KR20130133896A

KR20130133896A - 차드를 포함하는 성형된 웨브

Info

Publication number: KR20130133896A
Application number: KR1020137028104A
Authority: KR
Inventors: 키스 조셉 스톤; 리차드 조지 코; 마티아스 요하네스 힐퍼트; 제임스 윌리엄 부쉬
Original assignee: 더 프록터 앤드 갬블 캄파니
Priority date: 2011-04-26
Filing date: 2012-04-24
Publication date: 2013-12-09
Also published as: US20120277701A1; JP5706037B2; CN103491919A; CA2834076A1; US9724245B2; RU2553031C1; BR112013025352A2; EP2701657B1; MX2013011924A; EP2701657A1; JP2014518780A; WO2012148908A1

Abstract

내부에 형성되는 이산된 3차원 요소를 포함하는 성형된 웨브로서, 이산된 3차원 요소의 적어도 일부는 대응하는 개구를 가진 차드를 포함하고, 개구는 주연부를 가지며, 차드는 길이를 갖고, 차드는 연결 세그먼트를 형성하는 개구 주연부의 일부분을 따라 부착되며, 연결 세그먼트는 전체 개구 주연부의 약 50% 미만이고, 웨브는 필름을 포함한다.

Description

차드를 포함하는 성형된 웨브{FORMED WEB COMPRISING CHADS}

본 발명은 차드(chad)를 갖는 성형된 웨브(formed web)에 관한 것이다. 차드는 필름 또는 필름-부직물 라미네이트(film-nonwoven laminate) 내에 형성될 수 있다.

열가소성 필름과 같은 웨브는 (톱시트(topsheet) 및 백시트(backsheet)와 같은) 흡수 용품, (플로우 랩(flow wrap), 수축 랩(shrink wrap), 및 폴리백(polybag)과 같은) 패키징, 쓰레기 봉투, 음식 랩, 치실, 와이프(wipe), 전자 구성요소 등의 구성요소 재료를 비롯한 다양한 용도를 갖는다. 웨브의 이들 용도 중 많은 경우에, 웨브의 표면에 바람직한 감촉(예컨대, 부드러운, 비단결 같은), 시각적 인상, 및/또는 청각적 인상뿐만 아니라, 하나 이상의 바람직한 특성, 예컨대 개선된 유체 취급 또는 강도를 제공할 수 있는 텍스처 형성된 3차원 표면을 웨브가 갖는 것이 유리할 수 있다. 바람직한 감촉을 나타내는 웨브는 진공 성형 공정, 액압성형(hydroforming) 공정, 엠보싱 공정 등을 통해 제조될 수 있다.

바람직한 감촉, 시각적 인상 및/또는 청각적 인상뿐만 아니라 추가적인 특성을 갖는 웨브를 개발할 필요성이 있다. 흡수 용품에 사용되는 웨브의 경우에, 웨브의 단일 부분이 웨브 상의 미리설정된 위치에서 (개선된 부드러움, 유체 취급 또는 다른 특성과 같은) 이중 또는 그보다 많은 특성을 포함하는 것이 바람직하다.

내부에 형성되는 이산된 3차원 요소를 포함하는 성형된 웨브로서, 이산된 3차원 요소의 적어도 일부는 대응하는 개구를 가진 차드를 포함하고, 개구는 주연부를 가지며, 차드는 길이를 갖고, 차드는 연결 세그먼트(connection segment)를 형성하는 개구 주연부의 일부분을 따라 부착되며, 연결 세그먼트는 전체 개구 주연부의 약 50% 미만이고, 웨브는 필름을 포함한다.

본 발명의 특정 실시예의 하기 상세한 설명은 본 명세서에 포함된 도면과 함께 읽을 때 가장 잘 이해될 수 있다.

도 1a 및 도 1b는 차드를 포함하는 웨브의 이미지.
도 2a 내지 도 2e는 이산된 3차원 요소의 예.
도 3은 웨브의 일부분의 사시도.
도 4는 다른 웨브의 일부분의 사시도.
도 5는 차드를 포함하는 웨브의 이미지.
도 6은 차드의 예시.
도 7은 차드를 포함하는 다른 웨브를 도시하는 도면.
도 8은 한 쌍의 맞물리는 성형 구조물의 사시도.
도 9는 다른 쌍의 맞물리는 성형 구조물의 사시도.
도 10은 다른 쌍의 맞물리는 성형 구조물의 사시도.
도 11a 및 도 11b는 다른 쌍의 맞물리는 성형 구조물의 사시도.
도 12는 성형 구조물의 일부분의 사시도.
도 13은 개구 및 만입부를 예시하는 사시도.
도 14a 내지 도 14d는 보이드(void)(30) 및 돌출부(20)의 예시적인 조합을 예시하는 도면.
도 15a 내지 도 15h는 다양한 돌출부 기하학적 형상의 예시.
도 16은 다양한 진폭을 갖는 웨브 및 성형 구조물의 표현.
도 17a 내지 도 17c는 돌출부 대 보이드의 상이한 비의 예시.
도 18은 성형 공정의 사시도.
도 19는 다른 성형 공정의 사시도.
도 20a 및 도 20b는 성형 공정의 사시도.
도 21a 내지 도 21c는 예 1, 예 2 및 예 3의 치형부를 예시하는 도면.
도 22는 예 1의 웨브를 예시하는 도면.
도 23은 예 2의 웨브를 예시하는 도면.
도 24는 예 3의 웨브를 예시하는 도면.

본 발명은 종래 기술의 전술된 단점들 중 하나 이상을 극복하는 웨브에 관한 것이다. 종래 기술의 웨브와 비교할 때, 새로운 웨브의 실시예는 "차드", 또는 웨브 재료의 플랩(flap), 및 연관된 개구의 형태인 이산된 3차원 요소("3-D 요소")를 포함하는 웨브의 형성을 가능하게 한다. 차드는 대응하는 개구의 주연부에 부분적으로만 부착되며, 따라서 차드의 굽힘 및 힌지운동 능력으로 인해 바람직한 부드러움을 제공한다. 흡수 용품에 사용되는 웨브의 경우에, 그러한 새로운 구조물은 웨브 상의 미리설정된 위치에서, 웨브의 단일 부분에 (개선된 부드러움, 유체 취급 또는 다른 특성과 같은) 다수의 특성을 제공하는 것들을 포함할 수 있다.

전구체 웨브

전구체 웨브(precursor web)(50)는 후술되는 공정에 따라 성형된 웨브(60)로 변환된다. 적합한 전구체 웨브(50)는 이산된 3차원 요소("3-D 요소")(62)를 갖는 웨브(60)를 제조하기 위해, 전구체 웨브(50)가 성형 구조물(110, 120)의 성형 요소들(10) 사이에 강제로 순응되도록, 공정의 변형 구역 내에서 웨브에 가해지는 변형률에 의해 그들의 항복점을 지나 변형될 수 있는 재료를 포함한다. 전구체 웨브(50)는 필름, 예컨대 중합체 또는 열가소성 필름을 포함하고, 선택적으로, 셀룰로오스, 포일, 예컨대 금속성 포일(예컨대, 알루미늄, 황동, 구리 등), 중합체 또는 열가소성 필름, 지속성 중합체를 포함하는 웨브, 발포체, 합성 섬유를 포함하는 섬유질 부직 웨브(예컨대, 타이벡(TYVEK)^®), 콜라겐 필름, 키토산 필름, 레이온, 셀로판 등과 라미네이팅된다. 적합한 필름은 캐스트 및 블로운 둘 모두를 포함한다. 웨브(50)는 미국 특허 출원 제12/879,567호에 기술된 것과 유사할 수 있다. 성형 전의 전구체 웨브(50)의 두께는 전형적으로 5 내지 150 마이크로미터, 10 내지 100 마이크로미터, 또는 15 내지 50 마이크로미터의 범위일 것이다. 다른 적합한 두께는 10, 15, 20, 25, 또는 30 마이크로미터를 포함한다.

열가소성 전구체 웨브(50)는 전형적으로 항복점을 가질 것이며, 전구체 웨브(50)는 바람직하게는 웨브(60)를 형성하기 위해 그의 항복점을 지나 신장된다. 즉, 전구체 웨브(50)는 전구체 웨브(50)가 원하는 이산된 3-D 요소(62)를 생성할 정도로 파열 없이 변형될 수 있도록 충분한 항복 특성을 가져야 한다. 이하 개시되는 바와 같이, 온도와 같은 공정 조건은 원하는 이산된 3-D 요소(62)를 갖는 웨브(60)를 형성하기 위해 주어진 중합체가 파열되거나 파열되지 않고서 신장되는 것을 허용하도록 주어진 중합체에 대해 달라질 수 있다. 따라서, 일반적으로 웨브(60)를 생성하기 위한 전구체 웨브(50)로서 사용되는 바람직한 개시 재료는 낮은 항복 및 높은-연신 특성을 나타낸다는 것이 밝혀졌다. 전구체 웨브(50)로서 사용하기에 적합한 필름의 예는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE), 및 선형 저밀도 폴리에틸렌과 저밀도 폴리에틸렌의 블렌드(LLDPE/LDPE)를 포함한다.

2개의 전구체 웨브(50)의 적어도 일부분은 엠보싱된 시일(embossed seal)에 의해 연결될 수 있으며, 시일은 적어도 2개의 웨브 내에 형성된 공동-정합된(co-registered) 동심인 이산된 3-D 요소를 포함하고, 이산된 3-D 요소는 개방된 근위 단부를 갖는다. 필름/필름, 필름/부직물 및 안정한 시일을 밀봉하는 것에 대한 더 많은 상세 사항은 미국 특허 출원 공개 제2010/0233428호 및 미국 특허 출원 제12/879,531호를 참조한다.

전구체 웨브(50)는 또한 선택적으로 웨브(60)의 시각적 외양을 개선하기 위해, 재료에 색상을 부여하는 데 사용되는 안료, 레이크, 토너, 염료, 잉크 또는 기타 제제와 같은 착색제를 포함할 수 있다. 본 발명에 적합한 안료는 무기 안료, 진주광택 안료(pearlescent pigment), 간섭 안료 등을 포함한다. 적합한 안료의 비제한적인 예는 활석, 운모, 탄산마그네슘, 탄산칼슘, 규산마그네슘, 규산알루미늄마그네슘, 실리카, 이산화티타늄, 산화아연, 적색 산화철, 황색 산화철, 흑색 산화철, 카본 블랙, 울트라마린, 폴리에틸렌 분말, 메타크릴레이트 분말, 폴리스티렌 분말, 실크 분말, 결정질 셀룰로오스, 전분, 티탄산 운모, 산화철 티탄산 운모, 옥시염화비스무트 등을 포함한다. 적합한 착색된 웨브가 미국 특허 출원 공개 제2010/0233438호 및 미국 특허 출원 공개 제2010/0233439호에 기술되어 있다. 전구체 웨브(50)는 미국 특허 출원 제12/879,567호에 기술된 것과 같은 다양한 선택적 성분을 포함할 수 있다.

성형된 웨브

원하는 부드러운 손 감촉, 미적으로 만족스러운 시각적 외양, 및 개선된 소리 효과(예컨대, 취급되거나 수동으로 조작될 때, 전구체 웨브(50)와 비교할 때 웨브(60)가 더 적은 소리를 생성할 수 있음)와 같은 다양한 원하는 구조적 특징 및 특성을 가질 수 있는 성형된 웨브(60)를 형성하기 위해, 전구체 웨브(50)가 본 개시 내용의 공정에 따라 처리된다. 제1 및 제2 성형 구조물(110, 120)의 성형 요소들(10) 사이에 전구체 웨브(50)를 순응시키기 위해 한 쌍의 맞물리는 성형 구조물(101)이 제공된다. 이로써, 도 1a에 도시된 바와 같은, 이산된 3차원 요소("3-D 요소")(62)를 갖는 제1 웨브(60)가 생성된다. 도 1b는 도 1a에 "3"으로 도시된 3-D 요소(62)의 확대도를 도시하며; 구체적으로 3-D 요소(62)는 차드(73)이다. 다른 예시적인 이산된 3-D 요소(62)가 도 2a 내지 도 2e에서 사진으로 나타나 있다. 도 2a는 측벽이 폭 방향으로 박화된(thinned) 버블(bubble)(90)을 도시한다. 도 2b는 후드(hood)(92)를, 도 2c는 리본(94)을, 도 2d는 차드(73)를, 그리고 도 2e는 크레이터(crater)(96)를 도시한다. 이산된 3-D 요소(62)가 일반적으로 웨브의 제1 표면(76), 제2 표면(78) 또는 이들 두 표면 상에서 웨브(60)의 돌출된 연장부로서 형성된다. 이로써, 이산된 3-D 요소(62)는 웨브(60)와 일체인 것으로 기술될 수 있고, 전구체 웨브(50)의 영구적인 국부적 소성 변형에 의해 형성될 수 있다. 이산된 3-D 요소(62)는 개방된 근위 단부(64) 및 개방된(67)(예컨대, 도 3) 또는 폐쇄된(68)(예컨대, 도 4) 원위 단부를 한정하는 측벽(70)을 갖는 것으로 기술될 수 있다.

이산된 3-D 요소(62)는 각각 인접한 3-D 요소들(62) 사이의 최소 진폭 A_min으로부터 폐쇄된 또는 개방된 원위 단부(66)에서의 최대 진폭 A_max까지 측정되는 높이 h를 갖는다. 이산된 3-D 요소(62)는 대체로 원통형인 구조물의 경우 측방향 단면에서의 외경인 직경 d를 갖는다. "측방향"이라는 것은 제1 표면(76)의 평면에 대체로 평행한 것을 의미한다. 이산된 3-D 요소(62)의 비-균일한 측방향 단면 및/또는 비-원통형 구조물을 갖는 대체로 원주형인 이산된 3-D 요소(62)의 경우에, 직경 d는 이산된 3-D 요소의 높이 h의 ½에서 평균 측방향 단면 치수로서 측정된다. 따라서, 각각의 이산된 3-D 요소에 대해, h/d로서 정의된 종횡비가 결정될 수 있다. 이산된 3-D 요소는 0.2 이상, 0.3 이상, 0.5 이상, 0.75 이상, 1 이상, 1.5 이상, 2 이상, 2.5 이상, 또는 3 이상의 종횡비 h/d를 가질 수 있다. 이산된 3-D 요소(62)는 전형적으로 30 마이크로미터 이상, 50 마이크로미터 이상, 65 마이크로미터 이상, 80 마이크로미터 이상, 100 마이크로미터 이상, 120 마이크로미터 이상, 150 마이크로미터 이상, 또는 200 마이크로미터 이상의 높이 h를 가질 것이다. 또는, 이산된 3-D 요소(62)는 최대 5 ㎝, 2.5 ㎝, 최대 2 ㎝, 최대 1.5 ㎝, 최대 1 ㎝, 최대 0.5 ㎝, 최대 0.1 ㎝, 또는 최대 0.02 ㎝의 더 큰 높이 h를 가질 수 있다. 3-D 요소(62)는 전형적으로 전구체 웨브(50)의 두께와 적어도 동일한, 또는 전구체 웨브(50)의 두께의 적어도 2배, 또는 바람직하게는 전구체 웨브(50)의 두께의 적어도 3배인 높이일 것이다. 이산된 3-D 요소(62)는 50 마이크로미터 내지 790 마이크로미터, 50 마이크로미터 내지 600 마이크로미터, 50 마이크로미터 내지 500 마이크로미터, 65 마이크로미터 내지 400 마이크로미터, 또는 75 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 직경 d를 가질 수 있다. 또는, 이산된 3-D 요소(62)는 최대 2.5 ㎝, 최대 2 ㎝, 최대 1.5 ㎝, 최대 1 ㎝, 최대 0.5 ㎝, 최대 0.1 ㎝, 또는 최대 0.08 ㎝의 더 큰 직경을 가질 수 있다. 대체로 비-원주형 또는 불규칙적 형상을 갖는 이산된 3-D 요소(62)의 경우에, 이산된 3-D 요소의 직경은 ½ 높이에서 이산된 3-D 요소의 회전 반경의 2배로서 한정될 수 있다. 일 실시예에서, 이산된 3-D 요소의 직경은 일정하거나 진폭이 증가함에 따라 감소한다(진폭은 폐쇄된 또는 개방된 원위 단부(66)에서 최대로 증가함). 이산된 3-D 요소(62)의 직경, 또는 평균 측방향 단면 치수는 근위 부분에서 최대일 수 있고, 측방향 단면 치수는 원위 단부까지 꾸준히 감소한다. 이러한 구조물(110, 120)은 웨브(60)가 성형 구조물(110, 120)로부터 용이하게 제거될 수 있는 것을 보장하는 것을 돕는 데 바람직하다.

전구체 웨브(50)의 박화는 높은 종횡비의 이산된 3-D 요소(62)를 형성하는 데 요구되는 비교적 깊은 인발로 인해 일어날 수 있다. 예를 들어, 박화는 폐쇄된(68) 또는 개방된(67) 원위 단부(66)에서, 그리고/또는 측벽(70)을 따라 관찰될 수 있다. "관찰된다"라는 것은 확대된 단면에서 볼 때 박화가 뚜렷함을 의미한다. 그러한 박화는 박화된 부분을 만졌을 때 압축 또는 전단에 대한 저항을 거의 제공하지 않기 때문에 유익할 수 있다. 예를 들어, 사람이 이산된 3-D 요소(62)를 나타내는 면 상에서 웨브(60)를 만질 때, 사람의 손가락 끝은 먼저 이산된 3-D 요소(62)의 폐쇄된 또는 개방된 원위 단부(67)와 접촉한다. 이산된 3-D 요소(62)의 높은 종횡비, 및 원위 단부(66)에서 그리고/또는 측벽(70)을 따른 전구체 웨브(50)의 벽 박화로 인해, 이산된 3-D 요소(62)는 사람의 손가락에 의해 웨브(60) 상에 부여되는 압축 또는 전단에 대한 저항을 거의 제공하지 않는다.

원위 단부(66)에서, 그리고/또는 측벽(70)을 따라 성형된 웨브(60)를 박화하는 것은 전구체 웨브(50)의 두께에 대해, 또는 웨브(60)의 이산된 3-D 요소(62)를 완전히 둘러싸는 랜드 영역(land area)(61)의 두께에 대해 측정될 수 있다. 웨브(60) 또는 3-D 요소(62)는 전형적으로 전구체 웨브(50)의 두께에 대해 25% 이상, 50% 이상, 또는 75% 이상의 박화를 나타내는 적어도 일부분을 포함할 것이다. 웨브(60) 또는 3-D 요소(62)는 전형적으로 웨브(60)의 이산된 3-D 요소(62)를 둘러싸는 랜드 영역의 두께에 대해 25% 이상, 50% 이상, 75% 이상, 또는 85% 이상의 박화를 나타내는 적어도 일부분을 포함할 것이다. 일부 경우에서, 예컨대 비교적 예리하지 않은 돌출부(20)를 사용할 때, 원위 단부(66)에서 비교적 적은 박화가 존재한다. 그러한 예에서, 마찰 고정(friction lock)이 발생하여, 측벽(70) 상에 상대적으로 더 많은 박화가 야기되는 것으로 여겨진다.

벨루어 천(velour fabric)의 감촉과 같은 바람직한 부드러운 감촉은 이산된 3-D 요소(62)의 적어도 일부가 도 1a, 도 1b, 도 2d 및 도 5에 도시된 차드(73)를 포함할 때 달성된다. 차드(73)는 측벽(70)의 적어도 일부분이 박화되고 파열되어, 도 5에 도시된 바와 같이, 개구(83) 및 웨브 재료의 플랩 또는 차드(73)가 웨브(60)에 부착된 상태로 남게 될 때 형성된다. 섬유질 구조물을 가진 필름 라미네이트가 사용되는 경우, 전구체 웨브(50)는 웨브(60)가 차드(73)의 개구(83)의 평면 위로 돌출하는 섬유를 포함하지 않도록 배향되어야 한다. 차드(73)의 방향으로 개구(83) 내로 또는 개구를 통과하여 돌출하는 섬유는 없다.

본 명세서에 기술된 다른 3-D 요소(62)와 달리, 차드(73)는 개구의 주연부 P_a에 부분적으로만 연결된다. 일 실시예에서, P_a는 대략 개구 직경 d에 π를 곱한 것과 같다. 차드(73)는 개구 주연부 P_a의 일부분을 따라 연결 세그먼트 CS에서 부착된다. 이는 차드(73)가 전체 주연부 둘레에서, 또는 개구 주연부를 따라 2개 이상의 연결 세그먼트에서 부착되는 3-D 요소(62)보다 더 많은 방향으로 더욱 자유롭게 이동할 수 있도록 한다. 연결 세그먼트 CS는 기계 방향에 대해 개구의 주연부 P_a의 임의의 부분 상에 위치될 수 있다. 연결 세그먼트 CS는 전체 개구 주연부 P_a의 약 50% 미만, 약 40% 미만, 약 30% 미만, 약 20% 미만, 또는 약 10% 미만이다. 연결 세그먼트 CS의 길이가 더욱 더 짧아짐에 따라, 차드(73)는 그의 연결 세그먼트 CS를 중심으로 더욱 용이하게 힌지운동하거나, 이동하거나, 굽혀지거나, 회전할 수 있다. 바람직하게는, 차드(73)는 연결 세그먼트 CS를 중심으로 힌지운동가능하다.

3-D 요소는 개구(83)당 하나의 차드(73) 또는 개구(83)당 하나 초과의 차드(73)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 개구(83)당 하나의 차드(73)가 존재한다. 개구(83)는 웨브 표면(76)과 동일 높이에 있을 수 있거나, 이는 크레이터(예컨대, 도 2d)의 형태와 같이 웨브 표면(76)의 평면 위에 있을 수 있다. 따라서, 개구(83)는 높이 H_a를 가질 수 있다. 도 6에 도시된 바와 같이, 차드(73)는 전형적으로 30 마이크로미터 이상, 또는 65 마이크로미터 이상, 또는 100 마이크로미터 이상, 200 마이크로미터 이상, 300 마이크로미터 이상, 400 마이크로미터 이상, 500 마이크로미터 이상, 600 마이크로미터 이상, 또는 700 마이크로미터 이상의 길이 L_c(그의 연결 세그먼트로부터 연장될 때)를 가질 것이다. 또는, 차드(73)는 최대 7.5 ㎝, 5 ㎝, 2.5 ㎝, 2 ㎝, 1.5 ㎝, 1 ㎝, 0.5 ㎝, 0.1 ㎝, 또는 최대 0.08 ㎝의 더 큰 길이 L_c를 가질 수 있다. 또는, 차드(73)는 개구(83)의 직경 d의 적어도 2배, 3배, 4배, 또는 최대 10배의 길이 L_c를 가질 수 있다. 차드(73)의 두께 T_c는 차드(73)의 길이 L_c를 따라 달라질 수 있다. 차드(73)의 폭은 연결 세그먼트 CS 길이보다 넓거나, 좁거나, 유사할 수 있다. 차드(73)의 폭 W_c는 차드(73)의 길이 L_c의 ½에서 측정될 수 있다. 차드(73)는 종횡비 AR_c = L_c / W_c를 갖는다. AR_c는 0.5, 0.75, 1, 1.5, 2, 3, 또는 4보다 클 수 있다. 웨브의 차드(73)의 종횡비 AR_c가 증가함에 따라, 웨브는 더 부드러워질 것이다. (다른 차드(73)일 수도 그렇지 않을 수도 있는) 다른 3-D 요소(62)와 차드(73)의 중심-대-중심 간격은 차드의 개구(83)의 중심으로부터 측정된다. 바람직하게는, 차드(73)는 그들의 길이 L_c를 따라 다양한 지점에서 굽힘가능하다.

웨브(60) 상의 차드(73)의 수, 크기 및 분포는 원하는 부드러운 감촉 및 시각적 효과에 기초하여 미리설정될 수 있다. 웨브 내에 형성된 3-D 요소(62)의 적어도 일부, 25% 이상, 50% 이상, 75% 이상, 95% 이상, 또는 전부가 차드(73)이다. 일회용 흡수 용품, 또는 패키징에서의 톱시트, 백시트 또는 이형지 랩퍼(release paper wrapper)와 같은 응용의 경우, 차드(73)가 웨브(60)의 일 표면으로부터만 돌출하는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 웨브(60)가 일회용 흡수 용품에서 톱시트로서 사용될 때, 웨브(60)는 차드(73)가 우수한 부드러운 인상을 위해 피부와 접촉하도록 배향될 수 있다. 다른 실시예에서, 웨브(60)의 제1 표면(76)과 제2 표면(78) 둘 모두의 상에 차드(73)를 갖는 것이 바람직할 것이다. 흡수 용품에 사용되는 웨브의 경우에, 그러한 새로운 구조물은 웨브 상의 미리설정된 위치에서, 웨브의 단일 부분에 (개선된 부드러움, 유체 취급 또는 다른 특성과 같은) 다수의 특성을 제공하는 것들을 포함할 수 있다. 차드(73)는 전형적으로 그들의 개구(83)와 동일한 면적을 갖지 않으며, 따라서 우수한 일방향 밸브를 형성하지 않을 것이다.

차드(73)는 전형적으로 전구체 웨브(50)의 두께에 대해 25% 이상, 50% 이상, 또는 75% 이상의 박화를 나타내는 적어도 일부분을 포함할 것이다. 차드(73)는 전형적으로 차드(73)를 둘러싸는 랜드 영역의 두께에 대해 25% 이상, 50% 이상, 75% 이상, 또는 85% 이상의 박화를 나타내는 적어도 일부분을 포함할 것이다. 바람직한 실시예에서, 차드(73)는 차드(73)를 둘러싸는 랜드 영역의 두께에 대해 75% 이상의 박화를 나타내는 적어도 일부분을 포함한다. 바람직한 웨브 부드러움을 달성하기 위해, 박화는 길고 좁은 차드(73)를 얻기 위해 최대화될 수 있다. 차드(73)로부터 기인하는 웨브(60)의 캘리퍼에서의 변화는 매우 적다(그러나, 크레이터-유형 개구(83)는 웨브(60)의 캘리퍼를 변화시킬 수 있음). 차드(73)가 웨브의 벌크 캘리퍼를 변화시키더라도 많이 변화시킬 수 없는 하나의 이유는 차드(73)가 웨브(60)에 수직하게 융기되기보다는 (예컨대, 웨브와 접촉하거나 웨브에 평행하게) 웨브(60)의 상부에 누워 있을 수 있기 때문이다. 이는 추가적인 처리(예컨대, 접힘, 패키징)가 가해지는 차드(73) 및/또는 웨브(60)의 얇고 약한 특성에 기인할 수 있다. (연결 세그먼트 부분에 더해) 차드(73)의 적어도 일부분은 웨브(60)와 접촉할 수 있다; 예컨대, 흡수 용품은 톱시트의 신체-접촉 표면에 대항하여 평판하게 누워 있는 차드를 포함하는 톱시트를 포함할 수 있다.

제1 표면(76)의 단위면적당 이산된 3-D 요소(62)의 수인 이산된 3-D 요소(62)의 "면적 밀도"는 최적화될 수 있고, 웨브(60)는 제곱센티미터당 약 200개 내지 약 3,000개; 또는 약 200개 내지 약 10,000개; 약 220개 내지 8,000개; 약 240개 내지 약 6,000개; 약 300개 내지 약 5,000개; 또는 약 350개 내지 약 3,000개의 이산된 3-D 요소(62)를 포함할 수 있다. 또는, 웨브(60)는 제곱센티미터당 약 0.1개 내지 약 10,000개, 4개 내지 약 10,000개, 약 95개 내지 10,000개, 약 240개 내지 약 10,000개, 약 350개 내지 약 10,000개, 약 500개 내지 약 5,000개, 또는 약 700개 내지 약 3,000개의 이산된 3-D 요소(62)를 포함할 수 있다. 일반적으로, 중심-대-중심 간격은 적절한 촉각적 인상을 위해 최적화될 수 있는 한편, 이와 동시에 웨브가 예컨대 톱시트로서 사용될 때 이산된 3-D 요소들(62) 사이에 유체와 같은 재료의 포착을 최소화한다. 인접한 이산된 3-D 요소들(62) 사이의 중심-대-중심 간격 C는 약 800 마이크로미터 미만이거나 약 800 마이크로미터 초과일 수 있다. 다른 허용가능한 중심-대-중심 간격은 약 30 마이크로미터 내지 약 700 마이크로미터, 약 50 마이크로미터 내지 약 600 마이크로미터, 약 100 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터, 또는 약 150 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터이다. 추가적인 허용가능한 중심-대-중심 간격은 약 30 마이크로미터 내지 약 32,000 마이크로미터, 약 100 마이크로미터 내지 약 5,000 마이크로미터, 약 150 마이크로미터 내지 약 1,000 마이크로미터, 약 150 마이크로미터 내지 약 600 마이크로미터, 또는 약 180 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터이다.

제1 이산된 3-D 요소(62)에 더하여 제2 이산된 3-D 요소(74) 및/또는 제3 이산된 3-D 요소(75)를 갖는 제2 웨브(80)가 이하 기술되고 도 7에 도시된 바와 같이 생성될 수 있다. 다양한 3-D 요소(62, 74, 75)는 동일하거나, 유사하거나, 상이하거나, 이들의 조합일 수 있다. 제2 이산된 3-D 요소(74) 및/또는 제3 이산된 3-D 요소(75)는 제1 이산된 3-D 요소(62)에 인접하여, 이들 사이에, 또는 이들과 적어도 부분적으로 중첩하여 형성될 수 있다. 이들은 웨브의 다양한 면 상에 형성될 수 있다. 3-D 요소의 위치는 예컨대 웨브의 중앙, 주연부, 구역 내 등으로 다양할 수 있다. 제1 이산된 3-D 요소(62), 제2 이산된 3-D 요소(74), 및/또는 제3 3-D 요소(75)는 다양한 크기일 수 있고, 개방된 및 폐쇄된 원위 단부의 다양한 조합을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 제1 이산된 3-D 요소(62) 및 제2 이산된 3-D 요소(74)는 폐쇄된 원위 단부(68)를 갖는 반면, 제3 이산된 3-D 요소(75)는 개방된 원위 단부를 갖는다. 일 실시예에서, 성형된 웨브(80)는 3-D 요소가 없는 영역뿐만 아니라, 차드(73) 형태의 제1 이산된 3-D 요소, 거대-원뿔(74) 형태의 제2 3-D 요소, 터프트(tuft)(75) 형태의 제3 3-D 요소를 포함한다. 차드(73)는 웨브(60)의 제1 또는 신체-대향 표면(76) 상에 형성될 수 있고; 거대-원뿔(74)은 웨브(80)의 제2 또는 비-신체 대향 표면(78) 상에 형성될 수 있으며; 터프트(75)는 웨브(80)의 제1 표면(76) 상에 형성될 수 있다. 차드(73)는 전체 웨브(60) 상에 위치되는 미세-텍스처일 수 있는 반면, 거대-원뿔(74)은 웨브의 중심 영역 내에 위치되는 거대-텍스처일 수 있고, 터프트(75)는 주연부 영역 내에 위치되는 거대-텍스처일 수 있다. 미국 특허 출원 공개 제2010/0036338 A1호는 차드(73)와 조합될 수 있는 다른 웨브를 제공한다.

성형 구조물

성형 공정은 도 8 내지 도 10에 도시된 것과 같은 한 쌍의 강성의 맞물리는 성형 구조물을 포함하는 장치를 통해 수행될 수 있다. 성형 구조물은 롤러, 플레이트, 벨트, 슬리브 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 성형 구조물의 쌍(101)은 그들 사이에 닙을 한정하는 한 쌍의 역회전 롤러, 한 쌍의 플레이트 및 한 쌍의 벨트를 포함하지만 이로 제한되지 않는다. 일 실시예에서, 도 8에 도시된 바와 같이, 맞물리는 성형 구조물의 쌍(101)은 기계 방향 MD로 결합하는 한 쌍의 역회전 롤러(102, 103)이다. 롤러를 구비한 성형 장치를 사용하는 것은 연속 공정의 경우, 특히 공정의 속도가 관심의 대상이 되는 경우에 유리할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 맞물리는 성형 구조물의 쌍(101)은 기계 방향 MD로부터 각도 AA에서 결합하는 한 쌍의 역회전 롤러(104, 105)이다. 다른 실시예에서, 도 10에 도시된 바와 같이, 맞물리는 성형 구조물의 쌍(101)은 한 쌍의 플레이트(106, 107)이다. 다른 바람직한 실시예에서, 맞물리는 성형 구조물의 쌍은 무한 벨트를 포함할 수 있다. 도 10, 도 11a 및 도 11b를 참조하면, 본 개시 내용의 공정에서의 사용을 위한 개별 성형 구조물(110, 120)(또는 추가의 텍스처 형성 단계의 임의의 추가의 성형 구조물(210, 220))은 복수의 성형 요소(10)를 포함한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "성형 구조물"은 일반적으로 웨브에 텍스처를 부여할 수 있는 구조물을 지칭한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "성형 요소"는 일반적으로 웨브에 텍스처를 제공하는 요소를 지칭하며; 성형 요소의 유형은 이산된 돌출부, 이산된 보이드, 연속적인 보이드, 또는 이들의 조합을 포함한다. 성형 요소는 형상, 크기, 예리함, 테이퍼, 종횡비, 및/또는 중심-대-중심 간격에 있어서 다를 수 있다. 하나의 유형 또는 다수의 유형의 성형 요소(10)가 단일 성형 구조물 상에 존재할 수 있다. 일반적으로, 한 쌍의 맞물리는 성형 구조물은 적어도 2개의 유형의 성형 요소를 포함한다. 예를 들어, 제1 성형 구조물(110)은 보이드(30)를 포함할 수 있는 반면에, 제2 성형 구조물(120)은 돌출부(20)를 포함할 수 있다. 대안적으로, 제1 및 제2 성형 구조물(110, 120)은 동일한 유형의 성형 요소(10)를 가질 수 있으며; 예를 들어 도 11a 및 도 11b에 예시된 바와 같이, 성형 구조물(110, 120) 둘 모두가 돌출부(20) 및 보이드(30)를 포함할 수 있다. 도 11b에 도시된 실시예에서, 인접한 돌출부들(20) 사이의 간격이 보이드(30)로서 작용한다. 특징부 또는 영역과 관련하여, 본 명세서에 사용되는 바와 같은 "인접한"이라는 용어는 가깝거나 근접한 것을 의미하며, 서로 접촉할 필요는 없다.

도 12에 예시된 바와 같이, 제1 및 제2 성형 구조물(110, 120) 중 어느 하나 또는 둘 모두의 성형 요소(10)는 이산된 돌출부(22)(예컨대, 필러(24) 또는 치형부(26)), 리지(28), 이산된 보이드(32)(예컨대, 개구(34) 또는 만입부(36)), 연속적인 보이드(38), 홈(39), 또는 이들의 조합으로부터 선택되는 돌출부(20) 또는 보이드(30)를 포함할 수 있다. 성형 구조물(110, 120)은 성형 요소(10)를 완전히 둘러싸는 랜드(40)를 추가로 포함할 수 있다. 성형 구조물(110, 120)의 성형 요소(10)는 통상적인 텍스처 형성 또는 엠보싱 공정에서 성형 구조물(110, 120) 상에 사용되는 전형적인 패턴에 비해 규모가 작을 수 있다. 본 개시 내용의 공정은 박화된 원위 단부(66) 및/또는 측벽(70)을 구비한 비교적 높은 종횡비의 3-D 요소(62)를 포함하는 웨브(60)를, 웨브를 가열하지 않고서도 그리고 고속에서도 생성할 수 있다.

도 13은 본 명세서에 기술된 이산된 보이드(32)의 2개의 예시적 유형: 개구(34) 및 만입부(36) 사이의 차이를 예시한다. 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "개구(34)"는 개방부의 깊이를 제한하는 저부 표면을 포함하지 않는 성형 구조물(110, 120) 내의 개방부를 지칭한다. 대조적으로, 본 명세서에 사용되는 바와 같이, "만입부(36)"는 성형 구조물(110, 120)의 두께 미만으로 개방부의 깊이를 제한하는, 저부 표면 또는 골(31)을 갖는 성형 구조물(110, 120) 내의 개방부를 지칭한다. 골(31)은 예를 들어 다공성 또는 비-다공성일 수 있다. 골(31)은 만입부(36)의 직경보다 작은 폭을 갖는 개방부를 포함할 수 있으며, 이는 공기가 만입부(36)를 통과하게 함으로써 만입부(36)를 통기시킨다. 예를 들어, 골(31) 개방부는 전구체 웨브(50)의 두께보다 작은 폭을 가질 수 있다. 골(31)은 평탄하거나, 둥글거나, 예리할 수 있다.

본 명세서에 사용되는 바와 같이, "홈(39)"은, 단면이 비-원형이고 폭보다 큰 길이를 가지며 하나 이상의 돌출부(20)를 에워싸도록 크기설정된 보이드(30)이다. 홈(39)의 길이는 기계 방향 MD 또는 폭 방향 CD와 정렬될 수 있거나, 기계 방향 또는 폭 방향 또는 이들의 조합으로부터 소정 정도로 비스듬할 수 있다. 다시 도 9를 참조하면, 비스듬한 롤러(104)의 쌍은 홈(39)을 포함한다. 소정 실시예에서, 홈은 비스듬한데, 이는 이들이 기계 방향으로부터 5° 내지 85°, 15° 내지 75°, 25° 내지 65°, 또는 45°의 각도 AA로 연장하는 것을 의미한다. 기계 방향 MD에 대해 비스듬한 각도로 성형 롤러를 결합시키는 것은 웨브(60)의 용도에 따라 더 큰 강도 및/또는 부드러움(및 기계 방향으로만 정렬되는 경우와는 상이한 시각적 외양)을 갖는 구조물을 형성할 수 있다.

성형 구조물(110, 120)은 중실 롤일 수 있거나, 25 내지 25,000 마이크로미터, 또는 100 내지 5,000 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 보이드(30)는 10 내지 500 마이크로미터, 또는 25 내지 5000 마이크로미터, 또는 훨씬 더 큰 깊이를 가질 수 있다. 보이드(30)의 깊이는 적어도 가장 큰 돌출부(20)만큼 커야 한다. 바람직하게는, 보이드(30)는 웨브들의 총 두께의 적어도 3배인 깊이를 갖는다. 개구(34)의 깊이는 개구(34)가 그의 깊이를 제한하는 저부 표면을 갖지 않기 때문에, 성형 구조물(110, 120)의 두께에 대응한다.

성형 구조물(110, 120)의 웨브 접촉 표면 상의 보이드(30)의 주연부는 직선형 에지를 가질 수 있거나, 성형 구조물(110, 120)의 웨브 접촉 표면으로부터 보이드(30) 내로 측정되는 곡률 반경을 가질 수 있다. 곡률 반경은 0 내지 2000 마이크로미터, 바람직하게는 0 내지 25 마이크로미터, 더 바람직하게는 2 내지 25 마이크로미터일 수 있다. 일 실시예에서, 통상적으로 챔퍼(chamfer)로 알려진 경사진 테이퍼가 사용된다. 일 실시예에서, 직선형 에지와 반경의 조합이 사용된다.

보이드(30)는 대체로 원통형인 구조물의 경우 내경이 되는 적어도 하나의 직경을 갖는다. 예를 들어, 이산된 보이드(32)는 타원의 형상을 취할 수 있는 반면, 연속적인 보이드(38)는 홈(39)의 형상을 취할 수 있으며; 각각의 보이드는 2개의 직경, 즉 길이 방향 직경 및 폭 방향 직경을 갖는다. 보이드(30)의 직경은 하나 이상의 돌출부를 에워싸도록 크기설정될 수 있다. 도 14a 내지 도 14d는 보이드(30) 및 돌출부(20)의 예시적 조합을 예시한다. 성형 구조물(110, 120)의 결합 위치(140)에, 돌출부(20)와 보이드(30) 사이의 팁-대-골 간극(44) 및 측벽 간극(42)이 존재한다. 보이드의 직경은 하나 이상의 돌출부의 직경(또는 비-균일 및/또는 비-원통형 보이드의 경우 폭)과 측벽 간극의 합에 좌우된다. 각각의 보이드(30)는 40 내지 2,000 마이크로미터, 50 내지 500 마이크로미터, 65 내지 300 마이크로미터, 75 내지 200 마이크로미터, 또는 10 내지 5000 마이크로미터, 50 내지 5000 마이크로미터, 500 내지 5000 마이크로미터, 또는 800 내지 2,500 마이크로미터의 직경을 가질 수 있다. 또는, 보이드(30) 직경은 최대 2.5 ㎝와 같이 훨씬 더 클 수 있다. 보이드(30)의 직경은 일정하거나, 깊이 증가에 따라 감소하거나, 깊이 증가에 따라 증가할 수 있다. 예를 들어, 보이드(30)는 제1 깊이에서 제1 직경을, 그리고 제1 깊이보다 깊은 제2 깊이에서 제2 직경을 가질 수 있다. 제1 직경은 제2 직경보다 클 수 있는데, 즉 내향으로 테이퍼질 수 있다. 또는, 제2 직경이 제1 직경보다 클 수 있는데, 즉 외향으로 테이퍼질 수 있다.

보이드(30)의 측벽은 완전히 수직이거나, 테이퍼지거나, 만곡될 수 있거나, 측벽은 이들의 조합을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 보이드(30)는 테이퍼진 측벽을 갖는다. 일 실시예에서, 내향 테이퍼를 가진 측벽은 전형적으로 0° 내지 50°, 2° 내지 30°, 또는 5° 내지 25°의 테이퍼도를 가질 것이다. 다른 실시예에서, 보이드의 측벽은 수직 및 만곡된 측벽의 조합을 포함한다.

하나의 성형 구조물(110, 120) 상의 돌출부(20)는 다양한 높이 또는 실질적으로 동일한 높이를 가질 수 있다. 돌출부(20)는 100 마이크로미터 내지 2,000 마이크로미터, 500 마이크로미터 이상, 700 마이크로미터 이상, 900 마이크로미터 이상, 또는 1,100 마이크로미터 이상의 높이를 가질 수 있다. 또는, 돌출부(20)는 최대 7.5 ㎝, 5 ㎝, 2.5 ㎝, 최대 2 ㎝, 최대 1.5 ㎝, 최대 1 ㎝, 최대 0.5 ㎝, 또는 최대 0.1 ㎝의 더 큰 높이를 가질 수 있다. 바람직하게는, 돌출부(20)는 웨브들의 총 두께의 적어도 3배인 높이를 갖는다. 돌출부(20)는 대체로 원통형인 구조물의 경우 외경이 되는 직경을 가질 수 있다. 돌출부(20)의 비-균일 단면 및/또는 비-원통형 구조물의 경우, 도 14a에 도시된 바와 같이, 직경 dp는 돌출부(20)의 높이 hp의 ½에서의 돌출부(20)의 평균 단면 치수로서 측정된다. 돌출부(20)는 10 마이크로미터 내지 770 마이크로미터, 50 마이크로미터 내지 600 마이크로미터, 50 마이크로미터 내지 500 마이크로미터, 65 마이크로미터 내지 400 마이크로미터, 또는 75 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 직경 dp를 가질 수 있다. 또는, 돌출부(20)는 최대 2.5 ㎝, 최대 2 ㎝, 최대 1.5 ㎝, 최대 1 ㎝, 최대 0.5 ㎝, 최대 0.1 ㎝, 또는 최대 0.08 ㎝의 더 큰 직경 dp를 가질 수 있다.

다양한 돌출부 형상이 도 15a 내지 도 15h에 도시되어 있다. 성형 구조물(110, 120)의 돌출부(20)는, (성형 구조물(110) 상의 더 예리한 돌출부를 필요로 하는) 개방되거나 개구형성된(67), 또는 (성형 구조물(110) 상의 더 둥근 돌출부를 필요로 하는) 폐쇄된(68) 원위 단부(66)를 가진 3차원 요소("3-D 요소")(62)를 갖는 웨브(60)를 생성하는 것이 바람직한지에 따라 평탄하거나, 둥글거나 예리한 원위 단부 또는 팁(21)을 가질 수 있다. 덜 예리하거나 둥근 돌출부 팁(21)은 3-D 요소(62)의 측벽(70)의 더 큰 측부 박화로, 그리고 심지어 측부 개방부 또는 개구(71)를 형성하도록 파열로 이어질 수 있다. 일부 실시예에서, 성형 구조물(110, 120)의 돌출부(20)의 팁(21)은 둥글고, 5 내지 300 마이크로미터, 10 내지 150 마이크로미터, 15 내지 100 마이크로미터, 20 내지 75 마이크로미터, 또는 30 내지 60 마이크로미터와 같은 소정의 팁 반경을 갖는다.

돌출부(20)의 측벽은 완전히 수직이거나, 테이퍼지거나, 만곡되거나, 이들의 조합일 수 있다. 테이퍼진 측벽은 또한, 성형 후에 웨브(60)가 성형 구조물(110, 120)로부터 더 용이하게 분리되게 할 수 있다. 일 실시예에서, 측벽은 전형적으로 0° 내지 50°, 2° 내지 30° 또는 5° 내지 25°의 테이퍼도를 가질 것이다. 다른 실시예에서, 돌출부(20)는 돌출부(20)의 높이를 따라 상이하거나 다양한 직경을 갖는 구형, 타원형 또는 눈사람 형상일 수 있다. 바람직한 실시예에서, 돌출부(20)는 더 작은 반경을 가진 팁(21) 및 더 가파른 테이퍼도를 가진 측벽을 포함한다.

단일 성형 구조물(110, 120)의 성형 요소(10)는 돌출부(20)의 높이 및 보이드(30)의 깊이 또는 이 둘의 조합과 같은 다양한 기하학적 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 성형 요소(10)는 수십 또는 수백 개의 인접한 돌출부(20)의 범위에 걸쳐 또는 높이가 점진적으로 증가할 수 있으며, 이는 다양한 높이를 갖는 이산된 3-D 요소(62)를 갖는 웨브(60)를 형성할 수 있다. 이산된 3-D 요소(62)의 대응하는 특징부를 형성하는 성형 구조물(110, 120)의 다른 특징부는 웨브(60)의 이산된 3-D 요소(62)에서 구배 특성을 형성하도록 조정될 수 있다. 도 16에 도시된 바와 같이, 성형 구조물(110, 120)은 성형 요소(10)의 면적 밀도 구배를 포함할 수 있다.

도 17a 내지 도 17c는 성형 구조물(110, 120) 상의 돌출부(20) 대 보이드(30)의 다양한 비를 보여준다. 일부 실시예에서, 돌출부(20) 및 보이드(30)는 본 발명의 웨브(60)를 성공적으로 생성하기 위해 맞물리게 되도록 서로에 대해 크기설정된다. 도 17a에 도시된 바와 같이 각각의 돌출부(20)가 대응하는 보이드(30)를 갖도록, 돌출부(20) 대 보이드(30)의 비가 1:1일 수 있다. 또는, 도 17b에 도시된 바와 같이, 돌출부(20)에 일치하지 않는 여분의 보이드(30)가 존재하도록, 돌출부(20) 대 보이드(30)의 비는 1:1 미만일 수 있다. 여분의 보이드(30)는 2개의 맞물리는 성형 구조물의 정렬을 단순화할 수 있다. 또는, 돌출부(20) 대 보이드(30)의 비는 1:1 초과일 수 있는데, 예를 들어 도 17c에 도시된 바와 같이, 2개, 3개, 4개 또는 그보다 많은 돌출부(20)가 단지 하나의 보이드(30)와 맞물리도록 크기설정될 수 있다. 돌출부(20) 대 보이드(30)의 비는 적어도 약 1:1, 적어도 약 100:1, 적어도 약 10,000:1, 또는 도 8에 도시된 바와 같이 다수의 이산된 돌출부(22)가 하나의 연속적인 보이드(38)와 맞물릴 때와 같이 심지어 더 큰 비의 범위일 수 있다. 다른 실시예에서, 돌출부(20)는 보이드(30)와 맞물릴 필요가 없지만, 다른 돌출부들(20) 사이의 보이드(30) 공간과 맞물릴 수 있다. 예를 들어, 도 11a 및 도 11b는 성형 구조물(110, 120) 둘 모두가 성형 보이드들(30) 사이에 공간을 두고 돌출부(20)를 포함하는 롤러인 한 쌍의 성형 구조물(101)을 도시한다. 이러한 실시예에서, 각각의 롤러(108, 109) 상의 돌출부들(20)은 이들이 결합하도록 정렬된다.

소정 실시예에서, 돌출부(20)의 형상은 보이드(30)의 형상을 모방한다. 예를 들어, 돌출부(20) 및 보이드(30)는 둘 모두 대체로 원통형이고 테이퍼질 수 있으며, 일치하거나 상이한 테이퍼 각도를 가질 수 있다. 또는, 소정 실시예에서, 돌출부(20)의 형상은 보이드(30)의 형상을 모방하지 않는다. 예를 들어, 돌출부(20)는 원형일 수 있는 반면, 보이드(30)는 정사각형 또는 타원형일 수 있다. 성형 구조물(110, 120)의 성형 요소(10)는 원형, 타원형, 모래시계 형상, 별 형상, 다각형 등 및 이들의 조합을 비롯한 대체로 원주형 또는 비-원주형 형상과 같은 다양한 상이한 단면 형상을 가질 수 있다. 다각형 단면 형상은 직사각형, 삼각형, 육각형 또는 사다리꼴을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.

일반적으로, 성형 구조물(110, 120)은 그의 주어진 부분에 대해 제곱센티미터당 약 200개 이상, 약 220개 이상; 약 240개 내지 약 10,000개; 약 300개 내지 약 5,000개; 또는 약 350개 내지 약 3,000개의 성형 요소(10)를 포함할 것이다. 또는, 성형 구조물(110, 120)은 그의 주어진 부분에 대해 제곱센티미터당 적어도 약 0.1개 내지 약 10,000개; 4개 내지 약 10,000개; 약 95개 내지 약 10,000개; 약 240개 내지 약 10,000개; 약 350개 내지 약 10,000개; 약 500개 내지 약 5,000개; 또는 약 700개 내지 약 3,000개의 성형 요소(10)를 포함할 것이다. 본 발명의 하나의 목적은 웨브(60) 형성이 이루어지게 하도록, 전구체 웨브(50)와 성형 구조물(110, 120) 사이에 충분한 웨브 장력 및/또는 마찰이 존재하는 것이다. 웨브(50)는 기계 방향, 폭 방향, 기계 방향으로부터의 각도, 또는 이들의 조합으로의 웨브 장력 및/또는 마찰에 의해 성형 동안 제위치로 유지된다.

도 10을 참조하면, 인접한 돌출부(20)는 생성되는 이산된 3-D 요소(62)의 간격을 제어하도록 제어될 수 있는 중심-대-중심 간격 C를 갖는다. 인접한 돌출부들(20) 간의 중심-대-중심 간격은 동일하거나 상이할 수 있다. 허용가능한 중심-대-중심 간격은 약 800 마이크로미터 미만(즉, 미세) 또는 약 800 마이크로미터 초과(즉, 거대)이다. 다른 허용가능한 중심-대-중심 간격은 약 30 마이크로미터 내지 약 700 마이크로미터, 약 50 마이크로미터 내지 약 600 마이크로미터, 약 100 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터, 또는 약 150 마이크로미터 내지 약 400 마이크로미터이다. 추가적인 허용가능한 중심-대-중심 간격은 약 30 마이크로미터 내지 약 32,000 마이크로미터, 약 100 마이크로미터 내지 약 5,000 마이크로미터, 약 150 마이크로미터 내지 약 1,000 마이크로미터, 약 150 마이크로미터 내지 약 600 마이크로미터, 또는 약 180 마이크로미터 내지 약 500 마이크로미터이다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 돌출부(28)는 그의 인접한 돌출부들(20) 중 적어도 3개, 적어도 4개 또는 적어도 5개와 약 800 마이크로미터 미만의 중심-대-중심 간격을 갖는다. 또는, 성형 구조물 상의 돌출부(20)의 25% 이상, 50% 이상, 75% 이상, 95% 이상 또는 전부는 그들의 인접한 돌출부들(20) 중 적어도 3개, 적어도 4개, 또는 적어도 5개와 약 800 마이크로미터 미만의 중심-대-중심 간격을 갖는다. 또는, 적어도 하나의 돌출부(28)는 그의 인접한 돌출부들(20) 중 적어도 3개, 적어도 4개 또는 적어도 5개와 약 800 마이크로미터 초과의 중심-대-중심 간격을 갖는다. 또는, 성형 구조물 상의 돌출부(20)의 25% 이상, 50% 이상, 75% 이상, 95% 이상 또는 전부는 그들의 인접한 돌출부들(20) 중 적어도 3개, 적어도 4개, 또는 적어도 5개와 약 800 마이크로미터 초과의 중심-대-중심 간격을 갖는다.

성형 요소(10)는 기계 방향, 폭 방향으로, 또는 기계 방향 또는 폭 방향으로부터의 소정의 각도로 정렬될 수 있다. 성형 요소(10)는 무작위적 어레이 또는 비-무작위적 어레이로 배열될 수 있다. 비-무작위적 어레이의 예는 직사각형, 육각형, 정사각형 및 이들의 조합을 포함한다. 성형 요소(10)의 어레이는 웨브(60)의 강도를 증가시키도록 설계될 수 있는데, 예를 들어 기계 방향으로의 최소한의 정렬에 의해, 폭 방향 강도가 증가될 것이다. 성형 요소(10)의 어레이는 예를 들어 톱니형 또는 선형 정렬에 의해 웨브(60)의 인열의 용이성을 최대화하도록 설계될 수 있다.

소정 실시예에서, 도 16에 도시된 바와 같이, 성형 구조물(110, 120)의 일부분은 전술된 바와 같은 성형 요소(10)의 면적 밀도를 포함할 수 있지만, 성형 구조물(110, 120)의 다른 부분은 성형 요소(10)를 포함하지 않을 수 있다. 성형 요소(10)를 갖지 않는 성형 구조물(110, 120)의 영역은 상이한 반경방향 거리에 또는 상이한 수평 평면 내에 위치될 수 있다. 다른 실시예에서, 성형 구조물(110, 120)의 성형 요소(10)는 성형 구조물(110, 120)의 상이한 반경방향 거리에 또는 상이한 수평 평면 내에 위치될 수 있다. 성형 구조물(110, 120)의 상이한 수평 평면 내에 위치되는 성형 요소(10)를 갖는 부분 및/또는 성형 요소(10)를 갖지 않는 부분은 웨브(60)가 웨브의 나머지 부분으로부터 시각적으로 눈에 띄고 그리고/또는 만졌을 때 웨브의 나머지 부분에 비해 상이한 손 감촉을 갖는 부분을 갖도록, 꽃, 새, 리본, 파도, 만화 캐릭터, 로고 등과 같은 특정 패턴 또는 설계의 형태일 수 있다. 예를 들어, 웨브(60)는 미국 특허 제5,158,819호에 기술된 바와 같이, 성형된 부분으로부터 시각적으로 눈에 띄고 그리고/또는 성형된 부분과 상이한 손 감촉을 갖는 비-성형된 부분을 포함할 수 있다. 성형 요소(10)를 갖지 않는 성형 구조물(110, 120)의 부분은, 성형 요소(10)를 갖는 성형 구조물(110, 120)의 부분 내의 인접한 성형 요소들의 중심-대-중심 간격 요건을 고려하지 않는다. 예를 들어, 성형 요소를 갖는 2개의 부분이 성형 요소를 갖지 않은 제3 부분에 의해 분리되는 경우, 제1 부분으로부터의 성형 요소는 제2 부분으로부터의 성형 요소에 인접한 것으로 고려되지 않으며; 각각의 부분 내의 성형 요소만이 서로 인접한 것으로 고려된다.

성형된 웨브를 제조하기 위한 공정

성형된 웨브를 제조하기 위한 하나의 공정은 한 쌍의 맞물리는 성형 구조물들 사이에 위치되는 변형 구역을 통해 전구체 웨브가 이동되는 성형 단계를 포함한다. 성형 구조물들은 각각 돌출부 및 보이드와 같은 성형 요소를 포함한다. 생성되는 웨브는 복수의 이산된 3차원 요소("3-D 요소")를 포함한다. 공정은 또한, 웨브가 제2 쌍의 맞물리는 성형 구조물들 사이에 위치되는 적어도 하나의 다른 변형 구역을 통해 이동되는 추가의 성형 단계를 포함할 수 있다. 생성되는 웨브는 제1 성형 단계에 의해 부여된 복수의 이산된 3-D 요소뿐만 아니라, 제2 성형 단계에 의해 부여된 이들 요소를 포함하여, 복합 웨브를 제공한다. 제2 이산된 3-D 요소는 웨브의 제1 또는 제2 면으로부터 연장할 수 있거나, 제1 3-D 요소와 동일하거나 유사한 위치에 있을 수 있거나, 면적 밀도를 증가시키기 위해 제1 3-D 요소들 사이에 배치될 수 있거나, 제1 3-D 요소보다 크거나 작거나 동일한 크기일 수 있는데, 예를 들어 미세-텍스처 및 거대-텍스처를 갖는 웨브가 형성될 수 있다.

적합한 공정은 적어도 한 쌍의 맞물리는 성형 구조물(101)을 포함한다. 성형 구조물은 롤러, 플레이트, 벨트, 슬리브 등 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 성형 구조물의 쌍(101)은 그들 사이에 닙을 한정하는 한 쌍의 역회전 롤러, 한 쌍의 플레이트, 한 쌍의 벨트 등을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.

맞물린 쌍(101)의 성형 구조물(110, 120) 둘 모두가 돌출부(20) 및 보이드(30)를 포함하는 경우, 이산된 3-D 요소(62)는 성형 구조물(110, 120)의 보이드(30)에 의해 형성되는 이산된 3-D 요소(62)가 형성되는 표면 반대편의 웨브(60)의 표면으로부터 연장하여 웨브(60) 내에 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 11a 및 도 11b를 참조한다. 결과적으로, 웨브(60)의 각각의 면 상에 3-D 요소(62)의 상이한 패턴 또는 치수를 갖는 양면형 웨브(60)가 생성될 수 있다. 성형 장치에 의해 발생되는 변형률 및 성형 구조물(110, 120)의 선택적 필러(24) 및 보이드(30)의 기하학적 형상에 따라, 웨브(60)의 이산된 3-D 요소(62)는 개방되거나 개구형성된 원위 단부(67); 폐쇄된 원위 단부(68); 개방되거나 개구형성된 측벽(71), 폐쇄된 측벽(72) 또는 차드(73)를 가질 수 있다. 또한, 양면형 웨브(60)의 일 면 상의 3-D 요소(62)의 크기, 형상 및 면적 밀도는 양면형 웨브(60)의 다른 면과 무관하게 제어될 수 있다.

도 18에 도시된 바와 같이, 웨브(60)를 형성하기 위한 공정(100)은 제1 공급 롤(112)로부터 한 쌍의 맞물리는 성형 구조물(101)을 통해 되감기 롤(122)로 전구체 웨브(50)를 이동시키는 단계를 포함한다. 성형 구조물의 쌍(101)은 변형 구역(130)에서 맞물리는 제1 성형 구조물(110) 및 제2 성형 구조물(120)을 포함한다. 바람직한 실시예에서, 적어도 제1 성형 구조물(110)은 보이드(30)를 포함하고, 적어도 제2 성형 구조물(120)은 돌출부(20)를 포함한다. 전구체 웨브(50)는 2개의 성형 구조물들 사이의 변형 구역(130)을 통해 이동되고, 여기서 제2 성형 구조물(120) 상의 돌출부는 제1 성형 구조물 상의 보이드와 맞물리거나 결합한다. 성형 구조물(110, 120)은 결합 위치(140)에서 결합하고 결합 깊이(depth of engagement, DOE)를 가지며, 여기서 예를 들어 도 14a 내지 도 14d에 도시된 바와 같이, 돌출부(20)와 보이드(30) 사이에 허용가능한 측벽 간극(42) 및 팁-대-골 간극(44)이 존재한다. 결합 위치(140)에서, 결합된 보이드 및 돌출부의 적어도 대부분은 약 30 마이크로미터 내지 약 300 마이크로미터 범위의 측벽 간극(42) 및 30 마이크로미터 초과의 팁-대-골 간극(44)에 의해 서로로부터 분리된다. 전형적으로, 돌출부(20)의 측벽 각도는 성형 구조물이 결합할 때, 웨브에 대한 충분한 간극이 존재하고 웨브가 성형 구조물에 의해 전단(웨브의 부분들이 다른 부분들에 대해 강제로 활주되는 경우)되지 않도록 또는 핀칭되지(pinched) 않도록 한정된다. 롤(110, 120)은 웨브가 롤들 사이의 닙을 통해 공급되는 속도와 실질적으로 동일한 속도로 회전할 수 있고; 또는 이들은 웨브가 롤들 사이의 닙을 통해 공급되는 속도보다 크거나 작은 속도로 회전할 수 있다.

전구체 웨브(50) 상으로의 변형 구역(130)에서의 힘은 이산된 3-D 요소(62)를 갖는 웨브(60)를 형성하기 위해 전구체 웨브(50)가 성형 요소(10)에 순응하게 하기에 충분하다. 성형 요소(10)에 대한 전구체 웨브(50)의 순응은 웨브(50), 웨브(50)에 유도되는 변형률, 온도, 및 성형 구조물(110, 120)의 토포그래피(topography)에 따라 부분적이거나, 상당하거나, 완전한 순응(파열이 일어나지 않는 한)일 수 있다.

공정은 선택적으로 웨브(60)를 추가로 조작하는 다른 공정과 조합될 수 있다. 예를 들어, 도 19에 도시된 바와 같이, 웨브(60)는 제2 성형된 웨브(80)를 형성하기 위해 적어도 제2 변형 구역(230)을 통해 진행할 수 있다. 추가의 웨브는 임의의 시점에 공정에 도입될 수 있다. 제1 웨브(60)에 대한 변형 구역(230)에서의 힘은 제1 이산된 3-D 요소(62)(또는 이들의 일부 변형된 변형예)뿐만 아니라, 제2 이산된 3-D 요소(74) 및/또는 제3 3-D 요소(75)를 갖는 제2 성형된 웨브(80)를 형성하기 위해 제1 웨브(60)가 제2 성형 요소(12)에 순응하게 하기에 충분하다. 도 7에 도시된 제3 3-D 요소(75)는 미국 특허 출원 공개 제2006/0087053 A1호에 따라 제조되었다. 추가의 성형 요소에 대한 제1 웨브(60)의 순응은 웨브(60), 웨브(60)에 유도되는 변형률, 온도, 및 성형 구조물(210, 220)의 토포그래피에 따라 부분적이거나, 상당하거나, 완전한 순응일 수 있다. 성형 요소(10)를 갖지 않는 정렬된 부분들을 갖는 제1 및 제2 쌍의 성형 구조물(101, 201)을 사용하고 제1 웨브(60)의 위치를 제어하여 패턴의 음영 효과가 생성될 수 있다.

제2 쌍의 맞물리는 성형 구조물(210, 220)은 제1 및 제2 성형 구조물로부터 분리되어 있는 제3 및 제4 성형 구조물을 포함할 수 있다. 도 19에 도시된 바와 같이, 2개의 변형 구역 또는 닙(130, 230)은 공간을 두고 분리되어 있다. 대안적으로, 제2 변형 구역(230)은 제3 성형 구조물(210)이 제1 또는 제2 성형 구조물(110, 120) 중 어느 하나와 포개지거나 맞물리는 경우 제3 성형 구조물에 의해 생성될 수 있다. 예를 들어, 도 20a에 도시된 공정(300)에서, 성형 구조물(110, 210)은 유성 배열(planetary arrangement)로 성형 구조물(120)과 맞물릴 수 있다. 성형 구조물(110, 210)은 제2 성형 구조물(120)과 맞물리도록 유사한 크기 및/또는 어레이의 적어도 일부 성형 요소(10)를 갖는다. 웨브(60)가 도 20a에 도시된 바와 같이 여전히 동일한 성형 구조물/돌출부(20) 상에 정합되는 경우, 제2 변형 구역(230)은 성형 요소(10)의 적어도 일부(모든 위치 또는 소정의 위치)에 대한 웨브(60)의 더 큰 순응도를 생성할 수 있다. 웨브(60)가 도 20b의 포개진 배열로 도시된 바와 같이 동일한 성형 구조물/돌출부 상에 정합되지 않는 경우, 제2 변형 구역(230) 또는 제3 변형 구역(330)은 웨브의 양 면으로부터 연장하는 3-D 요소를 갖는 웨브(80)를 생성할 뿐만 아니라, 더 저렴한 공구로 그리고 더 신속한 라인 속도로 이산된 3-D 요소의 면적 밀도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 본 출원과 동일자로 출원된 오어(Orr)의 "웨브를 변형시키기 위한 방법(Method for deforming a Web)"(문서 번호 12089R)인 미국 특허 출원 제_(tbd)_호 및 미국 특허 출원 제12/879,567호를 참조한다.

이론에 의해 구애됨이 없이, 적용된 변형률뿐만 아니라, 전구체 웨브(50); 돌출부(20) 및 보이드(30)의 형상, 크기, 다양성 및 중심-대-중심 간격; 전구체 웨브(50)에 유도되는 변형률; 온도; 및 성형 구조물(110, 120)의 토포그래피와 같은 인자들이 폐쇄되거나 개방된 원위 단부(66) 또는 폐쇄되거나 개방된 측벽(70) 등을 가진, 예컨대 웨브(60)의 하나의 면 또는 양 면 상에 이산된 3-D 요소(62)를 갖는 원하는 웨브(60)를 생성하도록 조정될 수 있는 것으로 여겨진다. 제1 웨브(60) 및 제2 웨브(80)를 각각 형성하도록 전구체 웨브(50) 및 제1 웨브(60)의 영구 변형을 얻기 위해, 적용된 변형률은 일반적으로 전구체를 그의 항복점을 지나 신장시키기에 충분하다. 상이한 수준의 변형률이 성형 구조물들 사이의 결합의 깊이를 변경시킴으로써 유도될 수 있다. 일 실시예에서, 차드는 더 큰 결합 깊이 및/또는 더 높은 온도에서 형성된다.

미세-텍스처 형성된 웨브가 요구될 때, 본 명세서에 개시된 공정은 인접한 성형 요소들 사이에 더 좁은 중심-대-중심 간격 및 성형 요소들의 더 높은 면적 밀도를 갖는 강성 성형 구조물의 사용을 가능하게 하여 인접한 이산된 3-D 요소들 사이의 더 작은 규모의 간격 및 이산된 3-D 요소들의 높은 밀도를 갖는 미세-텍스처 형성된 웨브를 생성한다. 이전에는, 강성 성형 구조물은 인접한 요소들 사이에 더 넓은 간격 및 더 적은 수의 성형 요소를 갖도록 설계되었는데, 그 이유는 인접한 요소들 사이의 더 좁은 간격에 의해 성형 요소들의 더 높은 면적 밀도를 갖는 성형 구조물과 비교할 때 이들이 더 저렴하고 제조하기에 더 용이하며 상당히 증가된 수명을 가졌기 때문이다. 강성 구조물과 함께 물, 고무 및 공기와 같이 유연성 재료를 사용하여 미세-텍스처 형성된 웨브를 제조하기 위한 공정이 존재하지만; 지금까지는 2개의 강성의 맞물리는 성형 구조물은 그러한 작은 규모로 미세-텍스처 형성된 웨브를 생성하는 것이 불가능하였다. 본 발명의 둘 모두 강성인 맞물리는 성형 구조물을 생성하기 위해 미국 특허 제7,655,176호에 개시된 것과 같은 성형 구조물 기술을 적용하는 것이 본 발명의 공정에 대한 혁신적인 고속 공구를 허용할 수 있다는 것을 발견하였다. 이제, 강성의 맞물리는 성형 구조물 쌍에 작은 길이 규모의 돌출부 및 보이드를 생성하는 것이 가능하다.

본 공정은 비교적 짧은 체류 시간을 가질 수 있다. 체류 시간은 변형률이 전구체 웨브(50) 또는 제1 웨브(60)의 주어진 부분에 적용되는 시간의 양을 지칭하며, 대개 전구체 웨브(50) 또는 제1 웨브(60)의 주어진 부분이 성형 구조물의 쌍(101, 201, 301) 사이의 닙(130, 230, 330) 또는 변형 구역 내에 위치된 상태로 소비하는 시간의 양이다. 변형률은 전형적으로 5초 미만, 1초 미만, 0.5초 미만, 0.1초 미만, 0.01초 미만, 또는 0.005초 미만의 체류 시간 동안 전구체 웨브(50) 또는 제1 웨브(60)에 적용된다. 예를 들어, 체류 시간은 0.5 밀리초 내지 50 밀리초일 수 있다. 변형률은 제1 체류 시간 동안 제1 변형 구역(130) 중에 전구체 웨브(50)에 적용될 수 있고, 변형률은 제2 체류 시간 동안 제2 변형 구역(230) 중에 제1 웨브(60)에 적용될 수 있다. 제1 및 제2 체류 시간은 실질적으로 동일할 수 있거나 상이할 수 있다. 그러한 비교적 짧은 체류 시간에도, 본 명세서에 기술된 바람직한 구조적 특징부를 가진 웨브가 생성될 수 있다. 결과적으로, 본 개시 내용의 공정은 웨브의 고속 생산을 가능하게 한다. 다른 실시예에서, 공정은 미국 특허 출원 공개 제2008/0224351호에 기술된, 웨브를 증분식으로 신장시키기 위한 방법과 같은, 비교적 긴 체류 시간을 가질 수 있다.

전구체 웨브(50) 또는 제1 웨브(60)는 초당 0.01 미터 이상, 초당 1 미터 이상, 초당 5 미터 이상, 또는 초당 10 미터 이상의 속도로 제1 성형 단계와 제2 성형 단계 사이에 공급될 수 있다. 다른 적합한 속도는 예를 들어, 초당 0.01, 0.05, 0.1, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 또는 10 미터 이상을 포함한다. 전구체 웨브(50)가 제1 쌍의 성형 구조물(101) 사이에 공급되는 속도는 제1 웨브(60)가 제2 쌍의 성형 구조물(201) 사이에 공급되는 속도와 실질적으로 동일하거나 상이할 수 있다.

공정의 성형 단계들 중 임의의 단계 또는 각각의 단계는 주위 온도에서 수행될 수 있는데, 이는 성형 구조물 및/또는 웨브에 의도적으로 적용되는 열이 없다는 것을 의미한다. 그러나, 열은 전구체 웨브(50)의 높은 변형률로 인해 발생될 수 있다는 것을 인식하여야 한다. 결과적으로, 성형 구조물은 주위 온도와 같은 원하는 온도로 공정 조건을 유지하기 위해 냉각될 수 있다. 공정의 성형 단계들 중 임의의 단계 또는 각각의 단계는 또한 상승된 온도를 갖는 웨브로 수행될 수 있다. 예를 들어, 웨브의 온도는 전구체 웨브(50)의 융점 미만일 수 있다. 예를 들어, 웨브의 온도는 전구체 웨브(50)의 융점보다 10℃ 이상 더 낮을 수 있다. 일반적으로, 공정은 10℃ 내지 200℃, 10℃ 내지 120℃, 10℃ 내지 80℃, 또는 10℃ 내지 40℃의 온도에서 수행될 수 있다. 웨브(50)는 예열 단계에 의해 또는 성형 구조물들 중 하나 또는 둘 모두를 능동적으로 가열함으로써 가열될 수 있다. 온도는 변형 구역(130, 230)에서의 온도를 측정하는, 예를 들어 적외선 온도계 또는 레이저 온도계와 같은 비-접촉식 온도계에 의해 측정될 수 있다. 온도는 또한 페이퍼 써모미터 컴퍼니(Paper Thermometer Company)로부터 입수가능한 써모라벨(Thermolabel)과 같은 온도 민감성 재료를 사용하여 측정될 수 있다.

성형된 웨브의 용도

본 발명의 성형된 웨브는 (예컨대, 여성용 위생 용품, 기저귀, 또는 성인용 실금 용품을 위한 톱시트, 백시트 또는 이형지 랩퍼와 같은) 흡수 용품, (플로우 랩, 수축 랩 또는 폴리백과 같은) 패키징, 쓰레기 봉투, 음식 랩, 와이프, 전자 구성요소, 벽지, 의류, 창문 커버링, 접시 받침, 책 커버 등의 구성요소 재료와 같은 다수의 상이한 방식으로 이용될 수 있다.

예

예 1

평탄 플레이트 성형 구조물(110, 120)을 사용하여 성형된 웨브(60)가 생성될 수 있다. 제1 성형 구조물(110)은 제2 방향으로의 중심-대-중심 간격이 약 520 마이크로미터인 상태에서, 제1 방향으로 연장하는 평행한 연속적인 홈(39) 및 평행한 리지(28)를 포함한다. 리지(28)는 수직으로부터 약 5도의 테이퍼 각도를 갖는다. 홈(39)은 약 940 마이크로미터의 깊이 및 약 320 마이크로미터의 절반-깊이에서의 직경을 갖는다. 제2 성형 구조물(120)은 제곱센티미터당 약 320개의 치형부(26)를 포함하고, 치형부(26)는 도 21a 내지 도 21c에 도시된 바와 같은 전반적인 형상을 갖는다. 치형부(26)는 제1 방향으로 약 610 마이크로미터 그리고 제2 방향으로 약 520 마이크로미터의 중심-대-중심 간격을 갖고서 직사각형 어레이로 배열된다. 치형부(26)는 제1 방향으로 직선형 수직 측벽을 가지며, 제2 방향으로 약 10도의 각도로 내향으로 테이퍼진다. 치형부(26)는 제1 방향으로 약 610 마이크로미터, 제2 방향으로 약 800 마이크로미터의 높이, 및 절반-높이에서 약 230 마이크로미터의 제1 직경 및 130 마이크로미터의 제2 직경을 갖는 직사각형 단면을 갖는다. 팁은 약 115 마이크로미터의 제1 반경 및 약 50 마이크로미터의 제2 반경으로 둥글다. 성형 구조물(110, 120)은 EDM 와이어 인그레이빙(wire engraving)에 의해 알루미늄으로부터 제조된다. 이용된 전구체 웨브(50)는 독일 소재의 알케이더블유-그룹(RKW-Group)으로부터 입수된, 미세한 정사각형 엠보싱된 패턴을 갖는 폴리에틸렌 필름이며, 이는 두께가 약 18 마이크로미터이고 제곱미터당 약 17 그램(gsm)의 평량을 갖는다.

성형 공정은 실온에서 고속 리서치 프레스(high speed research press, HSRP)를 사용하여 수행된다. HSRP(미국 특허 출원 공개 제2009/0120308호에 상세하게 기술됨)는 전구체 웨브(50)를 엠보싱하기 위한 연속 생산 라인 공정을 모사하도록 설계된다. HSRP는 206 ㎜의 성형 구조물(110, 120) 롤 직경을 모사하도록 작동된다. 전구체 웨브(50)는 약 6 m/초의 모사된 속도로 (홈 및 리지와 평행한) 제1 방향으로 1.5%의 예비-변형된 상태로 성형 구조물들(110, 120) 사이에 공급된다. 결합부는 약 600 마이크로미터이며, 이때 제2 방향으로 측벽 간극이 약 105 마이크로미터이고 팁-대-골 간극은 약 330 마이크로미터이다.

도 22는 복수의 이산된 3-D 요소(62)를 포함하는 생성된 웨브(60)를 예시하는 SEM 이미지이다. 전구체 웨브의 미세한 정사각형 엠보싱된 패턴은 여전히 분명하다. 이산된 3-D 요소(62)는 대부분 상당한 측벽 및 팁 박화를 갖고서 일부 후드(92) 및 버블(90)의 형태이다. 이산된 3-D 요소(62)의 높이는 약 165 마이크로미터이고, 절반-높이에서의 제1 직경은 약 220 마이크로미터이며, 절반-높이에서의 제2 직경은 약 108 마이크로미터이다.

예 2

성형된 웨브(60)는 원통형 성형 구조물(102, 103)을 사용하여 도 8에 도시된 것과 유사한 장치 상에서 생성될 수 있다. 성형 구조물 둘 모두는 145 ㎜의 외경 및 189 ㎜의 폭을 갖는다. 제1 성형 구조물(102)은 제2 방향으로의 중심-대-중심 간격이 약 508 마이크로미터인 상태에서, 제1 방향으로 연장하는 평행한 연속적인 홈(39) 및 평행한 리지(28)를 포함한다. 리지(28)는 수직으로부터 약 4.4도의 테이퍼 각도를 갖는다. 홈(39)은 약 1,000 마이크로미터의 깊이 및 약 340 마이크로미터의 절반-깊이에서의 직경을 갖는다. 제2 성형 구조물(120)은 도 21a에 도시된 것과 같은 전반적인 형상을 갖고서, 제곱센티미터당 약 287개의 치형부(26)를 포함한다. 치형부(26)는 제1 방향으로 약 685 마이크로미터 그리고 제2 방향으로 약 508 마이크로미터의 중심-대-중심 간격을 갖고서 직사각형 어레이로 배열된다. 치형부(26)는 제1 방향으로 직선형 수직 측벽을 가지며, 제2 방향으로 수직으로부터 약 4.4도의 각도로 내향으로 테이퍼진다. 치형부(26)는 약 1,000 마이크로미터의 높이 및 절반-높이에서 약 305 마이크로미터의 제1 직경(길이) 및 약 170 마이크로미터의 제2 직경(폭)을 갖는 직사각형 단면을 갖는다. 팁은 약 150 마이크로미터의 제1 반경 및 약 50 마이크로미터의 제2 반경으로 둥글다. 성형 구조물(102, 103)은 홈을 생성하기 위해 알루미늄으로부터 기계가공되고; 이어서 성형 구조물(103)은 치형부(26)를 생성하기 위해 EDM 와이어 인그레이빙된다. 이용된 전구체 웨브(50)는 미국 신시내티 소재의 클로페이(Clopay)로부터 입수된 폴리에틸렌 필름이며, 이는 약 25 마이크로미터의 두께이고 제곱미터당 약 25 그램(gsm)의 평량을 갖는다.

성형 공정은 실온에서 8 m/초의 라인 속도로 전구체 웨브(50)를 성형 구조물(102, 103)의 닙(130) 내로 공급함으로써 수행된다. 전구체 웨브(50)는 (홈(39) 및 리지(28)와 평행한) 기계 방향으로 성형 구조물들(102, 103) 사이에 공급된다. 송입측 상의 웨브 장력은 약 1% 내지 5%, 즉 웨브의 선형 탄성 영역 내이다. 송출측 상의 웨브 장력은 웨브의 이동을 유지하기 위해 송입 장력보다 커야 한다. 송출 랩 각도(wrap angle)는 90°이다. 박리 아이들러 롤(250)은 성형 롤(103)로부터 0.8 ㎜ 떨어져 위치된다. 결합부는 약 800 마이크로미터이며, 이때 제2 방향으로 측벽 간극이 약 95 마이크로미터이고 팁-대-골 간극은 약 200 마이크로미터이다.

도 23은 복수의 이산된 3-D 요소(62)를 포함하는 생성된 웨브(60)를 예시하는 SEM 이미지이다. 3-D 요소(62)는 상당한 측벽 및 팁 박화를 갖고서 버블(90), 후드(92) 및 차드(73)의 형태이다.

예 3

이러한 예는 성형 구조물(102, 103) 둘 모두가 공정 동안 실온이 아닌 70℃로 유지되는 것을 제외하고는 예 4와 동일하다. 도 24는 복수의 이산된 3-D 요소(62)를 포함하는 생성된 웨브(60)를 예시하는 SEM 이미지이다. 이산된 3-D 요소(62)는 대부분 상당한 측벽 및 팁 박화를 갖고서 일부 차드(73) 및 크레이터(96)의 형태이다.

본 명세서에 개시된 치수 및 값은 언급된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안 된다. 대신에, 달리 규정되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 언급된 값 및 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 모두를 의미하고자 한다. 예를 들어, "40 ㎜"로 개시된 치수는 "약 40 ㎜"를 의미하고자 한다.

발명을 실시하기 위한 구체적인 내용에서 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서 본 명세서에 참고로 포함되며; 임의의 문헌의 인용은 본 발명과 관련하여 이것이 종래 기술임을 용인하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 또한, 본 명세서에서의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함된 문헌의 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우에는 본 명세서에서의 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.

본 발명의 특정한 실시예가 예시되고 기술되었지만, 당업자에게는 다른 다양한 변화 및 변경이 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 이루어질 수 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 그러한 변화 및 변경을 첨부된 특허청구범위에 포함하도록 의도된다.

Claims

내부에 형성되는 이산된 3차원 요소를 포함하는 성형된 웨브(formed web)로서, 이산된 3차원 요소의 적어도 일부는 대응하는 개구를 가진 차드(chad)를 포함하고, 상기 개구는 주연부를 가지며, 상기 차드는 길이를 갖고, 상기 차드는 연결 세그먼트(connection segment)를 형성하는 개구 주연부의 일부분을 따라 부착되며, 상기 연결 세그먼트는 전체 개구 주연부의 약 50% 미만이고, 상기 웨브는 필름을 포함하는, 성형된 웨브.
제1항에 있어서, 상기 차드는 연결 세그먼트를 중심으로 힌지운동가능한, 성형된 웨브.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 차드는 약 30 마이크로미터 이상 또는 약 300 마이크로미터 이상의 길이를 포함하는, 성형된 웨브.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차드는 그 길이를 따라 여러 지점에서 굽힘가능한, 성형된 웨브.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형된 웨브는 두께를 갖는 전구체 웨브(precursor web)로부터 형성되고, 상기 차드는 전구체 웨브의 두께에 비해 약 25% 이상 박화되는(thinned) 적어도 일부분을 포함하는, 성형된 웨브.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 성형된 웨브는 차드를 둘러싸는 랜드 영역(land area)을 포함하고, 상기 차드는 차드를 둘러싸는 랜드 영역의 두께에 비해 약 25% 이상 박화되는 적어도 일부를 포함하는, 성형된 웨브.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브는 제1 웨브에 더하여 적어도 제2 웨브를 포함하고, 엠보싱된 시일(embossed seal)이 적어도 2개의 웨브의 적어도 일부분을 연결하며, 상기 시일은 적어도 2개의 웨브 내에 형성된 공동-정합된(co-registered) 동심인 이산된 3차원 요소를 포함하고, 상기 이산된 3차원 요소는 개방된 근위 단부를 갖는, 성형된 웨브.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 차드는 약 100 마이크로미터 내지 약 800 마이크로미터의 인접한 차드들 사이의 중심-대-중심 간격을 포함하는, 성형된 웨브.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브의 면적 밀도는 제곱센티미터당 약 0.1개 내지 약 10,000개의 차드인, 성형된 웨브.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브는 적어도 제2 이산된 3차원 요소를 추가로 포함하는, 성형된 웨브.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브는 흡수 용품의 구성요소이고, 상기 흡수 용품은 여성용 위생 용품, 성인용 실금 용품 또는 기저귀인, 성형된 웨브.
제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하고, 상기 차드는 제1 표면으로부터 연장하는, 성형된 웨브.
제12항에 있어서, 상기 제1 표면은 신체-접촉 표면이고, 상기 제2 표면은 비-신체 접촉 표면인, 성형된 웨브.
제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 웨브는 제1 표면 및 제2 표면을 포함하고; 상기 차드는 제1 표면으로부터 연장하며; 상기 제1 표면은 신체-접촉 표면이고, 상기 제2 표면은 비-신체 접촉 표면이며; 상기 웨브는 적어도 제2 이산된 3차원 요소를 추가로 포함하고; 상기 제2 이산된 3차원 요소는 비-신체 접촉 표면으로부터 연장하며; 상기 웨브는 적어도 제3 이산된 3차원 요소를 추가로 포함하고; 상기 제3 이산된 3차원 요소는 신체 접촉 표면으로부터 연장하며; 제1, 제2 및 제3 이산된 3차원 요소는 크기 및 형상이 서로 상이한, 성형된 웨브.
제14항에 있어서, 상기 제1, 제2 및 제3 이산된 3차원 요소는 웨브의 3개의 상이한 영역 내에 위치되는, 성형된 웨브.