KR20220147129A - 층상 부직포 텍스타일 - Google Patents

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KR20220147129A
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layer
polymer
filament
textile
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KR1020227033957A
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파브리나 카스파르코바
미카엘 카우스츠케
즈데넥 메클
Original Assignee
피에프넌우븐스 홀딩 에스.알.오.
피에프논우븐스 체코 에스.알.오.
피에프엔 - 쥐아이씨 에이.에스.
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Abstract

층상 부직포 텍스타일(layered nonwoven textile)로서,
- 필라멘트의 제1 층(T)으로서, 제1 담체 중합체(A1) 및 제1 결합 중합체(B1)를 함유하는 무한 필라멘트를 함유하며, 상기 무한 필라멘트의 표면의 적어도 일부를 형성하고 제1 담체 중합체(A1)보다 적어도 5℃ 더 낮은 용융 온도를 갖고, 상기 필라멘트의 제1 층(T)은 이격된 배열로 결합점을 함유하고, 상기 결합점은 필라멘트를 상호 연결하고 제1 결합 중합체(B1)에 의해 형성되는, 필라멘트의 제1 층(T), 및
- 필라멘트의 제2 층(M)으로서, 강성(stiffness)이 제1 담체 중합체(A1)의 강성보다 낮은 담체 물질, 및 상기 담체 물질 및 제1 담체 중합체(A1)보다 적어도 5℃, 바람직하게는 적어도 10℃ 더 낮은 용융점을 갖는 제2 결합 중합체(B2)를 함유하는 필라멘트를 함유하고, 상기 필라멘트의 제2 층(M)은 이격된 배열의 결합점을 함유하고, 상기 결합점은 제2 층(M)의 필라멘트와 상호 연결하고 제2 결합 중합체(B1)에 의해 형성되는, 필라멘트의 제2 층(M)
을 포함한다.

Description

층상 부직포 텍스타일
본 발명은 층상 부직포 텍스타일(layered nonwoven textile)에 관한 것으로서, 이는 적어도 2개의 필라멘트 층을 함유하며, 필라멘트의 제1 층은 제1 담체 중합체 및 제1 결합 중합체를 함유하는 무한 필라멘트를 함유하고, 제1 결합 중합체는 이들 무한 필라멘트의 표면의 적어도 일부를 형성하고 제1 담체 중합체보다 적어도 5℃ 더 낮은 용융 온도를 갖는 한편, 상기 필라멘트의 제1 층은 이격된 배열에 결합점을 함유하고, 상기 결합점은 필라멘트를 상호 연결하고 제1 결합 중합체로 이루어진다. 그 결과는 복원력과 내마모성이 우수한 부드럽고 벌키한 스펀멜트형(spunmelt-type) 부직포이며, 이는 다양한 위생용품뿐만 아니라 여과 등에 적합하다. 마찬가지로, 본 발명은 이러한 부직포의 제조 방법을 포괄한다.
몇 가지 알려진 방법 - 즉, 적절한 중합체를 선택하고, 필라멘트 모양을 변형시키고(다양한 방법으로 크림핑되거나(crimped) 말려진(curled) 필라멘트를 사용하여) 결합(binding) 방법을 통해 - 열(예를 들어 적절한 엠보싱 패턴이 있는 캘린더, 에어-레이링(air-laying), 초음파 결합 등), 기계적으로(예를 들어 워터-레이링(water-laying), 니들펀칭(needlepunching) 등) 또는 여러 결합 방법을 함께 조합함으로써 부직포 텍스타일의 벌키성(bulkiness)을 달성하는 것이 가능하다.
일반적으로 물질이 더 벌키할수록, "더 개방적"인 구조가 적용되며 더 유리한 접합(bonding) 방법은 물질을 압축하지 않는 방법이다. 예를 들어, 캘린더 롤러를 사용한 접합은 일반적으로 이들을 둘러싸는 영역보다 실질적으로 더 얇은 결합 엠보싱 지점을 생성한다(예를 들어 특허 출원 WO2017190717 또는 이전 WO2017190717 참조). 이러한 관점에서, 예를 들어 압축이 발생하지 않는 동안 열풍(hot air)을 사용하여 결합시키는 것이 더 유리하다.
구조의 개방성은 주로 "다공성" 또는 "공극 부피"라는 용어로 표시되는 필라멘트 사이의 자유 공간의 존재로 이해된다. 필라멘트 사이의 자유 공간의 비율이 클수록 개별 필라멘트의 강성의 중요성이 커진다. 필라멘트가 너무 유연하면 필라멘트의 구조가 유지되지 않고 필라멘트가 구부러지며 전체 구조가 무너질 것이다 - 텍스타일의 두께가 실제보다 작아질 것이다. 이것은 특히 폴리올레핀-기초 필라멘트에서 관찰할 수 있다. 문제는 더 강성인 중합체(예를 들어 폴리에스테르)를 사용함으로써 해결되며, 이 중합체는 충분히 강성이어서 매우 개방된 텍스타일 구조를 유지할 수 있고 추가로 (특히 에어-레이드 물질의 경우) 압축 후 원래의 벌키성으로 복원하는 능력(즉, 복원력)의 이점을 제공한다 - 소위 크림프-지지 단면(예를 들어 편심 코어/시스)이 있는 크림핑된 필라멘트의 활용을 설명하는 특허 출원 WO2018059610 및 비-크림프-지지 단면(예를 들어 동심 코어 시스)이 있는 필라멘트의 활용을 설명하는 당사 특허 출원 PV 2018-647(아직 공개되지 않음)을 참조한다.
더 뻣뻣하고 덜 가요성인 필라멘트는 압축 후 초기 벌키성을 복원할 수 있는 더 벌키한 구조를 생성할 수 있지만, 필라멘트의 강성과 낮은 가요성은 부직포 텍스타일의 전반적인 연화도, 가요성 및 드레이프성에 부정적인 영향을 미치고, 이는 특히 텍스타일이 사용자의 신체에 가깝거나 직접 접촉하는 적용(예를 들어 흡수성 위생 제품)에 대한 핵심 특징이다.
다양한 특성을 갖는 필라멘트를 층상하여 이러한 문제를 해결하려는 노력은 잘 알려져 있다. 카디드(carded) 부직포 텍스타일과 달리, 스펀멜트 부직포 텍스타일의 표준 생산 라인은 단일 방사 빔에서 필라멘트의 직접 배합을 가능하게 하지 않는다. 서로의 위에 배치된 개별 필라멘트 층은 후속적으로 함께 결합되어야 하며, 그 결과 동일한 중합체 베이스를 갖는 필라멘트의 조합을 초래한다 - 예를 들어 다양한 정도의 크림핑을 갖는 폴리올레핀-기초 층의 조합을 설명하는 Reifenhauser 및 Fibertex Personal Care EP2015153790의 공동 특허 출원을 참조한다.
당업계에 잘 알려진 벌키성을 달성하기 위한 또 다른 노력은 예를 들어 알려진 수축성을 갖는 생성된 층(예를 들어 PET/PE-유형 2-성분 필라멘트)에 의해 열풍을 사용하여 활성화될 때 연신된 필라멘트의 상이한 거동을 활용하는 것이며, 이는 수축률이 낮거나 없는 층(예를 들어 PP/PE)이 있는 캘린더 롤러를 사용하여 접합점을 통해 접합된다. 구조는 후속적으로 열 흐름(예를 들어 열풍)에 의해 활성화되고, 수축성 층이 수축하고 비-수축성 층이 접합 인상 사이에서 "쿠션"으로 아치형으로 나오게 한다 - 예를 들어 Reifenhauser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik가 제출한 특허 출원 EP3192910을 참조한다.
기존 기술 상태의 단점과 결점은 층상 부직포 텍스타일에 의해 어느 정도 해소되며, 상기 층상 부직포 텍스타일은
- 필라멘트의 제1 층으로서, 제1 담체 중합체 및 제1 결합 중합체를 함유하는 무한 필라멘트를 함유하며, 이들 무한 필라멘트의 표면의 적어도 일부를 형성하고 제1 담체 중합체보다 적어도 5℃ 더 낮은 용융 온도를 갖는 한편, 필라멘트의 제1 층은 이격된 배열에서 결합점을 함유하고, 상기 결합점은 필라멘트를 상호 연결하고 제1 결합 중합체로 이루어지는, 필라멘트의 제1 층, 및
- 필라멘트의 제2 층으로서, 강성(일반적으로 인장 및/또는 굴곡 강성)이 제1 담체 중합체의 강성보다 낮은 담체 물질, 및 상기 담체 물질 및 제1 담체 중합체보다 적어도 5℃, 바람직하게는 적어도 10℃ 더 낮은 용융 온도를 갖는 제2 결합 중합체를 함유하는 필라멘트로 이루어지는 한편, 필라멘트의 제2 층은 이격된 배열에서 결합점을 함유하고, 상기 결합점은 필라멘트를 상호 연결하고 제2 결합 중합체로 이루어지는, 필라멘트의 제2 층
을 포함한다.
본 발명에 따른 부직포 텍스타일은 엠보싱 포인트를 결합하지 않는다. 바람직하게는 필라멘트의 제1 층에서 인접한 접합점 사이의 중앙 간격 거리는 8 mm 이하이고/이거나 제2 층에서 인접한 접합점 사이의 중앙 간격 거리는 8 mm 이하이다.
마찬가지로, 필라멘트의 제2 층에서 필라멘트의 담체 물질이 제2 담체 중합체라는 이점으로, 이의 인장 또는 굴곡 강도는 제1 담체 중합체보다 100 MPa 이상 낮은 한편, 제2 결합 중합체는 이들 필라멘트 표면의 적어도 일부를 형성하고, 제2 층의 이들 필라멘트는 무한 필라멘트이다.
유리하게는, 제1 결합 중합체와 제2 결합 중합체의 용융 온도는 0℃ 내지 5℃만큼 상이하거나, 제1 결합 중합체는 제2 결합 중합체와 동일하다.
바람직하게는 제1 담체 중합체 및/또는 제2 담체 중합체는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되고/거나 제1 결합 중합체 및/또는 제2 결합 중합체는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 이들의 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다.
유리하게는, 제1 담체 중합체는 제1 층에서 필라멘트의 55 중량% 이상을 형성하고/하거나 제2 담체 중합체는 제2 층(M)에서 필라멘트의 55 중량% 미만을 형성한다.
특히 유리한 구성에서, 제2 층의 무한 필라멘트 내 중합체의 가중 평균 밀도에 대한 제1 층의 무한 필라멘트 내 중합체의 가중 평균 밀도의 비(ratio)는 1.0 내지 1.5, 바람직하게는 1.1 내지 1.3이며 및/또는 제2 층의 평량(basis weight)에 대한 제1 층의 평량의 비는 1.0 내지 1.5, 바람직하게는 1.1 내지 1.3이다.
기존 기술 상태의 결함은 마찬가지로 하기 단계를 포함하는 층상 부직포 텍스타일의 제조 방법에 의해 상당한 정도로 제거되며, 상기 방법은 하기 단계를 포함한다:
a) 제1 담체 중합체 및 상기 제1 담체 중합체보다 적어도 5℃ 더 낮은 용융 온도를 갖는 제1 결합 중합체를 용융시킨 다음, 이를 제1 방사 빔(spinning beam)의 방사구(spinneret)에 공급하여 제1 결합 중합체로 이루어진 표면의 적어도 일부를 갖는 무한 필라멘트를 형성한 후, 이러한 형성된 필라멘트를 냉각 및 연신(drawing)하고 후속적으로 이를 러닝 벨트(running belt) 상에 증착시켜, 필라멘트의 제1 층을 형성하는 단계,
b) 담체 물질을 함유하는 필라멘트의 제2 층을 필라멘트의 제1 층 상에 증착시키는 단계로서, 제2 층의 필라멘트의 강성은 필라멘트의 제1 층보다 더 낮고; 제2 결합 중합체는 담체 물질 및 제1 담체 중합체보다 적어도 5℃ 또는 바람직하게는 적어도 10℃ 더 낮은 용융점을 갖는, 단계, 및
c) 그 후, 100℃ 내지 250℃, 바람직하게는 120℃ 내지 220℃, 더 바람직하게는 90℃ 내지 140℃, 가장 바람직하게는 110℃ 내지 130℃로 가열된 공기의 효과에 의해, 필라멘트의 제1 층은 필라멘트 사이에 제1 결합 중합체로부터 결합점의 생성에 의해 고밀화되고, 필라멘트의 제2 층은 제2 결합 중합체로부터 결합점의 생성에 의해 고밀화되는 단계.
단계 b)에서 유리하게는, 제2 담체 중합체인 담체 물질이 용융되고, 이의 굴곡 및 인장 강성은 제1 담체 중합체의 강성보다 적어도 100 MPa, 양호하게는 적어도 200 MPa, 더 양호하게는 적어도 300 MPa, 더 양호하게는 적어도 400 MPa, 유리하게는 적어도 500 MPa 더 낮고, 제2 결합 중합체는 제2 방사 빔의 방사구로 공급되며, 이를 통해 제2 결합 중합체로 이루어진 표면의 적어도 일부를 갖는 무한 필라멘트가 형성되고, 이때 이러한 형성된 필라멘트는 냉각 및 연신되고, 후속적으로 필라멘트의 제1 층과 함께 러닝 벨트 상에 증착된다.
마찬가지로, 단계 c)에서 가열된 공기가 200 내지 20,000 ms, 바람직하게는 200 내지 15,000 ms, 가장 바람직하게는 200 내지 10,000 ms의 기간 동안 층(T, M) 상에 작용하고/하거나, 단계 c)에서 가열된 공기가 층(T, M)을 통해 공급되고/되거나, 단계 c)에서 가열된 공기가 0.2 내지 4.0 m/s, 바람직하게는 0.4 내지 1.8 m/s 범위의 속도로 층(T, M)을 통해 공급될 때 유리하다.
유리하게는 상기 방법은 단계 b) 이후에, 단계 c) 이전에 수행되는 층의 사전-고밀화 단계를 더 포함하고, 상기 층의 사전-고밀화는 층을 80℃ 내지 180℃, 바람직하게는 90℃ 내지 150℃, 가장 바람직하게는 110℃ 내지 140℃ 범위의 온도로 가열함으로써 수행되어, 결합 중합체를 부분적으로 연화시킨다.
정의
"필라멘트 층"이라는 용어는 고밀화를 위해 필라멘트가 함께 결합되기 전의 상태에 있는 필라멘트 형태의 물질에 관한 것으로, 이는 예를 들어 공기 통과, 캘린더링 등의 효과에 의해 연결을 생성하는 다양한 방법을 사용하여 수행될 수 있는 절차이다. "필라멘트 층"은 고정된 상호 결합이 일반적으로 아직 형성되지 않은 개별 필라멘트로 구성되며, 이들 필라멘트는 소정의 방식으로 사전-상호 연결되며 / 사전-고밀화될 수 있음에도 불구하고, 한편으로는 이러한-사전-고밀화는 필라멘트의 증착 동안 또는 증착 직후 발생할 수 있고, 이는 필라멘트의 층을 확산시키는 파트로서 수행되었다. 그러나, 이러한 사전-고밀화는 여전히 실질적인 수의 필라멘트가 자유롭게 이동하는 것을 가능하게 하며, 따라서 이는 재위치화될 수 있다. 상기 언급된 "필라멘트의 층"은 다중 방사 빔으로부터 점진적으로 증착되는 하나의 또는 다수의 층으로 구성될 수 있다.
용어 "필라멘트"는 본질적으로 무한 필라멘트로 정의되는 한편, 용어 "스테이플 섬유(staple fibre)"는 정의된 길이로 절단된 섬유를 의미한다. "섬유" 및 "필라멘트"라는 용어는 본 명세서에서 동일한 의미를 부여하기 위해 사용된다. 절단된 섬유의 경우, "스테이플 섬유"라는 용어가 독점적으로 사용된다.
"필라멘트 사이의 결합" 또는 "접합점"이라는 용어는 일반적으로 이들 필라멘트가 서로 교차하는 위치 또는 이들이 접촉하는 위치 또는 대안적으로 서로 인접하는 위치에서 2개의 필라멘트를 연결하는 접합에 관한 것이다. 접합점/고밀화 결합을 통해 2개 초과의 필라멘트를 연결하거나 동일한 필라멘트의 2개 부분을 연결할 수 있다.
따라서 여기서 "접합점"이라는 용어는 더 낮은 용융점을 나타내는 성분의 상호 연결에 의해 접촉점에서 2개의 섬유/필라멘트의 연결을 나타낸다. 접합점에서, 용융점이 높은 필라멘트의 형성된 성분은 변형되거나 손상되지 않는다. 반대로, "접합 인상"이라는 용어는 캘린더 롤러의 보스(boss)가 작용한 표면을 나타낸다. 접합 인상은 접합 롤러의 보스 크기로 정의된 영역을 가지며 일반적으로 인접한 영역에 비해 두께가 더 얇다. 접합 과정 동안 접합 인상의 영역은 일반적으로 상당한 기계적 압력을 받게 되며, 이는 온도와 함께 접합 인상 영역 내의 모든 필라멘트 성분의 모양에 영향을 미칠 수 있다.
용어 "일성분 필라멘트" 또는 "일성분 섬유"는 단일 중합체 또는 단일 중합체 배합물로부터 형성된 필라멘트에 관한 것으로, 이에 의해 이성분 필라멘트 또는 다성분 필라멘트와 구별된다.
"다성분 섬유 또는 다성분 필라멘트"라는 용어는 단면에서 하나 이상의 개별 부분 성분을 포함하는 섬유 또는 필라멘트를 지정하는 반면, 단면의 이러한 독립 성분 각각은 다른 중합체 화합물 또는 중합체 화합물의 다른 배합물로 구성된다. 따라서 "다성분 섬유/다성분 필라멘트"라는 용어는 "이성분 섬유/이성분 필라멘트"를 포함하지만 이에 제한되지 않는 상위 용어이다. 다성분 필라멘트의 다른 성분은 본질적으로 필라멘트의 단면을 따라 배열된 명확하게 정의된 영역에 배열되고 필라멘트의 길이를 따라 연속적으로 확장된다. 다성분 필라멘트는 예를 들어 코어 및 시스, 방사상 또는 소위 바닷속섬(islands-in-the-sea) 등의 형태로 단면의 부분 성분의 동축 배열을 포함하여 임의의 모양 또는 배열의 다양한 성분으로 구성된 몇몇 부분 단면으로 나뉘는 단면을 가질 수 있다.
필라멘트를 설명하는 데 사용되는 "2-성분" 및 "이성분"이라는 용어는 본 명세서에서 상호교환적으로 사용된다.
측정 "필라멘트 직경"은 μm 단위로 표시된다. 용어 "9,000 m당 필라멘트의 그램 수"(데니어 또는 덴) 또는 "10,000 m당 필라멘트의 그램 수"(dTex)라는 용어는 이것이 필라멘트 직경(원형 필라멘트 단면이 가정됨)에 사용된 물질 또는 물질들의 밀도를 곱한 값이므로 필라멘트의 섬도(fineness) 또는 조도(coarseness)의 정도를 표현하는 데 사용된다.
"기계 방향"(MD) - 부직포 텍스타일 물질의 생산 및 실제 부직포 텍스타일 물질 자체와 관련하여 "기계 방향"(MD)이라는 용어는 본질적으로 부직포 텍스타일 물질이 생산되는 생산 라인에서 상기 부직포 텍스타일 물질의 전진 방향에 해당하는 방향을 나타낸다.
"교차 방향"(CD) - 부직포 텍스타일질 물질의 생산 및 실제 부직포 텍스타일질 물질 자체와 관련하여 "교차 방향"(CD)이라는 용어는 본질적으로 부직포 텍스타일질이 생산되는 생산 라인에서 상기 부직포 텍스타일질의 전진 운동 방향에 횡단하는 방향을 나타내는 한편, 부직포 텍스타일 물질의 평면에 있다.
"부직포 물질" 또는 "부직포 텍스타일"은 방향성 또는 무작위로 배향된 필라멘트로 생성된 벨트 또는 섬유질 구조물로, 필라멘트 층을 생성하는 동안 먼저 형성된 다음 응집력 또는 접착력의 마찰 또는 유도에 의해 함께 고밀화되고, 최종적으로 상호 결합의 생성에 의해 고밀화되지만 이 고밀화는 열적으로(예를 들어 공기 흐름, 캘린더링, 초음파 효과 등), 화학적으로(예를 들어 접착제 사용), 기계적으로(예를 들어 수력엉킴 등), 또는 대안적으로 이러한 방법의 조합에 의해 달성된다. 이 용어는 직조 또는 편물에 의해 형성되는 패브릭 또는 결합 스티치를 형성하기 위해 실 또는 섬유를 사용하는 패브릭을 지칭하지 않는다. 섬유는 천연 또는 합성 기원일 수 있으며 스테이플 방적사, 연속 섬유 또는 가공 위치에서 직접 생산되는 섬유일 수 있다. 상업적으로 이용 가능한 섬유는 직경이 약 0.001 mm 미만에서 약 0.2 mm 이상이며 다양한 형태로 공급된다: 단섬유(스테이플 또는 절단 섬유로 알려져 있음), 연속 개별 섬유(필라멘트 또는 모노-필라멘트 섬유), 꼬이지 않은 필라멘트 묶음(빗질 섬유) 및 꼬인 필라멘트 묶음(방적사). 부직포는 멜트블로운, 스펀본드, 스펀멜트, 용매를 사용한 방적, 정전기 방적, 카딩, 필름 피브릴화, 피브릴화, 에어-레이잉, 드라이-레이잉, 스테이플 섬유를 사용한 웨트-레이잉 및 다양한 기술 및 당업계에 공지된 이들 공정의 조합을 포함한 다양한 방법을 사용하여 생산할 수 있다. 부직포 텍스타일의 평량은 일반적으로 제곱미터당 그램(g/m2)으로 표시된다.
본 명세서에 사용된 의미에서, 용어 "층"은 텍스타일의 부분적 성분 또는 요소에 관한 것이다. "층"은 본질적으로 동일한 필라멘트를 생성하는 단일 스피닝 빔 또는 2개 이상의 연속적으로 배열된 스피닝 빔 상에서 생성된 다중 필라멘트의 형태일 수 있다. 예를 들어, 스펀본드 절차를 수행하기 위해 연속적으로 배열된 2개의 방사 빔은 본질적으로 동일한 설정을 가지며 본질적으로 동일한 조성의 중합체를 처리하여 단일 층을 생성할 수 있다. 반대로, 하나는 예를 들어 단일 성분 필라멘트를 생성하고 다른 하나는 예를 들어 이성분 필라멘트를 생성하는 2개의 스펀본드형 방사 빔은 2개의 상이한 층을 형성할 것이다. 층의 조성은 층 생성에 사용되는 수지(중합체) 조성을 결정하는 개별 설정 및 성분에 대한 지식을 기초로 하거나 예를 들어 전자 현미경, 또는 대안적으로 DSC 또는 NMR 방법을 사용하여 층에 포함된 필라멘트의 생산에 사용된 조성의 분석에 의해 부직포 텍스타일 자체의 분석을 통해 확인할 수 있다. 필라멘트의 인접한 층은 반드시 엄격하게 분리될 필요는 없으며, 경계 영역의 층은 나중에 증착된 층의 필라멘트가 이전에 증착된 층의 필라멘트 사이의 갭으로 떨어지는 결과 함께 혼합될 수 있다.
"스펀본드" 공정은 중합체를 필라멘트로 직접 전환한 다음 직접 생성된 필라멘트를 증착하여 무작위로 배열된 필라멘트를 포함하는 부직 필라멘트 층을 생성하는 부직포 텍스타일 생산 공정이다. 필라멘트의 이 부직 층은 필라멘트 사이의 결합의 생성에 의해 부직포 텍스타일을 둘러싸는 방식으로 후속적으로 고밀화된다. 고밀화 공정은 공기 통과 효과, 캘린더링 등 다양한 방법을 사용하여 수행할 수 있다.
"활성화"는 반(semi)-안정 상태(예를 들어 결정화가 발생하지 않는 가능한 가장 낮은 에너지 상태)에 있는 섬유, 필라멘트 또는 섬유 구조를 가열한 다음 천천히 냉각하여 설명된 반-안정 상태는 다른 보다 안정적인 상태로 변경된다(예를 들어 다른 결정화 단계에 해당하는 상태). 새 상태가 원래 상태와 다른 부피를 가정하는 경우, 즉 더 작은 부피를 가정하는 경우 이를 "축소(contraction)" 또는 "수축(shrinkage)"으로 정의하다.
여기에서 "크림핑에 의해 형성할 수 있는 단면"이라는 용어는 생산 중 또는 후속적으로 활성화 온도 이상으로 가열될 때 단면을 가로질러 배열된 다양한 특성을 가진 성분으로 구성된 다성분 필라멘트에 관한 것이며, 이후 천천히 냉각되어 필라멘트의 크림핑을 달성하며, 이 동안 필라멘트는 수축을 일으키는 힘의 벡터를 따른다. 섬유층 내부에 포함된 필라멘트가 이들 필라멘트 사이의 상호 접착으로 인해 이상적인 나선을 생성하는 것을 방지한다는 사실에도 불구하고 필라멘트의 방출은 소위 나선 크림핑을 생성한다. 다성분 필라멘트에서 필라멘트 단면의 각 개별 성분에 대한 무게 중심을 결정할 수 있다(주어진 단면에서 이러한 성분의 표면/위치의 무게를 기준으로 - 도 5 참조)). 이론적 근거와 상관없이, 각 성분의 모든 표면의 무게 중심이 본질적으로 동일한 지점에 위치하면 필라멘트를 활성화 온도로 가열하여 필라멘트를 크림핑하는 것이 불가능하다고 가정한다. 예를 들어, 원형 단면을 가진 이성분 필라멘트에서 중합체 성분 중 하나가 코어를 형성하고 다른 하나는 시스를 형성하고 둘 다 서로에 대해 상대적으로 동심인 경우 두 성분의 무게 중심은 단면의 중심에 있다.
여기서 "압축성"이라는 용어는 "탄성" 측정 동안 정의된 하중의 영향에 의해 부직포 텍스타일이 압축되는 거리(밀리미터)에 관한 것이다.
여기에서 "복원력"이라는 용어는 압축 후 초기 형태를 복원하는 텍스타일의 능력과 관련이 있다. 이것은 주로 작용하중을 해제한 후 텍스타일의 두께와 이 텍스타일의 초기 두께 사이의 비율을 기초로 하는 부피의 재생(복원) 능력과 관련이 있다.
본 발명의 구현예의 바람직한 형태는 첨부된 개략도를 참조하여 이하에서 더 상세히 설명될 것이다.
도 1. 필라멘트 단면의 외형 예이다.
도 2. 필라멘트의 크림핑을 지원하지 않는 단면의 예이다.
도 3. 본 발명에 따른 층의 평면에서 필라멘트의 방향성 배열의 배향을 나타내는 그래프이다.
도 4. 활성화 전후 필라멘트 절단 사진이다.
도 5. 필라멘트의 크림핑을 지지하는 단면의 예이다.
도 6. 다양한 수준의 크림핑이 있는 필라멘트 현미경 사진의 비교이다.
도 7a, 도 7b: 엠보싱을 사용하여 접착한 텍스타일과 접착점을 사용하여 접착한 텍스타일의 단면 비교이다.
도 8. 제2 층 M의 단면 예이다.
도 9. 다른 제2 층 M의 단면 예이다.
도 10. 다른 제2 층 M의 단면 예이다.
도 11. 제2 층 M의 탑-다운 도면이다.
도 12. 생산 라인의 개략도이다.
도 13: 마틴달레 평균 내마모성 등급 시험(Martindale Average Abrasion Resistance Grade Test)용 장치의 투시도이다.
도 14: 마틴달레 평균 내마모성 등급 시험 평가를 위한 등급 척도이다.
V. 본 발명의 구현예
본 발명의 주제는 적어도 필라멘트의 제1 층(T) 및 필라멘트의 제2 층(M)을 함유하는 무한 스펀멜트형 필라멘트로 제조된 열 접합된 부직포 텍스타일이다.
필라멘트의 제1 층(T)은 주로 더 높은 강성을 갖는 중합체를 함유하는 무한 이성분 또는 다성분 필라멘트를 함유하는 반면, 필라멘트의 성분 중 적어도 하나는 주로 더 높은 강성을 갖는 제1 담체 중합체 A1로 이루어지고, 제1 담체 중합체 A1보다 낮은 용융 온도를 갖는 제1 결합 중합체 B1을 주로 포함하는, 필라멘트의 표면의 적어도 일부에 존재하는 다른 성분 중 적어도 하나를 포함한다. 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자들은 더 높은 강성을 갖는 중합체를 함유하는 필라멘트가 본 발명에 따른 부직포 텍스타일에 부피 및 복원력을 제공한다고 믿는다. 본 발명에 따른 솔루션의 경우, 필라멘트의 제1 층(T)이 스펀본드형 무한 필라멘트를 함유할 때 유리할 수 있다.
필라멘트의 제2 층(M)은 주로 더 낮은 강성을 갖는 중합체를 포함하는 무한 이성분 또는 다성분 필라멘트를 포함하는 반면, 그 성분 중 적어도 하나는 주로 제1 담체 중합체 A1보다 더 낮은 강성을 갖는 제2 담체 중합체 A2로 이루어지고, 필라멘트 표면의 일부에 존재하는 다른 성분 중 적어도 하나는 주로 제2 담체 중합체 A2보다 용융 온도가 낮고 필라멘트의 제1 층으로부터의 제1 결합 중합체 B1과 상용성인 제2 결합 중합체 B2로 주로 구성된다. 이론에 구속되기를 원하지 않고, 본 발명자들은 더 낮은 강성을 갖는 중합체를 함유하는 필라멘트가 본 발명에 따른 부직포 텍스타일에 더 큰 연화도, 신장성을 제공하고 텍스타일의 촉감 및 감촉 특성을 개선한다고 믿는다. 본 발명에 따른 솔루션의 경우, 필라멘트 M의 제2 층이 스펀본드형 무한 필라멘트를 함유할 때 유리할 수 있다.
대안적으로, 필라멘트(M)의 제2 층은 예를 들어 중합체 B2(결합 필라멘트, 분말 등)를 포함하는 결합 요소와 결합된 더 낮은 강성을 갖는 천연 섬유로 구성될 수 있다. 이러한 경우 단일 천연 섬유의 굽힘에 필요한 힘은 중합체 A1에서 생성된 동일한 섬도(데니어) 및 원형 단면의 단일 섬유의 굽힘에 필요한 힘과 비교된다. 본 발명에 따른 솔루션의 경우, 이 비율이 1:1.1보다 크면 유리하고, 1:1.2보다 좋지만 1:1.5보다 크면 유리하다.
중합체 B1과 B2의 상용성은 유사한 용융점과 함께 매우 잘 결합되어 강력하고 안정적인 배합물(혼합물)를 만드는 능력으로 정의된다. 당해 분야의 숙련가는 중합체가 특정 거동을 갖는다는 것을 이해할 것이다. 가열되면 처음에 연화 온도가 초과되어 중합체가 연화되기 시작하고 열풍 결합 조건에서 필라멘트를 결합할 수 있으며 이후에 중합체가 완전히 액상으로 전이되는 용융 온도에 도달하고, 이는 열 결합의 측면에서 전체 액체 중합체가 구조를 통해 자유롭게 이동할 수 있고, 떨어지거나, 바람직하지 않은 클러스터 등을 생성할 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 본 발명의 측면에서 중합체 B1 및 B2가 간격(연화 온도, 용융 온도)에서 공통 범위를 나타내는 것이 바람직하다. 일반적으로 용융 온도 차이가 10℃ 이하이고 유리하게는 5℃ 이하인 잘 배합 가능한 중합체가 본 발명에 따른 사용에 적합하다고 가정할 수 있다. 중합체 B2와 동일한 중합체를 중합체 B1로 사용하는 것이 유리하다.
결합 중합체 B1 및 B2는 그들 내로 배합될 수 있는 다른 중합체 및/또는 다양한 첨가제(예를 들어 착색 안료, 중합체의 상호 상용성을 지원하는 첨가제, 기능성 첨가제, 중합체의 표면 특성을 변경하는 첨가제 등)와 배합물의 일부를 형성할 수 있다. 배합 중합체 B1과 B2는 깨끗한 새 중합체로 구성될 수 있거나; 깨끗한 중합체와 재활용 중합체 물질의 혼합으로 구성될 수 있거나; 순수하게 재활용된 물질로 구성될 수 있다.
(A2보다) 더 높은 강성을 갖는 제1 담체 중합체 A1은 유리하게는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 이들 그룹의 공중합체의 중합체 그룹에 속하는 스펀멜트 생산 라인에서 가공하기에 적합한 열가소성 중합체이다. 유리한 솔루션은 예를 들어 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA) 등을 나타낸다.
(A1보다) 더 낮은 강성을 갖는 제2 담체 중합체 A2는 유리하게는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 이들 그룹의 공중합체의 중합체 그룹에 속하는 스펀멜트 생산 라인에서 가공하기에 적합한 열가소성 중합체이다. 유리한 솔루션은 예를 들어 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA) 등을 나타낸다.
담체 중합체 A1 및 A2는 깨끗한 새 중합체로 구성될 수 있거나; 깨끗한 중합체와 재활용 중합체 물질의 혼합으로 구성될 수 있거나; 순수하게 재활용된 물질로 구성될 수 있다.
중합체의 강성은 예를 들어 상호 유의하게 상관되는 굴곡 탄성 계수(굴곡 계수) 또는 인장 탄성 계수(영률)를 사용하여 표현할 수 있다. 두 계수 모두 특정 중합체 및 중합체 배합물 모두에 대해 지정할 수 있으므로 중합체의 강성 및 필라멘트 요소의 강성 또는 전체 필라멘트를 나타내는 중합체 조합의 강성을 표현할 수 있다.
예를 들어, 선택한 중합체의 평균 굴곡 탄성률은 다음 표에 나와 있다.
중합체 굴곡 탄성 계수
(굴곡 계수) 		인장 탄성 계수
(영률)
폴리에틸렌 (LDPE) 100 - 780 MPa 135 - 860 MPa
폴리프로필렌 (PP) 900 - 1700 MPa 1200 - 2000 MPa
폴리락트산 (PLA) 215 - 1830 MPa 350 - 2800 MPa
폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET) 1900 - 3310 MPa 2000 - 3800 MPa
본 발명에 따른 솔루션의 경우, 인장 탄성 계수(영률)로 표현되는 제1 담체 중합체 A1의 강성과 제2 담체 중합체 A2의 강성 간의 차이가 적어도 100 MPa, 적어도 200 MPa, 더 양호하지만 적어도 300 MPa, 더 양호하지만 적어도 400 MPa, 유리하게는 적어도 500 MPa일 때 유리하다.
본 발명에 따른 솔루션의 경우, 굴곡 탄성 계수(굴곡 계수)로 표현되는 제1 담체 중합체 A1의 강성과 제2 담체 중합체 A2의 강성 간의 차이가 적어도 100 MPa, 적어도 200 MPa, 더 양호하지만 적어도 300 MPa, 더 양호하지만 적어도 400 MPa, 유리하게는 적어도 500 MPa인 경우 유리하다.
인장 탄성 계수 및 굴곡 탄성 계수는 각 특정 중합체에 대해 개별적으로 지정해야 한다. 표준 ISO 178:2010을 사용하는 굴곡 탄성 계수 및 표준 CSN EN ISO 527-1(640604)을 사용하는 인장 탄성 계수이다.
용융 온도가 더 낮은(A1 및 A2보다) 결합 중합체 B1 및 B2는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 또는 이들 그룹의 공중합체의 중합체 그룹에 이점이 있는 스펀멜트 생산 라인에서 처리하기에 적합한 열가소성 중합체이다. 적합한 솔루션은 예를 들어 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리락트산(PLA), 나일론 및 주로 위에서 명시된 그룹의 소위 저융점 공중합체(예를 들어 공중합체 PP/PE, 공중합체 PET, 공중합체 PLA 등)로 제시된다.
예를 들어, 이성분 필라멘트는 필라멘트의 단면 내에 배열된 2개의 요소를 포함한다. 예를 들어 C/S(코어-시스) 유형의 이성분 필라멘트는 두 개의 요소를 포함하며, 하나는 필라멘트의 코어를 나타내고 다른 하나는 필라멘트의 코어를 감싸고 필라멘트의 표면을 형성한다. 정의된 강성을 가진 담체 중합체 A는 코어를 직접 형성할 수 있거나 필라멘트의 코어를 형성하는 배합물의 입력 원료 중 하나를 나타내는 코어에 유리하게 여기에서 사용된다. 더 낮은 용융점을 가진 결합 중합체 B는 시스를 형성하거나 필라멘트의 시스를 형성하는 배합물의 입력 원료 중 하나를 나타낸다. 마찬가지로 S/S(측면-대-측면) 유형, eC/S(편심 코어-시스) 유형 이성분 필라멘트 등을 기술하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 솔루션의 경우, 이성분 필라멘트의 제1 성분(예를 들어 코어, 측면)이 제1 층 T에서 제2 층 M보다 더 높은 강성을 가질 때 유리하다. 본 발명에 따른 솔루션의 경우 제1 층 T 내의 이성분 필라멘트의 제1 성분의 강성과 제2 층 M 내의 이성분 필라멘트의 제1 성분의 강성 사이의 차이가 인장 탄성 계수(영률)로 표현되며 적어도 100 MPa, 더 양호하지만 적어도 200 MPa, 더 양호하게는 적어도 300 MPa, 더 양호하게는 적어도 400 MPa, 유리하게는 적어도 500 MPa일 때 유리하다.
본 발명에 따른 솔루션의 경우, 제1 층 T에서 필라멘트의 제1 이성분 성분의 강성과 제2 층 M에서 필라멘트의 제1 이성분 성분의 강성 간의 차이가 M 굴곡 탄성 계수(굴곡 계수)로 표현되는 바와 같이, 100 MPa 이상, 양호하게는 200 MPa 이상, 양호하게는 300 MPa 이상, 양호하게는 400 MPa 이상, 유리하게는 500 MPa 이상인 것이 유리하다.
완전한 목록에 얽매이지 않고, 본 발명에 따른 물질 조성의 몇 가지 예를 제시한다:
본 발명에 따른 솔루션은 예를 들어, 코어가 PET(=A1)로 만들어지고 시스가 PE(=B1)로 만들어지는 무한 코어/시스(C/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제1 층 T 및 코어가 PP(=A2)로 만들어지고 시스가 PE(=B2)로 만들어지는 무한 코어/시스(C/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제2 층 M을 함유할 수 있다. 굴곡 탄성 계수로 표현되는 중합체 A1과 A2의 강성은 500 MPa 이상 차이가 나고, 중합체 B1과 B2는 동일(PE)하고 이의 용융점은 중합체 A1과 A2의 용융점보다 낮다.
본 발명에 따른 솔루션은, 예를 들어, 코어가 PLA(=A1)로 만들어지고 시스가 PE(=B1)로 만들어지는 무한 코어/시스(C/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제1 층 T 및 무한 편심 코어/시스(eC/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제2 층 M을 함유할 수 있으며, 여기서 코어는 PP(=A2)로 구성되고 시스는 PE(=B2)로 구성된다. 굴곡 탄성 계수로 표현되는 중합체 A1과 A2의 강성은 200 MPa 이상 차이가 나고, 중합체 B1과 B2는 동일(PE)하고 용융점이 중합체 A1과 A2의 용융점보다 낮다. 층 M의 필라멘트는 크림프 또는 자발적 크림프(잠재적 크림핑 또는 자체 크림핑) 경향을 보일 가능성이 가장 높다.
본 발명에 따른 솔루션은 예를 들어, 코어가 PET(=A1)로 만들어지고 시스가 CoPLA(=B1)로 만들어지는 무한 코어/시스(C/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제1 층 T 및 무한 측면/측면(S/S) 유형의 필라멘트로 이루어진 제2 층 M을 함유할 수 있으며, 여기서 한 면은 PLA(=A2)로 구성되고 다른 면은 CoPLA(=B2)로 구성된다. 굴곡 탄성 계수로 표현되는 중합체 A1과 A2의 강성은 100 MPa 이상 차이가 나고, 중합체 B1과 B2는 동일하고(coPLA) 용융점이 중합체 A1과 A2의 용융점보다 낮다. 층 M의 필라멘트는 아마도 크림프 또는 자발적 크림프(잠재적 크림핑 또는 자체 크림핑) 경향을 나타낼 것이다.
본 발명에 따른 솔루션은 예를 들어, 코어가 PET(=A1)로 만들어지고 시스가 PP1(=B1)로 만들어지는 무한 편심 코어/시스(eC/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제1 층 T 및 무한 코어/시스(C/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제2 층 M을 함유할 수 있으며, 여기서 코어는 PP2(=A2)로 구성되고 시스는 PP3(=B2)로 구성된다. 굴곡 탄성 계수로 표현되는 중합체 A1과 A2의 강성은 200 MPa 이상 차이가 나고 중합체 B1과 B2는 상용적이며(PP1 및 PP3) 이들의 용융점은 중합체 A1 및 A2의 용융점보다 낮다. 층 T의 필라멘트는 아마도 크림프 또는 자발적 크림프(잠재적 크림핑 또는 자체 크림핑) 경향을 나타낼 것이다.
본 발명에 따른 솔루션은 예를 들어 코어가 PET(=A1)로 구성되고 시스가 coPET(=B1)로 구성된 무한 편심 코어/시스(eC/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제1 층 T 및 코어가 PLA(=A2) 및 coPET(=B2)의 시스로 구성된 무한 편심 코어/시스(C/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제2 층 M을 함유할 수 있다. 굴곡 탄성 계수로 표현되는 중합체 A1과 A2의 강성은 100 MPa 이상 차이 나고, 중합체 B1과 B2는 동일하고(coPET) 이들의 용융점은 중합체 A1과 A2의 용융점보다 낮다. T 층과 M 층 모두의 필라멘트는 아마도 크림핑 또는 자발적인 크림프(잠재적 크림핑 또는 자체 크림핑) 경향을 보일 것이다.
본 발명에 따른 솔루션은, 예를 들어, 한쪽 면이 PET(=A1)로 만들어지고 다른 쪽 면이 coPET(=B1)로 만들어진 무한 측면/측면(S/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제1 층 T 및 한쪽 면이 PLA(=A2)로 구성되고 다른쪽 면이 coPET(=B2)로 구성된 무한 측면/측면(S/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제2 층 M을 함유할 수 있다. 굴곡 탄성 계수로 표현되는 중합체 A1과 A2의 강성은 100 MPa 이상 차이 나고, 중합체 B1과 B2는 동일하고(coPET) 이들의 용융점은 중합체 A1과 A2의 용융점보다 낮다. T 층과 M 층 모두의 필라멘트는 아마도 크림핑 또는 자발적인 크림프(잠재적 크림핑 또는 자체 크림핑) 경향을 보일 것이다.
본 발명에 따른 솔루션은 예를 들어 코어가 PET(=A1)로 만들어지고 시스가 PE(=B1)로 만들어진 무한 편심 코어/시스(eC/S) 유형 필라멘트로 이루어진 제1 층 T 및 분말 PE와의 배합물에서 에어-레이드 적용을 위한 짧은 크림핑된 셀룰로스 섬유로 구성된 제2 층 M을 함유할 수 있다. 단일 필라멘트를 구부리는 데 필요한 힘의 비율은 1.5보다 크다.
본 발명에 따른 솔루션은 예를 들어, 코어가 PP1(=A1)로 만들어지고 시스가 PE(=B1)로 만들어진 코어/시스(eC/S) 유형의 무한 필라멘트로 이루어진 제1 층(T), 및 코어가 PP2(=A2)로 만들어지고 시스가 PE(B2)로 만들어진 코어/시스(eC/S) 유형의 무한 필라멘트로 이루어진 제2 층(M)을 함유할 수 있다. 굴곡 탄성 계수로 표현되는 중합체 A1과 A2의 강성은 100 MPA 이상 차이가 나며, 중합체 B1과 B2는 동일(PE)이고 용융점이 중합체 A1과 A2의 용융점보다 낮다. 두 층(T, M)의 필라멘트는 크림핑 경향을 나타내거나 자발적으로 크림핑될 것이다(잠재적 크림핑 또는 자체 크림핑).
본 발명에 따른 솔루션은 예를 들어, 코어가 PP(=A1)로 만들어지고 시스가 PE(=B1)로 만들어진 코어/시스(eC/S) 유형의 무한 필라멘트로 이루어진 제1 층(T), 및 코어가 특성이 다른 폴리프로필렌-기초 다중 중합체의 배합물(=A2)로 만들어지고 시스가 PE(B2)로 만들어진 코어/시스(eC/S)의 무한 필라멘트로 이루어진 제2 층(M)을 함유할 수 있다(전체 목록에 구속되지 않으며, 중합체 배합물은 예를 들어 폴리프로필렌의 단독중합체 및 공중합체, 용융 유속이 더 높거나 낮은 폴리프로필렌 등). 굴곡 탄성 계수로 표현되는 중합체 A1과 A2의 강성은 100 MPa 이상 차이가 나며, 중합체 B1과 B2는 동일(PE)하고 용융점은 중합체(A1, A2)보다 낮다. 두 층(T 및 M)의 필라멘트는 크림핑 경향을 나타내거나 자발적으로 크림프(잠재적 크림핑 또는 자체 크림핑)할 가능성이 매우 높다.
필라멘트의 강성은 사용된 중합체뿐만 아니라 예를 들어 필라멘트의 두께에 의해서도 영향을 받을 수 있다. "필라멘트의 두께" 및 "필라멘트 직경"이라는 용어는 본 출원에서 상호교환적으로 사용된다.
본 발명의 관점에서, 제1 층(T)의 필라멘트(d1)의 두께가 제2 층(M)의 필라멘트(d2)의 두께보다 큰 경우 유리할 수 있다. 예를 들어, 가장 중요한 요소가 부직포의 벌키성과 부직포의 부드러운 표면에 대한 관련 요구 사항이 결합된 응용 분야에서 그러하다.
본 발명의 관점에서, 제1 층(T)의 필라멘트 d1 및 제2 층(M)의 d2의 두께가 동일하거나 매우 유사한 경우, 즉 d1/d2가 0.8 내지 1.3인 경우 유리할 수 있다. 예를 들어 표면과 단면에서 물질의 균질성이 중요한 응용 분야에서 그러하다.
본 발명의 관점에서, 제1 층의 필라멘트(d1)의 두께가 제2 층의 필라멘트(d2)의 두께보다 작은 경우 유리할 수 있다. 예를 들어 물질의 전반적인 연화도와 가요성이 중요한 응용 분야에서 그러하다. 당업자는 본 발명에 따른 필라멘트 두께의 어떤 조합이 이들의 적용에 유리한지 쉽게 이해할 것이다.
필라멘트의 강성은 또한 필라멘트의 중합체 성분 비율에 의해 영향을 받을 수 있다. 예를 들어, 코어가 중합체 A와 중합체 B의 시스로 구성된 배열 코어/시스에서 동일한 직경 d의 두 필라멘트의 경우, 코어 성분의 더 낮은 몫(share)을 갖는 필라멘트, 즉 중합체 A(예를 들어 50%)는 코어 성분, 즉 중합체 A(예를 들어 30%)의 더 많은 몫을 갖는 필라멘트보다 더 낮은 전체 강성을 가질 것이다. 각각의 제1 층(T) 및 제2 층(M) 필라멘트는 부직포에 한 번 또는 여러 번 포함될 수 있다.
예를 들어, 제1 층(T)은 베이스 층을 형성할 수 있고 제2 층(M)은 제품의 표면(예를 들어, TM, TTM, MTM, MTTM, TMM, TTMM 등)을 형성할 수 있다.
예를 들어 제1 층 T는 열린 구조로 제2 층 M(예를 들어 TM, TTM, TMT, TMM, TTTM 등)에서 좁아지는 진입 영역을 형성할 수 있다.
예를 들어, 층 T 및 M은 교대할 수 있으며, 여기서 예를 들어 중간층 M의 연화도는 물질에 의해 더 미세해지고 T 층(예를 들어 MTM, MTMT, MTMTM, TMTMT 등)의 강성에 의해 마스킹된다.
본 발명에 따른 부직포 텍스타일은 제1 층(T) 및 제2 층(M)과 별개로, 이 층이 제1 및 제2 층과 열적으로 접합될 수 있다는 조건 하에 또 다른 층 X를 또한 포함할 수 있다. 예를 들어, 가능한 구성에는 TXM, MXT, XMT, XTM, MTXTM, XMTMX, MTXM 및 기타 여러 유형이 포함된다.
본 발명에 따르면, 부직포 텍스타일은 또한 다중 쌍의 T-M 층을 포함할 수 있다. 예를 들어, 3개의 방사 빔 S1-S2-S3에서 생산된 부직포 텍스타일에서, 하기의 것이 생성될 수 있다: S1 층 T1, S2 층 M1(층 T1에 대해), 이는 동시에 층 T2(층 M2에 대해) 및 S3 층 M2이다.
본 발명에 따르면, 부직포 텍스타일은 열적으로 결합된다. 에너지적으로 유리하다는 것은 구조에서 필라멘트의 임의의 교차점에서 결합점이 생성될 수 있는 부직포 텍스타일을 형성하는 섬유층의 전체 부피의 본질적으로 열 접합이다. 이러한 유형의 열 결합 동안, 본 발명에 따르면, 필라멘트 층을 통한 열의 통과로 인해, 두 층의 B 중합체는 표면 및 층 사이의 계면 모두에서 연화되고 심지어 용융된다. 필라멘트 접촉점에서 용융된 중합체가 결합하고 후속 냉각 중에 뻣뻣해지고 접촉하는 필라멘트를 함께 연결한다. 이러한 방식으로 생성된 필라멘트의 구조는 일반적으로 소프트 로프트 유형의 연화도, 가요성 및 종종 복원력을 나타낸다. 본 발명에 따른 적합한 접합 방법은, 예를 들어 열풍의 흐름을 사용한 접합, 또는 특히 더 낮은 평량의 경우 적외선을 사용한 접합이다.
예를 들어, 이성분 필라멘트는 필라멘트의 단면 내에 배열된 2개의 요소를 포함한다. 예를 들어, 코어-시스(C/S) 유형의 이성분 필라멘트는 두 개의 요소를 포함하며, 여기서 제1 요소는 필라멘트의 코어를 나타내고 제2 요소는 코어를 감싸고 필라멘트의 표면을 형성한다. 여기서 용융 온도 B가 더 낮은 중합체는 시스를 직접 형성할 수 있는 시스에 유리하게 사용되거나 필라멘트 시스를 형성하는 배합물의 입력 원료 중 하나를 나타낸다. 정의된 강성을 가진 중합체 A는 코어를 형성하거나 코어의 시스를 형성하는 배합물의 입력 원료 중 하나를 나타낸다. 마찬가지로 측면-대-측면(S/S)형, 편심 코어-시스(eC/S)형 이성분 필라멘트 등을 기술할 수 있다. 필라멘트의 성분의 배열은 생산에 사용된 설정에 기초하여 알려져 있을 수 있거나 "필라멘트 단면 유형 추정" 방법을 사용하여 식별될 수 있다.
본 발명에 따른 솔루션의 경우, 이성분 필라멘트의 제2 성분(예를 들어, 시스, 측면)이 더 낮은 용융 온도를 갖는 것이 유리하다. 본 발명에 따른 솔루션의 경우, 이성분 필라멘트의 제1 성분과 제2 성분의 용융 온도 사이의 차이가 5℃ 이상인 경우 유리하며, 바람직하게는 10℃ 이상이고 유리하게는 15℃ 이상이다.
더 낮은 용융 온도를 갖는 중합체 B의 용융 온도는 정의된 강성을 갖는 각각의 중합체 A에 대해 우선적으로 평가된다. 예를 들어, 제1 층에서 중합체 B1의 용융 온도는 중합체 A1의 용융 온도에 대해 평가된다. 제1 층 T와 제2 층 M이 중합체 B1과 B2에 의해 상호 연결되어 있다는 사실 때문에 중합체 A2도 고려해야 하며 따라서 중합체 B1과 B2의 용융 온도를 평가할 필요가 있다. 중합체 A2 및 B1, 각각 B2의 용융 온도의 차이는 5℃ 이상, 바람직하게는 10℃ 이상, 유리하게는 15℃ 이상이다.
열 결합은 기본적으로 구조의 결합 중합체의 양, 접합 과정 동안 공급되는 열의 양 및 접합 온도, 구조의 필라멘트 밀도 등과 같은 여러 값에 따라 달라지는 필라멘트의 상호 연결 강도에 의해 제공되는 부직포 텍스타일의 결과 특성에 영향을 미친다.
예를 들어, 80:20 비율의 코어-시스 유형 이성분 필라멘트로 이루어진 필라멘트 층은 상대적으로 적은 양의 결합 중합체를 포함하고 필라멘트 사이의 개별 결합점은 소량의 물질로 구성될 것이며, 비교적 낮은 힘으로 분리할 수 있다. 생성된 구조는 필라멘트의 구부림 및 결합의 느슨함의 영향으로 인해 상대적으로 더 부드러울 것이며(예를 들어, 부직포 텍스타일의 가요성 및 압축성으로 표현됨) 마찰에 대한 저항성도 덜할 것이다. 한편, 예를 들면 코어-시스형 이성분 필라멘트로 이루어진 필라멘트의 층은 50:50의 비율로 상대적으로 많은 양의 결합 중합체를 포함하고 필라멘트 사이의 개별 결합점은 많은 양의 물질로 이루어진다. 이러한 방식으로 생성된 구조는 상대적으로 더 단단하고 더 높은 복원 정도를 나타내며 마찰에 대한 저항성이 더 높을 것이다. 예를 들어, 20:80 비율의 코어-시스 유형 이성분 필라멘트로 이루어진 필라멘트 층은 상대적으로 많은 양의 결합 중합체를 포함하고 필라멘트 사이의 개별 결합점은 필라멘트의 원래 코어로 이루어진 예외적으로 얇은 필라멘트에 의해 상호 연결된 매우 다량의 물질로 구성될 것이다. 이러한 방식으로 형성된 구조는 비교적 부드러우나 대부분 부피가 부족할 것이다.
예를 들어, 결합 중합체의 연화에 상응하는 더 낮은 온도에서 결합된 필라멘트 층 또는 더 높은 온도에서 매우 짧은 노출은 필라멘트 사이에 상대적으로 매우 약한 연결을 포함해야 하며, 이는 쉽게 끊어진다. 내마모성이 매우 낮은 부드러운 구조를 기대할 수 있다. 다른 한편으로, 예를 들어 결합 중합체의 온도를 초과하는 더 높은 온도에서 결합된 필라멘트 층 및/또는 적절한 온도에서 긴 노출 시간에 걸쳐 결합된 필라멘트 층은 용융에 의해 생성된 필라멘트와 필라멘트 사이에 비교적 견고한 연결을 포함해야 한다. 모든 결합 중합체의 재설정. 복원력이 좋고 내마모성이 우수한 더 단단한 구조를 기대할 수 있다.
예를 들어, 매우 가는 필라멘트 층은 단위 부피당 많은 수의 결합점을 함유하는 반면, 대조적으로 더 두꺼운 필라멘트 층은 동일한 평량에서 훨씬 더 적은 수의 결합점을 포함할 것이지만, 이들 필라멘트는 일반적으로 더 큰 강성을 나타낸다.
앞서 언급한 파라미터의 적절한 설정을 활용함으로써 더 큰 연화도, 가요성, 강성, 내마모성 등을 나타내는 부직포 텍스타일을 의도적으로 생산할 수 있다.
파라미터가 다른 2개의 필라멘트 층이 결합된 본 발명에 따른 물질로, 예를 들어 한 층은 덜 상호연결되고 다른 층은 더 많이 상호연결되도록 조건을 설정할 수 있다. 예를 들어, 제1 층(T)의 더 낮은 수준의 상호연결성에서, 층의 강성은 층의 복원을 유지하면서 내마모성의 감소에 비해 감소해야 한다. 동일한 결합 조건이 중합체 조성물에 의해 제공되고 예를 들어 필라멘트의 섬도에 의해 지지되는 어느 정도의 연화도를 유지하면서 상대적으로 우수한 내마모성을 달성하는 더 낮은 강성을 갖는 제2 층 M 함유 물질의 더 높은 결합도를 제공하는 경우, 그 결과는 높은 연화도, 적용 측면(필라멘트의 제2 층 M)으로부터의 내마모성 및 복원력을 그 자체로 결합하는 본 발명에 따른 물질일 수 있다.
이론에 얽매이지 않고, 본 발명자들은 더 높은 강성을 가진 중합체 A1을 함유하는 필라멘트와 조합하여 부직포 텍스타일의 전체 부피에 걸친 열 결합(예를 들어 열풍 결합)의 조합이 층의 복원의 주요 원인이라고 믿는다. 필라멘트는 부직포 텍스타일의 전체 부피에서 발견되는 작은 결합점에서 상호 연결되며 개별 결합점 사이에는 - 층의 벌키성에 따라 - 3D 공간의 모든 방향을 가리키는 비교적 작은 필라멘트 섹션이 있다. 전부피인 구조는 중합체 A의 고체 상태가 유지되지만 상대적으로 낮은 냉각 속도에서 유지되는 결정화 상태의 변화를 가능하게 하는 더 높은 온도(결합 온도)에서 생성된다. 즉, z방향 압축(부직포의 두께)의 경우, 이렇게 생성된 구조는 초기 상태로 되돌아가는 경향(복원력)이 크다. 일반적으로 중합체 A의 강성이 높을수록 부직포 텍스타일이 원래 상태로 돌아가는 경향(복원력)이 더 크다고 가정할 수 있다. 용융 온도가 낮은 중합체 B는 열 결합 과정에서 중합체 A와 달리 부분적으로 또는 완전히 녹아(필라멘트의 상호 연결을 가능하게 하기 위해) 위치와 모양이 변경될 수 있기 때문에 복원에 크게 기여하지 않을 것이다(예를 들어, 열 접합 과정에서 필라멘트 접촉 위치 = 접합점에 상대적으로 집중될 수 있으며, 반대로 접합점 사이의 필라멘트에서 점유율이 감소할 수 있음).
더 낮은 강성을 가진 중합체 A2를 포함하는 제2 층(M)은 복합재에 존재하는 경우 제1 층(T)과 동일한 조건에서 결합된다. 여기에서도 앞서 언급한 결합점 구조와 이들 사이에 상대적으로 짧은 필라멘트 섹션이 생성된다. 중합체 A2의 더 낮은 강성을 감안할 때, 층의 연화도 및 드레이프성을 향한 경향이 지지된다. 즉, 층의 강성에 대한 인간의 인식은 표준 층 강성 평가 방법(핸들-O-미터, 압축성, 가요성)과 다를 수 있으며 강성이 낮은 중합체 A2를 포함하는 필라멘트가 있는 층이 일반적으로 주관적으로, 예를 들어 특정 경우에 핸들-O-미터의 측정 값이 동일하거나 훨씬 더 높다는 사실에도 불구하고 더 높은 강성을 갖는 중합체 A1을 갖는 필라멘트를 함유하는 층보다 연화도의 측면에서 더 나은 것으로 평가된다.
놀랍게도, 본 발명에 따라 제조된 부직포가 독특한 특성을 나타낸다는 것이 발견되었다. 더 단단한 중합체를 포함하는 필라멘트와 덜 단단한 중합체를 포함하는 필라멘트의 조합은 일반적으로 다음을 나타내는 합성물을 만든다.
- 일반적으로 제2 층(M)의 필라멘트만으로 제조된 물질에 필적하는 신장성(제1 층 T의 필라멘트로부터 제조된 물질보다 높음)
- 제1 층 T의 필라멘트로부터 생성된 물질에 비해 일반적으로 필적하거나 비교적 작은 감소만을 나타내는 복원 정도
- 일반적으로 제2 층 M의 필라멘트로부터 생성된 물질에 비해 상대적으로 작은 감소만을 나타내거나 필적한 부직포 텍스타일의 압축성 측정에 의해 표현되는 연화도의 정도.
제1 층(T)이 중합체 A1의 더 많은 몫(예를 들어 중합체 A1의 55 중량% 이상, 양호하지만 중합체 A1의 60 중량% 이상, 양호하지만 중합체 A1의 65 중량% 이상, 유리하게는 필라멘트의 총 중량의 중합체 A1의 70 중량% 이상) 및 중합체 B1의 더 낮은 몫(예를 들어, 필라멘트 총 중량의 중합체 B1의 45 중량% 이하, 양호하지만 40 중량% 이하, 바람직하게는 35 중량% 이하, 유리하게는 30 중량% 이하)을 함유하는 더 두꺼운 필라멘트(두께가 25 미크론 초과, 양호하게는 30 미크론 초과, 유리하게는 35 미크론 초과, 그러나 바람직하게는 100 미크론 이하, 더 양호하지만 70 미크론 이하, 유리하게는 50 미크론 이하)로 구성되는 경우 본 발명에 따른 부직포 텍스타일에 유리할 수 있다. 동시에, 제2 층(M)은 중합체 A2의 더 낮은 몫(예를 들어, 필라멘트의 총 중량의 중합체 A2의 60 중량% 이하, 더 양호하게는 55 중량% 이하, 더 양호하게는 50 중량%, 유리하게는 45 중량% 이하) 및 중합체 B2의 더 높은 몫(예를 들어 필라멘트의 총 중량의 중합체 B1의 40 중량% 초과, 더 양호하게는 45 중량% 초과, 유리하게는 50 중량% 초과)을 함유하는 더 얇은 필라멘트(30 미크론 미만, 25 미크론 미만, 유리하게는 20 미크론 미만의 두께)로 구성된다. 놀랍게도 이러한 방식으로 생산된 부직포는 제1 층(T)의 높은 벌키성과 복원력을 나타내는 반면 구조에서 높은 몫의 자유 공간(보이드 부피)과 더 낮은 필라멘트 결합 강도(결과적으로 필라멘트 접촉 위치의 더 적은 수의 결합점과 동시에 결합 성분 B1의 더 낮은 부피)는 "소프트 로프트" 유형의 연화도를 지지하지만 "거친" 주관적인 터치 및 느낌 인식을 희생하는 것으로 발견되었다. 동시에 얇은 필라멘트와 결합 성분 B2의 비율이 높은 제2 층(M)은 더 낮은 벌키성을 나타낼 것이지만, 연질 중합체가 사용되는 경우, 예를 들어, 촉감 및 감촉 개선 첨가제(예를 들어 부드러운 촉감 및 감촉을 위한 에루카미드, 소위 면 촉감을 위한 특정 첨가제 등)에 의해 추가로 지지될 수 있는 두드러진 촉감 및 감촉 특성을 나타낼 것이다. 이러한 방식으로 수행되는 조합은 연화도에 대한 주관적 인식이 높은 벌키한 물질을 제공한다. 제2 층(M)의 측면에서 터치 시, 최초 접촉 시 피부는 텍스타일이 터치될 때 기분 좋은 지각 느낌을 받고 동시에 가벼운 압력에서도 부드럽게 휘어진다. 동시에, 제1 층(T)의 특정 "조도"는 제2 층(M)의 연화도와 실키성(silkiness)에 의해 가려진다. 압력이 증가하면 벌키한 제2 층(T)도 점차 압축되기 시작하여 압력에 대한 저항이 더 커진다(예를 들어 탄성 측정으로 표현됨). 요구되는 압력의 증가는 점진적이고 압축에 대한 저항도 점진적으로 증가하여 물질이 주관적으로 기분 좋게 부드럽고 편안하게 인식된다.
본 발명에 따른 부직포의 경우, 제1 층(T)의 평량이 제2 층(M)의 평량보다 높은 경우 유리할 수 있다. 예를 들어, 층 T의 평량 대 층 M의 평량 비는 적어도 55:45, 더 양호하지만 적어도 60:40, 더 양호하지만 적어도 65:35, 유리하게는 적어도 70:30, 그러나 95:5 미만, 양호하지만 95:10 미만, 85:15 미만의 이점이 있다.
본 발명에 따른 부직포 텍스타일의 경우, 하나의 방사구에서 생성된 제1 층 T의 평량과 하나의 방사구에서 생성된 제2 층 M의 평량의 비가 대략적으로 이 층에 있는 필라멘트의 중합체 조성의 평균 밀도에 상응하는 것이 유리할 수 있다. 이 솔루션은 표준 스펀본드 방사구에서 생산할 때 두 방사구의 전체 작동 성능을 활용할 수 있는 생산 비용의 관점에서 특히 유리하다. 가중된 중합체 밀도 평균의 비율과 층상된 부직포 텍스타일의 필요한 총 평량을 기초로 계산을 수행하여 개별 층 T, M의 권고 평량을 결정하는 경우 다음과 같은 경우 유리하며, 예를 들어, 제1 층 T 및 제2 층 M의 평량은 계산된 값과 5 g/m2 이상 차이가 나지 않고, 더 좋기는 하지만 계산된 값과 4 g/m2 이상 차이가 나지 않는 경우 더 좋으며, 계산된 값과 3 g/m2 이상 차이가 나지 않으며, 유리하게는 계산된 값과 2 g/m2 이상 차이가 나지 않는다.
몇 가지 예가 표에 나와 있다(밀도 kg/m3, 평량 g/m2):
제1 층 T
옵션 A1 밀도 A1 A1의 몫 B1 밀도 B1 B1의 몫 가중된 중합체 밀도 평균
1 PET 1380 80% PE 918 20% 1288
2 PET 1380 50% PE 918 50% 1149
3 PLA 1250 60% PE 918 40% 1117
4 PET 1380 70% PP 943 30% 1249
제2 층 M
옵션 A2 밀도 A2 A2의 몫 B2 밀도 B2 B2의 몫 가중된 중합체 밀도 평균
1 PP 943 40% PE 918 60% 928
2 PP 943 60% PE 918 40% 933
3 PP 943 50% PE 918 50% 931
4 coPET 1360 40% PP* 935 60% 1105
층 TM을 갖는 NT, 총 100 gsm
옵션 가중된 밀도 평균의 T/M T의 유리한 gsm
(계산된 값)		 T의 유리한 gsm
(계산된 값)		 T M의 유리한 gwm
(+- 2 gsm에 대해 권고된 간격)		 M의 유리한 gsm
(+- 2 gsm에 대해 권고된 간격)
1 1.39 58 42 56-60 40-44
2 1.23 55 45 53-57 43-47
3 1.20 55 45 53-57 43-47
4 1.13 53 47 51-55 45-49
부직포 텍스타일이 2개 이상의 층을 포함하는 경우에도 마찬가지로 계산이 수행된다.
본 발명에 따른 유리한 해결책 중 하나에서, 제1 T 층 및 제2 M 층의 필라멘트에서 가중된 중합체 밀도 평균은 상이하다. 이 밀도는 단위 부피당 중합체의 중량을 나타낸다. 값의 차이가 너무 크면 가중 밀도 평균이 상당히 높은 조성물의 필라멘트가 가중 평균이 낮은 층의 필라멘트에 작용하여 불균일하게 압축되고 특히 필라멘트에서 더 높은 가중 중합체 밀도 평균이 M 층의 필라멘트에 의해 나타날 때 바람직하지 않은 효과를 생성하는 바람직하지 않은 효과가 발생할 수 있다. 본 발명에 따른 솔루션 중 하나의 경우, 제1 층(T)의 무한 필라멘트에서 중합체의 가중 평균 밀도 대 제2 층(M)의 무한 필라멘트에서 중합체의 가중 평균 밀도의 비 R은 1.0 내지 1.5, 바람직하게는 1.1 내지 1.3이고/이거나 제1 층(T)의 평량 대 제2 층(M)의 평량의 비는 1.0 내지 1.5, 바람직하게는 1.1 내지 1.3이다.
위에 나열된 중합체 그룹(폴리올레핀, 폴리에스테르)은 강성뿐만 아니라 부직포 텍스타일의 원하는 최종 특성을 지원하는 데 사용할 수 있는 다른 특성도 다르다. 폴리에스테르(예를 들어 PET, PLA 또는 이들의 공중합체)는 소위 수축을 나타낸다. 적절한 결정화를 위해 이러한 중합체는 일반적으로 스펀멜트 생산 공정 중에 필라멘트가 냉각되는 동안 사용 가능한 것보다 더 긴 시간이 필요하다. 이러한 중합체를 포함하는 재가열 필라멘트(예를 들어 열풍 "열풍 칼", 열풍 결합, 적외선 복사의 좁은 흐름)는 일반적으로 재결정화되며, 여기서 보다 안정적인 새로운 결정화 상태는 일반적으로 더 작은 부피를 차지하며, 초기 반안정한 결정화 상태 = 수축이다.
수축은 일반적으로 바람직하지 않은 현상으로 간주되지만 적절하게 제어하면 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 당사의 이전 특허 출원 PV 2018-647(아직 공개되지 않음)은 복원 및 소위 구조적 연화도가 있는 벌키한 물질을 생산하기 위한 목적으로 중합체의 제어된 수축의 활용을 설명한다.
본 발명에 따른 물질의 경우, 제1 층 T, 대안적으로 층 M 및 T 모두가 크림핑을 지지하지 않는 단면을 갖는 무한 필라멘트를 함유하는 경우 유리할 수 있다. 이들은 다중 성분일 수 있으며, 우선적으로 이성분일 수 있다. 이론적 근거와 상관없이 본 발명자들은 필라멘트의 단면을 가로질러 배열된 성분으로 구성된 단면의 무게 중심이 본질적으로 모든 필라멘트의 단면의 무게 중심과 동일한 위치에 있다고 확신하며, 다른 성분의 단면이 활성화 온도까지 가열하여 크림핑을 생성할 수 없다.
본 발명에 따른 층은 예를 들어 원형 단면, 3점 단면 및 별 모양 단면 등을 갖는 주로 무한 필라멘트를 포함할 수 있다(도 1).
무한 필라멘트는 예를 들어 다성분 필라멘트일 수 있는 반면, 필라멘트의 단면에서 개별 성분의 배열은 코어 및 시스(동심 배열), 섹터 또는 무한 필라멘트의 단면 내 단일 위치에 있는 성분의 표면의 무게 중심이 있는 기타 배열로 나타낼 수 있다(도 2).
이론적 근거와 상관없이, 본 발명자들은 요구되는 특성을 갖는 필라멘트 생성과 관련된 결정 요소가 두 가지 성분의 특정 조합이라고 확신한다. 무엇보다도, 부직포 구조가 생성되는 필라멘트 성분, 예를 들어 이 구조의 코어는 특정 조건에서 수축할 수 있는 중합체 A1을 포함하는 것이 바람직하다. 필라멘트 형성 과정 동안 - 특히 냉각 및 연신 단계 동안 - 상태를 변경할 수 있는 것은 이 중합체 A1이며, 이는 향후 활성화 단계와 관련하여 바람직하다. 예를 들어, 중합체 A1은 초기에 반-안정 상태(예를 들어 현재 진행 중인 결정화 없이 가능한 가장 낮은 에너지를 갖는 상태)에 있을 수 있으며, 그 후 활성화 단계에서 가열되고 다음에서 천천히 냉각되어 언급된 반안정 상태에서 다른 상이한 더 안정적인 상태로(예를 들어 다른 저용량 결정화 단계에 해당하는 상태로) 변한다. 이 변화는 수축을 일으키는 내부 힘의 생성을 초래하며, 여기서 벡터는 필라멘트의 중앙 곡선 방향에서 향한다고 가정한다.
스펀멜트 방법을 사용하여 생산된 부직포 텍스타일의 필라멘트 직경은 밀리미터 및/또는 서브밀리미터 범위인 반면, 이러한 필라멘트는 일반적으로 전방향 배향(도 3 참조)을 가지며 그들 사이의 섹션을 자유롭게 하는 방식으로 서로 접촉하며 이는 마찬가지로 밀리미터 및/또는 서브밀리미터 범위의 크기를 갖는다. 필라멘트 사이의 상호 응집력은 내부 힘의 벡터에 대해 작용하여 각각의 제1 저항 지점을 형성한다. 이 저항점은 구조적 수축에 대한 저항의 임계점이라고도 할 수 있다. 예를 들어, 하나의 필라멘트가 올바른 상태에 있고 활성화되면 불규칙한 아치 또는 모든 3차원으로 확장되는 물결 모양 섹션이 생성될 수 있다. 이에 반해, 인접한 필라멘트에 의해 형성되는 주변 구조에 의해 구속되는 필라멘트는 이와 같은 자유도를 갖지 않는다.
본 발명에 따르면, 층은 이성분 필라멘트를 사용하여 형성되는 반면, 제2 성분은 더 낮은 용융 온도를 갖고 우선적으로 연화도와 같은 다른 요구되는 특성을 제공하여 보다 쾌적한 터치 및 느낌 특성 등을 제공하는 중합체 B를 포함한다. 중합체 물질 A1과 중합체 물질 B1은 수축과 관련하여 서로 다른 특성을 가져야 하며, 이는 바람직한 구성에서 중합체 물질 B(우선적으로 필라멘트의 시스를 형성하는 물질임)가 중합체 물질 A(이는 우선적으로 필라멘트의 코어를 형성하는 물질임)보다 더 낮은 축소성(수축)을 가질 수 있음을 의미한다. 그 결과 수축을 일으키는 서로 다른 힘이 발생하며, 이는 상호 접촉하는 두 중합체 물질 내부에서 작용한다. 이론적 근거와 상관없이 본 발명자들은 중합체 물질 A와 중합체 물질 B가 항상 다른 특성을 가질 것이라고 확신하며, 이는 수축을 일으키는 내부 힘의 벡터가 같은 시점에서 결코 같지 않다는 것을 의미한다. 힘의 이러한 불균일성은 수축에 대한 저항의 제2 임계점을 생성할 수 있게 한다. 이 저항점은 필라멘트 수축에 대한 저항의 임계점이라고도 할 수 있다.
이론적인 근거와 상관없이, 본 발명자들은 이러한 특정한 이동의 규칙성이 개별 필라멘트의 자유 섹션의 크림핑의 규칙성에 대한 주요 이유라고 확신한다. 대조적으로, 따라서 본 발명에 따르면, 마찬가지로 이론적 근거와 상관없이, 크림핑을 지지하지 않는 단면을 갖는 필라멘트의 경우, 제1 및 제2 성분에서 크림핑을 유발하는 힘의 내부 벡터는 가능성을 제공하지 않으며, 규칙적인 상호 이동의 결과로 이러한 필라멘트는 임의의 방향으로 불규칙한 아치 또는 물결 모양 섹션을 생성한다. 상당한 단순화를 통해 필라멘트가 단면 또는 둘레의 특정 부분 방향으로 구부러지는 규칙적인 경향이 없어 불규칙한 최종 형태를 초래한다고 선언할 수 있다. 활성화 후, 이러한 필라멘트의 단면은 본질적으로 크림핑을 지지하지 않는 상태로 유지된다(도 4 참조).
이론적 근거와 상관없이 수축을 일으키는 내부 힘이 작아서 필라멘트 저항의 임계점에 해당하는 반대 방향의 힘을 극복할 수 없는 경우 텍스타일은 변경되지 않은 상태로 유지된다고 확신한다. 그러나 수축을 일으키는 내부 힘이 충분히 커서 MD/CD 방향의 저항 임계점에 해당하는 모든 지시된 힘을 극복할 수 있는 경우 텍스타일은 MD/CD 비율에 따라 수축하고 평평한 구조를 만든다. 수축을 일으키는 내부 힘이 수축에 대한 필라멘트의 저항 임계값을 극복하기에 충분한 크기를 갖고 있지만 구조의 수축에 대한 저항의 임계값을 극복하기에 충분한 크기가 아닌 경우 가장 낮은 구조적 저항이 주로 Z 방향으로 배향되도록 MD/CD 방향에서 텍스타일은 원하는 벌키한 구조를 생성한다. 기술 분야의 전문 자격을 가진 사람에게는 수축을 유발하는 필요한 내부 힘이 필라멘트의 내부 저항점보다 크지만 그럼에도 불구하고 MD/CD 방향의 구조의 수축에 대한 저항 임계점보다 낮다는 것이 분명할 것이다.
본 발명의 제1 층(T)은 다수의 상호 접촉점이 형성되는 다수의 필라멘트를 포함한다. 밀리미터 및/또는 서브밀리미터 단위로 이 층을 관찰할 때 필라멘트, 또는 보다 정확하게는 필라멘트의 밀리미터 및/또는 서브밀리미터 부분이 인접한 필라멘트의 작용의 결과로 고유한 상태, 활성화 중에 생성된 독특한 힘 조합의 영향에 노출되어 최종 구조에서 매우 다양한 필라멘트 모양을 생성할 수 있다. MD/CD 방향의 평면에서는 이와 반대로 필라멘트가 거의 완벽하게 평평한 수평 상태로 유지되는 것이 모순처럼 보일 수 있다. 그러나 대조적으로 필라멘트는 "위" 및 "아래"로 이동하여 MD, CD 및 Z 방향인 모든 방향을 포함하는 광범위한 3D 구조를 생성할 수 있다. 본 발명에 따라 그리고 이론적 근거와 상관없이, 본 발명자들은 층에서 무한 필라멘트의 방향의 광범위한 다양성이 최종 특성의 관점에서 이점을 제공한다고 확신한다. 본 발명에 따르면, 층은 거시적 규모에서 균질하다. 이러한 필라멘트의 상호 작용과 결합된 층 내에 포함된 필라멘트 모양의 광범위한 다양성은, 층이 외부 효과의 작용(예를 들어 압력 및 방출 또는 통과하는 액체의 영향)에 필요한 방식으로 반응할 수 있다는 점으로 주로 이루어진 본 발명의 이점을 얻게 할 수 있다.
상당한 단순화와 함께 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이" 사이의 비율을 통해 필라멘트의 방향 배열을 표현하는 것도 가능하다.
크림핑을 지지하지 않는 단면을 갖는 이러한 방식으로 생성된 층 M 또는 T는
"필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 1.2 초과인 필라멘트의 적어도 20%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 1.2 초과인 필라멘트의 적어도 30%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 1.2 초과인 필라멘트의 적어도 40%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 1.2 초과인 필라멘트의 적어도 50%;
"필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 1.5 초과인 필라멘트의 적어도 10%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 1.5 초과인 필라멘트의 적어도 15%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 1.5 초과인 필라멘트의 적어도 20%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 1.5 초과인 필라멘트의 적어도 25%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 1.5 초과인 필라멘트의 적어도 30%;
"필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2 초과인 필라멘트의 적어도 5%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2 초과인 필라멘트의 적어도 10%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2 초과인 필라멘트의 적어도 15%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2 초과인 필라멘트의 적어도 20%;
크림핑을 지원하지 않는 단면으로 이러한 방식으로 생성된 M 또는 T 층은 하기를 수반적으로 포함한다:
"필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2.5 미만인 필라멘트의 적어도 10%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2.5 미만인 필라멘트의 적어도 20%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2.5 미만인 필라멘트의 적어도 30%, 바람직하게는 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2.5 미만인 필라멘트의 적어도 40%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2.5 미만인 필라멘트의 적어도 50%;
"필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2 미만인 필라멘트의 적어도 5%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2 미만인 필라멘트의 적어도 10%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2 미만인 필라멘트의 적어도 15%, 우선적으로 "필라멘트의 길이와 텍스타일의 길이 사이" 비율이 2 미만인 필라멘트의 적어도 20%;
본 발명에 따른 물질의 경우, 제1 층 T, 대안적으로 층 M 및 T 모두가 크림핑을 지지하는 단면을 갖는 무한 필라멘트를 함유하는 것이 유리할 수 있다(도 5). 이들은 다중 성분일 수 있으며, 우선적으로 이성분일 수 있다. 이론적 근거와 상관없이, 본 발명자들은 필라멘트의 단면에 배열된 하나의 성분을 사용하여 생성된 표면의 무게 중심이 다른 성분의 표면의 무게 중심에서 떨어진 곳에 위치하는 이러한 단면에 의해 크림핑이 지원된다고 확신한다.
기술 지식의 영역에서, 크림핑을 통해 형성할 수 있는 소위 단면으로 배열된 수축 수준이 서로 다른 중합체의 특정 조합이 소위 크림핑을 달성할 수 있게 하는 것으로 잘 알려져 있다. 동시에 이것은 즉각적인 자발적 크림핑 또는 선행 활성화(예를 들어 열 활성화)에 대한 전제 조건인 잠재 크림핑일 수 있다. 크림핑으로 형성할 수 있는 단면이 있는 필라멘트는 소위 나선형 크림핑을 생성하는 규칙적인 컬 섹션을 제공한다. 실질적으로 단순화하면 크림핑에 의해 형성할 수 있는 단면을 가진 필라멘트가 수축 정도가 더 큰 성분 방향으로 구부러지는 경향이 있어 불균일한 나선형 크림핑을 생성한다고 선언할 수 있다. 즉, 크림핑에 의한 형성이 가능한 단면은 제1 성분과 제2 성분에 작용하는 내력 벡터가 서로를 향해 규칙적으로 상호 이동하는 것을 의미한다.
필라멘트 층은 예를 들어 원형 단면, 3점 단면 및 별 모양 단면 등을 갖는 주로 무한 필라멘트를 포함할 수 있다(도 1). 예를 들어 측면-대-측면, 편심 코어/시스 등과 같은 단면 유형의 성분 배열에서 크림핑이 예상될 수 있다.
앞의 경우와 유사하게, 여기서 또한 필라멘트 형성 과정 동안 - 특히 냉각 및 연신 단계 동안 - 중합체 A는 이의 상태를 변경할 수 있으며, 이는 미래의 활성화 단계와 관련하여 바람직하다. 예를 들어, 중합체 A는 초기에 반안정 상태(예를 들어 진행 중인 결정화 없이 가능한 가장 낮은 에너지를 갖는 상태)에 있을 수 있으며, 그 후 활성화 단계에서 가열되고 언급된 변화를 위해 천천히 냉각되어, 반안정 상태에서 다른 더 안정한 상태로(예를 들어 다른 저용량 결정화 단계에 해당하는 상태) 변한다. 이 변화는 수축을 일으키는 내부 힘의 생성을 초래하며, 여기서 벡터는 필라멘트 성분의 중앙값 곡선의 방향으로 향한다고 가정한다. 크림핑을 지지하는 단면을 갖는 필라멘트의 경우 중합체 A의 부피 변화는 필라멘트의 내부 힘의 강화(서로에 대해 이동된 벡터 힘의 증가)를 일으켜 높은 확률로, 생성된 아치의 반경이 감소하며, 필라멘트 층의 경우 전체 구조의 특정 "축소"(= 수축)이 발생한다.
크림핑을 지지하는 단면을 가진 필라멘트가 규칙적인 모양, 특히 나선형 모양을 만드는 경향이 있다는 사실에도 불구하고 언급된 필라멘트의 이러한 특성은 즉 물질을 포함하는 필라멘트의 측면을 향해 규칙적으로 굽히는 경향과 관련이 있으며, 이러한 물질은 수축률이 높을수록 층의 이러한 필라멘트는 각각의 인접한 필라멘트에 의해 동시에 제한되어 규칙적인 나선을 유지하는 것을 방지한다. 이론적 근거와 상관없이 본 발명자들은 벨트에 필라멘트가 증착되기 전에 수축을 일으키는 힘이 클수록 필라멘트의 "단위 길이당 크림핑 정도"가 더 커질 것이라고 확신하며, 이는 섬유질 구조 내에 더 많은 수의 나선형 부품이 존재하는 이유이다. 반대로, 크림핑 수준이 더 낮은 경우, 예를 들어 인치당 25회 미만의 꼬임(각 개별 "루프"는 형성된 나선 길이의 1 mm 이상에 위치)의 경우, 필라멘트 접점 사이의 자유 공간 필라멘트의 상호 접촉으로 인해 발생하는 역방향 힘이 크기에 비례하여 증가하는 반면 나선의 일부조차 유지하기에 불충분해지기 시작한다. 인치당 꼬임 수가 15개 미만인 경우(즉, 각 개별 "루프"가 형성된 나선 길이의 2 mm 이상에 있는 경우) 나선 부분을 구별하기가 이미 어려워지고 인치당 꼬임의 수는 10보다 낮고(즉, 각 개별 루프가 형성된 나선 길이의 2.5 mm 이상에 위치하는 경우), 필라멘트에 작용하는 일정한 힘은 반대 방향으로 작용하는 힘에 의해 완전히 극복되며, 이는 내부 수축력 벡터의 규칙적인 상호 이동은 규칙적인 크림핑의 형성을 가능하게 하여 그 결과 구조가 완전히 불규칙한 모양을 얻는다. 그럼에도 불구하고 기술 분야의 전문 자격을 가진 사람은 내부 수축력 벡터의 규칙적인 상호 이동으로 인한 벌키한 구조의 형성(이 경우 크림핑을 지지하는 단면을 갖는 필라멘트) 및 필라멘트의 불규칙한 수축으로 인한 벌키한 구조의 형성(크림핑을 지지하지 않는 단면을 갖는 필라멘트의 경우)을 지원하는 다른 다양한 요인이 있다는 사실을 알고 있을 것이다. 합성 실크 필라멘트의 크림핑을 기초로 하는 구조 차이의 예가 도 6에 나와 있다(Kunal Singh, Mrinal Singh가 작성하고 2013년에 출판된 ""Fiber Crimp Distribution in Nonwoven Structure" 기사에 설명되어 있음)(주소 http://article.sapub.org/10.5923.j.fs.20130301.03.html에서 확인 가능).
구조의 열 활성화 동안 중합체 A의 부피가 감소하여 전체 구조의 수축이 발생한다. 본 발명에 따른 물질의 경우, 활성화되는 제1 층 T, 대안적으로 두 층 M 및 T가 MD 방향의 CD에서 20% 이하, 15% 이하, 우선적으로 13% 이하, 우선적으로 11% 이하, 가장 우선적으로 9% 이하의 수축도를 우선적으로 달성하는 것이 유리할 수 있다. 두 층의 수축 정도는 다를 수 있다.
본 발명에 따른 해결책 중 하나의 경우, 수축을 나타내는 제1 층(T)이 수축을 나타내지 않는 제2 층(M)과 조합될 때 유리하다. 본 발명에 따른 이 물질의 경우, 활성화되는 제1 층(T) 상에서 CD 또는 MD 방향으로 달성된 수축률이 20% 이하, 바람직하게는 15% 이하, 우선적으로 13% 이하, 우선적으로 11% 이하, 가장 우선적으로 9% 이하인 것이 유리할 수 있다.
본 발명에 따른 유리한 솔루션 중 하나에서, 제1 층(T)이 중합체의 수축을 이용하는 경우(크림핑 및 비크림핑 버전에서) 이는 우선적으로 원형 또는 3각형 단면 모양을 갖는 코어/시스 유형 이성분 필라멘트로부터 생성된다.
이 제1 층 T에 포함되는 무한 필라멘트는 2개 이상의 성분으로 형성된다. 제1 성분은 예를 들어 폴리에스테르(예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)를 포함하는 방향족 폴리에스테르 또는 폴리락트산(PLA)를 포함하는 지방족 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리우레탄 또는 이들의 공중합체, 또는 대안적으로 적합한 배합물을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 범위는 제1 성분이 폴리에스테르의 공중합체(coPET) 또는 폴리락트산의 공중합체(COPLA)도 포함하는 폴리에스테르의 군으로부터 선택된 플라스틱을 포함하거나 본질적으로 포함한다는 사실을 포함한다. 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET) 또는 폴리락트산(PLA)을 사용한다.
제2 성분 B1은 예를 들어, 폴리올레핀(즉, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌), 용융 온도가 낮은 중합체, 또는 대안적으로 적합한 중합체의 공중합체 또는 배합물을 포함하는 군으로부터 선택될 수 있다. 본 발명의 범위는 제2 성분이 폴리에스테르의 공중합체(coPET) 또는 폴리락트산의 공중합체(COPLA)를 또한 포함하는 폴리에스테르의 군으로부터 선택된 플라스틱을 포함하거나 본질적으로 포함한다는 사실을 포함한다. 우선적으로 사용되는 폴리올레핀은 폴리에틸렌(PE)이다.
본 발명에 따른 부직포 층에서 이성분 필라멘트에 대해 선택된 성분 A/B의 바람직한 조합은 PET/PE, PET/PP, PET/CoPET, PLA/COPLA, PLA/PE 및 PLA/PP의 조합이다.
단면이 크림핑을 지원하는 이성분 필라멘트의 경우, 주어진 조합에서 크림프를 사용하거나, 예를 들어 핵형성제 또는 크림핑을 지원하는 기타 첨가제를 사용할 수 있는 중합체 조합을 사용하는 것이 필수 조건이다.
이성분 필라멘트는 바람직한 구성에서 제1 성분(A1)의 중량과 제2 성분(B1)의 중량 사이의 비가 50:50 내지 90:10 범위이다.
추가 형태에서 성분의 구성은 또한 무한 필라멘트의 특성을 변형시키기 위한 첨가제를 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어는 착색 안료 또는 크림핑제를 포함할 수 있다. 기술 분야에서 발표된 문헌에서, 결정화 및 수축 동안 중합체의 거동을 어느 정도 변경할 수 있는 크림핑제의 다양한 특수 조합을 식별하는 것이 가능하다(예를 들어 1995년에 제출된 특허 US5753736에서 저자 Gajanan에 의해 표시됨). 반대로, 예를 들어 더 높은 백색도를 얻기 위한 첨가제로 자주 사용되는 일반 이산화티타늄은 중합체의 거동에 미미한 변화만 일으킬 뿐이며, 필요한 경우 공정 조건을 약간 조정하여 보상할 수 있다.
시스는, 예를 들어, 착색 안료 또는 계면활성제(예를 들어, 부드러운 촉감 및 촉감 특성을 달성하기 위한 것)를 함유할 수 있다. 기술 분야의 전문 자격을 가진 사람에게는 특정 사용 응용 프로그램의 요구 사항에서 파생된 다른 많은 가능성이 있음이 분명할 것이다.
구성의 다른 형태에서, 성분은 또한 특정 양의 상이한 중합체를 함유할 수 있다. 따라서 이러한 구성은 예를 들어 제1 성분(예를 들어 코어)이 제2 성분(예를 들어 시스)을 형성하는 특정 비율의 중합체 또는 중합체들을 포함하거나 다른 한편으로는 제2 성분(예를 들어 시스)이 제1 성분(예를 들어 코어)을 형성하는 특정 비율의 중합체 또는 중합체들을 포함하는 경우 가능하다. 출판된 문헌에서는 특정 수준의 함량을 결정할 수 있으며 이를 통해 중합체의 정확한 조합을 달성할 수 있다. 예를 들어 저자 Moore는 (3M Innovative Properties에서 제출한 특허 출원 US2012088424에서) 폴리에스테르에 최대 10%의 폴리프로필렌을 혼합하면 안정적인 특성을 가진 필라멘트를 제공할 것이라고 언급한다.
특정 수준의 수축을 나타내는 이 제1 층(T)과 함께, 제2 층(M)이 수축 수준이 더 낮거나 전혀 없는 필라멘트를 포함하는 경우 유리하다. 그러한 경우, 필라멘트 층의 활성화에 의해 유도된 힘이 상당히 작거나 전혀 제2 층(M) 자체에 가해지지 않는다. 동시에, 층의 접착 효과 또는 가능하게는 층 사이의 형성 결합점 효과에 의해, 이 제2 층(M)은 제1 층(T)의 수축 효과에 의해 공간에서의 배열을 강제로 변경(강제 수축)하게 된다. 따라서 구조의 필라멘트가 위치를 변경하도록 하는 외부 힘이 가해진다. 이론에 얽매이지 않고 필라멘트 또는 그 부품이 z 방향으로 더 많이 배향되어 부직포 텍스타일의 두께가 증가한다고 믿는다. 유리한 경우에, 텍스타일의 두께 증가는 MD 및 CD 방향의 강제 수축보다 더 크며, 이에 따라 층의 총 부피가 증가하고 이에 따라 텍스타일의 부피도 증가한다.
접착 엠보싱에서 필라멘트를 함께 압축하고 열 효과에 의해 국부적으로 접착하는 평평한 접착 엠보싱으로 설명되는 접합점에서 캘린더 롤러를 사용하여 접착된 수축 및 비수축 층의 조합은 잘 맞다. 구조는 이후 열 흐름(예를 들어 열풍)에 의해 활성화되고, 수축 층이 수축하고 비수축 층이 접합점 사이에서 "쿠션"으로 아치형이 되도록 한다 - 예를 들어 Reifenhauser GmbH & Co. KG Maschinenfabrik가 제출한 특허 출원 EP3192910 참조).
본 발명에 따른 부직포는 상이한 구조를 갖는다. 앞서 언급한 특허 출원의 경우 텍스타일의 강도는 기본적으로 결합 엠보싱의 규칙적인 배열에 의해 부여되고 활성화는 필라멘트의 추가 결합을 방지하는 방식으로 제어되어(추가 결합은 텍스타일의 강성을 증가시키고 드레이프성을 감소시키기 때문에), 본 발명에 따른 부직포 텍스타일은 B 성분의 결합 온도에 상응하는 온도에서 수축할 수 있는 성분 A1의 활성화를 겪는다. 본 발명에 따른 텍스타일은 텍스타일의 표면 평면을 가로질러 규칙적으로 배열된 국부 접착 엠보싱(캘린더 롤러 상의 보스의 배열에 의해 제공됨)으로 상호 연결되지 않고, 오히려 부직포 텍스타일의 전체 부피 내에서 상호 연결되며, 여기서 본질적으로 필라멘트의 모든 교차점은 텍스타일을 고밀화하는 결합점을 형성한다. 본 발명에 따른 텍스타일은 결합 엠보싱 및 그들 사이의 필라멘트의 자유 섹션의 아치형 "쿠션"을 포함하지 않는다. 반대로, 그 두께는 본질적으로 균질하고 필라멘트의 자유 섹션은 훨씬 더 짧다(필라멘트의 한 교차점에서 다음 교차점까지). 동시에 고정된 접합 엠보싱이 없기 때문에 활성화 기간 동안 두 층의 개별 필라멘트가 어느 정도 자유롭게 움직일 수 있다. 동시에, 일반적으로 캘린더로 접착하여 접착 엠보스를 생성하면 엠보스의 필라멘트 평면의 모양이 변경되고 완전히 평평해진다는 것이 적용된다. 이성분 필라멘트의 경우 용융점이 낮은 부품을 녹일 뿐만 아니라 용융점이 높은 부품을 기계적, 열적으로 응력(예를 들어 엠보싱 면에서 평평하게 함)하여 약점을 생성한(예를 들어 엠보싱과 필라멘트의 자유 부분 사이의 전환). 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자들은 그것이 복원을 지원하고 제2 층 M에 전형적인 연화도와 압축성을 나타내는 동시에 매우 벌키한 텍스타일 구조의 생성을 가능하게 하는 결합 성분의 경화를 통해 구조의 강제 활성화 및 즉각적인 고정 과정에서 이동의 자유도와 함께 더 높은 용융점(A)을 갖는 성분에 대한 제한된 응력의 조합이라고 정확히 가정한다.
도 7a, 도 7b는 접착 엠보싱 V(도 7a)를 사용하여 접착된 부직포 텍스타일의 구조와 전체 부피에 걸쳐 접착 지점 B를 생성하기 위한 열 흐름을 사용하여 접착된 구조(도 7b)의 차이를 보여준다.
일반적으로 캘린더를 사용하여 접착된 부직포에는 서로 밀리미터 간격(일반적으로 3-20 mm)으로 떨어져 있는 접착 엠보싱이 포함되어 있으며 이 거리는 자유 필라멘트(일반적으로 3-30 mm) 섹션도 정의하다. 본 발명에 따른 텍스타일은 전체 부피에 걸쳐 열 흐름을 사용하여 열적으로 결합되며 구조의 벌키성에 따라 자유 필라멘트 섹션의 대략 0.3 내지 8 mm의 간격을 두고 결합점을 함유한다. 두 경우 모두 더 가는 필라멘트의 경우 하한값이 더 일반적이고 더 거친 필라멘트의 경우 상한값이 적용된다. 설명된 일반적인 한계는 구조에서 필라멘트의 자유 섹션의 평균 길이를 나타낸다.
강제로 수축된 제2 층 M은 예를 들어 도 8에서 볼 수 있는 것처럼 규칙적인 필라멘트 배열로 균질한 층을 생성할 수 있다. 또한 층 M에서 필라멘트의 다양한 국부적 아치를 갖는 구조를 생성할 수 있으며, 이는 도 9에서 볼 수 있거나 도 10에서 볼 수 있는 것처럼 국부적으로 불규칙하게 필라멘트 묶음의 팽창을 생성할 수 있다.
열 흐름 및 후속 가열에 대한 텍스타일의 노출 과정 동안 공정 조건, 특히 공정 온도 및 연신력의 적절한 구성을 통해 비균질 형태 및 팽창의 생성을 지원 및/또는 제한할 수 있다. 예를 들어 도 11에서 볼 수 있는 것처럼 불규칙한 돌출 구조를 만드는 것이 가능하다.
실시예
따라서, 본 발명의 구성의 권고 형태는 적어도 2개의 부직포 층을 특징으로 한다. 유리한 구성 중 하나는 스펀본드 절차를 사용하여 생성된 필라멘트의 2개 이상의 층 M 및 T를 상호 연결함으로써 생성된 본 발명에 따른 부직포 텍스타일이다. 부직포 텍스타일은 또한 여러 층으로 구성될 수 있으며, 여기서 적어도 하나의 층은 제1 층 T를 나타내고 다른 층은 제2 층 M을 나타내고 텍스타일은 또한 또 다른 층 X를 포함한다. 층 X는 예를 들어 멜트블로운 유형의 필라멘트 또는 스테이플 섬유 층 등으로 구성될 수 있다.
본 발명의 구성의 권고 형태에는 방사기에서 방사하거나 방사구를 사용하여 만든 다음 우선적으로 쿨러를 통과시켜 만든 다성분 또는 이성분 필라멘트가 있다. 이 냉각기 내부에서 필라멘트는 일반적으로 유체 매체, 주로 냉각 공기를 통해 냉각된다. 본 발명의 범위는 방사된 필라멘트가 연신에 의해 처리되는 연신 기전을 또한 통과한다는 사실을 포함한다. 그런 다음 연신된(연장된) 필라멘트가 움직이는 벨트에 쌓여 필라멘트 층을 형성한다. 유리한 구성 중 하나에서, 연신 비율을 결정하는 특정 파라미터를 조정함으로써 잠재적 수축 정도가 제어된 층에 필라멘트를 생성할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태의 구성에 따르면, 삽입된 디퓨저는 필라멘트의 증착을 제어하고 연신 기전과 필라멘트 증착 위치 사이에 설치되는 매거진 기전으로 사용될 것이다. 본 발명의 범위는 필라멘트의 통과 방향에 대해 대향하는 측벽이 서로 발산하는 적어도 하나의 디퓨저가 사용된다는 사실을 포함한다. 본 발명의 구성의 매우 권고되는 형태는 냉각 기구 및 연신 기구의 구동 유닛이 밀폐된 시스템으로 설계된다는 사실을 특징으로 한다. 이 밀폐된 시스템 내부에는 외부 냉각 매체 또는 냉각 장치로의 냉각 공기 공급을 보충하는 추가 공기 공급원이 사용되지 않다. 이러한 밀폐형 시스템은 부직포 텍스타일 생산에 특히 적합한 것으로 입증되었다.
수축을 이용한 본 발명에 따른 부직포의 제조의 경우, 필라멘트의 수축과 관련된 문제를 제거하는 본 발명에 따른 기술적 해결책이 전술한 폐쇄된 경우 특히 기능적으로 신뢰성 있고 효과적으로 실현가능함을 발견하였다. 특히 바람직한 형태의 구성과 별도로 연신 기전과 필라멘트 증착 위치 사이에 배치되는 디퓨저가 사용될 때 유닛이 사용된다. 스펀본드 방법에 의해 생산되는 부직포 벨트의 수축률은 연신 비율, 냉각 공기/중합체 비율 및 필라멘트 속도의 파라미터에 의해 매우 구체적으로 조정되거나 조절될 수 있다고 이미 언급되었다.
이미 언급된 정의에서 스펀본드 방법을 사용한 생산은 중합체를 필라멘트로 직접 전환하는 것으로 구성되며, 이는 이후에 이러한 필라멘트로 이루어진 부직포 층을 생성하기 위해 증착 위치에 무작위로 퍼진다. 스펀본드 공정은 개별 필라멘트의 특성과 최종 부직포의 특성을 모두 결정한다. 최종 생산된 부직포는 이 부직포의 개별 생산 단계에서 발생하는 레올로지 특성, 중합체의 구조적 특성 및 수축과 같은 개별 필라멘트의 다양한 특성 및 조건을 결정하는 데 항상 사용할 수 없다. 부직포 텍스타일의 잠재적 수축은 일반적으로 벌키한 부직포 텍스타일을 생성하는 능력을 결정하며, 이는 필라멘트 층의 상대적 두께 증가를 달성하기 위해 개별 필라멘트의 수축을 이용함으로써 달성되지만 그럼에도 불구하고 섬유의 분해 없이 발생한다. 텍스타일의 구조 및/또는 필라멘트 층의 길이와 너비에 큰 변화가 없다. 본 발명의 범위는 필라멘트의 수축이 필라멘트의 조성에 함유된 다양한 원료의 사용 및/또는 부직포 텍스타일용 필라멘트의 생산 동안 상이한 물질 가공 조건의 설정에 의해 및/또는 다양한 필라멘트 단면 모양의 사용에 의해 및/또는 다양한 입력 물질 간의 질량 비율 조정 및/또는 다른 필라멘트 방향 설정에 의해 정의된다는 사실을 포함한다.
본 발명의 권고 형태는 단면이 크림핑을 지원하는 필라멘트와 단면이 크림핑을 지원하지 않는 필라멘트를 구별하지 않는다. 두 유형 모두 특정 애플리케이션에 유리하게 사용할 수 있다. 마찬가지로, 크림핑된 필라멘트 층과 크림핑되지 않은 필라멘트 층을 사용하여 적절한 조합을 만들 수 있다. 기술 분야의 전문 자격을 가진 사람은 부피가 크고 부드러운 항복 물질을 얻는 데 크림프 필라멘트와 달리 크림핑을 지원하지 않는 단면이 있는 필라멘트가 제공하는 기술적 이점이 있음을 분명히 알 수 있다. 크림핑을 지원하지 않는 단면을 가진 필라멘트와 달리 생산 중 (자발적인) 크림핑이 발생하는 필라멘트를 가공할 때 생산 공정의 과정을 제어하기가 쉽지 않다. 단면이 크림핑에 의해 형성되는 대부분의 필라멘트 유형에서 크림핑은 증착 단계 및/또는 활성화 시 생성된다. 크림핑 과정에서 필라멘트는 상대적으로 움직이기 때문에 서로 접촉하거나 엉키기 쉽기 때문에 상호 간섭을 일으킬 수 있다는 의미로 표현될 수 있다. 자발적인 크림핑 능력이 있는 필라멘트로 이루어진 부직포 층은 상호 이동에 의해 필라멘트의 불균일한 분포로 인해 모양 및 배열에 제한이 있는 경우가 실제로 많다. 이러한 제한으로 인해 필요한 필수 후속 조치에는 종종 처리량 감소, 생산 공정 속도 저하 및 필라멘트의 상대적 위치를 안전하게 설정하기 위한 생산 공정의 추가 특수 단계가 포함된다.
방사, 냉각 및 연신 공정 중에 자발적인 크림핑을 겪지 않는 필라멘트의 경우, 층에 필라멘트가 훨씬 더 균일하게 증착되어 텍스타일의 요구되는 특성을 유지하면서 가능한 가장 낮은 평량을 사용할 수 있으며 및/또는 더 높은 생산 라인 속도를 설정하여 더 많은 양의 가공 물질을 설정하는 것이 가능하다. 따라서 생산 절차의 과정을 제어하는 것이 훨씬 쉽고 크림핑을 지원하지 않는 단면의 경우 더 저렴하게 생산된 방사구 및 방적 빔을 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 유리한 구성은 또한 결과적인 필라멘트 층이 열적으로 사전-고밀화된다는, 즉 사전-고밀화되고 열적으로 형성된 결합을 함유한다는 사실을 포함한다. 본 발명의 유리한 구성 중 하나는 또한 생성된 부직포 텍스타일이 층 중 하나 이상의 제어된 수축을 달성할 목적으로 열적으로 활성화된다는 사실이다. 고밀화 및 가능한 열 활성화는 뜨거운 매체의 흐름과의 접촉(예를 들어 열풍 또는 적외선 복사) 및/또는 뜨거운 표면과의 접촉과 같은 효과 중 적어도 하나를 통해 우선적으로 수행된다. 이러한 뜨거운 표면의 예는 주로 롤러의 일부일 수 있다. 열 활성화는 섬유층의 전면에 걸쳐 균일하게 수축이 일어나는 조건에서 수행되는 것이 바람직하다. 열 활성화는 열풍이 공급되는 챔버 또는 오븐을 통과하는 필라멘트 층을 통해 수행할 수 있다. 적외선 또는 자외선, 투과된 마이크로파 및/또는 레이저 방사선을 사용하여 열 활성화 및 고밀화를 수행하는 것도 가능하다. "생산 라인에서" 수행되는 이 설명된 절차의 범위 내에서 열적 활성화 및 고밀화인 생산 절차의 이전 단계 또는 절차의 두 단계 완료 직후에 열 고밀화가 발생할 수도 있다는 사실을 강조할 필요가 있고, 이는 생산 절차의 이전 단계와 별도로 "생산 라인 밖에서" 수행할 수 있다. 따라서 열 활성화는 본질적으로 "생산 라인 밖에서", 즉 다른 시간과 장소에서 수행하는 것이 가능하다.
본 발명에 따른 해결책의 경우, 고온 매체의 흐름이 텍스타일을 통과하여 결과적으로 부직포 텍스타일의 전체 부피에 걸쳐 열이 전달되는 것이 유리하다.
섬유 텍스타일/필라멘트 층의 요구되는 사전-고밀화 수준은 생산 공정의 조건에 따라 상당한 정도로 달라진다. 결정적인 전제 조건은 필라멘트 층 내부의 필라멘트 상호 응집 수준을 올바르게 설정하고 따라서 생산 공정의 후속 단계 요구 사항을 기초로 필라멘트 상호 응집 수준을 제어할 수 있는 가능성이다. 벨트 자체에 활성화를 수행하여 생산 라인에서 생산 공정을 수행하는 경우, 활성화 과정 중 상당한 바람직하지 않은 움직임으로 인해 발생하는 제세동 또는 얇아짐을 방지하기 위해서만 필요하기 때문에 필요한 응집 수준은 상대적으로 낮다. 특수한 경우, 예를 들어 필라멘트 자체가 서로 또는 베이스와 접촉하는 동안 매우 우수한 응집력을 제공하는 경우, 예를 들어 단면의 모양, 인터레이스 속도 또는 물질 조성에 의해 가능하며, 필라멘트 층의 응집 특성은 열적 사전-고밀화 없이도 충분히 양호할 수 있다. 다른 경우, 예를 들어 생산 공정이 두 단계로 분할되거나 필라멘트 층이 전체 활성화 이전에 사전-고밀화되고 예를 들어 롤 형태로 전사되는 경우 필요한 응집 수준은 훨씬 더 높을 것이며, 그 결과 훨씬 더 높은 수준의 사전-고밀화가 필요하다.
활성화 온도는 유리 전이 온도와 성분 A의 연화 온도(ISO DIN 306에 따른 Vicat 연화 온도) 사이의 간격이어야 한다.
유리한 구성 중 하나에서, 본 발명은 이들 필라멘트의 조정되거나 제어된 수축을 갖는 필라멘트를 사용하여 생성된 벌키한 부직포 텍스타일을 제공한다. 수축은 필라멘트의 전체 층에 걸쳐 고르게 발생하고, 그 덕분에 절차는 균일한 수축을 보장하는 부직포 텍스타일 특성을 제공해야 한다.
대류 냉각기 내부에서 필라멘트는 일반적으로 주로 냉각 공기를 통해 흐르는 매체를 통해 냉각된다. 위에서 언급한 바와 같이 필라멘트의 잠재적 수축은 수축을 나타내는 층의 길이, 너비 및 두께의 전체 범위에 걸쳐 고르게 분포되어야 한다. 수축과 관련된 특성은 연신 비율, 냉각 공기/중합체 비율 및 필라멘트 속도의 조정에 의해 변형될 수 있지만, 본 발명에 따르면 이러한 파라미터는 각 개별 필라멘트에 대해 실질적으로 균일하다.
본 발명의 범위는 생성된 부직포 텍스타일이 여러 층으로 구성되고, 그 중 하나 이상의 제1 층 T, 대안적으로 하나 이상의 제1 층 T 및 하나의 제2 층 M, 대안적으로 부직포 텍스타일을 형성하는 각각의 층은 방사 빔(1)에서 스펀본드 방법에 의해 우선적으로 생성된다는 사실을 포함한다. 동시에 여러 층이 서로의 상단에 증착되고 후속적으로 이러한 층이 하나 이상의 성형 벨트(2)에서 최종 고밀화용 기전(3)으로 함께 전달되는 것이 명백하다.
필라멘트(4)는 방사구(5)에서 방사하여 생성된다. 필라멘트의 배열은 교대로 배치하여 최적화할 수 있으며, 이를 통해 개별 필라멘트 각각이 매우 유사한 무게를 가지며 매우 유사한 온도의 냉각 공기로 공급되는 조건이 달성될 수 있다. 방사구는 다양한 수의 모세관을 가질 수 있으며 마찬가지로 이러한 모세관의 다양한 직경(d) 및 길이(l)를 가질 수 있다. 길이(l)는 일반적으로 모세관 직경의 배수로 계산되며 이 적용 영역의 경우 2 - 10 l/d 범위에서 선택된다. 모세관의 수는 필라멘트의 필요한 최종 직경과 필요한 필라멘트 방사 속도와 함께 중합체의 필요 또는 계획된 총 처리량을 기준으로 선택해야 한다. 모세관의 수는 미터당 800 - 7000 모세관 범위에서 변경될 수 있으며, 이 범위에서 직경이 8 - 45 μm 범위인 필라멘트를 얻을 수 있다. 모세관의 직경과 필라멘트 속도는 최종 필라멘트의 정확한 잠재적 수축 수준을 달성할 수 있도록 선택된다. 필라멘트의 속도는 1000 - 10000 m/분 범위에서 정의되어야 하며, 단면이 크림핑을 지원하지 않고 수축이 3000 - 5500 m/분 범위이고 모세관 직경은 다음에서 선택해야 한다. 원형 모세관의 경우 200 - 1300 범위에서 적절한 공정 연신 배율을 달성할 수 있는 200 - 1000 μm 범위, 이러한 원형 모세관의 경우 필요한 수준의 생산 라인 생산성 달성을 위해 300 - 800 범위의 연신비를 갖는 것이 가장 유리하다. 일반적으로 비원형 모세관은 더 높은 연신비 값을 나타내며, 이는 모세관의 모양과 그 표면과 부피. 냉각 공기의 양과 온도는 올바른 드로우 비율과 올바른 냉각 조건을 달성할 수 있도록 설정된다. 본 발명과 관련하여, 냉각 공기 부피 대 방사 중합체의 비가 20:1 내지 45:1 범위일 때 유용한 것으로 밝혀졌다. 냉각 공기의 양과 온도는 냉각기(6)에서 제어된다. 이 온도는 10℃ 내지 90℃ 범위, 우선적으로 15℃ 내지 80℃ 범위로 설정할 수 있으므로 특정 경우에 냉각 조건을 사용하여 수축 과정을 제어할 수 있다. 냉각 조건은 방사 공정 중 필라멘트가 용융 온도에서 유리 전이 온도로 냉각되는 속도를 결정한다. 예를 들어, 더 높은 냉각 공기 온도를 설정하면 필라멘트 냉각이 지연된다. 실제로, 본 발명의 목적을 위해, 냉각기가 온도 범위가 별도로 제어될 수 있는 2개의 구역으로 분할될 때 요구되고 사용 가능한 냉각 공기 온도 범위를 달성하는 것이 더 쉽다. 방사구 근처에 위치한 제1 구역(6a)에서, 온도는 10℃ 내지 90℃ 범위, 우선적으로는 15℃ 내지 80℃ 범위, 가장 우선적으로는 범위는 15℃ 내지 70℃이다. 제1 구역의 바로 부근에 위치한 제2 구역(6b)에서, 온도는 10℃ 내지 80℃의 범위, 우선적으로는 15℃ 내지 70℃의 범위, 가장 바람직하게는 15℃ 내지 45℃의 범위로 설정될 수 있다.
그 후, 필라멘트는 연신 영역(7)을 통해 안내된다. 여기서 필라멘트는 냉각 공기 속도의 영향에 의해 생성되는 연신 힘에 의해 연신된다. 냉각 공기량과 연신 영역의 조정 가능한 형상을 통해 특정 공기 속도에 도달할 수 있으며, 이는 이후에 필라멘트 속도로 전달된다. 이 필라멘트 속도는 처리된 중합체 양과 함께 필라멘트의 직경을 정의한다. 잠재적 수축/수축은 필라멘트 속도, 연신 비율 및 냉각 공기/중합체 비율에 의해 조절된다.
다음 단계에서, 필라멘트는 필라멘트의 이동 방향에 대해 서로 반대되는 벽이 갈라지는 디퓨저(8)로 공급된다. 이러한 벽의 위치는 개별적으로 증착된 필라멘트가 MD/CD 평면에서 전방향 배향을 나타내는 배열을 형성하는 균일한 조성의 부직포 텍스타일을 얻을 수 있는 방식으로 조정될 수 있다.
동시에, 증착된 필라멘트 층이 공기의 영향을 받는 것이 분명하며, 이러한 필라멘트가 디퓨저로 공급되는 효과에 의해 영향을 받는다. 기류는 지그재그 필라멘트 증착에서 진정한 원형 루프 및 더 나아가 CD 방향으로 배향된 타원형 구조에 이르기까지 다양한 배열을 생성하는 방식으로 조정될 수 있다. 필라멘트는 형성 벨트에 증착되고 사전-고밀화를 위해 적어도 하나의 기전(9)으로 이송된다. 냉각 공기는 증착된 필라멘트 층을 통해 그리고 형성 벨트를 통해 흐른 후 처리 영역에서 멀리 흐른다. 흡인된 공기의 부피는 필라멘트의 증착을 용이하게 하고 마찬가지로 필라멘트 층과 형성 벨트의 효과적인 접촉을 보장하는 방식으로 조정될 수 있다. 사전-고밀화 기전은 디퓨저 근처에 있다. 필라멘트 층의 형성은 디퓨저와 사전-고밀화 기전 사이의 경로 전체에 걸쳐 흡인된 공기에 의해 제어된다. 필라멘트 층의 사전-고밀화는 열풍에 의해 수행된다.
필라멘트 층으로 전달되는 에너지의 양은 필라멘트가 어느 정도만 연화되거나 사전 용융되도록 하는 방식으로 제어되어 개별 필라멘트 간의 우수한 응집력을 확보한다. 필라멘트 사이에 필요한 응집력이 달성된 후, 섬유층은 어떠한 보조 기전의 추가적 도움 없이 그리고 이 수송 중에 발생하는 힘의 영향에 의한 파괴/손상에 영향을 미치거나 위험을 감수하지 않고 형성 벨트로 수송될 수 있다. 이 사전-고밀화 절차는 필라멘트 층을 다중 회전 빔으로 구성된 생산 라인의 다른 증착 구역으로 이동하는 데에도 충분하다. 필라멘트에 전달된 에너지는 이러한 필라멘트의 수축 활성화에 충분하지 않다.
본 발명에 따른 방법은 사전-고밀화 파라미터들 사이의 균형의 결정을 포함한다: 사전-고밀화 온도, 사전-고밀화 공기 속도 및 사전-고밀화 시간. 사전-고밀화 시간은 사전-고밀화 공기에 의해 필라멘트 층이 변형되는 시간을 의미하는 것으로 이해된다.
필라멘트 층의 사전-고밀화 시간은 1 내지 10000 ms 범위, 우선적으로는 2 내지 1000 ms 범위, 가장 우선적으로는 4 내지 200 ms 범위에 있는 것이 좋다.
이 사전-고밀화 유닛에 사용되는 사전-고밀화 공기의 속도는 0.1 내지 10 m/s의 범위, 우선적으로는 0.8 내지 4 m/s의 범위로 설정된다. 사전-고밀화 중 고밀화 온도는 80℃ 내지 200℃ 범위, 우선적으로 100℃ 내지 180℃ 범위에 있는 것이 좋다. 구성 형태 중 하나에서, 이 사전-고밀화 온도는 90℃ 내지 150℃, 주로 110℃ 내지 140℃이다.
다양한 유리한 형태의 구성에 따르면, 부직포 텍스타일은 이성분 필라멘트 층을 포함한다:
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 사전-고밀화 온도는 우선적으로 110℃ 내지 160℃ 범위이고, 특히 120℃에서 150℃임.
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 공중합체(CoPET)로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 사전-고밀화 온도는 우선적으로 110℃ 내지 180℃ 범위임.
- 폴리락트산(PLA)으로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 사전-고밀화 온도는 우선적으로 80℃ 내지 130℃ 범위임.
- 폴리프로필렌(PP)으로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌의 공중합체로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 사전-고밀화 온도는 우선적으로 80℃ 내지 130℃ 범위임.
디퓨저 다음에 배치되는 생산 라인 영역의 유리한 구성 중 하나에서, 필라멘트 층이 적어도 하나의 활성화 유닛(10)으로 이송된다. 필라멘트는 열풍에 의해 활성화된다. 동시에 필라멘트의 수축성 성분의 실제 수축률은 필라멘트의 수축성 성분의 온도의 함수이며 마찬가지로 필라멘트가 온도의 영향을 받는 시간의 함수라는 것을 이해할 수 있다. 또한 수축 과정의 속도도 필라멘트의 수축 가능한 성분의 온도에 의존한다는 것이 분명하다. 본 발명에 기초하여, 공정 과정은 수축의 결과로 층 내에서 생성되는 힘이 필라멘트 사이의 응집력보다 낮은 덕분에 수축의 느린 시작으로 구성된 방법에 의해 제어된다. 공정의 이러한 제어에 의해 달성될 수 있는 결과는 필라멘트 구조의 감소된 밀도를 갖는 부직포 텍스타일의 응집성 및 고른 구조를 달성하고, 마찬가지로 이 부직포 텍스타일의 증가된 두께로 이어진다.
본 발명의 구성 형태 중 하나에 따르면, 사전-고밀화 및/또는 활성화 시간 동안 사전-고밀화 및/또는 사전-고밀화에 필요한 풍속 및/또는 활성화 및 온도 사전 응고 및 활성화는 사전 응고 및 활성화를 위한 결합된 기전에서 결합된 방법을 통해 제어된다.
본 발명에 따른 유리한 방법 중 하나는 활성화 파라미터, 즉 활성화 온도, 활성화 공기의 속도 및 활성화 시간 간의 균형을 결정하는 것을 포함한다. 활성화 시간은 필라멘트 층이 활성화 공기에 의해 변형되는 시간을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 파라미터는 필라멘트의 잠재적 수축 수준에 대한 반응으로 지정된 범위 내에서 변경될 수 있으며 마찬가지로 활성화 시간, 활성화 온도 및 활성화 공기 속도 사이의 이상적인 조합을 설정하기 위한 목적으로 변경될 수 있다.
필라멘트 층의 활성화 시간은 20 내지 5000 ms 범위, 우선적으로는 30 내지 3000 ms 범위, 가장 우선적으로는 50 내지 1000 ms 범위에 있는 것이 좋다.
이 활성화 장치에 사용되는 활성화 공기의 속도는 0.1 내지 2.5 m/s 범위, 우선적으로는 0.3 내지 1.5 m/s 범위로 설정된다. 열 활성화 동안 활성화 온도는 80℃ 내지 200℃ 범위, 우선적으로 100℃ 내지 160℃ 범위에 있는 것이 좋다. 구성 형태 중 하나에서 이 활성화 온도는 90℃ 내지 140℃, 주로 110℃ 내지 130℃이다.
다양한 유리한 형태의 구성에 따르면, 부직포 텍스타일은 이성분 필라멘트 층을 포함한다:
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 활성화 온도는 우선적으로 90℃ 내지 140℃, 특히 100℃ 내지 140℃임.
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 공중합체(CoPET)로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 활성화 온도는 우선적으로 120℃ 내지 160℃ 범위임.
- 폴리락트산(PLA)으로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 활성화 온도는 우선적으로 80℃ 내지 140℃ 범위임.
본 발명에 따른 유리한 구성은 고밀화 기전(3)에서 열풍을 사용하여 필라멘트 층을 변형하는 것으로 구성된 최종 고밀화 절차를 포함한다. 이 고밀화 기전 내부에서 필라멘트 층이 고밀화되는 반면 층은 필라멘트의 이 층의 두께의 상당한 감소를 동시에 초래하지 않고 부직포 텍스타일의 두께의 전체 범위에 걸쳐 존재하는 눈에 띄는 고밀화 구배 없이 이들 층에서 이 층에 결합된 필라멘트가 있는 단일 층 또는 다중 층으로 구성될 수 있다. 부직포 텍스타일의 잔류 두께와 탄성은 고밀화 온도의 영향을 받는 것이 분명한데, 왜냐하면 이 고밀화 온도는 부직포 텍스타일의 필라멘트 사이에 필요한 결합을 얻을 수 있을 만큼 충분히 높아야 하지만 필라멘트의 가공된 층이 연화되거나 무너지지는 않기 때문이다. 고밀화 기전 내부에서 고밀화 온도와 필라멘트 층에 작용하는 고밀화 힘이 낮은 수준의 연화 및 낮은 내부력인 처리에 필요한 효과에 맞게 조정되어야 한다. 동시에, 온도 및 이러한 힘은 부직포 텍스타일의 생산을 위한 필라멘트 층의 무결성에 필요한 효과를 위해 충분히 높아야 한다. 이것은 예를 들어 종 모양의 드럼이 있는 고밀화 기전, 평 벨트가 있는 고밀화 기전 또는 다중 드럼 고밀화 기전을 포함하는 여러 다양한 장치를 통해 달성할 수 있다.
고밀화된 부직포는 스풀(11)에 감긴 최종 단계에 있다. 부직포의 표면 특성을 변형시켜야 하는 경우, 예를 들어 유체의 전달을 개선하거나 유체를 배수하는 능력을 향상시키기 위해 스프레이 기전 또는 딥 롤이 움직이는 벨트와 최종 고밀화 기전 사이에, 또는 최종 고밀화 기전과 스풀 사이에 위치한다.
본 발명의 구성 형태 중 하나는 활성화 및 고밀화 단계를 함께 결합하는 것으로 구성되며, 이때 고밀화 기전 내에서 활성화 시간 및/또는 고밀화 시간, 활성화 및/또는 고밀화에 필요한 공기 속도, 활성화 및/또는 고밀화 온도가 제어된다.
기본 요소는 고밀화 파라미터: 고밀화 온도, 고밀화 공기 속도 및 고밀화 시간 사이의 균형을 결정하는 것이다. 고밀화 시간은 필라멘트 층이 고밀화 공기에 의해 변형되는 시간을 의미하는 것으로 이해된다. 이러한 파라미터는 필라멘트 층의 잠재적인 고밀화 수준에 대한 반응으로 지정된 범위 내에서 변경될 수 있으며, 마찬가지로 고밀화 시간, 고밀화 온도 및 고밀화 공기 속도 간의 이상적인 조합을 달성하기 위한 목적으로 변경될 수 있다.
필라멘트 층의 고밀화 시간은 200 내지 20000 ms 범위, 우선적으로는 200 내지 15000 ms 범위, 가장 우선적으로는 200 내지 10000 ms 범위에 있는 것이 좋다.
이 고밀화 장치에 사용되는 고밀화 공기의 속도는 0.2 내지 4.0 m/s, 우선적으로 0.4 내지 1.8 m/s 범위로 설정된다. 열 고밀화 중 고밀화 온도는 100℃ 내지 250℃ 범위, 우선적으로 120℃ 내지 220℃ 범위에 있는 것이 좋다. 구성 형태 중 하나에서 이 고밀화 온도는 90℃ 내지 140℃, 주로 110℃ 내지 130℃이다.
다양한 유리한 형태의 구성에 따르면, 부직포 텍스타일은 이성분 필라멘트 층을 포함한다:
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌으로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 고밀화 온도는 우선적으로 90℃ 내지 140℃, 특히 100℃ 내지 140℃ 범위임.
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌으로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 고밀화 온도는 우선적으로 90℃ 내지 160℃, 특히 110℃ 내지 160℃ 범위임.
- 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET)로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 공중합체(CoPET)로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 고밀화 온도는 우선적으로 140℃ 내지 230℃ 범위임.
- 폴리락트산(PLA)으로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌으로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 고밀화 온도는 우선적으로 80℃ 내지 140℃ 범위임.
- 폴리프로필렌(PP)으로부터 생성된 한 성분(A) 및 폴리올레핀, 특히 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 공중합체로부터 생성된 제2 성분(B), 한편 고밀화 온도는 우선적으로 90℃ 내지 140℃ 범위, 특히 100℃ 내지 140℃ 범위임.
본 발명에 따른 부직포 텍스타일은 다양한 조성의 층들의 조합, 적절한 사전-고밀화, 활성화 및 개별 층에 대한 권고 온도 간격의 침투로부터 유도된 결합 온도를 함유한다.
위에 명시된 온도 범위는 다양한 상호 분리 단계에서 사용될 수 있으므로, 고밀화 기전이 서로 다른 수준을 갖는다는 사실에도 불구하고 고밀화 공기 온도와 마찬가지로 고밀화 공기 속도가 지정된 범위로 유지된다.
본 발명은 의도에 따른 부직포 텍스타일이 한편으로는 상대적으로 부피가 크고 그 덕분에 상대적으로 큰 두께를 가지면서 다른 한편으로는 만족스러운 안정성을 유지하도록 설계될 수 있다는 발견에 기초한다. 본 발명에 따른 층은 하중, 즉 압력 하중의 영향을 받은 후에도 우수한 탄성을 갖는다. 비교적 낮은 부직포 평량에서 이러한 유리한 특성을 달성하는 것이 가능하다.
또한, 본 발명에 따른 방법의 경우, 부직포의 연속 생산이 간단한 방법으로 비교적 빠른 생산 속도에서 생산 공정의 중단 없이 수행된다는 점에서 특별한 이점이 있다. 부직포의 생산 파라미터는 생산 공정 중에 매우 가변적이고 유연하며 적응력이 높기 때문에 생산 공정을 중단하지 않고 다양한 최종 제품을 생산할 수 있다. 또한 사전-고밀화, 활성화 및 고밀화로 구성된 절차의 단계는 파라미터에 관한 한 쉽게 수정할 수 있다.
본 발명에 따른 방법은 "생산 라인에서" 간단한 방법에 의해 수행될 수 있지만, 필요한 경우 "생산 라인 밖에서" 다양한 생산 절차 단계를 수행하는 옵션을 유지한다. 따라서 사전-고밀화, 수축 활성화 및 최종 고밀화 단계는 문제없이 층상 물질의 실제 생산과 분리될 수 있다. 간단하고 저렴하며 효과적인 방법에 의해 만족스러운 압축 강도를 나타내면서 큰 부피와 큰 두께를 갖는 매우 유리한 3D 구조화된 표면을 갖는 완전히 새로운 텍스타일을 생산하는 것이 가능하다는 결론을 내릴 수 있다. 부직포 텍스타일 또는 생성된 부직포 층의 다양한 파라미터는 전체 생산 절차 동안 가변적이고 유연하게 적응할 수 있다.
본 발명에 따른 부직포 텍스타일은 예를 들어 즐린(Zlin)에 소재한 UTB 대학교의 중합체 시스템 센터의 실험실 생산 라인에서 생산되는 2층 텍스타일일 수 있다. 이 실험실 생산 라인 모델 번호 LBS-300은 스펀본드 또는 멜트블로운 유형의 부직포용 1성분 또는 이성분 필라멘트를 생산할 수 있다. 두 개의 압출기로 구성된 압출 시스템은 중합체를 450℃의 온도로 가열할 수 있다. 스펀본드형 부직포 필라멘트는 6x6 cm의 정사각형 면적에 72개의 구멍(직경 0.35 mm, 길이 1.4 mm)이 있는 스펀본드형 압출기를 사용하여 생산할 수 있다. 코어/시스, 나란히 배열된 부품, 섹터 또는 아일랜드와 같은 이성분 필라멘트를 처리하기 위한 압출기에 대한 몇 가지 가능한 배열이 있다. 시스템이 열려 있고 흡입 공기의 압력은 최대 150 kPa 수준까지 입력 시스템에서 사용할 수 있다. 필라멘트는 원래 상태로 제거되거나 0.7 내지 12 m/분 범위의 속도로 작동하는 벨트에 부착될 수 있다. 제품의 최종 너비는 10 cm를 넘지 않다. 총 압출량은 0.02 내지 2.70 kg/h 범위에서 설정할 수 있다. 최종 평량은 30 내지 150 g/m2 범위에서 설정할 수 있다. 또한 최대 250℃의 온도에서 캘린더 롤을 사용하여 필라멘트 층을 고밀화하는 옵션이 있다.
실험실 조건(실시예 1-4)에서 기류에 의한 고밀화 모델을 생성하기 위해 표준 고정 오븐이 사용되었다. 정적 대기가 있는 오븐 내부와 텍스타일을 통과하는 강제 기류가 있는 기전에 존재하는 매우 다른 열 전달 조건의 결과로, 마찬가지로 오븐을 열고 닫을 때 발생하는 열 손실의 존재 결과, 활성화 + 결합 시간을 130℃에서 3분으로 설정해야 한다.
앞서 언급한 실험실 생산 라인을 사용하여 예제에 설명된 층을 생성하였다. 실시예 1-6에서는 최소 하향 압력과 함께 실온에서 방사 빔 뒤에 소형 롤러가 사용되었다. 다른 예에서는 소형 롤러 대신에 부착된 열풍총을 사용하여 생성된 열풍(130℃)의 기류를 사용하였다.
부직포는 원형 단면의 코어/시스 유형 이성분 필라멘트의 2개 층으로 구성된다. 코어와 시스의 질량 비율과 생산 라인 설정이 표에 나와 있다. 개별 층의 생산에서 정의된 중합체 조합에 대해 다음 온도 프로파일이 설정되었다.
PET/PE:
성분 A = PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트, 중합체 유형 5520, 제조업체 Invista)
성분 B = PE(폴리에틸렌, ASPUN 6834, 제조업체 Dow)
성분 A의 압출기는 340℃의 온도로 가열되었고(3개의 구역을 각각 340℃, 335℃ 및 325℃로 가열함), 성분 B의 압출기는 235℃의 온도로 가열되었다( 3개의 구역을 각각 200℃, 215℃ 및 235℃로 가열함). 방사빔의 온도는 305℃로 설정하였다. 가공된 중합체의 양은 0.25 g/분/모세관으로 설정되었다. 필라멘트는 20℃의 온도에서 공기를 사용하여 냉각되었다.
PP/PE:
성분 A = PP(폴리프로필렌, Tatren HT 2511, 제조사 Slovnaft)
성분 B = PE(폴리에틸렌, ASPUN 6834, 제조업체 Dow)
성분 A의 압출기는 3개의 구역을 각각 195℃, 220℃ 및 240℃로 가열하고, 성분 B의 압출기는 235℃의 온도로 가열하였다(3개의 구역을 200℃, 215℃ 및 235℃로 각각 가열함). 방사빔의 온도는 240℃로 설정하였다. 가공된 중합체의 양은 0.25 g/분/모세관으로 설정되었다. 필라멘트는 20℃의 온도에서 공기를 사용하여 냉각되었다.
PLA/PE:
성분 A = PLA(폴리락트산, Ingeo, 제조사 Nature Works)
성분 B = PE(폴리에틸렌, ASPUN 6834, 제조업체 Dow)
성분 A용 압출기는 240℃의 온도로 가열되었고(3개의 구역은 각각 195℃, 220℃ 및 240℃로 가열됨), 성분 B용 압출기는 235℃의 온도로 가열되었다( 3개의 구역을 각각 200℃, 215℃ 및 235℃로 가열됨). 방사빔의 온도는 240℃로 설정하였다. 가공된 중합체의 양은 0.25 g/분/모세관으로 설정되었다. 필라멘트는 20℃의 온도에서 공기를 사용하여 냉각되었다.
PLA/CoPLA:
성분 A = PLA(폴리락트산, Ingeo, 제조사 Nature Works)
성분 B = coPLA(폴리락트산 공중합체, Ingeo, 제조사 Nature Works)
성분 A용 압출기는 240℃의 온도로 가열되었고(3개의 구역은 각각 195℃, 220℃ 및 240℃로 가열됨), 성분 B용 압출기는 235℃의 온도로 가열되었다( 3개의 구역을 각각 200℃, 215℃ 및 235℃로 가열됨). 방사빔의 온도는 240℃로 설정하였다. 가공된 중합체의 양은 0.25 g/분/모세관으로 설정되었다. 필라멘트는 20℃의 온도에서 공기를 사용하여 냉각되었다.
실시예 1 2 3 4 5 6
비교 본 발명 본 발명 본 발명 본 발명 비교
사전-고밀화 압착 롤러
A1 PET PET PET PET PET PP
B1 PE PE PE PE PE PE
A1/B1 70/30 70/30 70/30 70/30 70/30 60/40
층 T 내의 필라멘트의 유형 C/S C/S C/S C/S C/S C/S
A2 PET PP PP PP PP PP
B2 PE PE PE PE PE PE
A2/B2 70/30 60/40 40/60 60/40 40/60 60/40
층 M 내의 필라멘트의 유형 C/S C/S C/S C/S C/S C/S
평량
(층 T + 층 M)		 gsm 40+40 40+30 40+30 80+60 80+60 60+60
인장 강도 @ MD N/cm 2 1 2 2 1 3
최대 강도에서의 신율 (피크 신율) - MD % 2 115 114 121 111 126
층 T 내의 필라멘트의 직경 μm 23 22 23 23 22 x
층 M 내의 필라멘트의 직경 μm x 23 22 21 20 21
복원력 % 99 97 97 97 98 87
탄성 % 15 24 24 18 17 19
압축성 mm 0,114 0,214 0,202 0,257 0,248 0,169
두께 mm 0.76 0.89 0.84 1.43 1.38 0.89
벌키성 m3/kg 105 79 83 98 101 136
평균 수축률 % MD -6% -5% -5% -4% -5% 0%
평균 수축률 % CD -4% -4% -4% -2% -3% 0%
평균 수축률 % z 13% 25% 28% 28% 26% 2%
실시예 1-6에서, 필라멘트의 제1 사전-고밀화를 위해, 실온의 소형 롤러가 방사 빔 바로 뒤에 사용되었으며, 이는 층 T의 활성화로 인한 구조적 변화에 상당한 영향을 미쳤다 - 두께의 증가(z 방향에서)는 상당히 제한적이었다. 실시예 6은 층 M이 그 자체로 수축하지 않는다는 것을 보여준다. 실시예 1은 T 층으로 이루어진 텍스타일의 두께가 13% 증가하는 정도를 나타낸다. 텍스타일의 부피 변화를 계산하면 두께의 증가가 길이와 너비의 감소와 거의 일치하며 텍스타일의 총 부피는 변하지 않음을 알 수 있다. 실시예 2-5는 MD 및 CD 방향에서 대략 동일한 수축에서 부직포 텍스타일의 두께가 더 크게 증가함을 보여주며, 이는 또한 총 부피의 증가(약 +15%에서 +20%)에 해당하다. 이론에 얽매이지 않고 이러한 증가는 M 층의 강제 수축에 의해 발생한다고 가정한다.
실시예 7 8 9 10 11
비교 본 발명 본 발명 본 발명 본 발명
사전-고밀화 열풍 흐름 (HAK)
A1 PET PET PET PET PET
B1 PE PE PE PE PE
A1/B1 70/30 70/30 70/30 70/30 70/30
층 T 내의 필라멘트의 유형 C/S C/S C/S C/S C/S
A2 PET PP PP PP PP
B2 PE PE PE PE PE
A2/B2 70/30 60/40 60/40 60/40 40/60
층 M 내의 필라멘트의 유형 C/S C/S C/S C/S C/S
평량 gsm 40+40 40+30 40+30 80+60 80+60
층 T 내의 필라멘트의 직경 μm 22 23 35 23 22
층 M 내의 필라멘트의 직경 μm 22 21 19 22 22
복원력 % 99 98 97 97 99
탄성 % 35 40 44 38 40
압축성 mm 0,496 0,608 0,779 0,840 0,864
두께 mm 1.34 1.52 1.77 2.21 2.16
벌키성 m3/kg 60 46 44 63 65
평균 수축률 % MD -5% -6% -5% -6% -4%
평균 수축률 % CD -6% -4% -4% -6% -2%
평균 수축률 % z 92% 130% 131% 123% 119%
실시예 7-11에서, 130℃의 온도에서 열풍의 흐름이 필라멘트의 제1 사전-고밀화를 위해 방사 빔 바로 뒤에 사용되었다. 필라멘트가 압축되지 않았고 활성화 과정에서 구조적 변화가 z 방향으로 크게 발생했으며 물질의 전체 부피도 크게 증가하였다.
실시예 2-8 및 8-11에서, 본 발명에 따르면, 제1 층 T에서 코어는 중합체 A1(폴리에틸렌 테레프탈레이트, 중합체 유형 5520, 제조사 Invista)으로 구성되고 제2 층 M에서 코어는 중합체 A2( 폴리에틸렌, ASPUN 6834, 제조사 다우)로 구성된다. 인장 및 굴곡 탄성 계수의 차이는 500 MPa보다 크다.
실시예, 본 발명에 따른 실시예, 4+5 및 10+11은 본 발명에 따른 실시예와 비교하여 2+3 및 8+9가 더 작은 부피를 나타내며, 이는 주로 부직포 텍스타일의 평량의 상당한 차이에 의해 야기된다. 더 높은 총 평량은 또한 바닥층에 더 큰 부하를 나타내며, 이는 탄성 덕분에 약간 느슨하여 층의 총 부피가 감소한다.
실시예 13 14 15 16 17
본 발명 본 발명 본 발명 본 발명 본 발명
사전-고밀화 열풍 흐름 (HAK)
A1 PLA PET PET PET PP1
B1 PE PE PE PE PE
A1/B1 60/40 70/30 70/30 70/30 70/30
층 T 내의 필라멘트의 유형 C/S C/S eC/S C/S C/S
A2 PP PP PP 크림핑된 스테이플 셀룰로스 섬유 및 분말 PE PP2
B2 PE PE PE PE
A2/B2 50/50 50/50 50/50 70/30
층 M 내의 필라멘트의 유형 C/S S/S C/S C/S
평량 gsm 40+30 40+30 40+30 40+120 12.5+12.5
층 T 내의 필라멘트의 직경 um 25 23 30 30 27
층 M 내의 필라멘트의 직경 um 23 23 23 25 17
복원력 % 98 98 95 99 85
탄성 % 35 30 33 55 57
압축성 mm 0,466 0,438 0,452 3,960 0,428
두께 mm 1.33 1.46 1.37 7.20 0.45
벌키성 m3/kg 53 48 51 22 56
평균 수축률 % MD -6% -4% -9% -5% 0%
평균 수축률 % CD -4% -3% -11% -6% 0%
평균 수축률 % z 43% 108% 67% 23% 3%
실시예 13-17에서, 130℃의 온도에서 열풍의 흐름이 필라멘트의 제1 사전-고밀화를 위해 방사 빔 바로 뒤에 사용되었다. 실시예 14 및 15에서 단면이 크림핑을 지지하는 필라멘트(eC/S, S/S)가 층 중 하나에 사용되었다.
실시예 13에서, 본 발명에 따르면, 제1 층 T에서 코어는 제1 하중 지지 중합체 A1(폴리락트산, Ingeo, 제조사 Nature Works)로 구성되고 제2 층 M에서 제2 하중 지지 코어는 중합체 A2( 폴리에틸렌, ASPUN 6834, 제조사 다우)로 구성된다. 인장 및 굴곡 탄성 계수의 차이는 200 MPa보다 크다.
실시예 14-15에서, 본 발명에 따르면, 제1 층 T에서 코어는 중합체 A1(폴리에틸렌 테레프탈레이트, 중합체 유형 5520, 제조사 Invista)으로 구성되고 제2 층 M에서 코어는 중합체 A2(폴리에틸렌, ASPUN 6834 , 제조사 다우)로 구성된다. 인장 및 굴곡 탄성 계수의 차이는 500 MPa보다 크다.
실시예 16은 스펀본드 필라멘트로부터의 층 T와 크림핑된 셀룰로스 스테이플 섬유로부터의 층 M의 조합을 기술한다(에어 레이드). 필라멘트를 90° 구부리는 데 필요한 힘의 비율은 2(중합체 A1의 필라멘트): 1(셀룰로스 섬유)보다 크다.
실시예 17에서, 본 발명에 따르면, 제1 층 T에서 코어는 제1 하중 지지 중합체 A1(폴리프로필렌 1 = Unipetrol의 Mosten NB425)로 구성되고 제2 층 M에서 제2 하중 지지 코어는 중합체 A2(폴리프로필렌 2 = Total Petrochemicals의 MR 2002)로 구성된다. 굴곡 탄성 계수의 차이는 100 MPa이다.
실시예 1-5 및 7-16은 수축을 이용한다. 실시예 6과 7에는 수축하는 층이 포함되어 있지 않다.
하기 실시예 18-20은 2개의 이성분 스펀본드형 방사구와 함께 REICOFIL 5 기술을 사용하여 스펀멜트 생산 라인에서 생산된 부직포 텍스타일을 나타낸다.
실시예 18
제1 층(T)은 원형 단면의 시스/코어(C/S) 유형의 이성분 노즐을 사용하여 생성되었다. 필라멘트에서 성분 A:B의 중량비는 70:30이었다. 필라멘트의 코어는 PET(Invista의 중합체 유형 5520)로 형성되었고 시스는 PE(Dow의 ASPUN 6834)로 형성되었다. 생산 조건은 필라멘트가 임의의 방향으로 불규칙한 아치 또는 물결 모양 섹션을 형성하는 것과 같았다. HAK(열풍 나이프)와 HAF(열풍 흐름)를 사용하여 층을 사전-고밀화하였다. 제2 층(M)은 원형 단면을 가진 시스/코어(C/S) 유형의 이성분 노즐을 사용하여 생성되었으며 제1 사전-고밀화된 층에 증착되었다. 필라멘트의 성분들의 중량비는 70:30이었다. 필라멘트의 코어는 PP(Borealis의 중합체 유형 HG475FB)로 만들어졌고 시스는 PE(Dow의 ASPUN 6834)로 만들어졌다. 층의 필라멘트 자체는 크림핑을 나타내지 않는다. 두 층은 함께 HAK(열풍 나이프)와 HAF(열풍 흐름)를 사용하여 추가 사전-고밀화를 거친 후 접합 장치에서 열풍으로 완전히 연결되었다.
실시예 19
제1 층(T)는 원형 단면의 편심 코어/시스(eC/S) 유형의 이성분 노즐을 사용하여 생성되었다(사용된 노즐은 REIFENHAUSER GMBH & CO. KG MASCHINENFABRIK의 유럽 특허 출원 EP3771761에 개시된 노즐이었음). 필라멘트의 성분들의 중량비는 50:50이었다. 필라멘트의 코어는 PP(Exxon의 중합체 유형 3155)로 만들어졌고 시스는 PE(Dow의 ASPUN 6850)로 만들어졌다. 필라멘트가 크림프를 형성하도록 생산 조건을 설정하였다. HAK(열풍 나이프)와 HAF(열풍 흐름)를 사용하여 층을 사전-고밀화하였다. 제2 층 M은 제1 층과 동일한 편심 코어/시스(eC/S) 유형의 이성분 노즐을 사용하여 생성되었으며 제1 사전-고밀화 층에 증착되었다. 필라멘트에서 성분 A:B의 중량비는 45:55였다. 필라멘트의 코어는 PP(Exxon의 중합체 유형 3155, Borealis의 중합체 유형 HL712FB 4.5% 및 백색 TiO2 안료 0.6% 혼합)의 혼합물로 만들어졌으며 시스는 PE(Dow의 ASPUN 6834)로 만들어졌다. 필라멘트 자체가 크림프를 형성하도록 생산 조건을 설정하였다. 두 층은 함께 HAK(열풍 나이프) 및 HAF(열풍 흐름)를 사용하여 추가 사전-고밀화를 거친 후 접합 장치에서 열풍에 의해 연결되었다.
실시예 20
제1 층 T는 원형 단면을 가진 시스/코어(C/S) 유형의 이성분 노즐을 사용하여 생성되었다. 필라멘트에서 성분 A:B의 중량비는 70:30이었다. 필라멘트의 코어는 PET(Invista의 중합체 유형 5520)로 형성되었고 시스는 PE(Dow의 ASPUN 6834)로 형성되었다. 필라멘트가 임의의 방향으로 불규칙한 아치 또는 물결 모양 섹션을 형성하도록 생산 조건을 설정하였다. HAK(열풍 나이프)와 HAF(열풍 흐름)를 사용하여 층을 사전-고밀화하였다. 제2 층 M은 단면이 둥근 편심 코어/시스(eC/S) 유형의 이성분 노즐을 사용하여 생성되었고(사용된 노즐은 REIFENHAUSER GMBH & CO. KG MASCHINENFABRIK의 유럽 특허 출원 EP3771761에 개시된 노즐임), 제1 사전-고밀화된 층 상에 증착되었다. 필라멘트에서 성분 A:B의 중량비는 45:55였다. 필라멘트의 코어는 PP(Exxon의 중합체 유형 3155, Borealis의 중합체 유형 HL712FB 4.5% 및 백색 TiO2 안료 0.6% 혼합)의 혼합물로 형성되었고 시스는 PE(Dow의 ASPUN 6834)로 형성되었다. 이 층의 필라멘트 자체가 크림프를 형성하도록 생산 조건을 설정하였다. 두 층은 함께 HAK(열풍 나이프)와 HAF(열풍 흐름)를 사용하여 추가 사전-고밀화를 거친 후 접합 장치에서 열풍으로 완전히 상호 연결되었다.
실시예 18-20의 공정 파라미터는 위의 설명에 따라 설정되었으며 정확한 값은 아래 표에 나와 있다.
실시예 18 19 20
A1 PET PP PET
B1 PE PE1 PE
A1/B1 70/30 50/50 70/30
제1 층 필라멘트 유형 C/S eC/S C/S
A2 PP PP 배합물 PP
B2 PE PE2 PE
A2/B2 70/30 45/55 45/55
제2 층 필라멘트 유형 C/S eC/S eC/S
평량 (g/m2) 30+30 30+30 35+25
용융점 A1 200℃ 초과 150℃ 초과 200℃ 초과
용융점 B1 130℃ 131℃ 130℃
용융점 A2 161℃ 140℃ 초과 161℃
용융점 B2 130℃ 130℃ 130℃
굴곡 계수의 차이 A1-A2 500 MPa 초과 200 MPa 초과 500 MPa 초과
영률의 차이 A1-A2 500 MPa 초과 200 MPa 초과 500 MPa 초과
두께 (mm) 0,9 1,0 1,2
벌키성 (m3/kg) 66,7 54,6 50,0
강도 MD (N/5cm) 78,1 55,5 77,3
피크 신율 MD (%) 59 67 60
탄성 (%) 19 22 33
압축성 (mm) 0,17 0,22 0,37
복원력 (%) 98 86 99
평균 수축률 폭의 10% 미만 폭의 10% 미만 폭의 10% 미만
제1 층의 필라멘트 (T)
(미크론)		 24 21 25
제2 층의 필라멘트 (M)
(미크론)		 23 18 22
제1 층의 면으로부터의 내마모성 (T) 1 4 1
제2 층의 면으로부터의 내마모성 (M) 4 4 4
실시예 18-20은 예를 들어 층 무게의 다양한 조합 가능성을 보여준다. 실시예 18에서, 개별 방사구의 출력은 대칭 생성물(30+30 gsm)이 달성되도록 설정되었다. 대조적으로, 실시예 20에서는 두 방사구 모두 최적의 출력으로 설정되었으며 더 높은 평균 밀도를 갖는 필라멘트를 생성하는 방사구는 또한 단위 면적당 더 높은 중량의 필라멘트(35+25 gsm)를 생성하였다. 실시예 19에서는 필라멘트의 밀도가 동일하고 단위 면적당 필라멘트의 중량도 대칭이었다.
실시예 18-90은 또한 본 발명의 추가 가능한 이점을 보여준다. 이러한 예에서와 같이 M 및 T 층을 복합재의 외부 층으로 사용하는 경우 최종 제품은 그 자체의 '양면성'이라는 측면에서 서로 다른 특성의 이점을 활용할 수 있다. 예를 들어, 실시예 18 및 20의 하나의 외부 층은 높은 내마모성을 갖는 층 T(등급 1)에 의해 형성되고 제2 층은 저항을 거의 나타내지 않는다(등급 4). 실시예 19에서는 특성의 차이가 내마모성에서 나타나지 않지만, 예를 들어 주관적으로 인지된 연화도에서, 제품은 층 M의 측면에서 더 연화도로 평가된다.
테스트 방법
부직포 텍스타일의 "평량"은 표준 EN ISO 9073-1:1989(방법론 WSP 130.1에 해당)에 따른 테스트 방법을 사용하여 측정된다. 측정을 위해 10개 층의 부직포가 사용되었으며 샘플 크기는 10x10 cm2이다.
부직포 물질의 "두께" 또는 "측정된 높이"는 다음 방식으로 변형된 유럽 표준 EN ISO 9073-2:1995(방법론 WSP 120.6에 해당)에 따른 테스트 측정 방법론에 의해 결정된다:
1. 더 높은 변형력을 가하지 않거나 하루 이상 압력의 영향을 받지 않고(예를 들어 롤러가 생산 장비에 가하는 압력에 의해) 생산에서 채취한 샘플을 사용하여 물질을 측정해야 하며, 그렇지 않으면 물질은 표면에 최소한 24시간 동안 자유롭게 놓아두어야 한다.
2. 추가 밸러스트를 포함한 측정기 상단 암의 총 중량은 130 g이다.
여기에서 벌키성의 "재생" 또는 "복원"이라는 용어는 작용 하중의 해제 후 텍스타일의 두께와 이 텍스타일의 초기 두께 사이의 비율과 관련이 있다. 텍스타일의 두께는 EN ISO 9073-2:1995 표준에 따라 0.5 kPa의 압력에 해당하는 예비 하중을 사용하여 측정된다. 재생 측정 절차는 다음 단계로 구성된다:
1. 10 x 10 cm 치수의 텍스타일 샘플 준비한다
2. 텍스타일 1개 두께 측정한다
3. 0.5 kPa(Ts)의 압력에 상당하는 예비 하중을 이용하여 겹쳐서 놓인 5개의 텍스타일 조각의 두께를 측정한다
4. 두께 측정 장치에 5개의 텍스타일을 겹쳐서(2.5 kPa의 압력으로) 5분간 하중을 가한다
5. 장치를 해제시키고 5분간 기다린다
6. 0.5 kPa(Tr)의 압력에 해당하는 예비 하중을 이용하여 5개의 텍스타일을 겹쳐서 두께를 측정한다
7. 다음 방정식에 따라 재생을 계산한다:
재생 = Tr/Ts(단위 없음)
T = 신선한 샘플의 두께
Tr = 재생된 샘플의 두께.
여기서 "압축성"이라는 용어는 "탄성" 측정 동안 정의된 하중의 영향에 의해 부직포 텍스타일이 압축되는 거리(밀리미터)에 관한 것이다. 탄성(단위 제외) * 두께(mm)의 곱으로도 계산할 수 있다. 부직포 텍스타일의 "탄성"은 표준 EN ISO 964-1에 따른 테스트 방법을 사용하여 측정되며, 이는 다음 방식으로 변형된다:
1. 하나의 텍스타일 층의 두께를 측정한다
2. 텍스타일의 여러 샘플을 서로 겹쳐 쌓은 후의 총 두께가 적어도 4 mm, 가장 바람직하게는 5 mm가 되도록 준비한다. 서로의 위에 적층된 텍스타일 조각 그룹에는 적어도 1개의 텍스타일 조각이 포함된다
3. 적층된 텍스타일 샘플의 두께를 측정한다
4. 5 mm/분의 하중 속도로 적층된 텍스타일 샘플 그룹에 5 N의 힘이 작용하도록 허용된다
5. 클램핑 요소의 움직임에 해당하는 거리가 측정된다
6. 탄성은 다음 방정식에 따라 계산된다:
R(단위 없음) = T1(mm) / T0(mm)
또는
R(%) = T1(mm) / T0(mm) * 100%
T1 = 크기가 5 N인 하중에서 클램핑 요소의 움직임에 해당하는 거리 [mm] = 적층된 텍스타일 조각의 압축 정도
T0 = 두께(1.06 N의 예비 하중을 적용하는 표준 EN ISO 9073-2:1995에 따름) [mm].
"무한 필라멘트의 길이 대 텍스타일 길이의 비"는 세 가지 다른 방법을 사용하여 측정할 수 있다:
a) 필라멘트의 길이는 크림핑을 나타내지 않고 선형 단면으로 퍼지도록 필라멘트를 인장하여 측정한다.
b) 특정 수준에 도달하기 위해 고밀화된 텍스타일에서는 필라멘트 길이 측정을 위해 a) 방법을 사용할 수 없으므로 다음 추정치를 사용해야 한다:
a. 필라멘트를 충분히 볼 수 있는 배율로 평가된 층의 이미지를 촬영한다.
b. 하나의 단일 필라멘트가 선택되고 전체 이미지 또는 이 이미지의 적어도 일부를 통과하는 경로이다
c. 이미지에 지정된 필라멘트의 측정된 길이를 기준으로 이 필라멘트의 실제 길이를 추정한다
d. 설명된 필라멘트가 지정된 텍스타일의 길이를 측정한다
e. 예상 필라멘트 길이와 측정된 텍스타일 길이 간의 (백분율) 비율을 계산한다
c) 텍스타일에서, "부직포 물질의 필라멘트 통계적 기하학적 값에 대한 결정 방법"을 사용하는 경우, 여기서:
a. 분석을 위해 선택된 기하학적 텍스타일 표현은 Z 방향으로 샘플의 전체 두께를 유지하면서 MD 방향으로 8 mm, CD 방향으로 8 mm를 측정한다
b. 측정의 관점에서, 텍스타일의 유일한 관련 필라멘트는 절단된 샘플의 한쪽에서 유입되고 반대쪽을 통해 빠져나가는 필라멘트뿐이다
c. 최소 20개의 필라멘트를 측정해야 한다
d. 필라멘트의 길이와 측정된 텍스타일의 길이 사이의 (백분율) 비율을 계산한다.
"자유 필라멘트 섹션의 길이", 즉 결합점 또는 결합 엠보싱 사이의 자유 필라멘트 섹션 길이는 본질적으로 두 가지 다른 방법을 사용하여 결정될 수 있다:
1) 텍스타일의 2차원 이미지를 이용한 추정:
a. 필라멘트를 충분히 볼 수 있는 배율로 평가된 층의 이미지를 촬영한다
b. 자유 필라멘트 섹션을 표시한다
c. 표시된 필라멘트 섹션의 길이를 측정한다
d. 무작위 선택의 기본 규칙에 따라 최소 100개의 무작위로 선택된 필라멘트 섹션에서 측정을 수행하고, 자유 필라멘트 섹션의 중앙값 길이를 결정하기 위해 통계적 계산을 수행한다
2) 텍스타일에서 "부직포 물질에서 필라멘트의 통계적 기하학적 값에 대한 결정 방법"을 사용하는 경우, 여기서:
a. 분석을 위해 선택된 기하학적 텍스타일 표현은 Z 방향으로 샘플의 전체 두께를 유지하면서 MD 방향으로 최소 8 mm, CD 방향으로 8 mm를 측정한다
b. 측정의 관점에서 볼 때, 관련된 유일한 필라멘트는 한 접합점에서 다른 접합점으로, 또는 한 접합 엠보스에서 다른 접합점으로, 또는 대안적으로 한 접합 엠보싱에서 다른 접합점으로 이어지는 절단 샘플의 필라멘트이다.
c. 무작위 선택의 기본 규칙에 따라 최소 100개의 무작위로 선택된 필라멘트 섹션에서 측정을 수행하고 자유 필라멘트 섹션의 중앙값 길이를 결정하기 위해 통계적 계산을 수행한다.
"마틴달레 평균 내마모성 등급 테스트" 또는 "마틴달레"
도 38은 마틴달레 평균 내마모성 등급 시험을 위한 장비의 투시도이다. 도 39는 Procter and Gamble사의 공개된 특허 출원 US20200170853A1에 기재된 마틴달레 평균 내마모성 등급 시험의 보풀 평가 등급 척도이다.
부직포의 마틴달레 평균 내마모성 등급은 마틴달레 마모 테스터를 사용하여 측정된다. 테스트는 건식으로 수행된다.
· 부직포 샘플은 23±2℃ 및 50±2% 상대 습도에서 24시간 동안 조절된다.
· 각 부직포 샘플에서 직경 162 mm(6.375 인치)의 원형 샘플 10개를 자른다. 표준 펠트 조각을 직경 140 mm의 원으로 자른다.
· 먼저 절단된 펠트를 배치한 다음 절단된 부직포 샘플을 배치하여 마틴달레의 각 테스트 연마 테이블 위치에 각 샘플을 고정한다. 그런 다음 클램핑 링을 고정하여 부직포 샘플에 주름이 보이지 않도록 한다.
· 연마제 홀더를 조립한다. 연마제는 1/32 인치 두께의 38 mm 직경 FDA 준수 실리콘 고무이다(McMaster Carr에서 구입, 항목 86045K21-50A). 샘플에 9 kPa 압력을 적용하기 위해 연마제 홀더에 필요한 무게를 놓는다. 작업자 안내서의 지시에 따라 연마제가 NW 샘플과 접촉하도록 조립된 연마제 홀더를 Model #864에 놓는다.
· 아래 조건에서 Martindale 연마재를 작동한다.
○ 모드: 마모 테스트
○ 속도: 분당 47.5 사이클; 그리고
○ 주기: 16주기
· 시험이 끝난 후, 마모된 부직포를 매끄럽고 무광택의 검은색 표면에 놓고 도 14에 제공된 눈금을 사용하여 보풀 수준을 등급화한다. 각 샘플을 위에서 관찰하여 치수와 결함 수를 결정하여 평가하여, 측면에서 결함의 로프트 높이를 결정한다. 1에서 5까지의 숫자는 등급 척도와 가장 잘 일치하는 것을 기초로 할당된다. 그런 다음 마틴달레 평균 내마모성 등급을 모든 샘플의 평균 등급으로 계산하고 10분의 1 단위로 보고한다.
절차 조건에 대해 "필라멘트 단면 유형"이 알려져 있으며, 이는 이러한 필라멘트를 형성하는 데 사용되는 압출 도구의 모양으로 정의된다. 절차 조건을 알 수 없는 경우 다음 추정을 사용할 수 있다:
텍스타일 샘플을 채취하고 최소 20개 필라멘트의 필라멘트 단면 이미지를 촬영한다. 이러한 단면 이미지는 접합 위치 또는 다른 필라멘트와 접촉하는 위치가 아닌 필라멘트의 자유 부분에서 촬영한 것인데, 이러한 위치에서 변형이 예상될 수 있기 때문이다. 성분의 표면은 이미지의 모든 단면에 대해 표시되며, 즉, 각 성분에 대해 개별적으로 표시된다. 각 성분의 무게 중심 위치는 평면 물체의 기하학적 중심을 결정하는 기준으로 결정되며, 필라멘트 단면의 이 기하학적 중심이 할당되는 데카르트 좌표 [0; 0]를 사용하여 기록된다. 다음 방정식에 따르면 모든 성분의 무게 중심 위치와 모든 필라멘트 단면의 편향(deflection)(D):
D = 생성물의 절대값(x * y), 여기서 x와 y는 무게 중심 좌표이다. x, y 값 중 하나가 0이고 동시에 다른 값과 같지 않은 경우 샘플은 평가에서 제외된다.
평균값과 표준 편차는 모든 성분에 대해 계산된다.
필라멘트는 합계((평균 편향) + (표준 편차))와 전체 단면적 간의 비율이 5% 미만인 경우 크림핑에 의해 성형할 수 없는 것으로 간주된다.
필라멘트는 차이((평균 편향)에서 (표준편차)를 뺀 값)와 전체 단면적의 비율이 5% 미만인 경우 크림핑에 의해 성형할 수 없는 것으로 가정한다.
층의 "필라멘트 직경 중앙값" 값은 마이크로미터(μm) 또는 나노미터(nm)인 SI 시스템의 단위로 표시된다. 이 중앙값을 결정하려면 서로 최소 5 cm 떨어져 있는 최소 세 위치에서 부직포 샘플을 채취해야 한다. 이러한 각 샘플에서 조사된 각 층에서 최소 50개 개별 필라멘트의 직경을 측정해야 한다. 이를 위해, 예를 들어 광학 또는 전자 현미경(측정된 필라멘트의 직경에 따라 다름)을 사용할 수 있다. 한 시료의 필라멘트 직경이 다른 두 시료의 필라멘트 직경과 크게 다를 경우 이 시료를 제거하고 새 시료를 준비해야 한다.
원형 필라멘트의 경우 직경은 단면의 직경으로 측정된다. 필라멘트의 다른 단면 모양의 경우(예를 들어 단면이 속이 빈 필라멘트 또는 세 점 단면을 가진 필라멘트의 경우) 측정된 각 필라멘트의 단면적의 크기를 결정할 필요가 있으며, 필라멘트를 같은 크기의 원형 영역으로 다시 계산한다. 이 이론적인 원형 영역의 직경은 필라멘트의 직경이다.
그런 다음 세 가지 샘플 모두로 구성된 각 층에 대해 측정된 값을 단일 값 세트로 결합하고 이 값에서 중간 값을 결정한다. 필라멘트의 50% 이상이 중앙값보다 작거나 같은 직경을 갖고 필라멘트의 50% 이상이 중앙값보다 크거나 같은 직경을 갖는 것이 적용된다. 주어진 표본 값 집합의 중앙값을 결정하려면 이러한 값을 크기에 따라 정렬한 다음 이 목록의 중간에 있는 값을 선택하면 된다. 표본 집합에 짝수개의 항목이 있는 경우 중앙값은 일반적으로 위치 N/2 및 N/2+1에 있는 값의 산술 평균으로 결정된다.
여기서 "다공성"라는 용어는 이 물질이 차지하는 총 부피와 관련된 물질의 기공 부피와 관련이 있다.
이 경우 물질이 차지하는 총 부피는 부직포 텍스타일의 총 부피와 같으며 1 m2의 부직포 텍스타일에 대해 다음 방정식을 사용하여 이 부직포 텍스타일의 두께 값(높이)에서 계산할 수 있다:
Figure pct00001
물질의 다공성을 표현하는 부피 값은 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있다:
Figure pct00002
부직포 1m2당 부피 중량 값은 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있다:
Figure pct00003
중합체의 중량 밀도 값은 공지된 조성으로부터 또는 표준 ISO 1183-3:1999에 따른 측정에 의해 계산될 수 있으며, 필라멘트의 경우 이는 위에 명시된 가중 평균 밀도와 동일하다.
물질의 다공성 값은 다음 방정식을 사용하여 계산할 수 있다:
Figure pct00004
Figure pct00005
대안적으로, 다공성은 kg 단위의 부직포 텍스타일의 중량당 m3 단위의 자유 면적으로 표현될 수 있다. 이 값은 다음 공식에 따라 계산할 수 있다:
Figure pct00006
Figure pct00007
개별 층 간의 차이가 큰 층상 물질의 경우 전체 물질에 대한 총 다공성을 표현하거나 개별 층의 두께와 평량을 설정하고 주어진 층에 대한 다공성을 계산할 수 있다.
부직포 텍스타일의 "벌키성"은 유사한 조성의 부직포 텍스타일의 상호 비교 또는 대략적인 비교에만 적합한 다공성의 단순화된 표현을 나타낸다. 해당 분야의 숙련자는 계산 공식에 중합체의 밀도가 포함되지 않고 이 계산의 적합성과 한계를 평가할 수 있음을 이해할 것이다.
Figure pct00008
"핸들-O-미터(Handle-O-Meter)"(HOM) 측정으로 표현되는 부직포 텍스타일의 강성은 국제 표준 WSP 90.3에 따라 결정된다. 측정값에 대해 달리 명시되지 않는 한 샘플의 크기는 100 x 100 mm이다. HOM은 MD와 CD 방향으로 별도로 측정된다. MD 또는 CD 방향을 지정하지 않으면 이 두 값의 산술 평균이 사용된다.
"부직포 물질에서 필라멘트의 통계적 기하학적 값을 위한 결정 방법"
설명의 다음 부분은 기하학적 특성을 특성화할 목적으로 부직포 텍스타일 물질의 샘플 분석에 사용되는 소프트웨어 방법에 관한 것이다. 이 방법은 샘플에 포함된 개별 필라멘트를 식별하기 위한 기계 학습 절차를 활용한 다음, 물질 특성화에 적합한 통계 데이터를 얻기 위해 이러한 필라멘트의 기하학적 분석을 수행한다. 결과는 필라멘트의 방향 및 밀도의 분리를 포함한다. 이 분석을 수행하는 데 사용되는 작업 절차는 Math2Market GmbH에서 개발했으며 디지털 물질 실험실 소프트웨어 GeoDict의 일부이다.
1 단계: 샘플의 3차원 μCT 이미지 캡처
먼저, 샘플 부직포의 3D 이미지는 μCT 스캐너를 사용하여 이 샘플을 디지털화하여 생성된다. 3D 이미지는 각 셀(부피 요소 또는 복셀(voxel))에 대해 연구된 샘플의 해당 위치에서 X선 방사선의 감쇠 값이 결정되는 균일한 데카르트 그리드로 구성된다. 일반적으로 기공으로 형성된 영역은 이러한 감쇠 정도(가장 낮은 그레이스케일 값)가 낮은 반면, 물질 상은 더 높은 값을 나타내며, 그 크기는 특정 물질과 사용된 μCT 장비의 배열에 따라 다르다.
2 단계: 기공이 포함된 공간에서 물질을 분리할 목적으로 μCT 이미지 분할.
후속 분석을 위해 그레이스케일로 생성된 이미지는 필터링을 거치며, 이는 Non-local instrument method[1]를 통해 노이즈를 제거하기 위한 목적으로 수행된다. 이후 Otsu의 알고리즘[2]을 사용하여 도출된 전역 임계값을 사용하여 이미지를 이진 형식으로 변환한다. 이러한 바이너리 형태로의 변환을 통해, 영상의 각 복셀은 기공에 의해 생성된 공간 또는 필라멘트의 물질을 포함하도록 분류된다. 임계값 미만의 그레이스케일 값을 갖는 복셀은 기공에 의해 생성된 공간으로 분류된다. 다른 모든 복셀은 필라멘트의 물질로 분류된다. 두 절차 모두 간섭을 걸러내고 임계값과 비교하는 방법으로 GeoDict 소프트웨어의 ImportGeo 모듈이 사용된다.
3 단계: 물질 밀도 분리 분석
또한 Z 방향에 대해 물질 밀도 분리가 계산된다. 각 이미지 단면(Z 방향으로 주어진 깊이에서 생성됨)에 대해 물질 밀도는 흰색 물질 복셀 수를 해당 단면의 총 복셀 수로 나눈 값으로 계산된다. 이 분석은 GeoDict 프로그램의 MatDict 기능을 사용하여 수행된다.
4 단계: 신경망(neural network)을 사용하여 필라멘트의 중심 곡선 식별
μCT 유형 이미지에서 개별 필라멘트를 구별하는 것과 관련된 주요 작업은 이진 변환의 경우 필라멘트가 접점에서 공간에서 서로 분리되지 않는다는 사실에 있다. 이 사실은 결과적으로 여러 개체(필라멘트)가 단일 필라멘트로 잘못 분류되는 불충분한 분할을 가질 수 있다.
필라멘트를 분리하기 위해 Math2Market GmbH는 필라멘트의 중심 곡선을 식별할 수 있는 절차를 만들었다. 이러한 중심 곡선은 원본 이미지와 동일한 크기의 이진 복셀 이미지로 표시된다. 이 이미지에서 복셀은 약 100 km 거리에 있다. 필라멘트 중심에서 1-2 복셀이 표시된다.
이를 위해 신경망을 활용한 의미론적 분할 방법[3]을 사용하였다. 이미지는 이 이미지 위로 움직이는 슬라이딩 3D 입력 창을 사용하여 분석된다. 각 입력 창에 대해 입력 창 중앙에 더 작은 출력 창이 정의된다. 중립 네트워크는 입력 창의 이진 복셀 값을 분석하고 각 출력 창 복셀에 대한 예측을 생성한다. 예측된 값은 출력 창 내부의 복셀이 중앙 곡선의 일부인지 여부를 결정하다. 이러한 모든 출력 창에 대해 수집된 결과를 결합하여 원본 이미지에서 물질의 각 복셀을 분류하는 이진 이미지를 얻는다. 이러한 이미지 변환은 Tensorflow 소프트웨어 라이브러리를 사용하는 GeoDict 프로그램의 FiberFind-AI 모듈을 사용하여 수행된다[4].
5 단계: 신경망 학습을 위한 데이터 생성
앞서 언급한 변환의 성능에 사용되는 소위 신경망 훈련의 목적으로 Math2Market GmbH는 구조 생성을 위한 FiberGeo 확률 모듈을 사용하여 부직포 물질의 여러 인공 3D 이미지를 촬영하였으며 이는 GeoDict 소프트웨어 프로그램을 형성한다. 이 모듈은 필라멘트의 분석 기하학적 시각적 이미지를 세그먼트 행으로 생성한다. 동시에 2 단계에서 수행한 이진 변환 결과와 유사한 필라멘트 구조의 이진 이미지 형태로 출력을 제공한다.
분석 이미지에서 필라멘트의 치수를 약 2-3개의 복셀로 인공 섬유질 구조에 해당하는 중심 곡선의 이미지를 생성할 수 있다.
이 한 쌍의 이미지(즉, 필라멘트 이미지 및 중심 곡선 이미지)는 필라멘트 이미지를 중심 곡선 이미지로 변환할 목적으로 신경망을 훈련하는 데 사용할 수 있다. 이 절차를 통해 텍스타일은 중심 곡선 방향으로 필라멘트를 효과적으로 "수축하는 법을 학습한다".
6 단계: 이러한 필라멘트의 기하학적 표현을 생성하기 위한 목적으로 필라멘트의 중심 곡선 추적
이러한 필라멘트가 중심 곡선으로만 표시되도록 필라멘트를 줄인 후 중심 곡선이 서로 접촉하지 않는다고 가정한다. 중심 곡선 이미지에서 연결된 성분의 분석에 의한 개별 중심 곡선의 후속 분리에서는 모든 성분이 하나의 필라멘트의 중심 곡선에 해당한다고 가정한다. 연결된 성분은 동시에 물질의 부분 복셀 세트로 정의되며, 그 중 모두는 동일한 색상을 가지며 서로 접촉하는 동일한 색상의 다른 복셀을 추가하여 확대할 수 없다.
각 중심 곡선에 대해 복셀 세트 범위의 이 세트는 상호 연결된 세그먼트(파선)의 시퀀스 형태로 해당 필라멘트의 기하학적 표현을 생성하기 위해 추적된다. 이 단계는 마찬가지로 GeoDict 프로그램에서 FiberFind-AI 기능의 일부이다.
7 단계: 필라멘트 배향 분리를 위한 히스토그램 계산
모든 평면(예를 들어 평면 XY)에서 방향 배열을 찾기 위해 먼저 필라멘트의 모든 세그먼트가 이 평면에 투영된 다음 이 평면 내부의 각도가 계산된다. 그런 다음 모든 세그먼트의 각도 방향 히스토그램이 계산된다. 마지막으로 각도 방향의 이 히스토그램은 극좌표를 사용하여 묘사되어 시각화되며, 주어진 각도의 반경은 해당 방향의 발생에 비례한다. 이 분석은 나머지 두 평면(XZ 및 YZ)에 대해 반복된다.
Figure pct00009
VI. 산업상 활용성
본 발명은 압축률이 증가하고 초기 상태로 복원하는 능력이 개선된 벌키한 연질 부직포가 필요할 때마다 - 예를 들어, 본 발명에 따른 이 물질은 흡수 특성이 있는 위생 제품의 다양한 부분(예를 들어 아기 기저귀, 요실금으로 고통받는 개인용 제품, 개인 위생 제품, 기저귀 교환용 매트 등) 또는 의료용, 예를 들어 보호복, 수술용 안면 마스크, 시트 및 불침투성 물질을 포함하는 기타 제품의 산업 생산에서 - 사용될 수 있다. 추가 적용 가능성은 다양한 산업 분야, 예를 들어 보호복의 일부로 사용, 여과, 단열재, 포장 및 방음 제품의 일부로 활용, 신발, 자동차 또는 가구 산업 등에서의 활용을 포함한다. 본 발명은 특히 무한 필라멘트의 포함에 대한 요구 사항과 함께 섬유의 부피, 압축성 및 복원에 대한 요구가 증가하는 영역에서 유리하게 사용할 수 있다.
다양한 부직포 텍스타일 응용 분야의 경우 다양한 필라멘트 두께를 사용하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 흡수성 위생 제품의 톱시트 또는 백시트로 사용되는 경우 더 미세한 필라멘트가 더 유리하다(예를 들어 10-40 미크론의 직경 범위). 예를 들어, 흡수성 위생 제품의 내부 층으로 사용되는 경우 필라멘트 두께가 약간 더 높을수록 더 유리하다(예를 들어 직경 범위 15 내지 50 미크론). 예를 들어 보조 또는 포획 층 형태의 여과 제품에 사용되는 경우에 유리하다. 보조 층의 경우 일반적으로 더 큰 필라멘트 두께(약 30 내지 100 미크론)가 필요하고 반대로 부품을 캡처하는 경우 일반적으로 더 가는 필라멘트(10 내지 40 미크론)가 적합하다. 당업자는 자신의 용도에 적합한 필라멘트 두께를 쉽게 설정할 수 있을 것이다.

Claims (21)

  1. 층상 부직포 텍스타일(layered nonwoven textile)로서,
    - 필라멘트의 제1 층(T)으로서, 제1 담체 중합체(A1) 및 제1 결합 중합체(B1)를 함유하는 무한 필라멘트를 함유하며, 상기 제1 결합 중합체는 상기 무한 필라멘트의 표면의 적어도 일부를 형성하고 제1 담체 중합체(A1)보다 적어도 5℃ 더 낮은 용융 온도를 갖고, 상기 필라멘트의 제1 층(T)은 상호 이격된 결합점을 함유하고, 상기 결합점은 필라멘트를 상호 연결하고 제1 결합 중합체(B1)에 의해 형성되는, 필라멘트의 제1 층(T), 및
    - 필라멘트의 제2 층(M)으로서, 강성(stiffness)이 제1 담체 중합체(A1)의 강성보다 낮은 담체 물질, 및 상기 담체 물질 및 제1 담체 중합체(A1)보다 적어도 5℃, 바람직하게는 적어도 10℃ 더 낮은 용융점을 갖는 제2 결합 중합체(B2)를 함유하는 필라멘트를 함유하며, 상기 필라멘트의 제2 층(M)은 상호 이격된 결합점을 함유하고, 상기 결합점은 제2 층(M)의 필라멘트를 상호 연결하고 제2 결합 중합체(B1)에 의해 형성되는, 필라멘트의 제2 층(M)
    을 포함하는, 층상 부직포 텍스타일.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 필라멘트의 제1 층(T)에서 상호 인접한 결합점 사이의 중앙 간격 거리는 8 mm 이하이며, 및/또는 제2 층(M)에서 상호 인접한 결합점 사이의 중앙 간격 거리는 8 mm 이하인 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 필라멘트의 제2 층(M)에서 필라멘트의 담체 물질은 제2 담체 중합체(A2)이며, 상기 제2 담체 중합체(A2)의 인장 강도(tensile strength) 및/또는 굴곡 강도(flexural strength)는 제1 담체 중합체(A1)의 인장 강도 및/또는 굴곡 강도보다 적어도 100 MPa, 바람직하게는 적어도 200 MPa, 더 바람직하게는 적어도 300 MPa, 더 바람직하게는 400 MPa, 바람직하게는 적어도 500 MPa 더 낮고, 상기 제2 결합 중합체(B2)는 상기 필라멘트의 표면의 적어도 일부를 형성하고 제2 층(M)의 상기 필라멘트는 무한 필라멘트인 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 결합 중합체(B1) 및 제2 결합 중합체(B2)의 용융 온도는 0℃ 내지 5℃만큼 상이하거나, 상기 제1 결합 중합체(B1)는 제2 결합 중합체(B2)와 동일한 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  5. 제3항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 담체 중합체(A1) 및/또는 제2 담체 중합체(A2)는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 이들의 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 결합 중합체(B1) 및/또는 제2 결합 중합체(B2)는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드 및 이들의 공중합체를 포함하는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  7. 제3항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 담체 중합체(A1)는 제1 층(T)에서 적어도 55 중량%의 필라멘트를 형성하며 및/또는 제2 담체 중합체(A2)는 제2 층(M)에서 55 중량% 미만의 필라멘트를 형성하는 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 층(T)의 무한 필라멘트 내 중합체의 가중 평균 밀도 대 제2 층(M)의 무한 필라멘트 내 중합체의 가중 평균 밀도의 비(ratio)는 1.0 내지 1.5, 바람직하게는 1.1 내지 1.3이며, 및/또는 제1 층(T)의 평량(basis weight) 대 제2 층(M)의 평량의 비는 1.0 내지 1.5, 바람직하게는 1.1 내지 1.3인 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필라멘트의 제1 층(T)의 필라멘트 및/또는 필라멘트의 제2 층(M)의 필라멘트는 시스(sheath)/코어(core) 유형인 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필라멘트의 제1 층(T)의 필라멘트 두께의 중앙값은 필라멘트의 제2 층(M)의 필라멘트 두께의 중앙값의 0.8 내지 1.5배, 바람직하게는 0.9 내지 1.4배, 가장 바람직하게는 1 내지 1.3배의 범위인 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 필라멘트의 제2 층(M)의 필라멘트의 두께는 30 미크론 미만, 바람직하게는 26 미크론 미만인 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 결합 중합체(B1) 및/또는 제2 결합 중합체는 적어도 80 중량%, 바람직하게는 적어도 90 중량%의 폴리에틸렌을 함유하는 것을 특징으로 하는, 부직포 텍스타일.
  13. 층상 부직포 텍스타일의 제조 방법으로서,
    a) 제1 담체 중합체(A1) 및 상기 제1 담체 중합체(A1)보다 적어도 5℃ 더 낮은 용융 온도를 갖는 제1 결합 중합체(B1)를 용융시킨 다음, 이를 제1 방사 빔(spinning beam)의 방사구(spinneret)에 공급하여 제1 결합 중합체(B1)에 의해 형성된 표면의 적어도 일부를 갖는 무한 필라멘트를 형성한 후, 이러한 형성된 필라멘트를 냉각 및 연신(drawing out)하고 후속적으로 이를 러닝 벨트(running belt) 상에 증착시켜, 필라멘트의 제1 층(T)을 형성하는 단계,
    b) 필라멘트의 제2 층(M)을 필라멘트의 제1 층 상에 증착시키는 단계로서, 제2 층(M)의 필라멘트는 제1 담체 중합체(A1)의 강성보다 낮은 강성을 갖는 담체 물질, 및 상기 담체 물질 및 제1 담체 중합체(A1)의 용융점보다 적어도 5℃ 또는 바람직하게는 적어도 10℃ 더 낮은 용융점을 갖는 제2 결합 중합체(B2)를 함유하는, 단계, 및
    c) 그 후, - 100℃ 내지 250℃, 바람직하게는 120℃ 내지 220℃, 더 바람직하게는 90℃ 내지 140℃, 가장 바람직하게는 110℃ 내지 130℃로 가열된 공기의 효과에 의해 - 제1 결합 중합체(B1)로부터의 필라멘트 사이에 형성된 결합점의 생성에 의한 필라멘트의 제1 층(T)을 고밀화시키고(condolidating), 제2 결합 중합체(B2)로부터 형성된 결합점의 생성에 의한 필라멘트의 제2 층(M)을 고밀화시키는 단계
    를 포함하는, 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 단계 b)에서, 제2 결합 중합체(B2) 및 담체 물질이 용융되고, 상기 담체 물질은 제1 담체 중합체(A1)의 강성보다 적어도 100 MPa, 바람직하게는 적어도 200 MPa, 더 바람직하게는 적어도 300 MPa, 더 바람직하게는 적어도 400 MPa, 더 바람직하게는 적어도 500 MPa 더 낮은 굴곡 및 인장 강성을 갖는 제2 담체 중합체(A2)이고, 상기 제2 담체 중합체(A2) 및 제2 결합 중합체(B2)는 제2 방사 빔의 방사구로 공급되고, 이에 의해 제2 결합 중합체(B2)에 의해 형성된 표면의 적어도 일부를 갖는 무한 필라멘트가 형성되고, 이에 따라 이러한 형성된 필라멘트는 냉각 및 연신되고 후속적으로 러닝 벨트의 필라멘트의 제1 층(T) 상에 증착되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 단계 c)에서, 가열된 공기는 200 내지 20,000 ms, 바람직하게는 200 내지 15000 ms, 가장 바람직하게는 200 내지 10000 ms의 기간 동안 층(T, M)에 작용하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제13항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 c)에서, 가열된 공기는 층(T, M)을 통해 유도되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 단계 c)에서, 가열된 공기는 0.2 내지 4.0 m/s, 바람직하게는 0.4 내지 1.8 m/s 범위의 속도로 층(T, M)을 통과하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  18. 제13항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 b) 후, 단계 c) 전에 수행되는 층(T, M)의 사전-고밀화(pre-consolidation) 단계를 추가로 포함하고, 상기 층의 사전-고밀화는 층(T, M)을 80℃ 내지 180℃, 바람직하게는 90℃ 내지 150℃, 가장 바람직하게는 110℃ 내지 140℃ 범위의 온도까지 가열하여 결합 중합체(B1, B2)를 부분적으로 연화(soften)시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 단계 b) 후에 수행되는 사전-고밀화 단계에서, 가열된 공기는 1 내지 10,000 ms, 바람직하게는 2 내지 1,000 ms, 가장 바람직하게는 4 내지 200 ms 동안 층(T, M)에 적용되고, 사전-고밀화 단계에서 열풍(hot air)의 적용 기간은 단계 c)에서 열풍의 적용 시간의 0.5배 미만인 것을 특징으로 하는, 방법.
  20. 제18항 또는 제19항에 있어서,
    상기 사전-고밀화 단계에서, 가열된 공기는 층(T, M)에 적용되고, 상기 공기는 층(T, M)을 통해 0.1 내지 10 m/s, 바람직하게는 0.8 내지 4 m/s 범위의 속도로 유동하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  21. 제13항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단계 a) 후, 단계 b) 전에 수행되는 층(T)의 사전-고밀화 단계를 추가로 포함하고, 상기 사전-고밀화는 층(T)을 80℃ 내지 180℃, 바람직하게는 90℃ 내지 150℃, 가장 바람직하게는 110℃ 내지 140℃ 범위의 온도로 가열하여 제1 결합 중합체(B1)를 부분적으로 연화시킴으로써 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
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