KR100375470B1 - 통기성직물유사필름/부직포복합체 - Google Patents

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앤 루이즈 맥코맥
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 통기성 필름 (12) 및 섬유상 폴리올레핀 부직웹 (14)에 얇게 신장되어 결합되는 통기성 필름으로 제조되는 통기성 직물 유사 필름/부직포 복합체(10)에 관한 것이다. 예를 들면, 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름과 같은 특정 열가소성 필름은 예를 들면, 폴리프로필렌 부직웹에 가열 결합시키기가 곤란한데, 그 이유는 이들 2가지 중합체 사이에 상용성이 없기 때문이다. 본 발명은 2개의 층 중 하나 또는 둘다내로 결합제를 혼입시킴으로써 2개의 층을 함께 가열 결합시키기가 용이하게 하는 것이다. 여러 복합체를 형성하는 방법도 개시되어 있다.

Description

통기성 직물 유사 필름/부직포 복합체{Breathable, Cloth-Like Film/Nonwoven Composite}
발명의 분야
본 발명은 통기성 필름, 통기성 직물 유사 필름/부직포 복합체 및 이들의 형성 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 이격된 지점에서 강화용의 직물 유사 섬유상 부직웹에 적층된 얇은 통기성 필름을 함유하는 통기성 필름/부직포 적층물에 관한 것이다. 본 발명은 강도, 안락감, 통기성 및 액체 불투과성이 요구되거나 바람직한 광범위한 분야에 사용된다. 두 가지 특정 적용 분야는 개인 위생 흡수 용품, 및 드레이프, 가운 및 기타 외과용 관련 용품을 포함한 보건 관련 제품이다. 개인 위생 흡수 용품의 예로는 기저귀, 생리대, 실금자용 가먼트, 배변 연습용 팬티, 붕대 등이 있다. 본 발명의 재료는 또한 의류의 전부 또는 일부를 제조하는 데 사용할 수 있다.
발명의 배경
오늘날 제품들의 다수는 사람이 만든 합성 성분을 포함하며, 기저귀와 같은 개인 위생 흡수 용품은 일례에 지나지 않는다. 요즈음의 기저귀는 유아의 피부에 접촉하게 되는 신체측 라이너 재료로서 일반적으로 합성 섬유 부직웹을 포함한다. 기저귀 내부에는 흡수 코어가 존재하는데, 이는 합성 섬유 및 초강력 흡수재화 혼합된 천연 목재 펄프 섬유로 제조될 수 있다. 기저귀의 백킹 재료 또는 외측커버는비용 측면 및 플라스틱 필름의 액체 불투과성 특성 때문에 관례적으로 플라스틱 필름으로 제조하여 왔다. 이러한 플라스틱 필름은 사용시 액체 및 기타 배출물을 보유한다는 점에서는 효과적이지만, 감촉이 상쾌하지 못하고 수증기를 쉽게 통과시키지 못하므로 착용자의 건강 측면에서는, 착용자의 피부의 축축함을 초래하여 유아의 기저귀 발진을 일으키는 경향이 있다는 단점이 있다. 이에 대한 하나의 해결책은 기저귀 백킹 재료로서 통상의 비다공성 플라스틱 필름 대신 통기성 플라스틱 필름을 사용하는 것이었다. 천공 및 충전제 사용을 비롯하여 필름을 통기성으로 만드는 여러 가지 방법이 있다. 충전제를 사용하는 경우, 필름을 롤러 사이에서 압착하여 충전제를 부수거나 필름을 신장시켜 중합체와 중합체내에 매립된 입자 사이에 작은 갭을 형성시킨다. 이는 필름의 한 표면으로부터 다른 표면으로의 구불구불한 경로를 형성시켜 물 및 뇨와 같은 액체에 대해서는 차단층으로 작용하는 반면 수증기가 빠져나갈 경로를 제공한다. 통기성 필름의 제조시 폴리올레핀 필름이 종종 사용된다. 이에 특히 유용한 필름은 유기 및(또는) 무기 충전제를 함유하는 선형 폴리올레핀으로부터 제조된 것이다. 이러한 충전된 폴리올레핀 필름은 수증기 투과성이 양호하여 기저귀가 착용자에게 보다 안락하도록 한다. 결과적으로, 통기성 재료를 사용함으로써 기저귀 또는 기타 제품내의 상대 습도 및 온도를 낮출 수 있다. 그러나 이에도 불구하고, 통기성 필름은 촉감이 차고 끈적거린다는 결점이 있는데, 이는 통기성 필름을 통하여 제품의 외부로 통과된 습기가 필름 표면에서 쉽게 응축되기 때문이다. 따라서 또 다른 해결 방법으로 기저귀 백킹 재료로서 부직포 재료를 사용하려는 시도가 있어왔다.
섬유상 부직웹은 기저귀 백킹 재료로 사용될 때 필름과 관련된 상기 문제점은 완화시키나, 일반적으로 뇨를 포함한 액체 투과에 대한 차단능이 불량하다. 따라서 대부분의 부직 재료는 그 자체로서는 백킹 재료로서 적절하지 않다. 몇몇 섬유상 부직웹은, 특히 멜트블로운 층과 같은 세섬유 부직 재료의 층을 함유할 때 발수 능력에 있어서 다른 것보다 뛰어나다. 멜트블로운 섬유상 웹은 용융된 열가소성 재료를 미세 다이 모세관을 통하여 압출시킴으로써 용융 쓰레드 또는 필라멘트를 형성하고 이를 고속 가스를 이용하여 감쇄시킴으로써 형성된 섬유로부터 제조된다. 생성된 섬유는 대개 10 미크론 이하의 작은 직경을 가지며, 액체 흐름을 저지하는 매우 작은 기공 구조를 갖는 섬유상 부직 매트의 형태로 성형면상에서 취합된다[Buntin 등의 미합중국 특허 제3,849,241호 참조]. 그러나, 멜트블로운 층을 사용하는 경우라도 섬유상 부직포는 개인 위생 용품의 재료로서 항상 전적으로 적절한 것은 아니다.
상기한 필름 및 섬유상 부직포에 관련된 결점을 고려하여, 두 재료를 함께 사용함으로써 한 재료의 강점으로 다른 재료의 단점을 보완하려는 시도가 행해져왔다. 통기성 필름과 섬유상 부직포의 가장 효율적인 조합은 충전된 선형 폴리올레핀 필름과 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌 공중합체 스펀본드웹의 조합이다. 이러한 두 재료가 잘 협조하여 작용할 수 있기 위해서는 이들 두 재료는 어떠한 방식으로든 결합되거나 적층되어야 한다. 필름과 부직포를 결합하는 다수의 방법으로는 가열 및 초음파 결합, 아교 처리, 니들링 및 바느질 등의 여러 방법이 있다. 액체 차단성의 유지라는 측면에서, 니들링 및 바느질 공정은 이들 공정 중에 생기는 홀이비교적 커서 액체의 누출이 일어날 수 있으므로 일반적으로 바람직하지 않다. 접착제 및 아교 처리는 통기성 필름의 기공을 과도하게 차단하고 적층물 전체를 딱딱하게 만드는 등의 그들 나름의 이유로 부적절할 수 있다. 필름과 섬유상 부직층의 적층은 비교적 완전하여야 한다. 일반적으로, 접착제를 사용하여 필름과 부직포 사이에 양호한 적층을 얻기 위해서는 두 재료의 계면 전체에 걸쳐 얇고 균일한 접착제 층을 분무하거나 공간적인 간격을 두고 보다 많은 양의 접착제를 사용하여야 한다. 접착제의 균일한 도포는 필름의 한 표면상의 기공을 차단하여 다공성이었던 필름을 비다공성으로 만들 수 있으며, 실제로 종종 그렇게 된다. 이는 바람직하지 못하다. 보다 국한된 영역에 다량의 접착제를 사용하면 접착제에 의해 차단되는 필름 표면을 줄일 수는 있으나 접착제의 집중 사용으로 필름/부직포 적층물이 단단해지는 단점이 있다. 따라서, 가열 적층 기술을 사용하는 것이 바람직하다.
가열 적층은 가열 패턴 롤 및 초음파 처리에서와 같이 열 및 압력을 사용하여 수행될 수 있다. 두 재료가 동일한 중합체로 된 것일 때, 이들 두 기술은 필름과 부직포를 결합시키는 데 매우 적절히 사용될 수 있다. 그러나, 경우에 따라 필름을 제조하는데 사용된 중합체와 섬유상 부직웹을 제조하는데 사용된 중합체는 동일하지 않다. 이는 비용 및 물성에 기인할 수 있다. 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 필름과 폴리프로필렌 부직웹이 그 한 예이다. 이들 중합체는 5 그램 이상의 결합력으로 서로 가열 적층될 수 없다는 점에서 열적으로 비상용성이다. 두층을 제조하는데 사용된 중합체가 동일하여 상용성이지만, 가열 적층을 일으키는데 너무 큰 열과 압력이 필요하여 결국 필름층에 천공이 형성되고 때때로 적층물이 너무 딱딱해지는 경우도 또한 있다. 따라서, 이러한 상용성 또는 비상용성 재료를 열결합시켜 두 재료뿐만 아니라 가열 적층 방법의 장점을 이용할 수 있는 방법에 대한 요청이 있어 왔다. 또한 그러한 제품에 대한 필요성도 있다. 하기 설명하는 바와 같이, 본 발명에 의해 이러한 필요성이 충족된다.
발명의 요약
상기한 결점들이 본 발명에 의한 극복되었다. 통기성 필름, 및 섬유상 폴리 올레핀 부직웹에 열결합된 통기성 필름으로 제조된 통기성, 직물 유사 필름/부직포 복합체를 이하 설명한다. 이들 재료의 제조 공정 또한 설명된다.
이상적으로, 열결합은 필름과 부직층을 적층시키는 가장 바람직한 수단이다. 열결합을 위해 두 재료가 열적으로 상용성일 필요가 있다. 때때로 필름과 부직포는 해당 특정 재료에 바람직한 특성을 제공하지만 서로간에 쉽게 열결합되지 않거나 전혀 열결합되지 않는 중합체로부터 각각 제조되는 경우가 있다. 본 발명에 있어서, 결합제는 적층 도중 감열 및 감압성 접착제로서 작용하므로 단지 섬유상 부직웹의 폴리올레핀 중합체 부분과 상용성이면 되는 결합제가 필름에 가해진다. 별법으로는, 결합제가 섬유상 부직웹의 섬유 내로 혼입되어 필름과 웹의 적층을 돕는다. 필름 또는 섬유의 온전한 형태를 유지하기 위해, 두 층을 결합시키는 데 사용되는 온도는 필름 또는 섬유를 구성하는 폴리올레핀 중합체의 융점보다 낮아야 한다는 것이 중요하며, 이로써 적층 도중 핀홀 형성 및 강도 손실의 위험을 줄일 수 있다. 필름 또는 섬유가 총체적인 융점까지는 도달하지 않아 생성된 복합체의 온전한 형태 및 차단 특성을 유지하는 것이 본 발명에 중요하다. 결합 첨가제 및 불연속적인 결합 패턴을 통하여 열결합을 "국한시킴"으로써 전체 복합체 또는 적층물의 양호한 가요성을 유지하면서 통기성 필름의 다공 특성에 최소한의 손상을 주며 부착을 확보하는 수단이 제공된다.
본 발명의 한 실시양태에서, 건조 중량으로 쳐서 필름의 총중량 기준으로 약 10 내지 약 68%의 주로 선형인 폴리올레핀 중합체, 약 30 내지 약 80%의 평균 입경 약 0.5 내지 약 5 마이크로미터의 충전제 및 약 2 내지 약 20%의 결합제를 함유하는 배합물로부터 우선 필름을 형성시킴으로써 통기성 필름/부직포 적층을 제조한다. 이어서 필름을 신장시키거나 롤러 사이에서 압착하여 통기성으로 만든다. 필름은 일단 형성되면 24시간 동안의 수증기 투과율이 적어도 제곱 미터당 100 그램이 되어야 한다. 이어서, 섬유상 폴리올레핀 부직웹을 필름에 가열 적층시켜 복합체 또는 적층물을 형성한다. 적층물은 두 층을 탈적층하는 데 5 그램 이상의 하중이 필요하다.
필름층을 위한 적절한 재료에는 선형 저밀도 폴리에틸렌과 같은 주로 선형인 폴리올레핀 중합체 및 탄산칼슘과 같은 충전제가 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다. 섬유상 부직웹을 위한 적절한 재료에는 폴리프로필렌, 및 폴리프로필렌 섬유와 선형 저밀도 폴리에틸렌 섬유와 같은 폴리올레핀 배합물, 또는 폴리올레핀 성분이 섬유의 외표면을 이루는 이성분 섬유가 포함되나 이로써 제한되는 것은 아니다.
공정은 상기 중합체의 압출전 배합물을 형성한 후 배합물을 압출시키는 것으로 이루어진다. 일단 필름이 형성되면, 필름의 주로 선형인 중합체 부분의 융점 미만의 온도, 보다 바람직하게는 결합제의 연화점보다도 낮은 온도에서 필름을 신장시킨다. 필름은 신장에 의해 얇아지고 다공성이며 통기성으로 된다. 필름은 일단 신장되면 24시간 동안의 수증기 투과율이 제곱 미터당 100 그램 이상이 되어야 한다. 이어서, 필름은 필름의 주로 선형인 중합체 부분의 융점보다 낮은 온도에서 섬유상 폴리올레핀 부직웹에 접착시켜 적층물을 형성한다. 또한 경우에 따라서는 부직층에 결합시킨 후 필름층이 수축되게 함으로써 복합체 전체가 수축되게 하여 물결 모양의 표면 및 보다 벌키한 복합체를 생성시킨다.
일단 형성된 통기성의 직물 유사 필름/부직포 복합체는 적어도 개인 위생 흡수 용품용 외측커버로서만이 아닌 다양한 용도를 가진다. 이와 같은 흡수 용품은 전형적으로 신체측 라이너 및 외측커버와 그 사이에 위치한 흡수 코어를 포함할 것이다. 본 발명의 복합재는 섬유상 부직층이 제품의 외표면을 향하고 필름층이 흡수 코어에 접하도록 하여 외측커버로 사용할 수 있다.
별법으로, 만일 열결합이 요구되지만 필름과 지지층의 전부 또는 일부를 형성하는 중합체들이 열적으로 상용성이 없다면, 필름층에 대하여, 또는 필름층 대신에 섬유상 부직웹 지지층에 결합제를 첨가할 수 있다. 결합제는 섬유를 형성하는 중합체 혼합물에 첨가할 수 있다. 섬유가 단일 성분 섬유일 때, 결합제는 전체 섬유에 첨가될 수 있다. 단일 성분 섬유 이외에, 이성분 섬유 등의 다성분 섬유로부터 전체적으로 또는 부분적으로 섬유상 부직웹 지지층을 형성할 수도 있다. 이성분 섬유들의 예는 시이드/코어 섬유, 병렬형 섬유 및 해도식(islands-in-the-sea) 섬유를 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 또한, 이원(biconstituent) 섬유들을 섬유상 부직포 지지층을 형성하는데 사용할 수 있다. 이와 같은 모든 섬유 구조에 있어서, 결합제는 섬유 외표면의 적어도 일부를 형성하는 섬유의 일부분에 존재하여 결합제가 필름층의 일부와 접촉하여 결합될 수 있도록 해야 한다. 일단 섬유상 부직웹 지지 층이 형성되면, 열, 압력, 열과 압력 및(또는) 초음파를 사용하여 필름층에 열결합시킬 수 있다.
제1도는 본 발명에 따른 통기성 직물 유사 필름/부직포 복합체의 단면도이다.
제2도는 본 발명에 따른 통기성 직물 유사 필름/부직포 복합체의 형성 방법의 개략도이다.
본 발명은 주로 선형인 폴리올레핀 중합체, 충전제 및 결합제로 구성된 필름을 이용하며, 폴리올레핀 기재 섬유상 부직웹에 열결합된 개선된 필름/부직포 적층 물에 관한 것이다. 예로서, 종래 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름은 필름과 부직층을 구성하는 중합체들의 비상용성 및 융점으로 인해 폴리프로필렌 기재 부직웹에 열결합될 수 없다. 본 발명은 독특한 조성 및 가공 조건으로 인해 폴리올레핀 기재 부직웹에 열결합될 수 있는 통기성 필름을 제공한다. 구체적인 실시예에서, 선형 저 밀도 폴리에틸렌 및 결합제의 배합물을 사용하는 통기성 필름은 폴리프로필렌 부직 웹에 열결합된다. 생성된 적층물은 한쪽 외표면에서 나타내는 부드럽고 직물과 같은 촉감, 및 여전히 액체 통과에 대한 장벽으로서 작용하면서 우수한 수증기 투과성을 비롯한 몇가지 특징들을 제공할 것이다. 또한, 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름의 높은 신장성 및 충전으로 인해, 필름은 통기성이고, 만지기에 매우 부드러우며, "노이즈" 또는 "부스럭거림"이 거의 없다. 그 결과로서, 본 명세서에서 구체적으로 한정된 것은 아니지만, 본 발명의 적층물은 특히 개인 위생 흡수 용품, 즉 기저귀, 생리대, 배변 연습용 팬티, 실금자용 가먼트, 붕대 등의 백킹재로 유용하다. 본 발명의 복합재료는 의류 용품의 전부 또는 일부를 형성하는 데 사용될 수 있다. 또한, 본 발명의 복합 재료는 수술용 드레이프, 가운, 장갑, 신발 덮개, 얼굴 마스크 및 모자 등의 병원용 물품의 전부 또는 일부를 형성하는 데 사용될 수 있다. 결국, 이러한 용도는 본 발명의 범위에 속하는 것으로 의도된다.
다른 실시예에서, 결합제는 섬유상 부직웹에 첨가될 수 있고, 특히 부직웹을 구성하는 다수의 섬유들의 외표면 중 적어도 일부를 형성하는 중합체 혼합물에 첨가될 수 있다. 그 결과로서, 달리는 열적으로 비상용성이었을 두 층들을 열결합 또는 적층시키기 위한 또 한가지 수단이 제공될 수 있다. 생성된 적층물은 또한 상술한 용도에 적합할 것이다.
제1도에 있어서, 본 발명의 복합체 또는 적층물(10)은 가장 기본적인 형태일 때 상호 열결합된 필름층(12) 및 섬유상 폴리올레핀 부직웹 안락 및 지지층(14)을 포함한다. 이것이 본 발명의 가장 기본적인 구조이나 원하는 경우 추가적인 재료층을 복합체(10)에 첨가하여 다층 복합체를 형성할 수 있다. 예컨대, 제2의 섬유상 폴리올레핀 부직웹 (도시되어 있지 않음)을 제1의 섬유상 폴리올레핀 부직웹(14)의 반대쪽에서 필름층(12)에 결합시킬 수 있다.
필름층 (12)은 3가지 기본 성분들을 포함하는데, 제1은 선형 저밀도 폴리에틸렌 등의 주로 선형인 폴리올레핀 중합체이고, 제2는 충전제이며, 제3은 결합제 또는 점착성 부여제이다. 이들 세가지 성분들은 함께 혼합되고, 가열된 후, 캐스팅 및 블로우잉을 포함하는 필름업계의 당업자들에게 공지된 각종 필름 제조 공정중 하나를 사용하여 필름층으로 압출된다. 다른 첨가제 및 성분들은 필름의 통기성을 심각하게 손상시키지 아니하고, 섬유상 폴리올레핀 부직웹 안락층(14)과 열결합되는 한 필름층에 첨가할 수 있다. 일반적으로, 건조 중량으로 쳐서, 필름의 전체 중량을 기준으로 하여 필름층은 주로 선형인 열가소성 중합체 약 10 내지 약 68 중량%, 결합제 약 2 내지 약 20 중량% 및 충전제 약 30 내지 80 중량%으로 이루어질 것이다. 보다 구체적인 실시예에서, 폴리프로필렌 등의 다른 폴리올레핀 0 내지 약 68 중량%를 부가적으로 포함할 수 있다.
선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)은 적절한 양의 결합제가 선형 저밀도 폴리 에틸렌과 혼합될 때 필름 기재로서 매우 잘 작용하는 것으로 발견되었다. 그러나, 주로 선형인 폴리올레핀 중합체라면 어느 것이나 본 발명에서 사용될 수 있다고 생각된다. 본 명세서에 기재된 "선형 저밀도 폴리에틸렌"이란 C3-C12등의 고급 알파 올레핀 공단량체와 에틸렌의 중합체 및 이들의 배합물을 포함하는 것으로 의도된다. "주로 선형인"이란 중합체 주쇄가 1000개의 에틸렌 단위당 약 5개 이하의 긴 분지쇄를 가지는 선형인 것을 의미한다. 긴 분지쇄는 탄소쇄가 C12보다 큰 것을 말한다. 비탄성이고 주로 선형인 폴리올레핀 중합체의 경우 공단량체를 포함하는 것으로 인한 짧은 분지쇄(C3-C12)는 전형적으로 1000개의 에틸렌 단위당 단쇄가 20개 미만으로 제한되고, 탄성체인 중합체에 대하여는 20개 이상일 것이다. 주로 선형인 폴리 올레핀 중합체의 예를 들면, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-펜텐, 1-헥센, 1-옥텐 및 더 고급인 올레핀과 같은 선형 폴리올레핀은 물론 이들의 공중합체들을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 또한, 에틸렌과 펜텐, 헥센, 헵텐, 옥텐, 데센 등을 비롯한 다른 올레핀의 공중합체들도 주로 선형인 열가소성 중합체의 예일 것이다.
본 발명의 주요 목적은 각 층들, 및 특히 필름층의 온전한 형태를 파괴시키지 않는 방식으로 상기와 같은 주로 선형인 폴리올레핀 중합체로 이루어진 통기성 필름을 섬유상 폴리올레핀 부직웹에 열결합시키기 위한 방법을 제공하는 것이다. 필름 중합체 혼합물에 결합제를 특정한 양으로 첨가함으로써, 필름과 부직포를 보다 저온 및(또는) 저압에서 보다 낮은 총결합면적 백분율로 결합시킬 수 있다. 또한, LLDPE 필름과 폴리프로필렌 부직웹 등의 비상용성 필름과 부직웹들이 효과적으로 적층될 수 있다. 일단 제조된 적층물은 여전히 매우 부드러우며, 일반적으로 과도한 결합으로 인해 야기된 의도하지 않은 천공이 없어서 적절한 적층을 달성하게 된다.
LLDPE 필름과 폴리프로필렌 부직웹이 상용성으로 되려면 LLDPE 필름의 융점 또는 그 이하에서 두 개의 층을 약 15 %의 총결합면적으로 열결합하는 것이 가능하면서 생성된 적층물이 후술되는 결합 강도 시험을 이용할 때 층들을 탈적층시키기위하여는 5 g 이상의 하중을 요구할 정도로 충분히 강하게 만들 수 있는 것이 바람직하다. 필름 중합체 혼합물에 결합제를 가함으로써, 이것이 가능하다. 본 명세서에 기재된 "결합제"는 필름 중합체 혼합물에 포함되면 필름 중합체 혼합물 중의 주된 주로 선형인 열가소성 중합체 성분의 융점보다 적어도 5 ℉ 낮은 온도에서 부직층에 필름층을 결합시킬 첨가물을 의미하며, 이 경우에 "주된" 중합체는 선형 저밀도 폴리에틸렌이다. 또한, 생성된 적층물의 결합 또는 박리 강도는 적어도 5 g 이어야 한다.
결합제는 점착성부여 수지로서 언급될 수도 있으며, 그 전체 내용을 본 명세서에 포함시키는 키에퍼 등(Kieffer et al.)에게 허여된 미합중국 특허 제4,789,699호에 기재되어 있다. 본 발명의 결합제의 목적은 보다 낮은 온도에서 필름층과 부직 층을 결합시키는 것이다. 결합제의 예를 들면, 레갈레즈(REGALREZ?) 시리즈 점착성 부여제 및 아르콘(ARKON?) P 시리즈 점착성 부여제 등의 수소화 탄화수소 수지를 포함한다. 레갈레즈 점착성 부여제는 미합중국 델라웨어주 월밍톤, 헤르쿨레스 인코포레이티드사(Hercules Incorporated)에서 구입할 수 있다. 레갈레즈 점착성 부여제는 매우 안정하고, 밝은 색조를 띠는 저분자량의 비극성 수지이다. 등급 3102는 연화점 R&B 102 ℃, 21 ℃에서 비중 1.04, 149 ℃에서 용융 점도 100 포이즈 및 유리전이 온도 (Tg) 51 ℃이다. 레갈레즈 1094 점착성 부여제는 연화점 94 ℃, 21 ℃에서 비중 0.99, 126 ℃에서 용융 점도 100 포이즈 및 유리전이 온도 (Tg) 33 ℃이다. 등급 1126은 연화점 126 ℃, 21 ℃에서 비중 0.97, 159 ℃에서 용융 점도 100 포이즈 및 유리전이 온도 (Tg) 65 ℃이다.
아르콘 P 시리즈 수지는 미합중국 일리노이주, 시카고의 아라가와 케미칼사(Arakawa Chemical (U.S.A.), Incorporated)에 의해 석유 탄화수소 수지로부터 제조된 합성 점착 수지이다. 예컨대, 등급 P-70은 연화점 70 ℃인 반면, 등급 P-100은 연화점 100 ℃이고, 등급 P-125는 연화점 125 ℃이다.
조나텍 (ZONATEC?) 501 라이트 수지는 플로리다주 파나마시의 아리조나 케미칼 컴퍼니에 의해 제조된 연화점 105 ℃를 가지는 테르펜 탄화수소인 또 다른 점착성 부여제이다. 이스트만 (EASTMAN?) 1023PL 수지는 미합중국 텍사스주 이스트만 케미칼 컴퍼니 롱뷰사 제조의 연화점 150-155 ℃의 무정형 폴리프로필렌 점착성 부여제이다.
일반적으로, 결합제의 다른 예로는, 폴리아미드, 에틸렌 비닐아세테이트(EVA), 에틸렌 에틸아크릴레이트(EEA), 에틸렌 아크릴산(EAA), 에틸렌 메틸아크릴레이트(EMA) 및 에틸렌 노르말-부틸 아크릴레이트(ENBA) 등의 에틸렌 공중합체, 목재 로진과 그 유도체, 탄화수소 수지, 폴리테르펜 수지, 불규칙배열 폴리프로필렌 및 비정질 폴리프로필렌을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 또한, 통상적으로 에틸렌-프로필렌 고무(EPR)로서 알려진 주로 무정형 에틸렌 프로필렌 공중합체, 그리고 강화 폴리프로필렌(TPP) 및 올레핀계 열가소성 중합체로서 지칭되는, EPR이 반응기내 다단계 중합화를 통해 폴리프로필렌 또는 폴리프로필렌/폴리에틸렌 혼합물에 기계적으로 분산되거나 분자적으로 분산된 물질들이다.
결합제 또는 점착성 부여제의 전술한 리스트는 단지 예시적인 것으로 본 발명의 범위를 제한하는 것이 아님을 이해해야 한다. 다른 필름 및(또는) 섬유 중합체들과 혼합될 수 있고; 필름 또는 섬유 혼합물의 주된 주로 선형인 열가소성 중합체 성분의 융점보다 적어도 5 ℃ 낮은 온도에서 부직층에 필름층을 결합할 수 있게 하며; 및 층들을 분리시키기 위하여 적어도 5 g의 하중을 요구하는 층들간의 결합을 만드는 어떠한 결합제라도 본 발명의 목적에 적합한 결합제인 것으로 생각된다. 일반적으로, 결합제는 필름 총중량의 약 2 내지 약 20 중량%를 구성할 것이다. 이 범위를 벗어난 중량 백분율을 사용할 수 있지만, 보다 높은 백분율에서는 필름의 통기성이 개인 위생 흡수 용품 구조에는 일반적으로 바람직하지 못하게 저하된다.
주로 선형인 폴리올레핀 중합체와 결합제 외에도 필름층은 충전제를 함유한다. 본 명세서에서 "충전제"는 필름 중합체 압출 배합물에 첨가할 수 있고 압출된 필름에 화학적으로 방해가 되거나 악영향을 주지 않으면서도 필름 전체에 균일하게 분산될 수 있는 미립자 및 다른 형태의 재료를 포함하는 것이다. 일반적으로 충전제는 미립자 형태일 것이며, 통상 평균 입경이 약 0.1 내지 약 7 미크론인 약간 구형이 될 것이다. 필름 형성 공정, 생성된 필름의 통기성 또는 섬유상 폴리올레핀 부직웹 또는 안락층에의 열결합 능력에 방해가 되지만 않는다면 유기 및 무기 충전제 모두 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 간주된다. 충전제의 예에는 탄산칼슘(CaCO3), 각종 점토, 실리카(SiO2), 알루미나, 황산바륨, 탄산나트륨, 활석, 황산마그네슘, 이산화티탄, 제올라이트, 황산알루미늄, 셀룰로오스계 분말, 규조토, 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 탄산바륨, 카올린, 운모, 탄소, 산화칼슘,산화마그네슘, 수산화알루미늄, 펄프 분말, 목재 분말, 셀룰로오스 유도체, 키틴 및 키틴 유도체 등이 있다.
상기한 바와 같이, 필름은 필름 성형업자에게 공지된 임의의 통상적인 방법을 사용하여 제조할 수 있다. 주로 선형인 폴리올레핀 중합체, 결합제 및 충전제를 상술한 범위의 적절한 비율로 혼합한 다음 가열하고 필름으로 압출한다. 필름의 수증기 투과율로 반영되는 균일한 통기성을 제공하기 위해서는 충전제가 중합체 배합물 전체, 그리고 결과적으로 필름 자체 전체에 균일하게 분산되어야 한다. 본 발명의 목적상, 필름은 실시예와 관련하여 후술한 시험 방법을 사용하여 계산한 수증기 투과율이 100 g/m2/24hr 이상이면 "통기성"이다. 일반적으로, 필름이 형성되었을 때에는 단위 면적 당 중량이 약 100 g/m2미만일 것이며, 신장 및 박막화 후에는 단위 면적당 중량이 약 35 g/m2미만, 및 더욱 바람직하게는 약 18 g/m2미만일 것이다.
하기 실시예에 사용된 필름은 블로운 필름이지만, 성형 기법이 충전 필름에 적합하기만 하다면 다른 종류의 필름 역시 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 간주된다. 처음 형성된 상태의 필름은 일반적으로 지나치게 두껍고 흔들 경우 "부스럭거리는" 소리를 내기 쉬우므로 시끄럽고, 또한 수증기 투과율로 측정되는 통기성도 충분한 정도가 되지 못한다. 따라서, 주로 선형인 열가소성 중합체의 융점보다 약 5 ℃ 이상 낮은 온도로 필름을 가열한 다음 원래 길이의 약 2.5배 이상으로 신장시켜 필름을 얇게 하고 다공성으로 만든다. 더욱 바람직하게는, 신장시 필름을가열하는 온도는 결합제의 연화점보다도 낮다. 일부 결합제의 경우, 연화점이 어떤 범위로 주어진다. 그 결과, "연화점 미만으로 가열하는 것"은 그 범위에 속하는 최고 온도보다 낮은 온도에서 이루어진다.
박막화 과정의 또 다른 특징은 필름의 불투명성의 변화이다. 형성되었을 때에는, 필름은 비교적 투명하지만 신장 후에는 불투명하게 된다. 또한, 필름은 신장 과정에서 배향되는 한편 더 부드럽게도 되며, 신장 전에 보이던 정도의 "부스럭거림"은 없어진다. 이러한 모든 요소를 고려하고, 100 g/m2/24hr 이상의 수증기 투과율을 가지려면, 개인 위생 흡수 용품 용도에는 필름이 단위 면적 당 중량이 약 35 g/m2미만, 더욱 바람직하게는 약 18 g/m2미만이 될 정도로 박막화되어야 한다.
섬유상 부직 안락층 (14)는 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀 섬유로 만들어진다. 실시예에서 이 부직웹은 폴리프로필렌 스펀본드웹이지만 다른 폴리올레핀 섬유도 사용될 수 있다. 폴리에틸렌 시이드/폴리프로필렌 코어의 이성분 섬유 및 폴리에스테르 섬유와 같이, 상이한 폴리올레핀 섬유 및 폴리올레핀과 비폴리올레핀 섬유의 배합물을 포함하여 섬유 배합물 또는 혼합물 또한 가능하다. 천연 섬유 역시 섬유상 부직웹에 포함될 수 있다. 구체적인 섬유 종류에는 단일 성분 섬유 및 병렬형, 시이드/코어형 및 해도식 이성분 섬유와 같은 다성분 섬유가 포함된다. 섬유는 비권축 또는 권축형, 그리고 중공형 또는 충실형일 수 있다. 섬유는 이엽형, 삼엽형 및 "X"형 단면을 포함하여 전반적으로 원형이거나 비원형인 단면을 가질 수 있다. 섬유 길이는 스테이플 섬유와 같이 짧거나 스펀본드 및 멜트블로운 섬유와같이 길 수 있다. 섬유 두께는 목적하는 성질에 따라 달라질 것이다. 폭이 좁은 섬유는 보다 유연한 부직웹을 생산하는 반면, 두꺼운 섬유는 보다 큰 강도 및 회복력을 제공할 것이다. 별법으로는, 섬유 직경이 다른 것들의 배합물을 사용할 수 있다. 개인 위생 흡수 용품 용도로는, 섬유 직경이 대개 약 1 내지 약 5 데니어 범위일 것이다. 본 발명의 목적상, "폴리올레핀계 섬유상 부직웹" 및 "섬유상 폴리올레핀 부직웹"은 웹 내 섬유 표면적의 약 50 % 이상이 폴리올레핀으로 구성된 섬유상 부직웹을 집합적으로 지칭한다.
다양한 부직웹 성형 방법을 본 발명에 사용할 수 있다. 그 예에는, 기류 및 습식 성형, 스테이플 섬유 카딩 및 본딩, 용액 방사, 멜트블로잉 및 스펀본딩법이 비 제한적으로 포함된다. 상기한 방법 모두는 당업자에게 숙지되어 있다. 스펀본디드 폴리프로필렌 웹이 본 발명과 특히 잘 어울린다. 스펀본드웹은 본 명세서에 참고로 포함시킨 아펠 (Appel)의 미합중국 특허 제4,340,563호에 제시된 내용에 따라 제조할 수 있다. 스펀본드 재료는 용융된 열가소성 재료를 방사구의 다수의 모세관을 통해 필라멘트로 압출시킨 다음, 압출된 필라멘트의 직경을 예를 들면 인취 또는 다른 공지의 스펀본딩 기법에 의해 감소시킴으로써 제조한다.
섬유상 부직웹 안락층 (14)가 형성되면, 강도 및 형태의 온전함을 더하기 위해 예비결합시킬 수 있다. 실시예에서 사용된 폴리프로필렌 스펀본드웹은 약 100 내지 300 결합점/인치2사이의 결합 밀도로 표면 결합 면적이 약 15%인 점 결합 패턴을 사용하여 예비결합시켰다. 개별 결합점의 크기에 따라 구체적인 밀도가 달라지겠지만 상기 범위를 벗어난 결합 밀도 역시 사용할 수 있다.
본 발명의 통기성, 직물 유사 필름/부직포 복합체 (10)을 형성하기 위해서는, 필름층 (12)와 섬유상 폴리올레핀 부직층 (14)를 접촉하게 한 다음 제2도에 도시된 바와 같이 결합 수단 (16)을 사용하여 서로 열결합시킨다. 대개 필름은 복합체로 합쳐지기 전에 압출, 연신 및 박막화된 다음 롤 (20)에 감겨져 있게된다. 별법으로는, 필름을 신장되지 않은 상태로 롤에 감은 다음 공정 내로 공급하면서 연신 및 박막화시킬 수 있다. 또 다른 방법으로는, 필름을 공정 라인 내에서 성형 및 연신시킬 수 있다.
섬유상 부직웹 또한 예비성형한 다음 공급 롤 (22)로부터 결합 공정으로 풀려나오게 할 수 있다. 별법으로, 이것 역시 공정 라인 내에서 성형될 수 있다. 필름 (12)와 부직웹 (14)가 동일한 속도로 결합기 (16)에 공급되면, 비교적 2차원적인 복합체 (10)이 형성될 것이다. 별법으로, 복합체 (10)이 수축하게 하여 기복이 있고, 더 두껍고 더 3차원적인 구조를 이루게 할 수도 있다. 이러한 수축을 일으키는 방법 한 가지는 결합 공정에서 층들 중 하나를 가속 및(또는) 감속시켜 두 층들 중 하나를 장력 하에 놓음으로써 일시적으로 신장되거나 확장되도록 하는 것이다. 결합이 완료되면, 신장 또는 감속력이 제거되고 복합체는 수축하여 물결 모양 기복을 갖게 된다. 이와 다른 방법은 필름층 내의 배향된 선상 폴리올레핀 분자의 응력을 받는 상태를 이용하는 것이다. 필름층 (12)에 열을 가하면 흔히 수축하려고 할 것이다. 그 결과, 복합체 (10)이 권취 롤 (18)에서 결합기 (16)에서의 속도보다 낮은 속도로 감긴다면 필름이 이완되어 물결 모양의 기복을 생성한다.
두 층을 함께 열결합시키는 것은 두 가지 이상의 방법으로 이루어질 수 있다. 첫 번째 방법은 가열되고 패턴이 있는 결합 롤을 사용하는 경우처럼 열 및 압력을 사용하는 것이다. 양쪽 롤에 패턴이 있을 수도 있고, 하나는 패턴이 있고 다른 하나는 평활할 수도 있다. 두 롤 중 하나 또는 양쪽 모두 가열되거나, 또는 보조 열원을 사용할 수도 있다. 조건에 따라서는 롤 중 하나를 냉각시킬 수도 있다. 어느 경우이든, 필름 중의 결합제가 점착성이 되어 두 층을 서로 결합시키도록 하면서도 온도를 여전히 필름 내의 주된 주로 선형인 폴리올레핀 중합체의 융점보다 약 5℃ 이상 낮게 유지하도록 열을 조절하여야 한다. "주된"이라 함은 필름 중합체 배합물 중에 2종 이상의 주로 선형인 폴리올레핀 중합체가 존재하는 경우 필름 총중량에서 최고 중량%를 차지하는 주로 선형인 폴리올레핀 중합체를 뜻한다.
결합 패턴 및 면적은 특정한 최종 용도에 따라 달라질 수 있다. 적당한 결합 패턴에는 점 결합, 연속선, 장식 패턴 및 이들의 조합 등이 있다. 결합 면적은 원하는 적층의 정도에 달려있다. 개인 위생 흡수 용품 용도로는, 결합이 두 층을 박리 시키는데 5g 이상의 하중이 요구되기에 충분한 정도여야 한다.
두 번째 결합 방법은 역시 당업자에게 잘 공지되어 있는 초음파 결합이다. 여기서도 앤빌 롤은 상기한 임의의 결합 패턴으로 만들어 질 수 있다.
일단 형성된 복합체는 개인 위생 흡수 용품의 외측 커버를 포함하여 다양한 용도에 사용될 수 있다. 이러한 용품은 대개 신체측 라이너, 흡수 코어 및 배면층 또는 외측 커버를 포함한다. 본 발명의 재료는 섬유상 부직웹 층이 용품의 바깥쪽을 향하고 필름층이 흡수 코어를 향하도록 하여 외측 커버로 사용될 수 있다. 많은경우, 외측 커버와 신체측 라이너는 서로 연결되어 흡수 코어를 둘러싸게 된다. 흔히 신체측 라이너 역시 섬유상 폴리올레핀 부직웹으로 제조된다. 그 결과, 결합제로 인해 필름층과 신체측 라이너는 본 발명의 복합체 재료의 두 층과 마찬가지 양식으로 서로 열밀봉시킬 수 있다.
상기 논의에서는, 결합제를 필름층 (12)에 가하여 섬유상 부직웹 안락 및 지지층 (14)와 상용성이게 만들었다. 그러나, 결합제를 지지층 (14)의 섬유에 가하는 것도 가능하다.
전술한 바와 같이, 층 (14)를 형성하는 섬유는 짧은 스테이플 섬유, 또는 스펀본드 및 멜트블로운 웹의 경우와 같이 더 연속적인 섬유일 수 있다. 모든 경우에, 상기 섬유를 비권축 폴리올레핀 섬유에서와 같이 단일 중합체로부터, 또는 2성분 섬유와 같은 다성분 섬유로부터 제조할 수 있다. 두 가지 종류의 섬유 모두, 필름과 부직층 사이의 결합이 이루어질 수 있도록 결합제가 섬유의 외측 표면에 존재하여야 한다. 폴리에틸렌 섬유와 같은 비권축 섬유의 경우, 결합제를 폴리에틸렌 예비혼합물에 가하여 섬유로 압출할 수 있다. 2성분 섬유의 경우에는, 중합체들 중 섬유의 노출되는 표면에 존재하게 될 중합체에 결합제를 가해야 한다. 시이드/코어 섬유의 경우에는 이것은 시이드 부분이 될 것이며, 병렬형 섬유의 경우에는 이들 섬유 모두가 섬유의 외측 표면으로 노출될 것이므로 결합제를 중합체들 중 하나 또는 양쪽 모두에 가할 수 있다.
일반적으로, 결합제는 섬유의 해당 부분을 형성하는 데 사용되는 배합물 또는 혼합물의 총 중합체 중량을 기준으로 하여, 첨가되는 폴리올레핀 섬유 중합체의약 2 내지 약 20 중량%로 존재해야만 한다. 따라서, 비권축 폴리에틸렌 섬유에 있어, 중합체 혼합물은 그 중에 다른 부가 물질이 없을 경우, 결합제 약 2 내지 약 20 중량% 및 폴리에틸렌 약 80 내지 약 98 중량%로 이루어질 것이다.
이성분 또는 다성분 섬유에 대해서는 백분율은 특정 성분에 대한 혼합물의 총 중량을 기준으로 할 것이다. 또한, 예를 들어 섬유가 병렬형 폴리에틸렌/폴리프로필렌 섬유일 경우, 결합제는 두가지 폴리올레핀 성분 모두에 개별 성분들 각각에 대하여 동일한 중량%, 즉 개별 섬유 중합체 성분에 대해 총 중량의 약 2 내지 약 20 중량%가 첨가될 수 있을 것이다.
동일한 부직웹에 형태 및 조성이 상이한 섬유를 배합할 수 있기 때문에, 필름과 부직층 사이에 층들을 서로 분리하거나 탈적층시키는데 5 그램 이상의 하중을 필요로 할 정도로 충분한 결합이 달성될 수 있다면, 웹 중 모든 섬유들이 반드시 결합제를 외부 표면에 포함할 필요는 없다. 이러한 결합은 전형적으로 섬유상 부직층에 있는 섬유의 50 중량% 이상이 상기한 방법으로 결합제를 이용한다면 이루어질 것이다. 마지막으로, 결합제 및 결합 조건을 선택하는데 있어서, 필름층 중 폴리올레핀의 융점 미만의 온도에서 결합을 허용하는 결합제를 선택해야 한다.
본 발명의 열 결합능을 입증하기 위하여, 몇몇 샘플을 다음에 기재된 바와 같이 제조하였다. 이들 샘플 중 다수를 2층 사이의 결합 강도 뿐만 아니라 필름의, 그리고 실시예 4에서는 복합체의 수증기 투과율 (WVTR)에 대해 시험하였다. WVTR 및 결합 강도를 계산하기 위한 시험 방법은 다음에 설명한다.
수증기 투과율
샘플 물질에 대한 수증기 투과율 (WVTR)을 ASTM 표준 E96-80에 따라서 계산하였다. 시험 물질 각각으로부터 직경이 3인치인 원형 샘플을 절단하였고, 대조용은 셀가드 (CELGUARD?) 2500 필름 (Hoechst Celanese Corporation, Sommerville, New Jersey) 조각이었다. 셀가드 2500 필름은 미공성 폴리프로필렌 필름이다. 5개의 샘플을 각 물질에 대해 제조하였다. 시험 디쉬는 번호 60-1 베이포미터 팬 (Vapometer pan, Thwing-Albert Instrument Company 배급, Philadelphia, Pennsylvania)이었다. 물 100 ml를 각 베이포미터 팬에 붓고, 시험 물질의 개별 샘플 및 대조 물질을 개별 팬의 개방된 상부에 걸쳐 놓았다. 스크루 플렌지를 죄어 팬의 연부를 따라서 밀봉시키고, 실험과 관련된 시험 물질 또는 대조 물질을 노출 면적이 약 33.17 cm2인 6.5 cm 직경의 원에 걸쳐 주변 대기에 노출시켰다. 팬을 32℃(100 ℉)의 강제 공기 오븐에 1시간 동안 놓아 평형화시켰다. 오븐은 내부에 수증기가 축적되는 것을 막기 위하여 그 안으로 외부 공기를 순환시키는 항온 오븐이었다. 적합한 강제 공기 오븐은 예를 들어 블루 M-파우어-O-매틱 60 오븐 (Blue M Electric Company of Blue Island, Illinois)이다. 평형화가 완결되면, 팬을 오븐에서 꺼내 중량을 재고 즉시 오븐에 다시 넣었다. 24시간 후, 팬을 오븐에서 꺼내 다시 중량을 재었다. 예비시험 수증기 투과율 값은 다음과 같이 계산하였다.
시험 WVTR (g/m2/24hr)=(24시간 동안 손실된 그램 중량) x 315.5
오븐 내의 상대 습도는 특별히 조절하지 않았다.
주변 상대 습도, 32℃ (100 ℉)의 소정의 세팅 조건하에서 셀가드에 대한WVTR을 측정한 결과 24시간에 대해 5000 g/m2이었다. 따라서 각각의 시험에 대조 샘플을 포함시키고 예비시험 값을 다음 방정식을 사용하여 세팅 조건으로 보정 하였다.
WVTR (g/m2/24hr)=(시험 WVTR/대조 WVTR) x 5000 g/m2/24hr
결합 강도
필름층과 섬유상 부직 안락층 사이의 결합 강도를 시험하기 위하여, 탈적층 또는 박리 강도 시험을 각종 물질의 샘플에 대해 수행하였다. 각 물질의 약 2 인치 x 6 인치 샘플을 절단한 후, 짧은 말단 중 하나에서 손으로 탈적층하여 신테크(Syntech?/2) Computer Integrated Testing System (MTS Systems Corporation 제품, Eden Prairie, MN)의 조오 (jaw)안에 놓을 수 있는 연부를 생성하였다. 조오 갭은 100 mm의 길이로 설정하고 충분한 물질이 적층 상태로 남아있어 조오가 65 mm 이동할 수 있도록 하였다. 조오내에 샘플을, 조오가 10mm 확장되기 전에 샘플이 탈적층을 시작하도록 위치시켰다. 크로스헤드 속도는 300 mm/분으로 설정하였고, 이후 데이터는 10 mm 출발점 및 65 mm 종말점 사이에서 기록하였다. 기록된 데이터는 2층을 분리하기 위해 필요한 박리 강도 또는 하중 (g) 및 표준 지수 (g)을 최대, 최소 및 평균 값으로 보여주었다.
실시예 1
3개의 통기성 필름/부직포 적층물을 제조하고 평가하여 필름의 수증기 투과율에 대한 결합제 첨가의 영향 및 전체 복합체의 결합 강도를 측정하였다. 먼저, 중합체 배합물을 바꾸면서 3개의 통기성 필름을 제조한 후, 필름 각각을 15% 결합 면적을 갖도록 예비결합시킨 약 2 데니어, 17 g/m2(0.5 oz/yd2)의 폴리프로필렌 스펀본드 부직웹 물질 조각들에 결합시켰다. 필름 배합물 각각은 총중량%를 기준으로 하여 평균 입자 크기가 1 미크론이고 상부 커트가 7 미크론인 잉글리쉬 차이나 수퍼코트 탄산칼슘 (English China Supercoat CaCO3)을 65% 함유하였다. 탄산칼슘은 이씨씨 인터내셔널 (ECC International)의 디비젼인 이씨씨 칼슘 프로덕츠, 인크(ECC Calcium Products, Inc., Sylacauga, Alabama)로부터 수득하였다. 탄산칼슘을 다우렉스 (Dowlex?) 2517 선형 저밀도 폴리에틸렌과 다우렉스 (등록상표) 2532 선형 저밀도 폴리에틸렌이 배합물의 용융 지수가 10 M.I. (190℉에서 10분당)가 되도록 1:4의 중량비로 배합된 배합물로부터 제조된 선형 저밀도 폴리에틸렌 15 내지 25 중량%와 배합하였다. 다우렉스 중합체는 다우 케미컬 유.에스.에이. (Dow Chemical U.S.A., Midland, Michigan)로부터 입수할 수 있다. 배합물의 나머지 10 내지 20 중량%는 하이몬트 (Himont) KSO51P 폴리프로필렌 기재 중합체 (Himont, USA, Wilmington, Delaware)로 이루어진다. KSO51P 중합체는 무정형 에틸렌 프로필렌 랜덤 공중합체가 주로 반결정질의 고함량 폴리프로필렌 단량체/저함량 에틸렌 단량체 연속 매트릭스에 분자적으로 분산되어있는 올레핀계 열가소성 탄성체 또는 TPO 다단계 반응기 생성물이다. 무정형 성분은 약 55℃에서 연화되기 시작함에 따라 점착성 부여제 또는 결합제로서 작용한다. 다음 표 1에 나타난 바와 같이, 샘플1은 탄산칼슘 65%, KSO51P 중합체 10% 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 25%를 포함하였다. 샘플 2는 탄산칼슘 65%, KSO51P 중합체 15% 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 20%를 포함하였다. 샘플 3은 탄산칼슘 65%, KSO51P 중합체 20% 및 선형 저 밀도 폴리에틸렌 15%를 포함하였다. 3개 배합물 각각을 용융물 온도 191℃ (375℉) 및 팽창비 약 1.7로 팽창시켜 비신장 게이지가 약 1.25 mil (50 g/m2)인 필름을 제조하였다. 이어서, 필름 각각을 신장 비율 3배 및 온도 60℃ (140℉)에서 종방향 배향(MDO) 유닛 상에서 신장시켰다. 생성된 필름은 다음 표 I에 기재된 수증기 투과율 데이터에 의해 표시되는 바와 같이 통기성이었고, 기초 중량이 약 214 g/m2이었다.
표 I로부터 알 수 있는 바와 같이, 결합제, 이 경우 약 55 ℃에서 연화되기 시작하는 하이몬트 KSO51P 중합체의 무정형 에틸렌 프로필렌 공중합체 부분의 양이 증가함에 따라 수증기 투과율은 감소하였다. 그러나, 역으로 점착성 부여제 또는 결합제가 증가함에 따라, 샘플은 박리 강도가 증가하여 탈적층에 대해 더욱 저항성인 것을 보여주었다. 결합제를 첨가하고, 필름 가공의 용이성 및 필름의 종방향 신장 능력에 대하여 육안으로 조사하였다. 표 I은 필름 가공성이 필름 압출전 배합물에 첨가된 결합제의 %와 상관없이 양호하였다는 것을 보여준다. 그러나, 이와 대조적으로 필름 내의 결합제의 양이 증가함에 따라 신장능이 증가됨이 관찰되었다. 샘플 1에서는, 필름의 종방향 신장 능력이 보통인 반면, 샘플 3에서는 신장능이 우수 하였다. 필름 각각을 결합 면적이 약 15%인 비연속 결합 패턴을 사용하여 속도 100 ft/분 (30.5 m/분) 및 닙 압력 20 lb/in2(1.41 kg/cm2)에서 17 g/m2(0.5 oz/yd2)의 폴리프로필렌 스펀본드 부직웹에 적층하였다. 패턴 롤의 온도는 121℃ (250 ℉)로 유지하는 반면, 필름과 직접 접촉하는 매끄러운 앤빌 롤의 온도는 71℃ (160 ℉)이었다.
표 I의 데이터에 의해 입증되는 바와 같이, 본 발명에 따른 3개의 샘플 모두는 우수한 수증기 투과율 및 우수한 결합 강도를 가졌다. 샘플은 단지 15%의 결합 면적을 사용해서도 층들을 박리시키는 데에 24 내지 27 g의 하중을 필요로 하였다. 또한 본 발명의 물질을 개인용 흡수 용품을 위한 외측커버로 사용할 경우 차단 특성을 손상시키는 필름층의 공극은 없었다.
실시예 2
이 실시예에서는 상기한 실시예 1의 샘플 1에 대해 설명된 필름 배합물을 사용하여 신장 온도의 효과를 평가하였다. 특성이 점점 접착체와 같이 되면서 KSO51P 중합체 중 무정형 성분이 점차적으로 연화되는 것은 수지 매트릭스와 탄산 칼슘 입자의 표면 사이의 경계에서 중합체 배합물의 완전한 프랙츄어링 (fracturing)을 방해하는 것으로 생각되었다. 이를 확인하기 위하여, 필름 샘플을 온도를 63℃ (146℉)에서 86℃ (186℉)으로 변화시키면서 3배 신장시켰다 (즉, 1 m 샘플은 3 m로 신장시켰다). 신장 온도가 증가함에 따라, 수증기 투과율은 감소하였는데, 탄산칼슘 입자 주변의 필름에 더 적고(거나) 작은 공극이 형성되기 때문인 것 같다. 표 II에 나타난 바와 같이, 신장 온도의 증가는 선형 저밀도 폴리에틸렌 분자의 이동성을 더 크게 하였고, 이로써 신장 용이성을 증가시킨다. 온도가 63℃ (146℉) 내지 86℃ (186℉)로 증가함에 따라 신장의 용이성도 증가하였다. 81℃ (177℉) 및 86℃ (186℉)에서 필름의 분자에 극단적인 배향이 보이므로, 필름은 더욱 갈라지고 종방향에서의 인열 경향이 더 커진다. 그 결과, WVTR, 가공성 및 필름 기계적 특성의 균형은 적당한 신장 온도를 선택함으로서 최적화될 수 있음을 알 수 있다. 최적의 신장성 및 통기성은 신장이 필름 배합물의 주된 주로 선형인 폴리올레핀 중합체의 융점 미만의 온도에서, 그리고 대략 결합제의 연화점에서 수행될 경우 달성된다.
실시예 3
실시예 1 및 2에서, 모든 샘플은 건조 중량을 기준으로 하여 탄산칼슘 65%, 선형 저밀도 폴리에틸렌 15 내지 25% 및 점착성 부여제 또는 결합제로서 무정형 에틸렌 프로필렌 랜덤 공중합체를 함유하는 하이몬트 KSO51P 폴리프로필렌 기재 중합체 수지 10 내지 20%를 함유하였다. 실시예 3에서는, 탄산칼슘 65 중량% 및 선형 저밀도 폴리에틸렌 30 중량%를 배합하였다. 표 III에 나타낸 바와 같이, 기본 배합물에 일련의 공인된 점착성 부여제 또는 결합제 5 중량%를 첨가하였다. 결합제는 레갈레즈 (Regalrez, 등록상표) 1094, 3102 및 1126 결합제뿐만 아니라 조나탁 (Zonatac, 등록상표) 501L 및 이스트만 (Eastman, 등록상표) 1023PL 결합제를 포함하였다. 또한, 실시예 1의 샘플 2로부터의 필름 배합물을 실시예 1에 대해 기술한 바와 동일한 방식으로 필름으로 형성하였다. 각각의 필름을 팽창비 1.7로 약 1.5 mil (60 gsm)의 게이지까지 팽창시켰다. 필름을 63℃ (146℉)에서 종방향으로 원래 길이의 3배 (3x)로 신장시켰다. 이러한 신장 온도는 주로 선형인 폴리올레핀 중합체의 융점 (113℃/235℉) 미만이었다. 이어서, 필름 샘플을 실시예 1에 기재된 동일한 폴리프로필렌 부직웹에 동일 조건하에서 약 15%의 총 결합 면적으로 적층시켰다. 패턴 롤의 온도를 121℃ (250℉)에서 유지하는 한편, 필름과 직접 접촉하는 매끄러운 앤빌 롤의 온도는 71℃ (160℉), 79℃ (175℉), 85℃ (185℉) 및 91℃ (195℉)의 온도에서 행하였다. 4가지 결합 온도 각각에서 각각의 필름/부직포 적층물에 대해 결합 강도를 측정하였다. 또한, 필름 각각에 대한 수증기 투과율을 측정하고 필름 가공 및 신장의 용이함을 육안으로 관찰하였다. 시험 결과를 하기 표 III에 나타내었다.
하이몬트 KSO50 결합제가 두 층 사이의 가장 양호한 결합 강도를 제공하였지만, 이 결합제는 필름의 15 중량%를 차지하는 반면에 다른 결합제는 단지 5 중량%만을 차지한다는데 주목하여야 한다. 대부분의 결합제는 결합 온도가 증가함에 따라 결합이 견고해지는 것으로 나타나지만, 일부 결합제는 85℃에서 최대이고 91℃에서는 결합 강도가 줄어들기 시작하였다. 필름 가공성은 모든 결합제의 경우 양호 내지 탁월하였지만, 하이몬트 KSO50 결합제를 사용하는 필름의 종방향 신장성은 단지 보통이었다. 모든 필름은 양호한 수증기 투과율을 나타내었다.
실시예 4
실시예 4에서는, 통상의 폴리에틸렌 필름 (대조용) 대신에 본 발명의 통기성 직물 유사 필름/부직포 복합체를 기저귀 외측 커버로서 사용할 때에 피부의 축축함을 감소시키는 효과를 측정하기 위해 임상 시험을 행하였다. 기저귀는 대조용 외측 커버 및 실시예 1의 샘플 2에 의한 필름/부직포 적층물을 사용하여 제조하였다. 복합체의 필름층은 수증기 투과율 (WVTR)이 4300 g/m2/24hr이었고 복합체의 WVTR은 4100 g/m2/24hr이었다. 대조용 기저귀의 1.2 mil 두께의 단층 폴리에틸렌 필름은 WVTR이 약 40∼50 g/m2/24hr이었다.
각각의 기저귀를 합성뇨 60 ml로 적시고, 이어서 시험 참가자들의 팔뚝에 고정시켰다. 소정의 시간 간격으로 물의 손실을 측정하여 피부 축축함의 수준을 측정하였다. 시험 결과에 따르면, 본 발명의 복합체를 사용하는 기저귀 밑의 착용자 피부의 피부 축축함이 대조용 기저귀의 경우보다 상당히 낮은 것으로 측정됨으로써 층들 사이의 효과적인 결합을 달성하면서도 여전히 통기성을 유지하고 피부의 축축함을 감소시킬 수 있다는 것이 입증되었다.
상기 실시예들로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 물질은 층들 사이의 접착력이 양호한 통기성, 직물 유사 필름/부직포 복합체를 제공한다. 부직층은 얇은 통기성 필름층을 강화시키는 작용을 하며, 복합체를 기저귀와 같은 개인 위생 흡수용품상의 외측커버로 사용하는 경우에는 부직층이 통기성 필름의 차갑고 끈적거리는 성질을 보완하는 데 도움을 준다. 또한, 필름 및(또는) 섬유 중합체 배합물내로 결합제를 혼입함으로써, 그렇지 않으면 비상용성인 중합체/층을 서로 가열 적층시키는 것이 가능하다.
본 발명을 이와 같이 상술하였지만, 다음의 특허 청구의 정신 및 범위로부터 벗어남이 없이 본 발명에 여러 변형 및 변화를 행할 수 있다는 것이 명백하다.

Claims (17)

  1. 건조 중량으로 쳐서 필름의 총중량을 기준으로 주로 선형인 폴리올레핀 중합체 약 10 내지 약 68%, 충전제 약 30 내지 약 80% 및 결합제 약 2 내지 약 20%로 이루어지는 압출전 배합물을 형성하는 단계
    상기 압출전 배합물로부터 필름을 형성하는 단계, 및
    상기 필름을 상기 주로 선형인 폴리올레핀 중합체의 융점보다 낮은 온도에서 신장시키는 단계
    를 포함하는, 통기성 필름의 형성 방법.
  2. 건조 중량으로 쳐서 필름의 총중량을 기준으로 주로 선형인 폴리올레핀 중합체 약 10 내지 약 68%, 충전제 약 30 내지 약 80% 및 결합제 약 2 내지 약 20%를 포함하는 배합물로부터 형성되고, 수증기 투과율이 100 g/m2/24hr 이상인 통기성 필름.
  3. 건조 중량으로 쳐서 필름의 총중량을 기준으로 주로 선형인 폴리올레핀 중합체 약 10 내지 약 68%, 충전제 약 30 내지 약 80% 및 결합제 약 2 내지 약 20%를 포함하고, 수증기 투과율이 100 g/m2/24hr 이상인 필름, 및
    상기 필름에 적층되어 적층물을 형성하는 섬유상 폴리올레핀 부직웹을 포함하고, 박리 강도가 5 그램 이상인 통기성 필름/부직포 적층물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 주로 선형인 폴리올레핀 중합체가 선형 저밀도 폴리에틸렌인 적층물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 충전제가 탄산칼슘인 적층물.
  6. 제3항에 있어서, 상기 필름이, 단위 면적당 중량이 35 g/m2미만인 신장된 필름인 적층물.
  7. 제3항에 있어서, 상기 필름이, 단위 면적당 중량이 18 g/m2미만인 신장된 필름인 적층물.
  8. 제3항에 있어서, 상기 섬유상 폴리올레핀 부직웹이 폴리프로필렌 부직웹인 적층물.
  9. 제3항에 있어서, 상기 섬유상 폴리올레핀 부직웹이 한 성분으로서 폴리올레핀을 가지는 2성분 섬유를 함유하는 것인 적층물.
  10. 제3항에 있어서, 제2의 섬유상 폴리올레핀 부직웹이 상기 섬유상 폴리올레핀 부직웹과 반대쪽에서 상기 필름에 결합된 적층물.
  11. 신체측 라이너와 외측커버 및 그들 사이에 배치된 흡수 코어를 포함하며,
    상기 외측커버는, 건조 중량으로 쳐서 필름의 총중량을 기준으로 주로 선형인 폴리올레핀 중합체 약 10 내지 약 68%, 충전제 약 30 내지 약 80% 및 결합제 약 2 내지 약 20%를 포함하는 배합물로부터 형성되고 수증기 투과율이 100 g/m2/24hr이상인 필름 및 상기 필름에 적층되어 5 그램 이상의 박리 강도를 가지는 적층물을 형성하는 섬유상 폴리올레핀 부직웹을 포함하는 것인
    개인 위생 흡수 용품.
  12. 건조 중량으로 쳐서 필름의 총중량을 기준으로 주로 선형인 폴리올레핀 중합체 약 10 내지 약 68%, 충전제 약 30 내지 약 80% 및 결합제 약 2 내지 약 20%를 포함하는 배합물로부터 형성되고 수증기 투과율이 100 g/m2/24hr이상인 필름, 및
    상기 필름에 적층되어 5 그램 이상의 박리 강도를 가지는 적층물을 형성하는 섬유상 폴리올레핀 부직웹
    을 포함하는 통기성 필름/부직포 적층물을 포함하는 의복 용품.
  13. 건조 중량으로 쳐서 필름의 총중량을 기준으로 주로 선형인 폴리올레핀 중합체 약 10 내지 약 68%, 충전제 약 30 내지 약 80% 및 결합제 약 2 내지 약 20%를 포함하는 압출전 배합물을 형성하는 단계,
    상기 압출전 배합물로부터 필름을 형성하는 단계,
    상기 필름을 상기 주로 선형인 열가소성 중합체의 융점보다 낮은 온도에서 신장시키는 단계, 및
    상기 필름을 상기 필름중의 주로 선형인 상기 열가소성 중합체의 융점보다 낮은 온도에서 섬유상 폴리올레핀 부직웹에 결합시켜 적층물을 형성하는 단계
    를 포함하는, 통기성 필름/부직포 적층물의 형성 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 적층물이 수축하여 상기 적층물상에 물결 모양의 표면이 생성되도록 하는 단계를 더 포함하는 방법.
  15. 제13항에 있어서, 상기 신장 단계를 상기 결합제의 연화점 또는 그 근방이기도 한 온도에서 행하는 방법.
  16. 건조 중량으로 쳐서 필름의 총중량을 기준으로 충전제 약 30 내지 약 80% 및 폴리올레핀 중합체 약 20 내지 약 70%를 포함하는 필름층을 형성하는 단계,
    상기 필름층을 신장시키는 단계, 및
    섬유상 부직웹을 자체내의, 폴리올레핀 중합체 및 결합제를 외측표면의 적어도 일부분 상에 함유하는 복수개의 섬유에 의해 상기 필름층에 결합시키는 단계
    를 포함하는 필름/부직포 적층물의 형성 방법.
  17. 건조 중량으로 쳐서 필름의 총중량을 기준으로 충전제 약 30 내지 약 80% 및 폴리올레핀 중합체 약 20 내지 약 70%를 포함하는 필름층, 및
    자체내의, 폴리올레핀 중합체 및 결합제를 외측표면의 적어도 일부분 상에 함유하는 복수개의 섬유에 의해 상기 필름층에 결합된 섬유상 부직웹
    을 포함하는 필름/부직포 적층물.
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