KR20120124461A - 접합형 매트 및 제조 방법 - Google Patents

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KR20120124461A
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넬슨 알 코스타
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

배킹에 접합된 코일 웨브를 포함하는 접합형 매트가 본 명세서에 개시된다. 코일 웨브는 연속 코일형 섬유를 포함하며, 그 중 적어도 일부는 팽창된 중합체 미소구체를 함유한다. 배킹은 다공성 재료를 포함한다. 코일 웨브 및 배킹을 제조하는 방법, 및 코일 웨브와 배킹을 접합하는 방법이 개시된다.

Description

접합형 매트 및 제조 방법{BONDED MAT AND METHOD FOR MAKING}
다년간, 열가소성 중합체 재료로 구성된 매트가 바닥 덮개(floor covering)로서 사용되어 왔다. 구체적으로, 코일형의 거친 필라멘트가 위쪽으로 돌출된 불투수성(water-impermeable) 배킹을 포함하는 매트가 신발 등으로부터 오물 및 부스러기를 털어내고/털어내거나 포집할 수 있는 바닥 매트(floormat)로서 사용되어왔다.
배킹에 접합된 코일 웨브를 포함하는 접합형 매트(bonded mat)가 본 명세서에 개시된다. 코일 웨브는 연속 코일형 섬유를 포함하며, 그 중 적어도 일부는 팽창된(expanded) 중합체 미소구체를 함유한다. 배킹은 다공성 재료를 포함한다. 코일 웨브 및 배킹을 제조하는 방법, 및 코일 웨브와 배킹을 접합하는 방법이 개시된다.
따라서, 일 태양에서, 접합형 매트가 본 명세서에 개시되는데, 상기 매트는 대향하는 제1 및 제2 주표면을 포함하는 코일 웨브로서, 코일 웨브는 방사상 주표면을 갖는 열가소성 중합체 섬유로 구성되고, 열가소성 중합체 섬유의 적어도 일부는 팽창된 중합체 미소구체를 각각 포함하는 다공성 열가소성 중합체 섬유이며, 팽창된 중합체 미소구체는 섬유 전반에 분포되고 다공성 열가소성 중합체 섬유의 방사상 주표면이 고르지 않게 되도록 배열되는 코일 웨브와, 대향하는 제1 및 제2 주표면을 포함하는 다공성 열가소성 중합체 배킹을 포함하며, 여기서 코일 웨브의 제1 주표면은 다공성 열가소성 중합체 배킹의 제1 주표면에 접합된다.
다른 태양에서, 접합형 매트를 제조하는 방법이 본 명세서에 개시되는데, 상기 방법은 열가소성 중합체 용융물을 압출하여 압출된 섬유로 구성된 코일 웨브를 형성하는 단계로서, 여기서, 중합체 용융물은, 압출 공정 동안 팽창하여 압출된 섬유를 다공성으로 만들고 고르지 않은 방사상 주표면을 갖는 압출된 섬유를 제공하는 팽창성 중합체 미소구체를 포함하는 단계; 발포제(blowing agent)를 포함하는 열가소성 중합체 배킹 전구체를 형성하는 단계; 코일 웨브의 제1 주표면을 열가소성 중합체 배킹 전구체의 제1 주표면에 접합하는 단계; 및 발포제를 활성화하고 열가소성 중합체 배킹 전구체를 고결(consolidate)하여 열가소성 중합체 배킹 전구체를 다공성 열가소성 중합체 배킹으로 변형하는 단계를 포함한다.
본 발명의 이러한 태양 및 다른 태양들은 하기의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다. 그러나, 어떠한 경우에도 상기의 개요는 청구된 기술적 요지를 한정하는 것으로 해석되어서는 아니되며, 그 기술적 요지는 절차를 수행하는 동안 보정될 수도 있는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 한정된다.
도 1은 예시적인 다공성 배킹에 접합된 예시적인 코일 웨브를 포함하는 예시적인 라미네이트의 측면도.
도 2는 도 1의 예시적인 다공성 배킹에 접합된 예시적인 코일 웨브의 확대도.
도 3은 예시적인 코일 웨브의 일부분을 약 7.5배 확대한 광학 현미경 사진.
도 4는 본 명세서에 기재된 접합형 매트를 생산하기 위한 예시적인 공정의 설명도.
다양한 도면들에서의 유사한 도면 부호는 유사한 요소를 나타낸다. 일부 요소는 동일하거나 등가의 다수 요소로 존재할 수 있으며; 그러한 경우에, 단지 하나 이상의 대표적인 요소들이 어느 하나의 참조 번호에 의해 지칭될 수 있으나, 그러한 참조 번호들은 그러한 동일한 요소 모두에 적용된다는 것으로 이해될 것이다. 달리 지시되지 않는 한, 본 문서 내의 모든 도면은 축척대로 그려진 것이 아니며 본 발명의 상이한 실시 형태들을 예시하는 목적을 위해 선택된다. 특히, 다양한 구성요소들의 치수는 단지 설명적인 관점에서 도시되며, 다양한 구성요소들의 치수들 사이의 관계는 이렇게 지시되지 않는 한 도면으로부터 추론되어서는 안 된다. "상단", "하단", "상부", "하부", "아래", "위", "전방", "후방", "외향", "내향", "상방" 및 "하방", 및 "제1" 및 "제2"와 같은 용어들이 본 개시 내용에 사용될 수 있지만, 이들 용어는 달리 언급되지 않는다면 그들의 상대적 의미로만 사용됨을 이해하여야 한다.
코일 웨브(110)를 포함하는 접합형 매트(150)의 측면 사시도가 도 1에 도시되어 있다. 코일 웨브(110)는 다공성 섬유(111)를 포함하며, 제1 주표면(112) 및 대향하는 제2 주표면(113)을 포함한다. (당업자는 코일 웨브(110)의 표면(112, 113)이 코일 웨브(110)의 소정 섬유(111)의 최외측 부분에 의해 집합적으로 형성되기 때문에 완벽하게 평탄하고/하거나 연속적인 물리적 표면은 아닐 수 있음을 인지할 것이다).
접합형 매트(150)는 제1 주표면(121) 및 대향하는 제2 주표면(122)을 포함하는 다공성 배킹(120)을 추가로 포함한다. 코일 웨브(110)의 제1 주표면(112)은 다공성 배킹(120)의 제1 주표면(121)에 접합되며, 즉, 코일 웨브(110)의 제1 주표면(112)을 구성하는 일부 섬유(111)의 적어도 일부 부분이 다공성 배킹(120)의 제1 주표면(121)에 접합된다. 이러한 접합에서는, 도 2의 예시적인 실시 형태에 도시된 바와 같이, 코일 웨브(110)의 일부 다공성 섬유(111)의 적어도 일부 부분이 다공성 배킹(120) 내로 적어도 부분적으로 침투하여 그에 접합될 수 있다. 다공성 배킹(120)에 대한 코일 웨브(110)의 접합은 본 명세서에서 하기에 설명되는 바와 같이 결합제의 사용에 의해 향상될 수 있다.
코일 웨브(110)의 일부 섬유(111)의 적어도 일부 부분은 팽창된 중합체 미소구체(116)에 의해 제공되는 기공(즉, 공극)을 포함한다. 적어도 일부의 팽창된 중합체 미소구체(116)는 섬유(111)의 방사상 주표면(115)에 충분히 가까워서 섬유(111) 및 그 표면(115)에 고르지 못한 특성을 부여한다. 즉, 다공성 섬유(111)가 파상(undulating) 직경(즉, 섬유의 장축을 따라 변화하는 직경)을 포함하도록 표면(115)은 적어도 약간 방사상 외측으로 돌출하는 수많은 범프(bump; 117)를 포함할 수 있다.
다공성 배킹(120)의 내부는, 예를 들어, 발포제의 사용에 의해 얻어질 수 있는, 공극을 포함할 수 있다 (다공성 배킹(120)의 제1 및 제2 주표면(121, 122)이 또한 발포제로부터 야기되는 다공성을 나타낼 수 있다). 섬유(111) 및/또는 배킹(120)과 관련하여 본 명세서에 사용되는 바와 같이 다공성이라는 용어는 섬유(111) 또는 배킹(120)의 부분들의 내부 전반에 분포된 적어도 수많은 공극(기공)의 존재를 나타내는 것임에 유의하여야 한다. 그러나, 다공성이라는 용어는 그러한 공극 공간이 반드시 상호 연결되고/되거나 섬유 또는 배킹의 외측 표면에 연결된다는 것을 의미하는 것은 아니다. 즉, 다공성이라는 용어는, 예를 들어, 개별 섬유(111) 또는 배킹(120)의 투과성을 필요로 하지 않는다.
코일 웨브(110)는, 선택적으로 고결 결합제(114)를 사용하여 고결된, 서로 얽힌(interengaged) 연속 코일형 섬유(111)로 구성된 개방 구조를 포함한다. 코일 웨브(110)는 상기에 설명한 바와 같이 그의 개별 섬유(111)는 투과성이 아닐 수 있음에도 불구하고, 전체적으로는 (예를 들어, 그를 통해 유체가 통과하는 것을 허용하도록) 투과성일 수 있다. 코일 웨브(110)는, 예를 들어, 용융된 중합체 필라멘트를 롤(예를 들어, 금속 롤)의 접촉 표면과 잠시 접촉하게 하향 압출하여 제조할 수 있으며, 상기 접촉은 담금질액(quench liquid)의 표면 바로 위에서 발생하여, 그 후에 필라멘트는 담금질액에 잠긴다. 이는 필라멘트가 담금질 조(quench bath)와 접촉하여 고형화될 때 필라멘트가 접히거나(fold), 좌굴되거나(buckle), 루프 형상으로 되거나(loop), 코일 형상으로 되는 것 등을 할 수 있어서, 예를 들어, 따라서 고도의 개방 구조를 갖는 상대적으로 두꺼운 3차원 웨브가 생성된다. 그러한 작업을 수행하는 방법은, 예를 들어, 미국 특허 제3,686,049호; 제3,837,988호; 제4,351,683호; 및 제4,634,485호에 상세하게 기재되어 있으며, 이들 전부는 본 명세서에 전체적으로 참고로 포함된다. 일부 경우에, (예를 들어, 미국 특허 제4,351,683호의 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이) 전술한 접힘 등은 코일 웨브(110)의 한 표면을 다른 표면보다 상대적으로 더 치밀하게 만들 수 있다. 그러한 경우에, 상대적으로 더 치밀한 표면을 다공성 배킹(120)에 접합되는 제1 주표면(112)으로 이용하는 것이 바람직할 수 있다.
코일 웨브(110)의 섬유(111)는 용융-접합 섬유, 스펀본드 섬유 등과 비교하여 직경이 상대적으로 클 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 섬유(111)는 평균 직경이 약 0.1 ㎜ 이상, 약 0.2 ㎜ 이상, 또는 약 0.3 ㎜ 이상일 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 섬유(111)는 평균 직경이 약 2 ㎜ 이하, 약 1.5 ㎜ 이하, 또는 약 1 ㎜ 이하일 수 있다. 예를 들어, 스펀본드 섬유 등에서 보통 관찰되는 배향(orientation)과 비교하여 섬유(111)의 유의한 배향은 전형적으로 존재하지 않는다. 코일 웨브(110)의 두께는, 예를 들어, 0.3 ㎝ 내지 1.6 ㎝ 범위일 수 있다.
일부 실시 형태에서, 섬유(111)는 비닐(즉, 폴리 비닐 클로라이드) 중합체 수지로 구성된 중합체 용융물로부터 제조될 수 있다. 예를 들어, 현탁 중합된 폴리 비닐 클로라이드 단일중합체 수지가 사용될 수 있다. 중합체 용융물은 하나 이상의 가소제(예를 들어, 다이옥틸 프탈레이트, 다이아이소부틸 프탈레이트 등)를 포함할 수 있다. 하나 이상의 부가적인 가소제(예를 들어, 에폭시화 대두유 등)를 추가로 포함할 수 있다. 이들은 더 낮은 농도로 존재할 수 있으며 이차 가소제로 지칭될 수 있다. 광물 충전제(예를 들어, 탄산칼슘), 안정제(예를 들어, 잘 알려진 바와 같은, 칼슘 및/또는 아연-함유 재료에 기초한 것들), 안료, 가공 조제 등과 같은 기타 성분들이 사용될 수 있다.
코일 웨브(110)의 섬유(111)는, 섬유(111)에 공극을 부여하는 (유리하게는 섬유(111) 및 코일 웨브(110)의 더 낮은 밀도 및 평량을 제공할 수 있는) 팽창된 중합체 미소구체(116)를 포함한다. 팽창된 중합체 미소구체(116)는 용융된 중합체 필라멘트를 형성하는 데 사용되는 중합체 수지에 팽창성 중합체 미소구체를 첨가하여 (예를 들어, 혼합하여) 제공될 수 있다. 용융된 중합체 필라멘트가 압출되는 온도는 팽창성 중합체 미소구체가 팽창하는 동기가 되도록 선택될 수 있다. 그러나, (이론 또는 메커니즘에 의해 제한하고자 하는 것은 아니지만), 아마도, 압출기 및 압출 다이 내에 존재하는 고압으로 인해, 중합체 용융물이 압출 다이를 빠져나간 후에 팽창의 일부, 대부분 또는 전부가 일어날 것이다. 따라서, 그러한 팽창은 용융된 중합체 필라멘트가 압출 다이 오리피스로부터 담금질액까지의 거리를 횡단하는 동안의 짧은 시간 동안 주로 일어날 것이다 (물론 담금질액과의 접촉은 추가 팽창이 발생하지 않도록 중합체 용융물을 빠르게 냉각시킬 것이다). 따라서, 미소구체의 원하는 팽창을 촉진하도록 압출기 및 압출기 다이 온도, 용융된 중합체의 유량, 압출 다이로부터 담금질 탱크까지의 거리 등을 제어하는 것이 유용할 수 있다. (흔히 적절한 습윤제, 계면활성제 등을 함유하는 물인) 담금질액의 온도가 또한 원하는 대로 제어될 수 있지만, 이는 흔히 주위 온도에서 유지된다.
미소구체의 팽창은 섬유(111)에 공극 공간을 부여하며, 본 명세서에서 앞서 기재된 바와 같이 다소 돌출된 범프(117)를 갖는 표면(115)을 또한 부여할 수 있다. 그러한 특징은 본 명세서에서 이후에 논의되는 바와 같이 유리하고 예상치 못한 이점을 제공할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 돌출된 범프(117)는 약 0.02 ㎜ 내지 약 0.1 ㎜ 범위의 곡률반경을 포함할 수 있다.
적합한 팽창성 중합체 미소구체는, 이러한 목적을 위해 본 명세서에 참고로 포함된, 미국 특허 출원 공개 제2007/0208093호에 기재된 재료를 포함할 수 있다. 적합한 팽창성 중합체 미소구체는, 예를 들어, 네덜란드 암스텔담 소재의 악조 노벨(Akzo Nobel)로부터 상표명 익스팬셀(Expancel)로 입수가능한 재료를 포함한다. 흔히 그러한 미소구체는 추진제를 캡슐화하는 열가소성 중합체 쉘을 포함하는데, 추진제는 열가소성 중합체 쉘이 연화되는 온도와 동일하거나 유사한 범위의 온도에서 휘발될 수 있다. 추진제의 휘발성으로 인한 내부 압력의 증가는 미소구체를 그의 원래 부피의 최대 40배로 팽창하게 하여 (임의의 잔류 추진제를 제외하고는) 비어있는 공극 부피를 제공한다. 그러한 팽창성 미소구체는 특정 요구에 따라 원하는 대로 활성화 온도 및/또는 원래의 (팽창되지 않은) 직경을 갖는 것으로 선택될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 압출된 섬유의 외측 표면 상의 코팅과는 대조적으로, 팽창성 미소구체는 압출성 중합체 수지로부터 형성되는 압출된 섬유 전반에 분포되도록 원하는 임의의 통상적인 로딩률(loading)로 압출성 중합체 수지에 첨가될 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 로딩률은 약 0.1 중량% 이상, 약 0.2 중량% 이상, 또는 약 0.5 중량% 이상의 범위일 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 로딩률은 약 5.0 중량% 이하, 약 3.0 중량% 이하, 또는 약 2.0 중량% 이하의 범위일 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 팽창된 미소구체는 평균 크기가 0.4, 0.3, 또는 0.2 ㎜ 이하일 수 있다 (크기는 대체로 구형인 팽창된 미소구체/공극의 직경 또는 비대칭 미소구체/공극에서의 등가의 직경을 의미함). 추가의 실시 형태에서, 섬유 내의 팽창된 미소구체/공극은 평균 크기가 0.02, 0.03, 또는 0.04 ㎜ 이상일 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 팽창된 중합체 미소구체는 코일 웨브(110)의 열가소성 중합체 다공성 섬유(111)의 직경의 평균 약 10% 내지 50% 범위인 팽창된 직경을 포함할 수 있다.
다양한 실시 형태에서, 팽창된 중합체 미소구체를 포함하는 다공성 섬유(111)의 밀도는, 팽창된 미소구체의 부재 하에서 섬유(111)를 구성하는 재료의 밀도의 약 80% 이하, 약 70% 이하, 또는 약 60%이하일 수 있다. 특정 실시 형태에서, 팽창된 미소구체의 부재 하에서 섬유 재료의 밀도는 약 1.2 내지 약 1.6 그램/세제곱센티미터의 범위일 수 있으며, 팽창된 중합체 미소구체를 포함하는 재료는 약 0.6 내지 약 1.0 그램/세제곱센티미터 범위의 밀도를 포함할 수 있다.
코일 웨브(110)의 섬유(111)는 개별 섬유(111)가 서로 접촉하고/하거나 서로 매우 근접한 적어도 일부 지점에서 서로 접합된다. 그러한 접합은 한 섬유의 재료와 다른 섬유의 재료의 직접적인 접합에 의해서, 예를 들어, 용융-접합에 의해서 일어날 수 있다. 그러나, 고결 결합제(114)가 또한 존재할 수 있으며, 도 2에 도시된 바와 같이, 부가적으로 및/또는 일차적으로 섬유(111)를 서로 접합하고/하거나 다공성 배킹(120)의 제1 주표면(121)에 접합하는 데 도움이 될 수 있다.
다공성 배킹(120)은 전형적으로 길이 및 폭이 그의 두께보다 사실상 더 큰 시트의 형태이다. 다공성 배킹(120)은 코일 웨브(110)에 접합될 수 있는 열가소성 수지로 구성된다. 일부 실시 형태에서, 다공성 배킹(120)은 가소화된 비닐(즉, 폴리 비닐 클로라이드) 중합체로 구성된다. 그러한 경우에, 다공성 배킹(120)은 액체 가소제 내에 분산된 폴리 비닐 클로라이드 입자 - 여기서, 폴리 비닐 클로라이드는 저온에서는 불용성이나 고온에서는 용해성임 - 를 포함하는 플라스티솔 (액체)로부터 제조될 수 있다. 플라스티솔을 표면 상에 배치(deposit)하고 (그 후에, 플라스티솔은 본 명세서에서 배킹 전구체로 지칭될 수 있으며) 이 배킹 전구체를 자기-지지형(self-supporting) 배킹으로 고형화하기에 충분한 정도로 가소제가 폴리 비닐 클로라이드 입자를 가용화하기에 충분한 온도에 노출시킬 수 있다 (고결이라고 지칭되는 이러한 공정은 당업자에게 잘 알려져 있다). 그러한 실시 형태에서, 플라스티솔은 유화-중합된 폴리 비닐 클로라이드 수지, 일차 가소제(예를 들어, 다이옥틸 프탈레이트, 다이아이소부틸 프탈레이트 등), 이차 가소제(예를 들어, 에폭시화 대두유), 열안정제(예를 들어, Ca 및/또는 Zn 함유 재료), 가공 조제 등의 혼합물을 포함할 수 있다.
다공성을 부여하기 위하여, 플라스티솔은, 예를 들어 발포제(예를 들어, 아조다이카본아미드 등)를 함유할 수 있다. 특히 적합한 발포제는, 예를 들어 브라질 리우 클라루 소재의 켐슨 그룹(Chemson Group)으로부터 상표명 나프토폼(Naftofoam) BA-210 (아조다이카본아미드와 중탄산나트륨의 혼합물)으로 입수한 재료를 포함할 수 있다. 충분히 높은 온도에 노출시, 발포제가 활성화되어 휘발성 성분(예를 들어, 가스)을 발생시킬 것이고, 이것이 팽창하여 수많은 소규모 공극(즉, 기공)을 형성할 것이다. 이러한 공정을 흔히 포밍(foaming)이라고 지칭한다.
원한다면, 플라스티솔은 발포제가 활성화되는 데 필요한 온도를 낮추는 데 도움이 되는 보조제를 함유할 수 있다 (그러한 보조제를 흔히 "키커(kicker)"라고 지칭한다.) 적합한 보조제는, 예를 들어, 잘 알려진 칼륨 및/또는 아연 함유 키커를 포함할 수 있다. 특히 적합한 키커는, 예를 들어 독일 운터슐라이스하임 소재의 배를로허 게엠베하(Baerlocher GmbH)로부터 상표명 배로스탭(Baerostab) KK3712로 입수한 재료를 포함할 수 있다.
다른 실시 형태에서, 다공성은 본 명세서에 기재된 것과 같은 팽창형 중합체 미소구체의 사용, 유리 버블 충전제의 사용 등에 의해서 배킹에 부여될 수 있다.
플라스티솔의 성분들은 당업자에게 잘 알려진 방법에 의해서 함께 혼합될 수 있다. 예를 들어, 유성형(planetary) 혼합기 등이 사용될 수 있다. 역시 잘 알려진 바와 같이, 초기 혼합 단계에서 가소제(들)의 일부를 첨가하고, 가소제(들)의 나머지는 최종 렛-다운(let-down) 단계에서 첨가하는 2-단계 혼합이 사용될 수 있다. 이러한 절차는 혼합의 초기 단계에서 수행되는 전단 작업(shear work)을 증가시킬 수 있고 혼합의 효율을 개선할 수 있다. 본 출원인은, 특히, 발포제 및 보조제가 서로 매우 잘 혼합되고 플라스티솔 혼합물 내에 균일하게 분산되게 하는 것이 유리하다는 것을 또한 알아냈다. 이는, 본 명세서의 실시예에 개시된 바와 같이, 예를 들어 2-단계 혼합 절차의 특정 변형에 의해 달성될 수 있다.
다공성 배킹을 형성하기 위하여, 무단 벨트, 재사용가능한 벨트, 또는 일회용 라이너(예를 들어, 실리콘 처리된 종이 라이너 등)일 수 있는 이동 벨트 상에 나이프 코팅, 롤 코팅, 슬롯 코팅 등에 의해 플라스티솔을 원하는 두께로 배치할 수 있다. 흔히, 주위 온도(예를 들어, 주위 환경에 따라 15℃ 내지 30℃ 범위를 포함할 수 있음)에서 플라스티솔을 배치하는 것이 편리하다. 이어서, 배치된 플라스티솔(배킹 전구체)을, 배치될 때의 플라스티솔의 온도보다 높고 플라스티솔을 적어도 부분적으로 고형화하는 데 도움이 될 수 있고/있거나 발포제의 적어도 일부를 적어도 부분적으로 활성화하는 데 도움이 될 수 있는 제1 고온에 노출시킬 수 있다. 이는 가열된 표면을 가로질러 횡단하도록 (예를 들어, 이동 벨트의 하부 표면이 가열된 표면과 접촉하여 열이 그를 통해 전도되어 배킹 전구체를 가열하도록) 이동 벨트 상의 배킹 전구체를 수송함으로써 수행될 수 있다. 가열된 표면의 온도, 벨트의 이동 속도 등은 원하는 온도 노출을 달성하도록 선택될 수 있다.
가열된 표면 위를 통과할 때 배킹 전구체에 가해지는 온도(및/또는 그에 대한 노출 지속 시간)는 충분히 낮아서 발포제가 제1 고온에 노출되는 동안 완전히 활성화되지 않는 것이 요망될 수 있다. 그러한 경우에, 제1 고온 노출은 단지 중간 정도, 작은 정도, 또는 미미한 정도로 발포제를 활성화하기에 충분할 수 있다. 그러한 경우에, 본 명세서에서 이후에 설명된 바와 같이, 발포제는 (예를 들어, 마무리 오븐에서) 마무리 열처리에 의해 더 충분히 (예를 들어, 완전히) 활성화되어 다공성 배킹(120)을 형성할 수 있다. 마찬가지로, 가열된 표면을 가로질러 통과하는 것은 단지 플라스티솔을 자기-지지형 배킹으로 부분적으로 고형화(융합)하는 데에만 충분할 수 있으며, 충분한 고형화는 이후 마무리 열처리에서 일어난다.
다양한 실시 형태에서, 본 명세서에 기재된 바와 같이 발포제의 사용에 의해 제조되는 다공성 배킹(120)의 밀도는 발포제를 사용하지 않고 제조되는 배킹(120)을 구성하는 재료의 밀도의 약 70% 이하, 약 60% 이하, 또는 약 50% 이하일 수 있다. 특정 실시 형태에서, 발포제의 부재 하에서 배킹 재료의 밀도는 약 1.2 내지 약 1.6 그램/세제곱센티미터 범위일 수 있으며, 본 명세서에 개시된 바와 같이 발포제를 사용하여 제조된 배킹 재료는 약 0.5 내지 약 0.9 그램/세제곱센티미터 범위의 밀도를 포함할 수 있다. 다양한 실시 형태에서, 다공성 배킹 내의 공극은 평균 크기가 0.4, 0.3, 또는 0.2 ㎜ 이하일 수 있다. 추가의 실시 형태에서, 다공성 배킹 내의 공극은 평균 크기가 0.01, 0.02, 또는 0.04 ㎜ 이상일 수 있다.
전형적으로, 배킹(120)은 (본 명세서에 기재된 바와 같이 발포제의 활성화 시에 다공성이지만) 액체에 대해 투과성이 아니며, (예를 들어, 관통 구멍(through-hole) 등을 갖는 불연속적인 구조가 아니라) 그의 길이 및 폭 전반에서 연속적인 구조를 포함한다. 이러한 특성은 접합형 매트(150)를, 예를 들어, (배킹 면을 아래로 하여) 바닥에 놓을 때, 섬유(111)에 의해 제거되어 코일 웨브(110) 내로 떨어지는 임의의 부스러기를 포집하는 데 도움을 줄 수 있다. 전형적으로, 다공성 배킹(120)은 가요성이어서, 예를 들어, 원한다면 접합형 매트(150)를 권취할 수 있다.
배킹(120)에 대한 코일 웨브(110)의 접합을 설명함에 있어서, 배킹 전구체(126)라는 용어가 사용될 것이나, 당업자는 배킹 전구체(126)가 배킹(120)이 되는 시점에 대한 확실한 경계선이 없으므로 배킹(120)이라는 용어가 또한 적용될 수 있음을 알 것이다. 이러한 접합은, 예를 들어, 일부 섬유(111)의 적어도 일부 부분이 적어도 부분적으로 배킹 전구체(126) 내로 침투할 수 있도록, 배킹 전구체(126)가 상대적으로 연질의 상태에 있을 때 코일 웨브(110)의 제1 주표면(112)을 배킹 전구체(126)의 제1 주표면(121)과 접촉하게 놓음으로써 수행될 수 있다. 이어서, 이러한 부분적인 침투를 가능하게 하도록 코일 웨브(110) 및 배킹 전구체(126)를 짧은 시간 간격 동안 이러한 배열로 유지할 수 있으며, 그 후에 배킹 전구체(126)를 코일 웨브(110)가 접합되어 있는 (자기-지지형) 배킹(120)으로 고결하기에 충분한 고온에 코일 웨브(110) 및 배킹 전구체(126)를 노출시킨다. 이러한 작업의 완료는, 예를 들어 본 명세서에서 앞서 기재된 바와 같이 코일 웨브(110)를 생성하고 이어서 (이동 벨트에 의해 운반되는) 배킹 전구체(126)가 제1 고온에서 유지되는 앞서 기재된 가열된 표면을 가로질러 거의 다 통과했을 때 코일 웨브(110)의 표면(112)을 배킹 전구체(126)의 표면(121)과 접촉시킴으로써 편리하게 수행될 수 있다. 이어서, 코일 웨브(110)가 그 위에 있는 배킹 전구체(126)는 코일 웨브(110)의 섬유(111)의 배킹 전구체(126)로의 침투를 위해 원하는 시간 간격을 가능하게 하도록 설계된 거리를 횡단할 수 있다. 그 후에, 코일 웨브(110)가 그 위에 있는 배킹 전구체(126)는, 배킹 전구체(126)를 고결하기 충분하게 가열하여 코일 웨브(110)가 부착된 배킹(120)을 형성하는 (전술한 가열된 표면의 제1 고온보다 높은 제2 고온에서 유지되는) 마무리 오븐으로 들어간다.
배킹(120)에 대한 코일 웨브(110)의 접합을 향상시키기 위해서 및/또는 코일 웨브(110)의 섬유(111)의 서로에 대한 접합을 향상시키기 위하여, 결합제가 사용될 수 있다. 일부 실시 형태에서, 결합제는 고결 결합제, 예를 들어, 액체 비닐 플라스티솔인데, 이는 코일 웨브(110)의 (상부) 주표면(113) 상에 배치될 때, 플라스티솔이 코일 웨브(110)의 내부로 침투하는 충분히 낮은 점도를 포함한다. 그렇게 함에 있어서, 도 2의 예시적인 도면에 도시된 바와 같이, 결합제(114)는 코일 웨브(110)의 개별 섬유들(111) 사이의 접촉 지점 및/또는 인접 지점에 축적될 수 있다. 역시 도 2의 예시적인 도면에 도시된 바와 같이, 코일 웨브(110)가 배킹(120)과 접촉하게 될 때, 결합제(114)는 또한 일부 섬유(111)의 일부 부분들과 배킹(120)의 주표면(121)의 일부 영역 사이의 접촉 지점 및/또는 인접 지점에 축적될 수 있다. 결합제(114)의 고결은 섬유(111)가 서로 및/또는 배킹(120)에 접합하는 데 도움을 줄 것이다.
코일 웨브(110)가 (임의의 잔류 담금질액을 제거하는 데 도움이 되는) 건조 유닛을 통과한 후에 그리고 코일 웨브(110)가 배킹(120)과 접촉하게 되기 전에, 예를 들어 결합제(114)를 코일 웨브(110) 상에 배치하는 것이 편리할 수 있다. 이러한 배치는 임의의 잘 알려진 방법에 의해 수행될 수 있다.
적합한 액체 플라스티솔 고결 결합제는, 예를 들어, 유화-중합된 PVC 수지, 일차 가소제(예를 들어, 다이옥틸 프탈레이트, 다이아이소부틸 프탈레이트 등), 이차 가소제(예를 들어, 에폭시화 대두유), 열안정제(예를 들어, Ca 및/또는 Zn 함유 재료), UV 흡수제, 산화방지제, 가공 조제 등을 포함하는 혼합물일 수 있다.
(예를 들어, 제2 고온 온도의 마무리 오븐에서 달성되는 것과 같은) 충분한 온도 노출시, 배킹 전구체(126)를 구성하는 플라스티솔 및 고결 결합제를 구성하는 플라스티솔은 고결될 것이다 (당업자는 이것이 플라스티솔 재료를 고온으로부터 꺼낼 때 일반적으로 고형 재료로 변형되어 있을 것임을 의미하는 것으로 인지할 것이다). 이는 (가요성이지만) 자기-지지형 시트로서 배킹(120)을 제공하는 데 도움이 될 것이며, (섬유(111)의 서로의 및/또는 배킹(120)의 표면(121)과의 접촉 지점 및/또는 인접 지점에서 고결된 결합제 덕분에) 섬유(111)를 함께 접합하는 데 그리고 코일 웨브(110)를 배킹(120)에 접합하는 데 도움이 될 것이다.
언급된 바와 같이, 일부 실시 형태에서, 고온 노출은 다단계로 수행될 수 있으며, 이는 본 명세서에 상세히 설명된 바와 같은 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 이러한 2-단계 온도 노출은, 제1 고온이 향상된 접합을 위한 충분한 침투를 여전히 가능하게 하면서 코일 웨브(110)가 허용되지 않을 만큼 깊이 침투하지 않도록 플라스티솔을 충분히 고형화하는 데 도움이 되는 것으로 규정할 수 있다. 또한, 이러한 2-단계 온도 노출은, (배킹 전구체(126)로의 섬유(111)의 침투를 허용되지 않을 만큼 방해할 수 있는) 발포제의 발포를 완전히 활성화하지 않으면서 배킹 전구체(126)가 코일 웨브(110)의 섬유(111)의 배킹 전구체로의 만족할 만한 침투를 가능하게 하기에 충분히 두껍도록 제1 고온이 발포제의 발포를 충분히 활성화하는 것으로 규정할 수 있다. 일단 원하는 양의 침투가 달성되면, 제2 (더 높은) 고온에서 유지되는 마무리 오븐을 사용하여, 발포제의 완전한 활성화 및 배킹 전구체(126)의 배킹(120)으로의 완전한 고결을 달성할 수 있다. 어떤 식으로라도 달성된다면, 이 온도 노출은 배킹 내에 수많은 공극을 제공하도록 배킹 전구체의 발포제를 활성화하는 데 도움이 될 수 있으며, 이때 배킹 밀도는 그에 상응하여 감소하고 배킹의 전체 두께는 그에 상응하여 증가한다. 따라서, 치밀한 (비다공성) 배킹과 두께가 동일하나, 유의하게 더 적은 재료를 사용하는 다공성 배킹이 사용될 수 있다.
도 4는 본 명세서에 개시된 바와 같은 접합형 매트를 제조하는 예시적인 방법을 도시한다. 본 공정은 용융된 중합체 필라멘트를 담금질 탱크(162) 내로 그리고 담금질액 및 롤(163)과 접촉하도록 압출하여 본 명세서에서 앞서 기재된 바와 같은 코일 웨브(110)를 형성하는 데 사용되는 압출기(160)를 포함하는 장치(200)를 사용한다. 이어서, 코일 웨브(110)는 건조 유닛(165)을 통과하고 이어서 결합제 코팅 유닛(166)을 통과한다. 장치(200)는 플라스티솔 배치 유닛(170)을 추가로 포함하는데, 이 유닛은 이동하는 무단 벨트(171) 상에 플라스티솔을 배치하여 배킹 전구체(126)를 형성한다. 이어서, 배킹 전구체(126)가 위에 있는 벨트(171)는 제1 고온에서 유지되는 가열된 표면(173)을 가로질러 통과한다. 이는 배킹 전구체(126)의 부분적인 고결을 야기하고 그에 함유된 발포제를 부분적으로 활성화하기에 (즉, 발포제의 일부분을 활성화하기에) 충분하게 배킹 전구체(126)의 온도를 증가시킨다. 가열된 표면(173)의 다운웨브 에지(downweb edge) 근처 위치에서, (아직 고결되지 않은) 결합제(114)를 갖는 코일 웨브(110)를 (부분적으로 고결되고 부분적으로 포밍된) 배킹 전구체(126)와 접촉시킨다. (담금질 탱크에서 롤(163)과 접촉한 코일 웨브(110)의 표면 상에 상대적으로 더 치밀한 층을 포함하도록 코일 웨브(110)가 형성되는 경우, 코일 웨브(110)의 이러한 더욱 치밀한 표면이 다공성 배킹(120)에 결합되는 표면(112)이 되도록 공정 라인(200)을 구성하는 것이 바람직할 수 있다).
이어서, 코일 웨브(110) 및 배킹 전구체(126)가 구역(174)을 횡단할 때, 코일 웨브(110)의 표면(112)의 적어도 일부 섬유(111)의 적어도 일부 부분이 적어도 부분적으로 배킹 전구체(126)의 표면(121) 내로 침투한다. 이어서, 코일 웨브(110) 및 배킹 전구체(126)는 제1 고온보다 높은 제2 고온에서 유지되는 마무리 오븐(175)으로 들어가며, 이 오븐은 배킹 전구체(126)를 배킹(120)으로 완전히 고결하고 결합제를 완전히 고결하도록 기능하며, 이는 조합되어 코일 웨브(110) 및 배킹(120)을 함께 단단히 접합하여 접합형 매트(150)를 형성한다. 제2 고온은 또한 배킹(120) 내의 발포제를 완전히 활성화하여, 본 명세서에 앞서 기재된 바와 같이 배킹(120) 내에 수많은 공극이 형성되게 하는 데 도움이 된다. 따라서, 접합형 매트(150)가 마무리 오븐(175)을 빠져나갈 때, 다공성 배킹(120)은 초기에 배치된 배킹 전구체(126)의 두께의 2배, 3배, 4배, 또는 그 이상 만큼 두꺼울 수 있다. (당업자는 배킹 전구체(126)가 마무리 오븐(175)을 통과하는 동안 일반적으로 배킹(120)으로 변형되는 것으로 본 명세서에 기재되어 있다고 하더라도, 배킹 전구체(126)는 가열된 표면(173)에 의해 부여되는 제1 고온에 노출되는 동안 전형적으로 부분적으로 고결되므로, 정확하게 배킹 전구체(126)가 배킹(120)이 된 시점을 확신을 가지고 언급하는 것은 가능하지 않을 수 있음을 인지할 것이다). 오븐(175)을 빠져나갈 때, 접합형 매트(150)를 무단 벨트(171)로부터 분리할 수 있으며, 선택적으로 (예를 들어, 접합형 매트(150) 상에 실온의 공기 또는 냉각된 공기를 충돌(impinging)시킴으로써) 냉각할 수 있고, 원한다면 도4에 도시된 바와 같이 권취할 수 있다. 대안적으로, 접합형 매트(150)를 분리하여 (예를 들어, 크로스웨브 방향으로 절단하여), 적층, 보관 등이 가능한 별개의 물품을 형성할 수 있다. 원한다면 다양한 후처리 작업(예를 들어, 인쇄, 패키징 등)이 수행될 수 있다.
본 개시 내용 전반에 언급된 바와 같이, 상기한 방법의 온도 제어는 본 명세서에 기재된 이로운 효과를 달성하도록 선택 및 제어될 수 있다. 그러한 작업 온도는, 예를 들어, 다양한 성분들의 처리 온도(예를 들어, 코일 웨브 섬유를 제조하는 데 사용되는 재료의 압출 온도; 배킹 재료 및 고결 결합제의 고결 온도; 팽창성 미소구체의 활성화 온도; 및 발포제의 활성화 온도)에 기초하여 선택될 수 있다. 예시적인 실시 형태에서, 코일 웨브 섬유를 제조하는 데 사용되는 중합체 수지는 비닐(예를 들어, 폴리 비닐 클로라이드)일 수 있으며, 이는 예컨대 약 200℃의 적합한 온도에서 압출될 수 있다. 배킹 재료 및 고결 결합제는, 예를 들어 약 110 내지 160℃ 범위의 적합한 고결 온도를 갖는 비닐 플라스티솔일 수 있다. 팽창성 미소구체는, 예를 들어, 약 120 내지 130℃ 범위의 팽창-개시 온도 및 190 내지 200℃ 범위의 최대-팽창 온도를 갖도록 선택될 수 있다. 발포제는 (예를 들어, 키커의 존재 하에) 예컨대 약 180℃의 활성화 온도를 갖도록 선택될 수 있다. 성분들의 이러한 예시적인 조합의 경우, (압출 공정에서 미소구체를 완전히 팽창시키도록) 다이 온도가 180 내지 210℃ 범위인 압출기(160)를 사용하여 압출을 수행하는 것이 적합할 수 있다. (예를 들어, 배킹 전구체(126)를 부분적인 정도로 고결하고 그 안의 발포제를 부분적인 정도로 활성화하도록) 예를 들어 130 내지160℃ 범위의 온도에서 유지되는 가열된 표면(173)을 사용하는 것이 적합할 수 있다. 더욱 충분히 (예를 들어, 사실상 완전히) 배킹(120) 및 결합제(114)를 고결하고 그리고 더욱 충분히 (예를 들어, 사실상 완전히) 발포제를 활성화하도록 180℃ 범위의 온도의 마무리 오븐(175)에서 최종 접합을 수행하는 것이 적합할 수 있다. 당업자는 상기의 것이 단지 일반적인 범위임을 알 것이며, 본 명세서에 기재된 유리한 결과를 달성하기 위해서 다양한 온도 노출의 기간이 선택 및 제어될 수 있음을 또한 인지할 것이다.
본 명세서에서 앞서 기재된 이점에 더하여, 본 발명자는 본 명세서에 개시된 조성물 및 방법이 예상치 못한 이점을 가짐을 발견하였다. 즉, (예를 들어, 코일 웨브(110) 상에 이미지 등을 인쇄함에 있어서) 섬유(111)에 의해 나타나는 고르지 못한 표면(115)으로 인해 잉크가 섬유(111)의 표면(115)에 더욱 내구성있게 결합되는 것으로 나타났다. 이러한 결과는, 예를 들어, 잉크가 침투할 수 있는 개방 공극을 포함하는 유형의 다공성 표면이 더욱 잉크 수용적인 표면으로 예상될 수 있는 반면 (도 3의 사진에 의해 나타난 바와 같은) 팽창된 중합체 미소구체에 의해 제공되는 폐쇄형 셀 속성의 공극은 다공성의 침투가능한 표면을 제공하지 않는다는 점에서 놀라운 것이다.
추가로, 섬유(111) 내의 팽창된 중합체 미소구체에 의해 부여되는 공극의 존재는 코일 웨브(110)가 복합 매트(즉, 별도로 생산된 다음 에지를 따라 서로 접합되는 다수의 조각을 포함하는 매트)의 생산 과정에서 겪게 되는 고온을 더 잘 견딜 수 있게 하는 것으로 나타났다. 그러한 복합 매트는 흔히 개인 맞춤형 매트, 예를 들어, 글자, 이미지 등을 나타내는 매트의 생산이 가능하도록 제조된다.
예를 들어, 상기한 바와 같이 2개의 접합형 매트를, 예를 들어, 2개의 상이한 색상으로 제조하고, 제1 접합형 매트를 완벽하게 통과하는 관통 구멍을 (예를 들어, 글자 형상으로) 잘라내고, 그에 들어맞는 글자를 제2 접합형 매트로부터 잘라냄으로써, 그러한 복합 매트를 조립할 수 있다. 이어서, 제2 접합형 매트의 글자를 제1 접합형 매트 내의 상응하는 관통 절단 개구에 삽입하여 복합 매트를 형성할 수 있다. 이어서, 제2 접합형 매트의 배킹의 에지, 및 제2 접합형 매트의 배킹의 에지에 맞닿게 되는 제1 접합형 매트의 배킹의 에지가 함께 접합되도록 충분히 접합형 매트 둘 모두의 배킹을 가열할 수 있는 가열된 표면 상에 (배킹 면을 아래로 하여) 복합 매트를 놓는다. 당업계에서 진행 중인 문제점은 이러한 공정이 코일 웨브에 손상을 주거나 심지어 코일 웨브를 용융시키기에 충분히 높은 온도(예를 들어, 170 내지 190℃)를 필요로 한다는 점이다. 또한, 그러한 복합 매트의 조립은 전형적으로 수작업으로 수행된다. 따라서, 손상되거나 용융되지 않고서 (배킹들을 더 빨리 함께 접합하는 것을 가능하게 하는) 더 높은 온도를 견뎌낼 수 있는 코일 웨브의 능력은 복합 매트의 더욱 빠른 조립을 가능하게 하여 상응하는 더 높은 생산성을 가져올 수 있다. 본 명세서에 기재된 바와 같은 팽창된 중합체 미소구체의 존재에 의해 달성되는 다공성 섬유를 포함하는 코일 웨브를 본 명세서에 기재된 바와 같은 다공성 배킹과 함께 사용하는 것은 코일 웨브가 복합 매트의 조립에 있어서 더 높은 온도 및/또는 더 긴 고온 노출을 더 강하게 견뎌내게 할 수 있다는 것을 예상치 않게 알게 되었다.
언급된 바와 같이, 접합형 매트(150)는 코일 웨브(110)의 표면(113) 상에 (글자, 이미지 등을) 인쇄함으로써 추가로 장식할 수 있다. 그러한 인쇄는, 원하는 대로, 본 명세서에 기재된 접합 공정의 전 또는 후에 수행할 수 있다.
본 명세서에 개시된 바와 같은 접합형 매트는, 예를 들어, 바닥 매트 등에 사용될 수 있다. 당업자에게 쉽게 명백한 다른 용도가 가능할 수 있다.
실시예
도 4에 도시된 유형의 장치 및 공정을 사용하여 접합형 매트를 제조하였다.
코일 웨브
코일 웨브 재료는 미국 특허 제3,686,049호 및 제3,837,988에 기재된 것과 대체로 유사한 장치 및 방법을 사용하여 제조하였다.
하기의 대략적인 조성의 압출성 혼합물을 얻었다:
Figure pct00001
미국 특허 제3,837,988호에 기재된 것과 유사한 방식으로 이를 통해 중합체 용융물이 수직 하향으로 압출되어 담금질 탱크 내의 금속 롤의 접촉 표면과 잠시 접촉할 수 있는 오리피스를 갖는 다이를 포함하는 압출기를 제공하였다. 압출성 혼합물을 대략 155℃의 공급 구역 및 압축 구역 온도, 대략 160℃의 용융 구역 온도, 및 대략 200℃의 다이 온도에서 작동시킨 압출기 내로 공급하였다. 다이 오리피스는 직경이 대략 0.47 ㎜였고, 담금질 탱크 내의 담금질액의 표면으로부터 위로 대략 38 ㎝의 거리에 위치하였다. 담금질액은 대략 35℃에서 유지하였고 물과 계면활성제를 함유하였다.
압출성 혼합물을 다이 오리피스를 통해 대략 4 kg/분의 압출 속도로 압출하였다. 금속 롤과 잠시 접촉하는 과정에서, 압출된 섬유는 담금질액으로 들어가서, 평균 직경이 대략 0.6 ㎜ 범위인 섬유로 구성된 대략 1.2 ㎝ 두께의 코일 웨브를 형성하였다. 도 4에 도시된 방식으로, 코일 웨브를 담금질 탱크로부터 꺼내고 건조 유닛을 통과시켰다. 코일 웨브의 속도는 대략 2.5 미터/분이었다.
고결 결합제
하기의 대략적인 조성의 저점도, 고결 결합제(플라스티솔)를 얻었다:
Figure pct00002
코일 웨브 건조 유닛의 다운웨브에 위치한 코팅 유닛에 의해 결합제 플라스티솔을 건조된 코일 웨브 상에 배치하였다. 결합제 플라스티솔 코팅 유닛은 2개의 금속 롤(이들의 장축은 코일 웨브에 크로스웨브로 배향됨)로 구성되었는데, 이때 결합제 플라스티솔을 2개의 금속 롤 사이의 갭 내로 계량하여 공급하였다. 코일 웨브가 금속 롤 아래로 통과할 때, 금속 롤은 코일 웨브의 폭을 가로질러 대체로 균일하게 플라스티솔을 펴 바르도록 작동하였다.
배킹
하기의 대략적인 조성의 플라스티솔을 제조하였다:
Figure pct00003
플라스티솔 내의 발포제의 균일한 분산 및 발포제와 발포제 보조제의 탁월한 혼합을 얻기 위해, 본 명세서에서 앞서 기재된 2-단계 혼합 절차의 변형을 사용하였다. 이러한 절차에서, 다이옥틸 프탈레이트 가소제의 일부, 및 아조 발포제의 전부를 유성형 회전식 혼합기에 넣고 약 15분 동안 혼합하였다. 그 후에, 키커, 열안정제 및 이차 가소제를 첨가하고 혼합을 대략 5분 더 계속하였다. 그 후에, 다이옥틸 프탈레이트의 나머지 부분, 및 에멀젼 PVC 수지를 첨가하고 혼합을 대략 5분 더 계속하였다. 그 후에, 탄산칼슘 충전제를 첨가하고 혼합을 대략 10분 더 계속하였다. 혼합 동안 열을 가하지 않았으나, 혼합 공정으로 인해 조성물이 다소 가열된 것으로 관찰되었다.
융합된 PVC 플라스티솔의 용이한 이형을 가능하게 하는 표면을 포함하는 무한 중합체 벨트의 표면 상에 나이프 코팅에 의해 플라스티솔 조성물 (즉, 배킹 전구체)을 배치하였다. 배킹 전구체는 대략 1 ㎜의 공칭 두께로 나이프 코팅하였다. 이어서, 배킹 전구체가 위에 있는 무단 벨트는 (대략 2.5 미터/분의 속도로) 수평으로 계속 진행하여 가열된 금속 표면 위를 통과한다 (무단 벨트의 하부 표면이 가열된 금속 표면과 접촉함). 표면은 150℃에서 유지하였다. 가열된 표면은 (무단 벨트의 다운웨브 방향으로) 대략 1.5 미터 길이였다.
가열된 표면의 다운웨브 단부의 수 센티미터 이내의 위치에서, 도 4에 도시된 일반적인 방식으로 배킹 전구체 위에 코일 웨브를 내려놓았다. 이어서, 배킹 전구체와 코일 웨브가 그 위에 있는 무단 벨트는 대략 2 미터의 거리를 계속 진행하였고 (그 동안 코일 웨브의 섬유의 일부가 배킹 전구체 내로 부분적으로 침투함), 이어서 대략 180℃에서 유지된 마무리 오븐으로 들어갔다. 오븐 안에서의 체류 시간은 대략 4분의 범위였다. 오븐에서 빠져나갈 때, 접합형 매트는 대략 3 ㎜ 두께의 다공성 배킹과 그에 단단히 접합된 코일 웨브를 포함하였다. 이어서, 접합형 매트를 무단 벨트로부터 꺼냈고, 냉각 공기를 그로 향하게 하는 방식으로 냉각하였고, (최종 폭이 대략 1.2 미터인 접합형 매트를 제공하도록) 쓸모없는 에지를 필요한 대로 잘라내어 제거하고, 접합형 매트를 감았다.
상기에 기재된 바와 같이 제조된 전형적인 샘플에서, 배킹의 밀도는 대략 0.6 그램/세제곱센티미터였다. 대조적으로, 발포제가 없는 점을 제외하고는 유사한 조성의 샘플은 전형적으로 대략 1.3 그램/세제곱센티미터 범위의 밀도를 포함하였다.
상기한 바와 같이 제조된 전형적인 샘플에서, 코일 웨브 섬유 재료의 밀도는 대략 0.8 그램/세제곱센티미터였다. 대조적으로, 팽창된 중합체 미소구체가 없는 점을 제외하고는 유사한 조성의 샘플은 전형적으로 대략 1.5 그램/세제곱센티미터 범위의 밀도를 포함하였다.
상기에 개시된 실시예에 더하여, 수많은 추가 실험을 실시하였다. 예를 들어, 코일 웨브의 제조와 관련하여, 특히 상이한 수준의 팽창성 중합체 미소구체를 포함하는, 다양한 조성의 팽창성 수지를 사용하였다. 다양한 압출 온도를 사용하였고, 압출 다이와 담금질 조 사이의 다양한 거리를 시험하였다. 본 명세서의 실시예에 보고된 특정 조건이 상기 실시예의 특별한 상황에서 적합한 것으로 입증되었으나, 당업자는 상황에 따라 조건이 변화될 수 있음을 알 것이다. 유사하게는, 플라스티솔의 다양한 조성, 및 다양한 처리 조건을 배킹을 제조하는 데 사용하였다. 역시 유사하게는, 가열된 표면 및 마무리 오븐의 다양한 온도를 사용하였다. 따라서, 본 명세서에서는 단지 하나의 작업 실시예만을 보고하지만, 본 명세서에 보고된 발견의 적합한 범위를 더 충분히 이해하기 위해서 그러한 많은 작업 실시예를 수행하였음을 이해하여야 한다. 따라서, 본 명세서에 보고된 범위 및 최적 조건은 그러한 광범위한 실험의 정수(distilled product)를 나타낸다.
상기 기재된 시험 및 시험 결과는 예측성이기보다는 단지 예시적인 것으로서, 시험 절차에 있어서의 변형은 상이한 결과를 산출할 것으로 예상될 수 있다. 실시예 섹션에서의 모든 정량적 값들은 사용된 절차에 수반된 일반적으로 알려진 허용오차의 측면에서 근사치로 이해된다. 상기 상세한 설명 및 예들은 단지 명확한 이해를 위해 주어졌다. 이로부터 어떠한 불필요한 제한 사항도 이해되지 않을 것이다.
본 명세서에 개시된 예시적인 특정 구조, 특징, 상세 사항, 구성 등이 다수의 실시예에서 변형 및/또는 조합될 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 그러한 모든 변형 및 조합은 본 발명자에 의해 본 발명의 범위 내에 있는 것으로 고려된다. 따라서, 본 발명의 범주는 본 명세서에 기재된 예시적인 특정 구성으로 제한되어서는 안 되며, 오히려 특허청구범위의 언어에 의해 기재된 구성 및 이들 구성의 등가물에 의해 제한되어야 한다. 본 명세서와 본 명세서에 참고로 포함되는 임의의 문헌의 개시 내용 간에 상충 또는 모순이 있는 경우에는, 본 명세서가 우선할 것이다.

Claims (19)

  1. 대향하는 제1 및 제2 주표면을 포함하는 코일 웨브로서, 상기 코일 웨브는 방사상 주표면을 갖는 열가소성 중합체 섬유로 구성되고, 상기 열가소성 중합체 섬유의 적어도 일부는 팽창된 중합체 미소구체를 각각 포함하는 다공성 열가소성 중합체 섬유이며, 팽창된 중합체 미소구체는 섬유 전반에 분포되고 다공성 열가소성 중합체 섬유의 방사상 주표면이 고르지 않게 되도록 배열되는 코일 웨브와;
    대향하는 제1 및 제2 주표면을 포함하는 다공성 열가소성 중합체 배킹을 포함하며,
    코일 웨브의 제1 주표면은 다공성 열가소성 중합체 배킹의 제1 주표면에 접합된 접합형 매트.
  2. 제1항에 있어서, 팽창된 중합체 미소구체는 다공성 열가소성 중합체 섬유의 내부 전반에 분포되는 접합형 매트.
  3. 제1항에 있어서, 팽창된 중합체 미소구체는 다공성 열가소성 중합체 섬유 중에 약 0.4 중량% 내지 약 2.0 중량%의 로딩률(loading)로 존재하는 접합형 매트.
  4. 제1항에 있어서, 다공성 열가소성 중합체 섬유는 기공의 부재 시의 섬유의 열가소성 중합체 재료의 밀도의 약 60% 미만인 밀도를 포함하는 접합형 매트.
  5. 제1항에 있어서, 다공성 열가소성 중합체 섬유는 약 1.0 그램/세제곱센티미터 미만인 밀도를 포함하는 접합형 매트.
  6. 제1항에 있어서, 다공성 열가소성 중합체 섬유는 약 0.3 ㎜ 내지 약 1 ㎜의 평균 직경을 포함하는 접합형 매트.
  7. 제1항에 있어서, 팽창된 중합체 미소구체는 코일 웨브의 다공성 열가소성 중합체 섬유의 직경의 평균 약 10% 내지 약 50% 범위의 팽창된 직경을 포함하는 접합형 매트.
  8. 제1항에 있어서, 다공성 열가소성 중합체 배킹은 기공의 부재 시의 배킹의 열가소성 중합체 재료의 밀도의 약 60% 미만인 밀도를 포함하는 접합형 매트.
  9. 제1항에 있어서, 다공성 열가소성 중합체 배킹은 약 0.8 그램/세제곱센티미터 미만인 밀도를 포함하는 접합형 매트.
  10. 제1항에 있어서, 코일 웨브의 제1 주표면을 구성하는 적어도 일부의 다공성 열가소성 중합체 섬유의 적어도 일부 부분이 다공성 열가소성 중합체 배킹의 제1 주표면 내로 적어도 부분적으로 침투하는 접합형 매트.
  11. 제1항에 있어서, 다공성 열가소성 중합체 섬유의 적어도 일부를 섬유들 사이의 접촉 지점 또는 인접 지점에서 서로 접합하는 데 적어도 도움이 되며, 다공성 열가소성 중합체 섬유의 적어도 일부를 섬유와 배킹의 제1 주표면 사이의 접촉 지점 또는 인접 지점에서 다공성 열가소성 중합체 배킹의 제1 주표면에 접합하는 데 적어도 도움이 되는 결합제를 포함하는 접합형 매트.
  12. 제11항에 있어서, 다공성 열가소성 중합체 섬유는 가소화된 폴리 비닐 클로라이드로 구성되며, 다공성 열가소성 중합체 배킹은 포밍되고 고결된 폴리 비닐 클로라이드 플라스티솔(foamed, consolidated vinyl chloride plastisol)로 구성되고, 결합제는 고결된 폴리 비닐 클로라이드 플라스티솔로 구성되는 접합형 매트.
  13. 열가소성 중합체 용융물을 압출하여 압출된 섬유로 구성된 코일 웨브를 형성하는 단계로서, 여기서, 중합체 용융물은, 압출 공정 동안 팽창하여 압출된 섬유를 다공성으로 만들고 고르지 않은 방사상 주표면을 갖는 압출된 섬유를 제공하는 팽창성 중합체 미소구체를 포함하는 단계;
    발포제(blowing agent)를 포함하는 열가소성 중합체 배킹 전구체를 형성하는 단계;
    코일 웨브의 제1 주표면을 열가소성 중합체 배킹 전구체의 제1 주표면에 접합하는 단계; 및
    발포제를 활성화하고 열가소성 중합체 배킹 전구체를 고결하여 열가소성 중합체 배킹 전구체를 다공성 열가소성 중합체 배킹으로 변형하는 단계를 포함하는, 접합형 매트를 제조하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 중합체 용융물은 복수의 압출 다이 오리피스로부터 담금질액(quench liquid) 내로 압출되고, 중합체 용융물이 압출 다이 오리피스로부터 담금질액까지의 거리를 횡단하는 시간 동안 팽창성 중합체 미소구체가 팽창되는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 열가소성 중합체 배킹 전구체를 제1 고온에 노출시켜 발포제를 부분적으로 활성화하고 열가소성 중합체 배킹 전구체를 부분적으로 고결하고, 이어서 제1 고온보다 높은 제2 고온에 노출시켜 발포제의 활성화를 사실상 완결하고 열가소성 중합체 배킹 전구체의 다공성 열가소성 중합체 배킹으로의 고결을 사실상 완결하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 열가소성 중합체 배킹 전구체를 제1 고온에 노출시키고, 이어서 코일 웨브의 제1 주표면을 열가소성 중합체 배킹 전구체의 제1 주표면과 접촉시키고, 이어서 열가소성 중합체 배킹 전구체와 코일 웨브를 제2 고온에 노출시키는 단계를 포함하는 방법.
  17. 제16항에 있어서, 코일 웨브의 제1 주표면과 열가소성 중합체 배킹 전구체의 제1 주표면의 접촉과 열가소성 중합체 배킹 전구체 및 코일 웨브의 제2 고온에 대한 노출 사이에 일정 시간 간격이 허용되고, 상기 시간 간격 동안 코일 웨브 및 열가소성 중합체 배킹 전구체는 제1 고온보다 낮은 온도에 노출되고, 상기 시간 간격은 코일 웨브의 일부 섬유의 적어도 일부분이 열가소성 중합체 배킹 전구체 내로 적어도 부분적으로 침투하는 것을 가능하게 하기에 충분한 방법.
  18. 제13항에 있어서, 결합제의 일부분이 코일 웨브의 일부 섬유들 사이의 접촉 지점 또는 인접 지점에 모이도록 그리고 결합제의 일부분이 코일 웨브의 섬유와 열가소성 중합체 배킹 전구체의 제1 주표면 사이의 접촉 지점 또는 인접 지점에 모이도록 결합제를 코일 웨브의 내부에 배치하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 결합제를 고결하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
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