KR20180117632A - 비-신장 결합된 스트랜드 및 필름 탄성체 - Google Patents

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KR20180117632A
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elastic
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layer
film
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KR1020187025810A
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데이비스 당 에이치. 난
이완덕
페이구앙 조우
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

적층체는, 제1 표면과 제2 표면을 갖는 코어 구조로, 코어 구조는 탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 포함하고, 여기서 탄성 코어 층은 필름, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이고, 여기서 플라스틱 코어 층은 필름 층, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이고, 플라스틱 코어 구조는 기계 방향으로 코어 층을 보강하는, 코어 구조, 및 제1 표면에 첨부된 부직 제1 대면 층을 포함한다.

Description

비-신장 결합된 스트랜드 및 필름 탄성체
본 개시 내용은, 일반적으로 복합 부직 탄성 웹을 형성하기 위한 공정 및 이러한 공정에 의해 형성된 복합 부직 탄성 웹에 관한 것이다. 구체적으로, 본 개시 내용은, 부직 웹에 결합된 탄성 웹을 포함하는 복합 부직 탄성 웹 및 이러한 복합 부직 탄성 웹을 형성하기 위한 공정을 포함한다. 특히, 본 개시 내용은 탄성 적층체 및 다양한 응용분야에서의 탄성 적층체의 용도에 관한 것이다.
세계 시장에서 제품에 사용되는 현재의 탄성 재료는 일반적으로 대면 부직물을 이용하는 신장 결합된 탄성 적층체 기술을 기반으로 한다. 신장 결합된 탄성 적층체 공정에서, 탄성 재료(필름 또는 스트랜드)는, 대면 재료에 결합되기 전에 자신의 이완된 길이의 3배 내지 5배로 신장된다. 현재의 탄성 적층체의 비용 분석에 의하면, 스펀본드(SB) 및 스펀본드-멜트블로운-스펀본드(SMS) 부직물 등의 대면 재료가, 대면 재료를 많이 사용하기 때문에 전체 탄성 적층체의 비용의 50%를 넘게 차지한다.
본원에서 설명하는 복합 재료는, 기능성 탄성체, 세정용 와이프, 의료용 패브릭, 보호 의복, 여과, 포장, 개인 위생 용품 등의 다양한 응용분야에 잠재적으로 사용될 수 있는 새로운 종류의 부드럽고, 가요성 있고, 천같은 부직물/필름 구조를 나타낸다.
일 측면에서, 적층체는 제1 표면과 제2 표면을 갖는 코어 구조를 포함하고, 코어 구조는 탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 포함하고, 탄성 코어 층은 필름, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이고, 플라스틱 코어 층은 필름 층, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이며, 플라스틱 코어 층은 기계 방향으로 코어 구조를 보강하고, 부직 제1 대면 층이 제1 표면에 첨부된다.
다른 측면에서, 섬유성 부직 웹에 결합된 탄성 웹을 포함하는 복합 부직 탄성 웹을 제조하는 방법은, 탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 갖는 코어 구조를 포함하는 탄성 웹을 제공하는 단계로서, 탄성 웹은 제1 표면과 제2 표면을 갖는, 단계; 탄성 웹을 100% 미만 신장으로 신장하는 단계; 및 신장된 탄성 웹의 제1 표면에 섬유성 부직 웹을 첨부하여 복합 부직 탄성 웹을 형성하는 단계를 포함한다. 본 방법은, 또한, 복합 부직 탄성 웹을 이완하고 부직 탄성 웹을 활성화하는 단계를 포함한다.
또 다른 측면에서, 섬유성 부직 웹에 결합된 탄성 웹을 포함하는 복합 부직 탄성 웹을 제조하는 방법은, 탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 갖는 코어 구조를 포함하는 탄성 웹을 제공하는 단계로서, 탄성 웹은 제1 표면과 제2 표면을 갖고, 탄성 코어 층은 필름이고, 플라스틱 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립인, 단계; 및 탄성 웹을 100% 미만 신장으로 신장하는 단계를 포함한다. 본 방법은, 또한, 섬유성 부직 웹을 신장된 탄성 웹의 제1 표면에 첨부하여 복합 부직 탄성 웹을 형성하는 단계로서, 섬유성 부직 웹은 고분자 섬유 및/또는 셀룰로오스 섬유를 포함하는, 단계; 복합 부직 탄성 웹을 이완하는 단계; 및 홈 롤링 공정 또는 맞물림 기어 공정을 사용하여 부직 탄성 웹을 활성화하는 단계를 포함한다.
본 발명의 목적들과 장점들은, 다음 상세한 설명에서 이하 기술되며, 또는 본 발명의 실시를 통해 학습될 수 있다.
다음과 같은 상세한 설명 및 첨부 도면들을 참조할 때, 본 발명이 보다 완전히 이해될 것이고, 또 다른 특징들이 명백해질 것이다. 도면은 단지 대표적인 것일 뿐, 청구항의 범위를 한정하려는 것이 아니다.
도 1은 본 개시에 따라 탄성 층과 플라스틱 층을 갖는 탄성 적층체의 분해된 개략도를 예시하며;
도 2는 본 개시에 따라 플라스틱 층과 탄성 층을 갖는, 도 1의 탄성 적층체와 유사한 탄성 적층체의 분해된 개략도를 예시하며; 그리고
도 3은 트레이닝 팬츠 "핏 박스(fit box)"에 대하여 종래의 탄성 재료와 비교한 탄성 특성의 그래프이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복적인 사용은 본 개시의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위해 의도된다. 도면은 대표적인 것이고 반드시 일정 축척으로 도시되어야 하는 것은 아니다. 도면의 특정 비율은 과장될 수 있는 반면, 다른 부분은 최소화될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 “부직 직물 또는 웹"은, 편직물(knitted fabric)에서와 같이 식별 가능한 방식은 아니지만 인터레이드된(interlaid) 개별적인 고분자 및/또는 셀룰로오스 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 지칭한다. 부직 직물 또는 웹은 티슈와 타월 등을 만드는 데 사용되는 것들, 예컨대, 멜트블로운 공정, 스펀본드 공정, 본디드 카디드 웹 공정 등의 다수의 공정으로 형성되어 왔다.
본원에서 사용된 것과 같이, 용어 “멜트블로운 웹”은 일반적으로 용융된 열가소성 물질이 용융 섬유로서 다수의 미세한, 대개는 원형의 다이 모세관을 통해 압출되어 용융된 열가소성 물질의 섬유를 감쇄시켜서 극세사 직경일 수 있는 그것의 직경을 감소시키는 수렴하는 고속 가스(예컨대 공기)로 압출되는 공정에 의해 형성되는 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, 제3,849,241호에 개시되어 있으며, 이는 그 전체가 참고로 본원에 인용되어 있다. 일반적으로 말하면, 멜트블로운 섬유는 실질적으로 연속적 또는 불연속적이며, 일반적으로 직경이 10㎛보다 작으며, 수집 표면 상에 침착될 때 일반적으로 접착성(tacky)인 극세사일 수 있다.
본원에서 사용되는 용어 "스펀본드 웹(spunbond web)"은 일반적으로 작은 직경의 실질적으로 연속식 섬유를 함유하는 웹을 지칭한다. 섬유는 방적돌기(spinnerette)의 다수의 미세한, 일반적으로 원형인 모세관으로부터 용융된 열가소성 재료를 압출함에 의하여 형성되며, 그후 예를 들어 유도적 인발 및/또는 기타 공지된 스펀본딩 기구에 의해 압출된 섬유의 직경은 급격히 감소된다. 스펀본드 웹의 제조는, 예를 들어, Dorschner 등의 미국특허번호 제3,692,618 호, Matsuki 등의 미국특허번호 제3,802,817호, Kinney의 미국특허번호 제3,338,992호, Kinney의 미국특허번호 제3,341,394호, Hartman의 미국특허번호 제3,502,763호, Levy의 미국특허번호 제3,502,538호, Dobo 등의 미국특허번호 제3,542,615호, Appel 등의 미국특허번호 제4,340,563호 및 Pike 등의 미국특허번호 제5,382,400호에 개시 및 도시되어 있으며, 이들은 그 전체가 참고로 본원에 인용되어 있다. 스펀본드 섬유는 수집 표면 상에 용착(deposit)될 때 일반적으로 끈적거리지 않는다. 스펀본드 섬유는 때때로 약 40μm 미만의 직경을 가질 수 있으며, 종종 약 5 내지 약 20μm이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "스테이플 섬유"라는 용어는 일반적으로 약 0.5 내지 약 150mm 범위의 섬유 길이를 갖는 섬유를 의미한다. 스테이플 섬유는 셀룰로오스 섬유 또는 비-셀룰로오스 섬유일 수 있다. 사용될 수 있는 적절한 비-셀룰로오스 섬유의 일부 예는, 친수성 처리된 폴리올레핀 섬유, 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 폴리비닐 아세테이트 섬유, 및 이들의 혼합물을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 친수성 처리는 내구성 표면 처리 및 고분자 수지/혼합물에서의 처리를 포함할 수 있다. 셀룰로오스 스테이플 섬유는, 예를 들어, 펄프, 열기계적 펄프, 합성 셀룰로오스 섬유, 개질된 셀룰로오스 섬유 등을 포함한다. 셀룰로오스 섬유는 이차 공급원 또는 재활용 공급원으로부터 얻을 수 있다. 적절한 셀룰로오스 섬유 공급원의 일부 예는, 열기계적, 표백된 및 미표백된 침엽수 펄프 및 활엽수 펄프 등의 천연 목재 섬유를 포함한다. 이차 또는 재활용 셀룰로오스 섬유는 사무실 폐기물, 신문인쇄용지, 브라운 페이퍼 스톡, 페이퍼보드 스크랩으로부터 얻을 수 있다. 또한, 마닐라삼, 아마, 밀크위드, 면, 개질된 면, 면 린터 등의 식물 섬유도 셀룰로오스 섬유로서 사용될 수 있다. 또한, 예컨대, 레이온, 비스코스 레이온 및 리오셀과 같은 합성 셀룰로오스 섬유가 사용될 수 있다. 개질된 셀룰로오스 섬유는, 일반적으로 탄소 사슬을 따라 히드록실기를 적절한 라디칼(예컨대, 카르복실, 알킬, 아세테이트, 질산염 등)로 대체함으로써 형성되는 셀룰로오스의 유도체로 구성된다. 본 출원의 목적을 위해 바람직한 스테이플 섬유는 통상적인 셀룰로오스 섬유(그 바람직한 예는 롤 티슈 및 종이 기반 타월에서 찾아볼 수 있는 것처럼 펄프 섬유임)와 같이 친수성이다.
본 명세서에서 사용하는 바와 같이, "실질적으로 연속적인 섬유"라는 용어는, 스테이플 섬유의 길이보다 긴 길이를 갖는 섬유를 의미하려는 것이다. 이 용어는, 스펀본드 섬유 등의 연속적인 섬유들 및 연속적이지는 않지만 약 150mm를 초과하는 정의된 길이를 갖는 섬유들을 포함하려는 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "본디드 카디드 웹" 또는 "BCW"는, 관련 분야의 기술자들에게 공지되어 있으며, 예컨대, 참고로 본원에 인용되어 있는 Ali Khan 등의 미국특허번호 제4,488,928호에 추가로 개시되어 있는 바와 같은, 소면 공정에 의해 형성되는 부직포 웹을 의미한다. 간단히, 소면 공정은, 대체로 균일한 평량을 제공하도록 빗질되거나 달리 처리된 벌키 볼 내에서 결합 섬유 또는 기타 결합 성분과, 예컨대, 스테이플 섬유의 혼합물로 시작하는 단계를 포함한다. 이 웹은 접착제 성분을 활성화하도록 가열되거나 달리 처리되어, 통합된 대체로 로프트(lofty)한 부직 재료를 얻게 된다.
부직 웹의 평량은 일반적으로 제곱야드당 재료의 온스(osy) 또는 제곱미터당 그램(gsm)으로 표현되며, 섬유 직경은 일반적으로 마이크로미터(μm)로 표현되고, 또는 스테이플 섬유의 경우엔 데니어(denier)로 표현된다. osy로부터 gsm으로 변환하려면 osy를 33.91로 승산한다는 점에 유의한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "기계 방향" 또는 "MD"는 일반적으로 재료가 제조되는 방향을 의미한다. 이는 흔히 부직포 웹을 형성하는 동안 섬유가 피착되는 성형면의 주행 방향이기도 하다. 용어 “교차 기계 방향(cross-machine direction)”또는 “CD”는 상기 기계 방향에 수직인 방향을 의미한다. 횡-기계 방향(CD)으로 측정된 차원은 "폭" 차원으로 지칭되는 반면, 기계 방향(MD)으로 측정된 차원은 "길이" 차원으로 지칭된다. 평면 시트의 폭 및 길이 차원은 시트의 X 및 Y 방향을 구성한다. 평면 시트의 깊이 방향의 차원은 Z 방향이라고도 지칭된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "엘라스토머"와 "탄성"은 상호 교환적으로 사용되며, 변형력이 제거되었을 때 변형 후 그 형상을 일반적으로 회복할 수 있는 층, 물질, 적층체 또는 복합체를 의미한다. 구체적으로, 본원에서 사용될 경우, "탄성" 또는 "엘라스토머"는, 편향력의 인가 시에, 재료가 그 이완된 비편향 길이보다 적어도 약 50% 더 긴 신장된 편향 길이로 신장될 수 있도록 허용하며, 신장력의 해제시, 재료가 그 연신률의 적어도 40%를 회복하도록 하는 임의의 재료의 특성을 의미한다. 엘라스토머 재료의 이러한 정의를 만족시킬 가상의 예는 적어도 1.50인치까지 연신 가능하고, 1.50인치로 연신되고 해제시 1.30인치 미만의 길이로 회복될 1인치의 재료 샘플일 것이다. 많은 탄성 재료는 그 이완된 길이의 50%를 훨씬 초과하여 신장될 수 있으며, 이들 중 많은 수는 신장력의 해제시 실질적으로 그 원래 이완된 길이로 회복될 것이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "회복하다”는, 편향력의 인가에 의한 재료의 신장 후에 편향력의 종결시 신장된 재료의 수축을 의미한다. 예를 들어, 1인치의 이완된, 비편향 길이를 갖는 재료가 신장에 의해 1.5인치의 길이로 50% 연신되었다면 그 재료는 그 이완된 길이의 150%인 신장된 길이를 갖게 된다. 편향력과 신장력의 해제 후에, 1.1인치의 길이로, 회복되는, 이러한 예시적인 신장된 재료가 수축된 경우, 그 재료는 그 연신의 80% (0.4인치)를 회복하게 된다.
본원에서 사용된 용어 "g/cc"는 일반적으로 세제곱 센티미터(cm3) 당 그램을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "친수성"은 일반적으로 섬유 또는 필름, 또는 섬유와 접촉하는 수성 액체에 의해 습윤화될 수 있는 섬유 또는 필름의 표면을 지칭한다. 용어 "소수성”은 정의된 바와 같은 친수성이 아닌 물질을 포함한다. 문구 "자연적으로 소수성"은 소수성에 영향을 미치는 첨가제나 처리 없이 그 화학적 조성 상태에서 소수성인 물질을 의미한다.
이에 따라, 물질의 습윤 정도는 연관된 액체 및 물질의 접촉각 및 표면 장력 측면에서 설명될 수 있다. 특정 섬유 물질 또는 섬유 물질 블렌드의 습윤성을 측정하기에 적합한 장비 및 기술은 Cahn SFA-222 표면력 분석 시스템, 또는 실질적으로 동등한 시스템에 의해 제공될 수 있다. 이 시스템으로 측정될 때, 90 미만의 접촉각을 갖는 섬유는 "습윤성" 또는 친수성인 것으로 지정되고, 90 초과의 접촉각을 갖는 섬유는 "비습윤성" 또는 소수성인 것으로 지정된다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "개인 위생 제품"은 기저귀, 트레이닝 팬츠, 흡수성 언더팬츠, 성인용 요실금 제품, 위생 와이프 및, 위생 냅킨, 패드 및 라이너 등과 같은 여성 위생 제품을 의미한다. 용어 "흡수성 의료용 제품"은 의료용 붕대, 의료용, 치과용, 외과용 및/또는 비과용 탐폰, 수술포 및 의복, 의료 장비 내의 덮개 등과 같은 제품을 지칭하기 위해 사용된다.
본원에서 사용된 대로 용어 “복합체”는, 섬유를 포함한 부직 웹에 결합되었거나 그렇지 않으면 이와 함께 존재하는 필름 재료를 지칭한다. 필름 재료 그 자체는 단층, 다성분, 또는 다층일 수 있다. 복합체는 천공되고 통기성이 있을 수 있고, 또는 복합체의 필름 재료는 본질적으로 손상되지 않는다.
본 개시 내용은, 부직 층과 필름/탄성 층 사이에 접착 층을 두고서 한 개 또는 두 개의 외부 부직 층 및 내부 탄성 층에 인접하는 내부 플라스틱 층을 포함하는 비-신장 또는 저 신장 결합된(<100% 신장) 탄성 적층체를 설명한다. 필름 및/또는 탄성 층은 필름, 스트립, 스트랜드 등의 형태일 수 있다. 필름은 통기성이 있을 수 있다. 적층체는, 홈 롤링 공정 또는 맞물림 기어 공정을 통해 활성화된다.
탄성 적층체에서는, 플라스틱 층의 연속성을 유지하면서 부직 층의 거의 완전한 파단이 발생한다. 이는 적층체의 응력/변형 특성을 설계하면서 또한 소비자가 선호하는 맞춤 특징에 대한 신장 대 정지(stretch-to-stop) 요구 사항을 유지하는 능력을 가능하게 한다. 이는 저가이며 부드럽고/순하며 속옷과 같은 탄성 재료를 개인 위생 의복 응용분야에 제공한다.
세계 시장에서 제품에 사용되는 현재의 탄성 재료는 일반적으로 대면 부직물을 이용하는 신장 결합된 탄성 적층체 기술을 기반으로 한다. 신장 결합된 탄성 적층체 공정에서, 탄성 재료(필름 또는 스트랜드)는, 대면 재료에 결합되기 전에 자신의 이완된 길이의 3배 내지 5배로 신장된다. 현재의 탄성 적층체의 비용 분석에 의하면, 스펀본드(SB) 및 스펀본드-멜트블로운-스펀본드(SMS) 부직물 등의 대면 재료가, 대면 재료를 많이 사용하기 때문에 전체 탄성 적층체의 비용의 50%를 넘게 차지한다.
본원에 설명한 연구의 결과로, 예를 들어, 얇은/강한 플라스틱 필름 및 대면 재료와 결합된 비-신장 결합된 탄성 스트랜드가 현재의 신장 결합된 탄성 적층체 재료보다 저 비용으로 뛰어난 성능을 제공할 수 있음이 밝혀졌다. 또한, 본 발명의 비-신장 결합된 탄성 적층체는, 예상외로 더욱 가볍고, 부드럽고/순하고, 속옷 같은 천처럼 소비자가 더욱 선호하는 외관을 제공할 수 있는 바람직한 표면 질감과 외관을 생성한다.
더욱 구체적으로, 본 개시 내시용의 탄성 적층체는, 부직물에 비-신장 결합된 탄성 스트랜드와 플라스틱 필름, 부직물에 비-신장 결합된 탄성 필름과 플라스틱 스트랜드, 또는 부직물에 비-신장 결합된 임의의 탄성 재료 형태와 임의의 플라스틱 재료 형태를 포함할 수 있다. 탄성 층과 플라스틱 층은 필름, 스트립, 스트랜드 등의 형태일 수 있다. 적층체는 홈 롤링 공정을 통해 활성화된다. 이러한 탄성 적층체는, 소비자가 선호하는 외관과 강도는 물론 설계가능한 신장 대 정지(S-S) 곡선을 제공한다.
홈 롤링 공정으로 인해, 플라스틱 층의 연속성을 유지하면서 부직 층의 거의 완전한 파단을 초래한다. 이는 적층체의 응력/변형 특성을 설계하면서 또한 소비자가 선호하는 맞춤 특징에 대한 신장 대 정지 요구 사항을 유지하는 능력을 가능하게 한다. 이는 저가이며 부드럽고/순하며 속옷과 같은 탄성 재료를 개인 위생 의복 응용분야에 제공한다.
도 1에 도시한 본 개시 내용의 구체적인 일 측면에서, 탄성 적층체(10)는 제1 표면과 제2 표면을 갖는 코어 구조를 포함하고, 코어 구조는 탄성 코어 층(20)과 플라스틱 코어 층(40)을 포함한다. 탄성 코어 층(20)은, 필름, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이다. 플라스틱 코어 층(40)도 필름 층, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이다. 탄성 코어 층(20)과 플라스틱 코어 층(40)은 동일한 포맷 또는 상이한 포맷으로 된 것일 수 있다. 플라스틱 코어 층(40)은 기계 방향으로 코어 구조를 보강한다. 탄성 적층체(10)는, 또한, 임의의 적절한 수단에 의해 코어 구조에 첨부된 2개의 저 평량(~8 gsm) 대면 재료(70, 80)를 포함한다. 본원의 일 측면에서, 대면 재료(70, 80)는 접착성 결합 층(50, 60)에 의해 코어 구조에 첨부된다. 다른 측면에서, 탄성 적층체(10)는 1개 또는 2개의 대면 재료(70, 80) 없이 제조될 수 있다.
도 2에 도시된 본 개시 내용의 다른 측면에서, 탄성 적층체(10)는 제1 표면과 제2 표면을 갖는 코어 구조를 포함하고, 코어 구조는 탄성 코어 층(20)과 플라스틱 코어 층(40)을 포함한다. 탄성 코어 층(20)은, 필름, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이다. 플라스틱 코어 층(40)도 필름 층, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이다. 탄성 코어 층(20)과 플라스틱 코어 층(40)은 동일한 포맷 또는 상이한 포맷으로 된 것일 수 있다. 플라스틱 코어 층(40)은 기계 방향으로 코어 구조를 보강한다. 탄성 적층체(10)는, 또한, 임의의 적절한 수단에 의해 코어 구조에 첨부된 2개의 저 평량(~8 gsm) 대면 재료(70, 80)를 포함한다. 본원의 일 측면에서, 대면 재료(70, 80)는 접착성 결합 층(50, 60)에 의해 코어 구조에 첨부된다. 다른 측면에서, 탄성 적층체(10)는 1개 또는 2개의 대면 재료(70, 80) 없이 제조될 수 있다.
도 1에 도시된 측면을 다시 참조해 볼 때, 탄성 코어 층(20)은, 연신이 없거나 거의 없이(<100%) 플라스틱 코어 층(40)과 대면 재료(70, 80)에 접착 결합된다. 탄성 적층체(10)가 제조된 후, 탄성 적층체는 매우 작은 탄성을 갖고, 적층체(10)는 이때 탄성 재료가 아니다(최대 연신은 최소 장력으로 20% 미만이다). 이어서, 적층체(10)는, 홈 롤링 기술, 맞물림 기어 공정, 또는 다른 임의의 적절한 공정을 사용하여 기계 방향(MD)으로 신장된다(200% 내지 300%). 이러한 신장은, 대면 재료(70, 80)를 국부적으로 인열하고, 처리 조건에 따라 플라스틱 코어 층(40)을 20% 내지 300%까지 연장하고, 도 3에 도시한 바와 같이 그리고 더욱 상세히 후술하는 바와 같이 적층체(10)를 최대 150% 내지 250% 연신되며 설계가능한 장력과 S-S 곡선을 갖는 매우 탄성적인 재료로 전환한다.
이러한 측면의 탄성 적층체(10)는, 최대 신장 조건 하에서도 미세한 규칙적이고 주기적인 3차원 구조를 영구적으로 나타내었다. 대조적으로, 현재의 신장 결합된 탄성 적층체는 최대 신장 조건 하에서 대략 평평한 표면을 나타낸다. 적층체(10)의 미세한 3차원 표면 구조는, 소비자가 더욱 선호하는 최고의 외관과 더욱 부드럽고/순한 느낌을 제공한다. 이 측면에서, 플라스틱 코어 층(40)은 탄성 적층체(10)에 강도 및 신장 대 정지 특성을 제공하도록 기능한다. 탄성 코어 층(20)은, 개인 위생 용품에 사용되는 경우 밀봉, 맞춤, 및 편안함 기능을 위한 탄성 성능에 기여한다. 대면 재료(70, 80)는 탄성 적층체(10)에 천과 같은 외관을 제공한다.
필름은 플라스틱 또는 탄성적일 수 있다. 적절한 필름의 일례는, 제품 적용 및 소비자 선호 외관 속성을 위해 제어가능한 신장 대 정지 곡선 및 강도를 통해 설계가능한 인열/포크(poke)를 제공하도록 단층 또는 다층에 상관없이 적층체(10)에 통합되는 고 강도 및/또는 연장가능 플라스틱 필름을 포함한다. 적절한 필름의 다른 예는, 폴리프로필렌(PP)계 및 폴리에틸렌(PE)계의 랩 폴리필름, 통기성 외부 커버 필름, 유기점토 나노복합체 필름, 및 탄성 필름을 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다.
스트랜드와 스트립도 플라스틱 또는 탄성적일 수 있다. 적절한 스트랜드 재료의 일례는, 큰 탄성 성능을 제공하도록 미리 제조된 스트랜드 또는 열가소성 엘라스토머로부터 압출된 스트랜드일 수 있다. 미리 제조된 스트랜드는, INVISTA에서 시판하고 있는 LYCRA-브랜드 탄성 스트랜드, 및 효성에서 시판하고 있는 CREORA-브랜드 탄성 섬유를 포함한다. 적절한 스트랜드의 다른 일례는 Huntsman에서 시판하고 있는 열가소성 폴리우레탄(TPU)을 포함하는 압출가능한 스트랜드이다. 적절한 스트랜드의 다른 예는, ExxonMobil Chemical에서 시판하고 있는 VISTAMAXX-브랜드 엘라스토머 고분자 등의 폴리프로필렌계 서모 엘라스토머(thermo elastomer), Kraton Performance Polymers에서 시판하고 있는 KRATON-브랜드 SBC 등의 스티렌 블록 공중합체(SBC), 및 Dow Chemical에서 시판하고 있는 INFUSE-브랜드 올레핀 블록 공중합체 등의 올레핀 블록 공중합체(OBC)를 포함하지만, 이에 한정되지는 않는다. 유사하게, 플라스틱 스트랜드는 미리 제조될 수 있거나 열가소성 중합체로부터 압출될 수 있다
대면 재료는, 조직, 스펀본드, 멜트블로운 등의 부직물을 포함하는 임의의 적절한 재료, 또는 다른 임의의 적절한 셀룰로오스-기반 또는 고분자-기반 재료일 수 있다. 저 평량 및/또는 저 강도의 부직물은, 활성화 후에 더욱 부드럽고 순한 촉감을 갖는 천과 같은 외관을 제공할 수 있다. 모든 구성요소는 접착식으로 적층될 수 있거나 압출 적층될 수 있다.
대면 재료를 탄성/플라스틱 층에 결합하는 데 사용되는 접착제는 임의의 적절한 접착제일 수 있다.
본 개시 내용의 다른 측면에서, 탄성 적층체(10)의 층들의 비-신장 결합은, 또한, 열적 결합, 초음파 결합, 및 압출 적층 결합을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다른 임의의 적절한 방법에 의해 달성될 수 있다.
링 롤링은 당업계에 공지되어 있다. 공정을 설명하는 예로는, Coles 등의 "Method of making an absorbent article using an activatable composite elastic member"라는 명칭의 유럽 특허출원번호 EP650714에 개시된 예가 있다.
본원에 설명하는 바와 같은 비-신장 결합된 스트랜드/필름 탄성 적층체는, 최상의 외관, 순하고 부드러운 느낌과 촉감, 스트랜드 강화를 강도 증가, 제어가능한 신장 대 정지 곡선(100% 내지 250%), 및 통기성이지만 액체 불침투성 성능을 포함하는 성능 향상을 나타낸다. 또한, 본원에서 설명하는 탄성 적층체(10)는 현재의 탄성 적층체보다 적은 비용을 나타내며, 그 이유는, 탄성 적층체(10)가, 신장 결합된 적층 공정으로부터 제조되는 현재의 탄성 적층체의 평량의 50%까지 감소될 수 있는 평량을 갖기 때문이다.
섬유성 부직 웹 또는 대면 재료(70, 80)를 형성하는 데 사용될 수 있는 재료는 전술한 바와 같이 기능할 수 있는 임의의 부직 재료를 포함한다. 예를 들어, 대면 재료(70, 80)는, 비탄성 재료와 탄성 재료의 배합물, 하나 이상의 비탄성 재료, 또는 하나 이상의 탄성 재료와 2개 이상의 비탄성 재료의 배합물로부터 형성될 수 있다. 바람직하게, 대면 재료(70, 80)는, 섬유 형성 멜트블로운 가능한 또는 스펀본딩 가능한 비탄성 집성 재료로 형성된다. 그러나, 대면 재료(70, 80)는, 코어 구조의 표면 상에 카디드 웹을 증착함으로써 또는 코어 구조의 표면 상에 대면 재료(70, 80)를 형성하는 데 이용될 수 있는 다른 임의의 방법에 의해 형성될 수 있다. 대면 재료(70, 80)를 형성하는 데 사용하기 위한 예시적인 섬유 형성 재료는, 폴리에스테르 재료, 폴리올레핀 재료, 또는 하나 이상의 폴리올레핀 재료와 하나 이상의 폴리에스테르 재료의 배합물이다. 예시적인 폴리에스테르 섬유 형성 재료는 폴리에틸렌 테레프탈레이트이다. 예시적인 섬유 형성 폴리올레핀 재료는 폴리프로필렌이다. 바람직한 폴리프로필렌 재료는, PC 973 및 PF 301이라는 상표명으로 Himont Company로부터 입수할 수 있다.
대면 재료(70, 80)가 코어 구조의 상면 상에 형성되거나 첨부된 후, 복합 부직 탄성 웹(10)은, 상술한 이유 때문에, 가열될 필요가 없거나 과도한 압력을 코어 구조에 인가할 필요가 없는 롤러를 통과한다. 이어서, 복합 부직 탄성 웹(10)을 이완 및 및 수축하도록 코어 구조에 대한 신장 및 편향력이 해제된다.
이제, 하나 이상의 예들이 후술되어 있는 본 발명의 다양한 측면들이 상세히 참조될 것이다. 각 예는, 설명을 통해 제공되며, 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 사실상, 통상의 기술자에게는, 본 발명의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않으면서 본 발명에 다양한 수정과 변경을 행할 수 있다는 점이 명백할 것이다. 예를 들어, 하나의 측면의 일부로서 예시하거나 설명하는 특징들을 다른 측면에 사용하여 또 다른 측면을 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 수정과 변경을 커버하려는 것이다.
바람직하게, 본 발명에 사용된 탄성 필름은 그것의 비-신장 길이와 비교해 적어도 50% 내지 100% 신장될 수 있다. 일부 경우에, 필름은 100% 내지 200%, 200% 내지 400%, 또는 400% 내지 600%까지 신장될 수 있는 것이 바람직하다.
실시예
실시예 1
실시예 1은, 탄성 스트랜드로서, 5 스트랜드/인치의 밀도에서 CREORA 940-브랜드 탄성 섬유를 사용하고, 플라스틱 필름으로서, 0.6 mil의 두께를 갖는 선형 저 밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 랩 필름을 사용하고, 대면 재료로서, Biax-Fiberfilm Corp에서 시판하고 있는 8 gsm 멜트블로운을 사용한다. 모든 구성요소를 약 40% 탄성 연신에서 접착식으로 결합하였다. 이어서, Biax-Fiberfilm Corp의 홈 롤링 기계를 사용하여 적층체를 활성화하였다.
실시예 2
실시예 2에서, 구성요소들을 약 100% 탄성 연신으로 접착식으로 결합한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로 탄성 재료를 준비한다.
표 1은, 현재의 제품에 사용되는 바와 같이 스펀본드를 대면 재료로서 사용하는 신장 결합 공정으로부터 제조된 현재의 탄성 적층체와 비교되는 본 개시 내용의 비-신장 결합된 스트랜드 필름 적층체의 기본 특성을 나타낸다. 도 3에 나타낸 바와 같이, “맞춤을 위한 장력”결과는, 본 개시 내용의 탄성 재료에 대하여 더욱 양호한 S-S 곡선을 나타냈으며, 장력 제어가 더욱 양호한 더욱 넓은 맞춤 제품 응용분야를 제공할 수 있다. 장력과 응력 대 정지 곡선 면에서의 강도는, 탄성체, 플라스틱 필름, 대면 재료 등의 적층체 구성요소들을 변경하고 또한 처리 조건(예를 들어, 상호 롤링의 맞물림)을 최적화함으로써 조절될 수 있다.
본 개시 내용의 비-신장 결합된 탄성 적층체와 통상적인 신장 결합된 탄성 적층체의 비교
본 개시 내용의 비-신장 결합된 탄성 적층체 X050615-5 White DEPEND-브랜드 개인 위생 용품 허리 탄성체 Grey DEPEND-브랜드 개인 위생 용품 허리 탄성체
평량 (gsm) 64 102 110
자기이력 손실 (%) 43 45 53
인장 피크 하중 (gf) 4928 9005 8448
본 발명에 따라 제조된 시트 재료는 다양한 최종 제품 응용에 사용될 수 있다. 이러한 시트 재료는 여과, 의료용 의복, 커버 및 붕대의 기술 분야, 그리고 아기/아동 케어 기저귀의 귀부분 또는 측부 패널, 및 성인 여성 위생 응용분야에서와 같은 개인 위생 분야에서 최종 제품 응용을 가질 것으로 고려된다. 본 개시 내용에 따라 제조된 용품은 천과 같은 감촉을 갖고 매우 유연하고 부드럽다.
제1 특정 측면에서, 적층체는, 제1 표면과 제2 표면을 갖는 코어 구조로, 상기 코어 구조는 탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 포함하고, 여기서 상기 탄성 코어 층은 필름, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이고, 여기서 상기 플라스틱 코어 층은 필름 층, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이고, 상기 플라스틱 코어 층은 기계 방향으로 상기 코어 구조를 보강하는, 상기 코어 구조; 및 상기 제1 표면에 첨부된 부직 제1 대면 층을 포함한다.
제2 특정 측면은 제1 특정 측면을 포함하고, 상기 복수의 스트랜드는 상기 필름 층과 상기 제1 대면 층 사이에 배치된다.
제3 특정 측면은 제1 및/또는 제2 측면을 포함하고, 상기 제1 대면 층은 접착식으로 상기 제1 표면에 첨부된다.
제4 특정 측면은 제1 내지 제3 측면들 중 하나 이상을 포함하며, 상기 제2 표면에 첨부된 부직 제2 대면 층을 더 포함한다.
제5 특정 측면은 제1 내지 제4 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 부직 제1 대면 층은 셀룰로오스-기반이다.
제6 특정 측면은 제1 내지 제5 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 부직 제1 대면 층은 고분자-기반이다.
제7 특정 측면은 제1 내지 제6 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 부직 제1 층은 고분자 및 셀룰로오스를 포함한다.
제8 특정 측면은 제1 내지 제7 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 플라스틱 코어 층은 필름이고, 상기 탄성 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립이다.
제9 특정 측면은 제1 내지 제8 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 탄성 코어 층은 필름이고, 상기 플라스틱 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립이다.
제10 특정 측면에서, 섬유성 부직 웹에 결합된 탄성 웹을 포함하는 복합 부직 탄성 웹을 제조하는 방법은, 탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 갖는 코어 구조를 포함하는 탄성 웹을 제공하는 단계로서, 여기서 상기 탄성 웹은 제1 표면과 제2 표면을 갖는, 단계; 상기 탄성 웹을 100% 미만 신장으로 신장하는 단계; 상기 신장된 탄성 웹의 제1 표면에 섬유성 부직 웹을 첨부하여 복합 부직 탄성 웹을 형성하는 단계; 상기 복합 부직 탄성 웹을 이완하는 단계; 그리고 상기 부직 탄성 웹을 활성화하는 단계를 포함한다.
제11 특정 측면은 제10 특정 측면을 포함하고, 활성화하는 단계는 홈 롤링 공정 또는 맞물림 기어 공정을 사용하는 것을 포함한다.
제12 특정 측면은 제10 및/또는 제11 측면을 포함하고, 상기 탄성 코어 층은 필름, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이고, 여기서 상기 플라스틱 코어 층은 필름 층, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이다.
제13 특정 측면은 제10 내지 제12 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 탄성 코어 층은 필름이고, 상기 플라스틱 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립이다.
제14 특정 측면은 제10 내지 제13 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 플라스틱 코어 층은 필름이고, 상기 탄성 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립이다.
제15 특정 측면은 제10 내지 제14 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 섬유성 부직 웹은 열적, 접착식, 초음파, 또는 공압출 적층 방법으로 상기 탄성 웹에 첨부된다.
제16 특정 측면은 제10 내지 제15 측면들 중 하나 이상을 포함하며, 상기 제2 표면에 제2 섬유성 부직 웹을 첨부하는 단계를 더 포함한다.
제17 특정 측면은 제10 내지 제16 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 섬유성 부직 웹은 셀룰로오스-기반이다.
제18 특정 측면은 제10 내지 제17 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 섬유성 부직 웹은 고분자-기반이다.
제19 특정 측면은 제10 내지 제18 측면들 중 하나 이상을 포함하고, 상기 섬유성 부직 웹은 고분자 및 셀룰로오스를 포함한다.
제20 특정 측면에서, 섬유성 부직 웹에 결합된 탄성 웹을 포함하는 복합 부직 탄성 웹을 제조하는 방법은, 탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 갖는 코어 구조를 포함하는 탄성 웹을 제공하는 단계로서, 여기서 상기 탄성 웹은 제1 표면과 제2 표면을 갖고, 여기서 상기 탄성 코어 층은 필름이고, 여기서 상기 플라스틱 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립인, 단계; 상기 탄성 웹을 100% 미만 신장으로 신장하는 단계; 섬유성 부직 웹을 상기 신장된 탄성 웹의 제1 표면에 첨부하여 복합 부직 탄성 웹을 형성하는 단계로서, 상기 섬유성 부직 웹은 고분자 섬유 및/또는 셀룰로오스 섬유를 포함하는, 단계; 상기 복합 부직 탄성 웹을 이완하는 단계; 그리고 홈 롤링 공정 또는 맞물림 기어 공정을 사용하여 상기 부직 탄성 웹을 활성화하는 단계를 포함한다.
본 발명을 본 발명의 특정 측면들에 대하여 상세히 설명하였지만, 통상의 기술자라면, 전술한 바를 이해함으로써 이러한 측면들에 대한 수정, 변경, 및 균등물을 쉽게 인식하게 될 수 있음을 이해할 것이다. 이에 따라, 본 개시 내용의 범위는 청구범위 및 그 균등물의 범위로서 평가되어야 한다.

Claims (20)

  1. 제1 표면과 제2 표면을 갖는 코어 구조로, 상기 코어 구조는 탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 포함하고, 여기서 상기 탄성 코어 층은 필름, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이고, 여기서 상기 플라스틱 코어 층은 필름 층, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이고, 상기 플라스틱 코어 층은 기계 방향으로 상기 코어 구조를 보강하는, 상기 코어 구조; 및
    상기 제1 표면에 첨부된 부직 제1 대면 층을 포함하는, 적층체.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 스트랜드는 상기 필름 층과 상기 제1 대면 층 사이에 배치된, 적층체.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제1 대면 층은 접착식으로 상기 제1 표면에 첨부된, 적층체.
  4. 제1항에 있어서, 상기 제2 표면에 첨부된 부직 제2 대면 층을 더 포함하는, 적층체.
  5. 제1항에 있어서, 상기 부직 제1 대면 층은 셀룰로오스-기반인, 적층체.
  6. 제1항에 있어서, 상기 부직 제1 대면 층은 고분자-기반인, 적층체.
  7. 제1항에 있어서, 상기 부직 제1 층은 고분자 및 셀룰로오스를 포함하는, 적층체.
  8. 제1항에 있어서, 상기 플라스틱 코어 층은 필름이고, 상기 탄성 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립인, 적층체.
  9. 제1항에 있어서, 상기 탄성 코어 층은 필름이고, 상기 플라스틱 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립인, 적층체.
  10. 섬유성 부직 웹에 결합된 탄성 웹을 포함하는 복합 부직 탄성 웹을 제조하는 방법으로, 상기 방법은,
    탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 갖는 코어 구조를 포함하는 탄성 웹을 제공하는 단계로서, 여기서 상기 탄성 웹은 제1 표면과 제2 표면을 갖는, 단계;
    상기 탄성 웹을 100% 미만 신장으로 신장하는 단계;
    상기 신장된 탄성 웹의 제1 표면에 섬유성 부직 웹을 첨부하여 복합 부직 탄성 웹을 형성하는 단계;
    상기 복합 부직 탄성 웹을 이완하는 단계; 그리고
    상기 부직 탄성 웹을 활성화하는 단계를 포함하는, 방법.
  11. 제10항에 있어서, 활성화하는 단계는 홈 롤링 공정 또는 맞물림 기어 공정을 사용하는 것을 포함하는, 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 탄성 코어 층은 필름, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나이고, 여기서 상기 플라스틱 코어 층은 필름 층, 복수의 스트랜드, 및 복수의 스트립 중 하나인, 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 탄성 코어 층은 필름이고, 상기 플라스틱 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립인, 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 플라스틱 코어 층은 필름이고, 상기 탄성 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립인, 방법.
  15. 제10항에 있어서, 상기 섬유성 부직 웹은 열적, 접착식, 초음파, 또는 공압출 적층 방법으로 상기 탄성 웹에 첨부된, 방법.
  16. 제10항에 있어서, 상기 제2 표면에 제2 섬유성 부직 웹을 첨부하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  17. 제10항에 있어서, 상기 섬유성 부직 웹은 셀룰로오스-기반인, 방법.
  18. 제10항에 있어서, 상기 섬유성 부직 웹은 고분자-기반인, 방법.
  19. 제10항에 있어서, 상기 섬유성 부직 웹은 고분자 및 셀룰로오스를 포함하는, 방법.
  20. 섬유성 부직 웹에 결합된 탄성 웹을 포함하는 복합 부직 탄성 웹을 제조하는 방법으로, 상기 방법은,
    탄성 코어 층과 플라스틱 코어 층을 갖는 코어 구조를 포함하는 탄성 웹을 제공하는 단계로서, 여기서 상기 탄성 웹은 제1 표면과 제2 표면을 갖고, 여기서 상기 탄성 코어 층은 필름이고, 여기서 상기 플라스틱 코어 층은 복수의 스트랜드 또는 복수의 스트립인, 단계;
    상기 탄성 웹을 100% 미만 신장으로 신장하는 단계;
    섬유성 부직 웹을 상기 신장된 탄성 웹의 제1 표면에 첨부하여 복합 부직 탄성 웹을 형성하는 단계로서, 상기 섬유성 부직 웹은 고분자 섬유 및/또는 셀룰로오스 섬유를 포함하는, 단계;
    상기 복합 부직 탄성 웹을 이완하는 단계; 그리고
    홈 롤링 공정 또는 맞물림 기어 공정을 사용하여 상기 부직 탄성 웹을 활성화하는 단계를 포함하는, 방법.
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