KR100784357B1 - 천공필름의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 위생용품의 커버로 사용되는 천공필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 통공 및 모세관이 형성되는 천공필름에 있어서, 상기 모세관이 필름의 수직방향에 대하여 5 ~ 60도 각도로 기울어져 직선시야에 있는 분비물이 보이지 않는 것을 특징으로 하며, 소프트한 감촉을 갖는 조성물을 이용한 천공필름의 제조방법을 제공한다.

천공필름, 모세관, 멤스, 레이저빔

Description

천공필름의 제조방법{Manufacturing Method of Perforated Film}

본 발명은 위생용품의 커버로 사용되는 천공필름의 제조방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 직선시야가 차단되어 분비물이 보이지 않는 것을 특징으로 하는 천공필름에 대한 것이다.

종래의 위생용품 커버는 천공드럼에서 진공흡착에 의해 천공을 형성시키는 방법에 의해 제조되었는데, 이러한 방법에 의해 제조된 천공필름은 수직으로 바라보는 경우 직선시야가 뚫려있으므로 생리대 등의 흡수용품으로 사용하는 경우, 분비물이 보이게 되었다.

이에 천공드럼에서 천공을 형성하기 위한 부분인 스크린의 형태에 대하여 다양하게 변화시키는 시도가 계속되어 왔다. 종래에는 포토에칭 또는 전기방사 등의 방법을 사용하여 스크린을 제조하였는데, 이러한 천공필름을 제조하기 위해서는 다수개의 스크린을 겹쳐서 제조해야 하는 등의 제조공정의 어려움이 있었다.

또한, 이러한 천공드럼의 스크린에 의해 목적으로 하는 천공필름을 제조하기 위해서는 필름의 강도가 유지되면서도, 적절한 탄성 및 유연성이 요구되므로 적합한 필름제조용 조성물에 대한 연구가 필요하였다.

따라서 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 본 발명은 시야각 차단 효과가 우수한 것을 특징으로 하는 천공필름의 제조방법 및 이에 사용되는 천공드럼을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 모세관을 형성할 수 있도록 유연하면서도 소프트하고, 적당한 강도와 탄성을 갖는 조성물을 제공하고, 이를 이용하여 천공드럼에 설치된 스크린에 의해 일정한 형태의 천공을 형성하는 제조방법을 제공한다.

또한 본 발명은 멤스방법 또는 레이저빔에 의해 천공을 형성할 수 있으므로, 니켈 또는 알루미늄 시트에 수직방향에 대해 사선방향의 각도를 형성하여 얇고, 작은 크기의 천공을 형성함으로써, 한 층의 스크린으로 제조하는 특징이 있는 천공드럼을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명은 위생용품의 커버로 사용되는 천공필름에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 통공 및 모세관이 형성되는 천공필름에 있어서, 상기 모세관이 필름의 수직방향에 대하여 5 ~ 60도 각도로 기울어져 직선시야에 있는 분비물이 보이지 않는 것을 특징으로 하며, 소프트한 감촉을 갖는 조성물을 이용한 천공필름의 제조방법을 제공한다.

보다 구체적으로 본 발명은,

열가소성 수지를 용융 압출하여 직선시야가 가려지는 천공 필름을 제조하는 방법에 있어서,

a) 무기충전제 100중량부에 대해 중량평균분자량이 500 ~ 30,000이고, 용융지수가 (190℃, 2.16Kg) 50g/10min ~ 80 g/10min인 에틸렌계 중합체 1~10중량부를 코팅한 무기충전제(A) 100중량부 및 용융지수(190℃, 2.16Kg) 1g/10min ~ 10g/10min 범위의 폴리올레핀 수지(B) 20~250중량부, 에틸렌비닐아세테이트 수지(C) 10 ~ 30 중량부 및 에틸렌비스스테아라미드(D) 1 ~ 20 중량부를 혼합한 조성물을 제조하는 단계;

b) 상기 조성물을 용융 압출하여 펠렛으로 제조하는 단계;

c) 상기 펠렛을 티다이에서 용융압출하여 시트상의 필름으로 제조하는 단계;

d) 상기 시트상의 필름을 통공이 일정간격으로 다수개 형성된 스크린이 구비된 천공드럼에서 진공 천공하는 단계;

를 갖는 것을 특징으로 하는 천공필름의 제조방법에 관한 것이다.

이하는 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다.

본 발명에 사용되는 무기충전제는 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카, 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알미늄, 산화아연, 수산화마그네슘, 산화티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토분, 제오라이트, 규산백토 또는 이들의 혼합물이 사용된다. 무기충전제의 형태로서는 판상, 침상, 구상 등이 있으나, 구상이 가장 바람직하며, 그 평균입경은 0.1~5㎛, 바람직하기로는 0.5~3㎛ 범위의 것이다. 평균입경이 0.1㎛이하일 경우는 본 발명에 의한 에틸렌계 중합체의 코팅상태가 너무 불량해질 우려가 있고 5㎛ 이상이 되면 연신 형성된 통기성 필름의 표면 외관이 불량해지는 단점이 있다.

본 발명의 무기충전제는 중량평균분자량 30,000이하, 용융지수(190℃, 2.16Kg) 50g/10min 이상, 보다 구체적으로는 중량평균분자량이 500 ~ 30,000이고, 용융지수가 (190℃, 2.16Kg) 50g/10min ~ 80 g/10min인 에틸렌계 중합체 1~10중량부를 코팅하여 사용하는 특징이 있다. 에틸렌계 중합체로 코팅된 무기충전제는 무기충전제 100중량부에 대해 상기 에틸렌계 중합체 1~10중량부, 좋게는 3~8중량부를 혼합, 고속 교반, 분산시켜 얻어진다. 에틸렌계 중합체의 첨가량이 1중량부 이하일 경우는 코팅량이 너무 적어 원하는 효과를 얻을 수 없고, 10중량부를 초과할 경우는 코팅에 기여하지 않는 잉여분이 조성물에 유입되어 결국 통기성 필름의 기계적 강도를 저하시킬 우려가 있다.

본 발명의 상기 무기충진제를 코팅하는 코팅제는 무기충진제를 일부 코팅할 수 있을 정도의 상용성을 가지는 것으로서, 고밀도폴리에틸렌계 수지 제조 시 비등 n-헥산에 의해 추출되어 생성되는 중량평균분자량 30,000이하, 용융지수(190℃, 2.16Kg) 50g/10min 이상, 보다 구체적으로는 중량평균분자량이 500 ~ 30,000이고, 용융지수가 (190℃, 2.16Kg) 50g/10min ~ 80 g/10min인 에틸렌계 중합체를 사용한다. 이러한 에틸렌계 중합체는 공정상 통상 케이크상으로 발생하나 이를 잘 분쇄하면 왁스와 비슷한 형상을 가지게 되며 내포된 수백 내지 수천의 보다 낮은 분자량을 가진 에틸렌계 중합체 성분에 기인하여 수십℃에서도 약간의 흐름성을 가지다가 약 100℃ 이상에 도달하면 더욱 좋은 흐름성을 가지게 되어 무기충전제에 대해 고속 혼합기에서 혼합, 고속 교반공정을 통해 어느 정도 코팅성이 발현된다. 그러나 상기 에틸렌계 중합체는 친유성인 관계로 부분적으로만 코팅된 구조의 무기충진제를 얻을 수 있게 되어 본 발명을 완성할 수 있다. 본 발명에서 무기충전제를 코팅하여 사용하는 경우, 필름 제조 시 무기충전제의 코팅되지 않은 부분이 연신에 의해 미세한 통기성 구멍이 형성될 수 있으며, 이에 따라 필름 제조 시 소음이 적고, 피부감촉이 부드럽고 끈적이지 않는 시트를 제조할 수 있게 된다.

본 발명에서 상기 폴리올레핀 수지는 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌 또는 고밀도 폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 이상의 단독중합체; 에틸렌을 주성분으로 한 공중합체; 폴리프로필렌 단독중합체; 또는 프로필렌을 주성분으로 한 공중합체;로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 사용할 수 있다. 상기 폴리올레핀 수지는 필름을 형성하는 정도의 분자량을 가지는 것이라면 제한을 두지 않지만 본 발명에서는 용융지수(190℃, 2.16Kg)가 1~10g/10min 범위의 폴리올레핀 수지를 사용하는 것이 기계적 물성과 퉁기성을 유지하는 용도에 유용하다.

그 함량은 코팅된 무기충진제에 대하여 20~250중량부를 사용한다. 20 중량부 이하로 사용되는 경우 무기충진제의 함량이 너무 많게 되어 시트의 강도가 약하게 되며, 250 중량부를 초과하는 경우 무기충진제를 사용하는 효과가 떨어지게 되므로 코팅된 무기충진제 100 중량부에 대하여 폴리올레핀 수지를 20 ~ 250 중량부로 사용하는 것이 가장 바람직하다.

또한 본 발명에서 에틸렌비닐아세테이트 수지(C)를 사용하여 피부에 닿는 부분에 소프트한 감촉을 증가시키며, 통공으로부터 연결되는 모세관 부위에 탄성을 부여하는 것을 특징으로 한다. 상기 에틸렌비닐아세테이트 수지는 에틸렌 함량이 10 ~ 35 중량%인 것을 사용하는 것이 바람직하며, 그 함량은 무기충전제 100 중량부에 대하여 10 ~ 30 중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 10 중량부 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하며, 30 중량부를 초과하는 경우 탄성이 너무 높아 통공형성 후 탄성에 의해 통공이 줄어들어 흡수력을 저해할 수 있게 된다.

본 발명에서 상기 에틸렌비스스테아라미드(D)는 분산제로 사용되는 것으로 왁스형태인 것을 사용한다. 상기 에틸렌비스스테아라미드를 사용하는 경우, 수지들과 무기충진제의 혼화성을 향상시킬 뿐만 아니라 모세관 형성 시 수지가 일정한 두께로 안정되게 인장되도록 하는 역할을 한다. 그 함량은 무기충진제 100 중량부에 대하여, 1 ~ 20 중량부를 사용하는 것이 바람직하며, 1 중량부 미만으로 사용하는 경우 그 효과가 미미하며, 20 중량부를 초과하는 경우 제조단가가 상승하게 되므로 바람직하지 못하다.

다음으로 본 발명의 천공필름을 제조하는 방법에 대하여 구체적으로 설명하면, 먼저, 앞서 설명한 무기충전제 100중량부에 대해 에틸렌계 중합체 1~10중량부를 코팅한 무기충전제(A) 100중량부 및 용융지수(190℃, 2.16Kg) 1~10g/10min 범위의 폴리올레핀 수지(B) 20~250중량부, 에틸렌비닐아세테이트 수지(C) 10 ~ 30 중량부 및 에틸렌비스스테아라미드(D) 1 ~ 20 중량부를 혼합한 조성물을 제조한 후 상기 조성물을 용융 압출하여 펠렛으로 제조한다. 이때 용융온도는 120 ~ 180 ℃가 바람직하며, 혼합기에서 용융 혼련한 후 사출한 후 절단하여 펠렛으로 제조한다.

이렇게 제조된 펠렛을 다시 혼합기에 투입한 후 용융 압출하여 티다이를 통해 시트상의 필름으로 사출하면서, 스크린이 설치된 천공드럼에서 고압으로 진공 천공하는 것으로 본 발명에서 목적으로 하는 천공필름을 제조할 수 있다.

이때 상기 천공드럼에 설치된 스크린에 대하여 설명하면, 니켈 또는 알루미늄에서 선택되는 0.1 ~ 5mm 두께의 판상의 금속 재질로서, 레이저 빔 또는 멤스(MEMS:Micro Electro Mechanical System) 방법에 의해 통공을 형성할 수 있으며, 한정되지는 않으나 바람직하게는 통공의 직경이 0.1 ~ 2.0mm이고, 상기 통공은 수직방향에 대하여 5 ~ 60도 각도로 기울어진 0.1 ~ 10mm 길이의 모세관을 갖도록 하며, 상기 통공이 일정간격으로 다수개 형성된 형태를 갖는다. 이때 상기 통공은 0.2 ~ 6.0mm의 일정간격으로 다수개 형성되어 메쉬형태로 제조된다. 이때 상기 통공의 간격은 통공의 중심과 중심 사이의 거리를 의미하는 것이다. 상기 멤스(MEMS)는 기계적, 전기적 부품들을 반도체 공정을 이용하여 구현하는 기술을 의미한다.

본 발명의 스크린을 제조하기 위한 방법으로 상기 레이저빔 또는 멤스 방법을 사용할 수 있으며, 이러한 방법을 사용하는 경우 종래 다수개의 스크린을 겹쳐 통공의 모세관이 기울기를 형성하던 것에 반해 한 층의 금속스크린에 기울기를 갖는 모세관을 형성할 수 있는 새로운 방법을 제공하게 된다. 또한 이러한 방법을 사용하는 경우 수 나노미터에서 수십 마이크로미터까지 다양한 크기의 통공을 형성할 수 있는 특징이 있다. 이들은 통상적으로 해당분야에서 사용하는 방법에 의해 통공을 형성하므로 그 구체적인 기재는 생략하기로 한다.

본 발명에서 상기 천공필름에 설치되는 스크린에 형성되는 상기 모세관은 직선 또는 구부러진 형태가 가능하며, 상기 구부러진 형태는 유선형, “>”자형 등으로 형성시킬 수 있으며, 이때 상기 유선형 또는 “>”자형의 단부가 좁아지도록(테이퍼 지도록) 하는 것도 가능하다. 상기 통공은 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형에서 선택되는 어느 하나 이상의 형태로 제조가 가능하다.

본 발명의 제조방법에 의해 일정간격으로 다수개 형성되는 통공의 직경이 0.1 ~ 2.0mm이고, 상기 통공의 수직방향에 대하여 5 ~ 60도 각도로 기울어진 0.1 ~ 10mm 길이의 모세관이 형성된 천공필름이 제조된다. 이때 상기 통공은 0.2 ~ 6.0mm의 일정간격으로 다수개 형성되어 있으며, 상기 모세관은 직선 또는 구부러진 형태가 될 수 있다. 또한 상기 통공은 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형에서 선택되는 어느 하나 이상의 형태로 제조할 수 있다.

본 발명은 직선시야가 가려진 모세관을 갖는 천공필름을 제조하기 위하여 에틸렌비닐아세테이트와 에틸렌비스스테아라미드 및 코팅된 무기충전제가 혼합된 폴리올레핀수지를 혼합하여 사용함으로써, 탄성과 강도 및 소프트한 감촉을 가질 뿐만 아니라 모세관을 형성하기에 적절한 연신강도를 갖게 되어 우수한 물성의 천공필름을 제조할 수 있게 된다.

이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 실시예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

평균입경 1.7μm의 미처리 탄산칼슘(오미야제)과 삼성토탈화학(주)에서 필름용 고밀도폴리에틸렌 수지 제조시 비등 n-헥산에 의해 추출되어 생성된 분자량분포가 매우 넓은 중량평균분자량 8,500, 용융지수(190℃, 2.16Kg) 95g/10min의 에틸렌계 중합체)의 미세 분쇄물을 시료로서 준비하였다. 먼저 헨셀믹서에 탄산칼슘을 투입하고, 탄산칼슘 100중량부에 대해 에틸렌계 중합체 3중량부가 첨가되는 배합비로 에틸렌계 중합체를 서서히 투입하고 125℃로 조절하여 30분간 고속 교반하여 최종적으로 에틸렌계 중합체로 부분 코팅된 구조의 탄산칼슘 시료를 얻었다.

상기 헨셀믹서에 부분 코팅된 구조의 탄산칼슘 시료 100중량부에 대해 용융지수(190℃, 2.16Kg) 2.7g/10min, 밀도 0.932g/cm³인 선형저밀도 폴리에틸렌(SK(주), FT811) 100중량부, 에틸렌비닐아세테이트(에틸렌함량 15중량%) 15 중량부, 에틸렌비스스테아라마이드 5 중량부가 첨가되는 배합비로 폴리올레핀 수지를 첨가하여 혼합한 후 이를 스크류 직경 130mm인 2축 스크류 압출기에 주입하고 용융 압출시켜 펠렛상태의 통기성 필름용 컴파운드 조성물을 얻었다.

얻어진 컴파운드 조성물을 호퍼에 투입하여 스크류직경 130mm인 티-다이 성형기를 사용하여 시트상으로 형성한 후, 상기 시트를 니켈재질로 1.5mm 두께의 판상의 금속 재질로서, 레이저 빔 방법에 의해 직경이 1.0mm인 원형 통공이 통공의 중심과 중심 사이의 거리가 2.0mm의 일정간격으로 다수개 형성되며, 상기 통공은 수직방향에 대하여 30도 각도로 기울어진 3mm 길이의 모세관을 갖는 메쉬형태의 스 크린이 구비된 천공드럼에서 진공흡입하여 1.0mm간격으로 통공의 직경이 1.0mm이고, 상기 통공의 수직방향에 대하여 30도 각도로 기울어진 3mm 길이의 모세관이 형성된 천공필름이 제조되었다.

상기 실시예에서 제조된 천공필름을 이용하여 하기와 같은 방법으로 물성을 측정하였다.

1) 인장강도

ASTM D882에 준해 시료의 파단시 강도(kg/in²) 및 신도(%)를 주행방향(MD), 주행방향에 수직인 폭방향(TD)에 대해 각각 측정하였다(시료크기: 100mm 길이 x 25mm 폭, 인장속도 500mm/min, 측정온도 23± 1℃)

2) 투습도

ASTM E96-63에 준하여 투습도(g/m²~24hr)을 측정하였다(23±1℃, 90%RH)

3) 감촉성

관능검사를 실시하기 위하여 사용자 30명을 대상으로 피부 감촉도를 측정하였다.

4) 시야차단성

관능검사를 실시하기 위하여 사용자 30명을 대상으로 사용 시 시야차단 효과에 대한 만족도를 실험하였다.

그 결과, 인장강도(MD× TD)는 1410× 250kg/㎡이었으며, 투습도는 8500 g/㎡24h이었다. 또한, 감촉성의 경우 5점으로 측정한 결과를 30인의 평균으로 하였을 때 4점 이상으로 부드러운 감촉을 갖으며, 사용시에 피부에 끈끈한 감촉이 줄어드는 것을 알 수 있었다. 또한 사용자 30명을 대상으로 시야차단성에 대한 만족도를 실험할 결과 모세관이 각도를 갖으며 기울어지도록 형성함에 따라 천공을 통해 분비물이 확인되는 것이 차단되는 것을 알 수 있었다.

이상에서 살핀 바와 같이, 본 발명에 따른 천공필름은 멤스방법 또는 레이저빔에 의해 통공을 형성한 한 층의 스크린을 이용하여 소프트한 감촉과 유연성 및 직성시야 차단효과가 있는 천공필름을 제공할 수 있다.

Claims (12)

1. 열가소성 수지를 용융 압출하여 천공 필름을 제조하는 방법에 있어서,

   a) 무기충전제 100중량부에 대해 중량평균분자량이 500 ~ 30,000이고, 용융지수가 (190℃, 2.16Kg) 50g/10min ~ 80 g/10min인 에틸렌계 중합체 1~10중량부를 코팅한 무기충전제(A) 100중량부 및 용융지수(190℃, 2.16Kg) 1g/10min ~ 10g/10min 범위의 폴리올레핀 수지(B) 20~250중량부, 에틸렌비닐아세테이트 수지(C) 10 ~ 30 중량부 및 에틸렌비스스테아라미드(D) 1 ~ 20 중량부를 혼합한 조성물을 제조하는 단계;

   b) 상기 조성물을 용융 압출하여 펠렛으로 제조하는 단계;

   c) 상기 펠렛을 티다이에서 용융압출하여 시트상의 필름으로 제조하는 단계;

   d) 상기 시트상의 필름을 통공이 일정간격으로 다수개 형성된 스크린이 구비된 천공드럼에서 진공 천공하는 단계;

   를 갖는 것을 특징으로 하는 천공필름의 제조방법.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 d)단계에서 진공 천공 시, 필름의 통공은 일정간격으로 다수개 형성되며 상기 통공의 직경이 0.1 ~ 2.0mm이고, 상기 통공의 수직방향에 대하여 5 ~ 60도 각도로 기울어진 0.1 ~ 10mm 길이의 모세관을 형성시킨 것을 특징으로 하는 천공필름의 제조방법.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 통공은 0.2 ~ 6.0mm의 일정간격으로 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 천공필름의 제조방법.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 모세관은 직선 또는 구부러진 형태인 것을 특징으로 하는 천공필름의 제조방법.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 통공은 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형에서 선택되는 어느 하나 이상의 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 천공필름의 제조방법.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 폴리올레핀 수지는 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌에서 선택되는 어느 하나 이상의 단독중합체; 에틸렌을 주성분으로 한 공중합체; 폴리프로필렌 단독중합체; 또는 프로필렌을 주성분으로 한 공중합체;로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 천공필름의 제조방법.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 무기충전제는 탄산칼슘, 탈크, 클레이, 카올린, 실리카, 규조토, 탄산마그네슘, 염화칼슘, 황산칼슘, 수산화알미늄, 산화아연, 수산화마그네슘, 산화티탄, 알루미나, 마이카, 아스베스토분, 제오라이트, 규산백토로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 천공필름의 제조방법.
8. 제 1항 내지 제 7항에서 선택되는 어느 한 항의 제조방법에 의해 제조되는 직선시야가 가려지고 흡수력이 향상되는 천공필름.
9. 니켈 또는 알루미늄에서 선택되는 0.1 ~ 5mm 두께의 금속 재질로서, 레이저 빔 또는 멤스(MEMS) 방법에 의해, 통공의 직경이 0.1 ~ 2.0mm이고, 상기 통공의 수직방향에 대하여 5 ~ 60도 각도로 기울어진 0.1 ~ 10mm 길이의 모세관을 갖도록 하며, 상기 통공이 일정간격으로 다수개 형성된 것을 특징으로 하는 스크린을 구비한 천공드럼.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 통공이 0.2 ~ 6.0mm의 일정간격으로 다수개 형성되어 메쉬형태로 제조된 스크린을 구비한 천공드럼.
11. 제 10항에 있어서,

    상기 모세관은 직선 또는 구부러진 형태인 것을 특징으로 하는 스크린을 구비한 천공드럼.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 통공은 원형, 타원형, 삼각형, 사각형, 오각형 또는 육각형에서 선택되는 어느 하나 이상의 형태로 제조되는 것을 특징으로 하는 스크린을 구비한 천공드럼.