KR101897427B1 - 접합 특징이 개선된 천공형 부직포 탄성 필름 - Google Patents

접합 특징이 개선된 천공형 부직포 탄성 필름 Download PDF

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스티븐 더블유. 피팅
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Abstract

본 발명은 최종 사용자에게 촉각 패턴, 증대된 통기성 및 편안함을 제공하기 위해 복수의 전략적이고, 기하학적인 접합 지점에서 부직포 웹에 접합된 탄성 필름을 포함하는 부직포 복합물에 관한 것이다.

Description

접합 특징이 개선된 천공형 부직포 탄성 필름{NONWOVEN APERTURED ELASTIC FILM WITH IMPROVED BONDING FEATURES}
본 발명은 접합 특징이 개선된 천공형 부직포 탄성 필름에 관한 것이다.
부직포, 탄성 복합물은 통상적으로 신체의 윤곽에 더 잘 맞는 능력을 개선하기 위하여 제품 (예컨대 기저귀, 트레이닝 팬츠, 옷 등)에 포함된다. 예를 들어, 복합물은 탄성 필름 및 하나 이상의 부직포 웹 물질로부터 형성될 수 있다. 부직포 웹 물질은 탄성 필름에 연결될 수 있는 한편, 필름은 신축된 상태여서 부직포 웹 물질이 그것이 풀어질 때 필름에 접합되는 위치들 사이에 모일 수 있게 된다. 그 결과의 탄성 복합물은 접합 위치들 사이에 모인 부직포 웹 물질이 탄성 필름이 신장되는 것을 허용할 정도로 신축성이 있다. 유감스럽게도, 탄성 필름은 착용자의 피부에 대해 불쾌하고 불편할 수 있다. 이들 특성을 개선하기 위한 노력으로, 통기성을 증대시키기 위해 복합물을 천공하려는 시도가 이루어졌다. 예를 들어, 탄성 물질은 접합 부위들에 일치하는 다양한 영역에서 천공될 수 있어서, 제1 및 제2 웹이 천공을 통해 연결될 수 있다. 그러나 달성된 유익에도 불구하고, 그 방법은 시간-소모적이고 따라서 개선에 대한 필요가 남아 있다.
본 발명은 복수의 이산 접합 지점에서 부직포 웹 물질에 접합된 탄성 필름을 포함하는 부직포 복합물에 관한 것으로, 상기 접합 지점들은 전체 부직포 복합물의 약 25% 미만의 총 접합 구역을 포함하며, 여기서 상기 필름은 상기 접합 지점들에 근접한 복수의 천공을 포함하고, 여기서 상기 부직포 복합물은 복수의 미접합 구역을 포함하여서 미접합 구역들이 상기 부직포 웹에 인접하여 위치하지만 융합되지는 않은 미접합 탄성 필름을 제공함으로써 미접합 구역들이 전체 부직포 복합물에 촉각(tactile) 패턴을 생성하게 되며; 상기 부직포 복합물은 복합물 전체를 통해 반복된 많은 패턴 스탬프를 포함하고, 그 패턴 스탬프들은 CD 방향으로 측정되는 바 부직포 복합물의 약 0.050 인치 내지 약 0.150 인치의 밴드 폭만큼, 그리고 MD 방향으로 측정되는 바 부직포 복합물의 약 0.5 인치 내지 약 10.0 인치의 거리만큼의 거리로 분리되며, 패턴 스탬프들은 하나 이상의 클러스터를 포함하고, 상기 클러스터는 상기 접합 지점들에 대해 적어도 3개의 핀을 포함하며, 상기 핀들은 통기성을 증대시키기 위하여 상기 천공 주변의 필름의 각이 진, 양-방향 당김을 제공하기 위하여 클러스터 내에 배치된다. 본 발명의 부직포 복합물은 패턴이 꽃, 정사각형, 원형, 별 모양, 지그-재그, 화살표, 만화영화 캐릭터, 얼굴, 풍선, 동물, 자연, 물결, 소용돌이, 직사각형, 타원형, 삼각형, 다이아몬드형, 다각형 및 추상적 형상 같은 다양한 패턴을 닮은 패턴 스탬프를 포함할 수 있다.
본 발명의 완전하고 사용 가능한 개시 내용은 다음과 같이 첨부한 참조 도면들을 비롯해 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 설명한다.
도 1은 본 발명에 따라 사용될 수도 있는 접합 패턴의 일 실시예를 도시한다.
도 2는 본 발명에 따라 사용될 수도 있는 접합 패턴의 또 다른 실시예를 도시한다.
도 2a는 본 발명에 따른 "클러스터"를 예시하는 확대도를 도시한다.
도 2b는 본 발명에 따른 "클러스터"를 예시하는 확대도를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따라 사용될 수도 있는 접합 패턴의 일 실시예에 의해 형성된 탄성 필름에서의 천공들을 보여주는, 실시예 1에서 형성된 샘플의 SEM 현미경사진이다(5kv, 60x).
도 4는 와이어 위브 접합 패턴의 바에 의해 형성된 탄성 필름에서의 천공들을 보여주는 SEM 현미경사진이다(5kv, 60x).
도 5는 립-니트 접합 패턴의 바에 의해 형성된 탄성 필름에서의 천공들을 보여주는 SEM 현미경사진이다(5kv, 60x).
도 6은 필름 후퇴 패턴의 나란한 비교를 도시하며,
필름 후퇴 패턴은 본 발명에 따라 사용될 수도 있는 접합 패턴의 6a 일 실시예;
와이어 접합 패턴에 의해 형성된 6b 접합 패턴; 및
립-니트 접합 패턴에 의해 형성된 6c 접합 패턴에서 발생한다.
도 7은 본 발명의 개선된 접합 특성의 일 실시예에 따라 생성된 부직포 복합물을 보여주는 SEM 현미경사진이다(5kv, 60x).
도 8은 본 발명의 개선된 접합 특성의 또 다른 실시예에 따라 생성된 부직포 복합물을 보여주는 SEM 현미경사진이다(5kv, 60x).
정의
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "부직포 웹"은, 편물에서처럼 식별가능한 방식은 아니지만 상호 연결된(interlaid) 개별적인 섬유들이나 실들의 구조를 갖는 웹을 가리킨다. 적절한 부직포 직물 혹은 웹의 예로는 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 본디드 카디드 웹, 에어레이드 웹, 코폼 웹, 수력 엉킴된 웹 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다.
본원에서 사용된 것과 같이, 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 감소시키는 수렴하는 고속 가스(예컨대 공기)로 압출되는 공정에 의해 형성되는 부직포 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, Butin 등의 미국 특허번호 제3,849,241호에 개시되어 있다. 일반적으로, 멜트블로운 섬유는 수집 표면상에 피착될 때 실질적으로 연속적 또는 불연속적이며, 일반적으로 직경 10 μm 미만이며, 일반적으로 점착성(tacky)인 극세사일 수도 있다.
용어 "핀" 또는 "접합 핀"은 필름을 부직포 웹에 접합 또는 융합시키는 데 사용되는 롤러의 요소를 의미한다.
용어 "패턴 인자"는 패턴 각도의 각도의 가장자리와 핀의 기계 방향 간격 사이의 관계를 정의한다.
본원에 사용된, "핀 면적"은 직경으로 측정된 각 핀의 면적을 의미한다.
본원에 사용된, "핀 종횡비"는 서로에 대한 핀의 길이/폭 비이다.
본원에 사용된, "핀 배향"은 기계 방향 축에 대한 핀의 각도를 의미한다.
본원에 사용된, "핀 형상"은 부직포 복합물에 요구되는 전체 패턴에 따라 변할 수도 있는 핀의 형상이다.
본원에서 사용되는 용어 "스펀본드 웹(spunbond web)"은 일반적으로 작은 직경의 실질적으로 연속식 섬유를 함유하는 웹을 지칭한다. 섬유들은, 복수의 미세하고 일반적으로 원형인 방적돌기(spinnerette)의 모세관들로부터 용융된 열가소성 물질을 압출한 후 압출된 섬유들의 직경이 예를 들어 추출성 신장 및/또는 기타 공지되어 있는 스펀본딩 기구에 의해 급격히 감소됨으로써 형성된다. 스펀본드 웹의 제조는 미국 특허 제4,340,563호(Appel 등), 제3,692,618호(Dorschner 등), 제3,802,817호(Matsuki 등), 제3,338,992호(Kinney), 제3,341,394호(Kinney), 제3,502,763호(Hartman), 제3,502,538호(Levy), 제3,542,615호(Dobo 등) 및 제5,382,400호(Pike 등)에서 기술되고 예시된다. 스펀본드 섬유들은, 수집면 상에 피착(deposit)되는 경우에 일반적으로 끈적거리지 않는다. 스펀본드 섬유는 때때로 약 40μm 미만의 직경을 가질 수 있으며, 종종 약 5μm 내지 약 20μm이다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "신장성인" 또는 "신장성"은 일반적으로 그 이완된 길이 또는 폭의 적어도 약 25% 까지, 일부 실시예에서는 약 50% 까지, 일부 실시예에서는 적어도 약 75% 까지 적용된 힘의 방향으로 신축하거나 신장하는 물질을 의미한다. 연장가능한 물질은 반드시 회복 성을 가질 필요는 없다. 예를 들어, 탄성중합체 물질은 회복 성질을 갖는 신장성 물질이다. 멜트블로운 웹은 신장성일 수도 있지만, 회복 성질을 가지지 않기 때문에, 신장가능하면서 비탄성인 물질일 수도 있다.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 "탄성중합체" 및 "탄성"은 신축력의 적용 시에 적어도 한 방향(예를 들면 CD 방향)으로 신축할 수 있으며, 신축력의 해제 시에 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 신축할 수 있으며, 신축력의 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.
본원에서 사용된 바와 같이, 용어 “기계 방향(machine direction)” 또는 “MD”는 일반적으로 물질이 물질의 길이에 대하여 생산되는 방향을 의미한다. 용어 “교차 기계 방향(cross-machine direction)” 또는 “CD”는 물질의 폭에 대하여 상기 기계 방향 또는 방향에 수직인 방향을 의미한다.
본원에서 사용된, 용어 "네킹된(necked)" 및 "네킹된 물질(necked material)"은 일반적으로 적어도 하나의 치수(예를 들어 기계 방향)로 인발되어서 그 가로방향 치수를 감소시킴으로써 인발력이 제거될 때, 물질이 원래의 폭으로 다시 당겨질 수 있는 임의의 물질을 의미한다. 네킹된 물질은 일반적으로 네킹되지 않은 물질보다 단위 면적당 더 높은 평량을 갖는다. 네킹된 물질이 원래의 폭으로 다시 당겨질 때, 네킹되지 않은 물질과 대략 동일한 평량을 가져야 한다. 이것은 필름이 얇아지고 평량이 감소되는 필름의 배향과 상이하다. 네킹 방법은 일반적으로 공급 롤로부터 물질을 풀어 내고 주어진 선형 속도로 구동되는 브레이크 닙 롤 어셈블리를 통과시키는 것을 포함한다. 권취 롤 또는 닙은 브레이크 닙 롤보다 높은 선형 속도로 작동하여, 물질을 인발하고 물질을 신장시키고 네킹하는 데 필요한 장력을 생성한다.
본원에 사용된 바와 같이, 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 의미한다. 롤 중 하나 또는 모두는 통상적으로 가열된다.
본 발명에서 사용된 바와 같이, 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, 회전식 패터닝된 모루 롤과 회전식 혼의 사용을 통한 초음파 접합은 Neuwirth 등의 미국 특허 제5,096,532호, Ehlert의 제5,110,403호, 및 Brennecke 등 의 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.
용어 "접합"및 "적층" 또는 "적층하는"은 필름이 본 발명의 강화된 부직포 복합물을 생성하는 부직포 웹에 첨부되는 공정을 지칭하기 위해 상호 교차 사용될 수 있음에 유의해야 한다.
발명의 상세한 설명
본 발명을 특별히 언급하고 명확하게 청구하는 것이 특허청구범위 내에서 본 명세서에 포함될지라도, 본 발명은 하기 상세한 설명으로부터 더욱 잘 이해될 것으로 여겨진다.
일반적으로 설명하자면, 본 발명은 최종 사용자에게 촉각 패턴, 증대된 통기성 및 편안함을 제공하기 위해 복수의 전략적이고, 기하학적인 접합 지점에서 부직포 웹에 접합된 탄성 필름을 포함하는 부직포 복합물에 관한 것이다. 부직포 복합물은 하나 이상의 부직포 웹 물질에 적층된 탄성 필름을 포함하는데, 접합의 각도 및 간격으로 인해, 미접합 웹 구역으로부터 빈 공간이 남겨져서 패터닝된, 촉각 특징이 생성되고, 그 결과 통기성이 증대된 부직포 복합물이 된다. 복합물은 필름을 부직포 웹 물질(들)에 접합시키기 위해 특수하게 배향되고 배열된 접합 핀들을 다르게 하면서 특수하게 패터닝되어 있는 닙을 통해 필름을 통과시킴으로써 형성된다. 접합 형성과 동시에, 천공이 또한 탄성 필름에 형성된다. 천공은 복합물의 탄성 특성에 유의미한 역효과를 나타내지 않으면서 복합물에 원하는 수준의 질감, 부드러움, 촉감 및/또는 심미적 외관을 제공하기에 충분한 크기의 것이다. 천공 및 접합 형성은 본 발명에서 필름 함량, 접합 패턴, 필름 장력의 정도, 접합 조건 등과 같은 적층 공정의 특정 변수들을 선택적으로 제어함으로써 이루어진다. 추가로, 접합 핀들의 자세(attention) 및 특별한 제어, 예컨대 접합 면적, 핀 각도, 핀 형상, 핀 종횡비, 핀 배향 및 핀 패턴 인자 등이 핀의 패턴뿐 아니라 부직포 웹의 미접합 구역들의 보이드에 의해 생성된 부직포 복합물 내의 결과적으로 초래된 패턴을 허용한다. 본 발명의 다양한 실시예를 이제 보다 상세하게 설명하기로 한다.
I. 탄성 필름
본 발명의 탄성 필름은 용융-가공 가능한, 즉 열가소성인 하나 이상의 탄성중합체로부터 형성된다. 본 발명에서는 다양한 열가소성 탄성중합체들 중 임의의 것을 일반적으로 채택할 수 있는데, 예를 들어, 탄성체 폴리에스테르, 탄성체 폴리우레탄, 탄성체 폴리아미드, 탄성 공중합체, 탄성체 폴리올레핀 등을 채택할 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 탄성중합체 반결정 폴리올레핀은 기계적 성질과 탄성중합체 성질의 독특한 조합으로 인해 사용된다. 즉, 이러한 반결정 폴리올레핀의 기계적 성질은 열 접합 동안 쉽게 천공되지만 여전히 탄성을 보유하는 필름의 형성을 가능하게 한다. 반결정 폴리올레핀은 실질적으로 규칙적인 구조를 갖거나 이를 나타낼 수 있다. 이러한 반결정 폴리올레핀은 미변형 상태에서 실질적으로 비정질일 수 있지만, 신장 시에 결정 도메인을 형성한다. 예시적인 반결정 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 그들의 배합물 및 공중합체를 포함한다. 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 코모노머 분포를 가질 수도 있고 부착되는 중합체 골격 만큼 길 수도 있다.
반드시 필요하지는 않지만, 선형 폴리에틸렌 “플라스토머”는 a-올레핀 단쇄 분지 함유물의 함량이 에틸렌 공중합체가 플라스틱 및 탄성중합체 특징 모두 즉, “플라스토머”를 나타내도록 하고 있다는 점에서 특히 바람직하다. a-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. 본 발명에서 사용하기 위한 바람직한 플라스토머는 텍사스주 휴스톤의 ExxonMobil Chemical Company로부터 상표명 EXACT™ 하에 입수 가능한 에틸렌계 공중합체 플라스토머(plastomer)이다. 다른 적합한 폴리에틸렌 플라스토머는 미시간주 미드랜드에 소재하는 Dow Chemical Company에 의해 상표명 ENGAGE™ 및 AFFINITY™ 하에 입수가능하다. 또 다른 적합한 에틸렌 중합체는, Dow Chemical Company에 의해 시판되는 DOWLEXTM(LLDPE) 및 ATTANETM(ULDPE)이다. 다른 적합한 에틸렌 중합체는 미국 특허 제4,937,299호(Ewen 등); 제5,218,071호(Tsutsui 등); 제5,272,236호(Lai 등); 및 제5,278,272호(Lai 등)에 기술되어 있다. 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, a-올레핀(예, C3-C20)과 프로필렌의 공중합체를 포함할 수 있다. 프로필렌 중합체의 코모노머 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/a-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 프로필렌 중합체는 또한 텍사스주 휴스턴 소재 ExxonMobil Chemical Co.로부터 명칭 VISTAMAXX™; 벨기에 Feluy의 Atofina Chemicals로부터 FINA™(예, 8573); Mitsui Petrochemical Industries로부터 입수가능한 TAFMER™; 및 미시간주 미드랜드 소재 Dow Chemical Co.로부터 입수가능한 VERSIFY™ 하에 시판중이다. 다른 적합한 프로필렌 중합체의 예시들은 미국 특허 제6,500,563호(Datta 등); 제5,539,056호(Yang 등); 및 제5,596,052호(Resconi 등)에 기술되어 있다.
물론, 다른 열가소성 중합체도 단독으로 또는 반결정 폴리올레핀과 조합해서, 탄성 필름을 형성하는 데 사용될 수도 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.
특히 적절한 열가소성 탄성중합체 공중합체는 텍사스주 휴스톤의 Kraton Polymers LLC로부터 상표명 KRATON®으로 입수 가능하다. 또 다른 적절한 공중합체는 상표명 VECTOR®으로 텍사스주 휴스턴의 Dexco Polymers에서 입수가능한, S-I-S와 S-B-S 탄성 공중합체를 포함한다. 또한, A-B-A-B 사중블록 공중합체로 구성된 중합체도 적절하며, 이는 예를 들어 Taylor 등에 의한 미국 특허 제5,332,613호에 기재되어 있다.
중합체 외에도, 본 발명의 탄성 필름은, 또한, 당해 기술에 알려져 있는 다른 구성요소들을 함유할 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 탄성 필름은 충전제를 함유한다. 충전제는, 필름 중합체 압출 배합물에 첨가될 수 있으며 압출된 필름을 화학적으로 간섭하지 않지만 그 층에 전반적으로 균일하게 분산될 수 있는 미립자 또는 재료의 다른 형태이다. 충전제는, 필름 불투명성 및/또는 통기성(즉, 증기는 투과시키지만 실질적으로 액체는 투과시키지 않음)을 향상시키는 것을 포함한 다양한 목적에 사용될 수 있다. 예를 들어, 충전된 필름은 신장에 의해 통기성을 갖출 수 있고, 이는 중합체가 충전제로부터 파단되어 미소공성 통로를 생성하게 한다. 통기성 미소공성 탄성 필름은 예를 들어, McCormack 등의 미국 특허 제5,997,981호; 제6,015,764호; 및 제6,111,163호; Morman 등의 제5,932,497호; Taylor 등의 제6,461,457호에 기재되어 있다. 적절한 충전제의 예로는, 탄산칼슘, 다양한 종류의 점토, 실리칸, 알루미늄, 탄산바륨, 탄산나트륨, 탄산마그네슘, 활석, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산알루미늄, 이산화티타늄, 제올라이트, 셀룰로오스형 분말, 카오린, 미카, 탄소, 산화칼슘, 산화마그네슘, 수산화알루미늄, 펄프 분말, 목재 분말, 셀룰로오스 유도체, 키틴, 및 키틴 유도체가 있지만, 이러한 예로 한정되지는 않는다. 다른 첨가제도 탄성 필름에 혼입될 수 있는데, 예를 들어, 용융 안정화제, 가공 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 항산화제, 열 노화 안정화제, 미백제, 블록방지제, 접합제, 점착 부여제, 점도 조절제 등이 있다.
본 발명의 탄성 필름은 단층일 수도 있고 다층일 수도 있다. 다층 필름은, 층들의 공동 압출, 압출 코팅, 또는 종래의 임의의 레이어링 공정에 의해 준비될 수 있다. 이러한 다층 필름은, 일반적으로, 적어도 하나의 베이스 층과 적어도 하나의 스킨 층을 포함하지만, 필요로 하는 임의의 개수의 층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다층 필름은 베이스 층 및 하나 이상의 스킨 층으로부터 형성될 수 있고, 베이스 층은 반결정 폴리올레핀으로부터 형성된다. 이러한 실시예들에서, 스킨 층(들)은 임의의 필름 형성 중합체로부터 형성될 수 있다. 필요하다면, 스킨 층(들)은, 그 층(들)을 필름을 부직포 웹에 열적 접합하기 위한 열 밀봉 접합층으로서 더욱 적절하게 하는 더욱 부드러운 저 용융 중합체 또는 중합체 블렌드를 함유할 수 있다. 예를 들어, 스킨 층(들)은 상술한 바와 같은, 올레핀 중합체 또는 그 블렌드로부터 형성될 수 있다. 본 발명에서 단독으로 또는 다른 중합체와 함께 사용하는 데 적절할 수 있는 추가 필름 형성 중합체는, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 노말 부틸 아크릴레이트, 나일론, 에틸렌 비닐 알콜, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등을 포함한다.
II. 부직포 웹 물질
부직포 웹 물질을 형성하는데 사용되는 중합체는 통상적으로 접합 중에 부여되는 온도보다 높은 연화 온도를 갖는다. 이러한 방식으로, 중합체는 부직포 웹 물질의 섬유가 완전히 용융 유동성이 될 정도로 접합 중에 실질적으로 연화되지 않는다. 예를 들어, 약 100℃ 내지 약 300℃, 일부 실시예에서는 약 120℃ 내지 약 250℃, 일부 실시예에서는 약 130℃ 내지 약 200℃의 비캇 연화 온도(ASTM D-1525)를 갖는 중합체가 사용될 수도 있다. 부직포 웹 물질을 형성하는 데에 사용하기 위한 예시적인 고 연화 점 중합체는, 예를 들면, 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예를 들어 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알코올; 폴리우레탄; 폴리락트산; 그들의 공중합체 등을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 상술한 것들과 같은 재생 가능한 중합체들이 또한 사용될 수 있다. 셀룰로오스 에스테르; 셀룰로오스 에테르; 셀룰로오스 니트레이트; 셀룰로오스 아세테이트; 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트; 에틸 셀룰로오스; 재생 셀룰로오스, 예를 들어 비스코스(viscose), 레이온(rayon) 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는, 합성 또는 천연 셀룰로오스 중합체가 또한 사용될 수 있다. 중합체(들)는 또한 다른 첨가제, 예를 들어 섬유에 바람직한 특성을 부여하는 공정 보조제 또는 처리 조성물, 잔량의 용매, 안료 또는 착색제 등을 포함할 수 있음을 유의해야 한다.
단일성분 및/또는 다성분 섬유가 부직포 웹 물질을 형성하는 데에 사용될 수 있다. 단일성분 섬유는 일반적으로 단일 압출기로부터 압출된 중합체 또는 중합체들의 배합물로부터 형성된다. 다성분 섬유는 일반적으로 별도의 압출기들로부터 압출된 2개 이상의 중합체(예를 들면, 2성분 섬유)로부터 형성된다. 중합체는 섬유의 단면에 걸쳐서 실질적으로 일정하게 위치하는 별개의 구역 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 방법이 Taniguchi 등의 미국 특허 제4,789,592호 및 Strack 등의 미국 특허 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 있고, 이들 각각은 모든 목적을 위해서 본원에 참고문헌으로 원용된다. 다양한 불규칙한 형상을 갖는 다성분 섬유가 또한 형성될 수 있는데, 예컨대 Hogle 등의 미국 특허 제5,277,976호, Hills의 제5,162,074호, Hills의 제5,466,410호, Largman 등의 제5,069,970호, 및 Largman 등의 제5,057,368에 기재되어 있고, 이들 각각은 모든 목적을 위해서 본원에 참고문헌으로 원용된다.
중합체의 임의의 조합이 사용될 수 있지만, 다성분 섬유의 중합체는 통상적으로 제1 성분(예, 시스)이 제2 성분(예, 코어)보다 낮은 온도에서 용융되는 상이한 유리 전이 온도 또는 용융 온도를 갖는 열가소성 물질로 제조된다. 다성분 섬유의 제1 중합체 성분의 연화 또는 용융은 다성분 섬유가 끈적한 골격 구조를 형성하게 하며, 이는 냉각 시, 섬유상 구조를 안정화시킨다.
필요에 따라, 부직포 복합물을 형성하는 데에 사용되는 부직포 웹 물질은 다층 구조를 가질 수 있다. 적절한 다층 물질은, 예를 들면 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 적층체 및 스펀본드/멜트블로운(SM) 적층체를 포함할 수 있다. 적절한 SMS 적층체의 다양한 예가 미국 특허 제4,041,203호(Brock, 등); 제5,213,881호(Timmons, 등); 제5,464,688호(Timmons, 등); 제4,374,888호(Bornslaeger); 제5,169,706호(Collier 등); 및 제4,766,029호(Brock 등)에 기재되어 있다. 또한, 시판중인 SMS 적층체는 명칭 Spunguard® 및 Evolution® 하에 Kimberly-Clark Corporation으로부터 얻어질 수 있다.
다층 구조의 다른 예는 스핀 뱅크(spin bank)가 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 상기한 바와 같이 제조 방법, 평량, 조성, 및 섬유와 관련하여 상이할 수 있다.
부직포 웹 물질은 추가의 섬유상 성분을 또한 포함할 수 있어 복합물로 간주된다. 예를 들면, 부직포 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, 부직포 웹은 수압 엉킴을 사용하여 셀룰로오스 섬유와 일체적으로 엉킨다. 통상적인 수압 엉킴 공정은 물의 고압 제트 스트림을 이용하여 섬유를 엉키게 해서 고도로 엉켜 있는 통합된 섬유상 구조, 예를 들어 부직포 웹을 형성한다. 스테이플 길이 및 연속 섬유의 수력으로 엉킨 부직포 웹은, 예를 들어, Evans의 미국특허 제3,494,821호 및 Boulton의 미국특허 제4,144,370호에 개시되어 있다. 연속 섬유 부직포 웹과 펄프 층의 수력으로 엉킨 복합물 부직포 웹은, 예를 들어, Everhart 등의 미국특허 제5,284,703호 및 Anderson 등의 미국특허 제6,315,864호에 개시되어 있다.
필수적인 것은 아니지만, 부직포 웹 물질은 본 발명의 필름에 접합되기 전에 하나 이상의 방향으로 네킹될 수 있다. 적절한 네킹 기술은 Morman의 미국 특허 제5,336,545호, 제5,226,992호, 제4,981,747호 및 제4,965,122호 뿐만 아니라 Morman 등의 미국 특허 출원공개 제2004/0121687호에 기재되어 있다. 대안적으로, 부직포 웹은 필름에 접합되기 전에 적어도 하나의 방향으로 비교적 비신장성으로 잔류할 수 있다. 이러한 실시예들에서, 부직포 웹은 필름에 접합된 후 하나 이상의 방향으로 임의로 신축될 수 있다.
III. 접합, 천공 및 패턴
본 발명의 장점들은 필름에 독특한 특징을 생성하여 전체 부직포 복합물에 텍스타일 패턴을 유발하는, 1-단계 접합 및 천공 방법에 의해 대부분 이루어질 수 있다. 그런 특징으로는, 한정하는 것은 아니지만, 천공 필름의 강도 및 탄성 특성을 유지하는 개선된 공기 투과성 및 증대된 촉각 특징을 포함한다.
천공 및 필름과 부직포 웹 물질 사이의 접합을 동시에 형성하기 위해서는, 본 발명에서 접합은 일반적으로 물질이 적어도 하나의 패터닝된 롤에 의해 규정된 닙에 공급되는 패터닝된 접합 기법 (예컨대 열 점 접합, 초음파 접합 등)을 통해 이루어진다. 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 기법과 관계없이, 패터닝된 롤은 본 발명의 1단계 공정으로서 및 기하학적 각도, 배향, 공식화 등에 따라, 필름을 부직포 웹 물질(들)에 접합시키는 것과 동시에 필름에 천공을 형성하기 위하여 복수의 상승된 접합 핀을 함유한다.
접합 핀의 크기 및 형상은 필름에서 천공의 형성을 용이하게 하고, 필름과 부직포 물질(들) 사이의 접합을 증대시키며 그 결과의 부직포 복합물의 패턴을 생성하기 위하여 구체적으로 조정될 수 있다. 예를 들면, 접합 핀은 약 300 내지 약 5000μm, 일부 실시예들에서는 약 500 내지 약 4000μm, 일부 실시예들에서는 약 1000 내지 약 2000μm의 길이를 가질 수 있다. 접합 핀의 폭 치수는, 유사하게, 약 20 내지 약 500μm, 일부 실시예들에서는 약 40 내지 약 200μm, 일부 실시예들에서는 약 50 내지 약 150μm일 수 있다. 핀의 전체 면적은 약 0.0004in2 내지 약 0.005in2, 일부 실시예에서는 약 0.004in2 내지 약 0.0025in2, 일부 실시예에서는 약 0.007in2 내지 약 0.0025in2, 일부 실시예에서는 약 0.004in2 내지 약 0.007in2이어야 한다. 핀 형상은 원형, 타원형, 직사각형, 별 모양, 사각형 등을 포함할 수 있지만 이에 한정되지는 않는다. 또한, “핀 종횡비”(핀의 폭에 대한 길이의 비)는, 약 1 내지 약 1.5, 일부 실시예들에서는 약 1 내지 약 2, 일부 실시예들에서는 약 1.2 내지 약 5, 일부 실시예들에서는 약 2 내지 약 4 범위일 수 있다.
접합 핀의 크기 이외에도, 전체 접합 패턴이 선택적으로 제어되어서 전체 부직포 복합물에서 바람직한 천공 및 결과적인 패턴을 달성할 수도 있다. 예를 들면 접합 패턴은 하나 이상의 접합 핀의 길이방향 축(요소의 중심선을 따라 가장 긴 치수)이 탄성 필름의 기계 방향(“MD”)에 대하여 배향되도록 선택된다. 핀의 배향은 필름과 부직포 웹 사이에서 접합 점들이 어떻게 발생하는지에 대해서 뿐만 아니라 필름 천공과 미접합 필름이 뒤틀리고 후퇴되어 복합물의 미접합 부직포 웹이 물리적 보이드를 갖도록 가압함으로써 복합물의 촉각 특징을 초래하는 방법을 측정하는 데 결정적이다. 기능성, 촉각 부직포 웹에 더불어, 핀의 각도는 유익하게도 필름 내에서 더 큰 천공을 생성함으로써 접합 구역을 증가시킬 필요 없이 통기성을 증가시켜서 더 부드럽고 더 우아한 탄성 적층을 초래한다.
본 발명은 전체적인 접합 지점을 현재 접합된 부직포 복합물에서 사용되는 핀의 수보다 약 4 내지 5배 감소시킴으로써 접합 공정의 효율을 개선시킨다. 예를 들어, 본 발명은, 예를 들어 대략 315 내지 325 핀/in2를 필요로 할 수 있는 와이어-위브 패턴과 비교하여 대략 70 내지 75 핀/in2를 필요로 할 수 있다. 정상적으로, 증가된 통기성은 핀의 수를 증가시키고, 따라서 천공의 수를 증가시킴으로써 생성될 것이다. 그러나, 본 발명은 특별히 핀의 배향 및 간격에 집중하는 능력을 제공하여서 “패턴 인자” 또는 “PF”는 접합 지점의 수를 감소시키고, 천공을 감소시키며 계속해서 필름의 투과성 또는 통기성을 증가시키기 위한 함수식을 제공한다. 본원에서 기술되는 패턴 인자는 “패턴 각도” 또는 “PA”(110)와 핀의 기계 방향 간격(120) 사이의 관계를 나타낸다. 도 1 및 2에서 알 수 있는 것과 같이, 패턴 각도(110)는 패턴 상에서 한 핀의 가장자리로부터 다른 근접한 핀의 가장자리까지의 각도이다. 이상적으로, PA(110)는 약 10도보다 크고 간격은 약 0.040 인치보다 크다. 패턴 각도(110)는 MD 방향으로 클러스터(130) 내에서 두 인접한 핀의 및 사이의 외부 가장자리로부터 측정함으로써 정립될 수 있다. 본원에서 사용되는 “클러스터”(130)는 서로에 대해 가장 근접한 적어도 3개의 핀이다. 클러스터는 MD로, 하나의 완전한 “패턴 스탬프”(140)의 전체 MD 길이보다 결코 길지 않다. 본원에서 사용되는 “패턴 스탬프”는 전체 부직포 복합물을 통해 계속해서 반복되는 패턴으로서 나타나는 클러스터 또는 클러스터들의 수를 나타낸다. 그러므로 클러스터는 영원히 계속되지 않으며 오히려 도 2a 및 도 2b의 확대도에서 알 수 있는 것과 같이, MD 방향으로 패턴 내에서 규정된 핀의 세트이다. 그러나, CD 방향으로, 클러스터(130)는 단순히 하나의 핀 또는 일련의 핀일 수 있다. 본원에서 핀의 밴드 폭(150)으로서 언급된, 클러스터(130) 내에서 핀의 CD 간격은 약 0.015 인치 내지 약 0.040 인치이며, 일부 실시예에서는 약 0.020 인치 내지 약 0.038 인치이고, 및 일부 실시예에서는 약 0.025 인치 떨어져 있다. 도 1 및 2에서 도시된 것과 같이, 본 발명의 부직포 복합물의 MD 및 CD 방향 둘 다를 보면, 패턴 스탬프(140)는 전체 물질에서 계속적으로 반복된 것으로 볼 수 있는 패턴을 생성하는 핀의 그룹이다. 패턴 스탬프(140)는 도 1에 도시된 것과 같은 하나의 클러스터(130) 또는 도 2에 도시된 것과 같은 여러 클러스터(130)로 구성될 수 있다. 만약 핀의 패턴 스탬프(140)를 선택하고 계속해서 패턴을 반복적으로 물질 위에 놓을 수 있었다면, 반복해서 패턴 반복을 보게 될 것이다. MD로 측정된 패턴 스탬프(140)의 길이는 약 0.5 인치 내지 약 10.0 인치, 일부 실시예에서는 약 0.75 인치 내지 약 8.0 인치이며, 일부 실시예에서는 약 1.0 인치 내지 약 7.0 인치여야 한다.
다음의 식은 전체적으로 바람직한 장점을 이루는 본 발명의 부직포 복합물을 얻기 위한 개선점을 측정하기 위한 신규한 수단으로서 사용된다:
PF = (PA/15 + D2/0.0081)
본 발명의 PF는 약 1.15 내지 약 4.0, 일부 실시예에서는 약 1.25 내지 약 2.9, 일부 실시예에서는 약 1.5 내지 약 2.5여야 한다. 도 2에서 볼 수 있는 것들과 같은, 통상적으로 만곡된 외부 경계를 가진 클러스터는 클러스터 내에서 다수의 PA 측정을 하게 될 것이고, 그것은 다중 PF 결과를 초래할 것이다. 만곡된 것에 제한되는 것은 아니지만, 비-선형 패턴 상에서, PF는 계산된 PF의 적어도 60%만이 약 1.15 내지 약 4.0, 일부 실시예에서는 약 1.25 내지 약 2.9, 일부 실시예에서는 약 1.5 내지 약 2.5가 되도록 할 것이다. 그러므로, 비-선형 패턴에서, PA가 10도보다 아래일 때, 약 40%의 PF가 본 발명의 전술한 PF 계산의 외부에 속할 수 있다.
본 발명의 접합 지점은 미접합 필름 및 미접합 부직포 웹에서 전체 반응이 패턴을 생성하는 것을 유발하는 클러스터(130) 내에서 핀의 전략적 배치를 저지한다. 전체 패턴은 궁극적으로 전체 복합물을 통해 많은 횟수로 반복하는 보이드를 생성하기 위한 방법에서 클러스터(130)가 배향되는 방식에 따라 패턴 스탬프(140)로서 세분화될 수 있다. 필름의 미접합 및 미천공 부분은 웹에 접합되지 않은 필름의 결과로서 복합물 내에서 필름의 작은 가닥으로서 나타날 수 있다. 전체 패턴 스탬프(140) 사이의 거리는 전체 패턴 수요에 따라 달라질 수 있다. 측정된 방향에 따라, 패턴 스탬프(140)는 클러스터(130) 사이에서 발견된 공간의 특정 거리를 가질 것이다. 탄성 밴드 폭(150)은 CD에 의해 두 개의 인접한 클러스터(130) 사이에서 측정된 두 개의 가장 가까운 핀의 가장자리 사이의 거리를 측정한다. 클러스터는 서로로부터 이격되고 약 0.050 인치 내지 약 0.150 인치의 밴드 폭(150)은 약 0.050 인치 내지 약 0.150 인치, 일부 실시예에서는 약 0.060 인치 내지 약 0.120 인치 및 일부 실시예에서는 약 0.065 인치 내지 약 0.090 인치일 수 있다. 패턴 스탬프(140) 거리는 MD에 의하여 두 개의 인접한 패턴 스탬프(140) 사이에서 측정된 두 개의 가장 가까운 핀의 가장자리 사이의 거리를 측정한다. 그것은 바로 패턴이 부직포 복합물을 통해 반복되는 거리이다. 본 발명의 패턴 스탬프(140) 거리는 약 0.25 인치 내지 약 10 인치, 일부 실시예에서는 약 0.5 인치 내지 약 5.0 인치, 일부 실시예에서는 약 0.25 인치 내지 약 1.0 인치, 및 일부 실시예에서는 약 1.0 인치 내지 약 2.5 인치일 수 있다. 그러므로 도 1에서 나타난 것과 같이, 추가의 실시예에 대해, 미접합 구역이 지그-재그를 닮은 패턴에서, 패턴 스탬프(140)는 직전에 진술된 거리에 따라 반복될 수 있다.
천공은 기계 방향과 관련된 핀의 배향에 의해 생성되는 것이 주지된다. 그러므로, 핀 배향은 약 60도 내지 약 125도이고, 일부 실시예에서는 약 70도 내지 약 110도이며, 일부 실시예에서는 약 90도이다. 핀들의 간격 및, 그로써 접합 지점들의 간격은 약 0.025 인치 내지 약 0.050 인치 이격될 수 있고, 일부 실시예에서는 약 0.035 인치 내지 약 0.045 인치 이격될 수 있으며, 일부 실시예에서는 약 0.040 인치 이격될 수 있다.
본 발명의 접합 패턴은 McCormack 등의 미국 특허 제 5,964,742호에 기술된 “S-위브” 패턴, Levy 등의 미국 특허 제 5,620,779호에 기술된 “립-니트” 패턴, Hansen 등의 미국 특허 제 3,855,046호; Haynes 등의 제 5,962,112호; Sayovitz 등의 제 6,093,665호; Edwards ed의 D375,844호; Romano 등의 D428,267호; 및 Brown의 D390,708호에 기술된 “와이어 위브” 패턴 등과 같은 선행 패턴을 뛰어넘는 대단한 개선점을 나타낸다.
적절한 접합 온도(예를 들어, 가열된 롤의 온도)의 선택은, 접합 핀에 인접하는 구역들에서 필름의 저 연화 점 탄성중합체(들)를 용융 및/또는 연화시키는 데 일조한다. 이어서, 연화된 탄성중합체(들)는, 접합 핀들에 의해 가해지는 압력 등에 의해 접합 동안 흘러 변위될 수 있다. 천공들을 둘러싸는 필름의 변위된 부분은 또한 부직포 웹 물질(들)에 융합됨으로써, 일체형 부직포 복합물을 형성할 수 있다. 또한, 탄성중합체(들)가 접합 부위에서 섬유에 물리적으로 포획되거나 부착될 수 있기 때문에, 적절한 접합 형성은 부직포 웹 물질을 형성하는 데에 사용되는 중합체(들)의 상당한 연화를 요구하지 않으면서 달성될 수 있다. 부직포 웹 물질의 다양한 부분들은 핀의 원하는 배치, 배향 및 각도에 의해 지시된 대로 천공에 직접적으로 인접하여 (예컨대 위 또는 아래에서) 위치한 영역에서 필름 또는 다른 물질에 실질적으로 미접합인 채로 남아 있다. 핀의 배치는 본 발명의 전체 증대 및 장점에 결정적이다. 실제로, 본 발명의 총 접합 구역은 선행하는 접합 방법보다 낮아서 다른 천공 필름의 통기성보다 최대 약 2.5배 증가된 통기성으로 더 높은 투과성을 제공하고, 그 결과적으로 생성된 본 발명의 부직포 복합물의 증가된 편안함을 초래한다. 부직포 복합물은 (종래의 광학 현미경 방법에 의해 측정되는 바) 약 25% 미만, 일부 실시예에서는 약 20% 미만의 총 접합 구역을 가진다. 예를 들어, 부직포 복합물은 약 5% 내지 약 25%, 일부 실시예에서는 약 8% 내지 약 20%, 및 일부 실시예에서는 약 10% 내지 약 16%의 총 접합 구역을 가질 수 있다. 배치, 각도, 배향, 간격과 같은 핀의 특수 측면들, 및 그런 측면들의 관계의 기하학적 계산에 집중함으로써, 본 발명은 보다 많은 천공을 생성하지 않기 위해 또는 접합 구역을 증가시키기 위해서 독특하고 효과적인 방법으로 통기성을 증대시키는 개선된 부직포 복합물을 제공한다. 도 3은 필름 정상 부직포 물질을 보여주는 본 발명의 다중-층 부직포 복합물의 한 실시예를 도시한다. 도시된 것과 같이, 필름은 천공 주변의 각이 진, 양-방향 당김에 의해 회전된다. 접합 오프셋으로 인해, 필름 후퇴는 천공 주변의 다양한 지점에서 더 큰 오프닝을 당긴다. 이것은 전형적으로 와이어-위브 접합 패턴에서 실행되는 것과 같은, 도 4에 도시된 필름의 선형, 단일-방향 당김과 대조적이다. 발명에 의해 교시된 요소들 때문에, 천공은 접합 지점 자체보다 더 커질 수 있고 필름의 오프닝을 그것의 정상 크기를 뛰어넘어 증가시킨다. 도 4에서, 각이 진, 양-방향 가압이 없는 더 작은 접합 점들이 도시된다. 본 발명에서, 필름상에서 각이 진, 양-방향 당김의 결과로서, 접합 후에, 본 발명의 필름의 비-접합 구역은 후퇴되어 결과적으로 촉각 패턴이 유발된다. 도 5는 또한 립-니트 패턴에서 볼 수 있는 것과 같은 선형, 단일-방향 당김을 도시한다. 이 접합 패턴에서, 필름은 와이어-위브와 유사하게 작용하고 천공 주변의 다중 구역에서 후퇴하지 못하여 증대된 통기성에 대해 요구된 각진 오프닝을 유발한다. 그러므로, 필름이 통기성을 개선하기 위하여 필요한 천공 상의 실질적인 회전을 제공하기 위하여 각이 진, 양-방향 당김으로 후퇴하지 못하기 때문에, Sayovitz 등의 미국 특허 제 6,093,665에 기술된 것과 같은 또는 Marman 등의 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0241399에 기술되어 있는 것과 같은 형상 또는 패턴으로 접합 지점의 패턴을 생성하는 것은 충분하지 못하다. 도 6은 화살표에 의해 도시된 것과 같이 필름 후퇴 구역을 강조하는 모든 패턴의 나란한 비교를 도시한다. 도 6a는 본 발명의 한 실시예인 한편 도 6b는 와이어-위브 패턴을 도시하고 도 6c는 립-니트 패턴을 도시한다. 또한 핀/in2은 선행 패턴의 도 6b 및 6c와 비교하여 본 발명의 도 6a에서 더 적은 것이 주지되어야 한다. 이것은 본 발명의 총 접합 구역이 25% 미만이지만 여전히 선행 패턴보다 더 많은 통기성을 제공한다는 점에서 또 다른 장점이다.
부직포 웹 물질의 중합체(들)을 실질적으로 연화시키지 않으면서 효과적이고 동시적인 천공 및 접합 형성을 이루기 위하여, 그리고 따라서 그것의 강도/통합성을 감소시키기 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 접합 중에 약 75 내지 약 600 pli(pounds per linear inch), 일부 실시예에서는 약 100 내지 약 400 pli, 일부 실시예에서는 약 120 내지 약 200 pli의 범위일 수 있다. 물론, 물질의 체류 시간이 채택되는 특정한 접합 파라미터들에 영향을 끼칠 수도 있다.
언급된 바와 같이, 동시 천공 및 접합 형성에 영향을 미치는 또 다른 인자는 접합 동안 필름의 장력의 정도이다. 예를 들어, 필름 장력의 증가는 일반적으로 천공 크기의 증가와 연관이 있다. 물론, 필름 장력이 너무 높으면 필름의 온전성에 악영향을 줄 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. 또한, 신축비는 적층 동안 필름의 선형 속도(예, 닙 롤의 속도)를 필름이 형성되는 선형 속도(예, 주조 롤 또는 취입 닙 롤의 속도)로 나눔으로써 결정될 수도 있는, 연신비와 대략 동일할 수도 있다.
시트가 기계 방향으로 원하는 신축비로 신축되도록 필름을 다양한 회전 속도로 회전하는 롤로 "예비 신축"(접합 전)할 수도 있다. 단축 신축된 필름은 또한 교차 기계 방향으로 배향되어 “이축 신축된” 필름을 형성할 수 있다. "예비 신축" 동작 동안의 배향 온도 프로파일은 일반적으로 필름 중의 하나 이상의 중합체의 융점보다 낮지만, 조성물이 인발되거나 신축될 수 있을 만큼 충분히 높다. 예를 들면, 필름은 약 15℃ 내지 약 50℃, 일부 실시예들에서는 약 25℃ 내지 약 40℃, 일부 실시예들에서는 약 30℃ 내지 약 40℃의 온도에서 신축될 수 있다. 상술한 방식으로 "예비 신축된" 경우, 적층 동안의 신축 정도는 원하는 장력으로 증가, 유지 또는 약간 감소 (후퇴)될 수도 있다.
다양한 물품은 본 발명의 실시예들을 사용할 수 있다. 그런 물품으로는, 한정하는 것은 아니지만 기저귀, 요실금 물품, 여성용 돌봄 물품, 물수건 (유아용 물수건, 살균제 물수건, 마루용 물수건, 손용 물수건 등등), 수술용 가운, 병원 침상 라이너 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 장점들은 개선된 투과성 및 최종 사용자에게 더 나은 편안함을 제공하는 증대된 촉각 특성이다. 제조과정의 효율은 또한 결과의 복합물을 제조할 때 전체 비용 및 성능을 감소시킬 수 있는 접합 지점 수가 감소함에 따라 증대될 수 있다. 추가로, 본 발명의 부직포 복합물의 제조 방법은 일반적으로 효율을 지원하는 1단계로 발생한다. 전체적으로, 본 발명은 최종 소비자를 즐겁게 하는 부직포 복합물 및 물품을 초래하는, 기존의 접합된 물질에 대한 개선이다. 다양한 패턴을 전체 부직포 복합물에서 볼 수 있다. 그런 패턴으로는, 한정하는 것은 아니지만, 꽃, 정사각형, 원형, 별 모양, 지그-재그, 화살표, 만화영화 캐릭터, 얼굴, 풍선, 동물, 자연, 물결, 소용돌이, 직사각형, 타원형, 삼각형, 다이아몬드형, 다각형 및 추상적 형상 등을 포함할 수 있다. 본 발명의 패턴은 또한 엠보싱 기법을 통해 또는 Takai 등의 미국 특허 출원 공개 번호 2001/0008683으로서 기술된 것과 같은 압착-용접 라인에 의해 생성되지 않는 것을 주지하는 것이 중요하다. 오히려, 본 발명은 보이드, 즉 필름 및 부직포 웹의 미접합 구역이 통기성을 증가시키고 최종 사용자에게 편안함을 개선하기 위하여 필름상에 결과적으로 초래된 패턴 및 양-방향 당김을 제공하는 신규한 방법을 제공한다.
본 발명은 다음의 실시예를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
실시예
하기 실시예는 본 발명의 범주 내에서 실시예를 추가로 설명하고 증명한다. 본 실시예는 단지 예시를 목적으로 주어져 있으며, 본 발명을 한정하는 것으로 이해되어서는 안 되며, 따라서 본 발명의 사상 및 범주에서 벗어나지 않는 한 이의 다양한 변경이 가능하다.
실시예 1
탄성 필름을 98 wt%의 VISTAMAXXTM 6102FL (ExxonMobil Chemical사) 및 2 wt%의 SCC 79594 안료 농축물 (Standridge Color사)로부터 형성하였다. VISTAMAXXTM 6102FL은 입방 센티미터당 0.862 그램의 밀도, 126°F (53℃)의 Vicat 연화 온도 및 10분당 3.0 그램의 용융 지수 (190℃, 2.16 kg)를 가지는 약 16%의 무작위 에틸렌 분포를 가진 아이소탁틱 프로필렌 유닛들로 구성된 올레핀계 폴리프로필렌 탄성체이다. SCC 79594 안료는 폴리프로필렌 수지 (Exxon 3155)와 혼합된 렛다운에서 목표로 하는 황갈색을 이루기 위하여 이산화 티타늄 및 다른 안료들을 함유하였다.
화합 후, 중합체 조성물을 403°F의 용융 온도에서 압출하고 약 50 피트/분의 속도로 작동한 냉각 롤 (60℉의 온도로 설정됨) 위로 주조하였다. 그런 다음 필름을 대략 약 15g/m2의 평량을 가지는 두 개의 폴리프로필렌 스펀본드 페이싱 사이에서 열적으로 접합시켰다. 구체적으로, 필름 및 페이싱을 모루와 구역이 .0015in2이고 종횡비가 2.38인 타원형 핀이 장착된 패터닝된 롤 사이에 공급하였다. 핀을 90도로 배향시켰는데, 이때 패턴 각도는 15도였고 MD 핀 간격은 .093"이었으며, 둘 다 2.07의 패턴 인자 및 11.0%의 총 접합 구역을 유발하였다. 패턴 내에서의 클러스터의 탄성 밴드 폭은 0.088"인 것으로 측정되었다. 패턴 스탬프를 1.83"의 간격으로 반복하였다. 패터닝된 롤을 250°F의 롤 표면 온도로 가열하고, 모루 롤을 250°F의 롤 표면 온도로 가열하였으며, 압력은 인치당 33 파운드였다. 모루 및 패턴 롤을 분당 238 피트의 속도로 작동시켜서 필름이 약 4.8의 신축율 (즉 필름의 원래 길이의 4.8배)로 기계 방향으로 신축되도록 하였다. 마지막으로, 복합물을 분당 108 피트의 속도로 작동되는 윈더에 전달하여 복합물이 후퇴되는 것을 허용하였다. 최종 평량은 대략 96g/m2이었고 이때 35g/m2은 VISTAMAXX 안료가 첨가된 탄성 필름 혼합물로 구성되었다. 그 결과의 부직포 복합물을 도 8로서 도시한다.
본 발명의 상세한 설명에서 인용된 모든 문헌들은, 관련 부분에서 본 명세서에 참조 문헌으로 원용되며, 임의의 문헌을 인용하는 것을 본 발명에 대한 종래 기술임을 허용하는 것으로 해석하지 않아야 한다. 본원에서 기재된 용어의 임의의 의미 또는 정의가 참고로서 통합된 문헌의 용어의 임의의 의미 또는 정의와 상충되면, 본 명세서에 기재된 용어에 할당된 의미 또는 정의가 우선할 것이다.
본 발명의 특정 실시예들을 예시하고 설명하였지만, 본 발명의 사상과 범위로부터 벗어나지 않고서 다양한 다른 변경 및 변형이 이루어질 수 있다는 것은 통상의 기술자들에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 청구범위는 본 발명의 범위 내에 있는 이러한 모든 변경 및 변형을 포함하고자 하는 것이다.

Claims (22)

  1. 부직포 복합물로서,
    복수의 이산 접합 지점에서 부직포 웹 물질에 접합된 탄성 필름을 포함하고, 상기 접합 지점들은 부직포 복합물의 25% 미만의 총 접합 구역을 포함하고, 상기 필름은 상기 접합 지점들에 인접한 복수의 천공을 포함하고, 상기 부직포 복합물은 복수의 미접합 구역을 포함해서 미접합 구역들이 상기 부직포 웹에 인접하여 위치하지만 융합되지 않은 미접합 탄성 필름을 제공해서 미접합 구역들이 부직포 복합물에 촉각 패턴을 생성하고, 상기 부직포 복합물은 상기 복합물 전체를 통해 반복된 다수의 패턴 스탬프를 포함하고, 패턴 스탬프들은 CD 방향으로 측정되는 바와 같이 부직포 복합물의 0.050 인치 내지 0.150 인치의 밴드 폭만큼 분리되고 MD 방향으로 측정되는 바와 같이 0.5 인치 내지 10.0 인치의 길이를 갖고, 패턴 스탬프들은 하나 이상의 클러스터로 생성된 패턴을 포함하고, 상기 하나 이상의 클러스터는 상기 접합 지점들 중 적어도 3개를 포함하고, 클러스터를 형성하는 상기 접합 지점들은 MD에 대해 10도보다 큰 패턴 각도를 갖고, 상기 클러스터 내 상기 접합 지점들 각각은 (ⅰ) 1.2 내지 5의 종횡비를 갖고 (ⅱ) MD에 대해 60도 내지 125도의 방향으로 배향되고 (ⅲ) 접합 지점들 각각에 인접한 천공을 갖는, 부직포 복합물.
  2. 제1항에 있어서, 패턴 스탬프는 0.25 인치 내지 10 인치 거리에서 연속적으로 반복하는, 부직포 복합물.
  3. 제1항에 있어서, 패턴은 식 PF = (PA/15 + D2/0.0081)에 의해 산출되는 패턴 인자를 포함하고, PA는 패턴 각도를 측정하고, D는 접합 지점들의 기계 방향 간격을 측정하고, 상기 패턴 인자는 1.15 내지 4인, 부직포 복합물.
  4. 제3항에 있어서, 패턴 각도는 기계 방향에 대해 10도보다 큰, 부직포 복합물.
  5. 제3항에 있어서, D는 0.025 인치 내지 0.050 인치인, 부직포 복합물.
  6. 제3항에 있어서, 패턴 내 산출된 PF의 적어도 60%는 1.15 내지 4에 해당하는, 부직포 복합물.
  7. 제1항에 있어서, 패턴 스탬프의 패턴은 꽃, 원형, 별 모양, 지그-재그, 화살표, 얼굴, 풍선, 동물, 물결, 소용돌이, 타원형, 및 다각형으로부터 선택되는, 부직포 복합물.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 클러스터 내 접합 지점들의 CD 간격은 0.015 인치 내지 0.040 인치 이격된, 부직포 복합물.
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 제1항에 있어서, 상기 접합 지점들은 300 내지 5000 마이크로미터의 길이 및 20 내지 500 마이크로미터의 폭을 갖는, 부직포 복합물.
  13. 제12항에 있어서, 접합 지점들의 구역은 0.0004 제곱인치 내지 0.005 제곱인치인, 부직포 복합물.
  14. 제13항에 있어서, 접합 지점들의 MD 간격은 0.050 인치 내지 0.150 인치인, 부직포 복합물.
  15. 제14항에 있어서, 상기 천공들은 인접한 접합 지점보다 큰, 부직포 복합물.
  16. 제1항에 있어서, 상기 천공들은 인접한 접합 지점보다 큰, 부직포 복합물.
  17. 제1항에 있어서, 접합 지점들의 MD 간격은 0.050 인치 내지 0.150 인치인, 부직포 복합물.
  18. 제1항에 있어서, 접합 지점들의 CD 간격은 0.020 인치 내지 0.038 인치인, 부직포 복합물.
  19. 제1항에 있어서, 접합 지점의 배향은 MD에 대해 70도 내지 110도인, 부직포 복합물.
  20. 제1항에 있어서, 클러스터 내 접합 지점들은 대향하는 제1 및 제2의 긴 가장자리 및 상기 제1 및 제2의 긴 가장자리 중 적어도 하나에 인접한 MD로 연장되는 천공을 갖고, 클러스터 내 접합 지점들의 제1 및 제2의 긴 가장자리 중 하나에 인접한 천공들은 접합 지점의 단부를 따라 MD로 접합 지점으로부터 가장 멀리 연장되는 비대칭인, 부직포 복합물.
  21. 제1항에 있어서, 클러스터 내 접합 지점들은 대향하는 제1 및 제2의 긴 가장자리를 갖고, 천공들은 상기 제1 및 제2의 긴 가장자리 둘 다에 인접한 MD로 연장되는, 부직포 복합물.
  22. 제1항에 있어서, 클러스터 내 접합 지점들 각각은 2 내지 4의 종횡비를 갖는, 부직포 복합물.
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