KR100361596B1 - 이소택틱및아택틱폴리올레핀의블렌드로부터제조된부직포 - Google Patents

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제프레이 로렌스 엠씨 메이너스
피터 미하일로비치 코비리브커
신디 진 알베르텔리
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 열가소성 중합체로부터 제조된 필라멘트를 포함하는 부직 웹 층으로 이루어지는 부직포를 제공한다. 열가소성 중합체는 85 이하의 이소택틱도를 갖는 1종 이상의 이소택틱 중합체, 20 미만의 이소택틱도를 갖는 1종 이상의 아택틱 중합체 40 중량% 이하의 블렌드이고, 상기 블렌드는 또한 약 0.1 내지 3.0 중량%에 이르는 플루오로카본을 함유할 수 있다. 직물은 스펀본딩 및 멜트블로잉법에 의해 제조될 수 있고, 우수한 강도, 차단성 및 유연성을 갖는다.

Description

이소택틱 및 아택틱 폴리올레핀의 블렌드로부터 제조된 부직포 {Nonwoven Fabric from Blends of Isotactic and Atactic Polyolefins}
부직포는 유아용 와이프 및 기저귀에서 자동차용 커버까지 광범위한 용도로 사용되고 있다. 이러한 다양한 용도를 위해 다양한 특성 및 특질을 갖는 재료가 요망된다. 일부 용도에서는, 예를 들면, 기저귀 및 여성용 생리용품용 라이너와 같이 액체를 신속하게 통과시킬 수 있는 습윤성이 우수한 부직포가 요망되는 한편, 예를 들면 실외용 직물 및 외과용 직물과 같은 다른 용도에서는 강도 및 발수성이 우수한 것이 요망되기도 한다. 본 발명은 후자 부류의 제품, 구체적으로는 월등한 강도를 가지면서도 통기성과 액체 침투에 대한 저항성이 우수한 부직 재료에 관한 것이다.
외과용 가운 등의 외과 용도를 위한 직물은 환자 체액과의 접촉으로부터 의료원들을 보호하기 위해 차단 특성이 우수하여야 하면서도 편안함을 유지할 수 있도록 착용자의 땀이 직물을 통과시킬 수 있도록 통기성이 있어야 한다. 직물은 또한 적절한 환경하에서 목적하는 기능을 행하기에 충분할 만큼 강력해야 하면서도, 착용자의 편안함을 위해 그리고 착용자의 행동 반경의 제한을 방지하기 위해서는 유연성과 드레이프성이 있어야 한다.
또한, 최종 제품을 위한, 가먼트 등의 부직물의 다수 용도에 있어 가능한 한경량이면서도 목적하는 기능을 행하도록 하는 것이 중요한 문제이다. 중량 가먼트와 동일한 기능을 행하는, 보다 경량 가먼트는 착용자를 위해서는 보다 편안할 것이며 예측컨대 생산적 측면에서 원재료의 필요성이 적기 때문에 제조 단가가 보다 저렴하게 될 것이다.
액체 차단 특성, 기체 투과성 및 강도가 우수한 보다 경량의 유연 직물은 다양한 범위의 용도에 있어 활용도가 매우 클것이다.
따라서, 본 발명의 목적은 액체 차단 특성, 기체 투과성 및 강도가 우수한 유연 부직 라미네이트를 제공하는 것이다.
<요약>
본 발명의 목적을 충족시키기 위해, 본원에서는 열가소성 중합체 (여기에서, 열가소성 중합체는 1종 이상의 이소택틱 중합체 및 1종 이상의 아택틱 중합체의 블렌드임)로부터 제조된 필라멘트를 포함하는 부직 웹 층으로 이루어지는 부직포를 제공한다. 이소택틱 중합체는 이소택틱도가 85 이상이어야 하고, 아택틱 중합체는 이소택틱도가 20 이하이어야 한다. 블렌드는 40 중량% 이하의 아택틱 중합체를 포함할 수 있다. 또한 블렌드는 약 0.1 내지 3.0 중량%의 플루오로카본을 포함할 수 있다. 예를 들면, 멜트블로잉이 바람직하더라도, 직물은 스펀본딩 및 멜트블로잉법에 의해 제조될 수 있다.
<정의>
본원에서 사용된 용어 "부직포 또는 웹"이란 서로 얽히게 짜여 있으나, 편직물과 같이 규칙적이고 동일한 방식으로 짜여진 것이 아닌 개개 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 나타낸다. 부직포 또는 웹은 예를 들면 멜트블로잉법, 스펀본딩법 및 본디드 카디드 웹 방법 등의 다수의 방법으로부터 형성된다. 부직포 기초 중량의 단위는 보통 재료 온스/yd2(osy) 또는 g/m2(gsm)으로 표시되며 유효 섬유 직경은 보통 마이크론으로 표시된다 (osy를 gsm으로 전환하기 위해서는 osy에 33.91을 곱한다).
본원에서 사용된 용어 "미세섬유"란 평균 직경이 약 50 마이크론 이하, 예를 들면 약 0.5 내지 약 50 마이크론의 평균 직경을 갖는 소 직경의 섬유를 나타내며, 보다 특히 미세섬유는 약 2 내지 약 40 마이크론의 평균 직경을 갖는 것이 바람직하다.
본원에서 사용된 용어 "스펀본디드 섬유"란 용융 열가소성 재료를 다수의 미세한, 보통은 원형인 방사구 세관 (capillary)으로부터 필라멘트로서 압출시킨 다음, 이어서 압출된 필라멘트의 직경을 예를 들면 아펠 (Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호 및 도쉬너 (Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호, 마츄키 (Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 키니 (Kinney)의 미국 특허 제3,338,992호 및 제3,341,394호, 레비 (Levy)의 미국 특허 제3,502,763호 및 제3,909,009호 및 도보 (Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호에 기재된 바와 같은 방법에 의해 신속하게 감소시킴으로써 형성된 소직경 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이며 7 마이크론 초과, 보다 특히 10 마이크론 초과의 평균 직경을 갖는다.
본원에서 사용된 용어 "멜트블로운 섬유"란 용융 열가소성 재료를 미세한, 보통은 원형인 다수의 다이 세관으로부터, 용융 열가소성 재료의 필라멘트를 감쇠 (attenuation)시켜 그 직경을 감소시킴으로써 미세섬유 직경이 되게 할 수 있는 고속, 통상은 가열된 기류 (예를 들면, 공기류)내로 용융 실 또는 필라멘트로서 압출시킴으로써 형성된 섬유를 나타낸다. 그 다음, 멜트블로운 섬유를 고속 기류에 의해 담지시켜 집속 표면에 침적시켜 랜덤한 디스버스드 (disbursed) 멜트블로운 섬유를 형성한다. 멜트블로잉법은 당 업계에 익히 공지되어 있으며 예를 들면 분틴 (Buntin)의 미국 특허 제3,849,241호, 메이트너 (Meitner) 등의 미국 특허 제4,307,143호 및 위스네스키 (Wisneski) 등의 미국 특허 제4,707,398호에 기재되어 있다. 멜트블로운 섬유는 불연속 또는 연속일 수 있는 일반적으로 직경이 10 마이크론 미만인 미세섬유이다.
본원에서 사용된 용어 "중합체"란 일반적으로 단독중합체, 공중합체, 예를 들면 블럭, 그라프트, 랜덤 및 교호 공중합체, 삼중합체 등 및 상술한 중합체 중 임의의 것의 블렌드 및 변형체를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 별도의 언급이 없는 한, 용어 "중합체"란 재료의 모든 가능한 기하학적 배열을 포함하여야 할 것이다. 이러한 배열에는, 이소택틱, 신디오택틱 및 랜덤 대칭이 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다.
본원에서 사용된 용어 "이성분 섬유"란 별도의 압출기로부터 압출되지만 하나의 섬유로 형성되기 위하여 함께 스펀되는 2종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 나타낸다. 이와 같은 이성분 섬유의 배열은 예를 들면 하나의 중합체가 다른 것에 의해 포위되는 쉬쓰 (sheath)/코어 (core) 배열이거나, 또는 평행 배열이거나 또는 "해도 (islands-in-the-sea)" 배열일 수 있다. 이성분 섬유는 카네코 (Kaneko) 등의 미국 특허 제5,108,820호, 스트라크 (Strack) 등의 미국 특허 제5,336,552호 및 유럽 특허 제0586924호에 교시되어 있다. 구성 중합체는 75/25, 50/50, 25/75 또는 임의 기타 소정의 비율로서 존재할 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "이요소 섬유 (biconstituent fibers)"란 블렌드로서 동일한 압출기로부터 압출되는 2종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 나타낸다. 이요소 섬유는 때때로 다요소 (multiconstituent) 섬유로 일컬어진다. 상기 섬유의 일반적인 종류는 예를 들면, 게스너 (Gessner) 등의 미국 특허 제5,108,827호에 기술되어 있다.
본원에서 사용되는 "블렌드"라는 용어는 2종 이상의 중합체의 혼합물을 의미하는 반면, "알로이"라는 용어는 블렌드의 하위 부류를 의미하는 것으로서 성분들이 불혼화성이지만 상용화될 수 있는 것을 의미한다. "혼화성" 및 "불혼화성"은 혼합 자유 에너지에 있어서 각각 음 또는 양의 값을 갖는 블렌드로서 정의된다. 또한 통상 중합체의 블렌딩을 촉진시키는 상용화제 또는 추가의 물질을 사용하여, "상용화"는 알로이를 만들기 위해 불혼화성 중합체 블렌드의 계면 성질을 변화시키는 방법으로 정의된다.
본원에서 사용된 용어 "본딩 윈도우 (bonding window)"란 부직포를 함께 결합시키기 위해 사용된 캘린더 롤의 온도 범위로서 본딩 방법이 성공적으로 수행되는 온도 범위를 나타낸다. 폴리프로필렌의 경우, 이 본딩 윈도우는 통상 약 132 내지 약 154 ℃ (270 ℉ 내지 310 ℉)이다. 약 132 ℃ (270 ℉) 미만이면, 폴리프로필렌은 용융 및 접착시키기에 충분히 가열되지 않고 그 온도가 약 154 ℃ (310 ℉)를 초과하면, 폴리프로필렌은 과도하게 용융되어 캘린더 롤에 들러붙을 수 있다. 프로필렌은 상당히 좁은 본딩 윈도우를 갖는다.
본원에서 사용된 용어 "종방향" 또는 MD는 직물이 생산됨에 따라 직물의 길이를 의미한다. "횡방향" 또는 CD는 직물의 폭, 즉 일반적으로 MD에 수직인 방향을 뜻한다.
본원에서 사용된 용어 "네킹 (necking)" 또는 "네크 연신"은 상호 사용될 수 있는 용어로서 부직포를 일반적으로는 종방향으로 신장시켜 그의 폭을 조절된 방식으로 목적하는 정도까지 감소시키는 방법을 나타낸다. 조절된 연신 방법을 냉각 온도, 실온 또는 보다 고온하에 수행할 수 있으며, 대다수의 경우 약 1.2 내지 1.4 배인 직물 파단에 필요한 신도 이하로 연신되는 방향에서의 총 치수에서의 증가로 한정된다. 이완될 경우, 웹은 그 본래 치수로 수축된다. 그러한 한 방법이 예를 들면 메이트너 및 노테이스 (Meither and Notheis)의 미국 특허 제4,443,513호에 기재되어 있으며 기타 방법은 모르만 (Morman)의 미국 특허 제4,965,122호에 기재되어 있다.
본원에서 사용된 용어 "네크 연화 (neck softening)"란 종방향으로 이를 테면 주변 온도에서 열을 재료에 가하지 않고 네크 연신을 행하는 것을 의미한다. 네크 연신 또는 네크 연화에 있어, 직물은 예를 들면 20 % 만큼 연신되는 것을 나타낸다. 이는 그 본래의 미연신 폭의 80 %에 이를때까지 종방향으로 연신하는 것을 의미하는 것이다.
본원에서 사용된 용어 "네크형성 가능한 재료"란 네킹될 수 있는 임의의 재료를 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "네킹된 재료"란 예를 들면 연신 (drawing) 또는 개더링 (gethering) 등의 방법에 의해 적어도 1의 치수로 수축되는 임의의 재료를 의미한다.
본원에서 사용된 용어 "회복 (recover)"이란 바이어스력의 인가에 의해 재료를 연신시킨 후 바이어스력의 인가를 중지할 때 연신 재료가 수축되는 것을 의미한다. 예를 들면, 2.5 cm (1 인치)의 이완된 비바이어스 길이를 갖는 재료가 연신에 의해 50 % 신장되어 3.8 cm (1.5 인치) 길이 만큼 되면, 재료는 50 % 신장되었다고 하며 그 이완 길이의 150 %인 연신 길이를 갖게 된다. 상기의 예시된 연신 재료를 수축시키는 경우, 바이어스력 및 연신력을 제거한 후에 2.8 cm (1.1 인치)의 길이로 회복되었다면, 상기 재료는 신도면에서 80 % (1.0 cm (0.4 인치)) 회복되었다라고 할 것이다.
본원에서 사용된 용어 "가먼트"는 착용할 수 있는 임의의 모든 종류의 의복을 나타낸다. 이 가먼트에는 산업용 작업복 및 원피스형 작업복, 언더가먼트, 팬츠, 셔츠, 쟈켓, 글러브, 양말 등이 포함된다.
본원에서 사용된 용어 "의료 용품"이란 외과용 가운 및 드레이프, 안면 마스크, 헤드 커버링, 슈 커버링 부상 드레싱, 붕대, 멸균 랩 등을 나타낸다.
본원에서 사용되 용어 "개인 위생 용품"이란 와이퍼, 기저귀, 트레이닝 팬츠, 흡수용 언더팬츠, 성인용 실금 용품, 및 여성 생리 용품 등을 들 수 있다.
본원에서 사용된 용어 "실외용 직물"이란 주로 실외에서 사용되는 직물을 의미하나, 반드시 그러한 것은 아니다. 이 직물이 이용되는 응용 분야는 자동차 커버, 선박 커버, 항공기 커버, 캠퍼/트레일러 직물, 가구 커버, 천막, 닫집, 텐트, 농업용 직물 및 야외복을 포함한다.
<시험 방법>
알코올 발수성 시험은 이소프로판올/물 혼합물 한 방울이 5 분 후에 수평으로 놓인 직물 조각을 얼마나 침윤하는가를 측정한다. 이 시험에서, 통상적으로 이소프로판올 70 % 및 증류수 30 %로 이루어진 혼합물의 작은 방울이 직물 조각 위에 놓인다. 5 분 후에, 작은 방울을 조사하여 직물의 침윤 정도를 측정한다. 실제로, 상기 과정은 0에서 5까지의 등급이 되도록 직물 상의 침윤의 정도가 변화되는 작은 물방울을 나타내는 일련의 화소와 작은 물방울을 비교함으로써 수행된다. 등급 0은 시험 직물이 완전하게 침윤되는 것을 의미하고, 등급 5는 실질적으로 직물의 침윤이 없는 것을 의미한다. 본 시험이 어느정도 주관적일지라도, 우수한 알코올 발수성을 갖는 직물 및 불량한 알코올 발수성을 갖는 직물을 식별하는데 공헌한다.
용융 유속 (MFR)은 중합체 점도를 측정하는 것이다. MFR은 특정의 하중하에 또는 전단율 하에 측정된 기간 동안 소정 치수의 세관으로부터 유동하는 재료의 중량으로서 표시되며 예를 들면 ASTM 시험 1238, 조건 E에 따라 230℃에서 g/10분 단위로 측정된다.
<토론>
부직포 분야는 기저귀, 와이프 및 여성용 생리 용품 등의 흡수 용품 및 외과용 가운 및 드레이프 등의 차단 용품 및 붕대를 비롯하여 다양하다. 후자의 용도를 위해, 본 발명자에 의해 발수성, 통기성 및 강도가 우수한 연성 부직 라미네이트가 개발되었다.
본 발명의 직물이 제조되는 섬유는 당 업계에 익히 공지되어 있는 멜트블로잉 또는 스펀본딩법에 의해 제조될 수 있다. 상기 방법들은 일반적으로 용융된 열가소성 중합체를 방사구로 공급하기 위한 압출기를 사용하여 중합체가 섬유화되어 스테이플 길이 또는 보다 긴 길이를 가질 수 있는 섬유를 얻는 방법이다. 그 다음, 섬유를 통상적으로는 공기압으로 연신시키고 구동성 유공 (有孔) 매트 또는 벨트상에 침적시켜 부직포를 형성한다. 스펀본드 및 멜트블로운 방법에서 제조된 섬유는 상기 정의한 바와 같이 미세 섬유이다.
본 발명의 직물은 다층 라미네이트로 사용될 수 있다. 다층 라미네이트의 예로는 층들의 일부가 스펀본드 층이고 일부는 멜트블로운 층인, 예를 들면 브록 (Brock) 등의 미국 특허 제4,041,203호 및 콜리에 (Collier) 등의 미국 특허 제5,169,706호 및 본슬레거 (Bornslaeger)의 미국 특허 제4,374,888호에 기재되어 있는 것와 같이 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 (SMS) 라미네이트가 있다. 상기 라미네이트는 구동성 성형 벨트상에 먼저 스펀본드 직물층을, 이어서 멜트블로운 직물층을 그리고 나머지 다른 스펀본드 층을 차례로 침적시킨 다음 라미네이트를 하기에 기술하는 방식으로 접착시킴으로써 제조될 수 있다. 별법으로, 하나 이상의 직물층은 개별적으로 제조되고, 롤내로 수거되고, 별개의 접착 단계에서 결합될 수 있다. 그러한 직물은 보통 약 3.4 내지 407 gsm (0.1 내지 12 osy), 보다 특히 약 25.4 내지 102 gsm (0.75 내지 3 osy)의 기초 중량을 갖는다.
부직포는 일반적으로 최종 제품으로 추가 가공하는 가혹 조건을 견디기에 충분한 구조적 보존성을 제공하기 위해 부직포가 제조되는 특정의 방식으로 접착된다. 접착은 히드로엔탱글먼트 (hydroentanglement), 니들펀치 접착, 초음파 접착, 접착제 접착 및 열 접착 등의 각종 방식으로 수행될 수 있다.
초음파 접착은 예를 들면 직물을 음파 호른과 앤빌 (anvil) 롤 사이에 직물을 통과시켜 행한다 [본슬레거의 미국 특허 제4,374,888호에 설명됨].
부직포의 열 접착은 캘린더링 기기의 롤 사이에 부직포를 통과시켜 행할 수 있다. 하나 이상의 캘린더 롤러를 가열하고 하나 이상의 롤러 (가열 롤러와 반드시 동일할 필요는 없음)는 부직포를 롤러 사이에 통과시키자마자 부직포에 각인 (imprint)되는 패턴을 갖는다. 직물이 롤러 사이를 통과하게 되면, 직물은 가압 및 가열된다. 특정의 패턴에서 인가되는 열 및 압력을 조합하게 되면, 부직포에서 융착 부위가 형성되는데, 여기서 직물상 결합은 캘린더 롤 상 결합 점의 패턴에 대응한다.
캘린더 롤이 다양한 패턴으로 개발되어 왔다. 그 일례는 한센 (Hansen) 및 페닝 (Pennings)의 미국 특허 제3,855,046호에 개시된 바와 같이 약 10 내지 25 %의 결합 면적을 갖는 15.5 내지 31 결합수/㎠ (약 100 내지 500 결합수/평방 인치)의 한센-페닝 패턴이다. 또다른 일반적인 패턴은 반복적이고 약하게 옵셋된 다이아몬드를 갖는 다이아몬드 패턴이다.
부직 웹을 접착시키기 위한 정확한 캘린더 온도 및 압력은 웹이 제조되는 열가소재(들)에 좌우된다. 일반적으로는, 폴리올레핀의 경우, 바람직한 온도는 66 내지 177℃ (150 내지 350 ℉) 및 53.6 내지 178.6 kg/cm (300 내지 1,000 파운드/in) (직선)이다. 보다 특히, 폴리프로필렌의 경우, 바람직한 온도는 132 내지 160℃ (270 내지 320 ℉) 및 71.4 내지 142.9 kg/cm (400 내지 800 파운드/in) (직선)이다.
중합체의 결정도의 하나의 측정법은 전체 중합체에 대한 이소택틱 중합체의 비 (%)이다. 이것은 이소택틱도 또는 이소택틱 지수로서 정의될 수 있고 중합체의 경우 핵 자기 공명 커브로부터 계산될 수 있다. 크실렌 가용물의 경우, 또다른 시험에서는 중합체 중의 저분자량의 이소택틱 종 및 중간 분자량의 아택틱 종의 양을 측정한다.
본 발명의 실시에 사용되는 열가소성 중합체는 아택틱 (무정형) 및 이소택틱 폴리올레핀의 블렌드이다. 또한, 각각의 이들 성분은 상이한 아택틱 또는 이소택틱 중합체의 혼합물이 될 수 있다.
이소택틱 중합체는 부직포 분야에서 사용되어 왔으며, 공지되어 있다. 이러한 중합체의 예로는 엑손 케미칼 캄파니 (Exxon Chemical Company; 미국 텍사스주 베이타운 소재)에서 PD-3746G의 상품명으로서 시판되고 있는 폴리프로필렌으로서 약 96 % 이소택틱 중합체이다. 다른 적당한 이소택틱 중합체는 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company; 미국 텍사스주 휴스톤 소재)에서 Unipol (등록상표) 중합체의 상품명으로서 시판되고 있다. 예를 들면, 쉘사의 Unipol 1208 폴리프로필렌은 약 38의 용융 유속 (MFR), 약 6 %의 크실렌 가용물을 갖고 있으며, 약 97 %의 이소택틱 중합체를 갖는다. 히몬트 케미칼 캄파니 (Himont Chemical Company; 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재) 및 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Company; 미국 미시간주 미드랜드 소재) 등의 기타 다른 제조 회사도 적당한 이소택틱 폴리올레핀을 생산한다. 본 발명의 이소택틱 중합체상은 최소한 85 %의 이소택틱도를 갖는 것이 바람직하다.
중합체의 용융 유속은 과산화물을 첨가하여 증가시킬 수 있다. 용융 블로잉의 경우 중합체에 과산화물을 첨가하는 것은 티몬 (Timmon) 등의 미국 특허 제5,213,881호에 교시되어 있다. 티몬 등에 의하면, 과산화물 약 3000 ppm 이하를 지글러-나타 (Ziegler-Natta) 촉매를 사용하여 중합되는 중합체에 첨가한다. 이러한 중합체중 하나는 반응기 그래뉼의 형태로 있으며, 개질 전에 4.0 내지 4.5 Mw/Mn의 분자량 분포 및 230℃에서 약 400 gms/10분의 용융 유속을 갖는다. 이러한 중합체는 과산화물에 의해 개질되어 약 2.2 내지 3.5 Mw/Mn의 분자량 분포 및 230℃에서 800 내지 5,000 gms/10분의 용융 유속을 갖는다. 예를 들면, 엑손사의 PD-3746G는 과산화물을 첨가하여 초기 용융 유속 800에서 용융 유속 약 2,000으로 개질될 수 있다. 다른 예들도 티몬 등에 의해 주어졌다. 높은 용융 유속 중합체, 예를 들면 1,000 이상의 용융 유속을 갖는 중합체가 본 발명의 실시에 바람직하다.
아택틱 또는 무정형의 폴리올레핀 (APO)은 많은 회사에서 접착제 또는 실란트 용도로서 제조된다. 이들 물질은 때때로 무정형 폴리알파올레핀 (APAO)으로서 언급되기도 한다. 상기 중합체는 20 % 이하의 이소택틱도를 갖는다. 본 발명자들은 부직포 제조 분야에서 무정형 폴리올레핀에 대한 어느 선행 출원도 발견하지 못하였다.
이스트만 케미칼 캄파니 (Eastman Chemical Company; 미국 테네시주 킹스포트 소재)는 Eastoflex (등록상표) APO라는 상품명으로 일련의 무정형 폴리올레핀을 생산하고 있다. Eastoflex (등록상표) APO는 다수의 상이한 숫자 상품명 (예를 들면, P1010 및 P1023 (APP), 및 E1010, E1060 및 E1200 (APE))으로 시판되는 무정형 폴리프로필렌 단독중합체 (APP), 또는 무정형 폴리프로필렌-폴리에틸렌 공중합체 (APE)이다. 이들 숫자 상품명은 190 ℃에서 중합체의 점도에 기초하고 있다. 예를 들면, P1010은 1,000 cP의 점도를 가지고, P1023은 2,250 cP의 점도, E1060은 6,000 cP의 점도를 갖는다.
또한 무정형 폴리올레핀은 레센 코포레이션 (Rexene Corp.; 미국 텍사스주 도데사 소재)에서 시판되고, Adhesives Age의 1992년 11월호 기사에 충분히 기술되어 있다. 레센사의 무정형 푤리올레핀은 Rextac (등록상표) 폴리알파올레핀 또는 RT APAO의 상품명으로 표기되고, 예를 들면 RT 2535는 3,500 mPa.sec의 점도를 갖고, RT 2585는 8,500 mPa.sec의 점도를 갖는다. 레센사는 에틸렌, 프로필렌 및 1-부텐 기재 무정형 폴리올레핀을 생산한다.
본 발명자들이 알고 있는 무정형 폴리프로필렌의 세번째 공급원은 핀드레이 어드헤시브 캄파니 (Findley Adhesive Company; 미국 위스콘신주 밀바우키 소재)이다. 핀드레이사의 적합한 폴리프로필렌은 상품명 H-9188로 시판되는 아택틱 폴리프로필렌 50 중량% 및 엑손사의 PD-3746G 50 중량%의 혼합물이며 과산화물은 포함하지 않는다.
이스트만, 레센 및 핀드레이사의 적당한 중합체는 20 % 이하의 이소택틱도를 갖는다.
본 발명의 섬유는 99 중량%의 이소택틱 및 1 중량%의 무정형 중합체상 내지 60 중량%의 이소택틱 및 40 중량%의 무정형 중합체상으로 존재할 수 있다. 또한, 부직포에서 목적하는 특성에 좌우되어, 이소택틱 및 아택틱 상은 별개로 다수의 이소택틱 및 아택틱 중합체 혼합물이 될 수 있다. 본 발명의 중합체는 상용가능하므로, 추가의 상용화제는 필요하지 않다.
본 발명의 부직포를 이루는 섬유는 미국 특허 제5,178,931호의 칼럼 7, 라인 40 내지 칼럼 8, 라인 60에 기재된 바와 같은 저 표면장력 액체 발수성을 부여하기 위해 플루오로카본 약품을 함유할 수 있다. 이러한 재료중 하나는 Zonyl (등록상표) FTS라 일컬어지며, 이. 아이. 듀폰 디 네모아, 잉크. (E. I. DuPont de Nemours, Inc.; 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)에서 시판된다. 특히 매우 적합한 접착제는 FX-1801 (종전에는 L-10307이라 불림; 미국 미네소타주 세인트 폴 소재 3M Company 제품)이 있다. 이 재료는 상기 특허에서는 첨가제 M으로 표기한 것이며, 약 130 내지 138 ℃의 융점을 갖는다.
플루오로카본 첨가제는 약 0.1 내지 약 3.0 중량%, 보다 바람직하게는 약 0.25 내지 1.0 중량%의 양으로 첨가될 수 있다. 상기 특허에서 개시한 바와 같이,플루오로카본 첨가제는 국소적으로 적용된 첨가제로부터 분화되는 내부 첨가제이고, 우선적으로, 섬유가 형성될 때 섬유 표면으로 이동한다.
효과적이기 위해서는, 내부 첨가제는 바람직하게는 섬유의 표면으로 이동하거나 또는 불름 (bloom)하여야 한다고 여겨진다. 이것은 섬유가 막 형성되고 과도하게 냉각되기 전에 발생한다고 볼 수 있다. 열가소성 중합체 섬유의 표면으로의 내부 첨가제의 이동에 관한 결정 인자는 냉각에 의해 유발되는 중합체의 결정화 속도인 것으로 보인다. 본 발명자들은, 그들이 그들 발명이 상기 증거에 의해 제한되기를 원하지 않더라도, 첨가제는 고상을 통과하여 표면으로 이동할 수 없으므로 결정화되거나 또는 고체의 중합체 블럭 또는 이와 마찬가지가 중합체 매트릭스를 통한 첨가제의 이동에 장애가 된다고 본다. 무정형의 비결정질 상을 섬유에 제공함으로써, 이동 통로가 첨가제에 제공된다고 본 발명자들은 믿고 있다. 본 발명의 섬유 내에서 만들어진 무정형 이동 통로를 통하여 첨가제 표면으로 이동하게 되면 놀랍게도 이러한 첨가제의 저농도에서 제조 성질이 우수해지게 된다.
본 발명의 직물은 내화성을 증가시키기 위한 난연제, 각 층에 동일 또는 상이한 색상을 제공하기 위한 안료, 및(또는) 내자외선성을 향상시키기 위한 장해 아민 등의 약품을 함유할 수도 있다. 스펀본드 및 멜트블로운 열가소성 중합체용 난연제 및 안료는 당업계에 공지되어 있으며, 내부 첨가제일 수 있다. 안료가 사용되는 경우, 일반적으로 안료는 층의 5 중량% 미만의 양으로 존재한다.
본 발명의 직물은 또한 보다 특수 기능을 갖도록 하기 위해 국소 처리시킬 수도 있다. 그러한 국소 처리 및 그를 적용하는 방법은 당업계에 공지되어 있으며예를 들면, 스프레잉 (spraying), 디핑 (dipping) 등의 방법에 의한 대전 방지 처리 등이 포함된다. 그러한 국소 처리법의 예로는 (이. 아이. 듀폰사 (미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 제품) Zelec (등록상표) 대전 방지제를 사용하는 것이다.
본 발명의 직물은 또한 상기 인용된 특허에 기재된 바와 같이 네크 연신시킬 수 있다. 네크 연신 또는 연화는 직물을 연화시키나 허용가능하지 않은 정도로 시트 특성을 제거하지는 않는 작용을 한다.
본 발명의 직물을 제조하기 위하여 이소택틱 및 아택틱 중합체의 블렌드는 중합체를 압출기로 공급하고, 용융하고 블렌드로서 압출하는 압출 혼합 등의 당업계에 공지된 임의 방법에 의해 제조될 수 있다. 중합체는 또한 이들 각각을 펠렛화하고, 커다란 용기 내에서 혼합하고, 재용융하여 혼합될 수 있다. 중합체가 혼화성이 있으므로, 중합체의 블렌딩에서 과도한 문제는 예상되지 않는다.
중량 직물과 동일한 특성을 갖는 경량 직물이 일반적으로 가장 요망되는 사항이기 때문에, 본 발명의 직물 특성은 차단성 및 강도를 기준으로 할뿐만 아니라 중량을 기준으로 하여 비교된다.
본 발명의 직물의 전술한 특성들은 하기 실시예에 의해 설명된다. 모든 시험에서, 방사구 홀 크기는 0.37 mm이고, 중합체 압출량은 0.5 g/홀/분 (ghm)이며, 모든 섬유는 용융 온도 232 ℃ (450 ℉)에서 스펀되고, 모든 경우에 에어 갭은 36/1000 ㎝ (90/1000 인치)이고, 리세스트 배열 (recessed configuration)의 경우는 0.37 cm (0.148 인치)이다. 사용된 엑손사의 PD-3746G는, 과산화물을 포함하지 않는 핀드레이사의 H-9188을 제조하기 위하여 사용된 경우를 제외하고 예를 들면전술한 바와 같이 과산화물로 처리된 용융 유동 형태이다.
<대조물 1>
기초 중량이 20.4 gsm (0.6 osy)인 직물을 엑손 케미칼 캄파니에서 시판되는 PD-3746G로 명명되는 폴리프로필렌으로부터 멜트블로잉법에 의해 제조하였다. 기본적인 대기압은 0.36 atm (5.3 psig)이고, 기본적인 대기 온도는 278 ℃ (533 ℉)이었다. 알코올 발수성의 경우 직물을 전술한 시험에 따라 시험하여 등급을 표 1에 표시하였다.
<대조물 2>
기초 중량이 17 gsm (0.5 osy)인 직물을 엑손 케미칼 캄파니에서 시판되는 PD-3746G로 명명되는 폴리프로필렌으로부터 멜트블로잉법에 의해 제조하였다. 멜트블로운 층은 FX-1801 플루오로카본을 약 1 중량%의 양으로 함유하고 있다. 기본적인 대기압은 0.22 atm (3.2 psig)이고, 기본적인 대기 온도는 296 ℃ (565 ℉)이었다. 알코올 발수성의 경우 직물을 전술한 시험에 따라 시험하여 등급을 표 1에 표시하였다.
<대조물 3>
기초 중량이 17 gsm (0.5 osy)인 직물을 엑손 케미칼 캄파니의 PD-3746G에서 시판되는 폴리프로필렌으로부터 멜트블로잉법에 의해 제조하였다. 멜트블로운 층은 듀폰사의 존일 (Zonyl, 등록상표) FTS 플루오로카본을 약 1 중량%의 양으로 함유하고 있다. 기본적인 대기압은 0.27 atm (4 psig)이고, 기본적인 대기 온도는288 ℃ (550 ℉)이었다. 알코올 발수성의 경우 직물을 전술한 시험에 따라 시험하여 등급을 표 1에 표시하였다.
<실시예 1>
기초 중량이 20.4 gsm (0.6 osy)인 직물을 엑손 케미칼 캄파니에서 시판되는 PD-3746G로 명명되는 폴리프로필렌 80 중량%, 핀드레이 어드헤시브 캄파니의 H-9188 20 중량%의 블렌드로부터 멜트블로잉법에 의해 제조하였다. 기본적인 대기압은 0.35 atm (5.1 psig)이고, 기본적인 대기 온도는 278 ℃ (533 ℉)이었다. 알코올 발수성의 경우 직물을 전술한 시험에 따라 시험하여 등급을 표 2에 표시하였다.
<실시예 2>
기초 중량이 20.4 gsm (0.6 osy)인 직물을 엑손 케미칼 캄파니의 PD-3746G로 명명되는 폴리프로필렌 79 중량%, 핀드레이 어드헤시브 캄파니의 H-9188 20 중량%, 및 약 1 중량%에 이르는 FX-1801 플루오로카본의 블렌드로부터 멜트블로잉법에 의해 제조하였다. 기본적인 대기압은 0.33 atm (4.9 psig)이고, 기본적인 대기 온도는 277 ℃ (531 ℉)이었다. 알코올 발수성의 경우 직물을 전술한 시험에 따라 시험하여 등급을 표 2에 표시하였다.
<실시예 3>
기초 중량이 17 gsm (0.5 osy)인 직물을 엑손 케미칼 캄파니의 PD-3746G로 명명되는 폴리프로필렌 79 중량%, 핀드레이 어드헤시브 캄파니의 H-9188 20 중량%, 및 약 1 중량%에 이르는 듀폰사의 존일 (Zonyl, 등록상표) FTS 플루오로카본의 블렌드로부터 멜트블로잉법에 의해 제조하였다. 기본적인 대기압은 0.61 atm (9.0psig)이고, 기본적인 대기 온도는 224 ℃ (436 ℉)이었다. 알코올 발수성의 경우 직물을 전술한 시험에 따라 시험하여 등급을 표 2에 표시하였다.
<실시예 4>
기초 중량이 17 gsm (0.5 osy)인 직물을 엑손 케미칼 캄파니의 PD-3746G로 명명되는 폴리프로필렌 69 중량%, 핀드레이 어드헤시브 캄파니의 H-9188 30 중량%, 및 약 1 중량%에 이르는 듀폰사의 존일 (Zonyl, 등록상표) FTS 플루오로카본의 블렌드로부터 멜트블로잉법에 의해 제조하였다. 기본적인 대기압은 0.61 atm (9.0 psig)이고, 기본적인 대기 온도는 224 ℃ (436 ℉)이었다. 알코올 발수성의 경우 직물을 전술한 시험에 따라 시험하여 등급을 표 2에 표시하였다.
알코올 발수성 시험 데이타
대조물 번호 1 2 3
70 % 이소프로판올 0 0 0
80 % 이소프로판올 0 0 0
90 % 이소프로판올 0 0 0
알코올 발수성 시험 데이타
실시예 번호 1 2 3 4
70 % 이소프로판올 0 5 4 5
80 % 이소프로판올 0 4.5 1.2 3.4
90 % 이소프로판올 0 3 0 0.1
그러므로, 본 발명에 따라 제조된 직물은 우수한 알코올 발수성을 갖는 것으로 나타났다. 본 직물의 섬유는 또한 보다 작은 직경에서 개선된 유연성을 제공한다, 신규의 직물의 차단 특성을 통용되는 라미네이트와 거의 동일하게 유지하면,보다 얇은 경량 재료를 제조할 수 있는데, 이에 의해 원료, 생산, 처리 비용 등이 감소되고 착용자를 위한 편안함이 증가될 수 있다.

Claims (17)

  1. 이소택틱 폴리올레핀 중합체상 및 10 내지 40 중량%의 무정형 아택틱 폴리올레핀 중합체상의 블렌드 및 0.1 내지 3.0 중량%의 플루오로카본 첨가제를 포함하며, 상기 플루오로카본 첨가제가 우선적으로 필라멘트 표면으로 이동하는 것을 특징으로 하는 열가소성 중합체 필라멘트를 포함하는 부직포.
  2. 제1항에 있어서, 상기 아택틱 중합체상이 2종 이상의 아택틱 폴리올레핀 중합체의 혼합물인 부직포.
  3. 제1항에 있어서, 상기 이소택틱 중합체상이 2종 이상의 이소택틱 폴리올레핀 중합체의 혼합물인 부직포.
  4. 제1항에 있어서, 상기 이소택틱상이 85 % 이상의 이소택틱도 및 1,000 이상의 용융 유속을 갖는 부직포.
  5. 제1항에 있어서, 상기 블렌드가 1 내지 40 중량%의 아택틱 중합체상을 갖는 부직포.
  6. 제1항에 있어서, 스펀본딩법 및 멜트블로잉법으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 제조되는 부직포.
  7. 제6항에 있어서, 상기 방법이 멜트블로잉법인 부직포.
  8. 제7항에 있어서, 상기 부직포가 2개의 스펀본드 직물 층 사이에 놓여 열 접착, 초음파 접착, 히드로엔탱글먼트 (hydroentanglement), 니들펀치 접착 및 접착제 접착으로 이루어진 군 중에서 선택된 방법에 의해 함께 결합하여 라미네이트를 형성하는 것인 부직포.
  9. 제8항에 있어서, 국소 적용형 대전 방지 처리를 추가로 포함하는 부직포.
  10. 제8항에 있어서, 네크 연화 (neck softening)된 부직포.
  11. 제8항에 있어서, 의료 용품, 개인 위생 용품 및 실외용 직물로 이루어진 군으로부터 선택된 물품 중에 존재하는 부직포.
  12. 제11항에 있어서, 상기 물품이 개인 위생 용품이고, 상기 개인 위생 용품이 기저귀인 부직포.
  13. 제11항에 있어서, 상기 물품이 개인 위생 용품이고, 상기 개인 위생 용품이여성용 위생 용품인 부직포.
  14. 제11항에 있어서, 상기 물품이 의료 용품이고, 상기 의료 용품이 외과 가운인 부직포.
  15. 제11항에 있어서, 상기 물품이 의료 용품이고, 상기 의료 용품이 안면 마스크인 부직포.
  16. 제11항에 있어서, 상기 물품이 개인 위생 용품이고, 상기 개인 위생 용품이 와이퍼인 부직포.
  17. 85 이상의 이소택틱도를 갖는 1종 이상의 이소택틱 폴리프로필렌 중합체 및 20 미만의 이소택틱도를 갖는 1종 이상의 무정형 아택틱 폴리프로필렌 중합체 10 내지 40 중량%의 블렌드, 및 약 0.1 내지 3.0 중량%의 플루오로카본을 포함하며,
    상기 플루오로카본이 상기 무정형 중합체상에 의해 제공된 무정형 이동 경로를 통해 우선적으로 필라멘트 표면상으로 이동하고, 스펀본딩법 및 멜트블로잉법으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 열가소성 중합체 필라멘트.
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