보일 수 있다.
예시적이고 비한정적인 실험예가 다음과 같이 제시된다.
실험예
본 발명의 다양한 시스템 및 방법 실시예들의 성능을 검사하기 위하여, 15㎛의 평균 직경을 갖는 나일론/PET 이중성분 섬유의 스펀-본드 웹(spun-bond web)이 노스 캐롤라이나 주립대학(NCSU)(노스 캐롤라이나 Raleigh 소재)의 부직포 협력 연구 센터(Nonwovens Co-operative Research Center: NCRC)의 부직포 실험실에서 준비되었다. 스펀-본딩(spun-bonding)은 섬유와 섬유제품이 결합할 때 원재료(100)(열가소성 폴리머)로부터 최종 부직포(110)를 제조하기 위한 일단계 공정(one-step process)을 제공하는 제조기술이다. 스펀-본딩된 직물의 (단위 면적 당 질량으로 정의되는) 기본중량(basis weight)(Wb)은 통상 10-200g/m2이다. 여기서 제조된 직물(110)은 약 150g/m2의 기본중량을 갖는다.
본 발명의 특정한 일 실시예의 개념을 입증하기 위해, (예컨대 도 1의 (A)에 도시된 바와 같은) 4열 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)(d1=130㎛, d2=110㎛, d3=d4=100㎛인 경우)이 직물 재료(100)가 통과할 마지막 매니폴드(예컨대 도 3의 매니폴드 3)에 마련되었다. 이 매니폴드를 위해 고려된 작동압력은 200bar였다. 스펀-본딩된 웹은 네 개의 매니폴드를 사용하여 150bar의 압력으로 예비결합(pre-entangled) 되었고, 이들(도 3의 매니폴드 2-5)과 결합된 대응하는 고수압직조 제트 스트립은 도 3에 전체적으로 도시된 시스템을 통과한다. 본 실시예에서, 매니폴드 1은 양호한 결합을 위해 직물 재료(100)를 '프리-웨팅(pre-wetting)' 하는데 사용되고, 전체 실험 주행에 걸쳐 30bar의 작동압력으로 주행하였다. 약 150g/m2의 기본중량을 갖는 상업적인 고수압직조 직물은 보통 허용 가능한 결합 정도에 도달하기 위해 10-15개의 매니폴드로 처리된다. 이를 위해, 직물 재료(100)의 예비결합을 위해 3×4개의 매니폴드가 포함되었다. (제어 직물과 샘플 직물이 비교되는) 이 실시예에서 사용된 작동압력은 (도 3의 매니폴드 5에서) 200bar였다. 도 10은 (도 1의 (A)에 전체적으로 도시된) 4열 세장형 고수압직조 제트 스트립으로 처리하기 전(제어 직물) 및 후의 최종 부직포(110)를 나타낸다. 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)의 사용이 최종 부직포(110)에서 릿지(300)(제트 스트리크)의 발생률을 현저하게 감소시킴을 알 수 있다.
본 발명의 일부 실시예에 의해 달성된 릿지(300) 감소의 정량적인 측정을 얻기 위하여, 직물 분석 공정이 사용되었다. 예컨대, 각 부직포(110) 샘플의 다섯 군데 다른 영역이 상기한 Shim, E. 및 Pourdeyhimi, B.의 '텍스타일 리써치 저널(Textile Research Journal) 75(7), 2005, 569-577쪽에 서술된 바와 같은 동시발생 기법을 사용하여 이미지화되고 분석되었다. 부직포(110)는 양호한 가시성을 위해 매크로-다크 필드 조명(macro-dark field illumination)을 사용하여 조명 처리되었다. 공간 동시발생 분석이 릿지(300)의 주기를 평가하기 위해 수행되었다. 동시발생분석을 수행하기 전에, 이미지들은 그레이스케일로 변환되었고, 400×400 픽셀 크기를 갖는 중앙 영역이 분석을 위해 선택되었다.
(예컨대 도 11의 (A), 도 11의 (B)에 도시된) 동시발생분석 결과는 제어 부직포에 있는 릿지(300)에 대해 약 600㎛의 주기로 현저한 피크가 발생하였음을 보여준다. 도 11에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템으로 처리된 샘플 부직포(110)에서 얻어진 대응하는 동시발생 결과는 높이 및/또는 진폭이 현저하게 감소된 릿지(300)를 나타내는 동시발생분석 결과를 보여준다.
후술하는 바와 같이, 연속적인 열의 노즐 오리피스(12, 14, 16)의 다양한 직경(d1, d2)의 조합은 최종 부직포(110)의 릿지(300)(제트 스트리크) 높이의 전체적인 감소를 최적화하기 위해 사용될 수 있다. 제트 스트리크의 제거를 개선하는 직경 조합을 검사하기 위해, 단순화된 2열 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)(예컨대 도 2 참조)이 고려되었다. 이 특별한 실험을 위해, 제1열 노즐 오리피스(12)의 직경(d1)은 130㎛로서 상수로 유지되었고, 제2열 노즐 오리피스(14)의 직경(d2)은 100-130㎛로 10㎛씩 증가시켰다(예컨대 도 2 참조).
편의상, 본 발명의 2열 시스템 실시예를 사용하여 제조된 최종 부직포(110)를 '샘플'이라고 부르기로 한다. 도 12의 (A)-도 12의 (E)는 (도 2에 전체적으로 도시된) 2열 세장형 고수압직조 제트 스트립(10)을 사용하여 제조된 샘플 부직포에 대한 일련의 이미지를 나타낸 것이다. 도시된 바와 같이, 릿지(300)(제트 스트리크)의 감소를 육안으로 볼 수 있다. 또한 도 13의 (A)에 도시된 동시발생분석 결과는 부직포(110)의 릿지(300) 높이의 정량적인 감소가 의미 있는 것임을 확인해준다. (예컨대, 샘플-110에서 각각의 릿지(300)와 인접하는 밸리 사이의 시각적인 대비의 실질적인 감소 참조.) 도 13의 (B)에 도시된 파워값은 일반적으로 최종 부직포(110) 내의 릿지(300)의 강도를 나타낸다. 얻어진 파워곡선은 (예컨대 600㎛마다 발생하는) 부직포(110)의 릿지(300)의 주기를 나타내고, 각 곡선의 높이는 그 우세(dominance)를 나타낸다. 여기서, '파워'는 일반적으로 대응하는 대비곡선으로부터 얻어진 진폭을 나타낸다. 따라서 도 13의 (B)는 본 발명의 예시적인 실시예가 최종 부직포(110)의 제트 스트리크의 강도를 현저하게 감소시켰음을 명백하게 보여 준다.
부직포에 제트 스트리크의 존재는 직물의 인열저항을 약화시킬 수 있음이 일반적으로 알려져 있다. 도 14의 (A)-(D)는 부직포 단면의 스캐닝 전자현미경(SEM) 이미지를 나타낸다. 이 이미지들은, 섬유가 인접한 릿지(300) 사이의 밸리 영역으로부터 밀려 나갈 때, 직물의 두께가 밸리에서 감소됨을 분명히 보여준다. 또한 노즐 오리피스에 의해 발생한 유체 스트림의 충돌에 의해 깊은 그루브가 약 600㎛의 간격으로 제어 직물(도 14의 (A), (B))에 생성되었음을 유의해야 한다. 또한 600㎛는 본 연구에서 사용된 노즐 오리피스들 사이의 간격이기도 하다. 이러한 밸리나 그루브는 부직포(110)에 응력집중을 야기할 수 있고, 이에 따라 가공방향(5)으로 직물(110)의 인열저항을 감소시킨다. 이러한 불균일성은 부직포(110)의 섬유가 양호하게 펴질 때 본 발명의 시스템 및 방법 실시예를 사용하여 제조된 '샘플-110'에서 크게 감소된다(예컨대, 도 14의 (C), (D) 참조).
부직포(110) 강도를 개선함에 있어서 본 발명 실시예의 정량적인 효과를 검사하기 위하여, 샘플의 인열강도가 가공방향(5)으로 평가되었고 제어 직물의 대응하는 인열강도와 비교되었다. 인열 시험(tear test)은 시험에 앞서 인열이 시작되는 직물 시편을 인열하는데 요구되는 힘을 측정한다. 특히 ASTM D2261-96 '혀(tongue)(싱글 립: single rip) 공정(정속신장식 인장시험기: Constant-Rate-of-Extension Tensile Testing Machine)에 의한 직물의 인열강도 표준시험법'에 따라, 부직포(110)의 사각 시편(75mm×200mm)이 두 개의 혀(two-tongue) 또는 바지형(trouser-shaped) 시편을 형성하도록 장변의 중심을 따라 예비 절단되었다. 하나 의 혀는 시험기의 하부 조(jaw)에 클램핑되었고, 다른 하나의 혀는 상부 조에 클램핑되었다. 시험 중에 조 사이의 거리가 증가하고, 직물에 가해지는 힘은 조의 이동으로 인해 인열을 전파시킨다. 도 15의 (A), (B)는 제어 및 샘플-110 부직포(110)에서 파열을 나타내는 두 개의 시편을 도시한 것이다. 제어 직물의 경우(도 15의 (A)) 파열이 릿지(300)를 따라 진행되었음을 알 수 있다. 이는 제트 스트리크가 일반적으로 가공방향(5)으로 정렬된 최소 저항 영역을 야기하기 때문이다. 그러나 샘플-110의 경우(도 15의 (B)) 파열은 직선으로 진행되었다. 이 경우 인열은 반드시 가공방향(5)이 아닌 최소 저항 경로를 따르는 경향이 있다.
인열 시험 중, 클램프를 이동하는데 필요한 힘이 기록되었다. 도 16은 제어 및 샘플-110 부직포(110)의 다섯 개 시편에 대해 인열 시험을 실시하여 얻어진 힘-변형율 곡선을 나타낸다. 이 결과는 양호한 비교를 위해 제어 부직포의 평균저항으로 정규화되었다. 본 발명의 실시예를 사용하여 제조된 직물의 인열저항이 약 25% (그리고 어떤 경우에는 50%까지) 개선되었음이 명백하다. 또한 유사한 시험이 역시 본 발명의 여러 실시예를 사용하여 제조된 '샘플-100', '샘플-120' 및 '샘플-130'에 대해 수행되었다. 이 결과는 전체적으로 동시발생 실험의 결과와 일치하고, '샘플-110'이 가장 균일한 표면 및 가장 높은 인열강도를 가진다는 것을 보여준다. 하중값은 변형율에 따라 급격히 증가하고, 약 100%의 신율 후에 정점에 이르렀다가, 부직포(110) 시편이 완전히 파단될 때까지 요동하기 시작한다. 하중의 초기 증가는 파열의 진행 없이 직물을 인장시키는데 필요한 힘이다. 인열저항은 파열이 시편의 끝으로 진행되기 시작하는 지점(즉, 약 100% 신율)에서 파괴(failure)가 발생할 때 까지의 평균이다. 제어 직물의 평균 하중은 양호한 비교를 위해 모든 샘플들의 인열저항을 정규화하는데 사용될 수 있다. 이 평균으로 샘플들의 인열저항을 정규화했고, 대응하는 표준편차가 아래 표 1에 도시되었다.
표 1
샘플-100 샘플-110 샘플-120 샘플-130
정규화된 평균 인열강도 1.11 1.30 1.28 1.20
표준편차 0.02 0.03 0.01 0.03
당업자라면 인장하중에 대한 고수압직조 직물의 강도를 유지하는 것이 중요함을 알 것이다. 직물의 인열저항을 수정하더라도 인장 특성에 손상을 줘선 안 된다는 점도 중요하다. 이러한 이유로 본 발명의 예시적인 실시예를 사용하여 제조된 부직포(110) 샘플들은 ASTM D 5035-95 '직물의 파단력 및 신율에 대한 표준시험법(스트립법: strip method)'에 개괄된 인장시험법을 사용하여 검사되었다. 이 시험은 인장방향으로 직물 시편을 인열하는데 요구되는 힘을 보고한다. 이 시험법에 따라, 부직포(110)의 사각 시편(25mm×150mm)이 그 긴 치수가 힘 인가방향에 평행하게 되도록 인장시험기의 상부 및 하부 조(jaw)에 올려졌다. 조 사이의 거리는 시편에 인가되는 힘에 의해 직물의 파단이 일어날 때까지 증가되었다. 직물 시편을 파단하는데 필요한 힘과 시편의 신율이 측정 중 보고되었다.
도 17은 제어 및 샘플-110 부직포(110)의 다섯 개 시편에 대해 인장시험을 행함에 의해 얻어진 힘-변형률 곡선이다. 이 결과는 양호한 비교를 위해 제어 부직포의 최대 평균 인장강도로 정규화되었다. 도 17은 가공방향(5)으로 샘플-110의 인장 특성에 실질적인 변화가 없음을 보여준다. 샘플-100, 샘플-120 및 샘플-130의 정규화된 평균 인장강도가 비교를 위해 표 2에 도시되었다. 값들은 양호한 비교를 위해 제어 직물의 (파열 시의) 평균 최대 인장강도를 사용하여 정규화되었다. 샘플 직물들 어느 것도 실질적인 인장 특성 감소를 보이지 않음이 명백하다.
표 2
샘플-100 샘플-110 샘플-120 샘플-130
정규화된 평균 인장강도 1.09 1.01 0.98 1.01
표준편차 0.06 0.05 0.03 0.02
본 발명의 많은 변형예 및 다른 실시예가 당업자에게 자명할 것이다. 따라서 본 발명은 개시된 특정 실시예에 한정되지 않으며 변형예 및 다른 실시예도 청구범위에 포함된다. 본 명세서에서 사용된 특정 용어들은 일반적이고 설명적인 의미일 뿐 한정을 위한 것이 아니다.

Claims (34)

  1. 부직포를 형성하기 위하여 가공방향으로 움직이는 직물 재료 시트를 고수압직조하는 시스템에 있어서,
    상기 시스템은 고수압직조 유체 스트림이 상기 직물 재료 시트를 향하도록 각각 작동 가능하게 배치된 복수의 노즐 오리피스를 포함하는 세장형 고수압직조 제트 스트립을 포함하고,
    상기 복수의 노즐 오리피스는,
    상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 이격되고, 각각 제1직경을 갖도록 이루어진 제1열 노즐 오리피스와,
    상기 제1열 노즐 오리피스로부터 상기 가공방향으로 하류에 배치되고, 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 이격되며, 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 상기 제1열 노즐 오리피스로부터 소정 거리 이격되고, 각각 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 갖는 제2열 노즐 오리피스를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1열 노즐 오리피스를 빠져나온 고수압직조 유체 스트림은 상기 직물 재료 시트에 릿지를 발생시키고,
    상기 제2열 노즐 오리피스는 상기 제2열 노즐 오리피스를 빠져나온 고수압직 조 유체 스트림이 상기 릿지의 높이를 낮추도록 작동 가능하게 배치된 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2열 노즐 오리피스 각각의 중심이 상기 각각의 제2열 노즐 오리피스에 가장 가깝게 배치된 상기 한 쌍의 제1열 노즐 오리피스 각각의 중심과 실질적으로 동일한 거리에 놓이도록, 상기 제2열 노즐 오리피스가 상기 복수의 제1열 노즐 오리피스로부터 소정 거리 이격되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 적어도 약 30%인 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 적어도 약 50%인 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 적어도 약 65%인 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 최대 약 95%인 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 최대 약 90%인 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 최대 약 85%인 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제1직경은 약 120-160㎛이고, 상기 제2직경은 약 80-140㎛인 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 제1직경은 약 130㎛이고 상기 제2직경은 약 110㎛인 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1직경은 약 110㎛이고 상기 제2직경은 약 90㎛인 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 제2 노즐 오리피스는 상기 복수의 제1열 노즐 오리피스의 인접하는 쌍의 각 중심 사이의 거리의 약 1/2 만큼의 거리를 두고 가공방향으로 상기 복수의 제1열 노즐 오리피스로부터 이격되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 노즐 오리피스는 가공방향으로 상기 제2열 노즐 오리피스로부터 하류에 배치된 하나 이상의 부가 열 노즐 오리피스를 포함하며,
    상기 하나 이상의 부가 열 노즐 오리피스 각각은 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 이격되고, 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 가장 가까운 상류 열 노즐 오리피스로부터 소정 거리 이격되며, 상기 제2직경보다 작거나 동일한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스 중 적어도 하나의 중심으로부터 상기 제2열 노즐 오리피스 중 가장 가까운 하나의 중심에서 가공방향으로 연장된 선까지 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 측정되며, 상기 소정 거리는 상기 제1직경의 1/2과 상기 제2직경의 1/2의 합보다 크거나 같은 것을 특징으 로 하는 시스템.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스 중 적어도 하나의 중심으로부터 상기 제2열 노즐 오리피스 중 가장 가까운 하나의 중심에서 가공방향으로 연장된 선까지 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 측정되며, 상기 소정 거리는 상기 제1직경보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스 중 적어도 하나의 중심으로부터 상기 제2열 노즐 오리피스 중 가장 가까운 하나의 중심에서 가공방향으로 연장된 선까지 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 측정되며, 상기 소정 거리는 상기 제1직경과 상기 제2직경의 합보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 제1항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스 중 적어도 하나의 중심으로부터 상기 제2열 노즐 오리피스 중 가장 가까운 하나의 중심에서 가공방향으로 연장된 선까지 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 측정되며, 상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스의 각 중심으로부터 연장된 제1선과 상기 제2열 노 즐 오리피스의 각 중심으로부터 연장된 제2선 사이에서 한정된 거리와 같은 것을 특징으로 하는 시스템.
  19. 부직포를 형성하기 위하여 가공방향으로 직물 재료 시트를 고수압직조하는 방법에 있어서,
    상기 직물 재료를 가공방향으로 진행시키는 과정과,
    상기 직물 재료를 복수의 제1 유체 스트림에 노출시키며, 상기 복수의 제1 유체 스트림이 가공방향에 실질적으로 직교하는 상기 직물 재료의 폭을 따라 서로 이격되고, 상기 각각의 복수의 제1 유체 스트림 사이에서 부직포의 길이를 따라 연장된 복수의 릿지를 갖는 부직포를 형성하도록 제1힘 강도로 상기 직물 재료와 충돌하도록 구성된 과정과,
    상기 부직포를 복수의 제2 유체 스트림에 노출시키며, 상기 복수의 제2 유체 스트림이 가공방향으로 상기 복수의 제1 유체 스트림으로부터 하류에 배치되고, 상기 직물 재료의 폭을 따라 상기 복수의 제1 유체 스트림으로부터 소정 거리 이격되어, 상기 부직포에 있는 복수의 릿지 각각의 높이를 적어도 부분적으로 낮추기 위해 상기 복수의 제2 유체 스트림이 상기 제1힘 강도보다 낮은 제2힘 강도로 상기 복수의 릿지와 충돌하도록 된 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 직물 재료를 상기 복수의 제1 유체 스트림에 노출시키는 과정은, 상기 직물 재료의 폭을 가로질러 연장된 세장형 고수압직조 제트 스트립 내에 한정된 복수의 제1 노즐 오리피스를 통하여 유체를 강제로 통과시키는 과정을 더 포함하고,
    상기 부직포를 상기 복수의 제2 유체 스트림에 노출시키는 과정은, 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립 내에 한정되고 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 상기 복수의 제1 노즐 오리피스로부터 소정 거리 이격된 복수의 제2 노즐 오리피스를 통해 유체를 강제로 통과시키는 과정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 복수의 제1 노즐 오리피스 각각은 제1직경을 포함하고, 상기 복수의 제2 노즐 오리피스 각각은 상기 제1직경보다 작은 제2직경을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 적어도 약 30%인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제21항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 적어도 약 50%인 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 적어도 약 65%인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제21항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 최대 약 95%인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제21항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 최대 약 90%인 것을 특징으로 하는 방법.
  27. 제21항에 있어서,
    상기 제2직경은 상기 제1직경의 최대 약 85%인 것을 특징으로 하는 방법.
  28. 제21항에 있어서,
    상기 제1직경은 약 120-160㎛이고, 상기 제2직경은 약 80-140㎛인 것을 특징으로 하는 방법.
  29. 제21항에 있어서,
    상기 제1직경은 약 130㎛이고, 상기 제2직경은 약 110㎛인 것을 특징으로 하는 방법.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 제1직경은 약 110㎛이고, 상기 제2직경은 약 90㎛인 것을 특징으로 하는 방법.
  31. 제20항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스 중 적어도 하나의 중심으로부터 상기 제2열 노즐 오리피스 중 가장 가까운 하나의 중심에서 가공방향으로 연장된 선까지 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 측정되며, 상기 소정 거리는 상기 제1직경의 1/2과 상기 제2직경의 1/2의 합보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 방법.
  32. 제20항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스 중 적어도 하나의 중심으로부터 상기 제2열 노즐 오리피스 중 가장 가까운 하나의 중심에서 가공방향으로 연장된 선까지 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 측정되며, 상기 소정 거리는 상기 제1직경보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 방법.
  33. 제20항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스 중 적어도 하나의 중심으로부터 상기 제2열 노즐 오리피스 중 가장 가까운 하나의 중심에서 가공방향으로 연장된 선까지 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 측정되며, 상기 소정 거 리는 상기 제1직경과 상기 제2직경의 합보다 크거나 같은 것을 특징으로 하는 방법.
  34. 제20항에 있어서,
    상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스 중 적어도 하나의 중심로부터 상기 제2열 노즐 오리피스 중 가장 가까운 하나의 중심에서 가공방향으로 연장된 선까지 상기 세장형 고수압직조 제트 스트립의 폭을 따라 측정되며, 상기 소정 거리는 상기 제1열 노즐 오리피스의 각 중심으로부터 연장된 제1선과 상기 제2열 노즐 오리피스의 각 중심으로부터 연장된 제2선 사이에서 한정된 거리와 같은 것을 특징으로 하는 방법.
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