KR100256479B1 - 천공웹 및 그의 형성방법 - Google Patents

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폴 데니스 트로칸
도날드 캐롤 로에
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데이비드 엠 모이어
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Abstract

본 발명은 (a) 전체적 소공을 한정하는 미세 소공상에 튀어나온 부분을 형성시키기위해 미세 소공을 포함하는 소공 요소상에 감광성 수지를 도포하고 경화시킴으로써, 전체적 소공(이때, 전체적 소공은 미세 소공상에 겹쳐지는 패턴화된 디자인을 한정한) 및 미세 소공을 포함하는 소공 부재를 형성하는 단계;
(b) 소공 부재상에 섬유 층을 제공하는 단계; 및
(c) 소공 부재의 전체적 소공의 패턴에 의해 결정되는 패턴으로 인접한 엉킴 영역사이에서 연장되는 섬유에 의해 상호 연결되는 영역에서 섬유가 무작위로 엉키도록 섬유 층에 유체 스트림을 가하여 천공 웹을 형성하는 단계를 포함하는 천공 웹을 형성하는 방법을 제공한다.

Description

천공 웹 및 그의 형성방법{METHOD OF PRODUCING NONWOVEN FABRICS}
천공 웹을 형성하는 다양한 방법이 당분야에 공지되어있다. 일부 방법에 따라 섬유성 웹에 천공을 형성하는데 사용되는 고형 돌기를 둘레의 웹상에 섬유를 부착시키기위해 공기 또는 액체 스트림을 이용한다. 칼웨이츠(Kalwaites)의 미국 특허 제 2,862,251 호는 부직 생성물의 제조를 위한 수-엉킴 방법에 관한 것이고, 여기서는 유체력을 사용하여 섬유 웹과 같은 섬유 물질의 층을 출발 물질의 이격된 상호연결된 압축된 섬유 부분, 및 상호연결된 압축 부분으로 분리된 예비결정된 패턴으로 배열된 개구를 포함하는 소공성 일체형 부직포 구조로 재배열시킨다. 특히, 레이온 또는 면 섬유와 같은 섬유 물질의 층은 천공 플레이트와 같은 패턴으로 배열된 이격된 천공을 한정하는 딱딱한 수단과 미세한 직조 스크린과 같은 천공보다 더 작은 소공을 한정하는 장력을 받는 가요성 수단사이에 위치한다. 한 양태에 따르면, 천공 플레이트를 통해 유체 제트로부터 섬유 층으로 발사되는 유체의 충돌은 천공으로부터 섬유를 종방향으로 제거하여 천공 플레이트의 천공에 상응하는 천공을 갖는 천공된 부직포를 형성하게 한다.
그리스울드(Griswold)의 미국 특허 제 3,025,585 호는 불규칙하게 배열된 섬유 층이 투과성 배면 부재상에 예비결정된 방식으로 배열된 점점 가늘어지는 돌출 그룹의 유리 말단상에 위치되고, 상호연결된 섬유가 이들 돌출사이의 공간에 축적되는 수-엉킴 공정을 개시한다. 그런다음, 물의 스트림을 층에 대해 향하게하고 섬유는 편류되어 점점 가늘어지는 돌출에 상응하는 천공을 갖는 부직포를 형성한다. 본 발명의 일부 양태에 따르면, 점점 가늘어지는 돌출은 투과성 스크린에 부착된다. 다른 양태에 따르면,직조 와이어 스크린의 단일 와이어가 연속적인 횡방향 와이어의 상하를 통과함으로써 점점가늘어지는 돌출을 형성한다. 직조 스크린을 이용하는 이들 양태에 대한 변형은 부직포의 생성에 사용되는 수-엉킴 방법에서 널리 사용된다.
에반스(Evans)의 미국 특허 제 3,485,706 호는 섬유가 미세 와이어 스크린 또는 천공 플레이트와 같은 천공 패턴 부재상에 점착되고 액체가 고압으로 섬유 층으로 분출되어 지지 부재에 의해 결정되는 패턴으로 섬유가 엉기는 수-엉킴 방법에 의해 생성된 천공 패턴을 갖는 부직포를 개시한다. 이 특허는 일정한 패턴을 갖지않는 부직포의 제조를 위해 무작위 위치, 크기 및/또는 형태를 갖는 천공을 갖는 패턴 부재의 용도를 또한 개시한다. 이런 패턴 부재는 입자사이에 천공이 남도록 다양한 크기 및 형태의 모래 입자를 결합시켜 제조된다. 이 특허는 스크린을 수지로 처리하여 상당한 거리동안 비 반복적이거나 완전히 무작위일 수 있는 도드라진 선, 충진된 구멍 또는 부분적으로 충진된 구멍의 배열을 제공함을 더욱 개시한다.
다른 형태의 수-엉킴 방법의 개시는 길모어(Gilmore) 등의 유럽 특허원 공개 제 418,493 호의 것을 포함하고, 이는 천공 부재로서 천공된 드럼을 사용하여 섬유 웹상에 물의 고속 제트 스트림을 향하게하여 제조되는 부직포에 관한 것이다. 드럼은 반복된 패턴의 돌출 및 배수를 위한 다수의 천공을 갖는 예비결정된 직경 및 길이를 갖는 실린더일 수 있다. 돌출은 섬유 웹에 천공이 높은 효율로 형성될 수 있고 부직포가 쉽게 박리되는 외형을 갖는다.
필립스(Phillips) 등의 미국 특허 제 5,204,158 호는 불규칙한 패턴의 부직포를 개시한다. 패브릭을 제조하는 방법에 따르면, 섬유 웹은 수-엉킴 제트에 의한 유체 충격사이에서 성형 부재에 의해 리지스트리(registry)로부터 제거된다.
당분야에 공지된 다양한 수-엉킴 방법에도 불구하고 방법은 가격, 낮은 결합성, 천공의 명확성의 결여 등과 같은 이런 또는 저런 방식에 의해 전형적으로 제한된다. 충돌 기재로서 돌출이 있는 금속 롤러를 포함하는 수-엉킴 섬유 웹의 제조 방법은 돌출이 점점 가늘어져야하는 점에서 제한되고 따라서 가능한 크기/거리 조합을 제한한다. 또한, 특정한 복합 천공 부직 디자인은 주어진 현재의 기계 능력으로는 비실용적일 수 있다. 종래의 직조 스크린의 수-엉킴 제조 용도는 패턴 및 직조 필라멘트의 표면 형태 둘 모두에 의해 제한된다. 직조 스크린상의 도드라진 "너클"은 날카롭게 한정되지않으므로 결과로 생성된 천공의 해상도는 유사하고 또한 떨어진다. 또한 종래의 필라멘트 및 필라멘트형 스크린은 생성할 수 있는 패턴에 대해 제한된다. 특히, 직조 필라멘트 스크린을 이용하는 경우, 천공 크기, 천공들간의 거리, 천공의 총 개구 영역은 변수에 의존한다. 이는 더 두꺼운 필라멘트 또는 와이어가 천공 크기를 증가시킬 뿐 아니라, 개별적인 천공간의 거리를 증가시키고 결과로 생성된 부직 웹에서의 천공 영역의 총 감소를 가져오기 때문이다.
따라서, 증가된 천공 크기 및 영역을 포함하여 천공 패턴의 개선된 가요성이 특징인 천공된 부직 물질을 제조하는 효율적인 방법에 대한 소망이 당분야에 존재한다. 큰 밀접하게 위치된 천공의 혼합을 특징으로하는 천공 웹은 유동하는 변통과 같은 물질의 빠른 유체 이동을 제공함으로써 흡수 제품의 상면 시이트로 유용할 것으로 증명될 것이다. 유아용 기저귀에서 유동하는 변통의 누출은 유아용 기저귀 분야에서 특히 문제이다. 이 문제는 더 작은 크기에서 특히 중요하다. 따라서, 수-엉킴 방법을 이용하여 천공 웹을 제조하는 개선된 방법에 대한 필요성이 당분야에 존재한다.
존슨(Johnson) 등의 미국 특허 제 4,514,345 호, 스무코스티(Smurkoski) 등의 미국 특허 제 5,098,522 호 및 트로칸(Trokhan)의 미국 특허 제 4,528,239 호 및 제 5,245,025 호의 개시는 본 발명에 흥미롭고, 이는 소공 부재의 제조 방법, 예비선택된 패턴을 형성하는 소공을 개시한다. 존슨의 특허는 일반적으로 스크린과 같은 소공 요소 및 소공성 요소 내부 및 주위에 전체적 소공의 예비선택된 패턴과 일치시키는 고형, 중합성 뼈대를 구축하기위한 감광성 수지의 용도를 개시한다. 구체적으로, 방법은 세 개의 고형, 일반적으로는 평면, 일반적으로는 연속 물질; 직조 스크린과 같은 소공성 요소; 열가소성 시이트와 같은 배면 필름; 및 투명하고 불투명한 영역으로 제공되는 마스크를 제공함을 포함하고, 이때 마스크의 불투명한 영역은 전체적 소공의 바람직한 예비선택된 패턴을 한정한다. 네번째 물질은 특정한 활성 파장의 빛의 영향하에서 경화되어 상대적으로 불용성이고 상대적으로 견고한 중합성 고형물을 형성하는 액체 감광성 수지이다. 액체 감광성 수지의 피복은 소공성 요소에 도포되고, 마스크는 액체 감광성 수지의 표면에 접촉하도록 병치되고 수지는 마스크를 통해 활성 파장의 빛에 노출된다. 수지의 고형화로 명확해지는 경화는 활성광에 노출되는 피복 영역에서 유도된다. 빛에 노출된 후에, 배면 필름 및 마스크는 소공 요소 및 수지를 구성하는 조성물로부터 스트리핑된다. 최종적으로 경화되지않고 여전히 액체인 감광성 수지는 세척하여 제거되고 바람직한 예비선택된 패턴을 한정하는 전체적 소공을 원하는 소공 부재에 남긴다. 특허는 본발명의 방법에 의해 제조된 소공 부재가 초기 페이퍼 웹에서 제지 섬유가 소공 부재의 전체적 소공으로 편류되어 결과로 생성된 페이퍼 웹이 다수의 돌출을 특징으로하는 연속 웹이 되도록 하는 푸르디니에르 와이어 제지 기구를 이용한 개선된 페이퍼 웹의 제조에 사용될 수 있음을 개시한다. 불연속 경화 수지형에 의해 한정되는 "음각" 다공 패턴의 존슨 특허의 도 4에 개시된 것이 흥미롭다.
발명의 요약
본 발명은 섬유가 패턴화된 디자인을 갖는 소공 부재에 도포되고 섬유를 엉키도록 유체 스트림을 처리하여 수-엉킴 웹을 형성하는 수-엉킴 방법을 이용하여 부직 천공 웹을 제조하는 개선된 방법에 관한 것이다. 특히 방법은 전체적 소공 및 미세 소공을 포함하는 소공 부재를 형성하는 단계(a)를 포함하고, 이때 전체적 소공은 미세 소공상에 겹쳐진 패턴화된 디자인을 한정한다. 소공 부재는 미세 소공을 포함하는 소공 요소에 감광성 수지를 도포하고, 경화된 수지가 전체적 소공을 한정하는 미세 소공상의 고형의 높혀진 부분을 형성하도록 선택된 패턴으로 광활성화시켜 감광성 수지를 경화시키고, 소공 부재로부터 모든 경화되지않은 감광 수지를 제거하여 형성된다. 방법은 소공 부재상에 섬유 층을 제공하는 단계(b) 및 소공 부재의 전체적 소공의 패턴에 의해 결정된 패턴으로 인접한 엉킴 영역간에 연장되는 섬유로 상호연결되는 영역에서 무작위로 엉키도록 섬유 층에 유체 수-엉킴 스트림을 가하여 천공 웹을 형성하는 단계(c)를 더욱 포함한다.
발명의 바람직한 양태에 따라, 천공 웹은 폴리에스테르 섬유로부터 제조된다. 이런 섬유는 바람직하게는 약 0.5 내지 약 1.0 인치의 절단 길이를 갖고 평당 야드당 약 15 내지 약 100g의 기본 중량으로 사용된다.
광-중합 수지를 경화시켜 제조된 패턴화된 디자인인 전체적 소공을 갖는 소공 부재의 이용은 다양한 맞춤 디자인 천공 패턴을 선택할 수 있고 전체적 소공을 한정하는 선명하게 한정된 가장자리를 갖는 소공 부재를 사용하는 잇점을 제공한다. 전체적 소공의 가장자리를 보다 정확하게 한정하는 능력은 매우 세밀한 해상력을 갖는 천공을 생산할 수 있게 한다. 천공 패턴을 맞춤 디자인할 수 있는 능력은 천공 크기, 간격 및 총 천공 영역이 변수에 의존하는 직조 스크린의 한계를 피하게한다. 선택된 패턴으로 감광성 수지를 경화하여 제조되는 소공 부재의 이용은 천공 웹이 이용되는 제품의 기능적 요구에 의해서만 제한되는 천공 크기, 형태 및 패턴의 임의의 조합을 갖는 천공 웹의 형성을 가능하게한다. 직조 스크린을 이용한 수-엉킴 방법을 이용하여 제조될 수 있는 것보다 더 크고 보다 밀접한 간격의 천공을 갖는 천공 웹을 제조할 수 있는 능력은 제품 내부의 흡수 층보다 더 빨리 유체 이동시킬 수 있는 흡수 제품 상면시이트를 제공하기를 바라는 기저귀 및 다른 생리 제품과 같은 흡수 제품의 제조에서 특히 유용하다.
본 발명의 다수의 추가 양태 및 이점은 그의 바람직한 양태를 개시하는 본 발명의 하기 상세한 설명을 고려하면 당분야에 숙련된 이들에게는 명확해질 것이다.
본 발명은 일반적으로 부직포의 제조 방법, 및 보다 구체적으로는 수-엉킴(hydroentanglement) 공정을 이용하여 패턴화된 디자인을 갖는 천공 웹을 형성하는 개선된 방법에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 방법에 따라 제조된 소공 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 천공 웹을 제조하기위한 기구의 단순화된 도식도이다.
도 3은 본 발명의 천공 웹의 육안 조직 사진이다.
본 발명은 수-엉킴 방법에서 개선된 소공 부재를 이용하여 부직 천공 웹을 형성하는 개선된 방법을 제공한다. 본 발명의 방법은 전체적 소공이 미세 소공상에 겹쳐진 패턴화된 디자인인 전체적 및 미세 소공을 포함하는 소공 부재의 용도를 필요로한다. 본원에서 "전체적 소공"은 크기 및 형태 및 분포에 의해 소공 부재가 제공하는 예비선택된 패턴을 형성하는 소공 부재의 개구를 의미한다. 전체적 소공은 본원에 개시된 바와 같은 감광성 수지의 조작에 의해 소공 부재에 제공된다. 부직 웹 제조 섬유가 수-엉킴 방법에 의해 공고해지는 것은 소공 부재의 전체적 소공 내부에서이다. 본 발명의 소공 부재가 스텐실 스크린이라면, 전체적 소공은 프린트하기위해 사용될 스크린의 디자인 또는 패턴을 의미한다. 본원에서 사용되는 "미세 소공"은 그 주위에 소공 부재가 구축되는 소공 요소에서 존재하는 개구를 의미한다. 미세 소공이 일반적으로 일부 특정한 패턴에 존재하지만, 상기 언급된 소공 부재의 설명에서 "패턴화된 디자인"으로 언급되는 것은 이들의 패턴이 아니다. "패턴화된 디자인"은 전체적 소공의 패턴이다. 전형적으로, 미세 소공은 전체적 소공의 크기의 오직 분획이다. 디자인은 본 발명의 방법에 따라 소공 부재상에 형성되는 부직포의 천공에 사진 음판으로서 상응하는 전체적 소공에 의해 정의된다. 특히, 전체적 소공의 개구 영역은 수-엉킴 방법중에서 섬유가 공고해지고 엉키게되는 영역이다. 따라서 전체적 소공을 한정하는 고형 돌출은 부직 웹의 천공에 상응하게 된다. 본 발명은 광중합체를 포함하는 고형 돌출이 부직포상의 천공 패턴에 결과로 미치는 효과와 함께 연속적 또는 불연속적일 수 있음을 예상한다.
소공 부재는 미세 금속 또는 중합성 필라멘트로 형성된 스크린과 같은 미세 소공을 포함하는 소공 요소상에 감광성 수지를 도포함으로써 형성된다. 그런 다음, 감광성 수지를 선택된 패턴으로 광활성화시켜 원하는 전체적 소공을 형성하도록 경화시킨다. 특히, 수지가 경화되는 소공 부재의 영역에 상응하는 투명한 영역 및 전체적 소공에 상응하는 불투명한 영역을 포함하는 광 마스크가 제공된다. 그 명세서가 본원에 참고로 혼입된 존슨 등의 미국 특허 제 4,514,345 호는 소공 부재의 전체적 소공의 예비선택된 패턴을 묘사하는 고형 중합성 뼈대를 소공 요소 내부 및 주위에 구축하기위해 감광성 수지를 이용함을 포함하는 본 발명의 소공 부재의 제조에 적합한 방법을 개시한다. 특히, 본 특허는 (a) 형성 유니트의 작업 표면에 배면 필름을 도포하는 단계; (b) 배면 필름이 다공 요소와 형성 유니트사이에 삽입되도록 배면 필름에 소공 요소를 병치시키는 단계; (c) 액체 감광성 수지의 피복을 소공 요소의 표면에 도포시키는 단계; (d) 예비결정된 값으로 피복의 두께를 조절시키는 단계; (e) 불투명한 영역이 패턴화된 디자인을 한정하는 불투명한 영역 및 투명한 영역 둘 모두를 포함하는 마스크와 감광성 수지의 피복을 접촉하게 병치시키는 단계; (f) 마스크를 통해 활성 파장을 갖는 빛에 액체 감광성 수지를 노출시켜 마스크의 투명한 영역으로 등록된 영역에 있는 감광성 수지를 경화시키는 단계; 및 (g) 실질적으로 모든 비경화된 감광성 수지를 소공 요소로부터 제거하는 단계를 포함하는 소공 부재의 제조 방법을 개시한다.
소공 요소는 그주위에 소공 부재가 구축되는 물질이다. 적합한 소공 요소는 기계 방향(MD) 또는 횡 기계 방향(CD)중 하나로 ㎝당 약 6 내지 약 75 필라멘트의 메쉬 크기를 갖는 스크린을 포함하고 금속 또는 중합성 필라멘트로 구축되며 폴리에스테르 필라멘트가 바람직하다. 사각 조직 스크린이 다른 보다 복잡한 조작의 스크린으로써 적합하다. 단일 또는 다층 디자인이 적합하다. 원형 또는 타원형 절단면을 갖는 필라멘트가 바람직하다. 스크린에 첨가하여 소공 요소는 직조 및 부직포, 열가소성 네팅 등으로서 제공될 수 있다.
적합한 감광성 수지는 시판되는 많은 것들중에서 쉽게 선택될 수 있다. 바람직한 수지는 자외선(UV) 광과 같은 조사의 영향하에서 경화 또는 가교-결합되는 중합체이다. 특히 바람직한 액체 감광성 수지는 미국 특허 제 4,514,345 호에 개시된 것을 포함하고, 이는 델라웨어주 윌밍톤 소재의 헤르큘레스 인코포레이티드에서 시판되는 메리그라프TM계열의 수지를 포함한다.
본 발명에 사용되기위한 소공 부재를 제조할 때, 감광성 수지는 소공 부재상에 원하는 높이의 돌출을 제조하기위해 선택된 두께로 소공 요소에 도포된다. 전체적 소공을 한정하는 돌출("과부하")의 높이는 제조되는 천공의 두께, 제조에 사용되는 섬유의 유형 및 수-엉킴 분야에 숙련된 이들에게는 명확한 다른 요소에 의존하고, 높이는 일반적으로 약 0.1㎜ 내지 약 3㎜이고, 바람직한 두께는 약 0.5㎜ 내지 약 2.5㎜이고, 가장 바람직한 두께는 약 1.0㎜ 내지 약 2.0㎜이다. 돌출의 높이를 결정하는 사항중에서 돌출이 너무 높으면 스크린으로부터 제거시 웹이 찢어질 수 있다는 것을 고려해야한다. 소공 부재상에 도포되는 감광성 수지의 두께는 닙 롤, 닥터 블레이드 등의 이용과 같은 종래의 수단에 의해 제어될 수 있다.
본 발명의 실시에서 유용한 마스크는 감광성 수지의 특정 영역을 그늘지게하고 나머지는 활성 조사에 노출시키는 불투명 및 투명 영역을 제공하는 임의의 적합한 물질일 수 있다. 바람직한 마스크는 폴리에스테르, 폴리에틸렌 또는 셀룰로즈 필름과 같은 가요성 필름 물질로부터 제조되고 그라비야 인쇄된 폴리에스테르 필름이 특히 바람직하다. 불투명한 영역은 오잘리드 방법, 사진술, 그리비야 인쇄술, 플렉서 인쇄 또는 회전 스크린 인쇄와 같은 공지된 방법으로 마스크에 도포될 수 있다.
액체 감광성 수지는 마스크를 통해 활성 광에 노출되어 마스크의 투명한 영역으로 등록되는 수지의 경화를 유도한다. 당분야에 공지된 바와 같은 임의의 적합한 조사원을 감광성 수지를 경화시키는데 이용할 수 있다. 조사에의 노출 강도 및 지속 정도는 또한 당분야에 통상적으로 숙련된 이에게 공지되어있다. 수지의 경화는 노출된 영역에서의 수지의 고형화로 명확하다. 이런 경화가 완전히 종결된 후에, 경화되지않은 수지는 세척 방법에 의해 소공 요소로부터 제거된다. 한 방법에 따르면, 예비 경화 단계는 50 내지 75%의 중합체가 반응한후 마스크 및 배리어(barrier)로부터 제거되면서 수행된다. 그런 다음, 액체 수지를 진공시키고 세척 단계를 수행하여 잔류한 액체 수지를 제거한다. 최종적으로, 초기의 고형화된 수지를 완전히 중합시키기위해 후 경화 단계를 수행한다.
소공 부재상의 전체적 소공으로 정의되는 패턴화된 디자인은 부직포상의 영역을 함유하는 섬유에 상응하고 마스크상에 불투명한 영역의 디자인에 의해 결정된다. 달리보면, 부직포의 천공은 소공 부재상의 경화된 수지의 도드라진 영역에 상응한다. 본 발명에 사용되는 광-경화 방법의 가요성이 크기 때문에 본질적으로 임의의 크기, 형태, 높이, 배열 및 패턴의 천공은 이들 패브릭의 목적 용도에 상응하는 부직포에서 제조될 수 있다. 상이한 높이 및/또는 웰 경사를 갖는 도드라진 영역이 형성될 수 있고 하부의 소공 부재의 다공성이 변화될 수 있다. 예를 들면, 부직 물질이 기저귀와 같은 흡수 생리 제품에서 상면시이트로서 사용되는 경우, 제품의 특정한 필요에 따라 천공 웹은 일부 위치에서는 더 크고 더 많은 수의 천공으로 제공되고 다른 곳에서는 더 적고 더 작은 천공으로 제공될 수 있다. 예를 들면, 유동하는 변통을 보다 빨리 흡수하기위해서 신생아용 기저귀에서 사용되는 상면시이트에는 더 크고 더 많은 수의 천공이 있을 필요가 있다. 따라서, 상이한 제품 또는 단일 제품에서의 다양한 부분의 요구는 본 발명의 방법에 의해 수행될 수 있다. 그럼에도 불구하고, 천공은 부직 웹의 구조적 일체성을 감소시키면서 생성되어서는 안된다.
그런 다음, 상기 개시된 방법에 따라 제조된 소공 부재는 소공 부재상에 섬유 층을 제공하는 단계 및 소공 부재의 전체적 소공 패턴에 의해 결정되는 패턴으로 인접한 엉킴 영역사이에서 연장되는 섬유로서 상호 연결되는 영역에서 섬유가 무작위로 엉키도록 섬유 층에 유체 스트림을 가해 천공 웹을 형성시키는 단계를 포함하는 수-엉킴 방법을 이용한 천공 웹의 제조에 사용될 수 있다.
본 발명의 방법의 실시에서, 부직 배트 또는 다른 초기 섬유 층과 같은 섬유 층은 소공 부재상에 형성되고 당분야에 공지된 바와 같이 수-엉킴 방법으로 처리된다. 이런 면에서 그리스울드(Griswold)의 미국 특허 제 3,025,585 호 및 에반스(Evans)의 미국 특허 제 3,485,706 호는 본원에 참고로 혼입된다. 초기 층은 푼 섬유의 임의의 웹, 매트 또는 배트로 구성되고, 서로 무작위로 배치되거나 카딩 등에 의해 제조될 수 있는 임의의 배열로 배치될 수 있다. 섬유는 임의의 천연, 셀룰로즈 및/또는 완전히 합성 물질일 수 있다. 초기 층은 카딩, 무작위 적층, 공기 또는 슬러리 점착 등과 같은 임의의 바람직한 기술로 제조될 수 있다. 이는 상이한 유형 및/또는 크기의 섬유의 블렌드로 구성될 수 있다. 또한, 초기 층은 횡 랩핑 카딩 웹과 같은 푼 섬유 웹의 조합체일 수 있다.
섬유의 적절한 상호엉킴을 위해서 섬유 층에 충돌하는 유체 스트림은 고압에서 형성될 수 있고 높은 에너지 유량을 나타낸다. 수-엉킴 제트의 디자인 및 조작 변수의 선택 및 이들의 이용 조건은 당분야에 숙련된 이들의 통상적인 기술의 범위이내이다.
방법을 조작하는데 있어, 물 또는 다른 적합한 액체 또는 유체는 소구경을 통해 고압으로 가해져서 미세하고 본질적으로 관형의 높은 에너지 유량 스트림의 형태로 연속적으로 또는 간헐적으로 분출될 수 있다. 웹 또는 다른 섬유 층을 소공 부재상에 위치시키고 조립체를 이동시키고, 층을 옆으로 밀어올려 높은 에너지 유량의 통로로 이동시킨다. 웹 또는 스트림중 하나, 또는 둘 모두를 웹을 가로지도록 이동시킨다. 높은-에너지 유량 스트림은 충돌하여 물리적으로 개별적인 섬유가 전체적 소공을 한정하는 돌출로부터 이동되어 소공 부재상의 전체적 소공에 상응하게 침강되게한다. 충돌이 계속됨에 따라 웹의 섬유는 전체적 소공의 패턴에 상응하는 패턴으로 동시에 재배열되고, 엉기고 고정된다. 결과로 생성된 구조는 섬유의 상호작용에만 의해서 교차점에서 서로 고정되는 교차 번들의 일정한 기하학적 패턴으로 배열된 섬유를 포함한다.
본 발명의 천공 웹은 소공 부재상에서 건조될 수 있지만 바람직하게는 소공 부재에서 제거된 후 건조된다. 천공 웹은 건조, 인쇄, 열처리되거나 또는 수지, 결합제, 사이징, 피니싱 등으로 처리하거나, 표면 피복 및/또는 압착, 엠보싱 또는 다른 물질과의 적층과 같은 다른 형태의 종래의 패브릭 가공될 수 있다.
본 발명은 본원에 개시된 그의 특정한 양태의 실시예를 고려하면 더욱 잘 인식될 수 있다. 이들 실시예는 본 발명의 예시이고 그를 한정하고자함이 아니다. 실시예 1은 본 발명에 따른 소공 부재의 형성을 설명한다. 실시예 2는 본 발명에 따른 천공 웹을 제조하기위한 실시예 1의 방법에 따라 제조된 소공 부재의 이용을 설명한다.
실시예 1
본 실시예에 따라서, 전체적 소공 및 미세 소공을 포함하는 소공 부재를 형성하고, 이때 전체적 소공은 존슨 등의 미국 특허 제 4,514,345 호, 스무르코스키 등의 미국 특허 제 5,098,522 호 및 트로칸(Trokhan)의 미국 특허 제 4,528,239 호의 방법에 따라 제조되고 이들 특허의 명세서는 본원에 참고로 혼입되어있다. 특히 감광성 수지는 미세 소공을 한정하는 필라멘트(12)의 직조 매트릭스를 포함하는 도 1의 소공 요소(10)에 도포되고 모서리를 둥글게한 다이아몬드형 돌출을 한정하는 투명한 부분을 갖는 광 마스크로 피복되었다. 활성 조사는 마스크를 통해 전송되어 경화된 수지가 전체적 소공을 한정하는 미세 소공상에 튀어나온 부분(14)을 형성하도록 소공 요소(10)상에 감광성 수지를 경화시킨다. 그런다음, 경화되지않은 감광성 수지는 소공 요소(10)로부터 제거되어 튀어나온 부분(14) 및 미세 소공에 의해 한정되는 전체적 소공을 포함하는 소공 부재(8)를 형성하고, 이때 전체적 소공은 미세 소공상에 겹친 패턴화된 디자인을 한정한다.
실시예 2
본 실시예에서, 실시예 1의 방법에 따라 제조되는 전체적 소공 및 미세 소공을 포함하는 소공 부재(8)가 천공 웹을 제조하기위해 사용된다. 소공 부재(8)는 사각 조직 디자인에서 기계 방향으로 인치당 50 필라멘트 및 횡 기계 방향으로 인치당 50 필라멘트를 포함하는 직조 매트릭스(10)인 소공 요소상에 형성된다. 각각의 방향의 필라멘트(12)는 직경이 0.006 인치이고 폴리에스테르로 제조된다. 전체적 소공은 소공 요소(10)상에 튀어나온 광중합체 돌출(14)을 간헐적으로 위치시켜 형성된다. 튀어나온 부분(14)은 제곱 인치당 37개의 별개의 튀어나온 부분의 확률로 발견되는 모서리를 둥글게한 다이아몬드 형태이다. 튀어나온 부분(14)은 약 0.22 인치의 기계방향 피치 및 약 0.12 인치의 횡 기계 방향 피치를 갖는다. 각각의 돌출(14)은 소공 요소(10)의 웹-측면 표면으로부터 약 0.025 인치 연장된다. 각각의 튀어나온 부분(14)은 기계 방향으로 약 0.1725 인치 및 횡 기계 방향으로 약 0.1214 인치의 치수를 갖는다. 돌출의 각각의 모서리에서 굴곡 반경은 약 0.025인치이다. 튀어나온 부분은 소공 부재(8)의 총 면적의 약 50%를 피복한다.
도 2에서 개시된 방법에 따라 결합되지않은 섬유성 웹(20)이 실시예 1의 방법에 따라 제조된 소공 부재(8)를 포함하는 성형 벨트(22)에 의해 제공되고 지지된다. 섬유 웹은 일반적으로 하기 변수가 특징인 폴리에스테르 스테이플 섬유로 구성된다: 1.0 내지 3.0dpf, 바람직하게는 2.0dpf의 데니어; 0.5 내지 1.0 인치, 바람직하게는 약 0.75 인치의 절단 길이; 15g/제곱 야드 내지 100g/제곱 야드, 바람직하게는 약 50g/제곱 야드의 기본 중량. 성형 벨트(22)는 롤(23) 및 (24)에 의해 지지되고 구동된다.
고압 수는 펌프 및 저수지(도시되지않음)로부터 제공되는 파이프 라인(26)으로부터 기구에 제공된다. 물은 밸브(27a 내지 27d) 및 압력 제어기(28a 내지 28d)에 의해 조절되는 여러 공급 라인으로 향한다. 그런 다음 물은 일련의 매니폴드(29a 내지 29d)에 공급되고, 이들 각각은 고압 제트의 열을 함유한다. 도시된 제어도에서 각각의 매니폴드는 피니싱 웹의 바람직한 특징에 따라 그 자체의 압력을 유지할 수 있다.
각각의 매니폴드는 그의 매니폴드 하부 및 성형 벨트에 매우 밀접하게 위치한 공통 진공 상자(30a 내지 30d)를 갖는다. 이들 진공 박스 각각은 성형 벨트의 하부를 향해 위치한 슬롯 개구를 갖고, 이를 통해 공기가 펌프에 의해 뽑아내어져서 섬유 웹을 탈수하도록 파이핑된다. 각각의 급수 라인, 밸브 제어기, 매니폴드 및 진공 박스는 성형 대역을 구성하다. 성형 대역에 대한 전형적인 공정 조건은 100 내지 3,000 psi, 바람직하게는 약 1000psi의 수압, 및 진공 수위를 위해서는 5 내지 30 인치, 바람직하게는 약 20 인치의 물이다. 물이 섬유 웹 및 성형 벨트을 따라 직공 박스로 흐름에 따라 섬유는 돌출(고형 너클)로부터 성형 벨트의 개구 영역으로 밀려나서 섬유 웹중에 천공 또는 개구 영역을 형성한다. 이 작용은 또한 웹에 구조적 일체성의 일부를 부여하는 섬유를 엉기게하는 작용을 한다. 결과로 생성된 웹은 본질적으로 성형 벨트의 거울 상 또는 역상이다. 그런 다음, 웹은 기저귀, 생리대 등과 같은 흡수 제품의 제조에서 상면시이트로서 사용될 수 있다. 도 3은 웹을 제조하는 섬유 및 이들 섬유로 한정되는 천공이 분명하게 보이는 본 발명에 따라 제조되는 천공 웹의 육안 조직 사진이다. 사진의 바닥에 표시된 자는 0.5㎜ 간격이다.
본 발명의 실시에서 다수의 개질 및 변형은 바람직한 양태의 전술한 설명을 고려하면 당분야에 숙련된 이에게 예상된다. 예를 들면, 실시예 2에서 개시된 것의 다른 방법으로서, 성형 벨트가 본질적으로 실린더 스크린인 원형 디자인으로 성형 구획이 고형화될 수 있다. 고압 매니폴드는 진공 챔버를 수용하는 회전 스크린 둘레로 방사형 배열로 배치된다. 이 방법 도식에서, 특정한 패브릭 디자인을 수득하기위해 다중 형성 단계가 일반적이다. 결과적으로, 본 발명의 범위에 가해지는 제한은 첨부된 특허청구범위에 나타난다.

Claims (10)

  1. (a) 감광성 수지를 미세 소공을 포함하는 소공 요소상에 도포시키고, 경화된 수지가 전체적 소공을 한정하는 미세 소공상에 튀어나온 부분을 형성하도록 선택된 패턴으로 광활성화하여 감광성 수지를 경화시키고, 소공 부재로부터 모든 경화되지않은 감광성 수지를 제거함으로써 전체적 소공이 미세 소공상에 겹쳐지는 패턴화된 디자인을 한정하는 전체적 소공 및 미세 소공을 포함하는 소공 부재를 형성하는 단계;
    (b) 소공 부재상에 섬유 층을 제공하는 단계; 및
    (c) 소공 부재의 전체적 소공의 패턴에 의해 결정되는 패턴으로 인접한 엉킴 영역사이에서 연장되는 섬유에 의해 상호연결되는 영역에서 섬유가 무작위로 엉키도록 섬유 층에 유체 스트림을 가하여 천공 웹을 형성하는 단계를 포함하는 천공 웹을 형성하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    천공 웹이 불규칙한 패턴을 포함하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    튀어나온 부분이 1.0㎜ 내지 2.0㎜의 범위의 높이를 갖는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    섬유가 0.5 내지 1.0 인치의 절단 길이를 갖는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    섬유가 제곱 야드당 15 내지 100g의 기본 중량으로 사용되는 방법.
  6. 제 1 항의 방법에 따라 제조되는 개선된 천공 웹.
  7. 제 6 항에 있어서,
    천공의 패턴이 불규칙적인 천공 웹.
  8. 제 6 항에 있어서,
    폴리에스테르 섬유를 포함하는 천공 웹.
  9. 제 6 항에 있어서,
    섬유가 0.5 내지 1.0 인치의 절단 길이를 갖는 천공 웹.
  10. 제 6 항에 있어서,
    섬유가 제곱 야드당 15 내지 100g의 기본 중량으로 사용되는 천공 웹.
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