KR20230018432A - 기재 형성 장치 - Google Patents
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Abstract
기재를 제조하기 위한 방법 및 장치가 기술된다. 구성요소를 유체 공급부 내로 도입하기 위한 방법 및 장치가 또한 제공된다. 방법은 제1 유체 공급부를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 유체 공급부는 일부 실시예에서 발포체로서 구성될 수 있다. 방법은 또한 구성요소 피드 시스템 및 구성요소의 공급부를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 방법은 일부 측면에서 이덕터 내의 유체 공급부에 구성요소를 도입하는 단계를 포함할 수 있다. 유체 공급부 및 구성요소를 포함하는 생성된 슬러리는 헤드박스를 통해 전달될 수 있다. 생성된 슬러리는 탈수되어 구성요소를 포함하는 기재를 제공할 수 있다.
Description
본 발명은 기재를 형성하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 기재를 형성하기 위한 발포체 형성 방법 및 장치에 관한 것이다.
기저귀, 기저귀 팬티, 훈련용 팬티, 성인용 실금 제품, 및 여성용 위생 제품과 같은 개인 위생 제품은 다양한 기재를 포함할 수 있다. 예를 들어, 기저귀는 흡수성 구조체, 부직포 물질, 및 필름을 포함할 수 있다. 유사하게, 미용 티슈, 와이프, 및 와이퍼는 또한 다양한 기재를 포함할 수 있다. 이들 제품에서의 기재 중 일부는 천연 및/또는 합성 섬유를 포함할 수 있다. 일부 제품에서, 일부 기재는 기재 및/또는 최종 제품 자체에 추가적인 기능을 제공하기 위해 상이한 유형의 구성요소를 포함할 수도 있다.
예를 들어, 기재에 첨가하는 것이 바람직할 수 있는 이러한 하나의 구성요소는 초흡수성 물질(SAM)을 포함한다. SAM은 입자 또는 섬유의 형태로 구성될 수 있고, 흡수 용량을 증가시키기 위해 기재에서 일반적으로 사용된다. 기저귀와 같은 개인 위생 흡수 제품의 흡수 시스템은 종종 SAM을 포함한다. SAM 입자 또는 섬유를 셀룰로오스 섬유와 혼합하여 흡수성 코어를 형성하는 형성 챔버를 이용하는 것을 포함하여, SAM으로 기재를 형성하기 위한 공정이 존재한다. SAM은, 다른 잠재적인 단점들 중에서, 유체의 흡수 및 겔화로부터 부피의 증가로 인해 젖었을 때 처리하기 어려울 수 있기 때문에, 이들 공정은 일반적으로 건조 환경에서 완료된다. 그러나, 대안적인 기재 형성 공정은 액체와 같은 유체를 사용하여, 이러한 기재의 제조 및 성능에서 다양한 다른 특징 및 효율을 제공하는 기재를 생성할 수 있다.
따라서, 기재를 형성하기 위한 유체 공급부 내에 구성요소를 도입하기 위한 방법 및 장치를 개발할 필요가 있다. 또한, 구성요소를 포함하는 기재를 형성하기 위한 방법 및 장치를 개발할 필요성이 존재한다. 기재를 형성하기 위한 개선된 헤드박스를 개발할 필요성도 존재한다.
일 실시예에서, 기재를 형성하기 위한 장치가 제공된다. 장치는 제1 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프를 포함할 수 있다. 장치는 구성요소 피드 시스템을 포함할 수도 있다. 구성요소 피드 시스템은 구성요소 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역 및 유출구 도관을 포함할 수 있다. 장치는 또한 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관 및 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 이덕터를 포함할 수 있다. 제1 유체 공급부 및 제2 유체 공급부 중 적어도 하나는 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 이덕터는 제1 방출구를 포함할 수 있다. 장치는 제1 유체 공급부 및 이덕터의 제1 방출구와 유체 연통하는 헤드박스를 포함할 수 있다. 장치는 또한 헤드박스를 통해 전달된 생성된 슬러리를 수용하도록 구성된 형성 표면을 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 기재를 형성하기 위한 또 다른 장치가 제공된다. 장치는 제1 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프를 포함할 수 있다. 장치는 구성요소 피드 시스템을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템은 구성요소 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템은 또한 유출구 축을 포함하는 유출구 도관을 포함할 수 있다. 장치는 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관을 통해 구성요소의 공급부 및 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 이덕터를 포함할 수 있다. 이덕터는 제1 방출구를 포함할 수 있다. 장치는 이덕터의 제1 방출구 및 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 혼합 접합부를 추가로 포함할 수 있다. 제1 혼합 접합부는 제2 방출구를 포함할 수 있다. 장치는 혼합 접합부의 제2 방출구와 유체 연통하는 헤드박스를 포함할 수 있다. 장치는 헤드박스를 통해 전달된 생성된 슬러리를 수용하도록 구성된 형성 표면을 추가로 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에서, 기재를 형성하기 위한 또 다른 장치가 제공된다. 장치는 제1 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프를 포함할 수 있다. 장치는 구성요소 피드 시스템을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템은 구성요소 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템은 또한 유출구 도관 축을 포함하는 유출구 도관을 포함할 수 있다. 장치는 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관 및 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 이덕터를 추가로 포함할 수 있다. 이덕터는 방출구를 포함할 수 있다. 장치는 이덕터의 방출구와 유체 연통하는 헤드박스를 포함할 수 있다. 장치는 헤드박스를 통해 전달된 생성된 슬러리를 수용하도록 구성된 형성 표면을 더 포함할 수 있다.
당업자를 위해 충분히 실시가능한 개시 내용을, 첨부 도면이 참조되는 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 기재한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 공급부 내에 구성요소를 도입하고 구성요소를 포함하는 기재를 형성하기 위한 예시적인 방법의 공정 개략도이다.
도 2는 도 1의 공정 개략도에 도시된 대로 헤드박스 상류의 구성요소 피드 시스템, 2개의 혼합 접합부, 및 2개의 유체 공급부의 상세 모식도이다.
도 3은 도 2의 구성요소 피드 시스템의 제1 혼합 접합부 및 유출구 도관의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성요소를 유체 공급부 내에 도입하고 구성요소를 포함하는 기재를 형성하기 위한 대안적인 예시적인 방법의 공정 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성요소를 유체 공급부 내에 도입하고 구성요소를 포함하는 기재를 형성하기 위한 다른 대안적인 예시적인 방법의 공정 개략도이다.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성요소를 유체 공급부 내에 도입하고 구성요소를 포함하는 기재를 형성하기 위한 다른 대안적인 예시적인 방법의 공정 개략도이다.
도 5는 예시적인 헤드박스의 정면, 상면, 사시도이며, 명료성을 위해 상부 표면이 제거된다.
도 6은 도 5의 헤드박스의 상부 평면도이다.
도 7은 도 5의 헤드박스의 배면 평면도이다.
도 8은 도 6의 8-8 선을 따라 취한 측면, 상면, 사시, 단면도이며, 상단 표면이 도시되어 있다.
도 9는 도 6의 8-8 선을 따라 취한 측 단면도이며, 상단 표면이 도시되어 있다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복적인 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위해 의도된다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 유체 공급부 내에 구성요소를 도입하고 구성요소를 포함하는 기재를 형성하기 위한 예시적인 방법의 공정 개략도이다.
도 2는 도 1의 공정 개략도에 도시된 대로 헤드박스 상류의 구성요소 피드 시스템, 2개의 혼합 접합부, 및 2개의 유체 공급부의 상세 모식도이다.
도 3은 도 2의 구성요소 피드 시스템의 제1 혼합 접합부 및 유출구 도관의 단면도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성요소를 유체 공급부 내에 도입하고 구성요소를 포함하는 기재를 형성하기 위한 대안적인 예시적인 방법의 공정 개략도이다.
도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성요소를 유체 공급부 내에 도입하고 구성요소를 포함하는 기재를 형성하기 위한 다른 대안적인 예시적인 방법의 공정 개략도이다.
도 4c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 구성요소를 유체 공급부 내에 도입하고 구성요소를 포함하는 기재를 형성하기 위한 다른 대안적인 예시적인 방법의 공정 개략도이다.
도 5는 예시적인 헤드박스의 정면, 상면, 사시도이며, 명료성을 위해 상부 표면이 제거된다.
도 6은 도 5의 헤드박스의 상부 평면도이다.
도 7은 도 5의 헤드박스의 배면 평면도이다.
도 8은 도 6의 8-8 선을 따라 취한 측면, 상면, 사시, 단면도이며, 상단 표면이 도시되어 있다.
도 9는 도 6의 8-8 선을 따라 취한 측 단면도이며, 상단 표면이 도시되어 있다.
본 명세서 및 도면에서 참조 문자의 반복적인 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징 또는 요소를 나타내기 위해 의도된다.
본 발명은 구성요소를 포함하는 기재를 생성할 수 있는 방법 및 장치에 관한 것이다. 본 발명은 발포체 형성을 통해 제조된 기재의 예를 제공하지만, 본원에서 기술된 방법 및 장치가 습식-레이드 및/또는 에어-레이드 제조 공정에 도움이 되도록 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
각 예는, 설명하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하려는 것이 아니다. 예를 들어, 일 실시예 또는 도면의 일부로서 예시되거나 기술된 특징들은 여전히 추가적인 실시예를 만들기 위해 또 다른 실시예 또는 도면에 대해 사용될 수 있다. 본 발명내용은 이러한 수정과 변경을 포함하려는 것이다.
본 발명내용의 요소들 또는 본 발명내용의 바람직한 실시예(들)을 도입할 때, "한", "하나", "그", "상기" 라는 구는 그 요소들의 하나 이상이 존재함을 의미하는 것이다. "포함하는", "구비하는", "갖는" 이라는 용어들은, 포괄적인 것이며, 열거된 요소들 외의 다른 추가 요소들이 존재할 수도 있음을 의미한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, "제1", "제2", "제3" 등의 용어는 특정한 순서를 지정하지 않으며, 본 발명의 다양한 특징부들을 언급할 때 상이한 발생을 구별하기 위한 수단으로서 사용된다. 본 발명내용의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명내용의 많은 수정과 변형이 이루어질 수 있다. 따라서, 본원에서 설명한 예시적인 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 데 사용되어서는 안 된다.
정의
본원에서 사용된 대로, 용어 "발포체 형성된 제품"은 고체, 액체 및 분산된 기포의 혼합물을 포함하는 현탁액으로 형성된 제품을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "발포체 형성 공정"은 고체, 액체 및 분산된 기포의 혼합물을 포함하는 현탁액을 포함하는 제품을 제조하기 위한 공정을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "발포성 유체"는 발포체 형성 공정에서 다른 성분과 상용 가능한 임의의 하나 이상의 공지된 유체를 의미한다. 적절한 발포성 유체는 물을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "발포체 반감기"는 초기 발생한 발포체 질량의 절반이 액체 물로 되돌아갈 때까지 경과된 시간을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "층"은 유사한 구성요소 및 구조로 구성된 기재의 z 방향으로 기재의 영역을 제공하는 구조를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "부직 웹"은, 편직 웹에서와 같은 식별가능한 방식은 아니지만 상호 연결된 개별적인 섬유들이나 실들의 구조를 갖는 웹을 의미한다.
본원에서 사용된 바와 같이, 명시적으로 달리 언급하지 않는 한, 재료 조성과 관하여 사용될 경우, 용어 "퍼센트", "%", "중량 퍼센트", "중량 기준 퍼센트" 각각은 명시적으로 달리 언급한 경우를 제외하고는 성분의 중량 기준 양을 총 중량의 백분율로서 지칭한다.
본 명세서에서 용어 "개인 위생 흡수 용품"은 신체로부터 배출되는 다양한 액체, 고체, 반고체 삼출물을 흡수 및 함유하기 위해 착용자의 신체에 붙여 위치되거나 근접하게(즉, 신체와 인접하게) 위치되도록 의도되고 및/또는 맞추어진 용품을 지칭한다. 예는 기저귀, 기저귀 팬츠, 훈련용 팬츠, 청소년 팬츠, 수영 팬츠, 그리고 제한되지는 않지만 월경 패드 또는 팬츠를 포함하는 여성 위생 제품, 요실금 제품, 의료용 의복, 수술용 패드 및 붕대 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
용어 "겹(ply)"은 다층 제품 내의 개별 층을 지칭하며, 여기서 개별적인 겹들이 서로 병렬로 배치될 수 있다.
용어 "겹이 형성된" 또는 "접합된" 또는 "결합된"은 본 명세서에서 2개의 요소의 결합, 접착, 연결, 부착 등을 지칭한다. 두 요소는, 그들이 서로 직접적으로 또는 각각이 중간 요소들에 직접적으로 접합될 때와 같은, 서로 간접적으로 결합, 접착, 연결, 부착 등이 될 때에 함께 겹이 형성되거나, 접합되거나 또는 결합된 것으로 고려될 것이다. 한 요소의 다른 요소에 대한 겹 형성, 접합 또는 결합은 연속적 또는 단속적 접합을 통해 일어날 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이 용어 "초흡수성 물질"은, 가장 유리한 조건 하에서, 0.9중량% 염화나트륨을 함유하는 수용액 내에 자신의 중량의 적어도 약 10배, 또는 자신의 중량의 적어도 약 15배, 또는 자신의 중량의 적어도 약 25배를 흡수할 수 있는 초흡수성 중합체 및 초흡수성 중합체 조성물을 포함하는 수-팽윤성(water-swellable), 수-불용성 유기 또는 무기 물질을 지칭한다.
방법 및 장치
일 실시예에서, 본 발명은 기재(12)를 형성할 수 있는 방법 및 장치(10)에 관한 것이다. 도 1은 발포체 형성된 제품인 기재(12)를 제조하기 위한 발포체 형성 공정의 일부로서 사용될 수 있는 예시적인 장치(10)의 개략도를 제공한다. 장치(10)는 제1 유체 공급부(16)를 유지하도록 구성된 제1 탱크(14)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유체 공급부(16)는 발포체일 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 유체(18)의 공급부에 의해 제공되는 유체를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유체 공급부(16)는 섬유(20)의 공급부에 의해 제공되는 복수의 섬유를 포함할 수 있지만, 다른 실시예에서, 제1 유체 공급부(16)는 복수의 섬유가 없을 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 또한 계면활성제(22)의 공급부에 의해 제공되는 계면활성제를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 이하에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 제1 탱크(14)는 믹서(24)를 포함할 수 있다. 믹서(24)는 제1 유체 공급부(16)를 혼합(예를 들어, 교반)하여 유체, 섬유(존재하는 경우), 및 계면활성제를 공기 또는 일부 다른 가스와 혼합하여 발포체를 생성할 수 있다. 믹서(24)는 또한 발포체를 섬유(존재하는 경우)와 혼합하여 섬유의 발포체 현탁액을 생성하는데, 여기서 발포체는 섬유를 보유하고 분리해서 (예를 들어, 제1 탱크(14)에서의 혼합 공정의 인공물로서) 발포체 내에서 섬유의 분포를 용이하게 한다. 균일한 섬유 분포는, 예를 들어 강도 및 시각적 외관 품질을 포함하는 바람직한 기재(12)를 촉진할 수 있다.
장치(10)는 또한 제2 유체 공급부(28)를 유지하도록 구성된 제2 탱크(26)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유체 공급부(28)는 발포체일 수 있다. 제2 유체 공급부(28)는 유체(30)의 공급부에 의해 제공되는 유체 및 계면활성제(32)의 공급부에 의해 제공되는 계면활성제를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 유체 공급부(28)는 제1 유체 공급부(16)에 존재하는 섬유에 더하여 또는 이에 대한 대안으로서 복수의 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제2 탱크(26)는 믹서(34)를 포함할 수 있다. 믹서(34)는 제2 유체 공급부(28)를 혼합하여 유체 및 계면활성제를 공기 또는 일부 다른 가스와 혼합하여 발포체를 생성할 수 있다.
제1 탱크(14) 및 제2 탱크(26) 중 하나 또는 둘 모두에 대해, 제1 유체 공급부(16) 또는 제2 유체 공급부(28)는 발포체를 형성하기 위해 작용할 수 있다. 일부 실시예에서, 발포성 유체 및 다른 성분은 약 50체적%보다 큰 공기 함량, 바람직하게는 약 60체적%보다 큰 공기 함량을 갖는 다공성 발포체를 형성하도록 작용한다. 소정의 측면들에서, 약 60% 내지 약 95%, 또 다른 측면에서는 약 65% 내지 약 85%의 공기 함량을 갖는 고팽창 발포체가 형성된다. 소정의 실시예들에서, 발포체는 팽창비(팽창된 안정적 발포체 내에서의 다른 성분에 대한 공기의 체적)가 1:1보다 크도록 기포가 도입되게 작용할 수 있으며, 소정의 실시예들에서 공기:다른 성분의 비는 약 1.1:1 내지 약 20:1 또는 약 1.2:1 내지 약 15:1 또는 약 1.5:1 내지 약 10:1 또는 심지어 약 2:1 내지 약 5:1일 수 있다.
발포체는 당 업계에 공지된 하나 이상의 수단에 의해 생성될 수 있다. 적절한 방법의 예는, 제한 없이, 예로 믹서(24, 34)에 의한 적극적인 기계적 교반, 압축 공기의 주입 등을 포함한다. 고-전단, 고속 믹서의 사용을 통하여 성분을 혼합하는 것은 원하는 고다공성 발포체의 형성에 사용하기에 특히 적합하다. 다양한 고-전단 믹서가 당 업계에 공지되어 있으며 본 발명과 함께 사용하기에 적절하다고 믿어진다. 고-전단 믹서는 전형적으로 발포체 전구체를 유지하는 탱크 및/또는 발포체 전구체가 통과하는 하나 이상의 파이프를 사용한다. 고-전단 믹서는 일련의 스크린 및/또는 로터를 사용하여 전구체를 기능하게 할 수 있고 성분과 공기의 적극적인 혼합을 일으킬 수 있다. 특정 실시예에서, 내부에 하나 이상의 로터 또는 임펠러 및 관련된 스테이터를 갖는 제1 탱크(14) 및/또는 제2 탱크(26)가 제공된다. 유동 및 전단을 유발하기 위해 로터 또는 임펠러가 고속으로 회전된다. 예를 들어, 공기는 다양한 위치에서 탱크 내로 도입되거나 단순히 믹서(24, 34)의 작용에 의해 빨아들여질 수 있다. 구체적인 믹서 설계가 원하는 혼합 및 전단을 달성하는데 필요한 속도에 영향을 미칠 수 있지만, 소정의 실시예들에서, 적절한 로터 속도는 약 500rpm 보다 클 수 있으며, 예를 들어 약 1000rpm 내지 약 6000rpm 또는 약 2000rpm 내지 4000rpm일 수 있다. 소정의 실시예들에서, 로터 기반의 고-전단 믹서와 관련하여, 믹서(24, 34)는 발포체 내의 정점(vertex)이 소멸되거나 충분한 체적 증가가 달성될 때까지 발포체와 함께 가동될 수 있다.
또한, 발포 공정은 단일 발포체 발생 단계 또는 제1 탱크(14) 및/또는 제2 탱크(26)를 위한 연속적인 발포체 발생 단계들에서 달성될 수 있다는 점이 주목된다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제1 탱크(14) 내의 제1 유체 공급부(16)의 모든 구성요소(예를 들어, 유체(18), 섬유(20), 및 계면활성제(22)의 공급)가 함께 혼합되어 발포체가 형성되는 슬러리를 형성할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 개별 성분이 발포성 유체, 형성된 초기 혼합물(예를 들어, 분산액 또는 발포체)에 첨가될 수 있으며, 그 후 나머지 성분이 초기 발포된 슬러리에 첨가된 다음 모든 성분은 최종 발포체를 형성하도록 작용할 수 있다. 이와 관련하여, 임의의 고체를 첨가하기 전에 유체(18)와 계면활성제(22)가 초기에 혼합되고 초기 발포체를 형성하도록 작용할 수 있다. 원하는 경우, 섬유가 그 후 물/계면활성제 발포체에 첨가될 수 있으며 그 다음에 추가로 작용하여 최종 발포체를 형성할 수 있다. 추가 대안으로서, 유체(18) 및 섬유(20), 예로 고밀도 셀룰로오스 펄프 시트는 적극적으로 더 높은 컨시스턴시로 혼합되어 초기 분산액을 형성할 수 있으며, 그 후 발포성 계면활성제, 추가 물 및 다른 성분, 예로 합성 섬유가 첨가되어 제2 혼합물을 형성하고, 제2 혼합물은 그 후 혼합되고 작용하여 발포체를 형성한다.
제1 탱크(14) 내에 제1 유체 공급부(16)를 형성하는 발포체 및/또는 제2 탱크(26) 내에 제2 유체 공급부(28)를 형성하는 발포체의 발포체 밀도는 특정 용도 및 사용된 섬유 스톡과 같은 다양한 인자에 따라 달라질 수 있다. 일부 실시예에서, 예를 들면, 발포체의 발포체 밀도는 약 100g/L 초과, 예컨대 약 250g/L 초과, 예컨대 약 300g/L 초과일 수 있다. 발포체 밀도는 일반적으로 약 800g/L 미만, 예컨대 약 500g/L 미만, 예컨대 약 400g/L 미만, 예컨대 약 350g/L 미만이다. 일부 실시예에서, 예를 들면, 일반적으로 약 350g/L 미만, 예컨대 약 340g/L 미만, 예컨대 약 330g/L 미만의 발포체 밀도를 가진 낮은 밀도 발포체가 사용된다.
일부 실시예에서, 장치(10)는 또한 제1 펌프(36) 및 제2 펌프(38)를 포함할 수 있다. 제1 펌프(36)는 제1 유체 공급부(16)와 유체 연통할 수 있고, 제1 유체 공급부(16)를 펌핑하여 제1 유체 공급부(16)를 전달하도록 구성될 수 있다. 제2 펌프(38)는 제2 유체 공급부(28)와 유체 연통할 수 있고, 제2 유체 공급부(28)를 펌핑하여 제2 유체 공급부(28)를 전달하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 펌프(36) 및/또는 제2 펌프(38)는 추진 공동형 펌프 또는 원심 펌프일 수 있지만, 다른 적절한 유형의 펌프가 사용될 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 이하에서 더 논의되는 바와 같이, 일부 실시예에서, 장치에는 단일 유체 공급부를 제1 유체 공급부(16) 및 제2 유체 공급부(28)로 펌핑할 수 있는 단일 펌프가 제공될 수 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 장치(10)는 또한 구성요소 피드 시스템(40)을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)은 도 2에 나타낸 구성요소 공급 영역(42)의 부분 절개 부분에 도시된 대로 구성요소(44) 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역(42)을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)은 또한 유출구 도관(46)을 포함할 수 있다. 유출구 도관(46)은 단면 형상이 원형일 수 있거나, 예로 슬롯을 형성하도록 직사각형 방식으로 구성될 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)은 호퍼(48)를 포함할 수도 있다. 호퍼(48)는 구성요소 공급 영역(42)에 결합될 수 있고 구성요소(44)의 공급부를 구성요소 공급 영역(42)에 리필링하는 데 사용될 수 있다.
일부 실시예에서, 구성요소 피드 시스템(40)은 벌크 고형분 펌프를 포함할 수 있다. 본원에서 사용될 수 있는 벌크 고형분 펌프의 일부 예는 나사/나사송곳, 벨트, 진동 트레이, 회전 디스크, 또는 구성요소(44)의 공급부를 취급하고 방출하기 위한 다른 공지된 시스템을 이용하는 시스템을 포함할 수 있다. 다른 유형의 공급기가 구성요소 피드 시스템(40)에 사용될 수 있는데, 예를 들어, 성분 공급기, 예컨대, 미국 오하이오주 프리몬트 소재의 크리스티 머신 앤드 컨베이어에 의해 제조된 것들이 사용될 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)은 일부 실시예에서 컨베이어 시스템으로서 구성될 수도 있다.
구성요소 피드 시스템(40)은 또한 유체 제어 시스템(50)을 포함할 수 있다. 유체 제어 시스템(50)은 구성요소(44)의 공급부가 배치되는 유체 공급부 내로의 가스 연행을 제어하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 유체 제어 시스템(50)은 하우징(52)을 포함할 수 있다. 하우징(52)은 구성요소 피드 시스템(40) 주위에 가압 밀봉 부피를 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 유체 제어 시스템(50)은, 구성요소 피드 시스템(40)을 둘러싸는 별도의 하우징(52)이 필요하지 않을 수 있도록, 구조물 구성요소 피드 시스템(40) 자체에 일체형 부품으로서 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 유체 제어 시스템(50)은 일부 실시예에서 블리드 오리피스(54)를 포함할 수도 있다.
구성요소(44)의 공급부는 미립자 및/또는 섬유의 형태일 수 있다. 본원에서 설명된 바와 같은 일 실시예에서, 구성요소(44)의 공급부는 미립자 형태의 초흡수성 물질(SAM)일 수 있다. 일부 실시예에서, SAM은 섬유의 형태일 수 있다. 물론, 이하에서 더 설명되는 바와 같이, 다른 유형의 구성요소는 또한 본원에서 설명되는 바와 같은 장치(10) 및 방법에서 사용되는 것으로 고려된다. 본원에서 설명된 바와 같은 구성요소 피드 시스템(40)은, 본원에서 설명된 장치(10) 및 방법에 사용되는 유체 또는 발포체에 대한 노출을 최소화하면서 건조 환경에서 가장 적절하게 유지되는 구성요소(44)의 공급부에 특히 유익할 수 있다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 일부 실시예에서, 본원에 기술된 장치(10) 및 방법은 제1 혼합 접합부(56) 및 제2 혼합 접합부(58)를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)는 이덕터일 수 있다. 제1 혼합 접합부(56)는 구성요소 피드 시스템(40)의 유출구 도관(46)과 유체 연통할 수 있고 제2 유체 공급부(28)와 유체 연통할 수 있다. 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 혼합 접합부(56)는 제1 유입구(60) 및 제2 유입구(62)를 포함할 수 있다. 제1 유입구(60)는 유출구 도관(46)을 통해 구성요소(44)의 공급부와 유체 연통할 수 있다. 제2 유입구(62)는 제2 유체 공급부(28)와 유체 연통할 수 있다. 제1 혼합 접합부(56)는 또한 방출구(64)를 포함할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)는 동축 이덕터로서 구성될 수 있다. 예를 들어, 바람직한 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)는 제1 혼합 접합부(56)의 제1 유입구(60)의 제1 유입구 축(66)이 구성요소(44)의 공급을 제공하는 유출구 도관(46)의 유출구 축(68)과 동축이 되도록 구성될 수 있다. 제1 혼합 접합부(56)는 또한 방출구(64)의 방출축(70)이 유출부 도관(46)의 유출부 축(68)과 동축이 되도록 구성될 수 있다. 이와 같이, 제1 혼합 접합부(56)는 제1 유입구(60)의 제1 유입구 축(66)이 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)의 방출축(70)과 동축일 수 있도록 구성될 수 있다. 제2 유체 공급부(28)를 제1 혼합 접합부(56)에 제공하는 제2 유입구(62)는 제1 혼합 접합부(56)의 측면 상에서 제1 혼합 접합부(56)로 진입하도록 설정될 수 있다. 제1 유입구(60)에서 진입하는 제2 유체 공급부(28)를 갖는 것이 아니라, 방출축(70)에 동축 방식으로 제1 유입구(60)로 구성요소(44)의 공급부가 전달되도록 하는 이러한 구성은, 유체 공급부의 동기력을 사용하여 유체 공급부와 구성요소를 혼합하는 대부분의 이덕터 구성과 반대이지만, 본원에서 설명된 바와 같은 제1 혼합 접합부(56)에 이점을 제공한다.
이덕터로서 구성될 때, 제1 혼합 접합부(56)는 구성요소 피드 시스템(40)으로부터 구성요소(44)의 공급부를 제2 유체 공급부(28)와 혼합할 수 있다. 제2 유체 공급부(28)를 제2 유입구(62)에서의 제1 혼합 접합부(56) 내로 그리고 제1 혼합 접합부(56)를 통해 전달함으로써, 제2 유체 공급부(28)는 구성요소(44)의 공급부에 동기 압력을 제공한다. 동기 압력은 구성요소(44)의 공급부 및 구성요소 피드 시스템(40) 상에 진공을 생성하여, 제2 유체 공급부(28)에서 혼합되고 연행되도록 구성요소(44)의 공급부를 흡인하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예에서, 동기 압력은 1.5 in Hg 미만의 구성요소(44)의 공급부 상에 진공을 생성할 수 있지만, 다른 실시예에서, 동기 압력은 5 in Hg 이상, 또는 10in Hg 이상의 구성요소(44)의 공급부 상에 진공을 생성할 수 있다.
유체 제어 시스템(50)은 제2 유체 공급부(28)에 대한 구성요소(44)의 공급부의 적절한 분포 및 연행을 관리하는 것을 도울 수 있고, 구성요소 피드 시스템(40)의 하류에 있는 제2 유체 공급부(28) 내에서 유체의 연행을 제어하는 것을 도울 수 있다. 예를 들어, 구성요소 피드 시스템(40)을 둘러싸는 하우징(52)이 없는 경우, 구성요소(44)의 공급이 제2 유체 공급부(28) 내로 계량될 때 추가 유체(예를 들어, 공기와 같은 주변 가스)가 제2 유체 공급부(28) 내로 연행될 수 있다. 또한, 제2 유체 공급부(28)가 구성요소 피드 시스템(40) 상에 동기 압력을 생성하는 경우, 구성요소(44)의 공급부를 당기는 진공은 추가 공기가 제2 유체 공급부(28)에 연행되게 할 수 있다. 일부 상황에서, 제2 유체 공급부(28)에 추가 공기를 연행하는 것이 바람직할 수 있지만, 다른 상황에서, 제1 혼합 접합부(56)에서 제2 유체 공급부(28)에 구성요소(44)의 공급을 입력하면서 제2 유체 공급부(28)의 가스 함량을 제어하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 제2 유체 공급부(28)가 발포체인 일부 상황에서, 발포체 내의 가스 함량의 양은 발포체가 제1 혼합 접합부(56)를 통과할 때 상대적으로 고정된 상태로 유지되는 것이 바람직할 수 있다. 따라서, 유체 제어 시스템(50)은 구성요소(44)의 공급부가 제2 유체 공급부(28)와 혼합될 때 제2 유체 공급부(28)에 연행되는 가스의 양을 방지하거나 적어도 제어하는 것을 돕기 위해 구성요소 피드 시스템(40)을 통한 압력 및 가스 흐름을 제어하는 것을 도울 수 있고, 제2 유체 공급부(28)에 의해 생성된 구성요소(44) 공급부 및 구성요소 피드 시스템(40)에 대한 동기 압력을 상쇄하는 것을 도울 수 있다.
일부 실시예에서, 유체 제어 시스템(50)은 구성요소 피드 시스템(40)을 밀봉하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 전술한 바와 같이, 유체 제어 시스템(50)은 구성요소 피드 시스템(40) 상에 밀봉부를 제공하기 위한 하우징(52)을 포함할 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)을 밀봉하는 것은 구성요소(44)의 공급이 제1 혼합 접합부(56) 내의 제2 유체 공급부(28) 내로 도입될 때 제2 유체 공급부(28) 내의 추가 공기 연행을 방지하는 데 도움을 줄 수 있다.
그러나, 일부 실시예에서, 유체 제어 시스템(50)에 대한 추가 능력을 또한 포함하는 것이 유리할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 유체 제어 시스템(50)은 블리드 오리피스(54)를 포함할 수 있다. 블리드 오리피스(54)는 대기 기류와 같은 유체 흐름을 블리드인하도록 구성하여 구성요소 피드 시스템(40)의 추가 유체 흐름 제어를 제공할 수 있다. 블리드 오리피스(54)는 하우징(52) 내부의 가스 흐름(예, 공기 흐름)을 블리드인하여 구성요소 피드 시스템(40)을 둘러싸는 하우징(52) 내의 공기 흐름 및 압력을 제어하는 것을 도울 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)에 대기 기류의 약간의 블리드인을 제공하기 위해 블리드인 오리피스(54)를 제공함으로써, 제1 혼합 접합부(56)에서 제2 유체 공급부(28)의 백-스플래싱이 감소되거나 제거될 수 있다는 것이 발견되었다. 제1 혼합 접합부(56)에서 제2 유체 공급부(28)의 백-스플래싱을 감소시키는 것은, 특히 구성요소 피드 시스템(40)이 SAM과 같은 건조 미립자를 전달할 수 있는 경우에, 구성요소 피드 시스템(40)이 막히거나 청소되어야 하는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다. 다른 공정 조건 하에서, 유사한 이유로 구성요소 피드 시스템(40)을 완전히 밀봉하는 것이 바람직할 수 있다.
추가적으로 또는 대안적으로, 유체 제어 시스템(50)은, 하류 장애물이 제1 혼합 접합부(56)를 지나 장치(10)에서 발생하는 경우와 같은 일부 상황에서 구성요소 피드 시스템(40)의 백필링을 방지하기 위해 추가 가스 흐름(예, 공기 흐름) 및/또는 양압을 제공하도록 구성될 수 있다. 장애물이 증가된 압력을 생성하는 이러한 경우에, 제2 유체 공급부(28)는 구성요소 피드 시스템(40)을 백필링하려는 요구를 가질 수 있다. 유체를 구성요소 피드 시스템(40) 내로 백필링하는 것은, 특히 구성요소(44)의 공급이 SAM과 같은 건조 구성요소인 경우에, 처리에 해로울 수 있다. 양압을 구성요소 피드 시스템(40)에 제공할 수 있도록 구성된 유체 제어 시스템(50)은 구성요소 피드 시스템(40)의 이러한 백-필링을 방지하는 것을 도울 수 있다.
또한, 유체 제어 시스템(50)의 다른 추가 양태가, 전술한 블리드 오리피스(54)에서 공기 블리드-인 및/또는 양압에 대한 대안으로서 또는 부가하여 구성요소 피드 시스템(40)에 진공을 공급하는 것을 포함하지만 이에 한정되지 않는, 구성요소 피드 시스템(40)에 대한 적절한 수준으로 가스 흐름 및 압력을 유지하기 위해 사용될 수 있는 것으로 고려된다.
도 3에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)는 벤투리 섹션(72)을 포함할 수도 있다. 벤투리 섹션(72)은 벤투리 섹션(72)을 통과하는 제2 유체 공급부(28)의 속도를 증가시킬 수 있는 제1 혼합 접합부(56)의 네킹 영역일 수 있고, 이에 따라, 구성요소 피드 시스템(40) 내의 구성요소(44)의 공급부에서 제2 유체 공급부(28)에 의해 생성된 진공 압력을 증가시킬 수 있고, 제2 유체 공급부(28) 내의 구성요소(44)의 공급을 연행하는 것을 도울 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)에 대한 구성요소(44)의 공급을 제공하는 유출구 도관(46)의 원위 단부(74)는 벤투리 섹션(72)에 배치될 수 있다. 유출구 도관(46)의 원위 단부(74)의 위치는 제1 혼합 접합부(56) 및 구성요소 피드 시스템(40)으로부터 방출될 때 제2 유체 공급부(28)의 압력 둘 다를 제어하기 위한 하나의 방법으로서 벤투리 섹션(72) 내에서 조정될 수 있다.
제1 혼합 접합부(56)는 또한 제2 유체 공급부(28)가 제1 혼합 접합부(56)에 진입할 때와 비교하여 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)를 빠져나갈 때에 구성요소(44)를 포함하는 제2 유체 공급부(28)의 전달에 대한 압력 제어를 제공할 수 있다. 제2 유체 공급부(28)는 제1 혼합 접합부(56) 이전에 제2 유체 압력으로 전달될 수 있다. 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소를 포함하는 제2 유체 공급부(28)는 방출 압력에서 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)를 빠져나갈 수 있다. 제1 혼합 접합부(56) 이전의 제2 유체 압력과 방출 압력 사이의 압력차가 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 압력 차이는 제2 유체 공급부(28)의 유량을 변화시킴으로써 제어될 수 있다. 일부 실시예에서, 이러한 압력 차이는 제1 혼합 접합부(56)의 벤투리 섹션(72)에서 유출구 도관(46)의 원위 단부(74)의 위치에 의해 제어될 수 있다. 예를 들어, 유출구 도관(46)의 원위 단부(74)가 벤투리 섹션(72) 내로 더 이동되는 경우, 벤투리 섹션(72)을 통해 흐르게 하는 제2 유체 공급부(28)의 면적이 감소되고, 따라서 제2 유체 공급부(28)의 공급 압력이 증가된다. 유출구 도관(46)의 원위 단부(74)가 벤투리 섹션(72) 밖으로 더 이동되는 경우(즉, 구성요소 공급 시스템(40)을 향해 다시 이동되는 경우), 벤투리 섹션(72)을 통해 흐르게 하는 제2 유체 공급부(28)에 대한 면적이 증가하므로, 구성요소 피드 시스템(40) 상의 진공 레벨과 같이 제1 혼합 접합부(56)로 진입하는 제2 유체 공급부(28)의 공급 압력은 감소된다. 일부 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56) 이전의 제2 유체 압력과 방출 압력 사이의 압력 차를 제곱 인치당 25 파운드(psi) 이하, 보다 바람직하게는 20 psi 미만, 또는 15 psi 미만, 또는 10 psi 미만, 또는 5 psi 미만으로 제어하는 것이 바람직하다.
제1 혼합 접합부(56) 내의 제2 유체 공급부(28) 내로의 구성요소(44) 공급부의 향상된 혼합 및 전달을 생성할 수 있는 제1 혼합 접합부(56)의 다른 특징은, 제2 유체 공급부(28)를 제공하는 제2 유입구(62)가 구성요소 피드 시스템(40)으로부터 제1 혼합 접합부(56)까지 구성요소(44)의 공급을 제공하는 유출구 도관(46)의 원위 단부(74)의 상류에 있다는 점일 수 있다. 이러한 구성으로, 제2 유체 공급부(28)는 구성요소(44)의 공급부의 상류에 있는 제1 혼합 접합부(56)로 진입하여 구성요소(44)의 공급부 중 임의의 것이 제1 혼합 접합부(56)의 내부 표면과 맞물리거나 달라붙는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 도 3에 도시된 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56) 내의 제2 유체 공급부(28)에 연행될 때, 유출구 도관(46)의 출구 축(68)과 제1 혼합 접합부(56)의 방출구 축(70)의 동축 성질 및 제2 유체 공급부(28)의 제1 혼합 접합부(56) 내로의 상류 진입은 구성요소(44)의 공급부의 진입구 주위에 환형 유체 보호부를 생성할 수 있다.
구성요소 피드 시스템(40)의 단일 유출구 도관(46) 및 단일 제1 혼합 접합부(56)가 도 1 내지 도 3에 도시되어 있지만, 유출구 도관(46)은 제2 유체 공급부(28)와 구성요소(44)의 공급부를 혼합하기 위해 2개 이상의 제1 혼합 접합부(56)를 공급하도록 2개 이상의 도관으로 분할될 수 있는 것으로 고려되는 점에 주목해야 한다. 이러한 구성에서, 제2 유체 공급부(28)는 제1 혼합 접합부(56)와 동수의 도관을 포함할 수 있다. 구성요소(44)의 공급부를 제2 유체 공급부(28)와 혼합하기 위해 하나 초과의 유출구 도관(46) 및 하나 초과의 제1 혼합 접합부(56)를 가짐으로써, 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소를 포함하는 제2 유체 공급부(28)의 더 큰 유량이 달성될 수 있다.
일부 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)는 전술한 바와 같은 동축 이덕터 이외의 상이한 구성의 이덕터일 수 있음이 또한 고려된다. 예를 들어, 제1 혼합 접합부(56)는 슬롯 이덕터로서 형상화된 이덕터일 수 있는 것으로 고려된다.
도 1을 다시 참조하면, 장치(10)는 일부 실시예에서 제2 혼합 접합부(58)를 포함할 수 있다. 제2 혼합 접합부(58)는 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소를 포함하는 제2 유체 공급부(28)를 제1 유체 공급부(16)와 혼합하는 기능을 제공할 수 있다. 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소를 포함하는 제2 유체 공급부(28)가 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)를 빠져나감에 따라, 제2 혼합 접합부(58)로 전달될 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 제1 펌프(36)에 의해 제2 혼합 접합부(58)에 전달될 수 있다. 제2 혼합 접합부(58)는 제1 유체 공급부(16) 및 임의의 그의 구성요소(예를 들어, 유체(18), 섬유(20), 계면활성제(22))를 제2 유체 공급부(28) 및 임의의 그의 구성요소(예를 들어, 유체(30), 계면활성제(32)) 및 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소와 혼합하여 생성된 슬러리(76)를 제공할 수 있다. 생성된 슬러리(76)는 제2 혼합 접합부(58)로부터 제2 혼합 접합부(58)의 방출구(78)를 통해 헤드박스(80)로 전달될 수 있다. 일부 실시예에서, 도 3에 도시된 대로, 제2 혼합 접합부(58)의 방출구(78)와 헤드박스(80) 사이 분리가 있을 수 있다. 그러나, 다른 실시예에서, 제2 혼합 접합부(58)의 방출구(78)는 헤드박스(80)와 일체형일 수 있다.
장치(110) 및 기재(12)를 형성하는 방법의 대안적인 실시예는 도 4a에 도시되어 있다. 도 4a는 본원에서 언급되지 않는 한 도 1 내지 도 3에 기술된 바와 같은 장치(10) 및 방법과 동일한 구성요소를 갖는다. 도 4a의 장치(110)는 제1 유체 공급부(16)를 유지하기 위한 제1 탱크(14)만을 포함한다. 도 4a의 장치(110) 및 방법은 제2 유체 공급부(28)를 포함하는 제2 탱크(26)를 포함하지 않는다. 제1 유체 공급부(16)는 유체(18)의 공급부, 섬유(20)의 공급부, 및 계면활성제(22)의 공급부를 포함할 수 있다. 장치(110)는 또한 도 1 내지 도 3과 관련하여 전술한 바와 같은 구성요소 피드 시스템(40), 유체 제어 시스템(50), 및 혼합 접합부(56)를 포함할 수 있다. 이러한 구성에 기초하여, 제1 펌프(36)는 제1 유체 공급부(16)를 제1 혼합 접합부(56)로 전달할 수 있다. 구성요소 피드 시스템(40)은 전술한 바와 같이 구성요소(44)의 공급부를 제1 혼합 접합부(56)로 전달할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)는 도 3을 참조하여 설명한 대로 이덕터, 보다 바람직하게 동축 이덕터일 수 있다. 제1 혼합 접합부(56)는 제1 유체 공급부(16)를 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소와 혼합할 수 있고, 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)를 빠져나가고 헤드박스(80)로 전달되는 생성된 슬러리(76)를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)는 헤드박스(80)와 별개일 수 있지만, 일부 실시예에서, 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(64)는 헤드박스(80)에 일체형일 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 유체 공급부(16)는, 생성된 슬러리(76)를 제공하기 위해 구성요소(44)의 공급부와 혼합될 유체(18) 및 계면활성제(22)를 포함할 수 있지만, 어떠한 섬유도 없을 수 있다. 다른 실시예들에서, 제1 유체 공급부(16)는, 생성된 슬러리(76)를 제공하기 위해 구성요소(44)의 공급부와 혼합될 유체(18), 섬유(20), 및 계면활성제(22)를 포함할 수 있다.
기재(12)를 형성하기 위한 장치(210) 및 방법의 다른 대안적인 실시예가 도 4b에 도시되어 있다. 장치(10)는 제1 유체 공급부(16)와 유체 연통할 수 있는 제1 펌프(36)를 포함할 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 유체(18) 및 계면활성제(22)의 공급부를 포함할 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 접합부(17)에서 분할될 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 2개의 제어 밸브(23)를 지나 계속될 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 도관(19)에서 제어 밸브(23) 중 하나를 지나 헤드박스(80)를 향해 계속될 수 있다. 섬유(20)의 공급부는 제어 밸브(23)를 지나 제1 유체 공급부(16)에 첨가될 수 있다. 바람직하게는, 섬유(20)의 공급부는 발포체와 같은 유체의 공급부로 제1 유체 공급부(16)에 제공될 수 있다.
제1 유체 공급부가 접합부(17)에서 분할될 때, 제1 유체 공급부(16)는 제1 혼합 접합부(56)를 향해 도관(21) 내의 제2 제어 밸브(23)를 지나 펌핑될 수 있다. 이러한 도관 내의 유체 공급부는 제2 유체 공급부(28)로서 지칭될 수 있다. 제2 유체 공급부(28)는 (제1 유체 공급부(16)로부터의) 유체(18) 및 계면활성제(22)의 공급부를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 도 4b에 도시된 대로, 섬유(20') 공급부를 제2 유체 공급부(28)에 부가하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게는, 섬유(20')의 공급부는 발포체와 같은 유체의 공급부로 제1 유체 공급부(16)에 제공될 수 있다.
도 4b에 도시된 실시예에서, 구성요소(44)의 공급부는 전술한 바와 같이 제1 혼합 접합부(56)에서 제2 유체 공급부(28)에 추가될 수 있다. 장치(210)는 제1 혼합 접합부(64)의 방출구(64)의 하류에 있는 구성요소(44)를 포함하는 제1 혼합 접합부(56)의 출력부(65)를 포함할 수 있다. 제1 혼합 접합부(56)의 출력부(65)에서 유체 및 구성요소(44)의 공급부는 헤드박스(80) 내에 제1 입력부(67)를 제공할 수 있다. 제1 유체 공급부(16)는 제2 입력부(69)를 헤드박스(80) 내에 제공할 수 있다. 제1 입력부(67)는 헤드박스(80) 내로 제2 입력부(69)로부터 분리될 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 구성요소(44)를 포함하는 제1 입력부(67)는 z 방향 분할기(71)(라멜라로도 지칭됨)에 의해 제2 입력부(69)로부터 분리될 수 있고, 따라서, 유체 공급부(16, 28)는 헤드박스(80)를 통해 전달되어 생성된 슬러리(76)를 제공하므로 유체 공급부(16, 28)는 헤드박스(80)의 적어도 일부에 대해 서로 분리될 수 있다. 이렇게 함으로써, 생성된 슬러리(76)는 2개의 상이한 층을 제공하여 2층 기재(12)를 제공할 수 있다.
또 다른 대안적인 실시예가 도 4c에 도시되어 있다. 도 4c는 도 2에 도시된 구성과 유사하지만, 블리드인 오리피스(154)는 구성요소(44)가 구성요소 피드 시스템(40)의 유출구 도관(46)에 진입한 후 구성요소(44)의 공급부에 제어된 유체 흐름을 제공할 수 있지만, 제1 혼합 접합부(56)의 상류에 있는 도 4c의 구성으로 제공된다. 이러한 구성은, 구성요소(44)의 공급부가 제1 혼합 접합부(56) 내의 제2 유체 공급부(28)와 혼합될 때에 제2 유체 공급부(28) 내의 유체의 연행을 제어하는 것을 돕기 위해 구성요소(44)의 공급부에 유체(예를 들어, 액체, 가스, 또는 발포체)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 블리드인 오리피스(154)에 발포체의 흐름을 첨가하는 것은, 제2 유체 공급부(28)와 혼합될 때 추가 가스(예를 들어, 공기)가 구성요소(44)의 공급부에 혼입되는 것을 방지하는 것을 도울 수 있다.
생성된 슬러리(76)를 전달하기 위해 사용된 장치(10, 110, 210) 및 방법이 본원에 설명된 바와 같은지, 또는 다른 장치 및/또는 방법인지에 상관없이, 헤드박스(80)가 제공되어 생성된 슬러리(76)를 추가로 전달하여 기재(12)를 형성할 수 있다. 도 5 내지 도 9에 도시된 바와 같이, 헤드박스(80)는 기계 방향(81) 및 교차 방향(83)을 가질 수 있다. 기계 방향(81)은 헤드박스(80)를 통한 생성된 슬러리(76)의 전달 방향이다. 생성된 슬러리(76)는 명확성을 위해 도 5 내지 도 9에 도시되지 않는다.
헤드박스(80)는 적어도 하나의 유동 섹션(82)을 포함할 수 있다. 도 5 내지 도 9에 도시된 헤드박스(80)의 실시예에서, 헤드박스(80)는 2개의 유동 섹션(82)을 포함한다. 도 5에 도시된 바와 같이, 유동 섹션(82)은 교차 방향(83)으로 서로 이격될 수 있지만, 기계 방향(81) 및 교차 방향(83)에 의해 정의된 동일한 일반 평면에 있을 수 있다. 하나보다 많은 유동 섹션(82)을 포함하는 일부 실시예에서, 유동 섹션(82)은 하나의 유동 섹션(82)이 기계 방향(81) 및 교차 방향(83)에 의해 정의된 평면에 수직인 z 방향(85)으로 다른 유동 섹션(82)의 상단에 배치되도록 배열될 수 있는 것으로 고려된다. 하나보다 많은 유동 섹션(82)을 포함하는 일부 실시예에서, 2개의 유동 섹션(82)은 서로 실질적으로 유사하게 구성될 수 있다. 그러나, 하나의 유동 섹션(82)은 비제한적으로 형성하고자 하는 기재(12)의 특징과 같은 다양한 인자에 따라 다른 유동 섹션(82)과 상이하게 구성될 수 있는 것으로 또한 고려된다. 또한, 2개의 유동 섹션(82)이 도 5 내지 도 9의 실시예에 도시되어 있지만, 헤드박스(80)는 3개 이상의 유동 섹션(82)을 포함할 수 있는 것으로 고려된다. 유동 섹션(82)의 수는 생성된 슬러리(76)의 다양한 유량, 기재(12)의 원하는 폭, 및/또는 기재(12)의 z 방향 층의 수를 달성하도록 조정될 수 있다.
각각의 유동 섹션(82)은 (도 8 및 도 9에 표지된) 바닥 표면(84) 및 상단 표면(86)을 포함할 수 있다. 상단 표면(86)은 헤드박스(80)의 내부 특징부를 도시하는데 명확성을 위해 도 5 내지 도 7로부터 제거된다. 유동 섹션(82)은 또한 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)을 포함할 수 있다. 제2 측면(88)은 제1 측면(87)과 대향할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)은 기계 방향(81)에 평행한 축을 중심으로 서로 대칭이 되도록 구성될 수 있다. 도 6에 가장 잘 도시된 바와 같이, 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)은 유동 섹션(82)의 내부(89)에 대해 볼록한 제1 부분(87a, 88a)을 각각 포함할 수 있다. 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)은 또한 유동 섹션(82)의 내부(89)에 대해 오목한 제2 부분(87b, 88b)을 각각 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)은 각각 기계 방향(81)으로 제1 부분(87a) 및 제2 부분(88b)의 길이를 따라 변화하는 곡률 반경을 포함할 수 있다. 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)은 각각의 측면(87, 88)이 변곡 세그먼트(90)를 포함하도록 구성될 수 있다. 변곡 세그먼트(90)는 제1 및 제2 측면(87, 88)의 제1 부분(87a, 88a)과 제2 부분(87b, 88b) 사이의 천이부로서의 역할을 할 수 있다. 변곡 세그먼트(90)는 선형 세그먼트일 수 있거나, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이 더 급격할 수 있다 (변곡 세그먼트(90)는 식별을 위해 점으로 표시됨).
내부(89)는, 제1 측면 프로파일(77) 및 제2 측면 프로파일(79)을 포함하는 도 6에 도시된 바와 같이, 내부(89)의 평면도로부터 볼 때 기계 방향 측면 프로파일을 포함할 수 있다. 제1 측면 프로파일(77)은 제1 측면(87)의 프로파일일 수 있고, 제2 측면 프로파일(79)은 내부(89)의 평면도로부터 보았을 때 제2 측면(88)의 프로파일일 수 있다. 제1 측면 프로파일(77) 및 제2 측면 프로파일(79)은 각각 유동 섹션(82)의 내부(89)에 대해 볼록한 제1 부분(87a, 88a)을 각각 포함할 수 있고, 각각은 유동 섹션(82)의 내부(89)에 대해 오목한 제2 부분(87b, 88b)을 각각 포함한다. 예를 들어, 이들 측면 프로파일(77, 79)은 제1 측면(87), 제2 측면(88), 상단 표면(86), 및 바닥 표면(84)이 있는지 여부, 또는 이러한 측면(87, 88) 및 상단 및 바닥 표면(86, 84)이 명확히 경계가 정해지지 않는지 여부, 예를 들어 유동 섹션(82)의 내부(89)가 타원형인 단면과 같은 매끄러운 표면 및 곡률에 의해 정의되는 경우, 얻어질 수 있다.
헤드박스(80)는 각각의 유동 섹션(82)이 유입구(91)를 포함하도록 구성될 수 있다. 각각의 유동 섹션(82)은 또한 유출구(92)를 포함할 수 있다. 도 7의 헤드박스(80)의 배면도에 도시된 바와 같이, 일부 실시예에서, 유입구(91)는, 생성된 슬러리(76)를 헤드박스(80)로 전달하는 원형 단면 도관에 연결될 수 있도록 단면 형상이 원형일 수 있다. 물론, 유입구(91)는 다른 단면 형상을 가질 수 있는 것으로 고려된다. 또한, 헤드박스(80)의 유입구(91)는 위에서 논의된 제2 혼합 접합부(58) 또는 제1 혼합 접합부(56)의 방출구(78)의 일부를 형성할 수 있는 것으로도 고려된다.
도 6의 좌측 유동 섹션(82)에 대해 도시된 바와 같이, 유입구(91)에서의 내부(89)의 폭 W1은 유출구(92)에서의 내부(89)의 폭 W2보다 작을 수 있다. 본원에서의 목적을 위해, 폭 W1 및 W2는 헤드박스(80)의 교차 방향(83)에 평행한 방향으로 그리고 기계 방향(81) 및 교차 방향(83)에 의해 정의된 평면에서 제1 측면(87)과 제2 측면(88) 사이에서 측정되는 것으로 정의된다.
도 9에 도시된 바와 같이, 유동 섹션(82)의 내부(89)는 유출구(92)에서 내부(89)의 높이 H2 보다 큰 유입구(91)에서 높이 H1을 포함할 수 있다. 본원의 목적을 위해, 높이 H1 및 H2는 기계 방향(81) 및 교차 방향(83)에 의해 정의된 평면에 수직인 z 방향(85)에 평행한 방향으로 바닥 표면(84)과 상단 표면(86) 사이에서 측정되는 것으로 정의된다. 또한 도 9에 도시된 바와 같이, 상단 표면(86) 및 바닥 표면(84)이 z 방향(85)으로 유입구(91)와 유출구(92) 사이 유동 경로의 변화를 제공하도록 유동 섹션(82)의 내부(89)가 구성된다.
일부 실시예에서, 유동 섹션(82)의 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)각각은 유동 확산부(87c, 88c)를 각각 포함할 수 있다. 유동 확산부(87c, 88c)는 각각 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)의 제1 부분(87a, 88a)인 유입구(91)에 더 가까울 수 있다. 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)의 제1 부분(87a, 88a) 각각은 각각 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)의 제2 부분(87b, 88b)인 유입구(91)에 더 가까울 수 있다.
생성된 슬러리(76)가 각각의 유입구(91)를 통해 헤드박스(80)에 진입할 때, 생성된 슬러리(76)는 먼저 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)의 유동 확산부(87c, 88c) 및 유동 섹션(82)의 내부(89)로 각각 진입한다. 여기서, 생성된 슬러리(76)의 유동 경로는 교차 방향(83)으로 그의 폭을 증가시킨다. 제1 측면(87) 및 제2 측면(88)의 유동 확산부(87c, 88c)를 각각 통과한 후, 생성된 슬러리(76)는 제1 및 제2 측면(87, 88)의 제1 부분(87a, 88a)에 의해 각각 전달될 때 더 실질적으로 폭이 팽창한다. 그런 다음, 생성된 슬러리(76)의 흐름은 제1 및 제2 측면(87, 88) 각각에 대한 변곡 세그먼트(90)를 통과하고, 최종적으로 제1 및 제2 측면(87, 88)의 제2 부분(87b, 88b)에 의해 각각 전달된다. 중요하게는, 생성된 슬러리(76)의 흐름 폭의 이러한 제어된 확장 및 제1 및 제2 측면(87, 88)의 제1 부분(87a, 88a) 및 제2 부분(87b, 88b)의 조합은 각각 헤드박스(80)를 통과할 때 생성된 슬러리(76)의 와류 또는 다른 난류 특성을 감소시키는 유동 섹션(82)의 내부(89) 전체에 걸쳐 개선된 흐름을 제공한다. 따라서, 유동 섹션(89)의 내부(89)의 측면 프로파일(77, 79)(예를 들어, 제1 및 제2 측면(87, 88))은, 기재(12)를 형성하기 위해 원하는 폭 및 높이로 팽창하면서, 생성된 슬러리(76)가 헤드박스(80) 내에 있는 시간을 최소화하는 데 유익한 구성을 생성한다. 이는, 생성된 슬러리(76)의 일부를 형성하는 액체에 대한 노출 시간을 최소화하는 것이 바람직하기 때문에 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소가 SAM과 같은 건조 아이템인 경우 상당한 처리 장점이 될 수 있다.
또한, 유동 섹션(82)의 내부(89)의 변하는 높이 및 폭의 구성은 헤드박스(80)를 통해 생성된 슬러리(76)에 대해 향상된 유동 일관성을 제공하는 것을 돕는 것으로 여겨진다. 전술한 바와 같이, 유입구(91)에서의 내부(89)의 폭 W1은 유출구(92)에서의 내부(89)의 폭 W2보다 작아서 생성된 슬러리(76)가 기재(12)의 원하는 폭으로 교차 방향(83)으로 확산될 수 있게 한다. 생성된 슬러리(76)가 헤드박스(80)를 통과할 때 내부(89)의 폭이 증가함에 따라, 내부(89)의 높이는 감소하고 있다. 전술한 바와 같이, 유입구(91)에서 내부(89)의 높이 H1은 유출구(92)에서 유동 섹션(82)의 내부(89)의 높이 H2보다 크다. 폭이 증가함에 따라 (89) 내부(89)의 높이를 감소시킴으로써, 헤드박스(80)의 내부(89)를 통한 생성된 슬러리(76)의 흐름은 보다 층류 방식으로 유지된다. 다시, 이는 생성된 슬러리(76)가 헤드박스(80) 내에 있는 시간을 감소시키는 것을 돕는데, 이는 전술한 바와 같이, 액체에 대한 노출 시간을 최소화하는 것이 바람직하기 때문에 생성된 슬러리(76)가 SAM과 같은 건조 아이템에 대한 구성요소(44)의 공급부로부터 구성요소를 포함할 때 유리할 수 있다.
또한, 유입구(91)와 유출구(92) 사이의 상단 표면(86)과 바닥 표면(84) 사이 z 방향(85)으로의 아크 형상은 생성된 슬러리(76)의 흐름에 대한 향상된 제어를 제공하고, 헤드박스(80)를 통한 생성된 슬러리(76)의 흐름의 와류 또는 다른 난류를 감소시키는 것을 도울 수 있으며, 또한 구성요소(44)의 공급부로부터의 구성요소에 대해 전술한 이점을 부가하는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 이러한 아크 형상은, 특히 발포체 형성 공정에서 사용될 때, 형성되는 기재(12) 내의 교차 방향(83)을 가로질러 보다 일관된 평량 및 섬유 배향을 제공할 수 있는 것으로 여겨진다.
도 1 및 도 4를 다시 참조하면, 장치(10, 110, 210)는 또한 헤드박스(80)의 유출구(92)를 빠져나온 후에 생성된 슬러리(76)가 피착되는 형성 표면(94)을 포함할 수 있다. 형성 표면(94)은 직조 벨트 또는 스크린과 같은 유공성 시트, 또는 생성된 슬러리(76)를 수용하기 위한 임의의 다른 적절한 표면일 수 있다. 일부 실시예에서, 생성된 슬러리(76)는 형성 표면(94)의 상단에 있을 수 있는 다른 미리 형성된 기재 상에 피착될 수 있다. 장치(10, 110)는 또한 형성 표면(94) 상의 생성된 슬러리(76)로부터 액체를 제거하도록 구성될 수 있는 탈수 시스템(96)을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 탈수 시스템(96)은 생성된 슬러리(76)로부터 액체를 끌어당기기 위해 생성된 슬러리(76)에 진공을 제공하도록 구성될 수 있고, 그렇게 함으로써, 복수의 섬유(20) 및 구성요소(44)를 포함하는 생성된 슬러리(76)를 기재(12)로 회전시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 장치(10, 110, 210)는 또한 건조 시스템(98)을 포함할 수 있다. 건조 시스템(98)은 생성된 슬러리(76) 및/또는 기재(12)을 추가로 건조시키도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 장치(10, 110, 210)는 기재(12)를 롤 방식으로 감도록 구성될 수 있는 권취 시스템(99)을 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 장치(10, 110, 210)는 기재(12)를 페스툰하거나, 임의의 다른 적절한 구성으로 기재(12)를 수집할 수 있다.
발포성 유체
본원에서 설명된 바와 같은 발포체 형성 공정은 발포성 유체를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 발포성 유체는 (중량 기준) 발포체의 약 85% 내지 약 99.99%를 포함할 수 있다. 일부 실시예들에서, 발포체를 제조하는 데 사용되는 발포성 유체는 (중량 기준) 발포체의 적어도 약 85%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포성 유체는 (중량 기준) 발포체의 약 90% 내지 약 99.9%%를 포함할 수 있다. 소정의 다른 실시예들에서, 발포성 유체는 발포체의 약 93% 내지 99.5% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 95% 내지 약 99.0%를 포함할 수 있다. 바람직한 실시예에서, 발포성 유체는 물일 수 있지만, 다른 공정은 다른 발포성 유체를 이용할 수 있는 것으로 고려된다.
발포성 계면활성제
본원에 기술된 바와 같은 발포체 형성 공정은 하나 이상의 계면활성제를 이용할 수 있다. 발포성 액체 및 임의의 부가적인 성분과 함께 섬유와 계면활성제는 건조 공정보다 더 오랫동안 높은 정도의 다공성을 실질적으로 유지할 수 있는 안정적인 분산을 형성할 수 있다. 이와 관련하여, 계면활성제는 적어도 2 분, 더욱 바람직하게는 적어도 5 분, 가장 바람직하게는 적어도 10 분의 발포체 반감기를 갖는 발포체를 제공하도록 선택된다. 발포체 반감기는 계면활성제 유형, 계면활성제 농도, 발포체 조성물/고체 수준 및 발포체에서의 혼합력/공기 함량의 함수일 수 있다. 발포체에 사용되는 발포성 계면활성제는 원하는 정도의 발포체 안정성을 제공할 수 있는, 당 업계에 공지된 하나 이상으로부터 선택될 수 있다. 이와 관련하여, 음이온성, 양이온성, 비이온성 그리고 양쪽성 계면활성제가 단독으로 또는 다른 성분과 함께 필요한 발포체 안정성 또는 발포체 반감기를 제공한다면, 발포성 계면활성제는 음이온성, 양이온성, 비이온성 및 양쪽성 계면활성제에서 선택될 수 있다. 인식되는 바와 같이, 상이한 유형의 계면활성제와 상용가능한 경우 동일한 유형의 하나 이상의 계면활성제를 포함하는 하나 이상의 계면활성제가 사용될 수 있다. 예를 들어, 양이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제의 조합 또는 음이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제의 조합이 이들의 상용성으로 인해 일부 실시예에서 사용될 수 있다. 그러나, 일부 실시예에서, 양이온성 계면활성제와 음이온성 계면활성제의 조합은 계면활성제 사이의 비상용성으로 인해 조합하기에 만족스럽지 않을 수 있다.
본 발명과 함께 사용하기에 적합한 것으로 여겨지는 음이온성 계면활성제는, 제한 없이, 음이온성 황산염 계면활성제, 알킬 에테르 술폰산염, 알킬아릴 술폰산염, 또는 이들의 혼합물 또는 조합을 포함한다. 알킬아릴 술폰산염의 예는, 제한 없이, 알킬벤젠 술폰산 및 이의 염, 디알킬벤젠 디술폰산 및 이의 염, 디알킬벤젠 술폰산 및 이의 염, 알킬페놀 술폰산/축합 알킬페놀 술폰산 및 이들의 염, 또는 이들의 혼합물 또는 조합을 포함한다. 본 발명에 사용하기에 적합한 것으로 여겨지는 부가적인 음이온성 계면활성제의 예는 알칼리 금속 설포리시네이트, 코코넛 오일 산의 술폰화 모노글리세라이드와 같은 지방산의 술폰화 글리세릴 에스테르, 나트륨 올레일리세티아네이트와 같은 술폰화 1가 알코올 에스테르의 염, 지방산의 금속 비누, 올레일 메틸 타우라이드의 나트륨 염과 같은 아미노 술폰산의 아미드, 팔미토니트릴 술폰산염과 같은 지방산 니트릴의 술폰화 생성물, 나트륨 라우릴 설페이트와 같은 알칼리 금속 알킬 설페이트, 암모늄 라우릴 설페이트 또는 트리에탄올아민 라우릴 설페이트, 나트륨 라우릴 에테르 설페이트와 같은, 탄소 원자 8개 이상의 알킬기를 갖는 에테르 설페이트, 암모늄 라우릴 에테르 설페이트, 나트륨 알킬 아릴 에테르 설페이트, 및 암모늄 알킬 아릴 에테르 설페이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 에테르의 황산 에스테르, 나트륨 염, 칼륨 염 및 알킬나프틸술포닉 산의 아민 염을 포함한다. 나트륨 라우릴 인산염 에스테르와 같은 인산염 에스테르를 포함하는 소정의 인산염 계면활성제 또는 상품명 TRITON으로 Dow Chemical Company로부터 입수 가능한 인산염이 또한 본 발명과 사용하기에 적절하다고 믿어진다. 특히 효과적인 음이온성 계면활성제는 도데실 황산나트륨(SDS)이다.
양이온성 계면활성제는 또한 기재의 일부 실시예를 제조하기 위해 본 발명과 함께 사용하기에 적합한 것으로 여겨진다. 초흡수성 물질을 포함하는 것들과 같은 일부 실시예에서, 양이온성 계면활성제는 음이온성일 수 있는, 초흡수성 물질과 양이온성 계면활성제(들) 간의 잠재적 상호작용으로 인해 사용하는 것이 덜 바람직할 수 있다. 발포성 양이온성 계면활성제는, 제한없이, 모노카르빌 암모늄 염, 디카르빌 암모늄 염, 트리카르빌 암모늄 염, 모노카르빌 포스포늄 염, 디카르빌 포스포늄 염, 트리카르빌 포스포늄 염, 카르빌카르복시 염, 4차 암모늄 염, 이미다졸린, 에톡시화 아민, 4차 포스포리피드 등을 포함한다. 부가적인 양이온성 계면활성제의 예는 다양한 지방산 아민과 아미드 그리고 이들의 유도체, 및 지방산 아민과 아미드의 염을 포함한다. 지방족 지방산 아민의 예는 탤로우 지방산의 도데실아민 아세테이트, 옥타데실아민 아세테이트 및 아민의 아세테이트, 도데실아닐린과 같은 지방산을 갖는 방향족 아민의 동족체, 운데실이미다졸린과 같은 지방족 디아민으로부터 유도된 지방 아미드, 운데실이미다졸린과 같은 지방족 디아민으로부터 유도된 지방 아미드, 올레일아미노디에틸아민과 같은 2치환된 아민으로부터 유도된 지방 아미드, 에틸렌 디아민의 유도체, 4급 암모늄 화합물 및 예를 들어, 탤로우 트리메틸 염화 암모늄에 의하여 예시화된 그의 염, 디옥타데실디메틸 염화 암모늄, 디도데실디메틸 염화 암모늄, 디헥사데실 염화 암모늄, 알킬트리메틸 수산화 암모늄, 디옥타데실디메틸 수산화 암모늄, 탤로우 트리메틸 수산화 암모늄, 트리메틸 수산화 암모늄, 메틸폴리옥시에틸렌 염화 코코암모늄, 및 디팔미틸 히드록시에틸암모늄 메토설페이트, 베타-하이드록시에틸스테아릴 아마이드와 같은 아미노 알콜의 아미드 유도체 및 장쇄 지방산의 아민 염을 포함한다. 본 발명과의 사용에 적절한 것으로 여겨지는 양이온성 계면활성제의 추가 예는 염화 벤잘코늄, 염화 벤제토늄, 세트리모늄 브로마이드, 염화 디스테아릴디메틸암모늄, 수산화 테트라메틸 암모늄 등을 포함한다.
본 발명에서 사용하기에 적절한 것으로 여겨지는 비이온성 계면활성제는, 제한 없이, 에틸렌 옥사이드와 장쇄 지방 알콜 또는 지방산의 축합물, 에틸렌 옥사이드와 아민 또는 아미드의 축합물, 에틸렌과 프로필렌 옥사이드의 축합 생성물, 지방산 알킬올 아미드 그리고 지방 아민 옥사이드를 포함한다. 비이온성 계면활성제의 다양한 부가적인 예는 스테아릴 알코올, 소르비탄 모노스테아레이트, 옥틸 글루코사이드, 옥타에틸렌 글리콜 모노도데실 에테르, 라우릴 글루코사이드, 세틸 알코올, 코카미드 MEA, 모노라우린, 폴리에틸렌 글리콜 장쇄(12-14C) 알킬 에테르와 같은 폴리옥시알킬렌 알킬 에테르, 폴리옥시알킬렌 소르비탄 에테르, 폴리옥시알킬렌 알콕실레이트 에스테르, 폴리옥시알킬렌 알킬페놀 에테르, 에틸렌 글리콜 프로필렌 글리콜 공중합체, 폴리비닐 알코올, 알킬폴리사카라이드, 폴리에틸렌 글리콜 소르비탄 모노올레에이트, 옥틸페놀 에틸렌 옥사이드 등을 포함한다.
발포성 계면활성제는 발포체에서의 원하는 발포 안정성 및 공기 함량을 달성하기 위해 필요한 만큼 다양한 양으로 사용될 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포성 계면활성제는 (중량 기준) 발포체의 약 0.005% 내지 약 5%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포성 계면활성제는 발포체의 약 0.05% 내지 약 3% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 0.05% 내지 약 2%를 포함할 수 있다.
섬유
전술한 바와 같이, 본 명세서에 설명된 장치(10, 110) 및 방법은 섬유(18)의 공급부로부터 섬유를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유는 발포체일 수 있는 유체 공급부(16, 28) 내에 현탁될 수 있다. 섬유의 발포체 현탁액은 하나 이상의 섬유 공급부를 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 본원에서 사용되는 섬유는 천연 섬유 및/또는 합성 섬유를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유 공급부(18)는 천연 섬유만 포함하거나 합성 섬유만 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 섬유 공급부(18)는 천연 섬유와 합성 섬유의 혼합물을 포함할 수 있다. 본원에서 이용되는 일부 섬유는 흡수성일 수 있는 반면, 본원에서 이용되는 다른 섬유는 비흡수성일 수 있다. 비흡수성 섬유는 유체의 개선된 흡입 또는 분포와 같은, 본원에 기술된 방법 및 장치로부터 형성되는 기재를 위한 특징부를 제공할 수 있다.
매우 다양한 셀룰로오스 섬유가 본 명세서에서 사용하기에 적절하다고 믿어진다. 일부 실시예에서, 이용되는 섬유는 크라프트 펄프, 아황산 펄프, 표백된 화학열기계 펄프(BCTMP), 화학열기계 펄프(CTMP), 압력/압력 열기계 펄프(PTMP), 열기계 펄프(TMP), 열기계 화학 펄프(TMCP) 등과 같은, 다양한 펄핑 공정에 의하여 형성된 목재 펄프 섬유와 같은 일반적인 페이퍼 제조 섬유일 수 있다. 단지 예로서, 섬유 및 목재 펄프 섬유를 제조하는 방법이 Laamanen 등의 US4793898; Chang 등의 US4594130; Kleinhart의 US3585104; Gordon 등의 US5595628; Shet의 US5522967; 등에 개시되어 있다. 또한, 섬유들은 임의의 고-평균 섬유 길이 목재 펄프, 저-평균 섬유 길이 목재 펄프, 또는 이들의 혼합물일 수도 있다. 적절한 고-평균 길이 펄프 섬유의 예는, 북부 침엽수, 남부 침엽수, 붉은 삼목, 적삼목, 솔송나무, 소나무(예를 들어, 남부 소나무), 가문비나무(예를 들어, 검은 가문비나무) 등과 같은, 침엽수 섬유를 포함하지만, 이에 한정되지 않는다. 적절한 저-평균 길이 펄프 섬유들의 예는, 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 백양나무 등과 같은 활엽수 섬유들을 포함하지만, 이에 한정되지 않는다.
또한, 필요하다면, 재활용된 물질로부터 얻은 이차 섬유들을 사용할 수 있는데, 예를 들어, 신문 인쇄용지, 재생 판지, 사무용지 폐기물 등의 소스들로부터의 섬유 펄프를 사용할 수 있다. 특히 바람직한 실시예에서, 침엽수 섬유와 같은, 버진 목재 섬유 및/또는 고-평균 섬유 길이 목재 섬유의 전체 양이 감소될 수 있도록 정제된 섬유가 티슈 웹에서 사용된다.
목재 펄프 섬유의 기원에 관계없이, 목재 펄프 섬유는 바람직하게는 약 0.35㎜ 내지 약 2.5㎜, 또는 약 0.5㎜ 내지 약 2㎜ 또는 심지어 약 0.7㎜ 내지 약 1.5㎜와 같은, 약 0.2㎜보다 크고 약 3㎜보다 작은 평균 섬유 길이를 갖는다.
또한, 본 발명에서 사용될 수 있는 다른 셀룰로오스 섬유는 비목질 섬유를 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "비-목재 섬유"는 일반적으로 비-목질 단자엽 또는 쌍자엽 식물 줄기로부터 유래된 셀룰로오스 섬유를 지칭한다. 비-목재 섬유를 수득하는 데 사용될 수 있는 쌍자엽 식물의 비제한적인 예는 양마, 황마, 아마, 라미 및 대마를 포함한다. 비-목재 섬유를 수득하는 데 사용될 수 있는 단자엽 식물의 비제한적인 예는 시리얼 스트로(밀, 호밀, 보리, 귀리 등), 줄기(옥수수수, 면, 수수, 헤스페라로 푸니페라 등), 케인스(대나무, 사이살, 바가스 등) 및 풀(억새, 에스파토, 레몬, 사바이, 스위치그래스, 등)을 포함한다. 또 다른 특정 사례에서, 비-목재 섬유는 부레옥잠과 같은 수생생물, 스피룰리나와 같은 미세조류, 및 적색 또는 갈색 조류와 같은 거대조류 해초로부터 유래될 수 있다.
또한, 본원에서 기재를 제조하기 위한 다른 셀룰로오스 섬유는 모든 종류의 레이온을 포함하는, 방적에 의해 형성된, 합성 셀룰로오스 섬유 유형 및, 비스코스 또는 예를 들어 LYOCELL 및 TENCEL이라는 상품명으로 입수 가능한 것과 같은 화학적으로 변형된 셀룰로오스로부터 유도된 다른 섬유를 포함할 수 있다.
일부 실시예에서, 비-목질 및 합성 셀룰로오스 섬유는, 예를 들어 약 0.5㎜ 내지 약 50㎜ 또는 약 0.75 내지 약 30㎜ 또는 심지어 약 1㎜ 내지 약 25㎜의 평균 섬유 크기를 갖는 것을 포함하는, 약 0.2㎜보다 큰 섬유 길이를 가질 수 있다. 일반적으로 말해서, 비교적 큰 평균 길이의 섬유가 사용될 때, 발포성 계면활성제의 양 및 유형을 변형시키는 것이 종종 유리할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시예에서, 상대적으로 더 큰 평균 길이의 섬유가 사용되고 있는 경우, 요구되는 발포체 반감기를 갖는 발포체를 달성하는 것을 돕기 위해 비교적 더 많은 양의 발포성 계면활성제를 사용하는 것이 유익할 수 있다.
본 발명에서 이용될 수 있는 추가 섬유는 성형 유체에 내성인 섬유, 즉 비-흡수성이며 성형 유체의 존재에 의해 그 굽힘 강성이 실질적으로 영향을 받지 않는 것을 포함한다. 전술한 바와 같이, 통상적으로 성형 유체는 물을 포함할 것이다. 비-한정적인 예로, 내수성 섬유는 폴리올레핀, 폴리에스테르(PET), 폴리아미드, 폴리락트산 또는 다른 섬유 형성 중합체를 포함하는 중합체 섬유와 같은 섬유를 포함한다. 폴리에틸렌(PE) 및 폴리프로필렌(PP)과 같은 폴리올레핀 섬유가 본 발명에서 사용하기에 특히 적합하다. 일부 실시예에서, 비-흡수성 섬유는 재활용 섬유, 썩는 섬유, 및/또는 해양 분해성 섬유일 수 있다. 또한, 유의하지 않은 흡수성을 갖는 고도로 가교 결합된 셀룰로오스 섬유가 또한 본원에서 사용될 수 있다. 이와 관련하여, 물에 대한 흡수력이 매우 낮기 때문에, 내수성 섬유는 수성 유체와 접촉할 때 굽힘 강성이 현저하게 변하는 경험을 하지 않으며, 이에 따라 습윤 시 개방 복합재 구조를 유지할 수 있다. 섬유의 섬유 직경은 향상된 굽힘 강성에 기여할 수 있다. 예를 들어, PET 섬유는, 건조 상태이든 습식 상태이든 간에 폴리올레핀 섬유보다 더 높은 굽힘 강성을 갖는다. 섬유 직경이 높을수록, 섬유가 나타내는 굽힘 강성이 높다. 내수성 섬유는 바람직하게는 약 1 미만, 더욱 바람직하게는 약 0 내지 약 0.5의 수분 보유 값(water retention value, WRV)을 갖는다. 특정 측면에서, 섬유 또는 적어도 그의 일부분은 비흡수성 섬유를 포함하는 것이 바람직하다.
합성 및/또는 내수성 섬유는, 예를 들어 약 0.5㎜ 내지 약 50㎜ 또는 약 0.75 내지 약 30㎜ 또는 심지어 약 1㎜ 내지 약 25㎜의 평균 섬유 크기를 갖는 것을 포함하는, 약 0.2㎜보다 큰 섬유 길이를 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 합성 및/또는 내수성 섬유는 발포체 형성된 섬유성 기재의 벌크 생성 능력을 향상시키기 위해 권축된 구조를 가질 수 있다. 예를 들어, PET 권축된 스테이플 섬유는 동일한 섬유 직경 및 섬유 길이를 갖는 PET 직선형 스테이플 섬유와 비교하여 더 높은 캘리퍼를 생성할 수 있다(또는 낮은 시트 밀도를 초래한다).
일부 실시예에서, 섬유의 총 함량은, (중량 기준) 발포체의 약 0.01% 내지 약 10%를 포함할 수 있고, 일부 실시예에서는 (중량 기준) 발포체의 약 0.1% 내지 약 5%를 포함할 수 있다.
결합제
일부 실시예에서, 유체 공급부(16, 28)는 결합제 재료를 포함할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 결합제 재료는, PET/PE 이성분 결합제 섬유와 같은 열가소성 결합제 섬유, 및 예를 들어, 라텍스와 같은 수 상용성 접착제를 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다. 일부 실시예에서, 본원에서 사용되는 바와 같은 결합제 물질은, 예를 들어 열가소성 PE 분말과 같은 분말 형태일 수 있다. 중요하게는, 결합제는 건조된 기재에서 수불용성인 것을 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 본 발명에서 사용되는 라텍스는 본원에서 사용될 수 있는 셀룰로오스 섬유로의 도포 및 부착을 용이하게 하기 위해 양이온성 또는 음이온성일 수 있다. 예를 들어, 사용하기에 적절한 것으로 여겨지는 라텍스는, 제한되지는 않지만, 음이온성 스티렌-부타디엔 공중합체, 폴리비닐 아세테이트 단독 중합체, 비닐-아세테이트 에틸렌 공중합체, 비닐-아세테이트 아크릴 공중합체, 에틸렌-염화 비닐 공중합체, 에틸렌-염화 비닐-비닐 아세테이트 3량체, 아크릴 폴리비닐 염화 중합체, 아크릴 중합체, 니트릴 중합체 뿐만 아니라 당 업계에 공지된 다른 적절한 음이온성 라텍스 중합체를 포함한다. 이러한 라텍스의 예가 Hager의 US4785030, Hamada의 US6462159, Chuang 등의 US6752905 등에 설명되어 있다. 적절한 열가소성 결합제 섬유의 예는, 제한되지는 않지만, 폴리에틸렌과 같은 적어도 하나의 비교적 저융점 열가소성 중합체를 갖는 단일 성분 및 다중 성분 섬유를 포함한다. 소정의 실시예들에서, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 시쓰/코어 스테이플 섬유가 사용될 수 있다. 결합제 섬유는 합성 셀룰로오스 섬유와 관련하여 상기에서 본원에 기술한 바에 따른 길이를 가질 수 있다.
라텍스 에멀전과 같은, 액상 형태의 결합제는 (중량 기준) 발포체의 약 0% 내지 약 10%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 비섬유질 결합제는 (중량 기준) 발포체의 약 0.1% 내지 10% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 0.2% 내지 약 5% 또는 심지어 약 0.5% 내지 약 2%를 포함할 수 있다. 사용시 결합제 섬유가 다른 성분에 비례적으로 첨가되어 발포체의 총 고형분 함량을 위에서 언급된 양 아래로 유지하면서 원하는 섬유 비율 및 구조를 달성할 수 있다. 예로서, 일부 실시예에서, 결합제 섬유는 총 섬유 중량의 약 0% 내지 약 50%, 보다 바람직하게는, 일부 실시예에서는 총 섬유 중량의 약 5% 내지 약 40%를 포함할 수 있다.
발포체 안정제
일부 실시예에서, 유체 공급부(16, 28)가 발포체로서 구성된다면, 발포체는 또한 선택적으로 당 업계에 공지되며 발포체의 성분과 상용성이고 또한 셀룰로오스 섬유들 간의 수소 결합을 간섭하지 않는 하나 이상의 발포체 안정제를 포함할 수 있다. 본 발명의 사용에 적절한 것으로 여겨지는 발포체 안정제는, 제한 없이, 하나 이상의 쌍성 이온성 화합물, 아민 옥사이드, 알킬화 폴리 알킬렌 옥사이드, 또는 이들의 혼합물 또는 조합을 포함한다. 발포체 안정제의 특정 예는, 제한 없이, 코코아민 옥사이드, 이소노닐디메틸아민 옥사이드, n-도데실디메틸아민 옥사이드 등을 포함한다.
일부 실시예에서, 사용되는 경우, 발포체 안정제는 (중량 기준) 발포체의 약 0.01% 내지 약 2%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 발포체 안정제는 발포체의 약 0.05% 내지 1% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 0.1 내지 약 0.5%를 포함할 수 있다.
구성성분
본원에 기술된 방법에서, 발포체 형성 공정은 기재(12)로 포함될 추가 첨가제로서 하나 이상의 구성성분을 첨가하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원에서 설명된 바와 같이 기재(12)의 형성 중 첨가될 수 있는 하나의 추가 첨가제는 초흡수성 물질(SAM)일 수 있다. SAM은 일반적으로 입자 형태로 제공되며, 소정의 측면들에서, 불포화 카르복실산 또는 이의 유도체의 중합체를 포함할 수 있다. 이들 중합체는 종종 중합체를 이- 또는 다기능성 내부 가교 결합제와 가교 결합시켜서, 수-불용성이지만 수- 팽윤성으로 된다. 이들 내부적으로 가교 결합된 중합체는 적어도 부분적으로 중화되고, 일반적으로 중합체가 체액과 같은 수성 유체를 흡수할 수 있게 하는 중합체 주쇄 상의 펜던트 음이온성 카르복실기를 함유한다. 통상적으로, SAM 입자는 입자 표면 상의 펜던트 음이온성 카르복실기를 가교 결합시키기 위해 후처리된다. SAM은 공지된 중합화 기술, 바람직하게는 겔 중합화에 의한 수용액 중 중합화에 의해 제조된다. 이러한 중합화 공정의 생성물은 수성 중합체 겔, 즉 기계적 힘에 의해 작은 입자로 크기가 감소되고, 이어서 당업계에 공지된 건조 절차 및 장치를 사용하여 건조되는 SAM 하이드로겔이다. 건조 공정 후 생성된 SAM 입자가 원하는 입자 크기로 분쇄된다. 초흡수성 물질의 예로는 Azad 등의 US7396584, Dodge 등의 US7935860, Azad 등의 US2005/5245393, Bergam 등의 US2014/09606, Chang 등의 WO2008/027488 및 기타 등등에 기술된 것들이 포함되지만, 이들에만 한정된다. 또한, 공정을 보조하기 위해, 발포체의 형성 및 고팽창 발포체의 형성 중에 재료를 일시적으로 비-흡수성으로 만들기 위해 SAM이 처리될 수 있다. 예를 들어, 일 측면에서, SAM은 고팽창 발포체가 형성되고 건조 작업이 개시될 때까지 SAM이 수성 담체에 실질적으로 노출되지 않도록 선택된 용해 속도를 갖는 수용성 보호용 코팅으로 SAM이 처리될 수 있다. 대안적으로, 공정 중에 조기 팽창을 방지하거나 제한하기 위해, SAM은 저온에서 공정에 도입될 수 있다.
SAM을 포함하는 일부 실시예에서, SAM은 (중량 기준) 발포체의 약 0% 내지 약 40%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, SAM은 (중량 기준) 발포체의 약 1% 내지 약 30% 또는 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 10% 내지 약 30%를 포함할 수 있다.
다른 추가 첨가제는, 초 저밀도 복합재 셀룰로오스 재료의 상대적 강도를 향상시키는 것을 돕기 위해 발포체 또는 유체 공급부(16, 28)에 첨가될 수 있는 하나 이상의 습윤 강도 첨가제를 포함할 수 있다. 페이퍼 제조용 섬유와 함께 사용하기에 적합한 이러한 강도 첨가제 및 페이퍼 티슈의 제조는 당 업계에 공지되어 있다. 일시적 습윤 강도 첨가제는 양이온성, 비이온성 또는 음이온성일 수 있다. 이러한 일시적 습윤 강도 첨가제의 예는 뉴저지 웨스트 패터슨 소재의 Cytec Industries로부터 입수할 수 있는 양이온성 글리옥실화 폴리아크릴아미드인 PAREZ™ 631 NC 및 PAREZ(R) 725 일시적 습윤 강도 수지를 포함한다. 이들 및 유사한 수지는 Coscia 등의 US3556932 및 Williams 등의 US3556933에 설명되어 있다. 임시 습윤 강도 첨가제의 부가적인 예는 Schroeder 등의 US6224714; Shannon 등의 US6274667; Schroeder 등의 US6287418; Shannon 등의 US6365667 등에 설명된 것과 같은 디알데히드 전분 및 다른 알데히드 함유 중합체를 포함한다.
양이온성 올리고머 또는 중합체 수지를 포함하는 영구 습윤 조강제가 또한 본 발명에 사용될 수 있다. Solenis에 의해 판매되는 KYMENE 557H와 같은 폴리아미드-폴리아민-에피클로로히드린 유형 수지는 가장 광범위하게 사용되는 영구 습윤 조강제이며 본 발명에서 사용하기에 적합하다. 이러한 물질은 다음과 같은 Keim의 US3700623; Keim의 US3772076; Petrovich 등의 US3855158; Petrovich 등의 US3899388; Petrovich 등의 US4129528; Petrovich 등의 US4147586; van Eenam 등의 US4222921 등에 설명되어 있다. 다른 양이온 수지는 포름알데히드와 멜라민 또는 우레아의 반응에 의해 얻어지는 폴리에틸렌이민 수지 및 아미노플라스트 수지를 포함한다. 영구 및 일시적 습윤 강도 수지는 본 발명의 복합재 셀룰로오스 제품의 제조에 함께 사용될 수 있다. 추가로, 건조 강도 수지는 또한 선택적으로 본 발명의 복합재 셀룰로오스 웹에 적용될 수 있다. 이러한 물질은 양이온성, 양쪽성 및 음이온성 전분같은 개질된 전분 및 다른 다당류, 및 구아 및 로커스트 빈 검, 개질된 폴리아크릴아미드, 카르복시메틸셀룰로오스, 설탕, 폴리비닐 알코올, 키토산 등을 포함할 수 있지만, 이에 한정되지 않는다.
사용되는 경우, 이러한 습식 및 건식 강도 첨가제는 셀룰로오스 섬유의 건조 중량의 약 0.01 내지 약 5%를 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 강도 첨가제는 셀룰로오스 섬유의 건조 중량의 약 0.05% 내지 약 2%, 또는 심지어 셀룰로오스 섬유의 건조 중량의 약 0.1% 내지 약 1%를 포함할 수 있다.
고팽창 안정 발포체의 형성, 셀룰로오스 섬유들 사이의 수소 결합 또는 웹의 다른 바람직한 특성을 현저히 저해하지 않는 한, 또 다른 부가적인 성분이 발포체에 첨가될 수 있다. 예로서, 부가적인 첨가제는 하나 이상의 물리적 또는 심미적 속성을 부여하거나 향상시키는데 필요한 하나 이상의 안료, 불투명화제, 항균제, pH 조절제, 피부 유익제, 흡취제, 향료, 열 팽창성 미소구체, 발포체 입자(예로 분쇄된 발포체 입자) 등을 포함할 수 있다. 소정의 실시예들에서, 복합재 셀룰로오스 웹은, 예를 들어, 항산화제, 수렴제, 유연제, 완화제, 방취제, 외부 진통제, 막 형성제, 습윤제, 하이드로트로프, pH 조정제, 표면 조정제, 피부 보호제 등과 같은 피부 유익제를 포함할 수 있다.
사용될 때, 여러 종류의 구성성분은 바람직하게는 (중량 기준) 발포체의 약 2% 미만, 더욱 바람직하게는 (중량 기준) 발포체의 약 1% 미만, 그리고 심지어 (중량 기준) 발포체의 약 0.5% 미만을 포함한다.
일부 실시예에서, 본원에 함유된 섬유 또는 미립자를 포함하는 고형분 함량은 바람직하게는 발포체의 약 40% 이하를 포함한다. 소정의 실시예들에서, 셀룰로오스 섬유는 발포체의 약 0.1% 내지 약 5%, 또는 발포체의 약 0.2 내지 약 4% 또는 심지어 발포체의 약 0.5% 내지 약 2%를 포함할 수 있다.
본원에 기술된 바와 같은 방법 및 장치(10, 110, 210)는 개인 위생 제품의 하나 이상의 구성성분을 형성하는 데 유익할 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 본원에 설명된 기재(12)는, 기저귀, 성인 실금 의복, 또는 여성 위생 제품과 같은, 그러나 이에 한정되지 않는, 흡수 용품을 위한 흡수성 코어일 수 있다. 본원에 기술된 바와 같은 기재(12)는 또한 미용 티슈, 와이프 및 와이퍼와 같은, 그러나 이에 한정되지 않는 다른 제품에 사용하기에 유익할 수 있다.
실시예:
실시예 1: 기재를 형성하기 위한 장치로서, 상기 장치는: 제1 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프; 구성요소 피드 시스템으로서, 구성요소의 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역; 및 유출구 도관을 포함하는, 상기 구성요소 피드 시스템; 상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관 및 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 이덕터로서, 제1 방출구를 포함하는, 상기 이덕터; 상기 제1 유체 공급부 및 상기 이덕터의 제1 방출구와 유체 연통하는 헤드박스; 및 상기 헤드박스를 통해 전달된 생성된 슬러리를 수용하도록 구성된 형성 표면을 포함하는, 장치.
실시예 2: 실시예 1에 있어서, 상기 이덕터는 상기 구성요소의 공급부와 유체 연통하는 제1 유입구; 상기 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 제2 유입구; 및 상기 방출구를 포함하는, 장치.
실시예 3: 실시예 2에 있어서, 상기 유출구 도관은 유출구 축을 포함하고, 상기 이덕터의 제1 유입구는 제1 유입구 축을 포함하되, 상기 제1 유입구 축은 상기 유출구 축과 동축인, 장치.
실시예 4: 실시예 2 또는 3에 있어서, 상기 유출구 도관은 유출구 축을 포함하고, 상기 방출구는 방출구 축을 포함하고, 상기 방출구 축은 상기 유출구 축과 동축인, 장치.
실시예 5: 실시예 2 내지 4 중 어느 하나에 있어서, 상기 이덕터는 벤투리 섹션을 더 포함하고, 상기 유출구 도관의 원위 단부는 상기 이덕터의 벤투리 섹션에 배치되는, 장치.
실시예 6: 실시예 2 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 유입구는 상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관의 원위 단부의 상류에 있는, 장치.
실시예 7: 선행하는 실시예들 중 어느 하나에 있어서, 상기 이덕터의 제1 방출구 및 상기 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 제2 혼합 접합부를 더 포함하되, 상기 제2 혼합 접합부는 제2 방출구를 포함하며, 상기 제2 방출구는 상기 헤드박스와 유체 연통하는, 장치.
실시예 8: 실시예 7에 있어서, 상기 제2 방출구는 상기 헤드박스에 일체형인, 장치.
실시예 9: 선행하는 실시예들 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제2 펌프; 상기 제1 유체 공급부를 유지하도록 구성된 제1 탱크로, 상기 제1 탱크는 상기 제1 펌프와 유체 연통하는, 상기 제1 탱크; 및 상기 제2 유체 공급부를 유지하도록 구성된 제2 탱크로, 상기 제2 탱크는 상기 제2 펌프와 유체 연통하는, 상기 제2 탱크를 더 포함하는, 장치.
실시예 10: 선행하는 실시예들 중 어느 하나에 있어서, 상기 제1 유체 공급부는 제1 발포체이고, 상기 제1 발포체는 상기 복수의 섬유, 물, 및 계면활성제를 포함하고, 여기서 상기 구성요소는 미립자인, 장치.
실시예 11: 기재를 형성하기 위한 장치로서, 상기 장치는: 제1 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프; 구성요소 피드 시스템으로서, 구성요소의 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역; 및 유출구 축을 포함하는 유출구 도관을 포함하는, 상기 구성요소 피드 시스템; 상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관을 통해 구성요소의 공급부 및 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 이덕터로서, 제1 방출구를 포함하는, 상기 이덕터; 상기 이덕터의 제1 방출구 및 상기 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 혼합 접합부로서, 제2 방출구를 포함하는, 상기 혼합 접합부; 상기 혼합 접합부의 제2 방출구와 유체 연통하는 헤드박스; 및 상기 헤드박스를 통해 전달된 생성된 슬러리를 수용하도록 구성된 형성 표면을 포함하는, 장치.
실시예 12: 실시예 11에 있어서, 상기 이덕터는 상기 구성요소의 공급부와 유체 연통하는 제1 유입구; 및 상기 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 제2 유입구를 포함하는, 장치.
실시예 13: 실시예 12에 있어서, 상기 이덕터의 제1 유입구는 제1 유입구 축을 포함하고, 상기 이덕터의 제1 방출구는 방출구 축을 포함하고, 상기 방출구 축은 상기 제1 유입구 축과 동축인, 장치.
실시예 14: 실시예 12 또는 13에 있어서, 상기 이덕터는 벤투리 섹션을 더 포함하고, 상기 유출구 도관의 원위 단부는 상기 이덕터의 벤투리 섹션에 배치되는, 장치.
실시예 15: 실시예 12 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 제2 유입구는 상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관의 원위 단부의 상류에 있는, 장치.
실시예 16: 구현예 11 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 제2 펌프를 더 포함하되, 상기 제2 펌프는 상기 제2 유체 공급부를 펌핑하도록 구성되는, 장치.
실시예 17: 기재를 형성하기 위한 장치로서, 상기 장치는: 제1 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프; 구성요소 피드 시스템으로서, 구성요소의 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역; 및 유출구 도관 축을 포함하는 유출구 도관을 포함하는, 상기 구성요소 피드 시스템; 상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관 및 상기 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 이덕터로서, 방출구를 포함하는, 상기 이덕터; 상기 이덕터의 방출구와 유체 연통하는 헤드박스; 및 상기 헤드박스를 통해 전달된 생성된 슬러리를 수용하도록 구성된 형성 표면을 포함하는, 장치.
실시예 18: 실시예 17에 있어서, 상기 이덕터는 상기 구성요소의 공급부와 유체 연통하는 제1 유입구; 및 상기 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 제2 유입구를 포함하는, 장치.
실시예 19: 실시예 17 또는 18에 있어서, 상기 이덕터의 방출구는 방출구 축을 포함하고, 상기 유출구 도관의 유출구 축은 상기 방출구 축과 동축인, 장치.
실시예 20: 실시예 17 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 이덕터는 벤투리 섹션을 더 포함하고, 상기 유출구 도관의 원위 단부는 상기 이덕터의 벤투리 섹션에 배치되는, 장치.
상세한 설명에서 인용된 모든 문헌은 관련 부분에서, 본 명세서에서 참고로 원용되며; 임의의 문헌 인용이 본 발명에 대한 종래 기술이라는 점을 인정하는 것으로 해석해서는 안 된다. 본 명세서 내의 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로 원용된 문헌에서의 용어의 임의의 의미 또는 정의와 모순되는 정도까지 본 명세서 내의 용어에 할당된 의미 또는 정의가 적용될 것이다.
특정 실시예들을 예시되고 설명되었지만, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고서 다양한 다른 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 모든 변경 및 변형을 포함하는 것으로 의도된다.
Claims (20)
- 기재를 형성하기 위한 장치로서, 상기 장치는
제1 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프;
구성요소 피드 시스템으로서:
구성요소의 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역; 및
유출구 도관을 포함하는, 상기 구성요소 피드 시스템;
상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관 및 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 이덕터로서, 상기 제1 유체 공급부 및 상기 제2 유체 공급부 중 적어도 하나는 복수의 섬유를 포함하되, 상기 이덕터는 제1 방출구를 포함하는, 상기 이덕터;
상기 제1 유체 공급부 및 상기 이덕터의 제1 방출구와 유체 연통하는 헤드박스; 및
상기 헤드박스를 통해 전달된 생성된 슬러리를 수용하도록 구성된 형성 표면을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서, 상기 이덕터는:
상기 구성요소의 공급부와 유체 연통하는 제1 유입구;
상기 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 제2 유입구; 및
방출구를 포함하는, 장치. - 제2항에 있어서, 상기 유출구 도관은 유출구 축을 포함하고, 상기 이덕터의 제1 유입구는 제1 유입구 축을 포함하되, 상기 제1 유입구 축은 상기 유출구 축과 동축인, 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 유출구 도관은 유출구 축을 포함하고, 상기 방출구는 방출구 축을 포함하고, 상기 방출구 축은 상기 유출구 축과 동축인, 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 이덕터는 벤투리 섹션을 더 포함하고, 상기 유출구 도관의 원위 단부는 상기 이덕터의 벤투리 섹션에 배치되는, 장치.
- 제2항에 있어서, 상기 제2 유입구는 상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관의 원위 단부의 상류에 있는, 장치.
- 제1항에 있어서, 상기 이덕터의 제1 방출구 및 상기 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 제2 혼합 접합부를 더 포함하되, 상기 제2 혼합 접합부는 제2 방출구를 포함하며, 상기 제2 방출구는 상기 헤드박스와 유체 연통하는, 장치.
- 제7항에 있어서, 상기 제2 방출구는 상기 헤드박스에 일체형인, 장치.
- 제1항에 있어서,
상기 제2 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제2 펌프;
상기 제1 유체 공급부를 유지하도록 구성된 제1 탱크로, 상기 제1 탱크는 상기 제1 펌프와 유체 연통하는, 상기 제1 탱크; 및
상기 제2 유체 공급부를 유지하도록 구성된 제2 탱크로, 상기 제2 탱크는 상기 제2 펌프와 유체 연통하는, 상기 제2 탱크를 더 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서, 상기 제1 유체 공급부는 제1 발포체이고, 상기 제1 발포체는 복수의 섬유, 물, 및 계면활성제를 포함하고, 상기 구성요소는 미립자인, 장치.
- 기재를 형성하기 위한 장치로서, 상기 장치는
제1 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프;
구성요소 피드 시스템으로서:
구성요소의 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역; 및
유출구 축을 포함하는 유출구 도관을 포함하는, 상기 구성요소 피드 시스템;
상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관을 통해 구성요소의 공급부 및 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 이덕터로서, 제1 방출구를 포함하는, 상기 이덕터;
상기 이덕터의 제1 방출구 및 상기 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 혼합 접합부로서, 제2 방출구를 포함하는, 상기 혼합 접합부;
상기 혼합 접합부의 제2 방출구와 유체 연통하는 헤드박스; 및
상기 헤드박스를 통해 전달된 생성된 슬러리를 수용하도록 구성된 형성 표면을 포함하는, 장치. - 제11항에 있어서, 상기 이덕터는:
상기 구성요소의 공급부와 유체 연통하는 제1 유입구; 및
상기 제2 유체 공급부와 유체 연통하는 제2 유입구를 더 포함하는, 장치. - 제12항에 있어서, 상기 이덕터의 제1 유입구는 제1 유입구 축을 포함하고, 상기 이덕터의 제1 방출구는 방출구 축을 포함하고, 상기 방출구 축은 상기 제1 유입구 축과 동축인, 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 이덕터는 벤투리 섹션을 더 포함하고, 상기 유출구 도관의 원위 단부는 상기 이덕터의 벤투리 섹션에 배치되는, 장치.
- 제12항에 있어서, 상기 제2 유입구는 상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관의 원위 단부의 상류에 있는, 장치.
- 제11항에 있어서, 제2 펌프를 더 포함하되, 상기 제2 펌프는 상기 제2 유체 공급부를 펌핑하도록 구성되는, 장치.
- 기재를 형성하기 위한 장치로서, 상기 장치는
제1 유체 공급부를 펌핑하도록 구성된 제1 펌프;
구성요소 피드 시스템으로서:
구성요소의 공급부를 수용하기 위한 구성요소 공급 영역; 및
유출구 도관 축을 포함하는 유출구 도관을 포함하는, 상기 구성요소 피드 시스템;
상기 구성요소 피드 시스템의 유출구 도관 및 상기 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 이덕터로서, 방출구를 포함하는, 상기 이덕터;
상기 이덕터의 방출구와 유체 연통하는 헤드박스; 및
상기 헤드박스를 통해 전달된 생성된 슬러리를 수용하도록 구성된 형성 표면을 포함하는, 장치. - 제17항에 있어서, 상기 이덕터는:
상기 구성요소의 공급부와 유체 연통하는 제1 유입구; 및
상기 제1 유체 공급부와 유체 연통하는 제2 유입구를 포함하는, 장치. - 제18항에 있어서, 상기 이덕터의 방출구는 방출구 축을 포함하고, 상기 유출구 도관의 유출구 축은 상기 방출구 축과 동축인, 장치.
- 제18항에 있어서, 상기 이덕터는 벤투리 섹션을 더 포함하고, 상기 유출구 도관의 원위 단부는 상기 이덕터의 벤투리 섹션에 배치되는, 장치.
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