KR20110101243A - 구멍형성된 웨브를 제조하기 위한 방법 - Google Patents

구멍형성된 웨브를 제조하기 위한 방법 Download PDF

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켈린 앤 아로라
존 리 해몬스
노먼 스코트 브로일스
질 마린 오르
티모시 이안 멀레인
존 조셉 쿠로
카렌 데니스 맥카프리
휴 조셉 오도넬
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Abstract

성형 장치를 사용하여 전구체 웨브 내에 구멍을 만들기 위한 방법이 제공되는데, 여기서 웨브는 분자 배향을 갖는 필름을 포함하고, 성형 장치는 치의 배열을 포함한다. 치의 배열의 배향 및 필름의 분자 배향은 치의 배향과 필름의 분자 배향 사이에 상대 각도를 제공하도록 미리결정되고 변경된다. 전구체 웨브 재료 내에 형성된 구멍은 최소 종횡비를 나타내는 길이 및 폭을 갖는다.

Description

구멍형성된 웨브를 제조하기 위한 방법{METHOD FOR MAKING AN APERTURED WEB}
본 발명은 구멍형성된 웨브(apertured web)를 제조하기 위한 방법에 관한 것이다. 특히, 이 방법은 최소 종횡비(aspect ratio)를 갖는 구멍을 구비한, 3차원 구멍형성된 필름, 부직포, 및 그 라미네이트(laminate)를 제조하도록 사용될 수 있다.
구멍형성된 웨브는 매우 다양한 산업용 및 소비자 제품들에 이용된다. 예를 들어, 구멍형성된 필름 또는 구멍형성된 부직포는 일회용 기저귀와 같은 일회용 흡수 용품 및 생리대 등과 같은 여성용 위생 용품에 사용되는 것으로 알려져 있다. 그러한 용품은 전형적으로 유체 투과성 톱시트(topsheet), 유체 불투과성 통기성 백시트(backsheet), 및 톱시트와 백시트 사이에 배치되는 흡수 코어(core)를 구비한다. 구멍형성된 필름은 유체 투과성 톱시트 및/또는 유체 불투과성 통기성 백시트를 형성하도록 제조될 수 있다.
2006년 4월 27일자로 공개된 미국 특허 출원 공개 제 2006/0087053호는 웨브 재료를 대향-회전 치합 롤러(counter-rotating, intermeshing roller)들의 닙(nip)을 통해 이동시킴으로써 전구체(precursor) 웨브 내에 구멍을 만들기 위한 방법을 개시하는데, 여기서 제 1 롤러는 원주방향으로 연장되는 리지(ridge) 및 홈을 포함하고, 제 2 롤러는 기부(base)로부터 팁(tip)으로 테이퍼 형성되는, 기부에서 제 2 롤러에 결합된 치(tooth)를 포함한다. 치의 기부는 단면 폭 치수보다 더 큰 단면 길이 치수를 갖는다. 롤러들 중 하나 상의 치가 롤러들 중 다른 하나 상의 홈과 치합될 때 전구체 웨브 재료 내에 구멍이 형성된다. 이 공정은 웨브 내에 구멍을 형성하는 효율적이고 비용 효과적인 수단을 제공하지만, 구멍의 크기 및 형상은 제 2 롤러의 치의 형상 및 배향뿐만 아니라 필름을 형성하는 장쇄 분자의 배향에 의해 제한된다. 예를 들어, 압출된 필름은 장쇄 분자의 대부분이, 압출된 필름의 경우, 필름이 압출 공정을 통해 따르는 경로인 기계 방향(machine direction)으로 배향되는 분자 배향을 갖는다. 대향 회전 롤러들 중 제 2 롤러 상의 치의 단면 길이가 또한 기계 방향으로 정렬된다. 결과적으로, 압출된 필름 내에 구멍을 형성할 때, 이 공정은 슬릿을 닮은 구멍을 형성하는 경향이 있다. 슬릿이 몇몇 응용의 경우 허용가능할 수 있지만, 난형(oval) 구멍에 유사한 구멍이 전형적으로 바람직하다.
따라서, 필름 분자 배향의 영향을 극복할 수 있고 슬릿보다는 난형 구멍을 닮은 구멍을 형성할 수 있는, 필름 또는 필름 부직포 라미네이트 내에 구멍을 형성하기 위한 공정에 대한 필요성이 있다.
웨브 내에 구멍을 만들기 위한 방법이 개시되는데, 여기서 웨브 내에 생성되는 구멍은 슬릿보다는 난형 구멍에 더욱 밀접하게 유사하다. 생성된 웨브는 개선된 유체 획득 능력, 압축 저항 및 심미성을 나타낸다. 이 방법은 기계 방향 및 폭 방향(cross machine direction)을 갖는 전구체 웨브 재료를 제공하는 단계를 포함한다. 전구체 웨브는 기계 방향 및 폭 방향에 대해 분자 배향을 갖는다. 웨브는 후속적으로 한 쌍의 치합 부재들을 통해 이동되어, 여기에서 웨브에 구멍이 형성된다. 한 쌍의 치합 부재들은 리지 및 홈을 구비한 제 1 부재와, 기부 및 팁으로부터 테이퍼 형성된 복수의 치를 구비한 제 2 부재를 포함한다. 치는 기부에서 제 2 부재에 결합된다. 치의 기부는 단면 폭 치수보다 더 큰 단면 길이 치수를 갖는다. 치는 치의 단면 길이 치수가 웨브의 주 분자 배향에 대해 0 보다 큰 각도로 배치되도록 배향된다. 제 2 부재 상의 치가 제 1 부재 상의 홈과 치합될 때 전구체 웨브 재료 내에 구멍이 형성된다. 구멍은 4.0 미만, 바람직하게는 3.0 미만의 종횡비를 갖는다.
일 실시 형태에서, 치합 부재 쌍은 한 쌍의 대향-회전 치합 롤러를 포함한다. 치합 롤러 쌍은 원주방향으로 연장되는 리지 및 홈을 구비한 제 1 롤러와, 제 1 롤러의 홈과 맞물리는 치를 구비한 제 2 롤러를 포함한다. 치는 기부로부터 팁으로 테이퍼 형성되고, 단면 폭 치수보다 더 큰 단면 길이 치수를 갖는 기부에서 제 2 롤러에 결합된다. 웨브 재료는 대향-회전 치합 롤러들의 닙을 통해 이동되며, 여기서 롤러들 중 하나 상의 치가 롤러들 중 다른 하나 상의 홈과 치합될 때 전구체 웨브 재료 내에 구멍이 형성된다.
대안적인 방법은, 기계 방향으로 주 분자 배향을 갖는 전구체 웨브 재료를 제공하는 단계, 및 전구체 웨브를 폭 방향으로 소성 변형시켜, 분자들이 폭 방향으로 정렬되는 변경된 분자 배향을 갖는 소성 변형된 웨브를 생성하는 단계를 포함한다. 소성 변형된 웨브는 대향-회전 치합 롤러들 사이에 형성된 닙을 통해 이동되어, 웨브 내에 구멍을 형성한다. 롤러들 중 하나 상의 치는 기계 방향으로 배향된다.
이 방법은 또한 웨브 재료를 대향 회전 치합 롤러들의 닙을 통해 이동시키기 전에 웨브의 소성 변형을 선택된 위치로 제한함으로써 웨브의 선택된 위치에 증가된 개방 영역을 갖는 구멍을 만들기 위해 사용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 공정의 개략도.
도 2는 본 발명의 장치의 사시도.
도 3은 도 2에 도시된 장치의 일부분의 단면도.
도 4는 본 발명의 공정 및 장치의 다른 실시 형태의 개략도.
도 5는 도 2 또는 도 8에 도시된 장치의 일부분의 사시도.
도 6은 도 9에 도시된 장치의 일부분의 확대 사시도.
도 7은 도 2에 도시된 장치 상의 치에 대한 대안적인 구성의 사시도.
도 8은 도 2에 도시된 장치의 일부분의 사시도.
도 9는 도 12에 도시된 장치의 일부분의 평면도.
도 10은 도 12에 도시된 장치의 일부분의 평면도.
도 11은 본 발명의 공정에 의해 제조된 구멍형성된 웨브의 크게 확대된 부분의 사진.
도 12는 도 12의 구멍형성된 웨브의 단면도.
도 13은 본 발명의 공정에 의해 제조된 구멍형성된 웨브의 크게 확대된 부분의 사진.
도 14는 도 14의 구멍형성된 웨브의 단면도.
도 15a 및 도 15b는 각각 실시예 1의 샘플 1 및 샘플 2 내에 형성된 구멍의 현미경 사진.
도 16a 내지 도 16e는 각각 실시예 2의 샘플 3 내지 샘플 7 내에 형성된 구멍의 현미경 사진.
도 17은 증분 연신 장치의 일부분의 단면도.
도 18a 내지 도 18d는 각각 실시예 4의 샘플 8 내지 샘플 11 내에 형성된 구멍의 현미경 사진.
도 19a 및 도 19b는 각각 실시예 5의 샘플 12 및 샘플 13 내에 형성된 구멍의 현미경 사진.
도 20a 내지 도 20c는 다양한 대안적인 라미네이트 웨브 구성의 개략도.
정의
본 명세서 및 특허청구범위에서 사용되는 바와 같이, 용어 "포함하는"은 포괄적이거나 개방적이고, 추가적인 인용되지 않은 요소, 구성 요소, 또는 방법 단계를 배제하지 않는다.
"기계 방향" 또는 "MD"는 웨브가 제조 공정을 통해 이동할 때 웨브의 이동 방향에 평행한 방향이다. MD의 ±45도 내의 방향이 기계 방향으로 간주된다.
"폭 방향" 또는 "CD"는 MD에 실질적으로 수직하고 대체로 웨브에 의해 한정되는 평면 내의 방향이다. 폭 방향의 45도 내의 방향이 폭 방향으로 간주된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "활성화(activation)"는 치합하는 치 및 홈에 의해 생성되는 인장 변형이 중간 웨브 섹션을 연신시키거나 연장시키게 하는 임의의 공정을 의미한다. 그러한 공정은 통기성 필름, 연신 복합체, 구멍형성된 재료 및 텍스처 형성된(textured) 재료를 포함한 많은 용품의 제조에 유용한 것으로 밝혀졌다. 부직포 웨브의 경우, 연신은 섬유 재배향, 평량의 감소, 및/또는 중간 웨브 섹션에서의 제어된 섬유 파괴를 유발할 수 있다. 예를 들어, 일반적인 활성화 방법은 당업계에서 링 롤링으로 알려진 공정이다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "활성화 부재"는 활성화를 수행하기 위해 치 및 홈을 포함하는 장치를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "변형 구역"은 대향하는 활성화 부재들의 치 및 홈이 치합되어 활성화를 유발하는 영역을 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "경로 길이"는 대향하는 활성화 부재들의 치합하는 치 및 홈에 의해 형성되는 변형 구역의 길이를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "맞물림 깊이"는 대향하는 활성화 부재들의 치합하는 치 및 홈이 서로 내로 연장되는 정도를 의미한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "부직포 웨브"는 사이사이에 넣어진 개별 섬유 또는 실들의 구조물을 갖지만, 전형적으로 무작위로 배향된 섬유를 갖지 않는 직포 또는 편직된 천에서와 같은 반복 패턴은 갖지 않는 웨브를 지칭한다. 부직포 웨브 또는 천은 예를 들어 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 하이드로인탱글링(hydroentangling), 및 카디드 열 접합을 포함하는 본디드 카디드(bonded carded) 웨브 공정과 같은 많은 공정으로부터 형성되어 왔다. 부직포의 평량은 통상 제곱미터당 그램(gsm)으로 표현된다. 라미네이트 웨브의 평량은 구성 층 및 임의의 다른 부가된 구성요소의 조합된 평량이다. 섬유 직경은 통상 마이크로미터로 표현되며, 섬유 크기는 또한 섬유의 길이당 중량의 단위인 데니어로 표현될 수 있다. 본 발명에 사용하기에 적합한 라미네이트 웨브의 평량은 웨브의 궁극적인 용도에 따라 6 gsm 내지 400 gsm 범위일 수 있다. 예를 들어 핸드 타월로서 사용하는 경우, 제 1 웨브 및 제 2 웨브 둘 모두는 평량이 18 gsm 내지 500 gsm인 부직포 웨브일 수 있다.
부직포 웨브의 구성 섬유는 중합체 섬유일 수 있으며, 단일성분, 2 성분 및/또는 2 구성요소의 둥글지 않을 수 있으며(예컨대, 모세관 채널 섬유), 0.1 내지 500 마이크로미터 범위의 주 단면 치수(예컨대, 둥근 섬유의 경우 직경)를 가질 수 있다. 부직포 웨브의 구성 섬유는 또한 화학적 성질(예컨대, PE 및 PP), 성분(단일- 및 2-), 데니어(마이크로 데니어 및 >20 데니어), 형상(즉, 모세관 및 둥근 형상) 등과 같은 특징이 상이한, 다양한 섬유 유형들의 혼합물일 수 있다. 구성 섬유는 약 0.1 데니어 내지 약 100 데니어의 범위일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, "스펀본드 섬유" 용융된 열가소성 재료를 복수의 미세한, 통상 원형 모세관인 방사구(spinneret)로부터 필라멘트로서 압출하고, 그 후 압출된 필라멘트의 직경을 신속하게 감소시킴으로써 형성된 비교적 작은 직경의 섬유를 지칭한다. 스펀본드 섬유는 이들이 수집 표면 상에 침착된 때 대체로 점착성이 없다. 스펀본드 섬유는 대체로 연속적이며, 7 마이크로미터 초과 그리고 더욱 특정하게는 약 10 내지 40 마이크로미터의 (10개 이상의 샘플로부터의) 평균 직경을 갖는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "멜트블로잉"은 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하여 그 직경을 마이크로섬유 직경이 될 수 있도록 감소시키는 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 마이크로미터 미만의 평균 직경을 갖는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "중합체"는 대체로 단일중합체와, 예컨대 블록, 그래프트(graft), 무작위 및 교호 공중합체, 삼원공중합체 등과 같은 공중합체와, 이들의 블렌드 및 개질물을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 또한, 달리 구체적으로 제한되지 않는 한, "중합체"라는 용어는 재료의 모든 가능한 기하학적 구성을 포함한다. 이러한 구성은 아이소탁틱(isotactic), 어탁틱(atactic), 신디오탁틱(syndiotactic) 및 랜덤 대칭을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "단일성분" 섬유는 하나의 중합체만을 사용하여 하나 이상의 압출기로부터 형성된 섬유를 지칭한다. 이는 착색, 정전기방지 특성, 윤활, 친수성 등을 위해 소량의 첨가제가 첨가된 하나의 중합체로부터 형성된 섬유를 배제하도록 의도되지 않는다. 이들 첨가제, 예를 들어 착색을 위한 이산화티타늄은 대체로 약 5 중량%, 더욱 전형적으로는 약 2 중량% 미만의 양으로 존재한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "2 성분 섬유"는 별개의 압출기들로부터 압출되지만 하나의 섬유를 형성하도록 함께 스펀되는 2 개 이상의 상이한 중합체들로부터 형성된 섬유를 지칭한다. 2 성분 섬유는 또한 때때로 복합 섬유(conjugate fiber) 또는 다중성분 섬유(multicomponent fiber)로 지칭된다. 중합체는 2 성분 섬유의 단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 위치된 별개의 구역(distinct zone) 내에 배열되고, 2 성분 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연장한다. 그러한 2성분 섬유의 형상은, 예컨대 하나의 중합체가 다른 중합체에 의해 둘러싸인 외피/코어(sheath/core) 배열일 수 있으며, 또는 나란한 배열, 파이(pie) 배열, 또는 "해도형"(islands-in-the-sea) 배열일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "2 구성요소 섬유"는 동일한 압출기로부터 블렌드로서 압출되는 2 개 이상의 중합체들로부터 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 섬유를 형성한다. 2 구성요소 섬유는 또한 때때로 다중구성요소 섬유로 지칭된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "둥글지 않은 섬유"는 둥글지 않은 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, 그 외부 표면 상에 모세관 채널을 갖는 섬유일 수 있다. 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.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "분자 배향"은 중합체 사슬 또는 결정이 특정 방향을 따라 놓이는 정도를 기술한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "주 분자 배향"은 중합체 사슬의 대부분이 특정 방향을 따라 놓이는 정도를 기술한다.
본 명세서에 사용되는 바와 같이, 용어 "소성 변형"은 변형을 일으키는 하중이 제거된 후 재료 내에 남아 있는 변형이다. 소성 변형은 재료의 탄성 한계를 넘은 변형의 영구적 부분이다.
본 명세서에 개시된 모든 수치 범위에 관하여, 본 명세서 전반에 주어진 모든 최대 수치 제한은, 모든 더 낮은 수치 제한이 마치 본 명세서에 명시적으로 기재된 것처럼 그러한 더 낮은 수치 제한을 포함하는 것임을 알아야 한다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 주어진 모든 최소 수치 제한은, 모든 더 높은 수치 제한이 마치 본 명세서에 명시적으로 기재된 것처럼 그러한 더 높은 수치 제한을 포함할 것이다. 또한, 본 명세서 전반에 걸쳐 주어진 모든 수치 범위는, 그러한 더 넓은 수치 범위 내에 속하는 모든 더 좁은 수치 범위 및 그 수치 범위 내의 각각의 개별 수치들이 본 명세서에 모두 명시적으로 기재된 것처럼, 그러한 더 좁은 수치 범위를 포함할 것이고, 또한 개별 수치를 포함할 것이다.
본 발명은 구멍형성된 웨브를 제조하는 데 사용되는 방법 및 장치에 관하여 기술될 것이다. 구멍형성된 웨브는 구멍형성된 필름 또는 필름 및 부직포를 포함하는 구멍형성된 라미네이트일 수 있다. 구멍은 미소 구멍 및 거대 구멍을 포함할 수 있으며, 전자는 통상의 실내 조명에서 대략 1 미터 떨어진 곳으로부터 관찰자의 육안으로 실질적으로 보이지 않고, 후자는 그러한 조건 하에서 보인다. 미소 구멍 및/또는 다른 엠보싱 또는 텍스처링은 본 발명의 장치에 의한 처리 전에 형성될 수 있다. 구멍형성된 웨브는 붕대, 랩(wrap), 요실금 기구, 기저귀, 생리대, 팬티라이너, 탐폰, 및 치질 치료 패드와 같은 일회용 흡수 용품뿐만 아니라 바닥 청소 시트, 신체 와이프(body wipe), 및 세탁용 시트와 같은 다른 소비자 제품에 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 웨브는 자동차, 농업, 전기, 또는 산업 응용에 천공된 웨브로서 이용될 수 있다.
본 발명의 하나의 장치가 도 1에 개략적으로 도시되어 있다. 전구체 웨브(20)가 성형 장치(150)로 기계 방향(MD)으로 이동되고, 성형 장치에서 구멍(6)이 형성되어 구멍형성된 웨브(1)를 생산한다. 전구체 웨브(20)는 당업계에 공지된 바와 같이, 공급 롤(152)(또는 다수의 웨브 라미네이트들에 필요한 대로의 공급 롤들) 또는 장식된(festooned) 웨브와 같은 임의의 다른 공급 수단으로부터 공급될 수 있다. 일 실시 형태에서, 전구체 웨브(20)는 중합체 필름 압출기와 같은 웨브 제조 장치로부터 직접 공급될 수 있다. 성형에 이어서, 구멍형성된 웨브(1)는 저장 및 다른 제품의 구성요소로서의 추가 처리를 위해 공급 롤(160) 상에 권취될 수 있다. 대안적으로, 구멍형성된 웨브(1)는 일회용 흡수 제품과 같은 완성된 제품 내로의 통합을 위한 변환 작업을 포함한 추가의 후처리로 직접 운반될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 구멍형성된 웨브(1)는 제 1 표면(12) 및 제 2 표면(14)을 구비한, 대체로 평탄한 2차원 전구체 웨브(20)로부터 형성될 수 있다. 전구체 웨브(20)는 중합체 필름 또는 중합체 필름과 부직포 웨브의 라미네이트일 수 있다. 제 1 표면(12)은 전구체 웨브(20)의 제 1 면뿐만 아니라 구멍형성된 웨브(1)의 제 1 면에 대응한다. 제 2 표면(14)은 전구체 웨브(20)의 제 2 면뿐만 아니라 구멍형성된 웨브(1)의 제 2 면에 대응한다. 일반적으로, 용어 "면"은 필름과 같은 대체로 2차원의 웨브의 2 개의 주 표면을 기술하도록 그 용어의 일반적인 용법으로 본 명세서에서 사용된다. 물론, 복합 또는 라미네이트 구조체에서, 구멍형성된 웨브(1)의 제 1 표면(12)은 최외측 층들 또는 겹(ply)들 중 하나의 제 1 면이고, 제 2 표면(14)은 다른 최외측 층 또는 겹의 제 2 면이다.
전구체 웨브(20)는 중합체 필름 웨브일 수 있다. 일 실시 형태에서, 전구체 웨브(20)는 당업계에 공지된 바와 같이, 일회용 흡수 제품에 톱시트로서 사용하기에 적합한 중합체 웨브일 수 있다. 중합체 필름 웨브는 변형가능할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같은 변형가능한 재료는 그의 탄성 한계를 넘어 연신될 때, 그의 새롭게 형성된 입체 구조(conformation)를 실질적으로 유지시킬 재료를 말한다. 그러한 변형가능한 재료는 단일중합체 및 중합체 블렌드와 같이 화학적으로 균질하거나 불균질할 수 있고, 평평한 시트 또는 라미네이트와 같이 구조적으로 균질하거나 불균질할 수 있으며, 또는 그러한 재료의 임의의 조합일 수 있다. 본 발명의 공정은 중합체 필름을 포함하는 재료를 형성하도록 사용된다. 그러한 재료는 중합체 필름을 단독으로 포함하거나, 중합체 필름 및 부직포와 같은 다른 재료를 포함한 라미네이트를 포함한다.
본 발명의 공정에 이용되는 변형가능한 중합체 필름 웨브는 결정 구조의 변화 또는 고체로부터 용융 상태로의 변화와 같은, 재료의 고체 상태 분자 구조의 변화가 일어나는 변태 온도 범위를 가질 수 있다. 결과적으로, 변태 온도 범위를 초과하여서는, 재료의 소정의 물리적 특성이 실질적으로 변경된다. 열가소성 반결정질 필름의 경우, 변태 온도 범위는, 초과하는 경우 중합체가 고무질이 되고 파단 없이 탄성 또는 소성 변형을 할 수 있는 필름의 유리 전이 온도 범위, 또는 초과하는 경우 필름이 용융 상태에 있고 실질적으로 모든 이전의 열-기계적 이력을 상실하는 필름의 용융 온도 범위일 수 있다.
중합체 필름 웨브는 그 조성 및 온도에 의존하는 특징적 리올로지 특성(characteristic rheological property)을 갖는 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 그의 유리 전이 온도 미만에서, 그러한 열가소성 중합체는 아주 경질이고 강성이며 종종 부서지기 쉬울 수 있다. 이러한 유리 전이 온도 미만에서, 분자는 확고한, 고정된 위치에 있다. 유리 전이 온도를 초과하지만 용융 온도 범위 미만에서는, 열가소성 중합체는 점탄성을 나타낸다. 이러한 온도 범위에서, 열가소성 재료는 일반적으로 소정 정도의 결정화도를 갖고, 일반적으로 가요성이며, 힘에 의해 일정 정도 변형가능하다. 그러한 열가소성 물질의 변형력은 변형률, 변형량(치수적 양(dimensional quantity)), 변형되는 시간, 및 그의 온도에 의존한다. 일 실시 형태에서, 본 발명의 공정은 이러한 점탄성 온도 범위 내에 있는 열가소성 중합체, 특히 열가소성 필름을 포함하는 재료를 형성하도록 이용될 수 있다.
중합체 필름 웨브는 소정 정도의 연성(ductility)을 포함할 수 있다. 연성은 본 명세서에서 사용되는 바와 같이 재료의 파괴(파열, 파단, 또는 분리) 전에, 재료가 변형될 때 일어나는 영구적인, 회복 불가능한 소성 변형의 양이다. 연성은 재료에 인가되는 변형률에 의존한다. 본 발명의 공정에서 형성되는 재료는 약 10% 이상, 또는 약 50% 이상, 또는 약 100% 이상, 또는 약 200% 이상 또는 약 500% 이상의 최소 연성을 가질 수 있다.
본 발명에 이용되는 중합체 필름 웨브는 통상 폴리올레핀, 나일론, 폴리에스테르 등과 같은 필름으로서 압출되거나 캐스팅(casting)되는 재료를 포함할 수 있다. 그러한 필름은 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 이들 재료의 상당한 분율을 함유하는 공중합체 및 블렌드와 같은 열가소성 재료일 수 있다. 그러한 필름은 로터스 효과(lotus effect)를 부여하는 것과 같이 친수성 또는 소수성 특성을 부여하도록 표면 개질제로 처리될 수 있다. 중합체 필름 웨브는 단층의 또는 다층의 평평한 필름일 수 있다. 아래에 언급되는 바와 같이, 중합체 필름 웨브는 엄밀하게 평평한 평면형 형태로부터 텍스처 형성되거나, 엠보싱되거나, 달리 변경될 수 있다.
중합체 필름의 물리적 특성, 특히 모듈러스(modulus)는 중합체 사슬이 특정 방향을 따라 놓이는 정도로서 이전에 정의된 중합체 분자 배향에 의존한다. 필름의 분자 배향은 ASTM 방법 D2732-03에 따라 결정될 수 있다. 이 시험 방법은 플라스틱 필름의 주어진 시편 온도 및 0.76 mm(0.030 인치) 두께 이하의 시팅(sheeting)에서 구속되지 않은 선형 열 수축의 정도의 결정을 포함한다. 주 분자 배향을 갖는 필름 시편은 주 분자 배향의 방향으로 주로 수축할 것이고 그에 수직한 방향으로는 보다 덜한 정도로 수축할 것이다.
2축 배향된 중합체 필름은 MD 및 CD에 관하여 실질적으로 무작위인 배향을 갖는다. "실질적으로 무작위인 분자 배향"은, 필름 처리 동안의 조건으로 인해, CD보다 MD로 배향되는 상당히 더 많은 양의 장쇄 분자가 없음을 의미한다. 다시 말하면, MD 및 CD로의 장쇄 분자의 개수는 대략 동일하다. 결과적으로, 무작위 분자 배향을 갖는 필름은 MD 및 CD로, 모듈러스와 같은 유사한 특성을 나타낼 수 있다. 블로운 필름(blown film)이 2축 배향된 중합체 필름의 일례일 수 있다. 대조적으로, 주 분자 배향을 갖는 필름은 특정 방향으로 배향되는 더 많은 양의 장쇄 분자를 갖는다. 예를 들어, 압출된 필름은 CD보다 MD로 배향되는 더 많은 양의 장쇄 분자를 가질 수 있다. 캐스팅된 필름이 MD로 주 분자 배향을 갖는 필름의 일례이다. 중합체 필름의 분자 배향은 필름을 가열 및/또는 소성 변형시킴으로써 변경될 수 있다. 예를 들어, MD로 주 분자 배향을 갖는 필름이 CD로 잡아당겨지고 소성 변형되어, 장쇄 중합체의 배향을 2축 또는 CD 배향된 중합체 필름으로 변화시킬 수 있다.
전구체 웨브(20)는 복합체 또는 2 개 이상의 전구체 웨브들의 라미네이트일 수 있고, 예를 들어 중합체 필름 및 부직포 웨브의 조합을 포함할 수 있다. 부직포 웨브 또는 천은 예를 들어 에어 레잉(air laying) 공정, 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 하이드로인탱글링 공정, 스펀레이싱 공정, 및 본디드 카디드 웨브 공정과 같은 많은 공지된 공정으로부터 형성되었다. 또한, 다수의 빔 스펀본드 공정에 의해 제조된 스펀본드-멜트블로운-스펀본드(SMS) 웨브 등(예컨대, SMMS, SSMS)과 같은 다층 웨브가 이용될 수 있다. 각각의 구성요소(즉, 스펀본드 또는 멜트블로운 구성요소)가 동일한 중합체일 필요는 없다. 따라서, SMS 웨브에서, 스펀본드 및 멜트블로운 층이 동일한 중합체를 포함할 필요는 없다.
부직포 웨브의 구성 섬유는 중합체 섬유일 수 있고, 단일성분, 2성분 및/또는 2구성요소 섬유, 중공 섬유, 둥글지 않은 섬유(예컨대, 형상화된(예컨대, 삼엽형(trilobal)) 섬유 또는 모세관 채널 섬유)일 수 있으며, 1 마이크로미터 증분으로 0.1 내지 500 마이크로미터 범위의 주 단면 치수(예컨대, 둥근 섬유의 경우 직경, 타원형 형상의 섬유의 경우 장축, 불규칙 형상의 경우 최장 직선 치수)를 가질 수 있다.
전구체 웨브(20)는 복사 가열, 강제 공기 순환식 가열(forced air heating), 대류 가열과 같은 당업계에 공지된 수단에 의해, 또는 오일-가열식 롤러 위에서의 가열에 의해 예열될 수 있다. 전구체 웨브(20)는 표지(indicia), 디자인, 로고, 또는 다른 가시적 또는 비가시적 인쇄 패턴으로 사전-인쇄될 수 있다. 예를 들어, 전구체 웨브(20)의 적어도 일부분의 색상을 변화시키기 위해, 디자인 및 색상이 잉크젯 인쇄, 그라비어 인쇄, 플렉소그래픽 인쇄, 또는 옵셋 인쇄와 같은, 당업계에 공지된 수단에 의해 인쇄될 수 있다. 인쇄에 더하여, 전구체 웨브(20)는 코팅으로, 예를 들어 계면활성제, 로션, 접착제 등으로 처리될 수 있다. 전구체 웨브(20)를 처리하는 것은 분무, 슬롯 코팅(slot coating), 압출, 또는 달리 코팅을 하나 또는 양 표면에 적용하는 것과 같은, 당업계에 공지된 수단에 의해 달성될 수 있다.
공급 롤(152)은 전구체 웨브(20)가 다양한 아이들러 롤러, 인장력-제어 롤러 등(이들 모두 도시되지 않음) 중 임의의 것 위에서 또는 그 둘레에서를 비롯한 당업계에 공지된 수단에 의해 기계 방향으로 한 쌍의 대향-회전 치합 롤(102, 104)들에 의해 형성되는 닙(116)으로 이동될 때, 도 1에 화살표로 지시된 방향으로 회전한다. 치합 롤(102, 104) 쌍은 웨브(20) 내에 구멍을 형성하도록 작동하여 구멍형성된 웨브(1)를 형성한다. 치합 롤(102, 104)은 도 2에 더욱 명확하게 도시되어 있다.
도 2를 참조하면, 구멍형성된 웨브(1) 내에 구멍을 만들기 위한 성형 장치(150)의 부분이 더욱 상세히 도시되어 있다. 장치(150)의 이 부분은 도 2에 성형 장치(100)로서 도시되어 있으며, 각각 축(A)을 중심으로 회전하는 한 쌍의 강(steel) 치합 롤(102, 104)을 포함하며, 축(A)들은 평행하고 동일한 평면 내에 있다. 성형 장치(100)는 이하에서 도 8과 관련하여 상세히 도시되는 바와 같이, 전구체 웨브(20)가 소정 회전 각도에 걸쳐 롤(104) 상에 유지되도록 설계될 수 있지만, 도 2는 원칙적으로 전구체 웨브(20)가 성형 장치(100) 상의 닙(116)을 통해 똑바로 진행하고 구멍형성된 웨브(1)로서 나갈 때 어떤 것이 발생하는지를 보여준다. 따라서, 도 2는 닙(116) 내로 똑바로 진행하고 그로부터 똑바로 나오는 구멍형성된 웨브(1)를 도시하지만, 전구체 웨브(20) 또는 구멍형성된 웨브(1)는 닙(116) 이전(전구체 웨브(20)의 경우) 또는 이후(구멍형성된 웨브(1)의 경우)에서 소정 회전 각도에 걸쳐 롤들 중 어느 롤(102 또는 104) 상에 부분적으로 감길 수 있다. 예를 들어, 닙(116)을 나온 후, 구멍형성된 웨브(1)는 도 8에 도시된 바와 같이, 구멍이 롤(104)의 치(110) 위에 놓이고 치 상에 "맞추어져" 유지되도록 소정의 회전 각도에 걸쳐 롤(104) 상에 감기도록 안내될 수 있다.
롤러(102, 104)는 강 또는 알루미늄으로 제조될 수 있다. 일 실시 형태에서, 롤러는 스테인레스강으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 롤러(102, 104)는 내부식성 및 내마모성 강으로 제조될 수 있다.
롤(102)은 롤(102)의 전체 원주 둘레로 중단되지 않고 연장될 수 있는 복수의 리지(106) 및 대응하는 홈(108)을 포함할 수 있다. 몇몇 실시 형태에서, 구멍형성된 웨브(1) 내에 어떤 종류의 패턴이 요망되는지에 따라, 롤(102)은 에칭, 밀링 또는 다른 기계가공 공정과 같은 것에 의해 일부분이 제거된 리지(106)를 포함할 수 있어서, 리지(106)들 중 일부 또는 전부는 원주방향으로 연속적이지 않고 중단부 또는 갭을 갖는다. 중단부 또는 갭은 원 또는 다이아몬드와 같은 단순한 기하학적 패턴을 포함한 패턴뿐만 아니라 로고 및 상표와 같은 복잡한 패턴을 포함한 패턴을 형성하도록 배열될 수 있다. 일 실시 형태에서, 롤(102)은 이하에서 더욱 상세히 기술되는, 롤(104) 상의 치(110)와 유사한 치를 구비할 수 있다. 이러한 방식으로, 구멍형성된 웨브(1)의 양면에서 외향으로 연장되는 부분들을 갖는 3차원 구멍을 구비하는 것이 가능하다. 구멍에 더하여, 로고 및/또는 디자인을 묘사하는 엠보싱된 텍스처의 거대-패턴을 포함한, 구멍형성된 웨브(1)의 다양한 평면외 거대-영역이 제조될 수 있다. 대안적인 실시 형태에서, 롤(102)의 외부 표면은 정합(mating) 롤(104) 상의 치가 2개의 롤들 사이에 형성된 닙에서 관통하게 하는, 브러시 또는 고무와 같은 탄성 재료를 포함할 수 있다.
대안적으로, 롤(102)은 1998년 9월 8일자로 주르드(Jourde) 등에게 허여된 미국 특허 제5,802,682호에 개시된 바와 같은 브러시 컨베이어로 대체될 수 있다. 이 실시 형태의 경우, 브러시 컨베이어는 정합 롤(104) 상의 치와 작동 연계되게 배열될 수 있어, 치가 롤(104)과 브러시 컨베이어 사이에 형성된 닙에서 브러시를 관통하도록 한다.
롤(104)은 롤(102)과 유사하지만, 전체 원주 둘레로 중단 없이 연장될 수 있는 리지를 갖기보다는, 롤(104)은 롤(104)의 적어도 일부분 둘레로 이격된 관계로 연장되는 여러 원주방향으로 이격된 치(110)의 열(row)이 되도록 변형된 원주방향으로 연장되는 리지의 복수의 열을 포함한다. 롤(104)의 치(110)의 개개의 열은 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 치합된다. 치합은 이하에서 논의되는 도 7의 단면도에서 더욱 상세하게 도시되어 있다. 롤(102, 104)들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 고온 오일 충전식 롤러 또는 전기 가열식 롤러를 통합시키는 것과 같은 당업계에 공지된 수단에 의해 가열될 수 있다. 대안적으로, 롤들 중 어느 하나 또는 둘 모두는 표면 대류에 의해 또는 표면 복사에 의해 가열될 수 있다.
치(110)는 롤러(104)에 결합될 수 있다. "결합되는"은 치가 예컨대 용접, 압축 끼워맞춤에 의해 부착되거나, 달리 결합될 수 있음을 의미한다. 그러나, "결합되는"은 또한 롤러(104)로부터 여분의 재료를 제거함으로써 기계가공되는 치의 경우에서처럼, 일체형 부착을 포함한다. 치(110)가 롤러(104)에 결합되는 위치는 기부이다. 기부에 평행한 임의의 단면 위치에서, 각각의 치는 둥글지 않은 단면 영역을 구비할 수 있다. 원주 방향으로, 단면 영역의 단면 길이(이하에서 논의되는 바와 같이, 치 길이에 대응함)는 단면 영역의 중심에서 길이 치수에 수직하게 측정되는 단면 폭의 2배 이상이다. 대안적인 실시 형태에서, 치는 원하는 대응하는 구멍 형상에 따라 실린더형, 직사각형 또는 다른 형상인 핀(pin)을 포함할 수 있다.
도 3은 리지(106) 및 대표적인 치(110)를 포함한 치합 롤(102, 104)의 일부분을 단면도로 도시한다. 도시된 바와 같이, 치(110)는 치 높이(TH)(TH는 또한 리지(106) 높이에 적용될 수 있고, 바람직한 실시 형태에서, 치 높이 및 리지 높이는 동일하다는 것에 주목한다)와, 피치(P)로 지칭되는 치간 간격(또는 리지간 간격)을 갖는다. 도시된 바와 같이, 맞물림 깊이(depth of engagement, DOE)(E)는 롤(102, 104)들의 치합 수준의 척도이며, 리지(106)의 팁으로부터 치(110)의 팁까지 측정된다. 맞물림 깊이(E), 치 높이(TH), 및 피치(P)는 전구체 웨브(20)의 특성과 본 발명의 구멍형성된 웨브(1)의 원하는 특성에 따라 원하는 대로 변화될 수 있다. 예를 들어, 일반적으로, 웨브(1)의 더 높은 밀도의 화산형 구조체(8) 또는 구멍(6)을 얻기 위해, 이하에서 기술되는 바와 같이, 피치가 더 작아야 하고, 치 단면 길이(TL) 및 치 간격 거리(TD)가 더 작아야 한다.
또한, 치(110)의 크기, 형상, 배향 및 간격이 롤(104)의 원주 및 폭 둘레에서 변화되어 변화된 구멍형성된 웨브(1) 특성 및 특징을 제공할 수 있는 것이 고려된다.
부가적으로, 로션, 잉크, 계면활성제 등과 같은 물질이 닙(116)에 들어가기 전 또는 후에 구멍형성된 웨브(1)에 분무, 코팅, 슬롯 코팅, 압출, 또는 달리 적용될 수 있다. 그러한 처리 응용을 위해 당업계에 공지된 임의의 공정이 이용될 수 있다.
일 실시 형태에서, 구멍형성된 웨브(1)는 도 4에 도시된 바와 같이 전구체 웨브(20)를 장치(200)를 통해 처리함으로써 형성될 수 있다. 장치(200)의 다중-롤러 배열은 구멍형성된 웨브(1)가 소정의 회전 각도에 걸쳐 치형 롤러(104)와 접촉되어 유지되는 소정의 체류 시간을 제공하도록 설계된다. 회전 각도는 필름의 유형, 롤러의 온도, 및 웨브 이동 속도에 따라 최적화될 수 있지만, 일반적으로, 감김 각도는 적어도 부분적으로 정합 롤러들의 상대 크기에 따라, 10도 이상이고 약 270도 이상만큼 높을 수 있다. 도시된 바와 같이, 전구체 웨브(20)는 다양한 안내 롤러 및 인장 부재(도시되지 않음) 둘레에서 안내 롤러(105)로, 그리고 상기에서 도 1의 장치(150)의 롤러(102)에 관하여 기술된 바와 같이 리지 및 홈을 구비할 수 있는 롤(102A) 상으로 안내될 수 있다. 롤러(102A)는 화산형 구조체(8) 및 구멍(6)을 형성하는 것을 돕기 위해 가열될 수 있다. 일 실시 형태에서, 롤러(102)는 약 93℃(200℉)로 가열될 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전구체 웨브(20)는 치합 롤러(104, 102A)의 상호-맞물림에 의해 형성되는 닙(116A)으로 들어간다. 장치(200)의 롤러(104)는 도 1의 장치(150)에 관하여 전술된 바와 같이 치형 롤러일 수 있다. 전구체 웨브(20)가 닙(116A)을 통과할 때, 롤러(104) 상의 치(110)는 전구체 웨브(20) 내로 그리고/또는 웨브를 통해 가압되고 전구체 웨브를 관통할 수 있어, 화산형 구조체(8) 및 구멍(6)을 형성한다. 이어서, 구멍형성된 웨브(1)는 롤러(104)와 롤러(102B)의 상호-맞물림에 의해 형성되는 닙(116B)에 도달할 때까지 회전 롤러(104)와 계속 고정 접촉된다. 롤러(102B)는 상기에서 도 1의 장치(150)의 롤러(102)에 관하여 기술된 바와 같이 리지 및 홈을 구비할 수 있다.
구멍형성된 웨브(1)가 닙(116B)을 나갈 때, 구멍형성된 웨브는 롤러(104)로부터 롤러(102B) 상으로, 그리고 추가 처리, 배송, 또는 제조된 제품 내의 통합을 위한 배치를 위해 권취되기 전에 필요한 대로 다양한 안내 롤러(105) 위로 안내된다. 일 실시 형태에서, 구멍형성된 웨브(1)는 생리대를 위한 제조 공정 내로 안내되며, 여기서 구멍형성된 웨브(1)는 톱시트로서 공정 내로 이송되고, 백시트 웨브와 같은 다른 구성요소에 결합되며, 최종 형상으로 절단되고, 패키징되며, 소매 판매처로 배송된다. 다른 실시 형태에서, 웨브는 기저귀 제품을 위한 제조 공정 내로 안내되며, 여기서 구멍형성된 웨브(1)는 백시트로서 공정 내로 이송되고, 톱시트와 같은 다른 구성요소에 결합된다.
구멍형성된 웨브(1)가 롤러(104)로부터 잡아당겨질 때 치(110)에 고착되는 경향이 있으면, 다양한 처리 보조제가 필요한 대로 부가될 수 있다. 예를 들어, 실리콘 또는 플루오로카본 처리와 같은 비-고착 처리가 부가될 수 있다. 다양한 윤활제, 계면활성제 또는 다른 처리 보조제가 전구체 웨브(20)에 또는 롤러(104)에 부가될 수 있다. 웨브를 롤러로부터 제거하는 것을 돕는 다른 방법은 공기 나이프 또는 브러싱을 포함한다. 일 실시 형태에서, 롤러(104)는 내부 챔버, 및 웨브 제거 지점에서 양의 공기 압력을 롤러(102B) 상에 제공하기 위한 수단을 구비할 수 있다. 일반적으로, 롤러(104)로부터 롤러(102B)로의 이동의 제어는 웨브 속도, 상대 롤러 속도(즉, 롤러(104) 및 롤러(102B)의 접선 속도), 웨브 인장력, 및 상대 마찰 계수에 의해 영향받는다. 이들 파라미터 각각은 롤러(102B) 상으로의 구멍형성된 웨브(1)의 원하는 전달을 보장하기 위해 당업자에 의해 공지된 바와 같이 변화될 수 있다.
도 4에 도시된 것과 같은 장치를 구비하는 이점은 구멍형성된 웨브(1)가 연장된 시간량 동안 롤러(104)의 치(110)와 접촉하고 그 상에 "포개지는(nested)" 것을 겪는다는 것이다. 이러한 방식으로, 화산형 구조체(8) 및 구멍(6)은 추가의 설정 시간 및 일단 롤러(104)로부터 제거되면 3차원 구성을 유지시킬 더 높은 가능성을 갖는다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 롤러(104)의 원주, 롤러(102A, 104, 및/또는 102B)의 온도뿐만 아니라 롤러의 마찰 계수를 조절함으로써, 이러한 보다 긴 체류 시간은 구멍형성된 웨브(1)가 영구적 3차원 화산형 구조체(8)를 제조하도록 처리될 수 있는 라인 속도를 증가시키도록 사용될 수 있는 것으로 여겨진다. 롤러(102A, 104, 및/또는 102B)의 온도는 모두 동일한 온도 또는 대안적으로 상이한 온도일 수 있다. 예를 들어, 롤러(102A, 104)는 가열될 수 있는 반면, 롤러(102B)는 실온 이하이다. 게다가, 다양한 롤러의 속도는 동일한 속도로 유지될 수 있거나, 대안적으로 롤러들 사이의 속도 차이가 확립될 수 있다.
전술된 바와 같은 장치(150 또는 200)의 임의의 롤러를 가열하고자 하면, 열 팽창을 고려하기 위해 주의를 기울여야 한다. 일 실시 형태에서, 리지, 홈, 및/또는 치의 치수는 열 팽창을 고려하여 기계가공되어, 도 3에 도시된 치수와 본 명세서에 기술된 치수는 작동 온도에서의 치수이다.
도 5는 구멍형성된 웨브(1)를 제조하는 데 유용한 복수의 치(110)를 구비한 롤러(104)의 일 실시 형태의 일부분을 도시한다. 도 5에 도시된 치(110)의 확대도가 도 6에 도시되어 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 각각의 치(110)는 기부(111), 치 팁(112), 전연부(leading edge, LE) 및 후연부(trailing edge, TE)를 구비한다. 치 팁(112)은 전구체 웨브(20)를 연신 및/또는 천공하기 위해 대체로 뾰족하거나, 무디게 뾰족하거나, 또는 달리 형상화될 수 있다. 치(110)는 대체로 평탄화된 블레이드 같은 형상을 가질 수 있다. 즉, 대체로 둥근 단면을 갖는 둥근 핀형 형상과는 대조적으로, 치(110)는 대체로 둥글지 않은 긴 단면 형상을 갖고서 하나의 치수로 길 수 있다. 예를 들어, 그 기부(111)에서, 치(110)의 단면은 2 이상, 또는 약 3 이상, 또는 약 5 이상, 또는 약 7 이상, 또는 약 10 이상 또는 그 이상의 TL/TW의 치 종횡비(AR)를 나타내는 치 길이(TL) 및 치 폭(TW)을 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 단면 치수의 종횡비(AR)는 실질적으로 치 높이에 따라 일정하게 유지된다.
롤러(104)의 일 실시 형태에서, 치(110)는 치(110)의 기부(111)에서 대체로 전연부(LE)로부터 후연부(TE)까지 측정된 약 1.25 mm의 균일한 단면 길이 치수(TL), 및 기부에서 원주방향 길이 치수에 대체로 수직하게 측정된 약 0.3 mm의 치 단면 폭(TW)을 가질 수 있다. 치는 약 1.5 mm의 거리(TD)로 원주방향으로 균일하게 서로로부터 이격될 수 있다. 약 5 gsm 내지 약 200 gsm 범위의 평량을 갖는 전구체 웨브(20)로부터 부드러운 섬유질의 3차원 구멍형성된 웨브(1)를 제조하기 위해, 롤(104)의 치(110)는 약 0.5 mm 내지 약 3 mm 범위의 길이(TL), 약 0.3 mm 내지 약 1 mm의 치 폭(TW), 약 0.5 mm 내지 약 3 mm의 간격(TD), 약 0.5 mm 내지 약 10 mm 범위의 치 높이(TH), 및 약 1 mm(0.040 인치) 내지 2.54 mm(0.100 인치)의 피치(P)를 가질 수 있다. 맞물림 깊이(E)는 약 0.5 mm 내지 약 5 mm(치 높이(TH)에 근접하는 최대값까지)일 수 있다.
물론, 맞물림 깊이(E), 피치(P), 치 높이(TH), 간격(TD) 및 치 단면 길이(TL)는 구멍(6)의 원하는 크기, 간격, 및 면적 밀도(구멍형성된 웨브(1)의 단위 면적당 구멍(6)의 개수)를 달성하기 위해 서로에 독립적으로 변화될 수 있다. 예를 들어, 생리대 및 다른 흡수 용품에 사용하기에 적합한 구멍형성된 필름 및 부직포를 제조하기 위해, 기부에서의 치 단면 길이(TL)는 약 2.032 mm 내지 약 3.81 mm 범위일 수 있고, 치 폭(TW)은 약 .508 mm 내지 약 1.27 mm 범위일 수 있으며, 치 간격(TD)은 약 1.0 mm 내지 약 1.94 mm 범위일 수 있고, 피치(P)는 약 1.106 mm 내지 약 2.54 mm 범위일 수 있으며, 치 높이(TH)는 약 2.032 mm 내지 약 6.858 mm일 수 있다. 맞물림 깊이(E)는 약 0.5 mm 내지 약 5 mm일 수 있다. 치 팁(112)의 곡률 반경(R)은 0.001 mm 내지 약 0.009 mm일 수 있다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 기부에서의 치 길이(TL)는 약 0.254 mm 내지 약 12.7 mm 범위일 수 있고, 치 폭(TW)은 약 0.254 mm 내지 약 5.08 mm 범위일 수 있으며, 치 간격(TD)은 약 0.0 mm 내지 약 25.4 mm(또는 그 이상) 범위일 수 있고, 피치(P)는 약 1.106 mm 내지 약 7.62 mm 범위일 수 있으며, 치 높이(TH)는 0.254 mm 내지 약 18 mm 범위일 수 있고, 맞물림 깊이(E)는 0.254 mm 내지 약 6.35 mm 범위일 수 있는 것으로 여겨진다. 개시된 각각의 범위에 대해, 치수는 본 개시 내용이 범위 한계치들과 그들 사이의 모든 치수를 0.001 mm 증분으로 교시하도록 그 범위 내에서 최소 치수로부터 0.001 mm의 증분으로 최대 치수까지 변동될 수 있는 것으로 본 명세서에 개시된다(증분이 0.0001 mm 증분으로 변동되는 것으로 개시되는 곡률 반경(R)은 제외함).
이론에 의해 구애되기를 원하지 않으면서 그리고 현재 계류 중인 공구 설계에 부합되게, 다른 치수가 본 발명의 방법 및 장치에 사용가능한 것으로 여겨진다. 예를 들어, 기부에서의 치 길이(TL)는 약 0.254 mm 내지 약 12.7 mm 범위일 수 있고, 4.42 mm, 4.572 mm 및 약 5.56 mm를 포함할 수 있으며; 치 폭(TW)은 약 0.254 mm 내지 약 5.08 mm 범위일 수 있고, 1.78 mm를 포함할 수 있으며; 치 간격(TD)은 약 0.0 mm 내지 약 25.4 mm 범위일 수 있고, 2.032 mm를 포함할 수 있으며; 피치(P)는 약 1.106 mm 내지 약 7.62 mm 범위일 수 있으며, 피 높이(TH)는 0.254 mm 내지 약 18 mm 범위일 수 있고, 5.08 mm를 포함할 수 있으며; 맞물림 깊이(E)는 0.254 mm 내지 약 6.35 mm 범위일 수 있다. 곡률 반경은 약 0.00 mm 내지 약 6.35 mm 범위일 수 있다. 개시된 각각의 범위에 대해, 치수는 본 개시 내용이 범위 한계치들과 그들 사이의 모든 치수를 0.001 mm 증분으로 교시하도록 그 범위 내에서 최소 치수로부터 0.001 mm의 증분으로 최대 치수까지 변동될 수 있는 것으로 본 명세서에 개시된다(증분이 0.0001 mm 증분으로 변동되는 것으로 개시되는 곡률 반경(R)은 제외함).
일 실시 형태에서, 구멍형성된 웨브(1)의 화산형 구조체(8) 및/또는 구멍(6)을 제조하기 위해, LE 및 TE는 상어 이빨 같이 형상화된 것으로 설명될 수 있는 대체로 피라미드형 또는 절두원추형 형상으로 한 점을 향해 테이퍼 형성되어야 한다. 도 10에 도시된 바와 같이, 대체로 뾰족한 피라미드형 상어 이빨 형상은 6개의 면(114)을 구비할 수 있고, 각각의 면은 대체로 삼각형 형상이다. 두 면의 정점(vertex)은 치(110)의 전연부(LE)를 구성하고, 두 면의 정점은 후연부(TE)를 구성한다. 전연부 또는 후연부의 정점은 비교적 날카로울 수 있거나, 둥근 곡률 반경을 갖도록 기계가공될 수 있다. 치 팁의 곡률 반경은 0.013 cm(0.005 인치)일 수 있다.
다른 치 형상이 구멍을 만들기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 도 7에 도시된 바와 같이, 도 5에 도시된 대체로 피라미드형 형상이 팁(112)의 뾰족함을 제거하기 위해 절두될 수 있다. 절두는 대체로 평탄화된 영역(120)이 치(110)의 말단부에 생성되도록 기부(111)로부터 소정의 거리를 두고 이루어질 수 있다. 대체로 평탄화된 영역(120)은 치(110)의 단면 형상에 대응하는 영역 형상을 가질 수 있다. 따라서, 대체로 평탄화된 영역(120)은 또한 길 수 있는데, 즉 폭 치수보다 더 큰 길이 치수 및 치(110)의 종횡비에 대응하는 종횡비(AR)를 가질 수 있다. 일 실시 형태에서, 평탄화된 영역(120)은 대체로 날카로운 정점에서 면(114)으로 이행될 수 있거나, 또는 이러한 전이는 소정 곡률 반경으로 일어날 수 있어, 매끄럽고 둥글고 평탄화된 치 팁을 제공한다.
다른 실시 형태에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 치(110)는 롤러(104)의 표면에 대체로 수직하게 연장되는 1개 이상의 에지를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 8에 롤러(104)의 부분 사시도로 도시된 바와 같이, 상어 지느러미를 닮은 치는 팁 치(112)를 향해 각도를 이루는 전연부(LE), 및 기부(111)로부터 팁 치(112)를 향해 대체로 수직하게 연장되는 후연부(TL)를 구비할 수 있다. 다른 실시 형태에서, 치(110)는 동일한 형상을 가질 수 있지만, 전연부 및 후연부는 대체로 수직한 에지가 전연부가 되도록 반대가 된다.
도 9는 도 8에 도시된 롤러(104)의 일 부분의 평면도이다. 전연부 및 후연부를 구성하는 면(114)에 의해 생성되는 각도를 포함한 다양한 치수가 예시된 실시 형태에 도시된다. 마찬가지로, 도 10은 대표적인 치수를 도시한 도 8에 도시된 치의 상세도이다. 일반적으로, 도시된 치수는 현재 일회용 흡수 용품 상의 톱시트로서 유용한 3차원 성형 필름을 제조하는 데 유익한 것으로 여겨지는 것이지만, 모든 치수는 원하는 구멍 밀도, 간격, 크기, 및 전구체 웨브(20)의 웨브 유형에 따라 필요한 대로 변화될 수 있다.
이론에 의해 구애됨이 없이, 치(110) 상에 비교적 날카로운 팁을 구비하는 것은 치(110)가 전구체 웨브(20)를 "깨끗하게", 즉 국소적으로 그리고 분명하게 천공시킬 수 있게 하여, 결과적으로 생성된 구멍형성된 웨브(1)가 주로 "엠보싱되기"보다는 주로 "구멍형성되는"것으로 설명될 수 있는 것으로 여겨진다. 일 실시 형태에서, 전구체 웨브(20)의 천공은 웨브(20)의 변형이 거의 없이 깨끗하여, 결과적으로 생성된 웨브는 실질적으로 2차원의 천공된 웨브이다.
구멍형성된 필름
2개의 대표적인 3차원의 구멍형성된 성형 필름 웨브(1)가 도 11 내지 도 14의 현미경 사진에 나타나 있다. 도 11은 제곱 미터당 대략 25 그램의 평량을 갖는 대체로 평탄한 폴리에틸렌 필름 전구체 웨브(20)로부터 제조되는 3차원의 구멍형성된 웨브(1)의 일부분을 나타낸다. 도 11에 나타난 구멍(6)은 제 1 면(12)으로부터 외향으로 연장되는 복수의 이산되고 이격된 화산형 구조체(8)를 형성하기 위해 전구체 웨브(20)를 영구적으로 변형시키도록 전구체 웨브(20)를 연신시키고 뚫고 나아간, 가열된 롤(104) 상의 치(110)의 작용에 의해 형성되었다. 도 12 내지 도 15에 나타낸 바와 같은 웨브는 약 93℃(200℉)로 가열된 롤(102, 104)의 닙(116)을 통해 처리함으로써 제조될 수 있다. 일반적으로, 장치(100)의 충분한 가열 및 라인 속도는 치(110)의 크기, 어느 하나의 롤 상의 권취 각도, 및/또는 전구체 웨브(20)의 유형 및 평량에 의존하며, 이들 모두는 당업계에 잘 알려진 수단에 의해 필요한 대로 변화될 수 있다.
도 12의 단면도에 나타낸 바와 같이, 구멍(6)은 구멍형성된 웨브(1)의 제 1 면(12) 및 제 2 면(14)을 화산형 구조체(8)를 통해 유체 연통되게 한다. 화산형 구조체(8)는 Z-방향으로 상당한 배향을 갖는 변형된 필름의 연속 측벽(9)을 포함하는데, 이는 사용 중 Z-방향 압축에 저항하도록 비교적 강성일 수 있다. 도 12 및 도 13의 구멍형성된 웨브(1)의 변형되지 않은 부분은 유체 불투과성일 수 있다.
구멍형성된 웨브(1)의 단위 면적당 구멍(6)의 개수, 즉 구멍(6)의 면적 밀도는 제곱 센티미터당 1개의 구멍(6) 내지 제곱 센티미터당 60개의 구멍(6)으로 변화될 수 있다. 최종 용도에 따라, 제곱 센티미터당 10개 이상 또는 20개 이상의 구멍(6)이 있을 수 있다. 일반적으로, 면적 밀도는 구멍형성된 웨브(1)의 전체 영역을 가로질러 균일할 필요는 없지만, 구멍(6)은 선, 스트라이프(stripe), 밴드, 원 등과 같은 소정의 형상을 갖는 영역 내에서와 같이 구멍형성된 웨브(1)의 소정의 영역 내에만 있을 수 있다. 일 실시 형태에서, 예를 들어, 구멍형성된 웨브(1)가 생리대를 위한 톱시트로서 사용되는 경우에, 구멍(6)은 유체 유입이 일어나는 패드의 중앙 부분에 대응하는 영역 내에만 있을 수 있다.
따라서, 성형 장치(100)에 관하여 이해될 수 있는 바와 같이, 구멍형성된 웨브(1)의 구멍(6)은, 대체로 평탄하고 2차원으로 설명될 수 있는 전구체 웨브(20)를 기계적으로 변형함으로써 제조된다. "평탄한" 및 "2차원"이란 화산형 구조체(8)의 형성으로 인해 부여되는 뚜렷한 평면외 Z-방향 3차원성을 갖는 구멍형성된 웨브(1)에 대해 평평한 웨브를 간단히 의미한다. "평탄한" 및 "2차원"은 임의의 특정 평탄도, 평활도 또는 차원성을 의미하도록 의도되지 않는다. 이와 같이, 부드러운 섬유질 부직포 웨브는 그 제조된 상태에서 평탄할 수 있다. 전구체 웨브(20)가 닙(116)을 통해 진행할 때, 롤(104)의 치(110)는 롤(102)의 홈(108)으로 들어가고, 동시에 재료를 전구체 웨브(20)의 평면 밖으로 가압시켜, 영구적인 화산형 구조체(8) 및 구멍(6)을 형성한다. 실제로, 치(110)는 전구체 웨브(20)를 "뚫고" 나가거나 "천공"한다. 치(110)의 팁이 전구체 웨브(20)를 뚫고 나갈 때, 웨브 재료는 치(110)에 의해 전구체 웨브(20)의 평면 밖으로 가압되고, Z-방향으로 연신 및/또는 소성 변형되어, 영구적인 화산형 구조체(8) 및 구멍(6)이 형성된다. 유리 전이 온도 및 결정도와 같은, 전구체 웨브의 연성 및 다른 재료 특성의 양은 구멍형성된 웨브(1)가 비교적 영구적인 3차원 변형을 얼마나 많이 유지하는지를 결정한다.
도 13 및 도 14는 전구체 웨브(20)가 평평한 필름이기보다는, 미소 변형부(microscopic aberration; 2)로 사전 텍스처화된 필름인 3차원 구멍형성된 웨브(1)의 다른 실시 형태를 나타낸다. 변형부(2)는 범프(bump), 양각부(embossment), 구멍 등일 수 있다. 나타낸 실시 형태에서, 변형부(2)는 또한 하이드로포밍(hydroforming) 공정에 의해 형성되는 화산형 미소 구멍이다. 적합한 하이드로포밍 공정은 1986년 9월 2일자로 큐로(Curro) 등에게 허여된 미국 특허 제4,609,518호에 개시된 다단계 하이드로포밍 공정의 제 1 단계이다. 도 14 및 도 15에 나타낸 웨브에 사용되는 하이드로포밍 스크린은 "100 메시" 스크린이었고, 필름은 미국 인디애나주 테레 호트 소재의 트레데가 필름 프라덕츠(Tredegar Film Products)로부터 입수되었다. 구멍(6)은 장치(100) 내의 롤(104)의 치(110)에 의해 형성되었다.
도 14의 단면도에 나타낸 바와 같이, 일 실시 형태에서, 롤(104)의 치(110)에 의해 형성된 구멍(6)은 제 1 면(12)으로부터 멀어지는 방향으로 연장되는 반면, 하이드로포밍에 의해 형성된 미소 구멍과 같은 변형부(2)는 제 2 면(14)으로부터 멀어지게 연장된다. 변형부(2)는 또한 부드러운 촉감을 제공하는 텍스처를 제공하기 위해 구멍형성되지 않은 돌출부, 피브릴(fibril), 또는 양각부일 수 있다. 부드러움은 웨브(1)가 일회용 흡수 용품에 톱시트로서 사용될 때 유익하고, 화산형 구조체(8) 및 구멍(6)을 형성하기 위한 본 명세서에 개시된 방법은 특히 화산형 구조체(8) 및 구멍(6)이 일회용 흡수 용품 생산 라인에서 제조될 때 미소 텍스처 변형부(2)를 보존하는 데 효과적이다. 이러한 방식으로, 제 2 면(14)이 용품의 신체 대향 표면으로서 변형부(2)를 구비하는 상태로 구멍형성된 웨브(1)가 사용될 때 일회용 흡수 용품을 위한 부드럽고 유연한 톱시트가 달성될 수 있다.
도 11 내지 도 14에 나타낸 필름 실시 형태의 구멍(6)은 도 2에 도시된 것과 같은 장치로 제조되었고, 여기서 장치(100)는 하나의 패턴화된 롤, 예컨대 롤(104), 및 하나의 패턴화되지 않고 홈형성된 롤(102)을 구비하도록 배치된다. 그러나, 소정 실시 형태에서, 각각의 롤의 동일하거나 상이한 대응 영역에서, 동일하거나 상이한 패턴을 갖는 2개의 패턴화된 롤의 사용에 의해 닙(116)을 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 그러한 장치는, 구멍형성된 웨브(1)의 양면으로부터 돌출되는 구멍(6)뿐만 아니라 구멍형성된 웨브(1) 내로 엠보싱되는 거대-텍스처, 예컨대 변형부, 미소-구멍, 또는 미소-패턴을 구비한 웨브를 제조할 수 있다. 마찬가지로, 구멍형성된 웨브(1)가 추가의 구조체(8) 및/또는 구멍(6)을 구비하기 위해 재처리되도록 다수의 장치(100)를 구비하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 전구체 웨브(20)를 2개 이상의 장치(100)를 통해 처리함으로써 구멍형성된 웨브(1) 상에서의 화산형 구조체(8)의 더 높은 면적 밀도가 달성될 수 있다.
또한, 치(110)의 크기, 형상, 배향 및 간격은 롤(104)의 원주 및 폭 둘레에서 변화되어 구멍형성된 웨브(1)의 여러가지의 특성 및 특징을 제공할 수 있다는 것이 고려된다. 구멍(6)의 개수, 간격 및 크기는, 치(110)의 형상, 개수, 간격 및 크기를 변화시키고 롤(104) 및/또는 롤(102)에 필요한 만큼 대응하는 치수 변화를 가함으로써 변화될 수 있다. 이러한 변동은 전구체 웨브(20)의 가능한 변동과 라인 속도, 롤 온도 및 다른 후 처리 변동과 같은 처리의 변동과 함께 많은 여러가지의 구멍형성된 웨브(1)가 많은 목적으로 제조될 수 있게 한다.
본 명세서에 기재된 공정에 따라 제조되는 구멍의 크기는 치(110)의 대응하는 크기 및 형상은 물론 다른 전술한 공정 파라미터에 관계되지만, 구멍의 실제 형상은 전구체 웨브(20)를 형성하는 장쇄 분자의 분자 배향에 대한 롤(104) 상의 치(110)의 배향에 관계되는 것으로 밝혀졌다. 바꾸어 말하면, 필름의 분자 배향에 대해 소정 각도로 배치되는 치는 필름의 분자 배향에 평행하게 정렬된 치에 의해 형성되는 긴 형상의 구멍의 종횡비보다 비교적 작은 종횡비(L/W)를 갖는 난형 형상의 구멍을 형성하는 것으로 밝혀졌다. 실제로, 필름의 분자 배향에 수직하게 정렬된 치는 1.0에 근접한 종횡비(L/W)를 갖는 난형 형상의 구멍을 형성하는 반면, 필름의 분자 배향에 평행하게 정렬된 치는 5.0을 초과하는 종횡비를 갖는 구멍을 형성할 수 있는 것으로 밝혀졌다.
이론에 의해 구애됨이 없이, 치가 필름 웨브를 천공한 때, 이는 장쇄 분자를 절단하거나 파단하여 분자가 서로 분리되게 한다. 치가 가열되면, 응력 완화 또는 용융이 일어날 수 있어, 장쇄 분자가 수축하는 동시에 평형점으로 복귀하게 한다. 결과적으로, MD 배향된 치는 MD 배향된 필름을 천공할 때 더 적은 장쇄 분자를 유발하여 슬릿을 형성하는 반면, CD 배향된 치는 MD 배향된 필름 내에 더 많은 장쇄 분자를 유발하여 더 크고 더 둥근 구멍을 형성하는 것으로 여겨진다. 따라서, 최소 종횡비를 갖는 난형 형상의 구멍의 형성은 치의 배향과 필름의 분자 배향 사이의 상대 각도가 0° 초과이도록, 바람직하게는 치의 배향과 필름의 분자 배향 사이의 상대 각도가 약 30° 내지 약 90° 범위이도록 치의 배향 및/또는 필름의 분자 배향을 변경함으로써 달성될 수 있다. 더욱 바람직하게는, 상대 각도는 약 90°이다.
예를 들어, 도 2에 도시된 성형 장치(100)의 롤(104) 상의 치(110)는 치 단면 길이(TL)가 MD로 정렬되도록 배향된다. 그러한 MD 정렬된 치는 MD로 주 분자 배향을 갖는 필름 내에 슬릿화된 또는 긴 형상의 구멍을 생성할 수 있다. 반면, 치의 단면 길이(TL)가 CD로 정렬되도록 치(110)가 배향되었으면, 치는 MD로 주 분자 배향을 갖는 필름 내에 난형 형상의 구멍을 생성할 것이다. 따라서, 롤 상의 치의 배향은 최소 종횡비, 바람직하게는 약 4.0 미만인 종횡비를 갖는 MD 배향된 필름 내에 구멍을 생성하도록 배치될 수 있다.
실시예 1
미소 구멍형성된 100 메시 필름을 0.13 cm(0.050 인치) 피치 성형 장치에 맞대어 진행시킴으로써 샘플을 제조하였다. 샘플 1의 경우, 치는 MD로 배향되었다. 샘플 2의 경우, 치는 CD로 배향되었다. 양 필름을 75℃의 온도 및 15 미터/분(50 피트/분)의 라인 속도로 작동되게 하였다. 샘플 1의 도 15a는 MD 배향된 치에 의해 생성된 결과적인 구멍을 나타내고, 샘플 2의 도 15b는 치를 CD로 배향시킨 결과이다. 도시된 바와 같이, 구멍 길이는 동일하게 유지되는 반면, 폭은 증가되며 이로써 종횡비를 감소시킨다.
Figure pct00001
실시예 2
필름의 분자 배향에 대한 치의 배향의 영향이 평가될 수 있도록 필름 샘플을 치에 대해 배향함으로써 샘플에 구멍형성하였다. 100 메시 필름 샘플을 미국 특허 제7,024,939호 및 미국 특허 제7,062,983호에 기재된 고속 리서치 프레스(high speed research press) 상의 0.13 cm(0.050 인치) 피치 치합 플레이트를 사용하여 구멍형성하였다. 시험을 위해 샘플을 직사각형 단편(50 mm x 200 mm)으로 절단하였다. 각각 필름의 기계 방향에 대해 상이한 각도로 절단한 5개의 상이한 샘플을 준비하였다. 샘플 3의 경우, 샘플을 필름의 기계 방향과 정렬되게 절단하였고, 따라서 0°의 배향 각도를 갖는 것으로 지정된다. 샘플 7은 샘플의 긴 치수가 필름의 폭 방향으로 정렬되게 절단하였고, 따라서 90°의 배향 각도를 갖는 것으로 지정된다. 다른 샘플은 필름의 기계 방향에 대해 30°, 45° 및 60°로 절단하였다. 시험을 위해, 샘플의 긴 치수를 치합 플레이트 상의 치의 단면 길이 치수와 정렬시켰다. 이러한 방식으로, 치의 단면 길이 치수와 필름의 주 분자 배향(MD) 사이의 각도를 변화시켜 구멍 품질에 대한 영향을 결정하였다. 양 툴링 플레이트(tooling plate)의 온도를 100℃로 설정하였고, 205.84 mm 롤 직경, 69 밀리초 체류 시간을 갖는 초당 7.0 미터의 웨브 속도, 및 2.39 mm의 맞물림 깊이를 모사하도록 조건을 설정하였다. 10개의 구멍의 길이 및 폭을 측정하였고, 평균을 구하였으며, 종횡비를 계산하였다. 결과는 하기 표에 보여지고, 필름의 기계 방향에 대해 소정 각도로 배향된 치로 구멍형성된 샘플의 종횡비가 치 및 필름의 기계 방향이 동일한 방향으로 정렬된 경우의 종횡비보다 낮은 종횡비를 갖는 것을 보여준다. 샘플 3 내지 샘플 7에 형성된 구멍의 현미경 사진은 각각 도 16a 내지 도 16e에 나타나 있다.
Figure pct00002
대안적으로, 구멍을 필름에 형성하기 전에, 치의 배향과 필름의 분자 배향 사이의 상대 각도를 최적화시키도록 필름을 소성 변형함으로써 분자 배향을 변경할 수 있다. 예를 들어, MD 배향된 필름의 분자 배향은, 웨브를 CD로 소성 변형하여 CD로 배치되는 더 높은 비율의 장쇄 분자를 형성함으로써 변경할 수 있다. 바람직하게는, MD 배향된 필름은 주 분자 배향이 MD로부터 CD로 변경되도록 소성 변형할 수 있다. 이어서, 변형된 웨브는 MD 배향된 치에 의해 형성된 닙을 통과할 수 있어, 감소된 종횡비를 갖는 난형 형상의 구멍을 생성한다.
전구체 웨브의 분자 배향을 변경하기 위해, 웨브는 도 1에 도시된 성형 장치(100)를 통과하기 전에 웨브를 소성 변형시키도록 연신되거나 사전 변형될 수 있다. 일 실시 형태에서, 전구체 웨브는 웨브를 증분 연신(incremental stretching)에 의해 소성 변형시키도록 연신될 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 링 롤링(ring rolling)으로도 또한 지칭되는 용어 "증분 연신"은, 웨브가 근접 이격된 위치에서 지지되고 이어서 이들 밀접 이격된 위치들 사이의 웨브의 지지되지 않은 세그먼트가 연신되는 공정이다. 이는 웨브를 웨브 이동 방향에 수직한 회전축을 갖는 한 쌍의 치합 파형 롤(corrugated roll) 사이에 형성된 닙을 통과시킴으로써 달성될 수 있다. 기계 방향 및 폭 방향 연신을 위해 설계된 증분 연신 롤은 미국 특허 제4,223,059호에 기재된다.
도 17은 그 사이에서 재료의 웨브(234)를 증분식으로 연신시키는, 닙 내의 각각의 대향 작동 롤의 치(252) 및 홈(254)의 상호 맞물림을 도시한 확대된 부분 단면도이다. 도시된 바와 같이, 부직포 웨브일 수 있는 웨브(234)의 일부분이 상호 맞물린 치와 홈 사이에 수용된다. 치와 홈의 상호 맞물림은 웨브(234)의 측방향으로 이격된 부분이 치(252)에 의해 대향된 홈(254) 내로 가압되게 한다. 작동 롤들 사이를 통과하는 동안에, 웨브(234)를 대향된 홈(254) 내로 가압시키는 치(252)의 힘은 롤 상의 치 및 홈의 배향에 따라 기계 방향 또는 폭 방향으로 작용하는 인장 응력을 웨브(234) 내에 부여한다. 인장 응력은 인접 치(252)의 팁들 사이에 놓이고 그 사이의 공간에 걸치는 중간 웨브 섹션(258)이 기계 방향 또는 폭 방향으로 연신되거나 연장되게 할 수 있으며, 이는 중간 웨브 섹션(258)의 각각에서 웨브 두께의 국소화된 감소로 이어질 수 있다. 부직포 웨브의 경우, 연신은 중간 웨브 섹션(258) 내의 섬유 재배향, 평량 감소 및 제어된 섬유 파괴를 일으킬 수 있다.
인접 치들 사이에 놓이는 웨브(234)의 부분이 국소적으로 연신되지만, 치의 팁과 접촉하는 웨브의 부분은 유사한 정도의 연장을 겪지 않을 수 있다. 치(252)의 둥근 외부 단부의 표면과 치의 외부 단부에서 치 표면과 접촉하는 웨브(234)의 인접 영역(260) 사이에 존재하는 마찰력 때문에, 치의 외부 단부에서의 치 표면에 대한 웨브 표면의 이들 부분의 활주 이동이 최소화된다. 결과적으로, 몇몇 경우에, 치 팁의 표면과 접촉하는 웨브의 이들 영역에서 웨브(234)의 특성은 중간 웨브 섹션(258)에서 발생하는 웨브 특성의 변화에 비해 단지 약간만 변화된다.
폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 폴리에스테르를 포함한 몇몇 재료는 상업적 생산에서 증분 연신과 관련되는 높은 변형률을 견딜 수 없다. 그러한 재료는 미국 특허 출원 공개 제 2008/0224351 A1호에 기재된 공정 장치에 따라 낮은 변형률로 증분식으로 연신될 수 있다. 이 공보는 웨브를 비교적 낮은 변형률로 증분식으로 연신시키기 위해 작동 부재를 사용하는 방법 및 장치를 기술한다. 작동 부재는 작동 벨트 및 단일 작동 부재를 포함하며, 여기서 작동 벨트 및 단일 작동 부재는, 상보적이고 변형 구역에서 소정의 맞물림 깊이로 서로 맞물리는 복수의 치 및 홈을 포함한다. 맞물림 깊이는 변형 구역에 걸쳐 선형으로 증가할 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 변형 구역은 이 변형 구역에서 작동 벨트와 단일 작동 부재 사이에 개재되는 웨브가 낮은 변형률로 증분식으로 연신되도록 변형 구역의 적어도 일부분에 걸쳐 선형으로 증가하도록 제어될 수 있다.
본 발명에 유용한 다른 유형의 연신 장치는 텐터(tenter)이다. 텐터는 필름 연신 공정에서 횡방향 연신에 사용되었다. 텐터 장치는 필름의 대향 에지들을 따라 필름을 파지하는 그립(grip) 또는 클리퍼(clipper)를 구비한다. 연신은 종방향 이동 방향에 대한 대향 에지들 상의 그립 또는 클리퍼의 벌어짐(divergence)에 의해 일어난다. 그러한 장치는 미국 특허 제3,816,584호에 기재된다.
웨브를 소성 변형시키기 위한 다른 방법은 하이드로포밍 및 진공 성형을 포함한다.
연신에 이어, 웨브는 한 쌍의 반대방향으로 회전하는 치합 롤(102, 104)을 포함하는 닙(116)으로 기계 방향으로 계속된다. 한 쌍의 치합 롤(102, 104)은 구멍을 웨브(1)에 형성하도록 작동한다. 치합 롤(102, 104)은 도 2에 더 명확히 도시된다.
실시예 3
ASTM 방법 D2732-03에 따라 필름 샘플을 수축에 대해 시험하였다. 100 메시 필름으로부터 정사각형 샘플(각 변이 10 cm(4 인치))을 절단하여, 100℃ 글리세롤 내에 30초 동안 침지시킨 다음 제거하고, 치수를 재측정하였다. 5개의 시편을 각각의 재료에 대해 시험하였고, 결과를 평균하였다. 어떠한 사전 변형도 없다면, 100 메시 필름 샘플은 폭 방향이 아닌 기계 방향으로 수축을 보였으며, 이는 재료가 주로 기계 방향으로 배향됨을 나타낸다. 웨브를 폭 방향으로 증분식으로 연신시킴으로써 필름을 사전 변형시켰다. 증분 연신 후, 100 메시 샘플은 폭 방향으로 추가의 수축을 나타냈으며, 이는 분자 배향이 폭 방향으로도 도입되었음을 나타낸다. 표 1의 데이터는 폭 방향으로의 수축의 크기(및 따라서 분자 배향)가 링-롤링 공정 중에 채용된 맞물림 깊이에 따라 증가하는 것을 보여준다.
Figure pct00003
실시예 4
웨브를 사전 변형시키는 것이 구멍에 미치는 영향을 설명하기 위해 100 메시 필름을 구멍형성 전에 링 롤링하였다. 100 메시 필름을 분당 396 미터(분당 1300 피트)의 속도로 온라인으로 0.13 cm(0.050 인치) 피치 치합 롤을 사용하여 구멍형성하였다. 아래에 나타낸 데이터는 구멍형성 전의 필름의 링-롤링이 구멍의 종횡비의 감소, 구멍의 크기의 증가 및 필름의 공기 투과도의 증가로 이어지는 것을 설명한다. 샘플 8 내지 샘플 11에 형성된 구멍의 현미경 사진은 각각 도 18a 내지 도 18d에 나타나 있다.
Figure pct00004
실시예 5
필름 사전 연신과 함께 그리고 필름 사전 연신 없이 평평한 필름을 구멍형성하였다. 평평한 필름 샘플(미국 인디애나주 테레 호트 소재의 트레데가 필름 프라덕츠로부터 입수된 TS3 평평한 필름)을 고속 리서치 프레스 상의 0.13 cm(0.050 인치) 피치 치합 플레이트를 사용하여 구멍형성하였다. 구멍형성 플레이트의 온도는 100℃로 설정하였고, 정합 링-롤 플레이트의 온도는 22℃로 설정하였다. 2.6 mm의 맞물림 깊이에서 초당 3.125 미터의 웨브 속도를 모사하도록 공정 조건을 설정하였다. 결과적으로 생성된 필름(샘플 12)은 가까스로 개방되어 슬릿 같이 보이는 구멍을 구비하였으며, 이때 종횡비는 20이다. 동일한 필름의 다른 샘플을 고속 리서치 프레스 상에서 동일한 조건 하에서 구멍형성 전에 폭 방향으로 손으로 50% 연신시켰다. 결과적으로 생성된 필름(샘플 13)은 3.4의 종횡비를 갖는 개방 구멍을 구비하였다. 샘플 12 및 샘플 13에 형성된 구멍의 현미경 사진은 각각 도 19a 및 도 19b에 나타나 있다.
Figure pct00005
전구체 웨브는, 변형된 영역 및 변형되지 않은 영역을 갖는 웨브 형성 구역에서 사전 변형될 수 있고, 이는 이어서 구멍형성되어, 변형된 구역 및 변형되지 않은 구역에서 상이한 구멍 크기를 형성한다. 변형된 영역 및 변형되지 않은 영역은 연속적이거나 불연속적일 수 있고, MD 및 CD 둘 모두로 연장될 수 있다.
실시예 6
100 메시 필름을 구멍형성 전에 구역에서 증분식으로 연신시켜, 각각의 구역이 상이한 구멍 크기를 갖는 구멍 구역을 형성하였다. 100 메시 필름의 샘플을 중심 부분만이 작동되도록 7.6 cm(3 인치)의 폭을 갖는 0.10 cm(0.040 인치) 피치 링-롤을 통과시켰다. 링-롤의 맞물림 깊이는 0.11 cm(0.045 인치)였다. 이어서, 이 필름을 0.11 cm(0.045 인치) 맞물림 깊이 및 분당 396 미터(분당 1300 피트) 라인 속도로 0.13 cm(0.050 인치) 피치 성형 장치를 사용하여 구멍형성하였다. 치형 롤의 온도는 94℃였고, 정합 롤의 온도는 99℃였다. 결과적으로 생성된 구멍형성된 필름은 큰 구멍을 갖는 중앙 구역 및 더 작은 구멍을 갖는 측부 구역을 구비하였다.
라미네이트
구멍형성된 웨브(1)가 예시된 실시 형태에서 단층의 전구체 웨브(20)로부터 제조된 단층 웨브로서 개시되지만, 항상 그러할 필요는 없다. 예를 들면, 2개 이상의 층 또는 겹(ply)을 갖는 라미네이트 또는 복합 전구체 웨브(20)가 사용될 수 있다. 일반적으로, 구멍형성된 웨브(1)에 대한 상기 설명이 적용되어, 라미네이트 전구체 웨브로부터 형성된 웨브(1)는 측벽(9)이 하나 이상의 전구체 웨브 재료를 포함하는 화산형 구조체(8)로 구성될 수 있음을 알 수 있다. 예를 들어, 복합 전구체 웨브의 재료들 중 하나가 아주 낮은 연신성을 가지면, 치(110)는 다소 깨끗하게 천공할 수 있으며, 이는 재료를 화산형 구조체 측벽(9)에 공여하지 않는다. 따라서, 복합 또는 라미네이트 전구체 웨브(20)로부터 제조되는 3차원 웨브는 모든 전구체 웨브 재료보다 적은 재료를 포함하는 화산형 측벽(9)을 구멍(6) 상에 포함할 수 있다.
도 20a 내지 도 20c는 제 1 표면(12) 및 제 2 표면(14)을 구비한 2층 복합 웨브(1)의 다양한 구성을 개략적으로 도시하며, 여기서 제 2 표면(12)으로부터 연장되는 것이 화산형 구조체(8)이다. 일반적으로, 도면 부호 20A 및 20B로 명명되는 2개의 전구체 웨브는 각각 중합체 필름 또는 부직포 웨브일 수 있고, 전술한 바와 같은 장치(150 또는 200)에 의해 층상 관계로 함께 처리될 수 있다. 연성 및 연신성과 같은 각각의 특성에 따라, 결과는 어느 하나의 전구체 웨브(20A 또는 20B)가 도 19a 및 도 19c에 도시된 바와 같은 3차원 화산형 구조체(8)를 형성하도록 연장될 수 있는 것일 수 있다. 다른 하나의 전구체 웨브(20A 또는 20B)는 2차원 구멍을 형성하도록 간단히 천공될 수 있어, 어떠한 실질적인 3차원 구조체도 형성하지 않는다. 그러나, 도 19b에 도시된 바와 같이, 전구체 웨브(20A 또는 20B) 둘 모두가 3차원 화산형 구조체(8)를 형성하도록 평면 밖으로 연장될 수 있다.
복합 라미네이트 전구체 웨브(20)로부터 제조된 다층의 구멍형성된 웨브(1)는 단층의 구멍형성된 웨브(1)에 비해 상당한 이점을 가질 수 있다. 예를 들어, 두 전구체 웨브(20A, 20B)를 사용한 다층의 구멍형성된 웨브(1)로부터의 구멍(6)은 두 전구체 웨브를 함께 "고정"시키는 "포개진"관계로 섬유(부직포 웨브의 경우) 또는 연신된 필름(필름 웨브의 경우)을 포함할 수 있다. 이러한 고정 구성의 한가지 이점은, 접착제 또는 열 결합이 존재할 수 있지만 포개짐은 접착제 또는 층들 사이의 추가의 열 결합의 사용 또는 필요 없이 라미네이트 웨브를 형성하는 것을 가능하게 한다는 점이다. 다른 실시 형태에서, 부직포 웨브 층 내의 섬유가 인접 필름 층보다 큰 연신성을 갖도록 다층 웨브가 선택될 수 있다. 그러한 웨브는 부직포 층으로부터 섬유를 상향으로 그리고 화산형 구조체(8)의 측벽(9)에 재료를 거의 또는 전혀 공여하지 않는 상부 필름 층을 통해 밀어냄으로써 구멍(6)을 생성할 수 있다.
다층의 구멍형성된 웨브(1)에서, 각각의 전구체 웨브는 상이한 재료 특성을 가질 수 있어, 유익한 특성을 갖는 구멍형성된 웨브(1)를 제공한다. 예를 들어, 2개(또는 그 이상)의 전구체 웨브, 예컨대 제 1 및 제 2 전구체 웨브(20A, 20B)를 포함하는 구멍형성된 웨브(1)는 일회용 흡수 용품 상에서 톱시트로서 사용하기에 유익한 유체 취급 특성을 가질 수 있다. 일회용 흡수 용품 상에서의 우수한 유체 취급을 위해, 예를 들어, 제 2 전구체 웨브(20B)는 상부 필름 층(즉, 일회용 흡수 용품 상에서 톱시트로서 사용될 때 신체-접촉 표면)을 형성할 수 있고, 상대적으로 소수성인 중합체로 구성될 수 있다. 제 1 전구체 웨브(20A)는 부직포 섬유질 웨브일 수 있고, 상대적으로 친수성인 섬유로 구성되는 하부 층(즉, 일회용 흡수 용품 상에서 사용될 때 톱시트와 흡수 코어 사이에 배치됨)을 형성할 수 있다. 상부의 상대적으로 소수성인 층 상에 침착된 유체는 하부의 상대적으로 친수성인 층으로 신속하게 운반될 수 있다. 일회용 흡수 용품의 몇몇 응용의 경우, 층의 상대적인 소수성은 반대로 되거나 또는 달리 변경될 수 있다. 일반적으로, 구멍형성된 웨브(1)의 다양한 층의 재료 특성은 구멍형성된 웨브(1)의 유체 취급 특성을 최적화시키기 위해 당업계에 공지된 수단에 의해 변화되거나 변경될 수 있다.
일회용 흡수 용품에 사용되는 구멍형성된 웨브를 형성하기 위한 전술한 장치(150 또는 200)의 뚜렷한 이점은 그러한 용품을 제조하기 위한 기존의 공정 내의 단위 작업(unit operation)으로서 장치(150 또는 200)를 개조시키고 위치시킬 수 있다는 것이다. 예를 들어, 구멍형성된 웨브(1)는 생리대와 같은 흡수 용품 내의 톱시트일 수 있다. 구멍형성된 웨브를 아마도 지리학적으로 멀리 떨어진 위치에서 오프라인(off line)으로 제조하기보다는, 구멍형성된 웨브(1)는 생리대를 제조하기 위한 생산 라인에서 성형 장치(150)를 톱시트 재료의 공급과 조화시킴으로써 온라인(on line)으로 제조될 수 있다. 이렇게 하는 것은 몇 가지 뚜렷한 이점을 제공한다. 첫째, 생리대 생산 라인에 직접 톱시트 내에 구멍을 만드는 성형 장치(150)를 구비하는 것은 진공 성형 또는 하이드로포밍과 같은 전통적 공정에 의해 제조된 때 고가일 수 있는 구멍형성된 웨브를 구입할 필요성을 없앤다. 둘째, 생리대 생산 라인에서 구멍을 형성하는 것은 3차원 화산형 영역이 받는 압축 및 평탄화의 양을 최소화시킨다. 예를 들어, 3차원 구멍형성된 성형 필름 웨브가 롤로 생산되고 배송될 때, 성형 필름 구멍의 상당한 양의 압축 및 영구 압축 변형이 일어난다. 그러한 압축은 유체 투과성 톱시트로서의 웨브의 작용에 불리하다. 셋째, 치형 롤(104)은 치형 영역이 소정의 패턴으로 형성되도록 구성될 수 있어, 구멍형성된 톱시트의 구멍형성된 부분이 소정의 패턴으로 형성된다. 예를 들어, 구멍이 생리대의 중간 부분에만 배치되는 톱시트가 온라인으로 제조될 수 있다. 마찬가지로, 구멍은 구멍형성된 영역이 채널, 표시, 색상 신호 등을 포함하는 다른 가시적인 구성요소와 정합되도록 형성될 수 있다.
본 명세서에 개시된 치수 및 값은 열거된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신, 달리 명시되어 있지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 기재된 값 및 그 값 주변의 기능적으로 동등한 범위를 의미하는 것으로 의도된다. 예를 들어, "40 mm"로 개시된 치수는 "약 40 mm"를 의미하는 것으로 의도된다.
임의의 상호 참조된 또는 관련된 특허 또는 특허 출원을 포함하는 본 명세서에 인용된 모든 문헌은 명백하게 배제되거나 달리 제한되지 않는 한 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 어떠한 문헌의 인용도, 그것이 본 명세서에 개시되거나 청구된 임의의 발명에 대한 종래 기술인 것으로, 또는 그것 단독으로, 또는 임의의 다른 참고 문헌 및 참고 문헌들과의 임의의 조합으로 임의의 그러한 발명을 교시하거나 제안하거나 개시하는 것으로 인정하는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에서의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함된 문헌의 동일한 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충될 경우, 본 명세서에서의 그 용어에 할당된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.
본 발명의 특정 실시 형태가 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 다른 변경 및 수정이 이루어질 수 있다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 첨부된 특허청구범위에서 포함하도록 의도된다.

Claims (15)

  1. 웨브(web)에 구멍을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    기계 방향(machine direction) 및 폭 방향(cross machine direction)을 갖는 전구체 웨브 재료를 제공하는 단계로서, 상기 웨브는 기계 방향 및 폭 방향에 대해 주 분자 배향을 갖는, 상기 전구체 웨브 재료 제공 단계와,
    제 1 부재 및 제 2 부재를 포함하는 성형 장치를 제공하는 단계로서, 상기 제 1 부재는 정합(mating) 부재를 포함하고, 상기 제 2 부재는 기부(base) 및 팁(tip)으로부터 테이퍼 형성된 치(tooth)를 포함하며, 상기 치는 기부에서 제 2 부재에 결합되고, 각각의 치의 기부는 단면 폭 치수보다 더 큰 단면 길이 치수를 가지며, 각각의 치는 치의 단면 길이 치수가 웨브의 주 분자 배향에 대해 0 보다 큰 각도로 배치되도록 배향되는, 상기 성형 장치 제공 단계와,
    전구체 웨브 재료를 치합(intermeshing) 부재들을 통해 이동시키는 단계로서, 상기 제 2 부재 상의 치가 상기 정합 부재에 침투할 때 전구체 웨브 재료 내에 구멍이 형성되는, 상기 전구체 웨브 재료 이동 단계를 포함하는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 성형 장치는 한 쌍의 대향-회전 롤러들을 포함하며, 상기 제 1 부재는 제 1 롤러를 포함하고, 상기 제 2 부재는 열(row)을 이루어 배열된 치를 구비한 제 2 롤러를 포함하며, 각각의 열은 제 2 롤러의 원주 둘레에서 적어도 부분적으로 연장되고, 상기 전구체 웨브는 대향-회전 롤러들 사이에 형성된 닙(nip)을 통해 이동되어 전구체 웨브 내에 구멍을 형성하는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 롤러는 상기 닙에서 상기 제 2 롤러 상의 치와 치합되는, 원주방향으로 연장되는 리지(ridge) 및 홈을 포함하는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 롤러는 상기 닙에서 제 2 롤러 상의 치와 작동 연계되는 브러시를 형성하는, 반경방향으로 연장되는 강모(bristle)를 포함하는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 롤러는 가열되는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 치는 6개 이상의 면을 구비한 대체로 피라미드형이고, 상기 면은 실질적으로 삼각형이고 실질적으로 뾰족한 끝으로 테이퍼 형성되는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    단면 길이 치수 및 단면 폭 치수는 길이 대 폭의 종횡비를 한정하고, 상기 종횡비는 2.0 이상인
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 치는 상기 제 2 롤러의 일체형 돌출부인
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  9. 제 1 항에 있어서,
    주 분자 배향은 기계 방향이고, 각각의 치는 기계 방향에 대해 약 30도 보다 큰 각도로 배향되는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    전구체 웨브 재료 내에 형성된 구멍은 4.0 미만의 종횡비를 갖는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 방법은 일회용 흡수 용품 제조 공정 내의 단위 작업이고, 상기 방법은 전구체 웨브가 일회용 흡수 용품의 구성요소를 형성하도록 변환되는 일회용 흡수 용품 제조 공정으로 구멍형성된 전구체 웨브를 운반하는 단계를 추가로 포함하는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  12. 웨브에 구멍을 형성하기 위한 방법에 있어서,
    기계 방향 및 폭 방향을 갖는 전구체 웨브 재료를 제공하는 단계로서, 상기 웨브는 기계 방향으로 주 분자 배향을 갖는, 상기 전구체 웨브 재료 제공 단계와,
    상기 전구체 웨브를 폭 방향으로 소성 변형시키는 단계와,
    성형 장치를 제공하는 단계와,
    소성 변형된 상기 전구체 웨브 재료를 성형 장치를 통해 이동시키는 단계로서, 상기 성형 장치는 웨브를 관통하여 웨브 내에 구멍을 형성하는, 상기 전구체 웨브 재료 이동 단계를 포함하는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 성형 장치는 닙을 사이에 형성하는 한 쌍의 대향-회전 치합 롤러들을 포함하며, 제 1 롤러는 원주방향으로 연장되는 리지 및 홈을 포함하고, 제 2 롤러는 반경방향으로 연장되는 관통 부재를 포함하는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 관통 부재는 기부 및 팁으로부터 테이퍼 형성되는 치를 포함하고, 상기 치는 기부에서 제 2 롤러에 결합되며, 치의 기부는 단면 폭 치수보다 큰 단면 길이 치수를 갖는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 방법은 일회용 흡수 용품 제조 공정 내의 단위 작업이고, 상기 방법은 전구체 웨브가 일회용 흡수 용품의 구성요소를 형성하도록 변환되는 일회용 흡수 용품 제조 공정으로 구멍형성된 전구체 웨브를 운반하는 단계를 추가로 포함하는
    웨브에의 구멍 형성 방법.
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