KR20210002751A - 기계식 체결구, 체결 시스템, 및 일회용 흡수 용품 - Google Patents

기계식 체결구, 체결 시스템, 및 일회용 흡수 용품 Download PDF

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마이클 알. 고르만
신 가토
타다토 오리타니
지쿤 장
닐라칸단 찬드라세카란
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쓰리엠 이노베이티브 프로퍼티즈 캄파니
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Abstract

열가소성 배킹, 및 포스트를 구비한 다수의 직립 체결 요소로서, 상기 포스트는 열가소성 배킹에 부착된 근위 단부 및 면적이 포스트의 단면적보다 큰 캡을 포함하는 원위 단부를 갖는, 상기 다수의 직립 체결 요소를 포함하는 기계식 체결구가 개시된다. 기계식 체결구의 평량은 제곱 미터당 25 그램 내지 제곱 미터당 75 그램의 범위 내이고, 다수의 직립 체결 요소의 높이는 최대 300 마이크로미터이다. 기계식 체결구를 포함하는 체결 시스템 및 일회용 흡수 용품이 또한 개시된다.

Description

기계식 체결구, 체결 시스템, 및 일회용 흡수 용품{MECHANICAL FASTENER, FASTENING SYSTEM, AND DISPOSABLE ABSORBENT ARTICLE}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 그 개시 내용이 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된, 2011년 9월 16일자로 출원된 미국 가출원 제61/535,639호 및 2012년 6월 1일자로 출원된 제61/654,492호의 우선권을 주장한다.
후크 및 루프 체결구(hook and loop fastener)로도 불리는 기계식 체결구(mechanical fastener)는 전형적으로 후크 부재로서 유용한 루프-맞물림 헤드를 갖춘 복수의 근접하게 이격된 직립 돌기를 포함하고, 루프 부재는 전형적으로 복수의 직조, 부직 또는 편직 루프를 포함한다. 기계식 체결구는 수많은 응용에서 해제가능한 부착을 제공하는 데 유용하다. 예를 들어, 기계식 체결구는 착용가능한 일회용 흡수 용품에서 그러한 용품을 사람의 신체 주위에 체결시키기 위해 널리 사용된다. 전형적인 구성에서, 예를 들어 기저귀 또는 실금 의류의 후방 허리 부분에 부착되는 체결 탭 상의 후크 스트립(strip) 또는 패치(patch)가 전방 허리 영역 상의 루프 재료의 랜딩 구역(landing zone)에 체결될 수 있거나, 후크 스트립 또는 패치가 전방 허리 영역에서 기저귀 또는 실금 의류의 백시트(backsheet)(예컨대, 부직포 백시트)에 체결될 수 있다. 기계식 체결구는 또한 생리대와 같은 일회용 용품에 유용하다. 생리대는 전형적으로 착용자의 속옷에 인접하게 배치되도록 의도되는 백 시트를 포함한다. 백 시트는 생리대를 속옷에 확고하게 부착시키기 위해 후크 체결구 요소를 포함할 수 있으며, 이러한 속옷은 후크 체결구 요소와 기계식으로 맞물린다.
후크 및 루프 체결 시스템은 적어도 2개의 맞물림 강도 특성을 포함할 수 있다: 박리 강도 및 전단 강도. 박리 강도는 하나의 체결 부재를 상향으로 그리고 다른 하나의 체결 부재로부터 멀어지게 박리시킴으로써 체결 부재들을 서로 맞물림 해제시키는 데 필요한 힘에 해당한다. 전단 강도는 체결 부재들 중 적어도 하나를 체결 부재들에 평행한 평면에서 다른 하나로부터 멀어지게 당김으로써 체결 부재들을 서로 맞물림 해제시키는 데 필요한 힘에 해당한다. 전형적으로, 체결 부재들의 맞물림 강도는 박리에서보다 전단에서 더 높다. 체결 부재들이 의도적으로 분리될 때 박리 강도가 하나의 인자일 수 있지만, 전형적으로, 전단 강도가 통상의 사용 동안 체결 부재들을 함께 유지시키는 것을 담당한다.
본 발명은 종래의 기계식 체결구 및 체결 시스템에 비해 상대적으로 낮은 평량을 갖는 기계식 체결구를 제공하고, 또한 기계식 체결구를 포함하는 일회용 흡수 용품을 제공한다. 기계식 체결구의 평량을 감소시키는 것은 보다 낮은 제조 비용의 결과를 가져오고, 유리하게는 예를 들어 기계식 체결구를 포함하는 일회용 흡수 용품이 버려질 때 폐기되는 열가소성재의 양을 감소시킨다. 그의 낮은 평량에도 불구하고, 본 명세서에 개시된 기계식 체결구는 전단 및 박리 시험에 의해 측정될 때 더 높은 평량의 기계식 체결구와 유사하거나 그보다 우수한 루프 재료에 대한 맞물림을 갖는다. 루프 재료에 대한 높은 맞물림은, 일회용 흡수 용품 상의 재료의 비용 및 양을 감소시키기 위해 일회용 흡수 용품에 더욱 빈번히 사용되고 있는 이른바 저-로프트(low-loft) 루프 재료에 대해서도 관찰된다. 따라서, 본 명세서에 개시된 기계식 체결구는 높은 재료 효율을 갖는 것으로 고려될 수 있다. 전형적으로, 본 명세서에 개시된 기계식 체결구는 또한 직립 체결 요소를 갖는 제1 표면 및 반대편의 제2 표면 둘 모두 상에서의 촉감이 부드럽다.
일 태양에서, 본 발명은 열가소성 배킹(backing), 및 포스트(post)를 구비한 다수의 직립 체결 요소로서, 상기 포스트는 열가소성 배킹에 부착된 근위 단부 및 면적이 포스트의 단면적보다 큰 캡(cap)을 가진 원위 단부를 갖는, 상기 다수의 직립 체결 요소를 포함하는 기계식 체결구를 제공한다. 기계식 체결구의 평량은 제곱 미터당 25 그램 내지 제곱 미터당 75 그램의 범위 내이고, 다수의 직립 체결 요소의 높이는 최대 300 마이크로미터이다. 몇몇 실시예에서, 기계식 체결구의 평량은 제곱 미터당 40 그램(gsm) 내지 75 gsm, 50 gsm 내지 75 gsm, 또는 55 내지 70 gsm일 수 있다.
다른 태양에서, 본 발명은 전술된 기계식 체결구 및 기계식 체결구와 맞물리기 위한 루프 재료를 포함하는 체결 시스템을 제공한다. 몇몇 실시예에서, 루프 재료의 섬유의 평량은 제곱 미터당 10 그램 내지 제곱 미터당 30 그램의 범위 내이다.
다른 태양에서, 본 발명은 전술된 기계식 체결구 또는 체결 시스템을 포함하는 일회용 흡수 용품을 제공한다.
본 출원에서, 부정관사("a", "an") 및 정관사("the")와 같은 용어는 오직 단수의 것만을 지칭하고자 하는 것이 아니라, 특정 예가 예시를 위해 사용될 수 있는 전반적인 부류를 포함하고자 하는 것이다. 용어 부정관사("a", "an") 및 정관사("the")는 용어 "적어도 하나"와 상호교환가능하게 사용된다. 목록에 선행하는 어구, "~ 중 적어도 하나" 및 "~ 중 적어도 하나를 포함한다"는 목록 중 임의의 하나의 항목 및 목록 중 둘 이상의 항목의 임의의 조합을 지칭한다. 모든 수치 범위는 달리 언급되지 않는 한 그 종점(endpoint)들 및 종점들 사이의 정수가 아닌 값을 포함한다.
용어 "직립"은 열가소성 배킹으로부터 돌출되는 포스트와 관련되고, 배킹에 수직하게 서 있는 포스트 및 배킹에 90도 외의 각도로 있는 포스트를 포함한다.
용어 "다수의"는 하나 초과를 의미하고, 임의의 원하는 수의 직립 체결 요소를 포함할 수 있다.
용어 "제1" 및 "제2"는 본 발명에서 단지 그들의 상대적 의미로 사용된다. 달리 언급되지 않는 한, 그들 용어는 단지 하나 이상의 실시예의 설명의 편의상 사용되는 것이 이해될 것이다.
본 발명의 상기 개요는 본 발명의 각각의 개시되는 실시예 또는 모든 구현예를 기술하고자 하는 것이 아니다. 하기의 기재는 더 구체적으로 예시적인 실시예를 예시한다. 따라서, 도면 및 하기의 설명은 단지 예시 목적을 위한 것이고, 본 발명의 범주를 과도하게 제한하는 방식으로 읽혀져서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다.
본 발명은 첨부 도면과 관련하여 본 발명의 다양한 실시예의 하기의 상세한 설명을 고려함으로써 더 완전하게 이해될 수 있다.
<도 1>
도 1은 직립 체결 요소의 다양한 치수가 도시된, 본 명세서에 개시된 기계식 체결구에 유용한 열가소성 배킹 상의 예시적인 직립 체결 요소의 측면도.
<도 2>
도 2는 본 발명에 따른 기계식 체결구를 포함하는 예시적인 일회용 흡수 용품의 사시도.
이제 하나 이상의 예가 도면에 예시되는 본 발명의 실시예가 상세히 참조될 것이다. 하나의 실시예의 일부로서 예시되거나 기술되는 특징부가 제3 실시예를 또한 산출하도록 다른 실시예와 함께 사용될 수 있다. 본 발명은 이들 및 다른 변형예 및 변경예를 포함하는 것으로 의도된다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기계식 체결구는 열가소성 배킹(14)을 포함하며, 이때 다수의 직립 체결 요소(11)가 열가소성 배킹(14)에 부착된다. 도 1에 예시된 실시예에 도시된 바와 같이, 다수의 직립 체결 요소(11)는 포스트(10)를 구비하며, 상기 포스트는 열가소성 배킹(14)에 부착된 근위 단부(10a) 및 포스트(10)의 단면적보다 큰 면적을 가진 캡(12)을 포함하는 원위 단부(10b)를 갖는다. 캡(12)은 포스트를 넘어 돌출 거리(overhang distance) "o"로 연장된다. 직립 체결 요소의 높이 "h"는 도 1에 도시된 바와 같이 직립 체결 요소(11)의 원위 단부(10b)와 열가소성 배킹(14) 사이의 거리이다. 열가소성 배킹(14)의 두께 "t", 포스트의 그의 기부에서의 폭 "w", 캡 바로 아래에서의 포스트의 폭 "w1", 및 캡의 폭 "w2"가 또한 도 1에 도시된다.
다양한 인자가 기계식 체결구의 평량에 영향을 미친다. 예를 들어, 보다 낮은 밀도의 열가소성 중합체의 사용이 기계식 체결구의 평량을 감소시킬 것이다. 또한, 직립 체결 요소의 높이 "h" 및 폭 "w"가 기계식 체결구 내의 재료의 양에 영향을 미쳐, 그의 평량에 영향을 미친다. 예시된 실시예에서, 캡 폭 "w2"와 관련되는 캡 내의 재료의 양이 또한 평량에 영향을 미친다. 배킹의 두께 "t"는 기계식 체결구의 평량에 큰 영향을 미치는 경향이 있다. 전형적으로, 본 명세서에 개시된 기계식 체결구 내의 배킹의 두께 "t"는 20 마이크로미터(㎛) 내지 80 ㎛의 범위 내이다. 몇몇 실시예에서, 배킹의 두께 "t"는 30 ㎛ 내지 75 ㎛, 40 ㎛ 내지 75 ㎛, 20 ㎛ 내지 70 ㎛, 또는 30 ㎛ 내지 70 ㎛의 범위 내이다. 본 출원의 목적을 위해, 도 1과 관련하여 본 명세서에 기술된 그리고 특허청구범위에 기술된 직립 체결 요소의 모든 치수는 광학 현미경에 의해 측정된다.
직립 체결 요소의 높이 "h"는 평량을 75 gsm 이하로 유지시키기에 충분히 낮고, 루프 재료(예컨대, 저-로프트 루프 재료)에 대한 우수한 맞물림을 제공한다. 본 발명에 따른 기계식 체결구에서, 직립 체결 요소(11)는 최대 300 ㎛, 몇몇 실시예에서는 최대 285 ㎛, 275 ㎛, 또는 250 ㎛의 최대 높이 "h"를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 본 발명에 따른 기계식 체결구는 40 ㎛ 이상, 몇몇 실시예에서는 50 ㎛, 100 ㎛, 또는 140 ㎛ 이상의 최소 높이 "h"를 갖는 직립 체결 요소(11)를 구비한다. 몇몇 실시예에서, 본 발명에 따른 기계식 체결구는 150 ㎛ 내지 300 ㎛, 40 ㎛ 내지 285 ㎛, 100 ㎛ 내지 275 ㎛, 140 ㎛ 내지 250 ㎛, 50 ㎛ 내지 300 ㎛, 50 ㎛ 내지 285 ㎛, 50 ㎛ 내지 275 ㎛, 100 ㎛ 내지 250 ㎛, 100 ㎛ 내지 285 ㎛, 100 ㎛ 내지 300 ㎛, 140 ㎛ 내지 275 ㎛, 또는 155 ㎛ 내지 250 ㎛의 범위 내의 높이 "h"를 갖는 직립 체결 요소(11)를 구비한다.
전형적으로, 본 발명에 따른 기계식 체결구 내의 직립 체결 요소(11)는 최대 약 2:1, 1.5:1, 또는 1.2:1의 종횡비(즉, 가장 넓은 폭 치수 "w"에 대한 높이 "h"의 비)를 갖는다. 포스트(10)는 최대 250 ㎛ 및 100 ㎛ 이상의 최대 폭 치수 "w"를 가진 단면을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(10)는 125 ㎛ 내지 200 ㎛ 또는 135 ㎛ 내지 190 ㎛의 범위 내의 폭 치수 "w"를 가진 단면을 갖는다. 용어 "폭 치수"는 원형 단면을 가진 포스트(10)의 직경을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 포스트(10)가 하나 초과의 폭 치수를 가질 때(예컨대, 직사각형 또는 타원형 단면 형상의 포스트에서), 본 명세서에 기술된 종횡비는 최대 폭 치수에 대한 높이이다.
본 발명에 따른 기계식 체결구에서, 예를 들어 후술되는 방법들 중 임의의 방법에 의해 제조될 수 있는 직립 체결 요소(11)는 예를 들어 근위 단부(10a)로부터 원위 단부(10b)를 향해 테이퍼 형성된(taper) 포스트(10)를 구비할 수 있다. 근위 단부(10a)는 폭 치수가 도 1에 도시된 "w1"인 캡(12)에 인접한 포스트(10)보다 큰 폭 치수 "w"를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트(10)는 캡 바로 아래에서 100 ㎛ 내지 200 ㎛, 120 ㎛ 내지 195 ㎛, 또는 130 ㎛ 내지 185 ㎛의 범위 내의 폭 치수 "w1"을 갖는다. 테이퍼 형성은 후술되는 방법에서 주형 표면으로부터 포스트(10)의 제거를 용이하게 할 수 있다. 역시, 전술된 종횡비는 최대 폭 치수 "w"에 대한 높이 "h"이다.
본 명세서에 기술된 기계식 체결 요소는 전형적으로 면적이 포스트의 단면적보다 큰 캡을 구비한다. 몇몇 실시예에서, 포스트의 단면적은 캡 바로 아래에서(예컨대, 폭 "w1"이 도시된 지점에서) 측정된다 또한, 형성된 캡의 폭 치수 대 근위 단부에서 측정된 포스트의 비가 전형적으로 적어도 1.01:1 또는 1.2:1이고, 최대 2:1일 수 있다. 다시 도 1을 참조하면, 캡(12)은 최대 380 ㎛ 및 150 ㎛ 이상의 최대 폭 치수 "w2"를 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캡(12)은 150 ㎛ 내지 350 ㎛ 또는 170 ㎛ 내지 340 ㎛의 범위 내의 폭 치수 "w2"를 갖는다. 폭 치수 "w2"는 캡을 위에서 관찰함으로써 측정된다. 용어 "폭 치수"는 원형 단면을 가진 캡(12)의 직경을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 캡(12)이 하나 초과의 폭 치수를 가질 때(예컨대, 직사각형 또는 타원형 단면 형상의 캡에서), "w2"는 캡(12)의 가장 넓은 지점에서 측정된다.
캡(12)의 폭 "w2"와 원위 단부(10b)를 향한 포스트(10)의 폭은 캡 돌출량 "o"와 관련된다. 구체적으로, 예시된 실시예의 캡 돌출량 "o"는 공식(캡 폭 "w2" - 원위 단부에서의 포스트 폭)을 2로 나눔으로써 계산된다. 본 발명에 따른 기계식 체결구의 몇몇 실시예에서, 돌출 거리는 최대 90 ㎛이다. 달리 말하면, 돌출부는 포스트를 넘어 최대 90 ㎛로 연장된다. 몇몇 실시예에서, 돌출량은 최대 85, 84 ㎛, 82 ㎛, 또는 80 ㎛이다. 돌출량의 최소량은 예를 들어 본 명세서에 개시된 기계식 체결구와 맞물리도록 선택되는 루프의 섬유 직경에 기초하여 선택될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 돌출량은 5 ㎛ 또는 10 ㎛ 이상이다. 돌출량은 예를 들어 5 ㎛ 내지 84 ㎛, 5 ㎛ 내지 80 ㎛, 또는 5 ㎛ 내지 75 ㎛의 범위 내일 수 있다. 본 명세서에 개시된 기계식 체결구가 패드 고정을 위해 사용되는 실시예의 경우(예컨대, 후술되는 바와 같은 성인 실금 용품에서), 돌출량은 예를 들어 5 ㎛ 내지 65 ㎛의 범위 내일 수 있다.
본 발명에 따른 기계식 체결구는 전술된 바와 같이 계산되는 돌출 거리 대 높이 "h"의 비를 가진 직립 체결 요소를 구비한다. 이러한 비는 직립 체결 요소가 전단력에 노출된 때 캡 또는 포스트가 어느 정도 굽혀질 것인지와 관련되며, 따라서 여기에서 편의상 "굽힘 지수(bending index)"로 지칭된다. 본 명세서에 개시된 기계식 체결구의 몇몇 실시예에서, 직립 체결 요소는 최대 0.6, 0.50, 또는 0.45의 굽힘 지수를 갖는다. 예를 들어, 직립 체결 요소는 0.02 내지 0.6 또는 0.05 내지 0.5의 굽힘 지수를 가질 수 있다. 0.02 미만의 굽힘 지수의 경우, 기계식 체결구가 전단력에 노출된 때 포스트가 굽혀져, 맞물림의 강도를 감소시킬 수 있다. 0.6 초과의 굽힘 지수의 경우, 기계식 체결구가 전단력에 노출된 때 캡이 굽혀져, 맞물림의 강도를 감소시킬 수 있다.
많은 열가소성 재료가 본 발명에 따른 기계식 체결구에 유용하다. 직립 체결 요소를 갖춘 열가소성 배킹에 적합한 열가소성 재료는 폴리올레핀 단일중합체, 예컨대 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌, 에틸렌, 프로필렌 및/또는 부틸렌의 공중합체; 에틸렌, 예컨대 에틸렌 비닐 아세테이트 및 에틸렌 아크릴산을 함유하는 공중합체; 폴리에스테르, 예컨대 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리에틸렌 부티레이트 및 폴리에틸렌 나프탈레이트; 폴리아미드, 예컨대 폴리(헥사메틸렌 아디프아미드); 폴리우레탄; 폴리카르보네이트; 폴리(비닐 알코올); 케톤, 예컨대 폴리에테르에테르케톤; 폴리페닐렌 설파이드; 폴리(아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌); 가소화된 폴리비닐클로라이드; 및 이들의 혼합물을 포함한다. 전형적으로, 열가소성재는 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체, 부틸렌 공중합체, 및 이들 재료의 공중합체 및 블렌드)이다. 전술된 다양한 열가소성 재료가 원하는 특성(예컨대, 색상)을 갖는 마스터 배치(master batch)로 제형화될 수 있지만; 염료, 안료 또는 다른 착색제의 존재 또는 부재가 본 발명에서 필수적인 것은 아니다.
몇몇 실시예에서, 직립 체결 요소를 갖춘 열가소성 배킹은 열가소성 재료의 다층 또는 다성분 용융 스트림으로부터 제조될 수 있다. 이는 배킹을 주로 형성하는 것과 상이한 열가소성 재료로부터 적어도 부분적으로 형성되는 체결 요소를 생성할 수 있다. 다층 용융 스트림으로부터 제조되는 직립 포스트의 다양한 구성이 예를 들어 미국 특허 제6,106,922호(체카(Cejka) 등)에 제시된다. 다층 또는 다성분 용융 스트림이 임의의 종래의 방법에 의해 형성될 수 있다. 다층 용융 스트림이 미국 특허 제4,839,131호(클뢰렌(Cloeren))에 제시된 것과 같은 다층 피드블록(feedblock)에 의해 형성될 수 있다. 상이한 성분을 가진 도메인 또는 영역을 갖는 다성분 용융 스트림이 또한 사용될 수 있다. 유용한 다성분 용융 스트림이 내포 공압출 다이(inclusion co-extrusion die) 또는 다른 공지된 방법(예컨대, 미국 특허 제6,767,492호(노퀴스트(Norquist) 등)에 제시된 것)의 사용에 의해 형성될 수 있다.
본 발명에 따른 기계식 체결구에서, 열가소성 배킹과 직립 포스트는 전형적으로 일체이다(즉, 하나의 통합된 유닛으로서 동시에 형성됨). 몇몇 실시예에서, 열가소성 배킹과 직립 체결 요소는 동일한 열가소성 재료로부터 제조된다. 열가소성 배킹은 전형적으로 본질적으로 균일한 두께를 가질 수 있는 시트 또는 웨브의 형태이며, 이때 직립 체결 요소가 직접 열가소성 배킹에 부착된다. 배킹 상의 직립 포스트는 예를 들어 종래의 다이를 통한 압출 및 주조 성형 기술에 의해 제조될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 직립 포스트의 역형상을 갖는 공동을 갖춘 연속적으로 이동하는 주형 표면 상으로 열가소성 재료가 공급된다. 포스트의 높이는 공동의 깊이에 의해 결정된다. 열가소성 재료는 2개의 롤에 의해 형성되는 닙(nip) 또는 다이 면과 롤 표면 사이의 닙 사이를 통과할 수 있으며, 이때 롤들 중 적어도 하나가 공동을 구비한다(즉, 롤들 중 적어도 하나가 공구 롤임). 닙에 의해 제공되는 압력이 수지를 공동 내로 가압시킨다. 몇몇 실시예에서, 공동의 더욱 용이한 충전을 위해서 공동을 소기시키도록 진공이 사용될 수 있다. 닙은 전형적으로 공동 위에 응집성 배킹이 형성되도록 충분히 큰 갭(gap)을 갖는다. 주형 표면과 공동은 일체로 형성된 배킹과 직립 포스트를 예컨대 스트리퍼 롤(stripper roll)에 의해 주형 표면으로부터 스트리핑시키기 전에 선택적으로 공랭 또는 수냉될 수 있다.
적합한 공구 롤은 예를 들어 직립 포스트의 역형상을 갖는 일련의 구멍을 금속 주형 또는 슬리브의 실린더형 면 내에 형성함으로써(예컨대, 드릴링, 포토 에칭(photo etching), 갈바닉 인쇄된 슬리브(galvanic printed sleeve)의 사용, 레이저 드릴링, 전자 빔 드릴링, 금속 펀칭, 직접 기계 가공, 또는 로스트 왁스(lost wax) 처리로 컴퓨터 수치 제어에 의해) 제조될 수 있다. 다른 적합한 공구 롤은 예를 들어 미국 특허 제4,775,310호(피셔(Fischer))에 기술된 것과 같은, 복수의 포스트-형성 공동을 그의 주연부 주위에 한정하는 일련의 플레이트로부터 형성되는 것을 포함한다. 공동은 예를 들어 드릴링 또는 포토레지스트 기술에 의해 플레이트 내에 형성될 수 있다. 또 다른 적합한 공구 롤은 그 제조 방법과 함께 예를 들어 미국 특허 제6,190,594호(고먼(Gorman) 등)에 개시된 와이어-래핑된(wire-wrapped) 롤을 포함할 수 있다. 주형, 슬리브, 플레이트 또는 와이어의 노출된 표면은 증가된 내마모성, 제어된 이형 특성, 및 제어된 표면 조도와 같은 표면 특성을 부여하기 위해 코팅될 수 있다. 코팅은, 존재할 경우, 바람직하게는 공구 롤에 대한 열가소성 재료의 접착력이 공구 롤로부터 열가소성 배킹의 제거 시의 열가소성 재료의 응집력보다 작도록 선택된다.
직립 포스트를 갖춘 열가소성 배킹을 형성하기 위한 다른 예시적인 방법은 미국 특허 제7,214,334호(옌스(Jens) 등)에 기술된 바와 같이 직립 포스트 형상의 공동들의 어레이를 한정하는 가요성 주형 벨트를 사용하는 것을 포함한다. 주형 벨트는 제1 및 제2 롤 주위로 견인되고(trained), 용융된 열가소성 재료의 공급원이 열가소성 재료를 주형 벨트에 전달하도록 배열된다. 장치는 열가소성 웨브 층을 형성하면서 직립 포스트들의 어레이를 성형하기 위해 갭 내의 압력 하에서 플라스틱 수지를 벨트의 직립 포스트 형상의 공동 내로 가압시키도록 구성된다.
배킹 상의 유용한 직립 포스트는 배킹 위로 다양한 높이를 가질 수 있으며, 이는 예를 들어 본 명세서에 기술된 기계식 체결구의 직립 체결 요소를 제공하기 위한 후술되는 캡핑(capping) 공정 후 변화될 수 있다. 예를 들어, 직립 포스트는 최대 400 마이크로미터(㎛), 몇몇 실시예에서는 최대 350 ㎛ 또는 300 ㎛의 최대 높이(배킹 위로)를 가질 수 있다. 직립 포스트는 150 ㎛ 이상, 몇몇 실시예에서는 160 ㎛ 또는 175 ㎛ 이상의 최소 높이를 가질 수 있다. 본 발명에 따른 유용한 직립 포스트는 150 ㎛ 내지 400 ㎛ 또는 150 ㎛ 내지 350 ㎛의 범위 내의 높이를 가질 수 있다.
공동으로부터의 배출 시에 형성되는 포스트는 전형적으로 캡을 구비하지 않고, 그들은 제5,607,635호(멜바이(Melbye) 등)에 기술된 바와 같은 캡핑 방법에 의해 본 명세서에 기술된 직립 체결 요소로 후속하여 형성될 수 있다. 전형적으로, 캡핑 방법은 직립 포스트의 팁 부분을 열 및/또는 압력을 사용하여 변형시키는 단계를 포함한다. 열과 압력은, 둘 모두 사용되는 경우, 순차적으로 또는 동시에 가해질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 변형시키는 단계는 직립 포스트의 원위 팁을 가열된 표면과 접촉시키는 단계를 포함한다. 가열된 표면은 미국 특허 제6,708,378호(파렐라다(Parellada) 등) 또는 제5,868,987호(캠퍼(Kampfer) 등)에 개시된 것과 같은 평평한 표면 또는 텍스처 형성된(textured) 표면일 수 있다. 직립 체결 요소를 갖춘 열가소성 배킹이 부정 길이(indefinite length)의 웨브인 몇몇 실시예에서, 포스트의 원위 팁을 변형시켜 캡을 형성하는 단계는 웨브를 가열된 표면 부재 및 대향 표면 부재를 갖는 닙을 통해 제1 방향으로 이동시켜 가열된 표면 부재를 원위 팁과 접촉시키는 단계를 포함한다. 이들 실시예에서, 가열된 표면은 예를 들어 캡핑 롤일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 원위 팁과 접촉하기 위해 사용되는 표면은 가열되지 않을 수 있다. 이들 실시예에서, 변형은 가열 없이 압력으로 수행된다. 몇몇 실시예에서, 가열된 표면은 예를 들어 미국 특허 제6,368,097호(밀러(Miller) 등)에 기술된 바와 같이 가변 닙 길이를 갖는 가변 닙을 형성하는 만곡된 지지 표면에 대향하는 가열된 롤일 수 있다. 만곡된 지지 표면은 가열된 롤의 방향으로 만곡될 수 있고, 가열된 롤은 웨브를 가열된 롤과 지지 표면 사이에 압축하여 맞물리게 하기 위해 직립 포스트를 갖춘 열가소성 배킹을 가변 닙을 통해 이송시키기 위한 이송 메커니즘을 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가열은 원위 팁의 용융 온도 미만에서 수행된다. 직립 포스트를 형성하기 위해 사용되는 열가소성 재료가 공중합체(예컨대, 에틸렌 및 프로필렌의 공중합체)일 때, 원위 팁은 하나 초과의 용융 온도를 가질 수 있다. 이들 실시예에서, "원위 팁의 용융 온도 미만"은 용융 온도들 중 적어도 하나의 용융 온도 미만을 의미한다.
몇몇 실시예에서, 직립 체결 요소의 원위 캡은 그들이 형성된 후 재형상화된다. 예를 들어, 직립 캡핑된 포스트를 갖춘 열가소성 배킹을 가열된 고무 롤과 백업 롤의 갭이 있는 닙을 통과시키는 것은 포스트를 넘어 연장되는, 원위 캡의 돌출 부분이 배킹을 향해 하향으로 밀리게 한다. 이 공정은 미국 특허 제6,132,660호(캠퍼)에 기술되어 있다.
전술된 연속 방법에 더하여, 직립 체결 요소를 갖춘 열가소성 배킹이 배치 공정(batch process)(예컨대, 단일편 사출 성형)을 사용하여 제조될 수 있는 것으로 또한 고려된다. 열가소성 배킹은 임의의 적합한 치수를 가질 수 있지만, 10 센티미터 이상의 길이(L) 및 폭(W) 치수가 유용할 수 있다.
직립 체결 요소를 갖춘 열가소성 배킹을 형성하기 위한 다른 방법은 예를 들어 미국 특허 제4,894,060호(네스테가드(Nestegard))에 기술된 프로파일 압출(profile extrusion)이다. 전형적으로, 이러한 방법에서, 열가소성 유동 스트림이 패턴화된 다이 립(예컨대, 전자 방전 기계 가공에 의해 커팅됨)을 통과하여, 웨브 하류 리지(downweb ridge)를 갖춘 웨브를 형성한다. 이어서 리지가 리지의 연장 범위를 따라 이격된 위치에서 횡방향으로 잘라져, 커팅 블레이드에 의해 유발되는 작은 간격을 갖는 직립 체결 요소를 형성할 수 있다. 이어서 직립 체결 요소들 사이의 간격이 연신에 의해 증가된다. 그러나, "직립 체결 요소"가 그러한 리지를 그들이 커팅되기 전에 포함하지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 그러한 리지 그 자체는 그들이 커팅되고 연신되기 전에 루프와 맞물릴 수 없을 것이기 때문에 "루프-맞물림 돌출부"를 갖는 것으로 고려되지 않을 것이다. 몇몇 실시예에서, 본 발명에 따른 기계식 체결구는 프로파일 압출에 의해 제조되지 않는다.
본 발명에 따른 기계식 체결구에서, 예를 들어 전술된 방법들 중 임의의 방법에 의해 제조될 수 있는 직립 체결 요소는 다양한 단면 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 포스트의 단면 형상은 정다각형일 수 있거나 그렇지 않을 수 있는 다각형(예컨대, 정사각형, 직사각형, 육각형, 또는 오각형)일 수 있거나, 포스트의 단면 형상은 만곡될(예컨대, 둥근 또는 타원형) 수 있다. 몇몇 실시예에서, 포스트는 테이퍼 형성되고, 근위 단부로부터 원위 단부를 향해 크기가 감소한다.
일반적으로, 직립 체결 요소의 원위 단부는 포스트의 형상과 상이한 형상을 갖는다. 예를 들어, 체결 요소는 버섯(예컨대, 포스트에 대해 확대된 원형 또는 난형 헤드를 갖춘), 못, 또는 T자의 형상일 수 있다. 이들 형상을 갖는 직립 체결 요소는 전형적으로 다방향성(multi-directional)으로 고려된다. 이들 실시예 중 일부에서, 돌출부는 포스트의 적어도 2개의 대향 측면들 상에서 포스트를 넘어 연장된다. 2개의 대향 측면들 상에서 돌출의 정도는 동일할 수 있거나 동일하지 않을 수 있다. 이들 실시예 중 일부에서, 체결 요소는 버섯(예컨대, 포스트에 대해 확대된 원형 또는 난형 헤드를 갖춘) 또는 못의 형상이다. 캡을 갖춘 직립 체결 요소에서, 캡은 모든 방향으로 돌출부의 적어도 일부분을 구비할 수 있지만, 돌출량은 모든 방향으로 동일하지 않을 수 있다.
본 명세서에 개시된 직립 체결 요소 내의 돌출부는 전형적으로 루프와 맞물리는 것으로 고려된다. 본 명세서에 사용되는 바와 같은 용어 "루프-맞물림"은 루프 재료에 기계식으로 부착되는 직립 체결 요소의 능력과 관련된다. 후크 부재의 루프-맞물림 능력은 표준 직조, 부직 또는 편직 재료를 사용하여 결정되고 한정될 수 있다. 루프-맞물림 돌출부를 가진 포스트의 영역인 원위 단부는 일반적으로, 루프 재료와 조합되어, 루프-맞물림 돌출부가 없는 포스트의 영역보다 높은 박리 강도, 높은 동적 전단 강도, 또는 높은 동적 마찰 중 적어도 하나를 제공할 것이다.
열가소성 배킹은 본질적으로 균일한 단면을 가질 수 있거나, 열가소성 배킹은 예를 들어 전술된 성형 롤들 중 적어도 하나에 의해 부여될 수 있는, 직립 체결 요소에 의해 제공되는 것 외에 추가의 구조를 가질 수 있다.
몇몇 실시예에서, 20 ㎛ 내지 80 ㎛의 범위 내의 열가소성 배킹의 두께가 전술된 압출 및 주조 성형 공정에서 2개의 롤 또는 다이 면과 롤 사이의 닙의 갭에 의해 본 명세서에 개시된 기계식 체결구에 대해 달성된다. 무한 금속 또는 중합체 벨트 또는 중합체로 코팅된 금속 벨트가 닙 내의 균일한 압력을 제공하는 데 유용할 수 있다.
몇몇 실시예에서, 본 발명에 따른 기계식 체결구는 초기에 형성된 열가소성 배킹을 연신시켜 20 ㎛ 내지 80 ㎛의 범위 내의 배킹 두께를 달성하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다. 연신은 웨브 상에서 이축으로 또는 단축으로 수행될 수 있다. 이축 연신은 열가소성 배킹의 평면 내에서 2개의 상이한 방향으로 연신시키는 것을 의미한다. 항상 그런 것은 아니지만 전형적으로, 하나의 제1 방향은 길이 방향 "L"이고, 하나의 제2 방향은 폭 방향 "W"이다. 이축 연신은 열가소성 배킹을, 예를 들어 우선 제1 또는 제2 방향 중 하나의 방향으로 연신시킨 다음에 제1 또는 제2 방향 중 다른 하나의 방향으로 연신시킴으로써 순차적으로 수행될 수 있다. 이축 연신은 또한 양 방향으로 본질적으로 동시에 수행될 수 있다. 단축 연신은 열가소성 배킹의 평면 내에서 단지 하나의 방향으로만 연신시키는 것을 지칭한다. 전형적으로, 단축 연신은 "L" 또는 "W" 방향 중 하나의 방향으로 수행되지만, 다른 연신 방향이 또한 가능하다.
몇몇 실시예에서, 연신은 열가소성 배킹의 길이("L") 또는 폭("W") 중 적어도 하나를 적어도 1.5배(몇몇 실시예에서는 적어도 2배, 2.5배, 또는 3배) 증가시킨다. 몇몇 실시예에서, 연신은 열가소성 배킹의 길이("L") 및 폭("W") 둘 모두를 적어도 1.5배(몇몇 실시예에서는 적어도 2배, 2.5배, 또는 3배) 증가시킨다. 몇몇 실시예에서, 연신은 열가소성 배킹의 길이("L") 또는 폭("W") 중 적어도 하나를 최대 7배 또는 5배 증가시킨다. 몇몇 실시예에서, 연신은 열가소성 배킹의 길이("L") 및 폭("W") 둘 모두를 최대 7배 또는 5배 증가시킨다. 연신은 기계식 체결구의 원하는 평량이 달성될 수 있을 정도로 수행될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 연신은 적어도 고유 연신비(natural stretch ratio)까지 수행된다. 열가소성 필름(예컨대, 본 명세서에 기술된 바와 같은 열가소성 배킹)이 열가소성 재료의 용융점 미만의 온도에서, 특히 필름의 라인 드로잉 온도(line drawing temperature) 미만의 온도에서 단축으로 또는 이축으로 연신될 때, 열가소성 필름이 불균일하게 연신될 수 있고, 연신된 부분과 연신되지 않은 부분 사이에 명확한 경계가 형성된다. 이러한 현상은 네킹(necking) 또는 라인 드로잉으로 지칭된다. 그러나, 실질적으로 전체 열가소성 배킹이 그것이 충분히 높은 정도로 연신될 때 균일하게 연신된다. 이것이 일어나는 연신비는 "고유 연신비" 또는 "고유 인발비(natural draw ratio)"로 지칭된다. 고유 연신비는 예를 들어 열가소성 배킹 상의 다양한 위치에서 측정되는 국부 연신비들의 상대 표준 편차가 약 15 퍼센트 미만인 연신비로서 정의될 수 있다. 고유 연신비 초과의 연신은 두께, 인장 강도 및 탄성 계수와 같은 상당히 더 균일한 특성 또는 특징을 제공하는 경향이 있다. 임의의 주어진 열가소성 배킹과 연신 조건에 대해, 고유 연신비는 열가소성 배킹을 형성하는 열가소성 수지의 조성, 예를 들어 공구 롤에 대한 급랭 조건으로 인한 형성된 열가소성 배킹의 모폴로지(morphology), 및 연신의 온도 및 비율과 같은 인자에 의해 결정된다. 또한, 이축 연신된 열가소성 배킹에 대해, 하나의 방향으로의 고유 연신비가 다른 하나의 방향으로의 최종 연신비를 비롯한 연신 조건에 의해 영향을 받을 것이다. 따라서, 다른 하나의 방향으로 고정된 연신비가 주어지면 하나의 방향으로 고유 연신비가 있다고 말할 수 있거나, 대안적으로, 고유 연신비를 생성하는 한 쌍의 연신비(하나는 제 1 방향으로 그리고 하나는 제2 방향으로)가 있다고 말할 수 있다. 용어 "연신비"는 연신 후 열가소성 배킹의 주어진 부분의 선형 치수 대 연신 전 동일한 부분의 선형 치수의 비를 지칭한다.
몇몇 실시예에서, 연신은 열가소성 배킹의 고유 연신비 미만의 정도까지 수행된다. 이들 실시예 중 일부에서, 열가소성 배킹은 하나의 방향(예컨대, 기계 방향)으로 1.5 내지 4의 범위 내의 비로 연신된다.
열가소성 배킹이 예를 들어 부정 길이의 웨브일 때, 기계 방향으로의 단축 연신이 열가소성 웨브를 증가하는 속도의 롤 위에서 추진시킴으로써 수행될 수 있다. 열가소성 웨브의 단축, 순차 이축, 및 동시 이축 연신을 허용하는 가장 다용도의 연신 방법은 평필름 텐터 장치(flat film tenter apparatus)를 채용한다. 그러한 장치는 파지 수단을 분기 레일(divergent rail)을 따라 변화하는 속도로 추진시킴으로써 원하는 방향으로의 단축, 순차 이축, 또는 동시 이축 연신이 얻어지는 방식으로 열가소성 웨브를 열가소성 웨브의 대향 에지들을 따라 복수의 클립(clip), 그리퍼(gripper), 또는 다른 필름 에지-파지 수단을 사용하여 파지한다. 기계 방향으로 클립 속도를 증가시키는 것은 일반적으로 기계-방향 연신을 유발한다. 분기 레일과 같은 수단은 일반적으로 폭 방향 연신을 유발한다. 단축 및 이축 연신은 예를 들어 미국 특허 제7,897,078호(페터슨(Petersen) 등) 및 그에 인용된 참고 문헌에 개시된 방법 및 장치에 의해 달성될 수 있다. 평필름 텐터 연신 장치는 예를 들어 독일 직스도르프 소재의 브뤼크너 마쉬넨바우 게엠베하
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로부터 구매가능하다.
몇몇 실시예에서, 연신은 고온에서 수행된다. 이는 열가소성 배킹이 연신에 더욱 유연하도록 허용할 수 있다. 가열은 예를 들어 IR 조사, 열기(hot air) 처리에 의해 또는 열 챔버 내에서 연신을 수행함으로써 제공될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 가열은 가열에 기인할 수 있는 직립 체결 요소에 대한 임의의 손상을 최소화시키기 위해 단지 열가소성 배킹의 제2 표면(즉, 직립 체결 요소가 그로부터 돌출되는 제1 표면 반대편의 표면)에만 가해진다. 예를 들어, 이들 실시예에서, 열가소성 배킹의 제2 표면과 접촉하는 롤러만이 가열된다.
열가소성 배킹의 초기 두께(즉, 연신 전)는 배킹의 원하는 인발비 및 연신후(post-stretch) 두께에 따라 최대 약 250 ㎛ 또는 150 ㎛ 및/또는 약 50 ㎛, 75 ㎛, 또는 100 ㎛ 이상일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 열가소성 배킹의 초기 두께는 50 ㎛ 내지 약 225 ㎛, 약 75 ㎛ 내지 약 200 ㎛, 또는 약 75 ㎛ 내지 약 150 ㎛의 범위 내에 있다. 연신 후, 열가소성 배킹의 두께는 연신 전 열가소성 배킹의 두께 대 연신 후 열가소성 배킹의 두께의 비가 예를 들어 1.5:1 내지 5:1, 몇몇 실시예에서는 1.5:1 내지 3:1일 수 있도록 감소된다. 연신 후 열가소성 배킹의 두께는 전형적으로 20 ㎛ 내지 80 ㎛의 범위 내이고, 몇몇 실시예에서는 20 ㎛ 내지 70 ㎛ 또는 30 ㎛ 내지 70 ㎛의 범위 내일 수 있다.
본 발명에 따른 기계식 체결구가 연신되는 실시예에서, 열가소성 배킹은 적어도 하나의 방향으로 연신-유발 분자 배향을 갖는다. 열가소성 배킹이 연신-유발 분자 배향을 갖는지의 여부는 배킹을 형성하는 배향된 열가소성 중합체의 복굴절 특성의 표준 분광 사진 분석(spectrographic analysis)에 의해 결정될 수 있다. 연신-유발 분자 배향을 갖는 기계식 체결구는 또한 복굴절성인 것으로 말할 수 있으며, 이는 열가소성 배킹이 상이한 방향으로 상이한 유효 굴절률을 갖는 것을 의미한다. 본 출원에서, 열가소성 배킹이 연신-유발 분자 배향을 갖는지의 여부는 독일 베츨라 소재의 라이카 마이크로시스템즈 게엠베하(Leica Microsystems GmbH)로부터 상표명 "DMRXE"로 입수가능한 현미경 및 캐나다 브리티시 컬럼비아주 서레이 소재의 큐이미징(QImaging)으로부터 상표명 "RETIGA EXi FAST 1394"로 입수가능한 디지털 CCD 컬러 카메라 상의, 독일 다름슈타트 소재의 로트-오리엘 게엠베하 운트 코.(Lot-Oriel GmbH & Co.)로부터 상표명 "LC-PolScope"로 입수가능한 지연 이미징 시스템(retardance imaging system)으로 측정된다. 현미경은 미국 매사추세츠주 홉킨턴 소재의 캠브리지 리서치 앤드 인스트루먼테이션, 인크.(Cambridge Research & Instrumentation, Inc.)로부터 입수되는 546.5 ㎚ 간섭 필터와 10x/0.25 대물렌즈를 구비한다.
유리하게는, 직립 체결 요소의 다양한 밀도가 본 발명에 따른 기계식 체결구에 유용할 수 있다. 본 발명에 따른 기계식 체결구의 몇몇 실시예에서, 직립 체결 요소는 제곱 센티미터(㎠)당 248개(제곱 인치(in2)당 1600개) 이상 및 최대 약 1500개/㎠(10000개/in2), 1240개/㎠(8000개/in2), 또는 852개/㎠(5500개/in2)의 밀도를 갖는다. 몇몇 실시예에서, 직립 체결 요소의 밀도는 271개/㎠(1750개/in2) 내지 약 852개/㎠(5500개/in2) 또는 248개/㎠(1600개/in2) 내지 542개/㎠(3500개/in2)의 범위 내일 수 있다. 몇몇 실시예에서, 직립 체결 요소의 밀도는 약 465개/㎠(3000개/in2)이다. 직립 체결 요소들의 간격이 균일할 필요는 없다.
열가소성 배킹이 연신되는 실시예에서, 연신 전 직립 체결 요소의 초기 밀도는 542개/㎠(3500개/in2), 787개/㎠(5000개/in2), 또는 852개/㎠(5500개/in2) 이상일 수 있고, 최대 1550개/㎠(10000개/in2)일 수 있다. 이때 연신은 직립 체결 요소의 원하는 밀도를 달성하기 위해 적절한 연신비로 수행될 수 있다.
직립 체결 요소의 밀도와 캡 면적은 본 명세서에 개시된 기계식 체결구에서 상대 캡 밀도를 결정하기 위해 사용될 수 있다. 때때로 종횡비로 지칭되는 상대 캡 밀도는 직립 체결 요소가 사람의 피부와 접촉할 때 기계식 체결구의 촉감에 영향을 미칠 수 있다. 상대 캡 밀도는 기계식 체결구의 전체 면적에 의해 나누어지는 총 캡 면적의 크기이다. 본 명세서에 개시된 기계식 체결구의 몇몇 실시예에서, 상대 캡 밀도는 10 퍼센트 내지 40 퍼센트, 몇몇 실시예에서는 10 퍼센트 내지 30 퍼센트, 15 퍼센트 내지 30 퍼센트, 또는 10 퍼센트 내지 24 퍼센트의 범위 내이다.
본 발명에 따른 기계식 체결구의 실시예들 중 임의의 실시예에 대해, 열가소성 배킹은 롤의 형태일 수 있으며, 이러한 롤로부터 기계식 체결구 패치가 예를 들어 원하는 응용에 적절한 크기로 커팅될 수 있다. 본 출원에서, 열가소성 배킹은 또한 원하는 크기로 커팅된 패치일 수 있다. 이들 실시예 중 일부에서, 열가소성 배킹의 제2 표면(즉, 직립 체결 요소가 그로부터 돌출되는 제1 표면 반대편의 표면)이 접착제(예컨대, 감압 접착제)로 코팅될 수 있다. 그러한 실시예에서, 열가소성 배킹이 롤의 형태일 때, 이형 라이너가 노출된 접착제에 적용될 수 있다.
본 명세서에 개시된 기계식 체결구의 몇몇 실시예에서, 열가소성 배킹은 적어도 그것이 초기에 형성될 때 캐리어에 결합되지 않는다. 다른 실시예에서, 열가소성 배킹의 제2 표면(즉, 직립 체결 요소가 그로부터 돌출되는 제1 표면 반대편의 표면)이 캐리어에 결합된다. 열가소성 배킹은 예를 들어 라미네이션(예컨대, 압출 라미네이션), 접착제(예컨대, 감압 접착제), 또는 다른 접합 방법(예컨대, 초음파 접합, 압착 접합, 또는 표면 접합)에 의해 캐리어에 결합될 수 있다. 열가소성 배킹은 또한 직립 포스트를 갖춘 열가소성 배킹의 형성 동안 캐리어에 결합될 수 있다. 생성된 물품은 체결 라미네이트, 예를 들어 흡수 용품의 전방 허리 영역 및 후방 허리 영역을 결합시키는 데 유용한 흡수 용품의 백 시트에 결합된 체결 탭일 수 있다.
몇몇 실시예에서 열가소성 배킹의 제2 표면에 결합될 수 있는 캐리어는 연속적(즉, 어떠한 관통구도 없음)이거나 불연속적(예컨대, 관통 천공부 또는 세공(pore)을 포함함)일 수 있다. 캐리어는 직포 웨브, 부직포 웨브(예컨대, 스펀본드 웨브, 스펀레이스드 웨브, 에어레이드 웨브, 멜트블로운 웨브, 및 본디드 카디드 웨브), 텍스타일, 플라스틱 필름(예컨대, 단층 또는 다층 필름, 공압출 필름, 또는 발포체 층을 포함하는 필름), 및 이들의 조합을 비롯한 다양한 적합한 재료를 포함할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캐리어는 섬유질 재료(예컨대, 직조, 부직, 또는 편직 재료)이다. 용어 "부직포"는 캐리어 또는 웨브를 지칭할 때 편직물에서와 같은 식별가능한 방식으로가 아닌 사이사이에 넣어진(interlaid) 개별 섬유 또는 실의 구조를 갖는 것을 의미한다. 부직포 직물 또는 웨브는 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 스펀레이싱 공정 및 본디드 카디드 웨브 공정과 같은 다양한 공정으로부터 형성될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 캐리어는 예를 들어 멜트블로운 부직포의 적어도 하나의 층 및 스펀본디드 부직포의 적어도 하나의 층, 또는 부직포 재료의 임의의 다른 적합한 조합을 갖춘 부직포 재료의 다수의 층을 포함한다. 예를 들어, 캐리어는 스펀본드-멜트본드-스펀본드, 스펀본드-스펀본드, 또는 스펀본드-스펀본드-스펀본드 다층 재료일 수 있다. 또는, 캐리어는 부직포 층 및 치밀한 필름 층을 포함하는 복합 웨브일 수 있다.
유용한 캐리어를 제공하는 섬유질 재료는 천연 섬유(예컨대, 목재 또는 면 섬유), 합성 섬유(예컨대, 열가소성 섬유), 또는 천연 및 합성 섬유의 조합으로 제조될 수 있다. 열가소성 섬유를 형성하기 위한 예시적인 재료는 폴리올레핀(예컨대, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체, 부틸렌 공중합체, 및 이들 중합체의 공중합체 및 블렌드), 폴리에스테르, 및 폴리아미드를 포함한다. 섬유는 또한 예를 들어 하나의 열가소성 재료의 코어 및 다른 열가소성 재료의 시스를 갖는 다성분 섬유일 수 있다.
캐리어의 하나 이상의 구역은 힘이 가해질 때 적어도 하나의 방향으로 연장되고 힘이 제거된 후 대략 그들의 원래 치수로 복원되는 하나 이상의 탄성적으로 신장가능한 재료를 포함할 수 있다. 용어 "탄성"은 연신 또는 변형으로부터의 복원을 나타내는 임의의 재료와 관련된다. 마찬가지로, 연신 또는 변형으로부터의 복원을 나타내지 않는 "비탄성" 재료가 또한 캐리어에 유용할 수 있다.
본 발명에 따른 기계식 체결구는 상기 실시예들 중 임의의 실시예에 따른 기계식 체결구와 루프 재료를 포함하는 체결 시스템에서 유용한 구성요소이다. 본 발명에 따른 기계식 체결구가 다양한 상이한 루프 재료와 함께 유용하지만, 몇몇 실시예에서, 루프 재료는 그의 낮은 비용 및 낮은 재료 사용량으로 인해 체결 시스템에 사용하기에 바람직한 저-로프트 루프 재료이다. 저-로프트 재료의 예는 예를 들어 캐리어에 대해 전술된 재료들 중 임의의 재료로부터 제조되는 부직포 재료를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 루프 재료는 제곱 미터당 10 그램(gsm) 내지 30 gsm의 범위 내의 섬유 평량을 갖는다. 섬유 평량은 단지 루프 재료(예컨대, 임의의 배킹으로부터 제거된) 내의 섬유의 평량이다. 몇몇 실시예에서, 루프 재료는 10 gsm 내지 20 gsm 또는 15 gsm 내지 20 gsm의 범위 내의 섬유 평량을 갖는다. 몇몇 실시예에서, 루프 재료는 15 마이크로미터 내지 25.4 마이크로미터의 범위 내의 섬유 직경을 갖는다. 루프 재료는 최대 500 ㎛의 루프 높이 및 최대 2500 ㎛의 루프 폭을 가질 수 있다. 몇몇 실시예에서, 루프 재료는 제곱 미터당 20 그램 내지 제곱 미터당 30 그램의 범위 내의 섬유 평량을 갖고, 기계식 체결구는 2000 그램중(gram-force) 이상의 전단 강도로 루프 재료와 맞물린다. 그러나, 다른 실시예에서, 기계식 체결구는 또한 30 gsm 내지 50 gsm의 범위 내의 섬유 평량을 갖는 루프 재료와 함께 유용할 수 있다.
열가소성 배킹을 캐리어에 결합시킨 후 형성될 수 있는 체결 라미네이트는 예를 들어 일회용 흡수 용품에 유용할 수 있다. 흡수 용품의 몇몇 예는 적어도 전방 허리 영역, 후방 허리 영역, 및 전방 허리 영역과 후방 허리 영역을 양분하는 종방향 중심선을 구비하며, 여기서 전방 허리 영역 또는 후방 허리 영역 중 적어도 하나는 본 명세서에 개시된 방법에 따라 제조되는 구조화된 표면을 포함한다. 체결 라미네이트는 흡수 용품의 좌측 종방향 에지 또는 우측 종방향 에지 중 적어도 하나로부터 외향으로 연장되는 전방 허리 영역 또는 후방 허리 영역 중 적어도 하나에 접합되는 체결 탭의 형태일 수 있다. 다른 실시예에서, 체결 라미네이트는 흡수 용품의 일체형 이어(ear) 부분일 수 있다.
도 2는 본 발명에 따른 흡수 용품의 일 실시예의 개략적인 사시도이다. 흡수 용품은 본질적으로 모래시계 형상을 갖는 기저귀(60)이다. 기저귀는 착용자의 피부와 접촉하는 액체 투과성 톱 시트(top sheet)(61) 및 외향으로 향하는 액체 불투과성 백 시트(back sheet)(62) 사이에 흡수 코어(absorbent core)(63)를 포함한다. 기저귀(60)는 기저귀(60)의 2개의 종방향 에지(64a, 64b)에 배열된 2개의 체결 탭(70)을 갖춘 후방 허리 영역(65)을 구비한다. 기저귀(60)는 다리 커프(leg cuff)를 제공하기 위해 종방향 측부 에지(64a, 64b)의 적어도 일부분을 따라 탄성 재료(69)를 포함할 수 있다. 흡수 용품(예컨대, 기저귀(60))의 종방향 "L"은 용품이 사용자의 전방으로부터 후방으로 연장되는 방향을 지칭한다. 따라서, 종방향은 후방 허리 영역(65)과 전방 허리 영역(66) 사이의 흡수 용품의 길이와 관련된다. 흡수 용품(예컨대, 기저귀(60))의 측방향은 용품이 사용자의 좌측으로부터 우측으로(즉, 도 2의 실시예에서 종방향 에지(64a)로부터 종방향 에지(64b)로)(또는 그 반대로) 연장되는 방향을 지칭한다.
도 2에서, 체결 탭(70)이 그 제조자의 단부(70a)를 통해 후방 허리 영역(65)에 고정된다. 체결 탭의 사용자의 단부(70b)가 본 발명에 따른 기계식 체결구(80)를 포함한다. 몇몇 실시예에서, 기저귀(60)를 착용자의 신체에 부착시킬 때, 체결 탭(70)의 사용자의 단부(70b)가 전방 허리 영역(66)의 백 시트(62) 상에 배열될 수 있는 섬유질 재료(72)를 포함하는 목표 영역(68)에 부착될 수 있다. 노출된 섬유질 재료(72)를 제공하기 위해 목표 영역(68)에 적용될 수 있는 루프 테이프의 예가 예를 들어 미국 특허 제5,389,416호(모디(Mody) 등), 유럽 특허 EP 0,341,993호(고먼 등), 및 EP 0,539,504호(베커(Becker) 등)에 개시되어 있다. 다른 실시예에서, 백 시트(62)는 본 명세서에 개시된 기계식 체결구를 포함하는 체결 탭(70)의 사용자의 단부(70b)와 상호작용할 수 있는 직포 또는 부직포 섬유질 층을 포함한다. 그러한 백 시트(62)의 예가 예를 들어 미국 특허 제6,190,758호(스토퍼(Stopper)) 및 제6,075,179호(맥코맥(McCormack) 등)에 개시되어 있고, 아래의 예에 기술된다. 유리하게는, 본 발명에 따른 기계식 체결구로 가능한 맞물림의 수준에 의해, 후크 스트립(70)과 백 시트(62) 사이의 우수한 체결이 가능하여, 목표 영역(68)의 제거를 허용할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시예에서, 본 명세서에 개시된 일회용 흡수 용품은 목표 루프 랜딩(landing) 구역이 없다. 몇몇 실시예에서, 전방 허리 영역 또는 후방 허리 영역 중 적어도 하나는 10 gsm 내지 20 gsm의 범위 내의 섬유 평량을 갖는 루프 재료를 포함한다.
도 2에 예시된 실시예가 부착된 체결 탭을 갖춘 흡수 용품이지만, 본 명세서에 개시된 기계식 체결구가 보다 큰 후크 영역을 갖춘 흡수 용품에 동일하게 유용할 것으로 고려된다. 예를 들어, 흡수 용품의 이어 그 자체가 본 명세서에 개시된 기계식 체결구를 포함할 수 있거나, 흡수 용품이 하나의 허리 영역에서 백 시트의 종방향 에지를 따라 루프 재료의 2개의 목표 구역 및 대향 허리 영역에서 흡수 용품의 종방향 에지를 따라 연장되는 2개의 후크 스트립을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 체결 라미네이트는 또한 예를 들어 미국 특허 제5,531,732호(우드(Wood))에 기술된 것과 같은 팬티-스타일 기저귀를 위한 체결 탭으로서 유용할 수 있다. 몇몇 실시예에서, 본 발명에 따른 흡수 용품은 본 명세서에 개시된 체결 탭 상의 직립 체결 요소와 맞물릴 수 있는 섬유질 외측 커버링 또는 백 시트를 갖춘 일회용 팬티-스타일 기저귀이다. 체결 탭은 체결 탭의 자유 단부가 섬유질 외측 커버링 또는 백 시트와 맞물릴 수 있도록 팬티-스타일 기저귀의 시임(seam) 또는 측부 패널 부분 상에 위치될 수 있다. 체결 탭 자유 단부는 예를 들어 측부 패널 부분을 끌어 모음으로써 팬티-스타일 기저귀의 원주 방향 맞춤(fit) 또는 크기(달리 말하면, 허리 맞춤 또는 크기)를 조절하는 데 유용하다. 측부 패널 부분은 몇몇 실시예에서 어떠한 일체로 접합된 흡수 코어 구조체도 없을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 팬티-스타일 기저귀는 허리 개구로부터 하나의 다리 개구까지 연장되는 적어도 하나의 천공부 선을 구비한다. 천공부는 대체로 측부 시임에 근접하고, 기저귀의 전방 부분을 향해 위치될 수 있으며, 측부 시임에 평행하거나 평행하지 않을 수 있다. 몇몇 실시예에서, 팬티-스타일 기저귀는 기저귀의 각각의 측부에 하나씩 한 쌍의 천공부 선을 구비한다. 천공부 선(들)은 기저귀가 사용자의 몸통 주위에 위치되기 전에 또는 사용자가 기저귀를 착용하고 있는 동안에 파단될 수 있다. 이어서 체결 탭 자유 단부가 기저귀를 그것이 사용자의 허리 주위에 꼭 맞도록 재체결시키기 위해 사용될 수 있다. 체결 탭 자유 단부는 또한 예를 들어 팬티-스타일 기저귀가 착용자로부터 제거될 때(예컨대, 측부 패널 또는 천공부 선을 인열시킴으로써) 폐기 수단으로서 유용할 수 있다. 체결 탭은 전형적으로 측부 패널 부분 상에 남아 있다. 이어서 기저귀가 폐기를 위해 작은 형태로 말아지고, 체결 탭이 기저귀를 말아진 형태로 유지시키기 위해 사용될 수 있다.
몇몇 실시예에서, 본 발명에 따른 체결 탭은 본 명세서에 개시된 기계식 체결구의 분리된 스트립들이 전술된 방법들 중 임의의 방법을 사용하여 부직포 웨브에 라미네이팅된 라미네이트를 사용함으로써 제조 공정에서 팬티-스타일 기저귀에 적용될 수 있다. 몇몇 실시예에서, 기계식 체결구의 2개의 스트립이 부직포 웨브 상에 위치될 수 있으며, 이때 라미네이트의 기계식 체결구 스트립에 의해 분리되는 노출된 부직포의 중심 부분과 제1 및 제2 측부 부분이 있도록 부직포가 양 측부 상에서 기계식 체결구 스트립을 넘어 연장된다. 라미네이트는 종방향으로 연장되는 분리된 기계식 체결구 스트립들을 갖춘 롤의 형태일 수 있다. 팬티-스타일 기저귀의 제조 공정의 효율적인 실시예에서, 라미네이트가 폭 방향으로 체결 탭의 원하는 폭으로 커팅되고 기저귀 섀시의 웨브 내의 2개의 연결된 기저귀와 정렬될 수 있다. 이어서, 라미네이트의 반쪽이 하나의 기저귀에 적용되고 반쪽이 다른 하나의 기저귀에 적용되도록 2개의 연결된 기저귀가 잘라내어질 때와 동시에 또는 거의 동시에 라미네이트가 노출된 부직포의 중심 부분의 중앙을 따라 커팅될 수 있다. 이어서, 필요할 경우, 기저귀의 측부 시임의 접합과 측부 시임에 대한 체결 탭의 접합이 동시에 수행될 수 있다. 이들 실시예에서, 노출된 부직포의 제1 및 제2 측부 부분들 각각은 유리하게는 2개의 상이한 팬티-스타일 기저귀의 좌측 및 우측 체결 탭을 위한 핑거리프트(fingerlift)로서 역할할 수 있다.
본 명세서에 개시된 기계식 체결구를 포함하는 체결 라미네이트는 또한 예를 들어 생리대와 같은 흡수 용품에 유용할 수 있다. 생리대는 전형적으로 착용자의 속옷에 인접하게 배치되도록 의도되는 백 시트를 포함한다. 백 시트는 속옷에 생리대를 확고하게 부착시키기 위해 이격된 직립 캡핑된 포스트들을 갖춘 열가소성 배킹을 포함할 수 있으며, 이러한 속옷은 캡핑된 포스트들과 기계식으로 맞물린다. 백 시트에는 직립 캡핑된 포스트들이 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 기계식 체결구는 접착제로 또는 다른 접합 메커니즘을 사용하여 백 시트에 부착되는 스트립 또는 패치의 형태일 수 있다.
다른 실시예에서, 본 발명에 따른 기계식 체결구는 예를 들어 적어도 톱 시트, 흡수 코어 및 백 시트를 갖춘 흡수 패드에 유용할 수 있으며, 여기서 백 시트는 기계식 체결구를 포함한다. 백 시트에는 직립 캡핑된 포스트들이 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 기계식 체결구는 접착제로 또는 다른 접합 메커니즘을 사용하여 백 시트에 부착되는 스트립 또는 패치의 형태일 수 있다. 흡수 패드는 예를 들어 도 2에 도시된 것과 같은 전반적인 형상을 갖는 개방형 기저귀 또는 팬티형 기저귀의 형태일 수 있는 성인 실금 용품에 유용할 수 있다. 이들 실시예에서, 기계식 체결구는 흡수 패드를 성인 실금 용품의 톱 시트에 부착시키는 데 유용하고, 적절한 전단력이 패드를 적소에 유지시키는 데 유용한 반면, 기계식 체결구의 박리 강도는 패드가 사용자 또는 돌보는 사람에 의해 쉽게 제거될 수 있도록 충분히 낮아야 한다. 다른 실시예에서, 본 발명에 따른 기계식 체결구를 포함하는 흡수 패드가 소변 흡수의 목적으로 사용자의 속옷에 직접 부착될 수 있다. 종래에는 후크 밀도를 증가시키고 후크 높이를 증가시키는 것이 루프 재료와의 맞물림을 증가시키는 데 유용할 수 있는 것으로 생각되었으며(예컨대, 국제 특허 출원 공보 제 WO 2006/101844호(페터슨 등) 참조), 그러한 변화는 기계식 체결구 부재의 평량을 증가시키는 경향이 있다. 이제 본 발명에 따른 기계식 체결구가 놀랍게도 그 낮은 평량에도 불구하고 저-로프트 루프 재료에 대한 높은 전단 및 박리 성능을 제공하는 것으로 밝혀졌다. 아래의 예에 보인 바와 같이, 본 발명에 따른 기계식 체결구는 저-로프트 루프 재료와 맞물리도록 설계되는 구매가능한 후크 체결구의 그것과 유사하거나 그것을 능가하는 루프 재료에 대한 맞물림을 제공한다.
본 명세서에 개시된 기계식 체결구의 낮은 평량은 체결구가 유연한 이점을 제공하며, 이는 기계식 체결 부재가 비틀릴 때 기계식 체결구가 맞물림 해제되는 경향을 감소시킨다. 본 명세서에 개시된 기계식 체결구는 그 낮은 평량 및 전형적으로 낮은 두께로 인해 전형적으로 부드럽고(예컨대, 천과 유사한 촉감을 가질 수 있음), 사용자의 피부에 덜 자극적일 수 있다(예컨대, 기계식 체결구가 흡수 용품 상에 있을 때). 또한, 본 명세서에 개시된 기계식 체결구는 보다 적은 재료를 필요로 하여, 제조하기에 보다 저렴하다.
본 발명에 따른 기계식 체결구 및 더 높은 평량을 갖는 예시적인 기계식 체결구의 부드러움의 비교가 아래의 예 29와 예시 예 6에 제시된다. 루프 부드러움에 의한 측정시 본 발명에 따른 기계식 체결구는 더 큰 기본 필름 두께 및 캡핑된 포스트 높이를 갖는 기계식 체결구보다 상당히 작았다.
예상외로, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기계식 체결구는 동일한 치수를 갖지만 더 두꺼운 열가소성 배킹 및 더 높은 밀도의 체결 요소를 갖춘 유사한 기계식 체결구에 비해 전단 성능을 증가시켰다. 예를 들어, 하기의 예에서 예시 예 3 및 예 4의 비교와 예시 예 5 및 예 4의 비교는 열가소성 배킹을 연신시키고 그 두께를 감소시킬 때 직립 요소의 밀도가 반감되더라도 전단 성능이 예상외로 개선되는 것을 보여준다.
본 발명에 따른 기계식 체결구는 성인 실금 응용의 패드 고정에 유용한 전단 강도를 제공한다. 아래의 예, 예를 들어 예 20 내지 28에 보인 바와 같이, 캡 직경의 크기 및 캡 돌출량이 감소함에 따라 박리 강도가 부직포 톱 시트 재료를 향해 감소하는 경향이 있다. 몇몇 실시예에서, 패드 고정에 유용한 기계식 체결구에서, 열가소성 배킹은 40 ㎛ 내지 75 ㎛의 범위 내의 두께를 갖고, 직립 체결 요소는 50 ㎛ 내지 300 ㎛(몇몇 실시예에서, 100 ㎛ 내지 300 ㎛ 또는 150 ㎛ 내지 300 ㎛)의 범위 내의 높이, 190 ㎛ 내지 320 ㎛(몇몇 실시예에서, 200 ㎛ 내지 300 ㎛)의 범위 내의 캡 직경, 및 5 ㎛ 내지 65 ㎛의 범위 내의 캡 돌출량을 갖는다. 개방-스타일 성인 실금 용품의 경우, 캡 돌출량은 5 ㎛ 내지 30 ㎛(몇몇 실시예에서, 10 ㎛ 내지 30 ㎛ 또는 15 ㎛ 내지 25 ㎛)의 범위 내일 수 있고, 팬티-스타일 성인 실금 용품의 경우, 캡 돌출량은 30 ㎛ 내지 65 ㎛(몇몇 실시예에서, 30 ㎛ 내지 55 ㎛ 또는 30 ㎛ 내지 50 ㎛)의 범위 내일 수 있다. 성인 실금 응용에 대해, 개방-스타일 기저귀가 병석에 누워 있을 수 있는 사용자에게 간병인에 의해 적용될 수 있다. 이들 응용에서, 흡수 패드를 기저귀의 톱 시트 상에 유지시키기 위한 기계식 체결구의 박리 강도는 팬티-스타일 기저귀에 필요한 박리 강도보다 낮을 수 있다. 따라서, 예를 들어 아래의 예 23에서와 같이, 보다 적은 캡 돌출량이 유용할 수 있다. 팬티-스타일 기저귀는 전형적으로 개방-스타일 기저귀의 사용자보다 더욱 활동적인 사용자에 의해 독립적으로 착용되고 벗겨질 수 있다. 이러한 증가된 움직임으로 인해, 흡수 패드와 기저귀 사이의 더 높은 박리 강도와 그에 따른 더 큰 캡 돌출량이 팬티-스타일 기저귀에 유용할 수 있다.
본 발명의 몇몇 실시예
제1 실시예에서, 본 발명은 기계식 체결구로서,
열가소성 배킹; 및
포스트를 구비한 다수의 직립 체결 요소로서, 상기 포스트는 열가소성 배킹에 부착된 근위 단부 및 면적이 포스트의 단면적보다 큰 캡을 포함하는 원위 단부를 갖는, 상기 다수의 직립 체결 요소를 포함하고,
다수의 직립 체결 요소는 최대 300 마이크로미터의 높이를 갖고, 기계식 체결구의 평량은 제곱 미터당 25 그램 내지 제곱 미터당 75 그램의 범위 내인, 기계식 체결구를 제공한다.
제2 실시예에서, 본 발명은 제1 실시예에 따른 기계식 체결구로서, 캡은 포스트의 적어도 2개의 대향 측면들 상에서 포스트를 넘어 연장되는, 기계식 체결구를 제공한다.
제3 실시예에서, 본 발명은 제1 또는 제2 실시예에 따른 기계식 체결구로서, 직립 체결 요소의 높이는 100 마이크로미터 이상인, 기계식 체결구를 제공한다.
제4 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제3 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구로서, 열가소성 배킹은 20 마이크로미터 내지 80 마이크로미터의 범위 내의 두께를 갖는, 기계식 체결구를 제공한다.
제5 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제4 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구로서, 캡은 포스트를 넘어 돌출 거리로 연장되고, 돌출 거리는 5 마이크로미터 내지 85 마이크로미터의 범위 내인, 기계식 체결구를 제공한다.
제6 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제5 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구로서, 돌출 거리를 높이로 나눈 몫은 최대 0.6인, 기계식 체결구를 제공한다.
제7 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제6 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구로서, 포스트의 적어도 일부분은 크기가 근위 단부로부터 원위 단부로 감소하는, 기계식 체결구를 제공한다.
제8 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제7 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구로서, 돌출부의 적어도 일부분은 열가소성 배킹을 향해 아래로 구부러지는, 기계식 체결구를 제공한다.
제9 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제8 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구로서, 직립 체결 요소는 제곱 센티미터당 248개 내지 제곱 센티미터당 542개의 밀도 범위로 열가소성 배킹 상에 존재하는, 기계식 체결구를 제공한다.
제10 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제9 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 체결 시스템으로서, 열가소성 배킹은 적어도 하나의 방향으로 연신-유발 분자 배향을 갖는, 체결 시스템을 제공한다.
제11 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제10 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 체결 시스템으로서, 직립 체결 요소는 최대 285 마이크로미터의 높이를 갖는, 체결 시스템을 제공한다.
제12 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제11 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구 및 기계식 체결구와 맞물리기 위한 루프 재료를 포함하는 체결 시스템을 제공한다.
제13 실시예에서, 본 발명은 제12 실시예에 따른 체결 시스템으로서, 루프 재료는 제곱 미터당 10 그램 내지 제곱 미터당 30 그램의 범위 내의 섬유 평량을 갖는, 체결 시스템을 제공한다.
제14 실시예에서, 본 발명은 제12 실시예에 따른 체결 시스템으로서, 루프 재료는 제곱 미터당 20 그램 내지 제곱 미터당 30 그램의 범위 내의 섬유 평량을 갖고, 기계식 체결구는 2000 그램중 이상의 전단 강도로 루프 재료와 맞물리는, 체결 시스템을 제공한다.
제15 실시예에서, 본 발명은 제12 내지 제14 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 체결 시스템으로서, 루프 재료는 15 마이크로미터 내지 25 마이크로미터의 범위 내의 섬유 직경을 갖는, 체결 시스템을 제공한다.
제16 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제11 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구를 포함하는 흡수 용품을 제공한다.
제17 실시예에서, 본 발명은 제16 실시예에 따른 흡수 용품으로서, 전방 허리 영역 및 후방 허리 영역을 추가로 포함하고, 전방 허리 영역 또는 후방 허리 영역 중 적어도 하나는 기계식 체결구를 포함하는, 흡수 용품을 제공한다.
제18 실시예에서, 본 발명은 제17 실시예에 따른 흡수 용품으로서, 전방 허리 영역은 제곱 미터당 10 그램 내지 제곱 미터당 20 그램의 범위 내의 섬유 평량을 갖는 루프 재료를 포함하는, 흡수 용품을 제공한다.
제19 실시예에서, 본 발명은 제16 실시예에 따른 흡수 용품으로서, 흡수 용품은 적어도 톱 시트, 흡수 코어 및 백 시트를 구비하는 흡수 패드이고, 백 시트는 제1 내지 제11 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구를 포함하는, 흡수 용품을 제공한다.
제20 실시예에서, 본 발명은 제19 실시예에 따른 흡수 용품으로서, 흡수 패드가 기저귀의 톱 시트에 부착되거나 속옷에 부착되는, 흡수 용품을 제공한다.
제21 실시예에서, 본 발명은 제19 또는 제20 실시예에 따른 흡수 용품으로서, 열가소성 배킹은 40 마이크로미터 내지 75 마이크로미터의 범위 내의 두께를 갖고, 직립 체결 요소는 150 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 범위 내의 높이, 190 마이크로미터 내지 320 마이크로미터의 범위 내의 캡 직경, 및 5 마이크로미터 내지 65 마이크로미터의 범위 내의 캡 돌출량을 갖는, 흡수 용품을 제공한다.
제22 실시예에서, 본 발명은 제16 실시예에 따른 흡수 용품으로서, 흡수 용품은 팬티-스타일 기저귀이고, 기계식 체결구는 팬티-스타일 기저귀의 측부 패널 부분 또는 시임 상의 탭 상에 위치되는, 흡수 용품을 제공한다.
제23 실시예에서, 본 발명은 제1 내지 제11 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 기계식 체결구로서, 직립 체결 요소는 모든 하기의 치수: 48 마이크로미터의 캡 두께, 260 마이크로미터의 폭 방향으로의 캡 직경, 196 마이크로미터의 기계 방향으로의 캡 직경, 50 마이크로미터의 배킹 두께, 169 마이크로미터의 높이, 157 마이크로미터의 기부에서의 포스트 직경, 및 145 마이크미터의 캡 아래에서의 포스트 직경의 조합을 갖지는 않는, 기계식 체결구를 제공한다.
본 발명을 더욱 완전히 이해할 수 있도록, 하기 예를 기재한다. 이들 예는 단지 예시적 목적을 위한 것이며, 어떠한 방식으로도 본 발명을 제한하는 것으로 해석되어서는 안 된다는 것을 이해하여야 한다.
예
기계식 체결구 스트립
예 1-19, 비교예 1(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니(3M Company)로부터 입수가능한 부품 번호 CHK-01324), 및 예시 예 1-5의 기계식 체결구 스트립을 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미컬 컴퍼니(Dow Chemical Company)로부터 상표명 "C700-35N"으로 입수가능한 에틸렌-프로필렌 공중합체로부터 미국 특허 제5,845,375호(밀러(Miller) 등)에 기술된 방법을 사용하여 제조하였다. 예 1-19의 기계식 체결구 스트립을 정사각형 또는 엇갈린 어레이들로 배치하였고, 제곱 센티미터당 271개 내지 542개의 범위인 직립 체결 요소들의 밀도를 가졌다. 271개/㎠의 밀도를 갖는 기계식 체결구 스트립은 대응하는 542개/㎠ 스트립을 기계 방향으로 2:1의 인발비로 기계 연신시킴으로써 제조하였다. 예 3 및 4를 각각 예시 예 4 및 5를 기계 방향으로 2:1의 인발비로 연신시킴으로써 제조하였다. 포스트는 형상이 원추형이거나 직사각형이었다. "홈형 캡(grooved cap)"을 갖춘 직립 체결 요소를 미국 특허 제5,868,987호(캠퍼 등)에 기술된 공정에 따라 제조하였다. 용어 "범핑된(bumped)"은 포스트를 넘어 연장되는, 원위 캡의 돌출 부분이 배킹을 향해 하향으로 밀리도록 재형성화된 캡을 기술한다(미국 특허 제6,132,660호(캠퍼)에 기술된 재형상화를 위한 공정).
비교예 1의 기계식 체결구 스트립은 또한 구매가능한 성인용 기저귀 "테나 울트라(TENA ULTRA)"(스웨덴 스톡홀름 소재의 에스씨에이 코포레이션(SCA Corporation))로부터 후크 탭을 제거함으로써 입수가능하다. 비교예 2의 후크 스트립을 구매가능한 성인용 기저귀 "프리베일 브리저즈(PREVAIL BREEZERS)"(미국 뉴욕주 그레이트 넥 소재의 퍼스트 퀄리티 코포레이션(First Quality Corporation))로부터 후크 탭을 제거함으로써 얻었다.
표 1에, 직립 체결 요소의 밀도(제곱 센티미터당 개수 단위), 캡 형상(둥근형 또는 난형), 캡 형상(범핑됨 또는 범핑되지 않음), 및 캡 외양(홈형 또는 매끄러움)이 예 1-19, 비교예(Comp. Ex.) 1-2, 및 예시 예(Illustrative Ex.) 1-5의 기계식 체결구 스트립에 대해 기록된다.
Figure pat00002
표 2에, 캡 두께, 폭 방향(CD)으로의 캡 직경, 및 기계 방향(MD)으로의 캡 직경의 측정된 값이 예 1-19, 비교예 1-2, 및 예시 예 1-5의 기계식 체결구 스트립에 대해 기록된다.
Figure pat00003
표 3에, 배킹 두께, 캡핑 전 포스트 높이, 캡핑된 포스트 높이, 기부에서 측정된 포스트 직경(도 1의 거리 "w"), 캡 바로 아래에서 측정된 포스트 직경(도 1의 거리 "w1"), 및 평량의 측정된 값이 예 1-19, 비교예 1-2, 및 예시 예 1-5의 기계식 체결구 스트립에 대해 기록된다. 캡핑된 포스트 높이는 배킹의 상부 표면으로부터 캡의 팁까지 측정되는 거리(도 1의 거리 "h")로 정의된다.
Figure pat00004
표 4에, 계산된 캡 돌출량, 굽힘 지수(BI), 및 상대 캡 밀도 값이 예 1-19, 비교예 1-2, 및 예시 예 1-5에 대해 기록된다. 캡 돌출량을 하기 식을 사용하여 계산하였다:
캡 돌출량 (㎛) = (캡 직경 - 캡 아래에서의 포스트 직경)/2
굽힘 지수(BI)를 하기 식을 사용하여 계산하였다:
BI = 캡 돌출량 / 캡핑된 포스트 높이
식에 대해, 캡 직경을 최장 치수로 측정하였고, 포스트 직경을 캡 바로 아래에서 측정하였다.
상대 캡 밀도를 하기 식을 사용하여 계산하였다:
상대 캡 밀도 = 총 캡 면적 / 기계식 체결구의 면적
Figure pat00005
표 1-5의 모든 기록된 측정치를 VH-Z20R 렌즈, 20X 내지 200X의 배율 범위, 및 데이터 획득 소프트웨어 패키지를 갖춘 키엔스(Keyence) VHX-600E 현미경(일본 오사카 소재의 키엔스 코포레이션(Keyence Corporation))을 사용하여 취하였다.
시험 방법 및 시험 결과
예 1-19, 비교예 1-2, 및 예시 예 1-5의 기계식 체결구 스트립의 맞물림 해제 성능 특성을 전단 강도 및 박리 강도에 대한 시험을 이용하여 결정하였다. 모든 시험을 일정한 온도(23℃ ± 2℃) 및 상대 습도(50% ± 5%)에서 수행하였다. 모든 재료와 장비를 시험 전 이들 조건에서 최소 24시간 동안 평형시켰다. 데이터 기록을 위한 컴퓨터와 요구되는 하중 범위를 갖는 범용 일정 신장률 인장 시험 기구를 사용하였다(미국 매사추세츠주 캔턴 소재의 인스트론 엔지니어링 코포레이션(Instron Engineering Corporation)으로부터 입수가능한 시리즈 4200, 4500, 또는 5500). 기구 크로스헤드 속도를 모든 시험에 대해 32 mm 이상의 박리 거리로 305 mm/분으로 설정하였다.
예 1-19, 비교예 1-2, 및 예시 예 1-5의 기계식 체결구 스트립을 3개의 상이한 폴리프로필렌 부직포 루프 샘플을 사용하여 평가하였다. 샘플 1은 미국 뉴욕주 그레이트 넥 소재의 퍼스트 퀄리티 코포레이션으로부터 상표명 "프리베일 브리저즈"로 구매가능한 성인용 기저귀의 백시트로부터 얻은 저-로프트 부직포 루프 재료였다. 샘플 2는 스웨덴 스톡홀름 소재의 에스씨에이 코포레이션으로부터 상표명 "테나 울트라"로 구매가능한 성인용 기저귀의 백시트로부터 얻은 저-로프트 부직포 루프 재료였다. 샘플 3은 미국 일리노이주 먼델라인 소재의 메드라인 인더스트리즈(Medline Industries)로부터 상표명 "리스토어(RESTORE)"로 구매가능한 성인용 기저귀의 백시트로부터 얻은 저-로프트 부직포 루프 재료였다. 모든 시험에서, 기저귀 백시트의 외측 표면(의복 대향 면)을 기계식 체결구 샘플과의 맞물림에 사용하였다. 표 5에, 섬유 직경, 루프 높이(로프트), 루프 폭, 및 섬유 평량의 측정된 값이 부직포 루프 샘플 1-3에 대해 기록된다.
Figure pat00006
시험 방법 1에서, 샘플 1-3의 부직포 루프 재료와 함께 예 1-19, 비교예 1-2, 및 예시 예 1-5의 기계식 체결구 스트립으로부터 제조된 체결구의 전단 강도를 ASTM D5169-98에 따라 측정하였다. 완성된 기계식 체결구 시험편을 898 필라멘트 테이프(미국 미네소타주 세인트 폴 소재의 쓰리엠 컴퍼니로부터 입수가능함)의 76 mm × 25.4 mm 리더(leader)에 부착된 12.7 mm 폭 방향(CD) × 25.4 mm 기계 방향(MD) 스트립으로서 제조하였다. 필라멘트 테이프의 추가의 76 mm × 25.4 mm 스트립을 사용하여 노출된 접착제를 덮었다(임의의 잔여 부분을 제1 스트립 위로 접었음).
완성된 부직포 루프 재료를 898 필라멘트 테이프의 76 mm × 30 mm 스트립으로 배킹된 76 mm CD × 30 mm MD 스트립을 형성하도록 커팅하였다. 예시적인 기계식 체결구 샘플을 체결 요소측이 아래를 향하는 상태로 대응 루프 면 상에 살며시 놓았고, 5 킬로그램 핸드 헬드 롤러의 5회 사이클(5회 전방 및 5회 후방 통과)로 고정시켰다. 전단 강도의 측정이 예 시편 CD 및 루프 CD로 수행되도록 재료를 배향시켰다. 예 시편의 리더를 상부 조오(jaw)에 부착시키고, 한편 루프 샘플을 인스트론 기구의 하부 조오에 부착시켜, 약간의 양의 처짐을 허용하였다.
초기 조오 간격(게이지 길이)을 76 mm로 설정하였다. 기구를 시동시켰고, 예 시편이 루프 샘플로부터 완전히 맞물림 해제될 때까지 상부 조오를 이동시켰다. 최대 하중을 그램중(gram-force)(gf) 단위로 측정하였다. 각각 새로운 재료를 사용한 최소 10회의 반복 실험으로부터 수집된 데이터를 평균하였으며, 그 평균한 데이터가 표 6에 보고된다.
Figure pat00007
시험 방법 2에서, 예시적인 기계식 체결구를 루프 재료로부터 135도 박리 각도로 박리시키는 데 요구되는 힘을 측정하였다. 인스트론 인장 시험기 내의 시험 지그를 135도(고정)로 설치하였다. 완성된 기계식 체결구(예 1-19, 비교예 1-2, 및 예시 예 1-5로부터 선택됨)를 체결 테이프를 배킹 재료로서 사용한 19 mm CD × 25.4 mm MD 스트립으로서 제조하였다. 완성된 예 시편을 25.4 mm × 203 mm 종이 리더의 일 단부에 부착시켰다. 완성된 부직포 루프 재료(샘플 1-3으로부터 선택됨)를 양면 테이프로 51 mm × 127 mm × 1.6 mm 강철 플레이트에 부착시켰다. 예 시편을 체결 요소측이 아래를 향하는 상태로 플레이트 상의 대응 루프 면 상에 살며시 놓았고, 2 킬로그램 핸드 헬드 롤러의 1회 사이클(1회 사이클 = 1회 전방 및 1회 후방 통과)로 고정시켰다. 박리가 예 시편 CD 및 루프 CD로 수행되도록 재료를 배향시켰다.
Figure pat00008
플레이트를 인스트론 기구 상의 135도 고정 지그 내에 배치하고, 종이 리드를 기구의 상부 조오에 부착시켜, 약간의 양의 처짐을 허용하였다. 초기 조오 간격(게이지 길이)을 203 mm 이상으로 설정하였다. 기구를 시동시켰고, 최대 하중(gf)을 측정하였다. 각각 새로운 재료를 사용한 최소 10회의 반복 실험으로부터 수집된 데이터를 평균하였으며, 그 평균한 데이터가 위의 표 7에 보고된다.
예 20 내지 28의 기계식 체결구 스트립을 예 1 내지 19에 기술된 방법에 따라 제조하였다. 배킹을 연신시키지 않았다. 예 20 내지 28 각각에 대해, 직립 체결 요소의 밀도는 248/㎠였고, 평량은 제곱 미터당 62 그램이었다. 캡핑 전 포스트 높이는 250 마이크로미터였다. 예 20 내지 28의 캡은 미국 특허 제5,868,987호(캠퍼 등)에 기술된 공정에 따라 "홈형"이었다. 예 25 내지 28에 대해, 캡은 또한 미국 특허 제6,132,660호(캠퍼)에 기술된 공정에 따라 범핑되었다. 예의 다른 특성이 표 8에 제시된다. 아래의 표 8의 기록된 측정치는 데이터 획득 소프트웨어 패키지, 디지털 거리 측정기 및 모니터를 갖춘 키엔스 코포레이션 키엔스 VHX-1000 현미경을 사용하여 175 X 배율로 취해졌다.
예 20 내지 28의 기계식 체결구 스트립을 일본 도쿄 소재의 미쓰이 케미칼즈, 인크.(Mitsui Chemicals, Inc.)로부터 상표명 "신텍스(SYNTEX) PS-104"로 얻어지는 스펀본디드 폴리프로필렌 부직포를 사용하여 평가하였다. 박리 평가를 위해, 기계식 체결구의 패치(기계 방향(MD)으로 25 mm 및 폭 방향(CD)으로 20 mm)를 종이 리더의 일 단부에 부착시켰다. 부직포 재료(MD로 50 mm 및 CD로 100 mm)를 양면 테이프로 금속 플레이트에 부착시켰다. 기계식 체결구 시편을 100-그램 롤러로 1회 사이클(1회 사이클 = 1회 전방 및 1회 후방 통과)을 사용하여 부직포 상에 가압시켰다. 박리가 예 시편 CD 및 부직포 CD로 수행되도록 재료를 배향시켰다. 오리엔텍 코., 엘티디.(Orientec Co., Ltd.)(일본 후카야 소재)로부터 상표명 "텐실론(TENSILON) RTG-1225"로 얻어지는 기구를 사용하여 90도 박리를 측정하였다. 초기 조오 갭은 150 mm였고, 분당 300 mm 분리 속도를 사용하였다. 평가를 6회 반복하였고, 평균 박리력을 기록하였다. 결과는 아래 표 8에 제시된다.
전단 성능 평가를 위해, 기계식 체결구의 패치(MD로 25 mm 및 CD로 20 mm)를 종이 리더의 일 단부에 부착시켰다. 부직포 재료(MD로 100 mm 및 CD로 50 mm)를 양면 테이프로 금속 플레이트에 부착시켰다. 기계식 체결구 시편을 100-그램 롤러로 1회 사이클(1회 사이클 = 1회 전방 및 1회 후방 통과)을 사용하여 부직포 상에 가압시켰다. 측정이 예 시편 CD 및 부직포 MD로 수행되고 종이 리더가 부직포 및 금속 플레이트의 에지를 넘어 연장되도록 재료를 배향시켰다. 10-그램 중량체를 예 시편의 상부에 놓았고, 100-그램 중량체를 종이 리더에 부착시켰다. 예 시편이 10초 내에 움직이지 않았으면, 추가의 100-그램 중량체를 종이 리더에 부착시켰다. 이 과정을 예 시편이 중량체를 추가한 후 10초 내에 움직이기 시작할 때까지 반복하였다. 예 시편이 움직이기 시작하기 전에 추가된 중량체의 양을 기록하였다. 평가를 3회 반복하였으며, 평균을 기록하였고 전단력으로서 보고하였다. 결과는 아래 표 8에 제시된다.
예 29 및 예시 예 6을 예 1 내지 19의 방법에 따라 제조하였다. 예 29는 465/㎠ (3000/in2)의 직립 체결 요소의 밀도, 50 ㎛의 배킹 두께, 350 ㎛의 CD로의 캡 직경, 및 140 ㎛의 캡핑된 포스트 높이를 가졌다. 예시 예 6은 140/㎠ (900/in2)의 직립 체결 요소의 밀도, 110 ㎛의 배킹 두께, 520 ㎛의 CD로의 캡 직경, 및 550 ㎛의 캡핑된 포스트 높이를 가졌다. 루프 강성을 하기 방법을 사용하여 이들 샘플 각각에 대해 측정하였다. 예 29 또는 예시 예 6의 기계식 체결구를 10 mm의 CD로의 길이 및 150 mm의 MD 로의 길이를 갖는 스트립으로 커팅함으로써 시편을 제조하였다. 스트립의 단부가 샘플 홀더에 맞대어져 평평하고 스트립의 중심 부분으로 54 mm의 외주를 갖는 루프가 만들어지도록 시편을 샘플 홀더 상에 배치하였다. 시편을 초당 3.5 mm로 이동하는 압축 플레이트로 6.5 mm의 높이로 압축시켰다. 피크력을 기록하였고, 예 29에 대해 2.5 g/mm 및 예시 예 6에 대해 16.5 g/mm인 것으로 확인되었다.
Figure pat00009
본 발명은 그의 사상 및 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 변형 및 변경을 취할 수 있다. 따라서, 본 발명은 전술된 실시예로 제한되지 않고, 하기 특허청구범위 및 그의 임의의 등가물에 기재된 제한에 의해 한정된다. 본 발명은 본 명세서에 구체적으로 개시되지 않은 임의의 요소의 부재 시에도 적합하게 실시될 수 있다. 상기 인용된 모든 특허 및 특허 출원은 이로써 전체적으로 본 명세서에 참고로 포함된다.

Claims (4)

  1. 전방 허리 영역 및 후방 허리 영역을 포함하는 흡수 용품으로서, 전방 허리 영역 또는 후방 허리 영역 중 적어도 하나는 기계식 체결구를 포함하고, 기계식 체결구는
    열가소성 배킹(backing); 및
    포스트(post)를 구비한 다수의 직립 체결 요소로서, 상기 포스트는 열가소성 배킹에 부착된 근위 단부 및 포스트의 단면적보다 큰 캡(cap)을 포함하는 원위 단부를 갖는, 상기 다수의 직립 체결 요소를 포함하고,
    다수의 직립 체결 요소는 40 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 높이를 갖고, 열가소성 배킹은 20 마이크로미터 내지 80 마이크로미터 범위의 두께를 갖고, 기계식 체결구의 평량은 제곱 미터당 25 그램 내지 제곱 미터당 75 그램 범위이고,
    흡수 용품은 개방-스타일 기저귀인, 흡수 용품.
  2. 제1항에 있어서, 캡은 포스트의 적어도 2개의 대향 측면들 상에서 포스트를 넘어 연장되거나; 포스트를 넘어 돌출 거리(overhang distance)로 연장되고, 돌출 거리는 10 마이크로미터 내지 75 마이크로미터 범위이거나; 또는 포스트를 넘어 돌출 거리로 연장되고, 돌출 거리를 높이로 나눈 몫이 최대 0.5인, 흡수 용품.
  3. 팬티-스타일 기저귀로서, 팬티-스타일 기저귀의 측부 패널 부분 또는 시임(seam) 상의 탭 상에 위치되는 기계식 체결구를 포함하고, 기계식 체결구는
    열가소성 배킹; 및
    포스트를 구비한 다수의 직립 체결 요소로서, 상기 포스트는 열가소성 배킹에 부착된 근위 단부 및 포스트의 단면적보다 큰 캡을 포함하는 원위 단부를 갖는, 상기 다수의 직립 체결 요소를 포함하고,
    다수의 직립 체결 요소는 40 마이크로미터 내지 300 마이크로미터의 높이를 갖고, 열가소성 배킹은 20 마이크로미터 내지 80 마이크로미터 범위의 두께를 갖고, 기계식 체결구의 평량은 제곱 미터당 25 그램 내지 제곱 미터당 75 그램 범위인, 팬티-스타일 기저귀.
  4. 제3항에 있어서, 캡은 포스트의 적어도 2개의 대향 측면들 상에서 포스트를 넘어 연장되거나; 포스트를 넘어 돌출 거리로 연장되고, 돌출 거리는 10 마이크로미터 내지 75 마이크로미터 범위이거나; 또는 포스트를 넘어 돌출 거리로 연장되고, 돌출 거리를 높이로 나눈 몫이 최대 0.5인, 팬티-스타일 기저귀.
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