KR100773737B1 - 소음이 적고, 은폐력이 향상된 위생용 필름 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 통기성 필름의 특성을 비통기성 필름에 적용한 위생용 필름에 관한 것으로, 기존의 비통기성 필름에 비해 부드러운 촉감을 가지면서 소음이 적으며, 은폐력이 우수한 특징이 있는 위생용 필름에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 저밀도 폴리에틸렌 수지 5 ~ 20 중량%, C6, C8 또는 메탈로센계 선형저밀도 폴리에틸렌 수지 40 ~ 60 중량%, 고밀도 폴리에틸렌 수지 2 ~ 10 중량% 및 무기충전제 20 ~ 40 중량%를 포함하는 조성물에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는 소음이 적고 은폐력이 향상된 위생용 필름에 관한 것이다.
비통기성필름, 무기충전제, 소음, 은폐력

Description

소음이 적고, 은폐력이 향상된 위생용 필름{Hygienic film with the features of less poly film feeling, less noisy and high opacity}
본 발명은 통기성 필름의 특성을 비통기성 필름에 적용한 위생용 필름에 관한 것으로, 기존의 비통기성 필름에 비해 부드러운 촉감을 가지면서 소음이 적으며, 은폐력이 우수한 특징이 있는 위생용 필름에 관한 것이다.
위생용 필름은 크게 비통기성 필름과 통기성 필름으로 구분할 수 있으며, 종래 비통기성 필름은 폴리에틸렌 등의 수지를 압출기에서 용융하여 필름상으로 성형하였으며, 이와 같은 비통기성 필름은 무기재가 첨가되지 않으며, 공기가 통과되지 않는 필름으로, 필름이 뻣뻣하여 마찰시 소음이 있으며, 은폐력에 한계가 있어왔다.
이러한 비통기성 필름의 단점을 보완하기 위한 방안으로 폴리에틸렌 수지에 무기재료로서 탄산칼슘(CaCO3) 등을 첨가하여 무기재 입자를 폴리에틸렌 수지에 균일하게 분포시킨 다음 폴리에틸렌계 수지와 무기재의 계면이 살짝 분리되도록 필름을 기계 방향으로 또는 폭방향으로 연신시킴으로써 폴리에틸렌과 무기재료 계면에 미세한 기공을 만들어 주는 것이다. 미세한 기공을 만들 때 중요한 것은 공기의 통과량은 기존의 통기성 필름에 비해 미미한 수준이며, 수분은 전혀 통과되지 않도록 하며, 필름의 감촉은 부드럽고, 소음이 발생되지 않도록 하는 것이다.
통기성 필름 제조 시 무기재로서 가공성이 좋은 탄산칼슘을 주로 첨가하고 있으며, 가공성을 고려하지 않는 다면 탄산칼슘 이외에도 다양한 무기재료를 사용하여 필름에 기공을 조성할 수 있음이 알려져 있다.
이러한 통기성 필름은 공기가 통과되므로 비통기성 필름에 비해 피부에 짓무름이 발생하는 것을 방지할 수 있어 일회용 기저귀, 방수의류, 포장재료, 위생재료 등 여러 용도로 사용되고 있다. 그 중에서도 특히 최근 다량 사용되고 있는 일회용 기저귀에는 장시간 착용시 피부호흡의 방해로 피부가 짓물리는 등 소위 다이어퍼래쉬라는 현상을 방지하기 위해 적정 수분 투습성을 가진 통기성 필름이 백시이트로서 널리 사용되고 있다.
그러나 종래의 통기성 필름은 횡방향(CD)강도가 약하고, 내수압에 약한 문제가 있었으며, 안의 내용물이 필름을 통해 다시 묻어나는 삼출현상이 발생하는 문제점이 있었으며, 비통기성 필름에 비해 가격이 비싸다는 단점이 있다.
본 발명자들은 상기와 같은 문제점들을 개선하고자 예의 연구를 거듭한 결과, 특정한 폴리올레핀계 수지를 혼합하여 사용함과 동시에, 무기 충전제를 첨가함으로써 투습도는 거의 없으나 저평량에서도 내수압이 유지되고, CD강도가 우수하 고, 삼출문제가 없으며 기존의 비통기성 필름에 비하여 부드러운 촉감을 제공하며, 소음이 없고, 은폐력이 우수한 위생용 필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
또한 본 발명은 종래의 비통기성 필름에 비하여 정전기 현상이 줄어드는 위생용 필름을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명은 서로 다른 3종류의 폴리에틸렌 수지를 적당한 비율로 혼합하여 사용하며, 무기충전제를 혼합한 것을 특징으로 하는 비통기성의 위생용 필름에 관한 것이다.
본 발명은 저밀도 폴리에틸렌 수지 5 ~ 20 중량%, C6, C8 또는 메탈로센계 선형저밀도 폴리에틸렌 수지 40 ~ 60 중량%, 고밀도 폴리에틸렌 수지 2 ~ 10 중량% 및 무기충전제 20 ~ 40 중량%를 포함하는 조성물을 이용하여 제조되는 것을 특징으로 하는 소음이 적고 은폐력이 향상된 위생용 필름을 제공한다.
또한 본 발명은 필요에 따라 상기 조성물에 에틸렌-에틸아크릴레이트 코폴리머(EEA), 에틸렌-비닐아세테이트 코폴리머(EVA) 등을 1 ~ 10 중량% 더 포함하여 사용함으로써 부드러운 촉감과 삼출현상이 더욱 더 방지되도록 할 수 있다.
본 발명의 상기 조성물에는 별도의 언급을 하지 않아도 수지 조성물이 통상의 안정화제, 산화방지제, 자외선흡수제 및 습윤제, 윤활제로부터 선택되는 어느 하나 이상의 첨가제를 추가할 수 있으며, 그 사용량은 전체 조성물에 대하여 5 중량%를 초과하지 않도록 한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명에 있어서 폴리에틸렌계 수지는 저밀도폴리에틸렌, 선형 저밀도폴리에틸렌 및 고밀도 폴리에틸렌을 혼합하여 사용하며, 상기 저밀도 폴리에틸렌 수지의 용융지수는 4.0 ~ 7.0 g/10분, 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지의 용융지수는 1.0 ~ 5.0 g/10분 및 고밀도 폴리에틸렌 수지는 용융지수가 3.0 ~ 7.0 g/10분 (ASTM D 1238-70에 따라 190℃, 2.16Kg하에서 측정) 범위의 것이 적당하다. 용융지수가 각 종류별의 적정범위보다 미만일 경우에는 압출 용융하여 원판 시이트를 제조할 때 이상유동이 발생하여 균일한 필름을 얻기가 어렵고, 범위를 초과하게 되면 균일연신성이 악화되고, 필름의 강도가 저하된다.
또한 본 발명의 폴리에틸렌 수지는 전체 조성물 중 함량이 저밀도 폴리에틸렌 수지 5 ~ 20 중량%, C6, C8 또는 메탈로센계 선형저밀도 폴리에틸렌 수지 40 ~ 60 중량%, 고밀도 폴리에틸렌 수지 2 ~ 10 중량%로 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
저밀도 폴리에틸렌 수지를 단독으로 사용하면 필름의 강도가 떨어지고, 선형 저밀도폴리에틸렌 수지를 단독으로 사용하면 필름의 두께가 불균일하고, 투습도가 낮아지는 문제점이 있다. 상기 고밀도 폴리에틸렌 수지를 단독으로 사용하면 강도는 향상되나 투습도가 떨어지고, 필름이 뻣뻣해지는 문제가 있다.
또한 상기 수지를 2종류만 혼합하여 사용하는 경우에도 본 발명에서 목적으로 하는 물성을 달성할 수 없다. 즉, 상기와 같이 3종류의 폴리에틸렌 필름을 상기 범위로 혼합하여 사용하는 경우에만 각 수지의 특성이 잘 나타나 본 발명에서 목적 으로 하는 물성을 얻을 수 있다.
본 발명에서 상기 저밀도 폴리에틸렌 수지는 용융지수가 6.0~7.0 g/10분 범위인 것을 사용하는 것이 필름의 생산성에 좋으며, 그 함량은 전체 조성물 중 5 ~ 20 중량%를 사용한다. 5 중량% 미만으로 사용하는 경우 필름의 네크인이 많이 발생하여 바람직하지 않고, 20 중량%를 초과하여 사용하는 경우 필름물성이 많이 떨어져서 바람직하지 않다. 따라서 상기 범위로 사용하는 것이 필름의 생산성 및 물성을 유지할 수 있는 점에서 좋다.
본 발명의 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지는 용융지수가 2.0~4.0 g/10분의 범위를 사용하는 것이 기계적 물성이나 기타 열화에 의한 물성의 감소 등이 없는 필름을 제조할 수 있으므로 좋으며, 그 함량은 전체 조성물 중 40 ~ 60 중량%를 사용한다, 40 중량% 미만으로 사용하는 경우는 필름의 물성을 유지하기 어려우며, 필름 생산속도가 저하되고, 60 중량%를 초과하는 경우는 필름생산기계에 무리가 많이 발생하므로 상기범위로 사용하는 것이 좋다. 특히, 상기 선형저밀도 폴리에틸렌은 C6, C8 선형 저밀도 폴리에틸렌 또는 메탈로센계 선형 저밀도 폴리에틸렌을 사용하는 경우는 C4 선형 저밀도 폴리에틸렌보다 기계적 물성이 우수하며, 필름에 구멍 발생 등이 적으므로 좋다.
본 발명의 고밀도 폴리에틸렌 수지는 용융지수가 5.0~7.0 g/10분 범위를 사용하는 것이 좋으며, 그 함량은 전체 조성물 중 2 ~ 10 중량%를 사용한다. 2 중량% 미만으로 사용하는 경우는 위생용품을 완제품으로 조립시 필름이 처지는 문제점이 발생할 수 있으며, 10 중량%를 초과하는 경우는 장력이 너무 커서 완제품 조립시 불량이 많이 발생하므로 상기범위로 사용하는 것이 좋다.
본 발명에 적합한 무기충전제는 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산칼슘, 탈크, 카올린, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화아연, 알루미나, 산화티탄, 마이카, 제오라이트, 규조토, 탄산마그네슘, 크레이에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용할 수 있다. 무기충전제의 형태로서는 판상, 침상, 구상 등이 있으나, 구상이 가장 바람직하며, 그 평균입경은 0.1 ~ 5㎛, 좋기로는 0.5 ~ 3㎛ 범위의 것이다. 평균입경이 0.1㎛미만일 경우는 수지 내에서의 무기충전제의 분산이 어려워 기계적 물성이 나빠지는 결점이 있고, 5㎛를 초과하는 경우에는 표면외관이 불량해지는 결점이 있다.
보다 바람직하게는 상기 무기충전제로 탄산칼슘 중 경탄과 중탄을 1 : 3 ~ 5의 중량비로 혼합하여 사용하는 경우 표면이 보다 부드러운 특징이 있다. 보다 바람직하게는 1 : 4의 중량비로 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 경탄의 함량이 상기 범위보다 많은 경우 부피를 많이 차지하여 원료를 투입시 균일하게 혼합하기가 어렵게 되며, 결과적으로 서로 상이한 특성의 탄산칼슘을 혼합하는 효과를 기대하기 어렵게 된다. 또한 상기 범위 미만으로 사용하는 경우에는 경탄을 사용하는 목적인 부드러운 촉감을 나타내는 특성을 효과적으로 나타나기 어려우므로 바람직하지 않다.
상기 무기충전제는 전체 조성물 중 20 ~ 40 중량%로 사용하며, 20 중량% 미만으로 사용하는 경우는 필름의 감촉, 소음 발생 등이 기존 필름에 비해 나은 점이 없고, 40 중량%를 초과하는 경우는 투습도가 높아지므로 상기 범위에서 사용하는 것이 좋다.
또한 본 발명에서는 상기 조성물에 에틸렌-에틸아크릴레이트 코폴리머(EEA), 에틸렌-비닐아세테이트 코폴리머(EVA)등을 1 ~ 10 중량% 더 포함하는 경우 안의 내용물이 필름을 통해 다시 묻어나는 삼출현상이 더욱 개선되는 효과가 있다.
이하, 본 발명의 위생용 필름의 제조방법을 보다 상세히 설명한다.
상기 폴리에틸렌계 수지, 무기충전제 및 통상의 첨가제를 혼합하여 통상의 블렌더나 혼합기에 투입하여 혼합한다. 혼합기로는 드럼 덤블러형 혼합기, 리본블랜더, 헨셀믹서, 슈퍼믹서 등이 사용될 수 있는데, 슈퍼믹서 등의 고속교반형의 혼합기가 좋다. 다음으로 혼합물을 혼련하는데, 종래 공지의 장치, 예를 들면 통상의 단축 스크류 압출기, 2축 스크류 압출기, 밤바리믹서, 2축형 혼련기 등에 의해 적절히 실시된다. 이어서 혼련된 수지 조성물을 펠렛화한다. 혼합된 수지 조성물 펠렛을 필름압출기의 호퍼에 투입하여 압출가공에 의한 통상의 필름 성형장치 및 성형방법에 준하여 필름을 성형하게 되는데, 원형 다이에 의한 인플레이숀 성형, 티-다이에 의한 티-다이 압출성형 등을 적절히 사용하여 필름으로 성형한다.
상기와 같이 필름을 제조한 후 로울러에 의하여 연신하거나 또는 인플레이션의 공기 팽창등과 같은 통상의 방법에 따라 적어도 1축 또는 2축 방향으로 1.1 ~ 1.5의 배율로 연신시킨다. 1.5배율 이상으로 연신하는 경우에는 통기도가 높아지게 되어 삼출 등의 문제점이 발생하게 된다.
이하 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 하며, 하기 실시예는 본 발명의 구체적인 예시에 불과하며 본 발명의 보호범위를 한정하거나 제한하는 것은 아니다.
하기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 통기성 필름의 인장강도, 인열강도, 투습도, 삼출압, 은폐력 등을 다음과 같이 측정하였다.
[인장강도/연신율]
인장시험기에서 그립간격 50mm, 스피드 500mm/min.로 하여 시료의 세로방향(MD), 가로방향(CD)에 대해 각각 측정하였다.(시료크기 : 길이 70mm, 시편폭 25.4mm)
[투습도]
통기성의 평가방법의 하나로 ASTM E 96-63에 준하여 투습도(g/㎡24hr)를 측정하였다(온도 : 37.8℃ 습도 90% R.H.)
[삼출시험]
삼출시험은 증류수 90%와 메탄올 10%로 섞은 후에 콩고레드 분말 2%를 투입하여 시험용액을 만들고, 가로 130mm, 세로 250mm의 시험편위에 티슈, 생리대순으로 올려 놓고 이 위에 시험용액을 1분에 걸쳐 10mm를 떨어뜨린 후에 1분간 방치 후 1kg의 추를 시편위에 올려 놓고 3분간 방치 후에 이면에 있는 티슈에 용액이 스며드는지의 유무를 확인한다.
[유연성(부드러운 감촉)]
손으로 만져서 부드러운 감촉 정도를 평가하였다(◎ : 매우 유연하고 좋은 감촉, ○ : 유연함, △ : 약간 딱딱함, ×: 딱딱하고 나쁜 감촉).
[은폐력]
ASTM D1003의 광선투과도 측정결과로 비교하였다.
[실시예 1 ~ 4]
표 1에 기재한 처방으로 기본수지와 첨가제를 혼합한 다음 슈퍼믹서기로 혼합하였다. 무기충전제로 칼슘카보네이트의 중탄과 경탄을 사용하였으며, 평균입경이 1.2㎛ 인 것을 사용하였다. 슈퍼믹서에서 혼합한 후, 트윈익스투루더를 이용하여 150℃에서 용융혼련한 후 펠렛을 제조하고, 이를 티다이 압출기에서 230℃ 정도에서 용융압출하여 필름으로 성형하였다. 이 필름을 60℃로 가열된 예열 롤울러와 연신로울러 사이에서 연신하여 30㎛ 두께의 필름을 얻었다. 이렇게 제조된 필름의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[비교예 1 ~ 2]
하기 표 1과 같은 처방으로 종래 비투과성 필름을 제조하였으며, 이때 압출기의 다이온도는 250℃이었으며, 별도의 연신과정 없이 평량 30GSM의 필름을 얻었다. 이렇게 제조된 필름의 물성을 측정하여 하기 표 2에 나타내었다.
[표 1] 필름의 조성(단위는 중량%이다)
Figure 112006032804412-pat00001
- LDPE : 한화석유화학(LDPE 960, 6.0MI, 0.920 g/cc)
- C4 LLDPE: 한화석유화학(상품명:LLDPE 3226, 2.0MI, 0.918 g/cc, C4 copolymer)
- C6 LLDPE: 한화석유화학(상품명:LLDPE HS 1700, 3.2 MI, 0.923 g/cc, Copolymer Hexene)
- HDPE : LG석유화학(상품명:HDPE ME 5000)
- EEA : DUPONT-MITSUI POLYCHEMICAL(상품명:EEA A702, 5.0MI, 0.930g/㎤, EA 10%)
- 유백 마스터뱃치(MB): 한일도요 JEM1414
- CaCO3 중탄: 평균입경 2㎛
- CaCO3 경탄: 평균입경 0.5㎛
[표 2] 필름 물성
Figure 112006032804412-pat00002
상기 표에서 알 수 있는 바와 같이, 무기충전제를 사용함으로써 비교예에 비하여 유연성, 은폐력이 우수한 것을 알 수 있었으며, 정전기가 감소되는 것을 알 수 있었다.
또한 실시예 3과 같이 EEA를 더 추가하여 사용하는 경우, 인장강도와 연신율이 더 높게 나타났으며, 유연성이 우수하고 삼출억제가 보다 우수한 것을 알 수 있었다.
또한 실시예 4와 같이 무기 충전제로 중탄과 경탄을 적절히 조합하여 사용하는 경우 유연성이 더욱 좋은 것을 알 수 있었다.
본 발명에 따른 위생용 필름은 종래 비통기성 필름이 가지고 있던 단점인 뻣뻣한 감촉, 소음 및 은폐력의 한계 및 종래 통기성 필름의 단점인 CD강도, 삼출문제(내수압)를 개선하고자 3가지 특정한 종류의 폴리에틸렌계 수지와 무기 충전제를 혼합하여 사용함으로써 투습도가 거의 없으며, 저평량에서도 내수압이 유지되고, CD강도가 우수하며, 삼출현상이 발생하지 않는 비통기성의 위생용 필름을 제공할 수 있다.
또한 본 발명은 부드러운 촉감과 소음이 없으며, 은폐력이 우수한 위생용 필름을 제공할 수 있다.

Claims (5)

  1. 저밀도 폴리에틸렌 수지 5 ~ 20 중량%, C6, C8 또는 메탈로센계 선형저밀도 폴리에틸렌 수지 40 ~ 60 중량%, 고밀도 폴리에틸렌 수지 2 ~ 10 중량%, 무기충전제 20 ~ 40 중량% 및 에틸렌-에틸아크릴레이트 코폴리머(EEA) 혹은 에틸렌-비닐아세테이트 코폴리머(EVA)를 1 ~ 10 중량%를 포함하는 조성물을 이용하여 1.1~1.5배의 연신배율로 연신시켜 제조되는 것을 특징으로 하는 소음이 적고 은폐력이 향상된 위생용 필름.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 무기충전제는 탄산칼슘, 실리카, 황산바륨, 황산마그네슘, 황산칼슘, 탈크, 카올린, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 산화아연, 알루미나, 산화티탄, 마이카, 제오라이트, 규조토, 탄산마그네슘, 크레이에서 선택되는 어느 하나 이상인 것을 특징으로 하는 소음이 적고 은폐력이 향상된 위생용 필름.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 무기충전제는 탄산칼슘 중 경탄과 중탄을 1 : 3 ~ 5로 혼합하여 사용하는 것을 특징으로 하는 소음이 적고 은폐력이 향상된 위생용 필름.
  5. 제 1항, 제 3항, 제 4항에서 선택되는 어느 한 항에 있어서,
    상기 위생용필름은 유아용 또는 성인용 기저귀 방수막, 개별포장지 및 여성용 생리대 방수막에 사용되는 것을 특징으로 하는 소음이 적고 은폐력이 향상된 위생용 필름.
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