KR20170026575A - 개구형성된 웨브의 제조 방법 - Google Patents

개구형성된 웨브의 제조 방법 Download PDF

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KR20170026575A
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피에트로 세케토
쉬에 왕
지후아 시에
쉬후앙 리
얀 푸어만-에베르스
위에 탕
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더 프록터 앤드 갬블 캄파니
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Abstract

수형 요소를 포함하는 제1 부재 및 불연속 암형 요소를 포함하는 제2 부재를 통해 마이크로-텍스처화된 웨브를 이동시키는 단계를 포함하되, 이때 수형 요소는 엇갈린 패턴으로 배열되고, 마이크로-텍스처화된 웨브 내에 사변형 개구를 형성하기 위한 형상을 갖는, 개구 웨브의 제조 방법. 웨브 상에 마이크로텍스처를 형성하는 단계, 및 수형 요소를 포함하는 제1 부재 및 불연속 암형 요소를 포함하는 제2 부재를 통해 웨브를 연속적으로 이동시키는 단계를 포함하되, 이때 수형 요소는 엇갈린 패턴으로 배열되고, 마이크로-텍스처화된 웨브 내에 사변형 개구를 형성하기 위한 형상을 갖는, 개구 웨브의 제조 방법.

Description

개구형성된 웨브의 제조 방법{METHOD FOR MAKING AN APERTURED WEB}
본 발명은 웨브(web) 재료에 3차원 구조를 부여하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
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 텍스처화된(textured) 3차원 표면을 웨브가 갖는 것이 유리할 수 있다.
웨브에 바람직한 감촉을 부여하기 위한 접근법 중 하나는 진공 성형 공정(vacuum forming process), 하이드로포밍 공정(hydroforming process) 및 엠보싱 공정과 같은 기술을 통해 웨브 내에 돌출부 및 만입부(recession)와 같은 마이크로텍스처(microtexture)를 형성하는 것이다. 전형적인 진공 성형 공정에서, 전구체 웨브(precursor web)가 가열되어 성형 구조체 위에 배치된다. 이어서 공기의 진공이 강제로 전구체 웨브를 성형 구조체의 텍스처에 일치시킨다. 전형적인 하이드로포밍 공정에서, 전구체 웨브가 성형 구조체 위에 배치되고 고압 및 고온의 워터 제트(water jet)가 강제로 전구체 웨브를 성형 구조체의 텍스처에 일치시킨다.
마이크로-텍스처화된 웨브는 3차원적으로 매크로 개구형성된 유체 운반 구조를 갖도록 추가로 변형될 수 있다. 매크로-개구형성된 웨브는 매우 다양한 산업용 및 소비자 제품에 이용된다. 예를 들어, 개구형성된 웨브는 일회용 기저귀와 같은 일회용 흡수 용품 및 생리대와 같은 여성 위생 용품 등에서의 사용에 대해 알려져 있다. 그러한 용품은 전형적으로 유체 투과성 톱시트, 유체 불투과성 통기성 백시트, 및 톱시트와 백시트 사이에 배치된 흡수 코어(core)를 구비한다. 개구형성된 웨브는 유체 투과성 톱시트 및/또는 유체 불투과성 통기성 백시트를 형성하도록 제조될 수 있다.
미국 제2006/0087053A1호는 2개의 반대-회전하는 롤러의 닙(nip)을 통해 웨브 재료를 이동시킴으로써 전구체 웨브 내에 개구를 형성하기 위한 방법을 개시하는데, 여기서 제1 롤러는 원주방향으로-연장되는 리지(ridge) 및 홈을 포함하고, 제2 롤러는 베이스(base)로부터 팁(tip)까지 테이퍼 형성된 치형부(tooth)를 포함하며, 치형부는 제2 롤러에 베이스에서 결합된다. 치형부의 베이스는 단면 폭 치수보다 큰 단면 길이 치수를 갖는다.
마이크로-텍스처화된 웨브 내에 유체 운반을 위한 매크로 개구를 형성하더라도, 웨브 내에 평평한 영역이 있기 때문에 유체 배출에 있어서 문제가 여전히 존재한다. 특히 마이크로텍스처가 돌출부와 같은 이산 연장 요소(discrete extended element)의 형태일 때, 유체는 이산 연장 요소 사이의 밸리(valley) 내에 포집된다. 또한, 이산 연장 요소는 다소 손상되기 쉽고, 일단 마이크로-텍스처화가 완료되면, 고온 롤과 같은 기계적 변형(mechanical deformation)에 의해 개구를 생성하는 것이 어려운데, 왜냐하면 고온 롤로부터의 열이 이산 연장 요소의 부분을 용융시키고 이산 연장 요소 내에 영구 변형을 부여할 수 있거나, 이산 연장 요소의 부분을 경화 - 이는 플라스틱 및 연마재 감촉을 유발함 - 시킬 수 있기 때문이다. 예를 들어, 열은 이산 연장 요소의 단부 에지가 열에 대한 노출의 결과로서 빳빳해져 매우 뻣뻣해지게 할 수 있다. 빳빳하거나 뻣뻣해진 에지는 흡수 용품과 같은 웨브를 사용하는 최종 제품을 피부에 거칠게 만든다.
따라서, 마이크로-텍스처화된 웨브 내에 매크로스코픽(macroscopic) 개구를 기계적으로 형성하여 개선된 유체 취급을 제공할 수 있는 장치 및 방법에 대한 필요성이 존재한다. 바람직한 부드러움을 향상시키면서도, 손상시킴이 없이 마이크로-텍스처화된 웨브 내에 매크로스코픽 개구를 기계적으로 형성할 수 있는 장치 및 방법에 대한 추가의 필요성이 존재한다.
본 발명은 수형 요소(male element)를 포함하는 제1 부재 및 불연속 암형 요소(female element)를 포함하는 제2 부재를 통해 마이크로-텍스처화된 웨브를 이동시키는 단계를 포함하며, 수형 요소는 엇갈린 패턴(staggered pattern)으로 배열되고, 마이크로-텍스처화된 웨브 내에 사변형 개구를 형성하기 위한 형상을 갖는, 개구형성된 웨브를 제조하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 웨브 상에 마이크로텍스처를 형성하는 단계, 및 수형 요소를 포함하는 제1 부재 및 불연속 암형 요소를 포함하는 제2 부재를 통해 웨브를 연속적으로 이동시키는 단계를 포함하며, 수형 요소는 엇갈린 패턴으로 배열되고, 마이크로-텍스처화된 웨브 내에 사변형 개구를 형성하기 위한 형상을 갖는, 개구형성된 웨브를 제조하기 위한 방법을 제공한다.
본 발명은 또한 수형 요소를 포함하는 제1 부재 및 불연속 암형 요소를 포함하는 제2 부재를 통해 마이크로-텍스처화된 웨브를 이동시키는 단계를 포함하며, 제1 부재와 제2 부재는, 이산 연장 요소가 열-유래(heat-induced) 손상으로부터 실질적으로 온전하도록, 제1 부재와 제2 부재가 최대 맞물림 상태에 있을 때 제2 부재의 상부 표면과 제1 부재의 저부 표면 사이에 클리어런스(clearance)를 갖는, 개구형성된 웨브를 제조하기 위한 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 공정의 개략도.
도 2는 도 1에 도시된 장치의 부분의 맞물림 결합의 도면.
도 3은 도 2에 도시된 장치의 일부분의 단면도.
도 4a는 도 2에 도시된 장치의 제1 부재의 일부분의 도면.
도 4b는 도 2에 도시된 장치의 제2 부재의 일부분의 도면.
도 5a는 도 1의 도시된 장치의 예시적인 치형부의 개략도.
도 5b는 도 1의 도시된 장치의 치형부를 위한 구성의 개략도.
도 6a는 본 발명의 공정에 의해 제조된 개구형성된 웨브의 고도로 확대된 부분의 사진.
도 6b는 도 6a의 필름의 확대된 이미지의 개략도.
도 6c는 도 1a의 필름의 A-A 방향 단면의 주사 전자 현미경 이미지.
도 7a는 구매가능한 생리대의 필름 톱시트의 평면도 주사 전자 현미경 이미지.
도 7b는 다른 구매가능한 생리대의 필름 톱시트의 평면도 주사 전자 현미경 이미지.
도 7c는 구매가능한 시판되는 생리대의 필름 톱시트의 평면도 주사 전자 현미경 이미지.
도 8은 도 6의 개구형성된 웨브의 고도로 확대된 부분의 AMF 시험 사진.
도 9a는 시판되는 패드로부터의 개구형성된 웨브의 고도로 확대된 부분의 AMF 시험 사진.
도 9b는 시판되는 패드로부터의 개구형성된 웨브의 고도로 확대된 부분의 AMF 시험 사진. (웨브 도 3c)
도 9c는 시판되는 패드로부터의 개구형성된 웨브의 고도로 확대된 부분의 AMF 시험 사진. (웨브 도 3d)
도면에 도시된 실시예는 본질적으로 예시적인 것이며, 청구범위에 의해 한정되는 본 발명의 제한인 것으로 의도되지 않는다. 더욱이, 본 발명의 특징은 상세한 설명을 고려하여 더 완전히 명백하고 이해될 것이다.
용어 "흡수 용품"은 생리대, 팬티 라이너, 탐폰, 음순간 장치, 상처 드레싱, 기저귀, 성인용 요실금 용품, 와이프 등과 같은 일회용 용품을 포함한다. 게다가 또한, 본 명세서에 개시된 방법 및 장치에 의해 제조되는 흡수 부재는 스커링 패드(scouring pad), 드라이-몹 패드(dry-mop pad)(예를 들어, 스위퍼(SWIFFER)(등록상표) 패드) 등과 같은 다른 웨브에서 유용성을 찾을 수 있다. 그러한 흡수 용품 중 적어도 일부는 생리혈 또는 혈액, 질 분비물, 소변 및 대변과 같은 체액을 흡수하도록 의도된다. 와이프는 체액을 흡수하는 데 사용될 수 있거나, 표면을 세정하기 위한 것과 같은 다른 목적으로 사용될 수 있다. 전술된 다양한 흡수 용품은 전형적으로 액체 투과성 톱시트, 톱시트에 결합된 액체 불투과성 백시트, 및 톱시트와 백시트 사이의 흡수 코어를 포함할 것이다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "흡수 코어"는 주로 액체를 저장하는 것을 담당하는 흡수 용품의 구성요소를 지칭한다. 그렇기 때문에, 흡수 코어는 전형적으로 흡수 용품의 톱시트 또는 백시트를 포함하지 않는다.
특징부 또는 영역과 관련하여, 본 명세서에 사용된 바와 같은, 용어 "인접한"은 가깝거나 근접한 것을 의미하며, 서로 접촉할 필요는 없다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "개구"는 구멍을 지칭한다. 개구는 개구를 둘러싸는 재료가 개구의 형성 전의 웨브와 동일한 평면 내에 놓이도록 웨브를 통해 깔끔하게 천공될 수 있거나("2차원" 개구), 개방부를 둘러싸는 재료의 적어도 일부가 웨브의 평면 밖으로 밀려나와 형성된 구멍일 수 있다. 후자의 경우에, 개구는 그것 내에 개구를 갖는 돌출부 또는 함몰부(depression)와 유사할 수 있고, "3차원" 개구, 개구의 서브세트(subset)로 본 명세서에서 지칭될 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 흡수 용품의 "구성요소"는 톱시트, 획득 층, 액체 취급 층, 흡수 코어 또는 흡수 코어의 층, 백시트, 및 배리어 층 및 배리어 커프(barrier cuff)와 같은 배리어와 같은, 흡수 용품의 개별 구성요소를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "폭 방향(cross-machine direction)" 또는 "CD"는 웨브의 평면에서 기계 방향에 수직인 경로를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "변형가능한 재료"는 가해진 응력 또는 압박에 응답하여 그것의 형상 또는 밀도를 변화시킬 수 있는 재료이다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "이산"은 별개이거나 연결되지 않은 것을 의미한다. 용어 "이산"이 성형 부재 상의 성형 요소에 대해 사용될 때, (예를 들어, 성형 요소의 베이스가 롤의 동일한 표면 내에 형성될 수 있을지라도) 성형 요소의 말단(또는 반경방향 최외측) 단부가 기계 방향(machine direction) 및 폭 방향을 포함한 모든 방향에서 별개이거나 연결되지 않은 것을 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "성형 요소"는 웨브를 변형시킬 수 있는 성형 장치의 하나의 부재의 표면 상의 임의의 요소를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 용어 "층"은 그것의 주된 차원이 X-Y인, 즉 그것의 길이(또는 종방향) 및 폭(또는 횡방향)을 따르는 흡수 부재를 지칭한다. 용어 "층"이 반드시 재료의 단일 층 또는 시트(sheet)로 제한되지는 않는 것으로 이해되어야 한다. 따라서 층은 필요한 유형의 재료의 몇 개의 시트 또는 웨브의 라미네이트(laminate) 또는 조합을 포함할 수 있다. 따라서, 용어 "층"은 용어 "층들" 및 "층으로 된"을 포함한다.
용어 "기계 방향" 또는 "MD"는 웨브와 같은 재료가 제조 공정을 통해 따르는 경로를 의미한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "매크로스코픽"은 관찰자의 눈과 웨브 사이의 수직 거리가 약 12 인치(30 cm)일 때 20/20 시력을 갖는 사람에게 쉽게 보이고 명확하게 식별가능한 구조적 특징부 또는 요소를 지칭한다. 반대로, 용어 "마이크로스코픽(microscopic)"은 그러한 조건하에서 쉽게 보이고 명확하게 식별가능하지 않은 그러한 특징부를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "정합 요소(mating element)"는 웨브를 변형시키도록 성형 요소와 맞물릴 수 있는 성형 장치의 하나의 부재의 표면 상의 임의의 요소를 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "기계적 변형"은 웨브 상에 2차원 또는 3차원 구조체를 형성하도록 기계적 힘이 재료 상에 가해지는 과정을 지칭한다.
본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "둘러싸인"은 다른 영역 및/또는 개구에 의해 완전히 그리고 연속적으로 둘러싸인 것, 및 불연속적으로 둘러싸인 것 둘 모두를 지칭한다.
본 발명은 웨브 내에 개구를 형성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 웨브에 추가의 특성을 제공하는 새로운 구조를 웨브 내에 형성할 수 있는 방법 및 장치가 개시된다. 본 방법 및 장치는 웨브가 부드러움뿐만 아니라 개선된 유체 배출을 부여하도록 매크로 개구를 형성함으로써 3차원 구조를 갖는 개구 웨브를 제조할 수 있다.
용어 "개구형성된 웨브(들)"가 본 명세서에서 사용되지만, 목적은 그러한 개구형성된 웨브로부터 흡수 용품을 위한, 흡수 부재(또는 비-흡수 구성요소)와 같은, 구성요소를 생성하는 것임이 이해되어야 한다. 그러한 경우에, 개구형성된 웨브는 흡수 용품을 위한 개별 구성요소로 절단될 것이다. 개구형성된 웨브는 또한 패키징 재료 및 쓰레기 봉투를 포함하지만 이로 제한되지 않는, 흡수 용품 이외의 제품에 사용될 수 있다.
전구체 웨브
개구형성될 전구체 웨브는 직포, 부직포, 중합체 필름과 같은 임의의 적합한 변형가능한 재료를 포함할 수 있다. 본 발명의 전구체 웨브는 중합체 필름, 및 선택적으로 부직포 웨브, 직포 천, 종이 웨브, 티슈 웨브, 또는 편직 천을 포함하는 복합체 또는 라미네이트일 수 있다.
전구체 웨브는 중합체 필름 웨브일 수 있다. 중합체 필름 웨브는 변형가능할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 '변형가능한'은, 그것의 탄성 한계를 넘어 연신될 때, 그것의 새롭게 형성된 형태를 실질적으로 유지할 재료를 말한다. 그러한 변형가능한 재료는 단일중합체 및 중합체 블렌드와 같이 화학적으로 균질 또는 불균질할 수 있거나, 플레인(plain) 시트 또는 라미네이트와 같이 구조적으로 균질 또는 불균질할 수 있거나, 그러한 재료의 임의의 조합일 수 있다.
사용될 수 있는 변형가능한 중합체 필름 웨브는 재료의 고체 상태 분자 구조에 있어서의 변화가 일어나는 변태 온도 범위를 가질 수 있다. 구조의 변화는 결정 구조의 변경 및/또는 고체로부터 용융된 상태로의 변화를 포함할 수 있다. 결과적으로, 변태 온도 범위를 초과하여서는, 재료의 소정의 물리적 특성이 실질적으로 변경된다. 열가소성 필름의 경우, 변태 온도 범위는 필름의 용융 온도 범위이며, 이를 초과하여서는 필름이 용융된 상태에 있고 실질적으로 모든 이전의 열-기계 이력을 상실한다.
중합체 필름 웨브는 그것의 조성 및 온도에 의존하는 특징적 리올로지 특성(characteristic rheological property)을 갖는 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 그것의 유리 전이 온도 미만에서, 그러한 열가소성 중합체는 경질(hard), 강직성(stiff), 및/또는 취성(brittle)일 수 있다. 유리 전이 온도 미만에서, 분자는 경직된, 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 힘하에서 어느 정도까지 변형가능하다. 그러한 열가소성 물질의 변형성(deformability)은 변형률, 변형량(치수적 양(dimensional quantity)), 그것이 변형되는 시간의 길이, 및 그것의 온도에 의존한다. 일 실시예에서, 이러한 점탄성 온도 범위 내에 있는 열가소성 중합체, 특히 열가소성 필름을 포함하는 재료를 형성하는 데 여러 공정이 이용될 수 있다.
중합체 필름 웨브는 소정량의 연성(ductility)을 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 연성은 재료의 파괴(파열, 파단, 또는 분리) 전에, 재료가 변형될 때 일어나는 영구적인, 회복 불가능한, 소성 변형의 양이다. 본 명세서에 기술된 바와 같이 사용될 수 있는 재료는 적어도 약 10%, 또는 적어도 약 50%, 또는 적어도 약 100%, 또는 적어도 약 200%의 최소 연성을 가질 수 있다.
중합체 필름 웨브는 폴리올레핀, 나일론, 폴리에스테르 등과 같은, 보통 필름으로서 압출되거나 주조되는 재료를 포함할 수 있다. 그러한 필름은 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 상당한 분율의 이들 재료를 함유하는 공중합체 및 블렌드와 같은 열가소성 재료일 수 있다. 그러한 필름은 로터스 효과(lotus effect)를 부여하는 것과 같이 친수성 또는 소수성 특성을 부여하기 위해 표면 개질제로 처리될 수 있다. 아래에 언급되는 바와 같이, 중합체 필름 웨브는 엄격하게 평평한 평면형 구성으로부터 텍스처화되거나 달리 변경될 수 있다.
본 발명의 전구체 웨브는 부직포 웨브일 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "부직포 웨브"는 사이사이에 넣어진, 그러나 전형적으로 무작위로 배향된 섬유를 갖지 않는 직포 또는 편직 천에서와 같이 반복 패턴으로는 아닌 개별 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웨브를 지칭한다. 부직포 웨브 또는 천은 예를 들어 멜트블로잉(meltblowing), 스펀본딩(spunbonding), 하이드로인탱글링(hydroentangling), 에어레이드(airlaid), 웨트레이드(wetlaid), 관통-공기-건조 종이 제조 공정, 및 카디드 열 접합(carded thermal bonding)을 포함한 본디드 카디드(bonded carded) 웨브 공정과 같은 많은 공정으로부터 형성되었다. 부직포 웨브는 언본디드 섬유(unbonded fiber), 인탱글드 섬유(entangled fiber), 토우 섬유(tow fiber) 등을 포함할 수 있다. 섬유는 신장가능하고/하거나 탄성일 수 있으며, 처리를 위해 사전-연신될 수 있다. 섬유는 스펀본디드 방법에 의해 제조되는 것과 같이 연속적일 수 있거나, 전형적으로 카디드 공정에 이용되는 것과 같이 길이로 절단될 수 있다. 섬유는 흡수성일 수 있으며, 섬유질 흡수성 겔화재(gelling material)를 포함할 수 있다. 섬유는 2성분이거나, 다중성분이거나, 형상화되거나, 크림핑(crimping)되거나, 부직포 웨브 및 섬유에 대한 업계에 공지된 임의의 다른 제형 또는 구성일 수 있다. 부직포 웨브는 개구형성된 웨브로 성형되기에 충분한 연신 특성을 갖는 중합체 섬유를 포함한다. 일반적으로, 중합체 섬유는 화학적 접합(예를 들어, 라텍스 또는 접착제 접합에 의함), 압력 접합, 또는 열 접합 중 어느 하나에 의해 접합가능할 수 있다. 열 접합 기술이 이하에 설명되는 접합 공정에 사용되는 경우, 열가소성 분말 또는 섬유와 같은, 소정 백분율의 열가소성 재료가 사용될 수 있다.
본 발명의 웨브는 둘 이상의 전구체 웨브의 복합체 또는 라미네이트일 수 있고, 둘 이상의 부직포 웨브 또는 중합체 필름, 부직포 웨브, 직포 천, 종이 웨브, 티슈 웨브 또는 편직 천의 조합을 포함할 수 있다. 일반적으로, 라미네이트 전구체 웨브로부터 형성된 웨브는 개구(6)로 구성될 수 있으며, 여기서 개구(6)의 측벽은 하나 이상의 전구체 웨브 재료를 포함한다.
웨브는 또한 선택적으로 개구형성된 웨브의 시각적 외관을 개선하기 위해 안료, 레이크(lake), 토너, 염료, 잉크 또는 재료에 색상을 부여하기 위해 사용되는 다른 제제와 같은 착색제를 포함할 수 있다. 본 발명에 적합한 안료는 무기 안료, 진주광택 안료, 간섭 안료 등을 포함한다.
전구체 웨브는 또한 선택적으로 개구형성된 웨브의 시각적 외관을 개선하기 위해 안료, 레이크(lake), 토너, 염료, 잉크 또는 재료에 색상을 부여하기 위해 사용되는 다른 제제와 같은 착색제를 포함할 수 있다. 본 발명에 적합한 안료는 무기 안료, 진주광택 안료, 간섭 안료 등을 포함한다.
하나의 비-제한적인 실시예에서, 전구체 웨브는 그것 내에 형성된 이산 연장 요소를 포함하며, 이산 연장 요소는 개방 기단부(proximal end), 개방 또는 폐쇄 말단부(distal end), 및 측벽을 포함한다. 이산 연장 요소는 부드러움의 촉각적 인상을 제공하는 텍스처를 제공하도록 개구 돌출부, 비-개구형성된 돌출부 또는 피브릴(fibril)일 수 있다. 이산 연장 요소는 약 500 마이크로미터 미만의 직경을 가질 수 있고/있거나; 이산 연장 요소는 약 0.2 이상의 종횡비(aspect ratio)를 갖고/갖거나; 전구체 웨브는 제곱 센티미터당 약 95개 이상의 이산 연장 요소를 포함한다.
부드러움은 웨브가 일회용 흡수 용품에서 톱시트로서 사용될 때 유익하다. 본 발명에 따른 방법은, 특히 개구(6)가 일회용 흡수 용품 제조 라인 상에서 제조될 때, 열-유래 손상 없이 마이크로 텍스처 이산 연장 요소(2)를 보존하는 데 효과적이다. 이러한 방식으로, 일회용 흡수 용품을 위한 부드러운 유연성(compliant) 톱시트가, 개구형성된 웨브가 용품의 신체-대면 표면으로서 이산 연장 요소(2)를 갖는 제2 표면(14)과 함께 사용될 때 제조될 수 있다.
개구 형성을 위한 방법 및 장치
향상된 유체 배출 및 착용자의 피부에 대한 부드러움을 제공하기 위해 마이크로스코픽 텍스처 및 사변형 매크로스코픽 개구를 포함하는 웨브를 제조하는 데 사용되는 방법 및 장치에 관하여 본 발명이 기술될 것이다.
본 발명의 기계적 개구 형성 공정은 임의의 적합한 유형(들)의 성형 구조체를 포함할 수 있는 임의의 적합한 장치 상에서 수행될 수 있다. 적합한 유형의 성형 구조체는 그것들 사이에 닙을 한정하는 한 쌍의 롤, 플레이트의 쌍, 벨트 등을 포함하지만, 이로 제한되지 않는다. 롤을 갖는 장치를 사용하는 것은 연속 공정, 특히 공정의 속도가 관심 대상인 연속 공정의 경우에 유익할 수 있다. 장치가 본 명세서에서 편의상 주로 롤의 면에서 설명될 것이지만, 그 설명은 임의의 다른 적합한 구성을 갖는 성형 구조체에 적용가능할 것임이 이해되어야 한다.
본 명세서에 기술된 장치 및 방법에 사용되는 롤은 전형적으로 대체로 원통형이다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "대체로 원통형"은 완벽하게 원통형인 롤뿐만 아니라, 그것의 표면 상에 요소를 가질 수 있는 원통형 롤을 포함한다. 용어 "대체로 원통형"은 또한, 예를 들어 롤의 단부 부근의 롤의 표면 상에서, 직경에 있어서 단계적 감소를 가질 수 있는 롤을 포함한다. 롤은 또한 전형적으로 강성(즉, 실질적으로 비-변형성)이다. 본 명세서에 사용된 바와 같은 용어 "실질적으로 비-변형성"은 본 명세서에 기술된 공정을 수행하는 데 이용되는 조건하에서 전형적으로 변형되거나 압축되지 않는 표면(및 그것 상의 임의의 요소)을 갖는 롤을 지칭한다. 롤은 강철, 알루미늄 또는 강성 플라스틱을 포함하지만 이로 제한되지 않는 임의의 적합한 재료로부터 제조될 수 있다. 강철은 스테인레스강과 같은 내부식성 및 내마모성 강철로 제조될 수 있다. 롤은 가열될 수 있거나 가열되지 않을 수 있다. 가열되는 경우, 열팽창 효과의 고려가 열-기계 공정의 분야의 기술자에게 잘 알려진 관례에 따라 수용되어야 한다.
롤은 웨브 상에 사변형 매크로스코픽 개구를 형성하기 위해 그것의 표면 상의 임의의 적합한 유형의 요소(또는 표면 구성)를 가질 수 있다. 롤은 그것의 표면 상의 임의의 적합한 유형의 요소(또는 표면 구성)를 가질 수 있다. 개별 롤의 표면에는 사변형 개구를 형성하기 위한 형상을 갖고 엇갈린 패턴으로 배열된 치형부 및 이산 돌출부와 같은 수형 요소; 롤의 표면 내의 이산 공극(void)과 같은 리세스(recess)와 같은 암형 요소; 또는 이들의 임의의 적합한 조합을 포함하는 성형 요소가 제공될 수 있다. 암형 요소는 저부 표면(함몰부 또는 공동(cavity)으로 지칭될 수 있음)을 가질 수 있거나, 그것은 개구(롤의 표면 내의 관통 구멍)의 형태일 수 있다.
성형 요소는 임의의 적합한 구성을 가질 수 있다. 본 발명에 유용한 수형 요소의 하나의 유형은 팔각형, 육각형 및 사변형 형상과 같은 대체로 다각형인 형상의 베이스를 갖는, 그리고 단면 길이 및 단면 폭을 갖는 치형부이다. 본 명세서에서 "다각형"은 둥근 모서리를 갖는 다각형을 포함하도록 의도된다. 치형부는 웨브 상에 사변형 개구를 형성하도록 그것의 단면 폭에 대한 그것의 단면 길이의, 임의의 적합한 종횡비를 갖는다. 단면 길이가 단면 폭보다 길 수 있지만, 그것은 단면 길이와 단면 폭이 동일한 길이인 경우를 포함하지 않는다. 일 실시예에서, 치형부는 대체로 육각형 형상의 베이스를 갖는다. 다른 실시예에서, 치형부는 대체로 사변형 형상의 베이스를 갖는다.
수형 요소는 평평하거나, 둥글거나 예리한 팁을 가질 수 있다. 소정 실시예에서, 암형 요소의 형상은 임의의 정합하는 수형 요소의 형상과는 상이할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 전구체 웨브 상에 복수의 매크로 개구를 연속적으로 형성함으로써 전구체 웨브의 제1 표면으로부터 외향으로 연장되는 복수의 이산 연장 요소를 갖는 전구체 웨브로부터 개구형성된 웨브를 제조할 수 있다.
본 발명의 하나의 공정이 도 1에 개략적으로 도시된다. 전구체 웨브(20)가 성형 장치(100)로 기계 방향으로 이동되며, 이 성형 장치에서 개구(6)가 형성되어 개구형성된 웨브(1)를 생성한다. 전구체 웨브(20)는, 당업계에 공지된 바와 같이, 공급 롤(152)(또는 다수의 웨브 라미네이트에 필요한 바에 따라, 공급 롤들) 또는 임의의 다른 공급 수단, 예컨대 페스툰드 웨브(festooned web)로부터 공급될 수 있다. 일 실시예에서, 전구체 웨브(20)는 중합체 필름 압출기와 같은 웨브 제조 장치로부터 직접 공급될 수 있다. 성형에 이어서, 개구형성된 웨브(1)는 저장 및 다른 제품의 구성요소로서의 추가 처리를 위해 공급 롤(160) 상에 권취될 수 있다. 대안적으로, 개구형성된 웨브(1)는 일회용 흡수 제품과 같은 완성된 제품에의 통합을 위한 변환 작업을 포함한 추가의 후처리로 직접 운반될 수 있다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 방법은 3차원 전구체 웨브로부터 개구 웨브를 제조할 수 있으며, 여기서 전구체 웨브 상에 매크로 개구를 형성함으로써 복수의 이산 연장 요소가 전구체 웨브(20) 상에 형성된다. 제1 표면(12)은 전구체 웨브(20)의 제1 면뿐만 아니라, 개구형성된 웨브(1)의 제1 면에 대응한다. 제2 표면(14)은 전구체 웨브(20)의 제2 면뿐만 아니라, 개구형성된 웨브(1)의 제2 면에 대응한다. 일반적으로, 용어 "면"은 본 명세서에서, 그 용어의 통상의 용법에서, 필름과 같은 대체로 2차원의 웨브의 2개의 주 표면을 기술하는 데 사용된다. 물론, 복합체 또는 라미네이트 구조에서, 개구형성된 웨브(1)의 제1 표면(12)은 최외측 층 또는 플라이 중 하나의 제1 면이고, 제2 표면(14)은 다른 최외측 층 또는 플라이의 제2 면이다.
일 실시예에서, 전구체 웨브(20)는, 당업계에 공지된 바와 같이, 일회용 흡수 제품에 톱시트로서 사용하기에 적합한 중합체 필름 웨브일 수 있다.
전구체 웨브(20)는 당업계에 공지된 수단에 의해, 예를 들어 방사 가열, 강제식 공기 가열, 대류 가열에 의해, 또는 오일-가열식 롤러 위에서 가열하는 것에 의해 예열될 수 있다. 전구체 웨브(20)는 표시, 디자인, 로고, 또는 다른 가시적 또는 비가시적 인쇄 패턴으로 사전-인쇄될 수 있다. 예를 들어, 전구체 웨브(20)의 적어도 부분의 색상을 변경하기 위해, 디자인 및 색상이 당업계에 공지된 수단에 의해, 예를 들어 잉크젯 인쇄, 그라비어 인쇄(gravure printing), 플렉소그래픽 인쇄(flexographic printing), 또는 오프셋 인쇄(offset printing)에 의해 인쇄될 수 있다. 인쇄에 더하여, 전구체 웨브(20)는 코팅으로, 예를 들어 계면 활성제, 로션, 접착제 등으로 처리될 수 있다. 전구체 웨브(20)의 처리는 당업계에 공지된 수단에 의해, 예를 들어 분무, 슬롯 코팅, 압출, 또는 달리 코팅을 하나 또는 둘 모두의 표면에 적용하는 것에 의해 달성될 수 있다.
전구체 웨브(20)가 한 쌍의 반대-회전하는 맞물림 롤(102, 104)에 의해 형성된 닙(116)으로, 다양한 아이들러 롤러, 장력-제어 롤러 등(이들 모두 도시되지 않음) 중 임의의 것 위에서 또는 주위에서를 포함하여, 당업계에 공지된 수단에 의해 기계 방향으로 이동됨에 따라, 공급 롤(152)은 도 1에서 화살표에 의해 표시된 방향으로 회전한다. 맞물림 롤(102, 104)의 쌍은 웨브(20) 내에 개구를 형성하도록 작동하여 개구형성된 웨브(1)를 형성한다. 맞물림 롤(102, 104)은 도 2에 더 명확히 도시된다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 개구형성된 웨브(1) 내에 개구를 만들기 위한 성형 장치(100)의 부분이 더 상세히 도시된다. 장치(100)의 이 부분은 도 2에 성형 장치(100)로서 도시되고, 반대 방향으로 회전하는 한 쌍의 맞물림 롤(102, 104)을 포함한다. 성형 장치(100)는 전구체 웨브(20)가 소정의 회전 각도를 통해 롤(104) 상에 유지되도록 설계될 수 있다. 도 1는 닙(116) 내로 직선으로 들어가는 전구체 웨브(20) 및 그것 밖으로 직선으로 나오는 개구 웨브(1)를 도시하지만, 전구체 웨브(20) 또는 개구형성된 웨브(1)는 닙(116) 전에(전구체 웨브(20)의 경우) 또는 후에(개구형성된 웨브(1)의 경우) 미리결정된 회전 각도를 통해 롤(102 또는 104) 중 하나 상에 부분적으로 감길 수 있다. 예를 들어, 닙(116)을 빠져나온 후, 개구형성된 웨브(1)는 개구가 롤(104)의 치형부(110) 위에 놓이고 그것 상에 "끼워맞춤되어" 유지되도록 미리결정된 회전 각도를 통해 롤(104) 상에 감기도록 지향될 수 있다.
롤러(102, 104)는 강철, 알루미늄, 합금 금속, 강성 플라스틱으로 제조될 수 있다. 일 실시예에서, 롤러는 스테인레스강으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 롤러(102, 104)는 내부식성 및 내마모성 금속으로 제조될 수 있다.
롤(102)은 롤(104)의 치형부(110) 중 하나 이상의 그것 내로 맞물리는 하나 이상의 이산 리세스 또는 공극(108)을 포함할 수 있다. 리세스(108)는 치형부(110)의 베이스와 동일한 형상, 및 치형부(110)의 베이스보다 약간 더 큰, 모든 에지 및 면에서의 치수를 가질 수 있다. 리세스의 깊이는 치형부(110)의 높이보다 깊을 수 있다. 리세스는 테이퍼 형성될 수 있거나 테이퍼 형성되지 않을 수 있다. 그 경우에, 웨브 상에 형성된 개구의 간격은 롤(102) 상의 리세스의 간격에 의해 제한된다. 따라서, 롤(102) 상의 리세스의 중심간 간격보다 작은 중심간 간격을 갖는 개구를 웨브 내에 형성하는 것은 가능하지 않을 것이다.
롤(104)은 롤(104)의 적어도 일부분 주위에 이격된 관계로 연장되는 복수의 원주방향으로-이격된 치형부(110)의 열(row)을 포함한다. 치형부(110)는 엇갈린 패턴으로 배열된다. 치형부(110)는 롤(102)의 리세스(108)와 맞물리도록 롤(102)의 표면으로부터 반경방향 외향으로 연장된다. 이 맞물림은 하기에 논의되는 도 3의 단면도에 매우 상세히 도시된다.
치형부(110)는 롤러(104)에 결합될 수 있다. 용어 "~에 결합된다"는 요소가 선택된 위치에서 다른 요소에 고정되는 구성뿐만 아니라, 요소가 다른 요소에, 요소 중 하나의 표면 전체에 걸쳐 완전히 고정되는 구성을 포함한다. 용어 "~에 결합된다"는 기계적 얽힘을 비롯해 - 그러나 이로 제한되지 않음 -, 요소가 고정될 수 있는 임의의 공지된 방식을 포함한다. 치형부는 예를 들어 용접, 압축 끼워맞춤에 의해 부착되거나, 달리 결합될 수 있다. 그러나, "~에 결합된다"는 또한, 롤러(104)로부터 과잉의 재료를 제거함으로써 기계가공되는 치형부에 대해 그러한 바와 같이, 일체형 부착을 포함한다. 치형부(110)가 롤러(104)에 결합되는 위치는 베이스이다. 베이스에 평행한 임의의 단면 위치에서, 각각의 치형부는 둥글지 않은 단면 영역을 구비할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 치형부는 원하는 대응하는 개구 형상에 따라 다이아몬드, 직사각형 또는 정사각형인 핀(pin)을 포함할 수 있다.
도 3은 대표적인 치형부(110)를 포함하는 맞물림 롤(102, 104)의 일부분을 단면으로 도시한다. 도시된 바와 같이, 치형부(110)는 치형부 높이(TH), 맞물림의 깊이(E), 및 갭 클리어런스(gap clearance)(C)를 갖는다. 치형부 높이(TH)는 약 0.5 mm 내지 약 10 mm의 범위일 수 있다. 맞물림의 깊이(E)는 맞물림 롤(102, 104)의 레벨의 치수이고, 롤(102)의 상부 표면으로부터 롤(104)의 치형부(110)의 팁(102)까지 측정된다. 갭 클리어런스(C)는 롤(102, 104)이 최대 맞물림 상태에 있을 때 롤(102)의 상부 표면과 롤(104)의 저부 표면 사이의 거리이다. 갭 클리어런스는 바람직하게는 예를 들어 매크로 개구 형성 단계로부터 열-유래 손상으로부터 전구체 웨브 내에 형성된 이산 연장 요소를 보호하기에 충분히 넓고, 이에 따라 이산 연장 요소는 매크로 개구 형성 공정 동안 실질적으로 온전하게 유지되고 웨브의 부드러움이 손상되지 않거나 심지어 향상된다. 열-유래 손상은 열에 대한 노출의 결과로서 이산 연장 요소의 부분을 경화시키는, 이산 연장 요소의 적어도 부분의 영구 변형을 포함한다. 열-유래 손상으로부터 이산 연장 요소를 보호하는 갭 클리어런스는 전구체 웨브 특성, 전구체 웨브 두께, 마이크로텍스처의 높이, 롤 온도 및 제조 속도와 같은 매크로 개구 형성 공정 작업 조건을 고려하여 결정될 수 있다. 일 실시예에서, 갭 클리어런스는 전구체 웨브 상에 형성된 이산 연장 요소와 같은 마이크로텍스처의 평균 높이 이상이다. 다른 실시예에서, 클리어런스는 약 1.5 mm 이상, 또는 약 1.6 mm 이상일 수 있다.
임의의 특정 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 웨브의 표면 상의 손상되지 않은 이산 연장 요소는 웨브가 흡수 용품의 착용자-대면 표면의 적어도 일부분을 형성하도록 의도되고 웨브의 표면이 착용자의 피부와 적어도 부분적으로 접촉할 때 피부에 부드러움을 제공할 수 있다고 여겨진다.
치형부 팁(112)의 크기 및 형상은 팁 반경(TR)을 통해 규정될 수 있다. 맞물림의 깊이(E), 치형부 높이(TH), 및 클리어런스(C)는 전구체 웨브(20)의 특성 및 개구형성된 웨브(1)의 원하는 특징에 따라 원하는 대로 변경될 수 있다. 다양한 개구형성된 웨브(1) 특성 및 특징을 제공하기 위해 치형부(110)의 크기, 형상, 배향 및 간격이 롤(104)의 원주 및 폭 주위에서 변경될 수 있는 것이 또한 고려된다.
롤(102, 104) 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, 롤 중 어느 하나 또는 둘 모두는 표면 대류에 의해 또는 표면 방사에 의해 가열될 수 있다.
추가적으로, 로션, 잉크, 계면 활성제 등과 같은 물질이 닙(116)에 진입하기 전에 또는 그 후에 개구형성된 웨브(1)에 분무, 코팅, 슬롯 코팅, 압출 또는 달리 적용될 수 있다. 그러한 처리의 적용을 위한 당업계에 공지된 임의의 공정이 이용될 수 있다.
도 4a는 개구형성된 웨브(1)를 제조하는 데 유용한 복수의 치형부(110)를 갖는 롤러(104)의 일 실시예의 일부분을 도시한다. 도 4b는 개구형성된 웨브(1)를 제조하는 데 유용한, 엇갈린 패턴으로 배열된 복수의 리세스(108)를 갖는 롤러(102)의 일 실시예의 일부분을 도시한다.
치형부(100)를 위한 예시적인 구성의 사시도가 도 5a에 도시된다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 각각의 치형부(110)는 베이스(111), 치형부 팁(112), 에지(113) 및 측면(114)을 갖는다. 치형부(110)는 대체로 다각형인 형상의 베이스를 가질 수 있다. 단면이 대체로 둥근, 둥근 핀-유사 형상과는 대조적으로, 치형부(110)는 1차원 또는 2차원으로 길어서, 대체로 둥글지 않은 긴 단면 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 그것의 베이스(111)에서, 치형부(110)의 단면은 3.3 이하, 또는 2.5 이하, 또는 2 이하, 또는 1.9 이하의 TL/TW의 치형부 종횡비(AR)를 나타내는, 치형부 단면 길이(TL) 및 치형부 단면 폭(TW)을 가질 수 있다. 일 실시예에서, 치형부 각각은 사변형 형상의 베이스를 갖는다. 치형부(110)는 테이퍼의 정도가 치형부의 높이를 따라 일정하지 않은 방식으로 베이스로부터 팁까지 테이퍼 형성된다. 치형부(110)는 성형 장치의 부재에 결합된 기부 부분(proximal part)(120), 및 기부 부분에 바로 인접하고 치형부 팁(112)까지 테이퍼 형성되는 말단 부분(distal part)(130)을 포함할 수 있다. 치형부(110)는 기부 부분, 말단 부분, 및 기부 부분(120)과 말단 부분(130) 사이의 중간 부분을 포함할 수 있다. 기부 부분과 말단 부분은 서로 상이한 정도의 테이퍼를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 말단 부분(130)은 기부 부분(120)보다 더 높은 정도의 테이퍼를 갖는다. 다른 실시예에서, 기부 부분(120) 및 말단 부분(130) 중 적어도 하나는 일정한 정도의 테이퍼를 갖는다. 기부 부분은 일반적으로 사변형-형상 및 육각형-형상과 같은 대체로 다각형-형상 베이스로부터 점까지 테이퍼 형성되는 절두체 형상이다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 기부 부분(120)은 4개의 측면(114)을 가질 수 있으며, 각각의 측면은 대체로 (이등변) 직사각형이다. 2개의 측면의 정점(vertex)은 에지를 구성한다. 에지(113)의 정점은 비교적 예리할 수 있거나, 둥근 곡률 반경을 갖도록 기계가공될 수 있다. 도 5a에 도시된 바와 같이, 말단 부분(130)은 적어도 4개의 측면(114')을 갖는 대체로 피라미드 형상을 가질 수 있으며, 각각의 측면은 실질적으로 삼각형이고 말단 부분의 저부로부터 치형부의 팁까지 테이퍼 형성된다. 말단 부분(130)의 2개의 측면의 정점은 에지를 구성한다. 에지(113')의 정점은 비교적 예리할 수 있거나, 둥근 곡률 반경을 갖도록 기계가공될 수 있다. 치형부 팁(112)은 대체로 뾰족하거나, 무디거나, 전구체 웨브(20)를 연신 및/또는 천공하도록 달리 형상화될 수 있다. 치형부의 최외측 팁(112)은 전구체 재료에서의 절단 또는 인열을 회피하도록 둥글게 될 수 있는 측면을 갖는다.
다른 실시예에서, 다른 치형부 형상이 개구를 만드는 데 이용될 수 있다. 예를 들어, 도 5a에 도시된 말단 부분(130)의 대체로 피라미드 형상은 팁(112)의 뾰족함을 제거하기 위해 절두될 수 있으며, 평탄화된 영역이 치형부(110)의 말단 단부에 생성된다. 평탄화된 영역은 또한 연신될 수 있는데, 즉 폭 치수보다 큰 길이 치수 및 치형부(110)의 종횡비에 대응하는 종횡비(AR)를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 평탄화된 영역은 대체로 예리한 정점에서 측면(114)으로 전이할 수 있거나, 전이는 곡률 반경이어서, 매끄럽고, 둥글고, 평탄화된 치형부 팁을 제공할 수 있다. 이론에 의해 구애됨이 없이, 치형부(110) 상에 비교적 예리한 팁을 갖는 것은 치형부(110)가 전구체 웨브(20)를 "깔끔하게", 즉 국소적으로 그리고 명확하게 천공하도록 허용하여, 결과적으로 생성되는 개구형성된 웨브(1)가 주로 "엠보싱된다"보다는 주로 "개구형성된다"로 기술될 수 있을 것으로 여겨진다. 일 실시예에서, 전구체 웨브(20)의 천공은 웨브(20)의 변형이 거의 없이 깔끔하여, 결과적으로 생성되는 웨브가 실질적으로 2차원의 천공된 웨브이다.
치형부(100)를 위한 다른 예시적인 구성이 도 5b에 도시된다. 단면 길이(TL) 및 단면 폭(TW)을 갖는 치형부(110)는 단면 길이 치수를 따른 2개의 인접한 치형부 사이의 치형부간 간격(PL), 단면 폭 치수를 따른 2개의 인접한 치형부 사이의 치형부간 간격(PW), 및 단면 길이 치수에 또는 단면 폭 치수에 평행하지 않은 선을 따른 2개의 인접한 치형부 사이의 치형부간 간격(Ps)을 갖도록 엇갈린 패턴으로 배열된다. 치형부(110)는, 치형부 구성에 따라, 상이한 길이의 치형부간 간격(PS, PS1, PS2)을 가질 수 있다. 도 5a 및 도 5b를 참조하면, 도 5b의 치형부에서, 베이스(111)는 기부 부분의 2개의 대향 에지(113)를 약간 잘라냄으로써 육각형 형상을 갖는다. 기부 부분의 2개의 대향 에지(113)에 대응하는 말단 부분(130)의 에지(113')가 또한 잘라내진다.
일 실시예에서, 치형부간 간격(Ps)은 약 1.9 mm 이하, 또는 1.7 mm 이하, 또는 약 1.5 mm 이하이다. 다른 실시예에서, 치형부간 간격(PL, PW) 중 적어도 하나는 약 1.9 mm 초과, 또는 약 1.7 mm 초과, 또는 약 1.5 mm 초과이다.
물론, 치형부간 간격(PL, Pw 및/또는 Ps), 치형부 단면 길이(TL), 및 치형부 단면 폭(TW)은 각각 개구(6)의 원하는 크기, 간격, 및 면적 밀도를 달성하기 위해 서로 독립적으로 변경될 수 있다.
전구체 웨브(20)는 복수의 이산 연장 요소를 포함한다. 하나의 비-제한적인 실시예에서, 이산 연장 요소는 약 500 마이크로미터 미만의 직경을 갖고/갖거나; 이산 연장 요소는 약 0.2 이상의 종횡비를 갖고/갖거나; 웨브는 제곱 센티미터당 약 95개 이상의 이산 연장 요소를 포함한다. 이산 연장 요소는 또한 부드러움의 촉각적 인상을 제공하는 텍스처를 제공하도록 개구 돌출부, 비-개구형성된 돌출부 또는 피브릴일 수 있다.
본 발명의 다른 공정은 제1 표면 및 제1 표면 반대편의 제2 표면을 갖는 전구체 웨브를 제공하는 것, 전구체 웨브의 제1 표면으로부터 외향으로 연장되는 복수의 이산 연장 요소를 형성하는 것, 및 상기에 개시된 방법에 따라 전구체 웨브의 제2 표면으로부터 외향으로 연장되는 복수의 매크로 개구를 연속적으로 형성하는 것을 포함한다.
그러한 복수의 이산 연장 요소를 개시하는 특허 공개는 WO 01/76842호; WO 10/104996호; WO 10/105122호; WO 10/105124호 및 미국 제20120277701A1호를 포함한다.
이산 연장 요소를 갖는 웨브는 당업계에 공지된 임의의 공정을 이용하여 제공될 수 있다. 이산 연장 요소를 갖는 웨브를 제공하는 것은 웨브의 외부 표면에 더 부드럽고, 더 천과 유사한 텍스처를 제공하고, 웨브에 더 천과 유사한 외관을 제공하고, 웨브의 총 두께(caliper)를 증가시킬 것이다. 이산 연장 요소 공정의 예는 다음의 것: 하이드로포밍, 진공 성형, 기계적 변형, 플로킹(flocking), 초음파, 다공성 표면으로부터의 점성 용융물의 탈층, 인쇄된 헤어(printed hair), 브러싱(brushing) 및 이들의 임의의 조합을 포함하지만 이로 제한되지 않는다.
일 실시예에서, 이산 연장 요소를 포함하는 3차원 표면 구조는, 바람직하게는 형성된 웨브 플라이의 반대편 표면에 인접하게 진공을 가하는 동안, 형성된 웨브 플라이의 하나의 표면에 대해 물 등으로 구성된 고압 유체 제트를 가함으로써 형성된다. 일반적으로, 형성된 웨브 플라이는 대향된 층을 갖는 성형 구조체의 하나의 층 상에 지지된다. 성형 구조체에는 그것을 통해 대향된 층을 서로 유체 연통 상태로 배치하는 다수의 개구가 제공된다. 개구형성의 그러한 방법은 "하이드로포메이션(hydroformation)"으로 알려져 있고 미국 특허 제4,609,518호; 제4,629,643호; 제4,637,819호; 제4,681,793호; 제4,695,422호; 제4,778,644호; 제4,839,216호; 및 제4,846,821호에 매우 상세히 기재되어 있다.
진공 성형은 미국 특허 제4,463,045호에 개시되어 있다.
기계적 변형의 예가 미국 특허 제4,798,604호, 제4,780,352호, 제3,566,726호, 제4,634,440호, WO 97/40793호, 및 유럽 특허 제525,676호에 개시되어 있다.
플로킹의 예가 WO 98/42289호, WO 98/36721호, 및 유럽 특허 제861,646호에 개시되어 있다.
초음파의 예가 미국 특허 제5,269,981호에 개시되어 있다.
점성 용융물의 탈층의 예가 미국 특허 제3,967,623호 및 WO 99/06623호에 개시되어 있다.
인쇄된 헤어의 예가 미국 특허 제5,670,110호에 개시되어 있다.
브러싱의 예가 WO 99/06623호에 개시되어 있다.
개구형성된 웨브
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 개구형성된 웨브(1)는 웨브(1)의 제1 표면(12)으로부터 외향으로 연장되는 복수의 이산 연장 요소(2)(도 6b에 표시되지 않음), 및 복수의 이격된 사변형 매크로 개구(6)를 포함한다.
매크로 개구는 평면형이고 2차원 또는 3차원일 수 있다. "평면형" 및 "2차원"은 단순히 측벽을 갖는 개구(6)의 형성으로 인해 부여된 별개의, 평면외, Z-방향 3차원성을 갖는 개구형성된 웨브(1)에 비해 웨브가 평평하다는 것을 의미한다. "평면형" 및 "2차원"은 임의의 특정 평평도, 평활도 또는 차원성을 암시하도록 의도되지 않는다. 일 실시예에서, 본 발명에 따른 웨브는 복수의 3차원 매크로 개구를 포함한다.
도 6a 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 본 발명의 웨브는 제2 표면을 향해 연장되는 매크로 개구를 포함하며, 매크로 개구는 장축 치수(major axis dimension) 및 단축 치수(minor axis dimension)를 갖고 엇갈린 패턴으로 배열된다. 개구(6)는 웨브(1)의 제2 표면(14)으로부터 멀어지는 쪽의 방향으로 연장되는 반면, 이산 연장 요소(2)는 웨브(1)의 제1 표면(12)으로부터 멀어지는 쪽으로 연장되어, 개구(6)와 이산 연장 요소(2)가 반대 방향으로 형성된다. 매크로 개구는 이산되어 있으며, 직사각형, 정사각형, 및 마름모꼴 형상을 포함한 실질적으로 사변형이다. 본 명세서에서 "사변형"은 둥근 모서리를 갖는 사변형을 포함하도록 의도된다. 놀랍게도, 본 발명자는 웨브 상의 사변형 형상 개구가 나중에 기술되는 바와 같이 솜 같은 감촉을 증가시키고 플라스틱 감촉 및 연마재 감촉을 감소시킴으로써 향상된 부드러움 감촉을 제공한다는 것을 알았다.
매크로 개구는 3.3 이하, 또는 2.5 이하, 또는 2 이하의, 단축 치수에 대한 장축 치수의 비(ratio)를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 매크로 개구의 장축은 웨브(1)의 MD에 실질적으로 평행하다. 다른 실시예에서, 매크로 개구의 장축은 웨브(1)의 CD에 실질적으로 평행하다. 다른 실시예에서, 매크로 개구의 장축은 MD에 대해 경사져서 배향된다. "장축" 및 "단축"의 용어에도 불구하고, 장축과 단축이 동일한 길이를 가질 수 있는 것으로 의도된다.
본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 웨브는 개선된 부드러움을 갖는다. 각각, 본 발명에 따른 필름의 평면도 주사 전자 현미경 이미지 및 그것의 단면도인 도 6a 및 도 6c에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 웨브는 실질적인 열-유래 손상 없이 실질적으로 온전한 이산 연장 요소(2)를 갖는다. 임의의 특정 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 웨브의 표면 상의 손상되지 않은 이산 연장 요소는 웨브가 흡수 용품의 착용자-대면 표면의 적어도 일부분을 형성하도록 의도되고 웨브의 표면이 착용자의 피부와 적어도 부분적으로 접촉할 때 피부에 부드러움을 제공할 수 있다고 여겨진다. 도 7a 내지 도 7c는 원형 또는 타원형 형상 개구 및 크게 손상된 마이크로 구조를 보여주는 시판되는 위생 패드(도 7a: 코텍스 유(Kotex U), 킴벌리 클라크(Kimberly Clark), 싱가포르; 도 7b: 릴리안(Lilian), 클린나라 컴퍼니 엘티디(Kleannara Co. Ltd), 한국; 및 도 7c: 7 스페이스 틴스(Space Teens), 헨간 인더스트리얼 컴퍼니 엘티디(Hengan Industrial Co. Ltd), 중국)로부터의 필름 톱시트의 평면도 주사 전자 현미경 이미지이다.
또한, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 웨브는 개선된 솜 같은 감촉, 및 감소된 플라스틱 감촉 및 연마재 감촉을 나타내며, 이들 모두는 웨브의 전반적인 부드러움에 기여한다. 솜 같은 감촉의 경우, 더 높은 것이 더 좋다. 플라스틱 감촉 및 연마재 감촉의 경우, 더 낮은 것이 더 좋다. 도 10에 도시된 바와 같이, 사변형 개구, 다이아몬드 및 정사각형 매크로 기하학적 구조를 갖는 웨브가 솜 같은 감촉, 및 감소된 플라스틱 감촉 및 연마재 감촉에서 더 나은 점수를 보였고, 가장 높은 부드러움 값을 제공한다.
또한, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 웨브는 유체 배출 시험(Fluid Drainage Test)의 결과를 보여주는 평면도 주사 전자 현미경 이미지인 도 8 및 도 9a 내지 도 9c에 나타난 바와 같이 개선된 유체 배출을 나타낸다(도 8: 본 발명에 따른 방법에 의해 제조된 웨브로부터의 톱시트를 갖는 패드; 도 9a: 코텍스 유, 킴벌리 클라크, 싱가포르; 도 9b: 릴리안, 클린나라 컴퍼니 엘티디, 한국; 및 도 9c: 7 스페이스 틴스, 헨간 인더스트리얼 컴퍼니 엘티디, 중국). 도 9a 내지 도 9c의 톱시트는 원형 또는 타원형 형상 매크로 개구를 갖는다.
개별 매크로 개구의 평면도 면적은, 웨브의 몇몇 실시예에서, 약 0.5 ㎟, 1 ㎟, 5 ㎟, 10 ㎟, 또는 15 ㎟ 이상일 수 있거나, 매크로 개구 사이의 임의의 범위 내에 있을 수 있다. 개구형성된 웨브(1)의 단위 면적당 개구(6)의 수, 즉 개구(6)의 면적 밀도는 제곱 센티미터당 5 내지 60개 개구로 달라질 수 있다. 일 실시예에서, 웨브(1)는 약 10개 내지 약 50개, 또는 약 20개 내지 약 40개 매크로 개구/㎠ 웨브의 매크로 개구 밀도를 갖는 매크로 개구를 포함한다. 최종 용도에 따라, 제곱 센티미터당 20개 이상의 개구(6)가 있을 수 있다. 일반적으로, 면적 밀도는 개구형성된 웨브(1)의 면적 전체를 가로질러 균일할 필요는 없지만, 개구(6)는 개구형성된 웨브(1)의 소정 영역 내에만, 예를 들어 선, 스트라이프(stripe), 밴드(band), 원 등과 같은 미리결정된 형상을 갖는 영역 내에만 있을 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 개구형성된 웨브(1)가 생리대를 위한 톱시트로서 사용되는 경우, 개구(6)는 유체 유입이 일어나는 패드의 중심 부분에 대응하는 영역 내에만 있을 수 있다.
도 1을 참조하면, 전구체 웨브(20)가 닙(nip)(116)을 통과함에 따라, 롤(104)의 치형부(110)가 롤(102)의 리세스(108)와 맞물리고 동시에 전구체 웨브(20)의 평면 밖으로 재료를 가압하여 영구적인 화산-유사 형상 개구(6)를 형성한다. 실제로, 치형부(110)는 전구체 웨브(20)를 통해 "뚫고" 나오거나 "천공"한다. 치형부(110)의 팁(tip)이 전구체 웨브(20)를 통해 뚫고 나옴에 따라, 웨브 재료는 전구체 웨브(20)의 평면 밖으로 치형부(110)에 의해 가압되고 Z-방향으로 연신되고/되거나 소성적으로 변형되어, 개구(6)의 형성을 유발한다. 전구체 웨브의 연성의 양 및 다른 재료 특성, 예를 들어 유리 전이 온도 및 결정화도는 개구형성된 웨브(1)가 얼마나 많은 비교적 영구적인 3차원 변형을 보유하는지를 결정한다.
다양한 개구형성된 웨브(1) 특성 및 특징을 제공하기 위해 치형부(110)의 크기, 형상 및 간격이 롤(104)의 원주 및 폭 주위에서 변경될 수 있는 것이 또한 고려된다. 개구(6)의 수, 간격 및 크기는 치형부(110)의 형상, 수, 간격, 배향 및 크기를 변경하고 롤(104) 및/또는 롤(102)에 대해 필요에 따라 대응하는 치수 변경을 행함으로써 변화될 수 있다. 이러한 변화는, 전구체 웨브(20)에서 가능한 변화 및 처리에 있어서의 변화, 예를 들어 라인 속도, 롤 온도 및 다른 후처리 변화와 함께, 많은 다양한 개구형성된 웨브(1)가 많은 목적을 위해 제조되도록 허용한다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 본 발명에 따른 방법에 의해 제조되는 개구형성된 웨브(1)는 복수의 제1 영역(8), 및 복수의 제2 영역(10)을 추가로 포함할 수 있다.
제1 영역(8) 각각은 4개의 뚜렷이 구별되는(distinctive) 제2 영역(10)에 의해 둘러싸인다. 제1 영역(8) 각각을 둘러싸는 4개의 뚜렷이 구별되는 제2 영역(10)은 제1 방향을 따라 위치된 2개의 인접한 매크로 개구(6), 및 제1 방향에 직교하는 제2 방향을 따라 위치된 다른 2개의 인접한 매크로 개구(6)에 의해 연결된다. 제2 영역(10) 각각은 2개의 인접한 제1 영역(8), 및 제3 방향을 따라 또는 제4 방향을 따라 - 이들 방향 중 어느 것도 제1 방향 및 제2 방향에 평행하지 않음 - 위치된 2개의 인접한 매크로 개구(6)에 의해 둘러싸인다.
제3 방향에서의 2개의 인접한 매크로 개구의 중심간 거리 및/또는 제4 방향에서의 2개의 인접한 매크로 개구의 중심간 거리는 제1 방향에서의 2개의 인접한 매크로 개구의 중심간 거리 및/또는 제2 방향에서의 2개의 인접한 매크로 개구의 중심간 거리보다 짧다. 일 실시예에서, 제3 방향에서의 2개의 인접한 매크로 개구의 중심간 거리 및 제4 방향에서의 2개의 인접한 매크로 개구의 중심간 거리는 제1 방향에서의 2개의 인접한 매크로 개구의 중심간 거리 및 제2 방향에서의 2개의 인접한 매크로 개구의 중심간 거리보다 짧다. 2개의 인접한 개구의 중심간 거리는 2개의 인접한 개구의 중심 간의 치수이다. 개구의 장축과 단축이 서로 교차하는 지점이 개구의 중심으로서 결정될 수 있다.
도 6a를 참조하여, 도 8에 도시된 바와 같이, 제2 영역(10)은 예를 들어 하기에 기술되는 유체 배출 시험에 따라 측정된, 더 나은 유체 배출을 갖는다. 임의의 특정 이론에 의해 구애되고자 함이 없이, 제2 영역의 짧은 상부 평면 길이는 유체를 배출하고 유체가 이산 연장 요소와 같은 마이크로 구조체 사이의 밸리 내에 포집되는 것을 방지하는 데 효과적인 것으로 여겨진다.
웨브(1)는 단일 층 전구체 웨브, 둘 이상의 층 또는 플라이(ply)를 갖는 라미네이트 또는 복합 전구체 웨브로부터 제조된 단일 층 웨브일 수 있다. 일반적으로, 라미네이트 전구체 웨브로부터 형성된 웨브(1)는 개구(6)로 구성될 수 있으며, 여기서 개구(6)의 측벽은 하나 이상의 전구체 웨브 재료를 포함한다.
용어 "개구형성된 웨브"가 본 명세서에서 사용되지만, 목적은 그러한 개구형성된 웨브로부터 흡수 용품을 위한 구성요소를 생성하는 것임이 이해되어야 한다. 그러한 경우에, 개구형성된 웨브는 흡수 용품을 위한 개별 구성요소로 절단될 것이다. 개구형성된 웨브는 또한 흡수 용품 이외의 다른 제품에 사용될 수 있다.
시험 방법
유체 배출 시험
인공 월경액 시뮬런트(Artificial menstrual Fluid Simulant, "AMFS") 제조
이 시험에 사용되는 인공 월경액 시뮬런트(본 명세서에서 "AMFS"로 지칭됨)은 70%의 양의 탈섬유소 혈액과, 용해된 젤라틴, 음이온성 폴리아크릴아미드 응집제, 및 인산염-완충 식염수로 구성된 용액 30%로 구성된다. 그러한 AMFS가 미국 제7,659,372호에 더 상세히 기술되어 있다.
용해된 젤라틴은 7 그램의 식용-등급 무가미 젤라틴과 85 그램의 멸균 증류수를 배합함으로써 제조한다. 성분을 용해될 때까지 가열 및 교반한다. 용액을 4℃ 냉장고 내에서 하룻밤 동안 응고되게 한다. 인산염-완충 식염수는 0.138%의 수화 인산이수소나트륨 및 0.85%의 염화나트륨을 함유하는 용액 22 그램과, 0.14%의 무수 인산일수소나트륨 및 0.85%의 염화나트륨을 함유하는 용액 70 그램을 배합함으로써 제조한다. 케미라(Kemira)로부터 수퍼플록(Superfloc)™ A-150로 입수가능한 음이온성 폴리아크릴아미드 응집제는 1 그램의 응집제 비드와 멸균 증류수 중 1% 염화나트륨 용액을 배합함으로써 제조한다. 용액을 실온에 일주일 동안 둔다.
100 ml의 AMFS를 만들기 위해, 7 그램의 응고된 젤라틴을 21.5 그램의 인산염-완충 식염수에 첨가하고 시각적으로 용해될 때까지 35℃에서 핫플레이트 상에서 가열한다. 이 용액을 25℃로 냉각되게 한다. 이어서 1.5 그램의 음이온성 폴리아크릴아미드 응집제를 첨가하고, 이어서 클리블랜드 사이언티픽(Cleveland Scientific)으로부터 입수가능한 70 그램의 양의 탈섬유소 혈액을 첨가한다. 생성된 AMFS를 성분 혼합을 보장하기 위해 10회 뒤집고 이어서 4℃ 냉장고 내에 하룻밤 동안 둔다.
AMFS 점도는 TA 인스트루먼츠(TA Instruments) AR 1500 또는 AR 2000 회전 혈류계를 사용하여 적합성을 시험하기 위해 확인한다. AMFS 배치(batch)를 25℃로 가온되게 한 후에, 전단 속도를 0.5 1/s로부터 30 1/s까지 늘리는 갭 500 내지 1000 마이크로미터를 갖는 강철, 40 mm, 0° 플레이트를 사용하여 25℃ 기구 온도에서 그것을 시험한다. 선형 회귀를 생성된 전단 곡선에 적용하고 점도를 20 1/s의 전단 속도에 대해 계산한다. 20 1/s에서 17 내지 23 센티푸아즈(centipoise)의 AMFS 점도가 여기서의 시험 방법에 사용하기에 허용가능한 것으로 고려된다.
유체 배출
a) 시험될 흡수 용품을 펼치고, 모든 이형 종이/필름/테이프로부터 제거한다. 흡수 용품을 평평하게 하고, 흡수 용품의 백시트의 배면 상에 접착제를 사용함으로써 A4 종이 상에 고정시킨다.
b) 흡수 용품을, 선택적으로 디지털 카메라를 구비한 SZX 12, 올림푸스(Olympus)와 같은 광학 현미경 아래에 배치한다. 초점 거리 및 광 세기(intensity)를 총 배율 16x하에 조정한다.
c) 인공 월경액 시뮬런트("AMFS") 제조에 따라 제조된 2 ml의 AMFS를 피펫을 사용하여 약 5초 동안 흡수 용품의 중심에 적용한다. AMFS 배출을 AMFS 적용으로부터 3분 동안 현미경에 연결된 비디오에 의해 녹화한다.
d) AMSF 배출 진행이 더 이상 관찰되지 않는 순간으로부터 3초 후의 흡수 용품의 사진이 녹화된 비디오로부터 상영된다.
예
예 1: 유체 배출 시험
본 발명에 따른 웨브 필름의 비-제한적인 예를, 도 5b의 치형부를 갖는 도 1 및 도 2의 성형 장치에 대해, 마이크로 개구형성된 70 메시(mesh) 폴리 에틸렌 필름을 이동시킴으로써 제조하였다. 치형부는 엇갈린 패턴으로 배열되고, MD에서 장축을 그리고 CD에서 단축을 갖도록 배향된다. 필름을 60 내지 90℃의 온도에서 활성화시켰다. 도 6은 SEM(TM3000, 히타치, 일본)에 의해 얻어진 획득된 웨브 필름의 고도로 확대된 부분이다. 얻어진 필름을 톱시트로서 사용하여 위생 패드를 제조하였다.
예 1에서 제조된 패드 및 구매가능한 위생 패드의 유체 배출을, 시험 방법 섹션에 기재된 유체 배출 시험에 따라 시험하였다. 결과가 도 8 및 도 9a 내지 도 9c에 나타나 있다. 나타난 바와 같이, 예 1에서 제조된 패드는 뛰어난 유체 배출을 나타낸다.
예 2: 부드러움 시험
본 발명에 따른 웨브 필름의 비-제한적인 예를, 도 5b의 치형부를 갖는 도 1 및 도 2의 성형 장치에 대해, 마이크로 개구형성된 70 메시(mesh) 폴리 에틸렌 필름을 이동시킴으로써 제조하였다. 치형부는 엇갈린 패턴으로 배열되고, MD에서 장축을 그리고 CD에서 단축을 갖도록 배향된다. 필름을 60 내지 90℃의 온도에서 활성화시켰다. 29개 개구/㎠ 웨브의 밀도의 다이아몬드 형상 개구를 갖는 필름("다이아몬드" 샘플)을 제조하였다. 동일한 전구체 웨브로부터 다이아몬드 샘플과 동일한 공정에 의해 다양한 개구 기하학적 구조를 갖는 웨브 필름을 제조하였다.
직사각형: 1.05 mm × 0.78 mm의 치수를 갖는 직사각형 형상 개구, 25개 개구/㎠ 웨브
원 2: 2.0 mm의 직경을 갖는 원 형상 개구, 18개 개구/㎠ 웨브
원 2.5: 2.5 mm의 직경을 갖는 원 형상 개구, 12개 개구/㎠ 웨브
육각형: 1.15 mm의 변, 1.50 mm의 폭 및 2.5 mm의 높이의 치수를 갖는 육각형 형상 개구, 16개 개구/㎠ 웨브
얻어진 필름 각각을 톱시트, 동일한 흡수 코어, 백시트로서 사용하여 위생 패드를 제조하였다.
12명의 전문가 패널에 의해, 각각의 샘플의 솜 같은 감촉(제품이 브러시트 코튼(brushed cotton)과 같이 느껴지는 정도, 0: 전혀 솜 같지 않음, 8: 극도로 솜 같음), 플라스틱 감촉(플라스틱 감촉의 정도, 0: 전혀 플라스틱 같지 않음, 8: 극도로 플라스틱 같음), 연마재 감촉(조도, 깔끄러움, 예리함, 0: 연마재 같지 않음, 8: 극도로 연마재 같음)을 0 내지 8 스케일로 측정하였다. 결과가 도 10에 나타나 있다.
본 명세서에 개시된 치수 및 값은 열거된 정확한 수치 값으로 엄격하게 제한되는 것으로 이해되어서는 안된다. 대신에, 달리 명시되지 않는 한, 각각의 그러한 치수는 열거된 값과, 그 값 부근의 기능적으로 등가인 범위 둘 모두를 의미하도록 의도된다. 예를 들어, "90°"로 개시된 치수는 "약 90°"를 의미하도록 의도된다.
본 명세서 전반에 걸쳐 주어진 모든 최대 수치 제한은 모든 더 낮은 수치 제한을 포함한다 - 마치 그러한 더 낮은 수치 제한이 본 명세서에 명시적으로 기재된 것처럼 - 는 것이 이해되어야 한다. 본 명세서 전반에 걸쳐 주어진 모든 최소 수치 제한은 모든 더 높은 수치 제한을 포함할 것이다 - 마치 그러한 더 높은 수치 제한이 본 명세서에 명시적으로 기재된 것처럼 -. 본 명세서 전반에 걸쳐 주어진 모든 수치 범위는 그러한 더 넓은 수치 범위 내에 있는 모든 더 좁은 수치 범위를 포함할 것이다 - 마치 그러한 더 좁은 수치 범위가 모두 본 명세서에 명시적으로 기재된 것처럼 -.
'발명을 실시하기 위한 구체적인 내용'에서 인용된 모든 문헌은, 관련 부분에서, 본 명세서에 참고로 포함되며; 어떠한 문헌의 인용도 그것이 본 발명에 대한 종래 기술임을 인정하는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 명세서에서의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 포함되는 문헌에서의 그 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되는 경우, 본 명세서에서 그 용어에 부여된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.
본 발명의 특정 실시예가 예시되고 기술되었지만, 다양한 다른 변경 및 수정이 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주 내에 있는 모든 그러한 변경 및 수정을 첨부된 청구범위에서 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 개구형성된 웨브(apertured web)의 제조 방법으로서,
    상기 방법은,
    a) 제1 표면 및 상기 제1 표면 반대편의 제2 표면을 갖는 전구체 웨브(precursor web)를 제공하는 단계로서, 상기 전구체 웨브는 상기 제1 표면 상에 복수의 이산 연장 요소(discrete extended element)를 포함하며, 상기 이산 연장 요소는 개방 기단부(proximal end), 개방 또는 폐쇄 말단부(distal end), 및 측벽을 포함하는, 단계,
    b) 제1 부재 및 제2 부재를 포함하는 매크로 개구(macro aperture)를 위한 성형 장치를 제공하는 단계로서, 상기 제1 부재는 상기 제1 부재의 표면 상에 수형 요소(male element)를 포함하고, 상기 제2 부재는 상기 제2 부재의 표면 상에 불연속 암형 요소(female element)를 포함하는, 단계, 및
    c) 상기 수형 요소와 상기 암형 요소가 맞물림에 따라 상기 전구체 웨브 내에 매크로 개구가 형성되도록 상기 전구체 웨브를 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재를 통해 이동시키는 단계로서, 상기 매크로 개구는 사변형 형상을 갖는, 단계
    를 포함하며,
    상기 수형 요소는, 상기 전구체 웨브 상에 사변형 형상을 갖는 상기 매크로 개구를 형성하기 위한 형상을 갖고, 엇갈린 패턴(staggered pattern)으로 배열된 치형부(tooth)를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 치형부 각각은 상기 제1 부재의 표면 상에 상기 제1 부재에 결합된 기부 부분(proximal part), 및 상기 기부 부분에 바로 인접하고, 상기 치형부 각각의 팁(tip)까지 테이퍼 형성되는(tapering) 말단 부분(distal part)을 포함하며, 상기 기부 부분과 상기 말단 부분은 서로 상이한 테이퍼 정도(degree of taper)를 갖는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 치형부 각각은 상기 기부 부분과 상기 말단 부분 사이의 중간 부분을 추가로 포함하며, 상기 중간 부분은 상기 기부 부분과는 상이한 테이퍼 정도를 갖는, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 치형부 각각은 다각형 형상을 갖는 베이스(base)를 갖는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 치형부 각각은 사변형 형상, 육각형 형상, 팔각형 형상, 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 형상을 갖는 베이스를 갖는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전구체 웨브는 약 500 마이크로미터 미만의 직경을 갖는 이산 연장 요소, 약 0.2 이상의 종횡비(aspect ratio), 제곱 센티미터당 약 95개 이상의 이산 연장 요소를 갖는 이산 연장 요소, 및 이들의 조합으로부터 선택되는 상기 이산 연장 요소를 포함하는, 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 치형부는 약 3.3 이하의, 단면 폭에 대한 단면 길이의 비(ratio)를 갖는 베이스를 갖는, 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재는 약 5개 내지 약 60개 수형 요소/㎠의 수형 요소 밀도를 갖는 수형 요소를 포함하는, 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 적어도 하나는 대체로 원통형인 롤(roll)인, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 치형부는 단면 길이 치수가 기계 방향(machine direction) 또는 폭 방향(cross direction)에 평행하도록 배열되는, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 치형부는 단면 길이 치수가 기계 방향에 또는 폭 방향에 평행하지 않도록 배열되는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 상기 치형부는 단면 길이 치수에 또는 단면 폭 치수에 평행하지 않은 선을 따라 위치된 2개의 인접한 치형부 사이의 치형부간 간격(tooth-to-toooth spacing)이 약 1.9 mm 이하인, 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 전구체 웨브는 중합체 필름, 또는 중합체 필름 층을 갖는 라미네이트(laminate)인, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재 중 적어도 하나는 가열되는, 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재는, 상기 이산 연장 요소가 상기 단계 c) 후에 열-유래(heat-induced) 손상으로부터 실질적으로 온전(intact)하도록, 상기 제1 부재와 상기 제2 부재가 최대 맞물림 상태에 있을 때 상기 제2 부재의 상부 표면과 상기 제1 부재의 저부 표면 사이에 클리어런스(clearance)를 갖는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 클리어런스는 약 1.5 mm 이상인, 방법.
  17. 제1항에 있어서, 상기 이산 연장 요소는 진공 성형 공정(vacuum formation process)에 의해 형성되는, 방법.
  18. 개구형성된 웨브의 제조 방법으로서,
    상기 방법은,
    a) 제1 표면 및 상기 제1 표면 반대편의 제2 표면을 갖는 전구체 웨브를 제공하는 단계,
    b) 하이드로포밍(hydroforming), 진공 성형, 기계적 변형(mechanical deformation), 고 정압 성형(high static pressure forming), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 제1 공정을 제공하는 단계,
    c) 성형 장치를 사용하는 제2 공정을 제공하는 단계로서, 상기 성형 장치는 제1 부재 및 제2 부재를 포함하며, 상기 제1 부재는 상기 제1 부재의 표면 상에 수형 요소를 포함하고, 상기 제2 부재는 상기 제2 부재의 표면 상에 암형 요소를 포함하는, 단계,
    d) 상기 제1 공정에 의해 상기 전구체 웨브의 제1 표면 상에 복수의 이산 연장 요소를 형성하는 단계,
    e) 상기 수형 요소와 상기 암형 요소가 맞물림에 따라 상기 전구체 웨브 내에 매크로 개구가 형성되도록 상기 전구체 웨브를 상기 제1 부재 및 상기 제2 부재를 통해 이동시키는 상기 제2 공정에 의해, 상기 전구체 웨브 상에 매크로 개구를 형성하는 단계
    를 포함하며,
    상기 매크로 개구는 사변형 형상을 갖고,
    상기 수형 요소는, 상기 전구체 웨브 상에 사변형 형상을 갖는 상기 매크로 개구를 형성하기 위한 형상을 갖고, 엇갈린 패턴으로 배열된 치형부를 포함하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 제1 공정은 진공 성형 공정인, 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 치형부 각각은 상기 제1 부재의 표면 상에 상기 제1 부재에 결합된 기부 부분, 및 상기 기부 부분에 바로 인접하고, 상기 치형부 각각의 팁까지 테이퍼 형성되는 말단 부분을 포함하며, 상기 기부 부분과 상기 말단 부분은 서로 상이한 테이퍼 정도를 갖는, 방법.
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