KR101200203B1

KR101200203B1 - 초음파 적층화된 다겹 천

Info

Publication number: KR101200203B1
Application number: KR1020067012444A
Authority: KR
Inventors: 크레이그 에프. 토마세프스키; 래리 엠. 브라운
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2003-12-23
Filing date: 2004-06-10
Publication date: 2012-11-09
Anticipated expiration: 2024-06-10
Also published as: US7645353B2; IL175546A0; JP2007516875A; CN102787504B; RU2006122606A; CA2550571A1; EP1697121A1; US20050136778A1; WO2005068178A1; EP1697121B1; KR20060111601A; AU2004314111B2; CA2550571C; ZA200604057B; BRPI0417960A; CN102787504A; BRPI0417960B1; ES2472266T3; AU2004314111A1; CN1898080A

Abstract

열가소성 섬유 및 흡수성 스테이플 섬유를 둘다 함유하는 두 외부 겹(82,84)의 사이에 위치된 내부 겹(80)을 포함하는 다겹 천(90)이 제공된다. 겹들(80,82,84)은 함께 초음파에 의해 접합된다. 내부 겹을 형성하는데 사용되는 물질은 특정 용도를 위한 천(90)의 임의의 특성(예: 강도, 벌크성, 흡수능, 흡수속도, 감촉 등)을 최적화하기 위하여 선택적으로 조절될 수 있다.

초음파 적층화, 다겹 천, 열가소성 섬유, 흡수성 스테이플 섬유

Description

초음파 적층화된 다겹 천{ULTRASONICALLY LAMINATED MULTI-PLY FABRICS}

가정용 및 공업용 와이퍼(wiper)는 종종 극성 액체(예컨대, 물 및 알콜) 및 비극성 액체(예컨대, 오일)를 둘다 재빨리 흡수하는데 사용된다. 와이퍼는 액체를 압력에 의해, 예컨대 비틀어 짜서 제거하는 것이 바람직할 때까지 와이퍼 구조내에 액체를 수용하기에 충분한 흡수능을 가져야 한다. 또한, 와이퍼는 사용중에 종종 가해지는 인열력, 연신력 및 마찰력을 견디기에 우수한 물리적 강도 및 내마모성도 가져야 한다.

과거에, 용융취입 부직 웹과 같은 부직물이 와이퍼로서 널리 사용되었다. 용융취입 부직 웹은 액체를 흡수 및 보유하기에 적합한 섬유내 모세 구조를 갖는다. 그러나, 용융취입 부직 웹은 때때로 내구성 와이퍼로서 사용하기에 필수적인 물성, 예컨대 인열강도 및 내마모성이 부족하다. 그 결과, 용융취입 부직 웹은 전형적으로 지지층, 예컨대 부직 웹에 적층화되는데, 이는 마모성 또는 거친 표면에 사용하기에 바람직하지 않을 수 있다. 스펀본드(spunbond) 웹은 용융취입 부직 웹보다 더 두껍고 강한 웹을 함유하고, 인열강도 및 내마모성과 같은 우수한 물성을 제공할 수 있다. 그러나, 스펀본드 웹은 때때로 와이퍼의 흡착 특징을 증진시키는 미세한 섬유내 모세 구조가 부족하다. 또한, 스펀본드 웹은 종종 부직 웹내의 액체의 유동 또는 전달을 저해할 수 있는 접합점을 함유한다. 이들 문제 및 다른 문 제에 응하여, 펄프 섬유와 수압 직조된(hydraulically entangled), 실질적으로 연속적인 섬유의 부직 웹을 함유한 복합물 천이 또한 개발되었다. 이들 천은 우수한 수준의 강도를 가졌지만, 때때로 우수한 오일 흡수성 특징이 부족하였다.

그 자체로, 질기고, 부드럽고, 또한 광범위한 와이퍼 용도에 사용하기에 우수한 흡수 특성을 나타내는 천이 필요하다.

발명의 요약

본 발명의 하나의 실시양태에 따라, 다겹 천을 형성하는 방법이 개시된다. 이 방법은 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹 사이에 하나 이상의 내부 겹을 위치시킴을 포함한다. 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹은 각각, 열가소성 섬유 및 흡수성 스테이플 섬유를 포함하는 복합물 물질을 포함한다. 내부 겹은 열가소성 섬유를 포함하는 부직층을 포함한다. 이들 겹을 함께 초음파 적층화한다.

본 발명의 다른 실시양태에 따라, 다겹 천을 형성하는 방법이 개시된다. 이 방법은 제1 외부 겹과 제2 외부 겹 사이에 하나 이상의 내부 겹을 위치시킴을 포함한다. 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹은 각각, 실질적으로 연속적인 폴리올레핀 섬유로부터 형성된 스펀본드 웹을 포함하는 부직 복합물 물질을 포함한다. 스펀본드 웹은 펄프 섬유와 수압 직조되고, 이때 펄프 섬유는 부직 복합물 물질의 약 50중량%보다 많은 양을 구성한다. 내부 겹은 열가소성 섬유를 포함하는 부직층을 포함한다. 이들 겹을 함께 초음파 적층화한다.

본 발명의 또 다른 실시양태에 따라, 제1 외부 겹과 제2 외부 겹 사이에 위치된 하나 이상의 내부 겹을 포함하는 다겹 천이 개시된다. 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹은 각각, 펄프 섬유와 수압 직조되는, 실질적으로 연속적인 열가소성 섬유를 포함하는 부직 복합물 물질을 포함한다. 펄프 섬유는 부직 복합물 물질의 약 50중량%보다 많은 양을 구성한다. 내부 겹은 열가소성 섬유를 포함하는 부직층을 포함한다. 이들 겹을 함께 초음파 적층화한다. 하나의 실시양태에서, 제1 외부 겹의 제1 표면은 주로 흡수성 스테이플 섬유를 포함하고, 제2 외부 겹의 제2 표면도 또한 주로 흡수성 스테이플 섬유를 포함한다. 제1 표면 및 제2 표면은 다겹 천의 대향 외부 표면을 형성할 수 있다. 또한, 다겹 천은 다수의 연속 공극을 갖는 접합된 영역을 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 특징 및 양상을 이하에서 더 상세하게 논의한다.

본 발명의 최상의 방식을 포함한, 당업계의 통상의 기술중 하나에 관한, 본 발명의 완전하고 가능한 개시내용을 본 명세서의 나머지에 더 구체적으로 기술하는데, 첨부된 도면을 참조로 한다.

도 1은 본 발명의 하나의 실시양태에 따라 형성된 3겹 천을 개략적으로 나타낸다.

도 2는 본 발명의 하나의 실시양태에서 수압 직조된 부직 복합물 물질을 형성하기 위한 방법을 개략적으로 나타낸다.

도 3은 본 발명의 하나의 실시양태에 따라 3겹 천을 초음파 적층화하기 위한 방법을 개략적으로 나타낸다.

본 명세서 및 도면에서 반복적으로 사용되는 도면부호는 본 발명의 동일하거 나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내려는 것이다.

이제 본 발명의 다양한 실시양태를 상세하게 언급하겠으며, 그의 하나 이상의 실시예를 이하에 기술한다. 각각의 실시예는 본 발명의 설명을 위하여 제공되지만, 본 발명을 제한하지는 않는다. 사실, 당업자라면 본 발명의 범주 및 요지를 벗어남이 없이 본 발명을 다양하게 변경 및 변화시킬 수 있음을 분명히 알 것이다. 예를 들어, 하나의 실시양태의 일부로서 설명되거나 기술되는 특징부를 다른 실시양태에 사용하여 또 하나의 실시양태를 만들 수 있다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위의 범주 및 이들의 등가물내에 속하는 변경 및 변화를 포함할 것이다.

정의

본원에 사용되는 바와 같이, "부직 웹"이란 용어는 개별 섬유 또는 트레드(thread)가 사이에 끼여 있는(그러나, 편직물에서와 같이 식별가능한 방식으로가 아니라) 구조를 갖는 웹을 가리킨다. 부직 웹의 예로는 용융취입 웹, 스펀본드 웹, 카딩화(carded) 웹, 공기적층 웹 등이 있다.

본원에 사용되는 바와 같이, "카딩화 웹"이란 용어는 섬유를 분리하거나 나누고 정렬하여 부직 웹을 형성하는 코우밍(combing) 또는 카딩 장치를 통해 보내지는 스테이플 섬유로부터 제조되는 웹을 가리킨다.

본원에 사용되는 바와 같이, "스펀본드 웹"이란 용어는 작은 직경의, 실질적으로 연속적인 섬유로부터 형성되는 부직 웹을 가리킨다. 섬유는 압출되는 섬유의 직경을 갖는, 다수의 미세한, 일반적으로는 원형인 방사구 모세관으로부터 융해된 열가소성 물질을 필라멘트로서 압출함으로써 형성되는데, 섬유 직경은 예를 들어 추출 연신 및(또는) 다른 널리 공지된 스펀본딩 메카니즘에 의해 급속히 감소된다. 스펀본드 웹의 제조는, 예를 들어 본원에 참조로 인용된, 에펠(Appel) 등에게 허여된 미국 특허 제4,340,563호, 도쉬너(Dorschner) 등에게 허여된 미국 특허 3,692,618호, 마쓰키(Matsuki) 등에게 허여된 미국 특허 제3,802,817호, 킨니(Kinney)에게 허여된 미국 특허 제3,338,992호, 킨니에게 허여된 미국 특허 제3,341,394호, 하트만(Hartman)에게 허여된 미국 특허 제3,502,763호, 레비(Levy)에게 허여된 미국 특허 제3,502,538호, 도보(Dobo) 등에게 허여된 미국 특허 제3,542,615호, 및 파이크(Pike) 등에게 허여된 미국 특허 제5,382,400호에 기술되고 설명되어 있다. 스펀본드 섬유는 수집 표면에 침적될 때 일반적으로 점착성이지 않다. 스펀본드 섬유는 때때로 직경이 약 40미크론 미만이고, 종종 약 5 내지 약 20미크론이다.

본원에 사용되는 바와 같이, "용융취입 웹"이란 용어는 다수의 미세한, 일반적으로 원형인 다이(die) 모세관을 통해, 융해된 열가소성 물질의 섬유를 직경이 감소되도록(극세사(microfiber) 직경으로 될 수 있음) 가늘게 하는 수렴성 고속 기체(예컨대, 공기) 스트림내로 융해된 섬유로서 압출되는 섬유로부터 형성되는 부직 웹을 가리킨다. 그 후, 따라서, 용융취입 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 옮겨지고 수집 표면상에 침적되어 불규칙하게 분배된 용융취입 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 방법은, 예를 들어 본원에 참조로 인용된, 부틴(Butin) 등에게 허여된 미국 특허 제3,849,241호에게 개시되어 있다. 일부 경우에서, 용융취입 섬유는 연속적이거나 불연속적일 수 있고 일반적으로 직경이 10미크론 미만이고 수집 표면상에 침적될 때 일반적으로 점착성인 극세사일 수 있다.

본원에 사용되는 바와 같이, "다성분 섬유" 또는 "복합 섬유(conjugate fiber)"란 용어는 둘 이상의 중합체 성분으로부터 형성된 섬유를 가리킨다. 이러한 섬유는 일반적으로 별개의 압출기로부터 압출되지만 함께 방사되어 하나의 섬유를 형성한다. 개개 성분의 중합체는 일반적으로 서로 상이하지만, 다성분 섬유는 유사하거나 동일한 중합체 물질의 별개의 성분을 포함할 수 있다. 개별 성분은 전형적으로 섬유의 횡단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 위치된 별개의 대역에 배열되고, 실질적으로 섬유의 전체 길이를 따라 연장된다. 이러한 섬유의 형태는, 예를 들어 병렬 배열, 파이(pie) 배열, 또는 임의의 다른 배열일 수 있다. 이성분 섬유 및 그를 제조하는 방법은 본원에 참조로 인용된, 가네코(Kaneko) 등에게 허여된 미국 특허 제5,108,820호, 크루에지(Kruege) 등에게 허여된 미국 특허 제4,795,668호, 파이크 등에게 허여된 미국 특허 제5,382,400호, 스트랙(Strack) 등에게 허여된 미국 특허 제5,336,552호, 및 마몬(Marmon) 등에게 허여된 미국 특허 제6,200,699호에 교시되어 있다. 섬유 및 그를 함유하는 개별 성분도 또한, 본원에 참조로 인용된, 호글(Hogle) 등에게 허여된 미국 특허 제5,277,976호, 힐스(Hills)에게 허여된 미국 특허 제5,162,074호, 힐스에게 허여된 미국 특허 제5,466,410호, 라그맨(Largman) 등에게 허여된 미국 특허 제5,069,970호, 및 라그맨 등에게 허여된 미국 특허 제5,057,368호에 기술된 것과 같은 다양한 불규칙 모양을 가질 수 있다.

본원에 사용되는 바와 같이, "평균 섬유 길이"란 용어는 핀란드 카자아니 소재의 카자아니 오이 일렉트로닉스(Kajaani Oy Electronics)로부터 입수가능한 카자아니 섬유 분석기 모델 No. FS-100을 사용하여 결정되는, 펄프 섬유의 중량 평균 길이를 가리킨다. 시험 과정에 따르면, 펄프 섬유를 불림액(macerating liquid)으로 처리하여 섬유다발 또는 결속섬유가 확실히 존재하지 않게 한다. 각각의 펄프 샘플을 고온수내로 붕해시키고 약 0.001% 용액으로 희석시킨다. 표준의 카자아니 섬유 분석 시험 과정을 사용하여 시험할 때 희석된 용액으로부터 개별 시험 샘플을 약 50 내지 100㎖ 분량으로 채취한다. 중량 평균 섬유 길이는 하기 수학식으로 표현될 수 있다:

상기 식에서,

k는 최대 섬유 길이이고,

x_i는 섬유 길이이고,

n_i는 길이 x_i를 갖는 섬유의 수이고,

n은 측정된 섬유의 총수이다.

본원에 사용되는 바와 같이, "저 평균 섬유 길이의 펄프"란 용어는 상당량의 단섬유 및 비섬유 입자를 함유하는 펄프를 가리킨다. 다수의 2차 목섬유 펄프가 저 평균 섬유 길이의 펄프로서 고려될 수 있지만, 2차 목섬유 펄프의 질은 재생 섬유의 질 및 이전 가공의 유형과 정도에 의존할 것이다. 저 평균 섬유 길이의 펄프는, 예를 들어 카자아니 섬유 분석기 모델 No. FS-100(핀란드 카자아니 소재의 카자아니 오이 일렉트로닉스)과 같은 광학 섬유 분석기에 의해 결정되는 바와 같이, 약 1.2㎜ 미만의 평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 예를 들어, 저 평균 섬유 길이의 펄프는 약 0.7 내지 1.2㎜의 평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 전형적인 저 평균 섬유 길이의 펄프로는 미가공 경재 펄프, 및 사무실 폐기물, 신문 용지 및 판지 폐물과 같은 출처로부터의 2차 섬유 펄프가 있다.

본원에 사용되는 바와 같이, "고 평균 섬유 길이의 펄프"란 용어는 비교적 소량의 단섬유 및 비섬유 입자를 함유하는 펄프를 가리킨다. 고 평균 섬유 길이의 펄프는 전형적으로 임의의, 2차가 아닌(즉, 미가공) 섬유로부터 형성된다. 선별된 2차 섬유 펄프는 또한 고 평균 섬유 길이를 가질 수 있다. 고 평균 섬유 길이의 펄프는 전형적으로, 예를 들어 카자아니 섬유 분석기 모델 No. FS-100(핀란드 카자아니 소재의 카자아니 오이 일렉트로닉스)과 같은 광학 섬유 분석기에 의해 결정되는 바와 같이 약 1.5㎜보다 큰 평균 섬유 길이를 갖는다. 예를 들어, 고 평균 섬유 길이의 펄프는 평균 섬유 길이가 약 1.5㎜ 내지 약 6㎜일 수 있다. 목재 섬유 펄프인 전형적인 고 평균 섬유 길이의 펄프의 예로는 표백 및 비표백, 미가공 연재 섬유 펄프가 있다.

발명의 상세한 설명

일반적으로, 본 발명은 각각 부직 복합물 물질을 함유하는 2겹 사이에 위치된 내부 겹을 포함하는 다겹 천에 관한 것이다. 본 발명자들은 내부 겹을 형성하기 위하여 사용되는 물질을 선택적으로 조절하여 특정 용도를 위한 천의 임의의 특성(예컨대, 강도, 벌크성, 흡수능, 흡수속도, 감촉 등)을 최적화할 수 있다. 예를 들어, 오일 흡수성의 증진이 바람직한 경우에, 내부 겹은 실질적으로 연속적인 폴리올레핀 섬유로부터 형성된 스펀본드 웹과 같은, 오일에 대하여 큰 친화성을 갖는 소수성 물질을 함유할 수 있다. 마찬가지로, 내부 겹은 물에 대하여 높은 친화성을 가져 증진된 물 흡수성을 제공하는, 펄프 섬유와 같은 친수성 물질을 함유할 수 있다. 이러한 특성들은 초음파 접합 기법을 사용하여 겹들을 함께 적층화할 때 특히 개선된다. 특히, 이론에 결부시키려는 것이 아니라, 겹의 초음파 접합은 천 구조 전체에 걸쳐 기공 및 연속 공극을 형성시키고, 이는 오일 및 물 흡수성을 둘다 더 개선시키는 것으로 생각된다.

도 1을 참조로 하여, 예를 들어 본 발명에 따라 형성된 다겹 천(90)의 하나의 실시양태가 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 두 외부 겹(82,84)의 사이에 하나 이상의 내부 겹(80)이 위치되어 있다. 천이 하나 이상의 내부 겹 및 둘 이상의 외부 겹을 포함하는 한, 임의의 수의 내부 겹을 사용할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 다겹 천(90)은 내부 겹(80)이 사이에 끼여 있는 추가의 두 내부 겹(도시되지 않음)을 함유할 수 있다. 이러한 추가의 내부 겹은 마찬가지로 두 외부 겹(82,84)의 사이에 끼여져 있다. 이들 겹중 하나 이상의 특성은 본 발명에 따라 선택적으로 조절될 수 있다.

각각의 외부 겹(82,84)은 흡수성 스테이플 섬유 및 열가소성 섬유를 함유하는 부직 복합물 물질을 포함한다. 부직 복합물 물질의 사용은 다양한 이유로 유리하다. 예를 들어, 부직 복합물 물질의 열가소성 섬유는 천(90)의 강도, 내구성 및 오일 흡수성 특성을 개선시킬 수 있다. 마찬가지로, 흡수성 스테이플 섬유는 천(90)의 벌크성, 감촉 및 물 흡수성 특성을 개선킬 수 있다. 부직 복합물 물질에 사용되는 열가소성 섬유 및 흡수성 스테이플 섬유의 상대적인 양은 바람직한 특성에 따라 변할 수 있다. 예를 들어, 열가소성 섬유는 부직 복합물 물질의 약 50중량% 미만을 차지할 수 있고, 일부 실시양태에서는 부직 복합물 물질의 약 10 내지 약 40중량%를 차지할 수 있다. 마찬가지로, 흡수성 스테이플 섬유는 부직 복합물 물질의 약 50중량%보다 많이 차지할 수 있고, 일부 실시양태에서, 부직 복합물 물질의 약 60 내지 약 90중량%를 차지할 수 있다.

흡수성 스테이플 섬유는 여러 상이한 물질로부터 형성될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 흡수성 스테이플 섬유는 열가소성이고, 다른 유형의 비열가소성 섬유(예컨대, 합성 스테이플 섬유)는 물론 셀룰로즈계 섬유(예컨대, 펄프, 열기계 펄프, 합성 셀룰로즈계 섬유, 변성 셀룰로즈계 섬유 등)를 함유한다. 적합한 셀룰로즈계 섬유 공급원의 일부 예로는 열기계, 표백 및 비표백 연재 및 경제 펄프와 같은 미가공 목섬유가 있다. 예를 들어, 사무실 폐기물, 신문 용지, 갈색 제지 원료, 판지 폐물 등으로부터 얻어진 것과 같은 2차 또는 재생 섬유도 또한 사용될 수 있다. 또한, 마닐라삼, 아마 섬유, 밀크위드(milkweed), 면, 변성 면, 면 린터(linter)와 같은 식물성 섬유도 또한 사용될 수 있다. 또한, 예를 들어 레이온 및 비스코스 레이온과 같은 합성 셀룰로즈계 섬유가 사용될 수 있다. 변성 셀룰로즈계 섬유도 또한 사용될 수 있다. 예를 들어, 흡수성 스테이플 섬유는 탄소쇄를 따라 히드록실 기를 적당한 라디칼(예컨대, 카르복실, 알킬, 아세테이트, 니트레이트 등)로 치환시킴으로써 형성되는 셀룰로즈의 유도체로 이루어질 수 있다. 기술된 바와 같이, 비셀룰로즈계 섬유도 또한 흡수성 스테이플 섬유로서 사용될 수 있다. 이러한 흡수성 스테이플 섬유의 몇몇 예로는 아세테이트 스테이플 섬유, 노멕스(Nomex, 등록상표) 스테이플 섬유, 케블라(Kevlar, 등록상표) 스테이플 섬유, 폴리비닐 알콜 스테이플 섬유, 라이오셀(lyocel) 스테이플 섬유 등이 있으나, 이들에 제한되지 않는다.

흡수성 스테이플 섬유로서 사용되는 경우, 펄프 섬유는 고 평균 섬유 길이, 저 평균 섬유 길이, 또는 이들의 혼합을 나타낼 수 있다. 적합한 고 평균 길이 펄프 섬유의 몇몇 예로는 노던(northern) 연재, 서던(southern) 연재, 미국 삼나무, 연필향나무, 솔송나무, 소나무(예컨대, 서던 소나무), 가문비나무(예컨대, 검정 가문비나무), 이들의 혼합물 등이 있으나, 이들에 제한되지 않는다. 전형적인 고 평균 섬유 길이의 목재 펄프로는 킴벌리-클락 코포레이션(Kimberly-Clark Corporation)으로부터 상표명 "롱글락 19(Longlac 19)"로 입수가능한 것이 있다. 적합한 저 평균 섬유 길이의 펄프 섬유의 몇몇 예로는, 신문 용지, 재생 판지, 및 사무실 폐기물과 같은 출처로부터의 임의의 미가공 경재 펄프 및 2차(즉, 재생) 섬유 펄프가 있을 수 있으나, 이들에 제한되지 않는다. 유칼립투스, 단풍나무, 자작나무, 미루나무 등과 같은 경재 섬유도 또한 저 평균 길이의 펄프 섬유로서 사용될 수 있다. 고 평균 섬유 길이의 펄프 및 저 평균 섬유 길이의 펄프의 혼합물이 사용될 수 있다. 예를 들어, 혼합물은 약 50중량%보다 많은 저 평균 섬유 길이의 펄프 및 약 50중량% 미만의 고 평균 섬유 길이의 펄프를 함유할 수 있다. 하나의 전형적인 혼합물은 75중량%의 저 평균 섬유 길이의 펄프 및 약 25중량%의 고 평균 섬유 길이의 펄프를 함유한다.

기술된 바와 같이, 부직 복합물 물질은 또한 열가소성 섬유를 함유한다. 열가소성 섬유는 실질적으로 연속적일 수 있거나, 또는 평균 섬유 길이가 약 0.1㎜ 내지 약 25㎜이고, 일부 실시양태에서는 약 0.5㎜ 내지 약 10㎜이고, 일부 실시양태에서는 약 0.7㎜ 내지 약 6㎜인 스테이플 섬유일 수 있다. 섬유 길이에 상관없이, 열가소성 섬유는 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 이들의 블렌드 및 공중합체 등을 포함한(이들에 제한되지 않음) 여러 상이한 유형의 중합체로부터 형성될 수 있다. 바람직하게는, 열가소성 섬유는 폴리올레핀, 더욱 더 바람직하게는 폴리프로필렌 및(또는) 폴리에틸렌을 함유한다. 적합한 중합체 조성물은 또한 그 안에 열가소성 엘라스토머가 블렌딩되어 있을 수 있고, 안료, 산화방지제, 유동촉진제, 안정제, 향, 연마 입자, 충전제 등을 함유한다. 임의로는, 다성분(예컨대, 2성분) 열가소성 섬유가 사용된다. 예를 들어, 다성분 섬유에 적합한 형태로는 병렬 형태 및 심초형(sheath-core) 형태가 있고, 적합한 심초형 형태로는 이심성 심초형 및 동심성 심초형 형태가 있다. 일부 실시양태에서, 당업계에 널리 공지되어 있듯이, 다성분 섬유를 형성하도록 사용되는 중합체는 상이한 결정화 및(또는) 고화 특성을 형성하기에 충분히 상이한 융점을 갖는다. 다성분 섬유는 저융점 중합체 약 20 내지 약 80중량%, 및 일부 실시양태에서 약 40 내지 약 60중량%를 가질 수 있다. 또한, 다성분 섬유는 고융점 중합체 약 20 내지 약 80중량%, 및 일부 실시양태에서 약 40 내지 약 60중량%를 가질 수 있다.

열가소성 섬유 및 흡수성 스테이플 섬유 이외에, 부직 복합물 물질은 또한 다양한 다른 물질을 함유할 수 있다. 예를 들어, 소량의 습윤강도 수지 및(또는) 수지 결합제를 사용하여 강도 및 내마모성을 개선할 수 있다. 수소 결합의 정도를 감소시키기 위하여 탈결합제를 또한 사용할 수 있다. 예를 들어, 임의의 탈결합제를 복합물층의 약 1 내지 약 4중량%의 양으로 첨가하면, 측정된 정적 및 동적 마찰계수가 감소되고 내마모성이 또한 개선될 수 있다. 예를 들어, 활성탄, 점토, 전분, 초흡수성 물질 등과 같은 다양한 다른 물질도 또한 유용할 수 있다.

다양한 방법을 사용하여 외부 겹(82 및(또는) 84)의 부직 복합물 물질을 형성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어 부직 복합물 물질은 당업계에 공지된 임의의 다양한 직조 기법(예컨대, 수압, 공기, 기계 등에 의한)을 사용하여 열가소성 섬유를 흡수성 스테이플 섬유와 완전히 얽히게 함으로써 형성된다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 열가소성 섬유로부터 형성된 부직 웹은 수압 직조를 사용하여 흡수성 스테이플 섬유와 완전히 얽힌다. 전형적인 수압 직조 공정은 고압의 물 분출 스트림을 사용하여 섬유 및(또는) 필라멘트를 얽히게 하여, 고도로 얽힌 통합된 복합물 구조를 형성한다. 수압 직조된 부직 복합물 물질은, 예를 들어 본원에 참조로 인용된, 에반스(Evans)에게 허여된 미국 특허 제3,494,821호; 부올톤(Bouolton)에게 허여된 미국 특허 제4,144,370호; 에버하트(Everhart) 등에게 허여된 미국 특허 제5,284,703호; 및 앤더슨(Anderson) 등에게 허여된 미국 특허 제6,315,864호에 개시되어 있다.

도 2를 참조로 하여, 예를 들어 부직 웹 및 펄프 섬유로부터 부직 복합물 물질을 형성하기에 적합한 수압 직조 공정의 하나의 실시양태가 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 펄프 섬유를 함유하는 섬유상 슬러리가 통상의 제지 헤드박스(headbox)(12)로 운송되고, 이때 섬유상 슬러리는 슬루스(sluice)(14)를 통해 통상의 성형 천 또는 표면(16)상으로 침적된다. 펄프 섬유의 현탁액은 통상의 제지 공정에서 전형적으로 사용되는 임의의 점조도를 가질 수 있다. 예를 들어, 현탁액은 물에 현탁된 펄프 섬유를 약 0.01 내지 약 1.5중량%로 함유할 수 있다. 그 다음, 펄프 섬유의 현탁액으로부터 물을 제거하여 펄프 섬유의 균일한 층(18)을 형성한다.

부직 웹(20)은 또한 회전 공급 롤(22)로부터 권출되어 스택 롤러(stack roller)(28)에 의해 형성된 S-롤 배열(26)의 닙(nip)(24)을 통해 통과한다. 다양한 기법중 임의의 기법을 사용하여 부직 웹(20)을 형성할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 스테이플 섬유를 사용하여 통상의 카딩 공정, 예컨대 양모 또는 면 카딩 공정을 사용하여 부직 웹(20)을 형성한다. 그러나, 공기적층 또는 습식적층 공정과 같은 다른 공정도 또한 스테이플 섬유 웹을 형성하는데 사용될 수 있다. 또한, 실질적으로 연속적인 섬유를 사용하여, 스펀본딩, 용융취입 등과 같은 용융방사 공정에 의해 형성된 것과 같은 부직 웹(20)을 형성할 수 있다.

부직 웹(20)을 접합시켜 그의 내구성, 강도, 감촉, 심미성 및(또는) 다른 특성을 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 부직 웹(20)은 열적으로, 초음파에 의해, 접착제에 의해 그리고(또는) 기계적으로 접합될 수 있다. 예로서, 부직 웹(20)은 다수의 작은, 별개의 접합점을 가지도록 점 접합될 수 있다. 전형적인 점 접합 공정은 열적 점 접합으로서, 이는 일반적으로 음각 패턴화된 롤 및 제2 접합 롤과 같은 가열된 롤 사이로 하나 이상의 층을 통과시킴을 포함한다. 음각 롤은 웹이 그의 전 표면에 걸쳐 접합되지 않는 임의의 방식으로 패턴화되고, 제2 롤은 매끄럽거나 패턴화될 수 있다. 그 결과, 음각 롤의 다양한 패턴은 기능적 이유 및 심미적 이유로 개발되어 왔다. 전형적인 접합 패턴으로는 본원에 참조로 인용된, 한센(Hansen) 등에게 허여된 미국 특허 제3,855,046호, 레비(Levy) 등에게 허여된 미국 특허 제5,620,779호, 하인스(Haynes) 등에게 허여된 미국 특허 제5,962,112호, 세요비츠(Sayovitz) 등에게 허여된 미국 특허 제6,093,665호, 로마노(Romano) 등에게 허여된 미국 의장 특허 제428,267호, 및 브라운(Brown)에게 허여된 미국 의장 특허 제390,708호에 기술된 것이 있으나, 이들에 제한되는 것은 아니다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 부직 웹(20)은 총 접합 면적이 약 30% 미만이고(이거나)(통상의 광학 미시적 방법에 의해 결정됨) 균일한 접합 밀도가 약 100접합/인치²보다 크도록 임의로 접합될 수 있다. 예를 들어, 부직 웹은 총 접합 면적이 약 2% 내지 약 30%이고(이거나) 접합 밀도가 약 250 내지 약 500핀접합(pin bond)/인치²일 수 있다. 이러한 총 접합 면적 및(또는) 접합 밀도의 혼합은, 일부 실시양태에서, 평탄한 앤빌 롤과 완전히 접촉할 때 약 30% 미만의 총 접합 표면적을 제공하는, 약 100핀접합/인치²보다 큰 핀접합 패턴으로 부직 웹(20)을 접합시킴으로써 달성될 수 있다. 일부 실시양태에서, 평탄한 앤빌 롤과 접촉할 때 접합 패턴은 핀접합 밀도가 약 250 내지 약 350핀접합/인치²이고(이거나) 총 접합 표면적이 약 10 내지 약 25%일 수 있다.

또한, 부직 웹(20)은 연속 시임(seam) 또는 패턴에 의해 접합될 수 있다. 추가의 예로서, 부직 웹(20)은 시이트의 주변을 따라 또는 단순히 가장자리에 인접한 웹의 폭 또는 횡방향(CD)을 가로질러 접합될 수 있다. 열접합 및 라텍스 함침의 병용과 같은 다른 접합 기법도 또한 사용될 수 있다. 선택적으로 그리고(또는) 추가로, 예를 들어 분무 또는 인쇄에 의해 수지, 라텍스 또는 접착제를 부직 웹(20)에 적용시키고, 건조시켜 바람직한 접합을 제공할 수 있다. 또 다른 적합한 접합 기법은 본원에 참조로 인용된, 에버하트 등에게 허여된 미국 특허 제5,284,703호, 앤더슨 등에게 허여된 미국 특허 제6,103,061호 및 바로나(Varona)에게 허여된 미국 특허 제6,197,404호에 기술될 수 있다.

다시 도 2를 참조로 하여, 부직 웹(20)을 통상의 수압 직조 기계의 유공성 직조 표면(32)상에 위치시키는데, 이때 펄프 섬유층(18)이 웹(20)에 적층된다. 필요하지는 않지만, 펄프 섬유층(18)이 부직 웹(20)과 수압 직조 매니폴드(manifold)(34) 사이에 위치하는 것이 전형적으로 바람직하다. 펄프 섬유층(18) 및 부직 웹(20)은 하나 이상의 수압 직조 매니폴드(34) 아래를 통과하고, 유체 분출물로 처리하여 펄프 섬유층(18)을 부직 웹(20)의 섬유와 얽히게 하고, 이들을 부직 웹(20)내로 보내어 부직 복합물 물질(36)을 형성한다. 또 다르게는, 수압 직조는 펄프 섬유층(18) 및 부직 웹(20)이, 습식-적층이 일어난 바로 그 유공성 스크린(예컨대, 메쉬 천)상에 있는 동안 일어날 수 있다. 본 발명은 또한 건조된 펄프 섬유층(18)을 부직 웹(20) 위에 겹쳐 놓고, 건조된 시이트를 특정한 점조도로 재수화한 다음, 재수화된 시이트를 수압 직조에 적용시키려고 한다. 수압 직조는 펄프 섬유층(18)이 물로 고도 포화되는 동안 일어날 수 있다. 예를 들어, 펄프 섬유층(18)은 수압 직조 직전에 물 약 90중량% 이하를 함유할 수 있다. 또 다르게는, 펄프 섬유층(18)은 공기적층되거나 건식적층된 층일 수 있다.

수압 직조는 본원에 참조로 인용된, 에버하트 등에게 허여된 미국 특허 제5,284,703호 및 에반스에게 허여된 미국 특허 제3,485,706호에 기술된 것과 같은 통상의 수압 직조 설비를 사용하여 수행될 수 있다. 수압 직조는, 예를 들어 물과 같은 임의의 적당한 작동 유체를 가지고 수행될 수 있다. 작동 유체는 유체를 일련의 개별 구멍 또는 오리피스에 고르게 분배시키는 매니폴드를 통해 유동한다. 이들 구멍 또는 오리피스는 직경이 약 0.003 내지 약 0.015인치일 수 있고, 임의의 수의 오리피스를 갖는 하나 이상의 열로 배열될 수 있다(예컨대, 각 열에서 인치당 30 내지 100개). 예를 들어, 미국 노쓰 캐롤라이나주 샬롯데 소재의 플라이스너 인코포레이티드(Fleissner, Inc.)에 의해 생산된 0.007인치 직경의 오리피스, 인치당 30개의 구멍 및 1열의 구명을 함유하는 매니폴드가 사용될 수 있다. 그러나, 다수의 다른 매니폴드 형태 및 혼합물이 사용될 수 있음을 또한 알아야 한다. 예를 들어, 하나의 매니폴드가 사용될 수 있거나 또는 몇 개의 매니폴드가 연속하여 배열될 수 있다. 게다가, 필요하지는 않지만, 수압 직조중에 전형적으로 사용되는 유압은 약 1000 내지 약 3000pisg, 일부 실시양태에서는 약 1200 내지 약 1800psig이다. 예를 들어, 기술된 압력의 상한에서 가공될 때, 부직 복합물 물질(36)은 약 1000피트/분(fpm) 이하의 속도로 가공될 수 있다.

유체는 유공성 표면(예: 약 40×40 내지 약 100×100의 메쉬 크기를 갖는 단일면 메쉬)에 의해 지지되는 펄프 섬유층(18) 및 부직 웹(20)과 충돌할 수 있다. 유공성 표면은 또한 약 50×50 내지 약 200×200의 메쉬 크기를 갖는 다겹 메쉬일 수 있다. 많은 물 분출물 처리 공정에서 전형적인 바와 같이, 수압 직조된 부직 복합물 물질(36)로부터 과량의 물이 배출되도록, 직조 매니폴드의 하류에서 수-니들링(hydro-needling) 매니폴드 바로 아래에 또는 유공성 직조 표면(32) 아래에 진공 슬롯(slot)(38)이 위치될 수 있다.

임의의 특정한에 결부되지는 않지만, 부직 웹(20) 위에 있는 펄프 섬유층(18)에 직접 충돌하는 작동 유체의 원주형 분출물은 펄프 섬유를 부직 웹(20)내 섬유의 매트릭스 또는 네트워크내로, 부분적으로는 그를 통해 보내도록 작용하는 것으로 생각된다. 유체 분출물 및 펄프 섬유층(18)이 부직 웹(20)과 상호작용하면, 층(18)의 펄프 섬유는 또한 부직 웹(20)의 섬유와 얽히고, 서로 얽힌다. 일부 실시양태에서, 이러한 얽힘은 하나의 표면이 주로 열가소성 섬유를 함유하여 표면에 더 매끈하고 더 플라스틱과 같은 감촉이 제공되지만, 다른 표면은 주로 펄프 섬유를 함유하여 표면에 더 부드럽고 더 일정한 감촉이 제공된다는 점에서 "방향성(sidedness)"을 갖는 물질을 생성시킬 수 있다. 즉, 층(18)의 펄프 섬유는 부직 웹(20)의 매트릭스를 통해 그 안으로 보내지지만, 다수의 펄프 섬유는 여전히 물질(36)의 표면에 또는 그 근처에 남아 있을 것이다. 따라서 이 표면은 더 큰 비율의 펄프 섬유를 함유할 수 있지만, 다른 표면은 부직 웹(20)의 더 큰 비율의 열가소성 섬유를 함유할 수 있다.

유체 분출물 처리 후에, 생성된 부직 복합물 물질(36)을 건조 공정(예컨대, 압축, 비압축 등)으로 옮길 수 있다. 시차 속도 픽업(pickup) 롤을 사용하여 복합물 물질을 수압 니들링 벨트로부터 건조 공정으로 전달할 수 있다. 또 다르게는, 종래의 진공형 픽업 및 전달 천을 사용할 수 있다. 경우에 따라, 부직 복합물 물질(36)은 건조 공정으로 전달되기 전에 습식 크레이프(crepe) 가공될 수 있다. 복합물(36)의 비압축성 건조는, 예를 들어 통상의 건조기(through-dryer)(42)를 사용하여 이루어질 수 있다. 건조기(42)는 천공(46)을 통해 취입되는 고온 공기를 수용하기 위한 외부 후드(48)와 혼합된, 천공(46)을 갖는 외부의 회전가능한 실린더(44)일 수 있다. 건조기 벨트(50)는 건조기 외부 실린더(40)의 상부 부분 위로 부직 복합물 물질(36)을 옭긴다. 건조기(42)의 외부 실린더(44)의 천공(46)을 통해 강제된 가열 공기는 부직 복합물 물질(36)로부터 물을 제거한다. 건조기(42)에 의해 부직 복합물 물질(36)을 통해 강제된 공기의 온도는 약 200℉ 내지 약 500℉일 수 있다. 다른 유용한 건조 방법 및 장치는, 예를 들어 본원에 참조로 인용되는, 닉스(Niks)에게 허여된 미국 특허 제2,666,369호 및 쇼(Shaw)에게 허여된 미국 특허 제3,821,068호에서 찾을 수 있다.

수압 직조된 부직 복합물 물질 이외에, 부직 복합물 물질은 또한 가소성 섬유와 흡수성 스테이플 섬유의 블렌드를 함유할 수 있다. 예를 들어, 부직 복합물 물질은 부직 웹이 형성되는 동안 부직 웹에 흡수성 스테이플 섬유가 첨가되는 자동활성장치 근처에 하나 이상의 용융취입 다이 헤드가 배열되는 방법에 의해 제조될 수 있는 "코폼(coform)" 물질일 수 있다. 이러한 코폼 물질의 몇몇 예는 본원에 참조로 인용된, 앤더슨 등에게 허여된 미국 특허 제4,100,324호; 에버하트 등에게 허여된 미국 특허 제5,284,703호; 및 조저(Georger) 등에게 허여된 미국 특허 제5,350,624호에 개시되어 있다.

외부 겹(82,84)을 형성하는데 사용되는 부직 복합물 물질의 평량은 강도 및 성능을 최적화하고 비용을 최소화하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 이후 더 상세하게 기술되겠지만, 하나 이상의 내부 겹(80)을 사용하면 천(90)의 전체 강도를 증진시켜, 강도를 위한 외부 겹(82,84)의 부직 복합물 물질에 대한 의존도를 줄일 수 있다. 따라서, 부직 복합물 물질의 평량은 강도를 희생시키지 않고도 비용을 낮추도록 선택될 수 있다. 일부 실시양태에서, 예를 들어 평량이 약 10 내지 약 80g/㎡(gsm)인 비교적 경량의 부직 복합물 물질을 사용할 수 있고, 일부 실시양태에서는 약 40 내지 약 70gsm의 부직 복합물 물질을 사용할 수 있다. 그러나, 더 큰 평량을 갖는 부직 복합물 물질을 또한 본 발명에 사용할 수 있음을 알아야 한다. 예를 들어, 평량이 약 80 내지 약 250gsm인 비교적 무거운 부직 복합물을 사용할 수 있고, 일부 실시양태에서는 약 100 내지 약 150gsm의 부직 복합물 물질을 사용할 수 있다.

외부 겹(82,84)에 또한 비교적 높은 액체 투과성을 제공하여, 외부 겹은 액체를 내부 겹(80)으로 전달하기 위한 흡상층으로서 효과적으로 작용하고, 흡수성 코어로서 효과적으로 작용할 수 있다. 예를 들어, 외부 겹(82,84)의 부직 복합물 물질은 직경이 비교적 큰 기공을 가질 수 있다. 이러한 큰 기공의 존재로 인하여, 부직 복합물 물질은 비교적 빠른 속도로 유체를 수용한다. 일부 실시양태에서, 소수성 섬유(예컨대, 폴리올레핀 섬유)를 함유하는 경우, 친수성 유체(예컨대, 물)는 부직 복합물 물질을 통해 내부 겹(80)으로 빠르게 유동하는 경향이 있다. 내부 겹(80)내에 존재하게 되면, 친수성 유체는 쉽게 흡수될 수 있다.

다시 도 1을 참조로 하여, 외부 겹(82 및(또는) 84) 이외에, 천(90)은 또한 하나 이상의 내부 겹(80)을 함유한다. 본 발명에 따라, 내부 겹(80)은 열가소성 섬유를 함유하는 부직층을 포함한다. 본 발명자들은 두 외부 겹 사이에 부직층을 적층하는 경우 부직층의 특징을 조작하여 천(90)의 특성을 증진시킬 수 있음을 발견하였다. 예를 들어, 비교적 높은 함량의 열가소성 섬유는 천(90)의 오일 흡수 특성을 개선시키도록 선택될 수 있다. 특히, 이러한 열가소성 섬유의 소수성 성질로 인해 오일계 화합물에 대한 높은 친화성이 생기고, 따라서 천(90)의 오일 흡수 특징이 개선된다. 그 자체로, 오일 흡수가 주요 관심사항일 경우, 부직층은 열가소성 섬유를 약 50중량%보다 많이, 일부 실시양태에서는 약 75중량%보다 많이, 일부 실시양태에서는 약 90중량%보다 많이 함유할 수 있다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 부직층은 용융취입 또는 스펀본드 열가소성 섬유(예컨대, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등) 약 100중량%로부터 형성되는 웹이다.

마찬가지로, 부직층은 또한 상대적으로 높은 함량의 흡수성 스테이플 섬유(예컨대, 펄프 섬유)를 가져서 천(90)의 물 흡수 특징을 개선시킬 수 있다. 특히, 부직층은 흡수성 스테이플 섬유를 약 50중량%보다 많이, 일부 실시양태에서는 약 60 내지 약 90중량%로 함유할 수 있다. 이러한 유형의 섬유는 또한 생성된 천의 벌크성, 탄성, 및 감촉의 개선과 같은 다른 이점을 가질 수 있다. 흡수성 스테이플 섬유를 함유하는 경우, 부직층은 또한 약간량 이상의 열가소성 섬유를 포함하여 외부 겹(82,84)의 물질에 대한 초음파 접합을 촉진한다. 대부분의 실시양태에서, 예를 들어 부직층은 열가소성 섬유 약 5중량% 이상을 포함한다. 내부 겹(80)에 사용되는 이러한 부직 복합물 물질은 외부 겹(82,84)에 사용되는 전술된 부직 복합물 물질과 동일하거나 상이할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어 내부 겹(80)의 부직층은 스펀본드 폴리올레핀 웹 및 펄프 섬유의 수압 직조 복합물이다. 다른 실시양태에서, 내부 겹(80)의 부직층은 폴리올레핀 스테이플 섬유 및 펄프 섬유의 블렌드를 함유하는 접합된, 카딩화된 웹이다.

흡수성 특징의 개선을 제외하고, 내부 겹(80)은 또한 천(90)의 강도, 벌크성 및(또는) 감촉을 개선시키도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 더 높은 비율의 열가소성 섬유를 함유하는 부직층은 강도를 더 개선시킬 수 있지만, 더 높은 비율의 흡수성 스테이플 섬유를 함유하는 부직층은 벌크성 및 감촉을 더 개선시킬 수 있다. 또한, 내부 겹(80)에 사용되는 부직층의 평량은 또한 강도와 같은 임의의 특성에 영향을 줄 수 있다. 본 발명의 대부부의 실시양태에서, 내부 겹(80)의 부직층은 평량이 약 10 내지 약 200g/㎡(gsm)이고, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 140gsm이고, 일부 실시양태에서는 약 60 내지 약 125gsm이다.

선택된 특정 물질과 상관없이, 겹(80,82,84)은 본 발명에 따라 초음파 기법을 사용하여 함께 접합된다. 예를 들어, 정지 호른(horn) 및 회전 패턴화 앤빌 롤의 사용에 의한 초음파 접합은 본원에 참조로 인용된, 그라흐(Grgach) 등에게 허여된 미국 특허 제3,939,033호, 러스트 주니어(Rust Jr.)에게 허여된 미국 특허 제3,844,869호 및 힐(Hill)에게 허여된 미국 특허 제4,259,399호에 기술되어 있다. 또한, 회전 패턴화 앤빌 롤 및 회전 호른의 사용에 의한 초음파 접합은 본원에 참조로 인용된, 노이비르트(Neuwirth) 등에게 허여된 미국 특허 제5,096,532호, 엘러트(Ehlert)에게 허여된 미국 특허 제5,110,403호 및 브레네케(Brennecke) 등에게 허여된 미국 특허 제5,817,199호에 기술되어 있다. 물론, 임의의 다른 초음파 접합 기법도 또한 본 발명에 사용될 수 있다.

도 3을 참조로 하여, 예를 들어 적합한 초음파 접합 기법의 하나의 실시양태가 예시되어 있다. 도시된 바와 같이, 겹(80,82,84)은 처음에 제1, 제2 및 제3 베이스 롤(122)로부터 권출된 다음, 초음파 적층화기(140)의 닙(142)으로 공급된다. 초음파 적층화기(140)의 닙(142)은 정지 초음파 호른(146)과 회전 패턴화 앤빌 롤(148)의 사이에 형성된다. 일반적으로 말하자면, 앤빌 롤(148)은 열가소성 물질을 용융시키고, 유동시키고, 접합시키고, 고화시키기에 충분한 점 또는 구역을 제공하는 임의의 바람직한 패턴을 가질 수 있다. 예를 들어, 적합한 초음파 적층화기의 하나의 예는 미국 코넥티컷주 댄베리 소재의 브랜슨 울트라소닉 코포레이션(Branson Ultrasonic Corporation)으로부터 상업적으로 입수가능하고 6인치의 정지 호른을 갖는, 브랜슨 울트라소닉 유닛(Branson Ultrasonic Unit), 모델 번호 2000BDC이고, 다.

바람직한 시각적 외관(비제한적인 예: 천과 같은 외관)을 제공하는 패턴을 선택할 수 있다. 전형적인 패턴의 비제한적인 예로는 본원에 참조로 인용된, 세요비츠 등에게 허여된 미국 특허 제 D369,907호, 로마노 III세 등에게 허여된 미국 특허 제 D428,267호, 및 로마노 III세 등에게 허여된 미국 특허 제 D428,710호에 교시된 것이 있다. 닙(142)내에서 접합되면, 생성된 천(90)은 최종 베이스 롤(152)에 권취된다. 또 다르게는, 천(90)은 후속 마무리 및(또는) 후처리 공정으로 옮겨져 천(90)에 선택된 특성을 부여할 수 있다. 예를 들어, 천(90)은 캘린더 롤에 의해 약하게 가압하거나, 크레이프 가공하거나, 엠보싱하거나, 부피를 줄이거나, 재권취하거나, 또는 솔질하여, 균일한 외부 외관 및(또는) 임의의 촉각 특성을 제공할 수 있다. 선택적으로 그리고(또는) 추가로, 접착제 또는 염료와 같은 화학적 후처리를 천(90)에 가할 수 있다. 겹(80,82,84)은 독립적으로 적층화 이전에 이러한 마무리 및(또는) 후처리 공정에 적용될 수 있다.

초음파 적층화하는 동안, 예를 들어 패턴화된 앤빌 롤(148)에 접촉하는 천(90)의 면쪽에 패턴화된, 거친 표면 질감이 부여된다. 이 표면 질감은 청소되는 표면으로부터의 파편을 문지르고, 제거하고, 포획하는데 도움일 될 수 있다. 거친 표면 질감은 또한 천(90) 표면상으로의 고점도 액체의 제거 및 포획에 도움이 되고 천(90) 표면으로의 흡상을 촉진하는 반복되는 텍스쳐화 형상을 더 큰 표면적에 제공한다. 천(90) 표면으로부터, 액체는 천(90)의 중심 코어내로 z 방향으로 흡수될 수 있다. 적층화 또는 엠보싱되지 않은 천은 이 성질을 제공하지 않는 물질의 양면상에 비교적 매끄러운 질감을 나타낼 수 있다.

초음파 적층화는 또한 천(90)내에 접합된 영역을 형성시킨다. 이들 접합된 영역은 외부 겹(82,84)의 열가소성 섬유와 내부 겹(80)의 열가소성 섬유의 사이에 형성되며, 어느 정도까지, 외부 겹(82,84)의 열가소성 섬유 사이에도 또한 형성된다. 본 발명자들은 특정한 작동 이론에 결부시키려는 것은 아니지만, 흡수성 스테이플 섬유는 열가소성 섬유의 완전 용융을 저해하여, 열가소성 섬유만을 함유하는 웹의 접합중에 달리 일어날, 실질적으로 중합체-충전된 접합 영역의 형성을 방해하는 것으로 생각된다. 즉, 개별 열가소성 섬유 사이에는 접합이 있지만, 접합된 구역에 형성된 실질적으로 중합체-충전된 접합 영역이 없다. 이렇게 전체 용융이 없으면, 표면에 기공이 생성되고 z 방향 전체에, 즉 천 표면에 수직인 방향에 공극이 생성된다. 이들 기공 및 공극은 액체를 접합 영역의 표면에서 천(90)에 들어가게 하고, 접합 영역을 통하여 접합 영역 사이의 천(90)의 고용량의 구역으로 측방향으로 이동시킨다.

겹(80,82,84) 사이의 접합 영역은 바람직하게는 사용중에 층분리의 가능성을 줄이기에 충분한 강도를 제공한다. 박리강도 시험을 사용하여 접합된 또는 적층화된 천의 성분층들 사이의 접합 강도를 결정한다. 바람직하게는, 박리강도는 약 25g 내지 약 500g이다. 더 바람직하게는, 박리강도는 약 50g 내지 약 300g이고, 더욱 더 바람직하게는 박리강도는 약 50g 내지 약 200g이다. 이론에 한정시키려는 것이 아니라, 내부 겹(80)의 존재는 초음파 적층화중에 더 균일한 분포의 접합 에너지를 일으키고, 이는 박리강도를 더 증진시킨다. 실질적으로 중합체-충전된 접합 영역의 형성 없이 바람직한 박리강도를 달성하는 능력은 또한 증가된 드레이프성(drapability) 및(또는) 유연성이 나타나는 개선된 느낌을 천(90)에 제공한다. 다시, 이론에 한정시키려는 것이 아니라, 이는 중합체-충전된 접합 영역의 결핍 및 흡수성 스테이플 섬유가 접합 영역내에서서 이동하여야 하는 증가된 자유 때문인 것으로 생각된다. 중합체-충전된 접합 영역이 없기 때문에, 흡수성 스테이플 섬유는 접합 영역내에서 실질적으로 폐색되지 않는다. 이는 개선된 드레이프성, 유연성 및(또는) 감촉을 일으킨다.

따라서, 천(90)은 충분한 겹 강도를 제공하는 초음파 접합 공정을 사용하여 생성되지만, 접합 영역내에 개방 구조가 생성된다. 이 구조는 모든 3차원에서 개방되어 있다. 이는 접합 영역의 바깥쪽으로부터 접합 영역의 안쪽으로, 즉 z-방향으로 유동시킬 뿐만 아니라, 또한 x- 및 y-방향으로 측방향으로 유동시킨다. 이 방법은 또한 열접합된 물질에서는 달리 발견되지 않는 유연성, 감촉 및(또는) 드레이프성을 제공한다. 바람직하게는, 이들 특성은 높은 초음파 출력, 높은 선 속도, 및 낮은 닙 압력의 선택 및 사용을 통해 달성된다. 예를 들어, 일부 실시양태에서, 약 100 내지 약 3500피트/분의 선 속도, 일부 실시양태에서 약 300 내지 약 1500피트/분의 선 속도, 및 일부 실시양태에서 약 900 내지 약 1500피트/분의 선 속도를 사용할 수 있다. 높은 초음파 출력은 에너지를 겹에 침투시키고, 천(90)의 중간 영역에서 열가소성 섬유를 융합시킨다. 높은 선 속도는 보압 시간(dwell time)을 감소시키고, 연소 및(또는) 구멍 형성을 일으킬 수 있는 과도 접합의 가능성을 감소시킨다. 낮은 닙 압력은 접합 지점내에서 섬유의 압축을 감소시키고, 공극의 완전 손실을 방지한다.

초음파 적층화는 또한 천(90)에 대한 독특한 방향성을 생성할 수 있다. 예를 들어, 전술된 바와 같이, 각각의 겹(82,84)의 하나의 표면은 주로 열가소성 섬유를 가지므로, 더 매끈하고, 더 플라스틱과 같은 감촉을 제공할 수 있지만, 반대쪽 표면은 주로 흡수성 스테이플 섬유를 가지므로, 더 부드럽고, 더 일정한 감촉을 제공한다. 이들 겹(82,84)을 하나 이상의 내부 겹(80)과 함께 적층화할 때, 주로 열가소성 섬유를 갖는 표면은 적층화된 구조의 안쪽에 면하여, 표면 바깥쪽에 주로 흡수성 스테이플 섬유를 갖게 하는 것이 바람직하다. 이러한 식으로 겹(82,84)을 나란히 놓으면, 단일 겹 구조에 비하여 증가된 불투명성 및 개선된 시각적 심미성 및 감촉이 생성된다. 적층물의 내부안에 주로 열가소성 섬유를 갖는 표면을 위치시키는 것은 착색되지 않은 열가소성 섬유의 사용을 또한 가능하게 하는데, 그 겹이 함께 적층화된 후에는 열가소성 섬유가 덜 가시성이기 때문이다. 착색된 와이퍼는, 예를 들어 흡수성 스테이플 섬유만을 염색함으로써 생성될 수 있고, 제조 비용이 감소된다.

본 발명의 다겹 천은 와이퍼로서 특히 유용하다. 와이퍼는 평량이 약 20g/㎡("gsm") 내지 약 300gsm일 수 있고, 일부 실시양태에서 약 30gsm 내지 약 200gsm이고, 일부 실시양태에서 약 50gsm 내지 약 150gsm일 수 있다. 더 낮은 평량의 제품은 전형적으로 경량 기저귀로서 사용하기에 매우 적합하지만, 더 높은 평량의 제품은 공업용 와이퍼로서 매우 적합하다. 와이퍼는 또한 다양한 닦기 작업에 맞는 임의의 크기를 가질 수 있다. 와이퍼는 또한 폭이 약 8 내지 약 100㎝, 일부 실시양태에서는 약 10 내지 약 50㎝, 일부 실시양태에서는 약 20 내지 약 25㎝일 수 있다. 또한, 와이퍼는 길이가 약 10 내지 약 200㎝, 일부 실시양태에서 약 20 내지 약 100㎝, 일부 실시양태에서 약 35 내지 약 45㎝일 수 있다.

경우에 따라, 와이퍼는 또한 액체(예: 물, 물이 필요하지 않은 손 세정제 또는 임의의 다른 적합한 액체)로 미리 보습될 수 있다. 액체는 방부제, 난연제, 계면활성제, 피부유연제, 흡습제 등을 함유할 수 있다. 하나의 실시양태에서, 예를 들어 와이퍼는 본원에 참조로 인용된, 클락(Clark) 등의 미국 특허출원 공개공보 제2003/0194932호에 기술된 것과 같은 위생 제형으로 적용될 수 있다. 액체는 당업계에 공지된 임의의 적합한 방법, 예를 들어 분무, 침지, 포화, 함침, 브러쉬 코팅(brush coating) 등에 의해 적용될 수 있다. 와이퍼에 첨가되는 액체의 양은 복합 천의 성질, 와이퍼를 저장하는데 사용되는 용기의 유형, 액체의 성질, 및 와이퍼의 바람직한 최종 용도에 따라 변할 수 있다. 일반적으로, 각각의 와이퍼는 와이퍼의 건조 중량을 기준으로 액체를 약 150 내지 약 600중량%, 일부 실시양태에서는 약 300 내지 약 500중량%로 함유한다.

하나의 실시양태에서, 와이퍼는 연속적인 천공된 롤로 제공된다. 천공은 와이퍼가 더 쉽게 분리될 수 있는 약한 선을 제공한다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서 6" 높이의 롤은 v-형 절첩된 12" 폭의 와이퍼를 함유한다. 롤은 12인치마다 천공되어 12"×12"의 와이퍼를 형성한다. 다른 실시양태에서, 와이퍼는 개별 와이퍼의 더미로서 제공된다. 와이퍼는 다양한 형태, 물질 및(또는) 용기(비제한적인 예: 롤, 상자, 관, 가요성 포장재 등)에 포장될 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시양태에서, 와이퍼는 선택적으로 재밀봉가능한 용기(예컨대, 원통형)에 세워서 삽입된다. 적합한 용기의 몇몇 예로는 딱딱한 관, 필름 파우치 등이 있다. 와이퍼를 수용하기에 적합한 용기의 하나의 특정한 예는 용기의 상부 부분에 재밀봉가능한 기밀 뚜껑(예컨대, 폴리프로필렌으로 만들어진)이 달린 딱딱한 원통형 통(예컨대, 폴리에틸렌으로 만들어진)이다. 뚜껑은 처음에는 마개 아래에 위치된 개구를 차폐하는 경첩달린 마개를 갖는다. 개구는 밀봉된 용기의 내부로부터의 와이퍼의 통과를 고려하여, 와이퍼를 잡고 각각의 롤로부터 시임을 찢음으로써 개별 와이퍼를 제거할 수 있다. 뚜껑의 개구는 용기로부터 꺼낼 때 각각의 와이퍼로부터 임의의 과량의 액체를 제거하기에 충분한 압력을 제공하도록 적당한 크기를 갖는다.

다른 적합한 와이퍼 디스펜서(dispenser), 용기, 및 와이퍼를 전달하기 위한 시스템은 본원에 참조로 인용된, 부츠윈스키(Buczwinski) 등에게 허여된 미국 특허 제5,785,179호; 잰더(Zander)에게 허여된 미국 특허 제5,964,351호; 잰더에게 허여된 미국 특허 제6,030,331호; 하인스 등에게 허여된 미국 특허 제6,158,614호; 후앙(Huang) 등에게 허여된 미국 특허 제6,269,969호; 후앙 등에게 허여된 미국 특허 제6,269,970호; 및 뉴먼(Newman) 등에게 허여된 미국 특허 제6,273,359호에 기술되어 있다.

본 발명은 하기 실시예를 참조로 하면 더 잘 이해할 수 있다.

시험 방법

하기 시험 방법을 실시예에 사용한다.

캘리퍼스 (caliper): 천의 캘리퍼스는 그의 두께에 해당한다. 캘리퍼스는 실시예에서 TAPPI 시험방법 T402("Standard Conditioning and Testing Atmosphere For Paper, Board, Pulp Handsheets and Related Products") 또는 T411 om-89("Thickness(caliper) of Paper, Paperboard, and Combined Board")에 따라 적층 시이트에 관한 주석 3을 가지고 측정하였다. T411 om-89를 수행하기 위해 사용되는 측미기는 앤빌 직경이 57.2㎜이고 앤빌 압력이 2㎪인 엠베코(Emveco) 모델 200A 전자 마이크로게이지(미국 오레곤주 뉴베리 소재의 엠베코 인코포레이티드(Emveco, Inc.) 제조)일 수 있다.

그랩 ( grap ) 인장 강도: 그랩 인장 시험은 단일방향 응력에 적용된 천의 파단강도의 척도이다. 이 시험은 당업계에 공지되어 있으며, 연방 시험 방법 규격 191A의 방법 5100의 명세를 따른다. 결과는 파단에 이르는 파운드로 표현된다. 숫자가 클수록 더 강한 천을 나타낸다. 그랩 인장 시험은 각각의 조(jaw)가 샘플과 접촉하여 면하고 있는 두 개의 조를 갖는 두개의 겸자를 사용한다. 겸자는 물질을, 일반적으로는 수직으로 3인치(76㎜) 떨어진 동일한 면에 고정시키고, 명시된 확장 속도로 움직인다. 그랩 인장 강도의 값은 4인치(102㎜)×6인치(152㎜)의 샘플 크기, 1인치(25㎜)×1인치의 조 대향 크기, 및 300㎜/분의 일정한 확장 속도를 사용하여 얻는다. 샘플은 겸자의 조보다 폭이 넓어 천내의 인접한 섬유에 의한 추가의 강도와 함께, 고정된 폭내의 섬유의 유효 강도를 대표하는 결과를 제공한다. 시험편은, 예를 들어 미국 노쓰 캐롤라이나주 캐리 소재의 신테크 코포레이션(Sintech Corporation)으로부터 입수가능한 신테크 2 시험기, 미국 매사츄세츠주 캔톤 소재의 인스트론 코포레이션(Instron Corporation)으로부터 입수가능한 인스트론 모델 TM, 또는 미국 펜실바니아주 필라델피아 소재의 트윙-앨버트 인스트루먼 트 캄파니(Thwing-Albert Instrument Co.)로부터 입수가능한 트윙-앨버트 모델 인텔렉트 II(INTELLECT II)에 고정된다. 이는 실제 사용시의 천 응력 상태를 가깝게 모의한다. 결과는 세 시험편의 평균으로서 보고되고, 횡방향(CD) 또는 기계방향(MD)의 시험편을 가지고 수행할 수 있다.

물 흡수속도: 물의 흡수속도는 샘플이 웹내로 액체를 완전히 흡수하는데 필요한 시간 대 물질 표면의 sitting이다. 특히, 물의 흡수는 ASTM No.2410에 따라 물 0.5㎤를 피펫으로 물질 표면에 전달함으로써 결정된다. 0.5㎤의 물 4방울을 각각의 물질 표면에 적용한다(한면당 2방울). 4방울의 물이 물질내로 흡상되는데(z-방향) 걸리는 평균 시간을 기록한다. 초로 측정되는 흡수 시간이 느릴수록 흡수속도가 더 빠르다. 시험은 73.4°±3.6℉ 및 상대습도 50%±5%의 조건에서 실행된다.

오일 흡수속도: 오일의 흡수 속도는 샘플이 명시된 양의 오일을 흡수하는데 필요한 시간(초)이다. 50W 모터 오일의 흡수는 물에 대하여 전술한 것과 동일한 방식으로 결정되는데, 단 각각의 4방울에 대하여 0.1㎤의 오일을 사용한다(한면당 2방울).

흡수능: 흡수능은 일정 시간에 걸쳐 액체(예컨대, 물 또는 모터 오일)를 흡수하는 물질의 용량을 가리키고, 이는 포화점에서 물질에 의해 수용되는 액체의 총량과 관계있다. 흡수능은 공업용 및 시설용 타월 및 닦는 종이에 대한 연방 명세서(Federal Specification) 제 UU-T-595C에 따라 측정된다. 특히, 흡수능은 액체의 흡수로 인한 샘플의 중량 증가를 측정함으로써 결정되고, 하기 수학식을 사용하 여, 흡수된 액체의 중량 또는 흡수된 액체%로서 표현된다:

또는

테이버(Taber) 내마모성: 테이버 내마모성은 조절된, 회전 마찰 작용에 의해 생성된 천의 파괴의 면에서 내마모성을 측정한다. 내마모성은 본원에서 달리 나타낸 것을 제외하고는, 연방 시험방법 규격 No. 191A 방법 5306에 따라 측정한다. 단 하나의 휠(wheel)을 사용하여 시험편을 마모시킨다. 12.7×12.7㎝의 시험편을, 마모 헤드에 고무 휠이 있고 각각의 아암(arm)에 500g의 평형추를 갖는 테이버 표준 마모기(모델 No. E-140-15 시험편 홀더를 갖는 모델 No. 504)의 시험편 플랫폼(platform)에 고정시킨다. 파단강도의 손실은 내마모성을 결정하기 위한 기준으로서 사용되지 않는다. 결과가 얻어지고 이를 파손에 이르는 마모 주기로 보고하는데, 이때 파손은 천내에 0.5㎝의 구멍이 생성되는 그 지점에서 일어나는 것으로 생각되었다.

드레이프 강성: "드레이프 강성" 시험은 물질의 굴곡 저항성을 측정한다. 굴곡 길이는 물질이 그 자체 중량하에 구부러지는, 즉 복합물이 그 자체 중량하에 외팔보(cantilever) 굴곡의 원리를 사용함으로써 구부러지는 방식에 의해 나타난 바와 같이 물질 중량과 강성 사이의 상호작용의 척도이다. 일반적으로, 샘플은 그의 종방향 치수에 평행한 방향으로 분당 4.75인치(12㎝/분)로 미끄러져, 그의 선도 가장자리가 수평 표면의 가장자리로부터 돌출되었다. 돌출 부분의 길이는 샘플의 끝이 그의 자체 중량하에, 그 끝과 플랫폼의 가장자리를 연결하는 선이 수평선과 41.50°를 이루는 지점까지 눌러질 때 측정되었다. 돌출 부분이 길수록, 샘플은 더 느리게 구부러지고, 따라서 숫자가 클수록 더 강한 복합물을 나타낸다. 이 방법은 ASTM 규격 시험 D 1388의 명세를 따른다. 인치로 측정되는 드레이프 강성은 시험편이 41.50° 경사에 도달할 때 시험편의 돌출 부분의 길이의 절반이다. 시험 샘플을 다음과 같이 제조하였다. 샘플을 폭 1인치(2.54㎝)×길이 6인치(15.24㎝)의 직사각형 조각으로 절단하였다. 각 샘플의 시험편을 기계방향 및 횡방향으로 시험하였다. 적합한 드레이프-플렉스(Drape-Flex) 강성 시험기, 예를 들어 미국 뉴욕주 아미티빌 소재의 테스팅 머쉰스 인코포레이티드(Testing Machines Inc.)로부터 입수가능한 FRL-캔틸레버 벤딩 테스터(FRL-Cantilever Bending Tester)를 사용하여 시험을 수행하였다.

박리강도 : 이 시험은 적층된 천의 겹 사이의 접합강도를 결정한다. 박리 또는 층분리 시험에서, 적층물을 다른 겹으로부터 떨어진 겹을 당기는데 필요한 인장력의 정도에 대하여 시험한다. 약 6×4인치의 시험편(MD 방향으로 6인치)의 천의 샘플의 폭을 사용하여 박리강도의 값을 얻는다. 시험편의 겹을 시험편의 길이를 따라 약 2인치의 거리에 걸쳐 손으로 분리한다. 그 다음, 하나의 겹을 인장시험기의 각각의 조에 고정시키고, 일정한 속도로 확장시킨다. 하중 적용 방향에 평행한 1인치 및 하중 적용 방향에 수직인 4인치 크기의, 두 동일 크기의 조를 갖는 2개의 겸자를 사용한다. 샘플은, 예를 들어 인스트론 모델(Instron Model™) 1000, 1122 또는 1130(미국 매사츄세츠주 캔톤 소재의 인스트론 코포레이션(Instron Corporaiton)으로부터 입수가능함); 신테크 인장 시험기인 신테크 QAD 또는 신테크 테스트웍스(Testworks)(미국 노쓰 캐롤라이나주 리서치 트라이앵글 파크 소재의 신테크 인코포레이티드로부터 입수가능함); 또는 트윙-앨버트, 모델 인텔렉트 II(미국 펜실바니아주 필라델피아 소재의 트윙-앨버트 인스트루먼트 캄파니로부터 입수가능함)를 사용하여 고정된다. 그 다음, 샘플을 2인치의 거리에 걸쳐 180도로 분리하여 떼어 놓고 평균 박리강도를 g으로 기록한다. 12±0.4인치/분(300±10㎜/분)의 일정한 확장 속도가 적용된다. g으로 표현되는 박리강도는 접합된 천을 2인치의 거리에 걸쳐 180도의 각도로 분리하는데 필요한 평균 힘이다.

실시예

본 발명에 따라 다겹 천을 형성하는 능력을 증명하였다. 두 복합물 외부 겹의 사이에 끼인 내부 겹을 함유한 다수의 3겹 샘플을 형성하였다. 에버하트 등에게 허여된 미국 특허 제5,284,703호에 따라 각각의 복합물 외부 겹을 제조하였다. 특히, 평량이 11.3g/㎡인 점 접합된 스펀본드 웹으로부터 복합물 겹을 형성하였다. 스펀본드 웹은 필라멘트당 데니어가 약 3.0인 100% 폴리프로필렌 섬유를 함유하였다. 스펀본드 웹은 1100파운드/인치²의 직조 압력에서 3개의 제트 스트립(jet strip)을 사용하여 거친 선위에서 펄프 섬유 성분과 수압 직조하였다. 펄프 섬유 성분은 LL-19 노던 연재 크라프트 섬유(킴벌리-클락 코포레이션으로부터 입수가능함) 및 아로수르프(Arosurf, 등록상표) PA801(골드슈미트(Goldschmidt)로부터 입수가능한 탈결합제) 1중량%를 함유하였다. 펄프 섬유 성분은 또한 PEG(폴리에틸렌 글리콜) 600 2중량%를 함유하였다. 수압 직조 후, 복합물 물질을 건조시키고, 에 어 프러덕츠 인코포레이티드(Air Products, Inc.)로부터 "에어플렉스 A-105(Airflex A-105)"(점도 95cps 및 고체 28%)라는 이름으로 입수가능한 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체 라텍스 접착제를 사용하여 건조기에 인쇄 접합시킨 다음, 30%의 크레이프도를 사용하여 크레이프 가공하였다. 생성된 복합물 물질은 스펀본드 웹 30중량% 및 펄프 섬유 성분 70중량%를 함유하였고, 평량은 64g/㎡이었다.

내부 겹은 3겹 샘플에 따라 변하였다. 특히, 3겹 샘플중 일부의 내부 겹은 폴리프로필렌 섬유 100중량%를 함유하고 평량이 45gsm인 접합된 카딩화 부직 웹이었다. 다른 3겹 샘플의 내부 겹은 폴리프로필렌 섬유 100중량%로부터 형성되고 평량이 30gsm인 점 접합된 스펀본드 웹이었다. 마지막으로, 또 다른 3겹 샘플의 내부 겹은 폴리프로필렌 섬유 100중량%로부터 형성되고 평량이 22.6gsm인 점 접합된 스펀본드 웹이었다.

다겹 샘플을 형성하기 위하여, 겹을 미국 일리노이주 소재의 헤르만 울트라소닉스 오브 샤움부르크(Herrmann Ultrasonics of Schaumburg)로부터 "비접촉/비마모 초음파 용점 시스템(Non-Contact/Non-Wear Ultrasonic Welding System)"이라는 이름으로 얻은 초음파 적층화기를 통해 보내었다. 초음파 적층화기는, 각각 폭이 6인치인 2개의 정지 호른, 패턴화된 앤빌 롤, 4000와트 발전기 및 간격 감지기 시스템을 사용하였다. 간격 감지기 시스템은 초음파 호른과 앤빌 롤 사이의 간격 설정을 모니터링하고 점차 변화시켜 바람직한 힘을 유지시켰다. 다양한 조건(즉, 선 속도, 적층화 힘, 및 앤빌 롤 접합 패턴)을 사용하여 3겹 샘플을 형성하였고, 이를 하기 표 1에 기술한다.

3겹 샘플을 형성하기 위한 조건

샘플	내부 겹	선 속도(m/min)	평균 힘(뉴톤)	앤빌 롤 패턴¹
1	접합 카딩화	100	1250	C
2	접합 카딩화	100	1350	C
3	스펀본드	50	1200	A
4	스펀본드	50	1400	A
5	스펀본드	50	1800	A
6	스펀본드	50	2000	A
7	스펀본드	100	2000	A
8	스펀본드	150	2000	A
9	스펀본드	100	1300	B
¹ 패턴 A는 총 접합 면적이 4.7%인 줄무늬 패턴이다. 패턴 B는 총 접합 면적이 10.7%인 줄무늬 패턴이다. 패턴 C는 총 접합 면적이 5.9%인 점 패턴이다.

3겹 샘플과 비교하기 위하여 부직 복합물 물질로부터 2겹 샘플을 또한 형성하였다. 2겹 샘플은 킴벌리-클락 코포레이션으로부터 상업적으로 입수가능한 다양한 와이퍼로부터 형성되었다. "프리메레(Primere™)"로 명명된 겹은 평량이 약 64g/㎡(gsm)이고, 노던 연재 크라프트 섬유와 수압 직조된 폴리프로필렌 스펀본드 웹(11.3gsm)으로부터 형성되었다. "와이폴(Wypall, 등록상표) X70 블루(Blue)"로 명명된 겹은 평량이 약 82gsm이고, 노던 연재 크라프트 섬유와 수압 직조된 폴리프로필렌 스펀본드 웹(22.7gsm)으로부터 형성되었다. 마지막으로, "와이폴 X60 화이트(White)"로 명명된 겹은 평량이 약 64gsm이고, 노던 연재 크라프트 섬유와 수압 직조된 폴리프로필렌 스펀본드 웹(11.3gsm)으로부터 형성되었다.

2겹 샘플은 3겹 샘플에 대하여 전술된 바와 동일한 초음파 적층화기를 사용하여 적층되었다. 2겹 샘플을 형성하기 위한 조건을 하기 표 2에 기술한다.

2겹 샘플을 위한 조건

샘플	겹	선 속도(m/min)	평균 힘(뉴톤)	앤빌 롤 패턴¹
10-19	프리메레	100	885 내지 1770	B
20-27	프리메레	300	1309 내지 1970	B
28-31	프리메레	100	600 내지 900	C
32-40	프리메레	300	800 내지 1600	C
41-46	프리메레	100	800 내지 1300	A
47-51	프리메레	300	800 내지 1500	A
52-60	와이폴 X70 블루	100	1185 내지 2485	B
61-67	와이폴 X70 블루	300	1585 내지 2335	B
68-70	와이폴 X70 블루	100	900 내지 1100	C
71-81	와이폴 X70 블루	300	1100 내지 2100	C
82-88	와이폴 X70 블루	100	800 내지 1400	A
89-92	와이폴 X70 블루	300	1300 내지 1800	A
93-104	와이폴 X60 화이트	100	985 내지 1785	B
105-109	와이폴 X60 화이트	100	600 내지 1000	C
110-118	와이폴 X60 화이트	100	800 내지 1600	C
119-123	와이폴 X60 화이트	100	800 내지 1300	A
124-129	와이폴 X60 화이트	300	900 내지 1800	A
¹ 패턴 A는 총 접합 면적이 4.7%인 줄무늬 패턴이다. 패턴 B는 총 접합 면적이 10.7%인 줄무늬 패턴이다. 패턴 C는 총 접합 면적이 5.9%인 점 패턴이다.

그 다음, 2겹 및 3겹 샘플중 몇몇의 물성을 시험하였다. 그 결과를 하기 표 3 및 표 4에 나타낸다.

3겹 샘플의 오일 흡수성 및 박리강도

샘플 No.	선 속도 (m/min)	힘 (N)	앤빌 롤 패턴¹	오일 흡수능(%)	오일 속도 (sec)	평균 CD 박리강도(g)	평균 MD 박리강도(g)
1	100	1250	C	493.0	9.7	72.7	87.0
5	500	1800	A	-	7.2	59.4	61.2
8	150	2000	A	402.1	5.3	34.0	57.9
9	100	1300	B	455.2	9.3	265.8	182.8

2겹 샘플의 오일 흡수성 및 박리강도

샘플 No.	선 속도 (m/min)	힘 (N)	앤빌 롤 패턴¹	오일 흡수능(%)	오일 속도 (sec)	평균 CD 박리강도(g)	평균 MD 박리강도(g)
41(프리메레)	100	800	A	463.5	9.5	16.5	49.6
44(프리메레)	100	1100	A	-	8.2	100.7	139.3
46(프리메레)	100	1300	A	444.9	8.1	175.7	193.2
48(프리메레)	300	900	A	446.9	8.3	15.4	28.0
49(프리메레)	300	1200	A	448.4	6.8	43.4	81.7
51(프리메레)	300	1500	A	464.9	6.2	102.4	101.3
84(X70)	100	1100	A	333.6	10.0	32.3	31.7
88(X70)	100	1500	A	319.8	10.1	75.0	96.7
92(X70)	300	1800	A	346.6	9.5	53.4	55.8
119(X60)	100	800	A	-	9.9	67.4	25.4
121(X60)	100	1000	A	412.2	8.0	99.5	161.5
125(X60)	300	1000	A	410.0	8.7	35.2	32.4
128(X60)	300	1500	A	-	13.7	78.1	77.9
28(프리메레)	100	600	C	446.3	19.4	4.3	8.5
30(프리메레)	100	800	C	-	21.9	32.9	41.4
31(프리메레)	100	900	C	-	22.7	54.8	69.5
33(프리메레)	300	900	C	-	19.1	7.9	22.4
35(프리메레)	300	1100	C	-	23.7	33.8	49.0
39(프리메레)	300	1500	C	-	17.4	62.1	72.7
69(X70)	100	1000	C	326.6	25.1	6.4	18.4
74(X70)	300	1400	C	-	30.2	22.2	26.5
77(X70)	300	1800	C	318.9	28.1	37.3	56.3
105(X60)	100	600	C	-	20.1	5.5	15.3
109(X60)	100	1000	C	-	22.2	98.8	138.3
112(X60)	300	1000	C	-	20.5	24.4	34.5
114(X60)	300	1200	C	-	22.4	44.9	83.3
13(프리메레)	100	1185	B	-	16.9	53.6	72.4
17(프리메레)	100	1585	B	-	19.8	168.1	261.3
23(프리메레)	300	1585	B	-	14.7	11.8	30.1
25(프리메레)	300	1795	B	458.0	16.8	55.5	64.2
27(프리메레)	300	1985	B	-	16.7	87.8	125.5
93(X60)	100	985	B	-	14.8	8.2	19.5
97(X60)	100	1385	B	439.2	18.3	85.0	71.2
101(X60)	100	1785	B	-	20.7	198.1	148.4
53(X70)	100	1335	B	-	22.1	8.8	11.5
57(X70)	100	1785	B	-	30.1	27.0	33.0
60(X70)	100	2485	B	323.1	25.6	123.8	124.2
63(X70)	300	1785	B	-	92.9	2.3	4.6
66(X70)	300	2285	B	-	18.4	19.7	33.3

나타낸 바와 같이, 3겹 샘플은 우수한 흡수성 및 박리강도 특성을 달성하였다. 예를 들어, 전술된 샘플중에서, 샘플 1은 최고의 흡수능을 나타내었고(즉, 493.0%), 또한 우수한 박리강도 값을 달성하였다.

또한, 비교를 위하여 다양한 1겹 샘플이 또한 제공되었다. 특히, 하나의 샘플은 킴벌리-클락 코포레이션으로부터 와이폴 X80 오렌지(Orange)라는 이름으로 상업적으로 입수가능한 1겹 와이퍼였다. 와이폴 X80 오렌지 와이퍼는 평량이 125gsm이고, 노던 연재 크라프트 섬유와 수압 직조된 폴리프로필렌 스펀본드 웹(22.7gsm)을 함유하였다. 다른 샘플은 미국 위스콘신주 그린 베이 소재의 터프코 인코포레이티드(Tufco, Inc.)로부터 상업적으로 입수가능한 "터프프로 렌탈 샵 타월(TufPro Rental Shop Towel)"이었고, 평량이 약 207gsm인 1겹 와이퍼인 것으로 생각되었다.

1겹 샘플의 다양한 특성을 시험하고, 전술한 방식으로 형성된 2겹 및 3겹 샘플과 비교하였다. 그 결과를 하기 표 5에 기술한다.

샘플의 특성

샘플	평량 (gsm)	캘리퍼스 (인치)	액체 흡수속도(평균 초)		흡수능(g)		테이버 마모 (주기)		드레이프 강성(㎝)		그랩 인장강도(lbs)
샘플	평량 (gsm)	캘리퍼스 (인치)	H₂O	모터오일	H₂O	모터오일	건식	습식	CD	MD	CD 건식	MD 건식
3겹¹	164.0	0.038	0.90	16.6	7.00	7.30	305.2	721.4	3.53	5.97	29.91	42.02
3겹²	176.2	0.045	1.81	12.7	10.10	8.60	401.0	460.6	3.83	4.90	15.54	34.77
2겹³	137.1	0.031	1.07	30.5	7.30	5.80	115.4	162.0	2.72	5.63	11.05	22.17
2겹⁴	134.3	0.030	1.52	32.6	6.90	5.50	212.0	239.8	2.92	5.05	16.45	25.08
1겹 (X-80)	132.9	0.023	1.49	80.8	4.70	4.10	215.6	293.8	2.10	3.68	23.65	16.02
1겹 ("터프프로 렌탈 샵 타월")	207.0	0.042	180.00	27.5	6.70	10.00	N/A	285- 318	1.50	1.57	35.10	39.40
¹ 전술된 바와 같이, 이 3겹 샘플은 부직 복합물 외부 겹(30% 스펀본드/70% 펄프, 64gsm)으로부터 형성되고, 내부 겹으로서 접합된 카딩화 웹(100% 폴리프로필렌, 45gsm)을 함유하였다. ² 전술된 바와 같이, 이 3겹 샘플은 부직 복합물 외부 겹(30% 스펀본드/70% 펄프, 64gsm)으로부터 형성되고, 내부 겹으로서 접합된 카딩화 웹(100% 폴리프로필렌, 30gsm)을 함유하였다. ³ 전술된 바와 같이, 이 2겹 샘플의 각각의 겹은 킴벌리-클락 코포레이션으로부터 프라메레라는 이름으로 입수가능한 와이퍼로부터 형성되었다. ⁴ 전술된 바와 같이, 이 2겹 샘플의 각각의 겹은 킴벌리-클락 코포레이션으로부터 와이폴 X60 블루라는 이름으로 입수가능한 와이퍼로부터 형성되었다.

나타낸 바와 같이, 3겹 샘플은 물 및 오일 둘다에 대한 흡수속도 및 흡수능에 의해 측정되는 우수한 흡수성 특성을 제공하였다. 3겹 샘플은 또한 개선된 우수한 강도 및 촉감 특성을 제공하였다.

지금까지 본 발명을 그의 특정 실시양태에 관하여 상세하게 기술하였지만, 당업자는 상기 내용을 이해하면 이들 실시양태의 변경, 변화 및 등가물을 쉽게 생각해 낼 것임을 알 것이다. 따라서, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 그의 임의의 등가물의 범주로서 평가되어야 한다.

Claims

제1 외부 겹과 제2 외부 겹의 사이에 하나 이상의 내부 겹을 위치시키는 단계; 및 내부 겹, 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹을 함께 초음파 적층하는 단계를 포함하며,

상기 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹이 각각 열가소성 섬유와 흡수성 스테이플 섬유를 포함하는 부직 복합물 물질을 포함하고, 상기 흡수성 스테이플 섬유가 부직 복합물 물질의 50중량%를 초과하는 양을 구성하며, 상기 부직 복합물 물질 내의 흡수성 스테이플 섬유 및 열가소성 섬유가 수압 직조(hydraulically entangled)되고, 상기 내부 겹이 열가소성 폴리올레핀 섬유를 포함하는 부직층을 포함하고, 상기 내부 겹의 부직층이 열가소성 섬유를 90중량%를 초과하여 포함하고,

상기 초음파 적층이 다겹 천의 하나 이상의 면에 접합 영역을 형성시키고, 패턴화된 표면 질감을 부여하고,

상기 접합 영역에서 천의 표면에 기공이 생성되고, 천 표면에 수직한 방향에 걸쳐 공극이 생성되고, 상기 기공과 공극이 접합 영역의 표면에서 액체를 천으로 들어가게 하고, 접합 영역 사이의 천의 내부 겹으로 접합 영역을 통하여 측방향으로 이동하게 하는 다겹 천의 형성 방법.
제1항에 있어서, 제1 외부 겹, 제2 외부 겹 또는 이들의 조합의 부직 복합물 물질이 10중량% 내지 40중량%의 열가소성 섬유 및 60중량% 내지 90중량%의 흡수성 스테이플 섬유를 포함하는 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 외부 겹, 제2 외부 겹 또는 이들의 조합의 흡수성 스테이플 섬유가 펄프 섬유인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 외부 겹, 제2 외부 겹 또는 이들의 조합의 열가소성 섬유가 연속적인 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서, 제1 외부 겹, 제2 외부 겹 또는 이들의 조합의 부직 복합물 물질의 흡수성 스테이플 섬유 및 열가소성 섬유가 수압 직조되거나(hydraulically entangled) 블렌딩된 것인 방법.
제1 외부 겹과 제2 외부 겹의 사이에 하나 이상의 내부 겹을 위치시키는 단계; 및 내부 겹, 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹을 함께 초음파 적층하는 단계를 포함하며,

상기 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹이 각각 연속적인 폴리올레핀 섬유로부터 형성된 스펀본드 웹을 포함하는 부직 복합물 물질을 포함하고, 상기 스펀본드 웹은 펄프 섬유와 수압 직조되고, 상기 펄프 섬유가 부직 복합물 물질의 50중량%를 초과하는 양을 구성하며, 상기 내부 겹이 열가소성 섬유를 포함하는 부직층을 포함하고, 상기 부직층이 열가소성 폴리올레핀 섬유 100중량%로 형성되며, 상기 열가소성 폴리올레핀 섬유가 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 또는 이들의 조합을 포함하고;

상기 초음파 적층이 다겹 천의 하나 이상의 면에 접합 영역을 형성시키고, 패턴화된 표면 질감을 부여하고,

상기 접합 영역에서 천의 표면에 기공이 생성되고, 천 표면에 수직한 방향에 걸쳐 공극이 생성되고, 상기 기공과 공극이 접합 영역의 표면에서 액체를 천으로 들어가게 하고, 접합 영역 사이의 천의 내부 겹으로 접합 영역을 통하여 측방향으로 이동하게 하는 다겹 천의 형성 방법.
제1 외부 겹과 제2 외부 겹 사이에 위치된 하나 이상의 내부 겹을 포함하고, 상기 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹이 각각 펄프 섬유와 수압 직조된, 연속적인 열가소성 섬유를 포함하는 부직 복합물 물질을 포함하고, 상기 펄프 섬유가 부직 복합물 물질의 50중량%를 초과하는 양을 구성하고, 상기 내부 겹이 열가소성 섬유를 포함하는 부직층을 포함하고, 상기 내부 겹, 제1 외부 겹 및 제2 외부 겹이 접합 영역에서 함께 초음파 적층되어 다겹 천의 하나 이상의 면에 패턴화된 표면 질감이 부여되고, 상기 접합 영역에서 천 표면이 기공을 규정하고, 천 표면에 수직한 방향에 걸쳐 공극이 생성되고, 상기 기공과 공극이 접합 영역의 표면에서 액체를 천으로 들어가게 하고, 접합 영역 사이의 천의 내부 겹으로 접합 영역을 통하여 측방향으로 이동하게 하는 다겹 천.
제7항에 있어서, 부직 복합물 물질이 60중량% 내지 90중량%의 펄프 섬유를 포함하는 다겹 천.
제7항 또는 제8항에 있어서, 제1 외부 겹의 제1 표면 및 제2 외부 겹의 제2 표면이 다겹 천의 대향 외부 표면을 형성하는 다겹 천.
제7항 또는 제8항에 있어서, 다수의 연속 공극을 갖는 접합된 영역을 추가로 포함하는 다겹 천.
제7항 또는 제8항에 있어서, 부직 복합물 물질의 연속적인 열가소성 섬유가 폴리올레핀 섬유인 다겹 천.
제7항 또는 제8항에 있어서, 제1 외부 겹의 제1 표면 및 제2 외부 겹의 제2 표면이 각각 펄프 섬유를 포함하는 다겹 천.
제7항 또는 제8항에 있어서, 부직층의 열가소성 섬유가 연속적인 다겹 천.
제7항 또는 제8항에 있어서, 내부 겹의 부직층이 열가소성 섬유를 50중량%보다 많이 포함하는 다겹 천.
제7항 또는 제8항에 있어서, 내부 겹의 부직층이 흡수성 스테이플 섬유를 추가로 포함하는 다겹 천.
제15항에 있어서, 내부 겹의 부직층이 흡수성 스테이플 섬유를 50중량%보다 많이 포함하는 다겹 천.
제15항에 있어서, 부직층의 흡수성 스테이플 섬유가 펄프 섬유인 다겹 천.
제15항에 있어서, 부직층의 흡수성 스테이플 섬유 및 열가소성 섬유가 수압 직조되거나 또는 블렌딩되는 다겹 천.
제7항 또는 제8항에 있어서, 내부 겹의 부직층이 10 내지 200g/㎡의 평량을 갖는 다겹 천.
제7항 또는 제8항에 있어서, 내부 겹의 부직층이 열가소성 섬유를 90중량%보다 많이 포함하는 다겹 천.
제15항에 있어서, 내부 겹의 부직층이 흡수성 스테이플 섬유를 60중량% 내지 90중량%로 포함하는 다겹 천.
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