KR20170098845A

KR20170098845A - 높은 공극률을 가지는 미세 중공 섬유

Info

Publication number: KR20170098845A
Application number: KR1020177017903A
Authority: KR
Inventors: 에릭 이. 레논; 존 에이치. 콘래드; 더글라스 제이. 헐슬랜더; 데이비드 더블유. 헬
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2014-12-19
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2017-08-30
Also published as: WO2016100057A1; US11224546B2; MX2017006786A; US20170304128A1; US20220096283A1; EP3234248A4; BR112017011385B1; AU2015362938A1; AU2015362938B2; CN115323512A; BR112017011385A2; KR102503967B1; CN107002294A; EP3234248A1

Abstract

그 길이방향 축을 따라 섬유의 적어도 일부분을 따라 연장되고 내부 벽면에 의해 한정되는 중공 섬유가 제공된다. 그것이 형성되는 방식에 대한 선택적 제어를 통해, 본 발명자들은 중공 섬유가 높은 공극률 및 작은 섬유 크기의 독특한 조합을 보일 수 있고 이것은 흡수 용품용 부직포 웹과 같은 소정의 용도에서 사용하기에 특히 적합하게 하는 것을 발견했다.

Description

높은 공극률을 가지는 미세 중공 섬유{FINE HOLLOW FIBERS HAVING A HIGH VOID FRACTION}

본 발명은 높은 공극률을 가지는 미세 중공 섬유에 관한 것이다.

섬유성 물질은 유체의 흐름을 제어하는 데 도움이 되는 다양한 구성요소에 사용된다. 흡수 용품에서, 예를 들어, 섬유성 물질(예, 부직포 웹)은 체액(예, 소변)을 신속하게 흡수하여 착용자에게 유체의 재투과를 허용하거나 촉진하지 않으면서 흡수층으로 흘려 보낼 수 있다. 불행하게도, 섬유성 물질은 이러한 방식으로 사용될 때 여러 문제를 경험할 수 있다. 예를 들어, 더 얇은 제품의 형성을 가능하게 하기 위해 섬유성 물질의 평량을 낮추는 것이 종종 바람직하다. 그러나, 대부분의 통상적인 섬유성 물질로는, 이러한 평량의 감소가 액체 투과 및 장벽 성능 같은 다른 특성에 악영향을 미칠 수 있다. 이러한 문제들에 대한 몇가지 해결책이 제시되었지만 완전히 만족스러운 것은 없다. 예를 들어, 미국 특허 제6,368,990호는 중공 필라멘트 또는 스테이플 섬유로 형성된 스펀본드 부직포 웹을 기재하고 있다. '990 특허에 따르면, 이러한 중공 섬유는 낮은 평량 또는 주어진 평량에 대해 섬유 수의 증가를 허용할 수 있다. 몇 가지 개선을 달성함에도 불구하고, 이러한 중공 섬유는 여전히 다수의 결점으로 애를 먹고 있다. 예를 들어, 섬유는 재료의 유체 흡입 특성을 이미 통상적인 것 이상으로 상당히 개선시키기에 충분히 높은 공극률(void fraction)을 갖지 않는 경향이 있다. 또한, 공극률을 증가시키려는 시도는 불행히도 섬유의 전체 직경 증가를 유발하는 경향이 있고, 이는 대부분의 용도에 바람직하지 않다.

이와 같이, 다양한 용도에 사용하기 위한 개선된 중공 섬유에 대한 요구가 현재 존재한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 일반적으로 길이방향으로 연장되고 평균 섬유 직경을 가지는 중공 섬유를 개시한다. 중공 섬유는, 길이방향으로 섬유의 적어도 일부분을 따라 연장되고 내부 벽면에 의해 한정되는 중공형 공동을 포함한다. 내부 벽면은 평균 두께를 가지고, 평균 두께와 평균 섬유 직경의 곱은 약 110 평방 마이크로미터 이하이고 여기서 섬유는 약 5% 내지 약 50%인 공극률을 갖는다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 중공 섬유를 형성하기 위한 방적돌기(spinneret)가 개시된다. 방적돌기는 하나 이상의 이격된 슬롯을 갖는 복수의 모세관을 한정하는 스핀 판(spin plate)을 포함하고, 여기서 슬롯들 중 적어도 일부는 길이 대 폭의 비가 약 5보다 큰 폭과 길이를 갖도록 폭과 길이를 갖는다. 슬롯의 폭은 약 0.08 내지 약 0.2mm이다. 슬롯은 또한 슬롯의 외부 에지 사이의 거리로 한정되는 외부 직경을 가지며, 외부 직경은 약 0.6mm보다 크다. 모세관 내의 슬롯에 의해 한정되는 총 개방 면적은 마찬가지로 약 0.10 내지 약 0.40 평방 밀리미터이다.

본 발명의 다른 특징들과 측면들은 이하에서 더욱 상세히 설명한다.

통상의 기술자를 위한 본 발명의 최상의 모드를 포함한 본 발명의 모든 가능한 개시 내용을, 첨부 도면이 참조되는 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 기재한다.
도 1은 중공 섬유를 형성하기 위해 사용될 수도 있는, 본 발명의 방적돌기의 일 실시예의 상면도이고;
도 2는 도 1의 방적돌기에 도시된 모세관의 상면도이고;
도 3은 도 2의 모세관의 단면도이고;
도 4는 중공 섬유를 형성하기 위해 본 발명의 일 실시예에서 사용될 수도 있는 공정의 개략도이고;
도 5는 본 발명의 중공 섬유를 사용할 수 있는 흡수 용품의 일 실시예이다.

정의

본원에서 사용되는 것과 같이, 용어 “섬유”는 중합체를 다이와 같은 성형 오리피스를 통과시킴으로써 형성된 신장된 압출물을 말한다. 달리 언급되지 않는 한, 용어 “섬유”는 유한한 길이를 가지는 불연속적인 섬유 및 실질적으로 연속적인 필라멘트를 둘 다 포함한다. 실질적으로 필라멘트는 예를 들면 그것의 직경보다 훨씬 더 큰 길이, 예컨대 약 15,000 대 1보다 큰, 특정한 경우에는 약 50,000 대 1의 길이 대 직경 비율(“종횡비”)을 가질 수 있다. 섬유는 길이방향으로 섬유의 적어도 일부분을 따라 연장되는 중공형 공동을 포함하는 정도로 "중공"이다. 일부 경우에, 공동은 섬유의 전체 길이를 따라 연장될 수도 있다.

본원에서 사용되는 것과 같이, 용어 “부직포 웹”은 일반적으로 편물 직물에서와 같은 식별가능한 방식이 아니라 사이사이에 끼워진 섬유들의 구조를 가지는 웹을 말한다. 적절한 부직포 웹의 예로는 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 본디드 카디드 웹, 에어레이드 웹, 코폼 웹, 수력 엉킴 웹, 기타 등등을 포함하지만, 이들에만 한정되지 않는다.

본원에서 사용되는 것과 같이, 용어 “스펀본드 웹”은 일반적으로 다수의 미세한, 대개는 원형의 방적돌기(spinnerette)의 모세관들로부터 용융된 열가소성 물질을 압출한 후 압출된 섬유들의 직경이 예를 들어 추출성 연신 및/또는 기타 잘 알려진 스펀본딩 기구에 의해 급격히 감소됨으로써 형성된 실질적으로 연속적인 필라멘트를 함유하는 부직포 웹을 지칭한다. 스펀본드 웹의 제조는 미국 특허 제4,340,563호(Appel 등), 제3,692,618호(Dorschner 등), 제3,802,817호(Matsuki 등), 제3,338,992호(Kinney), 제3,341,394호(Kinney), 제3,502,763호(Hartmann), 제3,502,538호(Levy), 제3,542,615호(Dobo 등) 및 제5,382,400호(Pike 등)에서 기술되고 예시된다.

본원에서 사용된 것과 같이, 용어 “멜트블로운” 웹 또는 대향면은 일반적으로 용융된 열가소성 물질이 용융 섬유로서 다수의 미세한, 대개는 원형의 다이 모세관을 통해 압출되어 용융된 열가소성 물질의 섬유를 감쇄시켜서 그것의 직경을 감소시키는 수렴하는 고속 가스(예컨대 공기)로 압출되는 공정에 의해 형성된 섬유를 함유하는 부직포 웹을 말한다. 그런 다음 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 위에 쌓여서 무작위 분산된 멜트블로운 섬유 웹이 형성된다. 이러한 공정은, 예를 들어 Butin 등에 의한 미국 특허 제3,849,241호에 개시되어 있다.

발명의 상세한 설명

이하, 하나 이상의 예가 후술되어 있는 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 각각의 예는 본 발명을 한정하는 것이 아니라, 본 발명의 설명을 위해서 제공된다. 실제로, 본 발명의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명에 있어서 다양한 수정과 변형을 행할 수 있다는 점은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 하나의 실시예에 일부로서 예시하거나 설명하는 특징들을 다른 하나의 실시예에 사용하여 추가적인 실시예를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 변형들 및 변경들을 첨부된 특허청구범위 및 그들의 등가물들의 범주 내로 포함시키고자 하는 것이다.

일반적으로 말해서, 본 발명은 길이방향 축을 따라 섬유의 적어도 일부분을 따라 연장되고 내부 벽면에 의해 한정되는 중공형 공동을 포함하는 섬유에 관한 것이다. 그것이 형성되는 방식에 대한 선택적 제어를 통해, 본 발명자들은 중공 섬유가 높은 공극률 및 작은 섬유 크기의 독특한 조합을 보일 수 있고 이것은 흡수 용품용 부직포 웹과 같은 소정의 용도에서 사용하기에 특히 적합하게 하는 것을 발견했다. 특히 이 특성을 나타내는 하나의 파라미터는 섬유의 평균 직경과 평균 벽 두께의 곱이며, 이는 본 발명의 중공 섬유에 대해 비교적 작다. 즉, 곱은 통상적으로 약 110 평방 마이크로미터 이하, 일부 실시예에서는 약 100 평방 마이크로미터 이하, 일부 실시예에서는 약 20 내지 약 90 평방 마이크로미터이다. 예를 들어, 내부 벽면은 약 3 내지 약 10μm, 일부 실시예들에서는 약 3.25 내지 약 9.75μm, 일부 실시예들에서는 약 3.35 내지 약 9.25μm의 평균 벽면 두께를 가질 수도 있다. 마찬가지로, 내부 벽면의 외부 직경과 동일하거나 다를 수도 있는, 섬유의 평균 직경은, 약 5 내지 약 30μm, 일부 실시예들에서는 약 10 내지 약 25μm, 일부 실시예들에서는 약 15 내지 약 20μm의 범위일 수도 있다. 실제 벽면 두께 및 직경 값은 섬유의 길이방향 축을 따라 다소 변할 수도 있음을 이해해야 한다. 그럼에도 불구하고, 본 발명의 한가지 이점은 이러한 값들이 비교적 일정하게 유지되어서, 벽면 두께 및/또는 직경의 변동 계수가 약 35% 이하, 일부 실시예들에서는 약 30% 이하, 일부 실시예들에서는 섬유의 길이 방향을 따라 약 10% 내지 약 25%라는 점이다. 섬유의 공극률은 또한 비교적 높을 수 있고, 예로 약 5% 내지 약 50%, 일부 실시예들에서는 약 8% 내지 약 40%, 일부 실시예들에서는 약 10% 내지 약 30%, 일부 실시예들에서는, 약 15% 내지 약 25%일 수도 있다. 공극률은 현미경(예를 들어, 광학 또는 SEM)을 통해 결정될 수 있다. 공극률은 공극 부분의 면적을 전체 섬유(공극 및 섬유)의 면적으로 나눈 다음 100을 곱하여 결정된다

본 발명의 독특한 중공 섬유는 열가소성 조성물이 방적돌기를 통해 압출되는 공정을 사용하여 형성된다. 열가소성 조성물은 적어도 하나의 중합체 및 선택적으로 적어도 하나의 첨가제를 함유한다. 적합한 열가소성 중합체는, 예컨대, 폴리에스테르(예를 들어, 폴리락트산, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등); 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등); 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지(예를 들어, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등); 폴리아미드(예를 들어, 나일론); 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌;s 폴리비닐 알코올; 폴리우레탄; 기타 등등을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 예컨대, 열가소성 조성물은 폴리올레핀이 약 50 중량% 내지 약 99 중량%, 일부 실시예에서는 약 60 중량% 내지 약 98 중량%, 일부 실시예에서는 약 80 중량% 내지 95 중량%의 열가소성 조성물을 구성하는 정도의 폴리올레핀 조성물일 수 있다. 폴리올레핀은 약 100℃ 내지 약 220℃, 일부 실시예들에서는 약 120℃ 내지 약 200℃, 일부 실시예들에서는 약 140℃ 내지 약 180℃의 용융 온도를 가질 수 있다. 용융 온도는, ASTM D-3417에 따라 시차주사 열량측정("DSC")을 이용하여 결정될 수 있다. 적절한 폴리올레핀은, 예를 들어, 에틸렌 중합체(예를 들어, 저밀도 폴리에틸렌("LDPE"), 고밀도 폴리에틸렌("HDPE"), 선형 저밀도 폴리에틸렌("LLDPE") 등), 프로필렌 동종중합체(예를 들어, 교대배열, 혼성배열, 동일배열 등), 프로필렌 공중합체 등을 포함할 수 있다.

하나의 특정 실시예에서, 폴리올레핀은 약 10중량% 이하, 일부 실시예에서는 약 2중량% 이하의 코모노머(예를 들어, α-올레핀)를 함유하는 프로필렌 단독중합체 또는 공중합체(예를 들어, 랜덤 또는 블록)이다. 원하는 경우, 프로필렌 중합체는 교대배열 또는 동일배열일 수 있다. 용어 “교대배열(syndiotactic)”은 일반적으로 메틸기의 전부가 아닐지라도, 상당 부분이 중합체 사슬을 따라 대향 측면 상에서 번갈아 있는 입체 규칙성(tacticity)을 지칭한다. 한편, 용어 “동일배열(isotactic)”은 일반적으로 메틸기의 전부가 아닐지라도, 상당 부분이 중합체 사슬을 따라 동일 측면 상에 존재하는 입체 규칙성을 지칭한다. 이러한 중합체는 통상적으로 자이글러-나타(Zeigler-Natta) 촉매만을 사용하거나, 또는 소량의 α-올레핀 코모노머와 조합하여 형성된다. 동일배열 중합체는, 예를 들면, ASTM 1505-10을 따라 결정한 바와 같이, 통상적으로 0.90 내지 0.94g/cm³ 범위의 밀도를 갖는다. 상업적으로 입수 가능한 프로필렌 단독중합체는, 예컨대, Metocene™ MF650Y 및 MF650X (Basell Polyolefins); PP2252E1, PP 3155 또는 PP 2252 (ExxonMobil); 및 M3661 PP (Total Refining and Chemicals)를 포함할 수 있다. 다른 적합한 프로필렌 중합체의 예시들은 미국 특허 제6,500,563호(Datta, 등); 제5,539,056호(Yang, 등); 및 제5,596,052호(Resconi, 등)에 기재되어 있을 수도 있다.

물론, 다른 폴리올레핀은 또한 본 발명의 조성물에 단독으로 또는 위에서 언급한 중합체와 조합하여 사용될 수 있다. 예를 들면, 폴리올레핀은 C₃-C₂₀ α-올레핀 또는 C₃-C₁₂α-올레핀과 같은 다른 α-올레핀과 프로필렌의 공중합체일 수 있다. 적합한 α-올레핀의 구체적인 예시로는 에틸렌, 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-다이메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가지는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가지는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가지는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가지는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환기를 가지는 1-노넨; 에틸, 메틸 또는 다이메틸-치환된-1-데센; 1-도데센; 및 스티렌을 포함한다. 특히 바람직한 α-올레핀 코모노머는 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐이다. 적합한 프로필렌 공중합체는 텍사스주 휴스턴 소재 ExxonMobil Chemical Co.로부터 VISTAMAXX™; 벨기에 Feluy의 Atofina Chemicals로부터 FINA™(예컨대 8573); Mitsui Petrochemical Industries로부터 입수 가능한 TAFMER™; 및 미시간주 미드랜드 소재 Dow Chemical Co.로부터 입수 가능한 VERSIFY™ 이라는 명칭 하에 상업적으로 입수 가능한 것들을 포함한다.

다른 첨가제도 또한 조성물에 통합될 수 있는데, 예를 들어, 활주 보조제(예로, 지방산 유도체) 용융 안정화제, 처리 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 항산화제, 열 노화 안정화제, 미백제, 블록방지제, 접합제, 점착 부여제, 점도 조절제 등이 있다.

소정의 실시예들에서, 섬유는 단일성분 섬유일 수 있어서 내부 벽면이 적어도 하나의 중합체 및 선택적으로 적어도 하나의 첨가제를 함유할 수 있는 열가소성 조성물에 의해 전적으로 형성된다. 물론, 다른 실시예들에서는, 섬유는 강도, 가공성 및/또는 기타 성능을 더욱 향상시키도록 하나 이상의 추가 중합체 층을 성분(예를 들어, 이성분)으로서 포함할 수도 있다. 이러한 섬유는, 예를 들어, 시스/코어 구성, 나란한 구성, 구획화된 파이 구성, 바다 속 섬 구성, 기타 등등을 가질 수도 있다.

사용된 특정 조성 및 구성에 관계없이, 중공 섬유를 형성하는 방법은 본 발명에서 선택적으로 제어되어서 높은 공극률과 작은 섬유 크기의 원하는 조합을 달성한다. 예를 들어, 도 4를 참조하면, 섬유를 형성하기 위한 방법의 한 가지 실시예가 보다 상세하게 도시되어 있다. 이 특정 실시예에서, 열가소성 조성물은 호퍼(14)로부터 압출기(12) 안으로 공급될 수도 있다. 배합물이 임의의 종래 기법을 사용하여 호퍼(14)에 제공될 수도 있다. 압출기(12)가 용융된 중합체를 압출하기에 충분한 온도로 가열된다. 형성되면서 중공형 공동의 열화를 제한하도록 돕기 위해, 조성물은 통상적으로 약 180℃ 내지 약 300℃, 일부 실시예에서는 약 200℃ 내지 약 260℃, 일부 실시예에서는 약 210℃ 내지 약 250℃의 온도에서 용융 방사된다.

그리고 나서 압출된 조성물은 중합체 도관(16)을 통과해서 방적돌기(18)로 넘겨진다. 특히, 본 발명자들은 방적돌기의 특정 성질이 위에서 언급된 원하는 섬유 특성을 달성하는 것을 돕도록 선택적으로 제어될 수 있음을 발견했다. 보다 특히, 방적돌기는 열가소성 조성물이 유동할 수 있는 하나 이상의 성형 슬롯(또는 세그먼트)을 갖는 복수의 모세관을 한정하는 적어도 하나의 스핀 판을 포함할 수 있다. 예를 들어, 슬롯은 다-방향 형상, 예를 들어, C 자형, 아크형 등을 가질 수도 있어서, 열가소성 조성물이 그를 통과할 때 벌지(bulge)를 형성하여, 이는 다이의 면 아래에서 짧은 거리를 합쳐지고 중공 내부를 갖는 섬유를 형성하도록 초래한다.

예를 들어, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 일 실시예에서, 본 발명의 중공 섬유를 형성하는데 사용될 수 있는 방적돌기(18)가 도시되어 있다. 도시된 대로, 방적돌기(18)는 상부 표면(122)에서 면(124)까지 스핀 판을 통해 연장되는 다수의 모세관(110)을 포함한다(도 3). 임의의 적절한 개수의 슬롯, 예로 2개 내지 10개의 슬롯, 일부 실시예에서 2개 내지 6개의 슬롯, 일부 실시예에서 2개 내지 4개의 슬롯이 사용될 수 있다. 이런 특정 실시예에서, 예를 들어, 모세관(110)은 폭 “W”(도 2) 및 길이 “L”(도 3)을 갖는 두 개의 C 자형 슬롯(112)을 포함한다. 본 발명자들은, 슬롯의 길이 대 폭의 비율에 대한 선택적 제어를 통해, 원하는 공극률 및 벽 두께를 갖는 중공 섬유를 제조할 수 있다는 것을 발견했다. 예를 들어, 길이 대 폭의 비율은 통상적으로 약 5보다 크고, 일부 실시예에서는 약 6 내지 약 100, 일부 실시예에서는 약 8 내지 약 80이다. 예를 들어, 폭은 약 0.08 내지 약 0.2mm, 일부 실시예에서는 약 0.09 내지 약 0.18mm, 일부 실시예에서는 약 0.10 내지 약 0.15mm 범위일 수 있다. 마찬가지로, 길이는 약 0.4 내지 약 2.0mm, 일부 실시예들에서는 약 0.5 내지 약 1.8mm, 일부 실시예들에서는 약 0.8 내지 약 1.5mm 범위일 수 있다. 폭 및 길이는 도 1 내지 도 3의 실시예에서 비교적 일정하게 도시되어 있지만, 이러한 값은 원하는 경우 달라질 수 있음을 이해해야 한다. 예를 들어, 슬롯은 불규칙한 형상을 가질 수 있어서 그것의 폭이 그것의 길이를 따라 변하거나 그 반대일 수 있다. 이러한 경우에, 평균 폭 및/또는 길이 값은 그럼에도 불구하고 위에 언급된 범위에 포함되도록 제어될 수 있다.

모세관 및 슬롯 구성의 다른 파라미터들이 또한 본 발명에서 선택적으로 제어될 수 있어서 원하는 중공 섬유 특성을 달성한다. 예를 들면, 도 2에서 “OD”로 표시되고 각 슬롯(112)의 외부 에지들 사이 거리인, 슬롯(112)의 외부 직경은 통상적으로 약 0.6mm보다 크고, 일부 실시예에서는 약 0.7mm보다 크고, 일부 실시예에서는 약 0.8mm 내지 약 10mm, 일부 실시예에서는 약 0.9 내지 약 5mm이다. 모세관(110)의 내부 직경 “ID”는 마찬가지로 약 0.2mm 내지 약 2.0mm, 일부 실시예에서는 약 0.3mm 내지 약 1.8mm, 일부 실시예에서는 약 0.4 내지 약 1.4mm일 수 있다. 슬롯들의 단부들 사이 거리 “B”는 또한 약 0.01 내지 약 0.5mm, 일부 실시예에서는 약 0.01 내지 약 0.4mm, 일부 실시예에서는 약 0.05 내지 약 0.2mm와 같이 변할 수 있다. 게다가, 모세관 내의 슬롯에 의해 한정되는 총 개방 면적은 마찬가지로 통상적으로 약 0.10 내지 약 0.40 평방 밀리미터, 일부 실시예에서는 약 0.12 내지 약 0.38 평방 밀리미터, 일부 실시예에서는 약 0.14 내지 약 0.35 평방 밀리미터이다. 총 개방 면적은 다음 식을 사용하여 계산될 수 있다:

총 개방 면적 = (0.25πOD ² ) - (0.25πID ² ) (B*W*N)

여기서,

OD는 모세관의 외부 직경이고;

ID는 모세관의 내부 직경이고;

B는 슬롯들의 단부들 사이 거리이고;

W는 슬롯들의 폭이고; 그리고

N은 슬롯들의 개수이다.

다시 도 4를 참조하면, 열가소성 조성물이 관통하여 압출될 때 방적돌기(18)는 중공부들의 아래로 압출한 커튼을 생성할 수 있다. 일단 형성되면, 섬유를 퀀칭하는 송풍기(20)가 사용될 수 있다. 퀀치 공기는 도 4에 도시된 것과 같이 섬유 커튼의 한 쪽으로부터 유도될 수도 있고 섬유 커튼의 양쪽 모두로부터 유도될 수도 있다. 원하는 길이를 가지는 섬유를 형성하기 위하여, 퀀칭된 섬유는, 일반적으로, 예로 도 4에 도시된 것과 같이 섬유 연신 장치(22)를 사용하여 용융 연신된다. 용융 방사 중합체에 사용하기 위한 섬유 인출 장치 또는 흡인기는 해당 기술 분야에 잘 알려져 있다. 본 발명의 공정에 사용하기에 적합한 섬유 연신 장치는 미국 특허 제3,802,817호 및 제3,423,255호에 도시된 유형의 선형 섬유 흡인기를 포함한다. 섬유 연신 장치(22)는 일반적으로 그곳을 통해 섬유들이 통로의 측면들로부터 유입되고 통로를 통해 아래쪽으로 흐르는 공기를 흡인함으로써 연신되는 세장형 수직 통로를 포함한다. 히터 또는 송풍기(24)는 섬유 연신 장치(22)에 흡인 공기를 공급한다. 흡인 공기는 섬유 연신 장치(22)를 통해 섬유 및 주변 공기를 흡인한다. 가스의 흐름은 섬유가 연신되거나 감쇄되도록 유발하고, 그것은 섬유를 형성하는 중합체의 분자 배향 또는 결정성을 증가시킨다. 섬유 연신 장치를 사용할 때, “연신 다운(draw down)” 비율은 원하는 섬유 길이를 달성하는 것을 일조하도록 선택될 수도 있다. “연신 다운(draw down)” 비율은 압출 수 섬유의 선형 속도로 나눈 연신 후 섬유의 선형 속도(linear speed)(예, 고데 롤(godet roll, 42) 또는 구멍난 표면(미도시됨)의 선형 속도)이다. 소정의 실시예들에서, 연신 다운 비율은 약 20:1 내지 약 4000:1, 일부 실시예에서는 약 25:1 내지 약 2000:1, 및 일부 실시예에서는 약 50:1 내지 약 1000:1 및 일부 실시예에서는 약 75:1 내지 약 800:1일 수도 있다.

섬유는 일단 형성되면 섬유 연신 장치(22)의 출구 개구부를 통해 고데 롤(godet roll, 42) 위에 피착될 수도 있다. 원하는 경우, 고데 롤(42)위에 수집된 섬유들은 해당 기술분야의 숙련자들에게 이해될 것처럼, 임의로 추가의 인라인 처리 및/또는 변환 단계(도시되지 않음)가 수행될 수도 있다. 예를 들어 섬유는 수집된 후 압착되고, 질감화되며, 및/또는 약 3 내지 약 80mm, 일부 실시예에서는 약 4 내지 약 65mm 및 일부 실시예에서는 약 5 내지 약 50mm 범위의 평균 섬유 길이로 절단되어 짧은 섬유(staple fiber)가 형성될 수 있다. 짧은 섬유는 그런 다음 해당 기술분야에 알려져 있는 것과 같이 부직포 웹, 예컨대 본디드 카디드 웹, 쓰루-에어 본디드 웹 등으로 통합될 수도 있다.

본 발명의 생성된 중공 섬유는 먼저 임의의 형태의 일관된 구조로 형성되지 않고 다양한 응용 분야에서 적합하게 사용될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 소정의 경우에는, 섬유는 섬유를 성형면 위에 (선택적으로 진공에 의해) 무작위로 피착시킨 후 생성된 웹을 임의의 공지된 기법을 사용하여 접합시킴으로써 일관된 부직포 웹 구조로 형성시키도록 소망할 수도 있다. 부직포 웹은 섬유가 연신되기 전 또는 후에 형성될 수도 있다. 소정의 실시예들에서, 예를 들어, 복수의 섬유로부터 부직포 웹을 형성하고, 그 후 포어 망을 형성하기 위해 원하는 정도로 부직포 웹을 신축시켜서 섬유를 연신하는 것이 바람직할 수도 있다. 대안적인 실시예에서, 무한한 성형면은 웹이 형성되기 전에 단순히 섬유를 원하는 정도로 연신하는 섬유 흡인 장치 아래에 배치될 수도 있다.

일단 형성되면, 부직포 웹은 그런 다음 임의의 종래 기법을 사용하여, 예컨대 접착제 또는 자가(예컨대 외부 접착제의 적용 없이 섬유의 융합 및/또는 자체-접착) 접합될 수 있다. 예를 들면 자가 접합은 반-용융 상태거나 점착성인 섬유들의 접촉을 통해 이루어지거나, 또는 단순히 점착부여 수지 및/또는 용매를 사용된 중합체와 배합하여 섬유를 형성함으로써 간단하게 이루어질 수 있다. 적합한 자가 접합 기법은 초음파 접합, 열 접합, 통기 접합, 캘린더 접합 등을 포함할 수 있다. 예를 들어 웹은 추가로 접합되거나 웹이 가열된 매끄러운 모루 롤과 가열된 패턴 롤 사이를 통과하게 되는 열기계식 공정에 의해 패턴으로 엠보싱될 수 있다. 패턴 롤은 원하는 웹 특성 또는 외관을 제공하는 임의의 양각 패턴을 가질 수 있다. 바람직하게는, 패턴 롤은 롤의 총 면적의 약 2% 내지 약 30%의 접합 면적을 규정하는 다수의 접합 위치를 규정하는 양각 패턴을 규정한다. 예시적인 접합 패턴은, 예를 들면 미국 특허 제3,855,046호(Hansen 등), 제5,620,779호(Levy 등), 제5,962,112호(Haynes 등), 제6,093,665호(Sayovitz 등)뿐 아니라, 미국 디자인 특허 제428,267호(Romano 등), 제390,708호(Brown); 제418,305호(Zander 등); 제384,508호(Zander 등); 제384,819호(Zander 등); 제358,035호(Zander 등); 및 제315,990호(Blenke 등)에 기술되어 있는 것들을 포함한다. 롤 사이의 압력은 약 5 내지 약 2000lb/직선inch일 수 있다. 롤 사이의 압력 및 롤의 온도는 원하는 웹 특성 또는 외관을 얻는 한편 의류 유사 특성을 유지하기 위해 균형이 맞춰진다. 해당 기술분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있는 것과 같이, 필요한 온도 및 압력은 많은 요인, 이를테면 그것들에 한정되는 것은 아니지만 패턴 접합 면적, 중합체 특성, 섬유 특성 및 부직포 특성에 따라 다를 수 있다.

원하는 경우, 부직포 웹은 또한 본 발명의 중공 섬유들과 기타 유형의 섬유(예컨대 짧은 섬유, 필라멘트 등)의 조합을 함유하는 복합재일 수 있다. 예를 들어 추가적인 합성 섬유, 예컨대 폴리올레핀, 예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예컨대, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예컨대, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예컨대, 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알코올; 폴리우레탄; 폴리락트산 등으로부터 형성된 것들이 활용될 수 있다. 원하는 경우, 재생 가능한 중합체들이 또한 사용될 수도 있다. 공지된 합성 섬유의 일부 예시로는 노스캐롤라이나주 카롤리나 소재의 KoSa Inc.로부터 T-255 및 T-256 명칭 하에 입수 가능한, 폴리올레핀 시스를 사용하는 시스-코어(sheath-core) 이성분 섬유 또는 저융점 코-폴리에스테르 시스를 가지는 T-254를 들 수 있다. 사용될 수 있는 또 다른 공지된 이성분 섬유는 일본 모리야마 소재의 Chisso Corporation 또는 델라웨어주 윌밍턴 소재의 Fibervisions LLC로부터 활용될 수 있는 것들을 포함한다. 폴리락트산 짧은 섬유, 예컨대 대만의 Far Eastern Textile, Ltd.로부터 활용될 수 있는 것들이 또한 사용될 수 있다.

복합재는 또한 펄프 섬유, 예컨대 고-평균 섬유 길이 펄프, 저-평균 섬유 길이 펄프 또는 그것들의 혼합물을 함유할 수 있다. 적절한 고-평균 길이 플러프 펄프 섬유의 일례는, 침엽수 크라프트 펄프 섬유를 포함한다. 침엽수 크라프트 펄프 섬유는 침엽수 나무로부터 유래하며, 삼목(red wood), 연필 향나무(red cedar), 솔송나무(hemlock), 더글라스 전나무(Douglas fir), 전나무(true firs), 소나무(예를 들어, 남부 소나무), 가문비나무(예를 들어, 검은 가문비나무), 대나무, 이들의 조합 등의 북부, 서부, 남부 침엽수 종을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 북부 침엽수 크라프트 펄프 섬유가 본 발명에 사용될 수도 있다. 본 발명에 사용하기에 적절한 시판 중인 남부 침엽수 크라프트 펄프 섬유의 일례는 상표명 “NF-405”로 워싱턴, 페더럴 웨이에 사무소를 둔 Weyerhaeuser Company에서 시판 중인 것을 포함한다. 본 발명에 사용하기에 적절한 또 다른 펄프는 상표명 CoosAbsorb S 펄프로 사우스 캐롤라이나, 그린빌에 사무소를 둔 Bowater Corp.에서 시판 중인 주로 연질목 섬유를 함유하는 표백된, 황산염 목재 펄프이다. 저-평균 길이 섬유도 본 발명에 사용될 수도 있다. 적절한 저-평균 길이 펄프 섬유의 일례는, 활엽수 크라프트 펄프 섬유이다. 경질목 크라프트 펄프 섬유는 활엽수로부터 유래하며, 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 사시나무 등과 같은 펄프 섬유를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 유연도를 증가시키고, 휘도를 향상시키고, 불투명도를 증가시키고, 시트의 포어 구조를 변경해서 심지 능력을 증가시키기 위해 유칼립투스 크라프트 펄프 섬유가 특히 바람직할 수도 있다. 대나무 또는 면 섬유가 사용될 수도 있다.

중공 섬유로부터 하나 이상의 층이 형성되는 부직포 적층체 또한 본 발명에서 형성될 수도 있다. 예를 들어, 한 층의 부직포 웹은 중공 섬유를 함유하는 스펀본드일 수 있는 한편, 다른 층의 부직포 웹은 다른 형태의 섬유를 함유할 수도 있다. 일 실시예에서, 부직포 적층체는 두 가지 스펀본드 층 사이에 위치한 멜트블로운 층을 함유하여 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(“SMS”) 적층체를 형성한다. 원하는 경우, 스펀본드 층(들)은 중공 섬유로부터 형성될 수 있다. SMS 적층체를 형성하기 위한 다양한 기법이 미국 특허 제4,041,203호(Brock 등); 제5,213,881호(Timmons 등); 제5,464,688호(Timmons 등); 제4,374,888호(Bornslaeger); 제5,169,706호(Collier, IV 등); 및 제4,766,029호(Brock 등)뿐 아니라 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0002273 (Fitting 등)에 기술되어 있다. 물론, 부직포 적층체는 다른 형태를 취할 수 있고 임의의 바람직한 용융취입 층 및 스펀본드 층 수를 가질 수 있는데, 예컨대 스펀본드/용용취입/용융취입/스펀본드 적층체(“SMMS”), 스펀본드/용융취입 적층체(“SM”) 등일 수 있다. 비록 부직포 적층체의 평량이 원하는 용도로 조정될 수 있지만, 일반적으로는 약 10 내지 약 300gsm, 일부 실시예에서는 약 25 내지 약 200gsm 및 일부 실시예에서는 약 40 내지 약 150gsm의 범위이다.

부직포-필름 적층체도 형성될 수도 있다. 그러한 실시예들에서, 필름은 전형적으로 액체 불투과성이고, 증기-투과성 혹은 증기-불투과성이다. 액체 불투과성이고 증기-투과성인 필름은 종종 “통기성”인 것으로 지칭되며 일반적으로 약 100g/m²/24시간 이상, 일부 실시예들에서는 약 500 내지 약 20,000g/m²/24시간, 일부 실시예들에서는 약 1,000 내지 약 15,000g/m²/24시간의 수증기 투과율(water vapor transmission rate)(“WVTR”)을 갖는다. 상기 통기성 필름은 또한 마이크로포어(microporous) 또는 단일체(monolithic) 필름일 수도 있다. 마이크로포어 필름은 일반적으로 필러(예, 칼슘 카르보네이트)를 중합체 매트릭스 내에 혼입한 다음, 필름을 신축해서 포어를 형성함으로써 형성된다. 그러한 필름의 예시들은, 예를 들면 McCormack에 의한 미국 특허 제5,843,057호; McCormack에 의한 미국 특허 제5,855,999호; Morman 등에 의한 미국 특허 제5,932,497호; McCormack 등에 의한 미국 특허 제5,997,981호; Kobylivker 등에 의한 미국 특허 제6,002,064호; McCormack 등에 의한 미국 특허 제6,015,764호; Mathis 등에 의한 미국 특허 제6,037,281호; McCormack 등에 의한 미국 특허 제6,111,163호; Taylor 등에 의한 미국 특허 제6,461,457호에 설명되어 있다.

본 발명의 중공 섬유는 광범위한 용품 유형에 사용될 수도 있다. 예를 들어, 중공 섬유가 흡수 용품에 사용될 수도 있다. 흡수 용품은 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있다. 일부 흡수 용품의 예는, 개인 위생 흡수 용품, 예컨대 기저귀, 훈련용 팬츠, 흡수성 팬티, 성인 실금 용품, 여성 위생 제품(예를 들어, 생리대), 수영복, 유아용 닦개, 미트 닦개(mitt wipe) 등; 의료용 흡수 용품, 예컨대 의복, 천공술 재료(fenestration materials), 언더패드, 붕대, 흡수성 드레이프(absorbent drapes), 및 의료용 닦개; 식품 서비스 닦개; 의류 용품 등을 포함하지만, 이들에 한정되지 않는다. 의도된 응용분야에 상관없이, 흡수 용품은 통상적으로 배면시트와 상면시트 사이에 위치하는 흡수 부재(예를 들면, 코어층, 서지(surge)층, 전달 지연층, 랩시트, 통기층 등)을 포함한다. 특히, 흡수 부재, 배면시트 및/또는 상면시트 뿐만 아니라 흡수 용품의 하나 이상의 다른 구성요소(예를 들어, 귀, 샘방지 플랩, 측면 패널, 허리 또는 다리 밴드 등)는 본 발명의 중공 섬유를, 단독으로 또는 이러한 섬유를 함유하는 부직포 웹 형태로 포함할 수도 있다.

이와 관련하여, 흡수 용품의 다양한 예시적인 실시예가 설명될 것이다. 도 1을 참조하면, 예를 들면, 흡수 용품(201)의 하나의 특정 실시예가 기저귀의 형태로 도시되어 있다. 그러나, 상기한 바와 같이, 본 발명은 다른 유형의 흡수 용품, 예를 들어 실금 용품, 생리대, 기저귀 팬티, 여성용 냅킨, 훈련용 팬츠 등으로 구현될 수 있다. 도시된 실시예에서, 흡수 용품(201)은 체결되지 않은 구성에서 모래시계 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 다른 형상, 예를 들어 일반적으로 직사각형, T자형, 또는 I자형이 사용될 수 있음은 물론이다. 나타낸 바와 같이, 흡수 용품(201)은 배면시트(217), 상면시트(205), 및 흡수 코어층(203)과 서지층(207)을 포함하는 흡수 부재를 포함하는 다양한 구성요소에 의해 형성된 섀시(202)를 포함한다. 그러나, 다른 층이 또한 본 발명에서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 마찬가지로, 도 1에 인용된 층들 중 하나 이상의 층이 본 발명의 소정의 실시예에서는 제거될 수도 있다.

상기에서 나타낸 바와 같이, 배면시트(217)는 선택적으로 부직포 웹의 형태로, 본 발명의 중공 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들면, 부직포 웹은 흡수 용품(201)의 의복-대향면(333)을 정의하도록 위치할 수 있다. 흡수 용품(201)은 상면시트(205)를 또한 포함한다. 상면시트(205)는 일반적으로 사용자의 신체와 접촉하도록 디자인되며, 액체 투과성이다. 예를 들면, 상면시트(205)는 통상적으로 착용자의 피부에 부합하는 부드러운 느낌의 비자극적인 신체-대향면(218)을 정의할 수 있다. 필요에 따라, 상면시트(205)는 선택적으로 부직포 웹의 형태로, 본 발명의 중공 섬유를 포함할 수 있다. 예를 들면, 부직포 웹은 필요에 따라 신체-대향면(218)을 정의하도록 위치할 수 있다. 상면시트는 흡수 코어층(203)을 둘러싸서 흡수 용품을 완전히 감쌀 수 있다. 대안적으로, 상면시트(205) 및 배면시트(217)는 흡수 부재를 넘어서 연장될 수 있고, 공지된 기술, 예를 들어 접착제 접합, 초음파 접합 등을 이용하여 전체적으로 또는 부분적으로 주위에 함께 결합될 수 있다. 상기에서 나타낸 바와 같이, 상면시트(205)는 본 발명의 부직포 웹을 포함할 수 있다. 상면시트(205)는 또한 기존의 부직포 웹(예, 스펀본드 웹, 멜트블로운 웹, 또는 본디드 카디드 웹)을 포함할 수 있다. 부직포 웹을 포함하는 다른 예시적인 상면시트 구성은 미국 특허 제5,192,606호; 제5,702,377호; 제5,931,823호; 제6,060,638호; 및 제6,150,002호 뿐만 아니라, 미국 특허 출원 공개 제2004/0102750호, 제2005/0054255호, 및 제2005/0059941호에 설명되어 있다. 상면시트(205)는 체액이 흡수 코어층(203) 내로 더욱 용이하게 전달될 수 있게 형성된 복수의 천공을 또한 포함할 수 있다. 천공은 상면시트(205) 전반에 걸쳐서 무작위로 또는 균일하게 배열될 수 있거나, 또는 흡수 용품의 길이방향 축을 따라 배열된 좁은 길이방향 밴드 또는 스트립 내에 배치될 수 있다. 천공은 체액이 흡수 부재 안으로 신속하게 침투할 수 있게 한다. 천공들의 크기, 형상, 직경 및 수는 사람의 특정 요구를 맞추기 위해 달라질 수 있다.

흡수 용품은 상면시트와 배면시트 사이에 위치하는 흡수 부재를 또한 포함한다. 흡수 부재는 단일 흡수층 또는 별도 및 별개의 흡수층을 포함하는 복합물로부터 형성될 수 있다. 그러나, 임의의 수의 흡수층이 본 발명에서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 도 1에서, 예를 들면, 흡수 부재는 흡수 코어층(203), 및 이 흡수 코어층(203) 내로 신속하게 도입될 수 있는 액체의 서지 또는 분출을 감속하고 확산시키는 것을 돕는 서지층(207)을 포함한다. 바람직하게는, 서지층(207)은 일반적으로 흡수 코어층(203)의 보관 또는 보유부 내로 액체를 방출하기 전에 액체를 신속하게 수용하고 일시적으로 보유한다. 도시된 실시예에서, 예를 들면, 서지층(207)은 상면시트(205)의 내향 대향면(216)과 흡수 코어층(203) 사이에 개재된다. 대안적으로, 서지층(207)은 상면시트(205)의 외측 대향면(218) 상에 배치될 수 있다. 서지층(207)은 통상적으로 고도의 액체 투과성 물질로 구성된다. 적합한 물질은 다공성 직조 물질, 다공성 부직포 물질, 및 천공된 필름을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 서지층(207)은 선택적으로 부직포 웹의 형태로, 본 발명의 중공 섬유를 포함할 수 있다. 적합한 서지층의 다른 예는 Ellis 등에 의한 미국 특허 제5,486,166호 및 Ellis 등에 의한 미국 특허 제5,490,846호에 설명되어 있다.

필요하다면 흡수 부재는 서지층 아래에 수직으로 배치된 전달 지연층을 포함할 수도 있다. 전달 지연층은 다른 흡수성 층보다 덜 친수성인 물질을 함유할 수 있고, 일반적으로 실질적으로 소수성인 것을 특징으로 할 수도 있다. 예를 들면, 전달 지연층은 본 발명의 중공 섬유로 형성된 부직포 웹(예, 스펀본드 웹)일 수도 있다. 상기 섬유는 둥글고, 횡단 형상이 삼엽 또는 다엽일 수 있으며, 중공 구조이거나 속이 꽉 찬 구조일 수도 있다. 전형적으로 웹은 예컨대 열적 접합에 의해, 웹 영역의 약 3% 내지 약 30%에 걸쳐 접합된다. 전달 지연층에 대해 사용될 수 있는 적당한 물질의 다른 실례는 미국 특허 제 4,798,603호 (Meyer 등 )및 제 5,248,309호 (Serbiak 등)에 기술되어 있다. 발명의 성능을 조정하기 위하여, 전달 지연층은 또한 그것의 초기 습윤성을 증가시키기 위해 선택된 양의 계면활성제로 처리될 수 있다.

전달 지연층은 일반적으로 어떠한 크기, 예컨대 약 150mm 내지 약 300mm의 길이를 가질 수 있다. 전형적으로, 전달 지연층의 길이는 흡수 용품의 길이와 대략 같다. 전달 지연층은 또한 서지층과 폭이 같을 수 있지만, 일반적으로는 더 넓다. 예를 들어 전달 지연층의 폭은 약 50mm 내지 약 75mm, 특히 약 48mm일 수 있다. 전달 지연층은 전형적으로 다른 흡수 부재의 평량보다 적은 평량을 가진다. 예를 들어 전달 지연층의 평량은 전형적으로 약 150gsm 미만이고 일부 실시예에서는 약 10gsm 내지 약 100gsm이다. 필요에 따라, 전달 지연층은 선택적으로 부직포 웹의 형태로, 본 발명의 중공 섬유를 포함할 수 있다.

상기한 구성요소 이외에, 흡수 용품(201)은 당 기술분야에 공지된 바와 같이 다양한 다른 구성요소를 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 흡수 용품(201)은 흡수 코어층(203)의 섬유상 구조의 무결성을 유지하는 것을 돕는 실질적으로 친수성 랩시트(도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있다. 랩시트는 통상적으로 그의 적어도 2개의 주요 대향면 위에서 흡수 코어층(203) 주위에 배치되며, 흡수성 셀룰로오스 물질, 예를 들어 크레이핑된 충전재 또는 고 습윤-강도 티슈로 구성된다. 랩시트는 흡수 코어층(203)의 흡수성 섬유 덩어리 위에 액체를 신속하게 분포시키는 것을 돕는 심지층(wicking layer)을 제공하도록 구성될 수 있다. 흡수성 섬유상 덩어리의 일측면 상의 랩시트 물질은 그 섬유상 덩어리의 대향하는 측면 상에 배치된 랩시트에 결합되어 흡수 코어층(203)을 효율적으로 구속할 수 있다. 또한, 흡수 용품(201)은 흡수 코어층(203)과 배면시트(217) 사이에 위치하는 통기층(도시되지 않음)을 또한 포함할 수 있다. 통기층이 사용되는 경우, 통기층은 흡수 코어층(203)으로부터 배면시트(217)를 격리하는 것을 도와서, 배면시트(217) 내의 축축함(dampness)을 감소시킬 수 있다. 이러한 통기층의 예는, 예를 들어 Blaney 등에 의한 미국 특허 제6,663,611호에 설명되어 있는, 통기성 필름에 적층된 부직포 웹을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 랩시트 및/또는 통기층은 선택적으로 부직포 웹의 형태로, 본 발명의 중공 섬유를 포함할 수 있다.

일부 실시예에서, 흡수 용품(201)은 허리 영역들 중 하나 내에 흡수 용품(201)의 측면 에지(232)로부터 연장되는 한 쌍의 귀(도시되지 않음)를 또한 포함할 수 있다. 귀는 선택된 기저귀 구성요소와 일체적으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 귀는 배면시트(217)와 일체로 형성될 수도 있고, 또는 선택적으로 부직포 웹의 형태로, 본 발명의 중공 섬유를 포함할 수도 있는, 상면을 제공하도록 사용되는 물질로 형성될 수도 있다. 대안적인 구성에서, 귀는 배면시트(217)에, 상면에, 배면시트(217)와 상면 사이에, 또는 다양한 다른 구성으로 연결되고 조립된 부재에 의해 제공될 수 있다. 상기에서 나타낸 바와 같이, 귀는 선택적으로 부직포 웹의 형태로, 본 발명의 중공 섬유를 포함할 수 있다.

도 1에 대표적으로 도시된 바와 같이, 흡수 용품(201)은 장벽을 제공하고 신체 삼출물의 측방향 흐름을 수용하도록 구성되는 한 쌍의 샘방지 플랩(212)을 또한 포함할 수 있다. 샘방지 플랩(212)은 흡수 코어층(203)의 측면 에지에 인접한 상면시트(205)의 측방향으로 대향하는 측면 에지(232)를 따라 배치될 수 있다. 샘방지 플랩(212)은 흡수 코어층(203)의 전체 길이를 따라 길이방향으로 연장될 수 있거나, 또는 흡수 코어층(203)의 길이를 따라 부분적으로만 연장될 수 있다. 샘방지 플랩(212)은, 흡수 코어층(203)보다도 길이가 짧은 경우에는, 가랑이 영역(210) 내의 흡수 용품(201)의 측면 에지(232)를 따라 선택적으로 어느 곳에나 위치할 수 있다. 일 실시예에서, 샘방지 플랩(212)은 흡수 코어층(203)의 전체 길이를 따라 연장되어 신체 삼출물을 더욱 양호하게 수용한다. 이러한 샘방지 플랩(212)은 일반적으로 당업자에게 널리 공지되어 있다. 예를 들면, 샘방지 플랩(212)을 위한 적절한 구성 및 배열은 Enloe에 의한 미국 특허 제4,704,116호에 설명되어 있다. 필요에 따라, 샘방지 플랩은 선택적으로 부직포 웹의 형태로, 본 발명의 중공 섬유를 포함할 수 있다.

흡수 용품(201)은 신체 삼출물의 누출을 더욱 방지하고 흡수 코어층(203)을 지지하기 위해서 측면 에지(232)에 부착된 한 쌍의 다리 탄성 부재(206)와 같은 다양한 탄성 또는 신축 가능한 물질을 포함할 수 있다. 또한, 한 쌍의 허리 탄성 부재(208)가 흡수 용품(201)의 길이방향으로 대향하는 허리 에지(215)에 부착될 수 있다. 다리 탄성 부재(206) 및 허리 탄성 부재(208)는 일반적으로 사용시 착용자의 다리 및 허리에 대해 밀접하게 끼워 맞춰서 착용자와의 긍정적인 접촉 관계를 유지하고 흡수 용품(201)으로부터의 신체 삼출물의 누출을 효율적으로 감소시키거나 없애는 데에 적합하다. 흡수 용품(201)은 하나 이상의 체결기구(fastener)(230)를 또한 포함할 수 있다. 예를 들면, 착용자에 대하여 허리 개구부 및 한 쌍의 다리 개구부를 생성하도록 허리 영역의 대향하는 측면 에지 상에 있는 2개의 가요성 체결기구(130)가 도 1에 도시되어 있다. 체결기구(230)의 형상은 일반적으로 가변될 수 있지만, 예를 들면 일반적으로 직사각형, 정사각형, 원형, 삼각형, 타원형, 선형 등을 포함할 수 있다. 체결기구는, 예를 들면 후크 물질을 포함할 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 각 체결기구(230)는 가요성 배면의 내측 표면에 부착된 후크 물질의 별도의 조각을 포함한다. 탄성 부재(예, 다리, 허리 등) 및/또는 체결기구는 필요에 따라, 선택적으로 부직포 웹의 형태로, 본 발명의 중공 섬유를 포함할 수 있다.

흡수 용품(201)의 다양한 영역 및/또는 구성요소는 임의의 공지된 부착 메커니즘, 예를 들어 접착제 접합, 초음파 접합, 열 접합 등을 이용하여 함께 조립될 수 있다. 적합한 접착제는, 예를 들면 핫 멜트(hot melt) 접착제, 감압(pressure-sensitive) 접착제 등을 포함할 수 있다. 접착제가 사용된 경우, 접착제는 균일한 층, 패터닝된 층, 분무된 패턴, 또는 별도의 라인, 스월(swirl) 또는 도트(dot)로서 도포될 수 있다. 도시된 실시예에서, 예를 들면, 배면시트(217) 및 상면시트(205)는 접착제를 사용하여 서로 그리고 흡수 코어층(203)에 조립된다. 대안적으로, 흡수 코어층(203)은 통상의 체결기구, 예를 들어 단추, 후크 및 루프 유형 체결기구, 접착 테이프 체결기구 등을 사용하여 배면시트(217)에 연결될 수 있다. 마찬가지로, 다른 기저귀 구성요소, 예를 들어 다리 탄성 부재(206), 허리 탄성 부재(208) 및 체결기구(230)도 또한 임의의 부착 메커니즘을 사용하여 흡수 용품(201) 내에 조립될 수 있다.

기저귀의 다양한 구성이 상기에서 설명되어 있지만, 다른 기저귀 및 흡수 용품 구성이 본 발명의 범주 내에 또한 포함되는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명은 결코 기저귀에 한정되는 것이 아니다. 실제로, 다른 개인 위생 흡수 용품, 예를 들어 훈련용 팬츠, 흡수성 팬티, 성인 실금 제품, 여성 위생 제품(예를 들어, 생리대), 수영복, 유아용 닦개 등; 의료용 흡수 용품, 예를 들어 의복, 천공술 재료, 언더패드, 붕대, 흡수성 드레이프, 및 의료용 닦개; 식품 서비스 닦개; 의류 용품 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는, 임의의 다른 흡수 용품이 본 발명에 따라 형성될 수 있다.

본 발명은 다음의 실시예를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.

실시예 1

방적돌기는 중공 섬유를 형성하도록 구성되었다. 방적돌기는 1mm의 외부 직경을 갖는 2,612개의 모세관을 포함하였다. 모세관은 0.10mm의 폭(“W”), 0.24mm의 단부 거리(“B”) 및 1.2mm의 길이(“L”)를 갖는 4개의 슬롯을 포함하였다. 따라서, 총 개방 면적은 0.19 평방 밀리미터로 계산되었고, 슬롯의 길이 대 폭의 비율은 8이었다. 프로필렌 단독중합체(Exxon Mobil 3155 PP)를 450℉의 용융 온도에서 방적돌기에 공급해서 0.52 g/홀/분의 속도로 섬유를 제조하였다. 생성된 섬유는 18.1μm의 평균 직경, 5.3μm의 평균 벽 두께, 및 17.2%의 공극률을 가졌다. 부직포 웹은 또한 0.30 내지 0.43 온스/평방 야드 범위의 평량을 갖는 이들 섬유로부터 제조되었다. 평균 벽 두께와 평균 직경의 곱은 95.4 평방 마이크로미터였다.

실시예 2

방적돌기는 중공 섬유를 형성하도록 구성되었다. 방적돌기는 1mm의 외부 직경을 갖는 2,612개의 모세관을 포함하였다. 모세관은 0.10mm의 폭(“W”), 0.18mm의 단부 거리(“B”) 및 1.2mm의 길이(“L”)를 갖는 2개의 슬롯을 포함하였다. 따라서, 총 개방 면적은 0.25 평방 밀리미터로 계산되었고, 슬롯의 길이 대 폭의 비율은 8이었다. 프로필렌 단독중합체(Exxon Mobil 3155 PP)를 450℉의 용융 온도에서 방적돌기에 공급해서 0.52 g/홀/분의 속도로 섬유를 제조하였다. 생성된 섬유는 18.5μm의 평균 직경, 5.2μm의 평균 벽 두께, 및 19.5%의 공극률을 가졌다. 부직포 웹은 또한 0.28 내지 0.45 온스/평방 야드 범위의 평량을 갖는 이들 섬유로부터 제조되었다. 평균 벽 두께와 평균 직경의 곱은 93.6 평방 마이크로미터였다.

실시예 3

2개의 방적돌기가 중공 섬유를 형성하도록 구성되었다. 각각의 방적돌기는 1mm의 외부 직경을 갖는 20,350개의 모세관을 포함하였다. 모세관은 0.15mm의 폭(“W”), 0.18mm의 단부 거리(“B”) 및 1.2mm의 길이(“L”)를 갖는 2개의 슬롯을 포함하였다. 따라서, 총 개방 면적은 0.35 평방 밀리미터로 계산되었고, 슬롯의 길이 대 폭의 비율은 8이었다. 프로필렌 단독중합체(Exxon Mobil 3155 PP)를 445 내지 455℉의 용융 온도에서 방적돌기에 공급해서 0.52 g/홀/분의 속도로 섬유를 제조하였다. 생성된 섬유는 15.8μm의 평균 직경, 5.7μm의 평균 벽 두께, 및 8.0%의 공극률을 가졌다. 부직포 웹은 또한 0.37 내지 0.44 온스/평방 야드 범위의 평량을 갖는 이들 섬유로부터 제조되었다. 평균 벽 두께와 평균 직경의 곱은 90.06 평방 마이크로미터였다.

비교예 1

방적돌기는 중공 섬유를 형성하도록 구성되었다. 방적돌기는 1.34mm의 외부 직경을 갖는 12개의 모세관을 포함하였다. 모세관은 0.15mm의 폭(“W”), 0.18mm의 단부 거리(“B”) 및 1.2mm의 길이(“L”)를 갖는 2개의 슬롯을 포함하였다. 따라서, 총 개방 면적은 0.51 평방 밀리미터로 계산되었고, 슬롯의 길이 대 폭의 비율은 8이었다. 프로필렌 단독중합체(Exxon Mobil 3155 PP)를 450℉의 용융 온도에서 방적돌기에 공급해서 0.60 g/홀/분의 속도로 섬유를 제조하였다. 생성된 섬유는 21.3μm의 평균 직경, 5.3μm의 평균 벽 두께, 및 25.2%의 공극률을 가졌다. 평균 벽 두께와 평균 직경의 곱은 112.89 평방 마이크로미터였다.

비교예 2

방적돌기는 중공 섬유를 형성하도록 구성되었다. 방적돌기는 1.0mm의 외부 직경을 갖는 12개의 모세관을 포함하였다. 모세관은 0.25mm의 폭(“W”), 0.18mm의 단부 거리(“B”) 및 1.2mm의 길이(“L”)를 갖는 2개의 슬롯을 포함하였다. 따라서, 총 개방 면적은 0.50 평방 밀리미터로 계산되었고, 슬롯의 길이 대 폭의 비율은 8이었다. 프로필렌 단독중합체(Exxon Mobil 3155 PP)를 450℉의 용융 온도에서 방적돌기에 공급해서 0.60 g/홀/분의 속도로 섬유를 제조하였다. 생성된 섬유는 25.6μm의 평균 직경, 9.9μm의 평균 벽 두께, 및 5.0%의 공극률을 가졌다. 평균 벽 두께와 평균 직경의 곱은 253.44 평방 마이크로미터였다.

비교예 3

방적돌기는 중공 섬유를 형성하도록 구성되었다. 방적돌기는 1.0mm의 외부 직경을 갖는 12개의 모세관을 포함하였다. 모세관은 0.20mm의 폭(“W”), 0.18mm의 단부 거리(“B”) 및 1.5mm의 길이(“L”)를 갖는 2개의 슬롯을 포함하였다. 따라서, 총 개방 면적은 0.43 평방 밀리미터로 계산되었고, 슬롯의 길이 대 폭의 비율은 8이었다. 프로필렌 단독중합체(Exxon Mobil 3155 PP)를 450℉의 용융 온도에서 방적돌기에 공급해서 0.60 g/홀/분의 속도로 섬유를 제조하였다. 생성된 섬유는 20.8μm의 평균 직경, 7.8μm의 평균 벽 두께, 및 6.2%의 공극률을 가졌다. 평균 벽 두께와 평균 직경의 곱은 162.86 평방 마이크로미터였다.

본 발명을 본 발명의 특정 실시예들에 관하여 상세히 설명하였지만, 통상의 기술자라면, 전술한 바를 이해함에 따라, 이러한 실시예들에 대한 대체예, 변형예, 균등예를 쉽게 구상할 수 있다는 점을 알 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 청구범위 및 그 균등물로서 평가되어야 한다.

Claims

일반적으로 길이방향으로 연장되고 평균 섬유 직경을 가지는 중공 섬유로, 상기 중공 섬유는 상기 길이방향으로 상기 섬유의 적어도 일부분을 따라 연장되고 내부 벽면에 의해 한정되는 중공형 공동을 포함하고, 여기서 상기 내부 벽면은 평균 두께를 가지고, 상기 평균 두께와 상기 평균 섬유 직경의 곱은 약 110 평방 마이크로미터 이하이고 여기서 상기 섬유는 약 5% 내지 약 50%인 공극률을 갖는, 중공 섬유.
제1항에 있어서, 상기 내부 벽면의 평균 두께는 약 3 내지 약 10μm인, 중공 섬유.
제1항에 있어서, 상기 평균 섬유 직경은 약 5 내지 약 30μm인, 중공 섬유.
제1항에 있어서, 상기 내부 벽면은 열가소성 폴리올레핀 조성물로 형성된 것인, 중공 섬유.
제1항에 있어서, 상기 섬유는 열가소성 조성물로 형성된 단일성분 섬유인, 중공 섬유.
제6항에 있어서, 상기 열가소성 조성물은 적어도 하나의 중합체 및 선택적으로 적어도 하나의 첨가제를 함유하는, 중공 섬유.
제1항에 있어서, 상기 섬유는 이성분 섬유인, 중공 섬유.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항의 중공 섬유를 포함하는 부직포 웹.
제9항의 부직포 웹을 포함하는 흡수 용품으로, 여기서 상기 흡수 용품은 실질적인 액체-불투과성 층, 액체-투과성 층, 및 흡수성 코어를 포함하고, 여기서 상기 실질적인 액체-불투과성 층, 상기 액체-투과성 층, 또는 양쪽 모두는 상기 부직포 웹을 포함하는, 흡수 용품.
중공 섬유를 형성하기 위한 방적돌기로, 상기 방적돌기는 하나 이상의 이격된 슬롯을 갖는 복수의 모세관을 한정하는 스핀 판을 포함하고, 여기서 상기 슬롯들 중 적어도 일부는 길이 대 폭의 비가 약 5보다 크도록 폭과 길이를 가지되, 상기 슬롯의 폭은 약 0.08 내지 약 0.2mm이고, 여기서 상기 슬롯은 상기 슬롯의 외부 에지 사이의 거리로 정의되는 외부 직경을 추가로 가지며, 상기 외부 직경은 약 0.6mm보다 크고, 여기서 상기 슬롯은 약 0.10 내지 약 0.40 평방 밀리미터의 총 개방 면적을 차지하는, 방적돌기.
제10항에 있어서, 상기 슬롯의 길이는 약 0.4 내지 약 2.0mm인, 방적돌기.
제10항에 있어서, 상기 슬롯은 약 0.2 내지 약 2.0mm인 내부 직경을 가지는, 방적돌기.
제10항에 있어서, 상기 슬롯은 C 자형을 가지는, 방적돌기.
제10항에 있어서, 상기 모세관은 2개 내지 10개의 슬롯을 함유하는, 방적돌기.
중공 섬유를 형성하기 위한 방법으로, 상기 방법은 열가소성 조성물을 제10항의 방적돌기의 모세관을 통해서 압출하는 단계를 포함하는, 방법.