KR20190052723A

KR20190052723A - 앤빌 패턴을 갖는 회전식 접합 시스템을 이용하여 복합체 웹을 형성하는 방법

Info

Publication number: KR20190052723A
Application number: KR1020197013066A
Authority: KR
Inventors: 그레고리 존 라잘라; 제이슨 카일 시엑; 케네스 존 와그너
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2016-10-31
Filing date: 2016-10-31
Publication date: 2019-05-16
Also published as: MX2019004559A; EP3532293B1; JP2019537525A; WO2018080530A1; AU2016428213B2; AU2016428213A1; BR112019007651A2; JP6633249B2; US11123934B2; KR102102234B1; CN109843589B; EP3845382A1; CN109843589A; US20190240920A1; EP3845382B1; EP3532293A4; EP3532293A1; BR112019007651B1

Abstract

제1 물질 웹을 제2 물질 웹에 접합해서 복합재를 형성하는 방법이 본원에 개시된다. 먼저, 기계 방향으로 이동하는 제1 물질 웹 및 제2 물질 웹이 제공된다. 물질 웹들은 교차 기계 방향으로 가로질러 연장되는 제1 에너지 적용 장치 위로 지나간다. 제1 에너지 적용 장치는 일차 접합 패턴 및 이차 접합 패턴을 포함한다. 이차 접합 패턴과 조합된 일차 접합 패턴은 교차 기계 방향으로 제1 에너지 적용 장치를 가로질러 연속적으로 연장된다. 또한, 제2 에너지 적용 장치가 제공된다. 제2 에너지 적용 장치는 교차 기계 방향으로 이동되고, 이에 따라 제1 에너지 적용 장치 위로 제2 에너지 적용 장치를 연장시키고 제1 및 제2 에너지 적용 장치를 조합하여 작동시켜 복합체 웹을 접합하게 된다.

Description

앤빌 패턴을 갖는 회전식 접합 시스템을 이용하여 복합체 웹을 형성하는 방법

본 발명은 앤빌 패턴을 갖는 회전식 접합 시스템을 이용하여 복합체 웹을 형성하는 방법에 관하 것이다.

초음파를 사용하여 부직포를 형성하고 엠보싱 패턴을 제공하는 열 접합은 당업자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 초음파 접합은 기저귀, 훈련용 팬티, 여성 위생 제품, 실금 의복 등의 일회용 타입의 의복을 제조하고, 특히 이들 유형의 용품들에 대한 측면 솔기를 형성하기 위해 이용되었다.

흡수 용품의 설계는 의도한 대로 이러한 접합이 수행하도록 하는 소정의 물리적 요건을 필요로 한다. 바(bar)들이 제품의 에지에 수직으로 배향되는, 직사각형 형상의 바의 패턴은, 예를 들어 등가 표면적의 도트 패턴 대비 최대 접합 강도 및 최대 신장률을 산출하여, 의도된 대로 작동하고 기능하는 제품을 생산하는 것으로 나타났다.

그러나, 제품의 에지에 수직으로 배향된 바 패턴은 회전식 접합 시스템에 대하여 소정의 작동 문제를 제기한다. 예를 들어, 초음파 혼(ultrasonic horn)이 앤빌(anvil)을 가압하고 앤빌 축에 평행하게 이동함에 따라, 초음파 혼과 앤빌 간의 접촉 면적은 앤빌의 표면으로부터 돌출된 상승된 접합 패턴 때문에 앤빌을 따르는 혼의 위치의 함수로서 가변된다. 따라서, 단지 앤빌 축에 수직으로 배향된 일련의 바로만 구성된 패턴은 혼이 앤빌을 따라 롤링될 때 접촉 영역에서 중단을 경험하는 것을 의미한다. 혼과 앤빌 간의 접촉 중단은 앤빌, 앤빌 지지부, 및 혼 지지 구조부들에서의 구조 공진(structural resonance)을 촉발하여, 접합 강도 가변성 및 초음파 발생기 과부하를 초래한다. 이러한 문제점은 궁극적으로 폐기물과 생산성 손실을 초래한다.

따라서, 접합 시스템 내의 불안정성에 의해 야기되는 폐기물을 제거하는 한편, 접합에 필요한 강도를 포함하는 접합된 복합체 웹을 제공하는 능력을 제공하는 초음파 접합 시스템 및 방법을 개발할 필요가 있다.

일 실시예에서, 제1 물질 웹을 제2 물질 웹에 접합해서 복합재를 형성하는 방법이 본원에 개시된다. 먼저, 기계 방향으로 이동하는 제1 물질 웹 및 제2 물질 웹이 제공된다. 물질 웹들은 교차 기계 방향으로 가로질러 연장되는 제1 에너지 적용 장치 위로 지나간다. 제1 에너지 적용 장치는 일차 접합 패턴 및 이차 접합 패턴을 포함한다. 이차 접합 패턴과 조합된 일차 접합 패턴은 교차 기계 방향으로 제1 에너지 적용 장치를 가로질러 연속적으로 연장된다. 또한, 제2 에너지 적용 장치가 제공된다. 제2 에너지 적용 장치는 교차 기계 방향으로 이동되고, 이에 따라 제1 에너지 적용 장치 위로 제2 에너지 적용 장치를 연장시키고 제1 및 제2 에너지 적용 장치를 조합하여 작동시킨다. 이에 따라, 에너지는 제1 물질 웹과 제2 물질 웹을 가로질러 점진적으로 이동하는 선에서 제1 물질 웹과 제2 물질 웹에 적용되어서 제1 물질 웹을 제2 물질 웹에 접합시키고 복합재를 형성하게 된다.

일 실시예에서, 제1 물질 웹을 제2 물질 웹에 접합해서 복합재를 형성하는 방법이 본원에 개시된다. 먼저, 기계 방향으로 이동하는 제1 물질 웹 및 제2 물질 웹이 제공된다. 물질 웹들은 교차 기계 방향으로 가로질러 연장되는 제1 에너지 적용 장치 위로 지나간다. 제1 에너지 적용 장치는 일차 접합 패턴 및 이차 접합 패턴을 포함한다. 또한, 제2 에너지 적용 장치가 제공된다. 제2 에너지 적용 장치는 교차 기계 방향으로 이동되고, 이에 따라 제1 에너지 적용 장치 위로 제2 에너지 적용 장치를 연장시키고 제1 및 제2 에너지 적용 장치를 조합하여 작동시킨다. 이에 따라, 에너지는 제1 물질 웹과 제2 물질 웹을 가로질러 점진적으로 이동하는 선에서 제1 물질 웹과 제2 물질 웹에 적용되어서 제1 물질 웹을 제2 물질 웹에 접합시키고 복합재를 형성하게 된다. 동작 동안, 일차 접합 패턴은 교차 기계 방향으로 제1 에너지 적용 장치와 제2 에너지 적용 장치 사이에 불연속 접촉을 제공하고, 이차 접합 패턴은 교차 기계 방향으로 제1 에너지 적용 장치와 제2 에너지 적용 장치 사이에 연속 접촉을 제공한다.

예시적인 실시예에서, 제1 에너지 적용 장치는 앤빌을 포함하고, 제2 에너지 적용 장치는 회전식 초음파 혼을 포함한다. 작동 동안, 에너지는 일차 접합 패턴을 통해서만 제1 물질 웹과 제2 물질 웹에 적용될 수 있다. 이차 접합 패턴은 제1 및 제2 에너지 적용들을 조합하여 작동시킬 때 이차 에너지 적용 장치에 대한 지지를 제공한다. 본 실시예에서, 이차 접합 패턴은 제1 물질 웹과 제2 물질 웹에 에너지를 제공하지 않는다.

일부 실시예에서, 이차 접합 패턴은 교차 기계 방향으로 연속적이지 않아서 접합 동안 복합체의 단절을 방지한다. 이는 제1 물질 웹을 제2 물질 웹에 접합한 후에 복합재의 추가 처리를 위해 웹을 유지할 수 있게 한다.

다른 예시적인 실시예에서, 일차 접합 패턴은 기계 방향으로 연장되는 별개의 바의 적어도 한 줄을 포함하고, 여기서 별개의 바는 교차 기계 방향으로 이격된다. 본 실시예에서, 이차 접합 패턴은, 별개의 바들이 이격되어 있는 제2 에너지 적용 장치에 대한 지지를 제공한다. 바람직하게, 일차 접합 패턴은 기계 방향으로 연장되는 별개의 바의 두 줄을 포함하고 여기서 별개의 바는 교차 기계 방향으로 이격된다.

이차 접합 패턴은 다수의 상이한 디자인을 가질 수 있다. 예를 들어, 이차 접합 패턴은 기계 방향에 대하여 각도로 연장되는 별개의 바를 포함한다. 다른 실시예에서, 이차 접합 패턴은 교차 기계 방향으로 제1 에너지 적용 장치를 가로질러 연장되는 일련의 원형 요소를 포함한다.

당업자를 위해 충분히 실시가능한 개시 내용을, 첨부 도면이 참조되는 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 기재한다.
도 1은 앤빌 및 회전식 초음파 혼을 예시하는 2개의 물질을 함께 접합하는 초음파 접합 시스템의 예시적인 실시예의 상부 측면 사시도이다.
도 2는 도 1의 초음파 접합 시스템의 예시적인 실시예의 확대된 상부 측면 사시도이다.
도 3은 도 1의 초음파 접합 시스템 내에서 사용하기 위한 패턴의 상면도이다.
도 4는 도 1의 초음파 접합 시스템 내에서 사용하기 위한 대안적인 패턴의 상면도이다.
도 5는 도 1의 초음파 접합 시스템 내에서 사용하기 위한 대안적인 패턴의 상면도이다.
도 6은 도 1의 초음파 접합 시스템 내에서 사용하기 위한 대안적인 패턴의 상면도이다.
도 7은 도 1의 초음파 접합 시스템 내에서 사용하기 위한 대안적인 패턴의 상면도이다.
도 8a는 도 1의 초음파 접합 시스템 및 도 3의 시스템의 사용에 대한 패턴을 활용하여 제조된 예시적인 복합체 웹을 도시한다.
도 8b는 도 8a에 도시된 복합체 웹의 단면도를 도시한다.
도 8c는 복합체 웹을 절단한 후 도 8a에 도시된 복합체 웹의 단면도를 도시한다.
도 8d는 도 8a에 도시된 복합체 웹의 단면도를 도시한다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복적인 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위해 의도된다.

도 1은 본원에서 설명하는 접합 시스템(10)의 일 실시예를 도시한다. 접합 시스템(10)은, 열 에너지의 전달이 재료를 함께 용접하기에 충분한 임의의 장치, 예로 연속적으로 가열되거나 간헐적으로 가열된 임펄스 타입 장치, 압력 또는 유도 가열된 구성요소와 같은 전기 저항 장치를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 열 에너지원은 초음파 에너지의 사용에 의해 제공된다.

초음파 접합 시스템(10)은 기저귀, 훈련용 팬티, 여성 위생 제품, 실금 의복 등과 같은 일회용 타입의 의복을 제조하는데 사용될 수 있고, 가공 장치에서 웹의 이동 방향(기계 방향)에 가로지르는 방향(교차 기계 방향)으로 웹들을 가로질러 연장되는 이격된 위치들에서 초음파 접합을 생성함으로써, 두 개의 중첩된 복합체 웹을 결합시키는 방법을 포함한다. 바람직하게는, 연속 조합된 웹에서 일회용 타입 의복을 제조하는 것으로, 여기에서 웹에서 의복은 웹에 가로질러 연장되고, 의복의 허리 부분은 웹의 기계 방향을 따라 연장되고, 의복의 전방 및 후방 부분은 웹의 대향한 측면들에 있다. 예시된 실시예들에서, 접합은 최종 의복의 측면 솔기의 최종 위치에 일반적으로 대응하는 위치에서 두 개의 물질 웹을 결합한다.

공지된 기술을 사용하여 이러한 접합을 형성함에 있어서, 웹의 전체 폭에 걸쳐 열 에너지의 균일한 적용을 얻는 것이 어려워, 접합이 원하는 균일성보다 적게 나타날 수 있다. 본원에 개시된 장치 및 방법들은 예측 가능하게 균일한 접합 강도를 달성하기 위한 신규한 접근법을 제공한다.

도 1에서 알 수 있듯이, 제1 물질 웹(12)을 제2 물질 웹(14)의 제2 물질 웹(14)에 접합하고 복합재(16)를 형성하기 위한 초음파 접합 시스템(10)이 본원에서 개시된다. 먼저, 기계 방향(32)으로 이동하고 있는 제1 물질 웹(12)과 제2 물질 웹(14)이 제공된다. 물질 웹들(12, 14)은 교차 기계 방향(30)으로 연장되는 제1 에너지 적용 장치(18) 위로 지나간다. 또한, 제2 에너지 적용 장치(20)가 제공된다. 제2 에너지 적용 장치(20)는 방향(40)으로 회전함으로써 교차 기계 방향(30)으로 이동되고, 이에 따라 제1 에너지 적용 장치(18) 위로 제2 에너지 적용 장치(20)를 연장시키고 제1 및 제2 에너지 적용 장치(18, 20)를 조합하여 작동된다. 이에 따라, 에너지, 바람직하게는 초음파 에너지가 제1 물질 웹(12)과 제2 물질 웹(14)을 가로질러 점진적으로 이동하는 선에서 제1 물질 웹(12)과 제2 물질 웹(14)에 적용되어 제1 물질 웹을 제2 물질 웹에 접합하고 복합재(16)를 형성하게 된다.

하나의 예시적인 초음파 접합 시스템(10)에서, 제1 에너지 적용 장치(18)는 앤빌(22)이고, 제2 에너지 적용 장치(20)는 초음파 혼(24)을 포함한다. 대안적인 실시예들에서, 제1 에너지 적용 장치(18)는 초음파 혼(24)이고, 제2 에너지 적용 장치(20)는 앤빌(22)을 포함한다. 앤빌(22)은 교차 기계 방향(30)으로 연장되는 금속 바를 포함할 수 있다.

초음파 혼(24)은 바람직하게 앤빌(22) 위로 연장되도록 장착되어, 앤빌(22) 상에 있는 동안 물질 웹들(12, 14)에 하향 압력을 인가하고, 이에 의해 앤빌(22) 위로 연장되고 있는 동안 물질 웹들(12, 14)에 초음파 에너지를 인가하고, 이어서 앤빌(22) 위로부터 후퇴한다. 초음파 혼(24)은 앤빌 및 앤빌(22) 상의 물질 웹들(12, 14) 위로 에너지 적용 경로(35)를 횡단하도록 장착될 수 있고, 에너지 적용 경로(35)는 물질 웹들(12, 14)을 가로질러 교차 기계 방향(30)으로 배향된다. 초음파 접합 시스템(10)은, 바람직하게, 초음파 혼(24)을 통해 압력과 초음파 에너지를 둘 다 앤빌 상에 배치된 물질 웹들(12, 14)에 동시에 인가하는 방법을 더 포함하고, 이에 따라 초음파 혼(24)이 앤빌(22) 상의 물질 웹들(12, 14) 위로 그렇게 지나가는 동안 물질 웹들(12, 14)을 압력 접합하게 된다.

바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 초음파 혼(24)은, 초음파 혼(24)이 에너지 적용 경로(35)를 횡단함에 따라 교차 기계 방향(30)으로 물질 웹들을 가로질러 이동하는 물질 웹들(12, 14)에 초음파 에너지를 인가하도록, 제2 축을 중심으로 회전하도록 장착된 휠(26)을 포함해서, 따라서 회전식 초음파 혼이 된다. 에너지 적용 경로(35)는, 회전식 초음파 혼(24)이 앤빌 위로 연장되는 인출 세그먼트 및 회전식 초음파 혼이 앤빌 위로부터 후퇴되는 인입 세그먼트를 포함할 수 있으며, 초음파 시스템은, 초음파 혼(24)이 에너지 적용 경로(35)를 횡단함에 따라, 물질 웹들(12, 14)에 회전식 초음파 혼(24)을 통하여 압력을 추가로 인가하여 에너지 적용 경로(35)의 세그먼트 중 하나, 바람직하게 인출 세그먼트 상의 물질 웹들(12, 14)에 회전식 초음파 혼(24)을 통하여 압력을 인가하고, 에너지 적용 경로(35)의 다른 세그먼트들 상에 압력을 보류한다.

일부 실시예에서, 초음파 접합 시스템(10)은 드럼의 외부 작업 표면을 중심으로 상이한 반경방향 위치들에 장착되고, 적어도 2개의 앤빌, 바람직하게는 드럼과 그리고 적어도 2개의 초음파 혼의 각각의 위로 회전하도록 장착된 회전식 앤빌에 대응하는 적어도 2개의 초음파 혼을 더 포함할 수 있다. 이러한 초음파 접합 시스템의 예는 Rajala 등의 미국 특허 제5,667,608호에서 찾을 수 있으며, 이는 본원에 참고로 원용된다.

통상적으로, 에너지 적용 장치(20) 중 하나는 일반적으로 평활한 외측 원주면(26)을 갖는 한편, 다른 에너지 적용 장치(18)는 도 3 내지 도 7에 반영된 접합 패턴에 디자인과 위치가 대응하는 상승된 접합 돌출부의 일차 및 이차 패턴(60, 62)을 포함한다. 도시된 실시예에서, 앤빌(22)은, 앤빌의 베이스 표면(64)으로부터 연장되는 일차 접합 패턴(60) 및 이차 접합 패턴(62)을 포함한다.

개별 돌출부들은 제1 에너지 적용 장치(18) 상의 베이스 표면(64)으로부터 연장된다. 돌출부들은 각각의 접합 요소(54)를 생성하는 역할을 하는 원위 말단 표면에서 종결된다. 통상적으로, 이러한 돌출부들은, 예를 들어, 최대 약 0.10 인치 높이, 및 최대 약 0.06 인치 폭일 수 있다. 높이는, 롤의 베이스 원주면으로부터 원위 선단부, 또는 예를 들어, 접합이 형성되고 있는 물질 웹과 실제로 만나는 지면까지의 돌출부의 치수로서 정의된다.

일차 접합 패턴(60) 및 이차 접합 패턴(64) 뿐만 아니라, 개별 접합 요소(54)는, 2개의 물질 웹을 함께 접합하기 위해, 압력, 열 에너지 및 압력, 또는 초음파 주파수 에너지 및 압력을 인가하는 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 방법에 의해 활성화될 수 있다. 바람직하게, 초음파 에너지가 사용될 때, 예를 들어, 앤빌 롤(20)은 당 기술분야에 공지된 바와 같이, 초음파 혼(15)의 공진 주파수를 불량으로 간섭하지 않도록 적절히 크기를 갖는다.

도 1 및 도 2를 다시 참조하면, 제1 에너지 적용 장치(18)는 일차 접합 패턴(60) 및 이차 접합 패턴(62)을 포함한다. 이차 접합 패턴(62)과 조합된 일차 접합 패턴(60)은 교차 기계 방향(30)으로 제1 에너지 적용 장치(18)를 가로질러 연속적으로 연장된다. 바람직하게, 작동 동안, 일차 접합 패턴(60)은 교차 기계 방향(30)으로 불연속 접촉을 제공하고, 이차 접합 패턴(62)은 교차 기계 방향(30)으로 연속 접촉을 제공한다.

일 실시예에서, 물질 웹들(12, 14)이 초음파 접합 시스템(10)을 통과함에 따라, 각각의 돌출부 또는 접합 요소들(54, 56)에 대응하는 웹들 상의 위치에서 웹들(12, 14)에 에너지가 적용되어, 두 개의 웹 물질을 함께 접합해서 복합체 웹을 형성하게 된다. 다른 실시예에서, 물질 웹들(12, 14)이 초음파 접합 시스템(10)을 통과함에 따라, 일차 접합 패턴(60) 상의 각각의 돌출부(54)에만 대응하는 웹들 상의 위치에서 웹들에 에너지가 적용되어, 두 개의 웹 물질(12, 14)을 함께 접합해서 복합체 웹(16)을 형성하게 된다. 본 실시예에서, 이차 접합 패턴(62)은, 초음파 혼(24)이 앤빌(22) 및 물질 웹(12, 14) 위로 지나갈 때 그것에 대한 지지부로서 작용한다.

일차 접합 패턴(60)은 일차 접합 패턴 요소들(54)의 원위 말단 표면들 중 하나의 전체 면적으로 정의된 일차 접합 구역을 포함한다. 이차 접합 패턴(62)은 이차 접합 패턴 요소들(56)의 원위 말단 표면들 중 하나의 전체 면적으로 정의된 이차 접합 구역을 포함한다. 바람직하게, 일차 접합 구역은 이차 접합 영역보다 크다. 바람직한 실시예들에서, 이차 접합 구역은 일차 접합 구역의 약 10과 약 49% 사이이다.

도 3은 상승된 접합 요소들(54)의 일차 접합 패턴(60) 및 상승된 접합 요소들(56)의 이차 접합 패턴(62)을 예시하는 앤빌(22)의 바람직한 일 실시예를 도시한다. 일차 접합 패턴(60)은 기계 방향(32)으로 연장되는 별개의 바의 적어도 하나의 줄(68)을 포함한다. 본 실시예에서, 일차 접합 패턴(60)은 교차 기계 방향(30)으로 이격된 기계 방향(32)으로 연장되는 별개의 바의 두 줄(68, 70)을 포함하고, 양쪽 줄(68, 70)은 앤빌(22)의 양쪽 에지 모두를 따라 연장된다. 이러한 일차 접합 패턴(60)은 의복이 접합 축에 수직으로 팽팽해질 때 복합재의 최대 넥-다운(neck-down) 및 신장율을 허용하도록 구성된다.

본 실시예에서, 이차 접합 패턴(62)은 일차 접합 패턴(60) 내의 별개의 바의 두 줄(68, 70) 사이에 놓이고, 교차 기계(30) 및 기계 방향(32) 모두로 연장되는 별개의 바의 줄(72)을 포함한다.

이차 접합 패턴(62)의 별개의 바는 이격되어 있고, 바람직하게는 이차 접합 패턴(62)이 교차 기계 방향(30)으로 연속적이지 않아서 접합 동안 복합체(16)의 단절을 방지한다. 이는, 웹(16)이 제조 라인에서 계속될 때, 그의 추가 가공을 허용한다. 조합될 때 일차 및 이차 접합 패턴(60, 62)은 에너지 경로 장소(35)의 전체 길이로 연장되어 작동 중에 앤빌(22) 위에서의 초음파 혼(24)의 지지를 보장한다는 점을 주목하는 것이 중요하다. 또한, 연속적이지는 않지만,이차 접합 패턴(62) 내의 별개의 바들의 비스듬함으로 인해 에너지 적용 경로(35)를 가로지르는 동작 동안 연속적인 접촉으로도 이어져 초음파 혼(24)의 지지를 보장할 수도 있다.

동작을 통해 초음파 혼(24)을 지지하는 것의 상당한 이점은 접합 강도의 더 양호한 균일성에 더하여 힘 피드백 스파이크의 감소이다. 피드백 스파이크는 앤빌과 회전식 초음파 혼 사이의 종래의 접합 패턴들의 접촉 변화의 특징의 결과로서 발생한다. 종래의 접합 패턴은 각각의 평균 복합체 접촉 길이에 비해 복합체 접촉 길이의 큰 폭의 변화를 보여주는 경향이 있다. 복합체 접촉 길이의 변화는 종래의 접합 패턴에 대한 힘 분포의 대응하는, 통상적으로는 비례하는 변화를 야기한다. 이러한 변화는, 예를 들어 접합 패턴의 길이를 따라서 그리고 그에 가로질러 수직하게 연장되는 지점들의 서로 수직인, 줄들 및 선들의 직사각형의 배열을 정의하는 접합 패턴들의 결과이다. 따라서, 이러한 종래의 패턴들의 복합체 접촉 길이는, 줄이 닙 내에 있을 때, 최대 접촉 길이에서 0까지, 또는 0에 근접하는 어떤 것까지, 지점들의 각각의 가로지르는 줄에 대하여 다양해서, 지점/도트/원들의 각 줄에서 대응하는 힘 스파이크 극치를 발생시키고, 이로써 지점들의 연속하는 가로방향 줄들 사이에서 이어한 앤빌 롤의 효과적인 직경이 약간 다양하고, 여기서 각각의 이러한 변화가 닙에서의 혼과 앤빌의 진동에 기여한다.

접합 시스템의 에너지 경로(35) 동작의 전체 길이를 연장시키는 일차 및 이차 접합 패턴(60, 62)을 조합함으로써, 본원에서 설명하는 동작 동안 앤빌(22) 위에서 초음파 혼(24)을 지지하는 것을 보장하며, 힘 스파이크를 감소시키고, 가공에 대한 더욱 안정성이 생성되게 한다. 이는 복합체 웹 내부의 접합 가변성을 낮춤으로써, 물질의 연신과 접합의 강도를 증가시킨다.

도 4는 상승된 접합 요소들(54)의 일차 접합 패턴(60) 및 상승된 접합 요소들(56)의 이차 접합 패턴(62)을 예시하는 앤빌(22)의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 도 3과 유사하게, 일차 접합 패턴은 기계 방향(32)으로 연장되는 별개의 바의 두 줄(68, 70)을 포함하고, 별개의 바는 교차 기계 방향(30)으로 이격되어 있다. 본 실시예에서, 이차 접합 패턴(62)은 일차 접합 패턴(60) 내의 별개의 바의 두 줄(68, 70) 사이에 배치되고, 교차 기계 방향(30)으로 연장되는 별개의 원형 요소들(75)의 적어도 한 줄(62)을 포함한다. 이차 접합 패턴(62)의 별개의 바는 이격되어 있고, 바람직하게는 이차 접합 패턴(62)이 교차 기계 방향(30)으로 연속적이지 않아서 접합 동안 복합체의 단절을 방지한다. 유사하게, 조합될 때 본 실시예의 일차 및 이차 접합 패턴(60, 62)은 에너지 경로 장소(35)의 전체 길이로 연장되어 작동 중에 앤빌(22) 위에서의 초음파 혼(24)의 지지를 보장한다.

도 5는 상승된 접합 요소들(54)의 일차 접합 패턴(60) 및 상승된 접합 요소들(56)의 이차 접합 패턴(62)을 예시하는 앤빌(22)의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 도 3과 유사하게, 일차 접합 패턴(60)은 기계 방향(32)으로 연장되는 별개의 바의 두 줄(68, 70)을 포함하고, 별개의 바는 교차 기계 방향으로 이격되어 있다. 본 실시예에서, 이차 접합 패턴(62)은 일차 접합 패턴(60) 내의 별개의 바의 두 줄(68, 70) 사이에 배치되고, 교차 기계(30) 및 기계 방향(32) 양쪽으로 연장되는 별개의 바의 줄을 포함한다. 또한, 이차 접합 패턴(62)의 별개의 바는 내부에 형성된 갭(74)을 가질 수 있으며, 이차 접합 패턴(62)이 교차 기계 방향(30)으로 연속적이지 않아서 접합 동안 복합체의 단절을 방지한다.

도 6은 상승된 접합 요소들(54)의 일차 접합 패턴(60) 및 상승된 접합 요소들(56)의 이차 접합 패턴(62)을 예시하는 앤빌(22)의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 도 3과 유사하게, 일차 접합 패턴은 기계 방향(32)으로 연장되는 별개의 바의 두 줄(68, 70)을 포함하고, 별개의 바는 교차 기계 방향으로 이격되어 있다. 본 실시예에서, 이차 접합 패턴(62)은 일차 접합 패턴(60) 내의 별개의 바의 두 줄(68, 70) 사이에 배치되고, 교차 기계(30) 및 기계 방향(32) 양쪽으로 연장되는 바들의 갈매기모양 패턴(chevron pattern, 76)을 포함한다. 또한, 이차 접합 패턴(62)의 갈매기모양 패턴(76)은 내부에 형성된 갭(74)을 가질 수 있으며, 이차 접합 패턴(62)이 교차 기계 방향(30)으로 연속적이지 않아서 접합 동안 복합체의 단절을 방지한다.

도 7은 상승된 접합 요소들(54)의 일차 접합 패턴(60) 및 상승된 접합 요소들(56)의 이차 접합 패턴(62)을 예시하는 앤빌(22)의 다른 바람직한 실시예를 도시한다. 도 3과 유사하게, 일차 접합 패턴(60)은 교차 기계 방향으로 이격된 기계 방향(32)으로 연장되는 별개의 바의 두 줄(68, 70)을 포함한다. 본 실시예에서, 이차 접합 패턴(62)은 일차 접합 패턴(60) 내의 별개의 바의 두 줄(68, 70) 사이에 배치되고, 일차 접합 패턴(60)에 인접한 기계 방향(32)으로 연장되는 물질(78)의 단일 줄을 포함한다. 또한, 이차 접합 패턴(62)의 물질(78)의 단일 줄은 내부에 형성된 갭(74)을 가질 수 있으며, 이차 접합 패턴(62)이 교차 기계 방향(30)으로 연속적이지 않아서 접합 동안 복합체의 단절을 방지한다. 이 설계는, 조합될 때 본 실시예의 일차 및 이차 접합 패턴(60, 62)이 동작 동안 에너지 경로 장소(35)의 전체 길이로 연장되어 앤빌 위에서의 초음파 혼(24)의 지지를 보장한다.

도 3 내지 도 7에 기재된 패턴들은 Rajala 등의 미국 특허 제5,667,608호 내에 기재된 것과 같은 회전식 초음파 시스템과 함께 사용하기 위한 것으로, 여기서 접합 동안 혼과 앤빌 간의 상대 운동이 없는, 플런지 타입 초음파 접합에 반하여 작동 동안 초음파 혼 롤이 앤빌 표면을 따라 롤링된다. 여기에서 설명된 앤빌 패턴(60, 62)은, 보다 낮은 접합 강도 가변성 및 보다 큰 생산성을 초래하는, 접합 강도 가변성 및 발생기 과부하를 최소화하는, 앤빌(22)을 따라 롤링함에 따라 혼(24)에 대한 연속 지지를 제공한다.

초음파 접합 시스템(10)은 기저귀, 훈련용 팬티, 여성용 위생 제품, 실금 의복 등과 같은 일회용 타입의 의복을 제조하는 데에 사용될 수 있다. 초음파 접합 시스템은 연속 조합된 웹에서 일회용 타입 의복을 제조하는 데 사용될 수 있으며, 여기에서 웹에서 의복은 웹에 가로질러 연장되고, 의복의 허리 부분은 웹의 기계 방향을 따라 연장되고, 의복의 전방 및 후방 부분은 웹의 대향한 측면들에 있다. 예시된 실시예들에서, 접합은 최종 의복의 측면 솔기의 최종 위치에 일반적으로 대응하는 위치에서 제1 및 제2 물질 웹을 결합한다.

도 8a 내지 도 8d에 도시된 바와 같이, 복합체 웹(16)은, 제1 물질 웹(12)과 제2 물질 웹(14)을 조합하고 도 3에 도시한 일차 및 이차 접합 패턴(60, 62)을 이용하여 초음파 접합 시스템(10)에 의해 형성된다. 도 8a는 복합체 웹(16) 내에 생성되는 일차 접합 패턴(82) 및 이차 접합 패턴(84)을 보여주는 복합체 웹(16)의 상면도를 도시한다. 총 접합 에너지의 절반 미만이 이차 접합 패턴을 통해 적용되었기 때문에, 상기 이차 접합 패턴(84)은 측면 솔기 접합 강도에 기여하지 않고, 복합체 웹(16)이 접합 축에 수직으로 팽팽해질 때 의복 물질의 교차 기계 방향 넥-다운을 억제하지 않는다. 도 8b 및 도 8c는 절단 선(86)에서 물질 내의 이차 접합 패턴에 대응하는 일차 접합 패턴들 사이에서 물질을 절단하기 전 및 후의 복합재(16)의 단면도를 도시한다. 일단 절단되면, 복합체 웹(16)은 2개의 제품(90, 92)으로 절단되고, 도시된 바와 같이, 흡수 용품의 측면 패널을 나타낸다. 일차 접합 패턴(82)은 소비자가 제품(90, 92)을 사용하기 위해 요구되는 접합 강도를 갖는 플랜지형 측면 솔기(94)를 초래한다.

상세한 설명에서 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서, 본 명세서에서 참고로 원용되며; 임의의 문헌 인용이 본 발명에 대한 종래 기술이라는 점을 인정하는 것으로 해석해서는 안 된다. 본 명세서 내의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 원용된 문헌에서의 용어의 임의의 의미 또는 정의와 모순되는 정도까지 본 명세서 내의 용어에 할당된 의미 또는 정의가 적용될 것이다.

본 발명의 특정 실시예들을 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고서 다양한 다른 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 모든 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims

제1 물질 웹을 제2 물질 웹에 접합해서 복합재를 형성하는 방법으로, 상기 방법은
(a) 기계 방향으로 이동하는 제1 물질 웹 및 제2 물질 웹을 제공하는 단계;
(b) 상기 교차 기계 방향으로 가로질러 연장되는 제1 에너지 적용 장치를 제공하는 단계로, 상기 제1 에너지 적용 장치는 일차 접합 패턴 및 이차 접합 패턴을 포함하고, 여기서 상기 이차 접합 패턴과 조합된 상기 일차 접합 패턴은 상기 교차 기계 방향으로 연속적으로 연장되는, 단계;
(c) 제2 에너지 적용 장치를 제공하는 단계; 및
(d) 상기 제2 에너지 적용 장치를 상기 교차 기계 방향으로 이동시키고, 이에 따라 상기 제1 에너지 적용 장치 위로 상기 제2 에너지 적용 장치를 연장시키고, 상기 제1 및 제2 에너지 적용 장치를 조합하여 작동시키고, 이에 따라 상기 제1 물질 웹과 제2 물질 웹을 가로질러 점진적으로 이동하는 선에서 상기 제1 물질 웹과 제2 물질 웹에 에너지를 적용해서 상기 제1 물질 웹을 상기 제2 물질 웹에 접합시키는 단계를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 에너지 적용 장치는 앤빌을 포함하고, 상기 제2 에너지 적용 장치는 회전식 초음파 혼을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에너지 적용 장치를 조합하여 작동시키고, 이에 따라 상기 제1 물질 웹과 제2 물질 웹에 에너지를 적용하는 단계는 상기 일차 접합 패턴을 통해서만 접합시키는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 제1 및 제2 에너지 적용들을 조합하여 작동시킬 때 상기 이차 에너지 적용 장치에 대한 지지를 제공하는, 방법.
제4항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 제1 물질 웹과 상기 제2 물질 웹에 에너지를 제공하지 않는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 교차 기계 방향으로 불연속적인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 일차 접합 패턴은 상기 기계 방향으로 연장되는 별개의 바의 적어도 한 줄을 포함하고, 여기서 상기 별개의 바는 상기 교차 기계 방향으로 이격되어 있고, 여기서 상기 이차 접합 패턴은 상기 별개의 바들이 이격되어 있는 경우에 지지를 제공하는, 방법.
제7항에 있어서, 상기 일차 접합 패턴은 상기 기계 방향으로 연장되는 별개의 바의 두 줄을 포함하고 여기서 상기 별개의 바는 상기 교차 기계 방향으로 이격되어 있는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 기계 방향에 대하여 각도로 연장되는 별개의 바를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 교차 기계 방향으로 상기 제1 에너지 적용 장치를 가로질러 연장되는 일련의 원형 요소를 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 물질 웹을 상기 제2 물질 웹에 접합시킨 후 추가 처리를 위해 상기 웹을 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1항에 있어서, 상기 일차 접합 패턴은 일차 접합 구역을 포함하고, 상기 이차 접합 패턴은 이차 접합 구역을 포함하고, 여기서 상기 이차 접합 구역은 상기 일차 접합 구역의 약 10 내지 약 49%인, 방법.
제1항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에너지 적용 장치를 조합하여 작동시킬 때 압력을 가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제1 물질 웹을 제2 물질 웹에 접합하는 방법으로, 상기 방법은
(a) 기계 방향으로 이동하는 제1 물질 웹 및 제2 물질 웹을 제공하는 단계;
(b) 상기 교차 기계 방향으로 가로질러 연장되는 제1 에너지 적용 장치를 제공하는 단계로, 상기 제1 에너지 적용 장치는 일차 접합 패턴 및 이차 접합 패턴을 포함하는, 단계;
(c) 제2 에너지 적용 장치를 제공하는 단계; 및
(d) 상기 제2 에너지 적용 장치를 상기 교차 기계 방향으로 이동시키고, 이에 따라 상기 제1 에너지 적용 장치 위로 상기 제2 에너지 적용 장치를 연장시키고 상기 제1 및 제2 에너지 적용 장치를 조합하여 작동시키고, 이에 따라 상기 제1 물질 웹과 제2 물질 웹을 가로질러 점진적으로 이동하는 선에서 상기 제1 물질 웹과 제2 물질 웹에 에너지를 적용해서 복합재를 형성하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 일차 접합 패턴은 상기 교차 기계 방향으로 상기 제1 에너지 적용 장치와 상기 제2 에너지 적용 장치 사이에 불연속 접촉을 제공하고, 상기 이차 접합 패턴은 상기 교차 기계 방향으로 상기 제1 에너지 적용 장치와 상기 제2 에너지 적용 장치 사이에 연속 접촉을 제공하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 에너지 적용 장치는 앤빌을 포함하고, 그리고 상기 제2 에너지 적용 장치는 회전식 초음파 혼을 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에너지 적용 장치를 조합하여 작동시키고, 이에 따라 상기 제1 물질 웹과 제2 물질 웹에 에너지를 적용하는 단계는 상기 일차 접합 패턴을 통해서만 접합시키는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 제1 및 제2 에너지 적용들을 조합하여 작동시킬 때 상기 이차 에너지 적용 장치에 대한 지지를 제공하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 제1 물질 웹과 상기 제2 물질 웹에 에너지를 제공하지 않는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 교차 기계 방향으로 불연속적인, 방법.
제14항에 있어서, 상기 일차 접합 패턴은 상기 기계 방향으로 연장되는 별개의 바의 적어도 한 줄을 포함하고, 여기서 상기 별개의 바는 상기 교차 기계 방향으로 이격되어 있고, 여기서 상기 이차 접합 패턴은 상기 별개의 바들이 이격되어 있는 경우에 지지를 제공하는, 방법.
제20항에 있어서, 상기 일차 접합 패턴은 상기 기계 방향으로 연장되는 별개의 바의 두 줄을 포함하고 여기서 상기 별개의 바는 상기 교차 기계 방향으로 이격되어 있는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 기계 방향에 대하여 각도로 연장되는 별개의 바를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 이차 접합 패턴은 상기 교차 기계 방향으로 상기 제1 에너지 적용 장치를 가로질러 연장되는 일련의 원형 요소를 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 물질 웹을 상기 제2 물질 웹에 접합시킨 후 추가 처리를 위해 상기 웹을 유지하는 단계를 더 포함하는, 방법.
제14항에 있어서, 상기 일차 접합 패턴은 일차 접합 구역을 포함하고, 상기 이차 접합 패턴은 이차 접합 구역을 포함하고, 여기서 상기 이차 접합 구역은 상기 일차 접합 구역의 약 10 내지 약 49%인, 방법.
제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 에너지 적용 장치를 조합하여 작동시킬 때 압력을 가하는 단계를 더 포함하는, 방법.