KR100508608B1 - 탄성 필름 적층물 - Google Patents

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윌리엄 벨라 해프너
조이 프란사인 조단
앤 루이스 맥코어맥
듀앤 기라드 위텐브뢰크
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 신장성 차단 필름, 밀도가 0.89 g/cm3 미만인 저밀도 폴리에틸렌 섬유를 포함하는 8 g/m2 내지 100 g/m2의 탄성 부직 웹, 예를 들면, 스펀본디드 섬유의 부직 웹인 신장성 의복과 같은 외층을 갖는 탄성 액체불투과성 적층물을 개시한다. 차단 적층물은 열점결합에 의해 적층되어 1000 그램을 초과하는 박리 강도를 성취하면서, 로프트가 향상되고 촉감이 우수한 패턴이 제조될 수 있다.

Description

탄성 필름 적층물 {Elastic Film Laminates}
본 발명은 필름 적층물에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 필름과 부직포의 탄성 적층물에 관한 것이다.
필름 적층물은 기저귀, 배변 연습용 팬티, 요실금자용 가먼트, 여성 위생 용품 등과 같은 개인 위생 용품을 위한 외부 커버로서의 용도를 포함하는 다양한 용도가 발견되면서 상업적으로 중요한 품목이 되었다. 또한, 필름 적층물은 옥외용 직물, 방수복, 보호복, 감염 제어 제품, 가먼트 등에서도 사용되고 있다. 필름은 용품에 요구되는 차단 (barrier) 특성을 제공할 수 있고, 동시에 그에 적층되는 다른 재료들이 강도, 내마모성 및(또는) 우수한 촉감과 같은 추가의 특성을 제공할 수 있다.
필름 적층물을 도입하는 많은 용품은 적어도 부분적으로는 탄성인 것이 바람직하다. 예를 들면, 기저귀의 탄성 외측 커버는 비탄성인 용품에 비해 신체 맞춤성이 향상될 것이다. 그러나, 통기성, 양호한 외관 및 저렴한 생산 비용과 같은 다른 요구되는 특성을 유지하면서 목적하는 탄성을 성취하는 것이 문제이다. 예를 들면 1회용 용품에 사용되는 저렴한 비용의 필름 적층물은 대부분 박리 강도가 아주 약하다. 필름 적층물의 탈적층때문에 외관상 용품의 질이 낮아 보이고, 종종 필름이 벗겨지거나 찢어질 위험이 커질 수 있다.
그러므로, 통기성, 양호한 촉감 및 우수한 박리 강도와 같은 요구되는 물성을 보유하면서 탄성을 나타내는 필름 적층물이 필요하다. 또한, 명확하게 규정된 결합 패턴, 로프트를 가지면서 전체적으로 미관상 개선된 필름이 필요하다. 더우기, 의복과 같은 외측 표면을 갖고, 내구성이 있으며, 다양한 필름 및 적층 구조를 사용할 수 있는 차단 적층물이 필요하다. 또한, 광범위한 공정 조건 및 변수하에 작용하는 거친 공정에 의해 제조될 수 있는 필름 적층물이 필요하다.
<발명 요약>
신장성 기저 필름, 탄성 중간 부직웹 및 그에 결합된 신장성 외측 섬유 재료를 포함하는 본 발명의 탄성 적층물에 의해 상기의 필요성이 만족되고 당업자가 경험한 문제점이 해결된다. 탄성 중간웹의 제1면은 기저 필름에 결합되고 제2면은 외측 섬유 재료에 결합된다. 다른 태양에서, 탄성 중간 웹은 무정형 중합체를 포함한다. 예를 들면, 무정형 중합체는 에틸렌과 알파-올레핀의 공중합체를 포함하는 저밀도의 에틸렌 엘라스토머 성분을 포함한다. 또다른 태양에서, 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머는 밀도가 약 0.86 g/cm3 내지 약 0.89 g/cm3인 것이 바람직하다. 또한, 무정형 중합체는 밀도가 더 높은 제2 에틸렌 중합체와 같은 제2 폴리올레핀 중합체를 갖는 블렌드를 포함할 수 있다. 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머는 약 50 중량% 이상의 섬유를 포함하는 것이 비람직하다. 탄성 중간웹은 멜트블로운 섬유 웹과 같은 부직웹을 포함하는 것이 바람직하다.
신장성 기저 필름은 탄성 필름을 포함할 수 있고, 바람직하게는 통기성 필름을 포함한다. 본 발명의 한 태양에서, 필름은 탄성 통기성 차단물, 예를 들면, 탄성 폴리에틸렌 중합체와 충전제를 포함하는 연신된 충전 필름을 포함할 수 있다. 기저 필름, 탄성 중간 웹 및 외측 섬유 재료의 총 기본 중량은 약 100 g/m2 미만이 바람직하다. 외측 섬유 재료 층은 열가소성 부직포를 포함할 수 있다. 외측 부직포층은 우수한 촉감 및 드레이프성을 갖는 의복과 같은 직물을 포함한다. 본 발명의 한 태양에서, 외측 부직포층은 넥 부직 웹 (necked nonwoven web) 또는 가역적인 넥 부직 웹을 포함한다. 본 발명의 적층물은 박리 강도가 200 g/cm2를 초과하는 것이 바람직하고, 500 g/cm2을 초과하는 것이 훨씬 더 바람직하다. 또한, 통기성 차단 적층물의 WVTR은 300 g/m2/일, 800 g/m2/일 및 1500 g/m2/일을 초과할 수 있다. 외측 섬유 재료는 부직 웹을 포함할 수 있고, 또다른 태양에서는 각각의 층을 함께 적층시킴으로써 결합층에 적층시킬 수 있다. 층들을 적층시키는 적합한 방법에는 열점 결합, 초음파 결합 등이 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다.
<정의>
본원에서, 용어 "부직"포 또는 웹은 망상포 또는 편물포에서와 같은 명확하지 않은 방식으로 개별 섬유 또는 실 (thread)이 서로 얽힌 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 또는 웹은 예를 들면, 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 수꼬임, 에어레이드 (airlaid) 및 본디드 카디드 (bonded-carded) 웹 공정과 같은 다양한 공정에 의해 형성될 수 있다.
본원에서, 용어 "미세섬유 웹"은 적어도 한 차원에서 평균 섬유 직경이 10 μ미만인 섬유를 포함하는 웹을 의미한다.
본원에서, 용어 "스펀본드 섬유"는 실질적으로 분자 배향성 중합체 재료로 이루어진 직경이 작은 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유는, 어펠 (Appel) 등에게 허여된 미국 특허 제4,340,563호, 도르쉬너 (Dorschner) 등에게 허여된 동 제3,692,618호, 마쯔키 (Matsuki) 등에게 허여된 동 제3,802,817호, 키니 (Kinney)에게 허여된 동 제3,338,992호 및 제3,341,394호, 하트만 (Hartman)에게 허여된 동 제3,502,763호, 도보 (Dobo) 등에게 허여된 동 제3,542,615호, 및 파이크 (Pike) 등에게 허여된 동 제5,382,400호에서와 같이, 복수개의 미세하고, 일반적으로 원형인 모세관의 방사구금으로부터 용융된 열가소성 재료를 필라멘트로서 압출하고 이어서 압출한 필라멘트의 직경을 급속하게 감소시켜 형성할 수 있다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 수집 표면 상에 퇴적되는 시점에서 점착성은 없지만 일반적으로 연속적이다. 스펀본드 섬유는 종종 직경이 10 미크론 이상이다. 미세섬유 스펀본드는, 본원에서 참고 문헌으로 인용되고 있는 1996년 11월 26일자로 출원되어 공동 양도된 마몬 (Marmon) 등의 미국 특허 출원 번호 제08/756,426호와 1995년 11월 30일자로 출원되어 공동 양도된 파이크 등의 미국 특허 출원 번호 제08/565,261호에 기재된 방법을 포함하는 다양한 방법에 의해 성취될 수 있지만 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에서, 용어 "멜트블로운 섬유"는 용융된 열가소성 재료를 복수개의 미세하고, 일반적으로 원형인 다이 모세관을 통해 용융된 실 또는 필라멘트로서 압출하고, 고속의, 일반적으로 고온인 수렴하는 기체 (예를 들면, 공기) 스트림으로 용융된 열가소성 재료의 직경을 감소시켜 형성한 중합체 물질로 된 섬유를 의미한다. 이어서, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림으로써 전송되고 수집 표면 상에 퇴적되어 무작위로 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 방법은 예를 들면, 부틴 (Butin) 등에게 허여된 미국 특허 제3,849,241호 및 티몬스 (Timmons) 등에게 허여된 동 제5,271,883호에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속적이거나 또는 비연속적일 수 있고, 수집 표면 상에 퇴적될 때에는 일반적으로 점착성을 띤다. 멜트블로운 섬유는 미세 섬유 웹을 포함할 수 있다.
본원에서, 용어 "SMS 적층물"은 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 (SMS) 적층물을 의미한다. 다층 부직포 적층물의 예는 브록 (Brock) 등에게 허여된 미국 특허 제4,041,203호, 퍼킨스 (Perkins) 등에게 허여된 동 제5,178,931호 및 티몬스 (Timmons) 등에게 허여된 동 제5,188,885호에 개시되어 있다. 이러한 적층물은 이동 형성 벨트 상에 우선 스펀본드 직물 층이 퇴적되고, 그 다음 멜트블로운 직물 층과 마지막으로 다른 스펀본드 층을 퇴적시킨 다음 하기에 설명될 열점 결합등에 의해 적층물로 결합시켜 제조할 수 있다. 별법으로, 직물 층을 개별적으로 제조하고, 롤로 수집한 후, 별개의 결합 단계에서 결합시킬 수 있다.
본원에서, 용어 "중합체"는 일반적으로 단일중합체, 공중합체, 예를 들면, 블록 공중합체, 그라프트 공중합체, 랜덤 공중합체 및 교호 공중합체, 삼원공중합체 등과 이들의 블렌드 및 변형물을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 별도로 제한되지 않는 한, 용어 "중합체"는 분자의 모든 가능한 공간적 배위를 포함한다. 이러한 배위는 이소택틱, 신디오택틱 및 무작위 대칭성등을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
본원에서, 용어 "무정형 중합체"가 중간 층 또는 개별적으로 적층되는 층으로서 결합층을 설명하기 위해 사용되는 경우에는, 밀도가 약 0.85 내지 0.89 g/cm3이고, 결정화도가 예를 들면, 약 30 미만으로 낮은 특정 폴리올레핀과 같은 열가소성 중합체를 의미한다.
본원에서, 용어 "기계방향 (machine direction)" 또는 MD는 직물이 배출되는 방향의 길이를 의미한다. 용어 "횡기계방향 (Cross machine direction)" 또는 CD는 직물의 너비, 즉 일반적으로 MD에 수직인 방향을 의미한다.
본원에서, 용어 "초음파 결합"은, 예를 들면, 본슬레거 (Bonslaeger)에게 허여된 미국 특허 제4,374,888호 또는 굳맨 (Goodman) 등에게 허여된 미국 특허 제5,591,278호에 설명된 바와 같이 직물을 음파혼과 앤빌롤 (anvil roll) 사이로 통과시켜 수행되는 공정을 의미한다.
본원에서, 용어 "점결합"은 1개 이상의 직물을 복수개의 분리된 지점에서 결합시키는 것을 의미한다. 예를 들면, 열점 결합은 일반적으로, 결합하려는 1개 이상의 층을 가열된 롤, 예를 들면, 조각된 패턴 롤과 매끈한 칼렌더 사이로 통과시키는 것을 포함한다. 조각된 롤은 전체 직물이 그의 표면 전체가 결합되지 않도록 임의의 방식으로 패턴화되어 있고 앤빌롤은 일반적으로 평면이다. 결과적으로, 조각된 롤을 위한 다양한 패턴이 미관상의 이유 뿐만아니라 기능적 이유로 개발되었다. 패턴의 일례는 본원에서 참고 문헌으로 인용되고 있는 한센 및 페닝스 (Hansen and Pennings)에게 허여된 미국 특허 제3,855,046호에 교시되어 있는 바와 같이 점으로 이루어져 있고, 새것일 때 결합 면적이 약 30%이며, 200 결합/제곱인치의 한센 페닝스 또는 "H&P" 패턴이다. H&P 패턴은 각 핀의 측면 칫수가 0.965 mm (0.038 인치)이고, 핀 간의 간격이 1.778 mm (0.070 인치)이고, 결합 깊이가 0.584 mm (0.023 인치)인 사각 점 또는 핀 결합 면적을 갖는다. 생성된 패턴은 새것일 때 결합 면적이 약 29.5%이다. 다른 전형적인 점결합 패턴은 사각 핀의 측면 칫수가 0.94 mm (0.037 인치)이고, 핀 간의 간격이 2.464 mm (0.097 인치)이고, 깊이가 0.991 mm (0.039 인치)이며 새것일 때 15%의 결합 면적을 제공하는 확장된 한센 페닝스 또는 "EHP" 결합 패턴이다. 또다른 전형적인 점결합 패턴은 각 핀의 측면 칫수가 0.584 mm (0.023 인치)이고, 핀 간 간격이 1.575 mm (0.062 인치)이고, 결합의 깊이가 0.838 mm (0.033 인치)인 결합 면적을 갖는 "714"이다. 생성된 패턴의 결합 면적은 새것일 때 약 15%이다. 또다른 통상적인 패턴은 새것일 때 약 16.9%의 결합 면적을 갖는 C-스타 (C-star) 패턴이다. C-스타 패턴은 횡-방향 바 (bar) 또는 유성상에 의해 절단된 "코듀로이 (Corduroy)" 디자인을 갖는다. 다른 통상적인 패턴은 반복되면서 약간 갈라진 다이아몬드가 있고 결합 면적이 약 16%인 다이아몬드 패턴과 이름에서 알 수 있듯이, 예를 들어 창문 스크린과 같은 결합 면적이 약 15%인 와이어 짜임 패턴을 포함한다. 또다른 패턴은 새것일 때 결합 면적이 약 17%인 "s-짜임" 패턴이다. 전형적으로, 백분율 결합 면적은 직물이 적층된 웹 면적의 10% 내외 내지 30% 내외로 가변적이다.
본원에서, 용어 "차단물"은 실질적으로 액체에 대해 불투과성이고 50 mbar 수 이상의 히드로헤드 (hydrohead)를 갖는 필름, 적층물 또는 그 밖의 직물을 의미한다. 본원에서 히드로헤드는 섬유의 액체 차단성을 측정하는 기준이다. 그러나, 본 발명의 차단성 직물은 80 mbar 수, 150 mbar 수 및 300 mbar 수를 초과하는 히드로헤드를 가질 수 있음을 주목해야 한다.
본원에서, 용어 "통기성"은 최소 WVTR이 약 300 g/m2/24시인 수증기를 투과시키는 재료를 의미한다. 직물의 WVTR은 한편으로는 직물이 착용하기에 얼마나 편안한가의 지표를 제공하는 수증기 투과율이다. WVTR (water vapor transmission rate)는 하기와 같이 측정되며 결과는 그램/제곱미터/일의 단위로 기재된다. 그러나, 통기성 차단물은 종종 더 높은 WVTR을 갖는 것을 사용하는 것이 바람직하고, 본 발명의 통기성 적층물은 약 800 g/m2/일, 1500 g/m2/일를 초과하거나 또는 3000 g/m2/일을 초과할 수도 있다.
본원에서, 용어 "신장성"은 적어도 한 방향으로 늘리거나 연신할 수 있음을 의미한다.
본원에서, 용어 "탄성"은 바이어스력을 가했을 때 연신될 수 있는, 즉 바이어스력이 해제된 길이의 150% 이상의 연신 편향 길이로 신장시킬 수 있고, 신장력을 제거했을 때 그의 신장된 길이의 50% 이상 수축되는 재료를 의미한다. 예를 들어, 특정 물질의 1 인치 시료를 가정하면 1.5 인치 이상 연장될 수 있고 바이어스력을 제거하면, 1.25 인치 이하로 수축하는 것이다.
본원에서, 용어 "비탄성" 또는 "탄성이 아닌"은 상기 "탄성"의 정의에 부합되지 않는 임의의 재료를 의미한다.
본원에서, 용어 "단일 성분" 섬유는 오직 1종의 중합체를 사용하여 1개 이상의 압출기로부터 형성되는 섬유를 의미한다. 이는 착색, 정전기 방지성, 윤활성, 친수성 등을 위해 소량의 첨가제가 첨가된 1종의 중합체로부터 형성된 섬유도 포함한다.
본원에서, 용어 "다성분 섬유"는 별도의 압출기로부터 압출되지만 함께 방사되어 단일 섬유를 형성하는, 2종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 의미한다. 다성분 섬유는 또한 복합 섬유 (conjugate fiber) 또는 이성분 섬유를 의미하기도 한다. 다성분 섬유의 중합체는 섬유의 단면적을 가로지르는 구분되는 영역에 실질적으로 계속 위치해서 배열되고 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연장되어 있다. 이러한 섬유의 배열은 예를 들어, 한 중합체가 다른 중합체로 둘러 싸이는 시쓰/코어 (sheath/core) 배열일 수 있고, 또는 사이드 바이 사이드 (side by side) 배열, 파이 (pie) 배열 또는 해도형 (Islands-in-the-sea) 배열일 수 있다. 다성분 섬유는 카네코 (Kaneko) 등에게 허여된 미국 특허 제5,108,820호, 크뤼거 (Krueger) 등에게 허여된 동 제4,795,668호, 스트랙 (Strack) 등에게 허여된 동 제5,336,552호에 교시되어 있다. 복합 섬유는 파이크 (Pike) 등에게 허여된 동 제5,382,400호에 교시되어 있으며, 2개 (또는 그 이상)의 중합체를 서로 다른 결정화 속도로 사용하여 섬유 내에 주름을 가하는 데 사용될 수 있다. 이성분 섬유의 경우에는, 중합체들이 75/25, 50/50, 25/75 또는 요구되는 다른 임의의 비율로 존재할 수 있다. 섬유들은 또한 종래와 다른 형태를 갖는 섬유를 기재하고 있는 호글 (Hogle) 등에게 허여된 미국 특허 제5,277,976호, 힐스 (Hills) 등에게 허여된 동 제5,466,410호 및 라그맨 (Largman) 등에게 허여된 동 제5,069,970호, 동 제5,057,368호에 기재된 것과 같은 형태를 가질 수 있다.
본원에서, 용어 "블렌드"는 2종 이상의 중합체의 혼합물을 의미하며, "얼로이 (alloy)"는 성분들이 불혼화성이지만 상용성인 하위 부류의 블렌드를 의미한다.
본원에서, 용어 "이구성성분 섬유" 또는 "다구성성분 섬유"는 동일한 압출기로부터 블렌드로서 압출되는, 2종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 의미한다. 이 때, 용어 "블렌드"는 상기 정의된 바와 같다. 이구성성분 섬유는 다양한 중합체 성분이 섬유의 단면적에 걸쳐 구분되는 영역에 비교적 계속해서 위치하여 배열되어 있지 않고, 일반적으로 섬유의 전체 길이를 따라 연속되지도 않으며, 대신 일반적으로 무작위로 출발 및 종결되는 피브릴 또는 프로토피브릴을 형성한다. 이성분 및 이구성성분 섬유는 또한 맨슨 (John A. Manson) 및 스펄링 (Leslie H. Sperling)의 문헌 [Polymer Blends and Composites, Plenum Press 판권 1976, a division of Plenum Publishing Corporation of New York, IBSN 0-306-30831-2, pp 273-277]에 논의되어 있다.
본원에서, 용어 "결합 창"은 예를 들면, 부직포를 함께 결합시키는 데 사용되는 기계, 예를 들면 한 쌍의 가열된 결합롤의 결합이 성공적인 온도의 범위를 의미한다.
본원에서, 용어 "스크림 (scrim)"은 배면 재료로 사용되는 중량이 가벼운 직물을 의미한다. 스크림은 종종 코팅 또는 적층되는 제품의 기저 직물로서 사용된다.
본원에서, 용어 "가먼트"는 착용될 수 있는 임의의 의복 유형을 의미한다. 여기에는 산업용 작업복 및, 커버롤, 속옷, 바지, 셔츠, 쟈켓, 장갑, 양말 등이 포함된다.
본원에서, 용어 "감염 제어 제품"은 수술용 가운 및 드레이프, 안면 마스크, 부판트 캡, 수술용 캡 및 후드와 같은 머리덮개, 신발덮개, 장화 및 슬리퍼와 같은 발에 착용하는 것, 상처의 드레싱, 붕대, 살균 랩, 와이퍼, 랩 코트, 커버롤, 앞치마 및 자켓과 같은 가먼트, 환자용 침구, 들것 및 요람 시트 등과 같은 의료용으로 사용되는 품목을 의미한다.
본원에서, 용어 "개인 위생 용품"은 기저귀, 배변 연습용 팬티, 흡수성 속바지, 성인 요실금자 용품, 및 여성용 위생 용품을 의미한다.
본원에서, 용어 "보호용 덮개"는 자동차, 트럭, 보트, 비행기, 오토바이, 자전거, 골프카트 등과 같은 운송 수단의 덮개와 바닥 덮개, 테이블보 및 소풍용 돗자리 뿐만아니라 그릴, 뒷뜰 및 정원용 장비 (잔디깍기, 로토틸러 등) 및 야외용 가구와 같은 옥외 물품의 덮개를 의미한다.
도 1은 본 발명의 적층물의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 적층물의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 적층물을 제조하기 위한 공정의 개략도이다.
도 4는 본 발명에 사용하기에 적합한 결합 패턴의 도면이다.
도 5는 본 발명에 사용하기에 적합한 결합 패턴의 도면이다.
<발명의 상세한 설명>
도 1을 참고로 하여, 본 발명은 필름 (12), 외측 섬유층 (20) 및 중간 탄성 부직 웹을 포함하는 다층 적층물 (10)에 관한 것이다. 중간 부직 웹 (14)는 제1면 (16)과 제2면 (18)을 갖는다. 외측 섬유층 (20)은 중간 탄성 섬유 부직 웹 (14)의 제2면 (18)에 부착되어 있고, 필름 (12)는 중간 탄성 부직 웹 (14)의 제1면 (16)에 부착되어 있다.
중간 탄성 부직 웹은 무정형 중합체 섬유 층을 포함한다. 중합체 조성물은 엘라스토머를 포함하는 것이 바람직하고, 중간 부직 웹과 서로 대향하는 필름 및 외측 부직 층(들) 사이의 접착력을 향상시키기 위하여 추가로 접착제 또는 다른 결합 보조제를 포함할 수 있다. 적합한 중합체의 예로는 탄성 폴리올레핀, 에틸렌-비닐 아세테이트 (EVA), EPDM 고무, 에틸렌-에틸 아크릴레이트 (EEA), 에틸렌-아크릴산 (EAA), 에틸렌메틸 아크릴레이트 (EMA), 폴리우레탄 (PU), 폴리아미드 폴리에테르 블록 공중합체, 코폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌), 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌, 스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-스티렌 등과 같은 화학식 A-B-A' 또는 A-B의 블록 공중합체 등이 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
바람직한 실시태양에서, 무정형 중합체는 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머, 탄성 폴리프로필렌, 유연성 폴리올레핀과 같은 1종 이상의 탄성 폴리올레핀과 스티렌계 블록 공중합체, 폴리우레탄 또는 블록 폴리아미드 폴리에테르와 같은 점착성 중합체를 포함한다. 본 발명의 한 태양에서, 중간 탄성 부직 웹은 적어도 부분적으로, 저밀도 탄성 폴리올레핀 중합체 성분, 예를 들면, 밀도가 0.89 g/cm3 미만인 저밀도 에틸렌 엘라스토머 성분을 포함한다. 에틸렌 엘라스토머는 밀도가 0.89 g/cm3 미만, 바람직하게는 약 0.86 g/cm3 내지 약 0.88 g/cm3이고, 더욱더 바람직하게는 약 0.87 g/cm3인 실질적으로 선형인 에틸렌을 포함하는 것이 바람직하다. 에틸렌 엘라스토머는 바람직하게는 섬유의 중합체 부분의 약 50 중량% 이상, 더욱 바랍직하게는 약 70 중량% 내지 약 100 중량%을 차지한다. 에틸렌 엘라스토머는 에틸렌 단량체가 알파 올레핀과 중합되어 생성되는 중합체 조성물이 협소한 분자량 분포 를 갖는 중합체를 포함하고, 분지가 균질하며, 장쇄 분지가 제어되는 것이 바람직하다. 적합한 알파 올레핀은 1-옥텐, 1-부텐, 1-헥센 및 4-메틸-펜텐을 포함하지만 이에 제한되는 것은 아니다. 중합체의 예로는, 본원에서 참고 문헌으로 인용되고 있는 오비제스키 (Obijeski) 등에게 허여된 미국 특허 제5,472,775호, 에르덜리 (Erderly) 등에게 허여된 동 제5,451,450호, 에테르톤 (Etherton) 등에게 허여된 동 제5,539,124호, 및 크리쉬나무르티 (Krishnamurti) 등에게 허여된 동 제5,554,775호에 기재된 바와 같은, 당업계에 "메탈로센", "속박 구조" 또는 "단일-부위" 촉매화된 중합체로 공지된 것들이 있다.
메탈로센 공정은 일반적으로 조촉매로써 활성화되는, 즉 이온화되는 메탈로센 촉매를 사용한다. 메탈로센 촉매의 예로는 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, 니코보센 디클로라이드, 루테노센, 티타노센 디클로라이드, 지르코노센 클로라이드 하이드라이드, 지르코노센 디클로라이드 등을 포함한다. 로센 (Rosen) 등에게 허여되고 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Comlany)에 양도된 미국 특허 제5,374,696호에 이러한 화합물이 더욱 상세하게 제시되어 있다. 이러한 화합물은 스티븐스 (Stevens) 등에게 허여되고 역시 다우에 양도된 미국 특허 제5,064,802호에도 논의되어 있다. 그러나 다수의 다른 메탈로센 촉매, 단일 부위 촉매, 속박 구조 촉매 및(또는) 이에 버금가는 촉매 계가 당업계에 공지되어 있다 (본원에서 참고 문헌으로 인용되고 있는 커크-오테머 (Kirk-Othemer)의 문헌 [Encyclopedia of Chemical Technology, Fourth Edition, vol. 17, Olefinic Polymers, pp. 765-767, John Wiley & Sons, 1996]을 참고).
탄성 중합체에 관해, 카민스키 (Kaminsky) 등에게 허여된 미국 특허 제5,204,429호에는 입체강제성 키랄 메탈로센 전이금속 화합물과 알루미녹산인 촉매를 사용하여 시클로올레핀과 선형 올레핀으로부터 탄성 공중합체를 제조할 수 있는 방법이 개시되어 있다. 본원에서 참고 문헌으로 인용된, "탄성이고 실질적으로 선형인 올레핀 중합체"라는 명칭으로 라이 (Lai) 등에게 허여되고 다우 케미칼 캄파니에 양도된 미국 특허 제5,278,272호 및 동 제5,272,236호에는 특정한 탄성 물성을 갖는 중합체가 기재되어 있다. 적합한 저밀도 에틸렌 엘라스토머는 다우 케미칼 캄파니 (미국 미시간주 미들랜드 소재)로부터 어피니티 (AFFINITY; 등록 상표) EG8200 (5MI), XU 58200.02 (30MI), XU 58300.00 (10MI)를 비롯하여 상품명 어피니티 (AFFINITY; 등록 상표)로, 엑슨 케미칼 코포레이션 (Exxon Chemical Co.; 미국 텍사스주 휴스톤 소재)으로부터 상품명 이그잭트 (EXACT; 등록 상표) 4049 (4.5MI, 0.873 g/cm3); 4011 (2.2MI, 0.888 g/cm3); 4041 (3MI, 0.878 g/cm3); 4006 (10MI, 0.88 g/cm3)으로 구입할 수 있다.
또한, 중간 탄성 섬유층은 무정형 중합체와 섬유의 약 75 중량% 이하, 더욱 바람직하게는 약 50 중량% 이하의 섬유를 차지하는 1종 이상의 다른 중합체의 중합체 블랜드를 포함하는 것으로 여겨진다. 섬유는 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머와 추가의 열가소성 중합체, 바람직하게는 고밀도 및(또는) 더욱 결정질인 폴리올레핀을 포함할 수 있는 것으로 여겨진다. 본 발명에 사용되기에 적합한 폴리올레핀으로는 LLDPE (밀도가 약 0.90 g/cm3 내지 0.92 g/cm3임), LDPE (0.915 g/cm3 내지 0.925 g/cm3임), 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌-비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 등이 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다.
추가의 상업적으로 시판되는 탄성 중합체의 예로는 하이몬트 카탈로이 (Himont CATALLOY) KS350, KS357 및 KS359 등이 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다. 하이몬트 카탈로이 중합체는 무정형 에틸렌 프로필렌 랜덤 공중합체가 주로 반결정질인 고급 프로필렌 단량체/저급 에틸렌 단량체의 연속 매트릭스에 분자로 분산되는, 오게일 (Ogale)에게 허여된 미국 특허 제5,300,365호에 기재된 바와 같은, 올레핀계 다단계 반응기 생성물이다. 또한, 유용한 탄성 수지는 화학식 A-B-A' 또는 A-B (여기서, A와 A'는 각각 폴리(비닐 아렌)과 같은 스티렌계 잔기를 포함하는 열가소성 중합체의 엔드블록이고, B는 공액 디엔 또는 저급 알켄 중합체와 같은 탄성 중합체의 미드블록임)을 갖는 블록 공중합체를 포함한다. A-B-A' 형태의 블록 공중합체는 A와 A' 블록에 대해 서로 상이한 또는 동일한 열가소성 블록 중합체를 가질 수 있고, 본 발명의 블록 공중합체에는 선형, 분지형 및 방사형 블록 공중합체를 포함시키고자 한다. 이러한 관점에서, 방사형 블록 공중합체는 (A-B)m-X (여기서, X는 다관능성 원자 또는 분자이고, 각각 (A-B)m은 X로부터 A가 엔드블록이 되도록 방사됨)를 의미할 수 있다. 방사형 블록 공중합체에서, X는 유기 또는 무기 다관능성 원자 또는 분자이고, m은 X에 본래 존재하는 관능기와 동일한 값을 갖는 정수이다. 보통 3 이상, 종종 4 또는 5이지만 이에 제한되는 것은 아니다. 그러므로, 본 발명에서, 용어 "블록 공중합체"와 특히 "A-B-A" 및 "A-B" 블록 공중합체는 상기 논의된 바와 같은 이러한 고무 블록 및 열가소성 블록을 갖는 모든 블록 공중합체로서, 압출 (예를 들면, 멜트블로운)될 수 있고, 블록의 수가 제한되지 않는다. 탄성 부직 웹은 예를 들면, 탄성 (폴리스티렌/폴리(에틸렌-부틸렌)폴리스티렌) 블록 공중합체로부터 형성될 수 있다. 시판되는 이러한 탄성 공중합체의 예로는, 쉘 케미칼 캄파니 (Shell Chemical Company; 미국 텍사스주 휴스톤 소재)로부터 구입할 수 있는 크라톤 (KRATON) 재료가 있으며, 크라톤 블록 공중합체는 몇가지 상이한 제제로서 사용할 수 있고, 이 중 몇몇은 본원에서 참고 문헌으로 인용되고 있는 미국 특허 제4,663,220호 및 동 제5,304,599호에 제시되어 있다.
탄성 A-B-A-B 테트라블록 공중합체로 이루어진 중합체 또한 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 이러한 중합체는 테일러 (Taylor) 등에게 허여된 미국 특허 제5,332,613호에 논의되어 있다. 이러한 중합체에서, A는 열가소성 중합체 블록이고, B는 실질적으로 폴리(에틸렌-프로필렌) 단량체 유닛으로 수소화된 이소프렌 단량체 유닛이다. 이러한 테트라블록 공중합체의 예로는 쉘 케미칼 캄파니 (미국 텍사스주 휴스톤 소재)로부터 상품명 크라톤으로 구입할 수 있는 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌) 또는 SEPSEP 탄성 블록 공중합체가 있다.
본 발명에 적합하게 사용될 것으로 여겨지는 다른 탄성 재료의 예로는 폴리우레탄 탄성 재료, 예를 들면, 비.에프. 굳리치 앤드 코포레이션 (B.F. Goodrich & Co.) 사에서 시판하는 이스테인 (ESTANE; 등록 상표) 또는 모르톤 티오콜 코포레이션 (Morton Thiokol Corp.) 사에서 시판하는 모르테인 (MORTHANE; 등록 상표), 폴리에스테르 탄성 재료, 예를 들면, 이.아이. 듀폰 드 네모아 앤드 캄파니 (E.I. DuPont De Nemours & Company) 사의 히트랠 (HYTREL; 등록 상표), 종래에는 악조 플라스틱스 오브 안햄 (Akzo Plastics of Arnhem; 네덜란드 소재) 사로부터 시판되었으나 현재에는 디에스엠 오브 시타르드 (DSM of Sittard; 네덜란드 소재) 사로 부터 구입할 수 있는 아르니텔 (ARNITEL; 등록 상표) 등이 포함된다.
중간 부직 웹과 인접하는 층들의 열적 상용성을 향상시키기 위해 탄성 중합체 조성물에 접착제 또는 결합 보조제를 첨가하는 것이 바람직할 수 있다. 적합한 접착제의 예로는 키에퍼 (Kieffer) 등에게 허여된 미국 특허 제4,789,699호에 기재된 것이 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다. 시판되는 접착제의 예로는 헤르큘스 인크 (Hercules Inc.; 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재) 사로부터 시판되는 리갈레즈 (REGALREZ; 등록 상표) 1126, 엑슨 케미칼 캄파니사로부터 시판되는 에스코레즈 (ESCOREZ; 등록 상표) 5300 및 굳이어 테미칼 코포레이션 (Goodyear Chemical Co.; 미국 오하이오주 아크론 소재)사로부터 시판되는 윙택 (WINGTACK; 등록 상표) 95가 있다. 첨가되는 접착제의 양은 중간 탄성 섬유 층에 사용되는 특정한 탄성 중합체와 인접하는 층들을 포함하는 중합체에 따라 달라질 것이다. 탄성 중간 층에 첨가되는 접착제의 양은 달라지지만, 종종 중합체 조성물의 약 5 내지 20 중량%가 바람직하다.
바람직한 실시태양에서, 중간 탄성 부직 웹은 섬유의 메트릭스, 예를 들면 멜트블로운 섬유의 웹을 포함한다. 섬유 탄성 층의 다른 태양은 스펀본드 섬유 및(또는) 기본 중량이 유사한 스테이플 길이 섬유를 포함할 수 있고, 바람직하게는 부직 웹의 기본 중량은 약 10 g/m2 내지 약 100 g/m2이고, 더욱 바람직하게는 약 25 g/m2 내지 약 60 g/m2이다. 선택되는 기본 중량은 필름 및(또는) 외측 부직 층의 회복 물성뿐만 아니라 전체적인 적층물의 기본 중량에 따라 달라질 것이다. 외측 부직 층 및 필름은 모두 연장될 수 있으나 비탄성인 재료이고, 기본 중량이 더 무거운 중간 탄성 섬유 층이 적층물 전체에 탄성 물성을 제공해야 한다. 그러나, 필름 및(또는) 외측 부직 층 또한 탄성이고, 중간 탄성 웹은 전체 적층물의 기본 중량을 덜 포함할 수 있다.
신장성 필름은 단일층 또는 다층 필름을 포함할 수 있다. 또한, 비-다공성이고 미세 다공성인 필름이 본 발명에 사용되기에 적합할 것으로 여겨진다. 필름은 차단물 층을 포함하며 우수한 드레이프 성을 나타내는 것이 바람직하고, 이러한 필름은 기본 중량이 바람직하게는 약 15 g/m2 내지 100 g/m2, 더욱 바람직하게는 약 20 g/m2 내지 60 g/m2이다. 본 발명의 필름을 형성하는 데 사용되는 열가소성 중합체는 단일중합체, 공중합체, 3원공중합체 및 이들의 블랜드를 포함하는 폴리올레핀이지만 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 유연성 폴리올레핀 필름도 본 발명에 사용되기에 적합한 것으로 여겨진다. 단독으로 또는 다른 중합체와의 배합물로서 본 발명에 사용되기에 적합할 수 있는 다른 필름 형성 중합체로는 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트 (EEA), 에틸렌 아크릴산 (EAA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트 (EMA), 에틸렌 노말 부틸 아크릴레이트 (EnBA), 폴리우레탄 (PU), 폴리(에테르-에스테르) 및 폴리(아미드-에테르) 블록 공중합체가 포함된다. 그러나, 탄성 폴리올레핀 중합체, 예를 들면, 에틸렌과 프로필렌의 중합체뿐만아니라 공중합체, 3원공중합체 및 이들의 블랜드, 예를 들면, 탄성 폴리올레핀과 에틸렌-프로필렌 공중합체 블렌드가 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 한 태양에서, 필름은 예를 들면 바람직하게는 WVTR이 300 g/m2/일 이상, 더욱 바람직하게는 WVTR이 800 g/m2/일 또는 1500 g/m2/일을 초과하는 미세다공성 필름을 포함하는 통기성 차단물을 포함할 수 있다. 통기성 미세다공성 필름은 당업계에 공지된 임의의 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 통기성 차단 필름은 열가소성 중합체와 충전제를 포함하는 연신된 충전된 필름을 포함할 수 있다. 이러한 (또한 이외의) 성분은 함께 혼합되고, 가열된 후 단일층 또는 다층 필름으로 압출될 수 있다. 충전된 필름은 당업계에 공지된 다양한 필름 형성 방법의 임의의 방법, 예를 들어, 캐스트 또는 블로운 필름 장치를 사용하여 제조될 수 있다. 열가소성 중합체 및 충전제는 적어도 한 방향으로 연신되어 필름 게이지 또는 두께가 감소되고, 크기가 동일한 미세다공의 망상 구조가 형성되어 요구되는 정도의 통기성이 성취될 수 있다. 본 발명에 사용되기에 적합한 통기성 차단 필름의 예는 본원에서 참고 문헌으로 인용되고 있는 1995년 6월 22일자로 출원되어 맥코마크 (McCormack)에게 허여된 국제 공개 제95/16562호, 1996년 6월 27일자로 출원되어 맥코마크 등에게 하여된 동 제96/19346호, 1996년 10월 1일자로 출원되어 맥코마크 등에게 허여된 미국 특허 출원 제08/722,726호, 1997년 6월 26일자로 출원되어 맥코마크 등에게 허여된 동 제08/043,147호, 1997년 6월 25일자로 출원되어 맥코마크 등에게 허여된 동 제08/882,712호, 1997년 4월 25일자로 출원되어 그왈트니 (Gwaltney) 등에게 허여된 동 제08/883,164호, 1998년 7월 24일자로 출원되어 쇼버 (Shawver) 등에게 허여된 동 제09/122,326호, 1997년 9월 15일자로 출원되어 쇼버등에게 허여된 고속 우편 제RB879664401US에 기재되어 있다. 이러한 필름은 연신되기에 앞서, 기본 중량이 바람직하게는 약 100 g/m2 미만, 더욱더 바람직하게는 약 60 g/m2 미만이다. 다층 필름을 연신함에 따라 기본 중량은 바람직하게는 60 g/m2 미만, 더욱더 바람직하게는 약 15 내지 35 g/m2이다. 적합한 필름은 또한 다층 필름, 예를 들면, 동시 압출에 의해 형성되는 것을 포함할 수 있다 (본원에서 참고 문헌으로 인용되고 있는 미국 특허 제4,522,203호, 동 제4,494,629호 및 동 제4,734,324호에 개시된 다층 필름 형성 방법의 예를 참고).
외층은 탄성 중간 웹으로 적층될 수 있는 신장성 섬유 재료를 포함할 수 있다. 외층은 예를 들면, 신장성 부직 재료, 망상 직물, 스크림, 성긴 편물, 탄성 복합재료 및(또는) 그 밖의 유사한 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는 직물은 본질적으로 신장될 수 있거나, 또는 신장성이고(거나) 탄성이 되도록 처리되고 의복과 같은 촉감 및 드레이프를 또한 갖는 열가소성 섬유의 1개 이상의 층을 포함할 수 있다. 신장성이고(거나) 탄성인 재료의 적합한 예는 본원에서 참고 문헌으로 인용되고 있는 모르만 (Morman) 등에게 허여된 미국 특허 제4,965,122호, 동 제5,114,781호 및 동 제5,336,545호, 반데르 비엘렌 (Vander Wielen) 등에게 허여된 동 제4,720,415호, 키에퍼 등에게 허여된 동 제4,789,699호, 테일러 (Taylor) 등에게 허여된 동 제5,332,613호, 콜리에 (Collier) 등에게 허여된 동 제5,288,791호, 위즈네스키 (Wisneski) 등에게 허여된 동 제4,663,220호, 쇼버 등에게 허여된 동 제5,540,976호, 드지오 (Djiaw) 등에게 허여된 유럽 특허 제0,712,892 A1호, 쇼버 등에게 허여된 미국 특허 출원 제08/603,961호 및 레비 (Levy) 등에게 허여된 동 제08/674,365호에 기재되어 있다. 열가소성 중합체의 조성물은 요구되는 물성, 예를 들면, 탄성, 촉감 및 인장 강도, 비용 등을 갖는 재료를 성취할 수 있도록 선택될 수 있다. 또한, 외측 부직 층은 예를 들면, 엠보싱, 수꼬임, 기계적 연화, 인쇄, 정전기 방지 처리와 같은 처리가 되거나 또는 요구되는 미관상 및(또는) 기능적 특성을 성취하기 위한 다른 방식으로 처리될 수 있다.
본 발명의 탄성 적층물 내에 다양한 보기 좋은 패턴, 예를 들면, 유아용 기저귀의 외측 커버에 적합한 패턴을 엠보싱할 수 있다. 결합 및(또는) 엠보싱 패턴의 예는 도 4 및 도 5를 참고로 하여 제시될 수 있다. 예를 들어, 1996년 12월 17일자로 출원된 미국 특허 출원 제08/754,419호에 기재된 것과 같은 다른 결합 패턴이 본 발명과 연관되어 사용될 수 있다. 이러한 관점에서, 본 발명의 적층물은 더 명확하고 고급의 패턴 결합을 나타냄이 발견되었다. 또한 우수한 드레이프 및 박리 강도를 제공하면서 우수한 패턴을 성취할 수 있다. 본 발명의 적층물은 500 g 및 1000 g도 초과하는 박리 강도를 나타낸다. 또한 이러한 박리 강도를 성취하면서 약 1 내지 7 cm의 드레이프를 갖는 탄성 적층물을 형성할 수 있다. 한 실시태양에서 외층은 상면에 패턴이 인쇄되어 있고(거나) 내부가 엠모싱된 넥 폴리프로필렌 스펀본드 섬유의 8 내지 35 g/m2의 웹을 포함할 수 있다.
또한, 섬유 및(또는) 필름을 포함하는 중합체 조성물은 요구되는 특성을 성취하기 위해 임의로 1종 이상의 안정화제, 첨가제 또는 다른 재료를 포함할 수 있다. 바람직하게는 조성물은 산화방지제, 예를 들면, 입체장애된 페놀 안정화제를 포함할 수 있다. 시판되는 산화방지제의 예로는 시바 스페셜티 케미칼즈 (Ciba Specials Chemicals; 미국 뉴욕주 테리타운 소재) 사의 이르가녹스 (IRGANOX) E 17 (α-토코페롤) 및 이르가녹스 1076 (옥토데실 3,5-디--tert-부틸-4-히드록시히드로신나메이트)가 포함되지만 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 필름 형성 공정, 연신 및 임의의 이후 적층 단계에 상용될 수 있는 다른 안정화제 또는 첨가제가 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들면, 용융 안정화제, 공정 안정화제, 내열제, 내광제, 가열 노화 안정화제 및 당업자에게 공지된 그 밖의 첨가제와 같은 추가의 첨가제가 필름에 요구되는 물성을 부여하기 위해 가 첨가될 수 있다. 일반적으로, 포스파이트 안정화제 (즉, 이르가포스 168 (IRGAFOS 168; 시바 스페셜티 케미칼즈 (미국 뉴욕주 테리타운 소재)사 제품) 및 도버포스 (DOVERPHOS; 도버 케미칼 코포레이션 (Dover Chemical Corp.; 미국 오하이오주 도버 소재)사 제품)가 우수한 용융 안정화제인 반면, 입체장애된 아민 안정화제 (즉, 시마소르브 944 및 119 (CHIMASSORB; 시바 스페셜티 케미칼즈 사 제품)는 우수한 내열제 및 내광제이다. 1종 이상의 상기 안정화제의 혼합물을 포함하는 일군의 안정화제, 예를 들면, B900이 시바스페셜티 케미칼즈사로부터 시판되고 있다.
본 발명의 또 다른 태양과 도 2를 참고하여, 통기성 차단 적층물 (21)은 각각 필름 (22)의 측면에 결합되어 있는 대향하는 탄성 멜트블로운 섬유 층 (24a) 및 (24b)를 갖는 차단 필름 (22)를 포함할 수 있다. 외측 부직포 층 (26a) 및 (26b)는 탄성 멜트블로운 섬유 층 (24a) 및 (24b)에 결합되는데, 예를 들면, 층들은 점결합될 수 있다. 대향하는 층 (26a) 및 (26b) 뿐만 아니라 (22a) 및 (24b)는 서로 동일하거나 상이한 재료를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 차단 적층물을 형성하는 공정 라인의 개략도이다. 도 3에서, 필름 (105)는 상기 기재된 바와 같이 캐스트 또는 블로운 유닛과 같은 필름 압출 장치 (100)으로부터 형성될 수 있다. 전형적으로 장치 (100)은 1종 이상의 중합체 압출기 (102)를 포함한다. 연신되지 않은 필름 (105)는 한 쌍의 닙 롤 또는 냉각 롤러 (104) (1개는 패턴이 있어 새로 형성되는 필름 (105)에 엠보싱된 패턴을 부여함)로 압출된다. 연신되지 않은 필름의 기본 중량은 바람직하게는 약 50 g/m2 내지 약 100 g/m2이다. 그러나, 당업자들은 연신되지 않은 필름의 기본 중량은 요구되는 연신된 필름의 기본 중량, 연신비 및 다른 인자를 기준으로 함을 이해할 것이다. 상기에 명시된 바와 같이, 연신했을 때 통기성 필름을 얻기 위해 충전제를 필름 압출물에 첨가할 수 있다.
연신되지 않은 필름 (105)는 필름 압출 장치 (100)으로부터 마샬 앤드 윌리암스 캄파니 (Marshall & Williams Company; 로드 아일랜드 소재)와 같은 공급자로부터 구입할 수 있는 기계방향 배향기인 필름 연신 유닛 (106)으로 향한다. 장치 (106)은 연신되지 않은 필름 (105)를 필름 (105)가 공정을 따라 이동하는 방향인 필름의 기계방향으로 연신 및 얇게하는 다수의 예열 및 연신 롤러를 갖는다. 필름은 단독 또는 다수의 분리된 연신 작업으로 연신될 수 있다. 도 3에서, 가열된 롤러 (108a) 및 (108b)는 예열 롤러로서 작용할 수 있다. 서행 롤 (110)은 가속 롤 (112)보다 느린 원주 속도로 이동될 수 있다. 인접한 롤러의 서로 상이한 속도가 필름 (105)를 연신한다. 필름 (115)를 연신한 후, 1개 이상의 가열된 롤러, 예를 들면, 가열된 어닐링 롤러 (114)에 의해 약간 수축시키고(거나) 추가로 가열 또는 어닐링할 수 있다. 필름 연신 유닛 (106)을 빠져나온 후, 연신된 필름 (115)는 바람직하게는 최고 기본 중량이 대략 50 g/cm2, 더욱 더 바람직하게는 약 15 내지 약 35 g/m2이다.
연신된 필름 (115)는 탄성 무정형 중합체 섬유 웹과 1개 이상의 외측 부직 층 (22)에 연결되어 필름/부직 적층물 (125)를 형성한다. 도 3에서, 통상적인 부직 웹 형성 장치 (111), 예를 들면, 멜트블로운기 및 제2의 통상적인 부직 웹 형성장치 (110), 예를 들면, 스펀본드기가 탄성 멜트블로운 층 (121)을 형성하는 데 사용될 수 있고 외측 부직 층 (122)가 겹쳐진다. 기본적으로 연속적인 긴 스펀본드 섬유 (112)는 형성 와이어 (114) 상에 결합되지 않은 웹 (116)으로 놓여진 후 한 쌍의 압착 및(또는) 결합롤 (118)로 보내어져 이후의 가공을 위한 충분한 일체성이 부여된다. 스펀본드 섬유는 예를 들면 도 4에 제시된 바와 같은 s-짜임 패턴을 갖는 통기성결합 (through air bonding) 또는 점결합될 수 있다. 일단 필름 (115)가 목적하는 데로 얇아지고 탄성 무정형 중합체 섬유 웹 (121)과 외층 (122)가 형성되면, 층들은 한 쌍의 결합 또는 적층 롤 (116)을 사용하여 서로 합쳐지고 적층될 수 있다. 결합 롤 (116)은 바람직하게는 가열되고 1개 이상의 롤이 패턴화되어 생성되는 적층물 (125)의 소정의 결합 표면에 목적하는 결합 패턴을 제공할 수 있다. 적층물 (126)의 최고 결합점 표면적은 일반적으로 전체 표면적의 약 50%를 초과하지 않고, 바람직하게는 약 5% 내지 약 30%이다. 다수의 결합 패턴이 사용될 수 있다. 예로서, 유아 용품 패턴이 도 5에 제시되어 있다. 일단 적층물 (125)가 결합 또는 적층 롤 (116)을 빠져나오면, 권취롤 (120)에 감길 수 있다. 별법으로, 적층물 (125)는 이후의 가공 및(또는) 전환을 위해 연속적으로 배열될 수 있다.
본 발명의 차단 적층물은 보호 덮개, 감염 제어 제품, 개인 위생 용품, 가먼트 및 차단 물성 및 적합성을 필요로하는 그 밖의 용품의 제조에 사용되고(거나) 이러한 용품의 성분을 포함할 수 있다. 예를 들면, 차단 적층물은 기저귀 또는 성인용 요실금자용 가먼트 또는 수술용 가운에서의 배면 시트 또는 외측 커버로서 사용될 수 있다.
시험
히드로헤드 (Hydrohead): 직물의 액체 차단 물성은 히드로헤드 시험으로 측정한다. 히드로헤드 시험은 액체가 섬유를 뚫고 지나가기 전까지 직물이 견디는 액체의 높이 또는 액체의 압력 (mbar 단위)을 측정하는 것이다. 히드로헤드 계측값이 높은 직물은 히드로헤드가 낮은 직물에 비해 액체투과에 대한 더 우수한 차단력을 갖는 것으로 규정된다. 히드로헤드는 연방 시험 표준 191 A의 방법 5514에 따라 수행될 수 있다. 본원에 인용된 히드로헤드 자료는 상기 페데랄 테스트 스탠다드와 유사하게 시험하되, 하기와 같이 변형하여 얻어진 것이다. 말로 엔터프라이즈 인크 (Marlo Enterprises Inc.; 미국 노쓰캐롤라이나주 콩코드 소재)사로부터 구입할 수 있는 히드로헤드 시험기를 사용하여 히드로헤드를 측정하였다. 시편을 표준 수 압력 (실제 물의 컬럼을 사용하는 것과는 반대됨)으로 만들고, 3개의 분리된 영역에서 직물의 표면상에 누출이 나타날 때까지 일정하게 압력을 증가시켰다. (클램프에 인접한 선단에서의 누출은 무시하였다.) 지지되지 않는 직물, 예를 들면, 얇은 필름은 지지되어 시료의 전파열이 방지될 수 있다.
용융 지수: 제시된 일군의 조건하에 중합체의 점도를 측정하여 용융 지수를 결정하였다. MI는 측정 시간 동안 특정 부하 또는 비속도 하에 디멘션을 알고 있는 모세관으로부터 흘러나오는 재료의 중량으로 표현되며 ASTM 시험 1238-90b에 따라 190℃와 2160 g의 부하에서 그램/10분 단위로 측정되었다.
WVTR: 시료의 수증기 전송율 (WVTR)은 ASTM 스탠다드 E96-80에 따라 계산하였다. 직경이 3 인치인 원형의 시료를 시험 재료로부터 절단하였고, 대조군은 훽스트 셀라네즈 코포레이션 (Hoechst Celanese Corporation; 미국 뉴저지주 솜머빌 소재)사 제품인 셀가드 (CELGARD; 등록 상표) 2500 필름 조각이었다. 셀가드 2500 필름은 미세다공성 폴리프로필렌 필름이다. 각각의 재료로부터 3개의 시료를 준비하였다. 시험 접시는 트윙-알버트 인스트루먼트 (Thwing-Albert Instrument; 미국 펜실바니아주 필라델피아 소재)사 제품 번호 60-1 배이포미터 팬 (Vapometer pan)이었다. 물 100 ml를 각각의 배이포미터 팬에 쏟아 붓고 시험 재료와 대조 재료의 개별 시료들을 각각의 팬의 개방된 상면을 가로질러 놓았다. 가장자리의 나사를 조여 팬의 모서리를 따라 봉하고, 관련된 시험 재료 또는 대조 재료를 노출 면적이 대략 33.17 cm2이고 직경이 6.5 cm인 원형의 주변 분위기에 노출시켰다. 팬을 강제 공기 오븐 내에서 37℃ (100 °F)에서 또는 평형화 될 때까지 1 시간 동안 두었다. 오븐은 수증기가 내부에 축적되는 것을 방지하는 외부 공기 순환기가 구비된 항온 오븐이었다. 적합한 강제 공기 오븐은 예를 들면, 블루 엠. 일레트릭 캄파니 (Ble M. Electric Company; 미국 일리노이주 블루 아일랜드 소재) 사 제품인 블루 엠. 파워-오-마틱 (Blue M. power-O-Matic) 60 오븐이다. 평형이 완결됨에 따라, 팬을 오븐에서 꺼내어 중량을 측정한 후 즉시 오븐에 다시 넣었다. 예비 시험 수증기 전달율 값은 하기 수학식 I에 따라 계산하였다.
오븐 내부의 상대 습도를 따로 제어하지 않았다.
미리 제시된 37℃ (100 °F)와 주변 상대 습도의 일군의 조건하에, 셀가드 2500 대조군의 WVTR은 5000 g/m2/24 시간이었다. 따라서, 대조 시료는 각각의 시험에서 시험되었고 예비 시험 값을 하기 수학식 II를 사용하여 제시된 조건으로 보정하였다.
박리 시험: 박리 또는 탈적층 시험에서, 적층물을 적층물의 층을 잡아 당겨 분리하는 인장력에 대해 시험하였다. 박리 강도 값은 특정 너비의 직물, 클램프 턱 너비 및 일정한 연장 속도를 사용하여 측정하였다. 필름 면을 갖는 시료에 대해, 필름이 시험 도중 찢어지는 것을 방지하기 위해 시료의 필름 면을 차폐 테잎 또는 다른 적합한 재료로 덮었다. 차폐 테잎은 적층물의 오직 한 면 상에만 존재하기 때문에 시료의 박리 강도에 기여하지 않는다. 시험에서 각각의 턱이 시료와의 접촉면을 가져 재료를 동일한 평면에 일반적으로 출발점에서 2 인치 간격으로 수직으로 유지하는 2개의 턱을 갖는 클램프 2개를 사용하였다. 시료의 크기는 너비가 4 인치로, 이는 충분한 시료 길이로 탈적층시키는 데 필요한 최대한의 너비이다. 턱에 대면하는 크기는 높이가 1 인치이고, 너비가 4 인치 이상이며, 일정한 연장 속도는 300 mm/분이었다. 시료를 손으로 충분히 잡아당겨 클램프에 고정시키고, 클램프를 특정 연장 속도로 이동시켜 적층물을 잡아당겼다. 시료 시편을 2개 층 사이에서 180°로 잡아 당겨 분리하고, 박리 강도를 부가된 평균 피크로서 그램 단위로 제시하였다. 힘의 측정은 적층물 16 mm를 잡아당겨 분리했을 때 시작하여 총 170 mm가 탈적층될 때까지 계속하였다. 신테크 코포레이션 (Sintech Corporation; 미국 27513 노쓰캐롤라이나주 크래이, 디알. 쉘돈 1001 소재) 사 제품인 신테크 2 시험기, 인스트론 코포레이션 (Instron Corporation; 미국 02021 메사추세츠주 캔톤 워싱톤 스트리트 2500 소재) 사 제품인 인스트론 모델 TM 또는 트윙-알버트 인스트루먼트 캄파니 (Thwing-Albert Instrument Co.; 미국 19154 펜실바니아주 필라델피아 듀톤 로드 10960 소재) 사 제품인 트윙-알버트 모델 인텔렉트 (INTELLECT) II를 이 시험에 사용할 수 있다. 3개 시편의 평균 값으로 결과를 제시하였고 횡방향 (CD) 또는 기계방향 (MD)로 시편의 박리강도 측정을 수행할 수 있다.
드레이프: 드레이프 경직도 시험으로 직물 자체의 중량하에 캔틸레버 (cantilever) 휨 원리를 사용하여 직물의 밴딩 길이를 측정하였다. 숫자가 클수록 더 경직성인 직물을 의미한다. 밴딩 길이가 직물 중량과 직물 경직성의 상호 작용의 척도이다. 2.54 cm (1 인치) ×20.3 cm (8 인치) 직물 조각을 12 cm/분 (4.75 인치/분)으로 그의 긴 치수에 평행한 방향으로 살짝 늘어뜨려, 수평 표면의 가장자리로부터 앞선 가장자리를 돌출시킨다. 돌출된 길이를 시편의 팁 (tip)이 그의 자체 중량하에, 플랫폼의 가장자리에 대해 직물의 팁과 만나는 선이 수평과 41.5°의 각을 이루는 위치로 압착될 때 측정한다. 드레이프 경직성은 0.5 ×밴딩 길이로 계산한다. 각각의 직물의 총 5개의 시료를 취해야 한다. 이러한 방법은 직물의 길이가 다른 (더 긴) 것을 제외하고는 ASTM 표준 시험 D-1388에 따른 것이다. 사용한 시험 장비는 테스팅 머신스 인크 (Testing Machines Inc.; 미국 11701 뉴욕주 아미티빌 배이뷰 애비뉴 400 소재) 사 제품인 캔틸레버 밴딩 테스터 모델 (Cantilver Bending Tester Model) 79-10이다. 대부분의 시험에서와 같이, 시료는 시험에 앞서 ASTM 조건 (상대 습도 65 ±2%, 22℃ ±1℃ (72 ±2°F)) 또는 TAPP 조건 (상대 습도 50 ±2%, 22℃ ±1℃ (72 ±1.8°F))로 처리된다.
실시예 1
하기의 조성 (중량%)을 갖는 화합물로부터 종래의 필름 캐스팅 방법으로 필름을 압출하였다 (슈퍼코팅된 탄산 칼슘 (평균 입자 크기 1 미크론, 잉글리쉬 차이나 클레이 오브 아메리카 (English China Clay of America; 미국 알라바마주 실라코가 소재)사 제품) 47%, 어피니티 (AFFINITY) PL-1280 (에틸렌-1-옥텐 공중합체, 밀도 0.90 g/cm3, MI 5, 다우 플라스틱스 (Dow Plastics; 미국 텍사스주 프리포트 소재)사 제품) 53%, B900 안정화제 블랜드 (시바 가이기 코포레이션 (Ciba-Geigy Corp.; 미국 뉴욕주 테리타운 소재)사 제품) 2000 ppm. 압출된 필름은 두께가 대략 1.5 mils이었다. 이후 필름을 예를 들면 마샬 앤드 윌리엄스 캄파니사로부터 시판되는 기계방향 배향기 (MDO)를 사용하여 연신하여 통기성이 되게 하였다. 예열 및 연신 롤은 71.1℃ (160°F)에서, 어닐링 롤은 실온 및 82.2℃ (180 °F)에서 필름 주입 속도는 50 (분 당 피트; fpm)이고, 배출 속도는 200 fpm으로 하여 4배의 연신비 (본래 필름 길이의 300%가 신장됨)를 제공하였다. 이어서 배향된 필름을 그 위에 멜트블로운 층을 미리 도포한 넥 스펀본드에 일렬로 열적층시켰다. 결합제 온도 제어기를 앤빌 (매끈한 강철롤)에서는 대해 82.2℃ (180°F)로 맞추고 C-스타 패턴롤에 대해서는 121.1℃ (250°F)로 맞추었다. 사용한 스펀본드는 17 g/m2의 와이어 직조 패턴 결합된 프로필렌 단일중합체로서, 45% 넥킹되고, 다우 (Dow)사로부터 인게이지 (ENGAGE; 등록 상표) 52800.02 수지 (MI 30, 밀도 0.870 g/cm3)으로 구입할 수 있는 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머를 포함하는 멜트블로운 섬유웹 17 g/m2에 겹쳐놓았다. 결합제 닙 (nip)에서, 필름은 앤빌롤과 접촉하며, 멜트블로운 섬유는 필름과 스펀본드 섬유 사이에, 스펀본드 섬유는 패턴롤에 접해있다. 생성된 적층물은 보기 좋은 명확한 패턴을 가졌다. 박리 강도를 MD 384.5 g, CD 308.2에서 측정하였고, WVTR은 790 g/m2/24시이었다. 적층물은 또한, 바람직한 탄성 거동을 나타내었다. CD로 출발 길이의 150%까지 연장되었을 때, 제1 연장 사이클에서 130%까지의 연신력은 657 g/3 인치 너비이고, 제2 사이클에서 130%에서의 수축력은 130 g/3 인치 너비이었다.
실시예 2
탄성 필름 층, 섬유 탄성 멜트블로운 결합 층, 및 CD로 신장성 부직포 외층을 포함하는 3개 층의 탄성 차단 적층물을 제조하였다. 탄성 필름 (12)는 1.0 mil 비다공성 필름 형태인, 콘솔리데이티드 써모플라스틱스 캄파니 (Consolidated Thermoplastics Company; 미국 위스콘신주 치페와 포스 소재)사의 XMAX264.0이었다. 탄성 중간층은 폴리에틸렌 엘라스토머, 어피니티 58200.02로부터 제조한 30 g/m2의 멜트블로운 웹이었다. 수지의 용융 지수는 30이고 밀도는 0.87 g/cm3이었다. 부직, CD로 신장성 지지층은 기본 중량이 33.9 g/m2인 36%의 넥연신된, 일렬의 폴리프로필렌/폴리에틸렌 이성분 스펀본드를 포함하였다. 폴리프로필렌은 엑슨 케미칼 캄파니 (Exxon Chemical Company; 미국 텍사스주 휴스톤 소재)사의 에스코렌 (ESCORENE; 등록 상표) PD 3445이었고, 폴리에틸렌은 다우 6831이었다. 3개 층을 57℃ (135 °F)와 닙 압력 약 30 psi (206.9 kPa), 3 미터/분 미만의 속도에서 EHP결합 패턴을 사용하여 열점 결합하였다. 적층 섹션의 76.2 mm (MD) ×152.4 mm (CD)를 304.8 mm 길이까지 신장시켰다. 바이어스력을 제거함에 따라, 적층물의 최종 길이는 109.5 mm가 되었다. 적층물의 CD/MD 박리 강도는 약 2000 그램이었고 드레이프 값은 2 내지 4 cm의 범위이었다.
본 발명은 그의 특정 실시태양에 관해 기재되었지만, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어나지 않고 다양한 변형 및 개선이 있을 수 있음을 당업자는 이해할 것이다. 그러므로 이러한 모든 변형, 개선 및 첨부된 청구항들에 포함되는 다른 변화들도 첨부된 청구항에 포함시키고자 한다.

Claims (20)

  1. 신장성 중합체 차단 필름,
    신장성 열가소성 중합체 부직포 외층, 및
    무정형 중합체 섬유를 포함하는, 상기 차단 필름과 상기 신장 부직포 외층 모두에 결합되는 탄성 중간 부직웹
    을 포함하는 탄성인 필름 적층물.
  2. 제1항에 있어서, 상기 탄성 섬유 웹이 기본 중량이 약 8 g/m2 내지 100 g/m2인 탄성 멜트블로운 섬유 웹을 포함하는, 박리 강도가 200 g을 초과하는 필름 적층물.
  3. 제2항에 있어서, 상기 신장성 부직포 외층이 넥 부직포 (necked nonwoven fabric)를 포함하는 필름 적층물.
  4. 제2항에 있어서, 상기 신장성 부직포 외층이 가역적 넥 부직포를 포함하는 필름 적층물.
  5. 제2항에 있어서, 상기 신장성 중합체 차단 필름을 구성하는 중합체가 탄성 중합체이고 상기 필름이 탄성인 필름 적층물.
  6. 제2항에 있어서, 상기 신장성 부직포 외층이 탄성 부직 웹을 포함하는 필름 적층물.
  7. 제4항에 있어서, 상기 탄성 멜트블로운 섬유 웹의 기본 중량이 약 34 g/m2 미만인 필름 적층물.
  8. 제1항에 있어서, 상기 탄성 중간 부직웹이 밀도가 약 0.86 g/cm3 내지 약 0.89 g/cm3인 폴리에틸렌 엘라스토머를 포함하는 필름 적층물.
  9. 제2항에 있어서, 상기 탄성 중간 부직웹이 밀도가 약 0.86 g/cm3 내지 약 0.89 g/cm3인 폴리에틸렌 엘라스토머와 밀도가 0.90 g/cm3를 초과하는 제2 폴리에틸렌의 블렌드를 포함하는 필름 적층물.
  10. 제8항에 있어서, 상기 신장성 부직포 외층이 넥 부직포를 포함하고, 상기 신장성 중합체 차단 필름이 WVTR이 300 g/m2/24시간을 초과하는 탄성 충전 필름을 포함하는 필름 적층물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 차단 필름의 WVTR이 800 g/m2/24시간을 초과하는 필름 적층물.
  12. 제11항에 있어서, 상기 탄성 중간 부직웹이 폴리올레핀 섬유의 웹을 포함하는 필름 적층물.
  13. 제12항에 있어서, 상기 탄성 중간 부직웹이 멜트블로운 섬유웹을 포함하는 필름 적층물.
  14. 제13항에 있어서, 상기 중간 부직웹의 기본 중량이 약 34 g/m2 미만인 필름 적층물.
  15. 제13항에 있어서, 상기 차단 필름이 미세다공성 필름을 포함하는 필름 적층물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 차단 필름이 폴리올레핀 중합체를 포함하고, 상기 신장성 외측 부직포층이 폴리올레핀 중합체를 포함하는, 박리 강도가 500 g을 초과하는 필름 적층물.
  17. 제16항에 있어서, 상기 차단 필름이 폴리에틸렌 중합체와 충전제를 포함하고 상기 충전제에 근접한 위치에 빈 공간이 있는 필름 적층물.
  18. 제16항에 있어서, 상기 차단 필름이 폴리프로필렌 중합체와 충전제를 포함하고 상기 충전제에 근접한 위치에 빈 공간이 있는 필름 적층물.
  19. 제16항에 있어서, 상기 탄성 중간 부직웹이 밀도가 약 0.86 g/cm3 내지 약 0.89 g/cm3인 폴리에틸렌 엘라스토머를 포함하는 필름 적층물.
  20. 제16항에 있어서, 상기 탄성 중간 부직웹이 밀도가 약 0.86 g/cm3 내지 약 0.89 g/cm3인 폴리에틸렌 엘라스토머와 밀도가 0.90 g/cm3를 초과하는 제2 폴리에틸렌의 블렌드를 포함하는 필름 적층물.
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