KR20090122248A - 분기형 섬유 연신 유닛을 사용하는 개선된 섬유 다발 분산을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따르면, 압출 장치로부터 복수의 섬유를 제공하는 것을 포함하는 부직 웹을 용융 압출하기 위한 방법 및 관련 장치가 제공된다. 섬유는, 섬유가 FDU 내에서 기계 방향으로 분산 및 펼쳐지도록 하는 섬유 연신 유닛(FDU)의 분기형 프로파일부를 통해 이송된다. 그 후, 섬유는 FDU의 출구로부터 이격된 분기형 확산 챔버를 통해 이송되어, 섬유의 속도를 감소시키고 기계 방향으로 섬유를 더 펼친다. 섬유는 확산 챔버 또는 FDU에서 정전하가 인가될 수 있다. 확산 챔버의 출구로부터, 섬유는 부직 웹으로서 형성 표면에 놓여진다.

확산 챔버, 압출 장치, 섬유 연신 유닛, 연신 슬롯, 분기형 프로파일부, 정전 대전 유닛

Description

분기형 섬유 연신 유닛을 사용하는 개선된 섬유 다발 분산을 위한 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR ENHANCED FIBER BUNDLE DISPERSION WITH A DIVERGENT FIBER DRAW UNIT}

본 발명은 부직 웹을 형성하기 위한 방법과 이러한 웹을 형성하기 위한 장치에 관한 것이다.

용융 압출된 부직 웹은 의료용 위생 가먼트 및 제품, 보호용 착용 가먼트, 장례용 및 수의사용 제품 및 개인 위생 제품을 포함하는 많은 용도를 갖는다. 이러한 용도를 위해, 부직 섬유 웹은 종래의 제직 또는 편직 천 재료에 필적하는 촉감과, 편안함 및 심미적 특성을 제공한다. 또한, 부직 웹 재료는, 미립자 물질을 포획하기에 적절한 낮은 평균 세공 크기를 가지면서도 메쉬를 가로지르는 낮은 압력 강하를 갖는 미세 섬유의 필터 메쉬로 형성될 수 있기 때문에, 액체와 기체 양자 모두를 위한 여과 매개물 또는 공기 여과 용도로서 폭넓게 이용된다.

연속 필라멘트 얀, 필라멘트 또는 스펀본드 섬유와 같은 섬유를 방사하고, 멜트블로운 섬유와 같은 미세 섬유를 방사하기 위한 용융 압출 공정은 이들로부터 부직 웹 또는 직물을 형성하기 위한 관련 방법과 함께 당업계에 공지되어 있다. 통상적으로, 스펀본드 부직 웹과 같은 섬유상 부직 웹은 섬유 연신 유닛(FDU)과 같 이 교차 기계 방향("CD")으로 배향된 섬유 감쇄 장치와, 방사구와 같은 섬유 압출 장치로 형성된다. 즉, 장치는 웹 제조 방향("기계 방향" 또는 "MD")에 대해 90도 각도로 배향된다. 섬유는 일반적으로 랜덤한 방식으로 형성 표면 상에 놓여지지만, 섬유가 CD 배향 방사구 및 FDU에서 방출되고 MD 이동 형성 표면 상에 퇴적되기 때문에, 생성된 부직 웹은 전반적으로 평균 섬유 방향성을 갖고, 많은 섬유가 CD보다는 MD로 배향된다. 섬유 디퓨저는 형성 표면 상에 섬유를 놓기 전에 섬유 속도를 감소시키도록 FDU 아래에 배치될 수 있다. 재료 인장 강도, 세공율, 투과성, 신장성 및 재료 차단성과 같은 특성은 예를 들어 웹의 섬유 또는 필라멘트의 재료 균일성과 방향성의 함수라는 것이 널리 인식되어 있다.

섬유 또는 필라멘트에 전하를 부여하도록 정전기를 사용하는 것, 목적하는 배향으로 섬유 및 필라멘트를 유도하도록 분산 장치를 사용하는 것, 동일한 목적을 위해 기계적인 편향 수단을 사용하는 것, 섬유 형성 수단을 재배향시키는 것을 포함하는 다양한 시도가, 제어된 방식으로 웹 내에 섬유 또는 필라멘트를 분배하기 위해 행해져 왔다. 예를 들어, 제WO 2005/045116호는 섬유가 섬유 연신기로 감쇄되고, 섬유의 속도가 대향 분리 측벽들 사이에 형성된 하류 확산 챔버에서 감소되는, 부직 웹 재료의 제조를 위한 방법 및 장치를 기재한다. 정전하는, 섬유가 두 개 이상의 대향된 정전 대전 유닛에 의해 확산 챔버에 또는 확산 챔버 내에 진입하기 전에 섬유에 인가된다.

제WO 02/052071호는, 섬유에 정전하가 가해지고, 그 후 전하의 영향을 받으며 편향기 장치로 유도되는, 부직 웹 재료의 제조를 위한 방법 및 장치를 기재한 다. 그 후, 섬유는 부직 웹을 형성하기 위해 형성 표면 상에 수집된다. 편향기 장치는 부직 웹의 섬유의 목적하는 배향에 의해 결정된 거리만큼 분리된 일련의 치를 포함할 수 있다.

종래 기술은 더 우수한 부직 재료를 달성하기 위해 용융 압출 공정으로 섬유를 분배하는 공정을 더 개선하기 위해 개선된 방법 및 장치를 계속적으로 찾고 있다. 본 발명은 이러한 개선된 방법 및 장치에 관한 것이다.

<발명의 요약>

본 발명의 목적 및 장점은 이하의 설명에 부분적으로 제공되고 또는 설명으로부터 명백해질 수 있고 또는 본 발명의 실시를 통해 습득될 수 있다.

본 발명은 부직 웹을 제조하기 위한 방법 및 관련 장치를 제공하고, 상기 방법은 개방 용융 압출 시스템으로부터 복수의 섬유를 제공하는 단계를 포함한다. 종래의 방사구와 같은 압출기 장치를 떠난 후에, 섬유는 켄칭(quench)되고 그 후 입구 및 출구를 갖는 분리식 섬유 연신 유닛(FDU)의 연신 슬롯에 의해 공기압 감쇄력을 받게 되고, 감쇄력은 섬유에 속도를 부여하고 켄칭 구역에서 섬유가 감쇄(직경이 감소)되게 한다. 개방형 시스템에서, 켄칭 공기가 하나 이상의 송풍기에 의해 제공되고, 공기압 감쇄력은 연신 슬롯을 통해 상대적으로 고속의 흡입 공기를 유도하는 공기 노즐 또는 플리넘(통칭하여 공기 노즐로 지칭함)의 임의의 조합에 의해 분리식 FDU 내에 생성될 수 있다. 폐쇄 시스템에서, FDU는 일반적으로 켄칭 공기가 감쇄 공기로서 또한 역할을 하도록 켄칭 공기 하우징과 결합된다. FDU의 특정 구성에서, 어느 정도의 섬유 감쇄가 FDU에서 또한 발생할 수 있다.

섬유 다발의 기계 방향 다발 분산을 더 개선하기 위해 FDU의 연신 슬롯 내에 감쇄 기류를 섭동(perturbate)시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 예를 들어 FDU의 대향 벽의 공기 노즐로부터 공기를 교번식으로 진동시킴으로써 수행될 수 있다. 이러한 특징은 각각의 FDU 벽의 단일 또는 다중 공기 노즐로 달성될 수 있다.

FDU로부터, 섬유는 FDU의 출구로부터 이격된 분기형 확산 챔버를 통해 이송되고, 섬유의 속도는 감소된다. 또한, 섬유는 확산 챔버 또는 FDU에서 인가된 정전하가 가해질 수 있다. 섬유는 확산 챔버에서 나와서 이동 형성 표면 상에 웹으로서 수집된다.

섬유에 연신력을 부여하도록 고속 제트를 이용하는 슬롯 연신 및 섬유 연신 유닛 및 선형 연신 장치가 섬유/기류 중 섬유 다발을 압축 또는 조밀화시키는 것으로 공지되어 있다. 그 후, 이러한 조밀화되거나 압축된 섬유 다발은 목적하는 웹을 형성하기 위해 팽창될 필요가 있다. 확산 장치 및 다른 유형의 섬유 편향기 또는 분산 장치 및 정전기가 웹 형성 공정 이전에 높은 수준의 분산을 보장하도록 섬유를 팽창시는데 사용된다.

본 발명의 방법 및 장치의 고유한 특징은, 섬유를 FDU 내에서 기계 방향으로 팽창 및 펼치도록 FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부를 통해 섬유를 이송하는 것을 포함한다. 분기형 프로파일은 디퓨저의 입구 앞에 연신 슬롯 내에서 섬유 다발이 기계 방향으로 팽창 및 펼쳐지게 한다. 이와 같이 분기형 디퓨저와 결합된 FDU 내에서 섬유 다발을 기계 방향으로 펼치는 것은, 유사한 공정 파라미터 하에서 직선형 연신 슬롯(평행 측벽) 또는 수렴형 연신 슬롯(수렴형 측벽)과 비교하여 개선 된 웹 형성을 초래한다.

FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부는 다양한 형상을 취할 수 있다. 일 실시양태에서, 대칭 분기각이 연신 슬롯의 종방향 중심선에 대해 형성되도록, 분기형 부분이 FDU의 대칭 분기형 측벽(만곡형, 직선형 또는 이들의 조합)에 의해 형성된다. 별법의 실시양태에서, 분기형 부분은 비대칭 분기형 측벽들 또는 하나의 분기형 측벽에 의해 형성된다. 연신 슬롯의 분기형 부분은 최소 폭에서 최대 폭까지 실질적으로 연속적으로(일정한 또는 변하는 비율로) 분기될 수 있다. 별법으로, 분기형 부분은 최소 폭 및 최대 폭 사이에서 불연속적인 방식으로(예를 들어, 계단형으로) 분기될 수 있다.

FDU의 분기형 프로파일부는 전체 종방향 길이의 연신 슬롯을 포함할 수 있다. 예를 들어, 연신 슬롯은 연신 슬롯의 입구에서의 최소 폭에서 연신 슬롯의 출구에서의 최대 폭까지 분기될 수 있다. 다른 실시양태에서, 분기형 프로파일부는 연신 슬롯의 전체 길이의 일 부분에만 형성될 수 있다. 예를 들어, FDU 연신 슬롯은 분기형 프로파일부에 인접한 상류(섬유 이송 방향에 관하여) 비분기형 부분을 포함할 수도 있다. 이러한 비분기형 부분은 기본적으로 평행한 측벽 또는 수렴형 측벽을 가질 수 있다.

FDU의 분기형 프로파일부는 만곡형 벽 단면, 직선형 벽 단면 또는 만곡형 및 직선형 벽 단면의 조합으로 형성될 수도 있다.

FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부와 유사하게, 분기형 확산 챔버는 대칭 또는 비대칭 분기형 측벽에 의해 형성될 수도 있다.

특정 실시양태에서, 섬유가 하나 이상의 정전 대전 유닛에 의해 FDU 연신 슬롯을 통해 이송됨에 따라, 정전하가 섬유에 인가된다. 예를 들어, 전하는 FDU 내의 대향 정전 대전 유닛으로 인가될 수 있는데, 여기서 정전 대전 유닛 중 하나는 다른 정전 대전 유닛보다 확산 챔버에 실질적으로 더 가깝게 위치된다. 별법의 실시양태에서, 섬유가 예를 들어 확산 챔버 내의 대향 정전 대전 유닛에 의해 확산 챔버를 통해 이송됨에 따라, 정전하가 섬유에 인가된다.

도 1은 부직 웹을 제조하기 위한 예시적인 종래 기술의 공정의 개략도.

도 2A 내지 도 2G는 본 발명의 태양에 따른 섬유 연신 유닛의 다양한 실시양태의 개략도.

도 3은 예시적인 종래 기술의 확산 챔버 구성의 개략도.

정의

본 명세서에 사용된 용어 "중합체"는 일반적으로 단독 중합체와, 블록, 그래프트, 랜덤 및 교호 공중합체와 같은 공중합체와, 삼원 공중합체 등과, 이들의 블렌드 및 개질물을 포함하지만 이에 제한되지 않는다. 또한, 구체적으로 달리 한정되지 않는 한, 용어 "중합체"는 화학식 구조의 모든 가능한 기하학적 구성을 포함해야 한다. 이들 구성은 이소택틱(isotatic), 신디오택틱(syndiotactic) 및 랜덤 대칭을 포함하지만 이에 제한되지 않는다.

본 명세서에 사용된 용어 "섬유"는 달리 지시되지 않는 한 스테이플(staple) 길이 섬유와 연속 섬유 양자 모두를 지칭한다. 용어 "섬유 다발"은 개별 섬유의 그룹을 지칭한다.

본 명세서에 사용된 용어 "부직 웹" 또는 "부직 재료"는 인터레잉되었지만 편직물 또는 제직물과 같이 식별가능한 방식으로 인터레잉되지는 않은 개별 섬유 또는 필라멘트의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직 웹은 예를 들어, 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 에어-레잉 공정 및 카디드 웹 공정과 같은 많은 공정으로 형성될 수 있다. 부직포의 근량은 제곱미터 당 그램(gsm) 또는 제곱야드 당 재료의 온스(osy)로 주로 표현되고, 섬유 직경은 주로 마이크로미터로 표현된다.

용어 "스펀본드" 또는 "스펀본드 부직 웹"은 방사구의 복수의 모세관으로부터 용융된 열가소성 중합체를 섬유로 압출하여 형성되는 작은 직경의 섬유의 부직 섬유 또는 필라멘트 재료를 지칭한다. 압출된 섬유는 유추되거나 공지된 연신 메카니즘에 의해 연신되면서 냉각된다. 연신된 섬유는 느슨하게 얽혀진 섬유 웹을 형성하도록 일반적으로 랜덤한 방식으로 형성 표면 상에 퇴적 또는 놓여지고, 그 후 놓여진 섬유에는 물리적 집결성과 치수 안정성을 부여하도록 결합 공정이 가해진다. 스펀본드 직물의 제조는 예를 들어, 아펠(Appel) 등에게 허여된 미국 특허 제4,340,563호, 도쉬너(Dorschner) 등에게 허여된 미국 특허 제 3,692,618호 및 마쯔끼(Matsuki) 등에게 허여된 미국 특허 제3,802,817호에 개시되어 있다. 통상적으로, 스펀본드 섬유 또는 필라멘트는 약 1 데니어를 초과하고 약 6 데니어 이하의 유닛 길이 당 중량을 갖지만, 더 미세하면서 더 중량감 있는 스펀본드 섬유도 제조될 수 있다. 섬유 직경에 있어서, 스펀본드 섬유는 7 마이크로미터보다 큰, 보다 구체적으로는 약 10 마이크로미터 내지 약 25 마이크로미터, 그리고 약 30 마이크 로미터 이하의 평균 직경을 주로 갖는다.

이제, 본 발명에 따른 신규한 방법 및 장치의 특정 실시양태를 참조하기로 하며, 그의 하나 이상의 예가 도면에 도시되어 있다. 실시양태는 본 발명을 설명하기 위해 제공되고, 본 발명을 제한하는 것으로 의도되지 않음을 이해해야 한다. 예를 들어, 일 실시양태에 관하여 예시 또는 설명된 특징은 다른 실시양태에서 사용되어 또 다른 실시양태를 산출할 수 있다. 본 발명은 본 명세서에 설명 및 예시된 실시양태에 관하여 만들어진 이들 및 다른 변형예를 포함한다.

도 1은 종래 기술인 PCT 공개 제WO 2005/045116호의 도 1에 대응되고, 용융 압출 공정으로 부직 웹을 형성하기 위한 본 발명의 방법 및 장치의 다양한 종래의 특징부를 설명하도록 본 명세서에서 사용된다. 도 1을 참조하면, 공정 라인(10)은 단일성분 또는 다중성분의 연속 섬유의 제조를 위해 제공된다. 공정 라인(10)은 개방 시스템이고, 중합체 호퍼(20)로부터 공급된 중합체를 용융 및 압출하기 위한, 종래의 압출기(30)와 같은 압출 장치를 포함한다. 중합체는 압출기(30)로부터 중합체 도관(40)을 통해 단일성분 또는 다중성분 섬유일 수 있는 섬유(60)를 형성하는 방사구(50)에 공급된다. 다중성분 섬유가 요구될 때, 제2 중합체 호퍼로부터 공급된 제2 압출기가 사용될 것이다. 방사구(50)는 하나 이상의 열로 정렬된 개구 또는 모세관을 갖는다. 방사구 개구는, 중합체가 방사구(50)를 통해 압출될 때 섬유(60)의 하향 연장된 "커튼" 또는 "다발"을 형성한다. 다중성분 연속 섬유를 압출하기 위한 방사구(50)는 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에 상세히 설명할 필요가 없다. 다중성분 섬유를 제조하기 위한 예시적인 스핀팩은 모든 목적을 위해 그 전체내용이 본 명세서에 포함되는, 쿡(Cook)에게 허여된 미국 특허 제5,989,004호에 기재되어 있다.

본 발명에 적절한 중합체는 부직 웹의 제조에 적절한 공지된 중합체와, 예를 들어 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카보네이트 및 공중합체, 및 이들의 블렌드와 같은 재료를 포함한다. 특정 유형의 중합체는 제한적 특징이 아님을 이해해야 한다.

또한, 도 1의 예시적인 개방 공정 라인(10)은 방사구(50)로부터 연장되는 섬유(60)의 커튼에 인접하여 배치된 켄칭 송풍기(64)를 포함한다. 켄칭 공기 송풍기(64)로부터의 공기는 방사구(50)로부터 연장되는 섬유(60)를 켄칭한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 켄칭 공기는 섬유 커튼의 일 측면 또는 섬유 커튼의 양 측면으로부터 유도될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, 용어 "켄칭"은 단지 예를 들어 냉각된 기류, 대기 온도 기류 또는 약간 내지 알맞게 가열된 기류와 같이 섬유보다 차가운 매개물을 사용하여 섬유의 온도를 감소시키는 수단을 의미한다.

흡입기 또는 "섬유 연신 유닛"(FDU, 70)은 켄칭된 섬유의 커튼 또는 다발을 수용하도록 방사구(50)로부터 이격되어 방사구(50) 아래에 배치된다. 용융 방사 중합체에 사용하기 위한 섬유 연신 유닛의 기능 및 작동은 당업계에 공지되어 있다. 일반적으로, 섬유 연신 유닛(70)은 FDU(70)의 평행 측벽에 의해 형성된 연장된 수직 통로 또는 연신 슬롯을 포함하며, 이를 통해 섬유가 연신 슬롯의 양 측면으로부터 일반적으로 진입하고 통로를 통해 하향으로 유동하는 흡입 공기에 의해 연신된다. 감쇄 챔버 또는 섬유 연신 슬롯은 도 1에 72 및 74로 표시된 대향 판들 또는 측벽들로 형성된다. 도 1의 구성을 포함하는 다양한 종래 기술의 구성에서, 대향 측벽(72, 74)은 서로에 대해 실질적으로 평행하고, 수평면에 대해 일반적으로 수직이다. 섬유 연신 유닛(70)은 송풍기(도시 생략)에 의해 공급되는 흡입 공기와 같이 이동하는 공기압 스트림을 이용하여 슬롯을 통해 섬유를 연신한다. 흡입 공기는 가열되거나 가열되지 않을 수 있다. 흡입 공기는 섬유를 가속시키고, 섬유의 직경을 감소시키도록 섬유 상에 감쇄력 또는 연신력을 인가한다. 또한, 흡입 공기는 섬유 연신 유닛(70)의 연신 슬롯을 통해 섬유의 커튼 또는 다발을 안내하고 당기는 역할을 한다. 흡입 공기는 예를 들어 섬유가 놓여지기 전에 다중성분 섬유에 잠재적인 나선형 주름을 활성화시키도록 가열될 수도 있다.

섬유가 섬유 연신 유닛(70)에서 방출된 후, 섬유가 부직 웹 상에 놓여지기 전에 섬유 속도를 감소시키도록 확산 챔버(80)를 통과한다. 일반적인 확산 챔버 또는 디퓨저는 모든 목적으로 그 전체내용이 참조로 본 명세서에 포함되는 제우스(Geus) 등에게 허여된 미국 특허 제5,814,349호에 개시되어 있다. 다른 확산 챔버 구성은 또한 제우스 등에게 허여된 미국 특허 제6,918,750호 및 제6,932,590호에 개시되어 있다. 미국 특허 제5,814,349호에 개시된 바와 같이, 대기가 측면으로부터 확산 챔버로 흡입되게 하도록, 디퓨저는 섬유 연신 유닛의 출구의 약간 아래에 장착되는 것이 바람직하다.

바람직하게는, 도 1에 도시된 바와 같이, 확산 챔버(80)는 대향 분기형 측벽들(82, 84) 사이에 형성된다. 대향 측벽(82, 84)은 측벽들 사이에 형성된 챔버의 부피가 디퓨저의 하단부를 향해 팽창하는 방식으로 챔버(80)의 출구를 향해 외향으로 분기된다. 바람직하게는, 대향 측벽(82, 84)은 실질적으로 연속적이고 통기되지 않아서, 감쇄 공기의 제트로부터의 공기가 확산 챔버의 벽으로부터 새어나오지 않고 오히려 확산 챔버(80)를 통과한 후 하부에서 방출된다. 확산 챔버(80)의 부피의 점진적인 팽창 또는 증가는, 빠르게 이동하는 감쇄 공기의 제트가 섬유 연신 유닛(70)에서 방출되고 확산 챔버(80)를 통과함에 따라 증가하는 부피로 점진적으로 팽창하게 한다. 분기형 측벽(82, 84)은 확산 챔버(80)의 상부에서 서로 실질적으로 평행할 수 있고, 서로로부터 분기되기 시작하는 지점에서 챔버의 수직 중심선으로부터 약 5도 각도로 경사지거나 또는 분기된다. 따라서, 확산 챔버(80)의 측벽 및 이에 따라 분기각은 조정가능할 수 있고, 분기각은 5도보다 훨씬 작거나 5도보다 훨씬 클 수 있다.

공기압 제트가 확산 챔버(80)에서 팽창함에 따라, 공기압 제트는 속도가 감소하고 또한 섬유 속도도 감소하여 섬유 다발이 기계 방향으로 다소 펼쳐지게 한다. 즉, 섬유 다발이 확산 챔버를 통해 하향으로 이동함에 따라, 섬유 연신 유닛(70)의 출구에서 가졌던 것보다 다소 더 큰 기계 방향 치수를 취하기 시작한다.

그러나, 놓여진 섬유 상에 높은 균일성의 재료 형성을 제공하기 위해서, 기계 방향 섬유 다발 펼침이 확산 챔버 단독으로 인해 생성된 다발 펼침보다 크게 되는 것이 매우 바람직하다. 이와 관련하여, 섬유가 섬유 연신 유닛(70)의 연신 슬롯을 통해 이동함에 따라 또는 섬유가 확산 챔버(80)를 통해 이동함에 따라, 또는 상기의 양자 모두를 통해 이동함에 따라, 섬유 다발의 섬유에 정전하를 부여하기 위해 하나 이상의 정전 대전 장치가 사용될 수 있다. 도 1에는, 예시적인 정전 대전 유닛(76, 78)이 섬유 연신 유닛(70)의 대향 측벽(72, 74) 상에 위치된 대향 관계로 도시된다. 대향 정전 대전 유닛이 이용될 때, 대향 정전 대전 유닛은 일 정전 대전 유닛이 다른 것보다 더 높거나 또는 더 낮도록 오프셋되거나 엇갈리게 배치된 관계로 구성될 수 있다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 정전 대전 유닛(78)은 각각의 측벽 상에 낮게, 즉 정전 대전 유닛(76)보다 확산 챔버에 더 가깝게 장착된다. 일반적으로 설명하면, 대전 유닛(76, 78)과 같은 정전 대전 장치는 코로나 방전을 생성하는 하나 이상의 열의 전기 방출기 핀으로 구성되어 정전하를 섬유에 부여할 수 있고, 섬유는 일단 대전되면 서로 반발성을 갖고, 개별 섬유의 그룹이 서로 응집되거나 또는 "로핑(roping)"되는 것을 방지하는 경향이 있을 것이다. 개선된 섬유 분포를 갖는 부직를 제조하기 위해 섬유를 대전시키는 예시적인 공정은, 모든 목적으로 그 개시내용이 참조로 본 명세서에 포함되는, 2002년 7월 4일에 공개되고 헤인스(Haynes) 등의 PCT 공개 제WO 02/52071호에 개시되어 있다. 이러한 정전 대전 장치의 기능 및 작동은 당업계에 공지되어 있으므로, 본 명세서에서 상세히 설명할 필요는 없다.

기계 방향 다발 펼침을 보조하기 위한 또 다른 실시양태에서, 확산 챔버(80) 내부에 하나 이상의 정전 대전 유닛을 이용하는 것이 바람직할 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 정전 대전 유닛이 동일한 확산 챔버 측벽 상에 위치될 수 있다. 또한, 확산 챔버의 각각의 측벽 상에 위치된 적어도 하나의 정전 대전 유닛을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 정전 대전 유닛이 양 측벽에 위치되는 경우, 정전 대전 유닛은 서로의 실질적으로 바로 맞은 편에 위치될 수 있고, 즉 정전 대전 유닛은 확산 챔버(80) 내에 실질적으로 동일한 수직 높이로 위치될 수 있다. 또한, 도 1의 섬유 연신 유닛(70)의 정전 대전 유닛(76, 78)에 관하여 설명된 엇갈리게 배치된 구성과 유사하게, 엇갈리게 배치된 구성으로 위치된 확산 챔버에 정전 대전 유닛을 갖는 것이 이로울 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 정전 대전 유닛에 의해 생성된 반발력과 균형을 맞추기 위해 공기 역학력의 특정한 인가와 함께 확산 챔버에 또는 섬유 연신 슬롯에 단일 정전 대전 유닛이 사용될 수 있다. 예로서, 섬유가 섬유 연신 유닛의 연신 슬롯을 통해 일반적으로 통로의 양 측면으로부터 진입하는 흡입 공기에 의해 연신된다는 것이 도 1을 참조로 상술되었지만, 정전 대전 유닛이 섬유 연신 유닛의 연신 슬롯을 형성하는 벽들 중 단지 하나 위에 위치되는 경우, 기계 방향으로의 섬유 다발 펼침은 섬유 연신 유닛의 단지 대향 측벽으로부터 섬유 연신 유닛으로 진입하는 감쇄 공기를 이용함으로써 향상될 수 있다.

도 2A 내지 도 2G는 도 1에 도시된 공정 라인 또는 다른 적절한 공정 라인에 이용될 수 있는 본 발명의 방법 및 장치에 따른 다양한 섬유 연신 유닛(270)의 태양을 도시한다. 상기 도시는 본 발명의 태양을 좀 더 명확하게 도시하기 위해 개략적이고 전체적으로 과장되었음을 이해해야 한다.

도 2A를 참조하면, 공정 라인(200)은 상술된 바와 같이, 용융된 중합체로부터 개별 섬유를 형성하기 위한 방사구(250)의 형태인 압출 장치로 도시된다. 이중 켄칭 공기 송풍기(264)는 방사구(250)의 출구에 제공된다. 입구(271) 및 출구(275)를 갖는 섬유 연신 유닛(FDU, 270)은 켄칭된 섬유를 수용한다. 감쇄 공기(가열되거나 가열되지 않은)는 노즐, 플리넘 또는 제트(210)(통칭하여 노즐로서 지칭됨)의 임의의 조합에 의해 FDU(270)로 유도된다. 예시된 실시양태에는 두 개의 노즐(210)이 각각의 벽(272, 274)에 제공된다. 이하에 더 자세히 설명되는 바와 같이, 이들 이중 공기 노즐은 측벽(272, 274)의 분기 지점에 또는 분기 지점에 매우 근접하게 위치된다. FDU 내에 감쇄 공기를 공급하기 위한 노즐(210)의 임의의 개수, 구성 및 위치는 본 발명의 범주 및 사상 내에 있음을 이해해야 한다.

섬유 다발의 기계 방향 펼침을 더 향상시키기 위해, 기류를 예를 들어 진동시키거나 또는 이와 달리 교란 또는 혼란시킴으로써 노즐(210)에 의해 공급된 공기를 섭동시키는 것이 바람직할 수 있다. 이는 노즐(210)에 공급된 공기 흐름을 교번식으로 진동 또는 변형시키는 하나 이상의 기계식 밸브를 사용함으로써 달성될 수 있다. 이러한 섭동은 FDU의 각각의 벽(272, 274) 내의 노즐(210)의 단일, 이중 또는 다른 다중 배열로 달성될 수 있다. 연신 공기의 섭동은 모든 목적을 위해 그 전체내용이 본 명세서에 포함되는 라우(Lau) 등에게 허여된 미국 특허 제5,807,795호에 설명된다.

입구(286) 및 출구(288)를 갖고 대칭 분기형 벽(282, 284)을 갖는 분기형 확산 챔버(280)는 출구(275) 아래에 배치되고, 상술된 바와 같은 역할을 한다. 일반적으로, FDU(270)의 출구(275)는 확산 챔버(280)로의 입구(286)의 폭 이하인 폭을 갖는다. 섬유는 확산 챔버(280)에서 방출되고 부직 웹과 같이 이송 형성 벨트(212(도 1의 110)) 상에 놓여진다.

다시 도 2A를 참조하면, FDU(270)는 분기형 프로파일부(277)를 포함하는 연신 슬롯(273)을 형성한다. 일반적으로, 분기형 프로파일부는 연신 슬롯(273)의 종방향 부분이고, 슬롯(273)의 단면 폭은 최소값에서 최대값으로 증가한다. 도 2A의 특정 실시양태에서, 분기형 프로파일부(277)는 연신 슬롯(273)의 전체 길이에 일반적으로 대응하고, 연신 슬롯의 입구(271)는 최소 폭을 형성하고, 출구(275)는 최대 폭을 형성한다. 본 실시양태의 분기형 프로파일부(277)는 대칭 분기형 측벽(272, 274)에 의해 형성된 일반적으로 일정한 분기각을 갖는다. 연신 슬롯(273)의 종방향 중심선에 대해, 벽(272, 274)은 슬롯(273)의 길이에 걸쳐 동일하게 분기된다. 상술된 바와 같이, FDU의 분기형 프로파일부(277)는 FDU 출구(275)에서 나오기 전에 그리고 확산 챔버(280)로 진입하기 전에 연신 슬롯을 통해 이송된 섬유가 기계 방향으로 개방 또는 팽창되게 한다. 이러한 초기의 기계 방향 펼침은 FDU(270) 내 감쇄 정도에 불리한 영향을 주지 않고 따라서 섬유 크기에는 거의 영향을 주지 않으면서 디퓨저의 기능을 상당히 향상시킨다고 믿어진다. 분기형 프로파일부(277)는 개선된 부직 웹을 제공하고 이러한 이익을 제공하기 위해 증가된 에너지(즉, 증가된 감쇄 공기 압력)를 필요로 하지 않는다.

도 2A 내지 도 2G의 FDU(270)의 벽이 직선형(만곡되지 않음)으로 도시되었지만, 벽은 연신 슬롯(273)의 분기형 프로파일부(277)의 목적을 달성하기 위해 만곡될 수도 있고, 만곡형 및 직선형 벽의 조합을 포함할 수도 있다는 것을 인식해야 한다.

도 2B는 분기형 프로파일부(277)가 연신 슬롯(273)의 전체 길이 미만인 FDU(270)의 실시양태를 도시한다. 본 실시양태에서, 측벽(272, 274)은 입구(271)로부터, 벽(272, 274)이 출구(275)까지 대칭으로 분기되는 지점인 FDU 내의 하류 위치까지 기본적으로 평행하다. 따라서, 분기형 프로파일부(277)의 앞에는 평행 측벽에 의해 형성된 연신 슬롯(273)의 초기의 비분기형 부분이 있다.

도 2A에서와 같이, 도 2B의 분기형 프로파일부(277)는 일반적으로 연속적으로 분기되는 벽부(직선형 또는 만곡형)에 의해 형성된다. 분기형 프로파일부(277)는 계단형 프로파일과 같이 비연속적인 벽 프로파일에 의해 형성될 수 있음을 이해해야 한다. 다양한 분기형 프로파일이 본 발명의 범주 및 사상 내에서 분기형 프로파일부(277)의 목적 및 기능을 달성하도록 사용될 수 있다.

또한, 도 2B의 공정 라인(200)은 상술된 바와 같이 분기형 확산 챔버(280) 내에 하나 이상의 정전 대전 유닛(276, 278)을 포함한다. 이들 유닛은 도면에 도시된 바와 같이 직접 대향될 수도 있고 또는 엇갈리게 배치된 구성으로 제공될 수도 있다. 또한, 도 2A 내지 도 2G의 임의의 일 실시양태는 도 2C의 유닛(276, 278)과 같이 FDU(20) 내에 대전 유닛의 임의의 조합을 포함할 수 있다.

도 2C는 분기형 프로파일부(277)가 앞에 있고, 연신 슬롯(273)의 비분기형 부분이 그 뒤를 따르는 FDU(270)의 실시양태를 도시한다. 본 실시양태에서, 분기형 프로파일부(277)의 최소 폭이 초기 부분의 최대 수렴 지점에서 형성되도록, 분기형 부분의 앞에 있는 연신 슬롯(273)의 초기 종방향 부분이 수렴형 프로파일을 갖는다. 본질적으로, 노즐은 섬유가 분기형 프로파일부(277)로 진입하기 전에 섬유를 가속시키는 역할을 할 수 있는 이러한 고유한 프로파일에 의해 생성된다. 연신 슬롯(273)의 하류 비분기형 부분은 측벽(272, 274)의 평행한 부분에 의해 형성된다.

도 2D는 분기형 프로파일부(277)가 비대칭 분기형 측벽(272, 274)에 의해 형성되는 FDU(270)의 실시양태를 도시한다. 본 실시양태에서, 측벽(274)은 직선형이고, 연신 슬롯(273)의 종방향 중심선에 대해 본질적으로 평행하다. 대향 측벽(272)은 슬롯(273)의 상부에서 측벽(274)에 대해 평행하고, 그 후 출구(275)까지 분기된다. 또한, 확산 챔버(280)의 분기형 프로파일은 비대칭 분기형 측벽(282, 284)에 의해 형성된다. 별법의 실시양태에서, FDU(270)는 비대칭 분기형 프로파일을 가질 수 있고, 확산 챔버(280)는 대칭 분기형 프로파일을 가질 수 있다.

도 2D의 실시양태는, FDU(270)의 측벽(274)과 확산 챔버(280)의 측벽(284)이 직선형이라는 점에서 도 2E의 실시양태와 유사하다. 이러한 특정 구성에서, 측벽(274, 284)은 동일한 평면에 배치되고, 연속 벽을 구성할 수도 있다. 확산 챔버(280)의 입구(286)은 여전히 측벽들(272, 282) 사이의 공간에 의해 FDU(270)의 출구(275)로부터 이격된다.

도 2F는, FDU(270)는 다른 실시양태와 비교할 때 종방향 치수가 더 짧고 마찬가지로 분기형 프로파일부(277)를 포함하는 소형의 또는 "더 짧은" 공정 라인(200)의 실시양태를 도시한다. 사실상, 연신 슬롯(273)의 종방향 길이는 확산 챔버(280)의 종방향 길이 미만일 수 있다. 본 발명의 이익은 섬유 연신 유닛 및/또는 확산 유닛의 대칭 및 비대칭 분기형 벽을 포함하는, 확산 챔버 및 섬유 연신 유닛의 다양한 크기 및 구성으로 실현될 수 있음을 이해해야 한다.

도 2G는 연신 슬롯(273)이 벽(272, 274)의 초기 수렴형 구역에 의해 형성되고, 그 뒤를 벽(272, 274)의 평행 구역이 뒤따르는 FDU(270)의 실시양태를 도시한다. 평행 구역은 비대칭 분기형 측벽(272, 274)에 의해 형성된 분기형 프로파일부(277)로 통합된다. 도시된 실시양태에서, 연신 슬롯(273)의 수렴형/평행/분기형 프로파일은 슬롯(273)의 종방향 중심선에 대해 대칭이다. 임의의 하나 또는 모든 다른 프로파일 구역이 또한 비대칭형일 수 있음을 이해해야 한다.

일반적으로, 섬유 연신 유닛은 약 10 인치 내지 약 100 인치의 연신 슬롯의 유효 종방향 길이를 가질 수 있다. 연신 슬롯의 일 부분 또는 전체의 길이는 본 발명의 범주 및 사상 내에서 분기될 수 있다. 따라서, 분기의 크기는 측벽의 길이 및 분기각에 의존적일 것이고, 공정 파라미터의 함수로서 당업자에 의해 쉽게 경험적으로 결정될 수 있다. 본 발명을 제한하려는 것은 아니지만, 특정 실시양태에서, 분기형 프로파일부는 약 0.125 내지 약 0.60 인치의 입구 폭을 가져야 하고, 분기형 부분의 출구 폭은 약 1.0 인치 미만이어야 한다고 믿어진다. 별법의 실시양태에서, 총 분기각(일 측벽에서부터 대향 측벽까지)은 약 5도 이하 또는 그 이상의 범위 내에서 변할 수 있다.

도 3(또한 PCT 공개 제WO 2005/045116호 참조)은 일반적으로 대향 측벽(310, 320)에 의해 경계설정된 예시적인 분기형 확산 챔버(300)를 도시한다. 각각의 측벽(310, 320) 내에는 정전 대전 유닛(312, 322)이 각각 위치된다. 정전 대전 유닛(312, 322)은, 유닛(322)이 정전 대전 유닛(312)보다 섬유 연신 유닛(70)(도 1)의 연신 슬롯에 가깝게 위치되도록 엇갈리게 배치된 패턴으로 또는 오프셋 구성으로 배열된다. 별법의 실시양태에서, 대전 유닛(312, 322)은 서로의 바로 맞은 편에 위치될 수 있다. 또한, 세 개 이상의 정전 대전 유닛이 사용될 때는, 도 2의 엇갈리게 배치된 패턴을 지속할 수도 있고, 특정 정전 대전 유닛이 서로의 바로 맞은 편에 위치되고 다른 정전 대전 유닛은 엇갈리게 배치된 패턴으로 위치되도록 구성될 수 있다.

다시 도 3을 참조하면, 도시된 바와 같이, 확산 챔버의 측벽은 측벽(310)에 부착된 조정 로드(314, 316, 318)와, 측벽(320)에 부착된 조정 로드(324, 326, 328)에 의해 조정될 수 있다. 조정 로드를 조작함으로써, 측벽(310, 320)이, 브라켓 B로 표시된 디퓨저의 구역에서 서로로부터 외향으로 경사지거나 분기되기 시작하기 전에, 디퓨저의 특정 수직 부분(브라켓 A로 표시된 디퓨저의 구역)에 대해 서로로부터 실질적으로 평행하도록, 확산 챔버(300)를 구성하는 것이 가능하다. 또한, 측벽(310, 320)의 전체 길이가 전체 길이를 따라 서로로부터 분기되게 하는 것이 가능하다. 섬유 제조 속도, 확산 챔버를 통해 안내될 연신 공기량과 같은 공정 변수에 따라 다른 구성이 가능하고 바람직할 수 있다. 예를 들어, 측벽(310, 320)이, 벤츄리 노즐 또는 쓰로트의 단면을 형성하는 분기 이전에 매우 약간 수렴하게 되는 것이 바람직할 수 있다.

다시 도 1로 돌아가면, 확산 챔버(80)의 출구 개구로부터 감쇄된 섬유(100)를 수용하도록 확산 챔버(80)와 섬유 연신 유닛(70)의 아래에 배치된 벨트(110)와 같은 무단 다공성 형성 표면이 또한 도시된다. 다공성 형성 표면(110)의 아래에 배치된 진공원(도시 생략)은 다공성 형성 표면(110) 상으로 감쇄된 섬유를 당기도록 이롭게 채용될 수 있다. 다공성 형성 표면(110) 상에 수용된 섬유는 결합 장치로 웹을 이송하는 것을 보조하도록 합병 수단(130)을 사용하여 바람직하게는 초기에 합병될 수 있는 느슨한 연속 섬유의 부직 웹을 포함한다. 합병 수단(130)은 당업계에 공지된 바와 같이 기계적 압밀화 롤일 수 있고, 또는 그 전체내용이 참조로 본 명세서에 포함되는 아놀드(Arnold) 등에게 허여된 미국 특허 제5,707,468호에 기재된 바와 같이 웹 상으로 또는 웹을 통해 가열된 공기를 송풍하는 에어 나이프(air knife)일 수도 있다.

공정 라인(10)은 상술된 바와 같이 부직 웹을 열적으로 포인트 결합 또는 스폿 결합하는데 사용될 수 있는, 도 1에 도시된 캘린더 롤(150, 160)과 같은 결합 장치를 더 포함한다. 별법으로는, 섬유가 융점이 다른 성분 중합체를 갖는 다중성분 섬유인 경우, 당업자에게 공지된 통기 결합기(through air bonder)가 이롭게 이용될 수 있다. 일반적으로 말하면, 통기 결합기는 연속적인 다중성분 섬유의 웹을 통해 가열된 기류를 유도하여, 저융점 중합체 성분의 중합체 융점의 온도 또는 그 이상의 온도 그리고 고융점 중합체 성분의 융점 미만의 온도를 갖는 가열된 공기를 바람직하게 이용함으로써 섬유간(inter-fiber) 결합을 형성한다. 웹은 접착제 결합 수단, 초음파 결합 수단 또는 수얽힘(hydroentangling) 또는 봉합과 같은 얽힘 수단과 같이 당업계에 공지된 다른 수단을 이용함으로써 결합될 수 있다.

마지막으로, 공정 라인(10)은 결합된 웹(170)을 감아 올리기 위한 권취 롤(180)을 더 포함한다. 본 명세서에는 도시되지 않았지만, 웹 슬리팅(slitting), 신장, 처리 또는, 필름 또는 다른 부직 층과 같은 다른 재료와 복합재로의 부직포의 적층과 같이 당업계에 공지된 다양한 추가의 가능한 공정 및/또는 마무리 단계가 본 발명의 사상 및 범주 내에서 수행될 수 있다.

또 다른 실시양태에서, 부직 웹 구성의 균일성은 확산 챔버의 분기형 측벽의 내부 표면 상에 또는 그 근처에 와류 생성기를 이용하여 더 개선되거나 향상될 수 있다. 와류 생성기는 기류에 와류를 유도하도록 측벽의 교차 기계 방향을 가로지르는 이격된 위치에 하나 이상의 벽들을 따라 배치될 수도 있다. 유도된 와류는 측벽에 밀접한 기류의 내부층에 난류를 증가시키는 역할을 할 것이고, 이는 상기 영역의 유동에 에너지를 추가하고, 유동 분리를 감소시키고, 측벽이 분기됨에 따라 기류가 측벽에 더 효과적으로 부합하게 하고, 따라서 기류의 더 완전한 기계 방향 분산을 제공하고 그 결과로서 더 큰 기계 방향 섬유 다발 펼침을 제공한다. 와류는 그 전체 내용이 참조로 본 명세서에 포함되는 트리브스(Triebes) 등에게 허여된 미국 특허 제5,695,377호에 기재된 바와 같이 이격된 위치에서 하나 이상의 측벽 상에 탭 또는 돌출부를 가짐으로써 생성될 수 있다. 와류 생성기의 배치와 확산 챔버 내부에 펼쳐진 기계 방향 섬유 다발의 양에 따라서, 와류 생성기에 대한 섬유의 캐칭(catching) 또는 드래깅(dragging)이 문제될 수도 있다. 그런 경우, 측벽의 내부 표면으로부터 확산 챔버까지 외향으로 연장되는 와류 생성기 보다는, 측벽을 형성하는 재료의 표면으로 연장되는 뒤집힌 탭 또는 와류 생성기 딤플을 이용하는 것이 바람직할 수 있다.

와류 생성의 다른 방법이 상술된 것들과 함께 또는 상술된 것들을 대신하여 채용될 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 확산 챔버의 교차 기계 방향 폭으로 진행되는 하나 이상의 후방 대면 계단부가 내부 측벽 표면 상에 사용되어 와류를 생성할 수 있다. 다른 예로서, 측벽 표면 재료에 드릴링되거나 이와 달리 형성된 공기 관통 세공 또는 구멍과 같은 유체의 미세 제트를 송풍시킴으로써 와류를 생성하도록 분기 지점에서 또는 분기 지점 부근에 확산 챔버의 측벽 중 하나 또는 모두 상에 공기 제트가 이용될 수 있다. 전체 내용이 참조로 본 명세서에 포함된 글레저(Glezer) 등에게 허여된 미국 특허 제5,988,522호에 일반적으로 기재된 바와 같이, 실제 공기 제트 대신에, 합성 제트가 와류를 생성하도록 측벽들 중 하나에 또는 모두에 사용될 수 있다. 일반적으로 기재하여, 합성 제트는 일 단부에 가요성 작동성 멤브레인을 갖고 다른 단부에 작은 구멍을 갖는 더 강성인 벽을 갖는 유체 충전 챔버로 제조될 수 있다. 그 후, 가요성 멤브레인은 음향파 에너지, 기계적 에너지 또는 압전기 에너지에 의해 반복적으로 작동되어, (공기와 같은) 유체의 제트가 챔버의 다른 단부에서 더 강성인 벽의 구멍으로부터 발산되게 할 수 있다.

이하의 실시예는 예시의 목적으로 제공된 것이고, 본 발명은 그에 제한되지 않는다.

예시적인 스펀본드 부직 재료는 엑손모빌 케미칼 컴패니(ExxonMobil Chemical Co.)(미국 텍사스주 휴스톤 소재)로부터 이용가능하고, 엑손 3155(Exxon 3155)로 지칭되는 대략 35 용융유량의 상용적으로 이용가능한 이소택틱 폴리프로필렌을 사용하여 제조되었다. 모든 재료는 마쯔끼 등에게 허여된 상술된 미국 특허 제3,802,817호에 설명된 바와 같이 스펀본드형 슬롯 연신 부직 방사 시스템을 사용 하여 제조되었고, 형성 표면 상에 수집된 후 모든 재료는 가열된 캘린더 롤을 사용하여 열적으로 결합되었다. 상기 인용된 PCT 공개 제WO 2005/045116호에 일반적으로 설명된 바와 같이, 모든 재료에 관하여 정전 대전 시스템이 필라멘트 커튼을 대전시키도록 섬유 연신 유닛의 연신 슬롯 출구 근처에 위치되었고, 섬유는 확산 챔버로 진입하기 전에 정전하가 인가되는 상태가 된다.

또한, 예시적인 재료의 제조에 있어서, 제우스 등에게 허여된 미국 특허 제5,814,349호에 설명된 바와 같이, 그리고 일반적으로 상술된 바와 같이(정전 대전 유닛이 디퓨저 내에 위치되지 않는 것을 제외함), 확산 챔버는 실질적으로 섬유 연신 유닛 연신 슬롯 아래에 위치되었다. 확산 챔버는 확산 챔버로 공기가 연신되게 하도록 섬유 연신 유닛의 출구보다 약간 아래에 장착되었다. 확산 챔버는 벤츄리형으로 제조되도록 제어 로드를 사용하여 세팅되었고, 측벽은 확산 챔버의 하부 또는 출구에서 분기되기 전에 초기적으로 수렴되었다.

대조 샘플(직선형 FDU)은 동일한 치수의 FDU 상의 입구 개구 및 출구 개구가 형성된 형행 측벽을 갖는 섬유 연신 유닛(FDU)을 사용하여 제조되었다. 예시적인 재료(분기형 FDU)는 입구 개구 치수보다 더 큰 출구 개구가 형성된 분기형 측벽을 갖는 FDU를 사용하여 제조되었다. 예시적인 재료의 일 세트는 섬유 상에 전하를 부여하도록 정전 대전 시스템을 사용하여 제조되었다. 모든 재료에 있어서, 방사 및 연신 조건은 일정하게 유지시켰다. 중합체 재료 처리율, 섬유 연신율은 일정하게 유지시켜, 동일한 섬유 크기를 생성하였다. 모든 재료에 있어서, 섬유의 평균 직경은 약 18 마이크로미터(약 2.0 데니어)였다.

형성된 부직 웹은 ASTM D737 시험 방법에 따르고, 쉬미드 코포레이션(Schmid Corp.)(미국 사우스 캐롤라이나주 스파탠버그 소재)으로부터 이용가능한 TEXTEST FX 3300 공기 투과성 시험기를 사용하여 공기 투과성을 시험하였다. 재료는 공기 투과성에 대해 시험되었고, 각각의 샘플에 대해 15회 반복의 결과가 각각의 재료에 대해 평균 내졌다. CFM(분당 3제곱 피트)로 측정된 투과성 결과가 아래 표 1에 도시된다.

표 1: 공기 투과성(CFM)

이 예에서, 공기 투과성은 스펀본드 웹을 통하는 기류의 측정치이다. 더 많은 갯수가 더 낮은 압력 강하를 나타낸다. 압력 강하는 웹 구성의 직접적인 지시이다. 더 나은 구성의 재료는 압력 강하가 증가하게 하는 더 작은 세공 구조를 갖는다. 따라서, 더 나은 구성은 더 낮은 투과성 값으로 나타내진다. 표 1의 데이타는 분기형 FDU 샘플에 대한 투과성 값이 비교 재료보다 11% 내지 13% 더 낮다는 것을 도시한다. 표의 모든 재료는 약 0.50 osy(약 17gsm)의 동일한 근량이었고, 약 10.6 PIH(약 190kg/meter/hour)의 동일한 중합체 재료 처리율로 제조되었다. 모든 다른 파라미터는 본질적으로 일정하게 한 상기 결과는 분기형 FDU가 더 나은 구성의 웹을 제조한다는 것을 나타낸다.

Claims (47)

1. 압출 장치로부터 복수의 섬유를 제공하는 단계와,

   입구 및 출구를 갖는 개방 시스템 섬유 연신 유닛(FDU)의 연신 슬롯으로, 섬유에 속도를 부여하는 공기압 감쇄력을 섬유에 인가하는 단계와,

   FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부를 통해 섬유를 이송하여 FDU 내에서 기계 방향으로 섬유를 펼치는 단계와,

   FDU의 출구로부터 이격된 분기형 확산 챔버 내에서 섬유의 속도를 감소시키는 단계와,

   확산 챔버 또는 FDU에서 인가된 정전하를 섬유에 가하는 단계와,

   그 후에 이동 형성 표면 상에 섬유를 웹으로 수집하는 단계

   를 포함하는, 부직 웹을 제조하기 위한 개방 시스템 용융 압출 방법.
2. 제1항에 있어서, 섬유가 FDU를 통해 이송되면서 섬유에 정전하가 인가되는 방법.
3. 제2항에 있어서, 정전하가 FDU 내의 대향 정전 대전 유닛으로 인가되고, 여기서 하나 이상의 정전 대전 유닛은 하나 이상의 다른 정전 대전 유닛보다 확산 챔버에 실질적으로 더 가깝게 위치되는 방법.
4. 제1항에 있어서, 섬유가 확산 챔버를 통해 이송되면서 섬유에 정전하가 인가되는 방법.
5. 제4항에 있어서, 확산 챔버 내의 대향 정전 대전 유닛으로 정전하가 인가되는 방법.
6. 제1항에 있어서, 분기형 확산 챔버가 대향 대칭 분기형 측벽에 의해 형성되는 방법.
7. 제1항에 있어서, 분기형 확산 챔버가 비대칭 분기형 측벽에 의해 형성되는 방법.
8. 제1항에 있어서, FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부가 FDU 내의 대칭 분기형 측벽에 의해 형성되는 방법.
9. 제1항에 있어서, FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부가 FDU 내의 비대칭 분기형 측벽에 의해 형성되는 방법.
10. 제1항에 있어서, 하나 이상의 공기 노즐을 갖는 FDU의 연신 슬롯에 감쇄 공기를 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
11. 제1항에 있어서, FDU의 각각의 대향 측벽에 구성된 하나 이상의 공기 노즐을 갖는 FDU 내의 연신 슬롯에 감쇄 공기를 제공하는 단계를 더 포함하는 방법.
12. 제11항에 있어서, 공기 노즐에 공급된 감쇄 공기를 섭동(perturbate)시키는 단계를 더 포함하는 방법.
13. 제1항에 있어서, FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부가 최소 폭으로부터 최대 폭까지 실질적으로 연속적으로 분기되는 것인 방법.
14. 제11항에 있어서, FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부가 연신 슬롯 입구와 연신 슬롯 출구 사이에서 실질적으로 연속적으로 분기되는 것인 방법.
15. 제1항에 있어서, FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부가 최소 폭으로부터 최대 폭까지 불연속적으로 분기되는 것인 방법.
16. 제1항에 있어서, 섬유가 연신 슬롯의 분기형 프로파일부로부터 상류의 FDU 내의 연신 슬롯의 비분기형 부분을 통해 이송되는 방법.
17. 제16항에 있어서, 연신 슬롯의 비분기형 부분이 FDU의 실질적으로 평행한 측 벽에 의해 형성되는 것인 방법.
18. 제16항에 있어서, 연신 슬롯의 비분기형 부분이 FDU의 수렴형 측벽에 의해 형성되는 것인 방법.
19. 복수의 섬유를 제공하는 압출 장치와,

    상기 압출 장치로부터 복수의 섬유를 수용하도록 배치된 개방 시스템 섬유 연신 유닛(FDU)과 -상기 FDU는 섬유가 감쇄되는 연신 슬롯을 포함하고, 상기 연신 슬롯은 이격된 벽들에 의해 형성된 입구 및 출구를 가짐-,

    상기 FDU를 통한 섬유 이송 방향으로의 분기형 프로파일을 포함하는 상기 연신 슬롯의 적어도 종방향 부분과 -섬유가 상기 FDU의 상기 분기형 프로파일부를 통해 이송되면서 섬유가 기계 방향으로 펼쳐짐-,

    상기 FDU의 상기 출구로부터 이격된 분기형 확산 챔버와,

    상기 확산 챔버 또는 상기 FDU 내에서 섬유에 정전하를 인가하도록 구성된 하나 이상의 정전 대전 유닛과,

    섬유가 수집되는, 상기 확산 챔버 아래의 이동 형성 표면

    을 포함하는, 부직 웹을 형성하기 위한 개방 시스템 장치.
20. 제19항에 있어서, 섬유가 상기 연신 슬롯을 통해 이송되면서 정전하를 인가하도록 상기 FDU 내에 상기 정전 대전 유닛이 구성되는 장치.
21. 제20항에 있어서, 상기 FDU 내에 대향 정전 대전 유닛을 포함하고, 하나 이상의 상기 정전 대전 유닛은 하나 이상의 다른 상기 정전 대전 유닛보다 상기 확산 챔버에 실질적으로 더 가깝게 위치되는 장치.
22. 제19항에 있어서, 상기 정전 대전 유닛이 상기 확산 챔버 내에 구성되는 장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 확산 챔버 내에 대향 정전 대전 유닛을 포함하는 장치.
24. 제19항에 있어서, 상기 분기형 확산 챔버가 대향 대칭 분기형 측벽에 의해 형성되는 장치.
25. 제19항에 있어서, 상기 분기형 확산 챔버가 비대칭 분기형 측벽에 의해 형성되는 장치.
26. 제19항에 있어서, 상기 FDU 연신 슬롯의 상기 분기형 프로파일부가 대칭 분기형 측벽에 의해 형성되는 장치.
27. 제19항에 있어서, 상기 FDU 연신 슬롯의 상기 분기형 프로파일부가 비대칭 분기형 측벽에 의해 형성되는 장치.
28. 제19항에 있어서, 상기 FDU 연신 슬롯의 상기 분기형 프로파일부가 상기 연신 슬롯 입구와 상기 연신 슬롯 출구 사이에서 실질적으로 연속적으로 분기되는 장치.
29. 제19항에 있어서, 상기 FDU 연신 슬롯의 상기 분기형 프로파일부가 비연속적으로 분기되는 장치.
30. 제19항에 있어서, 상기 FDU 연신 슬롯이 상기 분기형 프로파일부에 인접한 상류의 비분기형 부분을 포함하는 장치.
31. 제30항에 있어서, 상기 비분기형 부분이 실질적으로 평행한 측벽에 의해 형성되는 장치.
32. 제30항에 있어서, 상기 비분기형 부분이 수렴형 측벽에 의해 형성되는 장치.
33. 제19항에 있어서, 상기 FDU 연신 슬롯의 상기 분기형 프로파일부에 감쇄 공기를 공급하기 위해 상기 FDU 내에 구성된 하나 이상의 공기 노즐을 더 포함하는 장치.
34. 제19항에 있어서, 상기 FDU의 상기 각각의 벽의 각각 내에 구성된 하나 이상의 공기 노즐을 더 포함하는 장치.
35. 제34항에 있어서, 상기 공기 노즐이, 상기 공기 노즐로부터 공급된 감쇄 공기를 섭동시키도록 구성되는 장치.
36. 제19항에 있어서, 상기 FDU 연신 슬롯의 상기 분기형 프로파일부가 약 0.125 내지 약 0.60 인치의 입구 폭과, 상기 입구 폭보다 크고 약 1.0 인치 미만인 출구 폭을 갖는 장치.
37. 제36항에 있어서, 상기 FDU가 약 10.0 내지 약 100.0 인치의 종방향 길이를 갖는 장치.
38. 제36항에 있어서, 상기 FDU의 종방향 길이가 상기 확산 챔버의 종방향 길이 미만인 장치.
39. 제19항에 있어서, 상기 FDU 연신 슬롯의 상기 분기형 프로파일부의 총 분기각이 약 5도 이하인 장치.
40. 압출 장치로부터 복수의 섬유를 제공하는 단계와,

    입구 및 출구를 갖는 개방 시스템 섬유 연신 유닛(FDU)의 연신 슬롯으로, 섬유에 속도를 부여하는 공기압 감쇄력을 섬유에 인가하는 단계와,

    FDU 연신 슬롯의 분기형 프로파일부를 통해 섬유를 이송하여 FDU 내에서 기계 방향으로 섬유를 펼치는 단계와,

    이동 형성 표면 상에 섬유를 웹으로 수집하는 단계

    를 포함하는, 부직 웹을 제조하기 위한 개방 시스템 용융 압출 방법.
41. 제40항에 있어서, 하나 이상의 공기 노즐로 FDU 내의 연신 슬롯에 감쇄 공기를 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
42. 제40항에 있어서, FDU의 각각의 대향 측벽에 구성된 하나 이상의 공기 노즐로 FDU 내의 연신 슬롯에 감쇄 공기를 공급하는 단계를 더 포함하는 방법.
43. 제42항에 있어서, 공기 노즐에 공급된 감쇄 공기를 섭동시키는 단계를 더 포함하는 방법.
44. 복수의 섬유를 제공하는 압출 장치와,

    상기 압출 장치로부터 복수의 섬유를 수용하도록 배치된 개방 시스템 섬유 연신 유닛(FDU)과 -상기 FDU는 섬유가 감쇄되는 연신 슬롯을 포함하고, 상기 연신 슬롯은 이격된 벽에 의해 형성된 입구 및 출구를 가짐-,

    상기 FDU를 통한 섬유 이송 방향으로의 분기형 프로파일을 포함하는 상기 연신 슬롯의 적어도 종방향 부분과 -섬유가 상기 FDU의 상기 분기형 프로파일부를 통해 이송되면서 섬유가 기계 방향으로 펼쳐짐-,

    섬유가 웹으로서 수집되는 이동 형성 표면

    을 포함하는, 부직 웹을 형성하기 위한 개방 시스템 장치.
45. 제44항에 있어서, 상기 FDU 연신 슬롯의 상기 분기형 프로파일부에 감쇄 공기를 공급하기 위해 상기 FDU 내에 구성된 하나 이상의 공기 노즐을 더 포함하는 장치.
46. 제44항에 있어서, 상기 FDU의 상기 각각의 벽의 각각 내에 구성된 하나 이상의 공기 노즐을 더 포함하는 장치.
47. 제46항에 있어서, 상기 공기 노즐이, 상기 공기 노즐로부터 공급된 감쇄 공기를 섭동시키도록 구성되는 장치.

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