KR100403253B1 - 박리강도가 개선된 부직적층물 - Google Patents

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KR100403253B1
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타이 잭슨 스토우크스
카렌 라인 잉글리시
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Abstract

박리강도가 개선된 적층물은 1개의 층이, 코어 성분의 밀도가 쉬쓰 성분의 밀도를 초과하고, 층이 둘다 상용성 성분을 함유하는 쉬쓰/코어 2성분 섬유 또는 필라멘트를 포함하는 열가소성 층을 점 접착시킴으로써 수득된다. 그러한 2성분 섬유 또는 필라멘트없이 수득된 박리강도의 약 125% 이상인 박리강도가 수득된다. 막 및 기타 부직물을 갖는 적층물은 또한, 광범위한 접착 윈도우를 갖는다. 이들은 외과용 가운 및 드레이프를 포함하는 건강 관리물, 산업용 가먼트, 농업용 직물, 휴양용 직물 및 개인 위생 제품 성분과 같은 배리어 적용을 포함하는 다수의 부직물 적용을 위해 유용하다.

Description

박리강도가 개선된 부직 적층물{Nonwoven Laminates with Improved Peel Strength}
본원은 이제 1995년 6월 13일자로 허여된 미국 특허 제5,424,115호인, 미국 특허원 제08/201,582호(출원일: 1994년 2월 25일)의 부분 연속 출원인 계류중의 미국 특허원 제08/379,373호(출원일: 1995년 1월 27일)의 부분 연속 출원이다.
부직포 및 이들의 제조 방법은 광범위한 개발 목적이어서 다수의 출원에서 광범위하게 다양한 재료가 제시되었다. 예를 들면, 가벼운 기본 중량 및 개방 구조의 부직물은, 건조하게 피부와 접촉하지만, 역시 상이한 조성 및(또는) 구조의 부직물일 수 있는 보다 흡수성인 재료로 유체를 용이하게 투과시키는 라이너 직물로서 1회용 기저귀와 같은 개인 위생 제품에서 사용된다. 보다 중량의 부직물은 살균할 제품을 위한 래퍼(wrapper), 의과용 와이퍼 또는 보호용 가먼트, 수의학적 또는 산업적 용도와 같은 여과, 흡수 및 배리어 용품에 적합하도록 하는 세공 구조를 갖도록 고안될 수 있다. 보다 중량의 부직물조차 휴양용, 농업용 및 건축 용도를 위해 개발되어 왔다. 그러나, 이들은 당업계의 숙련가들에게 공지되어 있을 실제적으로 무한한 부직물 유형 및 그의 용도의 예 중에서 소수이며, 또한 당업자들은 신규한 부직물 및 용도가 계속 확인되고 있음을 잘 알 것이다. 또한, 부직물이 이들 용도에 적합한 목적하는 구조 및 조성물을 갖도록 제조하기 위한 상이한 방법및 장치가 개발되어 왔다. 그러한 공정의 예로는 스펀본딩, 멜트블로잉, 카딩, 및 이하에 보다 상세히 기술될 기타 방법이 포함된다. 부직물의 제조 방법 중 한 유형은 콘쥬게이트 또는 2성분 스피닝이다. 본 발명은 통상, 당업계의 숙련가에게는 명백할 바와 같은 쉬쓰/코어(sheath/core) 2성분 부직물에 적용할 수 있고, 본 발명은 예일 뿐인 특정 부직물에 관한 참조 또는 실시예에 의해 제한되지 않을 것이다.
형성된 바와 같이 목적하는 특성을 모두 갖는 부직물을 항상 효율적으로 제조할 수는 없으며, 종종 동일 또는 상이한 구성 또는 조성의 1개 이상의 성분층과 부직물을 혼합할 필요가 있다. 예로는 배리어 및 강도와 같은 특성을 개선할 수 있는 기타 부직물 또는 막이 포함된다. 그러한 적층물의 성공은 종종, 강력한 내부층 접착 또는 박리강도를 제공하여 성분층으로의 의도되지 않은 분리를 방지할 수 있는 능력에 의존한다. 접착 유형은 상업적 및 기능적 이유 때문에 중요하고, 열, 열과 압력, 압력, 접착제, 및 인탱글링(entangling) 등과 같은 기계적 단계와 같은 다양한 수단이 이용되어 왔다. 다수의 적용을 위해서, 열과 압력의 조합, 예를 들면 고온 캘린더링은 기능 및 효율의 면에서 최상의 조합이다. 그러나, 일부의 경우, 열과 압력에 의해 접착된 그러한 적층물의 박리강도를 개선하는 것이 바람직하다.
발명의 개요
본 발명은 1개 이상의 층이 코어 성분의 밀도가 쉬쓰 성분의 밀도보다 큰 쉬쓰/코어 2성분 섬유 또는 필라멘트를 포함하는 적층물로서, 적층물의 박리강도가동일 또는 유사한 조성물의 1성분 섬유 또는 필라멘트 또는 그러한 밀도 차이가 없는 쉬쓰/코어 다성분 섬유 또는 필라멘트를 사용하는 유사한 접착 조건하에 수득한 박리강도의 125% 이상인 적층물에 관한 것이다. 상기 쉬쓰/코어 2성분 층에 접착된 적층물의 층(들)은 쉬쓰 성분과 상용성인 중합체를 갖는 막 및 부직물을 포함한다. 바람직한 양태에는 박리강도가 보다 높기조차 한, 즉 약 180% 이상이고 실제값이 약 110 g을 초과하고, 쉬쓰 성분이 폴리올레핀이고 코어 성분은 폴리올레핀, 폴리아미드 또는 폴리에스테르인 것들이 포함된다. 기타 바람직한 양태에는 접착된 층(들)이 몬텔 인코포레이티드(Montell Inc.)로부터 상품명 카탈로이(Catalloy)로 입수가능한 유형의 헤테로 상(相) 올레핀 중합체 조성물을 포함하는 막인 것들이 포함된다. 이들 적층물을 가먼트, 감염 방지 제품, 보호용 커버, 야외용 직물, 개인 위생 제품, 건강 관리 제품, 및 그러한 적층물을 사용하여 증진된 박리강도로 인해 기능성이 개선된 기타 영역에서 적용하는 것이 밝혀졌다. 본 발명의 적층물은 특히 유리한데, 그 이유는 높은 박리강도가 보다 낮은 접착 온도에서 수득될 수 있고, 따라서 바람직한 막 특성을 보존하기 때문이다. 일부의 경우에서는, 박리강도를 보존하기 위해 보다 무거운 중량을 필요로 한 선행 적층물의 중량을 감량시킴으로써 보다 크게 경제적이 될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따라 개선된 박리강도 특성을 도시하는 막대 그래프.
정의
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "부직포 또는 부직 웹"이란 개재되지만, 편직물에서와 같이 규칙적이거나 확인가능한 방식으로 된 것은 아닌 개별적 섬유 또는 쓰레드의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 또는 부직 웹은 예를 들면, 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정 및 접착된 카딩된 웹 공정과 같은 다수의 공정으로부터 형성되어 왔다. 부직포의 기본 중량은 통상, 재료의 온스/평방 야드(osy) 또는 재료의 g/㎡(gsm)로 표현하고, 유용한 섬유 직경은 통상 μ으로 나타낸다(osy로부터 gsm으로 전환시키기 위해서는, osy에 33.91을 곱하는 것을 주지함).
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "미세섬유"란 평균 직경이 약 75μ 이하인,예를 들면, 평균 직경이 약 0.5 내지 약 50μ인, 또는 보다 특히, 평균 직경이 약 2 내지 약 40μ인 작은 직경의 섬유를 의미한다. 종종 사용한 또다른 표현의 섬유 직경은 데니어이고, 이것은 g/섬유 9,000 m로서 정의되고, 섬유 직경(μ)을 제곱하고 밀도(g/cc)를 곱하고 0.00707을 곱하여 계산될 수 있다. 보다 작은 데니어 값은 보다 미세한 섬유를 나타내며, 보다 큰 데니어 값은 보다 두껍거나 보다 무거운 섬유를 나타낸다. 예를 들면, 15μ의 폴리프로필렌 섬유의 직경은 15를 제곱한 수에 0.89 g/cc를 곱하고, 0.00707을 곱함으로써 데니어로 전환시킬 수 있다. 따라서, 15μ의 폴리프로필렌 섬유의 데니어는 약 1.42(152x 0.89 x 0.00707 = 1.415)이다. 미국 이외에서의 측정 단위는 보다 통상적으로는, g/섬유 ㎞로서 정의된 "텍스"이다. 텍스는 데니어/9로서 계산될 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "스펀본딩된 섬유"란 압출된 필라멘트의 직경을 갖는 방적돌기의 통상적으로는 원형인 다수의 미세 모세관으로부터, 용융된 열가소성 재료를 필라멘트로서 압출시킨 다음, 예를 들면 미국 특허 제4,340,563호(Appel 등) 및 미국 특허 제3,692,618호(Dorschner 등), 미국 특허 제3,802,817호(Matsuki 등), 미국 특허 제3,338,992호 및 제3,341,394호(Kinney), 미국 특허 제3,502,763호(Harmann), 미국 특허 제3,502,538호(Levy) 및 미국 특허 제3,542,615호(Dobo 등)에서와 같이 신속하게 감소시킴으로써 형성된 작은 직경의 섬유를 의미한다. 스펀본딩된 섬유는 통상, 이들이 수집용 표면 상으로 침전될 때 비점착성이다. 스펀본딩된 섬유를 급냉시키는데, 이들은 통상, 연속적이고, 평균 직경은 7μ보다 크고, 보다 특히 약 10 내지 20μ이다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "멜트블로잉된 섬유"란 용융된 열가소성 재료를 용융된 쓰레드 또는 필라멘트로서, 통상은 원형인 다수의 미세한 다이 모세관을 통해, 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하여, 이들의 직경을 미세섬유의 직경으로 될 수 있도록 감소시키는 수렴형 고속 가스(예를 들면, 공기) 스트림으로 압출시킴으로써 형성된 섬유를 의미한다. 이어서, 멜트블로잉된 섬유를 고속 가스 스트림으로 이동시키고, 수집용 표면 상에 침전시켜, 무작위로 방출된 멜트블로잉된 섬유의 웹을 형성시킨다. 그러한 방법은 예를 들면 미국 특허 제3,849,241호(Butin)에 기재되어 있다. 멜트블로잉된 섬유는 연속적 또는 불연속적일 수 있는 미세섬유이고, 통상은 직경이 10μ 미만이고, 통상 수집용 표면 상으로 침전될 때 점착성이다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "중합체"란 통상, 단독중합체, 예를 들면블록, 그래프트, 랜덤 및 교차 공중합체과 같은 공중합체, 삼중합체 등, 및 이들의 블렌드 및 개질물을 포함하지만 이들로만 제한되지 않는다. 또한, 별다른 언급이 없는 한, 용어 "중합체"란 기하학적으로 가능한 모든 형태의 재료를 포함할 것이다. 이들 형태로는 이소택틱, 신디오택틱 및 랜덤 대칭물을 포함하지만 이들로만 제한되지 않는다.
용어 "성분"이란 색상, 정전기 방지성, 윤활, 친수성 등을 위해 소량의 첨가제가 첨가된 1종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 배제하려는 의미는 아니다. 이들 첨가제, 예를 들면 색상을 위한 이산화티탄은 통상, 5 중량% 미만, 보다 전형적으로는 약 2 중량%의 양으로 존재한다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "콘쥬게이트 섬유"란 개별 압출기로부터 압출되지만 함께 방사되어 1개의 섬유를 형성한 2종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 의미한다. 콘쥬게이트 섬유란 또한, 때때로 다성분 또는 2성분 섬유를 의미한다. 콘쥬게이트 섬유가 1성분 섬유일 수 있지만, 중합체는 통상적으로 서로 상이하다. 중합체는 실질적으로, 콘쥬게이트 섬유의 횡단면을 횡단하여 일정하게 배치된 개별 대역에 배열되고, 콘쥬게이트 섬유의 길이를 따라 계속 신장한다. 그러한 콘쥬게이트 섬유의 형태는 예를 들면, 1종의 중합체가 또다른 중합체에 의해 둘러싸인 쉬쓰/코어 배열, 또는 병렬 배열 또는 "해중도(islands-in-the-sea)" 배열일 수 있다. 콘쥬게이트 섬유는 미국 특허 제5,108,820호(Kaneko 등), 미국 특허 제5,336,552호(Strack 등) 및 미국 특허 제5,382,400호(Pike 등)에 교시되어 있다. 2성분 섬유를 위해서는, 중합체가 75/25, 50/50, 25/75의 비 또는 목적하는 임의의기타 비로 존재할 수 있다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "블렌드"란 2종 이상의 중합체의 혼합물을 의미하고, 용어 "알로이(alloy)"란 성분들이 불혼화성이지만 상용성이었던 블렌드의 아류를 의미한다. "혼화성" 및 "불혼화성"은 혼합 시의 자유 에너지에 대해 음의 값 및 양의 값을 각각 갖는 블렌드로서 정의된다. 또한, "상용화"는 알로이를 제조하기 위해 불혼화성 중합체 블렌드의 계면 특성을 개선하는 방법으로서 정의된다.
본원에서 사용한 바와 같이, 공기 통과 접착 또는 "TAB(Through Air Bonding)"이란 웹의 섬유를 제조한 중합체 중 1종을 용융시키기에 충분히 고온인 공기를 웹에 가하는, 2성분 섬유 부직 웹의 접착 방법을 의미한다. 공기 속도는 100 내지 500 피트(30.48 내지 152.40 m)/분이고, 체류시간이 가능하면 길게 6초일 수 있다. 중합체를 용융 및 재고화시켜 접착시킨다. 공기 통과 접착은 한정된 변화성을 가지며 통상, 제2단계 접착 공정인 것으로 간주된다. TAB이 접착을 달성하기 위해서는 1개 이상의 성분의 용융을 필요로 하기 때문에, 그것은 2성분 섬유 웹과 같은 2성분을 갖는 웹으로 한정된다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "초음파 접착"이란 예를 들면, 열 점접착 형태인 것으로 간주될 수 있는 미국 특허 제4,374,888호(Bornslaeger)에 기술된 바와 같이, 직물을 소닉 혼(sonic horn)과 모루(anvil) 사이로 통과시킴으로써 수행된 방법을 의미한다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "열 점접착"은 접착될 섬유의 직물 또는 웹을 가열된 캘린더 로울과 모루 로울 사이로 통과시키는 것을 포함한다. 캘린더 로울은 항상은 아니지만 통상, 일부 방법으로 패턴화되어, 전체 직물이 그의 전체 표면에 걸쳐 접착되지 않는다. 결과적으로, 캘린더 로울 용으로 다양한 패턴은 심미적 이유 뿐만 아니라, 기능적 이유 때문에도 개발되어 왔다. 패턴의 일례는 점을 가지며, 미국 특허 제3,855,046호(Hansen 및 Pennings)에 교시된 바와 같이, 약 200곳의 접착부/in2를 갖는 약 30%의 접착 면적을 갖는 핸센 페닝스 또는 "H&P" 패턴이다. H&P 패턴은 각 핀의 측부 크기가 0.038 in(0.965 ㎜)이고, 핀들 사이의 이격이 0.070 in(1.778 ㎜)이고, 접착 깊이가 0.023 in(0.584 ㎜)인 평방 점 및 핀 접착 면적을 갖는다. 생성된 패턴의 접착된 면적은 약 29.5%이다. 또다른 전형적 점 접착 패턴은 팽창된 핸센 및 페닝스 또는 "EHP" 접착 패턴이고, 이로써 측부 크기가 0.037 in(0.94 ㎜)이고, 핀 이격이 0.097 in(2.464 ㎜)이고, 깊이가 0.039 in(0.991 ㎜)인 평방 핀을 갖는 15%의 접착 면적이 수득된다. "714"로 명명된 또다른 전형적 점 접착 패턴은 각 핀의 측부 크기가 0.023 in(0.584 ㎜)이고, 핀들 사이의 이격이 0.062 in(1.575 ㎜)이고, 접착의 깊이가 0.033 in(0.838 ㎜)인 평방 핀 접착 면적을 갖는다. 생성된 패턴의 접착된 면적은 약 15%이다. 그러나, 또다른 통상의 패턴은 접착 면적이 약 16.9%인 C-스타(Star) 패턴이다. C-스타 패턴은 슈팅 스타(shooting star)에 의해 중단된 횡방향 바 또는 "코듀로이" 디자인을 갖는다. 기타 통상의 패턴으로는 반복적으로 약간 옵셋(offset)된 마름모꼴을 갖는 마름모꼴 패턴, 및 예를 들면, 접착 면적(%)이 약 15%이고 약 302곳의접착부/in2(6.45 ㎠)를 갖는 윈도우 스크린과 같이 그 명칭처럼 생긴 와이어 위브(wire weave) 패턴이 포함한다. 전형적으로, 접착 면적(%)은 직물 적층물 웹의 약 10 내지 약 30% 면적으로 변화된다. 당업계에 널리 공지된 바와 같이, 스팟(sopt) 접착은 적층물 층을 함께 유지시킬 뿐만 아니라, 필라멘트 및(또는) 섬유를 각 층 내에서 접착시킴으로써 각 개별층에 일체성을 부여하기도 한다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "접착 윈도우"란 부직포를 함께 성공적으로 접착시키는데 사용한 메카니즘, 예를 들면 캘린더 로울의 온도 범위를 의미한다. 폴리프로필렌 스펀본드를 위한 상기의 접착 윈도우는 전형적으로 약 270 내지 약 310℉(132 내지 154℃)이다. 약 270℉ 이하에서는 폴리프로필렌이 용융 및 접착하기에 충분한 고온이 아니며, 약 310℉(154℃)를 초과한 온도에서는 폴리프로필렌이 과도하게 용융할 것이어서 캘린더 로울에 점착될 수 있다. 폴리에틸렌은 오히려 보다 좁은 접착 윈도우를 갖는다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "배리어 직물"이란 액체의 투과에 대해 비교적 불침투성인 직물, 즉 ASTM 시험 방법 22에 따른 혈액 스트라이크스루(strikethrough) 율이 1.0 이하인 직물을 의미한다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "가먼트"란 비(非)-의학적으로 의도된 착용가능한 임의의 의류 유형을 의미한다. 이로는 산업용 작업복 및 커버롤(coverall), 내의, 바지, 셔츠, 재킷, 장갑, 양말 등이 포함된다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "감염 억제 제품"이란 외과용 가운 및 드레이프, 안면 마스크, 불룩한 머리모양(bouffant) 모자, 외과용 모자 및 두건과 같은 두부(頭部) 덮개, 구두 덮개, 장화 커버 및 슬리퍼와 같은 신발류, 상처용 붕대, 붕대(bandage), 살균 덮개, 와이퍼, 실험실 코트, 커버롤, 앞치마 및 재킷과 같은 가먼트, 환자 침구, 들것 및 배서넷(bassinet) 시트 등과 같은 의학적으로 의도된 제품을 의미한다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "개인 위생 제품"이란 기저귀, 용변연습용 바지, 흡수성 속바지, 성인용 요실금 제품 및 여성용 위생 제품을 의미한다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "보호용 커버"란 자동차, 트럭, 보트, 비행기, 오토바이, 자전거, 골프 카트 등과 같은 자동차용 커버, 석쇠, 마당 및 정원 설비(잔디깎는 기계, 회전 경운기(rototiller) 등) 및 잔디 시설품과 같이 종종 야외에 방치된 설비용 커버 뿐만 아니라, 마루 덮개, 식탁보 및 소풍용 돗자리도 의미한다.
본원에서 사용한 바와 같은 용어 "야외용 직물"이란 독점적은 아니지만 우선적으로 야외에서 사용된 직물을 의미한다. 야외용 직물로는 보호용 커버, 캠프용 자동차/이동주택용 직물, 타르 칠한 방수천, 천막, 천개, 텐트, 농업용 직물, 및 두부 덮개, 산업용 작업복 및 커버롤, 바지, 셔츠, 재킷, 장갑, 양말, 구두 덮개 등과 같은 야외용 의류에서 사용된 직물이 포함된다.
시험 방법
적층물의 박리강도를 측정하기 위해, 적층물의 층을 끌어당겨 분리시킬 인장력 크기에 대해 시험한다. 박리강도에 대한 값은 상술된 직물폭, 통상은 4 in(102㎜), 클램프(clamp) 폭 및 일정한 신장률을 이용하여 수득한다. 막이 시험 동안 찢어지지 않도록 차폐 테입 또는 기타의 적합한 일부 재료로 표본의 막 면을 덮는다. 차폐 테입은 적층물의 한면 상에만 존재하며, 따라서 샘플의 박리강도에 기여하지 않는다. 샘플을 제 위치로 죌 수 있기에 충분하게 손으로 샘플을 층간 박리시킨다. 표본은 예를 들면, 길이가 4 in(102 ㎜) 이상인 평행 클램프를 갖는, 인스트론 모델 TM(미국 02021 매사추세츠주 캔턴 위싱턴 스트리트 2500 소재의 Instron Corporation이 시판함) 또는 스윙-앨버트 모델 INTELLECT II(미국 19154 펜실바니아주 필라델피아 더튼 로드 10960 소재의 Thwing-Albert Instrument Co.가 시판함)에서 죈다. 이어서, 샘플 표본을 잡아당겨 300 ㎜(약 12 in)/분의 속도로 180°의 분리각으로 분리시켰고, 인장강도는 형성된 곡선을 기준한 평균값(g)으로서 기록하였다.
히드로헤드(hydrohead): 직물의 액체 배리어 특성의 측정은 히드로헤드 시험이다. 히드로헤드 시험은 예정된 양의 액체가 통과하기 전에 직물이 지지하는 물의 칼럼의 압력(밀리바)을 측정하는 것이다. 보다 높은 히드로헤드 표시 도수를 갖는 직물은 보다 낮은 히드로헤드를 갖는 직물보다 액체 침투성에 대해 큰 배리어를 가짐을 나타낸다. 히드로헤드 시험은 미연방 시험 기준 제191A호, 방법 5514, 및 AATC 방법 127-1989 및 INDA 시험 방법 80.4-92에 따라 수행한다.
본 발명은 당업계의 숙련가들에게는 명백할 바와 같이, 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명을 나타낼 뿐, 그를 제한할 의도는 없는 실시예로 설명될 것이다. 기타 예는 청구범위에 의해 포함되며, 본 발명의 광범위한 범위 내에 포함시키려는 의도이다.
또한, 중합체 블렌드를 한 성분으로서 사용할 수 있고, 예를 들면 미국 특허 제5,178,931호에 교시된 것들 중 임의의 것일 수 있는 화학적 반발성을 증진시키기 위한 플루오로카본 화학물, 미국 특허 제5,057,361호에 교시된 것들과 같은 증대된 습윤성을 위한 첨가제, 증대된 내화성을 위한 난연제 및(또는) 각 층에 동일 또는 개별적 색상을 제공하기 위한 안료와 같은, 본 발명에 따른 부직물을 제조하기 위해 사용한 중합체 성분 1종 또는 둘다와 블렌딩된 기타 재료를 가질 수 있다. 스펀본딩된 및 멜트블로잉된 열가소성 중합체용 난연제 및 안료는 당업계에 공지되어 있고, 내부 첨가제이다. 안료는 사용한 경우, 통상 층의 5 중량% 미만의 양으로 존재하지만, 기타 재료는 25 중량% 미만의 총량으로 존재할 수 있다.
효과적으로 접착되는 "접착 윈도우" 또는 온도와 압력 조건의 범위는 본 발명의 개선된 결과를 달성하는 데에 중요하다. 접착 윈도우는 통상의 중합체 혼합물 대부분에 대해 공지되어 있고, 상이한 온도 및 압력 조건하에서 일련의 간단한 박리시험에 의해 설정될 수 있다. 본 발명에 따라, 보다 높은 박리강도는 접착 윈도우 내에서 수득되고, 효과적인 접착은 보다 넓은 범위의 온도 내에서 달성된다.
기본 중량은 또한, 당업계의 숙련가들에게는 명백할 유의한 계수이다. 예를 들면, 상당히 무거운, 예를 들면 약 3 mil(0.0762 ㎜)을 초과하는 막을 접착시킬 때 균일한 열 전달을 효과적으로 달성할 수 없기 때문에, 과도하게 무거운, 예를들면 약 150 gsm을 초과하는 부직물을 열 및 압력 접착시키는 것은 상당히 곤란하다. 통상, 본 발명의 잇점은 기본 중량 범위가 약 10 내지 약 150 gsm, 바람직하게는 약 15 내지 약 100 gsm인 부직물 및 범위가 약 0.1 내지 약 3 mil(0.0254 내지 0.0762 ㎛), 바람직하게는 약 0.3 내지 약 1.0 밀(0.00762 내지 0.0254 ㎛)인 막을 사용하여 최고로 달성된다. 제공된 접착 조건의 경우, 보다 무거운 기본 중량이 통상적으로, 보다 고온의 접착 온도 및(또는) 보다 느린 속도를 필요로 하기 때문에 기본 중량은 또한, 적층물의 박리강도에 영향을 준다. 예를 들면, 1 osy(34 gsm) 이상인 부직물 성분의 기본 중량에 대해 필요한 온도는 종종, 적층물의 막 성분에 대해 유해한 영향을 미친다. 본 발명의 특징은 그러한 유해한 영향을 방지할 수 있는데, 그 이유는 보다 낮은 접착 온도에서 수득한 높은 박리강도 때문이다.
본 발명에 대한 메카니즘이 특정되지 않으며 본 발명이 이로써 한정되지 않을 것이지만, 2성분 섬유 중 보다 큰 밀도의 코어가 쉬쓰 내의 접착 에너지를 집중시킴으로써 접착률을 증대시키는 것으로 믿어진다. 밀도의 차이 정도가 결정적이지는 않지만, 최고의 결과를 수득하기 위해서는 그것이 약 0.04 g/cc 이상, 바람직하게는 적어도 약 0.02 g/cc를 초과하는 범위 내에 있어야 한다. 통상, 이들 범위 내에서 차이가 클수록 개선 수준이 커질 것이다.
본 발명의 적층물에서 사용한 부직물 쉬쓰/코어 2성분 부직물은 바람직하게는, 본원에서 전체를 참조로서 인용한 미국 특허 제5,424,115호의 교시에 따라 형성된다. 통상, 중합체를 공지의 쉬쓰/코어 2성분 방사 장치를 통해 압출시켜, 밀도가 보다 높은 성분 코어를 갖는 연속적 쉬쓰/코어 2성분 필라멘트를 형성시킨다. 이들 필라멘트는 목적하는 기본 중량을 달성하기 위한 속도로 이동하는 유공(有孔)성 와이어 또는 형성 표면 상에 침전된다. 이어서, 웹을 가열된 접착 캘린더 닙 및 목적하는 패턴을 갖는 접착된 패턴으로 배향시킨다. 하기 실시예를 위해, 미국 특허 제5,424,115호의 실시예 1 내지 3에 대해 기술한 설비 및 가공 조건을 이용하여, 동일한 폴리프로필렌을 압출기 둘다로 공급하여 1성분 섬유 스펀본딩된 부직물을 형성시키는 경우인 하기 비교예 1을 포함하는 쉬쓰/코어 2성분 섬유 스펀본딩된 부직물을 형성시켰다. 동일한 접착 패턴 및 접착 조건을 또한 이용하였다. 별다른 지시가 없는 한, 모든 부직물은 1 osy(34 gsm)의 기본 중량으로 제조하였다.
<비교예 1>
상기에 참조한 미국 특허 제5,424,115호에 기술한 바와 같은 공정 및 설비를 이용하고, 2성분 섬유의 쉬쓰/코어 둘다의 밀도가 0.91 in(2.3114 ㎝)인 폴리프로필렌(Exxon이 시판하는 PD3445)을 사용하여, 기본 중량이 1 osy(34 gsm)인 스펀본딩된 부직포를 형성시켰다.
<비교예 2>
쉬쓰에는 밀도가 0.94인 저밀도의 선형 폴리에틸렌(Dow가 시판하는 6811A)을, 코어에는 동일한 폴리프로필렌을 사용하여 비교예 1을 반복하였다.
<실시예 1 내지 4>
비교예에 대해 이용한 바와 동일한 공정 및 설비를 이용하고 하기의 중합체 혼합물을 사용하여, 쉬쓰/코어 2성분 스펀본딩된 부직물을 제조하였다:
실시예 1 - 밀도 0.91의 폴리프로필렌(Exxon이 시판하는 PD3445) 쉬쓰/밀도 1.14의 나일론 6(Custom Resin이 시판하는 401D) 코어;
실시예 2 - 밀도 0.94의 저밀도 선형 폴리에틸렌(Dow가 시판하는 6811A) 쉬쓰/밀도 1.14의 나일론 6(Custom Resin이 시판하는 401D) 코어;
실시예 3 - 밀도 0.91의 폴리프로필렌(Exxon이 시판하는 PD3445) 쉬쓰/밀도 0.94의 저밀도 선형 폴리에틸렌(Dow가 시판하는 6811A) 코어; 및
실시예 4 - 밀도 0.91의 폴리프로필렌(Exxon이 시판하는 PD3445) 쉬쓰/밀도 1.36의 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체(Shell이 시판하는 Vitel 4400) 코어.
폴리에틸렌 테레프탈레이트를 제외하고는, 각 중합체는 2%의 이산화티탄을 함유하였다. 실시예 3을 제외하고는, 중량%가 50-50 쉬쓰/코어이었다. 실시예 3은 65%의 쉬쓰 및 35%의 코어이었다. 302곳의 접착부/in2(약 47곳/㎠) 및 약 15%의 접착 면적의 와이어 위브 패턴을 이용하여 접착된 실시예 1을 제외하고는, 약 87 lbs/직선 in(15.55 ㎏/직선 ㎝)의 닙 압력을 이용하여, 일정하게 이격된 310곳의 접착부/in2(6.45 ㎠) 및 약 15%의 접착 면적의 점접착 패턴을 제조하기 위한 열 및 압력의 동일한 H-P 패턴화된 적용을 이용하여 각 웹을 접착시켰다. 접착 동안 온도 및 압력 조건을 변화시켜 생성된 웹을 관찰하여 효과적인 접착 윈도우를 측정하였다.
적층물
상기에서 확인한 비교예 및 실시예 직물 각각을 60 중량%의 탄산칼슘, 20 중량%의 카탈로이 헤테로 상(相) 올레핀 중합체 조성물(명칭: Catalloy X11395-5-1), 16 중량%의 프로필렌/에틸렌 랜덤 공중합체(5.5 중량%의 에틸렌)(Shell이 시판함), 및 4 중량%의 저밀도 선형 폴리에틸렌(Dow 6401) 조성의 블로잉된 막이 되도록 적층시켰다. 막을 0.5 osy(17 gsm)의 기본 중량이 되도록 단일 방향으로 연신시켰다. 사용한 적층 장치는 상기에 기술한 바와 같은 "H-P" 패턴을 응용한 가열된 캘린더 닙이었다. 패턴 로울의 설정 온도는 250℉(121℃)이었고, 모루 로울의 설정 온도는 165℉(74℃)이었다. 닙 압력은 87 lbs/직선 in(15.55 ㎏/직선 ㎝)이었다. 선 속도는 약 40 피트/분(12.2 m/분)이었다. 그러한 조건은 전형적으로 하부 접착된 적층물을 얻을 수 있지만, 상승된 온도 및 압력에 의해 종종, 막에 바늘구멍이 형성되었고 배리어 특성이 상실되었다. 각 적층물의 박리강도를 시험하였고, 결과를 하기에 보고한다.
시료 S/C 접착 윈도우 박리군 대 비교예 1%(g)
비교예 1 PP/PP 나타나지 않음 100(95)
비교예 2 LLDPE/PP 좁음 102(97)
실시예 1 PP/N6 넓음 183(174)
실시예 2 LLDPE/N6 넓음 194(184)
실시예 3 PP/LLDPE 넓음 156(148)
실시예 4 PP/PET 넓음 180(198)
도면을 참조하면, 이들 결과를 막대 그래프 형태로 도시한다. 알 수 있는 바와 같이, 밀도가 보다 큰 코어 성분을 갖는, 쉬쓰/코어 2성분 부직물을 사용하는 본 발명의 적층물은 부직물 성분에 대해 보다 관대하고 보다 넓은 접착 윈도우 뿐만 아니라, 훨씬 개선된 박리강도 특성도 제공한다. 0.5 osy(17 gsm)의 부직물 기본 중량으로 반복한 경우, 비교예 2는 개선된 박리강도를 나타냈지만, 그것의 접착윈도우는 여전히 좁았다. 1성분 필라멘트 및 성분 밀도가 역전된 필라멘트를 사용하여 수득한 각 실시예의 박리강도는 125%보다 컸다. 유리하게는, 결과가 약 150% 이상일 것이고, 180% 이상일 수 있다. 또한 알 수 있는 바와 같이, 밀도 차이가 클 필요는 없으며, 약 0.04 g/cc 만큼 작은 차이가 본 발명에 따른 잇점을 나타낼 것으로 믿어진다.
히드로헤드 시험 결과는 배리어 특성이 본 발명에 따라 유지되었음을 나타내었다. 제1 및 (괄호 내의) 제3 소적에 대한 결과(밀리바)는 하기와 같았다: 비교예 1: 404(파열); 비교예 2: 337(339); 실시예 1: 345(398); 실시예 2: 403(파열); 실시예 3: 384(422); 실시예 4: 301(305).
적층물의 나머지 성분은 막으로 한정되지 않지만, 부직물 및 기타 열접착성 시트 또는 웹의 적층물이 부직물에서 사용한 2성분 섬유의 쉬쓰 성분과 상용성인 열가소성 성분을 함유하는 한, 이들을 사용하여 본 발명의 잇점을 얻을 수 있을 것으로 믿어진다.
본 발명을 이의 특이 양태와 함께 기술하지만, 당업계의 숙련가들에게는 상기 기재의 관점에서, 별법, 변경 및 변형이 많음이 명백하다. 따라서, 본 발명은 청구범위에 의해 정의된 바와 같은 본 발명 범위 내에 포함되는 별법, 변경 및 변형 모두를 포함하려 한다. 그러한 별법, 변경 및 변형은 기능 뿐만 아니라 구조적 등가물도 포함한다. 예를 들면, 나사와 못이 등가의 구조일 수 없지만, 조임 응용에서는 기능적 등가물일 수 있다.

Claims (18)

  1. 코어 성분의 밀도가 쉬쓰(sheath) 성분의 밀도를 초과하는 쉬쓰/코어 2성분 섬유 또는 필라멘트를 포함하는 제2열가소성 중합체 부직물 층에 열접착되고, 상기 쉬쓰 성분과 상용성인 중합체를 포함하는 제1열가소성 중합체 막 또는 부직물 층을 포함하는 적층물로서, 그의 박리강도가, 상기한 밀도 차이가 상기 제2부직물 층으로서 존재하지 않는 부직물을 사용하는 유사한 열접착 조건하에 수득한 박리강도의 약 125%를 초과하는 적층물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1층이 막이고, 상기 박리강도 값이 약 150% 이상인 적층물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 박리강도 값이 약 180% 이상인 적층물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 막이 폴리올레핀을 포함하고, 상기 2성분 섬유 또는 필라멘트가 폴리올레핀으로 이루어지는 군으로부터 선택된 쉬쓰 및 폴리올레핀, 폴리아미드 및 폴리에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 코어를 갖는 적층물.
  5. 제4항에 있어서, 상기 쉬쓰가 폴리프로필렌이고, 상기 코어가 폴리아미드인 적층물.
  6. 제5항에 있어서, 상기 폴리아미드가 나일론 6인 적층물.
  7. 제4항에 있어서, 상기 쉬쓰가 폴리프로필렌이고, 상기 코어가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 기재의 것인 적층물.
  8. 제4항에 있어서, 상기 막이 헤테로 상(相) 폴리올레핀 조성물을 포함하는 적층물.
  9. 제5항에 있어서, 상기 막이 헤테로 상 폴리올레핀 조성물을 포함하는 적층물.
  10. 제7항에 있어서, 상기 막이 헤테로 상 폴리올레핀 조성물을 포함하는 적층물.
  11. 제8항에 있어서, 상기 쉬쓰가 헤테로 상 폴리올레핀 조성물을 포함하는 적층물.
  12. 제1항의 적층물을 한 성분으로서 갖는 개인 위생 제품.
  13. 제1항의 적층물을 한 성분으로서 갖는 감염 억제 제품.
  14. 제1항의 적층물을 한 성분으로서 갖는 보호용 커버 제품.
  15. 제1항의 적층물을 한 성분으로서 갖는 가먼트.
  16. 제1항의 적층물을 포함하는 야외용 직물.
  17. 에틸렌 상용성 중합체를 포함하는 제1막층, 및
    쉬쓰가 에틸렌 기재의 밀도를 갖는 중합체를 포함하고, 코어가 아미드 기재의 밀도를 갖는 중합체를 포함하고, 상기 코어의 밀도가 상기 쉬쓰의 밀도를 초과하는 쉬쓰/코어 2성분 섬유 또는 필라멘트를 포함하는 제2부직물 층
    을 포함하는 열 점접착된 적층물로서, 그의 박리강도가, 상기 제2부직물 층이 상기한 밀도 차이가 없는 부직물인 경우와 유사한 접착 조건하에 수득한 박리강도의 125% 이상인 적층물.
  18. 프로필렌 상용성 중합체를 포함하는 제1막층, 및
    쉬쓰가 프로필렌 기재의 밀도를 갖는 중합체를 포함하고, 코어가 아미드 기재의 중합체, 에틸렌 기재의 중합체 및 폴리에스테르로 이루어지는 군으로부터 선택된 밀도를 갖는 조성물을 포함하고, 상기 코어의 밀도가 상기 쉬쓰의 밀도를 초과하는 쉬쓰/코어 2성분 섬유 또는 필라멘트를 포함하는 제2부직물 층을 포함하는 열 점접착된 적층물로서, 그의 박리강도가, 상기 제2부직물 층이 상기한 밀도 차이가 없는 부직물인 경우와 유사한 접착 조건하에 수득한 박리강도의 125% 이상인 적층물.
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