KR100493840B1 - 충전 필름 및 연속 필름을 포함하는 통기성 적층물 - Google Patents

충전 필름 및 연속 필름을 포함하는 통기성 적층물 Download PDF

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KR100493840B1
KR100493840B1 KR10-1999-7005901A KR19997005901A KR100493840B1 KR 100493840 B1 KR100493840 B1 KR 100493840B1 KR 19997005901 A KR19997005901 A KR 19997005901A KR 100493840 B1 KR100493840 B1 KR 100493840B1
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Abstract

연속 필름(16, 26)에 결합되어 있는 미공성 충전 필름(22)를 포함하는 통기성 다층 필름 적층물(20). 섬유질 웹과 같은 지지층을 한쪽 또는 양쪽 표면상으로 필름 적층물에 부착시킬 수 있다.

Description

충전 필름 및 연속 필름을 포함하는 통기성 적층물{Breathable Laminate Including Filled Film and Continuous Film}
본 발명은 충전 필름 및 연속 신장성 필름을 포함하는 통기성 다층 필름 적층물에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이러한 적층물의 제조 방법에 관한 것이다.
본 발명은 하나 이상의 미공질 필름 및 연속 신장성 필름을 포함하는 통기성 적층물 및 이러한 적층물의 제조 방법에 관한 것이다. 이러한 물질은 특히 일시 사용품 및 일회용품의 분야에서, 폭넓은 용도를 가진다.
필름은 전통적으로 일시 사용품 및 일회용품에 차단성(barrier properties)을 제공하는 데 사용되어 왔다. 일시 사용 또는 일회용이란 제품 및(또는) 성분이 단지 몇번 사용되거나, 또는 단지 한번만 사용된 후 폐기된다는 것을 의미한다. 이러한 제품의 예로는 외과용 드레이프 및 가운과 같은 외과용 및 보건 관련 용품, 커버롤 및 실험복과 같은 일회용 작업복, 기저귀, 용변 연습용 바지, 요실금 의복, 생리대, 붕대와 같은 개인 위생 흡수용품, 와이프, 패키지가 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 유아용 기저귀 및 성인 요실금용품과 같은 개인 위생 흡수용품에서, 필름은 신체 오물로부터 사용되는 주위 환경의 의복, 침구 및 다른 용품의 오염을 막는 목적으로 외부 커버로서 사용된다. 병원용 가운을 포함한 보호 의류 분야에서, 필름은 착용자와 환자 사이에 미생물이 상호 교환되는 것을 막는 데 사용된다. 패키지 분야에서, 필름은 미생물은 통과하지 못하게 하고 H2O 및 O2는 통과하도록 하는 데 사용된다.
필름의 적층물은 불투과성이고 외관 및 감촉에서 다소 직물과 같은 물질을 창출하는 데 사용되어 왔다. 일회용 기저귀의 외부 커버는 단지 한 예일뿐이다. 이에 관하여 미국 특허 제4,818,600호(1989년 4월 4일) 및 미국 특허 제4,725,473호(1988년 2월 16일)를 참고할 수 있다. 외과용 가운 및 드레이프는 다른 예이다. 이에 관하여, 동시 양도된 미국 특허 제4,379,102호(1983년 4월 5일)를 참고할 수 있다.
이러한 적층물에서 필름의 주요 목적은 액체 차단성을 제공하는 것이다. 또한 이러한 적층물은 수증기를 통과시킬 수 있도록 통기성인 것이 요구된다. 이들 통기성 및(또는) 미공질 필름의 적층물로 제조된 의류는 수증기 농도를 감소시키므로 결과적으로 의류품 안의 피부가 수화작용을 하므로써 착용시 안락감이 더 크다. 그러나, 통기성 필름내의 소공 크기는 너무 클 수 없으며, 화학약품 액체 침투가 착용자에게 오염의 위험을 제공하는 장소에서, 산업용 또는 의료용 의복과 같은 보호 의류 적용에서는 특히 그렇다. 더우기, 미공을 포함하는 필름은 화학 증기 및(또는) 바이러스가 통과할 수 있어, 그로 인해 보호 의류의 유효성이 감소하게 된다.
통기성 미공질 필름을 수득하기 위한 종래의 방법은 충전물이 포함된 열가소성 필름을 연신시키는 것이었다. 연신 공정 동안 충전물 입자에 의해 미공(microvoids)이 생긴다. 필름을 더욱 가소적이고 늘릴 수 있게 만들기 위하여 이들 드로잉(drawing) 공정 전에 일반적으로 필름에 열을 가한다. 이러한 드로잉 또는 연신은 또한 필름내의 분자 구조을 배향시켜 연신 방향으로 강도 및 내구성을 증가시킨다. 연신에 의한 분자 배향은 바람직하게 내구성을 향상시키는 데에 요구된다.
필름을 종방향 및(또는) 횡방향으로 연신시킬 수 있다. 횡방향으로 필름을 연신시키는 것은 힘이 연신시키고자 하는 필름 모서리에 적용되어야 하기 때문에 특히 어렵다. 일반적으로 텐터 틀(tenter frames)을 사용한다. 대조적으로, 종방향으로 필름을 연신시키는 것은 상대적으로 용이하다. 단지 필름이 가열 및 가소 상태에 있는 동안, 두 롤러 사이의 드로우 또는 속도 비를 증가시키면 된다. 그러나, 종방향 또는 횡방향 중의, 어느 한쪽 방향으로만 연신된 필름은 내구성에 문제가 있다. 한쪽 방향으로만 연신시키면 연신된 방향으로만 분자가 배향된다. 이는 필름이 배향된 방향으로 쉽게 찢어지거나 또는 쉽게 갈라지게 한다. 예를 들어, 종방향으로 배향된 필름은 종방향을 따라 갈라지거나 또는 찢어지는 경향이 있다. 또한, 필름의 인장 성질이 종방향으로는 극적으로 증가되나, 횡방향으로의 인장 강도는 종방향의 인장 강도에 비해 확연히 떨어진다.
한쪽 방향으로만 연신되고 배향된 필름의 이들 내구성 문제는 널리 공지되어 있다. 이들 높은 이방성 강도 성질로부터 발생하는 생성물의 내구성 문제를 제거하기 위하여 일반적으로 사용되는 두가지 접근법이 있다. 첫번째는 종방향 및 횡방향 두 모든 방향으로 필름을 연신-배향시키는 것이다. 2축으로 연신된 필름은 좀더 조화된 강도 성질을 가진다. 두번째 접근법은 종방향으로 배향된 필름을 횡방향으로 배향된 필름과 한 층씩 쌓아서 적층물로 배합하는 것이다. 이 접근법은 시간이 오래 걸리고, 크기가 제한되며, 비용이 든다. 따라서 저가의 재료를 사용하여 한쪽 방향으로 연신된 경량의 통기성 필름 적층물과 요구되는 통기성, 차단성 및 사용시의 내구성을 모두 갖춘 적층물을 제공하는 방법이 요구된다.
더우기, 상기에서 언급하였듯이, 바람직하지 못한 큰 소공이 형성되면 필름의 수두점 수치(hydrohead value)가 받아들이지 못할 만큼 낮은 정도로 떨어져 액체의 누수, 냄새를 유발하는 미생물의 누출이 발생하므로, 너무 큰 구멍이 생기는 것을 피하기 위하여 연신 공정에서 정밀한 제어가 일반적으로 필요하다. 따라서 유연한 통기성 적층물 및 요구되는 착용 안락감 및 통기성과 더불어 차단성을 갖춘 적층물을 제공하는 방법이 요구된다.
<발명의 요약>
본 발명은 배향된 충전 필름 및 하나 이상의 연속 필름을 포함하는 다층 필름 적층물에 관한 것이다. 충전 필름은 중합체 수지 및 이러한 중합체 수지의 10 부피% 이상인 충전물을 포함한다. 바람직하게는, 충전 필름은 충전물을 약 25 내지 약 50 부피% 포함한다. 연속 탄성 필름은 연신시키기 전에 충전 필름에 결합시킨다. 탄성 필름은 수증기를 투과시키나 냄새를 유발하는 미생물은 투과시키지 않을 수 있다. 바람직하게는, 연속 탄성 필름은 충전 필름에 연속적으로 결합되어 있거나 또는 점결합(point-bonded)되어 있다. 충전 필름이 자체적으로 300 g/m2·24시간 이상의 수증기 투과 수치(water-vapor transmission value)를 갖도록 이 적층물을 연신시킨다. 연신된 적층물은 200 g/m2·24시간 이상의 수증기 투과 속도(WVTR)을 가진다.
임의의 적용에서, 탄성 연속 필름층은 약 150% 비편중 길이로의 연신 사이클 후, 약 50% 이상 신장율의 순간 회복길이를 갖는다. 또다른 적용에서, 본 발명의 탄성 연속 필름은 약 200% 비편중 길이로의 연신 사이클 후, 약 50% 이상 신장율의 순간 회복길이를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 충전 필름층은 또한 탄성이고 미공이 열려 있도록 영구 고정성을 가진다. 또다른 실시양태에서, 탄성 연속 필름은 충전 필름의 영구 고정성보다 적은 영구 고정성을 가진다.
생성된 배향된 다층 필름 적층물은 가요성, 통기성 및 액체 발발성이며, 원하지 않는 미생물에 대한 장벽을 제공하는 것이 바람직하다. 재료의 선택에는 충전 필름층(들) 및 연속 필름(들)뿐만 아니라 적층 생성물의 신장성, 외관 및 투과성에 영향을 미치는 층 사이에 사용되는 결합의 유형이 포함된다.
첫번째 적용에서, 탄성 연속 필름은 미공성 충전 필름에 지지 및 강화 구조를 제공한다. 두번째 적용에서, 연속 필름은 큰 미공이 있는 충전 필름을 포함하는 적층물에서 조차, 모든 액체에 대한 장벽 및 바람직하지 못한 증기에 대한 장벽으로 남아 있는다. 세번째 적용에서, 다층 필름 적층물은 적층 생성물이 배향 방향으로 신장되도록 비탄성 충전 필름에 점결합된 탄성 연속 필름을 포함한다. 네번째 적용에서, 다층 필름 적층물은 부직웹과 같은 또다른 지지층에 결합시킨다.
이러한 다층 필름 적층물은 완제품 또는 성분으로서 패키지 분야, 산업 작업복을 포함한 보호 의복뿐만 아니라, 기저귀, 용변 연습용 바지, 생리대, 요실금 물품, 붕대와 같은 개인 위생 흡수 물품을 포함한 다양한 용도를 가지나 이에 제한되는 것은 아니다. 상기의 이들 필름은 또한 외과용 드레이프 및 가운과 같은 의료용 의복뿐만 아니라 완제품으로서 또는 단순히 그의 성분으로서 의류의 다양한 물품으로 사용될 수 있다.
<도면의 간단한 설명>
도 1은 본 발명에 따라 연속 필름에 연속적으로 결합된 충전 필름을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따라 연속 필름에 점결합된 충전 필름을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 다층 필름 적층물의 제조 방법을 도식적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 다층 필름 적층물을 사용한 기저귀를 도식적으로 나타낸 것이다.
<바람직한 실시양태의 상세한 설명>
본 발명은 연속 탄성 필름 및 충전 필름을 포함하는 다층 필름 적층물에 관한 것이다.
본 명세서에서 사용되는 "연속 필름"이란 용어는 필름이 장벽을 제공하여 높은 수두점 수치를 가지도록, 연신 후에도 필름내에 구멍을 포함하지 않을 단일체 필름을 설명하는 것이다.
본 명세서에서 사용되는 "연속 결합"이란 용어는 기본적으로 끊임없는 결합으로 된 두 필름 표면 사이의 결합을 설명하는 것이다. 대조적으로, 본 명세서에서 사용되는 "점결합"이란 용어는 두 필름 표면사이의 결합이 불연속적이고 표면의 상이한 지점에서 결합되어 있는 것을 의미한다.
도 1에 대해 구체적으로 설명하면, 본 발명의 비연신 다층 필름 적층물 (10)이 중합체 물질 및 충전물 (15)를 포함하는 충전 필름층 (12)를 포함하는 것을 예시한 것이다. 충전 필름층 (12)는 탄성중합체 물질을 포함하는 연속 필름층 (16)에 연속적으로 결합되어 있다. 연신시키면, 배향된 다층 필름 적층물 (20)이 생성된다. 적층물 (20)은 배향된 연속 필름층 (26) 및 연신 공정 동안 충전물 (15)에 의해 배향된 충전 필름층 (22)에 생성된 미공 또는 미세공 (23)을 포함한다.
충전 필름층 (12, 22)의 중합체 물질은 탄성 또는 비탄성 물질일 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 "탄성"이란 용어는 편중된 힘을 적용하면 편중되지 않은 완화 길이의 약 150% 이상의 편중된 연신 길이에서, 연신 신장력을 제거하였을 때 그의 신장길이의 50% 이상 회복되는 연신성, 즉 신장성(또는 확장성(extensible))이 있는 임의의 물질을 의미한다. 가정하여 예를 들면, 1.50 인치(3.81cm) 이상 신장되는 1 인치(2.54cm)의 임의의 시료를 1.50 인치(3.81cm)로 신장시킨 후 완화시키면, 단지 1.25 인치(3.18cm) 정도의 길이로 회복될 것이다. 많은 탄성 물질이 그의 완화 길이의 50% 이상, 예를 들어 100% 이상 연신될 수 있고, 그들의 많은 경우가 연신력을 제거하면, 예를 들어 그의 본래 완화 길이의 105%까지 회복되는 등, 실질적으로 그의 본래 완화길이로 회복될 것이다.
본 명세서에서 사용되는 "비탄성"이란 용어는 상기의 "탄성" 정의에 적용되지 않는 임의의 물질을 의미한다.
충전 필름 (10)에 유용한 중합체 물질의 예로는 비탄성 열가소성 중합체, 탄성중합체, 플라스토머 및 그의 배합물이 있다.
본 발명에서 유용한 비탄성 열가소성 물질은 폴리아미드, 나일론, 폴리에스테르, 폴리올레핀 또는 단일 중합체, 공중합체 및 그의 블렌드를 포함하는 폴리올레핀 블렌드와 같은 압출 가능한 열가소성 중합체이다.
본 발명의 실시에서 유용한 탄성중합체는 폴리우레탄, 코폴리에테르 에스테르, 폴리아미드 폴리에테르 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 및 코폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌), 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌, 스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-스티렌, 폴리스티렌/폴리(에틸렌-부틸렌)/폴리스티렌, 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌)과 같은 화학식 A-B-A' 또는 A-B의 블록 공중합체와 같은 공중합체로부터 제조된 탄성 중합체일 수 있다.
유용한 탄성중합체 수지로는 화학식 A-B-A' 또는 A-B(여기서, A 및 A'는 각각 폴리(비닐 아렌)과 같은 스티렌 잔기를 포함하는 열가소성 중합체 말단블록이고, B는 공액 디엔 또는 저급 알켄 중합체와 같은 탄성 중합체 미드블록(midblock)임)의 블록 공중합체가 있다. A-B-A' 유형의 블록 공중합체는 A 및 A' 블록이 상이하거나 또는 동일한 열가소성 블록 공중합체일 수 있고, 본 발명의 블록 공중합체는 직쇄형, 분지형 및 방사형 블록 공중합체를 포함한다. 이에 관하여, 방사형 블록 공중합체는 (A-B)m-X,(여기서, X는 다관능성 원자 또는 분자이고, X로부터 방사된 각각의 (A-B)m-는 A가 말단블록임)로 불리울 수 있다. 방사형 블록 공중합체에서, X는 유기 또는 무기 다관능성 원자 또는 분자일 수 있고 m은 X내에 본래 존재하는 관능기와 동일한 수인 정수이다. 일반적으로 3 이상이고, 종종 4 또는 5이나, 이에 제한되는 것은 아니다. 따라서, 본 발명에서, "블록 공중합체" 및 특히 A-B-A' 및 A-B 블록 공중합체라는 표현은 이러한 고무상 블록 및 열가소성 블록을 가진 모든 블록 공중합체를 포함한다. 이러한 탄성 공중합체의 시판품으로는, 예를 들어 크라톤(KRATON 등록상표, Shell Chemical Company(미국 텍사스주 휴스톤 소재) 제품)으로 알려진 것이 있다. 크라톤(등록상표) 블록 공중합체는 여러 상이한 조성물(대다수 본 명세서에서 참고 문헌으로 인용된, 미국 특허 제4,663,220호, 동 제4,323,534호, 동 제4,834,738호, 동 제5,093,422호 및 동 제5,304,599호에 명시되어 있음)로 구입할 수 있다.
탄성중합체 A-B-A-B 테트라블록 공중합체로 이루어진 중합체도 또한 본 발명의 실시에서 사용될 수 있다. 이러한 중합체는 미국 특허 제5,332,613호(Taylor 등)에 논의되어 있다. 이러한 중합체에서, A는 열가소성 중합체 블록이고, B는 수소화 이소프렌이다. 이러한 테트라블록 공중합체의 예로는 Shell Chemical Company(미국 텍사스 휴스턴 소재)의 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)(SEPSEP) 또는 SEPSEP 탄성 블록 공중합체가 있다.
사용될 수 있는 다른 전형적인 탄성중합체 물질로는, 예를 들어 에스탄(ESTANE 등록상표, B. F. Goodrich & Co. 제품), 모르탄(MORTHANE 등록상표, Morton Thiokol Corp. 제품)이란 상품명으로 시판되는 폴리우레탄 탄성중합체 물질 및, 예를 들어 하이트렐(HYTREL 등록상표, E. I. DuPont De Nemours & Company 제품), 아르니텔(ARNITEL 등록상표, 예전 Akzo Plastics(네덜란드 아른헴 소재) 제품, 현재 DSM(네덜란드 시타르드 소재) 제품)이란 상품명으로 시판되는 폴리에스테르 탄성중합체 물질이 있다.
또다른 적당한 물질은 하기 화학식의 폴리에스테르 블록 아미드 공중합체이다.
상기 화학식에서 n은 양의 정수이고, PA는 폴리아미드 중합체 분절을 나타내고 PE는 폴리에테르 중합체 분절을 나타낸다. 특히, 폴리에테르 블록 아미드 공중합체는 약 150℃ 내지 약 170℃의 융점(ASTM D-789에 따라 측정), 약 6g/10분 내지 약 25g/10분의 용융 지수(조건 Q(235 C/1kg 하중)에서 ASTM D-1238에 따라 측정), 약 20MPa 내지 약 200MPa의 굽힘 탄성계수(ASTM D-790에 따라 측정), 약 29MPa 내지 33MPa의 절단 인장 강도(ASTM D-638에 따라 측정) 및 약 500% 내지 약 700%의 절단 극한 신장율(ASTM D-638에 따라 측정)을 가진다. 폴리에테르 블록 아미드 공중합체의 특정 실시양태는 약 152℃의 융점(ASTM D-789에 따라 측정), 약 7g/10분의 용융 지수(조건 Q(235 C/1kg 하중)에서 ASTM D-1238에 따라 측정), 약 29.50MPa의 굽힘 탄성계수(ASTM D-790에 따라 측정), 약 29MPa의 절단 인장 강도(ASTM D-639에 따라 측정) 및 약 650%의 절단 신장율(ASTM D-638에 따라 측정)을 가진다. 이러한 물질은 페박스(PEBAX 등록상표, ELF Atochem Inc.(미국 뉴저지주 글렌 락 소재) 제품)라는 상품명으로 여러 등급으로 시판된다. 이러한 중합체의 용도의 예는 본 명세서에서 참고 문헌으로 인용된, 본 발명과 동일한 양수인에게 양도된 미국 특허 제4,724,184호, 동 제4,820,572호 및 동 제4,923,742호(Killian 등)에 개시되어 있다. 탄성 중합체는 또한 에틸렌과 예를 들어 비닐 아세테이트, 불포화 지방족 모노카르복실산 및 이러한 모노카르복실산의 에스테르와 같은 1종 이상의 비닐 단량체와의 공중합체를 포함한다. 탄성 공중합체 및 이들 탄성 공중합체로부터의 탄성중합체 부직웹의 형성은 예를 들어 미국 특허 제4,803,117호에 개시되어 있다.
열가소성 코폴리에스테르 탄성중합체로는 하기 화학식의 코폴리에테르에스테르가 있다.
상기 화학식에서, G는 폴리(옥시에틸렌)-α,ω-디올, 폴리(옥시프로필렌)-α,ω-디올, 폴리(옥시테트라메틸렌)-α,ω-디올로 이루어진 군으로부터 선택된 것이고, a 및 b는 2, 4 및 6을 포함한 양의 정수이고, m 및 n은 1 내지 20을 포함한 양의 정수이다. 이러한 물질은 일반적으로 ASTM D-638에 따라 측정하였을 때 약 600% 내지 750%의 절단 신장율 및 ASTM D-2117에 따라 측정하였을 때 약 176 내지 약 205℃(약 350oF 내지 약 400oF)의 융점을 가진다.
이러한 코폴리에스테르 물질의 시판품은, 예를 들어 아르니텔(ARNITEL 등록상표, 예전 Akzo Plastics(네덜란드 아른헴 소재) 제품, 현재 DSM(네털란드 시타르드 소재) 제품), 하이트렐(HYTREL 등록상표, E. I. DuPont De Nemours(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재) 제품)이란 상품명으로 시판되는 것이 있다.
본 발명의 실시에 유용한 플라스토머는 비탄성 열가소성 플라스틱 및 탄성중합체의 두 물성을 가진 것이다. 유용한 플라스토머의 예로는 메탈로센-촉매화 에틸렌 기재 물질이 있다.
본 명세서에서 사용되는 "메탈로센-촉매화 에틸렌 기재 물질"이란 용어는 촉매로서 유기 금속 착물의 종류인 메탈로센 또는 속박된 구조의 촉매를 사용하여 최소한 에틸렌를 중합하여 생성되는 이들 중합체 물질을 포함한다. 예를 들어, 일반적인 메탈로센 촉매는 샌드위치 모양으로 두개의 시클로펜타디에닐(Cp) 리간드 사이에 위치한 금속의 착물인 페로센이다. 메탈로센 방법의 촉매로는 그 중에서도 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(시클로펜타디에닐)스칸듐 클로라이드, 비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 코발토센, 시클로펜타디에닐티타늄 트리클로라이드, 페로센, 하프노센 디클로라이드, 이소프로필(시클로펜타디에닐-1-플로우레닐)지르코늄 디클로라이드, 몰리브도센 디클로라이드, 니켈로센, 니오보센 디클로라이드, 루테노센, 티타노센 디클로라이드, 지르코노센 클로라이드 수소화물, 지르코노센 디클로라이드가 있다. 이러한 화합물에 대한 더욱 자세한 목록은 Dow Chemical Company에 양도된, 미국 특허 제5,374,696호(Rosen 등)에 포함되어 있다. 이러한 화합물은 또한 Dow에 양도된, 미국 특허 제5,064,802호(Stevens 등)에 또한 개시되어 있다.
메탈로센 방법, 및 특히 촉매 및 촉매 지지체 시스템은 수많은 특허의 주제이다. 미국 특허 제4,542,199호(Kaminsky 등)에서는 메틸알루민옥산(MAO)을 톨루엔에 첨가하고, 화학식 (시클로펜타디에닐)2MeRHal(여기서, Me는 전이 금속이고, Hal은 할로겐이며, R은 시클로펜타디에닐 또는 C1 내지 C6 알킬 라디칼 또는 할로겐임)의 메탈로센 촉매를 첨가하고, 이어서 에틸렌을 첨가하여 폴리에틸렌을 형성하는 절차에 대해 기술하고 있다. Dow Chemical로 양도된 미국 특허 제5,189,192호(LaPointe 등)에서는 금속 중심 산화를 통한 부가 중합 촉매의 제조 방법에 대해 기술하고 있다. 미국 특허 제5,352,749호(Exxon Chemical Patents, Inc.)에서는 유동 층에서 단량체를 중합하는 방법을 기술하고 있다. 미국 특허 제5,349,100호에서는 키랄 메탈로센 화합물 및 거울상이성질선택성 수소화물 전이에 의하여 키랄 중심을 생성시키는 그의 제조 방법에 관하여 기술하고 있다.
공촉매는 매우 일반적인 MAO, 다른 알킬알루미늄, 및 트리스(펜타플루오로페닐)보론, 리튬 테트라키스(펜타플루오로페닐)보론, 및 디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)보론과 같은 붕소 포함 화합물과 같은 물질이다. 취급 및 생성물 오염 문제 때문에 다른 공촉매 시스템 또는 알킬알루미늄의 최소화 또는 심지어 배제의 가능성에 대한 연구가 계속되고 있다. 중합시킬 단량체(들)와 반응하기 위하여 메탈로센 촉매를 활성화시키거나 또는 양이온 형태로 이온화시키는 것이 중요하다.
본 발명에서 사용되는 메탈로센-촉매화 에틸렌 기재 중합체는 필름에 연신 및 회복성을 부여한다. 바람직하게는, 메탈로센 촉매화 에틸렌 기재 중합체는 에틸렌과 1-부텐과의 공중합체, 에틸렌과 1-헥센과의 공중합체, 에틸렌과 1-옥텐과의 공중합체 및 그의 배합물로부터 선택된다. 특히 바람직한 물질로는 엔게이지(Engage 상표명) 상표의 에틸렌과 1-옥텐과의 탄성중합체 메탈로센-유도 공중합체(DuPont/Dow Elastomers(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재) 제품)가 있다. 또한 특히 바람직한 물질로는 이그젝트(Exact 상표명) 상표의 메탈로센-유도 공중합체 및 삼원공중합체(Exxon Chemical Company(미국 텍사스주 휴스톤 소재) 제품)가 있다.
본 발명에 따라, 연속층 (16, 26)은 신장성 물질이다. 본 명세서에서 사용되는 "신장성 물질"이란 용어는 1.5 이상의 연신비 또는 50% 이상으로 연신된 후, 수축되는 경향이 있는 물질을 포함하는 연속 층내의 물질을 설명하는 데 사용된다. 이는 300g/m2·24시간 이상의 WVTR을 획득하기 위한 최소 요구 연신비라고 생각된다. 신장성 물질의 예로는 탄성중합체, 특정 폴리올레핀 및 플라스토머가 있다. 신장성 폴리올레핀으로는 폴리에틸렌(특히 저밀도 선형 폴리에틸렌), 폴리프로필렌, 및 다른 α-올레핀과의 또는 에틸렌 또는 프로필렌의 서로간의 공중합체가 있다.
충전 필름 (12)가 탄성인 또다른 적용에서, 충전 필름 (12)의 중합체 물질은 영구 고정성이 있는 것이 바람직하다. 본 명세서에서 사용되는 "영구 고정성"이란 용어는 본래 길이의 물질이 연신된 후 연신력을 제거하여도 시료가 본래 길이로 되돌아오지 않고 본래 길이보다 긴 상태로 되는, 중합체 물질의 물리적 특성을 의미한다. 영구 고정 특성은 완화 필름 (27)이 연신으로부터 생성되는 미공 및 미세공 (23)을 보유하게 할 것이다.
중합체 물질 이외에, 충전 필름층 (10)은 필름이 배향되는 동안 미공이 확장되도록 하는 충전물을 또한 포함한다. 본 명세서에서 사용되는 "충전물"이란 용어는 필름에 균일하게 분산될 수 있고 중합체에 첨가될 수 있는 미립자 및 다른 형태의 물질을 포함하는 것을 의미한다. 필름은 중합체 수지의 전체 부피를 기준으로 하여, 일반적으로 10% 이상, 바람직하게는 약 25 내지 약 50%의 충전물을 포함할 것이다. 본 발명에 따라, 충전물의 미립자 크기는 생성물의 기능에 중요하지 않다. 필름 형성 공정에 방해되지 않는 한, 유기 및 무기 충전물 둘다 본 발명의 범위내에 포함된다.
충전물의 예로는 탄산 칼슘(CaCO3), 여러 종류의 점토, 규토(SiO2), 알루미나, 황산 바륨, 탄산 나트륨, 활석, 황산 마그네슘, 이산화 티타늄, 지올라이트, 황산 알루미늄, 셀룰로오스류 분말, 규조토, 황산 마그네슘, 탄산 마그네슘, 탄산 바륨, 카올린, 운모, 탄소, 산화 칼슘, 산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 펄프 분말, 목재 분말, 셀룰로오스 유도체, 중합체 입자, 키틴, 및 키틴 유도체가 있다. 입자의 자유 유동(벌크상에서) 및 중합체 매트릭스내에서 그의 분산의 용이성을 촉진시킬 수 있는 스테아르산 및 베헨산과 같은 지방산으로 입자 충전물을 임의로 코팅할 수 있다.
도 1에 도식화되어 있는 충전 필름 (12, 22)는 연속 필름 (16, 26)에 연속적으로 결합되어 있다. 이런 유형의 결합은 예를 들어 층 (12, 22)들 사이에 접착제를 연속층으로 적용함으로써 달성될 수 있다. 다른 유형의 연속 결합으로는 예를 들어 써말 본딩(thermal bonding) 및 층 (12, 22)를 동시에 압출하는 방법이 있다. 더우기, 연속 결합은 그 안에 혼합되어 점착부여제(tackifiers)가 들어 있는 중합체 물질로부터 각 필름층 (12, 16)을 형성함으로써 수행될 수 있다.
별법으로, 도 2에서 도식적으로 나타낸 바와 같이, 본 발명의 적층물내에 필름층 (32, 36)을 서로 점결합시킬 수 있다. 도 2는 점결합 (38)로 연속 필름 (36)에 부착되어 있는 충전 필름 (32)를 포함하는 적층물 (30)을 나타낸 것이다. 적층물 (30)을 연신시키므로써 연신되는 동안 충전물 입자 (35)에 의해 형성된 미공 (43)을 포함하는 확장된 충전 필름층 (42)를 포함하는 적층물 (40)이 된다. 일단 적층물 (40)을 완화시키면 생성된 적층물 (50)은 "퍼커(pucker)" 윗방향으로 수축되는 수지 물질 (57)과 같이, 바람직하게 수축된 미공성 충전 필름층 (52)를 포함한다. 따라서 수축된 생성 적층물은 그의 본래 연신된 길이로 쉽게 연신될 수 있다. 이 바람직한 수축은 적층물 (50)의 미공성 충전 필름 (52) 면에 더욱 직물과 같은 촉감을 제공한다. 대조적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수지 물질 (27)은 연속 층 (26)에 연속적으로 결합되어 있는 충전 필름층 (22)에 확장된 채로 남는다. 점결합 (38)은 예를 들어 접착제, 써멀 점-결합 또는 초음파 결합(ultrasonic bonding)을 이용하여 생성될 수 있다.
충전 필름과 연속 필름 사이의 결합 유형 및 충전 필름의 물질 유형은 다층 필름 적층 생성물의 특성에 영향을 미친다. 한 적용에서, 충전 필름 (32)가 탄성일 경우, 충전 필름 (32)를 이루는 중합체 수지는 퍼커 효과를 얻기 위하여 연속 필름층 (36)의 영구 고정 특성 보다 큰 영구 고정 특성을 가지는 것이 바람직하다. 또다른 적용에서, 충전 필름 (32)가 비탄성이고 직물과 같은 촉감이 바람직할 경우, 연속 필름 (36)에 충전 필름 (32)가 점결합되어 있어야 적층물 (50)의 수축된 수지 (57)에서 바람직한 수축을 달성할 수 있을 것이다. 또다른 적용에서, 직물과 같은 촉감이 바람직하지 못할 경우, 충전 필름 (32)가 연속 필름층 (36)의 영구 고정 특성과 동등한 영구 고정 특성을 가진 탄성중합체 물질을 포함하는 것이 바람직하다.
더우기, 결합의 유형은 또한 다층 필름 적층 생성물의 연신성에 기여한다. 본 명세서에서 사용되듯이, 본래 길이 A에서 연신된 길이 B로 처음 배향된 후에 완화 길이 C의 생성물은 반복하여 B 길이로 재연신시킬 수 있는 "연신성(stretchable)"을 가진다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 충전 필름 (52)가 비탄성이고 탄성 연속 필름 (56)에 점결합되어 있을 경우, 생성된 적층물 (20)은 연신성이 있다. 대조적으로, 도 1에 나타낸 바와 같이, 충전 필름 (22)가 비탄성이고 탄성 연속 필름 (26)에 연속적으로 결합되어 있을 경우, 생성된 적층물 (20)은 상기에서 언급한 적층물 (50)과 같은 연신성이 없을 것이다.
물론, 본 발명은 다수의 충전 필름층이 서로 결합되어 있고 하나 이상의 연속 필름층에 부착되어 있는, 다층 필름 적층물(도시 되지 않았음)을 포함한다는 것을 이해하여야 한다. 더우기, 다층 적층물은 서로 부착되어 있는 충전 필름과 연속 필름과의 교호층을 포함할 수 있다.
일반적으로, 약 200 g/m2-24시간 이상의 수증기 투과 속도(대조 표준으로서 셀가드 2500(Celgard 2500 등록상표)을 사용하여 ASTM E-96-80 WVTR 테스트에 따라 측정함)를 가진 적층물을 생성하는 것이 가능하다. 일반적으로, 통기성 정도에 영향을 미치는 인자로는 충전물의 양, 필름 연신 조건(예를 들어, 실온에서 실행하였는지 또는 고온에서 실행하는지), 배향비, 및 필름의 두께가 있다. 일시 사용품 또는 일회용품에서 성분으로서 사용될 수 있는 본 발명의 다중 필름 적층물의 WVTR은 적용되는 품목에 따라, 약 1,000 내지 약 5,000 g/m2-24시간 사이가 바람직하다.
필름 또는 적층물의 수두점 수치는 물질의 액체 차단성의 수치이다. 수두점 테스트는 미리 결정된 양의 액체가 통과하기 전에 직물이 지탱할 액체의 높이(cm)를 측정한다. 보다 높은 수두점 수치의 직물이 보다 낮은 수두점의 직물보다 액체상태인 물의 침투에 대해 보다 큰 차단성을 갖는다는 것을 의미한다. 수두점 테스트는 Federal Test Standard 191A, Method 5514에 따라 실행한다.
다중 필름 적층물의 투과성은 적층물내의 연속 필름층(들)의 투과성에 의해 제한받을 것이다. 본 명세서에서 사용되듯이, 필름 또는 적층물의 투과성은 필름 또는 적층물의 투과 상수로 기술될 것이다. 이 상수는 하기 수학식 I에서 기술된 크기를 가진다.
P = [(투과 양) X (필름(적층물) 두께)]/[(면적) X (시간) X (필름(적층물)을 통과 후 압력 강하)]
차단시키려는 바람직하지 못한 분자의 유형이 적층 생성물내의 연속 필름층의 조성물을 어느 정도까지 규정하게 할 것이다. 필름층의 투과성은 일반적으로 신장성 물질의 밀도, 결정화도, 분자량 및 가교 결합 정도 뿐만 아니라 층내의 첨가제의 배향도, 유형을 포함한 요소에 의하여 영향을 받는다. 적절한 신장성 물질을 선택한다면, 예를 들어 수증기 분자는 통과하나, 예를 들어 암모니아 증기 분자는 생성된 적층물을 통과하지 못하는 선택적인 투과성을 갖게 될 것이다.
바람직한 성질은 1단계로 상기에서 기술한 바와 같은 물질의 중합체 수지를 제조하고, 충전물로 수지를 충전하여, 충전된 수지로부터 제조된 충전 필름을 압출한 다음, 2단계로서 탄성중합체 수지를 제조하고 탄성중합체 수지로부터 연속 필름을 압출하고, 3단계로서 연속 필름에 충전 필름을 겹합함으로써 수득될 수 있다. 별법으로, 비연신 충전 필름/연속 필름은 도 3에 도식화한 방법대로 동시 압출하여 제조될 수 있다. 그 후, 최소한 한쪽 방향, 일반적으로는 종방향으로 충전 필름/연속 필름 적층물이 연신 또는 배향된다. 하기에서 보다 자세하게 기술하겠지만, 생성된 필름 적층물은 통기성 및 차단성 두 성질이 있을 뿐만 아니라, 배향된 방향으로 강도 성질이 증가된다.
개략적으로, 충전 필름/연속 필름 적층물 (100)의 형성 공정을 도 3에 도면으로 나타내었다. 도면을 구체적으로 기술하면, 적층물 (100)은 주조기(cast unit) 또는 블로운기(blown unit)와 같은 필름 동시 압출기 (140)으로부터 형성된다. 일반적으로, 장치 (140)은 2개의 압출기 (141, 141a)를 포함할 것이다. 중합체 물질 및 충전물을 포함하는 충전 수지는 혼합기(mixer) (143)에서 제조되어 압출기 (141)로 이송된다. 탄성중합체 수지는 또다른 혼합기 (143a)에서 제조되고 압출기 (141a)로 이송된다. 적층물 (100)을 새롭게 형성되는 적층물 (100)에 엠보싱 패턴(embossed pattern)을 부여하기 위하여 한쪽에 각이 있을 수 있는, 한쌍의 닙(nip) 또는 칠 롤러(chill rollers)에 동시 압출한다.
필름 압출 장치 (140)으로부터, 적층물 (100)은 종방향 배향기(예를 들면, Marshall and Williams Company(미국 로드 아일랜드주 프로비덴스 소재)의 시판 장치)와 같은 필름 연신기 (144)로 이송한다. 이러한 장치 (144)에는 앞에 위치한 롤러쌍에 비해 상대적으로 점차 빨라지는 속도로 움직이는 다수의 연신 롤러 (146)이 장착되어 있다. 이들 롤러 (146)은 일정 응력을 적용시키므로써 도 3에 나타낸 공정에 따라 적층물 (100)이 이동하는 방향인 필름의 종방향으로 적층물 (100)은 점차 연신 길이로 연신된다. 연신 롤러 (146)은 보다 양호한 가공을 위하여 가열될 수 있다. 바람직하게는, 필름 연신기 (144)는 연신 후 적층물 (100)을 배향 및(또는) 어닐링(또는 냉각)하기 전에 적층물 (100)을 예비가열하는데 사용될 수 있는 연신 롤러 (146)에 상부스트림 및(또는) 하부스트림 롤러(도시되지 않음)를 또한 포함한다.
연신 길이에서, 다수의 미공이 적층물 (100)의 충전 필름에 생성된다. 충전되지 않은 필름은 적층물에서 구멍 없이 존재한다. 바람직하게는, 연신 길이는 연신되기 전에 필름의 편중되지 않은 길이의 약 160 내지 약 500%, 더욱 바람직하게는 약 200 내지 약 400%이다. 원한다면, 연신된 적층물 (100)을 완화시키기 위해 응력이 제거되도록 적층물 (100)을 장치 (144)로부터 빼낸다.
충전 필름/연속 필름 적층물 (100)을 도 3에 나타낸 것과 같이 하나 이상의 기재 또는 지지층 (130)에 결합시키는 것이 바람직할 수 있다. 다층 필름 적층물 (100)의 이런 추가 적층은 강도를 강화시킬 수 있고 따라서 필름 적층물의 내구성이 강화될 수 있다. 원한다면, 강화 적층물 (132)를 형성하기 위하여 필름 적층물 (100)을 하나 이상의 지지층 (130)에 부착시킬 수 있다. 도 3을 구체적으로 다시 설명하면, 한쌍의 스폰본드 뱅크와 같은, 종래 섬유질 부직웹 형성 장치 (148)을 지지층 (130)을 형성하기 위하여 사용된다. 필수적으로 연속인 장섬유 (150)을 결합되지 않은 웹 (154)로서 형성 와이어 (152)상에 부착시키고 이어서 결합되지 않은 웹 (154)를 한쌍의 결합 롤 (156)에 통과시켜 섬유를 서로 결합시키고 생성된 웹 지지층 (130)의 인열강도(tear strength)를 증가시킨다. 하나 또는 두개의 롤러가 보통 결합을 돕기 위하여 가열된다. 일반적으로, 웹 (130)에 규정된 결합 표면적과 더불어 상이한 결합 패턴을 부여하기 위하여 롤 (156) 한쪽은 각을 입힌다. 다른 롤은 일반적으로 평면 앤빌 롤(smooth anvil roll)이나, 이 롤은 또한 원한다면 각을 입힐 수 있다. 필름 적층물 (100)이 충분하게 연신되고 지지층 (130)이 형성되는 즉시, 두 층을 함께 모아 한쌍의 적층 롤 (158) 또는 다른 수단을 이용하여 서로 결합시킨다. 결합 롤 (156)에서와 같이, 적층 롤 (158)은 가열될 수 있다. 또한, 하나 이상의 롤이 생성된 적층물 (132)에 대해 규정된 결합 표면적과 더불어 상이한 결합 패턴을 부여하기 위하여 각을 입힐 수 있다. 일반적으로, 적층물 (132)의 한쪽 면상에 일정한 표면적에 대한 최대 결합 점 표면적은 전체 표면적의 약 50%를 초과하지 않을 것이다. 수많은 불연속 결합 패턴이 사용될 수 있다(예를 들어, 본 명세서에서 참고 문헌으로 그 전부가 인용된, 미국 특허 제4,041,203호(Brook 등) 참조). 적층물 (132)가 적층 롤 (158)에서 나오는 즉시, 후속적인 가공을 위하여 롤 (160)에 감길 수 있다. 별법으로, 적층물 (132)는 추가 가공 또는 개조에 대해 인-라인으로 계속될 수 있다.
도 3에 나타낸 지지층 (120)과 필름 적층물 (100)을 가열 점 결합으로 서로 결합시켰지만, 다른 결합 수단이 또한 사용될 수 있다. 적당한 별법으로는 예를 들어 접착제 결합법 및 점착부여제의 사용이 있다. 접착제 결합법에서는, 핫 멜트 접착제와 같은 접착제를 필름과 부직 섬유 물질 사이에 적용하여 필름과 부직 섬유 물질을 서로 결합시킨다. 접착제는, 예를 들어 용융 분무법, 프린팅법 또는 멜트블로잉법으로 적용시킬 수 있다. 비결정 폴리알파올레핀으로부터 제조된 접착제, 에틸렌 비닐 아세테이트 기재 핫 멜트 접착제, 및 크라톤 7(Kraton 7 등록상표, Shell Chemical(미국 텍사스주 휴스톤 소재) 제품) 및 렉스타크(Rextac 상표명, Rexene(미국 텍사스주 오데싸 소재) 제품) 상표의 접착제를 포함한 다양한 유형의 접착제가 시판된다.
필름 적층물 및 지지층(들)을 점착부여제로 결합시킬 경우, 점착부여제를 필름 자체안에 혼합시킬 수 있다. 점착부여제는 본질적으로 필름과 섬유층간의 접착력을 증가시키는 역할을 한다. 점착부여제가 필름의 압력 감도를 증가시키고 접착제 결합법에서와 다소 유사한 결합이 형성될 수 있기 때문에 비록 일반적으로 열이 거의 필요없을지라도, 다층 필름 및 섬유 적층물은 후속적으로 가열 점결합될 수 있다. 유용한 점착부여제의 예로는 윙택 95(Wingtack 95 상표명, Goodyear Tire & Rubber Co.(미국 오하이오주 아크론 소재) 제품), 및 에스코레즈 5300(Escorez 5300 상표명, Exxon Chemical Company(미국 텍사스주 휴스톤 소재) 제품) 등이 있다.
탄성이 있는 적층물을 원할 경우, 적층물내의 탄성 방향은 지지층에 결합되는 동안 필름의 상태에 따라, 즉 완화되어 있는 상태인지 또는 연신되어 있는 상태인지에 좌우될 뿐만 아니라, 지지층 물질의 물성에 따라 달라진다. 예를 들어, 필름이 부직 지지층에 결합되는 동안 여전히 연신되고 지지층이 횡방향(CD)으로 확장될 수 있을 경우, CD 및 종방향(MD) 모두 연신되는 적층물을 생성할 수 있다. 필름이 연신된 상태에서 비 CD-확장성 지지층에 필름을 결합시킬 경우, 단지 MD로만 연신되는 적층물이 생성될 수 있다.
도 3에 나타낸, 지지층 (130 및 130a)는 섬유질 부직웹이다. 이러한 섬유질 부직웹의 제조공정은 공지되어 있다. 이러한 섬유질 부직웹은 필름 적층물 (100)에 더욱 부드럽고 직물과 같은 촉감과 같은 성질을 추가로 부여할 수 있다. 이는 필름 적층물 (100)이 개인 위생 흡수용품의 외부 커버 및 병원용, 내과용에서 차단 물질, 및 예를 들어 내과용 드레이프, 가운 및 다른 형태의 의류와 같은 청결 공간용품과 같은 적용에서 액체에 대한 차단층으로 사용될 때 특히 유리하다.
본 발명의 필름층을 포함하는 적층물내의 지지층은 네키드(necked) 또는 언네키드(unnecked) 폴리프로필렌 스폰본드(spunbond), 권축 폴리프로필렌 스폰본드, 본디드 카디드 웹(bonded carded webs), 멜트블로운 또는 스폰본드 직물일 수 있다. 특히 유리한 지지층은 섬유질 부직웹이다. 이러한 웹은 이에 제한되는 것은 아니지만, 스폰본딩, 멜트블로잉 및 본디드 카디드 웹 공정을 포함한 수많은 공정으로부터 형성될 수 있다. 멜트블로운 섬유는 용융된 열가소성 물질을 다수의 미세한, 일반적으로는 원형인 모세관을 통해 용융된 실 또는 필라멘트로 공기와 같은 고속의 통상 가열된 기체 스트림내에 압출하여 형성되며, 용융된 열가소성 물질의 필라멘트는 감쇠되어 그의 직경이 감소하게 된다. 그 후, 멜트블로운 섬유는 고속의 통상 가열된 기체 스트림에 의해 이송되어 집속 표면위에 부착되어 램덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 멜트블로운 공정은 널리 공지되어 있으며, 예를 들면, NRL Report 4346, "Manufacture of Super-Fine Organic Fibers"(B. A. Wendt, E. L. Boone 및 D. D. Fluharty), NRL Report 5265, "An Improved Device For The Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers"(K. D. Lawrence, R. T. Lukas, J. A. Young), 미국 특허 제3,676,242호(1972년 7월 11일자로 Prentice에게 허여됨), 미국 특허 제3,849,241호(1974년 11월 19일자로 Buntin 등에게 허여됨)를 포함한, 여러 특허 및 간행물에 기술되어 있다. 상기 문헌들은 본 명세서에서 참고 문헌으로 그 전부가 인용되었다.
스폰본드 섬유는 방사구에서 다수의 미세하고, 일반적으로는 원형인 모세관으로부터 필리멘트로 용융 열가소성 물질을 압출함으로써 형성되고, 예를 들어 비추출 또는 추출 유체-드로잉(fluid-drawing) 또는 다른 널리 공지된 스폰본딩 메카니즘에 의하여 압출된 필라멘트의 직경은 빠르게 감소된다. 스폰본드 부직웹의 제작에 대하여 미국 특허 제4,340,563호(Appel 등), 동 제3,802,817호(Matsuki 등), 동 제3,692,618호(Dorschner 등), 동 제3,338,992호(Kinney), 동 제3,341,394호(Kinney), 동 제3,276,944호(Levy), 동 제3,502,538호(Peterson), 동 제3,502,763호(Hartman), 동 제3,542,615호(Dobo 등), 및 캐나다 특허 제803,714호(Harmon)와 같은 특허에 예시되어 있다. 상기의 모든 문헌은 본 명세서에서 참고 문헌으로 그 전부가 인용되었다.
다수의 지지층 (130)이 또한 사용될 수 있다. 이러한 물질의 예로는 예를 들어 본 명세서에서 참고 문헌으로 그 전부가 인용된, 미국 특허 제4,041,203호(Brock 등)에 교시되어 있는 것과 같은, 스폰본드/멜트블로운 적층물 및 스폰본드/멜트블로운/스폰본드 적층물이 포함될 수 있다.
본디드 카디드 웹은 일반적으로 베일(bale)로 시판되는 스테이플 섬유로부터 제조된다. 섬유를 분리하는 피커(picker)에 베일을 놓는다. 그런 다음 종방향으로 배향된 섬유질 부직웹을 형성하기 위하여 섬유를 콤빙기(combing unit) 또는 카드기(carding unit)를 통과시켜 좀더 잘게 흐트리고 스테이플 섬유를 종방향으로 배열한다. 웹이 형성되는 즉시, 이어서 한 종류 이상의 여러 결합 방법으로 결합시킨다. 한가지 결합 방법은 분말 결합법으로 분말상태의 접착제를 웹 전체에 분산시키고, 이어서 고온 공기로 웹 및 접착제를 가열하여 활성화시킨다. 또다른 결합 방법은 패턴 결합법으로 가열된 칼렌더 롤 또는 초음파 결합 장치가 사용되며, 일반적으로는 부분적으로 결합 패턴으로 서로 결합시키나. 원할 경우 전체 표면에 걸쳐 웹을 결합시킬 수 있다. 2성분 스테이플 섬유를 사용할 경우, 공기를 통과시켜 결합시키는 장치가 많은 적용에서 특히 유리하다.
도 3에서 나타낸 공정은 또한 두 지지층 (130과 130a)를 필름 적층물 (100)의 맞은 편의 표면에 부착시킨 적층물을 제조하는 데 사용될 수 있다. 상기에서 기술한 공정을 두번째 섬유질 부직웹 지지층 (130a)의 공급롤 (162)로부터 다른 섬유질 부직웹 지지층 (130)의 면에 반대되는 필름 적층물 (100)의 면상으로 적층 롤 (158)에 공급되게 약간 개량하면 된다. 지지층 (130)의 한쪽 또는 양쪽 모두 직접 인라인으로 형성시킬 수 있다. 별법으로, 한쪽 또는 양쪽 지지층의 공급은 지지층 (130a)와 같이 예비형성 롤 (162)의 형태로 공급될 수 있다. 어느 한 경우에서, 제2의 지지층 (130a)는 적층 롤 (158)에 공급되고 첫번째 지지층 (130)에서처럼 동일한 방식으로 필름 적층물 (100)에 적층시킨다.
상기에서 기술한 바와 같이, 통기성 차단 필름 적층물 (100) 및 통기성 적층물 (132)는 기저귀, 용변 연습용 바지, 요금실 용품 및 생리대와 같은 여성용 위생품과 같은 개인 위생 흡수 물품을 포함하여, 그 이외에도 폭넓은 적용에서 사용될 수 있다. 기저귀의 경우로서, 전형적인 물품 (200)을 도면으로 도 4에 나타내었다. 도 4를 구제적으로 설명하면, 대부분의 이러한 개인 위생 흡수 물품 (200)은 액체 투과 상부 시트 또는 라이너 (202), 배면 시트 또는 외부 커버 (204), 및 상부 시트 (202)와 배면 시트 (204) 사이에 부착되고 포함된 흡수성 코어 (206)을 포함한다. 기저귀와 같은 물품 (200)은 착용자 상에 의류가 제 위치에 유지되도록 접착식 체결 테이프 또는 기계적인 후크 및 루프형 체결구와 같은 여러 종류의 체결 수단 (208)을 또한 포함할 수 있다. 체결 시스템은 보다 큰 안락감을 위해 "연신 이어(stretch ears)"를 형성하기 위하여 연신 물질을 포함할 수 있다.
단독으로 또는 다중 필름/지지체 층 적층물 (132)와 같은 다른 형태로 필름 적층물 (100)은 연신 부위 (210), 상부 시트 및 배면 시트 (204)를 포함하는 물품의 여러 부분을 형성하는 데 사용될 수 있으나, 그에 제한되는 것은 아니다. 필름 또는 적층물이 라이너 (202)로서 사용될 경우, 액체가 투과될 수 있도록 틈이 있거나 다른 수단이 있어야 할 것이다. 필름/부직포 적층물이 외부 커버 (204)로 사용될 경우, 일반적으로 부직포 면을 사용자의 바깥면에 두는 것이 유리하다. 더우기, 이러한 실시양태에서는 적층물의 부직포 부분을 후크 및 루프 배합물의 루프 부분으로 이용하는 것이 가능할 수 있다.
본 발명의 장점 및 다른 특성을 하기의 실시예에서 상세하게 예시하였다.
<실시예 1 내지 7>
탄성중합체 필름 및 적층물
하기 탄성중합체 필름 및 적층물의 시료는 제조되거나 또는 제공자로부터 수득되었다. 각 필름 및 적층물에 대한 WVTR은 하기에 기술된 절차로 측정되었다. WVTR 수치는 각 실시예의 3개 시료의 평균을 나타낸 것이다.
실시예 필름 또는 적층물의 종류 기본 중량(g/m2) 필름 또는 적층물에 대한 설명 WVTR(g/m2·24시간)
1 디어필드 필름(Deerfield film) 40.7 적층물 A 및 B내에 상업용 폴리우레탄(25.4 ㎛(1 mil))을 사용, 하기의 점결합된 적층물. 1270
2 비연신 충전 필름 63.7 60% CaCO3(평균 입자 크기 1μ), 40% 엔게이지 CL8002(Engage CL8002 등록상표, DuPont/Dow Elastomers(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 폴리올레핀 탄성중합체). 97
3 연신된 충전 필름(검사 전, 완화시킴) 40.8 60% CaCO3(평균 입자 크기 1μ), 40% 엔게이지 CL8002(Engage CL8002 등록상표, DuPont/Dow Elastomers(미국 델라웨어주 윌밍톤 소재)의 폴리올레핀 탄성중합체). 130
4 적층물 A(비연신) 139.7 비연신 폴리우레탄 필름(BF Goodyear의 Estane 58661, 기본 중량 = 40.7 g/m2)에 접착 결합된 비연신 충전 필름. 44
5 적층물 B(검사 전, 연신 후 완화시킴) 146.3 폴리우레탄 필름(BF Goodyear의 Estane 58661, 기본 중량 = 40.7 g/m2)에 접착 결합된 충전 필름, 적층물을 연신. 89
6 셀가드 2500(Celgard 2500등록상표) 13.1 시판 통기성 필름, 미공성 폴리프로필렌(Celanese Separation(미국 노쓰 캐롤라이나주 샬로테 소재) 제품). 5000
7 점 결합 적층물(검사 전, 연신 후 완화시킴) N/A 폴리우레탄 필름(BF Goodyear의 Estane 58661, 기본 중량 = 40.7 g/m2)에 접착 결합된 충전 필름, 적층물을 연신. 110
시료의 연신
연신된 시료(예를 들면, 실시예 3 및 5)는 필름의 종방향으로 연신하여 제조하였다. 각 시료를 너비 약 8 인치(20.32cm), 길이 약 17 인치(43.18cm)로 잘랐다. 스카치 테이프(Scotch tape)를 사용하여 시료의 끝을 나무 막대(약 0.75 인치 X 0.50 인치 X 24 인치(1.91cm X 1.27cm X 60.96cm))에 붙였다. 단단히 매달기 위하여 각 시료를 막대 주위를 두번 감아, 신장된 필름 시료가 붙어 있는 막대간의 길이가 약 11 인치(27.94cm) 정도 되었다. 막대를 시료가 약 400%(즉, 본래 길이의 약 500%)로 연신될때까지 막대를 잡아 당기고, 2분 동안 신장된 상태로 시료를 방치하였다. 이어서 시료를 WVTR을 측정하기 전에 수축되도록 방치하였다.
기본 중량 측정
각 실시예에서부터 3개의 시료를 기본 중량에 대해 테스트하였다. 3 인치(7.62cm) 직경 펀치 다이(punch die)를 사용하여 각 실시예로부터 각각의 시료를 잘라내었다. 시료의 중량을 측정하였다. 면적으로 중량을 나누어 각 시료에 대하여 기본 중량을 계산하였다. 각 실시예의 3개 시료에 대한 평균 기본 중량은 상기에 나타내져 있다.
WVTR(수증기 투과 속도)의 측정
기본 중량을 측정하기 위해 제조한 직경이 3 인치(7.62cm)인 시료를 또한 WVTR을 검사하기 위하여 사용하였다. 다시, 각 실시예로부터의 3개 시료를 검사하였고, 나타낸 결과는 평균 수치이다. WVTR을 ASTM Procedure E-96-80에 따라 측정하였다. 각 시료를 100cm3의 수돗물이 첨가된 WVTR 검사컵에 넣었다. 시료가 들은 WVTR 검사컵을 실온에서 평형이 되도록 방치한 후, 중량을 측정하였다. 이어서 시료가 들은 WVTR 컵을 38℃로 설정된 린드베르그/블루 모델 MO 1440 A 강제 순환식 오븐(Lindberg/Blue Model MO 1440 A forced air oven)에 넣고 시간을 기록하였다. 일정 시간 후, 시료가 들은 WVTR 컵을 일정 시간 동안 컵으로부터 시료 전반에 투과된 통과한 물의 양을 측정하기 위하여 다시 중량을 측정하였다. 결과는 m2 당 24시간 당 물의 g으로 계산하였다.
적층물의 제조
실시예 4 및 5에서, 수퍼 77 접착제(Super 77, 3M Industrial Tape And Specialties Div.(미국 미네소타주 세인트 폴 소재) 제조)를 충전 필름 및 폴리우레탄 필름상에 균일하게 따로 분무하였다. 2개의 필름을 서로 접착제가 덮힌 면을 맞대어 접촉시켰다. 적층물을 임의의 처리 또는 검사하기 전에 접착제가 마르도록 1시간 이상 동안 건조시켰다.
실시예 7에서, 1개의 스퀘어 패턴(square pattern)에 1 인치(2.54cm)씩 떨어져 직경 0.25 인치(0.64cm)의 구멍이 있는 못박이 판을 충전 필름 위 및 폴리우레탄 필름 위에 놓았다. 수퍼 77 접착제를 2개의 필름(충전 필름 및 폴리우레탄 필름)상의 못박이 판을 통해 개별적으로 분무하였다. 이 2개의 필름을 못박이 판으로부터 제거하고 각각 접착제가 있는 면을 대어 서로 접착시켰다. 적층물의 임의의 처리 또는 검사하기 전에 접착제를 1시간 이상 동안 건조시켰다.
WVTR 검사 결과에 대한 논의(실시예 1 내지 7)
탄성중합체 충전 필름 및 적층물을 연신시키면 다소 WVTR이 개선되었으나, 전반적인 WVTR의 수치는 대조 표준인 시판 디어필드 및 셀가드와 비교하여 실망스러웠다. 연신 후 탄성중합체 필름 및 적층물의 수축에 의하여 연신동안 형성된 구멍의 일부가 폐쇄되었다고 생각된다. 이 구멍의 폐쇄가 탄성중합체 필름 및 적층물에 대한 개선을 제한한다.
수두점 검사(실시예 1 내지 7)
실시예 1 내지 7의 필름 및 적층물을 수두점 수치에 대해 검사하였다. 검사에 사용된 액체는 홈베스트(Homebest 등록상표, Glendale Foods, Inc.(미국 미주리주 하젤우드 소재) 제품)이란 상품명으로 시판되는 70%의 이소프로필 알콜 및 30%의 물의 혼합물이었다. 사용된 수두점 검사 장비는 텍스테스트 모델 FX3000(Textest Model FX3000, Schmid Corp.(미국 사우스 캐롤라이나주 스파르탄버그 소재) 제품)이었다.
검사 절차는 하기와 같았다. 검사 장비를 알콜 용액으로 채웠다. 각 시료를 검사기에 놓았다. 검사기를 제조업자의 지시에 따라 검정하였다. 검사를 시작하였고, 액체 압력을 20밀리바(20.4 X 107 kg/m2)로 상승시켰다. 이 압력하에서 10분 이상 동안 액체 침투에 대해 시료를 주시하였다.
결과는 하기와 같았다. 셀가드 필름(실시예 6)에서는, 20밀리바(20.4 X 107 kg/m2) 미만의 압력하에서 액체가 침투되었고 1분 내에 외피상에 커다란 웅덩이가 형성되었다.
비연신 충전 필름(실시예 2)에서는, 6분 이상 동안 누출이 관찰되지 않았다. 시료를 처음 20밀리바(20.4 X 107 kg/m2) 액체 압력에 노출시켰을 때, 연신되어 높이 약 2 인치(5.08cm), 너비 약 4.5 인치(11.43cm)의 반구형이 형성되었다. 8분 경과시, 작은 방울이 형성되었다. 13분 경과시에, 작은 방울이 약 10 방울/cm2의 빈도로 노출된 필름 표면의 약 15%을 덮었다.
연신된 충전 필름(실시예 3)은 20밀리바(20.4 X 107 kg/m2)의 액체 압력을 처음엔 견디었다. 4분 후, 수많은 작은 방울이 약 50 방울/cm2의 빈도로 노출된 필름 표면을 덮었다. 필름은 또한 액체 압력에 반응하여 2 인치(5.08cm) 높이의 반구형이 형성되었다. 6분 경과시에, 작은 방울이 뭉쳤다. 8분 후, 작은 방울이 뭉쳐 줄기가 되어 필름의 반구형의 표면에 따라 흘러 내렸다.
연신된 적층물(실시예 5)에서는, 액체의 통과에 대해 완전한 저항이 있었다. 20밀리바(20.4 X 107 kg/m2) 액체 압력에서, 10분 후에도 액체 침투가 보이지 않았다.
적층물에 사용된 폴리우레탄 필름을 또한 자체만으로 검사하였다. 20밀리바(20.4 X 107 kg/m2) 액체 압력에서, 10분 후에도 액체 침투가 보이지 않아, 적층물이 나타내는 침투에 대한 저항이 실질적으로 폴리우레탄에 의한 것이라는 것을 알 수 있었다.
<실시예 8 내지 11>
실시예 1, 3, 5 및 6의 필름 및 적층물의 시료는 하기에서 기술한 바와 같이 제조되었고 연신(수축의 반대로서) 상태에서 WVTR에 대해 다시 검사하였다. 모든 하기 실시예(실시예 11 제외)에서, 필름 및 적층물을 상기에서 기술한 바와 같이 먼저 연신시킨 후, 2분 동안 연신 상태을 유지하고 수축되도록 하였다. 상기 절차와 달리, 실시예 8 내지 10의 필름 및 적층물을 그의 처음 길이의 약 270%로 재연신시키고, 재연신 조건에서 WVTR을 검사하였다. 하기에 결과를 나타내었다.
실시예 필름 또는 적층물의 종류 해당하는 상기 실시예 기본 중량(g/m2) 재연신 상태에서 WVTR(g/m2-24시간)
8 디어필드 필름 1 24.7 1530
9 연신 충전 필름 3 28.9 1260
10 적층물 B(연신) 5 77.0 224
11 셀가드 2500 6 14.6 5000(비연신 상태)
상기에서 보듯이, 재연신 조건(실시예 9)에서 충전 필름은 대조표준인 디어필드 필름과 비교되는 WVTR을 나타내었고, 재연신하지 않은 동일한 필름(실시예 3)보다 매우 양호한 WVTR을 나타내었다. 적층물 B는 접착제 및 폴리우레탄 층이 존재하여 보다 낮은 WVTR을 나타내었다. 이들 실시예는 연신된 충전 필름의 WVTR은 (구멍을 폐쇄시키는) 수축의 정도에 좌우된다는 가정을 뒷바침한다.
연신된 조건에서의 시료에 대한 기본 중량은 각 연신된 시료내에 직경 2.25 인치(5.72cm)의 원을 그려 측정하였다. 시료를 WVTR 장치로부터 제거한 후, 수축되도록 방치하였고, 원내 부위를 잘라 중량을 재었다. 이 방식으로, 각 연신 시료의 중량을 측정하였다.
따라서, 본 발명의 필름은 수증기 투과성, 화학 증기 및(또는) 액체 불투과성, 및 착용 안락감 및 연신이 포함된 다양한 기능성을 부여하는 높은 수증기 투과 속도 및 탄성을 갖는다. 더우기, 이러한 필름을 지지층에 부착시켜 적층물을 형성시킬 수 있다.
물론, 많은 개량 및 변형이 상기에서 기술한 실시양태에 가해될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 따라서 상기에서 기술한 것은 본 발명을 제한하려는 것이 아니라 예시한 것이고, 하기 청구항의 범위로 본 발명을 한정하려 한다.

Claims (28)

  1. 중합체 수지 및 이러한 중합체 수지의 약 10 부피% 이상의 양의 충전물을 포함하고, 충전 필름의 수증기 투과율 수치가 약 300 g/m2·24시간 이상인 미공질 충전 필름층, 및
    충전 필름층에 결합되어 있고, 신장성 수지를 포함하는 하나 이상의 연속 필름층을 포함하며,
    적층물이 형성된 후 연속 필름층이 적층물에서 구멍이 없는 상태가 되도록 적층물이 배향되고, 재연신된 적층물의 수증기 투과 속도가 200 g/m2·24시간 이상인 것을 특징으로 하는 배향된 통기성 다층 필름 적층물.
  2. 제1항에 있어서, 충전물의 양이 중합체 수지의 약 25 내지 50 부피%인 적층물.
  3. 제1항에 있어서, 중합체 수지가 탄성중합체, 열가소성 중합체, 열가소성 탄성중합체, 및 그의 배합물을 포함하는 중합체 수지로부터 선택된 것인 적층물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 중합체 수지가 우레탄 탄성중합체, 실리콘 탄성 중합체, 부틸렌-이소프렌 탄성중합체, 이소프렌, 폴리아크릴레이트 탄성중합체, 네오프렌, 니트릴 탄성중합체, 폴리부타디엔 탄성중합체, 에틸렌-프로필렌 탄성중합체, 플루오로카본 탄성중합체, 포스포니트릴 탄성중합체, 염소화 폴리에틸렌 탄성중합체, 플루오로실리콘 탄성중합체, 폴리술피드 탄성중합체, 클로로술폰화 폴리에틸렌 탄성중합체, 에피클로로히드린 탄성중합체, 스티렌-부타디엔 탄성중합체, 올레핀류, 스티렌류, 폴리에스테르-우레탄, 폴리에테르-우레탄, 카프로에스테르-우레탄, 코폴리에테르-에스테르 열가소성 탄성중합체를 포함하는 중합체 수지로부터 선택된 것인 적층물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 신장성 수지가 우레탄 탄성중합체, 실리콘 탄성중합체, 부틸렌-이소프렌 탄성중합체, 이소프렌, 폴리아크릴레이트 탄성중합체, 네오프렌, 니트릴 탄성중합체, 폴리부타디엔 탄성중합체, 에틸렌-프로필렌 탄성중합체, 플루오로카본 탄성중합체, 포스포니트릴 탄성중합체, 염소화 폴리에틸렌 탄성중합체, 플루오로실리콘 탄성중합체, 폴리술피드 탄성중합체, 클로로술폰화 폴리에틸렌 탄성중합체, 에피클로로히드린 탄성중합체, 스티렌-부타디엔 탄성중합체 및 그의 배합물을 포함하는 신장성 수지로부터 선택된 것인 적층물.
  6. 제1항에 있어서, 충전 필름층이 탄성이고 제1의 영구 고정 연신 특성을 가진 적층물.
  7. 제6항에 있어서, 연속 필름층이 제1의 영구 고정성 보다 적은 제2의 영구 고정 연신 특성을 가진 적층물.
  8. 제1항에 있어서, 하나 이상의 지지층을 추가로 포함하는 적층물.
  9. 제8항에 있어서, 지지층이 연속 필름층에 결합되어 있는 적층물.
  10. 제8항에 있어서, 제1의 지지층이 충전 필름층에 결합되어 있고, 제2의 지지층이 연속 필름층에 결합되어 있는 적층물.
  11. 제8항에 있어서, 지지층이 섬유질 부직웹인 적층물.
  12. 중합체 수지 및 이러한 중합체 수지의 약 10 부피% 이상의 양의 충전물을 포함하고, 충전 필름의 수증기 투과율 수치가 약 300 g/m2·24시간 이상인 미공질 충전 필름층, 및
    수증기는 투과시키나 냄새-유발 미생물은 투과시키지 않으며, 충전 필름층에 결합되어 있고, 탄성중합체 수지인 하나 이상의 연속 필름층을 포함하는 배향된 통기성 다층 적층물 및 하나 이상의 지지층을 포함하며,
    상기 적층물이 형성된 후 연속 필름층이 적층물에서 구멍이 없는 상태가 되도록 적층물이 배향되고, 재연신된 적층물의 수증기 투과 속도가 200 g/m2·24시간 이상인 것을 특징으로 하는 의료용 의복.
  13. 제12항에 있어서, 제1의 지지층이 충전 필름층에 결합되어 있고, 제2의 지지층이 연속 필름층에 결합되어 있는 의료용 의복.
  14. 액체 투과성 상부 시트 및 배면 시트와 그들 사이에 배치된 흡수성 코어를 포함하고, 배면 시트와 상부 시트 중 하나 이상이 제1항의 적층물을 포함하는 개인 위생 흡수용품.
  15. 제14항에 있어서, 상부 시트 및 배면 시트 주변에 위치한 연신 부분을 더 포함하고, 이 연신 부분이 제1항의 적층물을 포함할 수 있는 개인 위생 흡수용품.
  16. 제14항에 있어서, 기저귀인 개인 위생 용품.
  17. 제14항에 있어서, 용변 연습용 바지인 개인 위생 용품.
  18. 제14항에 있어서, 생리대인 개인 위생 용품.
  19. 제14항에 있어서, 요실금 용품인 개인 위생 용품.
  20. 제14항에 있어서, 붕대인 개인 위생 용품.
  21. 중합체 수지 및 이러한 중합체의 10 부피% 이상의 양의 충전물을 포함하는 충전 필름층을 공급하고,
    제1의 탄성중합체 수지를 포함하고, 수증기는 투과시키나 냄새-유발 미생물은 투과시키지 않는 하나 이상의 연속 필름층을 충전 필름층에 결합시켜서 적층물을 형성시키고,
    적층물을 연신시키므로써, 충전 필름이 약 450 g/m2·24시간 이상의 수증기 투과율 수치를 갖는 연신된 적층물을 생성시키고,
    연신된 적층물을 완화시켜 미공성 필름/연속 필름 적층물을 형성시키는 것을 포함함을 특징으로 하는, 충전 필름/연속 필름 적층물의 제조 방법.
  22. 제21항에 있어서, 접착제 결합으로 결합되는 방법.
  23. 제21항에 있어서, 가열 점 결합법으로 결합되는 방법.
  24. 제21항에 있어서, 연신된 적층물을 완화시키기 전에 연신된 적층물을 부직웹에 결합시키는 것을 더 포함되는 방법.
  25. 제21항에 있어서, 연신된 적층물을 완화시킨 후 부직웹에 적층물을 결합시키는 것을 더 포함되는 방법.
  26. 제21항에 있어서, 연속 필름과 충전 필름을 서로 점결합시키는 방법.
  27. 제21항에 있어서, 연속 필름과 충전 필름을 서로 연속적으로 결합시키는 방법.
  28. 제1항에 있어서, 적층물의 연속 필름층이 수증기는 투과시키고 냄새 유발 미생물은 불투과시키는 적층물.
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