KR100869607B1 - 처리된 부직포 - Google Patents

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마이클 데이비드 파워스
스티븐 웨인 피팅
바루네쉬 샤르마
리 커비 제임슨
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 정수두 값에 의해 측정된 양호한 차단성을 유지하면서, 단일 면의 대전방지성 및 알콜 반발성을 부여하기 위한 경량 부직포의 처리를 위한 개선된 2단계 방법에 관한 것이다. 생성된 부직포는 특히 예를 들어 멸균 랩 및 수술용 가운을 위한 의료용 직물과 같은 감염 제어 제품으로 사용된다.
Figure R1020037016382
경량 부직포, 알콜 반발성, 대전방지성, 감염 제어 제품.

Description

처리된 부직포 {Treated Nonwoven Fabrics}
본 출원은 그 전문이 본원에 참고로 포함되는 2001년 6월 16일자 출원된 미국 가출원 번호 제60/298,745호를 우선권 주장한다.
본 발명은 목적하는 특성을 부여하기 위한 부직포의 처리에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 고도로 효율적이고 효과적인 공정으로 분리된 단계에 의해 얻어지는, 서로 반대쪽으로 향한 두 표면상에 독특한 특성을 갖는 비교적 경량의 부직포를 제공한다. 본 발명은 또한 수술용 가운 및 멸균 랩 등의 감염 제어 의료 제품 제조용으로 적합한, 예를 들어, 한쪽 면은 알콜 반발성을 갖고 다른 표면은 대전방지성을 갖는 생성된 부직포에 관한 것이다. 그러한 부직포는 또한 정수두 (hydrostatic head)에 의해 측정되는 우수한 차단성을 가질 수 있다.
다양한 적용을 위한 부직포 제조는 고도로 발전된 기술이 되었다. 널리 알려진 방법으로 스펀본딩, 멜트블로잉, 카딩, 에어레잉 등이 포함된다. 그러나, 이러한 방법들에 의해 주어진 용도에 바람직한 특성을 모두 갖는 부직포가 항상 제조될 수 있는 것은 아니다. 따라서, 그러한 특성을 부여하기 위해 다양한 수단으로 부직포를 처리하는 것이 종종 필요하다. 예를 들면, 수술용 가운과 같은 의료용 적용을 위해서는, 알콜 및 혈액 침투 및 박테리아에 대한 차단성이 필수적이고, 대전방지성이 매우 중요하다. 불행하게도, 예를 들어 플루오로카본을 사용한 차단성 처리제 및 염을 사용한 대전방지성 처리제는 서로 불리하게 작용하여 하나 또는 둘다의 처리제를 과량으로 적용하는 것이 필요하였다. 미국 특허 제5,178,931호는 따로 처리된 층들을 다층 구조로 제공함으로써 이러한 문제를 다루었다. 경량 직물 또는 단일 성분 직물의 경우, 이러한 방법은 종종 두 면을 갖는 부직포를 효율적으로 효과적으로 제공하기 위한 만족스러운 해결책이 되지 못한다. 유럽 특허 제0 546 580 B1호는 소수성 부직포의 한 면만을 습윤제로 처리하는 인쇄 공정으로 친수성 및 소수성을 갖는 양면 직물을 생성하는 방법을 기재하였다. 그러나, 특히 경량 부직포에 있어서, 정수두를 유지하면서 알콜 반발성 및(또는) 대전방지성의 양면 특성을 부여하고 두 처리제 화학약품 요구량을 모두 감소시키는 개선된 수단 및 방법이 여전히 요구된다.
<발명의 요약>
본 발명은 경량 부직포를 처리하여 바람직한 특성들인 한 면의 알콜 반발성 및(또는) 다른 한 면의 대전방지성을 보존하는 2-단계 처리 방법을 제공함으로써 앞에서 논의한 난점 및 문제들을 다룬다. 생성된 처리된 부직포는 또한 양호한 정수두 특성을 갖는다. 상기 방법의 한 실시양태는 최소량의 처리제를 사용하는, 알콜 반발성을 위한 포화 처리 및 그 후의 소량의 대전방지 처리제 조성물의 단일 면 분무를 포함한다. 제2 실시양태에서는, 최소량의 처리제 조성물을 사용하는 인쇄물 형성 경량 분무 적용를 이용하여 각 면을 따로 처리함으로써, 알콜 반발성 및(또는) 대전방지성을 각각의 처리된 면에만 주로 부여한다. 다른 적용 수단을 고려할 수도 있다. 이들 바람직한 실시양태에서, 부직포의 기초 중량은 약 17 gsm 내지 약 135 gsm, 많은 적용에 바람직하게는, 약 34 내지 약 88 gsm의 범위이다. 알콜 반발성 처리제는 일반적으로 직물의 중량에 대해 단지 약 0.05 gsm 내지 약 0.41 gsm, 많은 적용에 바람직하게는, 약 0.10 gsm 내지 약 0.26 gsm 이내의 범위로만 첨가될 것이다. 유사하게, 대전방지 처리제 조성물은 단지 직물 중량에 대해 약 0.017 gsm 내지 약 1.08 gsm, 많은 적용에 바람직하게는, 약 0.068 gsm 내지 약 0.44 gsm 이내의 범위로만 첨가될 것이다. 이러한 낮은 첨가량에 불구하고, 처리된 부직포는 정전기 감쇄 시험 (아래에 기술됨)에서 약 0.50초 미만, 많은 적용에 바람직하게는, 약 0.05초 미만의 대전방지성을 가질 것이며, 또한, 약 70％ 이소프로필 알콜에서 약 3 이상, 많은 적용에 바람직하게는 약 80％ 이소프로필 알콜에서 약 3 이상의 알콜 반발성을 가질 것이다. 처리된 부직포는 또한 약 50 mB 이상, 많은 적용에 바람직하게는, 약 70 mB 이상의 정수압을 가질 것이다. 특히 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 및 프로필렌 또는 에틸렌 단량체 단위를 포함하는 공중합체와 같은 폴리올레핀을 포함한 열가소성 중합체로부터 선택된 중합체의 스펀본드, 멜트블로운 또는 스펀본드/멜트블로운 라미네이트를 출발물질로 하는 경우, 상기 생성된 부직포는 의료용 직물과 같은 감염 제어 제품으로 사용하기에 특히 적합하다.
도 1은 포화 처리 단계 및 그 후의 분무 처리 단계를 사용한 본 발명의 한 처리 방법 실시양태의 개략도이다.
도 2는 분무 처리 단계 대신 발포 적용장치를 사용한 본 발명의 제2 처리 방법 실시양태의 개략도이다.
도 3은 잉크 젯 처리를 사용한 본 발명의 방법의 제2 단계의 개략도이다.
도 4는 대전방지제 및 반발 처리제를 서로 반대쪽으로 향한 면에 적용하는 본 발명의 제3의 처리 방법 실시양태의 개략도이다.
시험 방법
정수두: 직물의 액체 차단성의 척도는 정수두 시험이다. 정수두 시험은 소정량의 액체가 통과하기 전에 직물이 지지할 수 있는 물의 높이 (센티미터)를 측정한다. 정수두 판독치가 더 높은 직물은 정수두가 더 낮은 직물보다 액체 침투에 대한 차단성이 더 크다는 것을 나타낸다. 정수두 시험은 미연방 시험 표준 191A, 방법 5514에 따라 수행한다.
알콜: 알콜 반발성은 하기 시험 절차에 따라 시험하였다. 이 시험에서, 표면 에너지가 낮은 유체에 대한 직물의 내침투성은 특정 백분율의 이소프로필 알콜 (IPA) 용액 0.1 ㎖을 직물의 표면 위에 위치시키고, 5분 동안 시편을 방치하여 측정하였다. 등급 눈금은 0 내지 5로서, 0은 IPA 용액이 직물을 습윤시키는 것을 나타내고, 5는 최대 반발성을 나타낸다. 이 절차는 INDA 표준 시험 번호 IST 80.9-74 (R-82)의 변형이다.
혈액 침투 저항성 (RBP): 혈액 차단 (blood strikethough), 또는 혈액 침투에 대한 직물의 저항성은 특정 압력에서 직물을 통과하는 혈액의 양을 측정한 것이 다. 혈액 차단은 압지 (blotter)를 직물에 접하여 위치시키고, 압지에서 먼쪽의, 혈액에 접하는 직물 면에 평방인치눈금 당 1 파운드 (psig)의 압력을 가하는 것으로 이루어지는 시험의 전 및 후에 압지를 칭량하여 수행한다. 압력은 약 10초 동안 증가시키고, 1 psig에 도달하면 제거한다. 시험 전 및 후의 압지 중량의 차이 (그램)를 직물을 통과한 혈액의 양으로 나타낸다.
그랩 인장 시험: 그랩 인장 시험은 단일방향 응력에 대한 직물의 파단 강도 및 신장 또는 변형의 측정이다. 이 시험은 당업계에 공지되어 있으며, 미연방 시험 방법 표준 191A의 설명에 따른다. 결과는 파단시의 파운드 또는 그램 및 파단 전 ％신장률로 표시한다. 숫자가 높을수록, 보다 강하고 보다 신장성이 있는 직물을 나타낸다. "하중"이라는 용어는 인장 시험에서 시편을 파단 또는 파괴시키는데 필요한 최대 하중 또는 힘 (중량 단위로 표시)을 의미한다. "총 에너지"라는 용어는 중량-길이 단위로 표시되는, 하중 대 신장 곡선 아래의 총 면적을 의미한다. "신장"이라는 용어는 인장 시험 동안 시편 길이의 증가를 의미한다. 그랩 인장 시험은 2개의 클램프를 사용하며, 각 클램프는 2개의 조(jaw)를 가지고, 각 조는 샘플에 접하는 표면을 갖는다. 클램프는 재료를 일반적으로 수직으로, 동일 평면에 고정시키며, 3 인치 (76 mm) 이격되고, 특정한 연신 속도로 멀어진다. 그랩 인장 강도 및 그랩 신장 값은 4 인치 (102 mm) ×6 인치 (152 mm)의 샘플 크기, 1 인치 (25 mm) ×1 인치의 조 표면 크기, 및 300 mm/분의 일정한 연신 속도를 사용하여 얻는다. 샘플은 클램프 조보다 폭이 더 넓어, 클램프된 폭 내의 섬유의 유효 강도 및 직물의 인접 섬유에 의한 부가적인 강도가 합쳐진 강도를 나타내는 결과를 얻었 다. 시편은 예를 들어 미국 27513 노쓰 캐롤라이나주 캐리 셸돈 드라이브 1001 소재의 신테크 (Syntech Corporation)로부터 입수가능한 신테크 (Syntech) 2 시험기, 미국 02021 매사추세츠주 칸톤 워싱턴 스트리트 2500 소재의 인스트론 사 (Instron Corporation)에서 입수가능한 인스트론 모델 TM, 또는 미국 19154 팬실바니아주 필라델피아 더톤 로드 10960의 쓰윙-알버트 인스트루먼트 사 (Thwing-Albert Instrument Co.)에서 입수가능한 쓰윙-알버트 모델 인텔렉트 (INTELLECT) II에 클램핑한다. 이것은 실제 사용시의 직물 응력 조건을 면밀하게 모사한다. 결과는 3개의 시편에 대한 평균으로서 보고하고, 교차 방향 (CD) 또는 기계 방향 (MD) 시편에 대해 보고할 수 있다.
대전방지성은 INDA 표준 시험 40.2-92에 따라 측정하였다.
다공성 결과는 시편 크기가 8 인치 ×8 인치인 것을 제외하곤, 프레지어 (Frazier) 다공성 시험, ASTM 표준 D737 "텍스타일 직물의 공기 투과성 (Air Permeability of Textile Fabrics)", 및 방법 5450 미연방 시험 방법 표준 제 191A에 의해 얻었다.
정의
본원 명세서 및 청구의 범위에 사용되는 "포함하는(comprising)"이라는 용어는 포괄적이고 비제한적이며, 부가적인 미언급 요소, 조성 성분, 또는 방법 단계를 배제하지 않는다.
본원에 사용된 "부직포 또는 부직웹""이라는 용어는 개별 섬유 또는 실이 교차된, 그러나 편성포에서와 같이 식별가능한 방식으로 교차되지는 않은 구조를 갖 는 웹을 의미한다. 부직포 또는 부직웹은 예를 들어 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정 및 본디드 카디드 웹 공정과 같은 여러가지 공정으로부터 형성되고 있다. 부직포의 기초 중량은 일반적으로 재료의 평방야드 당 온스 (osy) 또는 평방미터 당 그램 (gsm)으로 표시되며, 유용한 섬유 직경은 일반적으로 마이크론, 또는 이와 동일하나 보다 일반적인 표현인 마이크로미터로 표시된다. (osy를 gsm으로 전환시키려면 osy에 33.91을 곱한다.)
본원에 사용된 "스펀본드 섬유"라는 용어는 예를 들어 아펠 (Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호 및 도르쉬너 (Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호, 마쓰키 (Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 키니 (Kinney)의 미국 특허 제3,338,992호 및 제3,341,394호, 하르트만 (Hartmann)의 미국 특허 제3,502,763호 및 도보 (Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호에서와 같이, 용융된 열가소성 재료를 가늘고 일반적으로 원형인 복수개의 방사구 모세관으로부터 필라멘트로서 압출한 후, 압출된 필라멘트의 직경을 신속하게 감소시킴으로써 형성한 직경이 작은 섬유를 가리킨다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 수집 표면상에 퇴적될 때에 점착성이 없다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속 섬유이고, 평균 직경 (10개 이상의 샘플로부터의 평균)은 7 마이크론보다 크고, 보다 특히 약 10 내지 20 마이크론이다. 섬유는 또한 통상적이지 않은 형상을 갖는 섬유를 기재한 호글 (Hogle) 등의 미국 특허 제5,277,976호, 힐 (Hill)의 미국 특허 제5,466,410호 및 라르그만 (Largman) 등의 미국 특허 제5,069,970호 및 제5,057,368호에 기재된 것과 같은 형상을 가질 수 있다.
본원에 사용된 "멜트블로운 섬유"라는 용어는 용융된 열가소성 재료를 가늘고 일반적으로 원형인 복수개의 다이 모세관을 통해, 용융된 실 또는 필라멘트의 형태로, 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 만들어 그들의 직경을 가능하게는 미세섬유 직경까지 감소시키는 일반적으로 고온인 수렴성 고속 기체 (예를 들어, 공기) 스트림 내로 압출시켜 형성한 섬유를 의미한다. 이어서, 멜트블로잉된 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되고 수집 표면상에 퇴적되어 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 방법은 예를 들면 부틴 (Butin) 등의 미국 특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속적 또는 불연속적일 수 있는 미세섬유이고, 일반적으로 평균 직경이 10 마이크론보다 더 작고, 수집 표면상에 퇴적될 때 일반적으로 점착성이다.
본원에 사용된 "다층 라미네이트"은 일부 층은 스펀본드이고, 일부는 멜트블로운인 라미네이트, 예를 들면, 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 (SMS) 라미네이트, 및 기타 브록 (Brock) 등의 미국 특허 제4,041,023호, 콜리어 (Collier) 등의 미국 특허 제5,169,706호, 직물트스 (Potts) 등의 미국 특허 제5,145,727호, 퍼킨스 (Perkins) 등의 미국 특허 제5,178,931호, 티몬스 (Timmons) 등의 미국 특허 제5,188,885호에 개시된 것을 의미한다. 그러한 라미네이트는 이동하는 형성 벨트에 먼저 스펀본드 직물 층, 그 다음에 멜트블로운 직물 층 및 마지막으로 또다른 스펀본드 층을 연속적으로 퇴적시킨 후, 아래에 기술한 방식으로 라미네이트를 결합시켜 제조할 수 있다. 별법으로, 직물 층을 개별적으로 제조하고, 롤로 수집하고, 별도의 결합 단계에서 합할 수도 있다. 이러한 직물은 일반적으로 기초 중량 이 약 0.1 내지 12 osy (3 내지 400 gsm), 또는 보다 특히 약 0.75 내지 약 3 osy이다. 다층 라미네이트는 또한 다양한 숫자의 멜트블로운 층 또는 다수의 스펀본드 층을 여러가지 상이한 형태로 가질 수 있으며 필름 (F) 또는 코폼 재료 등의 다른 재료를 포함할 수 있으며, 예를 들면, SMMS, SM, SFS 등이 있다.
본원에 사용된 "중합체"라는 용어는 일반적으로 단독중합체, 공중합체, 예를 들면, 블록, 그라프트, 랜덤 및 교호 공중합체, 삼원공중합체 등 및 이들의 블렌드 및 변형물을 포함하나, 이에 한정되지는 않는다. 또한, 구체적으로 달리 제한되지 않는다면, "중합체"라는 용어는 분자의 모든 가능한 기하학적 형태를 포함할 것이다. 이러한 형태에는 이소탁틱 (isotactaic), 신디오탁틱 (syndiotactic) 및 랜덤 대칭이 포함되나, 이에 한정되지는 않는다.
본원에 사용된 "복합 섬유(conjugate fiber)"라는 용어는 2종 이상의 중합체를 개별 압출기에서 압출시키나, 하나의 섬유를 형성하도록 함께 방사하여 형성한 섬유를 가리킨다. 복합 섬유는 또한 종종 다성분 또는 이성분 섬유로도 언급된다. 복합 섬유가 단일성분 섬유일 수도 있으나, 중합체들은 일반적으로 서로 상이하다. 중합체는 복합 섬유의 단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 위치하는 구분된 구역에 배열되고 복합 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연장된다. 이러한 복합 섬유의 형태는 예를 들어 하나의 중합체가 다른 하나의 중합체에 의해 둘러싸인 쉬쓰/코어 배열이거나, 또는 사이드-바이-사이드 배열, 파이 배열 또는 "해도 배열(islands-in-the-sea)"일 수 있다. 복합 섬유는 가네꼬 (Kaneko) 등의 미국 특허 제5,108,820호, 크뤼거 (Krueger) 등의 미국 특허 제4,795,668호, 마처 (Marcher) 등의 미국 특허 제5,540,992호 및 스트랙 (Strack) 등의 미국 특허 제5,336,552호에 교시되어 있다. 복합 섬유는 또한 파이크 (Pike) 등의 미국 특허 제5,382,400호에도 교시되어 있으며, 2종 (또는 그 이상)의 중합체의 상이한 팽창률 및 수축률을 이용하여 섬유에 크림프를 생성하는데 사용할 수 있다. 크림프 섬유는 또한 독일 특허 DT 25 13 251 A1의 방법에 의해 기계적 수단으로 생성할 수도 있다. 2성분 섬유에서, 중합체들은 75/25, 50/50, 25/75, 또는 임의의 다른 바람직한 비율로 존재할 수 있다.
본원에 사용된 "열 점 결합"은 결합시킬 직물 및 섬유 웹을 가열된 캘린더 롤 및 앤빌 롤 사이에 통과시키는 것을 포함한다. 캘린더 롤은 항상 그런 것은 아니나 일반적으로 전체 직물이 전체 표면에서 결합되지 않도록 특정 방식으로 패턴화되며, 앤빌 롤은 일반적으로 평평하다. 따라서, 캘린더 롤을 위한 다양한 패턴이 기능적 이유 뿐만 아니라 미적인 이유로 개발되어 왔다. 패턴의 한 예는 한센 (Hansen)과 페닝스 (Pennings)의 미국 특허 제3,855,046호에 교시된 바와 같이 점들이 있고 결합 면적이 약 30％이고 평방인치당 결합점이 약 200인 한센 페닝스 (Hansen Pennings) 패턴 또는 "H＆P" 패턴이다. H＆P 패턴은 정사각형 점 또는 핀 결합 면적을 가지며, 이 때, 각 핀의 변의 치수는 0.038 인치 (0.965 mm)이고, 핀 사이의 간격은 0.070 인치 (1.778 mm)이고, 결합의 깊이는 0.023 인치 (0.584 mm)이다. 생성된 패턴의 결합 면적은 약 29.5％이다. 또다른 전형적인 점 결합 패턴은 15％의 결합 면적을 생성하며 변의 치수가 0.037 인치 (0.94 mm)이고, 핀 간격이 0.097 인치 (2.464 mm)이고, 깊이가 0.039 인치 (0.991 mm)인 정사각형 핀을 갖 는 확장 한센 페닝스 패턴 또는 "EHP" 결합 패턴이다. "714"로 명명된 또다른 전형적인 점 결합 패턴은 각 핀의 변의 치수가 0.023 인치이고, 핀 사이의 간격이 0.062 인치 (1.575 mm)이고, 결합의 깊이가 0.033 인치 (0.838 mm)인 정사각형 핀 결합 면적을 갖는다. 생성된 패턴의 결합 면적은 약 15％이다. 그 외의 다른 통상적인 패턴은 약 16.9％의 결합 면적을 갖는 C-스타 (Star) 패턴이다. C-스타 패턴은 유성 모양이 개재된 교차 방향 막대 또는 "코듀로이 (corduroy)" 디자인을 갖는다. 다른 통상적인 패턴으로는 반복적이고 약간 갈라진 다이아몬드 형태를 가지며 결합 면적이 약 16％인 다이아몬드 패턴, 및 그 명칭이 의미하는 바와 같이, 예를 들면 망사창처럼 보이며 결합 면적이 약 19％인 철망직 패턴이 포함된다. 전형적으로, ％결합 면적은 직물 라미네이트 웹 면적의 약 10％ 내지 약 30％로 다양하다. 당업계에 널리 공지된 바와 같이, 점 결합이 라미네이트 층을 함께 고정시킬 뿐만 아니라, 각 층 내의 필라멘트 및(또는) 섬유를 결합시킴으로써 각 개별 층에 통합성을 부여한다.
본원에 사용된 "감염 제어 제품"이라는 용어는 수술용 가운 및 드레이프, 안면 마스크, 불룩한 모자, 수술용 모자 및 후드와 같은 머리 덮개, 신발 덮개, 부츠 커버 및 슬리퍼와 같은 신발류, 상처 드레싱, 붕대, 멸균 랩, 와이퍼, 실험복, 작업복, 앞치마 및 쟈켓 등의 의복, 환자용 침대보, 들것 및 요람 시트 등과 같은 의료용으로 의도된 품목을 의미한다.
조성 백분율 양은 달리 나타내지 않은 한 중량 기준으로 표시한다.
도면을 참조하면, 도 1은 우측에서 좌측으로 이동하는 웹 (10)을 나타낸다. 포화 분무 장치 (12)에서 플루오로카본 분무물이 양 면에 적용된다. 압착 닙 롤 (14)가 과량의 플루오로카본을 제거하고, 웹 (10)이 유도 롤 (18)을 지날 때 진공 추출기 (16)이 처리제 조성물을 더 제거한다. 처리 스테이션 (20)에서, 대전방지제를 웹 (10)의 오직 한 면에만, 바람직하게는 플루오로카본이 완전히 경화되지 이전의 시점에서 분무 장치 (22)로 적용한다. 이어서, 웹 (10)을 증기 캔 (24) 접촉시켜 건조시킨다.
도 2는 도 1의 대전방지제 분무 장치 (22) 대신 플로오로화합물을 적용하기 위한 발포체 적용장치를 사용한 공정을 나타낸다. 도 2에서, 시스템은 대전방지제 분무 (20) (도 1) 이전까지는 도 1과 동일할 수 있어 나타내지 않았다. 도 2에서, 발포체 적용장치 (32)는 플루오로카본을 발포체 형태로 적용한다. 압착 롤 (36) 사이의 닙 (34)에서 과량의 발포체를 제거하고, 웹 (10)을 도 1과 같이 증기 캔 (24)에 보내어 건조시킨다.
도 3은 도 1의 포화 분무 장치 (12)를 사용한 것과 같이 이미 처리된 웹 (40)에 적용되는 제2의 인라인 처리 단계를 개략적으로 나타낸다. 이 실시양태에서, 웹 (40)을 롤 (42)에서 풀어서 유도 롤 (44)을 돌아 잉크 젯 프린트헤드 (48) 및 웹 지지 판/배기 후드 (50)을 포함하는 인쇄 스테이션 (46)에 통과시킨다. 웹의 프린트헤드에 접하는 표면에 소량의 대전방지제가 적용된다. 이어서, 웹을 하나 이상의 구동 롤 (52)로 이동시켜, 처리 롤 (54)에 다시 감거나 또는 임의로는 다르게 가공할 수 있다.
도 4는 발포체 적용장치 (32)를 사용하여 플루오로카본을 웹 (10)의 한 면에 적용하고, 스팀 캔 (24)에서 분무 (22)를 사용하여 반대 면에 대전방지제를 적용하는 제3 실시양태를 나타낸다. 다른 공정은 도 2와 같다.
본 발명은 이하 실시예에 의해 추가로 기술된다. 그러나, 이러한 실시예들이 어떠한 방식으로든 본 발명의 취지 또는 범위를 제한하는 것으로 해석되어서는 안된다.
SMS 직물을 사용한 실시예에 있어서, 직물의 형성 및 처리를 위한 일반적인 공정은 다음과 같다.
SMS (스펀본드/멜트블로잉/스펀본드) 라미네이트는 브록 (Brock) 등의 미국 특허 제4,041,203호에 기재된 바와 같이 모두 인라인으로 형성된다. 형성 후, SMS 라미네이트를 결합 롤을 이용하여 열적으로 결합하여 철망직 패턴으로 약 15％의 결합 면적을 생성하였다. 생성된 직물의 기초 중량은 약 1.5 oz/yd2(51 gsm)이었고, 약 760 ft/분으로 생성되었다. 결합 후, 라미네이트를 포화기에 통과시켰는데, 여기에 듀폰 사 (DuPont)로부터의 부분적으로 플루오르화된 아크릴 공중합체 에멀젼 (리펠런트 (Repellent) 7700) 및 스테판 케미칼 사 (Stepan Chemical)로부터의 유기 인산염 에스테르인 젤렉 (Zelec) KC, 및 알드리치 케미칼 사 (Aldrich Chemical)의 단쇄 알콜 (옥탄올)을 각각 2.5:0.1:0.25의 비율로 약 2.85％의 혼합물로서 적용시켰다. 불소 함유 화합물의 목적은 마감처리되고 건조된 라미네이트에 70％ 이소프로필 알콜 (IPA)의 알콜 반발성 또는 그 이상을 부여하는 것이다. 포화기 욕조(bath)에서의 불소 함유 화합물의 양은 "포화기로 전달된(as delivered)" 물질의 약 2.15％이었다. 이 포화기 욕조 중 유기 인산염 에스테르의 목적은 불소 함유 물질가 직물에 부착되는 속도를 조절하는 것이다. 포화기 욕조 중 유기 인산염 에스테르의 양은 "포화기로 전달된" 물질의 약 0.05％이었다. 알콜의 목적은 라미네이트를 완전히 습윤시키는 것을 돕는 것이다. 이후 단계에서 물이 증발 제거되면서, 알콜도 휘발된다. 사용된 옥탄올의 양은 화학약품의 0.25％이었다. 직물 중량을 기준으로 약 300％의 습윤 픽업 (pickup)을 유발시킨 포화 후, 직물을 압착 닙에 통과시켜, 습윤 픽업을 약 100％로 감소시키고, 탈수 진공 장치에 통과시켜 습윤 픽업을 약 40％로 더 감소시켰다. 다음으로, 부가적인 유기 인산염 에스테르를 미립화 분무 장치로 직물의 한 면에만 적용하여 약 0.05％를 첨가시켜, 직물의 적용된 면에는 인산염 에스테르 대전방지제가 많은 반면, 다른 면에는 최소의 인산염 에스테르가 있게 하였다.
스팀 캔을 이용하여 건조시킨 후, 처리된 직물을 카드보드 코어에 감았다.
실시예 1
특성 평균 범위 최소 최대 표준 편차
혈액 (RPB) ％ 1.3 1.76 0.7 2.46 0.585
인장 (파운드) 15.49 5.7 11.9 17.6 1.568
정수압 (mbar) 71.09 30 57 87 7.711
다공성 (cfm) 37.1 6.5 34.2 40.7 2
샘플을 정전기 감쇄에 대해 시험하였으며 모두 0.01초 이하의 결과를 보였다.
대조군 - 단일 조
특성 평균 범위 최소 최대 표준 편차
혈액 (RPB) ％ 1.25 2.54 0.49 3.03 0.647
인장 (파운드) 15.31 7.31 11.49 18.8 1.672
정수두 (mbar) 64.7 31.5 51.5 83 7.296
다공성 (cfm) 38.9 9.5 35.8 45.3 3.28
나타난 바와 같이, 단일 조 대조군과 비교하여, 본 발명에서 정수두 값이 훨씬 개선되었다.
실시예 2
단일 면 플루오로화합물 미립화 분무 처리
조성:
탈이온수 474.15 g
리펠런트 9356H 24.6 g
1-옥탄올 1.25 g
절차:
탈이온수를 사용하였다. 리펠런트 9356H는 듀폰 사의 플루오르화 아크릴 공중합체 분산액이다. 이것의 목적은 건조된 직물에 알콜 반발성을 부여하는 것이다. 1-옥탄올 (99％)은 알드리치 케미칼 사에서 입수한 그대로 사용하였다. 옥탄올의 목적은 직물의 습윤을 돕는 것이다. 이것은 건조 절차 동안 물과 함께 휘발될 것이다. 재료들은 로스 (Ross) 고전단 혼합기를 사용하여 격렬하게 교반하면서 나타낸 순서대로 첨가하였고, 옥탄올을 완전히 용해시키기 위해 15분 이상 동안 혼합하였다.
처리할 부직포는 기초 중량이 51 gsm이고, 각각 35％/30％/35％의 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 폴리프로필렌으로 구성된 3층 라미네이트이었다. 스펀본드 층은 용융 흐름이 35인 폴리프로필렌으로 구성된 반면, 멜트블로운 층은 용융 흐름이 800인 폴리프로필렌이었다. 라미네이트는 열 및 압력을 적용하여 상기한 바와 같은 철망직 패턴으로 패턴 결합하였다.
캠벨 하우스펠드 사 (Campbell Hausfeld)의 소형 분무총, 모델 DH7500을 사용하여, SMS의 한 면에 분산액을 100％ 습윤 픽-업 (％WPU)으로 적용하였다. 건조 전 및 후에 샘플을 칭량하여 ％WPU를 측정하였다. ％WPU = 100 ×(습윤 중량-건조 중량)/건조 중량이다. 100％ WPU는 약 1.0％ 건조 플루오로화합물 첨가에 상응한다. 분무 후, 직물을 압착 닙에 약 25 psi의 압력으로 통과시켜 제1 스펀본드 층에 확실히 침투하게 하고, 실험실용 오븐에서 약 3분 동안 95℃에서 건조시켜 플루오로중합체를 경화시키고, 수분을 제거하였다.
IPA 반발성 결과:
처리된 면: 80％ IPA에서 5, 90％ IPA에서 3
처리되지 않은 면: 20％ IPA에서 5, 30％ IPA에서 0
결과는 직물의 처리된 면이 훨씬 더 높은 알콜 반발성을 나타낸다는 것을 보여준다. 본 발명에 따라, 처리된 면은 처리되지 않은 면보다 60％의 IPA 백분율 차이만큼 반발성이 더 높았다.
실시예 3
단일 면 플루오로화합물 발포체 처리
조성:
탈이온수 14280 g
유니다인 (Unidyne) S-1042 1680 g
1-옥탄올 40 g
절차:
탈이온수를 사용하였다. 유니다인 S-1042는 다이킨 어메리카 사 (Daikin America, Inc.)의 특허받은 실험용 플루오로알킬 아크릴레이트 공중합체 에멀젼이다. 이것의 목적은 건조된 직물에 알콜 반발성을 부여하는 것이다. 1-옥탄올 (99％)은 알드리치 케미칼 사에서 입수한 그대로 사용하였다. 옥탄올의 목적은 직물의 습윤을 돕는 것이다. 이것은 건조 절차 동안 물과 함께 휘발될 것이다. 재료들은 로스 고전단 혼합기를 사용하여 격렬하게 교반하면서 나타낸 순서대로 첨가하였고, 옥탄올을 완전히 용해시키기 위해 15분 이상 동안 혼합하였다.
처리할 부직포는 실시예 1에서와 같은, 각각 35％/30％/35％의 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 폴리프로필렌으로 구성된 3층 라미네이트이었다. 스펀본드 층은 용융 흐름이 35인 폴리프로필렌으로 구성된 반면, 멜트블로운 층은 용융 흐름이 800인 폴리프로필렌이었다. 라미네이트는 열 및 압력을 적용하여 상기한 바와 같은 철망직 패턴으로 패턴 결합하였다.
포물선형 적용장치가 장착된 가스톤 (Gaston) CFS-6 라텍스 발포체 발생장치를 사용하여, SMS의 한 면에 분산액을 약 45％ 습윤 픽-업 수준으로 발포시켰다. 건조 전 및 후에 샘플을 칭량하여 ％WPU를 측정하였다. ％WPU = 100 ×(습윤 중량-건조 중량)/건조 중량이다. 100％ WPU는 약 1.8％ 건조 플루오로화합물 첨가에 상응한다. 이어서, 직물을 실시예 1과 같이 압착 닙에 통과시켜 제1 스펀본드 층에 확실히 침투하게 하고, 스팀 캔을 통과시켜 과량을 건조시키고, 플루오로중합체를 경화시키고 수분을 제거하였다.
이어서, 알콜 반발성을 상기한 시험 절차에 따라 시험하였다. 결과는 직물의 처리된 면이 훨씬 더 높은 알콜 반발성을 나타냄을 보여준다.
IPA 반발성 결과:
처리된 면: 60％ IPA에서 5, 70％ IPA에서 3
처리되지 않은 면: 30％ IPA에서 3, 40％ IPA에서 0
본 발명에 따라, 처리된 면은 처리되지 않은 면보다 30％ 이상의 IPA 백분율 차이만큼 반발성이 더 높았다.
실시예 4
단일 면 플루오로화합물 발포체 처리
조성:
탈이온수 14993.6 g
유니다인 TG-573 966.4 g
1-옥탄올 40.0 g
절차:
탈이온수를 사용하였다. 유니다인 TG-573은 다이킨 어메리카 사의 플루오로알킬 아크릴레이트 공중합체 에멀젼이다. 이것의 목적은 건조된 직물에 알콜 반발성을 부여하는 것이다. 1-옥탄올 (99％)은 알드리치 케미칼 사에서 입수한 그대로 사용하였다. 옥탄올의 목적은 직물의 습윤을 돕는 것이다. 이것은 건조 절차 동안 물과 함께 휘발될 것이다. 재료들은 로스 고전단 혼합기를 사용하여 격렬하게 교반하면서 나타낸 순서대로 첨가하였고, 옥탄올을 완전히 용해시키기 위해 15분 이상 동안 혼합하였다.
처리할 부직포는 앞선 실시예에서와 같은, 각각 35％/30％/35％의 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 폴리프로필렌으로 구성된 3층 라미네이트이었다. 스펀본드 층은 용융 흐름이 35인 폴리프로필렌으로 구성된 반면, 멜트블로운 층은 용융 흐름이 800인 폴리프로필렌이었다. 라미네이트는 열 및 압력을 적용하여 패턴 결합하였다.
포물선형 적용장치가 장착된 가스톤 CFS-6 라텍스 발포체 발생장치를 사용하여, SMS의 한 면에 분산액을 약 35％ 습윤 픽-업 수준으로 발포시켰다. 건조 전 및 후에 샘플을 칭량하여 ％WPU를 측정하였다. ％WPU = 100 ×(습윤 중량-건조 중량)/건조 중량이다. 35％ WPU는 약 0.7％ 건조 플루오로화합물 첨가에 상응한다. 직물을 압착 닙에 통과시켜 제1 스펀본드 층에 확실히 침투하게 하고, 스팀 캔을 통과시켜 과량을 건조시키고, 플루오로중합체를 경화시키고 수분을 제거하였다.
이어서, 알콜 반발성을 시험하였다. 결과는 직물의 처리된 면이 훨씬 더 높은 알콜 반발성을 나타냄을 보여준다.
IPA 반발성 결과:
처리된 면: 50％ IPA에서 5
처리되지 않은 면: 30％ IPA에서 3, 40％ IPA에서 0
실시예 5
단일 면 플루오로화합물 잉크젯 처리
조성:
탈이온수 150 ㎖
유니다인 S-1042 5 ㎖
1-옥탄올 3 ㎖
절차:
온-사이트 (on-site) 시스템으로부터 얻어진 탈이온수를 사용하였다. 유니다인 S-1042는 다이킨 어메리카 사의 특허받은 실험용 플루오로알킬 아크릴레이트 공중합체 에멀젼이다. 이것의 목적은 건조된 직물에 알콜 반발성을 부여하는 것이다. 1-옥탄올 (99％)은 알드리치 케미칼 사에서 입수한 그대로 사용하였다. 옥탄올의 목적은 직물의 습윤을 돕는 것이다. 이것은 건조 절차 동안 물과 함께 휘발될 것이다. 재료들은 로스 고전단 혼합기를 사용하여 격렬하게 교반하면서 나타낸 순서대로 첨가하였고, 옥탄올을 완전히 용해시키기 위해 15분 이상 동안 혼합하였다.
처리할 부직포는 각각 35％/30％/35％의 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 폴리프로필렌으로 구성된 3층 라미네이트이었다. 스펀본드 층은 용융 흐름이 35인 폴리프로필렌으로 구성된 반면, 멜트블로운 층은 용융 흐름이 800인 폴리프로필렌이었다. 라미네이트는 열 및 압력을 적용하여 상기한 바와 같은 철망직 패턴으로 패턴 결합하였다.
8" 폭의 마쉬 (MARSH) LCP/ML8 잉크젯 시스템을 사용하여, SMS의 한 면에 분산액을 약 50％ 습윤 픽-업 (WPU)으로 잉크젯하였다. 건조 전 및 후에 샘플을 칭량하여 ％WPU를 측정하였다. ％WPU = 100 ×(습윤 중량-건조 중량)/건조 중량이 다. 직물 조각을 평평한 스크린 건조기 (모델 F10, 노블 앤드 우드 랩 머신 사 (Noble ＆ Wood Lab Mach. Co.)상에서 건조시켰다.
이어서, 알콜 반발성을 상기한 시험 절차에 따라 시험하였다. 이 시험에서, 표면 에너지가 낮은 유체에 대한 직물의 내침투성은 특정 백분율의 이소프로필 알콜 (IPA) 용액 0.1 ㎖을 직물의 표면 위에 위치시키고, 5분 동안 시편을 방치하여 측정하였다. 등급 눈금은 0 내지 5로서, 0은 IPA 용액이 직물을 습윤시키는 것을 나타내고, 5는 최대 반발성을 나타낸다. 본 발명의 목적을 위하여, 반발성이 있다고 보기 위해서는 3 이상의 등급이 필요하다. 이 절차는 INDA 표준 시험 번호 IST 80.9-74 (R-82)의 변형이다. 결과는 직물의 처리된 면이 훨씬 더 높은 알콜 반발성을 나타냄을 보여준다.
IPA 반발성 결과:
처리된 면: 60％ IPA에서 5, 70％ IPA에서 5
처리되지 않은 면: 30％ IPA에서 3, 40％ IPA에서 0
본 발명에 따라, 처리된 면은 처리되지 않은 면보다 30％ 이상의 IPA 백분율 차이만큼 반발성이 더 높았다.
본 발명을 그 특정 실시양태와 관련하여 상세하게 기술하였으나, 당업자가 상술한 내용을 이해함으로써 이들 실시양태에 대한 변형, 변경 및 등가물을 쉽게 생각할 수 있다는 것을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 청구의 범위 및 그의 임의의 등가물로서 평가되어야 한다.

Claims (14)

  1. 대전방지제를 함유하는 알콜 반발성 처리제를 경량 부직포의 제1 표면 또는 제1 표면 및 제2 표면 모두에 적용하여 알콜 반발성 처리제를 0.05 gsm 내지 0.41 gsm의 수준으로 첨가하는 단계, 및 별도의 단계로서, 대전방지제를 함유하는 대전방지 처리제를 경량 부직포의 제2 표면에만 적용하여 대전방지 처리제를 0.017 gsm 내지 1.08 gsm의 수준으로 첨가함으로써, 대전방지제가 많은 표면을 제공하는 단계를 포함하고,
    서로 반대쪽으로 향한 제1 표면 및 제2 표면을 가지며, 이들 중 하나에는 대전방지제가 많고, 다른 하나에는 보다 적은 대전방지제가 있고, 알콜 반발성에 대하여 70% 이소프로필 알콜로 측정하는 경우에 3 이상의 등급으로 측정되는 양호한 차단성 및 정전기 감쇄 시험에서 0.50초 미만의 대전방지성을 나타내는 경량 부직포의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 부직포의 기초 중량이 34 gsm 내지 88 gsm의 범위인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 다양한 농도의 이소프로필 알콜에 노출될 경우, 상기 부직포의 서로 반대쪽으로 향한 두 표면의 알콜 반발성의 차이가 30％ 이상인 방법.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 부직포가 스펀본드 층 및 멜트블로운 층을 포함하는 것인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 부직포가 2개의 스펀본드 층 사이에 멜트블로운 층을 포함하는 것인 방법.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 부직포의 정수압이 50 mB 이상인 방법.
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 대전방지 처리제를 적용하는 단계를 알콜 반발성 처리제를 완전히 경화시키기 전에 실시하는 방법.
  11. 제10항에 있어서, 다양한 농도의 이소프로필 알콜에 노출될 경우, 상기 부직포의 서로 반대쪽으로 향한 두 표면의 알콜 반발성의 차이가 30％ 이상인 방법.
  12. 제10항에 있어서, 상기 부직포가 스펀본드 층 및 멜트블로운 층을 포함하는 것인 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 부직포의 정수압이 50 mB 이상인 방법.
  14. 제10항에 있어서, 상기 부직포의 정수압이 50 mB 이상인 방법.
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