KR930010350B1

KR930010350B1 - 유연성이 개선된 부직 웨브

Info

Publication number: KR930010350B1
Application number: KR1019860008339A
Authority: KR
Inventors: 브이. 브라운 랄프; 알. 버트 존; 3세 헨리 엘. 그리에스 바슈; 제이. 페란 로버트; 에이치. 러셔 에드워드; 운 린-선
Original assignee: 킴벌리-클라크 코포레이션; 피. 패트릭 테일러
Priority date: 1985-10-07
Filing date: 1986-10-06
Publication date: 1993-10-16
Also published as: GB2181404B; GB8623910D0; CA1269071A; JPS62182046A; KR870004183A; GB2181404A; US4747519A

Abstract

내용 없음.

Description

유연성이 개선된 부직 웨브

제1도는 본 발명의 부직 웨브를 제조하는데 사용되는 적합한 장치의 개략선도.

제2도는 아령형의 모노필라멘트들을 압출하도록 아령형의 오리피스들을 갖고 있는 방사구판의 저부 사시도.

제3도는 제2도에 도시한 방사구판의 아령형 오리피스들 중의 두개를 확대하여 도시한 저면도.

제4도는 아령형 모노필라멘트들을 갖는 본 발명에 따른 부직포의 부분 단면도.

제5a도 내지 제5c도는 본 발명의 부직 웨브에 사용할 수 있는 간헐적인 열결합 형태들을 나타낸 도면.

제6도는 본 발명의 부직 내층을 사용하여 제조한 일회용 기저귀의 단면도.

제7도는 본 발명의 부직 외피를 사용하여 제조한 생리용품의 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

12 : 방사구판 13 : 모노필라멘트

14 : 냉각실 16 : 인발노즐

17 : 다공성면 18 : 부직웨브

19 : 압축로울러 21, 22 : 결합 로울

23 : 권취로울 24 : 오리피스

25, 26 : 원형부 51 : 부직웨브

52 : 모노필라멘트 71 : 기저귀

72 : 부직내층 81 : 생리대

82 : 부직외피

본 발명은 개선된 유연성을 갖는 부직웨브에 관한 것이며, 특히, 아령형(bilobal) 단면을 갖는 섬유들로 구성되는 부직웨브 및 이러한 부직웨브를 제조하는 방법에 관한 것이다.

부직포들은 물론 당업계에 잘 알려져 있다. 이러한 재료들은 주로 1950년대와 1960년대에 주로 개발되었으나, 1943년도에 개발된 것도 참조할 수가 있다(즉, Manning의 미합중국 특허 제2,336,743호).

부직웨브들은 일회만 사용하는 일회용 제품들의 제조에 상용으로 많이 사용된다. 이러한 제품들의 대표적인 것으로는 일회용 기저귀, 여성 생리용품, 수술용 가운, 산업용 걸레등이 있다. 부직웨브들을 이러한 분야에 사용할 때 이들은 천을 대신해서 사용하는 것이기 때문에, 부직웨브들의 특성을 보다 천에 가깝게 하기 위하여 막대한 노력이 투자되었다. 이러한 노력중에 특히 관심을 가진 분야는 부직웨브의 유연성에 관한 것으로서, 이는 웨브의 내굽힘성 내굴곡성을 낮추는 동시에 촉감을 부드럽게 하고 ＂취급성(hand)＂을 증진시키는데 관한 것이다. 다른 중요한 분야는 부직웨브들의 인장 강도 또는 내열단성을 증가시키는데 관한 것이다. 후술하는 몇가지의 예외를 제외하고는, 부직웨브들의 특성을 증가시키기 위한 이들 노력들은 대부분 원형 단면을 갖는 섬유들을 사용하는데 그 초점을 맞춘 것이었다.

매닝(Manning)에게 허여된 미합중국 특허 제2,336,743호에는 부직포의 용해 방사(solution spinning) 또는 용융방사(melt spinning)에 대한 방법 및 장치가 기재되어 있다. 상기 특허에 따르면, 방사 재료는 방사구(spinneret)내의 오리피스들을 통해 압출 되는데, 이들 오리피스들은 절개부, 원형 또는 다른 형태의 단면을 갖는다.

로이드(Lloyd)등에게 허여된 미합중국 특허 제3,314,840호는 부직포의 제조 방법 및 장치에 관한 것이다. 여기에 기재된 내용은 주로 용해 방사에 대한 것으로 보여지나, 용융 방사를 배제하고 있지는 않다. 방사구는 원형 또는 절개부 형태의 개구부들을 가지나, 이들 개구부들은 원형, 삼각형, 초승달과 같은 다른 형태로 할 수도 있는 것으로 되어 있다.

바그날(Bagnall)등에게 허여된 미합중국 특허 제3,508,390호는 변형된 필라멘트 및 이로부터 제조된 천에 관한 것이다. 명세서의 내용은 통상적인 편직천들에 중점을 두고 설명을 하나, 부직포들도 역시 언급되어 있다. 필라멘트들로 일체로 결합되고 대칭으로 되어 있는 3개의 다리들로 구성되는 단면을 갖고 있어, 한정된 치수를 갖는 균일한 Y-형 단면으로 된다.

하트만(Hartmaun)에게 허여된 미합중국 특허 제3,509,009호는 용융 방사섬유를 형성하는 고 중합체를 고속의 방향성을 갖는 가스흐름내로 유입시켜 강한 강도를 가지는 균일한 부직천을 제조하는데 관한 것이다. 상기 발명에 기재된 바에 따라 생산되는 필라멘들은 통상적으로 원형 단면을 가지나, 별모양, Y-형 또는 이들의 조합과 같이 다른 단면들도 가질 수 있는 것으로 기재되어 있다.

하트만에게 허여된 미합중국 특허 제3,528,129호에는 부직 플리스(fleece)를 제조하는 장치가 기재되어 있다. 이 특허는 분지형 단면을 갖는 방사구의 구멍들을 특정함으로써 현존하는 장치를 개선시킨 것이다. Y-형 및 T-형 구멍이 특별히 언급되어 있다.

마지막으로, 파커(Parker)에게 허여된 미합중국 특허 제3,630,816호는 장방형 단면을 갖는 필라멘트들로부터 부직 시트를 제조하는데 관한 것이다. 상기 필라멘트들의 장방형 단면은 종횡비가 최소 3 : 1인 것으로 특정되어 있다.

본 발명의 목적은 유연성이 증진된 부직웨브를 마련하기 위함이다. 본 발명의 다른 목적은 이러한 부직웨브를 제조하는 방법을 마련하기 위함이다. 본 발명의 또 다른 목적은 유연성이 개선된 일회용 기저귀용 부직 내층을 마련하기 위함이다. 본 발명의 또 다른 목적은 유연성이 증가된 생리용품용 부직 외피를 마련하기 위함이다.

상기 목적 및 그외의 목적들은 열가소성 재료로 되어진 다수의 섬유들 또는 각각 아령형 단면을 갖는 모노필라멘트(monofilament)들로 구성된 부직웨브 및 이러한 부직웨브를 제조하는 방법을 제공함으로써 이룰 수 있다. 여기에서 말하는 아령형이라는 용어는 연신된 장방형 부분으로서 그 양단에는 원형이고 장방형 부분의 두께보다 큰 치수의 직경을 갖는 확대부를 갖는 형태를 말한다. 이러한 아령형 모노필라멘트들로 제조된 부직웨브는 다른 특성들보다는 특히 유연성을 증가시키게 된다.

본 발명의 적합한 일실시예에 의하면, 부직웨브는 동일한 상태로 연속적으로 되어 있고 또한 간헐적으로 배설된 다수의 열가소성 중합체의 모노필라멘트들로 구성된다. 부가해서 웨브는 제품 두께의 거의 전체 부분에 걸쳐 연장되는 섬유간 열결합들에 의해 인가된 분할된 압축 부분들에 의해 안정되며, 이들 압축된 부분들은 간헐적인 일정 형태로 분포되며 웨브 부분의 약 10 내지 30%를 구성한다. 또한 적합한 본 실시예에 따라, 열가소성 재료는 폴리올레핀으로 한다. 가장 좋기로는 폴리올레핀은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 또는 에틸렌-프로필렌 공중합체로 한다.

다른 적합한 실시예에 따르면, 일회용 기저귀용의 부직 내층은 전술한 적합한 실시예와 유사하게 구성되며, 폴리올레핀 모노필라멘트들에 습윤제를 첨가하여 내층을 소수성, 약간의 친수성 또는 습윤성을 갖도록 한다. 이는 중합체가 압출된 후에 습윤제를 혼합하여 수행하거나, 좋기로는 부직웨브가 성형된 후에 습윤제 용액을 첨가한다.

본 발명의 또 다른 적합한 실시예에 따르면, 생리용품의 부직 외피도 일회용 기저귀의 부직 내층의 적합한 실시예에서 설명한 바와 같이 마찬가지로 습윤성을 갖게 제조한다.

또 다른 적합한 실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 다음 단계들을 포함한다. 용융된 상태의 중합체를 적절한 아령형 단면의 구멍들이 다수 마련된 방사구판을 통해 압출하여, 아령형 단면을 갖는 다수의 필라멘트들을 제조한다. 다음에 이들 모노필라멘트들을 적합하게는 공기를 사용하여 인발한다. 인발 후에, 모노필라멘트들을 이동하는 벨트상에 적층한다. 이 시점에서, 모노필라멘트들은 상호간에 대해 불규칙적인 방향이 된다. 다음에 1조의 대향 회전하는 로울러들을 통과시켜 모노필라멘트들을 약간 압축시킨다. 다음에 하나의 로울은 매끄러운면을 갖고 다른 하나는 돌출부를 갖는 1조의 가열 로울들 사이로 통과시켜 웨브를 안정화 시킨다. 이 결과로서, 웨브는 하나의 가열 로울러의 돌출부들의 형태와 일치되는 형태로 배설되는 분할된 부분에서 열결합된다. 상기 형태로 열결합되는 부분은 부직웨브의 표면의 약 10 내지 30%가 되도록 하는 것이 좋다.

이하 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명을 상술한다.

광의로는 본 발명은 각각의 섬유들의 모노필라멘트들이 아령형 단면을 갖는, 열가소성 재료의 다수의 모노필라멘트들 또는 섬유들로 구성되는 부직웨브에 대한 것이다. 특히, 이들 필라멘트들의 단면형상은 연신된 장방형 부분으로서 그 양단부에는 장방형 부분의 두께보다 큰 치수의 직경으로 된 확대된 원형 부분을 갖는 형태로 설명할 수 있다. 이 형태는 ＂견골(dog bone)＂ 또는 ＂덤벨(dumbbell)＂이라 칭할 수 있다.

일반적으로, 이러한 웨브는 단속적인 섬유, 연속된 필라멘트, 또는 이들의 조합으로 제조한다. 본 발명에서는 스펀 결합(spunbonding) 기술에 의해 제조되는 연속 모노필라멘트들이 적합하다. 다시, 단속적인 섬유들을 제조하는 멜트블로잉(meltblowing) 기술로 사용할 수 있다.

섬유들 또는 모노필라멘트로 스펀 또는 블로잉할 수 있으면 열가소성 재료로는 어느 재료를 사용하여도 좋다. 유리와 같은 재료도 생각할 수 있으며, 실제적인 문제로서 중합체 재료들을 사용하는 것이 적합하다. 이러한 중합체들의 예를 들어보면 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리비닐 아세테이트, 염화폴리비닐, 폴리비닐 알코올, 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸 아크릴레이트, 셀룰로오스 아세테이트, 비스코스 등이 있다. 본 발명에서는 단중합체, 공중합체, 및 폴리올레핀의 중합체 혼합물이 적합한데, 공중합체 및 단중합체가 보다 적합하다. 가장 적합한 단중합체는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌이고, 가장 적합한 공중합체는 에틸렌/프로필렌 공중합체이다.

제1도는 상기와 같은 중합체들을 부직웨브들로 성형하는 적합한 장치의 개략선도이다. 상기 장치는 아펠(Appel)의 미합중국 특허 제4,405,297호에 기재된 기술에 따라 제작되며 모르만(Morman)에게 허여된 미합중국 특허 출원 제4,340,563호에 따라 작동되며, 이들 특허들의 내용은 본문에서도 참조로 한다. 상기한 장치 및 방법이 부직웨브를 제조하는 데에는 적합하나, 다른 방법들 및 장치들도 사용할 수 있다. 예컨대, 다른 실시예로서 도슈너(Dorschner)등에게 허여된 미합중국 특허 제3,692,618호에 기재된 장치 및 방법을 사용하여 부직웨브를 형성할 수도 있으며, 이 특허의 내용도 본문에서 참조한다.

요역하면, 제1도에 도시한 장치는 용융된 상태의 중합체를 수납하는 방사구 상자(11)을 포함한다. 중합체의 용탕 온도는 방사에 적합하도록 충분한 유동성을 갖도록 선택한다. 예컨대, 폴리프로필렌을 방사할 경우에는, 적합한 온도는 238℃(460℉)이다. 중합체 용탕에 압력을 가하여 중합체 용탕을 방사구판(12)내의 구멍 또는 오리피스들을 관통하도록 압압하여, 모노필라멘트(13)들의 장막을 형성한다. 모노필라멘트 장막(13)은 냉각실(14)를 통해 낙하하는데, 여기에서 모노필라멘트들은 냉각공기(26)과 접촉된다. 냉각공기는 비교적 저압으로 공급되나, 공기가 인발노즐(16)을 통과할 때는 모노필라멘트들의 인발에 다소 도움을 줄 수 있도록 충분한 압력을 갖도록 한다. 인발노즐(16)의 하부단을 빠져나오는 모노필라멘트들은 연속순환망 또는 벨트와 같은 이동중인 다공성 면(17)상에 적층되어, 부직웨브(18)로 형성된다. 웨브(18)은 1조의 압축로울러(19) 및 (20)을 통과하는데, 이 로울러들은 웨브 내의 필라멘트들을 약간 압축시켜 웨브의 일체성을 증가시켜 다음의 공정을 돕게 된다.

다음에는 웨브(18)을 두개의 가열된 결합로울(21) 및 (22)사이를 통과시킨다. 이들 로울들은 한센(Hansen) 및 페닝스(pennings)에게 허여된 미합중국 특허 제3,855,046호에 기재된 기술에 따라 작동되는데, 상기 특허에 기재된 내용도 본문에서 참조로 한다. 요약하면, 상기 특허에 기재된 장치 및 방법은 두개의 로울(21) 및 (22)를 사용하는 것으로 되어 있는데, 그들중의 하나 이상, 적합하게는 양자를 모두 가열하는 것으로 되어 있다. 하부로울은 평면으로 되어 있으나, 상부로울(21)은 그 표면에 돌출부가 간헐적으로 형성되어 있다. 웨브(18)이 상기 두개의 가열된 로울들 사이를 통과함에 따라, 웨브 두께의 거의 대부분에 걸쳐 연장되는 필라멘트들의 열결합된 압축 부분이 분할된 형태로 형성됨으로써 웨브는 보다 안정화된다. 상기 압축된 부분들은 로울(21)의 돌출된 부분에 대응되게 간헐적인 형태로 분포되어 그 사이에 결합되지 않는 필라멘트 부분들을 형성한다.

제5a도 내지 제5c도는 부직웨브(18) 상에 상기한 문양을 형성하기 위해 로울(21) 상에 사용하는 3개의 문양을 도시한 것이다. 제5a도는 6각형 및 3각형들로 배설된 원형 부분(61)을 포함한다. 제5b도는 반복되는 장고형 형태로 배설된 원형 부분(62)들을 포함한다. 가장 적합한 형인 제5c도는 엇갈리는 열로 배설된 등변 다이아몬드형 부분(63)을 포함한다.

사용되는 특정 형태에 대한 두가지 중요한 변수는 성형되는 압축 부분들의 크기 및 부분들 사이의 간격이다. 이들 두가지 변수들은 결합되는 웨브상의 면적 퍼센테이지를 결정한다. 결합 면적의 비율을 웨브에 충분한 일체성을 인가하여 그 사용 목적에 적합하도록 충분히 크게 하여야 한다. 부가해서, 결합 면적의 비율을 너무 크게 하면 안되는데, 이는 결합 면적이 크게 되면 웨브의 유연성이 손상되기 때문이다. 본 발명에서는 결합 면적을 웨브 표면적의 약 10 내지 30% 사이로 하는 것이 좋다. 약 12 내지 20% 사이가 보다 적합하며, 17%가 가장 좋다.

웨브 결합에 관계되는 다른 중요한 요소는 로울(21) 및 (22)에 유지되는 온도이다. 개개의 중합체에 있어서 특정 온도 이하의 온도는 결합을 수행할 수 없으며, 또 다른 특정 온도 이상의 온도는 웨브를 너무 용융시키게 되는 것은 당연하다. 또한, 로울들의 온도는 제조되는 웨브의 인장 강도 및 유연성에도 영향을 미치게 된다. 특히, 특정범위내에서의 고온은 웨브에 고인장 강도를 인가하게 된다. 그러나, 상기 고온은 또한 웨브의 유연성을 감소시키게도 한다. 이는 상기 온도 범위내에서 발생되는 결합정도의 고저에 따라 기인하는 것으로 보여진다. 즉 고온은 필라멘트사이의 결합을 보다 강하게 하여 인장 강도를 증가시키고 유연성은 다소 감소시키게 된다. 본 발명에서는 폴리프로필렌을 사용할 경우에 적합한 결합 온도를 약 104°내지 150℃(220 내지 320℉)로 한다. 약 135℃(275℉)의 온도가 가장 적합하다.

아령형 필라멘트들로 제조한 웨브들이 원형 모노필라멘트들로 제조한 웨브들에 비해서는 보다 낮은 온도에서 결합된다. 이는 보다 낮은 결합 온도에서 유연성이 좋은 웨브가 제조되기 때문에 중요한 장점이 된다.

다른 실시예에서는, 웨브를 다른 방법으로 안정화시킬 수 있다. 예컨대, 부직웨브를 다른 방법으로, 또는 다른 제조라인의 다른 공정의 일부로서 열결합시킬 수도 있다. 또한, 접착제를 첨가하여 부직웨브를 안정화시킬 수도 있는데, 이 접착제는 약간의 섬유간 결합을 유발한다. 부가해서, 필라멘트들의 엉클어짐을 증가시켜 소정의 섬유간 결합을 유발시켜 부직웨브를 안정화시키는 기술도 당해 기술에서는 공지되어 있다.

제1도 및 적합한 실시예를 다시 참조하여 보면, 로울(21) 및 (22)로 웨브(18)을 결합시킨 후에, 웨브를 권취로울(23)에 권취한다. 다시, 이 장치를 최종 제품을 제조하는 라인에 연결하도록 설계할 수도 있다.

제조되는 웨브의 기본 중량은 웨브 사용 목적에 따라 쉽게 가변시킬 수 있다. 예컨대 부직웨브를 약 10.17 내지 101.7g/㎡(0.3 내지 3.0OZ/yd²)사이로 제조할 수 있다. 일회용 기저귀의 내층으로 적합한 기본 중량은 27.12g/㎡(0.8OZ/yd²)이고 생리용품의 부직 외피로 적합한 기본 중량은 13.56g/㎡(0.4OZ/yd²)이다.

제2도는 아령형 오리피스(24)들을 갖는 방사구판(12)의 저부 사시도이다. 이들 오리피스(24)들을 통해 중합체가 압출된다. 따라서 제조되는 모노필라멘트들은 아령형, ＂견골＂ 또는 ＂덤벨＂형 단면을 갖는다. 방사구판(12)의 폭은 제조되는 웨브 폭보다는 약간 크게 한다. 웨브의 적합한 폭은 그 사용 목적에 따라 다르며, 예컨대 일회용 기저귀의 내층으로 사용하는 부직웨브의 경우에는 31.75cm(12.5인치)가 적합하다.

오리피스들의 수효는 적절히 선택하고 웨브상에 적절한 필라멘트들의 밀도를 제공할 수 있는 간격으로 판상에 배설한다. 본 발명에서는 웨브폭의 단위 인치당 방사구판내에 약 30 내지 100개의 오리피스들을 마련하는 것이 좋다. 가장 좋기로는 웨브폭의 단위 위치당 약 85개의 오리피스들을 마련하다. 예컨대, 30.48cm(12인치)의 방사구판, 즉 30.48cm(12인치) 폭의 부직웨브를 제조하는 방사구판의 경우에는, 1020개의 오리피스들을 마련하는 것이 가장 좋다.

제3도는 방사구판(12)의 적합한 형태의 오리피스(24)들 중의 두개를 확대하여 도시한 것이다. 아령형 오리피스들의 크기 및 비율은 그리 중요한 것은 아니나, 단 본 발명에 따른 아령형 단면을 갖는 모노필라멘트들을 생산할 수 있어야 된다. 오리피스의 적합한 형태는 다음과 같다. 연신된 부분 a의 두께를 가장 작게 한다. 원형 부분(25) 및 (26)의 직경(b)는 두께 a의 약 2배가 되게 한다. 오리피스(24)의 길이 c는 두께 a의 10배 정도가 되게 한다. 가장 적합한 실시예에 있어서, 두께 a는 0.215mm, 직경 b는 0.430mm로 하고 길이 c는 2.15mm로 한다. 이들 치수 및 비율들은 압출되는 특정 중합체 및 필요한 부직웨브의 특성에 따라 다르게 할 수도 있다.

전술한 바와 같이, 오리피스들 사이의 간격은 제조되는 부직웨브의 필요한 밀도에 따라 결정하다. 가장 적합한 실시예에 있어서, 오리피스들 사이의 간격 d는 7.25mm로 한다. 또한, 오리피스들의 적합한 방향은 모든 오리피스들이 상호 평행하고 오리피스들의 길이 c가 벨트(17)이 이동하는 방향(즉, 기계방향, MD)으로 정렬되도록 한다.

제4도는 본 발명에 따라 제조될 부직웨브(51)의 단면을 도시한 것이다. 도면에서 볼 수 있는 바와 같이 웨브는 다수의 연속된 모노필라멘트(52)들로 구성되는데, 이들은 상호간에 대해 불규칙적인 방향으로 위치하고 있다. 모노필라멘트들을 웨브내에서 고도의 루핑(looping) 및 오버래핑(overlapping)을 겪도록 하는 것이 좋다. 이들 특성들은 적층되는 모노필라멘트들의 밀도, 모노필라멘트들이 적층되는 속도등에 영향을 받는다.

도면에서 볼 수 있는 바와 같이, 본 웨브(51)의 모노필라멘트들은 아령형 단면을 갖는다. 단면의 기본 특성이 존재하는 한 아령형 단면들의 크기는 그리 중요한 사항이 아니다. 즉, 모노필라멘트들의 단면은 장방형 부분과 이 부분의 양단부에 위치하는 통상적으로 원형인 확대부를 포함한다.

전술한 바와 같이, 방사구판(12)를 통해 압출된 모노필라멘트들은 인발한다. 따라서, 모노필라멘트들의 치수는 오리피스(24)들의 치수보다 통상적으로는 작게 된다. 이와 같은 치수 감소는 압출되는 특정 중합체, 모노필라멘트의 냉각율, 모노필라멘트에 가해지는 인발력 등에 의해 결정된다. 폴리프로필렌을 사용하는 적합한 실시예에서는, 모노필라멘트들의 종결단면의 길이는 약 30 내지 60마이크론 사이이다. 가장 적합한 단면길이는 40마이크론이나, 이는 부직웨브의 필요한 특성에 따라 다르게 할 수도 있다.

제6도는 일회용 기저귀(71)의 단면도이다. 부직 내층(72)는 유아 신체에 접촉되는 기저귀(71)의 측면 상에 위치한다. 기저귀의 대부분은 플러프(fluff) 처리된 셀룰로우즈 펄프와 같은 흡수재층(73)으로 구성된다. 층(73)은 수분을 흡수하는 역할을 한다. 부가해서 유체 불투과층(74)도 포함한다.

내층(72)의 가장 현저한 특징은 그 유연성에 있다. 특히, 내층(72)는 유아의 착용감을 좋게 하기 위해 극도의 가요성을 갖고 있고 촉감이 부드러워야 된다. 본 발명의 아령형 단면을 갖는 부직 내층은 종래의 원형단면의 모노필라멘트로 구성된 부직 내층에 비해 월등히 개선된 유연성을 나타낸다.

본 발명의 부직웨브의 유연성을 시험하기 위해 ＂Smeltnik 강도시험＂을 수행하였다. 이 시험에서는 부직포의 조각을 개방된 실린더 상부에 위치시킨다. 다음에 실린더의 내경보다 약간 작은 직경을 갖는 반구형 탐침봉을 표준위치로 부터 낙하시켜 부직천을 실린더 내부로 이동시킨다. 다음에 탐침봉이 이동한 거리를 측정하여 이를 유연성, 즉 부직포의 가용성 또는 주름의 형성되는 능력을 나타내는 척도로 기록한다. 그 결과를 보면, 원형 단면을 갖는 모노필라멘트로 제조된 기저귀 부직 내층은 실린더 내로 155mm의 이동거리를 기록하였고, 상기 모노필라멘트와 동일재료로 제조하였으나, 아령형 단면을 갖는 모노필라멘트로 제조된 기저귀 부직 내층은 370mm의 거리를 기록하였다. 따라서, 부직포의 유연성이 월등히 개선된 것을 알 수 있었다.

기저귀 내층으로 특히 중요한 유연성의 다른 관점은 ＂취급성＂ 및 촉감이 부드럽도록 하는 것이다. 이러한 특성에 대한 시험은 실시하지 않았으나, 아령형 단면을 갖는 모노필라멘트들로 제조한 부직웨브의 유연성이 증가된 것은 관찰로서도 알 수 있었다.

웨브를 일회용 기저귀의 내층으로 사용할 경우에 특히 중요하게 되는 부직웨브의 다른 특성은 습윤성이다. 기저귀의 사용목적에서 볼 때, 흡수층으로 수분을 용이하게 통과시키기 위해서는 내층이 부분적으로나마 습윤될 수 있어야 한다. 그러나, 부직웨브들로 제조하기에 적합한 대다수의 중합체들은 소수성을 갖는다. 특히, 가장 적합한 두개의 중합체인 폴리프로필렌과 폴리에틸렌은 완전한 소수성을 갖는다. 따라서, 이들 중합체들로 제조한 부직웨브의 습윤성을 증가시키기 위한 단계가 필요하다.

당해 기술에 공지되어 있는 바와 같이 습윤성은 계면활성제와 같은 습윤제를 첨가함으로써 증가시킬 수가 있다. 특히, 양이온성, 음이온성, 및 비이온성 계면활성제들을 재료에 첨가하여 재료를 습윤성으로 할 수가 있다. 본 발명의 적합한 일시예에서는 폴리프로필렌 모노필라멘트를 비이온성 계면활성제를 첨가함으로써 습윤성으로 한다. 일실시예에서는 이 과정을 중합체가 압출되기전에 중합체에 계면활성제를 혼합, 즉 ＂내부첨가＂하여 수행한다. 이와 같은 방식을 사용할 시에는 비이온성 계면활성제가 적합하다. 습윤제는 중합체 중량의 약 5.0중량% 이하로 중합체에 혼합한다. 부가해서, 폴리프로필렌과 같은 중합체의 경우에는, 부직웨브를 특정 상태가 되도록 가열하여 습윤제가 모노필라멘트들의 표면으로 이동되도록 한다. 웨브(Weber)에게 허여된 미합중국 특허 제3,973,068호 및 제4,070,218호에는 상기 가열 단계를 부직웨브에 윤활제를 첨가하는 것에 대해 상세하게 설명하고 있는데, 이들 명세서는 본문에서도 참조로 한다. 웨브의 가열 온도는 물론 모노필라멘트들의 용융 온도 이하이어야 한다.

다시, 습윤제는 부직웨브가 성형된 후에 용액 상태로 첨가할 수 있다. 즉, ＂외부 첨가＂할 수 있다. 이 첨가 과정은 부직웨브를 습윤제 용액 내에 침지시키고, 다음에 용제를 증발시켜 일정량의 계면활성제가 웨브 표면에 잔류되도록 할 수도 있다. 용제를 보다 신속하게 증발시키기 위해 웨브를 가열하는 것도 좋다. 다시, 계면활성제 용액은 분무 또는 운전그라비아 인쇄 방식으로 웨브에 첨가할 수도 있다. 상기 양자의 경우에, 웨브를 가열함으로써 용제를 신속하게 증발시킬 수가 있다. 물론 웨브를 권취로울에 권취하기전에 상기 용제 증발 과정을 완료하는 것이 좋다. 상기한 세가지의 외부 첨가 방법에서는 비이온성 계면활성제가 적합하다. 또한, 비이온성 계면활성제를 웨브중량의 5.0중량% 이하를 구성하도록 첨가할 수도 있다.

기저귀 내층으로 사용되는 부직 내층 및 일반적인 부직웨브의 또 다른 중요한 특성은 인장 강도, 즉 내열단성이다. 이 특성은 1조의 조오(jaw)로 부직웨브 조각을 파지하여 이를 분할하는 장치로 시험하였다. 웨브를 파단시키는데 필요한 힘을 파지 인장 강도로서 기록한다. 이 시험은 통상적으로 두가지 방법으로 수행한다. 먼저, 웨브가 적층된 방향(기계방향)과 평행한 방향으로 힘이 가해지도록 웨브를 조오내에 위치시킨다. 본문에서 언급되는 모든 인장 강도는 기계방향으로 당길시에 나타나는 강도를 말한다.

아령형 모노필라멘트로 구성된 부직웨브는 동일재료이나 원형 단면을 갖는 모노필라멘트로 구성한 부직웨브에 대해 양방향 모두에서 인장 강도가 증가된 것으로 나타났다. 특정 이론을 도입하지 않더라도, 인장 강도가 증가되는 것은 전술한 바와 같이 필라멘트들을 열결합할 때 필라멘트들 사이의 접촉면적이 증가되기 때문인 것으로 믿어진다. 이는 또한 웨브에 충분한 일체성을 인가하기 위해 필요한 결합 온도를 낮출 수 있도록 해준다.

부직 내층에 있어서 또 하나 중요한 특성은 그 자체의 불투명성 또는 은폐력이다. 즉, 내층이 불투명한 것이 필요한 경우도 종종 있다. 당해 기술에서는 소량의 이산화 티타늄을 중합체 용탕에 첨가하여, 부직웨브의 불투명성을 증가시키는 것은 공지되어 있다. 본 발명에 따라 제조된 부직웨브는 불투명성이 증가되는 것을 알았는데, 이는 모노필라멘트들의 표면적이 증가되어 보다 많은 빛을 반사하기 때문인 것으로 보여진다.

제7도는 여성용 생리대(81)과 같은 통상적인 생리용품의 단면을 도시한 것이다. 도시한 바와 같이, 생리대는 흡수부(83)을 감싸는 부직 외피(82)로 구성된다. 기저귀의 부직 내층에 필요한 대부분의 특성들은 생리용품의 부직 외피에 있어서도 마찬가지로 필요하다. 특히, 본 발명은 유연성, 즉 주름을 형성할 수 있는 성질 및 촉감이 증진된 부직웨브를 제공한다. 또한, 외피(82)의 습윤성을 강화시키는 것도 중요한 사항이 된다. 이는 기저귀 내층에 관하여 전술한 바와 같은 방법을 사용하여 외피에 습윤제를 첨가함으로써 수행할 수 있다. 나아가서, 본 발명은 인장 강도 및 불투명성이 증가된 부직 외피를 제공하게 된다.

[실시예]

실시예 1은 전술한 장치로 수행한다. 특히, 웨브 폭은 30.48cm(12인치)로 하고 방사구판은 폭방향으로의 2.54cm(1인치)당 40개의 아령형 오리피스들을 갖는다. 폴리프로필렌은 260℃(500℉)의 용융온도에서 압출한다. 웨브의 기본 중량은 27.12g/㎡(0.8OZ/yd²)이다. 웨브는 제5a도에 도시한 형태로 상호 결합시키며 결합 면적은 웨브 면적이 약 17.5%가 되도록 한다. 상기 실시예들에서, 상이한 형태들을 인가하기 위해서는 웨브들을 다른 라인에서 결합한다. 즉, 웨브들을 성형하여 권취로울에 권취한다. 다음에, 이를 다른 장치상에서 풀어 웨브를 결합시킨다. 결합로울들의 온도는 약 132℃(270℉)로 한다.

이렇게 하여 제조된 웨브는 Smeltnik 강도 시험(SST) 값은 약 230mm이다. 부가해서 본 실시예의 웨브의 조각을 대향된 방향으로 당기는 파지기들 사이에 위치시켜 파지 인장 강도를 측정하였다. 웨브가 적층된 방향(기계방향, MD)으로 웨브를 파단시키는데 필요한 힘은 6.8kg(15lb)이다.

실시예 2는 결합 온도를 116℃(240℉)로 한 것만을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 수행하였다. 본 실시예의 웨브는 SST값이 320mm이고, MD 인장 강도는 1.59kg(3.5lb)이었다.

실시예 3은 실시예 1과 동일하게 수행하고 단지 결합 온도만을 143℃(290℉)로 하였다. 본 실시예의 웨브는 SST값은 150mm이고, MD 인장 강도는 2.27kg(5.0lb)이었다.

실시예 4는 실시예 1과 동일하게 수행하나, 단지 결합 면적을 10.5%로 감소시켰다. 본 실시예의 웨브는 SST값은 260mm, MD 인장 강도는 5.44kg(12lb)이었다.

실시예 5는 실시예 1과 동일하게 수행하나 결합 면적을 35%로 하였다. 본 실시예의 웨브는 SST값은 150mm, MD 인장 강도는 8.16kg(18lb)이었다.

실시예 6은 실시예 1과 마찬가지로 수행하나 단지 폴리에틸렌을 191℃(375℉)에서 폭방향으로 2.54cm(1인치)당 약 14개의 아령형 오리피스들을 갖는 방사구판을 통해 압출하였다. 기본 중량은 27.12g/㎡(0.8OZ/yd²)이었다. 이 웨브는 약 107℃(225℉)에서 결합하고 결합 면적은 약 14%로 하였다. 본 실시예의 웨브는 SST값 700mm, 즉 탐침봉이 실린더의 전체길이에 걸쳐 낙하되었다.

이제까지 본 발명을 특정 실시예들을 참조로 하여 설명하였으나, 전기한 설명을 참조로 하여 당해 기술에 숙달된 자는 본 발명을 변형, 수정 및 치환할 수도 있다. 특히, 본 발명의 부직웨브들을 일회용 기저귀의 내층 및 생리용품의 외피에 대해 설명하였으나, 수술용 의류 및 다른 일회용 의류, 산업용 걸레 등과 같은 다른 제품에도 사용할 수 있다. 따라서, 이러한 사용예, 변형, 수정 및 치환은 다음에 첨부된 특허청구 범위내에 포함되는 것을 한다.

Claims

열가소성 재료로 된 다수의 섬유들 또는 모노필라멘트들로 구성되고, 상기 모노필라멘트들은 아령형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제1항에 있어서, 상기 열가소성 재료가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제2항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제2항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제2항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 에틸렌-프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제2항에 있어서, 상기 모노필라멘트들 또는 섬유들이 습윤성인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제1항에 있어서, 상기 모노필라멘트들 또는 섬유들이 습윤성인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
동일하게 제조되는 연속적이고 또한 불규칙적으로 배설되는 다수의 열가소성 중합체 모노필라멘트들로 구성되고, 상기 필라멘트들은 아령형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제8항에 있어서, 소정의 필라멘트들 사이의 결합이 이루어져 상기 웨브가 안정화되는 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제9항에 있어서, 상기 필라멘트들 사이의 제품 두께의 거의 대부분에 걸쳐 연장되는 필라멘트 열결합부들의 다수의 분할된 압축 부분들로 구성되고, 상기 압축된 부분들은 간헐적인 일정 형태로 분포되고 그 사이에는 결합되지 않은 필라멘트 경간들을 제공하는 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제10항에 있어서, 압축된 부분이 웨브 면적의 약 10 내지 30%를 구성하는 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제10항에 있어서, 압축된 부분이 웨브 면적의 약 12 내지 20%를 구성하는 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제9항에 있어서, 상기 열가소성 재료가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제13항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제13항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제13항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 에틸렌-프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제9항에 있어서, 상기 모노필라멘트들이 습윤성인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제9항에 있어서, 상기 단면의 길이가 약 30 내지 60마이크론 사이인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
제9항에 있어서, 상기 단면의 길이가 약 40마이크론인 것을 특징으로 하는 부직웨브.
동일하게 제조되는 연속적이고 또한 불규칙적으로 배설되는 다수의 습윤자재한 열가소성 재료의 모노필라멘트들로 구성되고, 상기 모노필라멘트들은 아령형 단면을 갖고 있고, 그 내층은 내층 두께의 거의 대부분에 걸쳐 연장되는 필라멘트 열결합부들의 다수의 분할된 압축 부분들을 갖고 있고, 상기 압축된 부분들은 간헐적인 형태로 분포되어 그 사이에 결합되지 않은 필라멘트 경간들을 제공하는 것을 특징으로 하는 부직 기저귀 내층.
제20항에 있어서, 상기 열가소성 중합체가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 부직 기저귀 내층.
제21항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 부직 기저귀 내층.
제21항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 부직 기저귀 내층.
제21항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 에틸렌-프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 부직 기저귀 내층.
제20항에 있어서, 압축된 부분들이 기저귀 내층 면적의 약 10 내지 30%를 구성하는 것을 특징으로 하는 부직웨브.
동일하게 제조되는 연속적이고 또한 불규칙적으로 배설되는 다수의 습윤자재한 열가소성 재료의 모노필라멘트들로 구성되고, 상기 모노필라멘트들은 아령형 단면을 갖고 있고, 그 내층은 내층 두께의 거의 대부분에 걸쳐 연장되는 필라멘트 열결합부들의 다수의 분할된 압축 부분들을 갖고 있고, 상기 압축된 부분들은 간헐적인 형태로 분포되어 그 사이에 결합되지 않은 필라멘트 경간들을 제공하는 것을 특징으로 하는 생리용품 부직 외피.
제26항에 있어서, 상기 열가소성 중합체가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 부직 외피.
제26항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 부직 외피.
제26항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 부직 외피.
제26항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 에틸렌-프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 부직 외피.
제26항에 있어서, 압축 부분들이 외피 면적의 약 10 내지 약 30%를 구성하는 것을 특징으로 하는 부직 외피.
내층, 유체 불투과성 배면시트 및 그 사이에 압착되어 있는 흡수제 솜으로 구성되는 다겹 흡수 제품에 있어서, 동일하게 제조된 연속적이고 또한 불규칙적으로 배설된 다수의 열가소성 중합체의 모노필라멘트들로 구성되고, 상기 모노필라멘트들은 아령형 단면을 갖는 부직웨브를 내층으로 사용하는 것을 특징으로 하는 다겹 흡수 제품.
제30항에 있어서, 상기 부직웨브가 소정의 필라멘트 사이의 결합으로 또한 이루어져 상기 웨브가 안정화되는 것을 특징으로 하는 다겹 제품.
제33항에 있어서, 상기 필라멘트들 사이의 결합이 제품 두께의 거의 대부분에 걸쳐 연장되는 필라멘트 열결합부들의 다수의 분할된 압축부분들로 구성되고, 상기 압축된 부분들은 간헐적인 형태로 분포되어 그 사이에 결합되지 않은 필라멘트 경간들을 제공하는 것을 특징으로 하는 다겹 제품.
제34항에 있어서, 압축 부분들이 웨브 면적의 약 10 내지 30%를 구성하는 것을 특징으로 하는 다겹 제품.
제34항에 있어서, 압축 부분들이 웨브 면적의 약 12 내지 20%를 구성하는 것을 특징으로 하는 다겹 제품.
제32항에 있어서, 상기 열가소성 중합체가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 다겹 제품.
제37항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 다겹 제품.
제37항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 다겹 제품.
제37항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 에틸렌-프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 다겹 제품.
제32항에 있어서, 상기 모노필라멘트들이 습윤성인 것을 특징으로 하는 다겹 제품.
다수의 오리피스들을 갖는 방사구를 통해 열가소성 중합체를 연속적으로 압출하여 분할된 모노필라멘트들을 형성하는 단계, 모노필라멘트들을 인발하는 단계, 모노필라멘트들을 이동하는 반송기 상에 불규칙적인 상태를 적층시켜 웨브를 형성하는 단계, 및 필라멘트들 사이의 결합에 의해 웨브를 안정화시키는 단계로 구성되는 부직제품 제조 방법에 있어서, 아령형 오리피스들을 갖는 방사구를 사용하여 아령형 단면을 갖는 모노필라멘트들을 형성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제42항에 있어서, 상기 필라멘트들 사이의 결합이 상기 웨브를 대향회전하는 양 로울들 사이를 통과시켜 수행하되, 상기 로울들중의 최소한 하나는 가열되고, 로울들중의 최소한 하나는 소정 형태의 돌출부를 갖고 있어 웨브 두께의 거의 대부분에 걸쳐 연장되는 필라멘트 열결합부들의 다수의 분할된 압축 부분들을 형성하고, 상기 압축 부분들은 상기 최소한 하나의 로울상의 돌출된 형태와 대응되는 간헐적인 형태로 분포되고 상기 간헐적인 형태는 그 사이에 결합되지 않은 필라멘트 경간들을 제공하는 것을 특징으로 하는 방법.
제43항에 있어서, 압축 부분들이 웨브 면적의 약 10 내지 30%를 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제43항에 있어서, 압축 부분들이 웨브 면적의 약 12 내지 20%를 구성하는 것을 특징으로 하는 방법.
제42항에 있어서, 상기 열가소성 중합체가 폴리올레핀인 것을 특징으로 하는 방법.
제46항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리프로필렌인 것을 특징으로 하는 방법.
제46항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 폴리에틸렌인 것을 특징으로 하는 방법.
제46항에 있어서, 상기 폴리올레핀이 에틸렌-프로필렌 공중합체인 것을 특징으로 하는 방법.
제42항에 있어서, 상기 모노필라멘트들을 습윤제를 첨가하여 습윤성을 갖게 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제50항에 있어서, 상기 습윤제를 열가소성 중합체를 압출하기 전에 열가소성 중합체에 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 상기 습윤제가 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 방법.
제51항에 있어서, 안정화시킨 후의 웨브를 가열하여 습윤제가 모노필라멘트들의 표면으로 이동되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
제50항에 있어서, 상기 습윤제를 웨브를 안정화시킨 후에 웨브에 첨가하는 것을 특징으로 하는 방법.
제54항에 있어서, 상기 습윤제가 비이온성 계면활성제인 것을 특징으로 하는 방법.