KR100573642B1 - 향상된 인성을 가진 안정한 통기성 필름 및 그의 제조 방법 - Google Patents

향상된 인성을 가진 안정한 통기성 필름 및 그의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 배향 방향을 가로지르는, 예외적인 인성을 갖는 일축으로 배향된 미공질의 통기성 필름에 관한 것이다. 이러한 필름은 미립상 충전제 및 "수퍼 터프 (super tough)", "넥스트 제너레이션 (next generation)" 등의 상품명으로 기재되고 있는, 에틸렌과 1종 이상의 C4-C8 α-올레핀 단량체의 공중합체를 포함하는 비탄성 재료를 포함하며, "새로운" 또는 "향상된" 촉매계 또는 메탈로센 또는 유사한 단일 부위 촉매를 사용하여 제조된다. 또한, 본 발명의 제조 방법을 개시한다.
일축 배향, 통기성, 충전제, 에틸렌과 C4-C8 올레핀 단량체의 공중합체

Description

향상된 인성을 가진 안정한 통기성 필름 및 그의 제조 방법{Stable and Breathable Films of Improved Toughness and Method of Making the Same}
＜발명의 분야＞
본 발명은 에틸렌 및 1종 이상의 C4-C8-올레핀의 공중합체를 이용하는 통기성 열가소성 필름에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그러한 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
＜발명의 배경＞
본 발명은 통기성 열가소성 필름에 관한 것이다. 이 재료는 특히 한정된 사용 및 일회용 품목 분야에서 폭넓은 용도를 갖는다.
필름은 한정된 사용 또는 일회용 품목에 차단성을 제공하는데 전통적으로 사용되어 왔다. 한정된 사용 또는 일회용이란, 제품 및(또는) 부품이 단지 적은 횟수 또는 가능하게는 단지 1회 사용 후 폐기되는 것을 의미한다. 이러한 제품의 예로서는, 외과 수술용 및 건강 보호 관련 제품, 예를 들어 외과 수술용 드레이프 및 가운, 일회용 작업복, 예를 들어 커버롤스 및 실험실용 코트 및 신체 보호용 흡수성 제품, 예를 들어 기저귀, 배변 연습용 속팬츠, 실금용 의류, 생리대, 붕대, 와이프를 들 수 있으나, 이것으로만 한정되지는 않는다. 유아용 기저귀 및 성인 실금용 제품과 같은 신체 보호용 흡수성 제품에서, 필름은 신체 배설물이 의류, 침구 및 기타 사용 환경 주위의 다른 측면을 오염시키는 것을 막기 위한 목적을 갖는 외부 커버로서 사용된다. 병원 가운을 비롯한 보호용 의류 영역에서 필름은 착용자와 환자 사이의 미생물 교차 교환을 방지하는데 사용된다.
이들 필름은 효과적인 차단층일 수 있지만, 이들은 표면이 평활하고, 매끄럽거나 또는 끈적끈적한 느낌이기 때문에 미관상 만족스럽지는 않다. 또한, 이러한 섬유는 가시적으로 편평하고 "가소성 (plasticy)"이어서, 의복 용도 및 이들이 사람의 피부와 접촉하는 다른 용도에서 덜 바람직하게 된다. 이들 품목이 촉각 및 시각적 관점에서 모두 보다 천과 유사한 경우 더욱 바람직할 것이다. 예를 들어, 종래의 천 내의의 촉감 및 외관을 갖는 유아용 기저귀가 뛰어난 제품으로 인식되고, 몇몇 경우에는 이들이 미관상의 이유로 외부 의류로 덮여져야 할 필요가 있다고 여겨지는 경향을 극복할 수 있다. 옷과 유사한 성인 실금용 제품은 실금자 개인의 자기 이미지를 개선시킬 수 있다. 또한, 보다 옷과 유사한 격리 가운은 환자들에게 병원 환경이 보다 덜 이질적이고, 덜 위협적이게 느끼도록 돕고 착용자의 안락함을 증가시킨다. 보다 양호한 착용감 및 안락함을 제공하기 위하여 보다 많은 탄성을 제공하는 외부 커버 재료를 제조할 수 있는 필름을 갖는 것이 또한 바람직하다.
필름의 적층법을 사용하여 액체 불투과성이고 외관 및 질감에 있어서 다소 천과 유사한 재료를 만들어 왔다. 일회용 기저귀 상의 외부 커버는 단지 일례일 뿐이다. 이와 관련하여, 공동 양도된 1989년 4월 4일자 미국 특허 제4,818,600호 및 1988년 2월 16일자 미국 특허 제4,725,473호를 참고할 수 있다. 외과 수술용 가운 및 드레이프는 다른 예이다. 이와 관련하여서는, 공동 양도된 1983년 4월 5일자 미국 특허 제4,379,102호를 참조한다.
상기 적층법에서 필름의 주된 목적은 차단성을 제공하는 것이다. 또한, 상기 라미네이트가 수증기를 투과시킬 수 있는 능력을 갖도록 통기성일 필요가 있다. 이러한 통기성 또는 미공질 필름의 라미네이트로부터 제조된 의복은 수증기 농도를 감소시켜 결과적으로 의복 품목 바로 아래의 피부 수화를 감소시킴으로써 착용하기 보다 편안하다. 그러나, 통기성 필름의 기공 크기는 특히 화학 증기 침투가 착용자에게 오염 위험을 주는 보호용 의류 용도에서 너무 크다.
통기성의 미공질 필름을 얻는 종래의 방법은 충전제를 함유하는 열가소성 필름을 연신시키는 것이었다. 연신 과정 동안 충전제 입자에 의해 미세 공극이 생성된다. 필름은 대개 그들의 인발 공정 전에 가열되어 필름을 보다 가소성이거나 가단성으로 만든다. 또한, 이러한 인발 또는 연신은 필름내 분자 구조를 배향시켜 필름의 강도 및 내구성을 증가시킨다. 연신에 의한 분자 배향은 내구성을 향상시키는데 바람직하다.
필름은 기계 방향 또는 횡단 기계 방향으로 연신될 수 있다. 필름을 너비 방향으로 신장시키기 위해서는 힘을 필름의 연부에 가해야 하기 때문에 횡단 기계 방향으로 필름을 연신시키는 것은 특별하게 시도되고 있다. 텐터 프레임이 통상적으로 사용된다. 반대로, 기계 방향으로 필름을 연신시키는 것은 비교적 용이하다. 필름이 가열되거나 가소성인 상태인 동안 두개의 롤러 사이의 인발 또는 속도비를 증가시키는 것만이 필요할 뿐이다. 그러나, 기계 방향 또는 횡단 기계 방향으로의 일방향으로 연신된 필름은 내구성에 문제가 있다. 일방향 연신은 연신된 방향에 단 하나의 분자 배향만을 초래한다. 그 결과 필름 디멘션을 따라 쉽게 찢어지거나 분리되는 필름이 형성된다. 예를 들어, 기계 방향으로 배향된 필름은 기계 방향을 따라 분리되거나 찢어지는 경향이 있다. 또한, (기계 방향으로 연신된) 필름의 인장 특성은 기계 방향에서는 극적으로 상승하나, 횡단 기계 방향에서의 인장 강도는 기계 방향의 인장 강도 보다 상당히 낮다. 따라서, 예를 들어 동시에 필름의 CD 강도가 감소하고 CD 파단점 신장율도 감소하는 경우에는, 필름이 사용시에 매우 쉽게 찢어질 수 있으며, 이러한 필름으로 제조된 제품, 예를 들어 기저귀는 물이 샐 수 있어 명백하게 원치않는 영향을 준다.
일방향으로 연신되거나 배향된 필름에서의 이러한 내구성 문제점은 잘 알려져 있다. 이러한 고도의 이방성 연신 특성으로 인하여 생성된 내구성 문제점을 방지하기 위해 통상적으로 두 가지의 접근법이 사용된다. 첫 번째 접근법은 필름을 기계 및 횡단 기계 방향 모두로 연신 배향시키는 것이다. 이축으로 연신된 필름은 보다 균형잡힌 강도 특성을 갖는다. 두 번째 접근법은 기계 방향으로 배향된 필름의 라미네이트 한 층에 횡단 기계 방향으로 배향된 필름의 한 층을 합치는 것이다.
다른 제조의 문제점은 "숙성된" 필름의 강도이다. 상업적인 제조 작업에서, "새로운" 필름, 예를 들어 새롭게 압출된 필름은 대개 배향하는데 이용할 수 없다. 압출된 필름은 종종 후반 배향을 위해 대개 실온에서 보관되거나 저장된다. 이러한 저장 기간 동안, 중합체의 형태 변화가 발생하며, 이러한 변화는 필름 특성의 변화를 초래할 수 있다. 이러한 숙성된 필름의 배향은 종종 보다 낮은 내구성, 예를 들어 이러한 필름으로 부터 제조된 기저귀 외부 커버의 내구성의 경우, 예를 들어 낮은 CD 피크 내력 (또는, 횡단 방향 파단점 신장율), 임계 특성을 갖는 제품을 초래한다.
따라서, 탄성 통기성 필름 및 목적하는 천과 유사한 미관과 내구성 및 안락함을 모두 갖는 필름을 제공하는 방법에 대한 요구가 있다.
＜발명의 요약＞
본 발명은 에틸렌과 C4-C8-올레핀 단량체의 공중합체를 포함하는 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지 재료 및 충전된 수지의 40 중량% 이상 내지 60 중량%의 양으로 존재하는 기공 형성에 기여하는 입도를 갖는 충전제를 포함하는 통기성 열가소성 필름에 관한 것이다. 한가지 응용분야에서, 목적하는 최소의 수증기 투과도는 약 1,500 g/㎡/24 시간이고, 존재하는 충전제의 양은 약 48 중량%이다.
또한, 본 발명은 선형 저밀도의 폴리에틸렌 수지 재료를 포함하는 중합체 수지를 제공하는 단계, 기공 형성에 기여하는 입도를 갖는 충전제 40 중량% 이상을 수지에 첨가하여 충전된 수지를 형성하는 단계, 충전된 수지로부터 제1 길이를 갖는 필름을 형성하는 단계, 및 필름을 연신시켜 미공질 필름을 형성하는 단계로 이루어진, 본 발명의 통기성 필름의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명의 방법은 다양한 방법으로 형성된 필름, 즉 캐스트 또는 블로운 필름에 적용할 수 있다. 본 발명의 한 가지 실시양태에서, 미공질 필름은 제1 길이의 약 160 % 내지 약 400 %인 제2 길이로 연신된다. 또 다른 실시양태에서는, 필름은 연신된 후에 어닐링된다.
본 발명의 바람직한 필름은 (대조용으로 셀가드 (Celgard; 등록상표) 2500을 사용하여 ASTM 표준 시험 E 96-80으로 측정하였을 때) 약 300 g/m2-24시간 내지 약 4,500 g/m2-24시간의 수증기 투과도를 갖는다.
이러한 필름은 기저귀, 배변 연습용 속팬츠, 생리대, 실금용 기구, 붕대를 포함하는 신체 보호용 흡수성 제품을 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 응용분야에서 폭넓은 범위의 용도를 갖는다. 이들 동일 필름은 외과 수술용 드레이프 및 가운과 같은 품목에서 뿐만 아니라 전체 제품으로서 또는 단지 이들의 성분으로서의 각종 의복 제품에 사용될 수 있다.
＜도면의 간략한 설명＞
삭제
도 1은 본 발명에 따른 필름의 제조 공정의 개략적인 측면도이다.
도 2는 본 발명의 따른 필름/부직 라미네이트의 횡단 측면도이다.
도 3은 본 발명에 따라 제조된 필름을 사용할 수 있는 예시적 신체 보호용 흡수성 제품, 이 경우에는 기저귀의 부분 절취 평면도이다.
＜바람직한 실시양태의 상세한 설명＞
본 발명은 에틸렌과 C4-C8 α-올레핀 단량체의 공중합체를 포함하는 통기성 열가소성 필름에 관한 것이다.
특히 유용한 한 가지 예로는 "수퍼-옥텐"으로 알려져 있다. 본 명세서에 사용된 용어 "수퍼-옥텐"은 에틸렌 및 1-옥텐 공단량체의 중합으로 제조되고, 다우 케미칼 코포레이션 (Dow Chemical Corporation; 미국 미시건, 미드랜드 소재)로부터 구입가능한 다우렉스 (Dowlex; 등록상표) NG 브랜드 ("NG 수지")로 명명된 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE) 재료가 있다. "수퍼-옥텐" 수지는 "메탈로센" 또는 인사이트 (Insite; 등록상표)와는 다른 개선된 촉매계를 사용하여 제조된다. 본 발명에 사용하기에 적당한 "수퍼-옥텐" 수지로는, 예를 들어 다우렉스 (등록상표) NG 3347A 및 다우렉스 (등록상표) NG 3310이 있으며, 두가지 모두 약 7 %의 옥텐 (평균 중량%), 93 % 에틸렌을 함유한다. 하기의 이론에 제한하려 하지는 않지만, 향상된 촉매는 종래의 촉매 보다 분자량/분자량 분포 뿐만 아니라 중합체 분자 상의 공단량체의 위치 및 분지화를 보다 간편하게 조절하는 것으로 여겨진다. 예를 들어, 향상된 기술의 결과로써 NG 수지는 보다 좁은 분자량 분포, 보다 균질한 분지 분포 뿐만 아니라 보다 적은 고도로 분지화된 저밀도 및 분지되지 않은 고밀도 분획을 가질 수 있다. 수퍼-옥텐 수지로부터 제조된 비충전된 필름의 물리적 특성은 하기 표 A에 설명한 바와 같이 종래의 LLDPE 수지로부터의 수지의 특성과 차이가 없다. 표 A는 다우렉스 (등록상표) NG 3347A의 물리적 데이타와 비교예로서 특정 "종래의" LLDPE 수지, 다우렉스 (등록상표) 2045 및 2244A의 데이타의 목록이다.
NG 3347A 다우렉스 (등록상표) 2045 다우렉스 (등록상표) 2244A
용융 지수, g/10분 (분자량의 지시) 2.3 1.0 3.3
밀도, g/cc 0.917 0.920 0.9155
필름 압출 방법 블로운 블로운 캐스트
(a) 인장율 MPa. MD/CD 9.0/8.3 10.3/11.0 7.6/6.9
(b) 파단점 인장율 MPa, MD/CD 60/34 57.9/40.0 54.5/37.3
(c) 파단점 신장율 %, MD/CD 550/750 600/750 580/780
(d) 엘멘도르프 인열 g, MD/CD 330/540 375/750 350/580
상기 표 A에서 볼 수 있는 바와 같이, 이러한 각종 수지로부터의 비충전된 필름에 대한 통상적인 특성 ((a) 내지 (d))에는 주목할 만한 차이가 없다. 미세한 차이는 용융 지수 및 α-올레핀 밀도 또는 결정도의 차이로 설명할 수 있다.
C4-C8 α-올레핀과 다른 에틸렌 기재의 공중합체, 예를 들어 엑손 코포레이션 (Exxon Corporation)에서 시판하는 이그젝트 (Exact; 등록상표) 브랜드의 재료도 본 발명에서 유용하다. 이러한 재료는 모두 메탈로센 또는 유사한 단일 부위 촉매에 비해 "새롭거나" "향상된" 촉매계를 사용하여 제조된다.
본 발명의 C4-C8 α-올레핀과 다른 적당한 에틸렌 기재의 공중합체는 비탄성 메탈로센-촉매된 중합체를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 용어 "메탈로센-촉매된 중합체"는 촉매로서 유기금속 착체 분류인 메탈로센 또는 속박된 기하형태 촉매를 사용하여 적어도 에틸렌을 중합시켜 제조한 중합체 재료를 포함한다. 예를 들어, 일반적인 메탈로센은 2개의 시클로펜타디에닐 (Cp) 리간드 사이에 샌드위치된 금속과의 착체인, 페로센이다. 메탈로센 과정 촉매로는 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-플루오레닐)지르코늄 디클로라이드, 몰리브도센 디클로라이드, 니켈로센, 니오보센 디클로라이드, 루테노센, 티타노센 디클로라이드, 지르코노센 클로라이드 히드리드, 지르코노센 디클로라이드 등을 들 수 있다. 상기 화합물들의 보다 총망라한 목록은 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Company)에 양도된 로센 (Rosen) 등의 미국 특허 제5,374,696호에 포함되어 있다. 이러한 화합물들은 또한 역시 다우 케미칼 캄파니에 양도된 스티븐스 (Stevens) 등의 미국 특허 제5,064,802호에 논의되어 있다.
메탈로센 과정, 및 구체적으로는 촉매 및 촉매 지지계가 많은 특허의 주제이다. 카민스키 (Kaminsky) 등의 미국 특허 제4,542,199호는 MAO를 톨루엔에 첨가하고, 화학식 (시클로펜타디에닐)2MeRHal (여기서, Me는 전이금속이고, Hal은 할로겐이고, R은 시클로펜타디에닐 또는 C1 내지 C6 알킬 라디칼 또는 할로겐임)의 메탈로센 촉매를 첨가하고 이어서 에틸렌을 첨가하여 폴리에틸렌을 제조하는 방법을 설명한다. 다우 케미칼 캄파니에 양도된 라포인테 (LaPointe) 등의 미국 특허 제5,189,192호는 금속 중심 산화를 통한 부가 중합 촉매의 제조 방법을 기재하고 있다. 엑손 케미칼 페이턴츠, 인크. (Exxon Chemical Patents, Inc.)의 미국 특허 제5,352,749호는 유동층 중의 단량체의 중합 방법을 기재하고 있다. 미국 특허 제5,349,100호는 키랄 메탈로센 화합물 및 거울상 이성질체 선택적 수소화물 전이에 의한 키랄 중심의 생성에 의한 이들의 제조 방법을 기재하고 있다. 조촉매는 메틸알루미녹산 (MAO)과 같은 물질로서, 가장 일반적으로는 트리스 (펜타플루오로페닐)붕소, 리튬 테트라키스 (펜타플루오로페닐)붕소 및 디메틸아닐리늄 테트라키스 (펜타플루오로페닐)붕소와 같은 붕소 함유 화합물 및 기타 알킬알루미늄이다. 다른 조촉매계 또는 취급 및 제품 오염 문제로 인한 알킬알루미늄의 최소화 또는 심지어는 제거 가능성에 대한 연구가 계속되고 있다. 중요한 점은 메탈로센 촉매가 중합하고자 하는 단량체 (들)과의 반응을 위하여 양이온 형태로 이온화되거나 또는 활성화되어야 한다는 것이다.
본 발명에 사용된 메탈로센-촉매된 에틸렌 기재의 중합체는 필름에 연신성 및 회복성을 부여한다. 바람직하게는, 메탈로센 촉매된 에틸렌 기재의 중합체는 에틸렌 및 1-부텐의 공중합체, 에틸렌 및 1-헥센의 공중합체, 에틸렌 및 1-옥텐의 공중합체 및 이들의 혼합물로부터 선택된다. 구체적으로는, 바람직한 재료로서는 두 물질 모두 미국 텍사스주 프리포트 소재의 다우 플라스틱스 (Dow Plastics)로부터 구입할 수 있는 에틸렌 및 1-옥텐의 어피니티 (Affinity; 등록상표) 브랜드의 메탈로센 유도 공중합체를 들 수 있다. 특히 바람직한 재료로서는 또한 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 엑손 케미칼 캄파니 (Exxon Chemical Company)로부터 구입할 수 있는 에틸렌 및 1-부텐의 이그잭트 (Exact; 등록상표) 브랜드의 메탈로센 유도 공중합체 및 에틸렌 및 1-헥센의 공중합체를 들 수 있다. 일반적으로는, 본 발명의 메탈로센으로 유도된 에틸렌 기재의 중합체는 0.900 g/cc 이상의 밀도를 갖는다.
에틸렌 및 C4-C8 α-올레핀 단량체의 1종 이상의 공중합체는 본 발명의 필름의 주요한 중합체 성분이다. 바람직하게는, 본 발명의 필름은 30 중량% 이상, 보다 바람직하게는 약 40 내지 50 중량%의 충전된 필름 조성을 함유한다. 또한, 다른 중합체 성분도 그들이 필름의 목적하는 특성에 역효과를 주지 않는다면 존재할 수도 있다.
중합체 재료 외에, 필름층은 또한 필름의 배향 동안에 미세공의 발전을 가능하게 하는 충전제를 포함한다. 본 명세서에서 사용된 "충전제"란 중합체에 첨가될 수 있고, 압출된 필름을 화학적으로 방해하거나 또는 압출된 필름에 역효과를 미치지 않지만 필름 전체에 걸쳐 균일하게 분산될 수 있는 미립자 및 기타 형태의 재료를 포함하는 것을 의미한다. 일반적으로, 충전제는 미립자 형태일 것이고, 보통 약 0.5 내지 약 8 미크론 범위의 평균 입도를 갖는 어느 정도의 구 형태를 갖게 된다. 또한, 필름은 일반적으로 필름층의 총 중량을 기준하여 40 중량% 이상, 바람직하게는 약 45 내지 약 65 중량%의 양으로 충전제를 함유할 것이다. 보다 바람직하게는, 충전제 약 45 내지 약 55 %가 필름 중에 존재한다. 유기 및 무기 충전제 모두는 이들이 필름 성형 과정, 생성된 필름의 통기성 또는 이들의 다른 층, 예를 들어 섬유 폴리올레핀 부직 웹과 결합할 수 있는 능력을 방해하지 않는 한 본 발명의 영역 내에 속하는 것이다.
충전제의 예로서는 탄산칼슘 (CaCO3), 각종 점토, 실리카 (SiO2), 알루미나, 황산바륨, 탄산나트륨, 활석, 황산마그네슘, 이산화티탄, 제올라이트, 황산알루미늄, 셀룰로스-타입 분말, 규조토, 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 탄산바륨, 카올린, 운모, 탄소, 산화칼슘, 산화마그네슘, 수산화알루미늄, 펄프 분말, 목재 분말, 셀룰로스 유도체, 중합체 입자, 키틴 및 키틴 유도체를 들 수 있다. 충전제 입자는 임의적으로는 스테아르산 또는 베헨산과 같은 지방산으로 코팅될 수 있으며, 이것은 입자들 (벌크로)의 자유로운 유동을 용이하게 하고 중합체 매트릭스으로의 분산을 용이하게 한다.
일반적으로, 대조용으로서 셀가드 (Celgard; 등록상표)를 이용한 ASTM 표준 시험 E 96-80으로 측정하여 24 시간 당 300 g/평방미터 (g/m2-24시간) 이상의 수증기 투과도 (WVTR)를 갖는 필름을 만드는 것이 가능하였다. 일반적으로, 통기성량에 영향을 주는 요인으로는 충전제의 양, 필름 연신 조건 (예를 들어, 연신이 실온이나 승온에서 수행되었는지의 여부), 배향율, 및 필름 두께가 있다. 일반적으로, 제한된 용도 또는 일회용 품목의 성분으로서 사용될 수 있는 본 발명 필름의 WVTR은 약 300 내지 약 4,500 g/㎡/24시간이고, 한가지 용도에서는 바람직하게는 약 1,500 g/㎡/24시간 이상이다. 또한, 본 발명의 바람직한 필름은 기계 방향으로 연신시킬 때 우수한 신축성 및 필름 틈 주변의 손상에 대해 저항이 향상된다.
이들 특성들은 수퍼-옥텐 LLDPE 수지의 중합체 수지를 먼저 제조한 다음, 수지를 충전제로 충전시키고, 충전된 수지로부터 필름을 압출한 후, 충전된 필름을 한가지 이상의 방향, 일반적으로 기계 방향으로 연신시키거나 배향시킴으로써 얻을 수 있다. 하기 보다 상세히 설명한 바와 같이, 생성된 필름이 미공질이고, 배향 방향에서 증가된 강도 특성을 갖는다.
충전된 필름의 형성 방법 및 이들의 배향 방법은 당업계의 통상의 숙련인에게 공지되어 있다. 일반적으로, 배향된 충전된 필름 (10)의 형성 방법의 한 예를 도 1에 나타낸다. 필름 (10)은 풀려서, 로드 아일랜드 프로비던스 소재의 마샬 앤드 윌리엄스 캄파니 (Marshall and Williams Company)와 같은 제조업체로부터 시판되는 장치인 기계 방향 배향기와 같은 필름 연신 유닛 (44)로 보내진다. 상기 장치 (44)는 그 앞에 위치하는 쌍에 비해 점진적으로 더 빠른 속도로 이동하는 다수개의 연신 롤러 (46)을 갖는다. 이들 롤러 (46)은 일정량의 응력을 인가하여, 도 1에 나타낸 공정 동안에 충전된 필름 (10)의 이동 방향인 필름의 기계 방향의 연신 길이로까지 충전된 필름 (10)을 점진적으로 연신시킨다. 연신 롤러 (46)은 보다 양호한 가공처리를 위하여 가열될 수 있다. 바람직하게는, 유닛 (44)는 또한 연신 후 필름 (10)을 배향시키고(거나) 어닐링 (또는 냉각)시키기 전에 필름 (10)을 예열시키는데 사용될 수 있는 연신 롤러 (46)으로부터 업스트림 및(또는) 다운스트림 롤러 (나타나 있지 않음)를 포함한다. 어닐링의 목적은 필름이 후속 공정, 저장, 이송 또는 제품 사용 동안 승온에 노출되었을 때 수축이 덜하거나 전혀 없도록 필름을 안정화시키는 것이다.
일축 배향은 가소성 필름 공업에서 공지된 기술이다. 필름은 종종 배향되어 그의 강도 및 다른 물리적 특성이 향상된다. 가장 통상적이고 단순한 종류의 일축 배향은 종종 기계 방향 배향기, 또는 간단히 MDO라 불리우는 장치상에서의 기계 방향 (MD)이다. 다양한 MDO 설계가 공업용으로 사용되며, 그들 모두는 가열 또는 냉각 및 가공된 필름의 수송을 위한 온도 제어된 롤러를 사용한다. 연신은 저속닙과 고속닙 사이에서 수행되며, 저속닙은 필름 배면을 잡고, 고속닙은 필름을 가속시켜 필름이 보다 길고, 동시에 보다 얇고, 어느 정도의 보다 좁게 (목형)으로 된다. 실제적인 용어에서, 배향도는 대개 고속닙의 표면 속도 대 저속닙의 표면 속도의 비율인 연신율, 예를 들어 3X 또는 4X라 기재한다. 저속닙은 대개 필름을 목적하는 연신 온도로 가열할 수 있는 예열 롤에 선행되고, 고속닙은 필름을 몇몇 어닐링 온도로의 가열하는 롤에 후속된다. 냉각 롤 (들)은 추가 공정 전에 연신된 필름을 냉각하는데 사용할 수 있다.
중합체 필름은 사용되는 중합체의 유리 전이 온도 이상 및 용융 온도 이하에서 배향된다. 우수한 필름 특성은 비교적 낮은 연신 온도, 예를 들어 실온에서 얻어질 수 있다. 그러나, 공정의 용이성 및 실제적인 공정 속도를 허용하기 위해 보다 고온을 사용할 수 있다. 예를 들어, 예열 및 저속닙은 160 ℉ (71.7 ℃)일 수 있고, 고속닙 및 제1 어닐링 롤은 실온 내지 약 215 ℉ (101.7 ℃)에서 변할 수 있고, 최종 어닐링 롤은 약 200, 210 또는 215 ℉ (93.3, 98.9, 101.7 ℃)일 수 있다. 공정 속도는 저속닙의 경우 분 당 약 80 내지 100 피트 (fpm) (24 내지 30 m/분 (mpm)), 및 고속닙의 경우에는 약 320 내지 425 (fpm) (98 내지 130 mpm)일 수 있다.
통기성 필름을 위한 유용한 연신 정도는 사용되는 상이한 중합체에 따라 어 느 정도는 다르다. 필름에서 비연신된 단편 또는 부분을 없애기 위해, 즉 전체가 배향된 ("백화된") 필름을 제조하기 위해, 최저의 연신율은 약 3 X가 바람직하다. 우수한 결과는 약 4X 내지 4.25X에서 얻을 수 있다. 필름이 "과연신" (대개 약 5X 이상)된 경우, 필름이 과도하게 찢어질 수 있다. 연신된 길이에서, 다수의 미세공이 필름 (10) 중에 형성된다. 원한다면, 필름 (10)을 장치 (44)의 밖으로 향하게 하여, 응력을 제거하여 연신된 필름 (10)이 이완될 수 있도록 한다.
종종, 도 2에 나타낸 바와 같이 충전된 필름 (10)을 1개 이상의 기판 또는 지지체층 (20)에 적층시키는 것이 바람직할 수 있다. 필름의 적층은 필름의 강도, 따라서 내구성을 향상시킬 수 있다. 필요할 경우, 충전된 필름 (10)을 1개 이상의 지지체층 (30)에 부착시켜 라미네이트 (32)를 형성할 수 있다. 다시 도 1을 살펴보면, 종래의 섬유 부직 웹 형성 장치 (48), 예를 들어 한 쌍의 스펀본드기를 사용하여 지지체층 (30)을 형성한다. 길고, 본질적으로 연속인 섬유 (50)을 결합되지 않은 웹 (54)로서 성형 와이어 (52) 상에 퇴적시키고, 이어서 결합되지 않은 웹 (54)를 한 쌍의 결합용 롤 (56)에 통과시켜 섬유들을 함께 결합시키고, 생성된 웹 지지체층 (30)의 인열 강도를 증가시킨다. 롤들 중의 1개 또는 2개 모두를 종종 가열시켜 결합을 돕는다. 통상적으로는, 롤 (56)들 중의 1개를 또한 웹 (30)에 소정의 결합 표면적을 갖는 불연속 결합 패턴을 부여하도록 패턴화시킨다. 나머지 1개의 롤은 일반적으로 평활한 앤빌 롤이지만 이 롤도 또한 필요에 따라 패턴화시킬 수 있다. 일단 충전된 필름 (10)이 충분히 연신되고 지지체층 (30)이 형성되면, 2개의 층들을 함께 하여 한 쌍의 적층용 롤 또는 다른 수단 (58)을 사용하여 서로에 대해 적층시킨다. 결합용 롤 (56)의 경우에서와 같이, 적층용 롤 (58)은 가열될 수 있다. 또한, 롤들 중의 적어도 1개는 생성된 라미네이트 (32)에 소정의 결합 표면적을 갖는 불연속 결합 패턴을 생성시키도록 패턴화될 수 있다. 일반적으로, 라미네이트 (32)의 한 면 상의 주어진 표면적에 대한 최대의 결합 점 표면적은 전체 표면적의 약 50%를 넘지 않을 것이다. 사용될 수 있는 많은 불연속 결합 패턴이 있다. 예를 들어, 전체 내용이 본 명세서에서 참고로 인용되어 있는 브록 (Brock) 등의 미국 특허 제4,041,203호를 참고할 수 있다. 일단 라미네이트 (32)가 적층용 롤 (58)을 빠져나가면, 후속 공정을 위하여 롤 (60)에 권취될 수 있다. 별법으로, 라미네이트 (32)는 추가의 공정 또는 전환을 위하여 계속해서 인-라인 (in-line)일 수 있다.
도 1에 나타낸 지지체층 (30) 및 필름 (10)을 열 점 결합을 통해 함께 결합시켰지만, 다른 결합 수단도 또한 사용될 수 있다. 적합한 대체 방법으로서는, 예를 들어 접착제 결합 및 점착부여제의 사용을 들 수 있다. 접착제 결합에서는 열용융형 접착제와 같은 접착제를 필름과 섬유 사이에 도포하여 필름 및 섬유를 함께 결합시킨다. 접착제는 예를 들어 용융 스프레잉, 인쇄 또는 멜트블로잉에 의해 도포될 수 있다. 무정형 폴리알파올레핀, 에틸렌 비닐 아세테이트 기재의 열용융액 및 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 쉘 케미칼사에서 구입한 크라톤 (Ktaton; 등록상표) 브랜드의 접착제 및 텍사스주 오데사 소재의 렉센 (Rexene)으로부터의 렉택 (Rextac;등록상표) 브랜드의 접착제로부터 제조된 것들을 포함하는 각종 타입의 접착제들을 이용할 수 있다.
필름 및 지지체층 (들)을 점착부여제로 결합시켰을 때, 점착부여제는 필름 그 자체 내로 혼입될 수 있다. 점착부여제는 본질적으로 필름과 섬유층들 사이의 접착성을 증가시키는데 사용된다. 필름 및 섬유 라미네이트는, 비록 일반적으로는 점착부여제가 필름의 압력 감응성을 증가시켜 어느 정도 접착제 결합과 같은 결합을 형성할 수 있기 때문에 거의 열을 필요로 하지 않지만, 열 점 결합될 수도 있다. 유용한 점착부여제의 예로는 미국 오하이오주 아크론 소재의 굳이어 타이어 앤드 루버 (Goodyear Tire & Rubber) 사로부터 구입가능한 윙택 (Wingtack; 등록상표) 95 및 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 엑손 케미칼 캄파니사로부터 구입가능한 에스코레쯔 (Escorez; 등록상표)가 있다.
도 2에 나타낸 바와 같은 지지체층 (30)은 섬유 부직 웹이다. 이러한 섬유 부직 웹의 제법은 공지되어 있다. 이 섬유 부직 웹은 보다 부드럽고 천과 유사한 느낌과 같은 추가의 특성을 충전된 필름 (10)에 부가할 수 있다. 이것은 충전된 필름 (10)이 신체 보호용 흡수성 제품의 외부 커버와 같은 응용분야에서 액체에 대한 차단층으로서 및 예를 들어 외과 수술용 드레이프, 가운 및 기타 형태의 의복과 같은 병원, 수술실 및 청소실 분야의 경우에서의 차단 재료로서 사용될 때 특히 유리하다. 충전된 필름 (10)에 대한 지지체층 (30)의 부착은 열용융형 및 용매 기재 접착제와 같은 별도의 접착제의 사용에 의해 또는 가열된 결합용 롤의 경우에서와 같이 열 및(또는) 압력의 사용을 통해 (또한 열 결합으로도 알려져 있음) 일어날 수 있다.
본 발명의 필름층을 함유하는 라미네이트에서 지지체층은 탄성 수지로부터 제조된 넥킹된 폴리프로필렌 스펀본드, 크림핑된 폴리프로필렌 스펀본드, 본디드 카디드 웹, 탄성 스펀본드 또는 멜트블로운 직물일 수 있다. 특히 유익한 지지체층은 섬유 부직 웹이다. 이러한 웹은 스펀본딩, 멜트블로잉 및 본디드 카디드 웹 공정을 포함하지만, 이들로 제한되지는 않는 많은 방법으로부터 제조될 수 있다. 멜트블로운 섬유는 용융 열가소성 재료를 다수개의 미세한 일반적으로 원형의 모세관들을 통해 용융사 또는 필라멘트로서 고속의 일반적으로 가열된 가스 스트림, 예를 들어 공기 내로, 용융 열가소성 재료의 필라멘트가의 직경이 감소되도록 가늘게 압출시킴으로써 제조된다. 그 후, 멜트블로운 섬유는 고속의 일반적으로 가열된 가스 스트림에 의해 운반되어 수집 표면 상에 모여 무작위로 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 멜트블로운 방법은 공지되어 있으며, 문헌 [NRL Report 4364, "Manufacture of Super-Fine Organic Fibers" by B.A. Wendt, E.L. Boone and D.D. Fluharty]; [NRL Report 5265, "An Improved Device For The Formation of Super-Fine Thermoplastic Fibers" by K.D. Lawrence, R.T. Lukas, J.A. Young]; 1972년 7월 11일에 특허된 프렌티스 (Prentice)의 미국 특허 제3,676,242호; 및 1974년 11월 19일에 특허된 번틴 (Buntin) 등의 미국 특허 제3,849,241호를 포함하는 각종 특허 및 출판물에 기재되어 있다.
스펀본드 섬유는 방사구 중의 다수개의 미세한 일반적으로 원형의 모세관으로부터 용융 열가소성 재료를 필라멘트로서 압출시키고, 이어서 압출된 필라멘트의 직경이 예를 들어 비추출적 또는 추출적 유체 인발 또는 기타 공지된 스펀본딩 메카니즘에 의해 급격하게 감소되도록 하여 제조한다. 스펀본드 부직 웹의 제조는 아펠 (Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호; 마쯔끼 (Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호; 도슈너 (Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호; 키니 (Kinney)의 미국 특허 제3,338,992호 및 동 제3,341,394호; 레비 (Levy)의 미국 특허 제3,276,944호; 피터슨 (Peterson)의 미국 특허 제3,502,538호; 하트만 (Hartman)의 미국 특허 제3,502,763호; 도보 (Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호; 및 하몬 (Harmon)의 캐나다 특허 제803,714호와 같은 특허들에 예시되어 있다.
다수개의 지지체층 (30)도 또한 사용될 수 있다. 상기 재료의 예로서는 브록 등의 미국 특허 제4,041,203호에 교시되어 있는 바와 같은 스펀본드/멜트블로운 라미네이트 및 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 라미네이트를 들 수 있다.
본디드 카디드 웹은 일반적으로 다발로 구입되는 스테이플 섬유로부터 제조된다. 다발을 섬유들을 분리시키는 픽커 중에 위치시킨다. 이어서, 섬유를 코밍 (combing) 또는 카딩 유닛을 통과시켜 스테이플 섬유를 추가로 분리시키고 기계 방향으로 정렬시켜 기계 방향으로 배향된 섬유 부직 웹을 형성시킨다. 일단 웹이 형성되면, 이것을 몇 개의 결합 방법 중의 하나 이상에 의해 결합시킨다. 한가지 결합 방법은 분말 접착제를 웹 전체에 분포시킨 다음, 일반적으로 웹 및 접착제를 고온 공기로 가열시킴으로써 활성화시키는 분말 결합이다. 다른 결합 방법은 가열된 칼렌더 롤 또는 초음파 결합 장치를 사용하여, 비록 웹이 경우에 따라 그의 전 표 면에 걸쳐 결합될 수는 있지만 일반적으로는 국소화 결합 패턴으로 섬유들을 함께 결합시키는 패턴 결합이다. 2성분 스테이플 섬유를 사용할 때, 많은 응용분야의 경우 통기 결합 장치가 특히 유리하다.
또한, 도 1에 나타낸 방법을 사용하여 3층 라미네이트를 생성시킬 수 있다. 이전에 설명한 방법에 대한 유일한 변형은 제2의 섬유 부직 웹 지지체층 (30a)의 공급물 (62)를 다른 섬유 부직 웹 지지체층 (30)의 것과 대향하는 충전된 필름 (10)의 한 면 상의 적층용 롤 (58)에 공급하는 것이다. 도 1에 나타낸 바와 같이, 지지체층들 중의 1개 또는 2개 모두는 지지체층 (30)과 마찬가지로 직접적으로 인-라인 상태에서 제조될 수 있다. 별법으로는, 지지체층 중의 1개 또는 2개 모두의 공급물은 지지체층 (30a)에서 처럼 예비성형된 롤 (62)의 형태일 수 있다. 어떤 경우이든지, 제2 지지체층 (30a)는 적층용 롤 (58) 내로 공급되어 제1 지지체층 (30)과 동일한 방식으로 충전된 필름 (10)에 적층된다.
앞에서 언급한 바와 같이, 충전된 필름 (10) 및 통기성 라미네이트 (32)는 신체 보호용 흡수성 제품, 예를 들어 기저귀, 배변 연습용 속팬츠, 실금용 기구 및 여성 위생 용품, 예를 들어 생리대를 포함하는 광범위의 응용분야에서 사용될 수 있다. 이 경우에는 기저귀인 예시적인 제품 (80)을 도면의 제3도에 나타낸다. 도 3을 살펴보면, 대부분의 상기 신체 보호용 흡수성 제품 (80)은 액체 투과성 표면 시트 또는 라이너 (82), 배면 시트 또는 외부 커버 (84) 및 표면 시트 (82)와 배면 시트 (84) 사이에 위치하고 포함되는 흡수 코어 (86)을 포함한다. 기저귀와 같은 제품 (80)은 또한 의류를 착용자 상의 제 위치에 유지시키기 위하여 몇가지 타입의 체결 수단 (88), 예를 들어 접착제 체결 테이프 또는 기계식 후크 및 루프 타입 패스너를 포함할 수 있다. 체결 시스템은 보다 큰 안락함을 위하여 "신축 이어 (ear)"를 형성시키는 신축성 재료를 함유할 수 있다.
충전된 필름 (10) 그 자체 또는 필름/지지체층 라미네이트 (32)와 같은 기타 형태의 충전된 필름 (10)을 사용하여 신축 영역 (90), 표면 및 배면 시트 (84)를 포함하지만 이들로 한정되지는 않는 제품의 각종 부분을 형성시킬 수 있다. 필름 또는 라미네이트가 라이너 (82)로서 사용되는 경우, 이것은 천공되거나 또는 다른 방식으로 액체 투과성이도록 제조되기 쉽다. 필름/부직 라미네이트를 외부 커버 (84)로서 사용할 때, 부직포 면을 사용자로부터 멀리 향하도록 위치시키는 것이 일반적으로 유리하다. 또한, 상기 실시태양에서, 라미네이트의 부직포 부분을 후크 및 루프 조합물의 루프 부분으로서 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 충전된 필름 및 통기성 필름/지지체층 라미네이트에 대한 다른 용도로서는 차량을 모래, 손상, 기후적 요소로부터 보호하는 자동차 및 보트 커버, 외과 수술용 드레이프 및 가운, 와이퍼, 차단 재료 및 작업복 및 연구실 코트로서의 상기 품목을 비롯한 의복 제품 또는 이들의 일부분을 들 수 있지만, 이들로 한정되지는 않는다.
본 발명의 이점 및 다른 특징들은 하기하는 실시예에 의해 가장 잘 예시된다.
하기 표 I에 열거한 8개 수지 조성을 혼합하였다. 필름을 형성하고, 하기 표 1에 목록된 조건에 따라 기계 방향 배향기에서 연신시켰다.
필름 조성 필름 유형 연신 조건 최종 기본 중량 (g/㎡)
연신율 온도 ℉ (℃)
연신 어닐링
A 55 % 수퍼코트 (등록상표) CaCO3 (1 미크론 평균 입도) 잉글리쉬 챠이나 클레이 아메리카 인크. (알라바마, 실라카우가 소재)로부터 구입 40 % 다우렉스 (등록상표) NG3347A (2.3MI) 옥텐 LLDPE 다우 케미칼 코포레이션, 미국 미시건주, 미드랜드 소재 5 % 엑손 LD-134.09 (2MI) LDPE 엑손 케미칼 코포레이션. 미국 텍사스주, 휴스톤 소재 블로운 4.25 160 (71.11 ℃) 215 (101.67 ℃) 15
B 55 % 수퍼코트 (등록상표) CaCO3 (1 미크론 평균 입도) 잉글리쉬 챠이나 클레이 아메리카 인크. (알라바마, 실라카우가 소재)로부터 구입 30 % LLDPE 블렌드; 다우렉스 (등록상표) 2517 및 다우렉스 (등록상표) 2532 (1:4) 10MI (용융 지수) 15 % 다우렉스 (등록상표) LLDPE 2045 1MI (용융 지수) 블로운 4.25 160 (71.11 ℃) 215 (101.67 ℃) 12
C 48 % 수퍼코트 (등록상표) CaCO3 (1 미크론 평균 입도) 잉글리쉬 챠이나 클레이 아메리카 인크. (알라바마, 실라카우가 소재)로부터 구입 47 % 다우렉스 (등록상표) NG3347A 옥텐 LLDPE (2.3MI) 5 % 다우 640 LDPE (2MI) 블로운 4.0 160 (71.11 ℃) 220 (104.44 ℃) 18
D 48 % 수퍼코트 (등록상표) CaCO3 (1 미크론 평균 입도) 잉글리쉬 챠이나 클레이 아메리카 인크. (알라바마, 실라카우가 소재)로부터 구입 47 % 다우렉스 (등록상표) NG3310 옥텐 LLDPE (3.5MI) 5 % 다우 722 LDPE (8MI) 캐스트 4.0 160 (71.11 ℃) 215 (101.67 ℃) 16
E 47 % 수퍼코트 (등록상표) CaCO3 (1 미크론 평균 입도) 잉글리쉬 챠이나 클레이 아메리카 인크. (알라바마, 실라카우가 소재)로부터 구입 48 % 다우 어피니티 (등록상표) PL 1845 옥텐 LLDPE (3.5MI) 메탈로센 ρ=0.910g/cc 5 % 다우 5004 LDPE (4MI) 캐스트 3.25 160 (71.11 ℃) 190 (87.78 ℃) 18
필름 조성 필름 유형 연신 조건 최종 기본 중량 (g/㎡)
연신율 온도 ℉ (℃)
연신 어닐링
F 48 % 수퍼코트 (등록상표) CaCO3 (1 미크론 평균 입도) 잉글리쉬 챠이나 클레이 아메리카 인크. (알라바마, 실라카우가 소재)로부터 구입 52 % 다우 어피니티 (등록상표) PL 1280 옥텐 LLDPE (5 MI) ρ=0.900g/cc 캐스트 4.25 160 (71.11 ℃) 180 (82.22 ℃) 15
G 55 % 수퍼코트 (등록상표) CaCO3 (1 미크론 평균 입도) 잉글리쉬 챠이나 클레이 아메리카 인크. (알라바마, 실라카우가 소재)로부터 구입 15 % 히몬트 X-11395-5-1 카탈로이 (등록상표) 반응기 TPO-5MFR (용융물 유동률) 히몬트 인코포레이티드, 델라웨어주 윌밍톤 소재 15 % LLDPE 블렌드; 다우렉스 (등록상표) 2517 및 다우렉스 (등록상표) 2532 (1:4) 10MI (용융 지수) 15 % 다우렉스 (등록상표) 2045 1MI (용융 지수) 블로운 4.25 160 (71.11 ℃) 215 (101.67 ℃) 17
H 55 % 수퍼코트 (등록상표) CaCO3 (1 미크론 평균 입도) 잉글리쉬 챠이나 클레이 아메리카 인크. (알라바마, 실라카우가 소재)로부터 구입 45 % 유니온 카르비드 6D81 (프로필렌 및 5.5 % 에틸렌의 공중합체) (5.5 MFR) 유니온 카르비드 코포레이션, 코넥티커트주 댄버리 소재 블로운 4.25 160 (71.11 ℃) 215 (101.67 ℃) 14
각각의 연신된 필름의 WVTR 및 횡단 기계 방향 파단점 신장율 특성을 하기 열거한 방법에 따라 측정하였다. 측정 결과는 하기 표 II에 나타내었다.
인장 시험
필름 최대 하중 ("CD 인장 강도") 및 최대 하중에서의 신장율 (이 경우에서 배향 방향에 대한 90°임계 파단점 신장율, "임계 CD 파단점 신장율")은 방법 5102 연방 시험 방법 표준 번호 191A에 따라 결정하였다. 샘플 크기는 6 인치 길이의 샘플과 평행하게 진행하는 샘플의 횡단 기계 방향을 갖는 3 인치×6인치 (2.54 ㎝ ×15.24 ㎝)였다. 3개의 샘플을 각 재료마다 수행하고, 값을 평균내었다. 인장 시험기의 죠 (jaw)는 3 인치 너비였고, 초기 갭 또는 게이지 길이는 3 인치 (7.62 ㎝)였고, 크로스헤드 속도는 분 당 12 인치 (305 ㎜/분)이었다.
수증기 투과 데이타
샘플 재료에 대한 수증기 투과도 (WVTR)를 ASTM 표준 E96-80에 따라 계산하였다. 직경이 3 인치로 측정되는 원형 샘플을 각 시험 재료 및 미국 뉴저지주 섬머빌 소재의 획스트 셀라니즈 코포레이션 (Hoechst Celanese Corporation)의 셀가드 (CELGARD; 등록상표) 2500 필름의 단편인 대조용으로부터 절단하였다. 셀가드 (등록상표) 2500 필름은 미공질 폴리프로필렌 필름이었다. 각 재료에 대하여 3개의 샘플을 제조하였다. 시험 접시는 미국 펜실바니아주 필라델피아 소재의 드윙-알버트 인스트루먼트 캄파니 (Thwing-Albert Instrument Company)가 배급하는 번호 60-1 증기압계 (Vapometer) 팬이었다. 물 100 ㎖를 각 증기압계 팬에 붓고 시험 재료 및 대조용 재료의 개개의 샘플을 각 팬의 개방된 상부 상에 걸치도록 위치시켰다. 나사로 연결된 플랜지를 조여서 팬의 연부를 따라 밀폐시켜 관련 시험 재료 또는 대조용 재료가 대략 33,17 평방 센티미터의 노출 면적을 갖는 6.5 센티미터 직경 원 상에서 주위의 대기에 노출되도록 하였다. 팬을 100 ℉ (37 ℃)에서 1시간 동안 강제 대기 오븐 중에 위치시켜 평형을 이루도록 하였다. 오븐은 내부의 수증기 축적을 막기 위하여 오븐을 통해 외부 공기가 순환되는 항온 오븐이었다. 적합한 강제 공기 오븐은 예를 들어 미국 일리노이주 블루 아일랜드 소재의 블루 엠 일렉트릭 캄파니 (Blue M Electric Company)가 배급하는 블루 M 파워-오-마틱 (Power-O-Matic) 60 오븐이다. 평형 완료시에, 팬을 오븐으로부터 꺼내어, 칭량한 즉시 다시 오븐에 넣었다. 24시간 후에 팬을 오븐에서 꺼내어 다시 칭량하였다. 예비 시험 수증기 투과도값을 하기 방정식 (I)을 사용하여 계산하였다:
(I) 시험 WVTR = (24시간에 걸쳐 손실된 g 중량) x 315.5 g/m2/24시간
오븐 내의 상대 습도는 구체적으로 조절하지 않았다.
100 ℉ (37 ℃) 및 주위의 상대 습도의 미리 결정된 잔류변형 조건 하에서, 셀가드 (등록상표) 2500 대조물에 대한 WVTR을 24 시간 동안 5000 g/평방미터인 것으로 정하였다. 따라서, 대조용 샘플을 각 시험과 함께 실험하고, 예비 시험값을 하기 방정식 II를 사용하여 잔류변형 조건에 대해 보정하였다:
(II) WVTR = (시험 WVTR/대조용 WVTR) x (5000 g/m2/24시간)
필름 WVTR (g/㎡-24시간) 횡단 기계 방향 파단점 신장율 (%) CD 인장 강도 g/3 인치 (7.62 ㎝) 너비
A 4212 261 423
B 4442 21 435
C 1742 422 682
D 2076 345 605
E 2726 433 617
F 2403 524 515
G 2808 390 507
H 3338 249 744
상기 표 II에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 필름 (필름 A)는 동일량의 충전제를 함유하고, 필름 A와 유사한 WVTR 값을 갖는 필름 B에 비해 우수한 횡단 기계 방향 파단점 신장율 (인성의 측정치)을 갖는다. 또한, 필름 G 및 H가 동일한 충전제 함량에서 상승된 인성을 갖지만, 그들의 WVTR 값은 본 발명의 필름 (필름 A)에 비해 떨어진다. 상기 표 II에 나타낸 필름 C, D, E, F에 대한 데이타는 본 발명의 필름이 낮은 충전제 함량으로 우수하게 조절가능한 WVTR 및 탁월한 인성을 가질 수 있음을 보여준다.
＜실시예 2＞
상기 표 I에 열거된 필름 A, G 및 H를 각각 라미네이트 제조에 사용하였다. 코폼으로도 공지된 펄프 섬유가 혼합된 폴리프로필렌 멜트블로운 섬유를 포함하는 흡수재 시트를 열용융형 접착제를 350 ℉ (176.6 ℃)에서 평방 미터 당 약 2 g 비율로 분무하는 스프레이-헤드, 예를 들어 NS-5610 [네이셔날 스타치 앤드 케미칼사 (뉴저지주, 브리지워터 소재)로부터 구입 가능함] 아래로 향하게 하였다. 상기 필름 중 하나를 롤로부터 풀고, 1쌍의 닙롤로 향하게 하여 필름과 분무된 흡수재를 접촉시켜 라미네이트를 형성한 뒤 롤에 권취시켰다. 후속해서, 기본 중량이 평방 야드 당 0.8 oz (27.11 gsm)인 스펀본드층을 동일한 열용융 적층 공정에 의해 라미네이트의 필름면에 부착시켰다. 각각의 필름을 갖는 3층 라미네이트의 WVTR을 측정하고, 필름의 WVTR과 비교하였다. 필름 A를 갖는 라미네이트의 WVTR은 필름에서의 4735로부터 4220 g/㎡-24시간으로 감소하여, 10.9 % 감소했다. 필름 G를 갖는 라미네이트의 강하는 33.4 % (3220에서 2143으로 감소)였고, H 필름을 갖는 라미네이트의 강하는 28 % (3163에서 2278로 감소)였다. 상기 예로부터의 증거로서, 이미 낮은 값이었던 카탈로이 (등록상표) (G) 또는 폴리프로필렌의 공중합체 (H)를 함유하는 필름의 WVTR 값은 실질적으로 본 발명의 대상인 필름 A의 WVTR 보다 많이 감소하였다.
이는 본 발명의 필름의 안정성을 설명한다. 원치않는 불안정한 성분을 함유 하지 않은 필름 C, D, E 및 F는 통기성 감소에 대해 불안정하거나 열에 민감한 것으로 보이지 않았다.
따라서, 본 발명의 필름은 증기 투과성, 액체 불투과성 및 안락함을 비롯한 광범위한 성능을 부여하는 높은 수증기 투과도 및 인성을 갖는다. 더우기, 이러한 필름은 지지층을 부착하여 라미네이트를 형성할 수 있다.
물론, 상기한 실시태양에 대한 폭넓은 범위의 변화 및 변형이 행해질 수 있음을 이해해야 한다. 그러므로, 상기한 설명은 본 발명을 제한하기보다는 예시하기 위한 것으로서, 본 발명을 정의하는 것은 모든 등가물들을 포함하는 하기하는 특허청구의 범위이다.

Claims (38)

  1. 수퍼-옥텐 수지 및 메탈로센-촉매된 에틸렌 기재의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된, 에틸렌과 1종 이상의 C4-C8-올레핀 단량체의 공중합체 1종 이상을 포함하는 비탄성 재료; 및
    1종 이상의 충전제
    를 포함하는 충전된 수지를 포함하며, 상기 1종 이상의 충전제가 충전된 수지 재료의 40 내지 65 중량%인 탄산칼슘을 포함하고, 상기 탄산칼슘이 0.5 내지 8 미크론의 입도를 가지며, 지방산 코팅을 갖는 입자를 포함하고,
    필름의 수증기 투과도가 명세서에 기재된 ASTM 표준에 따라 측정하여 300 내지 4,500 g/㎡/24 시간이고,
    필름의 배향 방향에 대한 90°임계 파단점 신장율이 150 % 내지 524 %이고,
    필름이 일축으로 배향된 것인, 연신-배향된 열가소성 필름.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 탄산칼슘이 상기 수지 재료의 48 중량%의 양으로 존재하고,
    상기 수증기 투과도가 1,500 g/㎡/24 시간 내지 4,500 g/㎡/24 시간인 필름.
  5. 삭제
  6. 액체 투과성 표면 시트 및 배면 시트와 이들 사이에 위치하는 흡수 코어를 포함하고, 상기 배면 시트 및 표면 시트 중 적어도 하나가 제1항의 필름을 포함하는 것인 신체 보호용 흡수성 제품.
  7. 제6항에 있어서, 상기 제품이 기저귀인 제품.
  8. 제6항에 있어서, 상기 제품이 배변 연습용 속팬츠인 제품.
  9. 제6항에 있어서, 상기 제품이 생리대 또는 생리용 팬티로부터 선택된 것인 제품.
  10. 제6항에 있어서, 상기 제품이 실금용 기구인 제품.
  11. 수퍼-옥텐 수지 및 메탈로센-촉매된 에틸렌 기재의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된, 에틸렌과 1종 이상의 C4-C8 α-올레핀 단량체의 공중합체 1종 이상을 포함하는 비탄성 재료를 포함하는 수지를 제공하는 단계,
    0.5 내지 8 미크론의 입도를 가지며, 지방산 코팅을 갖는 입자를 포함하는 탄산칼슘을 충전된 수지 재료의 40 내지 65 중량%로 상기 수지 재료에 첨가하여 충전된 수지를 형성하는 단계,
    상기 충전된 수지를 압출하여 필름을 형성하는 단계,
    상기 필름을 연신시켜 미공질 필름을 형성하는 단계
    를 포함하며, 필름의 수증기 투과도가 명세서에 기재된 ASTM 표준에 따라 측정하여 300 내지 4,500 g/㎡/24 시간이고, 필름의 배향 방향에 대한 90°임계 파단점 신장율이 150 % 내지 524 %이고, 필름이 일축으로 연신된 것인, 미공질 필름의 제조 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 비탄성 재료가 상기 충전된 수지의 30 중량% 내지 50 중량%의 양으로 제공되는 방법.
  13. 삭제
  14. 제11항에 있어서,
    상기 탄산칼슘이 상기 충전된 수지의 48 중량%의 양으로 존재하고,
    상기 수증기 투과도가 1,500 g/㎡/24 시간 내지 4,500 g/㎡/24 시간인 방법.
  15. 삭제
  16. 제11항의 방법에 따라 제조된 미공질 필름.
  17. 수퍼-옥텐 수지 및 메탈로센-촉매된 에틸렌 기재의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된, 에틸렌과 1종 이상의 C4-C8 α-올레핀 단량체의 공중합체 1종 이상을 포함하는 비탄성 재료를 포함하는 충전된 수지를 포함하고, 상기 충전된 수지가, 0.5 내지 8 미크론의 입도를 가지며, 지방산 코팅을 갖는 입자를 포함하는 탄산칼슘을 충전된 수지 재료의 40 내지 65 중량%로 더 포함하며,
    필름의 수증기 투과도가 명세서에 기재된 ASTM 표준에 따라 측정하여 300 내지 4,500 g/㎡/24 시간이고,
    필름의 배향 방향에 대한 90°임계 파단점 신장율이 150 % 내지 524 %인, 일축으로 배향된 열가소성 필름.
  18. 제17항에 있어서, 상기 충전된 수지가 상기 비탄성 재료를 30 중량% 내지 50 중량% 포함하는 필름.
  19. 제17항에 있어서, 상기 비탄성 재료가 0.900 g/cc 이상의 밀도를 갖는 메탈로센-촉매된 에틸렌 기재의 공중합체를 포함하는 필름.
  20. 수퍼-옥텐 수지 및 메탈로센-촉매된 에틸렌 기재의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된, 에틸렌과 1종 이상의 C4-C8 α-올레핀 단량체의 공중합체 1종 이상, 및 0.5 내지 8 미크론의 입도를 가지며, 지방산 코팅을 갖는 입자를 포함하는 탄산칼슘을 충전된 수지 재료의 40 내지 65 중량%로 포함하는 충전된 수지를 포함하는 열가소성 필름; 및
    상기 필름층에 결합되는 하나 이상의 지지체층
    을 포함하며, 상기 필름의 수증기 투과도가 명세서에 기재된 ASTM 표준에 따라 측정하여 300 내지 4,500 g/㎡/24 시간이고, 필름의 배향 방향에 대한 90°임계 파단점 신장율이 150 % 내지 524 %이고, 필름이 일축으로 연신된 것인, 통기성 라미네이트.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서,
    상기 탄산칼슘이 상기 수지 재료의 48 중량%의 양으로 존재하고,
    상기 필름이 1,500 g/㎡/24 시간 내지 4,500 g/㎡/24 시간의 수증기 투과도를 갖는 것인 라미네이트.
  23. 제20항에 있어서, 상기 지지체층이 섬유 부직 웹인 라미네이트.
  24. 액체 투과성 표면 시트 및 배면 시트와 이들 사이에 위치하는 흡수 코어를 포함하고, 상기 배면 시트 및 표면 시트 중 적어도 하나가 제20항의 라미네이트를 포함하는 것인 신체 보호용 흡수성 제품.
  25. 제24항에 있어서, 상기 제품이 기저귀인 제품.
  26. 제24항에 있어서, 상기 제품이 배변 연습용 속팬츠인 제품.
  27. 제24항에 있어서, 상기 제품이 생리대 또는 생리용 팬티로부터 선택되는 것인 제품.
  28. 제24항에 있어서, 상기 제품이 실금용 기구인 제품.
  29. 제24항에 있어서, 상기 제품이 붕대인 제품.
  30. 0.5 내지 8 미크론의 입도를 가지며, 지방산 코팅을 갖는 입자를 포함하는 탄산칼슘 40 내지 65 중량%, 및 수퍼-옥텐 수지 및 메탈로센-촉매된 에틸렌 기재의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된, 에틸렌과 1종 이상의 C4-C8 α-올레핀 단량체의 공중합체 1종 이상을 포함하는 선형 저밀도 폴리에틸렌 중합체 재료를 포함하는 충전된 필름층을 제공하는 단계;
    상기 충전된 필름을 연신시켜 미공질 필름을 생성하는 단계;
    상기 미공질 필름에 하나 이상의 지지체층을 결합시켜 라미네이트를 형성하는 단계
    를 포함하며, 필름의 수증기 투과도가 명세서에 기재된 ASTM 표준에 따라 측정하여 300 내지 4,500 g/㎡/24 시간이고, 필름의 배향 방향에 대한 90°임계 파단점 신장율이 150 % 내지 524 %이고, 필름이 일축으로 연신된 것인, 통기성 라미네이트의 제조 방법.
  31. 제30항에 있어서, 상기 지지체층이 상기 미공질 필름에 열 결합되는 것인 방법.
  32. 제30항에 있어서, 상기 지지체층이 상기 미공질 필름에 열용융형 접착제로 결합되는 것인 방법.
  33. 삭제
  34. 수퍼-옥텐 수지 및 메탈로센-촉매된 에틸렌 기재의 공중합체로 이루어지는 군으로부터 선택된, 에틸렌과 1종 이상의 C4-C8 α-올레핀 단량체의 공중합체 1종 이상, 및 0.5 내지 8 미크론의 입도를 가지며, 지방산 코팅을 갖는 입자를 포함하는 탄산칼슘을 충전된 수지 재료의 40 내지 65 중량%로 포함하는 충전된 수지를 포함하는 열가소성 필름; 및
    상기 필름층에 결합되는 하나 이상의 지지체층
    을 포함하며, 필름의 수증기 투과도가 명세서에 기재된 ASTM 표준에 따라 측정하여 300 내지 4,500 g/㎡/24 시간이고, 필름의 배향 방향에 대한 90°임계 파단점 신장율이 150 % 내지 524 %이고, 필름이 일축으로 연신된 것인 의료용 의류.
  35. 삭제
  36. 삭제
  37. 삭제
  38. 삭제
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