KR20230123014A - 표면 섬유 구조를 갖는 베이스 시트 - Google Patents
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Abstract
부직포 웹으로부터 형성되고 미세구조화된 표면형태를 갖는 베이스 시트가 제공된다. 연성, 흡수, 마모 및 장벽 특성과 같은 부직포 웹의 하나 이상의 속성을 개선하기 위해서 양이온으로 개질된 복수의 스테이플 섬유가 음이온으로 개질된 접착제를 통해 부직포 웹에 부착된다. 본 발명은 또한 부직포 웹 상에 접착제를 인쇄하는 단계, 및 전기도금 모듈을 통해 부직포 웹을 통과시키는 단계를 포함하는 베이스 시트를 형성하는 방법을 제공한다.
Description
본 발명은 표면 섬유 구조를 갖는 베이스 시트에 관한 것이다.
와이핑 제품을 포함한 종래의 흡수 용품은 직조물 및 편직물로 제조되었다. 이러한 와이퍼는 산업 용도, 음식 서비스 용도, 건강 및 의료 용도, 및 일반적인 소비자 용도와 같은 모든 상이한 유형의 산업에서 사용되어 왔다. 기존 헝겊과 수건은 적절히 세탁하면 재사용할 수 있다. 그러나, 일회용 와이퍼가 계속해서 인기를 얻고 있으며, 많은 종래의 직조 또는 편직 제품을 쉽게 대체하고 있다. 예를 들어, 일회용 와이퍼는 많은 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 일회용 와이퍼는 일반적으로 잔해물 및 오염물이 없기 때문에 일반적으로 더욱 멸균 상태이고, 클리닝 용제로 프리로딩(pre-load)될 수도 있다. 예를 들어, 세탁된 헝겊과 수건에는 여전히 과거 사용의 잔류 잔해물을 포함할 수 있으며, 세탁 과정 중 잔해물이 묻어날 수도 있다. 또한, 직조 또는 편직 와이퍼를 세탁하는 것은 많은 비용을 발생시킬 뿐만 아니라, 적절히 폐기해야 하는 다량의 물과 세제의 사용을 필요로 한다. 또한, 세탁된 헝겊 및 행주는 일회용 와이퍼와 달리 프리로딩될 수 없기 때문에, 별도의 용제 또는 계면활성제가 사용될 것을 요구한다.
그러나, 일회용 와이퍼는 종종 상충되는 이해 관계로 인해제한된다. 예를 들어, 산업용 와이퍼, 음식 서비스 와이핑 제품, 가정용 청소 와이퍼, 의료용 와이핑 제품 등은 일반적으로 더 많은 양의 강도를 필요로 하며, 수성 용액뿐만 아니라 유성 물질을 흡수할 수 있어야 한다. 그러나, 역사적으로, 양호한 수분 흡수 특성 및 양호한 오일 흡수 특성 둘 다를 갖는 이러한 와이퍼를 생산함에 있어서 문제가 있었다. 예를 들어, 와이핑 제품의 오일 친화성을 증가시키면, 수분 흡수가 적은 보다 소수성인 시트가 생성될 수 있다. 유사하게, 와이핑 제품의 물 친화성을 증가시키면 오일 흡수성을 감소시킨 친수성 시트를 초래할 수 있다. 또한, 예를 들어, 양호한 마모성을 갖는 와이핑 제품을 제공하면 와이퍼의 부드러움 및 전체 흡수력을 제한할 수 있다. 마찬가지로, 마스크 및 기능성 직물에 사용되는 것과 같은 장벽 직물은 이해 상충을 겪고 있다. 예를 들어, 장벽 직물이 개선된 장벽 특성을 갖도록 처리하는 것은 또한 직물의 마모성을 증가시킬 수 있어서, 직물이 사용자의 피부와 접촉할 때 불편함을 제공한다.
또한, 이들 용품의 특성을 변경시키면, 예를 들어, 아래에 놓인 부직포 웹의 형성 중 사용되는 섬유 또는 다른 구성 요소를 변경함으로써, 용품의 베이스를 형성하는 데 사용되는 조성물을 변경하는 것을 필요로 한다. 이는, 베이스 조성물에 대한 임의의 변화가 전술한 바와 같은 절충을 야기할 수 있고, 제조 중에 지연 및 어려움을 야기할 수 있을 뿐만 아니라, 물질의 근본적인 특성에 의해 제한될 수 있으므로 추가 문제점을 야기할수 있다.
따라서, 일 측면에서, 전반적으로 개선된 성능을 갖는 베이스 시트를 제공하는 것이 유리할 것이다. 예를 들어, 일 측면에서, 부드러움, 흡수, 마모 및 장벽 특성 중 하나 이상에서 개선된 성능을 나타내는 베이스 시트를 제공하는 것이 유리할 것이다. 또한, 용품의 대향하는 측면에서 개선된 특성을 나타내는 베이스 시트로 형성된 용품을 제공하는 것이 유리할 것이다.
일 측면에서, 본 발명은 일반적으로 미세구조화된 표면형태를 갖는 베이스 시트에 관한 것이다. 베이스 시트는 제1 표면 및 대향하는 제2 표면을 갖는 부직포 웹을 포함하고, 제1 평면으로 연장된다. 베이스 시트는 접착제, 및 제1 평면에 평행하지 않고, 접착제에 의해 부직포 웹의 제1 표면에 부착되는 하나 이상의 제2 평면으로 연장되는 복수의 스테이플 섬유를 더 포함한다. 또한, 스테이플 섬유의 적어도 일부분은 약 5000μm 이하의 길이, 약 5 이하의 데니어, 또는 이들의 조합을 갖는다.
추가 측면에서, 베이스 시트는 와이핑 제품 또는 흡수 용품이다. 또한, 일 측면에서, 스테이플 섬유의 적어도 일부분은 약 1500μm 이하의 길이 및 약 3 이하의 데니어, 또는 약 1500μm 내지 약 5000μm의 길이, 및 약 3 내지 약 5의 데니어를 갖는다.
또한, 일 측면에서, 부직포 웹은 탄성중합체 섬유, 3차원 섬유, 탈접합된 셀룰로오스 섬유, 펄프 섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 부직포 웹은 폴리에틸렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 펄프 섬유, 또는 이들의 조합을 포함한다. 추가 측면에서, 부직포 웹은 스펀본드 부직포 웹이다. 또한, 일 측면에서, 부직포 웹은 엠보싱되어 있다
또 다른 측면에서, 복수의 스테이플 섬유는 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 레이온 섬유, 나일론 섬유, 또는 이들의 조합을 포함한다. 또한, 일 측면에서, 접착제는 음이온성 성분을 포함하고, 복수의 스테이플 섬유는 양이온, 또는 이들의 조합을 함유한다. 일 측면에서, 음이온성 성분 및 접착제는 부직포 웹의 적어도 일부분 상에 코팅된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 부직포 웹의 50% 이상이 음이온성 성분 및 접착제로 코팅된다. 일 측면에서, 음이온성 성분 및 접착제는 원, 사각형, 선 또는 이들의 조합을 포함하는 패턴으로 부직포 웹 상에 적용된다. 또한, 일 측면에서, 베이스 시트는 접착제에 의해 부직포 웹의 제2 표면에 접착된 제2 복수의 스테이플 섬유를 포함한다. 일 측면에서, 제2 복수의 스테이플 섬유는 제1 복수의 스테이플 섬유, 또는 이들의 조합과 상이한 길이, 데니어, 또는 섬유 조성을 갖는다.
또한, 일 측면에서, 부직포 웹은: 34 gsm 부직포 웹을 사용하여 측정했을 때, 약 200% 내지 약 800%의 물 용량, 약 100 그램 미만의 컵 크러쉬(cup crush) 하중, 약 80% 이상의 박테리아 여과 효율, 또는 이들의 조합을 나타낸다. 일 측면에서, 베이스 시트는, 복수의 스테이플 섬유를 포함하지 않는 동일한 부직포 웹과 비교하여, 물 용량, 컵 크러쉬 하중, 또는 박테리아 여과 중 하나 이상에서 10% 이상의 개선을 나타낸다
본 발명은 또한 일반적으로 베이스 시트를 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기 방법은 제1 평면에서 연장되는 부직포 웹을 형성하는 단계, 부직포 웹의 제1 표면에 접착제를 도포하는 단계, 및 복수의 스테이플 섬유를 부직포 웹에 접착시키는 단계를 포함한다. 이러한 측면에서, 복수의 스테이플 섬유의 적어도 일부는 제1 평면에 평행하지 않고, 5000 μm 이하의 길이, 5 이하의 데니어, 또는 이들의 조합을 갖는 하나 이상의 제2 평면에서 연장된다.
다른 측면에서, 접착제는 음이온성 성분을 포함하며, 여기서 음이온성 성분 및 접착제는 부직포 웹 상에 인쇄된다. 또 다른 측면에서, 음이온성 성분 및 접착제는 부직포 웹 상에 플렉소그래픽으로 인쇄되고, 복수의 스테이플 섬유는 부직포 웹에 정전기적으로 접착된다. 추가적으로 또는 대안적으로, 베이스 시트는 캘린더링된다.
본 발명의 기타 특징들과 측면들을 이하에서 더욱 상세히 설명한다.
본 발명을, 첨부 도면을 참조하여 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 완전하게 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 베이스 시트의 일 측면의 단면도를 도시하고;
도 2는 본 발명에 따른 베이스 시트의 일 측면의 단면도를 도시하고;
도 3은 본 발명에 따른 베이스 시트를 형성하는 방법을 도시한다.
본 명세서와 도면에서 참조 문자를 반복 사용하는 것은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내려는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 베이스 시트의 일 측면의 단면도를 도시하고;
도 2는 본 발명에 따른 베이스 시트의 일 측면의 단면도를 도시하고;
도 3은 본 발명에 따른 베이스 시트를 형성하는 방법을 도시한다.
본 명세서와 도면에서 참조 문자를 반복 사용하는 것은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내려는 것이다.
정의
용어 "약", "대략" 또는 "일반적으로"가, 본원에서 값을 수식하기 위해 사용될 때, 그 값이 10%, 예컨대 7.5%, 예컨대 5%, 예컨대 4%, 예컨대 3%, 예컨대 2%, 또는 예컨대 1%만큼 상승되거나 낮아질 수 있고, 개시된 측면 내에서 유지되는 것을 나타낸다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "섬유"는 그의 겉보기 폭을 크게 초과하는 겉보기 길이, 즉 적어도 약 10의 길이 대 직경 비율을 갖는 세장형 미립자를 지칭한다. 보다 구체적으로, 본원에서 사용되는 바와 같이, 섬유는 제지 섬유를 지칭한다. 본 발명은, 예를 들어 천연 섬유 또는 합성 섬유, 또는 임의의 다른 적절한 섬유, 및 이들의 임의의 조합과 같은 다양한 제지 섬유의 사용을 고려한다. 본 발명에 유용한 제지 섬유는 일반적으로 셀룰로오스 섬유, 보다 특히 목재 펄프 섬유를 포함한다.
용어 "부직 웹"은, 편물에서처럼 식별가능한 방식은 아니지만 상호 연결된(interlaid) 개별적인 섬유들이나 실들의 구조를 갖는 웹을 가리킨다. 적절한 부직 직물 혹은 웹의 예로는 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 본디드 카디드 웹, 에어레이드 웹, 코폼 웹, 수력 엉킴된 웹 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
용어 "멜트블로운 웹"은 일반적으로 용융된 열가소성 물질이 용융 섬유로서 다수의 미세한, 대개는 원형의 다이 모세관을 통해 압출되어 용융된 열가소성 물질의 섬유를 감쇄시켜서 그것의 직경을 감소시켜 극세사 직경일 수 있는 수렴하는 고속 가스(예컨대 공기) 스트림으로 압출되는 공정에 의해 형성되는 부직 웹을 말한다. 그런 다음 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 위에 쌓여서 무작위 분산된 멜트블로운 섬유 웹이 형성된다. 이러한 공정은 예를 들어, 모든 목적을 위해 전체적으로 본 명세서에서 참고로 원용된, Butin 등에 의한 미국특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 일반적으로, 멜트블로운 섬유는 실질적으로 연속적 또는 불연속적이고 일반적으로 직경이 10㎛보다 작으며 수집 표면 상으로 용착될 때 일반적으로 접착성(tacky)인 극세사일 수도 있다.
용어 "스펀본드 웹(spunbond web)"은 일반적으로 작은 직경의 실질적으로 연속식 섬유를 함유하는 웹을 지칭한다. 섬유는 방적돌기(spinnerette)의 다수의 미세한, 일반적으로 원형인 모세관으로부터 용융된 열가소성 재료를 압출함에 의하여 형성되며, 그후 예를 들어 유도적 인발 및/또는 기타 공지된 스펀본딩 기구에 의해 압출된 섬유의 직경은 급격히 감소된다. 스펀본드 웹의 제조는 예컨대, Appel 등에 의한 미국특허 제4,340,563호, Dorschner 등에 의한 제3,692,618호, Matsuki 등에 의한 제3,802,817호, Kinney의 제3,338,992호, Kinney의 제3,341,394호, Hartman의 제3,502,763호, Levy의 제3,502,538호, Dobo 등에 의한 제3,542,615호 및 Pike 등에 의한 제5,382,400호에 기술 및 도시되어 있으며, 이들은 그 전문이 모든 목적을 위해 참고 문헌으로 본원에서 원용된다. 스펀본드 섬유는 수집 표면 상에 피착(deposit)될 때 일반적으로 끈적거리지 않는다. 스펀본드 섬유는 때때로 약 40μm 미만의 직경을 가질 수 있으며, 종종 약 5 내지 약 20μm일 수도 있다.
"코폼"이라는 용어는, 일반적으로, 열가소성 섬유들 및 제2 비-열가소성 물질의 혼합물 또는 안정화된 매트릭스를 포함하는 복합 물질을 가리킨다. 한 예로서, 코폼 물질은 적어도 하나의 멜트블로운 다이 헤드가 슈트(chute) 가까이에 배치되고 이를 통해 다른 물질이 웹이 형성되는 동안 웹에 첨가되는 공정에 의해 제조될 수도 있다. 그런 다른 재료는, 한정되지는 않지만, 섬유상 유기 재료, 예를 들어, 목질계 펄프 또는 비-목질계 펄프, 예를 들어, 면, 레이온, 재생 종이, 펄프 플러프 및 또한 초흡수성 입자, 무기 및/또는 유기 흡수 물질, 처리된 고분자 스테이플 섬유 등을 포함할 수 있다. 그런 코폼 물질의 몇몇 예시들이 Anderson 등의 미국 특허 제4,100,324호; Everhart 등의 제5,284,703호; 및 Georger 등의 제5,350,624호에 개시되어 있고, 이들 각각은 본원에 참고문헌으로 원용된다.
용어 "본디드 카디드 웹"은, 스테이플 섬유들을 떨어지게 하고 기계 방향으로 정렬하여 대략 기계 방향으로 배향된 섬유성 부직포 웹을 형성하는, 코밍 또는 카딩 유닛(combing or carding unit)을 통해 전달되는 스테이플 섬유들(staple fibers)로 제조되는 웹을 의미한다. 이러한 섬유는 일반적으로 카딩 유닛 전에 섬유를 분리하는 픽커 또는 섬유화기에 배치되는 꾸러미 단위로 구입된다. 웹이 형성되면, 그런 다음 웹이 수개의 공지된 접합 방법 중 하나 이상에 의해 접합된다.
용어 "탄성중합체" 및 "탄성"은 신축력의 적용 시에 적어도 한 방향(예를 들면 CD 방향)으로 신축할 수 있으며, 신축력의 해제 시에 대략 원래 치수로 수축/회복하는 물질을 지칭한다. 예를 들어, 신축된 물질은 그의 이완된 미신축된 길이 보다 적어도 50% 큰 신축된 길이를 가질 수 있고, 이는 신축력의 해제 시에 그의 신축된 길이의 적어도 50% 이내로 회복할 것이다. 가상의 예는 적어도 1.50 인치까지 신장할 수 있으며, 신장력의 해제 시에 1.25 인치보다 크지 않은 길이로 회복하게 될 물질의 1 인치 샘플일 것이다. 바람직하게는, 물질은 적어도 50%, 더욱 바람직하게는 신축된 길이의 적어도 80% 수축 또는 회복한다.
용어 "열 점 접합"이란 일반적으로 예를 들면 패터닝된 롤(예, 캘린더 롤) 및 패터닝된 것일 수도 있고 아닐 수도 있는 다른 롤(예, 모루 롤) 사이에 물질을 통과시켜 수행되는 공정을 지칭한다. 롤 중 하나 또는 모두는 통상적으로 가열된다.
용어 "초음파 접합"은 일반적으로, 예를 들면, 초음파 혼과 패터닝된 롤(예, 모루 롤) 사이에 물질을 통과시켜서 수행되는 공정을 말한다. 예를 들어, 고정식 혼과 회전식 패터닝된 모루 롤의 사용을 통한 초음파 접합은 Grgach 등의 미국 특허 제3,939,033호, Rust Jr.의 제3,844,869호, 및 Hill의 제4,259,399호에 설명되어 있으며, 이들은 모든 목적을 위해 그 전체가 참고 문헌으로 여기에 원용된다. 또한, 회전 패터닝된 모루 롤과 회전식 혼의 사용을 통한 초음파 접합은 Neuwirth 등의 미국 특허 제5,096,532호, Ehlert의 제5,110,403호, 및 Brennecke 등의 제5,817,199호에 설명되어 있으며, 이들은 모든 목적을 위해 그 전체가 참고 문헌으로 여기에 원용된다. 물론, 임의의 다른 초음파 접합 기술 또한 본 발명에 사용될 수도 있다.
본원에서 사용되는 용어 "슬러리"는 섬유와 물을 포함하는 혼합물을 지칭한다.
본원에서 사용시 용어 "흡수 용품" 또는 "용품"은, 하기 예에 한정되는 것은 아니지만 개인 위생 흡수용품, 예컨대 베이비 물수건, 장갑 물수건, 기저귀, 팬티형 기저귀, 개방형 기저귀, 훈련 팬티, 흡수성 팬티, 실금 용품, 여성용 위생 제품(예컨대 생리대), 수영복 등; 의료 흡수 용품, 예컨대 의류, 창호재, 언더패드, 베드패드, 붕대, 흡수 드레이프 및 의료용 물수건; 식품 서비스 와이퍼; 의류 용품; 파우치 등을 포함하는 섬유상 웹으로 제조된 제품을 지칭한다. 그런 용품을 형성하기에 적합한 물질 및 공정은 해당 기술분야의 숙련자들에게 잘 알려져 있다. 흡수 용품은, 예를 들어, 라이너, 외부 커버, 및 그 사이에 위치된 섬유상 웹으로 형성된 흡수성 재료 또는 패드를 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "와이핑 제품(wiping product)"은, 섬유상 웹들로 제조된 제품을 지칭하며, 종이 타월, 산업용 와이퍼(wiper), 식품 서비스 와이퍼, 냅킨, 의료용 패드, 및 기타 유사 제품들을 포함한다. 일 측면에서, 본 발명에 따른 흡수 용품 또는 흡수 웹을 언급할 때에 와이핑 제품이 포함될 수도 있다는 점을 이해해야 한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "평량(basis weight)"은 일반적으로 섬유상 제품의 단위 면적 당 건조 중량을 지칭하며, 일반적으로 gsm(제곱미터 당 그램)으로 표현된다. 평량은 TAPPI 시험 방법 T-220을 사용하여 측정된다.
본원에서 사용하는 바와 같이 용어 "기계 방향"은 부직포 웹의 형성 중 섬유가 피착되는 성형 표면의 이동 방향을 지칭한다.
본원에서 사용하는 바와 같이 용어 "교차 기계 방향"은 형성 표면의 평면에서 그리고 상기 정의된 기계 방향에 수직인 방향을 지칭한다.
본원에서 사용하는 바와 같이 용어 "펄프"는 목질 및 비목질 식물 같은 천연 공급원으로부터 섬유를 지칭한다. 목질 식물은, 예를 들어, 낙엽수와 침엽수를 포함한다. 비목질 식물은, 예를 들어, 면, 아마, 에스파르토 풀, 밀크위드, 짚, 황마, 대마, 및 바가스를 포함한다. 펄프 섬유는 경질목 섬유, 연질목 섬유, 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "평균 섬유 길이"는 현미경 기술을 사용하는 측정에 의해 결정된 섬유, 섬유 다발 및/또는 섬유 유사 물질의 평균 길이를 지칭한다. 적어도 20개의 무작위로 선택된 섬유의 샘플은 섬유의 액체 현탁액으로부터 분리된다. 섬유를 물에 현탁시키기 위해 준비된 현미경 슬라이드 상에 섬유를 둔다. 틴팅 염료를 현탁된 섬유에 첨가하여 셀룰로오스 함유 섬유를 착색시켜 이들이 합성 섬유와 구별되거나 분리될 수 있게 한다. 슬라이드는 Fisher Stereomaster II Microscope--S19642/S19643 시리즈 아래에 배치된다. 샘플에서 20개의 섬유의 측정은 0 내지 20 mil의 스케일을 사용하여 20X 선형 배율로 이루어지고, 평균 길이, 최소 및 최대 길이, 및 변이의 편차 또는 계수가 계산된다. 일부 경우에, 평균 섬유 길이는, 예를 들어, 핀란드 카자니 소재의 Kajaani Oy Electronics로부터 입수 가능한 카자니 섬유 분석기 모델 번호 FS-200과 같은 장비에 의해 결정된 섬유(예를 들어, 섬유, 섬유 다발, 섬유 유사 물질)의 가중 평균 길이로서 계산될 것이다. 표준 시험 절차에 따라, 샘플은 냉침액으로 처리해서 아무런 섬유 다발 또는 조각(shive)이 존재하지 않도록 보장한다. 각 샘플은 뜨거운 물에 붕해시키고 대략 0.001% 현탁액에 희석한다. 표준 Kajaani 섬유 분석 시험 절차를 이용하여 시험할 때 개별적인 시험 샘플들을 희석 현탁액에서 약 50 내지 100ml 부분으로 뽑아낸다. 가중 평균 섬유 길이는 산술 평균, 길이 가중 평균 또는 중량 가중 평균일 수 있고, 다음 식에 의해 표현될 수 있다:
여기서
k=최대 섬유 길이
x i =섬유 길이
n i =길이 xi를 갖는 섬유의 수
n=측정된 섬유의 총 수.
Kajaani 섬유 분석기에 의해 측정되는 평균 섬유 길이 데이터의 한 가지 특성은 상이한 유형의 섬유 간에 구별하지 않는다는 것이다. 따라서, 평균 길이는 샘플 내의 섬유의 모든 상이한 유형(존재하는 경우)의 길이를 기준으로 한 평균을 나타낸다.
용어 "스테이플 섬유"는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 소비자 사용 후 재활용(PCR) 섬유, 폴리에스테르, 나일론 등과 같은 합성 중합체로 제조된 불연속 섬유를 의미하며, 친수성이 아닌 것들은 친수성이 되도록 처리될 수 있다. 스테이플 섬유는 절단된 섬유 등일 수 있다. 스테이플 섬유는 원형, 이성분, 다중성분, 형상화된, 중공형 등인 단면을 가질 수 있다..
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "연마재"는 부직포 웹이 부직포 웹으로 닦이거나 청소되는 표면을 스쿠링하고 먼지 등을 제거할 수 있게 하는 표면 질감을 나타내도록 의도된다. 마모성은 연마 섬유를 제조하는 데 사용되는 중합체 및 부직포 웹의 질감 정도에 따라 달라질 수 있다.
상세한 설명
본 논의는 예시적인 측면의 설명일 뿐, 본 발명물의 보다 넓은 측면을 한정하려는 것이 아님을 당 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게는 이해될 것이다.
일반적으로 말하면, 본 발명은 부직포 웹 및 부직포 웹의 제1 측면에 접착된 적어도 제1 복수의 스테이플 섬유로 형성되는 미세구조화된 표면형태를 갖는 베이스 시트에 관한 것이다. 특히, 본 발명은, 스테이플 섬유가 부직포 웹과 일반적으로 평면이 아닌 방향으로 연장되도록 스테이플 섬유를 신중하게 선택하여 스테이플 섬유를 부직포 웹에 접착시킴으로써, 부직포 웹의 특성에 영향을 미치지 않고, 부직포 웹의 조성을 변경할 필요 없이 베이스 시트의 하나 이상의 특성을 개선할 수 있다는 것을 발견하였다. 또한, 일 측면에서, 본 발명은 제2 복수의 스테이플 섬유가 부직포 웹의 제2 측면에 접착될 수 있음을 발견하였다. 이러한 측면에서, 제2 복수의 스테이플 섬유는 제1 복수의 섬유와 크기, 형상, 또는 특성(예컨대, 수분 흡수도, 오일 흡수도 등)이 상이할 수 있어서, 부직포 웹의 조성 또는 처리의 변화 없이 베이스 시트의 표면 각각에 상이한 특성을 갖는 베이스 시트를 제공할 수 있다.
예를 들어, 일 측면에서, 제1 및/또는 제2 복수의 스테이플 섬유는 부직포 웹의 하나 이상의 특성, 예컨대, 물 흡수도, 오일 흡수도, 연성, 마모성, 내구성, 장벽 특성 등을 개선하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 스테이플 섬유는 이러한 특성을 개선하는 물질의 능력에 기초하여 선택될 수 있고, 하나 이상의 합성 섬유로 형성될 수 있다. 일 측면에서, 스테이플 섬유(들)는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 소비자 사용 후 재활용(PCR) 섬유, 소비자 사용 전(예를 들어, 포스트 산업) 재활용 섬유, 레이온, 폴리에스테르, 나일론 등으로 형성될 수 있다. 일 측면에서, 섬유는 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 레이온, 나일론, 또는 이들의 조합으로 형성될 수 있다. 섬유가 본질적으로 상기 특성 중 하나 이상을 가질 수 있고 선택될 수 있지만, 일 측면에서, 선택된 섬유(들)는 당해 기술 분야에 공지된 바와 같은 이들의 소수성, 흡수성, 또는 다른 것들을 부여하거나 증가시키도록 처리될 수 있음을 이해해야 한다. 그러나, 일 측면에서, 스테이플 섬유는 또한 면과 같은 셀룰로오스 섬유를 포함할 수 있고, 이는, 농공용 및 직물 폐기물을 포함하는, 폐기물 및 재활용으로부터의 섬유를 포함한다.
그럼에도 불구하고, 일 측면에서, 하나 이상의 상기 물질이 스테이플 섬유를 형성하기 위해 사용될 수 있고, 섬유의 길이 및/또는 데니어는 추가 이점을 부여하도록 변경될 수 있다. 예를 들어, 더 짧거나 및/또는 더 얇은(예를 들어, 더 낮은 데니어) 섬유는 더 부드러운 표면을 제공할 수 있는 반면, 더 길고/더 두꺼운(예를 들어, 더 높은 데니어) 섬유는 마모성 또는 내구성을 개선할 수 있다. 따라서, 일 측면에서, 제1 및/또는 제2 복수의 스테이플 섬유는 약 20 이하, 예컨대 약 17.5 이하, 예컨대 약 15 이하, 예컨대 약 12.5 이하, 예컨대 약 10 이하, 예컨대 약 8 이하, 예컨대 약 6 이하, 예컨대 약 5 이하, 예컨대 약 4 이하, 예컨대 약 3 이하, 예컨대 약 2 이하, 또는 그 사이의 임의의 범위 또는 값의 데니어를 가질 수 있다.
또한, 추가적으로 또는 대안적으로, 섬유는 약 10μm 내지 약 5000μm, 예컨대 약 50μm 내지 약 4000μm, 예컨대 약 100μm 내지 약 3000μm, 예컨대 약 150μm 내지 약 2000μm, 예컨대 약 200μm 내지 약 1000μm, 예컨대 약 250μm 내지 약 750μm, 또는 이들 사이의 임의의 범위 또는 값의 스테이플 섬유의 가장 긴 치수인 길이를 가질 수 있다.
또한, 일 측면에서, 연성을 제공하는 스테이플 섬유는 약 4 이하, 예를 들어, 약 3.5 이하, 예를 들어 약 3 이하, 예를 들어 약 2.5 이하, 예를 들어 약 2 이하, 예를 들어, 약 1.5 이하, 예를 들어, 약 1 이하, 예를 들어, 약 0.9 이하, 예를 들어, 약 0.8 이하, 또는 이들 사이의 임의의 범위 또는 값의 데니어, 및/또는 약 2000 μm 이하, 예를 들어 약 1750μm 이하, 예를 들어 약 1500 μm 이하, 예를 들어 약 1000 μm 이하, 예를 들어 약 500 μm 이하의 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 측면에서, 연성 섬유는 약 2.5 내지 약 3.5의 데니어 및 약 1000 μm 내지 약 1700 μm의 길이, 약 1 내지 약 2의 데니어 및 약 500 μm 내지 약 1500 μm의 길이, 약 0.5 내지 약 1의 데니어, 및 약 250 μm 내지 약 1000 μm, 또는 이들 사이의 임의의 범위 또는 값의 길이를 갖는다.
유사하게, 양호한 마모성 또는 마모 특성을 갖는 섬유는 약 4 이상, 예를 들어 약 5 이상, 예를 들어 약 7.5 이상, 예를 들어 약 10 이상, 예를 들어 약 15 이상, 예를 들어 약 20 이상, 예를 들어 약 25 이상, 예를 들어 약 30 이상, 예를 들어 약 35 이상, 예를 들어 약 45 이하, 예를 들어 약 40 이하, 예를 들어 약 35 이하, 예를 들어 약 30 이하, 예를 들어 약 25 이하, 또는 이들 사이의 임의의 범위 또는 값의 데니어, 및/또는 약 10 밀리미터 이하, 예를 들어 약 9 밀리미터 이하, 예를 들어 약 8 밀리미터 이하, 예를 들어 약 7 밀리미터 이하, 예를 들어, 약 6000 μm 이하, 예를 들어, 약 5000μm 이하, 예를 들어, 약 4000μm 이하, 예를 들어 약 3000 μm 이하, 예를 들어 약 2000 μm 이하, 예를 들어 약 1200 μm 이상, 예를 들어 약 1300 μm 이상, 예를 들어 약 1400 μm 이상, 예를 들어 약 1500 μm 이상, 또는 이들 사이의 임의의 값 또는 범위의 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 일 측면에서, 연마 섬유는 약 5 내지 약 7의 데니어 및 약 1250μm 내지 약 4000μm의 길이, 약 9.5 내지 약 12의 데니어 및 약 2500μm 내지 약 5500μm의 길이, 약 19 내지 약 21의 데니어 및 약 4500μm 내지 약 7500μm의 길이, 약 38 내지 약 41의 데니어 및 약 6500μm 내지 약 10,000μm, 또는 이들 사이의 임의의 범위 또는 값의 길이를 갖는다.
선택된 섬유의 유형 및 크기에 상관없이, 섬유는 양이온으로 처리된다. 일 측면에서, 양이온은 스테이플 섬유의 형성 동안 혼입되지만, 예를 들어 스테이플 섬유를 처리함으로써, 형성 후에 양이온이 스테이플 섬유 내에 혼입될 수 있다는 것을 이해해야 한다. 일 측면에서, 양이온은 알칼리 금속 양이온과 같은 금속 양이온이고, 일 측면에서, 칼륨, 나트륨, 리튬, 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있다. 일 측면에서, 적절한 양이온성 하전된 섬유는 아가텍스로부터의 처리된 스테이플 섬유로서 수득될 수 있다.
특히, 일 측면에서, 전술한 바와 같이, 복수의 섬유는 자기장에 노출된 후에 접착제를 통해 부직포 웹에 부착된다. 이하에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 접착제는 인쇄, 분무, 침지 등을 포함하는 다양한 기술을 사용하여 부직포 웹에 도포될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 일 측면에서, 접착제는 당업계에 공지된 임의의 접착제일 수 있지만, 음이온으로 처리될 수 있다. 따라서, 이하에서 더욱 상세히 논의되는 바와 같이, 복수의 섬유는 섬유 내로 또는 섬유 상으로 혼입된 양이온과 접착제 내로 혼입된 음이온성 성분 사이의 인력으로 인해 부직포 웹 상에 도금되거나 피착될 수 있다. 당업계에 공지된 임의의 음이온이 사용될 수 있지만, 일 측면에서, 음이온은 알칼리 금속 양이온과 같은 금속 양이온에 대한 적절한 인력을 갖는 음이온이다. 따라서, 일 측면에서, 음이온은 미네랄 음이온, 예컨대 염소, 브롬, 요오드, 또는 플루오르화 염 음이온, 예컨대 PF6 -, SCN-, ClO4 -, CF3SO3 -, (FSO2 )2N-, (CF3SO2)2N-, (C2F5SO2)2N-, 및 (CF3SO2)3C-, 또는 이것의 조합을 포함할 수 있다. 일 측면에서, 적합한 음이온 처리된 접착제는 아가텍스로부터 얻을 수 있다.
선택된 접착제에도 불구하고, 일 측면에서, 섬유는 접착제를 통해 부직포 웹의 하나 이상의 표면에 접착된다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 부직포 웹(102)은 그 위에 도포된 접착제(104), 및 미세구조화된 표면형태를 갖는 베이스 웹(100)을 형성하기 위해 접착제를 통해 부직포 웹에 부착된 제1 복수의 스테이플 섬유(106)를 가질 수 있다. 또한, 도 2를 참조하여, 그리고 전술한 바와 같이, 일 측면에서, 제1 복수의 스테이플 섬유는 부직포 웹의 제1 측면(108)에 부착되고, 제2 복수의 스테이플 섬유(114)는 접착제(112)를 통해 부직포 웹(102)의 제2 측면(110)에 부착된다. 일 측면에서, 제1 복수의 스테이플 섬유(106)는 전술한 바와 같이 제2 복수의 스테이플 섬유(114)와 동일하거나 상이할 수 있다. 유사하게, 일 측면에서, 접착제(112)는 접착제(104)와 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 일 측면에서, 접착제 그 자체는 일반적으로 동일하거나 유사할 수 있지만, 접착제(104)는 접착제(112)와 상이한 음이온으로 처리될 수 있다. 그러나, 일 측면에서, 접착제(104)는 접착제(112)와 동일하거나, 일반적으로 동일하다.
또한, 접착제(104 및/또는 112)는 전체 부직포 웹(102)을 덮는 것으로 도 1 및 도 2에 도시되어 있지만, 일부 측면에서, 상기 접착제는 상기 부직포 웹의 약 50% 이상, 예를 들어 약 60% 이상, 예를 들어 약 70% 이상, 예컨대 약 75% 이상, 예컨대 약 80% 이상, 예를 들어 약 85% 이상, 예를 들어 약 90% 이상, 예를 들어 약 95% 이상, 예를 들어, 약 100% 이하, 예를 들어 약 99% 이하, 예를 들어 약 95% 이하, 예를 들어 약 90% 이하, 예를 들어 약 85% 이하, 예를 들어, 상기 부직포 웹의 제1 및/또는 제2 표면의 약 80% 이하, 또는 이들 사이의 임의의 범위 또는 값으로 적용될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 일 측면에서, 접착제는 점, 사각형, 선 등과 같은 패턴으로 도포될 수 있다.
그럼에도 불구하고, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제1 및/또는 제2 복수의 스테이플 섬유(106/114)는 부직포 웹(102)과 평면이 아니거나 부직포 웹에 평행한 하나 이상의 평면에서 그들의 길이(예, 부직포 웹의 표면으로부터 스테이플 섬유의 원위 단부까지 가장 큰 치수)를 따라 연장된다. 특히, 도시된 바와 같이, 일 측면에서, 그리고 예를 들어, 부직포 웹(102)만이 x-축을 따라 일반적으로 수평 방향으로 연장되는 반면, 스테이플 섬유(106/116)는 x-축과 평면이 아니거나 x-축에 평행한 다양한 제2 평면으로 연장되어, 부직포 웹의 제1 및/또는 제2 표면 상에 미세구조화된 표면형태를 형성한다. 아래에서 더 상세히 논의될, 상기 섬유를 부착하는 공정으로 인해, 일부 스테이플 섬유(106/114)는 길이가 부직포 웹(102)에 일반적으로 평행하게 연장되도록 부착될 수 있고, 그러나, 섬유의 적어도 일부분, 예를 들어 약 50% 이상, 예를 들어 약 60% 이상, 예를 들어 약 70% 이상, 예를 들어 약 75% 이상, 예를 들어 약 80% 이상은, 부직포 웹(102)이 연장되는 제1 평면과 평면이 아니거나 제1 평면에 평행한 하나 이상의 제2 평면에서 연장될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서, 제1 또는 제2 복수의 스테이플 섬유는 적층체 또는 층상 부직포 구성에서 외부층과 추가로 구별된다.
또한, 본 발명은 놀랍게도 복수의 스테이플 섬유가 베이스 웹의 근본적인 특성을 감소시키지 않고, 실제로, 흡수성, 마모성, 연성, 장벽 특성 등 중 하나 이상을 증가시킬 수 있다는 것을 발견하였다.
예를 들어, 일 측면에서, 부직포 웹은, 부직포 웹의 그램 당 3.5 내지 6.0 그램의 물을 흡수할 수 있다. 소정의 예시적인 측면에서, 액체의 흡수로 인한 물질 샘플의 중량 증가를 측정함으로써 결정되는 부직포 웹의 물 용량은 약 200% 내지 약 800%, 예컨대 약 250% 내지 약 750%, 예컨대 약 300% 내지 약 700%, 예컨대 약 350% 내지 약 600%, 또는 이들 사이의 임의의 범위 또는 값일 수 있다. 또한, 부직포 웹은 약 1초 내지 약 2초, 예컨대 약 1.1초 내지 약 1.9초, 예컨대 약 1.2초 내지 약 1.8초, 예컨대 약 1.25 내지 약 1.6초, 또는 이들 사이의 임의의 범위 또는 값의 시간 동안 3.7 내지 4.3 그램의 물을 흡수할 수 있다. 또한, 위에서 논의된 바와 같이, 본 발명에 따른 베이스 시트를 형성함으로써, 부직포 웹의 특성이 상기 수준으로 유지될 수 있거나, 심지어 흡수도 개선 섬유가 선택되는 경우에 증가될 수 있다는 것을 예기치 않게 발견하였다.
일 측면에서, 부직포 웹은 또한 양호한 장벽 특성을 나타낼 수 있고, EN 13274-7(염화나트륨 에어로졸을 사용하면 0.65 μm의 입자 크기 및 100 cm의 면적에 걸친 95 리터/분의 속도를 가짐)에 따른, 약 0.65 μm 이상의 크기를 갖는 공기로 운반되는 입자의 적어도 약 70% 이상, 예를 들어 약 0.65 μm 이상의 크기를 갖는 입자의 약 75% 이상, 예를 들어 약 80% 이상, 예를 들어 약 85% 이상, 예를 들어 약 90% 이상을 여과할 수 있다. 유사하게, 이들 장벽 특성은 부직포 웹을 통한 양호한 공기 투과성을 유지하면서 발휘될 수 있다. 예를 들어, 부직포 웹은 약 20 cfm 이상, 예컨대 약 25 cfm 이상, 예컨대 약 30 cfm 이상, 예컨대 약 32.5 cfm 이상, 예컨대 약 35 cfm 이상, 예컨대 약 40 cfm 이상, 또는 이들 사이 임의의 범위 또는 값의 ASTM D737(2020, 38 cm2 샘플 및 125 Pa의 압력을 사용하여 측정됨)에 따라 측정된 공기 투과성을 나타낼 수 있다. 추가적으로 또는 대안적으로, 부직포 웹은 약 80% 이상, 예컨대 약 85% 이상, 예컨대 약 90% 이상, 예컨대 약 95% 이상의 박테리아 여과 효율(BCE)을 나타낼 수 있고, 이에 대한 시험은 아래에서 정의된다.
부직포 웹은 또한 약 1500gm-mm 미만, 약 1400gm-mm 이하, 예컨대 약 1300gm-mm 이하, 예컨대 약 1200gm-mm 이하의 컵 크러쉬 에너지로서 측정된 연성, 및 아래에서 기술된 컵 크러쉬 시험에 따라 34g 웹을 시험할 때, 약 100g 미만, 예컨대 약 95g, 예컨대 약 90g, 예컨대 약 85g, 예컨대 약 80g, 예컨대 약 75g, 예컨대 약 70g의 컵 크러쉬 하중을 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 스테이플 섬유를 포함함으로써 이들 특성이 유지되거나 심지어 개선될 수 있음을 발견하였다. 예를 들어, 상기 특성 중 하나 이상은 선택된 섬유, 데니어 및 길이에 기초하여 상기 값 중 약 10% 이상, 예컨대 약 20%, 예컨대 약 30%, 예컨대 약 40%, 예컨대 약 50% 이상만큼 개선될 수 있다. 또한, 일 측면에서, 부직포 웹에 고유하지 않은 특성은, 부직포 웹의 전술한 특성에 영향을 미치지 않으면서(예를 들어, 줄이거나 감소시키지 않고) 상기 특성 중 하나 이상을 갖는 섬유를 혼입함으로써 부직포 웹/베이스 시트에 부여될 수 있다. 예를 들어, 상기에 따른 장벽 특성을 갖는 부직포 웹은 높은 연성을 갖는 섬유와 조합되어, 장벽 특성에 영향을 미치지 않으면서 장벽 직물의 연성을 개선할 수 있다. 이러한 측면에서, 베이스 시트는, 복수의 스테이플 섬유로 처리되지 않은 장벽 특성을 갖는 동일한 부직포 웹보다 10% 이상, 예컨대 약 15% 이상, 예컨대 약 20% 이상, 예컨대 약 25% 이상인 연성을 가질 수 있다. 유사하게, 일 측면에서, 흡수성 부직포 웹은, 복수의 스테이플 섬유로 처리되지 않은 동일한 흡수성 부직포 웹보다 약 10% 이상, 예컨대 약 15% 이상, 예컨대 약 20% 이상, 예컨대 약 25% 이상만큼 마모성을 증가시키는 연마 섬유로 처리될 수 있다. 또한, 일 측면에서, 물 또는 오일 흡수성을 갖는 부직포 웹은, 부직포 웹의 제1 면이 오일 흡수성일 수 있고 반대 면이 물 흡수성일 수 있도록, 물 또는 오일 흡수성 중 다른 하나를 개선하기 위해 복수의 섬유를 함유할 수 있다. 예를 들어, 흡수성 부직포 웹은, 복수의 스테이플 섬유로 처리되지 않은 동일한 흡수성 부직포 웹보다 약 10% 이상, 예컨대 약 15% 이상, 예컨대 약 20% 이상, 예컨대 약 25% 이상만큼 각각의 흡수성을 증가시키는 오일 또는 물 흡수 섬유로 처리될 수 있다. 물론, 전술한 바와 같이, 제1 복수의 섬유가 부직포 웹의 제1 면에 접착될 수 있고, 제2 복수의 섬유가 부직포 웹의 제2 면에 접착될 수 있어서, 상기 특성들 중 2개 이상이 개선되지 않는 경우, 부직포 웹의 특성을 유지하면서 개선될 수 있음을 이해해야 한다.
부직포 웹은, 부직포 웹 물질을 형성하는 데 사용될 수 있는 다양한 중합체 중 하나 이상으로 형성될 수 있고, 올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌), 폴리에스테르(예를 들어, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 나프탈레이트), 폴리아미드(예를 들어, 나일론), 폴리카보네이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리스티렌, 폴리우레탄(예를 들어, 열가소성 폴리우레탄) 등을 포함할 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 부직포 웹 물질의 섬유는 올레핀 동종중합체를 포함할 수 있다. 하나의 적합한 올레핀 동종중합체는, 밀도가 0.91 그램/입방 센티미터(g/cm3), 용융 유속이 1200 g/10분(230℃, 2.16 kg), 결정화 온도 113℃, 및 용융 온도 156℃인 프로필렌 동종중합체이며, 네덜란드 로테르담 소재 LyondellBasell Industries로부터 메토센 MF650X 중합체로서 입수 가능하다. 사용될 수 있는 다른 적절한 프로필렌 동종중합체는 0.905 g/cm3의 밀도, 1300 g/10분의 용융 유속(230℃, 2.16 kg), 및 165℃의 용융 온도를 가지며, 텍사스주 휴스턴에 있는 Total Petrochemicals의 폴리프로필렌 3962로서 입수 가능하다. 또 다른 적절한 폴리프로필렌은 텍사스주 휴스턴의 ExxonMobil Chemical Company로부터 입수 가능한 EXXTRALTM 3155로서 입수 가능하다.
또한, 다양한 열가소성 탄성중합체 또는 플라스토머 중합체들, 예를 들어, 탄성중합체 폴리에스테르, 탄성중합체 폴리우레탄, 탄성중합체 폴리아미드, 탄성중합체 공중합체, 탄성중합체 폴리올레핀 등이 본 발명의 부직포 웹 재료에 일반적으로 사용될 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 탄성중합체 반결정 폴리올레핀은 기계적 성질과 탄성중합체 성질의 독특한 조합으로 인해 사용된다. 반결정 폴리올레핀은 실질적으로 규칙적인 구조를 갖거나 이를 나타낼 수 있다. 이러한 반결정 폴리올레핀은 미변형 상태에서 실질적으로 비정질일 수 있지만, 신축 시에 결정 도메인을 형성한다. 올레핀 중합체의 결정화도는 약 3% 내지 약 60%, 일부 실시예에서는 약 5% 내지 약 45%, 일부 실시예에서는 약 5% 내지 약 30%, 일부 실시예에서는 약 5% 내지 약 15%일 수 있다. 마찬가지로, 반결정 폴리올레핀은 약 15 내지 약 210J/g(Joules per gram), 일부 실시예에서는 약 20 내지 약 100J/g, 일부 실시예에서는 약 20 내지 약 65J/g, 일부 실시예에서는 25 내지 약 50J/g의 결정화도의 다른 지표인 융해 잠열(latent heat of fusion) (ΔHf)을 가질 수 있다. 반결정 폴리올레핀은, 또한, 약 10℃ 내지 약 100℃, 일부 실시예들에서는 약 20℃ 내지 약 80℃, 일부 실시예들에서는 약 30℃ 내지 약 60℃의 비캇(Vicat) 연화 온도를 가질 수 있다. 반결정 폴리올레핀은 약 20℃ 내지 약 120℃, 일부 실시예들에서는 약 35℃ 내지 약 90℃, 일부 실시예들에서는 약 40℃ 내지 약 80℃의 용융 온도를 가질 수 있다. 융해 잠열(ΔHf) 및 용융 온도는 통상의 기술자들에게 잘 알려져 있듯이 ASTM D-3417에 따라 시차 주사 열량 측정법("DSC")을 사용해 결정될 수도 있다. 비캇 연화 온도는 ASTM D-1525에 따라 결정될 수 있다.
예시적인 반결정 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌뿐만 아니라, 그들의 배합물 및 이의 공중합체를 포함한다. 구체적인 일 실시예에서는, 에틸렌과 α-올레핀, 예컨대 C3-C20α-올레핀 또는 C3-C12α-올레핀의 공중합체인 폴리에틸렌을 이용한다. 적절한 α-올레핀은 선형이거나 분지형(예를 들어, 하나 이상의 C1-C3 알킬 분지, 또는 하나의 아릴기)일 수 있다. 특정한 예로는, 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸, 또는 디메틸-치환된 1-데센; 1-도데센; 및 스티렌이 있다. 특히 바람직한 α-올레핀 코모노머는 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐이다. 그런 공중합체의 에틸렌 함량은 약 60 몰% 내지 약 99 몰%, 일부 실시예에서는 약 80 몰% 내지 약 98.5 몰% 및 일부 실시예에서는 약 87 몰% 내지 약 97.5 몰%일 수 있다. α-올레핀 함량은 마찬가지로 약 1 몰% 내지 약 40 몰%, 일부 실시예에서는 약 1.5 몰% 내지 약 15 몰% 및 일부 실시예에서는 약 2.5 몰% 내지 약 13 몰% 범위일 수 있다.
폴리에틸렌의 밀도는, 이용되는 중합체의 유형에 따라 가변될 수 있지만, 일반적으로, 약 0.85 g/cm3 내지 약 0.96g/cm3 범위이다. 예를 들어, 폴리에틸렌 "플라스토머(plastomer)"는 0.85 g/cm3 내지 0.91g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있다. 마찬가지로, "선형 저밀도 폴리에틸렌"("LLDPE")은 약 0.91g/cm3 내지 약 0.94g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있고; "저밀도 폴리에틸렌"("LDPE")은 약 0.91 g/cm3 내지 약 0.94g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있고; "고밀도 폴리에틸렌"("HDPE")은 0.94g/cm3 내지 0.96g/cm3 범위의 밀도를 가질 수 있다. 밀도는 ASTM 1505에 따라 측정될 수 있다.
특히 적절한 폴리에틸렌 공중합체는 "선형" 또는 "실질적으로 선형"인 것들이다. "실질적으로 선형"인이라는 용어는 코모노머 혼입에 기인할 수 있는 단쇄 분지 이외에, 에틸렌 중합체가 중합체 골격에 장쇄 분지를 포함하고 있음을 의미한다. "장쇄 분지"는 적어도 6 개의 탄소의 사슬 길이를 말한다. 각각의 장쇄 분지는 중합체 골격과 동일한 공단량체 분포를 가질 수도 있고 부착되는 중합체 골격 만큼 길 수도 있다. 바람직한 실질적으로 선형인 중합체는 1000개의 탄소 당 0.01개의 장쇄 분지 내지 1000개의 탄소 당 1개의 장쇄 분지로 치환되고, 일부 실시예에서는 1000개의 탄소 당 0.05개의 장쇄 분지 내지 1000개의 탄소 당 1개의 장쇄 분지로 치환된다. "실질적으로 선형"이라는 용어와 대조적으로, 용어 "선형"이란 중합체가 측정가능하거나 입증가능한 장쇄 분지가 부족하다는 것을 의미한다. 즉, 상기 중합체는 1000개의 탄소 당 0.01개 미만의 평균 장쇄 분지로 치환된다.
선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 밀도는 a-올레핀의 길이 및 양 모두의 함수이다. 즉, α-올레핀의 길이가 길수록 그리고 존재하는 α-올레핀의 양이 많을수록, 공중합체의 밀도가 낮아진다. 반드시 필요하지는 않지만, 선형 폴리에틸렌 "플라스토머"는 α-올레핀 단쇄 분지 함유물의 함량이 에틸렌 공중합체가 플라스틱 및 탄성중합체 특징 모두 - 즉, "플라스토머"를 나타내도록 하고 있다는 점에서 특히 바람직하다. α-올레핀 코모노머에 의한 중합화가 결정화도 및 밀도를 감소시키기 때문에, 결과적인 플라스토머는 일반적으로 폴리에틸렌 열가소성 중합체(예를 들어, LLDPE)보다 낮은 밀도를 갖지만, 탄성중합체의 밀도에 근접하고/하거나 중첩된다. 예를 들어, 폴리에틸렌 플라스토머의 밀도는 0.91g/cm3 이하, 일부 실시예에서는 약 0.85g/cm3 내지 약 0.88g/cm3, 및 일부 실시예에서는 약 0.85g/cm3 내지 약 0.87g/cm3일 수도 있다. 탄성중합체와 유사한 밀도를 가짐에도 불구하고, 플라스토머는 일반적으로 보다 고도의 결정성을 나타내며, 비접착형이면서 비교적 자유롭게 유동하는 펠릿으로 형성될 수도 있다.
폴리에틸렌 플라스토머 내에서 α-올레핀 코모노머의 분포는 에틸렌 공중합체를 형성하는 상이한 분자량 분획들 사이에서 전형적으로 무작위적이고 균일하다. 플라스토머 내에서 코모노머 분포의 이러한 균일성은 60 이상, 일부 실시예에서는 80 이상, 일부 실시예에서는 90 이상의 코모노머 분포 폭 지수 값("CDBI")으로 표현될 수 있다. 또한, 폴리에틸렌 플라스토머는 50 내지 110℃의 영역(제2 용융 런다운)에서 발생하는 단일 용융점 피크의 발생을 나타내는 DSC 용융점 곡선을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에서 사용하기 위한 바람직한 플라스토머는 텍사스주 휴스톤의 ExxonMobil Chemical Company로부터 상표명 EXACT™ 하에 입수 가능한 에틸렌계 공중합체 플라스토머(plastomer)이다. 다른 적합한 폴리에틸렌계 플라스토머는 미시간주 미드랜드에 소재하는 Dow Chemical Company에 의해 상표명 ENGAGE™ 및 AFFINITY™ 하에 입수가능하다. 추가적인 적합한 폴리에틸렌계 플라스토머는 미시간주 미드랜드에 소재하는 Dow Chemical Company에 의해 상표명 INFUSETM, 예로 INFUSETM 9807 하에 입수가능한 올레핀 블록 공중합체이다. 본 발명의 섬유에서 사용될 수 있는 폴리에틸렌은 DOWTM 61800.41이다. 또 다른 적합한 에틸렌 중합체는, 상표명 DOWLEX™ (LLDPE), ASPUNTM (LLDPE), 및 ATTANE™ (ULDPE) 하에 Dow Chemical Company에 의해 입수가능하다. 다른 적합한 에틸렌 중합체는, Ewen 등의 미국 특허 제4,937,299호, Tsutsui 등의 미국 특허 제5,218,071호, Lai 등의 미국 특허 제5,272,236호, Lai 등의 미국 특허 제5,278,272호에 기술되어 있으며, 이들의 전문은 모든 면에서 본 명세서에 참고로 원용된다.
물론, 본 발명은 결코 에틸렌 중합체의 사용에만 한정되지 않는다. 예를 들어, 프로필렌 중합체도 반결정 폴리올레핀으로서 사용하는 데 적합할 수 있다. 적합한 플라스토머 프로필렌 중합체는, 예를 들어, 프로필렌의 공중합체나 삼중합체, 예컨대 에틸렌, 1-부텐, 2-부텐, 다양한 펜텐 이성질체, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-유니데센, 1-도데센, 4-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 5-메틸-1-헥센, 비닐시클로헥센, 스티렌 등의, α-올레핀(예, C3-C20)과 프로필렌의 공중합체를 포함할 수 있다. 프로필렌 중합체의 공단량체 함량은, 약 35중량% 이하, 일부 실시예에서는 약 1중량% 내지 약 20중량%, 일부 실시예에서는 약 2중량% 내지 약 10중량%일 수 있다. 바람직하게는, 폴리프로필렌 (예, 프로필렌/α-올레핀 공중합체)의 밀도는 0.91g/cm3 이하, 일부 실시예에서는 0.85 내지 0.88g/cm3, 및 일부 실시예에서는 0.85g/cm3 내지 0.87g/cm3일 수도 있다. 적합한 프로필렌계 공중합체 플라스토머는 텍사스주 휴스턴 소재 ExxonMobil Chemical Co.로부터 명칭 VISTAMAXX™(예, 2330, 6202, 및 6102), 프로필렌-에틸렌 공중합체계 플라스토머; 벨기에 Feluy의 Atofina Chemicals로부터 FINA™(예, 8573); Mitsui Petrochemical Industries로부터 입수가능한 TAFMER™; 및 미시간주 미드랜드 소재 Dow Chemical Co.로부터 입수가능한 VERSIFY?? 하에 시판중이다. 적합한 프로필렌 중합체의 다른 예들은, Datta 등의 미국 특허 제6,500,563호, Yang 등의 미국 특허 제5,539,056호, Resconi 등의 미국 특허 제5,596,052호에 기술되어 있으며, 이들의 전문은 모든 면에서 본 명세서에 참고로 원용된다.
일반적으로 공지되어 있는 다양한 기술들 중 임의의 기술을 채택하여 반결정 폴리올레핀을 형성할 수 있다. 예를 들어 올레핀 중합체는 유리 라디칼 또는 배위 촉매(예컨대 지글러-나타)를 사용하여 형성될 수 있다. 바람직하게는 올레핀 중합체는 단일-부위 배위 촉매, 예컨대 메탈로센 촉매로부터 형성된다. 그런 촉매 시스템은 공단량체가 분자 사슬 내에 무작위로 분포되고 상이한 분자량 단편들을 가로질러 균일하게 분포되는 에틸렌 공중합체를 유발한다. 메탈로센-촉매 폴리올레핀은, 예를 들면 McAlpin 등의 미국 특허 제5,571,619호, Davis 등의 미국 특허 제5,322,728호, Obijeski 등의 미국 특허 제5,472,775호, Lai 등의 미국 특허 제5,272,236호, Wheat 등의 미국 특허 제6,090,325호에 기술되어 있으며, 이들의 전문은 모든 면에서 본 명세서에 참고로 원용된다. 메탈로센 촉매의 예시로는 비스(n-부틸사이클로펜타디에닐)티타늄 다이클로라이드, 비스(n-부틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 다이클로라이드, 비스(사이클로펜타디에닐)스칸듐 클로라이드, 비스(인데닐)지르코늄 다이클로라이드, 비스(메틸사이크로펜타디에닐)티타늄 다이클로라이드, 비스(메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 다이클로라이드, 코발토센, 사이클로펜타디에닐티타늄 트라이클로라이드, 페로센, 하프노센 다이클로라이드, 아이소프로필(사이클로펜타디에닐-1-플루오레닐)지르코늄 다이클로라이드, 몰리브도센 다이클로라이드, 니켈로센, 니오보센 다이클로라이드, 루테노센, 티타노센 다이클로라이드, 지르코노센 클로라이드 하이드라이드, 지르코노센 다이클로라이드 등이 있다. 메탈로센 촉매를 사용하여 만들어진 중합체는 전형적으로 좁은 분자량 범위를 가진다. 예를 들어 메탈로센-촉매된 중합체는 4 아래의 다중분산성 수(Mw/Mn), 조절된 짧은 사슬 분지화 분포 및 조절된 동일배열성을 가질 수 있다.
반결정 폴리올레핀의 용융 흐름 지수(MI)는, 일반적으로 가변될 수 있지만, 통상적으로는, 190℃에서 결정되는, 약 0.1그램/10분 내지 약 100그램/10분, 일부 실시예에서는 약 0.5그램/10분 내지 약 30그램/10분, 일부 실시예에서는 약 1그램/10분 내지 약 10그램/10분일 수 있다. 용융 흐름 지수는, 190℃에서 10분에 5000그램의 힘을 받는 경우 압출 유량계 오리피스(0.0825인치 직경)를 강제로 통과할 수 있으며 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 결정될 수 있는 중합체의 중량(그램 단위)이다.
물론, 다른 열가소성 중합체도 부직포 웹 물질을 형성하는 데 사용될 수 있다. 예를 들어, 포화 공액 디엔 중합체의 적어도 하나의 블록으로 분리된 모노알케닐 아렌 중합체의 적어도 2개의 블록을 갖는, 실질적으로 비정질 블록 공중합체가 사용될 수도 있다. 모노알케닐 아렌 블록은 스티렌 및 그의 유사체 및 동족체, 예를 들어 o-메틸 스티렌; p-메틸 스티렌; p-tert-부틸 스티렌; 1,3 디메틸 스티렌 p-메틸 스티렌 등, 또한 다른 모노알케닐 다환 방향족 화합물, 예를 들어 비닐 나프탈렌; 비닐 안트리센(vinyl anthrycene) 등을 포함할 수 있다. 바람직한 모노알케닐 아렌은 스티렌 및 p-메틸 스티렌이다. 공액 디엔 블록은 공액 디엔 단량체의 동종중합체, 2개 이상의 공액 디엔의 공중합체, 및 블록들이 주로 공액 디엔 단위인 다른 단량체를 갖는 디엔들 중 하나 이상의 공중합체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 공액 디엔은 4개 내지 8개의 탄소 원자, 예를 들어 1,3 부타디엔(부타디엔); 2-메틸-1,3 부타디엔; 이소프렌; 2,3 디메틸-1,3 부타디엔; 1,3 펜타디엔(피페릴렌); 1,3 헥사디엔 등을 포함한다.
모노알케닐 아렌(예를 들어, 폴리스티렌) 블록들의 양은 가변될 수 있지만, 통상적으로 공중합체의 약 8 중량% 내지 약 55 중량%, 일부 실시예에서는 약 10 중량% 내지 약 35 중량%, 일부 실시예에서는 약 25 중량% 내지 약 35 중량%를 구성한다. 적절한 블록 공중합체는 약 5,000 내지 약 35,000의 수 평균 분자량을 갖는 모노알케닐 아렌 엔드블록 및 약 20,000 내지 약 170,000의 수 평균 분자량을 갖는 포화된 공액 디엔 미드블록을 포함할 수 있다. 블록 중합체의 총 수 평균 분자량은 약 30,000 내지 약 250,000일 수 있다.
특히 적절한 열가소성 탄성중합체 블록 공중합체는 텍사스주 휴스톤의 Kraton Polymers LLC로부터 상표명 KRATON??으로 입수가능하다. KRATON™ 중합체는 스티렌-부타디엔, 스티렌-이소프렌, 스티렌-부타디엔-스티렌, 및 스티렌-이소프렌-스티렌과 같은, 스티렌-디엔 블록 공중합체를 포함한다. KRATON™ 중합체는 또한 스티렌-디엔 블록 공중합체의 선택적 수소 첨가 반응에 의해 형성된 스티렌-올레핀 블록 공중합체를 포함한다. 이러한 스티렌-올레핀 블록 공중합체의 예로는 스티렌-(에틸렌-부틸렌), 스티렌-(에틸렌-프로필렌), 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌, 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌, 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌-(에틸렌-부틸렌), 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌-(에틸렌-프로필렌), 및 스티렌-에틸렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌을 포함한다. 이러한 블록 공중합체는 선형, 방사형 또는 별 모양 분자 구성을 가질 수도 있다. 특정한 KRATON™ 블록 공중합체는 상표명 G 1652, G 1657, G 1730, MD6673, MD6703, MD6716, 및 MD6973 하에 판매되는 것을 포함한다. 다양한 적합한 스티렌 블록 공중합체들은 미국 특허 제4,663,220호, 제4,323,534호, 제4,834,738호, 제5,093,422호 및 제5,304,599호에서 기술되고, 그것들은 모든 목적에 대해 참조로 그것의 전체 내용이 본원에 포함된다. 다른 상업적으로 입수 가능한 블록 공중합체는 일본 오카야마의 Kuraray Company, Ltd.로부터 상표명 SEPTON™으로 입수 가능한 S-EP-S 및 S-E-E-P-S 탄성중합체 공중합체를 포함한다. 또 다른 적절한 공중합체는 상표명 VECTOR™으로 텍사스주 휴스턴의 Dexco Polymers에서 입수가능한, S-I-S와 S-B-S 탄성 공중합체를 포함한다. Taylor 등의 미국특허 제5,332,613호에 논의되어 있는 A-B-A-B 사중블록 공중합체로 구성된 중합체 또한 적절하며, 이 문헌은 그 전문이 모든 목적을 위해 참고 문헌으로 본원에서 원용된다. 이러한 사중블록 공중합체의 예는 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)("S-EP-S-EP") 블록 공중합체이다.
전술한 바와 같은 단일 중합체는 부직포 웹 물질을 구성하는 섬유를 형성하는 데 사용될 수 있고, 사용될 때, 부직포 웹 물질의 총 중량을 기준으로 최대 100중량%, 예컨대 약 75중량% 내지 약 99중량%, 예컨대 약 80중량% 내지 약 98중량%, 예컨대 약 85중량% 내지 약 95중량%의 양으로 사용될 수 있다. 그러나, 다른 실시예들에서, 부직포 웹 물질은 위에서 논의된 중합체로부터의 2개 이상의 중합체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부직포 웹 물질을 구성하는 단일성분 섬유는 올레핀 동종중합체로부터 형성된 섬유를, 부직포 웹 물질의 총 중량을 기준으로, 약 5중량% 내지 약 80중량%, 예컨대 약 10중량% 내지 약 75중량%, 예컨대 약 15중량% 내지 약 70중량% 범위의 양으로 포함할 수 있다. 한편, 섬유는 또한 올레핀 중합체의 유도체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 부직포 웹 물질은, 탄성중합체 반결정 폴리올레핀 또는 "플라스토머"(예를 들어, 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 프로필렌/α-올레핀 공중합체, 또는 이들의 조합); 열가소성 탄성중합체 블록 공중합체; 또는 이들의 조합을, 부직포 웹 물질의 총 중량을 기반으로, 약 20중량% 내지 약 95중량%, 예컨대, 약 25중량% 내지 약 90중량%, 예컨대, 약 30중량% 내지 약 85중량% 범위의 양으로 포함할 수 있다.
추가 실시예들에서, 부직포 웹 물질이 형성되는 섬유는 다중 구성 요소일 수 있고 시스-코어 배열 또는 병렬 배열을 가질 수 있다. 예를 들어, 시스-코어 다성분 섬유 배열에서, 시스는 폴리프로필렌과 폴리프로필렌-기반 플라스토머의 블렌드(예를 들어, VISTAMAXXTM)를 포함할 수 있는 반면, 코어는 폴리에틸렌과 폴리에틸렌-기반 플라스토머의 블렌드(예를 들어, INFUSETM )를 포함할 수 있다. 한편, 시스는 폴리에틸렌과 폴리에틸렌 기반 플라스토머의 블렌드(예를 들어, INFUSETM)를 포함할 수 있는 반면, 코어는 폴리프로필렌과 폴리프로필렌 기반 플라스토머의 블렌드(예를 들어, VISTAMAXXTM)를 포함할 수 있다. 또한, 또 다른 실시예에서, 코어는 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 동종중합체의 100%를 포함할 수 있다.
예를 들어, 일부 실시예에서, 부직포 웹 물질을 형성하는 섬유는 시스-코어 배열을 가질 수 있는데, 여기서 시스는 다중성분 섬유의 시스 성분의 총 중량을 기준으로 약 20중량% 내지 약 90중량%, 예컨대 약 25중량% 내지 약 80중량%, 예컨대 약 30중량% 내지 약 70중량%의 올레핀 동종중합체(예: 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌)를 포함할 수 있다. 한편, 시스는 또한 다성분 섬유의 시스 성분의 총 중량을 기준으로 약 10중량% 내지 약 80중량%, 예컨대 약 20중량% 내지 약 75중량%, 예컨대 약 30중량% 내지 약 70중량%의 올레핀계 플라스토머(예를 들어, 폴리프로필렌계 플라스토머 또는 에틸렌계 플라스토머)를 포함할 수 있다.
또한, 코어는 다성분 섬유의 코어 성분의 총 중량을 기준으로 약 30중량% 내지 약 100중량%, 예컨대 약 40중량% 내지 약 95중량%, 예컨대 약 50중량% 내지 약 90중량%의 올레핀 동종중합체(예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌)를 포함할 수 있다. 또한, 코어는 섬유의 코어 성분의 총 중량을 기준으로 약 0중량% 내지 약 70중량%, 예컨대 약 5중량% 내지 약 60중량%, 예컨대 약 10중량% 내지 약 50중량%의 올레핀계 플라스토머(예를 들어, 폴리프로필렌계 플라스토머 또는 에틸렌계 플라스토머)를 포함할 수 있다.
또한, 시스의 중량 퍼센트는 섬유의 총 중량 기준으로 약 10 중량% 내지 약 70 중량%, 예를 들어 약 15 중량% 내지 약 65 중량%, 예를 들어 약 20 중량% 내지 약 60 중량%의 범위일 수 있다. 한편, 코어의 중량 퍼센트는 섬유의 총 중량 기준으로 약 30 중량% 내지 약 90 중량%, 예를 들어 약 35 중량% 내지 약 85 중량%, 예를 들어 약 40 중량% 내지 약 80 중량%의 범위일 수 있다.
또한, 부직포 웹 물질을 형성하는 섬유는 2개의 섬유가 서로 인접하게 공압출되는 병치 배열을 가질 수 있다. 이러한 실시예에서, 제1 측면은 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌계 플라스토머를 포함할 수 있는 반면, 제2 측면은 폴리프로필렌 및 폴리프로필렌계 플라스토머를 포함할 수 있다. 폴리에틸렌은 제1 측면의 총 중량을 기준으로 약 30중량% 내지 약 90중량%, 예컨대 약 35중량% 내지 약 80중량%, 예컨대 약 40중량% 내지 약 70중량% 범위의 양으로 제1 측면에 존재할 수 있다. 한편, 폴리올레핀계 플라스토머는 제1 측면의 총 중량을 기준으로 약 20중량% 내지 약 80중량%, 예컨대 약 25중량% 내지 약 70중량%, 예컨대 약 30중량% 내지 약 60중량% 범위의 양으로 제1 측면에 존재할 수 있다. 또한, 폴리프로필렌은 제2 측면의 총 중량을 기준으로 약 30중량% 내지 약 90중량%, 예컨대 약 35중량% 내지 약 80중량%, 예컨대 약 40중량% 내지 약 70중량% 범위의 양으로 제2 측면에 존재할 수 있다. 한편, 폴리프로필렌계 플라스토머는 제2 측면의 총 중량을 기준으로 약 20중량% 내지 약 80중량%, 예컨대 약 25중량% 내지 약 70중량%, 예컨대 30중량% 내지 약 60중량% 범위의 양으로 제2 측면에 존재할 수 있다.
전술한 것과 같은 이러한 섬유 구성으로, 일부 실시예에서, 프로필렌-에틸렌 공중합체는 시스 및/또는 코어 또는 제1 측면 및/또는 제2 측면 중 어느 하나에서 사용되어 상용화제로서 작용하고 시스와 코어 사이의 결합을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 프로필렌-에틸렌 공중합체는 시스의 총 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 약 20중량%, 예컨대 약 1중량% 내지 약 15중량%, 예컨대 약 2중량% 내지 약 10중량% 범위의 양으로 시스에 존재할 수 있다. 대안적으로, 프로필렌-에틸렌 공중합체는 코어의 총 중량을 기준으로 약 0.5중량% 내지 약 20중량%, 예컨대 약 1중량% 내지 약 15중량%, 예컨대 약 2중량% 내지 약 10중량% 범위의 양으로 코어에 존재할 수 있다.
다른 첨가제도 부직 웹 재료에 통합될 수 있는데, 예를 들어, 용융 안정화제, 처리 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 항산화제, 열 노화 안정화제, 미백제, 블록방지제, 점도 조절제 등이 있다. 점도 조절제도 채택될 수 있는데, 예를 들어, 폴리에틸렌 왁스(예를 들어, Eastman Chemical로부터의 EPOLENE™ C-10)가 있다. 아인산염 안정화제(예를 들어, 뉴욕주 테리타운 소재의 Ciba Specialty Chemicals로부터 입수가능한 IRGAFOS 및 오하이오주 도버 소재의 Dover Chemical Corp.로부터 입수가능한 DOVERPHOS)는 예시적인 용융 안정화제다. 또한, 힌더드(hindered) 아민 안정화제(예를 들어, Ciba Specialty Chemicals로부터 입수가능한 CHIMASSORB)는 예시적인 열 및 광 안정화제다. 또한, 힌더드 페놀은 필름의 제조시 산화 방지제로서 흔히 사용된다. 일부 적절한 힌더드 페놀은, IRGANOXTM 1076, 1010 또는 E 201과 같은 IRAGANOXTM라는 상표명으로 Ciba Specialty Chemicals로부터 입수가능한 것을 포함한다. 사용될 때, 이러한 첨가제(예를 들어, 항산화제, 안정화제 등)는 각각 상기 부직 웹 재료의 약 0.001 중량% 내지 약 25 중량%, 일부 실시예에서는, 약 0.005 중량% 내지 약 20 중량%, 일부 실시예에서는, 0.01 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
위에서 논의된 중합체(들)뿐만 아니라 위에서 논의된 다른 선택적인 첨가제 구성요소는 단일성분 또는 다성분 섬유로 형성되고 압출되거나 방적되어 본 발명의 부직포 웹 물질을 형성할 수 있으며, 그런 다음, 와이프, 흡수 용품, 웨어러블 용품 등과 같은 다양한 제품에 사용될 수 있고, 이하에서 더욱 상세히 논의될 수 있다. 단일성분 섬유는 중합체 또는 중합체들의 배합물뿐만 아니라 선택적인 점착성 부여제로 형성될 수 있고, 이들은 배합된 후 이어서 단일 압출기로부터 압출된다. 한편, 다성분 섬유는 별도의 압출기로부터 압출된 2개 이상의 중합체(예를 들어, 이성분 섬유)로 형성될 수 있으며, 여기서, 중합체 중 하나 이상이 점착 부여제와 배합될 수 있지만, 이는 중합체 중 하나, 예로 VISTAMAXXTM 중합체 및 INFUSETM 중합체가 고유한 점착성을 나타내는 경우에는 요구되지 않는다. 중합체는 섬유의 단면에 걸쳐서 실질적으로 일정하게 위치하는 별개의 영역 내에 배열될 수 있다. 성분은 임의의 바람직한 구성, 예를 들어 시스-코어형(sheath-core), 사이드-바이-사이드형(side-by-side), 파이형(pie), 해중도형(island-in-the-sea), 쓰리 아일랜드형(three island), 불스 아이형(bull's eye), 또는 당 기술분야에 공지된 다양한 다른 배열, 기타 등등으로 배열될 수 있다. 다성분 섬유를 형성하기 위한 다양한 방법은 Taniguchi 등의 미국 특허 제4,789,592호, Strack 등의 제5,336,552호, Kaneko 등의 제5,108,820호, Kruege 등의 제4,795,668호, Pike 등의 제5,382,400호, Strack 등의 제5,336,552호, 및 Marmon 등의 제6,200,669호에 기재되어 있으며, 이들은 그 전문이 모든 목적을 위해 이에 참고로 본원에 원용된다. 또한 다양한 불규칙 형상의 다성분 섬유를 형성할 수 있고, 예로 Hogle 등의 미국 특허 제5,277,976호, Hills의 제5,162,074호, Hills의 제5,466,410호, Largman 등의 제5,069,970호, 및 Largman 등의 제5,057,368호에 기재되어 있으며, 이들은 그 전문이 모든 목적을 위해 이에 참고로 본원에 원용된다. 또한, 중공형 섬유도 본 발명에 의해 고려되며, 이러한 섬유는 필요한 중합체의 양뿐만 아니라 생성된 부직포 웹 물질의 평량을 감소시킬 수 있다.
어떠한 경우에도, 부직포 웹 물질이 멜트블로잉, 스펀본딩, 또는 임의의 다른 부직포 웹 물질 기술에 의해 형성되는지의 여부에 상관없이, 점착 부여제 및/또는 임의의 선택적인 첨가제가 하나 이상의 중합체와 배합된다. 그러나, 일부 실시예에서, 코어는 폴리프로필렌과 같은 2개 이상의 중합체와 VISTAMAXXTM 플라스토머의 배합물일 수 있는 반면, 시스는 또한 폴리에틸렌과 같은 2개 이상의 중합체와 INFUSE TM플라스토머의 배합물일 수도 있다는 것을 또한 이해해야 한다. 일반적으로, 코어의 조성물은 생성된 전체 재료가 천과 유사하고, 드레이프성이며, 부드러운 반면에 시스의 조성은 사용자가 접착 및 슬립 움직임을 경험하지 않으면서 효율적인 먼지 제거에 필요한 점착성 수준을 제공하면서 동시에 잔류물을 남기지 않도록 선택될 수 있다.
이제 본 발명의 섬유 및 부직 웹 재료 형성의 다양한 실시예가 더욱 상세히 설명될 것이다. 물론, 아래에 제공된 설명은 단지 예시적인 것이며, 부직포 웹 물질을 형성하는 다른 방법이 본 발명에 의해 고려된다는 것을 이해해야 한다. 특히, 부직포 웹 물질은 멜트블로운 섬유로부터 또는 멜트블로잉 이외의 다른 방법, 예컨대 스펀본딩에 의해 형성될 수 있다. 스펀본딩에 의해 부직포 웹 물질을 형성하는 것의 한 가지 장점은, 멜트블로운 부직포 웹 물질을 형성하는 데 사용되는 중합체에 비해 고분자량 중합체가 사용될 수 있다는 것인데 스펀본딩 장비에 사용되는 모세관 다이의 크기가 멜트블로잉 장비에서보다 더 크기 때문이다. 그러나, 멜트블로운 부직포 웹 물질을 형성하는 경우, 멜트 블로운 다이의 모세관의 크기는 높은 점도(예를 들어, 고분자량)를 수용하도록 증가될 수 있다는 것도 이해해야 한다. 그러나, 일반적으로, 본 발명의 중합체의 용융 유속은 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 190℃의 온도에서 2160 그램의 하중을 받을 때 10분당 약 3 그램 내지 10분당 약 50 그램의 범위일 수 있다. 이와 같이, 스펀본드 부직포 웹 물질을 형성함에 있어서, 더 높은 점도 및 결정도를 갖는 중합체가 사용될 수 있다. 예를 들어, 10분당 약 15 그램 내지 10분당 약 50 그램, 예를 들어, 10분당 약 20 그램 내지 10분당 약 35 그램의 용융 유속을 갖는 폴리프로필렌; 10분당 약 3 그램 내지 10분당 약 20 그램, 예를 들어, 10분당 약 10 그램 내지 10분당 약 15 그램의 용융 유속을 갖는 올레핀 블록 공중합체 플라스토머; 및 10분당 약 5 그램 내지 10분당 약 30 그램, 예를 들어, 10분당 약 10 그램 내지 10분당 약 25 그램의 용융 유속을 갖는 폴리에틸렌이 사용될 수 있다.
원하는 경우, 부직포 웹 재료는 다층 구조를 가질 수 있다. 적절한 다층 물질은, 예를 들면, 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 적층체 및 스펀본드/멜트블로운(SM) 적층체를 포함할 수 있고, 여기서 스펀본드 층 및 멜트블로운 층은 일반적으로 전술한 대로 형성된다. 그러나, 일 측면에서, 본 발명은 SMS 적층체가 없는 부직포 웹 및/또는 베이스 시트를 포함한다. 특히, 위에서 논의된 바와 같이, 본 발명에 따른 부직포 웹은, 대신에, 접착된 스테이플 섬유를 통해 부직포 웹에 도입된 특성을 가질 수 있고, 따라서, SMS 적층체와 관련된 임의의 전통적인 이점을 필요로 하지 않을 수 있다.
본 발명에 의해 고려되는 부직포 웹 물질의 다른 예는, 스핀 뱅크가 섬유를 선행 스핀 뱅크로부터 피착된 섬유 층 위에 피착하는 다수의 스핀 뱅크 기계 상에서 제조된 스펀본드 웹이다. 이러한 개별 스펀본드 부직포 웹은 또한 다층 구조인 것으로 생각될 수 있다. 이러한 상황에서, 부직포 웹 내의 피착된 섬유의 다양한 층은 동일할 수 있거나, 또는 평량(basis weight) 및/또는 제조된 섬유의 조성, 유형, 크기, 권축 수준, 및/또는 형상과 관련하여 상이할 수 있다. 다른 예로서, 단일 부직포 웹이 스펀본드 웹, 카디드 웹 등의 2개 이상의 개별적으로 제조된 층으로서 제공될 수 있고, 이들은 함께 접합되어 부직포 웹을 형성한다. 이러한 개별적으로 제조된 층은 제조 방법, 평량, 조성, 및 섬유와 관련하여 상이할 수 있다.
본 발명에 의해 고려되는 바와 같이 부직 웹 재료는 추가의 섬유상 성분을 또한 포함할 수 있어 복합물로 간주된다. 예를 들면, 부직 웹은 당 기술분야에 공지된 다양한 엉킴 기술(예를 들어, 수압, 공기, 기계 등) 중 어느 것을 사용하여 다른 섬유상 성분과 엉킬 수 있다. 일 실시예에서, 하나의 중합체로 형성된 부직포 웹은 수력학적 엉킴을 사용하여 다른 중합체를 함유하는 섬유와 일체로 엉킬 수 있다. 통상적인 수력 엉킴 공정은 물의 고압 제트 스트림을 이용하여 섬유를 엉키게 해서 고도로 엉켜 있는 통합된 섬유상 구조, 예를 들어 부직포 웹을 형성한다. 수력으로 엉킨 부직포 웹은 예를 들면, 미국 특허 제3,494,821호(Evans) 및 제4,144,370호(Boulton )에 개시되어 있고, 이들은 그 전문이 모든 목적을 위해서 본원에 참조로 포함된다. 복합물의 섬유상 성분은 임의의 원하는 양의 생성된 복합물을 포함할 수 있다. 예를 들어, 섬유성 성분은 복합물의 약 50중량% 초과, 일부 실시예에서는 복합물의 약 60중량% 내지 약 90중량%를 함유할 수 있다. 마찬가지로, 부직포 웹은 복합물의 약 50중량% 미만, 일부 실시예에서는 복합물의 약 10중량% 내지 약 40중량%를 함유할 수 있다. 일부 실시예에서, 부직포 웹은 스펀본드 폴리올레핀계 웹(예를 들어, 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌)을 포함할 수 있는 반면, 섬유성 구성요소는, 폴리프로필렌과 VISTAMAXXTM 또는 임의의 다른 프로필렌계 플라스토머의 배합물, 또는 폴리에틸렌과 INFUSETM의 배합물 또는 임의의 다른 적절한 에틸렌계 플라스토머를 함유하는 섬유를 포함할 수 있다.
부직포 웹 물질은 또한 수력엉킴될 수있다. 수력엉킴 부직포 웹은, 예를 들어, Topolkaraev 등의 미국 특허 제7,779,521호에 개시되어있다. 수력엉킴의 경우, 섬유의 층이 유공성 지지체 상에 피착된다. 유공성 지지체는 일반적으로 형성 직물이라고도 불리는 연속 와이어 스크린이다. 직물을 형성하는 것은 부직포 산업에서 흔히 사용되고, 특정 유형은 수력엉킴 목적에 유리한 것으로 당업자에 의해 인식된다. 대안적으로, 유공성 지지체는 실린더의 표면일 수 있고, 일반적으로 섬유를 지지하고, 섬유를 엉키게 하는 에너지를 부여하는 워터 제트 또는 워터 커튼 하에서 이들을 운반하는 임의의 표면일 수 있다. 미국 매사추세츠주 피바디 소재의 Innovent Inc., 전술한 Rieter Perfojetand, 및 Fleissner는 이러한 목적에 적합한 스크린 및 실린더를 판매한다.
일반적으로 유공성 지지체는 물 배수를 허용하는 구멍을 갖지만, 대안적으로 또는 추가적으로 유공성 지지체는 배수를 허용하고 완성된 직물에 표면형태 특징부를 부여하기 위해, 융기부 또는 홈을 가질 수 있다. 이러한 맥락에서, "물"은 주로 물이지만, 무기질, 계면활성제, 소포제, 및 다양한 가공 보조물을 포함하는 의도적이거나 의도하지 않은 첨가제를 함유할 수 있는 유체를 나타낸다.
섬유가 지지체 상에 피착될 때, 섬유는 완전히 미접합될 수 있고, 대안적으로 섬유는 유공성 지지체 상에 피착될 때 부직포 형태로 가볍게 결합될 수 있다. 본 발명의 다른 측면에서, 미접합 섬유는 지지체 상에 피착될 수 있고, 수력엉킴 전에, 섬유는 열 또는 다른 수단을 사용하여 가볍게 결합될 수 있다. 일반적으로, 워터 제트 하에 통과하는 섬유는 효율적으로 수력엉킴하기에 충분한 운동성을 갖는 것이 바람직하다.
수력엉킴의 일반적인 조건, 즉 수압, 노즐 유형, 유공성 지지체의 설계는 당업자에게 잘 알려져 있다. "수력엉킴" 및 이의 파생어는, 고속 제트 또는 물의 커튼의 사용을 통해 섬유를 웹에 기계적으로 감싸고 매듭지어 직물을 형성하기 위한 공정을 지칭한다. 생성된 수력엉킴된 직물은 문헌에서 때때로 "스펀레이스" 또는 "하이드로니트"로 불린다.
일반적으로, 고압 물 시스템은 고속 물이 배출되는 노즐 또는 오리피스에 물을 전달한다. 섬유 층은 적어도 하나의 고속 물 제트 또는 커튼을 통해 유공성 지지 부재 상에서 이송된다. 대안적으로, 하나 이상의 워터 제트 또는 커튼이 사용될 수 있다. 섬유에 대한 물의 직접적인 충격은 섬유가 인근 섬유 주위로 감기고 비틀어지고 엉키게 한다. 또한, 물 중 일부는 유공성 지지 부재로부터 튕겨나올 수 있으며, 이러한 튕겨나온 물은 또한 엉킴에 기여한다. 그런 다음, 수력엉킴에 사용된 물은 통상적으로 지지 부재 아래에서 매니폴드 내로 배수되고, 일반적으로 재순환된다. 수력엉킴 공정의 결과로서, 섬유는 응집성 직물로 변환된다.
형성된 부직 웹 물질의 유형에 관계없이, 부직 웹 물질의 평량은 일반적으로 가변될 수 있는데, 예를 들어, 약 10gsm 내지 약 150gsm, 일부 실시예들에서는, 약 20gsm 내지 약 125gsm, 일부 실시예들에서는, 약 25gsm 내지 약 100gsm일 수 있다. 복수의 부직 웹 물질을 사용할 때, 이러한 물질은 동일하거나 상이한 평량을 가질 수도 있다.
또한, 본 발명은 일반적으로 본 발명에 따른 베이스 시트를 형성하는 방법도 포함한다. 예를 들어, 도 3을 참조하면, 전술한 물질 등을 사용하여 당업계에 공지된 임의의 방법에 따라 형성된 부직포 웹(202)은 제1 롤(204)로부터 풀릴 수 있다. 부직포 웹(202)은, 엠보싱(미도시)을 포함하여 당업계에 공지된 다양한 공정을 거칠 수 있고, 이에 도포된 접착제(206)를 갖는다. 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명은 플렉소그래픽 프린터(208)를 사용하여 접착제가 인라인으로 도포될 수 있음을 발견하였다. 그러나, 일부 측면에서, 다른 도포 방법이 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 그럼에도 불구하고, 접착제(206)가 도포된 부직포 웹(202)은 양이온으로 처리된 스테이플 섬유를 함유하는 전기도금 장치(210)로 진입한다. 당업계에 공지된 바와 같이, 전기도금 모듈(210)은 전극 및 전해질을 함유하여, 복수의 스테이플 섬유가 접착제(206)를 함유하는 음이온 상에 도금되거나 피착되게 한다. 마지막으로, 일 측면에서, 전기도금된 섬유(210)를 함유하는 부직포 웹(202)은 본 발명에 따른 베이스 시트로서 롤(214) 상에 권취되기 전에 섬유 접착성을 더욱 개선하기 위해 캘린더링(212)될 수 있다.
일단 멜트블로운 부직포 웹 물질, 스펀본드 부직포 웹 물질, 또는 임의의 다른 부직포 웹 물질이 형성되고 나면, 전기도금 및/또는 캘린더링을 거치기 전 또는 후에, 상기 부직포 웹 재료는, 상기 부직포 웹 재료가 사용될 때에 남아 있는 린트를 감소시키기 위해 추가로 가공되어서, 상기 표면이 상기 부직포 웹 물질과 접촉한 후 표면에 존재하는 잔류물 또는 줄무늬의 양을 최소화하고, 상기 부직포 웹 물질의 먼지 보유 용량을 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 위에서 논의된 바와 같이, 부직포 웹 물질은 천공되거나, 후 접합되거나, 또는 둘 모두일 수 있다. 천공은 미립자, 먼지, 병원균 등이 포획될 수 있는 부직포 웹 물질 내에 포켓을 생성함으로써 부직포 웹 물질의 먼지 보유 용량을 향상시킬 수 있다. 천공은, 패턴이 있는 롤을 사용하여 레이저 천공, 슬릿 천공, 핀 천공, 또는 열적 천공과 같은, 당업자에게 공지된 임의의 적절한 방법에 의해 발생할 수 있다.
한편, 후 접합은 부직포 웹 물질에 의해 생성된 린트의 양을 감소시킬 수 있고, 미립자, 먼지, 병원균 등이 포획될 수 있는 부직포 웹 물질에 압입부를 생성함으로써 부직포 웹 물질의 먼지 보유 용량을 향상시킬 수도 있다. 필수적인 것은 아니지만, 부직포 웹 물질 내에 천공 및 결합을 형성하는 공정은 동시에 발생할 수 있다. 그러나, 당업자들에게 공지된 바와 같이, 동시에 발생하지 않는 천공 및 결합을 형성하는 다른 방법도 사용될 수 있음을 이해해야 한다.
천공 및 텍스처 요소를 부직포 웹 물질에 동시에 형성하기 위해서는, 부직 웹 물질이 적어도 하나의 패터닝된 롤에 의해 규정된 닙에 공급되는 패터닝된 접합 기법(예컨대 열 점 접합, 초음파 접합 등)이 일반적으로 사용된다. 예를 들어, 열 점 접합은, 통상적으로, 두 개의 롤 사이에 형성되는 닙을 채택하고, 두 개의 롤 중 적어도 하나는 패터닝되어 있다. 반면, 초음파 접합은, 통상적으로, 소닉 혼과 패터닝된 롤 사이에 형성되는 닙을 채택한다. 선택된 기술에 관계없이, 패터닝된 롤은 부직포 웹 재료를 동시에 접합시키고 부직포 웹 재료에 천공을 형성하도록 복수의 상승된 접합 요소들을 포함한다.
접합 요소의 크기는 부직포 웹 재료에 천공 형성을 용이하게 하고 부직포 웹 재료에 포함된 섬유 사이의 접합을 용이하게 하도록 특별히 조정될 수 있다. 예를 들어, 접합 요소들의 길이 치수는, 약 300 내지 약 5000μm, 일부 실시예들에서는 약 500 내지 약 4000μm, 일부 실시예들에서는 약 1000 내지 약 2000μm일 수 있다. 접합 요소들의 폭 치수는, 유사하게, 약 20 내지 약 500μm, 일부 실시예들에서는 약 40 내지 약 200μm, 일부 실시예들에서는 약 50 내지 약 150μm일 수 있다. 또한, "요소 종횡비"(요소의 폭에 대한 요소의 길이의 비)는, 약 2 내지 약 100, 일부 실시예들에서는 약 4 내지 약 50, 일부 실시예들에서는 약 5 내지 약 20일 수 있다.
접합 요소들의 크기 외에도, 원하는 천공 형성을 달성하도록 전체 접합 패턴도 선택적으로 제어될 수 있다. 예를 들면 일 실시예에서, 접합 패턴은 하나 이상의 접합 요소의 길이방향 축(요소의 중심선을 따라 가장 긴 치수)이 부직 웹 물질의 기계 방향("MD")에 대하여 비스듬하게 선택된다. 예를 들면, 접합 요소들 중 하나 이상은 부직 웹 물질의 기계 방향에 대하여 약 30° 내지 약 150°, 일부 실시예에서는 약 45° 내지 약 135°, 및 일부 실시예에서는 약 60° 내지 약 120°으로 배향될 수 있다. 이러한 방식으로, 접합 요소는 부직 웹 물질이 움직이는 방향에 대하여 실질적으로 직각 방향에서 부직 웹 물질에 대하여 상대적으로 큰 표면을 제공할 것이다. 이것은 전단 응력이 부직 웹 물질에 가해지는 영역을 증가시키고, 결국, 천공 형성을 용이하게 한다.
접합 요소의 패턴은 일반적으로 부직포 웹 물질이 (종래의 광학 현미경 방법으로 결정한 바) 약 50% 미만, 일부 실시예에서는 약 40% 미만, 일부 실시예에서는 약 25% 미만의 총 접합 면적을 갖도록 선택된다. 접합 밀도는 또한 통상적으로 제곱 인치 당 약 50 접합 초과, 일부 실시예에서는 제곱 인치 당 약 75 내지 약 500 핀 접합이다. 본 발명에서 사용하기 위한 한 가지 적절한 접합 패턴은, "S-위브(S-weave)" 패턴으로 알려져 있으며, McCormack 등의 미국특허 제5,964,742호에 개시되어 있으며, 이 문헌의 전문은 모든 면에서 본원에 참고로 원용된다. S-위브 패턴은, 통상적으로, 제곱 인치당 약 50 내지 약 500개, 일부 실시예들에서는, 제곱 인치당 약 75 내지 약 150개의 접합 요소들의 접합 요소 밀도를 갖는다. 도 9에 도시된 적절한 "S-위브" 패턴의 일례는 길이 치수 "L" 및 폭 치수 "W"를 갖는 S-형상의 접합 요소(88)를 예시한다. 다른 적절한 접합 패턴은 "리브-니트" 패턴으로 알려져 있고, Levy 등의 미국 특허 제5,620,779호에 기술되어 있으며, 이는 그 전체가 모든 목적을 위해 참조로 본원에 원용된다. 리브-니트 패턴은, 통상적으로, 접합 요소가 제곱 인치당 약 150 내지 약 400개, 일부 실시예들에서는 제곱 인치당 약 200 내지 약 300개인 접합 요소 밀도를 갖는다. 도 10에 도시한 적절한 "리브-니트(rib-knit)" 패턴의 일례는, 서로 다른 방향으로 배향된 접합 요소들(89)과 접합 요소들(91)을 예시한다. 또 다른 적절한 패턴은, 접합 요소가 제곱 인치당 약 200 내지 약 500개, 일부 실시예들에서는 약 250 내지 약 350개인 접합 요소 밀도를 갖는 "와이어 위브(wire weave)" 패턴이다. 도 11에 도시한 적절한 "와이어-위브" 패턴의 일례는, 서로 다른 방향으로 배향된 접합 요소들(93)과 접합 요소들(95)을 예시한다. 본 발명에서 사용될 수 있는 다른 접합 패턴들은, Hansen 등의 미국특허 제3,855,046호, Haynes 등의 미국특허 제5,962,112호, Sayovitz 등의 미국특허 제6,093,665호, Edwards 등의 D375,844, Romano 등의 D428,267, 및 Brown의 D390,708에 기술되어 있으며, 이들 문헌의 전문은 모든 면에서 본원에 참고로 원용된다.
적절한 접합 온도(예를 들어, 가열된 롤의 온도)의 선택은, 접합 요소들에 인접하는 영역들에서 부직포 웹 물질을 용융 및/연화시키는 데 일조할 것이다. 이어서, 연화된 부직포 웹 물질은, 접합 요소들에 의해 가해지는 압력 등에 의해 결합 동안 흘러 변위될 수 있다.
부직포 웹 재료의 중합체(들)를 실질적으로 연화시키지 않으면서 이러한 동시 천공 및 접합 형성을 이루기 위하여, 접합 온도 및 압력은 선택적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 롤은, 약 50℃ 내지 약 160℃, 일부 실시예들에선 약 60℃ 내지 약 140℃, 일부 실시예들에선 약 70℃ 내지 약 120℃인 표면 온도로 가열될 수 있다. 마찬가지로, 롤에 의해 가해진 압력("닙 압력")은 열 접합 중에 약 75 내지 약 600 pli(pounds per linear inch)(약 1339 내지 약 10,715kg/m), 일부 실시예에서는 약 100 내지 약 400 pli(약 1786 내지 약 7143kg/m), 일부 실시예에서는 약 120 내지 약 200 pli(약 2143 내지 약 3572kg/m)의 범위일 수 있다. 물론, 물질의 체류 시간이 채택되는 특정한 접합 파라미터들에 영향을 끼칠 수도 있다.
동시 천공 및 접합 형성에 영향을 미치는 또 다른 인자는 부직포 웹 물질의 장력의 정도이다. 예를 들어, 접합 요소를 지나서 통과할 때 부직포 웹 물질의 장력 증가는 통상적으로 천공 크기의 증가와 상관된다. 물론, 너무 높은 장력은 부직포 웹 물질의 온전성에 악영향을 미칠 수 있으며, 이는 충분한 점착성 및 최소 린트 생성으로 천을 형성할 수 있는 능력에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명의 대부분의 실시예에서, 약 1.5 이상, 일부 실시예에서는 약 2.5 내지 약 7.0, 및 일부 실시예에서는 약 3.0 내지 약 5.5의 신축비는 적층 중의 필름에서 소망하는 정도의 장력을 달성하기 위해 사용된다. 신축비는 필름의 최종 길이를 그것의 본래의 길이로 나눔으로써 측정될 수도 있다.
일반적으로, 부직포 웹 물질 내의 생성된 천공들의 크기 및/또는 패턴은 위에서 논의된 접합 요소들의 크기 및/또는 패턴에 대응한다. 즉, 애퍼처는 전술한 바와 같은 길이, 폭, 종횡비 및 배향을 가질 수 있다. 예를 들면, 천공의 길이 치수는 약 200 내지 약 5000μm, 일부 실시예들에서는 약 350 내지 약 4000μm, 일부 실시예들에서는 약 500 내지 약 2500μm일 수 있다. 천공의 폭 치수는, 유사하게, 약 20 내지 약 500μm, 일부 실시예들에서는 약 40 내지 약 200μm, 일부 실시예들에서는 약 50 내지 약 150μm의 범위일 수 있다. 또한, "종횡비"(천공의 폭에 대한 천공의 길이의 비)는, 약 2 내지 약 100, 일부 실시예들에서는 약 4 내지 약 50, 일부 실시예들에서는 약 5 내지 약 20의 범위일 수 있다. 유사하게, 하나 이상의 천공의 길이방향 축(천공의 중심선을 따라 가장 긴 치수)은 부직포 웹 물질의 기계 방향에 대해, 예컨대 약 30° 내지 약 150°, 일부 실시예에서는 약 45° 내지 약 135°, 일부 실시예에서는 약 60° 내지 약 120°으로, 부직포 웹 물질의 기계 방향에 대해 비스듬할 수 있다.
또한, 본 발명의 특정 측면은 다음의 실시예에 따라 더 잘 이해될 수 있으며, 이는 본질적으로 비제한적이고 예시적인 것으로 의도된다.
예:
컵 크러쉬: 부직포의 연성은 "컵 크러쉬" 시험에 따라 측정될 수 있다. 컵 크러쉬 시험은, 컵 형상의 직물이 대략 6.5 cm 직경 실린더에 의해 둘러싸여 컵 형상의 직물의 균일한 변형을 유지하면서 대략 6.5 cm 직경 x 6.5 cm 높이의 인버티드 컵 형상으로 23 cm x 23 cm 조각 직물을 분쇄하기 위해 4.5 cm 직경의 반구형 풋에 필요한 피크 하중("컵 크러쉬 하중" 또는 단지 "컵 크러쉬"로도 불림)을 측정함으로써, 직물의 강성도를 평가한다. 평균 10회 판독이 사용된다. 풋 및 컵은 판독에 영향을 미칠 수 있는 컵 벽들과 풋 간의 접촉을 회피하도록 정렬된다. 피크 하중은 풋이 초당 약 0.25인치(분당 380mm)의 속도로 강하하는 동안에 측정되고 그램 단위로 측정된다. 컵 크러쉬 시험은 또한 시험의 개시로부터 피크 하중점까지의 에너지인, 샘플을 분쇄하는 데에 요구되는 총 에너지("컵 크러쉬 에너지")의 값, 즉 하나의 축 상의 그램 단위의 하중으로 형성된 곡선 아래에 있는 면적 및 다른 축 상의 밀리미터 단위의 풋 주행 거리를 산출한다. 따라서, 컵 크러쉬 에너지는 gm-mm로 보고된다. 컵 크러쉬 값이 낮을수록 더욱 부드러운 적층체를 나타낸다. 컵 크러쉬를 측정하기 위한 적합한 장치는 미국 뉴저지주 펜사우켄의 Schaevitz Company로부터 입수 가능한 모델 FTD-G-500 하중 셀(500 그램 범위)이다.
예 1
장벽 특성 및 약 23 gsm의 평량을 갖는 스펀본드/스펀본드 부직포 웹을 형성하였다. Agatex에 의해 공급된 음이온제로 처리된 수계 접착제를 100 μm의 두께로 부직포 웹에 플렉소그래픽 인쇄에 의해 도포하였다. 약 1.5의 데니어를 갖고 아가텍스에 의해 공급된 양이온으로 처리된 500 μm의 길이를 갖는 폴리에틸렌 스테이플 섬유를 전술한 전기도금 장치를 사용하여 부직포 웹에 접착하여, 베이스 시트를 형성하였다. 베이스 시트는 양호한 장벽 특성을 유지하면서 개선된 연성을 나타냈다. 예를 들어, 스테이플 섬유의 부착 후, 베이스 시트는 UNE-EN 14683:2019 부록 B에 따라 측정했을 때 98.2%의 박테리아 여과 효율, UNE-EN 14683:2019 부록 C에 따라 측정했을 때 14.1 Pa/cm2의 통기성, 및 ISO 22609:2004 ASTM F1862에 따라 측정했을 때 10.6 kPa 미만의 스플래시 저항성을 나타냈다.
예 2
약 82 gsm의 평량을 갖는 펄프 섬유와 코폼된 폴리프로필렌 부직포 웹을 제조하였다. Agatex에 의해 공급된 음이온제로 처리된 수계 접착제를 100 μm의 두께로 플렉소그래픽 인쇄를 통해 부직포 웹에 도포하였다. 약 1.5의 데니어를 가지고 500 μm의 길이를 갖는 폴리에틸렌 스테이플 섬유를 아가텍스에 의해 공급되는 양이온으로 처리하고, 전술한 전기도금 장치를 사용하여 부직포 웹에 접착하여, 복수의 스테이플 섬유가 없는 동일한 부직포 웹과 비교하여 마모가 15% 개선된 150 gsm 베이스 시트를 형성하였다.
통상의 기술자라면, 청구범위에 더욱 구체적으로 기재되어 있는 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고서 본 발명의 이러한 예들 및 기타 수정예들과 변형예들을 실시할 수 있다. 또한, 다양한 측면들의 측면을 전체적으로 또는 부분적으로 상호 교체할 수 있다는 점을 이해해야 한다. 게다가, 통상의 기술자라면, 전술한 설명은, 예를 든 것일 뿐이며, 이러한 청구범위에 더 설명되어 있는 본 발명을 한정하려는 것이 아님을 인식할 것이다.
Claims (20)
- 미세구조화된 표면형태를 갖는 베이스 시트로서,
제1 표면, 및 대향하는 제2 표면을 포함하는 부직포 웹으로서, 상기 부직포 웹은 제1 평면으로 연장되는, 부직포 웹;
접착제; 및
상기 접착제에 의해 상기 부직포 웹의 제1 표면에 부착된 복수의 스테이플 섬유를 포함하고,
상기 복수의 스테이플 섬유의 적어도 일부분은 하나 이상의 제2 평면에서 연장되고,
상기 하나 이상의 제2 평면은 상기 제1 평면에 평행하지 않고,
상기 스테이플 섬유의 적어도 일부분은 약 5000μm 이하의 길이, 약 5 이하의 데니어, 또는 이들의 조합을 가지는, 베이스 시트. - 제1항에 있어서, 상기 베이스 시트는 와이핑 제품 또는 흡수 용품인, 베이스 시트.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테이플 섬유의 적어도 일부분은 약 1500μm 이하의 길이 및 약 3 이하의 데니어, 또는 약 1500μm 내지 약 5000μm의 길이, 및 약 3 내지 약 5의 데니어를 가지는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부직포 웹은 탄성중합체 섬유, 3차원 섬유, 탈접합된 셀룰로오스 섬유, 펄프 섬유, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부직포 웹은 폴리에틸렌 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 펄프 섬유, 또는 이들의 조합을 포함하는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부직포 웹은 스펀본드 부직포 웹인, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 스테이플 섬유는 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 레이온 섬유, 나일론 섬유, 또는 이들의 조합을 포함하는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 접착제는 음이온성 성분을 포함하고, 상기 복수의 스테이플 섬유는 양이온, 또는 이들의 조합을 함유하는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음이온성 성분 및 접착제는 상기 부직포 웹의 적어도 일부분 상에 코팅되는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부직포 웹의 50% 이상은 상기 음이온성 성분 및 접착제로 코팅되는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 음이온성 성분 및 접착제는 원, 사각형, 선 또는 이들의 조합을 포함하는 패턴으로 상기 부직포 웹 상에 도포되는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 부직포 웹은 엠보싱되는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 접착제에 의해 상기 부직포 웹의 제2 표면에 접착된 제2 복수의 스테이플 섬유를 더 포함하는, 베이스 시트.
- 제13항에 있어서, 상기 제2 복수의 스테이플 섬유는 상기 제1 복수의 스테이플 섬유와 상이한 길이, 데니어, 또는 섬유 조성, 또는 이들의 조합을 가지는, 베이스 시트.
- 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 부직포 웹은:
약 200% 내지 약 800%의 물 용량,
34 gsm 부직포 웹을 사용하여 측정했을 때, 약 100 그램 미만의 컵 크러쉬 하중,
약 80% 이상의 박테리아 여과 효율, 또는
이들의 조합을 나타내는, 베이스 시트. - 제15항에 있어서, 상기 베이스 시트는 상기 복수의 스테이플 섬유를 포함하지 않는 동일한 부직포 웹에 비해, 물 용량, 컵 크러쉬 하중, 또는 박테리아 여과 중 하나 이상에서 10% 이상의 개선을 나타내는, 베이스 시트.
- 베이스 시트를 형성하는 방법으로서,
제1 평면에서 연장되는 부직포 웹을 형성하는 단계;
접착제를 상기 부직포 웹의 제1 표면에 도포하는 단계; 및
상기 부직포 웹에 복수의 스테이플 섬유를 접착시키는 단계를 포함하고,
상기 복수의 스테이플 섬유의 적어도 일부분은 하나 이상의 제2 평면에서 연장되고,
상기 하나 이상의 제2 평면은 상기 제1 평면에 평행하지 않고,
상기 스테이플 섬유의 적어도 일부분은 약 5000μm 이하의 길이, 5 이하의 데니어, 또는 이들의 조합을 가지는, 방법. - 제17항에 있어서, 상기 접착제는 음이온성 성분을 포함하고, 여기서 상기 음이온성 성분 및 상기 접착제는 상기 부직포 웹 상에 인쇄되는, 방법.
- 제18항에 있어서, 상기 음이온성 성분 및 상기 접착제는 상기 부직포 웹 상에 플렉소그래픽으로 인쇄되고, 상기 복수의 스테이플 섬유는 상기 부직포 웹에 정전기적으로 접착되는, 방법.
- 제17항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 베이스 시트는 캘린더링되는, 방법.
Applications Claiming Priority (1)
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