KR20190008577A - 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹 및 하이드로포밍된 복합 재료, 및 그 제조 방법 - Google Patents

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앤드류 디. 마스치노
마이클 에스텔 피셔
존 리차드 레너
토드 알. 스코치도폴
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트레데가르 필름 프로덕츠 코포레이션
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Abstract

하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 그 일 측면 상에서 제1의 실질적으로 평면형인 표면 및 그 대향 측면 상에서 제2 표면을 갖는다. 제2 표면은 패턴화된 복수의 돌부를 포함한다. 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 웹은, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 생성에 이용되는 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 평균 로프트보다, 적어도 약 1.3배 더 큰 평균 로프트, 그리고 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는다.

Description

하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹 및 하이드로포밍된 복합 재료, 및 그 제조 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본원은 2016년 6월 10일자로 출원되고 그 전체 내용이 본원에서 참조로 포함되는 미국 가특허출원 제62/348,343호에 대한 우선권 이익을 주장한다.
본 발명은 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹 및 하이드로포밍된 복합 재료, 그리고 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹 및 하이드로포밍된 복합 재료를 제조하는 방법에 관한 것이다.
부직 재료는 일반적으로, 기저귀 및 여성용 위생용품과 같은 흡수 디바이스에서 일반적으로 이용된다. 부직 재료는, 상단 시트와 흡수 디바이스 착용자의 피부의 접촉으로 인해서 유연성을 가지는 것이 바람직한, 그러한 흡수 디바이스의 상단 시트 구성요소로서 종종 이용된다. 부직 재료의 큰 로프트(loft) 대 총 두께의 비율이 종종 유연성을 나타내는데, 이는 부직 재료가 압축 가능하기 때문이고, 이는 다시 부직 재료를 포함하는 흡수 디바이스의 착용자에게 유연성 느낌을 준다. 피부에 대해서 사용될 때 비교적 큰 로프트의 부직물이 유연하고 시원한 것으로 인식되지만, 그러한 특성을 달성하는데 있어서 특별한 프로세싱이 전형적으로 요구되고, 이는 생산비를 높일 수 있다.
미늘형 바늘의 주입 및 회수에 의한 섬유 얽힘이 비교적 큰 로프트의 부직 재료를 생성하기 위한 하나의 공지된 방법이지만, 그러한 프로세스는 비교적 느리고 비용이 많이 든다. 큰 로프트의 부직 재료를 생성하기 위한 더 빠른 생산 방법은 느슨한 섬유의 하이드로-얽힘을 위한 스펀레이싱 프로세스(spunlacing process)이다. 스펀레이싱 프로세스는, 본질적으로 섬유의 하이드로-얽힘을 위한 바늘의 형상 및 직경인 고압 물 제트를 이용함으로써, 유연하고 시원한 터치의 비교적 큰 로프트의 유연한 부직 재료를 생성할 수 있다.
스펀레이싱은, 섬유에 다수의 미세한 고압 물 제트의 행(row)을 가함으로써 시트 구조를 형성하기 위한, 다공성 벨트 또는 이동되는 천공형 또는 패터닝된 스크린 상에서의 느슨한 섬유의 웹의 얽힘 프로세스이다. 스펀레이싱 프로세스는, 섬유를 얽어서 웹 무결성(integrity)을 획득하면서 비교적 큰 로프트의 부직 재료를 생성하기 위해서, 미늘형 바늘 대신, 본질적으로 바늘 직경의, 매우 미세한 빠른 속도의 물 제트의 어레이를 이용한다. 바늘-유사 물 제트는 고압 헤더에 의해서 인가되고, 압력은 2000 psi 내지 8000 psi 이상의 범위일 수 있다. 물 바늘 제트 홀은 전형적으로 직경이 약 0.005 인치이고, 하나의 헤더가 행 내에서 인치당 약 30개 내지 약 80개의 홀을 포함할 수 있다. 3개 내지 8개의 헤더가, 기계 방향으로 정렬된 행 내에 배치될 수 있고, 얽히지 않은 섬유의 웹이 천공형 벨트 또는 스크린-유사 재료 상에서 기계 방향으로 이동될 수 있다. 진공 구역이 벨트 아래에 존재하여 물을 추출한다. 섬유가 웹으로 하이드로-얽힘된 후에, 웹이 건조되고 롤로 권취될 수 있고, 그러한 롤은 이어서, 흡수 디바이스 내의 층으로서 변환 및 사용될 때, 풀림될 수 있다. 스펀레이싱 프로세스는 일반적으로, 로프팅이 발생되는 동안, 필름 층을 갖는 적층체를 본질적으로 생산하지 못하게 하는데, 이는 물 제트의 고압 및 바늘-유사 형상이 필름 층을 손상시킬 수 있고, 필름의 대부분 또는 전부를 부직 층으로부터 제거할 수 있기 때문이다.
스펀 본딩 부직물은 스펀레이스 부직물보다 저렴하나, 전형적으로 훨씬 더 작은 로프트를 가지고 종종 다른 부직 재료만큼 유연하지 못하다. 부직 웹을 만들기 위한 스펀 본딩형 프로세스가 알려져 있다. 소위 라이코필(Reicofil) 시스템에서, 중합체 펠릿이 압출기 내로 공급되고, 압출기는 복수의 작은 개구부를 갖는 다이를 통해서 연속적인 섬유를 압출한다. 중합체가 다이를 빠져 나갈 때, 섬유는 얇아지고 연신되며 그리고 냉각된다. 이어서, 섬유는 매니폴드 또는 다른 디바이스에 의해서 제공되는 공기 흐름에 의해서 무작위적인 위치로 스피닝된다. 섬유가 스피닝된 후에, 섬유는, 스피닝된 섬유의 매트(matt)를 생성하기 위해서 개방형 스크린 재료로 제조된 이동 벨트 상에 무작위적으로 배치된다. 얽힌 섬유가 실질적으로 수평인 배향으로 편평하게 놓이도록 그리고 이동 스크린 상에서 본질적으로 고정되도록 보장하기 위해서, 흡입이 인가될 수 있다.
이어서, 얽힌 섬유의 매트가 캘린더 롤 협지부(calendar roll nip) 내로 공급될 수 있고, 하나의 롤은 매끄러운 표면을 가지고 하나의 롤은 패턴화된 상승된 지점들을 갖는다. 양 롤은 섬유의 중합체의 융점보다 높은 지점까지 가열될 수 있다. 상승된 지점들이 매트를 매끄러운 롤에 대해서 압축함에 따라, 매트가 압축된다. 매트에 인가되는 열 및 압력은, 섬유를 제 위치에서 유지하여 스펀 본딩 부직 웹을 생성하는, 본딩된 지점을 생성한다.
스펀 본딩, 공기 레이드(air laid), 카디드(carded), 스펀 레이스, 하이드로-얽힘, 또는 다른 프로세스에 의해서 형성되든지 간에, 부직 재료는 (전형적으로 평방 미터로 측정되는) 평방 면적 내에서 내부에 포함되는 (전형적으로 그램으로 측정되는) 섬유의 질량을 정의하는 기본 중량을 가지며, 그에 따라 기본 중량은 평방 미터 당 그램("gsm")으로 측정된다. 또한, 모든 섬유는, 데니어(denier)로 지칭되는 두께 또는 직경을 갖는다. 더 무거운 데니어의 섬유 및 더 적은 섬유를 갖는 부직 재료는 더 가벼운, 또는 더 얇은 데니어의 섬유 및 더 많은 섬유를 갖는 부직 재료와 동일한 기본 중량을 가질 수 있다. 주어진 섬유 질량에 대한, 부직 웹의 상단으로부터 부직 웹의 하단까지 측정된 거리인, 로프트(두께)와 같은 특징은, 웹이 인장 강도 및 웹 무결성을 가지도록 섬유 웹을 얽힘 또는 본딩하는 동안, 로프트를 생성하기 위한 섬유 데니어 및 프로세스 기술을 선택하는 것에 의해서, 조절될 수 있다. 불행하게도, 스펀 본딩 프로세스 자체는 큰 로프트의 부직물을 생성하지 못하는데, 이는 그러한 프로세스가 수평 섬유를 갖는 경향이 있기 때문이다.
스펀 본딩 부직물의 성질은, 섬유를 생성하기 위해서 이용되는 중합체(들)를 변경하는 것뿐만 아니라, 섬유의 데니어 및 기본 중량을 변경하는 것에 의해서 조절될 수 있다. 폴리에스터와 같은 일부 중합체는 보다 큰 경직성을 가지고, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 일부 중합체는 보다 큰 가요성을 갖는다. 최근에야, 충분히 인발되어 섬유로 만들어질 수 있는 폴리에틸렌 중합체가 생성되었다. 폴리프로필렌은 스펀 본딩 부직물에서 이용되는 일반적인 중합체이고, 스펀 본딩 폴리프로플렌 부직 웹은 전형적으로 "SBPP"로 지칭된다.
또한, 흡수 디바이스용 상단 시트에서 사용되는 부직물 내의 섬유가 친수적인 것이 바람직하다. 천연 셀룰로오스 섬유는 친수적이고 역사적으로 상단 시트에서 이용되어 왔다. 예를 들어, Mizutani 등의 미국 특허 제6,548,731호는, 비교적 짧은 친수성 섬유가 긴 소수성 섬유들과 함께 점재되어(interspersed) 상단 시트 재료를 형성할 수 있다는 것, 그리고 친수적으로 만들기 위해서 계면활성제가 코팅되는 경우에, 소수성 합성 섬유가 이용될 수 있다는 것을 교시한다. 그러나, 계면활성제는 일반적으로 다량의 액체에 노출될 때 씻겨 나갈 것이고, 그에 의해서 합성 섬유를 다시 소수적으로 만들 것이다.
비록 레이온, 비스코스, 아세테이트 및 스펀 나일론과 같은 합성 친수성 섬유가 존재하지만, 이러한 중합체 유형은 일반적으로 비교적 강성적 및 경직적이고, 많은 것들이 얇은 섬유로 압출하기 어렵다. 따라서, 그러한 재료가 상단 시트를 위한 섬유에서 이용되는 경우에, 결과적인 상단 시트는 흡수 디바이스의 착용자에게 거칠고 불편하게 느껴지는 경향이 있을 것이다.
흡수 디바이스에서 저렴한 스펀 본딩 부직 재료를 이용하는 것 그리고 전형적인 스펀레이스 부직 재료의 유연성을 여전히 전달하는 것이 요구된다.
본 발명의 양태에 따라, 일 측면 상에서 제1의 실질적으로 평면형인 표면 및 그 대향 측면 상에서 제2 표면을 갖는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹이 제공된다. 제2 표면은 패턴화된 복수의 돌부를 포함한다. 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 생성에 이용되는 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 평균 로프트보다, 적어도 약 1.3배 더 큰 평균 로프트, 그리고 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는다.
실시예에서, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 기본 중량은 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 기본 중량과 실질적으로 동일하다. 실시예에서, 기본 중량은 적어도 평방 미터당 약 8 그램(gsm)이다. 실시예에서, 기본 중량은 평방 미터당 약 10 그램(gsm)이다.
실시예에서, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 평균 로프트는, 확대 광학 디바이스에 의해서 횡단면에서 측정될 때, 약 0.005 인치 내지 약 0.025 인치이다.
실시예에서, 공기 투과도 테스팅 디바이스에서 측정될 때, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 평균 공기 투과도는 약 1080 ft3/ft2/분이고, 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 평균 공기 투과도는 약 1560 ft3/ft2/분이다.
실시예에서, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 복수의 실질적으로 수평인 섬유는, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 상응하는 복수의 실질적으로 수평인 섬유보다 큰 그들 사이의 수직 간격을 갖는다.
실시예에서, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 복수의 섬유는 실질적으로 수평인 평면으로부터 멀리 곡선화된다.
실시예에서, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 복수의 실질적으로 수평인 연속 섬유 및 복수의 피브릴(fibril)을 포함하고, 각각의 피브릴은 각각의 연속 섬유보다 짧다.
실시예에서, 복수의 피브릴의 적어도 일부는, 복수의 실질적으로 수평인 연속 섬유에 비해서, 더 수직인 정렬로 배향된다.
실시예에서, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 계면활성제를 포함한다. 실시예에서, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 복수의 섬유를 포함하고, 복수의 섬유는 계면활성제를 포함한다.
본 발명의 양태에 따라, 일 측면 상에서 제1의 실질적으로 평면형인 표면 및 그 대향 측면 상에서 제2 표면을 갖는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹이 제공된다. 제2 표면은 패턴화된 복수의 돌부를 포함한다. 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 평방 미터 당 약 10 그램(gsm)의 기본 중량 및 적어도 약 0.009 인치의 로프트를 갖는다.
본 발명의 양태에 따라서, 스펀 본딩 부직 웹을 하이드로포밍하기 위한 방법이 제공된다. 그러한 방법은, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 로프트보다 적어도 약 1.3배 더 큰 로프트 및 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹을 생성하기 위해서, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹 내의 복수의 스펀 본딩 섬유를 조밀 팩킹된 실질적으로 수평인 배향으로부터 섬유들 사이의 수직 간격이 더 큰 보다 느슨하게 팩킹된 배향으로 밀고 재배향하기 위해, 개구의 패턴 및 형성 구조물 아래에 위치된 진공 슬롯 지역을 포함하는 형성 구조물 위를 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹이 통과하는 동안, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 로프트를 가지는 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면 상으로 인가하는 단계를 포함한다. 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 그 일 측면 상에서 제1의 실질적으로 평면형인 표면 및 그 대향 측면 상에서 제2 표면을 갖는다. 제2 표면은 형성 구조물 내의 개구의 패턴에 상응하는 패턴의 복수의 돌부를 포함한다.
실시예에서, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 적어도 약 0.009 인치의 평균 로프트를 갖는다.
실시예에서, 가압 액체 제트는 약 200 psi 내지 약 800 psi의 압력을 갖는다.
실시예에서, 가압 액체 제트는 복수의 가압 액체의 세장형 타원체를 생성하고, 각각의 세장형 타원체는 약 3:1 내지 약 10:1의 길이 대 폭의 비율을 갖는다. 실시예에서, 각각의 세장형 타원체는 약 7:1의 길이 대 폭의 비율을 갖는다.
실시예에서, 형성 구조물은 선형 인치 당 약 3개의 개구 내지 선형 인치 당 약 120개의 개구의 메시 카운트(mesh count)를 갖는 형성 스크린을 포함한다. 실시예에서, 형성 스크린은 선형 인치 당 약 3개의 개구 내지 선형 인치 당 약 40개의 개구의 메시 카운트를 갖는다.
본 발명의 양태에 따라, 팽창된 스펀 본딩 부직 층의 생성에 이용되는 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 로프트보다, 적어도 약 1.3배 더 큰 로프트, 그리고 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는 팽창된 스펀 본딩 부직 층, 및 팽창된 스펀 본딩 부직 층의 연속 섬유 및/또는 피브릴을 포함하는 복수의 연장 셀을 포함하는 형성된 필름 층을 포함하는, 하이드로포밍된 복합 재료가 제공된다.
실시예에서, 복수의 연장 셀이 개구를 갖는다. 실시예에서, 복수의 피브릴이, 형성된 필름 층으로부터, 형성된 필름 층의 연장 셀의 정점을 포함하는 평면을 넘어서 외측으로 연장된다.
실시예에서, 복수의 연장 셀은 선형 인치 당 약 3개의 셀 내지 선형 인치 당 약 120개의 셀의 메시 카운트를 갖는다. 실시예에서, 복수의 연장 셀은 선형 인치 당 약 40개의 셀 내지 선형 인치 당 약 120개의 셀의 메시 카운트를 갖는 마이크로-셀이다. 실시예에서, 복수의 연장 셀은 선형 인치 당 약 40개 미만의 셀의 메시 카운트를 갖는 매크로 연장 셀이다. 실시예에서, 복수의 연장된 매크로 연장 셀은 선형 인치 당 약 3개의 셀 내지 선형 인치 당 약 25개의 셀의 메시 카운트를 갖는다.
실시예에서, 복수의 연장 셀의 각각은, 하이드로포밍된 복합 재료의 방해가 없는(undisturbed) 실질적으로 평면형인 표면을 포함하는 폭을 갖는 랜드(land)에 의해서, 인접 연장 셀로부터 이격된다.
실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료는 적어도 약 3.0 그램의 층 박리력을 갖는다.
실시예에서, 형성된 필름 층은 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-비닐 아세테이트, 메탈로센계 폴리올레핀, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 및 선형 중밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 폴리올레핀을 포함한다.
실시예에서, 형성된 필름 층은 폴리프로필렌계 탄성중합체, 에틸렌계 탄성중합체, 코폴리에스테르계 탄성중합체, 올레핀 블록 공중합체, 및 스티렌 블록 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 탄성중합체를 포함한다.
실시예에서, 팽창된 스펀 본딩 부직 층은 계면활성제를 포함한다. 실시예에서, 팽창된 스펀 본딩 부직 층은 복수의 섬유를 포함하고, 복수의 섬유는 계면활성제를 포함한다.
본 발명의 양태에 따라, 복합 전구체 재료를 하이드로포밍하기 위한 방법이 제공되고, 그러한 방법은 원래의 로프트 및 원래의 공기 투과도를 갖는 원래의 스펀 본딩 부직 웹, 및 중합체 필름 층을 포함하는 복합 전구체 재료를 형성하는 단계; 및 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 로프트보다 적어도 약 1.3배 더 큰 로프트 및 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는 팽창된 스펀 본딩 부직 층을 포함하는 하이드로포밍된 복합 재료를 생성하기 위해서, 원래의 스펀 본딩 부직 웹 내의 복수의 스펀 본딩 섬유를 조밀 팩킹된 실질적으로 수평인 배향으로부터 섬유들 사이의 수직 간격이 더 큰 보다 느슨하게 팩킹된 배향으로 밀고 재배향하기 위해, 개구의 패턴 및 형성 구조물 아래에 위치된 진공 슬롯 지역을 포함하는 형성 구조물 위를 복합 전구체 재료가 통과하는 동안, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면 상으로 인가하는 단계를 포함한다.
실시예에서, 복수의 가압 액체 제트가 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면에 인가될 때, 중합체 필름 층은 형성 구조물과 접촉된다.
실시예에서, 복수의 가압 액체 제트는, 형성 구조물의 개구의 패턴에 상응하는 중합체 필름 층 내의 연장 셀의 패턴을 형성하기에 충분한 액체 제트 압력을 제공하고, 연장 셀은 팽창된 스펀 본딩 부직 층의 연속 섬유 및/또는 피브릴을 포함한다.
실시예에서, 액체 제트 압력은, 연장 셀 내에서 개구를 형성하기에 그리고 복수의 피브릴을 중합체 필름 층으로부터, 중합체 필름 층의 연장 셀의 정점을 포함하는 평면을 넘어서 연장시키기에 충분하다.
실시예에서, 복합 전구체 재료를 형성하는 것은, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면에 인가하기 전에, 원래의 스펀 본딩 부직 웹 상에 중합체 필름 층을 형성하기 위해서 용융된 중합체 필름의 층이 협지부 내로 동시에 압출되는 동안 원래의 스펀 본딩 부직 웹을 저압 협지부 롤들을 통해서 통과시키는 것을 포함한다.
실시예에서, 복합 전구체 재료를 형성하는 것은, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면에 인가하기 전에, 용융된 중합체 필름의 층이 제2 진공 슬롯 지역 내에서 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 상단부 상에 동시에 압출되는 동안 원래의 스펀 본딩 부직 웹을, 제2 진공 슬롯 지역의 통과 중에, 동기화된 속력으로 제2 형성 구조물 위를 통과시키는 것을 포함한다.
실시예에서, 방법은, 매크로 연장 셀의 패턴을 생성하기 위해서 개구 그리고 제2 형성 구조물 아래에 위치된 제2 진공 슬롯 지역을 포함하는 제2 형성 구조물 위에서 하이드로포밍된 복합 재료가 통과하는 동안, 하이드로포밍된 복합 재료의 외부 표면 상으로 복수의 가압 액체 제트를 인가하는 단계를 포함한다. 매크로 연장 셀은 선형 인치 당 40개 미만의 셀의 메시 카운트를 갖는다.
실시예에서, 매크로 연장 셀은, 하이드로포밍된 복합 재료의 원래의 평면으로부터 멀리 연장되는 하이드로포밍된 복합 재료의 연속적으로 얇아지는 부분을 포함하는 측벽을 갖는다.
실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료는, 팽창된 스펀 본딩 부직 층이 위쪽으로 배향되고 중합체 필름 층이 제2 형성 구조물 상에 위치되는 상태로, 제2 형성 구조물에 도입된다.
실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료는, 중합체 필름 층이 위쪽으로 배향되고 팽창된 스펀 본딩 부직 층이 제2 형성 구조물 상에 위치되는 상태로, 제2 형성 구조물에 도입된다.
실시예에서, 방법은, 하이드로포밍된 복합 재료를, 핀 롤과 대응 롤이 반대 방향으로 회전되는 동안, 표면으로부터 돌출되는 핀의 패턴을 가지는 핀 롤과 표면 내에서 함몰된 합치되는 공동의 패턴을 갖는 대응 롤 사이의 협지부를 통과시켜 매크로 연장 셀을 하이드로포밍된 복합 재료 내에 형성하는 단계를 포함한다. 실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료는, 팽창된 스펀 본딩 부직 층이 핀 롤에 대항하여 위쪽으로 배향되고 중합체 필름 층이 대응 롤에 대항하여 하향으로 배향된 상태로, 협지부에 도입된다. 실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료는, 중합체 필름 층이 핀 롤에 대항하여 위쪽으로 배향되고 팽창된 스펀 본딩 부직 층이 대응 롤에 대항하여 하향으로 배향된 상태로, 협지부에 도입된다.
실시예에서, 방법은, 하이드로포밍된 복합 재료를, 엠보싱 롤과 대응 롤이 반대 방향으로 회전되는 동안, 외부 표면 상에서 3-차원적인 패턴을 가지는 엠보싱 롤과 대응 롤 사이의 협지부를 통과시켜 3-차원적인 패턴을 하이드로포밍된 복합 재료 내에 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 양태에 따라, 복합 전구체 재료를 하이드로포밍하기 위한 방법이 제공되고, 그러한 방법은 원래의 로프트 및 원래의 공기 투과도를 갖는 원래의 스펀 본딩 부직 웹, 및 중합체 필름 층을 포함하는 부직물 및 중합체 필름 복합 전구체 재료를 하이드로포밍 장치 내로 공급하는 단계; 및 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 로프트보다 적어도 약 1.3배 더 큰 로프트 및 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는 팽창된 스펀 본딩 부직 층을 포함하는 하이드로포밍된 복합 재료를 생성하기 위해서, 원래의 스펀 본딩 부직 웹 내의 복수의 섬유를 조밀 팩킹된 실질적으로 수평인 배향으로부터 섬유들 사이의 수직 간격이 더 큰 보다 느슨하게 팩킹된 배향으로 밀고 재배향하기 위해, 개구 및 형성 구조물 아래에 위치된 진공 슬롯 지역을 포함하는 형성 구조물 위를 복합 전구체 재료가 통과하는 동안, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면 상으로 인가하는 단계를 포함한다.
실시예에서, 복합 전구체 재료가 형성 구조물 위를 통과할 때, 복수의 연장 셀이 중합체 필름 층 내에 형성되고, 연장 셀은 팽창된 스펀 본딩 부직 층의 연속 섬유 및/또는 피브릴을 포함한다.
본 발명의 이러한 그리고 다른 양태, 특징 및 특성뿐만 아니라, 관련된 구조물의 요소 및 부품의 조합의 동작 및 기능의 방법 그리고 제조 경제성에 관한 이러한 그리고 다른 특징이, 모두가 본 명세서의 일부를 형성하는, 첨부 도면을 참조한 이하의 설명 및 첨부된 청구항을 고려할 때 보다 명확해질 것이다. 그러나, 도면이 단지 묘사 및 설명의 목적을 위한 것이고 발명의 제한을 규정하기 위한 것이 아님을 명백하게 이해할 수 있을 것이다. 명세서 및 청구항에서 사용된 바와 같이, 문맥에서 달리 명백하게 기술하지 않는 한, 단수 형태(“a”, “an”, 및 “the”)가 복수의 언급을 포함한다.
이하의 도면의 구성요소는 본 개시 내용의 일반적인 원리를 강조하기 위해서 도시된 것이고, 반드시 실제 축척으로 작성된 것은 아니다. 일관성 및 명료함을 위해서, 상응하는 구성요소를 나타내는 참조 문자는, 필요에 따라, 도면 전체를 통해서 반복된다.
도 1은 종래 기술의 비팽창 스펀 본딩 부직물의 현미경 사진이다.
도 2는 도 1의 비팽창 스펀 본딩 부직물의 횡단면의 현미경 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직물의 횡단면의 현미경 사진이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 실행하기 위한 하이드로포밍 장치의 개략도이다.
도 5는 도 4의 하이드로포밍 장치의 가압 제트의 개략도이다.
도 6은 도 4의 하이드로포밍 장치의 복수의 가압 제트의 개략도이다.
도 7a는 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직물의 하나의 표면의 일부의 측면 장면의 현미경 사진이다.
도 7b는 도 7a의 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직물의 다른 표면의 일부의 측면 장면의 현미경 사진이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 팽창된 스펀 본딩 부직 층 및 중합체 필름 층을 포함하는 하이드로포밍된 복합 재료의 현미경 사진이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 실행하기 위한 적층 및 하이드로포밍 장치의 개략도이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 실행하기 위한 적층 및 하이드로포밍 장치의 개략도이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 실행하기 위한 적층 및 하이드로포밍 장치의 개략도이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 방법을 실행하기 위한 장치의 개략도이다.
도 13은 본 발명의 실시예에 따른 방법을 실행하기 위한 장치의 개략도이다.
도 1은 기본 중량이 약 10 gsm인 스펀 본딩 부직 웹(10)의 일부의 상면도이다. 부직 웹(10)은 복수의 섬유(12), 및 전술한 바와 같이 스펀 본딩 프로세스에 의해서 생성된 복수의 압축 본드 사이트(compressed bond site)(14)를 포함한다.
도 2는 도 1의 부직 웹(10)의 횡단면을 도시한다. 도시된 바와 같이, 부직 웹(10)이 일반적으로 수평인 표면 상에 배치될 때, 다시 말해서 각각의 섬유가 일반적으로 수평인 평면 내에 놓일 때, 복수의 섬유(12)는 일반적으로 수평으로 배향되고, 섬유(12)는 서로에 대해서 일반적으로 평행하다. 압축 본드 사이트(14)를 또한 도 2에서 확인할 수 있다. 섬유(12)는 조밀 팩킹되고, 그에 따라 일반적으로 그 사이에 수직 간격을 가지지 않는다. 도시된 부직 웹(10)은 약 0.010 cm(0.0039 인치)의 평균 로프트 또는 두께(22)를 갖는다. 비록 공칭적인 10 gsm 스펀 본딩 부직 웹(10)이 도시되었지만, 본 발명의 실시예는 그러한 것으로 제한되지 않는다. 본원에서 사용된 바와 같은 "공칭적"이라는 용어는 대략적인 값을 지칭한다. 예를 들어, 공칭적 10 gsm 스펀 본딩 부직 웹은 약 10.25 gsm까지의 평균 기본 중량을 실제로 가질 수 있다. 공칭적인 8 gsm 정도로 가벼운 기본 중량을 갖는 스펀 본딩 부직 웹이 본 발명의 실시예에 따라 이용될 수 있다.
비록, 본 발명의 실시예에서 이용될 수 있는 기본 중량에 대한 상한선이 없지만, 비교적 큰 기본 중량(및 더 높은 비용)을 갖는 스펀 본딩 부직 웹이 또한 더 큰 로프트를 가질 수 있고, 그에 따라 본 발명의 실시예에서 이용하는데 바람직하지 않을 수 있다. 도시된 실시예는 어떠한 방식으로도 제한하기 위한 것은 아니다. 본 발명의 실시예의 양태는, 가볍고, 저렴한 스펀 본딩 부직 웹으로 시작하여, 전술한 스펀레이싱 프로세스와 같은, 다른 프로세스로 제조된 더 높은 비용의, 로프트한(lofty) 부직 웹을 모사하고(simulate) 그와 유사한 기능을 하도록 웹을 팽창시키는 것이다.
섬유(12)는, 폴리프로필렌과 같은, 폴리올레핀일 수 있는 중합체로 제조된다. 실시예에서, 부직 웹(10)은, 전술한 바와 같은, SBPP일 수 있다. 실시예에서, 섬유(12)가 외부 표면 상에서 친수적이 되도록, 부직 웹(10)이 계면활성제로 코팅될 수 있다. 실시예에서, 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 계면활성제는, 섬유(12)가 친수적이도록 그리고, 섬유(12)가 액체에 노출된 후에도, 친수성을 유지하도록, 중합체의 비정질 영역 내측에 위치되는 반-점성 유체(semi-viscous fluid) 형태의 섬유(12)의 중합체 내로 포함될 수 있다.
도 3은, 이하에서 설명되는, 본 발명의 실시예에 따른 도 1 및 도 2에 도시된 부직 웹(10)으로부터 하이드로포밍되고 팽창된 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)의 일부의 횡단면을 도시하다. 도시된 바와 같이, 원래의 스펀 본딩 부직 웹(10)의 섬유(12) 중 많은 섬유가, 화살표(31)에 의해서 표시된 바와 같이, 그 사이의 큰 수직 간격까지 팽창되었다. 부직 웹(10)의 팽창 중에, 섬유(12)의 일부가 그 원래의 일반적으로 수평인 배향으로부터 상향 곡선화되어 곡선형 섬유(32)가 될 수 있다. 또한, 이전에 부직 웹(10)의 길이를 따라서 연속적이었던 섬유(12)의 일부가 팽창 프로세스 중에 짧은 피브릴(34)로 파괴될 수 있고, 그리고 짧아진 피브릴(34)의 적어도 일부는, 도시된 바와 같이, 보다 수직인 정렬로 재배향될 수 있고 실질적으로 수직인 피브릴(36)이 될 수 있다.
하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)은 0.050 cm(0.0197 인치)의 평균 팽창 로프트 또는 두께(38)를 가지며, 이는 원래의 스펀 본딩 부직 웹(10)의 원래의 로프트(22)보다 약 5.0배 더 큰 것이다. 본 발명의 실시예는 원래의 스펀 본딩 부직 웹 로프트보다, 적어도 약 1.3배 더 큰 로프트를 갖는 팽창된 스펀 본딩 부직 웹을 제공하고, 이는, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)을 포함하는 흡수 디바이스의 착용자가 인식하는, 유연성을 향상시키는데, 표면 건조도를 향상시키는데, 그리고 시원함을 향상시키는데 있어서 충분하다. 또한, 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)의 공기 투과도는, 원래의 스펀 본딩 부직 웹(10)의 공기 투과도에 비해서, 적어도 약 1.2배만큼 증가될 수 있다.
도 4는, 본 발명의 실시예에 따른, 전술한 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30) 및/또는 이하에서 설명되는 하이드로포밍된 복합 재료와 같은, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹을 제조하기 위한 하이드로포밍 장치(40)의 실시예의 개략 측면도이다. 구체적으로, 도 4의 장치(40)는, 도 1 및 도 2에 도시된 스펀 본딩 부직 웹(10)과 같은 스펀 본딩 부직 웹을 하이드로포밍하여 그 로프트를 팽창시키고, 도 3에 도시된 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)과 같은, 하이드로포밍 팽창된 스펀 본딩 부직물을 생산하는 프로세스를 제공한다.
도 4에 도시된 바와 같이, 전술한 스펀 본딩 프로세스의 결과로서 원래의 로프트를 가지는 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹(10)의 롤(42)이, 부직 웹(10)이 롤(42)로부터 풀릴 수 있게 하고 더 프로세스될 수 있게 하는 배향 및 위치에서, 장치(40)의 스핀들(43) 상으로 적재될 수 있다. 장치(40)는, 회전 가능한 형성 스크린 형태일 수 있는 형성 구조물(44)을 포함하고, 부직 웹(10)은 연속 이동으로 형성 구조물(44) 위로 진행될 수 있다. 형성 구조물(44)이 회전 가능한 형성 스크린인 실시예에서, 부직 웹(10)이 이동될 수 있고, 스크린은, 도면을 포함하는 지면 내로 연장되는 길고 좁은-폭의 진공 슬롯 지역(45)에 걸쳐 동기화된 속력으로 회전될 수 있다. 형성 구조물(44)은, 선형 인치 당 약 3개의 개구(즉, "3 메시") 내지 선형 인치당 약 120개의 개구(즉, "120 메시")의 메시 카운트를 갖는 복수의 개구(44a)를 가질 수 있다. 실시예에서, 메시 카운트는 선형 인치당 약 25개의 개구(즉, "25 메시")일 수 있다.
복수의 가압 액체 제트(46)는, 도 4를 포함하는 지면 내로 연장되는 길고 좁은-폭의 구역 내에 배열되고, 일반적으로 형성 구조물(44) 아래의 길고 좁은-폭의 진공 슬롯 지역(45)과 정렬된다. 액체 제트(46)는, 웹(10)이 진공 슬롯 지역(45) 위를 통과하는 동안, 약 200 psi 내지 약 800 psi의 압력으로, 물과 같은 액체의 중첩되는 스트림(47)을 부직 웹(10)의 외부 표면 상으로 제공하도록 구성된다. 실시예에서, 액체 제트(46) 내의 액체는 약 400 psi 내지 약 800 psi의 압력을 가질 수 있다. 액체의 스트림(47)은, 스펀 본딩 섬유(12)의 대부분을 (도 2에 도시된) 조밀 팩킹된 수평 배향으로부터 (도 3에 도시된) 더 큰 수직 간격으로 밀고 재배향하기 위한 충분한 압력을 갖는다.
도 3에 도시된 바와 같이, 스펀 본딩 부직 웹(10)의 섬유 중 많은 섬유가 밀려서 위쪽으로 곡선화될 수 있고, 이전에 연속적이었던 섬유의 적어도 일부가 짧은 피브릴로 파괴될 수 있다. 원래의 스펀 본딩 부직 웹(10)의 그러한 붕괴는, 원래의 스펀 본딩 부직 웹(10)의 로프트보다, 적어도 약 1.3배 더 큰 팽창된 로프트, 그리고 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 증가된 공기 투과도를 갖는 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)을 초래한다. 또한, 액체 제트(46)는, 이하에서 더 구체적으로 설명되는 바와 같이, 부직 웹(10)의 일부를 형성 구조물(44) 내의 복수의 개구(44a) 내로 미는데 그리고 팽창된 부직 웹의 하나의 표면으로부터 연장되는 복수의 돌부를 형성하는데 충분한 압력을 갖는다.
도 5는, 도 4의 장치(40)에서 이용될 수 있는 본 발명의 실시예에 따른 개별적인 액체 제트(46)를 도시한다. 도시된 바와 같이, 액체 제트(46)는, 팬(fan) 형상의 횡단면을 갖는 (물과 같은) 액체의 스트림(47)을 투사하도록 구성된 노즐(54)을 포함한다. 액체의 스트림(47)은 일반적으로 폭('w') 및 길이('l')를 갖는 세장형 타원체로서 성형된다. 개별적인 노즐(54)을 빠져 나가는 액체의 스트림(47)은 약 3:1 내지 약 10:1의 길이 대 폭의 비율(l/w)을 갖는 세장형 타원체 형상을 가질 수 있다. 실시예에서, 액체의 스트림(47)은 길이 대 폭의 비율이 약 7:1인 세장형의 타원체 형상을 가질 수 있고, 부직 웹(10)과 충돌하는 위치에서 길이는 약 1.75 인치 이고 폭은 약 0.25 인치이다.
복수의 액체 제트(46)가 도 6에 더 구체적으로 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 개별적인 노즐(54)은, 유입구(62)에서 가압 액체가 공급되는 매니폴드(60)에 대해서 정렬되고 그에 부착된다. 실시예에서, 개별적인 노즐들은 매니폴드(60)를 따라서 약 1 내지 2 인치마다 이격된다. 실시예에서, 개별적인 노즐들은 매니폴드를 따라서 약 1.5 인치마다 이격된다. 액체의 스트림(47)의 각각은 그 각각의 연부(56)에서 인접 스트림과 약간 중첩된다. 복수의 액체의 스트림(47)이 함께, 액체를 도 5에 도시된 각각의 세장형 타원체로 각각 성형하는 개별적인 분무 노즐(54)에 의해서 형성되는 가압 액체(68)의 길고 좁은-폭의 구역을 생성한다. 집합적으로, 좁은 폭(도 5의 'w')을 유지하면서, 가압 액체가 스펀 본딩 부직 웹(10)의 전체 폭에 걸쳐 스펀 본딩 부직 웹(10)에 제공될 수 있도록, 액체의 스트림(47)의 연부들(56)이 중첩된다.
도 4를 다시 참조하면, 진공 슬롯 지역(45)은, 스펀 본딩 부직 웹(10)을 타격하는 액체의 스트림(47)의 힘을 감소시킬 수 있는 임의의 잔류 액체를 스펀 본딩 부직 웹의 표면으로부터 제거하기 위한 충분한 흡입을 가질 수 있다. 이어서, 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)이 후속하여 하나 이상의 건조기(48) 내에서 건조될 수 있고 적어도 하나의 분할 블레이드(49)로 바람직한 폭으로 분할될 수 있다. 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)은 권취기(50)에 의해서 적어도 하나의 롤(52)로 권취될 수 있다. 실시예에서, 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)은 또한, 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(30)의 성질을 더 향상시키기 위해서, 계면활성제로 코팅되거나 달리 처리될 수 있다.
전술한 바와 같이, 실시예에서, 섬유(12)는, 시간에 걸쳐 섬유의 외부 표면으로 이동될 수 있는 계면활성제를 포함할 수 있다. 이론에 구속됨이 없이, 섬유의 중합체의 내부 구조물 내의 계면활성제 유체에 인가되는 압력과 섬유 외측의 대기압 사이의 압력차는, 평형에 도달할 때까지 계면활성제가 섬유의 외측 표면을 향해서 이동되게 할 것이다. 평형 조건에 도달될 때, 중합체 내에 포함된 계면활성제의 적은 양만이 표면으로 이동되는 것으로 생각된다. 전술한 초기 하이드로포밍 프로세스에 의해서 또는 사용자가 착용하는 동안의 액체의 공격에 의해서 계면활성제가 섬유의 표면으로부터 씻겨 나가는 경우에, 평형이 깨지고, 더 많은 계면활성제가 섬유의 외부 표면을 향해서 이동되어 새로운 평형을 달성할 것이다. 섬유 내에 포함시키는 계면활성제의 양은, 하이드로포밍 프로세스 중에, 그리고 섬유를 포함하는 흡수 디바이스의 이용 중에 손실될 것으로 예상되는 양을 고려하여 결정될 수 있다. 섬유에 포함된 계면활성제를 갖는 하이드로포밍된 팽창된 부직 웹(30)이 흡수 디바이스에서 상단 시트 또는 획득 분배 층(acquisition distribution layer)("ADL")으로서 이용되는 경우에, 흡수 디바이스가 그 유체 함유 용량을 초과한 후에도, 상단 시트의 기능적 유체 획득률 값이 계속 기능할 수 있다.
도 7a 및 도 7b는, 도 4의 장치(40)와 같은, 하이드로포밍 장치에서 생산되는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(70)의 일부의 측면도이다. 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(70)은, 공칭 기본 중량이 10 gsm이고, 4.8 온스 중량을 이용하여 Ames 412.5 두께 게이지로 측정되었을 때, 평균 로프트 또는 두께가 약 0.0040 인치(약 102 미크론)인 원래의 스펀 본딩 부직 웹으로부터 생산되었다. 도 7a는, 하이드로포밍 장치(40)의 액체 제트(46)가 인가된 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(70)의 제1 측면의 제1 표면(72)을 도시하고, 도 7b는, 제1 표면(72)에 대향되고 하이드로포밍 장치(40)의 형성 구조물(44)과 접촉되는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(70)의 제2 측면의 제2 표면(74)을 도시한다. 도시된 바와 같이, 제1 표면(72)은 실질적으로 평면형인 한편, 제2 표면(74)은 그로부터 연장되는 돌부(76)의 패턴을 갖는다. 돌부(76)는, 선형 인치 당 약 25개의 셀(즉, 25 메시)의 메시 카운트를 갖는, 형성 구조물(44) 내의 개구(44a)의 패턴과 실질적으로 동일한 패턴이다. 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹(70)은, 4.8 온스 중량을 이용하여 Ames 412.5 두께 게이지로 측정될 때, 약 0.0076 인치(약 193 미크론)인, 또는 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 로프트보다 약 1.9배(90%) 더 큰, 평균 로프트 또는 두께를 갖는다.
도 8은, 팽창된 스펀 본딩 부직 층(82) 및 중합체 필름 층(84)을 포함하는 하이드로포밍된 복합 재료(80)의 일부의 횡단면을 도시한다. 필름 층(84)은, 팽창된 스펀 본딩 부직 층(82)으로부터 멀리 연장되는 복수의 연장 셀(86)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 필름 층(84)의 연장 셀(86)은 그 각각의 정점(87)에서 각각 개구를 가지고, 연장 셀(86)은, 형성 구조물(44)의 개구(44a)의 메시 카운트와 실질적으로 동일한 메시 카운트인, 선형 인치 당 약 25개의 셀의 메시 카운트(즉, "25 메시")를 갖는 매크로 연장 셀이다. 매크로 연장 셀은, (이하에서 설명된) 복합 전구체 재료의 원래의 평면이었던 것으로부터 멀리 연장되는 하이드로포밍된 복합 재료의 계속적으로 얇아지는 부분을 포함하는 측벽을 가지고, 복수의 연장 셀의 각각은, 하이드로포밍된 복합 재료의 방해가 없는 실질적으로 평면형인 표면을 포함하는 폭을 갖는 랜드(85)에 의해서 인접 연장 셀로부터 이격된다. 하이드로포밍된 복합 재료(80)에서, 팽창된 스펀 본딩 부직 층(82)으로부터의 섬유 및 피브릴이 필름 층(84)의 연장 셀(86) 내로 밀렸고, 피브릴(88)의 일부는, 필름 층(84)의 연장 셀(86)의 정점(87)을 포함하는 평면을 넘어서 연장된다.
하이드로포밍 프로세스가 적용되는 복합 전구체 재료는, 예를 들어, 도 9 내지 도 11에 도시된 바와 같이, 상이한 방법들에 의해서 생성될 수 있다. 도 9에 도시된 장치(90)에서, 원래의 비팽창 부직 웹(10)의 롤(42)이 스핀들(91) 상에 배치될 수 있고, 중합체 필름(94)의 롤(92)이 별도의 스핀들(93) 상에 배치될 수 있다. 중합체 필름(94)의 중합체는, 비제한적으로, 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-비닐 아세테이트, 메탈로센, 선형 저밀도 및 선형 중밀도 폴리에틸렌을 포함하는 하나 이상의 폴리올레핀뿐만 아니라, 비제한적으로, 폴리프로필렌계 탄성중합체, 에틸렌계 탄성중합체, 코폴리에스테르계 탄성중합체, 올레핀 블록 공중합체, 스티렌 블록 공중합체 등을 포함하는, 비제한적으로 탄성중합체를 포함하는, 다른 중합체, 또는 그 조합을 포함할 수 있다. 중합체 필름(94)은 중실형(solid) 중합체 필름일 수 있거나, 개구를 가질 수 있다. 실시예에서, 중합체 필름(94)은, 진공 형성, 하이드로포밍, 기계적 개구형성 및/또는 엠보싱 프로세스를 이용하여 생성된 마이크로-셀 또는 마이크로-개구의 패턴을 가질 수 있다.
원래의 비팽창 부직 웹(10) 및 중합체 필름(94)의 각각이 2개의 캘린더 롤(96, 97) 사이의 협지부(95) 내로 공급될 수 있고, 그러한 캘린더 롤 중 적어도 하나는, 부직 웹(10) 및/또는 중합체 필름(94)을 연화시킬 수 있는 온도까지 가열될 수 있다. 실시예에서, 캘린더 롤(96, 97) 중 적어도 하나가 그 표면 상에서 3-차원적인 패턴을 가질 수 있고, 그에 따라 중합체(94) 필름 및 부직 웹(10)에는, 당업계에 알려진 바와 같이, 점 본딩 프로세스가 적용된다. 협지부(95) 내에서 부직 웹(10) 및 중합체 필름(94)에 인가되는 압력은, 부직 웹(10) 및 중합체 필름(94)을 포함하는 복합 전구체 재료(98)가 형성 구조물(44) 위를 통과할 때 액체 제트(46)가 인가되기 전에, 부직 웹(10) 및 중합체 필름(94)이 서로 부착되어 복합 전구체 재료(98)를 생성할 수 있게 한다. 액체 제트(46), 형성 구조물(44), 및 진공 슬롯(45)의 조합은, 도 8에 도시된 실시예와 관련하여 전술한 바와 같이, 형성 구조물 내의 개구(44a)의 패턴에 상응하는 패턴의 연장 셀을 가지는 팽창된 스펀 본딩 부직 층 및 중합체 필름 층을 포함하는, 하이드로포밍된 복합 재료(99)를 생성한다. 예를 들어, 형성 구조물(44)이 선형 인치 당 약 40개의 개구(즉, "40 메시") 내지 선형 인치 당 약 120개의 개구(즉, "120 메시")의 메시 카운트를 갖는 경우에, 하이드로포밍된 필름 셀은 약 40 메시 내지 약 120 메시의 메시 카운트를 갖는 연장 마이크로-셀이 될 것이다. 형성 구조물이 약 40 메시 미만의 메시 카운트를 갖는 경우에, 하이드로포밍된 필름 셀은 약 40 메시 미만의 메시 카운트를 갖는 연장 매크로 연장 셀이 될 것이다.
건조기(들)(48)를 통과한 후에, 하이드로포밍된 복합 재료(98)는 슬릿될 수 있고 권취기(50)를 이용하여 롤(99a)로 롤링될 수 있다. 실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료(99)의 적어도 팽창된 스펀 본딩 부직 층은 또한, 하이드로포밍된 복합 재료(99)의 성질을 더 향상시키기 위해서, 계면활성제로 코팅되거나 달리 처리될 수 있다. 실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료(99)의 섬유는, 전술한 바와 같이, 계면활성제를 이미 포함할 수 있다.
실시예에서, 액체 제트(46) 및 형성 구조물(44)의 상류에 위치된 장치(90)의 일부가 복합 전구체 재료(98)를 형성하기 위해서 오프-라인으로 위치될 수 있고, 복합 전구체 재료의 롤이 도 4의 장치(40)의 스핀들(43) 상에 배치될 수 있고 전술한 바와 같이 프로세스될 수 있다.
도 10은, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹(10)이 협지부(104)를 통과할 때 금속 롤(105)과 고무 롤(106)에 의해서 형성된 협지부(104)에서 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹(10) 상으로 직접, 필름 압출 다이(103)로부터 용융 중합체의 층(102)을 압출함으로써 적층 복합 전구체 재료(101)를 생성하도록 구성된 장치(100)의 실시예를 도시한다. 용융 중합체의 층(102)은, 비제한적으로, 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-비닐 아세테이트, 메탈로센, 선형 저밀도 및 선형 중밀도 폴리에틸렌을 포함하는 하나 이상의 폴리올레핀뿐만 아니라, 비제한적으로, 폴리프로필렌계 탄성중합체, 에틸렌계 탄성중합체, 코폴리에스테르계 탄성중합체, 올레핀 블록 공중합체, 스티렌 블록 공중합체 등을 포함하는, 비제한적으로 탄성중합체를 포함하는, 다른 중합체, 또는 그 조합을 포함할 수 있다.
적층 복합 전구체 재료(101)의 중합체 필름 층이 형성 구조물(44)과 접촉되도록 그리고 액체 제트(46)가 액체의 스트림(47)을 원래의 스펀 본딩 부직 웹(10) 상으로 직접 제공하도록, 이송 롤(107)을 이용하여, 적층 복합 전구체 재료(101)를 재배향시킬 수 있다. 부가적인 롤이 장치(100)에서 사용될 수 있고, 도시된 실시예는 어떠한 방식으로도 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 액체 제트(46), 형성 구조물(44), 및 진공 슬롯(45)의 조합은, 전술한 바와 같이, 형성 구조물(44) 내의 개구(44a)의 패턴에 상응하는 패턴의 연장 셀을 가지는 팽창된 스펀 본딩 부직 층 및 중합체 필름 층을 포함하는, 하이드로포밍된 복합 재료(108)를 생성한다.
도 10에 도시된 실시예에서, 이송 롤(109)을 이용하여 하이드로포밍된 복합 재료(108)를 건조기(들)(48)와 정렬시키고, 건조기(들)(48)를 통과한 후에, 하이드로포밍된 복합 재료(108)가 슬릿될 수 있고 권취기(50)를 이용하여 롤(108a)로 롤링될 수 있다. 실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료(108)의 적어도 팽창된 스펀 본딩 부직 층은 또한, 하이드로포밍된 복합 재료(108)의 성질을 더 향상시키기 위해서, 계면활성제로 코팅되거나 달리 처리될 수 있다. 실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료(108)의 섬유는, 전술한 바와 같이, 계면활성제를 이미 포함할 수 있다.
부가적인 롤이 하이드로포밍된 복합 재료(108)를 이송하기 위해서 이용될 수 있고, 도시된 실시예는 어떠한 방식으로도 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 실시예에서, 액체 제트(46) 및 형성 구조물(44)의 상류에 위치된 장치(100)의 일부가 적층 복합 전구체 재료(101)를 형성하기 위해서 오프-라인으로 위치될 수 있고, 적층 복합 전구체 재료의 롤이 도 4의 장치(40)의 스핀들(43) 상에 배치될 수 있고 전술한 바와 같이 하이드로포밍될 수 있다.
도 11은, 용융 중합체(102)가 부직 웹(10)과 접촉될 때 스펀 본딩 부직 웹(10)이 제2 진공 슬롯 지역(115) 위를 통과하도록, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹(10)이 동기화된 속력으로 제2 형성 구조물(114) 위에서 이동될 때 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹(10) 상으로 직접적으로, 필름 압출 다이(103)로부터 용융 중합체의 층(102)을 압출함으로써 적층 복합 전구체 재료(112)를 생성하도록 구성된 장치(110)의 실시예를 도시한다. 제2 형성 구조물(114)은, 제2 진공 슬롯 지역(115) 내에 생성된 진공이 스펀 본딩 부직 웹(10)을 형성 구조물(114)에 대해서 당길 수 있게 허용하도록 구성된 개구의 패턴을 가지며, 스펀 본딩 부직 웹(10)의 투과도로 인해서, 중합체 필름 층은 중합체가 냉각될 때 부직 웹(10)에 일치될 것이다. 적층 복합 전구체 재료(112)의 중합체 필름 층이 형성 구조물(44)과 접촉되도록 그리고 액체 제트(46)가 액체의 스트림(47)을 원래의 스펀 본딩 부직 웹(10) 상으로 직접 제공하도록, 이송 롤(116, 117)을 이용하여, 추가적인 냉각을 중합체 층에 제공할 수 있고 및/또는 적층 복합 전구체 재료(112)를 재배향시킬 수 있다. 부가적인 롤이 복합 전구체 재료(112)를 이송하기 위해서 이용될 수 있고, 도시된 실시예는 어떠한 방식으로도 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 액체 제트(46), 형성 구조물(44), 및 진공 슬롯(45)의 조합은, 전술한 바와 같이, 형성 구조물 내의 개구(44a)의 패턴에 상응하는 패턴의 연장 셀을 가지는 팽창된 스펀 본딩 부직 층 및 중합체 필름 층을 포함하는, 하이드로포밍된 복합 재료(118)를 생성한다.
도 11에 도시된 실시예에서, 부가적인 이송 롤(119)을 이용하여 하이드로포밍된 복합 재료(118)를 건조기(들)(48)와 정렬시키고, 건조기(들)(48)를 통과한 후에, 하이드로포밍된 복합 재료(118)가 슬릿될 수 있고 권취기(50)를 이용하여 롤(118a)로 롤링될 수 있다. 실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료(118)의 적어도 팽창된 스펀 본딩 부직 층은 또한, 하이드로포밍된 복합 재료(118)의 성질을 더 향상시키기 위해서, 계면활성제로 코팅되거나 달리 처리될 수 있다. 실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료(118)의 섬유는, 전술한 바와 같이, 계면활성제를 이미 포함할 수 있다.
부가적인 롤이 하이드로포밍된 복합 재료(118)를 이송하기 위해서 이용될 수 있고, 도시된 실시예는 어떠한 방식으로도 제한되지 않는다는 것을 이해하여야 한다. 실시예에서, 액체 제트(46) 및 형성 구조물(44)의 상류에 위치된 장치(110)의 일부가 적층 복합 전구체 재료(112)를 형성하기 위해서 오프-라인으로 위치될 수 있고, 적층 복합 전구체 재료(112)의 롤이 도 4의 장치(40)의 스핀들(43) 상에 배치될 수 있고 전술한 바와 같이 하이드로포밍될 수 있다.
다른 통상적인 프로세스를 이용하여 복합 전구체 재료를 생성할 수 있고, 본원에서 설명된 프로세스는 어떠한 방식으로도 제한적인 것으로 간주되지 않아야 한다. 예를 들어, 실시예에서, 접착 재료를 이용하여 중합체 필름 및 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹을 함께 본딩할 수 있다. 실시예에서, 초음파 본딩 디바이스를 이용하여 중합체 필름 및 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹 사이의 본딩을 생성할 수 있다.
도 10 및 도 11과 관련하여 전술한 바와 같이, 용융 중합체의 층을 스펀 본딩 부직 웹 상에 직접 압출하는 것을 포함하는 열-본딩 프로세스를 이용하여 적층 복합 전구체 재료를 생성하는 것의 잠재적인 장점은, 결과적인 중합체 필름 층이, 이미-형성된 중합체 필름을 이용하는 프로세스보다 더 얇을 수 있다는 것이다. 예를 들어, 직접 압출 방법은 약 8 내지 12 gsm의 공칭 기본 중량을 갖는 매우 얇은 중합체 필름을 가능하게 한다.
이어서, 돌부를 갖는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 재료 또는 (개구가 있거나 없는) 연장 셀을 갖는 하이드로포밍된 복합 재료가, 매크로 돌부 또는 (개구가 있거나 없는) 연장 셀의 패턴이 생성될 수 있도록 선형 인치 당 약 40개 미만의 개구의 상이한 메시 카운트를 갖는 상이한 형성 구조물(44)을 포함하는 도 4의 하이드로포밍 장치(40)를 이용하는 하이드로포밍 프로세스를 통해서 2 번째로 이동될 수 있다. 매크로 연장 셀은, 하이드로포밍된 복합 재료의 원래의 평면으로부터 멀리 연장되는 하이드로포밍된 복합 재료의 연속적으로 얇아지는 부분을 포함하는 측벽을 가질 수 있다. 실시예에서, 도 4의 하이드로포밍 장치(40)를 이용하여, 개구를 생성하지 않고 하이드로포밍된 복합 재료를 엠보싱함으로써 추가적인 3-차원적인 표면을 생성할 수 있다.
실시예에서, 도 12에 도시된 장치(120)와 같이, 큰-크기의 개구를 형성하도록 구성된 장치를 통해서 재료를 통과시킴으로써 재료를 기계적으로 천공하는 방법을 통해서, 이미 돌부 또는 마이크로 연장 셀을 각각 가진 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 재료 또는 하이드로포밍된 복합 재료 내에, 매크로 연장 셀의 패턴을 형성할 수 있다. 도시된 바와 같이, 장치(120)는 핀(124)의 패턴을 갖는 핀 롤(123) 및 핀(124)을 수용하도록 구성된 합치되는 공동(126)의 패턴을 갖는 대응 롤(125)을 포함한다. 핀 롤(123) 및 대응 롤(125)이 반대 방향들로 회전되어 협지부(127)를 형성할 수 있고, 그 협지부를 통해서 하이드로포밍된 복합 재료(128)가 공급될 수 있다. 핀(124)은 핀 롤(123)의 표면으로부터 돌출되고, 공동(126)은 대응 롤(125)의 표면 내로 함몰된다. 핀(124)이 공동(126)과 교합되도록, 그에 따라 롤(123, 125)이 회전될 때, 핀(124)이 협지부(127)에서 공동(126) 내로 삽입되도록 그리고 롤(123, 125) 사이의 하이드로포밍된 복합 재료(128)가 핀(124)에 의해서 천공되고, 그에 의해 개구를 갖는 매크로 연장 셀의 패턴을 형성하도록, 핀 롤(123) 및 대응 롤(125)이 정렬될 수 있다.
결과적인 재료는 마이크로 연장 셀(또는 돌부) 및 개구를 갖는 매크로 연장 셀을 포함하고, 추후의 흡수 디바이스 내의, 상단 시트 또는 ADL과 같은 다른 층으로의 변환을 위해서 롤(129)로 권취될 수 있다. 매크로 연장 셀은 선형 인치 당 약 40개(즉, "40 메시") 미만의 셀의 메시 카운트를 갖는다. 매크로 연장 셀은 하이드로포밍된 복합 재료의 원래의 평면으로부터 멀리 연장될 수 있고, 각각이 폭을 가지고 마이크로 연장 셀을 갖는 하이드로포밍된 복합 재료의 평면을 포함하는 랜드에 의해서 이격될 수 있다. 그러한 기계적 천공 방법은, 전체 내용이 본원에서 참조로 포함되는, Cree 등의 공통-양도된 미국 특허 제7,204,907호에 더 구체적으로 설명되어 있다.
실시예에서, 매크로 돌부 또는 매크로 연장 셀의 패턴이, 도 13에 도시된 장치(130)를 이용하여, 하이드로포밍된 팽창된 부직 웹 및/또는 하이드로포밍된 복합 재료 내에 형성될 수 있다. 도시된 바와 같이, 도 12의 장치(120)의 핀 롤(123) 및 대응 롤(125)은 합치되는 엠보싱 롤들(132, 134)로 대체되고, 그에 따라, (개구가 없는) 3-차원적인 표면이, 도 13에서 131에 의해서 표시된, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 재료 또는 하이드로포밍된 복합 재료 상에 생성될 수 있다. 재료(131)가 엠보싱 롤들(132, 134) 사이를 통과한 후에, 재료는 추가적인 프로세싱을 위해서 롤(136) 내로 롤링될 수 있다.
(개구가 있거나 없는) 매크로 연장 셀을 마이크로 연장 셀을 갖는 하이드로포밍된 복합 재료 내로 통합하기 위한 전술한 방법 중 임의의 방법에서, 하이드로포밍된 복합 재료가, 부직 층이 하향 배향된 상태로, 프로세스에 도입되는 경우에, 마이크로 연장 셀은 상향 배향될 것이고, 매크로 연장 셀은 하향 배향될 것이다. 역으로, 하이드로포밍된 복합 재료가, 부직 층이 상향 배향된 상태로, 도입되는 경우에, 마이크로 연장 셀은 하향 배향될 것이고, 매크로 연장 셀이 또한 하향 배향될 것이다. 실시예에서, 매크로 연장 셀의 제2 패턴을 부가하기 위해서, 선형 인치 당 약 40개 미만의 셀의 메시 카운트의 매크로 연장 셀을 갖는 하이드로포밍된 복합 재료가 전술한 방법 중 하나에 의해서 더 프로세스될 수 있으나, 마이크로 연장 셀이 향상된 유연성을 제공할 수 있고 및/또는 향상된 표면 건조성을 위한 모세관 흡입을 제공할 수 있기 때문에, 더 작은 마이크로 연장 셀이 랜드 폭에 대해서 요구된다. 연장 셀의 배향을 포함하는, (개구가 있거나 없는) 마이크로 연장 셀 및 (개구가 있거나 없는) 매크로 연장 셀의 상이한 조합들이 본 발명의 실시예에 따라 생성될 수 있다. 예를 들어, 전술한 장치를 이용하여, 형성 구조물(44)의 메시 패턴을 변경하는 것에 의해서 연장 셀의 크기가 변화될 수 있고, 형성 구조물 상으로 공급되는 복합 전구체 재료 및/또는 부가적인 프로세스를 위해서 장치 내로 공급되는 하이드로포밍된 복합 재료의 배향을 변경하는 것에 의해서 연장 셀의 배향이 변경될 수 있다.
예 1
본 발명에 따른 방법을 이용하여, 선형 인치 당 40개 초과의 개구의 메시 카운트, 그리고 선형 인치 당 40개 미만의 개구의 메시 카운트를 갖는 다양한 형성 스크린 위에서, 기본 중량이 10.25 gsm(공칭적으로 10 gsm)인 스펀 본딩 부직 웹을 프로세스하였다. 스펀 본딩 부직물의 원래의 로프트는, Image-Pro Plus® 화상 분석 소프트웨어를 갖는 Navitar 비디오 화상 현미경을 포함하는 확대 광학 디바이스에 의해서 횡단면으로 측정될 때, 상단 표면으로부터 하단 표면까지 약 0.012 cm의 평균 값을 가졌다. 실시예에서, 확대 광학 디바이스가 주사전자현미경("SEM")을 포함할 수 있다. 샘플을 약 1.0 인치(2.54 cm) 폭의 스트립으로 각각 절단하였고, 이어서 횡단면에 대한 어떠한 압축 손상도 최소화하기 위해서 주의 깊게 그 폭을 가로질러 전단 절단하였다. 이어서, 샘플의 연부가 현미경의 렌즈를 향해 상향된 상태로, 샘플을 장착하였다. 화상이 포커스되었고 소프트웨어에 의해서 제공된 라인 측정으로 측정되었다. 샘플의 연부에 걸쳐 5개의 스폿을 측정하여 샘플에 대한 평균 로프트를 결정하였다. 다수의 샘플이 샘플 웹으로부터 테스트되었다. 본 발명에 따른 방법을 이용하여 스펀 본딩 부직 웹을 프로세스한 후에, 0.0053 cm의 표준 편차를 갖는 0.0267 cm의 로프트의 평균까지 웹이 팽창되었고, 그러한 로프트는 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 로프트의 적어도 약 1.7배였다.
적어도 하나의 샘플에 대해서, 선형 인치 당 25개의 개구의 메시 카운트(즉, "25 메시")를 갖는 형성 스크린이 이용되었다. 보다 구체적으로, 형성 스크린은, 5각형의 하나의 편평한 측부(side)로부터 그 뾰족한 상단 측부까지 약 0.050 인치로 측정된 개구를 갖는 포개진 5각형들의 패턴을 가지며, 그러한 개구들은 폭이 약 0.007 인치인 랜드에 의해서 이격된다. 이러한 팽창된 스펀 본딩 부직 샘플은 0.036 cm 정도로 큰 측정된 로프트를 가졌으며, 이는 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 로프트의 약 3.0배의 팽창이다.
본원에서 데이터를 위해서 출원인이 사용한 테스팅 디바이스인, Textest FX3300 공기 투과도 테스트기와 같은 디바이스에서 측정될 때, 10.25 gsm 스펀 본딩 부직 웹은 또한 약 1080의 분당 평방 피트 당 입방 피트(ft3/ft2/분), 또는 약 329의 분당 평방 미터 당 입방 미터(m3/m2/분)의 원래의 공기 투과도 평균을 가졌다. 전술한 바와 같은 동일한 형성 스크린의 어레이에서 본 발명의 실시예에 따라 스펀 본딩 부직 웹을 프로세스한 후에, 공기 투과도는, 120 ft3/ft2/분 또는 37 m3/m2/분의 표준 편차와 함께, 평균 약 1420 ft3/ft2/분, 또는 433 m3/m2/분까지 증가되었고, 이는 원래의 스펀 본딩 웹의 공기 투과도의 적어도 약 1.2배의 증가된 공기 투과도이다. 전술한 25 메시 스크린(즉, 선형 인치 당 25개의 개구의 메시 카운트를 갖는 형성 스크린) 상에서 프로세스될 때, 공기 투과도는 1620 ft3/ft2/분, 또는 494 m3/m2/분 정도로 크게 증가되었고, 이는 원래의 스펀 본딩 웹의 공기 투과도의 약 1.5배의 증가된 공기 투과도이다.
예 2
스펀 본딩 부직 웹은 또한 전술한 바와 같은 형성 스크린의 어레이 위에서 본 발명의 실시예에 따라 적층체 (복합 재료)의 일부로서 하이드로포밍되었다. 층이 벗겨지지 않도록 그리고 분리되지 않도록, 그러한 하이드로포밍된 복합 재료는 충분한 무결성을 가져야 하며, 그러한 층의 분리는, 하이드로포밍된 복합 재료가 흡수 디바이스로 구축될 때, 변환 문제를 일으킬 수 있다. 매우 적은 양의 박리력, 즉 2개의 층들이 벗겨지는 박리에 저항하는 힘조차도 대부분의 변환 프로세스에서 충분하여야 한다. 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍된 복합 재료는, 임의의 브랜드의 2인치 너비의 마스킹 테이프의 단편을 8 내지 10 인치 길이의 복합 재료의 부직 측면에 인가하는 것, 테이프를 손으로 약 2 내지 3 인치의 거리로 필름 측면으로부터 멀리 당기는 것, 그리고 필름 및 테이프를 필름 산업에서 일반적인 임의의 인장 테스트 디바이스의 턱부들(jaws) 내에 배치하는 것을 포함하는 박리력 테스트 방법에 의해서 테스트하였을 때, 적어도 약 3.0 그램의 층 박리력을 나타냈다. 이어서, 분 당 5인치의 턱부 분리 속력이 활성화되었고, 이어서, 인장 테스팅 디바이스는, 2개의 층이 박리될 때 힘 게이지에서 발생되는 평균 힘을 계산한다. 본 발명의 일부 실시예에서, 박리력은 최대 20 그램 정도로 큰 것으로 측정되었다.
도 10 및 도 11에 도시된 전술한 협지부 적층 프로세스에서의 용융 온도 및 협지부 압력을 조작함으로써, 박리력이 증가될 수 있으나, 적층 조건은, 부직물의 모든 섬유가 복합 전구체 재료의 중합체 측면 내로 완전히 압축되지 않도록, 균형 잡혀야 한다. 도 11에 도시된 진공 적층 프로세스는 약한 본드(즉, 작은 박리력)를 생성할 수 있으나, 여전히 본원에서 표시된 한계 이내이고 대부분의 변환 프로세스에서 충분하다. 본 발명의 실시예에 따른 재료는 흡수 디바이스 내의 층으로서 유용하다.
예 3 내지 예 10
평균 두께가 약 133 미크론(0.0052 inch)이고 평균 공기 투과도가 약 311 m3/m2/분인 공칭적인 10 gsm 스펀 본딩 부직 웹이, 43.5 메시(선형 인치 당 43.5 개의 개구) 스크린 및 60 메시(선형 인치 당 60개의 개구) 스크린을 이용하여, 상이한 수압들에서 하이드로포밍되었다. 표 I은 400 psi 내지 550 psi의 수압에서 43.5 메시 스크린을 이용한 하이드로포밍된 부직 웹의 결과적인 두께 및 공기 투과도를 나열하고, 표 II는 315 psi 내지 500 psi의 수압에서 60 메시 스크린을 이용한 하이드로포밍된 부직 웹의 결과적인 두께 및 공기 투과도를 나열한다.
Figure pct00001
43.5 메시 스크린을 이용하여, 스펀 본딩 부직 웹의 평균 두께를 그 원래 두께보다 약 1.44배 내지 약 1.64배(즉, 약 44% 내지 약 64%)까지 팽창시킨 한편, 평균 공기 투과도는 그 원래의 공기 투과도보다 약 1.26 배 내지 약 1.53 배(즉, 약 26% 내지 53%) 크게 증가되었고, 가장 큰 두께 및 공기 투과도 증가는 가장 높은 수압에서 얻어졌다.
Figure pct00002
각각의 압력에서, 스펀 본딩 부직 웹의 평균 두께를 그 원래 두께보다 약 1.34배 내지 약 1.62배(즉, 약 34% 내지 약 62%)까지 팽창시킨 한편, 평균 공기 투과도는 그 원래의 공기 투과도보다 약 1.24 배 내지 약 1.42 배(즉, 약 24% 내지 약 42%) 크게 증가되었고, 가장 큰 두께 및 공기 투과도 증가는 가장 높은 수압에서 얻어졌다.
본 발명의 실시예는, 상단 시트 즉, 흡수 디바이스의 착용자의 피부와 접촉하게 될 상단 층에 적합할 수 있는, 유연성을 위한 큰 로프트 및 시원함 및 신속 유체 흡수를 위한 큰 공기 투과도를 갖는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 재료를 제공한다. 팬티 라이너 및 여성용 위생용품과 같은 흡수 디바이스는 더 시원하고 유연한 상단 시트로부터 장점을 취할 수 있다. 본 발명의 실시예는 또한, 팬티 라이너와 같은, 적은 유체 적용예에 가장 적합할 수 있는 필름 층 내의 개구를 갖는 마이크로 연장 셀을 갖는 하이드로포밍된 복합 재료를 제공한다. 필름 층은 부직 재료에 강도를 부가할 수 있을 뿐만 아니라, 재습윤(rewet) 성능 향상을 제공하나, 개구를 갖는 매크로 연장 셀이 없는 경우에, 하이드로포밍된 복합 재료는 많은 부피의 유체를 신속하게 획득하지 못할 수 있다. 그에 따라, 선형 인치 당 40개 초과의 셀, 즉 마이크로 연장 셀의 메시 카운트를 포함하는 하이드로포밍된 복합 재료의 이용은, 본 발명의 실시예에 따라, 매크로 연장 셀을 부가하는 전술한 프로세스에 전구체 웹이 도입될 수 있게 하는데 가장 적합할 수 있다.
매크로 연장 셀이 통합된 후에, 본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍된 복합 재료는 특히 유연하고 편안한데, 이는 매크로 연장 셀들 사이의 랜드 상의 마이크로 연장 셀 때문이다. 하이드로포밍된 복합 재료는 또한, 흡수 디바이스 내의 상단 시트 또는 ADL로서 이용하기에 바람직할 수 있는, 신속 유체 획득을 갖는다. 팽창된 스펀 본딩 부직 재료 자체가 또한 흡수 디바이스에서 또는 유체 장벽을 필요로 하지 않는 다른 적용예에서 상단 시트로서 이용될 수 있다. 하이드로포밍된 복합 재료가, 개구가 없는 필름 층 내에서 연장 셀을 갖는 경우에, 하이드로포밍된 복합 재료는 후방 시트로서 기능할 수 있는데, 이는 비-개방형 셀이, 유연성의 장점을 여전히 제공하면서, 유체 장벽을 제공할 수 있기 때문이다.
본 발명의 실시예에 따른 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 재료 및 하이드로포밍된 복합 재료는 흡수 디바이스에서 그리고 본원에서 설명된 발명의 실시예에 의해서 제공된 성질 및 성능이 유리할 수 있는 다른 유형의 디바이스에서 많은 적용예를 갖는다. 예를 들어, 본 발명의 실시예는, 아기 기저귀 또는 성인 요실금 제품뿐만 아니라, 닦는 것, 클렌징 디바이스, 일회용 의류, 및 공기 및/또는 액체 투과도 및 큰 로프트를 필요로 하는 임의의 다른 적용예와 같은, 다른 흡수 디바이스에 적합한 재료를 제공할 수 있다.
실시예에서, 하이드로포밍된 복합 재료의 중합체 필름은 탄성중합체 필름일 수 있고, 탄성중합체 필름 및 팽창된 스펀 본딩 부직 웹을 포함하는 하이드로포밍된 복합 재료는, 유연성 및 연신이 요구되는 흡수 디바이스 또는 임의의 다른 제품에서 측면 패널, 이어(ear), 레그 커프(leg cuff), 허리 밴드, 또는 기타로서 이용될 수 있다.
본원에서 설명된 실시예는 많은 수의 가능한 구현예 및 예를 나타내고, 본 개시 내용을 임의의 특정 실시예로 반드시 제한하기 위한 것은 아니다. 그 대신, 당업자가 이해할 수 있는 바와 같이, 명백하게 설명되지 않은 경우에도, 다양한 변형예가 이러한 실시예에 대해서 이루어질 수 있고, 본원에서 설명된 다양한 실시예의 상이한 조합들이 본 발명의 일부로서 이용될 수 있다. 모든 그러한 변경예는 본 개시 내용의 사상 및 범위 내에 포함될 것이고, 이하의 청구항에 의해서 보호될 것이다.

Claims (49)

  1. 일 측면 상에서 제1의 실질적으로 평면형인 표면 및 그 대향 측면 상에서 제2 표면을 갖는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹이며, 제2 표면은 패턴화된 복수의 돌부를 포함하고, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 생성에 이용되는 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 평균 로프트보다, 적어도 약 1.3배 더 큰 평균 로프트, 그리고 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  2. 제1항에 있어서,
    하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 기본 중량이 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 기본 중량과 실질적으로 동일한, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  3. 제2항에 있어서,
    기본 중량이 적어도 평방 미터당 약 8 그램(gsm)인, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  4. 제3항에 있어서,
    기본 중량이 평방 미터당 약 10 그램(gsm)인, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  5. 제1항에 있어서,
    원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 평균 로프트가, 확대 광학 디바이스에 의해서 횡단면에서 측정될 때, 약 0.005 인치 내지 약 0.025 인치인, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  6. 제1항에 있어서,
    공기 투과도 테스팅 디바이스에서 측정될 때, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 평균 공기 투과도가 약 1080 ft3/ft2/분이고, 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 평균 공기 투과도는 약 1560 ft3/ft2/분인, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  7. 제1항에 있어서,
    하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 복수의 실질적으로 수평인 섬유가, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 상응하는 복수의 실질적으로 수평인 섬유보다 큰 그들 사이의 수직 간격을 가지는, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  8. 제1항에 있어서,
    하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹의 복수의 섬유가 실질적으로 수평인 평면으로부터 멀리 곡선화되는, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  9. 제1항에 있어서,
    하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹이 복수의 실질적으로 수평인 연속 섬유 및 복수의 피브릴을 포함하고, 각각의 피브릴은 각각의 연속 섬유보다 짧은, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  10. 제9항에 있어서,
    복수의 피브릴의 적어도 일부가, 복수의 실질적으로 수평인 연속 섬유에 비해서, 더 수직인 정렬로 배향되는, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  11. 제1항에 있어서,
    하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹이 계면활성제를 포함하는, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  12. 제11항에 있어서,
    하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 복수의 섬유를 포함하고, 복수의 섬유는 계면활성제를 포함하는, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  13. 일 측면 상에서 제1의 실질적으로 평면형인 표면 및 그 대향 측면 상에서 제2 표면을 갖는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹이며, 제2 표면은 패턴화된 복수의 돌부를 포함하고, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 평방 미터 당 약 10 그램(gsm)의 기본 중량 및 적어도 약 0.009 인치의 로프트를 갖는, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹.
  14. 스펀 본딩 부직 웹을 하이드로포밍하기 위한 방법이며:
    원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 로프트보다 적어도 약 1.3배 더 큰 로프트 및 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹을 생성하기 위해서, 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹 내의 복수의 스펀 본딩 섬유를 조밀 팩킹된 실질적으로 수평인 배향으로부터 섬유들 사이의 수직 간격이 더 큰 보다 느슨하게 팩킹된 배향으로 밀고 재배향하기 위해, 개구의 패턴 및 형성 구조물 아래에 위치된 진공 슬롯 지역을 포함하는 형성 구조물 위를 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹이 통과하는 동안, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 로프트를 가지는 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면 상으로 인가하는 단계를 포함하고, 하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹은 그 일 측면 상에서 제1의 실질적으로 평면형인 표면 및 그 대향 측면 상에서 제2 표면을 가지고, 제2 표면은 형성 구조물 내의 개구의 패턴에 상응하는 패턴의 복수의 돌부를 포함하는, 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    하이드로포밍된 팽창된 스펀 본딩 부직 웹이 적어도 약 0.009 인치의 평균 로프트를 가지는, 방법.
  16. 제14항에 있어서,
    가압 액체 제트가 약 200 psi 내지 약 800 psi의 압력을 가지는, 방법.
  17. 제14항에 있어서,
    가압 액체 제트는 복수의 가압 액체의 세장형 타원체를 생성하고, 각각의 세장형 타원체는 약 3:1 내지 약 10:1의 길이 대 폭의 비율을 갖는, 방법.
  18. 제17항에 있어서,
    각각의 세장형 타원체는 약 7:1의 길이 대 폭의 비율을 갖는, 방법.
  19. 제14항에 있어서,
    형성 구조물은 선형 인치 당 약 3개의 개구 내지 선형 인치 당 약 120개의 개구의 메시 카운트를 갖는 형성 스크린을 포함하는, 방법.
  20. 제19항에 있어서,
    형성 스크린은 선형 인치 당 약 3개의 개구 내지 선형 인치 당 약 40개의 개구의 메시 카운트를 갖는, 방법.
  21. 하이드로포밍된 복합 재료이며:
    팽창된 스펀 본딩 부직 층의 생성에 이용되는 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 로프트보다, 적어도 약 1.3배 더 큰 로프트, 그리고 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는 팽창된 스펀 본딩 부직 층; 및
    팽창된 스펀 본딩 부직 층의 연속 섬유 및/또는 피브릴을 포함하는 복수의 연장 셀을 포함하는, 형성된 필름 층을 포함하는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  22. 제21항에 있어서,
    복수의 연장 셀이 개구를 갖는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  23. 제22항에 있어서,
    복수의 피브릴이, 형성된 필름 층으로부터, 형성된 필름 층의 연장 셀의 정점을 포함하는 평면을 넘어서 외측으로 연장되는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  24. 제21항에 있어서,
    복수의 연장 셀은 선형 인치 당 약 3개의 셀 내지 선형 인치 당 약 120개의 셀의 메시 카운트를 갖는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  25. 제24항에 있어서,
    복수의 연장 셀은 선형 인치 당 약 40개의 셀 내지 선형 인치 당 약 120개의 셀의 메시 카운트를 갖는 마이크로-셀인, 하이드로포밍된 복합 재료.
  26. 제24항에 있어서,
    복수의 연장 셀은 선형 인치 당 약 40개 미만의 셀의 메시 카운트를 갖는 매크로 연장 셀인, 하이드로포밍된 복합 재료.
  27. 제26항에 있어서,
    복수의 연장 매크로 연장 셀은 선형 인치 당 약 3개의 셀 내지 선형 인치 당 약 25개의 셀의 메시 카운트를 갖는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  28. 제21항에 있어서,
    복수의 연장 셀의 각각이, 하이드로포밍된 복합 재료의 방해가 없는 실질적으로 평면형인 표면으로 구성되는 폭을 갖는 랜드에 의해서, 인접 연장 셀로부터 이격되는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  29. 제21항에 있어서,
    하이드로포밍된 복합 재료는 적어도 약 3.0 그램의 층 박리력을 갖는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  30. 제21항에 있어서,
    형성된 필름 층은 폴리에틸렌, 초저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 에틸렌-비닐 아세테이트, 메탈로센계 폴리올레핀, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 및 선형 중밀도 폴리에틸렌으로 이루어진 그룹으로부터 선택된 폴리올레핀을 포함하는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  31. 제21항에 있어서,
    형성된 필름 층은 폴리프로필렌계 탄성중합체, 에틸렌계 탄성중합체, 코폴리에스테르계 탄성중합체, 올레핀 블록 공중합체, 및 스티렌 블록 공중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택된 탄성중합체를 포함하는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  32. 제21항에 있어서,
    팽창된 스펀 본딩 부직 층이 계면활성제를 포함하는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  33. 제32항에 있어서,
    팽창된 스펀 본딩 부직 층이 복수의 섬유를 포함하고, 복수의 섬유는 계면활성제를 포함하는, 하이드로포밍된 복합 재료.
  34. 복합 전구체 재료를 하이드로포밍하기 위한 방법이며:
    원래의 로프트 및 원래의 공기 투과도를 갖는 원래의 스펀 본딩 부직 웹, 및 중합체 필름 층을 포함하는 복합 전구체 재료를 형성하는 단계; 및
    원래의 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 로프트보다 적어도 약 1.3배 더 큰 로프트 및 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는 팽창된 스펀 본딩 부직 층을 포함하는 하이드로포밍된 복합 재료를 생성하기 위해서, 원래의 스펀 본딩 부직 웹 내의 복수의 스펀 본딩 섬유를 조밀 팩킹된 실질적으로 수평인 배향으로부터 섬유들 사이의 수직 간격이 더 큰 보다 느슨하게 팩킹된 배향으로 밀고 재배향하기 위해, 개구의 패턴 및 형성 구조물 아래에 위치된 진공 슬롯 지역을 포함하는 형성 구조물 위를 복합 전구체 재료가 통과하는 동안, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면 상으로 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    복수의 가압 액체 제트가 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면에 인가될 때, 중합체 필름 층이 형성 구조물과 접촉되는, 방법.
  36. 제35항에 있어서,
    복수의 가압 액체 제트는, 형성 구조물의 개구의 패턴에 상응하는 중합체 필름 층 내의 연장 셀의 패턴을 형성하기에 충분한 액체 제트 압력을 제공하고, 연장 셀은 팽창된 스펀 본딩 부직 층의 연속 섬유 및/또는 피브릴을 포함하는, 방법.
  37. 제36항에 있어서,
    액체 제트 압력은, 연장 셀 내에서 개구를 형성하기에 그리고 복수의 피브릴을 중합체 필름 층으로부터, 중합체 필름 층의 연장 셀의 정점을 포함하는 평면을 넘어서 연장시키기에 충분한, 방법.
  38. 제34항에 있어서,
    상기 복합 전구체 재료를 형성하는 단계는, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면에 인가하기 전에, 원래의 스펀 본딩 부직 웹 상에 중합체 필름 층을 형성하기 위해서 용융된 중합체 필름의 층이 협지부 내로 동시에 압출되는 동안 원래의 스펀 본딩 부직 웹을 저압 협지부 롤들을 통해서 통과시키는 단계를 포함하는, 방법.
  39. 제34항에 있어서,
    상기 복합 전구체 재료를 형성하는 단계는, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면에 인가하기 전에, 용융된 중합체 필름의 층이 제2 진공 슬롯 지역 내에서 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 상단부 상에 동시에 압출되는 동안 원래의 스펀 본딩 부직 웹을, 제2 진공 슬롯 지역의 통과 중에, 동기화된 속력으로 제2 형성 구조물 위를 통과시키는 단계를 포함하는, 방법.
  40. 제34항에 있어서,
    매크로 연장 셀의 패턴을 생성하기 위해서 개구 그리고 제2 형성 구조물 아래에 위치된 제2 진공 슬롯 지역을 포함하는 제2 형성 구조물 위에서 하이드로포밍된 복합 재료가 통과하는 동안, 하이드로포밍된 복합 재료의 외부 표면 상으로 복수의 가압 액체 제트를 인가하는 단계를 더 포함하고, 매크로 연장 셀은 선형 인치 당 40개 미만의 셀의 메시 카운트를 갖는, 방법.
  41. 제40항에 있어서,
    매크로 연장 셀이, 하이드로포밍된 복합 재료의 원래의 평면으로부터 멀리 연장되는 하이드로포밍된 복합 재료의 연속적으로 얇아지는 부분을 포함하는 측벽을 가지는, 방법.
  42. 제40항에 있어서,
    하이드로포밍된 복합 재료는, 팽창된 스펀 본딩 부직 층이 위쪽으로 배향되고 중합체 필름 층이 제2 형성 구조물 상에 위치되는 상태로, 제2 형성 구조물에 도입되는, 방법.
  43. 제40항에 있어서,
    하이드로포밍된 복합 재료는, 중합체 필름 층이 위쪽으로 배향되고 팽창된 스펀 본딩 부직 층이 제2 형성 구조물 상에 위치되는 상태로, 제2 형성 구조물에 도입되는, 방법.
  44. 제34항에 있어서,
    하이드로포밍된 복합 재료를, 핀 롤과 대응 롤이 반대 방향으로 회전되는 동안, 표면으로부터 돌출되는 핀의 패턴을 가지는 핀 롤과 표면 내에서 함몰된 합치되는 공동의 패턴을 갖는 대응 롤 사이의 협지부를 통과시켜 매크로 연장 셀을 하이드로포밍된 복합 재료 내에 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    하이드로포밍된 복합 재료는, 팽창된 스펀 본딩 부직 층이 핀 롤에 대항하여 위쪽으로 배향되고 중합체 필름 층이 대응 롤에 대항하여 하향으로 배향된 상태로, 협지부에 도입되는, 방법.
  46. 제44항에 있어서,
    하이드로포밍된 복합 재료는, 중합체 필름 층이 핀 롤에 대항하여 위쪽으로 배향되고 팽창된 스펀 본딩 부직 층이 대응 롤에 대항하여 하향으로 배향된 상태로, 협지부에 도입되는, 방법.
  47. 제34항에 있어서,
    하이드로포밍된 복합 재료를, 엠보싱 롤과 대응 롤이 반대 방향으로 회전되는 동안, 외부 표면 상에서 3-차원적인 패턴을 가지는 엠보싱 롤과 대응 롤 사이의 협지부를 통과시켜 3-차원적인 패턴을 하이드로포밍된 복합 재료 내에 형성하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  48. 복합 전구체 재료를 하이드로포밍하기 위한 방법이며:
    원래의 로프트 및 원래의 공기 투과도를 갖는 원래의 스펀 본딩 부직 웹, 및 중합체 필름 층을 포함하는 부직물 및 중합체 필름 복합 전구체 재료를 하이드로포밍 장치 내로 공급하는 단계; 및
    원래의 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 로프트보다 적어도 약 1.3배 더 큰 로프트 및 원래의 비팽창 스펀 본딩 부직 웹의 원래의 공기 투과도보다 적어도 약 1.2배 더 큰 공기 투과도를 갖는 팽창된 스펀 본딩 부직 층을 포함하는 하이드로포밍된 복합 재료를 생성하기 위해서, 원래의 스펀 본딩 부직 웹 내의 복수의 섬유를 조밀 팩킹된 실질적으로 수평인 배향으로부터 섬유들 사이의 수직 간격이 더 큰 보다 느슨하게 팩킹된 배향으로 밀고 재배향하기 위해, 개구 및 형성 구조물 아래에 위치된 진공 슬롯 지역을 포함하는 형성 구조물 위를 복합 전구체 재료가 통과하는 동안, 복수의 가압 액체 제트를 원래의 스펀 본딩 부직 웹의 외부 표면 상으로 인가하는 단계를 포함하는, 방법.
  49. 제48항에 있어서,
    복합 전구체 재료가 형성 구조물 위를 통과할 때, 복수의 연장 셀이 중합체 필름 층 내에 형성되고, 연장 셀은 팽창된 스펀 본딩 부직 층의 연속 섬유 및/또는 피브릴을 포함하는, 방법.
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