KR20100124753A - 천공 앤빌 - Google Patents

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KR20100124753A
KR20100124753A KR1020107020114A KR20107020114A KR20100124753A KR 20100124753 A KR20100124753 A KR 20100124753A KR 1020107020114 A KR1020107020114 A KR 1020107020114A KR 20107020114 A KR20107020114 A KR 20107020114A KR 20100124753 A KR20100124753 A KR 20100124753A
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앤드류 저메인
마이클 제이 하슬
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

웹을 천공하기 위한 방법 및 장치는 외부 표면을 가지며 외부 표면의 일부 이상이 앤빌 표면을 형성하는 앤빌 롤을 포함한다. 앤빌 표면은 가변적 홈 폭을 가지며 비스듬한 복수의 홈을 포함한다. 방법은 앤빌 상의 절단 위치를 위상조정하여 다양한 천공 패턴을 달성하는 것을 포함할 수 있다.

Description

천공 앤빌{PERFORATION ANVIL}
본 발명은 일반적으로 웹을 교차 기계 방향(cross-machine direction)으로 천공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 일반적으로 기계 방향(machine direction)으로 연장되는 탄성 부재를 포함하는 웹을 교차 기계 방향으로 천공하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
종래의 천공 방법에서는, 웹을 이격된 간격으로 절단 또는 펀칭하여, 비절단 영역에 의해 분리된 절단 부분에 의해 정의되는 불연속 절단 선을 형성함으로써 천공 선을 형성한다. 종래의 천공은 종종 표준 나이프 및 앤빌(anvil) 시스템으로 실시하며, 여기에서 나이프는 절단 엣지에 불연속 절단 선의 비절단 영역에 대응하는 복수의 노치(notch)를 포함한다. 종래의 천공 방법에서 절단 부분 및/또는 비절단 영역의 상대적 밀도 및/또는 크기의 변경을 위해서는 원하는 새 패턴을 생성하기에 적당한 크기 및 간격의 노치를 가지는 새 나이프를 얻는 것이 필요하다. 또한, 종래의 시스템에서는 오래된 나이프가 무뎌짐에 따라, 원하는 패턴을 생성하기에 적당한 노치 크기 및 간격을 갖도록 새 나이프를 개조해야 한다.
또한, 종래의 천공 방법은 기계 방향으로 연장되는 탄성 부재 또는 기타 강화 부재를 갖는 웹의 천공에는 알맞지 않은데, 이는 절단 부분에 배치된 탄성체는 절단되지만 비절단 영역에 배치된 탄성체는 온전하게 남아 있어 그의 강도를 유지하기 때문이다. 이것은 천공 선을 따른 웹의 분리에 장애를 초래한다.
또한, 웹의 교차 방향 트랙킹(tracking) 및 탄성체의 교차 방향 배치에 있어서의 고유한 가변성은 다양한 수의 탄성체가 다양한 시점에서 절단되게 한다. 이와 같이, 천공 선에서의 웹의 파괴에 필요한 힘도 시간에 따라 변하여 가공에 어려움을 초래한다.
따라서, 웹을 천공함에 있어서 나이프를 바꾸지 않고 천공 패턴을 변경할 수 있는 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다. 또한, 웹을 천공함에 있어서 원하는 천공 패턴을 달성하기 위해 나이프를 고칠 필요가 없는 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다. 마지막으로, 기계 방향으로 연장된 탄성 부재를 갖는 웹을 천공함에 있어서 각각의 탄성 부재를 일관성 있게 절단 또는 손상시키는 방법 및 장치에 대한 필요성이 존재한다.
한 면에서, 본 발명은 앤빌 롤을 제공한다. 앤빌 롤은 복수의 홈(groove)을 가지는 앤빌 표면을 포함한다. 홈은 가변적 교차 기계 방향 홈 폭을 가진다. 일부 실시양태에서, 복수의 홈은 비스듬할(angled) 수 있다. 일부 실시양태에서, 앤빌 표면은 삽입물의 일부일 수 있다. 일부 실시양태에서, 앤빌 표면은 코발트 서브마이크론 HIP 카바이드로 이루어질 수 있다. 일부 실시양태에서, 앤빌 표면은 기계 방향으로 6 내지 12 인치의 반경을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 교차 기계 방향 홈 폭은 약 0.015 인치에서 약 0.006 인치로 변할 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈들은 기계 방향으로 측정시 약 0.1 인치 이격될 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈들은 교차 기계 방향으로 측정시 약 0.160 인치 이격될 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈은 약 25도 내지 45도의 홈 각도를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 대다수의 홈은 직선형 엣지 테이퍼(edge taper)를 가질 수 있다.
특정 실시양태에서, 복수의 홈은 비스듬할 수 있으며, 앤빌 표면은 삽입물의 일부일 수 있고, 홈은 25도 내지 45도의 홈 각도를 가질 수 있으며, 홈은 직선형 엣지 테이퍼를 가질 수 있다.
다른 면에서, 본 발명은 천공 장치를 제공한다. 장치는 나이프 롤, 앤빌 롤, 및 절단 닙을 포함한다. 나이프 롤은 나이프 롤 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 나이프 롤은 하나 이상의 절단 엣지를 포함한다. 앤빌 롤은 앤빌 롤 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 앤빌 롤 축은 나이프 롤 축과 평행하다. 앤빌 롤은 외부 표면을 가지며, 외부 표면의 적어도 일부는 앤빌 표면을 형성한다. 앤빌 표면은 복수의 비스듬한 홈을 포함한다. 절단 닙은 절단 엣지가 앤빌 표면과 접촉하는 지점에 형성된다.
다양한 실시양태에서, 절단 엣지는 연속적일 수 있다. 일부 실시양태에서, 절단 엣지는 나이프 롤 축과 평행하게 정렬될 수 있다. 일부 실시양태에서, 대다수의 홈은 가변적 홈 폭을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 대다수의 홈은 직선형 엣지 테이퍼를 가질 수 있다.
또 다른 면에서, 본 발명은 웹을 천공하는 방법을 제공한다. 방법은 웹을 제공하고, 웹을 닙에 통과시키고, 웹을 천공하는 것을 포함한다. 닙은 절단 엣지와 앤빌 표면 사이의 접촉점으로서 정의된다. 절단 엣지는 나이프 롤의 일부를 구성하고, 앤빌 표면은 앤빌 롤의 일부를 구성한다. 앤빌 롤은 앤빌 롤 축을 중심으로 회전하도록 구성되고, 나이프 롤은 나이프 롤 축을 중심으로 회전하도록 구성된다. 앤빌 표면은 복수의 랜드부(land)에 의해 분리된 복수의 홈을 포함하고, 복수의 홈은 비스듬하고 가변적 홈 폭을 가진다. 제1 기계 방향 절단 위치의 닙에서 웹을 천공하는 단계는 절단 엣지를 웹 및 앤빌 표면에 대해 눌러 랜드부에서 웹을 절단하고 홈에서 웹을 유지하는 것을 포함한다.
다양한 실시양태에서, 방법은 또한 절단 엣지를 앤빌 표면에 대해 위상조정(phasing)하여, 제2 기계 방향 절단 위치에서 웹을 천공하는 것을 포함할 수 있으며, 이때, 홈은 제1 기계 방향 절단 위치에서 제1 폭을 가지고 제2 기계 방향 절단 위치에서 상이한 제2 폭을 가진다. 다양한 실시양태에서, 웹은 캐리어, 및 기계 방향으로 연장된 복수의 탄성체 스트랜드를 포함할 수 있으며, 방법은 모든 탄성체 스트랜드를 절단 또는 손상시키고 캐리어 부분을 연결부로서 유지함으로써 웹을 교차 기계 방향으로 천공하는 것을 추가로 포함한다. 일부 실시양태에서, 방법은 탄성체 스트랜드를 닙에서 랜드부 위로 정렬하는 것을 포함한다.
도 1은 본 발명의 방법 및 장치의 예시적 실시양태의 투시도를 대표적으로 도시한다.
도 2는 본 발명의 앤빌 표면의 예시적 실시양태의 투시도를 대표적으로 도시한다.
도 3은 도 2의 앤빌 표면의 평면도를 대표적으로 도시한다.
도 3a는 도 3의 부분 (A)의 확대도를 대표적으로 도시한다.
도 3b는 도 3의 부분 (B)의 확대도를 대표적으로 도시한다.
도 3c는 도 3의 부분 (C)의 확대도를 대표적으로 도시한다.
도 4는 도 2의 앤빌 삽입물의 단면도(端面圖)를 대표적으로 도시한다.
도 5는 도 1의 부분 (D)의 확대도를 대표적으로 도시한다.
도 6은 본 발명의 예시적 실시양태의 투시도를 대표적으로 도시한다.
본 발명은 웹을 천공하기 위한 누름 절단(pinch cut) 작업에서 절단 엣지와 함께 사용될 수 있는 홈이 있는 앤빌을 제공한다. 웹은 기계 방향으로 연장되는 하나 이상의 탄성체를 포함할 수 있다. 앤빌의 홈은, 기계 방향으로 이어지는 탄성체가 앤빌의 홈에 정렬될 가능성이 낮아지고 절단 또는 손상될 가능성이 높아지도록, 기계 방향에 대해 각도를 두고 위치할 수 있다.
일부 실시양태에서, 본 발명은 웹을 천공하기 위한 누름 절단 나이프와 함께 사용될 수 있는 홈이 있는 앤빌을 제공하며, 홈은 나이프가 앤빌에 닿는 위치(즉, 기계 방향 절단 위치)를 변경함으로써 웹의 비절단 부분을 조절할 수 있도록 테이퍼될 수 있다. 이것은 다양한 재료, 공정 조건, 및/또는 등급 변화에 맞도록 천공 패턴의 미세 조정을 허용한다.
이제 도 1을 참조하면, 웹 (10) 및 천공 장치 (12)가 투시도로 도시되어 있다. 웹 (10)은 기계 방향 (14)로 이동하는 것으로 도시되어 있다. 웹 (10)은 천공 장치 (12)를 통과하여 일반적으로 교차 기계 방향 (16)으로 연장되는 천공 (11)을 가지게 된다. 교차 기계 방향은 기계 방향 (14)에 수직인 방향으로서 정의된다.
천공 장치 (12)는 회전형 나이프 롤 (18)을 포함한다. 회전형 나이프 롤 (18)은 나이프 롤 외부 표면 (20)을 가지며 나이프 롤 축 (22)를 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 회전형 나이프 롤 (18)의 외부 표면 (20)은 하나 이상의 절단 엣지 (24)를 포함한다. 일부 실시양태에서 및 도 1에 도시된 바와 같이, 나이프 롤 축 (22)는 교차 기계 방향 (16)과 평행할 수 있다.
천공 장치 (12)는 또한 회전형 앤빌 롤 (26)을 포함한다. 회전형 앤빌 롤 (26)은 앤빌 롤 외부 표면 (28)을 가지며 앤빌 롤 축 (30)을 중심으로 회전하도록 구성될 수 있다. 앤빌 롤 (26)의 외부 표면 (28)의 적어도 일부는 앤빌 표면 (32)를 형성한다. 일부 실시양태에서, 앤빌 표면 (32)는 앤빌 롤 (26)의 외부 표면 (28)의 일체형 부분일 수 있다. 예를 들어, 앤빌 롤 (26)의 전체 외부 표면 (28)이 앤빌 표면 (32)로서 기능하도록 경화될 수 있다. 이러한 배열에서는, 절단 엣지가 앤빌 롤 (26)의 임의의 부분에 부딪힐 수 있으므로 위상조정이 필요하지 않을 것이다. 다른 실시양태에서, 앤빌 표면 (32)는 도 1에 대표적으로 도시된 바와 같이 앤빌 롤 (26)의 외부 표면 (28)과 어울리도록 구성된 하나 이상의 앤빌 삽입물 (34)와 결부될 수 있다. 이 배열은 앤빌 롤 (26)의 나머지를 교체하지 않고 닳은 삽입물 (34)의 교체를 허용한다. 또한, 앤빌 삽입물 (34)는 전체 외부 표면 (28)에 사용하기에는 너무 고가일 수 있는 특수 재료를 앤빌 표면 (32)로서 사용할 수 있게 한다.
다양한 실시양태에서, 나이프 롤 축 (22)는 앤빌 롤 축 (30)과 평행할 수 있다. 일부 실시양태에서, 나이프 롤 축 (22)는 앤빌 롤 축 (30)과 평행하지 않을 수 있다. 일부 실시양태에서, 나이프 롤 축 (22) 및/또는 앤빌 롤 축 (30)은 교차 기계 방향 (16)과 평행하거나 또는 평행하지 않을 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 나이프 롤 축 (22)는 앤빌 롤 축 (30)과 평행하고 교차 기계 방향 (16)과 평행하다. 달리 말해, 나이프 롤 축 (22)와 앤빌 롤 축 (30)은 모두 기계 방향 (14)에 수직이다.
천공 장치 (12)는 또한 절단 닙 (36)을 포함한다. 절단 닙 (36)은 나이프 롤 (18)의 절단 엣지 (24)가 앤빌 롤 (26)의 앤빌 표면 (32)를 가장 근접하여 지나는 지점에서 측정되는 닙 갭을 가진다. 닙 갭은 천공되는 웹 (10)의 조성에 기초하여 임의의 적합한 거리일 수 있다. 다양한 실시양태에서, 닙 갭이 없을 수도 있고, 나이프 롤 (18)의 절단 엣지 (24)는 다양한 간섭도로 앤빌 롤 (26)의 앤빌 표면 (32)에 접촉할 수 있다. 예를 들어, 절단 엣지 (24)는 0.001 인치 이상, 0.002 인치 이상, 0.003 인치 이상, 0.004 인치 이상, 0.005 인치 이상, 또는 0.006 인치 이상의 간섭으로 앤빌 표면 (32)와 접촉할 수 있다.
이제 도 2를 참조하면, 도 1의 앤빌 삽입물 (34)가 투시도로 도시되어 있다. 도 3은 도 2의 앤빌 삽입물 (34)의 확대 평면도를 대표적으로 도시한다. 도 4는 도 2의 앤빌 삽입물 (34)의 단면도를 도시한다. 앤빌 표면 (32)의 특징을 여기에서는 앤빌 삽입물 (34)의 일부로서 도시하였으나, 여기에 논의되는 앤빌 표면 (32)의 특징은 앤빌 롤 (26)의 외부 표면 (28)의 일체형 부분을 형성하는 앤빌 표면 (32) 및 일체형 앤빌 표면과 삽입물의 조합에 동일하게 적용 가능함을 당업자는 쉽게 알 것이다.
본 발명의 앤빌 표면 (32)은 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 앤빌 표면 (32)는 임의의 적합한 금속, 합금, 세라믹 등, 또는 이들의 조합으로부터 제조될 수 있다. 일부 실시양태에서, 앤빌 표면 (32)는 소결 알루미나; 질화규소; 고속도 특수강; 고탄소강; 고크롬 특수강; 텅스텐 카바이드; 서브마이크론 텅스텐/코발트 카바이드 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 카바이드는 결합제가 6％ 내지 15％ 범위인 Sinter HIP 서브마이크론일 수 있다. 일부 실시양태에서, 결합제는 니켈일 수 있다. 특정 실시양태에서, 앤빌 표면 (32)는 10％ 코발트 서브마이크론 HIP 카바이드로 이루어질 수 있다.
일부 실시양태에서, 앤빌 표면 (32)는 1종 이상의 코팅 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 앤빌 표면 (32)는 질화티탄 코팅, Teflon 브랜드 코팅, 니켈 코팅, 크롬 도금 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 앤빌 및 대응 앤빌 표면은 미국 미주리주 레이크 세인트루이스 스태그 인더스트리 불러바드 401에 영업소가 있는 에버웨어, 인크.(Everwear, Inc.)로부터 입수 가능하다.
일부 실시양태에서, 앤빌 표면 (32)는 도 4에 도시된 바와 같이 앤빌 롤 축 (30)에 대해 측정한 기계 방향 (14)의 앤빌 표면 반경 (38)을 가질 수 있다. 앤빌 표면 반경 (38)은 앤빌 롤 외부 표면 (28)의 표면 반경과 어울리는 임의의 적합한 치수일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 앤빌 표면 반경 (38)은 2 내지 24 인치일 수 있다.
이제 도 3을 참조하면, 도 2의 앤빌 삽입물 (34)가 확대된 평면도로 도시되어 있다. 앤빌 삽입물 (34)는 앤빌 표면 (32)를 가진다. 앤빌 표면 (32)는 복수의 홈 (40)을 포함한다. 다양한 실시양태에서, 홈 (40)은 기계 방향 (14)와 평행할 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈 (40)은 도 3에 도시된 바와 같이 앤빌 롤 축 (30)에 대해 및 교차 기계 방향 (16)에 대해 비스듬할 수 있다. 본원에 사용되는 "비스듬하다"라는 용어는 앤빌 롤 축 (30)에 대해 및 교차 기계 방향 (16)에 대해 0도 초과 및 90도 미만인 예각의 홈 각도 (42)를 형성하는 홈 (40)을 기술한다. 달리 말해, 홈 (40)은 기계 방향 (14)와 평행하지 않고 교차 기계 방향 (16)과 평행하지 않은 홈 각도 (42)를 형성할 수 있다.
다양한 실시양태에서, 홈 (40)에 의해 형성되는 예각의 홈 각도 (42)는 1 내지 89도, 10 내지 75도, 또는 20 내지 50도일 수 있다. 일부 실시양태에서, 예각의 홈 각도 (42)는 앤빌 롤 회전축 (30) 및/또는 교차 기계 방향 (16)에 대해 25 내지 45도일 수 있다. 예를 들어, 도 3에 도시된 바와 같이 홈 (40)은 교차 기계 방향 (16) 및 앤빌 롤 축 (30)에 대해 비스듬하여 약 30도의 예각 홈 각도 (42)를 형성한다.
본 발명의 세부 사항을 더욱 명확히 도시하기 위하여, 도 3의 앤빌 표면 (32)의 일부를 부분 (A), 부분 (B), 및 부분 (C)로 명명하였다. 도 3a는 부분 (A)로서 명명된 앤빌 표면 (32)의 일부의 확대도를 대표적으로 도시한다. 마찬가지로, 도 3b 및 3c는 각각 부분 (B) 및 부분 (C)로서 명명된 앤빌 표면 (32)의 일부의 확대도를 대표적으로 도시한다.
이제 도 3a를 참조하면, 앤빌 표면 (32)는 복수의 홈 중심선 (44)를 가지는 복수의 홈 (40)을 포함한다. 앤빌 표면 (32)는 기계 방향 (14)로 앤빌 롤 외부 표면 (28)로부터 앤빌 표면 (32)로의 전환부가 되는 제1 엣지 (46)을 포함할 수 있다(도 1). 앤빌 표면 (32)는 또한 기계 방향 (14)로 앤빌 표면 (32)로부터 앤빌 롤 외부 표면 (28)로의 전환부가 되는 제2 엣지 (48)을 포함할 수 있다(도 1). 다양한 실시양태에서, 홈 (40) 중의 하나 이상은 제1 엣지 (46)으로부터 제2 엣지 (48)까지 연장될 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈 (40) 중의 하나 이상은 제1 엣지 (46) 및/또는 제2 엣지 (48)에 못미처 중단될 수 있다.
홈 (40)은 제1 엣지 (46)에 가장 근접한 홈 (40)의 부분에서 측정한 제1 홈 폭 (50)을 가질 수 있다. 홈 (40)은 제2 엣지 (48)에 가장 근접한 홈 (40)의 부분에서 측정한 제2 홈 폭 (52)를 가질 수 있다. 제1 폭 (50) 및 제2 폭 (52)는 홈 중심선 (44)에 대해 수직으로 측정된다. 다양한 실시양태에서, 제1 홈 폭 (50)은제2 홈 폭 (52)와 동일하거나 상이할 수 있다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 제1 홈 폭 (50)은 제2 홈 폭 (52)보다 커서 테이퍼된 홈 (40)을 생성한다.
홈 (40)은 또한 제1 엣지 (46)에 가장 근접한 홈 (40)의 부분에서 교차 기계 방향 (16)으로 측정한 제1 교차 기계 방향(CD) 폭 (54)를 가질 수 있다. 마찬가지로 홈 (40)은 제2 엣지 (48)에 가장 근접한 홈 (40)의 부분에서 교차 기계 방향 (16)으로 측정한 제2 교차 기계 방향(CD) 폭 (56)을 가질 수 있다. 다양한 실시양태에서, 제1 CD 폭 (54)는 제2 CD 폭 (56)과 동일하거나 상이할 수 있다. 도 3a에 도시한 바와 같이, 제1 CD 폭 (54)는 제2 CD 폭 (56)보다 크다.
일부 실시양태에서, 홈 폭 및/또는 홈 CD 폭은 가변적이다. 본원에 사용된 "가변적"이라는 용어는, 중심선 (44)에 대해 수직으로 측정시 제1 위치에서의 홈의 폭이 제2 위치에서의 홈의 폭과 상이한, 중심선 (44)를 가지는 홈 (40)을 기술한다. 예를 들어, 도 3a의 홈 (40)은 가변적이다. 구체적으로, 홈 (40)은 제1 엣지 (46)의 보다 넓은 단부 및 제2 엣지 (48)의 보다 좁은 단부를 갖는 직선형 테이퍼를 가지는 것으로 도시되어 있다. 일부 실시양태에서, 홈 폭은 약 0.0150 인치로부터 약 0.0060 인치까지 테이퍼된다. 당 업계의 숙련자는 테이퍼가 임의의 적합한 크기, 및 발산 및/또는 수렴률을 가질 수 있음을 쉽게 알 것이다. 또한, 당 업계의 숙련자는 테이퍼의 보다 넓은 단부가 제2 엣지 (48)에 근접하고 테이퍼의 보다 좁은 단부가 제1 엣지 (46)에 근접하도록 테이퍼를 용이하게 역전시킬 수 있음을 쉽게 알 것이다. 홈 (40)이 가변적 폭을 가지는 실시양태에서, 홈 각도 (42)는 중심선 (44)를 기준으로 하여 측정된다.
다양한 실시양태에서, 홈 (40)은 임의의 적합한 기계 방향 간격을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈 (40)은 기계 방향 (14)로 측정된 제1 홈 간격 (58) 및 제2 홈 간격 (60)을 가질 수 있다. 제1 홈 간격 (58) 및 제2 홈 간격 (60)은 동일하거나 상이할 수 있다(즉, 가변적 기계 방향 홈 간격). 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 홈 간격 (58)은 제2 홈 간격 (60)과 동일하다. 다양한 실시양태에서, 기계 방향 홈 간격은 임의의 적합한 거리일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 홈 (40)은 모두 기계 방향 (14)로 측정시 약 0.1 인치 이격될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 홈 (40)은 임의의 적합한 교차 기계 방향 간격을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈 (40)은 도 3c에 도시된 바와 같이 교차 기계 방향 (16)으로 측정되는 제1 홈 간격 (62)를 가질 수 있다. 홈 (40)은 도 3b에 도시된 바와 같이 교차 기계 방향 (16)으로 측정되는 제2 홈 간격 (64)를 가진다. 제1 홈 간격 (62) 및 제2 홈 간격 (64)는 동일하거나 상이할 수 있다(즉, 가변적 CD 홈 간격). 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 제1 홈 간격 (62)는 제2 홈 간격 (64)와 동일하다. 다양한 실시양태에서, 홈 간격은 임의의 적합한 거리일 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 홈은 모두 교차 기계 방향 (16)으로 측정시 약 0.16 인치 이격될 수 있다.
다양한 실시양태에서, 홈 (40) 중 하나 이상은 임의의 적합한 길이, 폭, 깊이, 단면 형상, 및/또는 홈 각도를 가질 수 있다. 다양한 실시양태에서, 홈 중 하나 이상은 가변적인 홈 내부(즉, 단일 홈 내부의) 폭, 깊이, 단면 형상, 및/또는 홈 각도를 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 다양한 홈들은 가변적인 홈들 간(즉, 2개의 상이한 홈들 사이의) 간격, 길이, 폭, 깊이, 단면 형상, 및/또는 홈 각도를 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3a는 복수의 홈 (40)을 도시하며, 여기에서 각각의 홈 (40)은 가변적 홈 내부 폭을 가진다. 그러나 도 3a의 홈 (40)은 홈에 따라(즉, 홈들 간에) 대체로 균일하다.
일부 실시양태에서, 대다수의 홈 (40)은 가변적 홈 내부 폭을 가진다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 대다수의 홈은 도 3 및 3b에 도시된 바와 같이 직선형 엣지 테이퍼를 가질 수 있다. 이 테이퍼의 결과로서, 홈 (40)은 다양한 기계 방향(MD) 절단 위치에서 다양한 CD 폭을 가질 수 있다. 예를 들어, 도 3b에 도시된 바와 같이, 홈의 유효 CD 폭은 MD 절단 위치를 변경함으로써 바꿀 수 있다. 구체적으로, 제1 MD 절단 위치 (72)에서 홈 (40)은 제1 CD 폭 (84)를 가질 수 있다. 제2 MD 절단 위치 (74)에서 홈 (40)은 제1 CD 폭 (84)보다 큰 제2 CD 폭 (86)을 가질 수 있다. 마찬가지로, 제3 MD 절단 위치 (76)에서 홈 (40)은 제2 CD 폭 (86)보다 큰 제3 CD 폭 (88)을 가질 수 있다. 마지막으로, 제4 MD 절단 위치 (78)에서 홈 (40)은 제3 CD 폭 (88)보다 큰 제4 CD 폭 (90)을 가질 수 있다. 당 업계의 숙련자는 요구되는 대응 CD 폭이 얻어지도록 임의의 수의 MD 절단 위치를 선택할 수 있음을 쉽게 알 것이다. 당 업계의 숙련자는 또한 홈의 테이퍼율의 증가는 각각의 MD 절단 위치 변화에 따른 CD 홈 폭의 변화율을 증가시킬 것임을 쉽게 알 것이다.
웹 (10)의 천공 장치는 임의의 적합한 절단 엣지 (24)를 포함할 수 있다. 절단 엣지 (24)는 여기에서는 회전형 절단기로서 도시하였으나, 당 업계의 숙련자는 왕복 다이 절단기 또는 임의의 다른 적합한 절단기를 사용할 수도 있음을 쉽게 알 것이다. 또한, 절단 엣지 (24)는 여기에서는 누름 절단기로서 도시되어 있으나, 임의의 적합한 절단 메커니즘 또는 조합, 예컨대 전단 절단기도 고려된다. 다양한 실시양태에서, 절단 엣지 (24)는 임의의 적합한 재료로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 절단 엣지 (24)는 임의의 적합한 금속, 합금, 세라믹 등, 또는 이들의 조합으로부터 제조될 수 있다.
일부 실시양태에서, 절단 엣지 (24)는 소결 알루미나; 질화규소; 고속도 특수강; 고탄소 고크롬 특수강; 텅스텐 카바이드; 서브마이크론 텅스텐/코발트 카바이드 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 카바이드는 결합제가 6％ 내지 15％ 범위인 Sinter HIP 서브마이크론일 수 있다. 일부 실시양태에서, 니켈 결합제가 적합할 수도 있다. 일부 실시양태에서, 절단 엣지 (24)는 서브마이크론 카바이드 삽입물 및 스테인리스강 본체를 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 절단 엣지 (24)는 1종 이상의 코팅 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 절단 엣지 (24)는 질화티탄 코팅, Teflon 브랜드 코팅, 니켈 코팅, 크롬 도금 등, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 절단 엣지 (24)를 가지는 적합한 나이프는 미국 미주리주 레이크 세인트루이스 스태그 인더스트리 불러바드 401에 영업소가 있는 에버웨어, 인크.로부터 입수 가능하다.
다양한 실시양태에서, 절단 엣지 (24)는 노치가 있거나 연속적일 수 있다. 여기에서 "연속적"이라는 용어는 폭 1 mm × 깊이 1 mm보다 큰 자국, 갭, 공간, 노치 등이 없는 절단 엣지를 정의하는데 사용된다.
다시 도 1을 참조하면, 본원에 기술된 장치 (12)는 웹 (10)을 천공하기 위한 방법의 일부로서 적합하게 사용된다. 방법은 웹 (10)을 제공하고, 웹 (10)을 장치 (12)에 기계 방향 (14)로 통과시켜 천공 (11)을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 장치 (12)는 앤빌 표면 (32)를 포함하는 앤빌 롤 (26)을 포함한다. 앤빌 롤 (26)은 앤빌 롤 축 (30)을 중심으로 하여 화살표 (66)으로 표시한 방향으로 회전하도록 구성된다. 앤빌 표면 (32)는 복수의 랜드부 (70)에 의해 분리된 복수의 홈 (40)을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈 (40)은 기계 방향 (14)와 평행할 수 있다. 일부 실시양태에서, 홈 (40)은 본원에 기재된 바와 같이 교차 기계 방향 (14) 및 앤빌 롤 축 (30)에 대해 0도 초과 및 90도 미만인 예각의 홈 각도 (42)를 형성할 수 있다. 다양한 실시양태에서, 홈 (40)은 본원에 기술된 바와 같이 가변적 홈 폭을 가질 수 있다.
장치 (12)는 절단 엣지 (24)를 포함하는 나이프 롤 (18)을 추가로 포함할 수 있다. 나이프 롤 (18)은 나이프 롤 축 (22)를 중심으로 하여 화살표 (68)로 표시한 방향으로 회전하도록 구성된다. 방법은 절단 엣지 (24)가 앤빌 표면 (32)와 접촉하거나 그에 가장 가깝게 근접하는 지점에 의해 형성되는 절단 닙 (36)에서 웹 (10)을 천공하는 것을 포함한다. 웹 (10)은 절단 닙 (36)에서 절단 엣지 (24)와 앤빌 표면 (32) 사이에서 압착되어, 웹 (10)에 천공 (11)이 생성된다. 천공 (11)은 도 5에 대표적으로 도시된 바와 같이 복수의 슬릿 (80)에 의해 분리된 복수의 연결부 (82)를 포함한다. 도 5는 도 1의 부분 (D)의 확대도이다.
이제 도 3b를 참조하면, 다양한 실시양태에서, 방법은 제1 CD 홈 폭 (84)에 대응하는 제1 기계 방향 절단 위치 (72)에서 절단 엣지 (24)를 앤빌 표면 (32)에 접촉시키는 것을 포함할 수 있다. 앤빌 표면 (32)에 대한 절단 엣지 (24)의 압력에 의해, 도 5에 도시된 바와 같이, 랜드부 (70)에서는 웹 (10)이 절단되어 슬릿 (80)이 생성되고 홈 (40)에서는 웹 (10)이 유지되어 연결부 (82)가 생성된다.
다양한 실시양태에서, 방법은 절단 엣지 (24)가 제2 기계 방향 절단 위치 (74)에서 앤빌 표면 (32)에 접촉하도록 장치 (12)를 위상조정하는 것을 추가로 포함할 수 있다. 제2 기계 방향 절단 위치 (74)에서 천공 (11)을 생성하는 것은, 홈 (40)의 가변적 폭으로 인해 증가된 CD 홈 폭 (86)으로 인해 더 작은 슬릿 (80) 및 더 큰 연결부 (82)를 생성한다. 마찬가지로, 다양한 실시양태에서, 절단 엣지 (24)가 제3 및 제4 기계 방향 절단 위치 (76) 및 (78)에서 앤빌 표면 (32)에 접촉하도록 장치 (12)를 위상조정하여 CD 홈 폭 (88) 및 (90)을 각각 효과적으로 변경시킴으로써, 연결부 (82) 및 슬릿 (80)의 상대적인 크기를 변경할 수 있다. 4개의 상이한 위치를 도시하였으나, 당 업계의 숙련자는 임의의 적합한 수의 위치가 가능함을 쉽게 알 것이다.
CD 홈 폭 (84), (86), (88), 및 (90)은 적용에 따라 임의의 적합한 크기일 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 CD 홈 폭 (84) 내지 (90)은 약 0.0015 인치 내지 약 0.030 인치 범위일 수 있다. 특정 실시양태에서, CD 홈 폭 (84)는 약 0.015 인치일 수 있고, CD 홈 폭 (86)은 약 0.019 인치일 수 있고, CD 홈 폭 (88)은 약 0.023 인치일 수 있고, CD 홈 폭 (90)은 약 0.27 인치일 수 있다.
다양한 실시양태에서, 방법 및 장치는 임의의 적합한 웹 (10)에 사용될 수 있다. 웹 (10)은 임의의 적합한 재료 또는 재료의 조합으로 이루어질 수 있다. 예를 들어, 웹 (10)은 제직물, 부직물, 필름, 메쉬, 스크림, 강화 스트랜드 등, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 웹 (10)은 단층 재료일 수 있거나, 웹 (10)은 2개 이상의 층을 포함하는 라미네이트 재료일 수 있다. 다양한 층은 폭이 동일할 수 있거나, 한 층이 다른 층보다 넓거나 좁을 수 있다. 웹 (10)은 하나 이상의 분리된 재료 조각을 추가로 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 웹 (10)은 하나 이상의 탄성 재료 스트랜드, 강화 재료 등을 포함할 수 있다. 일부 실시양태에서, 웹 (10)은 기계 방향 (14)으로 연장되는 복수의 탄성체 스트랜드 (94) 및 하나 이상의 캐리어 재료 (92)를 포함할 수 있다. 이 실시양태에서, 방법은 하나 이상의 탄성체 스트랜드 (94)를 절단 또는 손상시키고 캐리어 (92)의 일부분을 연결부 (82)로서 유지함으로써 웹 (10)을 천공하는 것을 추가로 포함할 수 있다.
일부 실시양태에서, 웹 (10)은 라미네이트 재료일 수 있다. 라미네이트는 부직물 또는 티슈로 이루어진 캐리어 층을 포함할 수 있다. 부직물은 스펀본드-멜트블로운-스펀본드 라미네이트일 수 있다. 캐리어 층은 기계 방향으로 연장되는 1개, 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개, 또는 그 이상의 탄성체를 포함할 수 있다. 캐리어 층을 탄성체 스트랜드 둘레로 접어서, 탄성체 스트랜드가 캐리어 층 안에 접착 피복되도록 할 수 있다. 탄성체 스트랜드는 임의의 적합한 직경을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄성체 스트랜드는 약 0.005 내지 약 0.030 인치의 평균 직경을 가질 수 있다. 일부 실시양태에서, 탄성체 스트랜드는 약 0.009 인치 내지 약 0.020 인치의 평균 직경을 가질 수 있다.
홈 (40)이 비스듬한 실시양태에서는, 기계 방향 (14)로 이어지는 탄성체 스트랜드 (94)가 홈 (40)에 완벽하게 정렬될 수 없다. 일부 실시양태에서, 탄성체 스트랜드 (94)가 천공 동안에 절단되도록, 탄성체 스트랜드 (94)를 절단 닙 (36)에서 랜드부 (70)에 정렬할 수 있다. 절단 엣지 (24)가 홈 (40)의 바로 위에서 탄성체 스트랜드 (94)와 접촉하는 다른 실시양태에서, 탄성체 스트랜드 (94)는 도 6에 도시된 바와 같이 홈 (40)의 선단 엣지 (96)과 후단 엣지 (98) 위로 압박될 것이다.
도 6은 본 발명의 예시적인 실시양태의 확대도를 대표적으로 도시한다. 도 6은 앤빌 표면 (32)을 가로질러 기계 방향 (14)로 연장된 탄성체 스트랜드 (94)를 도시한다. 앤빌 표면 (32)는 비스듬한 홈 (40)을 포함한다. 절단 엣지 (24)는 홈을 더 잘 도시하기 위해 파선으로 나타내었다. 절단 엣지는 앤빌 표면 (32)와 접촉하여 절단 닙 (36)을 형성한다. 장치를 더 잘 도시하기 위해 웹은 제거하였다. 도 6은 탄성체 스트랜드 (94)가 절단 닙 (36)의 홈 (40) 위로 정렬된 상황을 도시한다. 이 상황에서, 탄성체 스트랜드 (94)는 절단 엣지 (24)가 탄성체 스트랜드 (94)의 일부를 홈 (40) 내로 압박함에 따라 탄성체 스트랜드 (94)가 홈 (40)의 선단 엣지 (96) 및 후단 엣지 (98) 위로 압박된다고 생각된다. 따라서, 탄성체 스트랜드 (94)가 완전히 절단되지는 않더라도, 탄성체 스트랜드 (94)는 선단 엣지 (96) 및 후단 엣지 (98)에 눌리게 되어, 방법에 대한 영향을 최소화하면서 충분히 손상을 받는 것으로 생각된다. 달리 말해, 비스듬한 홈 (40)은 탄성체 스트랜드 (94)가 홈 (40)에 완벽하게 정렬되어 절단 엣지 (24)와 앤빌 표면 (32) 사이에서 적어도 부분적으로 절단 또는 손상되는 것을 회피하게 될 가능성을 최소화한다.
본 발명을 그의 특정 실시양태에 대하여 상세하게 설명하였으나, 당 업계의 숙련자는 이상을 이해하면 이들 실시양태에 대한 변경, 변형 및 등가물을 쉽게 인식할 것임을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부한 특허청구범위 및 그에 대한 모든 등가물로서 평가되어야 한다. 또한, 개시된 실시양태, 범위, 예, 및 별법의 모든 조합 및 하위 조합(sub-combination)이 또한 고려된다.

Claims (20)

  1. 가변적 교차 기계 방향(cross-machine direction) 홈 폭을 가지는 복수의 홈을 포함하는 앤빌 표면을 포함하는 앤빌 롤.
  2. 제1항에 있어서, 복수의 홈이 비스듬한(angled) 앤빌 롤.
  3. 제2항에 있어서, 앤빌 표면이 삽입물의 일부인 앤빌 롤.
  4. 제3항에 있어서, 앤빌 표면이 코발트 서브마이크론 HIP 카바이드로 이루어진 앤빌 롤.
  5. 제3항에 있어서, 앤빌 표면이 기계 방향(machine direction)으로 6 내지 12 인치의 반경을 가지는 앤빌 롤.
  6. 제1항에 있어서, 교차 기계 방향 홈 폭이 약 0.015 인치에서 약 0.006 인치로 변하는 앤빌 롤.
  7. 제2항에 있어서, 홈들이 기계 방향으로 측정시 약 0.1 인치 이격된 앤빌 롤.
  8. 제2항에 있어서, 홈들이 교차 기계 방향으로 측정시 약 0.160 인치 이격된 앤빌 롤.
  9. 제2항에 있어서, 홈이 약 25도 내지 45도의 홈 각도를 가지는 앤빌 롤.
  10. 제1항에 있어서, 대다수의 홈이 직선형 엣지 테이퍼(edge taper)를 가지는 앤빌 롤.
  11. 제1항에 있어서, 복수의 홈이 비스듬하고, 앤빌 표면이 삽입물의 일부이며, 홈이 25 내지 45도의 홈 각도를 가지고, 홈이 직선형 엣지 테이퍼를 가지는 앤빌 롤.
  12. 나이프 롤 축을 중심으로 회전하도록 구성되고 하나 이상의 절단 엣지를 포함하는 나이프 롤;
    나이프 롤 축과 평행한 앤빌 롤 축을 중심으로 회전하도록 구성되고 외부 표면을 가지며 외부 표면의 일부 이상이 복수의 비스듬한 홈을 포함하는 앤빌 표면을 형성하는 앤빌 롤; 및
    절단 엣지가 앤빌 표면과 접촉하는 지점에 형성되는 절단 닙
    을 포함하는 천공 장치.
  13. 제12항에 있어서, 절단 엣지가 연속적인 천공 장치.
  14. 제12항에 있어서, 절단 엣지가 나이프 롤 축과 평행하게 정렬된 천공 장치.
  15. 제12항에 있어서, 대다수의 홈이 가변적 홈 폭을 가지는 천공 장치.
  16. 제15항에 있어서, 대다수의 홈이 직선형 엣지 테이퍼를 가지는 천공 장치.
  17. 웹을 제공하고,
    나이프 롤 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 나이프 롤의 일부를 구성하는 절단 엣지와 앤빌 롤 축을 중심으로 회전하도록 구성되는 앤빌 롤의 일부를 구성하며 복수의 랜드부(land)에 의해 분리되고 비스듬하고 가변적인 홈 폭을 가지는 복수의 홈을 포함하는 앤빌 표면 사이의 접촉점으로서 정의되는 닙에 웹을 통과시키고,
    제1 기계 방향 절단 위치의 닙에서 절단 엣지를 웹 및 앤빌 표면에 대해 눌러 랜드부에서는 웹을 절단하고 홈에서는 웹을 유지함으로써 웹을 천공하는 것
    을 포함하는, 웹의 천공 방법.
  18. 제17항에 있어서, 절단 엣지를 앤빌 표면에 대해 위상조정(phasing)하여, 제2 기계 방향 절단 위치에서 웹을 천공하는 것을 추가로 포함하며, 이때, 홈은 제1 기계 방향 절단 위치에서 제1 폭을 가지고 제2 기계 방향 절단 위치에서 상이한 제2 폭을 가지는 방법.
  19. 제17항에 있어서, 웹은 캐리어, 및 기계 방향으로 연장된 복수의 탄성체 스트랜드를 포함하고, 방법은 모든 탄성체 스트랜드를 절단 또는 손상시키고 캐리어의 일부분을 연결부로서 유지함으로써 웹을 교차 기계 방향으로 천공하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  20. 제19항에 있어서, 탄성체 스트랜드를 닙에서 랜드부 위로 정렬하는 것을 포함하는 방법.
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