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KR100936845B1 - 고벌크 복합 시트의 제조 방법 - Google Patents

고벌크 복합 시트의 제조 방법 Download PDF

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KR100936845B1
KR100936845B1 KR1020047009557A KR20047009557A KR100936845B1 KR 100936845 B1 KR100936845 B1 KR 100936845B1 KR 1020047009557 A KR1020047009557 A KR 1020047009557A KR 20047009557 A KR20047009557 A KR 20047009557A KR 100936845 B1 KR100936845 B1 KR 100936845B1
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디미트리 피. 자피로글루
제프리 데이비드 히에트파스
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인비스타 테크놀러지스 에스.에이.알.엘.
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Abstract

본 발명은 기계 및 교차방향 특성의 균형이 개선된 부직포의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 나선권축을 발생시키지 않는 섬유와 배합된 잠재적인 3차원 나선권축을 갖는 비교적 낮은 수준의 다성분 섬유를 포함하는 부직웹을 이용한다. 부직웹을 형성한 후에 예를 들어 자유 수축 조건하에 가열하여 다성분 섬유의 잠재적 나선권축을 활성화시킴으로써, 비나선권축성 섬유의 재배향 및 인장강도 및 모듈러스와 같은 특성의 균형 개선을 달성한다.
복합 시트, 부직웹, 나선권축, 다성분 섬유, 벌크성

Description

고벌크 복합 시트의 제조 방법 {Method for Preparing High Bulk Composite Sheets}
본 발명은 나선권축 (spiral crimp)을 발생시키지 않은 섬유와 혼합된, 잠재적인 3차원 나선권축을 갖는 낮은 수준의 다성분 섬유를 함유하고, 기계방향 및 교차방향 특성의 균형이 개선된 부직포의 제조 방법에 관한 것이다.
수축 능력이 상이한 2종 이상의 합성 성분을 포함하는 측방향 편심성 다성분 섬유를 포함하는 부직포가 당업계에 공지되어 있다. 그러한 섬유는, 장력이 본질적으로 없는 상태에서 수축 조건에 노출되어 권축이 활성화될 경우, 3차원 나선권축을 발생시킨다. 나선권축은 기계적 권축 섬유, 예컨대 스터퍼-박스 (stuffer-box) 권축 섬유의 2차원 권축과는 상이하다. 나선형 권축 섬유는 일반적으로 스프링과 같은 방식으로 신장 및 회복된다.
데이비스 (Davies) 등의 미국 특허 제3,595,731호에는 권축 섬유의 나선의 상호잠김에 의한 기계적 결합 및 저융점 접착성 중합체 성분의 용융에 의한 접착 결합에 의해 결합된 권축 섬유를 함유하는 이성분 섬유 재료가 기재되어 있다. 권축의 발생 및 잠재적으로 접착성인 성분의 활성화가 하나의 동일한 처리 단계에서 일어나거나, 또는 권축이 먼저 발생한 후에 접착성 성분이 활성화되어 인접 관계에 있는 웹 섬유들을 함께 결합시킬 수 있다. 권축은 섬유가 권축되는 것을 방지하는 상당한 압력이 공정 동안에 적용되지 않는 조건에서 발생한다.
오까와하라 (Okawahara) 등의 미국 특허 제5,102,724호에는 금속 술포네이트기 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 또는 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 갖는 구조 단위와 공중합된 폴리에틸렌 테레프탈레이트의 사이드-바이-사이드 필라멘트의 컨쥬게이트 방사에 의해 제조된 이성분 폴리에스테르 필라멘트를 포함하는 부직포의 마감 작업이 기재되어 있다. 이 필라멘트는 부직포를 형성하기 전에 기계적으로 권축된다. 필라멘트가 이완된 상태에서 적외선에 노출하면 직물에 신축성이 부여된다. 적외선 가열 단계 동안, 컨쥬게이트 필라멘트는 3차원 권축을 발생시킨다. 이 방법의 한가지 한계는 열처리 단계에서 발생되는 권축 이외에 별도의 기계적 권축 공정을 요한다는 것이다. 또한, 오까와하라의 방법은 생성물이 수축되거나 또는 수축되도록 제조될 때, 웹 또는 직물이 컨베이어, 예컨대, 바 컨베이어 또는 프리-개더링 슬롯 (pre-gathering slot)과 바 컨베이어의 바에 상응하는 이격된 라인 또는 웹이 개더링 슬롯에 접촉하는 접촉 라인을 따라 연속적으로 접촉되는 것을 요한다. 프리-개더링 슬롯을 이용하는 방법은 본 발명의 방법에 사용되는 실질적으로 비결합된 부직웹과 함께 사용될 수 없는 미리 통합된 점착성 직물의 사용을 요한다. 수축 단계 동안 바 컨베이어와의 멀티-라인 접촉은 심지어 직물을 컨베이어상에 과잉공급할 경우에도 직물 수축, 권축 발생 및 섬유 재배향을 저해한다.
PCT 공개 출원 WO 00/66821호에는 필라멘트에 권축을 발생시키기 위해 가열 전에 점 결합시킨 복수개의 이성분 필라멘트를 포함하는 신장성 부직웹이 기재되어 있다. 이성분 필라멘트는 폴리에스테르 성분, 및 폴리올레핀 또는 폴리아미드가 바람직한 다른 중합체 성분을 포함한다. 가열 단계는 결합된 웹에 수축을 일으켜, 30％ 이하로 신장되었을 때 기계방향 및 교차방향 둘다로 탄성 회복을 나타내는 부직포를 생성한다. 결합점 사이의 섬유 분절의 길이가 변하기 때문에, 필라멘트간에 수축 응력이 불균일하게 배분되므로, 수축전의 직물의 예비 결합은 모든 필라멘트 사이의 저해되지 않은 권축의 발생을 허용하지 않는다. 결과적으로, 전체적인 수축, 수축 균일성, 권축 발생 및 권축 균일성이 감소된다.
저팬 빌렌 사 (Japan Vilene Co., Ltd.)에 양도된 일본 공개 특허 제8(1996)-19661호에는 수력으로 엉키게 한 후에 열처리하여 잠재적인 권축성 섬유의 권축을 발생시킨 사이드-바이-사이드 잠재적 권축성 섬유를 30％ 이상 함유하는 부직포가 기재되어 있다. 섬유를 수력으로 엉키게 한 후 수축시키는 것은 동등하고 저해되지 않은 권축 발생을 허용하지 않는다.
에반스 (Evans) 등의 미국 특허 제3,671,379호에는 2종 이상의 합성 폴리에스테르의 측방향 편심성 집합체를 포함하는 자가권축성 복합 필라멘트가 기재되어 있는데, 상기 2종의 폴리에스테르 중 첫번째 것은 결정 영역의 화학적 반복구조가 펼쳐지지 않은 안정한 형태를 갖는 부분결정질이고, 상기 2종의 폴리에스테르 중 두번째 것은 결정 영역의 화학적 반복 구조가 그의 완전히 펼쳐진 화학적 반복 구조 형태의 길이에 훨씬 가깝게 근접하는 형태를 갖는 부분결정질이다. 이 복합 필라멘트는 고번수 제직 구조에 의해 부여되는 억제력에 대항하여 고도의 나선권축을 발생시킬 수 있는데, 이 권축 능력은 연신 응력 및 높은 온도를 적용할 경우에도 매우 잘 유지된다. 이 복합 필라멘트는 섬유 제조 공정의 일부로서 어닐링될 경우에 권축 능력이 감소하지 않고 증가한다. 이 필라멘트는 편물, 직물 및 부직포에 유용한 것으로 기재되어 있다. 연속 필라멘트 및 방적 스테이플사의 제조 및 그의 편물 및 직물로서의 용도가 설명되어 있다.
카디드 스테이플 웹은 다성분 섬유를 함유하는 것을 포함하여 당업계에 널리공지되어 있다. 카디드 웹 중의 섬유는 기계방향 ("MD") 및 교차방향 ("XD") 웹 축으로 특성화된다. 카디드 웹은 주로 MD-배향 섬유를 가지며, 이것은 이에 상응하게 향상된 MD 인장강도 및 감소된 CD 인장강도를 갖는 직물을 유발한다. 에어-레이드 (air-laid) 웹 및 스펀본디드 웹도 또한 일반적으로 기계, 섬유 및 퇴적 (laydown) 조건에 따라 다양한 정도로 우세한 MD 배향을 갖는 경향이 있다. 다수의 층을 갖는 크로스-래핑된 (cross-lapped) 카디드 웹은 주로 교차방향의 섬유배향을 갖는 경향이 있다. 카디드 웹 공정 및 다른 부직 공정으로부터 기계 및 교차방향의 특성의 균형이 향상되고, 특히 균형잡힌 인장강도 및 균일성 및 드레이프성을 제공하는 균일한 부직포의 제공이 요구된다.
<발명의 요약>
본 발명은
가열시 3차원 나선권축을 발생시킬 수 있는 다성분 섬유로 본질적으로 구성된 제1 섬유 성분 약 5 내지 40 중량％, 및 가열시 나선권축을 발생시키지 않는 섬유로 본질적으로 구성된 제2 섬유 성분 약 95 내지 60 중량％를 포함하는, 초기의 최대 섬유 배향 방향을 갖는 실질적으로 비결합된 부직웹을 제공하는 단계; 및
상기 실질적으로 비결합된 부직웹을 자유 수축 조건 하에서 다성분 섬유가 3차원 나선권축을 발생시키기에 충분한 온도로 가열하며, 상기 가열 온도는 열처리되는 부직웹이 가열 단계 동안 실질적으로 비결합된 상태를 유지하고 실질적으로 비결합된 부직웹이 최대 초기 웹 배향의 초기 방향으로 약 10％ 이상 수축되도록 선택되는 단계를 포함하는, 부직웹의 기계방향 및 교차방향 배향의 비를 변형시키는 방법에 관한 것이다.
상기 방법에서, 최대 섬유 배향의 초기 방향은 기계방향이고, 웹을 가열한 후 기계방향 및 교차방향 섬유 배향의 비가, 웹을 결합한 후 기계방향 대 교차방향 인장강도의 비로 측정하여, 비나선권축성 섬유 100％로 구성된 웹의 기계방향 및 교차방향의 비보다 적어도 30％ 더 낮을 수 있다.
본 발명은 또한 가열시 3차원 나선권축을 발생시킬 수 있는 다성분 섬유로 본질적으로 구성된 제1 섬유 성분 약 5 내지 40 중량％, 및 가열시 나선권축을 발생시키지 않는 섬유로 본질적으로 구성된 제2 섬유 성분 약 95 내지 60 중량％를 포함하며, 기계방향, 교차방향 및 기계방향 배향 및 교차방향 배향 중 하나로부터 선택된 최대의 섬유 배향의 초기 방향을 가지며, 웹을 가열한 후 최대 섬유 배향 방향 및 최소 섬유 배향 방향의 비가, 최대 섬유 배향 방향의 인장강도 및 최소 섬유 배향 방향의 인장강도의 비로서 측정하여, 비나선권축성 섬유 100％로 구성된 웹의 최대 섬유 배향 방향 및 최소 섬유 배향 방향의 비보다 적어도 30％ 더 낮은 부직웹에 관한 것이다.
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도 1은 나선권축성 및 비나선권축성 섬유의 블렌드를 포함하는 웹을 제1 컨베이어로부터 제2 컨베이어로 자유 낙하시키는, 본 발명의 방법의 제1 실시양태의 권축 활성화 단계를 실시하기에 적합한 장치의 개략적인 측면도이다.
도 2는 2개의 이송 벨트 사이의 전달 구역에서, 웹을 기체 층 상에 부유시키 는, 본 발명의 방법의 제2 실시양태의 권축 활성화 단계를 실시하기에 적합한 장치의 개략적인 측면도이다.
도 3은 가열되는 동안 웹을 일련의 구동 회전 롤 상에서 지지하는, 본 발명의 방법의 제3 실시양태의 권축 활성화 단계를 실시하기에 적합한 장치의 개략적인 측면도이다.
도 4a는 나선권축성 섬유를 활성화시키기 전의, 나선권축성 및 비나선권축성 섬유의 블렌드를 포함하는 스테이플 웹의 개략적인 상부도이다.
도 4b는 나선권축성 섬유를 활성화시킨 후 도 4a의 웹의 개략적인 상부도이다.
본원에 사용된 "폴리에스테르"라는 용어는 반복 단위의 85％ 이상이 에스테르 단위의 생성에 의해 결합이 형성된 디카르복실산 및 디히드록시 알코올의 축합 생성물인 중합체를 포함한다. 여기에는 방향족, 지방족, 포화 및 불포화 디산 및 디알코올이 포함된다. 본원에 사용된 "폴리에스테르"라는 용어는 또한 공중합체 (예컨대, 블록, 그라프트, 랜덤 및 교호 공중합체), 블렌드 및 이들의 변형물을 포함한다. 폴리에스테르의 예로는 에틸렌 글리콜과 테레프탈산의 축합 생성물인 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) (PET), 및 1,3-프로판디올과 테레프탈산의 축합 생성물이 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트) (PTT)가 포함된다.
본원에 사용된 "부직포", "부직 시트" 또는 "부직웹"은 개별 섬유, 필라멘트 또는 실이 기계적으로 교차결합된 섬유의 직사각형 패턴과 대조적으로 특정 방향으 로 또는 랜덤하게 배향되고, 마찰 및(또는) 응집 및(또는) 접착에 의해 결합된 텍스타일 구조를 의미한다. 즉, 이것은 직포 또는 편포가 아니다. 부직포 및 부직웹의 예로는 스펀본드 연속 필라멘트 웹, 카디드 웹, 에어-레이드 웹 및 웨트-레이드 (wet-laid) 웹이 포함된다. 적합한 결합 방법으로는 열 결합, 화학 또는 용매 결합, 수지 결합, 기계식 니들링, 수력식 니들링, 스티치결합 등이 있다.
본원에서 사용된 "다성분 필라멘트" 및 "다성분 섬유"라는 용어는 함께 방사되어 단일 필라멘트 또는 섬유를 형성한 2종 이상의 구분되는 중합체로 구성된 임의의 필라멘트 또는 섬유를 가리킨다. 본 발명의 방법은 단섬유(스테이플 섬유) 또는 연속 필라멘트를 부직웹에 사용하여 수행할 수 있다. 본원에서 사용된 "필라멘트"라는 용어는 연속 필라멘트를 기재하기 위해 사용되는 반면 "섬유"라는 용어는 연속 필라멘트 및 불연속(스테이플) 섬유를 모두 포함한다. "구분되는 중합체"라는 용어는 2종 이상의 각 중합체 성분이 다성분 섬유의 단면상에서 실질적으로 일정하게 위치하는 구분되는 구역에 배열되고 섬유의 길이를 따라 실질적으로 연속적으로 연장된 것을 의미한다. 다성분 섬유는 중합체 재료의 균일한 용융 블렌드로부터 압출되어 구분되는 중합체 구역이 형성되지 않는 섬유와는 구분된다. 본원에 사용될 수 있는 2종 이상의 구분되는 중합체 성분은 화학적으로 상이하거나, 또는 화학적으로는 동일하나 물리적 성질, 예컨대, 점착성, 고유점도, 용융점도, 다이 스웰 (die swell), 밀도, 결정화도 및 융점 또는 연화점이 상이한 중합체일 수 있다. 다성분 섬유 중의 1종 이상의 중합체 성분은 상이한 중합체들의 블렌드일 수 있다. 본 발명에 유용한 다성분 섬유는 측방향 편심성 단면을 가진다. 즉, 중합체 성분들이 섬유의 단면상에서 편심 관계로 배열되어 3차원 나선권축을 발생시킬 수 있다. 바람직하게는, 다성분 섬유는 2종의 구분되는 중합체로 구성되고, 편심 쉬쓰-코어 또는 사이드-바이-사이드 배열의 중합체를 갖는 이성분 섬유이다. 가장 바람직하게는, 다성분 섬유는 사이드-바이-사이드 이성분 섬유이다. 이성분 섬유가 편심 쉬쓰-코어 형태일 때는, 저융점 중합체를 쉬쓰로 하여, 열처리하여 3차원 나선권축을 발생시킨 후의 부직포의 열 점 결합을 용이하게 하는 것이 바람직하다.
본원에 사용된 "스펀본드" 필라멘트라는 용어는 용융된 열가소성 중합체 재료를 복수개의 미세하고 통상 원형의 방사구 모세관으로부터 압출시키면서 이렇게 압출되는 필라멘트의 직경을 연신에 의해 신속하게 감소시킴으로써 형성한 필라멘트를 의미한다. 다른 섬유 단면 모양, 예컨대, 타원형, 다엽형 (multi-lobal) 등을 사용할 수 있다. 스펀본드 필라멘트는 일반적으로 연속상이고, 약 5 마이크로미터 초과의 평균 직경을 갖는다. 스펀본드 웹은 당업계에 공지된 방법을 사용하여, 방사된 필라멘트를 수집 표면, 예컨대, 천공 스크린 또는 벨트 상에 랜덤하게 퇴적시켜 형성한다. 스펀본드 웹은 일반적으로 당업계에 공지된 방법으로 결합시키며, 예컨대, 웹을 스펀본드 부직포 표면 전체에 위치한 복수개의 분리된 열 결합점, 선 등에서 열에 의해 점 결합시킨다.
본원에 사용된 "실질적으로 비결합된 부직웹"은 섬유간 결합이 거의 또는 전혀 없는 부직웹을 말한다. 즉, 웹 중의 섬유들은 결합 또는 엉킴이 실질적으로 없기 때문에 웹으로부터 개별적으로 제거될 수 있다. 본 발명의 방법에서는, 부직웹 중의 섬유들이 3차원 나선권축의 활성화 동안 및 그 전에 임의의 유의한 정도로 결합되지 않게 하여, 권축 발생이 결합에 의해 부여되는 억제력에 의해 저해되지 않게 하는 것이 중요하다. 일부 경우, 웹의 응집성 또는 취급성을 개선하기 위해 열 처리전에 웹을 낮은 수준으로 예비통합시키는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 예비통합의 정도는 본 발명의 방법의 열처리 단계 동안의 상기 예비통합된 부직웹의 면적 수축율이, 권축 발생 전에 예비통합시키지 않고 동일한 조건하에 열처리한 동일 부직웹의 면적 수축율의 90％ 이상, 바람직하게는 95％ 이상이도록 충분히 낮아야 한다. 웹의 예비통합은 매우 경미한 기계적 니들링을 사용하거나 또는 비가열 직물을 비가열 닙, 바람직하게는 2개의 물림 롤의 닙에 통과시킴으로써 달성할 수 있다. 부직웹은 다성분 섬유의 잠재적 나선권축을 활성화시키기 위한 열처리를 거치는 동안 실질적으로 비결합된 상태를 유지하여야 한다. 다성분 섬유의 권축 활성화 동안 웹의 온도가 웹 중의 섬유들 간의 결합을 유발할 정도로 높아서는 안된다. 권축 활성화 동안의 온도는 다성분 섬유 중의 최저융점 성분 또는 웹에 첨가된 임의의 결합제 섬유 및 결합제 분말의 융점보다 적어도 20℃ 더 낮게 유지하는 것이 바람직하다. 대부분의 나선권축성 섬유는 40℃ 내지 100℃에서 나선권축 형태를 형성하도록 유도 또는 활성화되므로, 웹 중의 결합제 성분은 약 120℃ 이상의 융점을 갖는 것이 바람직하다.
본원에 사용된 "기계방향 (MD)"이라는 용어는 실질적으로 비결합된 부직웹이 생성되는 방향을 가리킨다. "교차방향 (XD)"라는 용어는 일반적으로 기계방향에 수직인 방향을 가리킨다. MD 섬유 배향 대 XD 섬유 배향의 비는 결합된 웹의 MD 인장강도를 XD 인장강도로 나누어 계산한다. 잠재적 나선권축을 보유하는 섬유를 함유하는 웹에서, 초기 배향 비는 잠재적 나선권축의 활성화없이 형성된 결합된 웹의 MD 대 XD 인장강도 비를 측정함으로서 계산한다. MD 및 XD 배향의 균형의 개선은 본 발명의 방법에 따라 열처리한 나선권축성 섬유 및 비나선권축성 섬유의 블렌드를 포함하는 웹을 결합시켜 형성한 웹의 MD 대 XD 강도의 비를, 실질적으로 동일한 조건하에서 열처리한 동일한 비나선권축성 섬유 100％로 구성되고 실질적으로 동일 기초 중량을 갖는 비교용 결합 웹의 MD 대 XD 강도의 비와 비교함으로써 측정할 수 있다.
본 발명은 잠재적인 3차원 나선권축을 갖는 측방향 편심성 다성분 섬유 또는 필라멘트 약 5 내지 40 중량％를, 잠재적 나선권축을 갖지 않는 섬유 또는 필라멘트의 비결합 웹에 혼입하여 부직웹의 기계방향 및 교차방향 특성의 균형을 개선하는 방법에 관한 것이다. 블렌딩된 섬유의 웹을 가열하여, 섬유가 실질적으로 동일하고 균일하게 권축되어 섬유간 결합이나 웹과 다른 표면 사이의 기계적 마찰이나 다성분 섬유의 권축 형성을 저해할 수 있는 다른 효과에 의해 저해됨 없이, 그의 모든 권축 능력을 발생시킬 수 있도록 허용하는 "자유 수축" 조건하에서 나선권축을 활성화시킨다.
본 발명은 또한 부직웹은 표면 속도를 또한 가지며, 자유 수축 가열 단계가
실질적으로 비결합된 부직웹을 제1 이송 표면 속도를 갖는 제1 이송 표면상으로 이송하는 단계;
실질적으로 비결합된 부직웹을 제1 이송 표면으로부터 전달 구역을 통해 제2 이송 표면 속도를 갖는 제2 이송 표면으로 전달하며, 실질적으로 비결합된 부직웹을 이송 표면과 접촉시키지 않고 전달 구역을 통해 이송하는 단계;
전달 구역에서 열처리를 수행하여, 웹이 전달 구역을 통해 이송됨에 따라 다성분 섬유의 권축을 발생시켜 웹 표면 속도를 감소시키는 단계; 및
열처리된 실질적으로 비결합된 부직웹이 전달 구역에서 나올 때 이 웹을 제1 이송 표면 속도보다 낮은 표면 속도를 갖는 제2 이송 표면으로 전달하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 제2 이송 표면 속도는 열처리된 실질적으로 비결합된 부직웹이 전달 구역에서 나와 제2 이송 표면에 접촉할 때의 이 웹의 표면 속도와 대략 동일하게 선택될 수 있다. 실질적으로 비결합된 부직웹은 전달 구역을 통해 자유 낙하시키거나 또는 웹 아래로부터 기체를 송풍하여 웹을 부유시킴으로써 전달 구역을 통해 이송할 수 있다. 또한 상기 방법은 열처리된 웹이 전달 구역에서 나온 후, 열처리된 웹을 결합시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
또한 자유 수축 가열 단계는
실질적으로 비결합된 부직웹을 제1 이송 표면 속도를 갖는 제1 이송 표면상으로 이송하는 단계;
실질적으로 비결합된 부직웹을 전달 구역을 통해 제2 이송 표면 속도를 갖는 제2 이송 표면으로 전달하며, 실질적으로 비결합된 부직웹이 전달 구역을 통해 이송됨에 따라 감소하는 부직 표면 속도를 갖는 단계;
실질적으로 비결합된 부직웹을 2개 이상의 일련의 구동 롤 상에서 전달 구역을 통해 이송시키며, 각 구동 롤은 웹이 전달 구역을 통해 이동함에 따라 점진적으로 감소하는 원주선속도를 갖는 단계;
전달 구역에서 열처리를 수행하여, 웹이 전달 구역을 통해 이송됨에 따라 다성분 섬유의 권축을 발생시켜 웹 표면 속도를 감소시키는 단계; 및
열처리된 실질적으로 비결합된 부직웹이 전달 구역에서 나올 때 이 웹을 제1 이송 표면 속도보다 낮은 표면 속도를 갖는 제2 이송 표면으로 전달하는 단계를 포함할 수 있다. 각 롤의 원주선속도는 각 롤에 접촉하는 부직포 표면 속도와 대략 동일하며, 제2 이송 표면 속도는 열처리된 실질적으로 비결합된 부직웹이 전달 구역에서 나와 제2 이송 표면에 접촉할 때의 이 웹의 표면 속도와 대략 동일하게 선택될 수 있다. 인접 롤의 원주선속도는 바람직하게는 20％ 미만, 보다 바람직하게는 10％ 미만으로 변할 수 있다. 또한 상기 단계 이외에, 열처리된 웹이 전달 구역에서 나온 후, 열처리된 웹을 결합시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
다성분 섬유가 가열 단계에서 나선권축을 발생시킴에 따라, 다성분 섬유는 섬유 축 방향으로 수축하고, 다성분 섬유에 의해 구속된 (engaged) 비나선권축성 섬유들을 다성분 섬유의 수축에 대해 직각 방향으로 재배향시킨다. 이것을 도 4a 및 4b에 개략적으로 나타내었다. 부직웹 (40)은 도 4a에서 낮은 수준의 초기 나선권축을 갖는 것으로 나타낸 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 섬유 (42), 및 비나선권축성 섬유 (44)를 포함한다. 웹 (40) 중의 섬유는 주로 기계방향으로 배향되어 있다. 나선권축성 섬유 (42)는 예를 들어 가열에 의해 활성화될 때 도 4b에 나타낸바와 같이 나선권축을 발생시킨다. 나선형 권축 섬유 (42')는 그의 길이 방향을 따라 하나 이상의 점 (46)에서 비나선권축성 섬유 (44)를 구속하여, 감속 도프 (doff) 롤러가 카디드 웹의 섬유를 압축하고 재배향시키는 것과 상당히 동일한 방식으로 웹을 그의 전체 길이 방향을 따라 효과적으로 압축시키고 웹 섬유의 재배향을 압축에 대해 직각방향으로 강제한다. 도 4a에 나타낸 바와 같이 섬유가 카디드 웹에서처럼 주로 웹의 기계방향으로 배향된 경우, 비나선형 권축 섬유가 다성분 섬유의 잠재적 나선권축의 활성화 동안에 재배향되어 배향의 균형을 다소 교차방향으로 이동시키므로, 기계방향 대 교차방향 인장강도의 비가 1의 값에 보다 가깝게 근접한다. 도 4b에 나타낸 바와 같이, 비나선권축성 섬유 (44)는 권축 활성화 전보다 권축 활성화 후에 웹의 기계방향으로 배향된 정도가 더 낮다. 나선권축성 다성분 섬유를 약 25％ 초과의 수준으로 함유하는 웹에서, 부직포의 신장성의 상당한 증가가 또한 달성될 수 있다. 그러나, 이는 필수적이지는 않으며, 본 발명의 방법의 다성분 섬유 또는 필라멘트의 주 기능은 웹 중의 다른 섬유 또는 필라멘트를 재배향시키는 것이다.
수축 능력이 상이한 2종 이상의 합성 성분을 포함하는 측방향 편심성 다성분 섬유는 당업계에 공지되어 있다. 그러한 섬유는 섬유를 본질적으로 장력이 없는 상태에서 수축 조건에 노출시켜 권축을 활성화시킬 경우 나선권축을 형성한다. 권축의 양은 섬유 중 중합체 성분 사이의 수축율의 차이에 직접적으로 관련된다. 다성분 섬유를 사이드-바이-사이드 형태로 방사할 경우, 권축 활성화 후 형성되는 권축 섬유는 나선의 내부에 고수축 성분을 가지고, 나선의 외부에 저수축 성분을 갖 는다. 그러한 권축을 본원에서 나선권축이라고 언급한다. 그러한 권축은 일반적으로 2차원 권축을 갖는 기계적 권축 섬유, 예컨대, 스터퍼-박스 권축 섬유와는 구분된다.
다양한 열가소성 중합체를 나선권축성 다성분 섬유의 성분으로서 사용할 수 있다. 나선권축성 다성분 섬유의 형성에 적합한 열가소성 수지의 조합의 예는 결정질 폴리프로필렌/고밀도 폴리에틸렌, 결정질 폴리프로필렌/에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트/고밀도 폴리에틸렌, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)/폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)/폴리(부틸렌 테레프탈레이트) 및 나일론 66/나일론 6이다.
고수준의 3차원 나선권축 및 수축력을 얻기 위해서는, 다성분 섬유의 중합체 성분을 본원에 참고로 인용된 에반스 (Evans)의 교시에 따라 선택하는 것이 바람직하다. 에반스의 특허에는 중합체 성분들이 부분결정질 폴리에스테르이고, 그 중의 제1 성분은 그의 결정질 영역 중의 화학적 반복단위가 그의 완전히 펼쳐진 화학적 반복 단위 형태의 길이의 90％를 초과하지 않는 펼쳐지지 않은 안정한 형태를 가지며, 제2 성분은 그의 결정질 영역 중의 화학적 반복단위가 그의 완전히 펼쳐진 화학적 반복단위 형태의 길이에 보다 가깝게 근접한 형태를 갖는 이성분 섬유가 기재되어 있다. 에반스의 필라멘트의 정의에서 사용된 "부분결정질"이라는 용어는 수축 능력이 사라지는 완전 결정성이라는 제한적 상황을 본 발명의 범주에서 배제하는 역할을 한다. "부분결정질"이라는 용어에 의해 정의되는 결정성의 양은 약간의 결정성만이 존재하는 최소 수준 (즉, X-선 회절법에 의해 최초로 감출가능한 수준) 및 완전 결정성에 임의의 양만큼 미달하는 최대 수준을 갖는다. 완전히 펼쳐진 폴리에스테르의 적합한 예는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트), 폴리(시클로헥실 1,4-디메틸렌 테레프탈레이트), 이들의 공중합체, 및 에틸렌 테레프탈레이트와 에틸렌 술포이소프탈레이트의 나트륨염의 공중합체이다. 펼쳐지지 않은 폴리에스테르의 적합한 예는 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트), 폴리(테트라메틸렌 테레프탈레이트), 폴리(트리메틸렌 디나프탈레이트), 폴리(트리메틸렌 비벤조에이트), 및 이들과 에틸렌 나트륨 술포이소프탈레이트의 공중합체 및 선택된 폴리에스테르 에테르이다. 에틸렌 나트륨 술포이소프탈레이트 공중합체를 사용할 경우, 이것은 적은 성분인 것이 바람직하며, 5 몰％ 미만, 바람직하게는 약 2 몰％ 미만의 양으로 존재한다. 특히 바람직한 실시양태에서, 2종의 폴리에스테르는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 및 폴리(트리메틸렌 테레프탈레이트)이다. 에반스의 이성분 필라멘트는 일반적으로 스프링과 같이 작용하고 신장력이 적용 및 이완될 때마다 되돌아가는 고도의 나선권축을 갖는다. 본 발명에 사용하기에 적합한 다른 부분결정질 중합체로는 펼쳐진 형태로 결정화되는 신디오탁틱 폴리프로필렌 및 펼쳐지지 않은 나선형 형태로 결정화되는 이소탁틱 폴리프로필렌이 있다.
바람직한 실시양태에서, 부직웹을 형성하는 다성분 섬유의 표면의 적어도 일부는 열 결합성 중합체로 제조된다. 열 결합성이란, 부직웹을 형성하는 다성분 섬유를 충분한 정도의 열 및(또는) 초음파 에너지에 노출시킬 경우, 열이 가해지는 결합점에서 열 결합성 중합체의 용융 또는 부분적 연화로 인해 섬유들이 서로 접착되는 것을 의미한다. 중합체 성분은 열 결합성 성분이 다른 중합체 성분의 융점보 다 적어도 20℃ 더 낮은 용융 온도를 갖도록 선택하는 것이 바람직하다. 그러한 열 결합성 섬유를 형성하기에 적합한 중합체는 영구적으로 가융성이고, 전형적으로는 열가소성인 것으로 언급된다. 적합한 열가소성 중합체의 예로는 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아미드가 있으나 이에 제한되지는 않으며, 단독중합체 또는 공중합체 및 이들의 블렌드일 수 있다. 다성분 섬유가 편심 쉬쓰-코어 섬유일 때, 결합된 부직포를 형성하기 위해 열 결합 방법을 사용할 경우, 저융점 또는 저연화 중합체가 섬유의 쉬쓰를 형성하는 것이 바람직하다.
본 발명의 재배향된 웹은 수지 결합, 연속 열 결합, 불연속 열 결합 또는 화학적 결합을 포함하는 임의의 방법으로 결합될 수 있다. 이들은 또한 수력식 니들링 (즉, 스펀레이싱) 또는 기계식 니들링 (니들-펀칭)에 의해 결합하여도 기계적 특성의 최종 균형에서 동일한 개선을 얻을 수 있다. 실제로, 균형잡힌 섬유 배향을 갖는 엉킨 웹은 본 발명의 방법에 따라 재배향되지 않고 주로 기계방향 배향을 갖는 웹에 비해 훨씬 더 양호한 풀림 저항성 및 균형잡힌 강도를 갖는 경향이 있다. 본 발명에 유용한 실질적으로 비결합된 섬유 웹은 당업계에 공지된 방법을 사용하여 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 섬유와 나선권축을 형성하지 않는 섬유의 블렌드로부터 제조할 수 있다. 임의의 스테이플 또는 연속 플라멘트 조합을 사용할 수 있다.
잠재적인 3차원 나선권축을 갖는 다성분 섬유와 나선권축을 발생시키지 않는 섬유와의 블렌드를 함유하는 실질적으로 비결합된 스테이플 섬유 웹은 공지된 방법, 에컨대, 카딩 또는 에어-레잉을 이용하여 제조할 수 있다. 잠재적 나선권축을 보유하지 않고 따라서 나선권축성 다성분 섬유와의 블렌드에 사용하기에 적합한 스테이플 섬유로는 면, 양모 및 실크와 같은 천연섬유 및 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐리덴 클로라이드 및 폴리우레탄을 포함하는 합성섬유가 있다. 비나선권축성 스테이플 섬유는 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 섬유와 동일한 길이를 가질 수 있다. 잠재적 나선권축을 갖는 섬유가 비나선권축성 섬유보다 더 긴 것이 바람직하다. 긴 나선권축성 다성분 섬유가 짧은 섬유보다 더 효율적인데, 이는 섬유가 수축하여 비나선권축성 섬유를 잡아당길 때 긴 섬유가 더 많은 수의 웹 섬유를 동시에 구속할 수 있기 때문이다. 바람직한 실시양태에서, 나선권축성 다성분 섬유는 2 내지 3 인치 (5 내지 7.6 cm)의 길이를 가지며, 비나선권축성 스테이플 섬유는 0.5 내지 1.5 인치 (1.3 내지 3.8 cm)의 길이를 갖는다.
상기 상이한 스테이플 섬유들은 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 섬유가 충분한 수의 비나선형권축성 섬유와 접촉하여 권축 활성화 단계 동안 그들의 재배열시키고 목적한 정도의 재배향 및 특성 균형의 향상을 달성하도록 웹 중에서 실질적으로 균일하게 상호혼합되어야 한다. 스테이플 섬유 블렌드는 웹 형성 전에 제조하거나, 또는 웹 형성 단계 그 자체 동안에 섬유를 블렌딩할 수 있다. 스테이플 웹은 바람직하게는 3차원 나선권축을 발생시킬 수 있는 다성분 섬유를 바람직하게는 약 5 내지 40 중량％, 보다 바람직하게는 약 10 내지 25 중량％, 가장 바람직하게는 약 10 내지 15 중량％로 함유하며, 비나선권축성 섬유를 이에 상응하게 함유한다.
본 발명의 바람직한 실시양태에서, 스테이플 웹은 카딩기 또는 가네팅 (garnetting)기를 사용하여 제조된 카디드 웹이다. 다성분 스테이플 섬유를 형성하는데 사용되는 중합체 성분은 바람직하게는 구분되는 중합체 성분들 사이에 충분한 상호결합이 존재하여 카딩 공정에서 성분들이 실질적으로 분리되지 않도록 선택한다. 카디드 웹의 스테이플 섬유는 주로 기계방향으로 배향되며, 본 발명의 방법에 따라 재배향시키지 않은 전형적인 카디드 웹의 MD 대 XD 배향의 비는 일반적으로 약 4:1 내지 10:1이다. 카디드 웹을 형성하는데 사용되는 다성분 스테이플 섬유는 약 0.5 내지 6.0의 데니어/필라멘트, 약 0.5 인치(1.27 cm) 내지 4 인치(10.1 cm)의 섬유 길이, 및 권축계수 (CI) = 8 ~ 15％ 및 권축발생(CD) = 40 ~ 60％의 권축 특성을 갖는 것이 바람직하다. 상기 CI 범위가 바람직하다. 카딩에 있어서, 스테이플 섬유는 45％ 이하의 CI를 갖는 것이 바람직하다. CI와 CD의 관계는 하기에 주어진다. 이들 권축 특성은 하기 실시예 전의 시험 방법에서 정의된다. 바람직하게는, 다성분 섬유의 초기 권축은 섬유 제조 공정 동안 섬유의 잠재적 나선권축을 부분적으로 발생시킴으로써 형성된다. 이것은 섬유 방사 및 연신 공정 동안 장력 및 온도를 조절하여 섬유를 이완시킴으로써 달성된다. 별법으로, 다성분 섬유를 카딩 전에 기계적으로 권축시켜 가공성을 증가시킬 수 있다.
단일 카드 또는 가네트로부터 얻어진 웹을 복수개 중첩시켜 의도하는 최종 용도에 충분한 두께 및 균일성을 갖는 웹을 만들 수 있다. 또한, 복수개의 층들은 카디드 웹 층들을 섬유 배향 방향이 일정 각도로 배치되도록 교대로 퇴적시켜 크로스-래핑된 웹을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 층들은 개재되는 층에 대해 90도 각도로 배치될 수 있다. 다수의 층을 포함하는 크로스-래핑된 무거운 웹에서, 배 향은 단일층의 경우의 MD 배향된 웹으로부터 섬유가 전체적으로 교차방향으로 더 많이 배향된 크로스-래핑된 웹으로 이동할 수 있다. 이 경우, 본 발명의 방법은 교차방향으로부터 기계방향으로의 섬유 재배향을 유발한다.
통상의 에어-레잉법에 의해 제조된 스테이플 웹을 사용할 수도 있다. 에어-레잉법에서는, 스테이플 섬유의 블렌드를 공기 스트림 내로 방출하고 공기의 흐름에 의해 천공 표면으로 안내하여 그 위에 섬유를 안착시킨다. 에어-레이드 웹의 섬유는 카디드 웹에서보다는 상당히 더 랜덤화되나, 일반적으로 기계방향의 섬유 배향이 다소 더 높다. 본 발명의 방법에 따라 재배향시키지 않은 에어-레이드 웹은 일반적으로 MD 대 XD 배향의 비가 약 1.5:1 내지 2.5:1이다. 스테이플 웹은 예를 들어 매우 약한 기계적 니들링에 의해, 또는 직물을 2개의 평평한 롤 또는 2개의 물림 롤에 의해 형성된 닙에 통과시킴으로써 경미하게 예비통합시켜 웹 응집성을 개선하고 취급을 용이하게 할 수 있다. 그러나, 예비통합의 정도는 부직웹이 실질적으로 비결합된 상태를 유지하도록 충분히 낮아야 한다.
다성분 섬유의 잠재적 나선권축의 활성화는 자유 수축 조건하에서 섬유의 재배향을 일으키는 나선권축 발생을 달성하기에 충분한 온도로 열처리하여 달성될 수 있다. 열은 복사열, 대기 스트림 또는 고온의 공기의 형태로 제공할 수 있다. 열처리 단계는 인-라인 수행되거나 또는 스테이플 웹을 권취한 후 나중에 웹의 가공시에 열처리할 수 있다. 본 발명의 방법에 따라 처리된 크로스-래핑되지 않은 카디드 스테이플 웹은 일반적으로 MD 대 XD 배향의 비가 약 10:1 내지 4:1인 초기 웹에 비해 MD 대 XD 배향의 비가 약 2:1이다. 본 발명에 따라 처리된 에어-레이드 웹은 일반적으로 MD 대 XD 배향의 비가 약 1.5:1 내지 2.5:1인 출발 에어-레이드 웹에 비해 MD 대 XD 배향의 비가 약 1:1에 가깝다.
비나선권축성 필라멘트와 동시방사된 나선권축성 필라멘트를 함유하는 연속 필라멘트 웹을 또한 본 발명에 사용할 수 있다. 연속 필라멘트 웹은 당업계에 공지된 스펀본드 공정을 사용하여 제조할 수 있다. 연속 필라멘트 웹은 또한 예비형성된 필라멘트의 퇴적에 의해 제조할 수도 있다. 예를 들어, 데이비스 (Davies)는 연속 모노필라멘트를 다수개의 보빈으로부터 풀어낸 후, 홈이 파인 표면을 갖는 2개의 공급 롤 사이를 통과시켜 와이어 메쉬 컨베이어 상으로 전달하는 방법을 기술하였다. 필라멘트를 컨베이어 벨트 상에 퇴적시키는 속도는 벨트의 표면 속도보다 빠르므로 필라멘트는 벨트상에 퇴적될 때에 웹을 형성하게 된다. 데이비스의 방법은 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 필라멘트를 몇몇 보빈으로부터 풀어내고, 나머지 보빈으로부터 비나선권축성 필라멘트를 풀어냄으로써 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 필라멘트가 웹의 5 내지 40 중량％를 포함하도록 변형할 수 있다. 스펀본드 공정에서, 몇몇 스핀 팩은 단성분 필라멘트 또는 다른 비나선권축성 다성분 필라멘트를 형성하도록 고안하는 반면, 나머지 스핀 팩은 나선권축성 다성분 필라멘트를 형성하도록 고안할 수 있다. 다성분 필라멘트는 일반적으로 2종 이상의 중합체 성분을 용융된 스트림으로서 독립된 압출기로부터 1열 이상의 다성분 압출 오리피스(orifice)를 포함하는 방사구를 포함하는 스핀 팩으로 공급함으로써 제조한다. 방사구 오리피스 및 스핀 팩 디자인은 목적하는 단면 및 데니어/필라멘트를 갖는 필라멘트가 제공되도록 선택한다. 연속 필라멘트 웹은 3차원 나선권축을 발생시킬 수 있는 다성분 필라멘트를 바람직하게는 약 5 내지 25 중량％, 보다 바람직하게는 약 10 내지 20 중량％ 포함하며, 비나선권축성 섬유를 이에 상응하게 포함한다. 스펀본드 다성분 연속 필라멘트는 바람직하게는 권축계수 (CI)가 약 60％ 이하인 것을 특징으로 하는 초기 나선권축 수준을 갖는다. 나선권축성 섬유 (스테이플 또는 연속)는 ％CD- ％CI의 양이 15％ 이상, 보다 바람직하게는 25％ 이상이 되게 하는 권축 발생 (CD) 값을 특징으로 한다. 바람직하게는, 필라멘트는 약 0.5 내지 10.0의 데니어/필라멘트(dpf)를 갖는다. 웹 중의 다성분 필라멘트가 이성분 필라멘트일 경우, 각 필라멘트 중의 2종의 중합체 성분의 비는 일반적으로 부피 기준으로 (예를 들어, 계량 펌프 속도의 비로 측정하여) 약 10:90 내지 90:10, 보다 바람직하게는 약 30:70 내지 70:30, 가장 바람직하게는 약 40:60 내지 60:40이다.
통상적인 스펀본드 공정에서, 필라멘트는 방사구로부터 아래로 움직이는 필라멘트의 커튼으로서 방출되어, 급랭 구역을 통과하면서 예를 들어 필라멘트 커튼의 한쪽 또는 양쪽의 송풍기에 의해 공급되는 교차유동 급랭 공기에 의해 냉각된다. 방사구에 교호하는 열로 위치하는 압출 오리피스는 급랭 구역의 "차폐 (shadowing)", 즉, 한 열의 필라멘트가 인접한 열의 필라멘트를 급랭 공기로부터 차단하는 것을 피하기 위해 서로에 대해 엇갈려 있을 수 있다. 급랭 구역의 길이는 필라멘트가 급랭 구역에서 나갈 때 서로 달라붙지 않을 정도의 온도로 냉각되도록 선택한다. 일반적으로, 필라멘트가 급랭 구역의 출구에서 완전히 고화될 필요는 없다. 급랭된 필라멘트는 일반적으로 방사구 아래에 위치한 섬유 인취 장치 또는 흡인기 (aspirator)를 통과한다. 상기 섬유 인취 장치 또는 흡인기는 당업계에 널리 공지되어 있고, 일반적으로, 통로의 측면에서 유입되어 통로 아래로 흐르는 흡인 공기에 의해 필라멘트가 인취되는 수직 연신 통로를 포함한다. 흡인 공기는 인취 장력을 제공하여 필라멘트를 방사구 판 표면 부근에서 인취시키고 급랭된 필라멘트를 이송하여 섬유 인취 장치 아래에 위치하는 천공 형성 표면상에 퇴적시킨다.
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별법으로, 급랭 구역과 흡인 젯 사이에 배치된 구동 인취 롤을 사용하여 섬유를 기계적으로 인취할 수도 있다. 이 경우, 필라멘트를 방사구판 부근에서 인취시키는 인취 장력은 인취 롤에 의해 제공되며, 인취 롤은 또한 인취 롤 사이로 필라멘트를 연신시키고, 흡인 젯은 필라멘트를 아랫쪽의 웹 형성 표면상에 퇴적시키는 순방향 젯으로서 기능한다. 진공을 형성 표면 아래에 위치시켜 흡인 공기를 제거하고 필라멘트를 형성 표면으로 인취시킬 수 있다. 공정 조건은 예를 들어 인취 장력 이완 후 섬유가 노출되는 온도를 낮춤으로써 나선권축성 필라멘트가 방사 공정 동안 상당한 나선권축을 발생시키지 않도록 선택한다. 스펀본드 웹 중 필라멘트는 일반적으로 랜덤 패턴으로 퇴적된다. 그러나, 통상 기계방향 배향이 교차방향의 배향보다 다소 더 높으며, 권축 발생 활성화 전의 MD 대 XD 배향의 비는 전형적으로 약 1.5:1이다. 본 발명의 방법에 따라서 필라멘트가 재배향되도록 처리된, 잠재적 나선권축을 갖는 필라멘트와 비나선권축성 필라멘트의 블렌드를 포함하는 스펀본드 웹은 일반적으로 MD 대 XD 배향의 비가 1:1에 가깝다.
통상적인 스펀본드 공정에서, 스펀본드 웹은 일반적으로 형성된 후 및 롤 상에 감기기 전에 예를 들어 비결합 웹을 가열된 캘린더의 닙을 통과시켜 인-라인 결 합된다. 그러나, 본 발명에서, 스펀본드 웹은 실질적으로 비결합 상태로 남아 있고, 다성분 섬유의 3차원 나선권축을 활성화하기 위한 열처리 동안에 실질적으로 비결합된 상태를 유지한다. 비결합 스펀본드 웹이 일반적으로 이후 가공에서 취급되기에 충분한 응집성을 가지기 때문에 일반적으로 예비통합이 필요하지 않다. 원할 경우, 예를 들어 열처리 전에 냉각 캘린더링함으로써 웹을 예비통합할 수 있다. 스테이플 웹의 경우, 임의의 예비고화는 연속 필라멘트 웹이 실질적으로 비결합된 상태를 유지하도록 낮은 수준이어야 한다. 다성분 섬유의 잠재적 나선권축을 활성화시키기 위한 열처리는 인-라인 수행되거나, 또는 실질적으로 비결합된 웹을 감고 이후 공정에서 열처리할 수 있다.
비나선권축성 스테이플 웹은, 본 발명의 방법을 사용하여, 장력을 받거나 또는 부분적으로 이완된 길이방향으로 배향된 나선권축성 다성분 필라멘트의 열을 카드 도퍼 (card doffer)로부터 수집 벨트 상으로 나오는 카드 웹의 아래, 또는 수집 벨트 상에 퇴적된 카드 웹의 층들 사이에 위치시킴으로써 재배향시킬 수 있다. 다성분 필라멘트는 실질적으로 기계방향으로 배향된 연속 필라멘트의 열을 포함할 수 있다. 도 1, 2 또는 3에 나타낸 공정과 같은 본 발명의 방법에 따라 복합재가 자유 수축되도록 허용될 경우, 다성분 필라멘트가 비나선권축성 스테이플 섬유를 구속하는 나선권축을 발생시키고 스테이플 섬유를 교차방향쪽으로 재배향시킨다. 이것은 비나선권축성 웹의 기초 중량이 약 4 oz/yd2 (136 g/m2) 이하일 경우에 발생한다. 보다 무거운 기초 중량 (즉, 4 oz/yd2 초과)의 웹을 재배향시키기 위해서는, 자유수축 전에, 배합된 나선권축성 필라멘트 열 및 비나선권축성 웹을 중간 정도의 압축, 경미한 기계적 니들링 등으로 예비통합시키는 것이 이로울 수 있다. 또한, 스테이플 웹과 배합하기 전에 열 중의 다성분 필라멘트가 부분적으로 발생된 나선권축을 갖게 하는 것이 이로울 수도 있다.
다성분 섬유의 잠재적 나선권축은 실질적으로 비결합된 웹을 "자유수축" 조건하에서 가열함으로써 활성화된다. 권축 활성화 단계 동안, 웹의 치수는 일반적으로 수축되며, 가장 큰 수축은 전체 섬유의 최대 초기 배향의 방향에서 일어난다. 웹 수축의 정도는 초기 섬유 배향 및 부직웹 중 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 섬유의 중량％에 따라 달라진다. 가열 단계 동안, 웹의 길이는 최대 초기 배향의 방향으로 바람직하게는 약 10％ 이상, 보다 바람직하게는 약 15％ 이상, 가장 바람직하게는 약 15％ 내지 40％만큼 수축된다. 본원에 사용되는 "최대 초기 배향의 방향"이라는 용어는 기계방향 또는 교차방향 중 어느 하나를 가리키며, 결합 후 열처리되지 않은 출발 웹에 대해 기계방향 및 교차방향 둘다로 인장강도를 측정함으로써 측정된다. 최대 초기 배향의 방향은 가장 높은 인장강도가 측정되는 방향 (MD 또는 XD)이다. 크로스-래핑되지 않은 카디드 웹, 에어-레이드 웹 및 스펀본드 웹의 최대 배향의 방향은 일반적으로 기계방향이다. 크로스-래핑된 스테이플 웹에 대한 최대 초기 배향의 방향은 일반적으로 교차방향이다. 직물 내에서 최소 초기 배향의 방향은 최대 초기 배향의 방향에 대해 실질적으로 수직일 것임을 알아야 한다.
"자유수축" 조건이란, 웹이 나선권축 발생 및 이에 상응하는 섬유의 재배향 및 웹의 수축을 억제하는 표면과 실질적으로 접촉하지 않는 것을 의미한다. 즉, 웹에 작용하여 다성분 섬유의 권축 및 비나선권축성 섬유의 재배향을 실질적으로 저해하거나 또는 지연시키는 기계적 힘이 실질적으로 없는 상태이다. 본 발명의 방법에서, 직물은 바람직하게 권축 활성화 단계 동안 임의의 표면에 접촉하지 않는다. 별법으로, 열처리 단계 동안 부직웹과 접촉하는 임의의 표면은 이 표면과 접촉하여 연속적으로 수축되는 부직웹과 실질적으로 동일한 표면 속도로 이동시켜, 부직웹 수축을 저해하는 미찰력을 최소화한다. "자유수축"은 또한 부직포를 액체 매질 중에서 가열하여 수축시키는 공정을 특히 배제하는데, 이는 액체가 직물에 스며들어 섬유의 움직임 및 수축을 저해할 것이기 때문이다. 본 발명의 공정의 권축 활성 단계는 대기 스트림 또는 다른 가열 기체 매질 중에서 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 방법의 제1 실시양태에서 권축 활성화 단계를 실시하기에 적합한 장치의 개략적인 측면도이다. 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 섬유와 잠재적 나선권축을 갖지 않는 섬유의 블렌드를 포함하는 실질적으로 비결합된 부직웹 (10)은 제1 표면 속도로 이동하는 제1 벨트 (11)상에서 전달 구역 (A)로 이송된다. 전달 구역 (A)에서, 웹은 제2 표면 속도로 이동하는 제2 벨트 (12)의 표면에 접촉할 때까지 자유낙하한다. 제2 벨트의 표면 속도는 제1 벨트의 표면 속도보다 낮다. 실질적으로 비결합된 웹은 벨트 (11)에서 이탈된 후에 전달 구역을 통과해 자유낙하하면서 가열기 (13)으로부터의 열에 노출된다. 가열기 (13)은 뜨거운 공기를 제공하기 위한 송풍기, 적외선 가열원 또는 당업계에 공지된 다른 가열원, 예컨대, 마이크로웨이브 가열 또는 대기 스트림일 수 있다. 실질적으로 비결합된 웹은 전달 구역 (A)에서 임의의 외부 힘의 간섭 없이 다성분 섬유의 잠재적 나선권축이 활성화되어 웹이 수축될 정도로 충분하게 높은 온도로 가열된다. 전달 구역 중의 웹의 온도 및 웹이 벨트 (12)에 접촉하기까지 자유낙하하는 전달 구역내 거리는 가열된 웹이 벨트 (12)에 접촉할 때까지 원하는 권축 발생이 본질적으로 완료되도록 선택된다. 전달 구역의 온도는 웹이 열처리 동안 실질적으로 비결합된 상태를 유지하도록 선택해야 한다. 웹이 처음으로 벨트 (11)에서 이탈될 때, 웹은 벨트의 표면 속도와 실질적으로 동일하게 이동된다. 전달 구역에서 가해진 열에 의한 다성분 섬유의 잠재적 나선권축의 활성화로 인해 웹이 수축되므로, 웹의 표면 속도는 웹이 전달 구역 (A)를 지나는 동안에 감소될 수 있다. 벨트 (12)의 표면 속도는 웹이 전달 구역 (A)에 이탈되어 벨트 (12)에 접촉할 때 웹의 표면 속도에 가능한 한 일치되도록 선택한다. 열처리된 웹 (16)은 2개의 롤을 포함하며 이 중 하나가 원하는 점 결합 패턴으로 패턴화된 것인, 가열된 캘린더 (나타내지 않음)에 통과되어 열 점 결합될 수 있다. 결합 롤은 바람직하게는 웹의 연신을 피하기 위해 벨트 (12)의 속도보다 약간 낮은 표면 속도로 구동된다. 당업계에 공지된 다른 유형의 결합 장치가 결합 롤 대신 사용될 수도 있다. 별법으로, 열처리된 실질적으로 비결합된 부직웹을 결합없이 감고, 이후 웹의 가공시에 결합시킬 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제2 실시양태의 권축 활성화 단계에 사용되는 장치를 나타낸다. 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 섬유과 잠재적 나선권축을 갖지 않는 섬유의 블렌드를 포함하는 실질적으로 비결합된 부직웹 (20)은 제1 표면 속도를 갖는 제1 벨트 (21) 상에서 웹이 기체 상에 부유되는 전달 구역 (A)으로 이송되고, 이어서, 제2 표면 속도를 갖는 제2 벨트 (22)로 전달된다. 제2 표면 속도는 제1 표면 속도보다 낮다. 기체, 예컨대, 공기 또는 스트림이 공급 상자 (25)의 상부 표면의 개구를 통해 제공되어, 웹이 전달 구역을 통해 이송될 때 웹을 부유시킨다. 웹을 부유시키기 위해 제공되는 공기는 실온 (약 25℃)이거나 또는 권축 발생 및 웹 수축에 기여하도록 예비가열할 수 있다. 바람직하게는, 공기 또는 스트림은 웹을 흐트러뜨리지 않도록 공기 또는 증기 공급 상자의 상부 표면의 작고 조밀하게 이격된 개구로부터 나온다. 웹은 또한 웹의 아래에 배치된 롤러에 부착된 작은 베인 (vane)에 의해 발생된 공기 흐름 상에 부유될 수도 있다. 부유된 웹은 전달 구역 (A)에서 복사 가열기 (23) (또는 다른 적합한 가열원)에 의해 다성분 섬유의 잠재적 나선권축이 활성화되어 웹이 실질적으로 비결합된 상태를 유지하면서 수축되도록 하기에 충분한 온도로 가열된다. 전달 구역에서의 웹의 온도 및 전달 구역에서 웹이 이동하는 거리는 원하는 권축 발생 및 웹 수축이 제2 벨트 (22)와의 접촉 전에 본질적으로 완료되도록 선택된다. 제2 벨트의 표면 속도는 전달 구역 (A)에서 나오는 열처리된 웹 (26)의 표면 속도에 가능한 한 일치하도록 선택된다. 이 설비는 웹을 XD로, 또는 MD와 XD로 동시에 수축시키는데에 사용될 수 있다.
도 3은 본 발명의 제3 실시양태의 열 수축 단계에서 사용되는 장치를 나타낸다. 잠재적 나선권축을 갖는 다성분 섬유과 잠재적 나선권축을 갖지 않는 섬유의 블렌드를 포함하는 실질적으로 비결합된 부직웹 (30)은 제1 표면 속도를 갖는 제1 벨트 (31) 상에서 일련의 구동 롤 (34A) 내지 (34F)를 포함하는 전달 구역 (A)로 이송된다. 웹은 전달 구역 (A)를 통해 벨트 (31)의 제1 표면 속도보다 낮은 제2 표면 속도로 이동하는 벨트 (32)로 이송된다. 6개의 롤을 도면에 나타내었으나, 2개 이상의 롤은 필수적이다. 그러나, 롤의 수는 운전 조건 및 다성분 섬유에 사용 된 특정 중합체에 따라 달라질 수 있다. 실질적으로 비결합된 부직웹은 전달 구역 (A)에서 가열기 (33)에 의해 다성분 섬유의 나선권축이 활성화되어 웹이 실질적으로 비결합된 상태를 유지하면서 수축되도록 하기에 충분한 온도로 가열된다. 전달 구역에서의 웹의 온도 및 전달 구역에서 웹이 이동하는 거리는 원하는 웹 수축 및 권축 발생이 제2 벨트 (32)와의 접촉 전에 본질적으로 완료되도록 선택된다. 웹이 수축됨에 따라, 웹의 표면 속도는 전달 구역을 통해 이송되면서 감소한다. 롤 (34A) 내지 (34F)은 벨트 (31)에서 벨트 (32)로 이동하는 방향으로 점진적으로 느려지는 원주선속도 (peripheral linear speed)로 구동되며, 각 롤의 표면 속도는 각 롤의 원주선속도가 롤에 접촉하는 웹의 표면 속도의 2 내지 3％ 이내이도록 선택된다. 웹의 수축 속도는 일반적으로 공지되어 있지 않으며, 웹 구성, 사용 중합체, 공정 조건 등에 따라 달라지기 때문에, 개별 롤 (34A) 내지 (34F)의 속도는 공정 동안 각 롤의 속도를 조정함으로써 웹 수축을 최대화하고 웹 중의 불균일성을 최소화하도록 결정된다. 제2 벨트 (32)의 표면 속도는 가열된 웹 (36)이 전달 구역 (A)에서 나와 벨트에 접촉하는 속도에 가능한 한 일치하도록 선택한다.
도 3에 나타낸 공정은 최대 초기 배향의 방향이 기계방향 또는 교차기계방향인 부직웹에 유용하다.
권축 활성화 단계인 열처리 단계에서의 가열 시간은 바람직하게는 약 15 초 미만이고, 보다 바람직하게는 약 10초 미만, 특히 바람직하게는 약 2 초 미만이다. 장시간 동안의 가열은 고가 장비를 요구한다. 웹은 바람직하게는 다성분 섬유가 그의 모든 잠재적 나선권축의 90％ 이상을 발생시키도록 하기에 충분한 시간 동안 가열한다. 나선권축의 활성화 온도는 바람직하게는 시차 주사 열량계로 측정된 중합체의 용융 전이 개시 온도의 20℃ 미만의 온도 이하이다. 이것은 원치않는 너무 이른 섬유간 결합을 피하기 위한 것이다. 권축을 활성화시킨 후, 웹의 면적은 일반적으로 약 10 내지 75％, 바람직하게는 25％ 이상, 보다 바람직하게는 40％ 이상 수축된다.
웹은 마이크로웨이브 방사선, 뜨거운 공기, 증기 및 복사 가열기를 포함한 다수의 임의의 가열원을 사용하여 가열할 수 있다. 웹은 나선권축을 활성화하기에 충분하나, 권축 발생 동안 웹이 비결합된 상태를 유지하도록 가장 융점이 낮은 중합체 성분의 연화 온도보다는 낮은 온도로 가열된다.
비결합된 부직웹을 열처리하여 3차원 나선권축을 활성화하고 비나선권축성 섬유를 재배향시킨 후, 당업계에 공지된 방법을 사용하여 웹을 결합시킬 수 있다. 결합은 가열 단계 후 인-라인 수행하거나, 또는 실질적으로 비결합된 열처리된 부직포를 예를 들어 롤에 감아 수집하고 이후 가공에서 결합할 수 있다.
결합 방법은 웹의 특성 및 원하는 최종 용도 및 직물 특성에 따라 선택한다. 예를 들어, 열처리된 웹은 가열-롤 캘린더링, 열 점 결합, 통기 결합, 기계적 니들링, 수력식 니들링, 화학적 결합, 분말 결합, 액체 분무 접착제 결합, 적합한 가요성 액체 결합제를 이용한 웹의 함침, 또는 승압 포화 증기 챔버 통과에 의해 결합된다. 열 점 결합에서는, 예를 들어, 직물을 초음파 결합기 또는 롤 중 하나가 원하는 점 결합 패턴에 상응하는 돌기의 볼록 패턴을 포함하는 가열된 결합 롤에 통과시킴으로써 스펀본드 직물 전체에 위치하는 복수개의 결합점에서 직물을 결합한다. 결합은 연속 또는 불연속 패턴, 균일하거나 랜덤한 점 또는 이들의 조합일 수 있다. 바람직하게는, 점 결합은 인치 당 약 5 내지 40 결합 (센티미터 당 2 내지 16 결합), 약 25 내지 400 결합/인치2 (3.9 내지 62 결합/cm2)으로 배치된다. 결합점은 원형, 정사각형, 직사각형, 삼각형 또는 다른 기하학적 모양일 수 있고, 결합 면적 비율은 부직포 표면의 약 5 내지 50％로 변할 수 있다. 액체 결합제, 예를 들어, 라텍스를 예를 들어 패턴 인쇄 또는 분무에 의해 부직웹에 적용할 수 있다. 액체 결합제는 바람직하게는 웹의 전체 두께를 통해 연장된 결합을 형성하도록 부직포에 적용한다. 별법으로, 결합제 섬유 또는 결합제 입자를 웹 내부에 분산시키고, 평평한 가열 캘린더 롤러를 사용하여 웹을 결합시킬 수 있다. 바람직하게는, 결합제 입자 또는 섬유는 적어도 하나의 방향으로 0.2 mm 내지 약 2 mm의 치수를 가지며, 약 20 내지 400 결합/인치2 (3 내지 62 결합/cm2)을 제공하는 수준으로 웹에 첨가된다. 저융점 결합제 입자의 양은 전형적으로 생성물 중량의 약 5 내지 25％이다. 결합제 섬유 또는 입자를 사용할 경우, 저융점 결합제의 활성화 및 결합에 요구되는 온도가 나선권축성 섬유의 권축의 활성화에 사용되는 온도보다 높아서 웹이 권축 활성화 단계 동안 실질적으로 비결합된 상태를 유지하도록 하는 것이 중요하다.
시험 방법
상기 명세서 및 하기 실시예에 보고된 다양한 특징 및 특성은 하기 시험 방법을 사용하여 측정하였다.
인장강도 측정
인장강도는 인스트론 인장 시험기를 사용하여 측정하였다. 각 샘플에서, 일련의 2.5 인치 (6.4 cm)×6 인치 (15.2 cm) 직사각형 스트립을 잘라냈으며, 한 군은 MD 길이가 6 인치 (15.2 cm)이었고, 한 군은 XD 길이가 6 인치 (15.2 cm)이었다. 각 샘플의 그램 중량을 측정한 후, 샘플을 인스트론에 4 인치 (10.2 cm)의 게이지 길이로 물렸다. 샘플이 파괴될 때까지 크로스헤드 속도 2.00 인치/분 (5.08 cm/분)으로 하중을 가했다. 각 샘플의 파괴시 그램 힘 및 최대 연신을 기록하였다. 모든 분석은 70℉ (21℃)의 주변 온도 및 상대습도 52％의 제어된 조건 하에 실시하였다. MD/XD비는 MD 파괴 힘을 XD 파괴 힘으로 나누어 계산하였다.
비교예 (대조군)에 대한 본 발명의 실시예의 MD/XD비 개선은 하기와 같이 정의하였다.
％감소 = 100×[비(대조군)-비(본 발명)]/비(대조군)]
권축 수준 측정
실시예에 사용되는 다성분 섬유의 권축 특성을 에반스(Evans)의 문헌에 개시된 방법에 따라 측정하였다. 이 방법은 필라멘트 형태의 다성분 섬유의 감긴 다발 (이러한 다발은 타래로 언급됨)에 대한 4회의 길이 측정을 포함하였다. 이어서, 이러한 4회의 길이 측정치를 이용하여 다성분 섬유의 권축 거동을 완전히 기술할 4개의 파라미터를 계산하였다.
분석 절차는 하기의 단계로 구성되었다:
1) 다성분 섬유의 패키지로부터 1500 데니어의 타래를 준비한다. 타래는 원형 다발이므로, 고리로서 분석될 때 총 데니어는 3000이 될 것이다.
2) 타래의 한쪽을 매달고 300 gm 추를 다른 쪽에 가한다. 타래를 상하로 4회 부드럽게 이동시킴으로써 운동시킨 다음 타래의 초기 길이(Lo)를 측정한다.
3) 300 gm 추를 4.5 gm 추로 대체하고 타래를 끓는 물에 15 분간 침지시킨다.
4) 이어서, 4.5 gm 추를 제거하고 타래를 공기중에서 건조시킨다. 타래를 다시 걸고 4.5 gm 추를 다시 가한다. 4 회 운동시킨 후, 타래의 길이를 양 Lc으로서 재차 측정한다.
5) 4.5 gm 추를 300 gm 추로 교체하고 다시 4회 운동시킨다. 타래의 길이를 양 Le로서 측정한다.
양 Lo, Lc 및 Le로부터, 하기의 양이 계산된다:
CD = 권축 발생 = 100×(Le-Lc)/Le
SS = 타래 수축 = 100×(Lo-Le)/Lo
CI = 권축 지수, 상기 절차에서 단계 3이 생략되는 것을 제외하고는 CD와 동일하게 계산됨.
웹 수축 측정
이 특성은 샘플의 길이가 기계방향 또는 가교방향으로 각각 측정되는 웹의 10 인치(25.4 cm) 길이의 절편을 수득함으로써 기계방향 또는 가교방향으로 측정한다. 이어서, 샘플을 이완 조건하에서 (즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 자유 수축이 일어나는 방식으로), 80℃에서 20 초 동안 가열한다. 가열 후, 웹을 실온으로 냉각시키고 샘플의 길이를 측정한다. 수축율은 100×(10인치 - 측정 길이)/10인치로 서 계산한다.
기초 중량 측정
샘플을 6.75×6.75 인치 (17.1×17.1 cm)의 치수로 잘라내고 칭량한다. 수득된 그램 환산 질량은 oz/yd2 환산 기초 중량과 같다. 이어서, 이러한 수치에 33.91을 곱하여 g/m2으로 변환시킬 수 있다.
고유 점도 측정
고유 점도 (IV)는 ASTM D 5225-92에 기초한 자동화된 방법에 따라 19℃에서 0.4 그램/㎗ 농도의 50/50 중량％ 트리플루오로아세트산/메틸렌 클로라이드에 용해된 폴리에스테르에 대하여 비스코텍 (Viscotek) 강제 유도 점도계 Y900 (비스코텍 사 (Viscotek Corporation), 미국 텍사스 휴스턴 소재)으로 측정한 점도를 사용하여 측정하였다.
실시예 1 및 2
스핀 블록 온도가 255 내지 265℃인 원형 34 홀 방사구를 통해, 고유점도가 0.52 ㎗/g인 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (2GT)와 고유점도가 1.00 ㎗/g인 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 (3GT)의 통상적인 용융 방사에 의해 사이드-바이-사이드 이성분 필라멘트사를 제조하였다. 섬유내 중합체 부피비는 용융 방사 동안 중합체 처리량의 조정에 의해 60/40 2GT/3GT로 제어하였다. 필라멘트를 방사구로부터 450 내지 550 m/분으로 취출하여 통상의 교차유동 공기를 통해 급랭시켰다. 이어서, 급랭된 필라멘트 다발을 이의 방사된 길이의 4.4 배로 연신하여 필라멘트 당 데니어 (dpf)가 2.2인 연속성 필라멘트사를 형성하고, 이를 170℃에서 어닐링시키고, 2,100 내지 2,400 m/분으로 감았다. 스테이플 섬유로 전환시키기 위하여, 실을 토우에 수집하고 통상적인 스테이플 토우 절단기에 공급하여 절단 길이가 2.75 인치 (6.985 cm)인 스테이플 섬유를 얻었다. 이 섬유의 권축 특성은 CI이 13.92％, CD 값이 45.25％이었다.
폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 스테이플 섬유 80 중량％ 및 상기 2GT/3GT 이성분 섬유 20 중량％의 블렌드로부터 카디드 웹을 제조하였다. 사용된 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유는 시판되는 다크론 (Dacron) 제품 T-54W이었다. 이 섬유는 1.5 인치 (3.81 cm)로 절단된 1.5 데니어/필라멘트 (dpf) PET 스테이플 섬유인 것을 특징으로 하며, 표준 스터퍼 박스 권축 방법에 의해 부여된 기계적 권축을 갖는다. 블렌딩된 섬유를 표준 스테이플 텍스타일 카드 라인에서 카딩하였다. 이어서, 본 발명의 샘플을 위해, 카디드 웹을 한 이송 벨트로부터 15 인치 (38.1 cm)의 높이로 분리된 다른 이송 벨트로 전달하였다. 웹이 한 벨트에서 다른 벨트로 자유낙하하는 동안, 웹을 60℃로 가열하기에 충분한 복사열을 웹에 가하여 다성분 섬유의 나선권축을 균일하게 발생시켰다. 측정된 교차방향 웹 수축은 실시예 1의 다성분 섬유를 함유하는 웹의 경우 32％, 실시예 2의 다성분 섬유를 함유하는 웹의 경우 28％이었다. 이어서, 상부의 패턴 롤이 214℃로 가열되고, 하부의 평평한 롤이 205℃로 가열된 패턴화 캘린더 결합기를 사용하여 웹을 열 점 결합시켰다. 이 조건은 과도한 표면 용융으로 인해 직물이 꺼칠꺼칠해지지 않고 잘 정의된 결합점이 형성된 것으로 판단했을 때 잘 결합된 재료를 제공하도록 선택되었다. 직물을 결합면적 26％의 다이아몬드 패턴을 사용하여 결합하였다. 스테이플 카드 속도 및 웹을 캘린더에 공급하는 속도는 15 m/분으로 일정하게 유지시켰다.
아래 표 1은 웹의 기초 중량 및 MD/XD비를 요약한 것이다. 표 1의 결과는 나선권축성 섬유와 비나선권축성 섬유의 블렌드를 포함하는 실시예 1 및 2의 카디드 본디드 웹이, 비교예 A, B 및 C에 비하여, 보다 랜덤하게 배향되고 MD 및 XD 특성의 균형이 보다 양호하다는 것을 입증한다. 비교예 A는 MD/XD 특성 균형에 대한 예열처리 단계 생략의 효과를 나타내는 반면, 비교예 B는 종래 기술에 의해 얻어지는 전형적 MD/XD비를 나타낸다. 얻어지는 개선은 기초 중량에 따라 달라졌으며, 기초 중량이 더 낮은 직물일수록 더 크게 개선되었다.
실시예 항목 설명 기초 중량 oz/yd2 기초 중량 g/m2 MD/XD비
1 80％ PET T-54W/20％ 2GT/3GT 0.84 28.5 2.76
A 실시예 1, 예열 없음 0.79 26.8 4.14
B 100％ PET (T-54W) 0.72 24.4 10.91
2 80％ PET T-54W/20％ 2GT/3GT 1.98 67.1 2.05
C 100％ PET (T-54W) 1.51 51.2 5.43
표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1은 비교예 B에 비해 74.7％의 MD/XD비 감소를 나타내었다. 실시예 2는 비교예 C에 대해 62.2％의 MD/XD비 감소를 나타내었다. 실시예 1의 예열된 웹을 섬유 배향의 균형은 출발 웹 (열처리 안함)에 비해 33％ 만큼 개선되었다.
실시예 3
본 실시예는 다성분 섬유가 미세섬유 PET 재료로부터 제조된 결합된 재료에 개선된 MD/XD 방향성을 부여하는 능력을 나타낸다. 본 실시예에서는, 다성분 섬유가 1.5 인치 (3.8 cm)로 절단된 4.4 dpf이고 CI = 11.68％ 및 CD = 43.96％의 권축 특성을 갖는 것을 제외하곤, 실시예 1 및 2에 기재된 바와 같이 샘플을 제조하였다. 사용된 비나선권축성 섬유는 시판되는 다크론 스테이플 섬유 T-90S (기계적으로 권축됨, 절단 길이 1.45 인치 (3.7 cm), 0.9 dpf)이었다.
실시예 항목 설명 기초 중량 oz/yd2 기초 중량 g/m2 MD/XD비
3 80％ PET T-90S/20％ 2GT/3GT 0.59 20.0 4.86
D 100％ PET (T-90S) 0.53 17.97 36.80
표에 나타낸 바와 같이, 실시예 3은 86.7％의 MD/XD비 감소를 나타내었다.
실시예 4
본 실시예는 다성분 섬유가 수력식 엉킴으로 결합된 웹 재료에 개선된 MD/XD 방향성을 부여하는 능력을 나타낸다. 실시예 1 및 2에 기재된 바와 같이 카디드 웹을 제조하고 예비수축시켰다. 본 실시예에서, 이하에 기술되는 디자인을 갖는 일련의 가압수 젯을 통해 60 yd/분으로 웹을 수력 엉킴시켰다. 젯 (1)은 5/40으로 표시되었는데, 이것은 직경이 5 밀 (0.127 mm) (1 밀 = 0.001 인치)인 구멍이 인치 당 40 (cm 당 15.7)의 밀도로 나열된 것을 의미한다. 웹을 75 메쉬 스크린 뒤에 위치시킨 후, 일련의 연속적으로 증가되는 수압하에 젯 경로에 통과시켰다. 일련의 압력은 300, 800 및 1,500 psi에 1회 통과로 이루어졌다. 그 후에, 웹을 뒤집어 24 메쉬 스크린 뒤에 놓고, 다시 압력을 300, 1,000, 1,500 및 1,800 psi으로 증가시키면서 수 젯트에 1회씩 연속적으로 통과시켰다. 최종 압력 (1,800 psi)에 서, 샘플을 젯 구역을 통해 총 7 회 가공하였다.
실시예 항목 설명 기초 중량 oz/yd2 기초 중량 g/m2 MD/XD비
4 80％ PET T-90S/20％ 2GT/3GT 1.69 57.3 1.52
E 100％ PET (T-90S) 1.24 42.0 3.72
표에 나타낸 바와 같이, 실시예 4는 59.1％의 MD/XD비 감소를 나타내었다.
실시예 5
본 실시예에서는, 샘플의 수력 엉킴 공정 전에 1.0 oz/yd2 (33.9 g/m2)의 목재 펄프 층을 기재로 한 종이를 웹 샘플의 상부에 놓았다. 본 실시예에서는, 종이 층과 웹 재료를 수력 엉킴 공정에 의해 함께 엉키게 하였다.
실시예 항목 설명 기초 중량 oz/yd2 기초 중량 g/m2 MD/XD비
5 80％ PET T-90S/20％ 2GT/3GT 2.75 93.2 1.08
F 100％ PET (T-90S) 2.21 74.9 2.34
표에 나타낸 바와 같이, 실시예 5는 5.38％의 MD/XD비 감소를 나타내었다.

Claims (29)

  1. 가열시 3차원 나선권축을 발생시킬 수 있는 다성분 섬유로 구성된 제1 섬유 성분 약 5 내지 40 중량％, 및 가열시 나선권축을 발생시키지 않는 섬유로 구성된 제2 섬유 성분 약 95 내지 60 중량％를 포함하는, 초기의 최대 섬유 배향 방향을 갖는 실질적으로 비결합된 부직웹을 제공하는 단계; 및
    상기 실질적으로 비결합된 부직웹을 자유 수축 조건 하에서 다성분 섬유가 3차원 나선권축을 발생시키기에 충분한 온도로 가열하며, 상기 가열 온도는 열처리되는 부직웹이 가열 단계 동안 실질적으로 비결합된 상태를 유지하고 실질적으로 비결합된 부직웹이 최대 초기 웹 배향의 방향으로 약 10％ 이상 수축되도록 선택되는 단계를 포함하는, 부직웹의 기계방향 및 교차방향 배향의 비를 변형시키는 방법.
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  29. 가열시 3차원 나선권축을 발생시킬 수 있는 다성분 섬유로 구성된 제1 섬유 성분 약 5 내지 40 중량％, 및 가열시 나선권축을 발생시키지 않는 섬유로 구성된 제2 섬유 성분 약 95 내지 60 중량％를 포함하며, 기계방향, 교차방향, 및 기계방향 배향 및 교차방향 배향 중 하나로부터 선택된 최대의 섬유 배향의 초기 방향을 가지며, 웹을 가열한 후 최대 섬유 배향 방향 및 최소 섬유 배향 방향의 비가, 최대 섬유 배향 방향의 인장강도 및 최소 섬유 배향 방향의 인장강도의 비로서 측정하여, 비나선권축성 섬유 100％로 구성된 웹의 최대 섬유 배향 방향 및 최소 섬유 배향 방향의 비보다 적어도 30％ 더 낮은 부직웹.
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