KR100273483B1 - 부직포웹의 후처리 방법 - Google Patents

Abstract

웹을 측면으로 응고시키고 그러므로써 웹의 최대 기공크기를 줄임을 포함하는 전구체 부직포웹의 후처리 방법. 생성된 부직포웹은 또한 생성물웹의 필터로서 이용되는 것으로 개시된다.

Description

[발명의 명칭]

부직포웹의 후처리방법

[발명의 분야]

본 발명은 일반적으로 후처리되어 웹내의 기공크기가 줄어든 부직포웹에 관한것이다. 한가지 관점에서, 본 발명은 여러가지 용도에 사용할 수 있도록 웹의 특성을 개선하기 위하여 용융취입된 웹을 후처리하는 방법에 관한 것이다. 다른 관점에서, 본 발명은 동일한 목적으로 스펀-본드웹을 후처리하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 관점에서, 부직포웹을 일차적으로, 가열조건하에서 연신시키고, 이차적으로, 기계적으로 압착시켜 웹을 구성하는 섬유의 기하학적 배열을 효율적으로 변경시켜 결과적으로 기공의 치수가 감소된 웹을 형성한다.

[발명의 배경]

용융취입은 미세관 구멍(오리피스)을 통해 용융된 열가소성 수지를 압출시키고 압출된 필라멘트의 각면상에 열기를 취입하여 필라멘트를 감쇠 및 연신시킴으로써 부직포 산물을 제조하는 공정이다. 필라멘트는 스크린 또는 다른 적합한 집적 기상에 랜덤하게 연결된 부직포 웹으로 더 집적한다. 웹은 연신하고 좀더 가공하여 매트, 직물, 웨빙, 필터, 배터리 세퍼레이터 등과 같은 소비재품으로 만들 수 있다. 또한 소비제품은 용융취입라인과 일련으로 제조할 수 있다.

상기된 바와 같이, 본 발명은 부직포웹의 필라멘트 간격 및 구조를 변형시키는 부직포웹의 후처리방법에 관한 것이다. 일반적으로 부직포 내의 "섬유"는 불연속사를 일컫고 "필라멘트"는 연속사를 일컫지마는 본원에서는 "필라멘트"와 "섬유"는 상호교환적으로 사용된다. 본 발명은 연속 필라멘트 및/또는 불연속 섬유를 갖는 웹을 포함한다.

1951년 네이발 리써치 레보라토리즈에 의해 용융취입공정이 개발된 이래(미합중국 상무성에 의해 1954년 논문 "MANUFACTURE OF SUPERFINE ORGANIC FIBERS"에서 공개됨), 본 분야 산업에 참여해온 몇몇 회사에 의해 미세한 크기의 섬유를 갖는 부직포 산물의 신규한 용도를 개발하려는 상당한 노력이 진행되어 왔다. 섬유의 랜덤하고 기하학적인 집합상태 또는 구조, 및 비교적 작은 섬유의 크기때문에, 섬유는 필터로서 집중적으로 사용되어 왔다.

대부분의 랜덤하게 적층된 또는 무정렬된 웹의 제조공정에서, 형성되는 기공크기는 섬유직경의 제곱과 반비례관계에 있다. 스펀본드 공정은 웹을 형성하는 필라멘트의 자가조합 및 비균일 연신(소성 변형)에 의해 용융취입과 구분된다. 따라서 용융취입웹은 비교 넓은 분포의 섬유직경을 갖는다. 용융취입에 의해 생성된 전형적인 부직포웹은 직경이 0.5 내지 20마이크론, 바람직하게는 0.5 내지 8 마이크론이며, 이들 직경으로 인해 5 마이크론 입자를 80% 이상의 효율로 여과시키는데 적합하다. 여과는 웹 형성공정을 수행하여 점점 더 작은 직경의 섬유를 생성하는 한편 기공성 및 두께와 같은 다른 형성변수를 조절함으로써 개선시킬수 있는 것으로 알려져 있다. 상기 주지된 바와 같이, 이것은 더욱 작은 기공크기를 형성시켜 주며 그러므로써 여과시 입자제거의 효능을 향상시켜 준다. 극단조건 하에서, 용융취입을 가동함으로써, 섬유의 크기를 0.1 내지 5 마이크론으로 생성할 수 있다. 그러나, 이 공정은 다음의 단점을 갖는다:낮은 생산율 및 높은 에너지 사용. 부직포웹의 특성을 향상시키기 위하여, 여러가지 방법에 의해 웹을 후처리하는 노력이 기울여져 왔다. 이러한 노력의 일환으로는 웹의 신장을 향상시키고자 하는 웹의 후캘린더링, 미합중국 특허 제4,592,815호에 기술된 것으로서 웹의 여과능을 향상시키기 위한 후광택가공이 포함된다. 중요한 사항으로는, 이들 종래기술 어떠한 것도 특징적으로 웹내의 기공의 크기를 줄이는 평면응고에 관한 것은 없다는 점이다.

부직포의 캘린더링은 섬유를 편평하게 하고 웹을 웹의 평면에 정방향으로 응고시켜 두께를 줄여준다. 그러나, 이 공정은 많은 여과 목적상 중요한 특성으로 관찰되는 투과성의 감소를 초래한다. 미합중국 특허 제4,048,364호는 기계방향(MD)으로 용융취입웹을 연신시켜 후 연신된 웹의 신장이 10배 증가시킨 방법을 기술한다. 그러나, 중요하게 고려되어야 할 점은 본 발명에 필요한 전구체웹이 비교적 조잡한 섬유(평균섬유직경이 10 내지 약 40 마이크론이다) 및 낮은 결정성의 중합체를 함유한다는 것이다. 낮은 결정성은 일반적으로 약 22%미만을 의미한다. 웹의 집중적인 연신은 기계방향의 섬유직경을 2:1 내지 10:1, 바람직하게는 5:1 내지 7:1 범위의 연신비로 1 내지 8 마이크론의 평균직경으로 줄여준다. 본 방법의 주목적은 분자의 배향을 증가시켜 상당히 연신된 섬유의 강도를 강화시키는데 있다. 대단히 높은 후가공 연신비 성능의 전구체웹은 웹연신공정에서 섬유의 파열을 방지하는데 필요하다. 5:1 내지 10:1의 열(예, 전구체웹의 강점보다 10°F 미만) 연신능을 갖는 전구체웹의 스트레칭은 웹의 기공치수에 변화를 주지못한다는 시험이 제시되어 있다. 이것은 아마도 섬유의 크고 간단한 연신성이 웹내의 스토우트 섬유를 굽히고 기공치수 및 기공크기 분포를 물리적으로 줄이는데 충분한 압축력의 형성을 억제시킨다는 사실에 기인한다.

[발명의 요약]

놀랍게도, 특정 성질을 가진 부직포웹을 설정하고 이 웹을 특정조건하에서 후연신시킴으로써 그 웹을 구성하는 섬유가 재편성되어 기공크기가 줄어들고 기공크기분포가 좁아진 웹이 제공된다는 사실이 발견되었다. 이렇게 후처리된 웹은 독특한 기공크기, 지향성 흡수 및 탄성복구특성을 가지며 이로 인해 이들 웹은 필터, 진공청소기낭, 방호복, 안면마스크, 기저귀 또는 위생내프킨, 붕대, 방독마스크, 수건, 화학물질저장통, 심지 및 외과용드레이프와 같은 다양한 용품에 적합할 수 있다.

본 발명의 방법은 후가공동안에 비교적 낮은 인장신장성(낮은 연신 파괴비로서 나타낸 것임)을 갖는 결합된 열가소성 부직포웹을 승온하에서 연신시킴을 포함한다. 이러한 기계 방향으로의 단일 방향연신은 웹을 상당한 정도로 응고시킴으로써 웹의 평균기공크기를 줄여주고 기공크기분포를 좁혀준다. 생성된 웹은 기공크기에서의 향상된 균일성 및 약 120%의 파괴 신장율을 갖는 "스트레치 직물"의 특징인 높은 측면 탄성을 나타낸다.

다른 양태로서, 연신된 웹을 기계적 압축 보조수단에 통과시켜 일차적인 웹 응고를 유도하고/하거나 정렬할 수 있다.

비록 본 발명은 용융취입웹 및 스펀본드웹과 연관져서 기술 및 예시되었을지 라도, 유체결합웹, 니들웹 및 이들의 적층배합웹, 및 이들의 다른 웹형태(예,에어레이드등)와의 배합웹과 같은 다른 부직포에도 적용될 수 있는 것으로 이해됨은 자명하다.

[도면의 간단한 설명]

제1도는 용융취입웹의 제조장치의 사시도이다.

제2도는 본 발명의 실시용장치의 사시도이다.

제3도는 응고하는 웹에 압착력을 다양하게 제공하기 위해 토러스 표면상에 연신된 웹을 통과시키는 것을 도해한 것으로 본 발명의 실시용 장치의 또다른 양태의 사시도이다.

제4도는 본 발명에서 사용가능한 전구체웹의 랜덤성질을 도해한 것으로서 용융취입웹의 일부 평면단편의 확대평면도이다.

제5도는 본 발명과 연관된 메카니즘의 분석을 용이하게 하는 전구체웹의 섬유의 이상적인 평면도이다.

제6도는 웹을 연신시킨후의 제5도와 유사한 평면도이다.

제7도는 연신전 및 후의 웹의 기공크기 분포를 도해한 두개의 곡선을 보여준다.

제8도는 섬유평균직경이 8 마이크론 미만(표 I 및 표 Ⅱ의 샘플 데이타)인 전구체용융취입웹(원형)이 후연신(정사각형)에 의해 밀도가 증가하였음을 도해한 도면이다.

제9도는 섬유직경이 약 8 마이크론 이상인 전구체 용융취입 웹(원형)이 후연신(정사각형)후에 입자여과효능이 거의 개선되지 못했음을 보여주는 도면이다.

[바람직한 양태의 설명]

상기 주지된 바와 같이, 본 발명은 웹의 섬유를 재구성 또는 재편성하고 기공크기를 줄이는 전구체 부직포웹의 후처리방법에 관한 것이다. 본원에 사용된 용어 "부직포"는 섬유의 일부가 섬유-대-섬유융합 또는 섬유결합, 또는 포인트결합에의한 것과 같은 가열결합에 의해 결합된 웹을 형성하는 랜덤 적층섬유 또는 필라멘트를 의미한다. 용어 "기공크기"는 웹의 평면에 일반적으로 정방향으로 배향된 채널의 물리적치수를 의미한다. 본원에 사용된 기공크기값은 표준시험방법 ASTM F 316-86을 기준으로 한 것이다.

바람직한 웹을 특정적으로 참고로 하여 기술된 본 발명은 용융취입 웹이다. 그러나, 본 발명방법 및 이에 의해 생성된 산물로는 다른 부직포웹, 특히 스펀본드웹, 유체조합웹, 니들웹, 및 이들 웹의 적층물이 포함된다. 다른 웹 또는 기질, 예를 들면 탄성 중합체, 미세다공필름, 또는 CD신장성을 100% 미만으로 한정되도록 적층된 스트레치한정 물질과 배합하여 사용되는 본 발명에 따라 생성된 웹은 추가의 이용성을 갖도록 추가의 성능특성을 제공한다.

용융취입은 제1도에 도시된 장치를 일반적으로 이용하는 널리 알려진 공정이다. 이 공정은 열가소성 수지를 압출기(10)에 도입시켜 수행하고, 여기서, 중합체가 가열되고, 용융되며, 다이(11)을 통해 압출되어 다수의 사이드-바이-사이드 필라멘트(12)를 형성하는 한편 여러층의 열기(필라멘트 열의 각 사이드상의 슬로트(13)으로부터 방출)가 집중되어 필라멘트에 접촉하고 항력을 통해 필라멘트(12)를 스트레칭하고 마이크론 크기로 감소시킨다. 섬유(12)는 회전스크린(15)와 같은 집적기상으로 집적되어 부직포웹(17)을 형성하며, 이 웹은 후속되는 가공을 위해 컨치롤러상에 위드드로우닝 될 수 있다. 집적기(15)는 라인 (18)을 통해 진공이 진공펌프(19)에서 조성되는 진공스크린을 포함할 수 있다.

열기(일차 제트에어)는 라인(14)를 통해 다이의 반대편으로 도입된다. 비록 도면에 도시되지 않았지만, 일차공기/섬유 스트림 내로 통기되는 이차공기는 다이(11)로부터 방출하는 필라멘트를 냉각시키는 역할을 한다.

상술된 공정 및 장치는 본 발명의 일부를 형성하지 않는다. 그러나, 본 공정에서 사용된 변수(사용도나 수지형태, 일차공기 및 용융중합체의 양 및 온도, 및 다이 방출기로부터의 집적기(15)의 간격을 포함)가 전구체웹 성질에 상당한 영향을 미친다.

요약하면, 본 발명의 한가지 양태로 본 방법은 (a) 실질적인 섬유결합 및 비교적 낮은 가공신장성을 갖는 열가소성 부직포 전구체웹을 선택하고 (b) 부직포웹을 가열된 영역에 통과시켜 웹의 온도를 웹의 연질화온도로 높이는 한편 웹을 기계 방향(MD)으로 연신시킴으로써 웹내의 교차방향(CD) 섬유가 상당히 가소적으로 구부러져 웹은 CD로 응고시켜 전구체웹의 최대 기공크기를 적어도 20%까지, 더욱 중요하게는 기공크기분포를 적어도 20%까지 줄여주는 단계를 포함한다. 이하에서 상술되는 바와 같이, 전구체웹은 응고를 강화해주는 특정특성을 지녀야 한다.

바람직한 방법을 수행하기위한 장치가 제2도에 도시되어 있으며, 여기서 전구체웹(17)이 롤(20)으로부터 해사되고, 시계방향으로 회전하는 피드 로울러(22)의 닙, 오븐(23) 및 시계방향으로 회전하는 로울러(24)의 닙으로 차례로 피딩된다. 오븐(23)은 전구체웹(17)을 이의 연화점과 웹내의 중합체의 융점사이의 온도로 가열하는 온도로 유지된다. 바람직하게는, 웹은 이의 강점의 15°F 내로 가열한다. 회전 로울러(24)는 회전피드 로울러(22)의 속도보다 과하게 운행되며 이에 따라 웹의 출력 속도(V2)는 속도비 V2/V1의 함수인 연신비를 위해 피드속도(V1) 보다 과다하다. 가열조건하에 웹(17)의 초기연신은 제2도에서 웹부분(17b)으로 나타낸 바와 같이 그의 피드폭(17a)로부터 오븐(23)내에서 수축하도록 한다. 이와 같은 수축은, 일차적으로, 웹의 CD섬유의 평면압축에 의한 가소성 굽힘변형에 기인하며, 그러므로써 웹의 기공크기가 줄어든다. 웹내의 섬유-섬유결합의 네트워크 성질과 함께 연신동안에 낮은 MD 스트레인에서 발생된 높은 MD인장력은 제6도에 도시된 바와 같이 대부분이 CD섬유단편(27)을 쉽게 굽히고 웹을 CD로 압축시키기에 충분한 압축력의 발생을 증대시키는 것을 주목하는 것은 중요하다. 섬유굽힘강성은 제4의 섬유직경힘과 연관이 있기 때문에, 작은 평균섬유직경을 갖는 웹만이 기공크기치수의 연관된 감소와 함께 응력에 의해 응고될 수 있다. 용융취입웹을 위한 평균섬유직경은 바람직하게는 약 9 마이크론 미만이고; 스펀본드웹의 경우는 약 50 마이크론 미만이다.

기공크기 감축결과를 낳는 측면수축은 MD섬유의 상당한 평균섬유 직경 감소를 수반하지 않는다. 웹 기공크기감소에 필요한 것을 초과하는 계속된 웹스트레칭은 섬유직경 감소를 일으킬 수 있다. 웹(17)에 오븐(23)을 빠져나가거나 웹(17)이 로울러(24)의 닙을 통과함에 따라 그 웹은 최소록(17C)로 수축한다. 반드시 그러한 것은 아니지만, 웹을 오븐(23)의 출구와 로울러(24)의 닙 사이로 냉각시키거나 냉각되도록 하는 것이 바람직한데, 이러므로써 열세트가 조절되거나 응력하에 재구성 된 섬유가 어닐링된다.

웹(17)이 130 내지 90℃로 냉각됨에 따라, 이 웹을 항전기적으로 방전시켜 웹 산물에 지속으로 강화된 여과능을 부여할 수 있다(로울러(24)의 닙과 로울러 (22)의 닙은 평행으로 있는 것이 바람직한데 이에 따라 로울러(24)에 의해 제공된인장력과 로울러(22)에 의해 제공된 내성이 단일방향(단일축)으로 작용한다.

기공크기의 분포를 추가로 조절 또는 좁히기 위하여, 제3도에 도시된 바와 같이 (17a)와 (17c)사이에 보충적인 또는 별도의 웹-너비 압축수단을 부가할 수 있다. 제3도는 웹이 토러스(25)의 경사단면으로 이루어진 보충 또는 별도의 웹 압축장치를 통과하는 한가지 다른 웹공정양태를 보여준다. 웹(17)과 토러스(25)의 응고간격은 오븐에 가열되거나 웹을 연신 또는 응고하기에 적절한 온도로 가열된다. 웹은 너비치수(17b)의 토러스의 외부표면(직경D)으로 들어가고 좀더 작은 너비치수(17e)를 갖는 토러스의 내부표면근처로 빠져나온다. 토러스 주변의 집중평면은 입구너비(17b)의 웹의 평면에 횡압축력을 적용한다. 추가된 압축력은 비효율적으로 변형된 큰 CD섬유 단편의 굽힘내성을 이겨내거나 불완전성을 해소시킨다. 이것은 기공크기의 균일성을 향상시켜 준다. 제2도(총연신) 및 제3도(이차연신)에서 장치의 가열 및 스트레칭은 일련으로 응고기가 그 공정을 정련시킨다. 토러스 표면을 따라 약 180°횡단함으로써 웹에 제공된 최대 압축스트레칭은 (D-d)/D로 주어진다. 여기서 D는 입구너비(17d)와 연관된 외부 또는 입구주변이고, d는 토러스(25)의 내부 또는 웹출구주변이다. 보충응고의 규모는 제3에 도시된 토러스(25) 압축장치 또는 "C-롤"의 두 직경을 조절하여 조정할 수 있다. C-롤을 직선으로 만든 경우(즉, 반지름=∞), 이때 측면압축은 없으며 롤은 어닐링시간을 증가시키고 웹두께를 유지한다. 토러스 표면은 고정하거나 회전할 수 있는 원형의 탄성바아일수 있다. 평면과 웹사이에 공기를 지닌 고정된 토러스(25)는 추가의 MD연신을 위해 높은 측면 압축스트레인과 적은 마찰을 허용한다. "보우롤"의 회전은 텍스타일 용품에서 텍스타일 외향너비의 표면을 따라 진행할 때 텍스타일을 측면으로 스트레칭함으로써 이동하는 텍스타일 직물로부터 주름을 제거하기 위해 사용된다.

본 발명방법에 의해 생성된 웹의 독특한 특성과 함께 전구체웹(17)과 공정 조건의 중요한 변수가 이하에 상세히 기술된다.

전구체웹: 비탄성 부직포 전구체웹은 이의 치수 및 이의 열가공인장특성(즉, 파괴신장)을 기준으로 선택된다. 일반적으로 열가공동안에 웹의 파괴연신비는 2500%/분 이상의 스트레인 속도에서 및 연화점 이상 중합체 융점보다 적어도 10°F 적은 온도에서 가열 연신시켰을 때 측정된 값이 약 4.0 미만 1.4이상이어야 한다. 이것은 본 발명의 방법에 의해 CD섬유 버클링 및 굽힘이 웹의 기공크기분포를 감소시키기에 충분한 응력을 달성하는 전구체분자 배치상태의 중요한 지시사항이다. 실온에서의 파괴신장(스트레인)은 인스트론 인장시험 기계를 사용한 시험방법 ASTM D 1117-77을 기준으로 2 내지 40%, 바람직하게는 5 내지 20% 이어야 한다. 주목할 것은 미합중국 특허 제4,048,364호에 기술된 전구체웹은 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 70%의 표준화된 파괴전신장, 즉 5 이상의 바람직한 최대가공연신비를 갖는것으로 특징지워지기 때문에 본 발명에 사용하기에는 완전히 부적합하다. 낮은 모듈러스, 낮은 결정성(22%미만)으로 구성된 웹은 가열 및 연신단계에서 낮은 장력에서 지나치게 높은 신장때문에 필요한 응력의 발생을 허용치 않는다. 미합중국 특허 제 4,048,364호의 방법에 유용한 웹은 상술한 뜨거운 연신조건하에서 4보다 훨씬 더큰 최대 연신비를 갖는다. 이들 연신비는 5 이상인 것으로 추정된다.

본 발명에서 CD 섬유를 버클링하고 굽히는 압축응력은 섬유 인장 응력의 사인함수 로서 나타나며 관련된 각 (제4도 및 5도 참조)은 MD 가공연신비가 증가함에 따라 더욱 작아지므로 압축력은 연신비와 함께 줄어든다. 또한, 상기 전구체웹에서 필라멘트 직경의 분포는 본 발명의 것보다 큰 크기의 차수이므로, 가공동안에 CD 섬유의 굽힘강성은 훨씬 더 큰 한편 압축응력은 비교적 작다. 탄성 중합체 웹 (예, 탄성체의 고무-유사 특성을 갖는 탄성체 또는 고무, 다시말해서, 보도에서 본원 길이의 두배 이상을 스트레칭하고 수축하는 능력을 갖는 것)은 본 발명에서 사용될 수 없다.

전구체 부직포 웹은, 선택된 중합체가 웹상에 고도의 측면 압축력을 명성하기에 충분히 높은 인장 가공 모듈러스의 필라멘트를 합성한다면, 응용취입 될 수 있는 많은 연가조성 물질로 부터 제조될 수 있다. 부직포의 제조에 사용될 수 있는 열가소성 수지로는 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌을 포함한 폴리프로필렌, 에틸렌 공중합체(고인장모듈러스를 갖는 EVA와 EMA 공중합체를 포함함), 나일론, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리-4-메틸 펜텐-1, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리트리플루오로클로르에틸렌, 폴리우레탄, 폴리카보네이트, 실리콘, 폴리페넬렌 설파이드와 같은 비탄성 폴리올레핀이 포함된다.

전구체 웹의 결정성은 40% 미만의 실온파괴신장율을 제공하기에 충분히 높아야 한다. 본 발명에 사용가능한 응용취입 웹은 ASTM 시험 방법 D5035-90에 따라 40% 미만의 스트레인에서 파괴되어야 한다. 30 내지 70% 범위의 결정성이 바람직하다. 일반적으로, 전구체의 분자배치의 적절히 높은 모듈러스 및 상태는 후처리 동안에 약 4.0미만의 웹의 최대 또는 파괴 연신비로서 반영된다.

후처리 공정에서, 웹의 두께는 바람직하게는 2밀 이상 약 200밀 이하이다. 물론 웹의 너비는 다양할 수 있으며, 바람직하게는 5 내지 150인치이다. 전구체 응용취윕 웹의 평균 섬유직경은 바람직하게는 0.5 내지 8 마이크론이고, PP웹을 위해 적절한 범위의 가공 인장강연도를 제공하기에 바람직한 직경은 2 내지 6 마이크론이다. 전구체의 웹의 기공도는 정상적으로 50 내지 90%이다. 캘린더링 전구체 웹은 50%에 가깝다.

중요하지 않지만 고려되어야 하는 웹의 다른 특성으로는 거대한 숏 또는 과다한 로핑의 적은 발생이 포함된다.

전구체 웹의 또다른 중요한 특징은 이 웹이 응용취입 웹에서 전형적인 적어도 약간의 섬유-대-섬유 융합을 포합한다는 것이다. 융합은 고유의 섬유-대-섬유 융합, 포인트 존합, 캘린더링 또는 섬유결합에 의해 달성될 수 있다. 선택된 중합체의 특성은 어느정도 응용취입 공정의 가동에 의해 조절될 수 있다. 이들 조절변수 중 일부는 하기 실험하에 개시된다.

공정조건 : 본 발명에 따른 방법의 주목적은 교차방향에서 웹을 응고시켜 웹 내의 평균가공 크기 및 기공크기 분포를 줄이는데 있다. 교차방향에서 웹의 응고는 캘린더링에 의한 응고와는 구분되어야 한다. 왜냐하면 켈린더링에서와 같이 두께를 줄이는 응고는 섬유를 평평하게 유동채널을 막음에 따라 웹의 투과성을 웹 연신응고에 비하여 상당한 정도로 감소시키기 때문이다.

열적 융합 및 / 또는 필라멘트 융합을 갖는 적은 스트레칭 응용취입 웹의 랜 딩 성질은 섬유를 재배치하고 이들을 함께 측면으로 응고시키거나 압축시키기에 충분한 압축능력을 형성 하도록 MD 응력의 발생을 유도하므로써 단축 연신동안에 보이드의 크기를 감소시킨다. 후연신 공정동안에, 필라멘트 단편이 연신되는 동안 작용하는 모듈러스는 가공 시간-온도 효과에 의존한다. CD에서 최대 응고는 시행 및 착오 모듈러스에서 달성되며 이래에 압축응력은 최대한으로 웹내의 CD 단편의 군에 대한 버클링 응력을 극복한다. 이것은 바람직하게는 중합체가 고무 상태인 온도에서 수행된 후연신 공정에서 예시된다. 최상으로는, 이것은 부직포 섬유의 랜덤 배치, 미응고된 부직포 섬유의 이상도해 및 응고된 부직포 섬유의 이상도해를 각각 보여주는 제4, 5 및 6도를 참고로 하여 예시된다. 용융취입 웹의 얇은 평면층을 형성하는 필라멘트의 렌덤배치가 제4도에서 도해되어 있다. 여기서, 경사(26)가 일반적으로 MD 로 뻗어있고, 횡사 (27)가 CD 로 뻗어 있고, 섬유의 중간단편 (28)이 MD 와 CD에 대하여 일정 각도로 뻗어 있다.

분석 목적상, 이 평면 배치는 제5도에 표시된 대표적인 셀로 나타날 수 있다. 제5도의 이상화된 도해 또는 모델에서 섬유 (26), (27) 및 (28)은 섬유 연결부 (29)에서 느슨한 네트워크로서 상호연결 또는 융합된 것으로 나타나 있다. 재차, 강조하고자하는 것은 결합은 용융 취입 공정 동안에 융합 융합되거나, 섬유결합 또는 열포인트 캘린더링 기술에 의해 이루어진다는 점이다. 제5도에 표시된 웹 구조가 MD로 인장을 받을 때 중간 섬유 (28)은 MD로 쉽게 배열하므로써 기공치수를 줄여 주는 반면, CD 섬유 (27)은 이것이 연결되어 있는 셀의 압축에 저항하는 경향이 있으며 제6도에 표시된 바와같이 버클링 및 굽힐 수 있다. 이의 결과는 본 발명에 따른 전구체웹의 측면 응고는 CD 섬유가 버클링되는 정도에 의해 좌우되는 웹층 전체에 기공크기를 남긴다. 길이 대 직경의 비가 상당히 좁아진 섬유는 더욱 쉽게 버클링 한다. 제6도에서 요소 (27)상의 압축은 2 Tsin (θ)이다. 여기서 T는 요소(28)에서의 인장력이고 θ는 요소 (28)과 MD 사이의 각도이다. 연결부 (29)에서의 융합이 없는 웹은 카딩된 웹에서와 같이 측면 (CD) 압축을 유발하지 않으면서 쉽게 파단할 것이다. 비록 실제 웹이 제4 및 5도에 표시된 바와같이 이상화된 구조만을 포함하지 않을지라도, 제6도 및 7도에서와 같이 열적연신 공정후 감소된 기공도를 제공하기에 충분한 융합 및 응력이 선택된 전구체 웹에 발생되어 있다. 주목할 것은 버클링된 CD 섬유 (27)은 MD 인장연신력으로 인하여 생성된 압축력에 의해 발생된 잔여 기공도 및 기공치수를 한정하는 스페이서로서 작용한다는 점이다. 큰직경 섬유 및 숏의 압축을 보충하기 위하여, 외부의 기계적 수단이 도입하여 (17C) 근처의 열연신웹을 더욱 압축시키고 그러므로써 단지 연신에 의해 수축된 것 이상으로 CD 섬유 굽힘 및 버클링을 증가시킬 수 있다. 이러한 한가지 양태의 장치는 제3도에 표시되어 있다. 여기서 대부분의 연신웹은 토러스의 내향표면을 트래킹하기 때문에 횡압축력을 받는다.

오븐 및 바람직하게는 가열세트로 부터의 연신후 웹은 두가지 놀랍고도 대 단히 유용한 특성을 나타낸다: (1) 기공간격 및 기공크기 분포치가 감소되었고 (2) 웹은 CD에서 현저한 탄성을 나타낸다. 이들 두가지 특성을 이하에서 상세히 논의될 것이다.

상술전 개선전 특성을 갖는 웹을 형성하기 위한 후연신 공정조건 및 전구체 성질은 다음과 같다:

제 5도에서 이상화된 웹의 완전한 측면응고에 대한 기하 최소 MD 변형률은 42% 또는 DR=1.42이다. 그러나, 가장 바람직한 양태에서 본 발명은 더욱 큰 연신비가 부분적으로 버클링된 CD 섬유의 스페이서 효과에 의해 한정되는 기공도의 감소를 증가시키기 때문에 약 1.42 이상의 연신비를 포함한다.

[작동]

수지, 응용취입작동조건, 필요한 성질을 갖는 전구체 웹의 선택은 상술내용을 기준으로 하여 이루어질 수 있다.

용융취입에 사용된 열가소성 중합체 어떠한 것으로도 이루어진 전구체 웹이 필요한 특성을 보유하는한 사용될 수 있을 지라도, 하기의 폴리프로필렌 전구체 용융취입 웹이 더 유니버써티 오브 테너시에서 수행된 실험에서 우수한 결과를 낳았다.

PP 등급 (엑손등급) PD-3495 G

MFR 800

두께 13일

너비 14인치

기본중량 1.5 oz/yd2

기공도 87%

결정도 50%

웹파괴신장율 10%

제5도에 표시된 바와같이 일반적으로 플랫배치의 전구체 웹(17)을 본 발명에 따라 중합체의 연화점 내지 융점사이의 용도 (예, PP의 경우 약 310°F)의 오븐에 통과시킴으로써 가공한다. 라인속도 및 연신비는 오븐에 주입되는 웹 너비 대 오븐을 빠져 나오는 웹 (17) 너비의 비 (제2도에서 c/a)로서 표시된 웹의 원하는 측면 응고를 부여하도록 선택된다. c/a 값은 1.3 내지 4, 바람직하게는 1.5 내지 3, 가장 바람직하게는 2내지 2.5이다. 오븐에 들어가는 웹 두께는 2 내지 100밀 일수 있으며 오븐을 빠져나오는 웹 두께는 2 내지 150밀 일수 있다. 이것은 두께가 특정 조건하에서 증가할 수 있음을 가리킨다. 만족스러운 응고를 달성하기 위하여 사용될 수 있는 연신비는 1.05 내지 3.00, 바람직하게는 1.0 내지 2.00, 가장 바람직하게는 1.2내지 1.8이다. 라인속도 (V2)는 10 내지 400 fpm의 범위일 수 있다.

상기 언급된 바와같이 열가공 파괴 연신비가 약 4 이상인 웹은 적합하지 않는다.

오븐을 벗어난 응고되고 어닐링된 웹은 주변온도 또는 보충된 공기에 의해 냉각시켜 변형된 조건에서 한 세트를 제공하는 것이 바람직하다. 응고된 열세트 웹은 최종제품으로 전환시키기 위하여 로울-업해 둘 수 있다.

웹응고는 여러 섬유를 MD로 배열함으로써 웹의 섬유를 개조한다. 섬유결합은인장응력을 상기의 방식으로 CD 응고로 변형시키므로써, 모든 웹의 기공 크기 분포치수를 줄여준다. 웹의 이러한 기공분포치는 실험과 연관되어 하기된 코울터 포로미터에 의해 측정된 최대기공 크기 (MAX), 평균유동 기공크기 (MFP) 및 최소기공크기 (MIN)이다. 코울터 프로미터는 각각의 웹에 대하여 특징적인 분포-크기 플로트를 제공하며, 여기서 기공크기는 웹을 통한 차등유동율에 대해 플로팅된다. 제7도는 전구체 웹에 대한 특징적인 곡선 (플로트 31) 및 응고된 웹에 대한 특징적인 플로트 (플로트 32)를 비교하여 준다. 플로트 31 (전구체웹)과 플로트 32 (응고된웹)의 비교는 응고의 현저한 효과를 입증해준다. 제7에서 볼수 있듯이 기공크기 분포는 약 13 내지 약 40 마이크론 (27마이크론의 확장)이고, 평균유동기공크기는 약 20마이크론이다.

응고된 웹 (플로트 32)에서, 기공크기 분포는 6 내지 17.5 마이크론 (단지 11.5 마이크론의 확장)이고 평균유동 기공크기는 9.4 마이크론이다. 따라서, 본 발명의 웹응고는 기공크기 분포의 확장을 2.5 마이크론에서 11.5 마이크론으로 줄였고 평균기공 크기의 확장을 약 20 (플로트 31)에서 약 9 (플로트 32)로 줄였다. 최대기공크기 (BP)는 38.7 마이크론에서 17.5마이크론으로 줄어들었다. 응고된 웹은 CD에서 우수한 "스트레칭 직물" 탄성을 나타냈으며 필터로서 극히 우수한 것으로 판정되었다.

[실험]

정의 : 본원에 사용된 용어, 특히 하기실험에서 사용된 용어를 보다 잘 이해 할 수 있도록 본 분야에서 수용되는 기술적 정의와 일치하는 하기 정의가 제시된다.

웹 기공간격(기공도)-재질의 주변내에 함유된 공기 또는 보이드의 용적대 총용적의 백분율비 충전밀도는 1-기공도와 동일하다.

코울터 포로미터-ASTM F 316-86에 따라 액체치환 기술을 사용하여 샘플의 기공크기 치수 및 분포를 측정하는 반자동장치

웹 기공크기 분포-코울터 Ⅱ 포로미터 상에서 ASTM F 316-86에 의해 측정됐을때 최대 기공크기와 최소기공크기 사이의 기공크기 분포.(최대기공[또는 버블 포인트]치수는 이것이 본 발명자에의해 연구된 전 그룹의 용융취입 웹의 투과성, 압력저하, 및 여과효능특성과 상당히 관련되어 있다는 점에서 구분된다.)

ASTM 316-86 기공크기 분포치-MAX는 웹을 통한 유동을 지지하는 기공크기의 분포에서 가장 큰 기공채널의 표준 직경값이다. MFP는 전체 유동을 지지하는 기공에대한 평균 기공채날 직경값이다. MIN은 웹에대해 측정된 최소기공크기이다.

중합체 복굴절-물질이 비등방성일때, 즉 그의 굴절율이 지향성일때 광학현미경에서 보통 관찰되는 성질. 더욱 고도한 축지향성의 분자쇄를 갖는 섬유는 더욱 큰 복굴절율과 비교적 적은 파괴신장율을 갖는다.

연화점-물질이 녹기전에 점성 또는 탄성으로 변하게 하고 그의 실온 모듈러스를 느슨하게하여(소성 신장을 일으킬 수 있다)최대분자 배치 및 파괴를 유도하는 온도로서 특징지워지는 중합체의 열성질이다.

평균섬유직경-당해 섬유 웹의 주사전자 현미경사진으로 판독된 개개의 섬유직경값으로 부터 얻어진 웹내의 섬유들의 평균 섬유직경치이다 --약 100개의 섬유가 측정된다. 용융취입에서 드로우-다운으로 부터 더욱 미세한 섬유가 형성되고 이들 섬유는 더욱 큰 복굴절을 갖는것이 일반적이다.

웹의 파괴신장율-결정성 중합체의 경우 변형률 및 온도의존적이다. 파괴신장률은 초기상태에서 시작해서 중합체의 분자배치(MO)의 잘 정열된 최종상태로 종결되는 가소성 변형공정의 정도를 주로 측정한다. 고도의 결정성 및 배열의 섬유를 갖는 전구체 웹은 낮은 파괴신장률을 갖는다[R. J. Samuels, Structured Polymer Properties, John Whiley ＆ Sons, 1973]. 용융취입 웹의 경우 파괴신장에 의해 전구체 MO상태를 평가하는 것은 섬유직경의 넓은 범위, MO 상태 및 용융취입 웹내의 결합으로인해 표준 ASTM D5035-90실온 시험대신에 고온에서 최상으로 달성된다. 용융취입 전구체 웹은 25min^-1(또는 2500%/분)의 변형률 및 전구체 열가소성 중합체의 융점보다 적어도 10°F 낮은 온도에서 열연신하는 동안 수득된 파괴연신비(열파괴연신비)의 크기에의해 특징지워진다.

웹 인장모듈러스-작은신장(또는 압축)을 생성하는데 필요한 힘이다. 고도의 비신장성 물질은 보통 큰 모듈러스를 갖는다.

웹 탄성-변형 후에 최초의 크기와 모양으로 회복하려는 몸체 특성. 신장으로부터의 탄성 회복율은 (스트레칭된길이-회복된 길이)/(스트레칭된길이-최초길이)로 나타난다. 최초 신장으로 부터의 회복율은 예컨데 100% CD 변형률로부터 정해진다.

물질 및 장치 : 본 실험에서 사용된 모든 샘플은 더유니버써티 오브테네시에서 용융취입라인을 사용하여 제조되었다. 평가용의 목적샘플을 제조하는 공정 조건은 다음과같이 조절되었다 :

(a) 공정동안에 복굴절과 인장모듈러스와 연관된 열-연신성의 수준은 섬유-직경의 함수이며 라인내의 일차공기 수준을 70%으로부터 95%로 바꾸어 줌으로써 조절되었다.

(b) 웹내의 결합수준은 공기대 중합체비, 다이에서 집적기까지의 거리, 공기 온도, 용융온도 및 집적기 진공상태를 조정함으로써 조절되었다. 강도 및 파괴신장율은 샘플의 결합력을 정량하기위해 사용되었다.

압축된 섬유단편의 세장비뿐만아니라 연신에의해 형성된 굽힘력의 크기는 궁극적으로 상기와 연관이 있다.

전구체 웹에대한 후연신은 제2도 및 제3도에 도시된 것과 유사한 실험장치에서 수행되었다. 로울러는 속도조절되었다.

모든 시험에서 사용된 중합체는 폴리프로필렌(PP)이었다. 이들 시험에 사용된 PP 전구체 웹 샘플이 표 Ⅰ에 기술되어 있다.

여과측정 : 여과효능은 초당 10cm의 에어로졸 유속에서 공칭 1.0㎛ 모노 분산된 라덱스 입자들을 사용한 건식입자 포획효능시험(ASTM 1215)을 기초로하여 측정되었다.

여과실험은 상술된 바와같이 수행되었다. 각 웹의 "여과"성능은 하기 식을 기초로한 입자 포획효능(여과효능)으로서 나타난다 :

웹측정 : 섬유직경은 견본의 SEM 사진에 의해 측정되었다.

최대 및 최소의 측면에서 최대 평균유동기공크기, 최소, 및 기공크기 분포 확장은 ASTM F 316-86에 따라 코울터 포로미터로 측정되었다.

기공간격 : 건식견본의 중량 및 알려진 밀도의 액체로 습윤된 견본의 중량을 기준으로 측정되었다. 평면밀집화는 건식 웹중량대 보이드-유리된 웹의 중량의 비로서 주어진 웹의 패킹밀도(PD)값의 증가에 의해 입증된다.

응고된 웹의 탄성을 측정하는 시험은 다음과 같다 : 견본이 일정한 % (CD) 신장을 받은즉시 최초(CD)길이를 회복한 백분율을 측정하였다. 예컨데, 샘플 A는 100% CD 신장후 최초길이의 92%를 회복하였다. 응고된 웹에 대한 또다른 시험은 액체의 지향성 흡수를 포함했다. 섬유의 수분흡습성을 향상시켜주는 계면활성제를 수성흡수시험전에 PP웹에 적용하였다. 계면활성제는 비이온성 폴리옥시에틸렌화된 t-옥틸페놀, 음이온성 암모늄 라우릴설페이트, 및 양이온성 설포베타인과 같이 음이 온 및 기타 형태이다. 지향성 흡수는 액체의 ML이 수평면상에 지지된 견본상의 한점에 적용됐을때 생성된 흡수양상의 종횡비에 의해 특징지워진다. 다양한 용융취 입 및 스펀본드 견본의 경우, 종횡비는 1.7 내지 약 5이다. 그의 DR에서 응고된 웹 상에 수행된 시험결과가 표 Ⅱ에 제시되어 있다. 표 Ⅲ은 1.0(비연신된 전구체 웹), 1.5(전구체 연신율 50%), 2.0(제 9 도에 플로팅된 데이타) 및 2.5의 연신비에서 다양하게 응고된 용융취입웹의 여과 효능값을 제공한다.

표 Ⅱ 데이타 및 DR=2에서 응고된 웹의 특성은 샘플 A 내지 D의 기공크기가 38 내지 65%까지 감소되었고 동일 샘플의 패킹밀도는 163%에서 302%로 증가하였다.

표 Ⅰ에서, 최대 열연신비는 열공정동안에 파괴연신비의 크기이며 전구체 용융취입웹의 필라멘트에 존재하는 분자배치를 정의한다. 최대 DR이 3.5 이상인 PP의 웹은 본 발명에 따라 응고되지 않는다. 표 Ⅱ에서의 2.0의 DR로 생성된 변화치와 표 Ⅰ에서 기공치수를 비교한다. 제9도의 데이타는 여과효능이 8μ미만의 섬유직경에서 상당히 향상됨을 가리킨다. 특히 6μ미만에서 그러하며 이것이 가장 바람직한 섬유크기이다. 주목할 사항은 이들 작은 섬유크기는 미합중국 특허 제4,048,364호와 구분된다는 점이다. 제8도는 전구체 및 가공된 웹의 경우에대한 패킹밀도(PD)대 평균 섬유직경의 플로트이다. 제8도는 웹치밀화 또는 응고가 평 균섬유직경이 용융취입 폴리프로필렌웹에 대해 약 8㎛ 미만인 용융취입 전구체에서 개시됨을 가리킨다. 섬유직경이 약 8μ이상인 전구체로부터의 MB웹은 본 발명의 방법에따라 패킹밀도(또는 다른 성능특성)에서 변화가 없다. 여과효능, 공기투과성, 및 최대기공 크기와 같은 웹성능의 기타 측정시(표Ⅰ, Ⅱ 및 Ⅲ 참조)는 여과효능에 대해 제9도에 도시된 웹평균 섬유직경과 유사한 반응을 보여준다. 실험에서, 이들 특성은 일반적으로 전구체의 경우 약 1.5내지 2.0의 연신비로 후처리함으로써 최대화 되었다.

[다른양태]

스펀본드웹 :

상기된 바와같이 본 발명에서 구체화된 원리는 용융취입 웹이외에 다른 부직 포웹에 적용된다. 예를들면, ASTM 테스트 D 5035-90에 따라 7내지 50μ의 평균 필라멘트 직경을 갖고 약 200% 미만의 파괴신장률을 갖는 것으로 특징지워지는 스펀본드 웹의 경우 그러하다. 스펀본드 웹은 기소성 변형 드로우-다운에의해 분자적으로 배치된 다수의 필라멘트를 용융방사시키고 이들을 이동 집적기상에 침적시켜 제4도에 도시된 것과 유사하게 배열된 균일 필라멘트의 랜덤 집적을 형성함으로서 제조한다. 그런다음 침적된 필라멘트를 기계적 결합, 니들링, 열 캘리더링, 또는 다수의 포인트에서 열결합시킴으로써 결합시켜 스펀본드재료에 통합성과 강도를 제공한다. 주목해야 하는것은 열결합 또는 기계적결합과 같은 결합이 정상적으로 필요하다는 것이다. 그 이유는 필라멘트는 집적기상에 레잉되거나 침적될때 전형적으로 융합되거나 충분히 결합되지 않는다는 것이다. 스펀본드된 전구체의 경우, 연신된 필라멘트는 비교적 큰 강도 및 모듈러스를 갖고있기 때문에 웹통합성(제5도 및 제6도 참조)을 해치지 않으면서 필라멘트단편들을 국부적으로 신장시키고, 버클링하고 굽히기위하여 결합은 강해야한다(예, 고온 포인트 결합). 포인트결합에서, 결합포인트 및 결합형태는 일반적으로 당므과 같다: 가열된 결합포인트의 영역 은 로울영역의 5내지 25%이고 증가된 포인트의 모양은 다이아몬드 형태이거나 다른 많은 형태 및 포인트 분포를 취할 수 있다.

본 발명에 따른 스펀본드(SB)웹의 응고는 다음과 같이 일어난다 : SB 웹을 열연신하는 것은 기공크기의 값을 감소시켜 주며 CD 탄성을 형성하여 준다. 왜냐하면 신장력은 기공치수의 본 발명에 따른 감소를 위해 필라멘트의 CD단편을 소성적으로 버클링하고 굽히기에 충분한 압축력을 형성하기 때문이다. CD 방향의 탄성은 제6도에서 이상화된 것과 유사하게 배열된 강한 필라멘트의 잘 결합된 네트워크의 굽힘으로부터 탄성 회복의 결과이다.

스펀본드 공정의 예는 다음과 같다 : 스펀본드된 웹은 더 유니버써티 오브 테네시에서 90 내지 140℃에서 결합된 레이코필 기계상에서 35 MFR PP로부터 생성된 너비 1m, 1 oz/sq.yd.이다. 오븐온도 315°F, 연신비 1.20, 출력속도(V2)50 FPM.

정전기하전된 웹 : 본 발명에 의해 고려된 다른 변형은 응고된 웹에 정전기전하를 적용시켜 여과성능을 향상시키는 것이다. 일렉트렛의 생성시 전하는 특허 문헌에 기술된 여러기술에의해 공급될 수 있다. 참조 특허 : 미합중국 특허 제4,592,815호. 이의 내용은 본원에 참조사항으로 인용된다. 열 응고된 웹에서 섬 유의 보다 큰 패킹밀도는 웹에서 전자주입의 특이하게 높은 효율을 낳는다. 전하효과의 예가 웹 여과효능(FE)에 샘플을 응고시킴에 따라, 1.0 oz/sq.yd. 전구체 용융취입 샘플은 30%의 FE를 가지며, 1.5의 DR에서 이 웹을 단지 응고시킨후 FE는 79%이고, 마지막으로 이 응고된 웹을 하전시킨후 FE는 99.8%이다.

용융취입 웹 및 스펀본드 웹이 비교적 등방성이기때문에, 본 발명의 방법은 또한 연속공정(예, 음성 또는 최소 MD 인장으로 텐터프레임상에서) 또는 "바이 피스" 공정으로서 CD로 열 연신에 의해 수행할 수 있다.

라미네이트 및 복합 웹 : 상기 언급된 바와같이, 전구체 웹은 하기 배합의 복합물을 포함할 수 있다 : 용융취입 웹/용융취입 웹(상이한 웹), 용융취입 웹/다른 부직포웹(예, 스펀본드, 유체결합등). 또한, 열가소성/비열가소성 배합의 웹도 유용한 전구체일 수 있다. 이들 복합 전구체는 본 분야에 잘 알려진 기술에의해 만들어질 수 있다. 복합체는 또한 두개이상의 층을 포함할 수 있다. 복합물의 용융취 입 웹은 상술한 특성을 갖는다.

특히 유용한 한가지 복합전구체는 스펀본드/용융취입/스펀본드(SMS)구조물이다.

용융취입웹은 용융취입 웹을 위한 상기의 특성을 가져야한다. 스펀본드 웹 은 동일하거나 상이할 수 있으나 스펀본드 웹에 대해 상술한 특성을 지녀야 한다. SMS 복합 전구체는 본 분야에 잘 알려져 있는 통상의 방법에 의해 만들어질 수 있다.

스펀본드 웹은 구조물에 강도 및 내마모성을 부가하므로 본 발명의 방법에 의해 응고된 웹의 적용을 특히 외과용가운, 드레이프, 건강보호패키지 등의 분야에 까지 넓혀준다. 응고된 복합물은 다음으로 특징지워진다 :

(a) CD에서의 양호한 탄성;

(b) 양호한 강도; 및

(c) 향상된 여과 효능.

MD 스트레칭에의한 응고후 열 또는 냉 CD 스트레칭은 예외적인 웹 균일성과 개방구조에대한 높은 기공도를 갖는 개방망상 직물을 생성한다. 큰 연신비(예, 약 1.4)에서 CD로의 열 스트레칭은 고기공성 HVAC 필터와 컨테이너와 같은곳에 사용할 수 있는 그물구조물를 생성한다.

하기의 실험은 본 발명의 공정에 따른 SMS 전구체 웹을 연신하는 효과를 입증한다. SMS 웹은 열 포인트 결합되고 다음의 조성을 갖는다 :

웹조성 두께(밀) 기본중량(oz/yd²)

S 스펀본드 PP 3 0.3

M 용융취입 PP 9 1.7

S 스펀본드 PP 3 0.3

전구체 웹은 21fpm으로 315°F를 통해 1.9의 연신비로 가공되었다. 연신된 웹은 적용된 MD 인장하에 실온으로 냉각시켰다.

CD에서의 주기적인 하증-신장시험을 수행하였다. 표 Ⅳ는 그 결과를 나타낸다.

연신된 SMS 직물의 탄성은 직물을 비교적 큰 강도, 스트레칭성 및 차단성을 요구하는 외과용 가운에 유용하도록 해준다.

동일한 응고된 SMS 직물은 여과 효능에대해 시험하였다. 여과시험은 응고없는 SMS 직물 및 응고후의 SMS 직물에대해 수행하였다. 연신되거나 응고된 SMS 웹 은 80.8%의 여과효능을 나타내는 반면 전구체 SMS 웹은 단지 67.7%의 여과효능을 나타냈다.

[요약]

본원의 실험데이타에의해 입증되는 바와같이 본 발명의 방법은 직물을 여러분야에 사용가능케하는 톡특하고 유용한 특성을 보유한 부직포직물을 생성한다. 감소된 기공크기 및 기공크기 분포의 특성은 웹을 여과 및 흡수에 이상적으로 적합하게 만들어 준다. CD 탄성의 특성은 웹이 여과(예, 안면윤곽과의 조화가 중요한 외과용 마스크), 및 탄성가운 또는 기저귀 및 위생용품과 같은 용도에 사용할 수 있는 가능성을 높여준다.

Claims (31)

1. (a) 30%이상의 결정성을 갖는 랜덤하게 수집된 비탄성 열가소성 섬유를 함유한 전구체 부직포웹을 가열하고(여기서, 응고된 웹은 상호연결된 섬유의 느슨한 네트워크를 형성하고 ASTM F 316-86을 기준으로 4 내지 250μ의 최대기공크기, 및 전구체 열가소성수지의 융점보다 10°F이상 적은 온도 및 2500%/분이상의 변형률에서 4미만의 최대가공 파괴 연신비를 갖는다);

   (b) 가열된 웹을 실질적인 종 방향으로의 인장하에 연신시켜 웹의 평면 통합성을 파괴함이 없이 웹을 측면으로 응고시키고 그러므로써 웹의 최대기공크기를 20%이상까지 줄이고(여기서, 가열 및 연신단계는 전구체 웹을 일차직선속도로 오븐내로 통과 시키고 전구체 웹을 이차 직선속도로 오븐으로 부터 회수함으로써 연속적으로 수행하며 이차속도는 일차속도를 능가한다);

   (d) 웹을 냉각시키거나 웹이 냉각되도록 유도함을 포함하여, 웹을 측면응고하고 가공크기를 감소시키는 방법.
2. 제1항에 있어서, 연신단계가 웹이 전구체 웹의 평균유동기공크기보다 20%이상 적은 평균유동기공크기를 갖도록 하기에 충분한 방법.
3. 제1항에 있어서, 연신단계가 웹이 전구체 웹의 패킹밀도보다 20%이상 큰 패킹밀도를 갖도록 하기에 충분한 방법.
4. 제1항에 있어서, 냉각 단계를 연신인장의 해제이전에 수행하고 웹을 열가소성 수지의 연화온도 이하의 온도로 냉각시키는 방법.
5. 제1항에 있어서, 부직포전구체 웹이 ASTM D 5035-90을 기준으로 0.5 내지 8μ의 평균섬유직경을 갖고 30%미만의 파괴신장률을 갖는 용융취입웹인 방법.
6. 제1항에 있어서, 열가소성 수지가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 이들의 공중합체로 이루어진 그룹중에서 선택된 폴리올레핀이고 가열단계가 190 내지 350°F의 온도에서 수행하는 방법.
7. 제1항에 있어서, 열가소성 수지가 플리에스테르, 폴리아미드, 셀룰로즈, 트리아세테이트, 셀룰로즈 디아세테이트, 폴리-4-메틸펜텐-1, 폴리페넬렌 설파이드, 액정중합체 및 플루오로중합체중에서 선택되는 방법.
8. 제6항에 있어서, 용융취입 전구체에 섬유-섬유결합이 전체적으로 랜덤하게 분포된 방법.
9. 제1항에 있어서, 전구체 부직포웹이 7 내지 50μ평균직경의 섬유를 갖곡 웹전체에 간격을 두고 결합이 분포된 스펀본드웹인 방법.
10. 제1항에 있어서, 표면을 갖는 바아 또는 로울러상에 연신된 웹을 통과시켜 웹의 너비 안쪽으로 횡압축력을 제공하는 단계를 포함하는 방법.
11. 제5항에 있어서, 전구체 부직포웹이 ASTM D5035-90을 기준으로 40% 미만의 파괴신장률을 갖는 방법.
12. 제1항에 있어서, 일차속도는 가열단계 이전에 로울러를 시계방향으로 일차 회전시키는 닙에 전구체웹을 통과시켜 조절하고, 이차속도는 가열단계 후 로울러를 시계방향으로 이차회전시키는 닙에 응고된 웹을 통과시켜 조절하며, 응고된 웹은 로울러를 시계방향으로 이차 회전시키는 닙에 통과시키기전에 열가소성 수지의 연화점 이하의 온도로 냉각되도록 하는 방법.
13. 제1항에 있어서, 전구체 부직포 웹이 두 개이상의 구분되는 부직포웹의 라미네이트로 구성되고, 각각의 웹은 랜덤하게 수집된 비탄성열가소성 섬유로 구성되며, 각각의 웹에는 섬유-섬유결합이 전체적으로 분포되어 있는 방법.
14. 제1항 내지 13항중 어느 한항에 있어서, 웹이 스펀본드 층/용융 취입 층/ 및 스펀본드 층을 함유한 복합체이고, 이들 층은 공간을 두고 떨어진 위치에서 함께 열결합되어 있는 방법.
15. 제1항에 있어서, 전구체웹이 6 내지 160인치의 너비 및 2 내지 100 밀의 두께를 갖고, 연신웹이 전구체웹의 80% 미만의 너비 및 2 내지 150밀의 두께를 가지며, 연신된 웹 대 전구체 웹의 두께비가 1:1 내지 1.5:1인 방법.
16. 전구체 부직포웹으로부터 제조되어 측면응고되고 기공크기가 감소된 부직포웹(여기서, 전구체 웹은 30% 이상의 결정성을 갖는 랜덤하게 침적된 비탄성 열가소성 섬유를 함유하고 응고된 웹은 상호 연결된 섬유의 느슨한 네트워크를 형성하고 ASTM F 316-86을 기준으로 4 내지 250μ의 최대기공크기, 및 전구체 열가소성수지의 융점보다 10°F이상 적은 온도 및 2500%/분이상의 변형률에서 4미만의 최대가공 파괴 연신비를 갖고, 전구체 웹은 이를 일차 직선속도로 오븐내에 통과시키고 이차 직선 속도로 오븐으로부터 전구체 웹을 연속적으로 회수함으로써 단축적으로 연신되어, 가열되고, 이차직선 속도는 일차속도를 능가하며 그러므로써, 대다수의 섬유가 응고되고 일반적으로 웹의 평면통합성을 파괴하지 않으면서 연신방향으로 배열되며 소수의 섬유단편이 연신방향의 교차 또는 횡적으로 배치되며, 그러므로써, 웹이 전구체 웹의 것보다 80% 미만의 최대기공크기로서 특징지워진다).
17. 제16항에 있어서, 웹이 랜덤하게 결합되고 0.5 내지 8μ의 평균직경을 갖는 비탄성 열가소성 용융취입 섬유로 구성되는 부직포 웹.
18. 제16항에 있어서, 섬유가 직물의 수분흡습성을 증가시키는 계면활성제로 적어도 부분적으로 피복되어 있는 부직포 웹.
19. 제18항에 있어서, 웹이 3 내지 40μ의 평균유동기공크기를 갖는 부직포웹.
20. (a) 제16항의 웹과

    (b)이 웹에 결합된 중합체 기질을 함유한 라미네이트.
21. 제20항에 있어서, 기질이 탄성웹인 부직포 웹.
22. 제20항에 있어서, 기질이 필름이 부직포 웹.
23. 제20항에 있어서, 기질이 라미네이트의 교차방향 신장율을 100% 미만의 변형률로 한정하는 섬유인 부직포 웹.
24. 비탄성섬유를 갖고 단축으로 연신되고 가열된 개개의 부직포웹의 적층물을 함유한 전구체 부직포웹으로 제조된 부직포웹(여기서, 단축가열 및 연신은 전구체웹을 일차 직선 속도로 오븐내에 통과시키고 이차 직선 속도로 오븐으로부터 전구체 웹을 회수함으로써 연속적으로 수행하고 이차속도 대 일차속도의 비가 약 1.1:1 내지 2:1이고 그러므로써, 대다수의 섬유가 응고되고 일반적으로 연신방향으로 배열되며 소수의 섬유단편이 연신방향의 교차 또는 횡적으로 배치되며, 그러므로써, 웹이 전구체웹의 것보다 80%미만의 최대기공크기로서 특징지워지고 교차 방향에서의 50% 신장률로부터 70%이상의 회복률로 나타나는 교차방향에서의 탄성을 갖는다).
25. 30% 이상의 결정성을 갖는 랜덤하게 수집된 비탄성 열가소성 섬유를 함유하는 전구체 웹으로부터 제조된 측면응고되고 기공크기가 감소된 부직포 웹(여기서, 응고된 웹은 상호연결된 섬유의 느슨한 네트워크를 형성하고 ASTM F 316-86을 기준으로 4 내지 250μ의 최대기공크기, 및 전구체 열가소성수지의 융점보다 10°F이상 적은 온도 및 2500%/분이상의 변형률에서 4미만의 최대가공 파괴 연신비를 갖고, 응고된 웹은 응고된 웹의 길이 횡방향으로 응고되고 일반적으로 웹의 종방향으로 배치된 다수의 비탄성 열가소성 섬유를 갖고, 웹 내의 소수의 섬유는 웹의 종방향으로 횡적신장하며, 이 섬유의 일부는 웹의 평면 통합성을 파괴하지 않으면서 종적섬유에 연결되고, 응고는 전구체 웹을 일차직선속도로 오븐내에 통과시키고 전구체 웹을 이차직선속도로 오븐으로부터 회수함으로써 수행하고 이차속도는 일차속도를 능가하고, 그러므로써, 웹의 최대기공크기는 전구체 웹의 최대기공 크기의 70% 미만을 나타내고, 언급된 웹은 웹의 종방향의 교차방향에서 50% 신장으로부터 70%이상회복으로 정의된 탄성수준을 갖는 것으로 특징지워진다).
26. 제16항의 부직포웹으로부터 제조된 측면응고되고 기공크기가 감소된 부직포 웹의 필터.
27. 제26항에 있어서, 1.5 oz/sq.yd. 미만의 기본중량을 갖는 필터가 10cm/sec의에어로졸속도로 측정된 1μ보다 크거나 동일한 입자의 50% 이상을 포획할 수 있는 필터.
28. 제27항의 필터를 함유한 안면 마스크.
29. 제27항에 있어서, 섬유가 정전기 전하를 함유하는 필터.
30. 제27항에 있어서, 웹이 이에 공급된 정전기 전하를 갖는 필터.
31. 제16항에 있어서, 교차방향에서 50% 신장으로부터 70% 이상 회복률의 교차방향에서의 탄성을 갖는 부직포웹.