KR100972887B1

KR100972887B1 - 2성분 단일 수지를 이용하여 제조한 통기성의 신장성 필름

Info

Publication number: KR100972887B1
Application number: KR1020057012253A
Authority: KR
Inventors: 프라사드 쉬리크리쉬나 포트니스
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2002-12-31
Filing date: 2003-06-10
Publication date: 2010-07-28
Also published as: KR20050094831A; US7226880B2; WO2004060982A1; EP1578847A1; MXPA05007226A; US20040127131A1; AU2003303546A1; BR0317892A; EP1578847B1

Abstract

본 발명은 블렌딩 또는 공중합되지는 않았지만 혼성 중합된, 2가지 성분을 포함한 2성분 단일 수지로부터 형성된 필름에 관한 것이다. 상기 2가지 성분은 상이한 밀도 및(또는) 상이한 용융 지수를 가질 수 있고, 이로써 생성된 수지는 2가지 성분의 블렌드 특성을 지니고 있지만, 종래의 블렌드와 비교해서 개선된 내구성과 개선된 가로 방향 연장 특성을 지니고 있다. 2가지 성분은 예를 들어, 선형 저밀도 폴리에틸렌과 메탈로센-촉매된 중합체일 수 있다. 상기 필름은 통기성을 제공해주기 위해 탄산칼슘을 포함할 수도 있다. 당해 필름은 보다 균일한 가로 방향 게이지 프로파일을 갖고 보다 균일하게 연장될 수 있다. 상기 필름은 낮은 힘 하에서도 가로 방향 신장성을 나타내는데, 예를 들어, 3 인치당 500 그램 미만의 힘 하에서 약 25 내지 약 50％ 정도 신장된다.

2성분 단일 수지, 통기성의 신장성 필름, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 메탈로센-촉매된 중합체, 탄산칼슘

Description

2성분 단일 수지를 이용하여 제조한 통기성의 신장성 필름{Breathable, Extensible Films Made with Two-Component Single Resins}

본 발명은 블렌딩 또는 공중합되지는 않았지만 혼성 중합된 (inter-polymerized), 2가지 성분을 포함한 2성분 단일 수지로부터 형성된 필름에 관한 것이다. 이러한 수지로부터 형성된 필름은 낮은 힘 하에서도 가로 방향 신장성 (extensibility)을 나타내는데, 예를 들어, 3 인치당 500 그램 미만의 힘 하에서 가로 방향으로 약 25 내지 약 50％ 정도 신장된다.

2가지 성분의 블렌드로부터 제조된 필름은 전형적으로, 두 성분의 특징들을 유지하고 있을 뿐만 아니라 이들의 내구성도 유지하는 것으로 공지되어 있다. 그러나, 이러한 블렌드된 수지는 세로 방향 배향 후 분할되는 경향이 있다. 블렌드된 수지의 또 다른 단점은 개별적인 도메인이 가로 방향 게이지 프로파일의 필름으로 형성되는 경향이 있고, 이로써 필름이 균일하지 못하게 연신되어, 필름이 분할되는 성향을 유발시킬 수 있다.

선형 저밀도 수지와 메탈로센 수지의 블렌드로 만든 필름은 세로 방향 배향 후의 내분할성과 내구성이 개선되었다. 그러나, 이러한 블렌드에서는 해당 도메인이 분리되는 경향이 있어, 가로 방향으로 균일하지 못하게 연신될 수 있다.

통기성 필름을 제조하기 위한 필름 제형 (formulation) 접근법 중에 흔히 사용되는 2가지 유형은 농축물 감쇄 (letdown) 접근법과 완전한 배합 접근법이다. 농축물 감쇄 공정에서는, 탄산칼륨 또는 기타 충전제와 함께 농축물을 제조하기 위한 캐리어 수지로서 하나의 수지를 사용한다. 전형적으로 고용융 지수/저점도 수지인 캐리어 수지는 고 부하량의 충전제를 분산시키기 위해 사용된다. 상기 농축물을, 전형적으로 저용융 지수/고점도 수지인 또 다른 수지로 감쇄시켜, 탄산칼슘을 목적하는 비율(％)로 희석시킨다. 2가지 상이한 수지를 이러한 방식으로 사용하는 것은, 신장성 특성에 요구되는 경우에 필름 제형에 있어 목적하는 성분 비율을 유지시키는데 곤란함을 가져올 수 있다.

종래의 필름은 필름을 가로 방향으로 약 25％ 내지 약 50％ 연장시키기 위해서는, 3 인치당 약 550 내지 약 800 그램 이상의 힘이 요구된다. 이것이 압도적인 힘의 양이 아니긴 하지만, 그럼에도 불구하고 특히 기저귀 배면시트, 용변훈련용 팬츠 외부 커버, 및 착용자 신체에 맞도록 고안되는 기타 흡수성 의류에 적용하는 경우에, 상당히 덜한 힘 하에서도 가로 방향으로 25 내지 50％ 연신될 수 있는 필름이 요망된다. 보다 낮은 힘 하에서의 신장성을 통하여, 보다 우수한 맞춤 성능 (fit performance)을 달성할 수 있다.

따라서, 블렌드된 중합체에 의해서는 전형적으로 달성되지 못하는 균일성과 열 안정성을 지니고 있고 낮은 힘 하에 신장성을 지니는, 2가지 전구체 수지의 특성을 나타내는 수지로부터 형성된 필름이 요구 또는 요망된다.

농축물 감쇄 접근법과 완전한 배합 접근법 둘 다에서 통기성 필름을 제조하 는데 사용될 수 있는 단일 수지가 추가로 요구 또는 요망된다.

발명의 요약

선행 기술 분야에서 직면한, 논의된 바와 같은 어려움과 문제점을 극복하기 위해, 낮은 힘 하에서 가로 방향 신장성을 지닌 2성분 단일 수지로부터 형성된 필름을 개발하였다.

본 발명은 밀도가 상이한 2가지 성분, 예를 들면, 밀도가 0.9 이상인 한 성분과 밀도가 0.9 이하인 또 다른 성분을 포함하는 2성분 단일 수지로부터 형성된 필름에 관한 것이다. 제1 성분은 용융 지수가 약 2 내지 약 10이고 융점이 약 100 내지 약 120℃인 반면, 제2 성분은 용융 지수가 약 1 내지 약 12이고 융점이 약 50 내지 약 95℃이다. 이러한 두 성분은 적합하게는, 약 2:1 내지 약 1:2의 비율로 존재한다. 상기 필름은 낮은 힘 하에서 가로 방향 신장성을 지니고 있는데, 적합하게는 3 인치당 500 그램 미만의 힘 하에서 약 25％ 내지 약 50％ 가로 방향 신장성을 나타낸다.

본 발명의 필름의 중합체 매트릭스에서는, 수지 성분들 중의 하나, 또는 수지의 약 33％ 내지 약 66％가 선형 저밀도 성분, 예를 들면, 선형 저밀도 폴리에틸렌일 수 있다. 수지의 또 다른 성분, 또는 필름의 약 33％ 내지 약 66％는 메탈로센-촉매된 화합물일 수 있다. 필름에 통기성을 제공해주기 위해, 수지가 탄산칼슘을 약 40 내지 약 60 중량％ 포함할 수도 있다.

이로써 생성된 필름은 균일한 가로 방향 신장성을 나타내는 균일한 절단면 게이지 프로파일로 될 수 있다. 또한, 본 발명의 필름을 제조하기 위해 사용된 수 지는 적합하게는 양 전구체 수지의 특성들을 유지하고 있는데, 밀도는 약 0.85 내지 약 0.91이고, 용융 지수 (MI)는 약 2.5 내지 약 12이며, 2개의 용융 피크, 즉 하나는 약 50 내지 약 95℃이고 다른 하나는 약 100 내지 약 120℃이며, 충전제를 포함하는 경우에는, 투습도 (water vapor transmission rate)가 탄산염 수준에 따라서 약 1,000 내지 약 20,000 그램/㎡-24시간이다. 이로써 생성된 필름은 어느 정도의 수축을 나타낼 수도 있다.

수지를 농축물 감쇄 필름 제형 접근법에서 캐리어 (6-12 MI)와 감쇄물 (2.5-6 MI) 둘 다로서 사용함으로써, 필름 제형에 있어 목적하는 성분 비를 용이하게 유지시킬 수 있다. 더우기, 완전한 배합 필름 제형 접근법을 사용해서도 필름을 생성시킬 수 있다.

수지로부터 형성된 필름의 한 가지 이상 층을 한 가지 이상 부직 층과 조합함으로써 통기성 적층물을 형성시킬 수 있다. 필름, 및(또는) 이러한 필름을 포함하는 적층물은 광범위한 개인용 보호 흡수성 제품 및 보호용 의류에 사용할 수 있다. 한 양태에서는, 상기 필름 및(또는) 적층물을 1회용 기저귀 또는 기타 팬츠형 흡수성 의류에서, 또는 보호용 웨어, 의료용 의류, 산업 제품, 자동차 커버 등에서 배면시트으로서 사용된다.

전술된 내용을 염두에 두면, 본 발명의 특정한 양태는 낮은 힘 하에서 가로 방향 신장성을 나타내는 수지 전구체의 특성을 지닌 2성분 단일 수지로부터 형성된 필름을 제공한다.

도 1은 이완된 상태의 본 발명의 미세 다공성 필름의 상단 평면도이다.

도 2는 도 1에서 라인 2-2를 따라 취한, 미세 다공성 필름의 단면도이다.

도 3은 네킹 공정을 수행하지 않은, 스펀본드 웹일 수 있는 섬유상 부직 웹의 상단 도면이다.

도 4는 네킹 공정을 수행한, 스펀본드 웹일 수 있는 섬유상 부직 웹의 상단 도면이다.

정의

본 명세서 맥락에서, 다음의 각 용어 또는 구는 다음 의미를 포함할 것이다.

"결합된" 및 "결합"은 2가지 요소를 연결, 접착, 접속, 부착시키는 것을 지칭한다. 2가지 요소는 이들이 서로 직접적으로 결합되거나 또는 서로 간접적으로 결합되는 경우, 예를 들면, 각각이 중간 요소에 직접적으로 결합되는 경우에 함께 결합되는 것으로 간주될 것이다.

"통기성 필름", "통기성 적층물" 또는 "통기성 외부 커버 재료"는 본원에 기재된 투습도 ("WVTR") 시험 과정을 사용하여, 약 500 그램/㎡-24시간 이상의 WVTR을 갖는 필름, 적층물 또는 외부 커버 재료를 지칭한다. 용어 "보다 높은 통기성"은 제2 재료가 제1 재료 보다 높은 WVTR을 갖는 것을 단순히 의미한다. 통기성 재료는 전형적으로, 증기의 분자상 확산, 또는 미세기공을 통한 증기 통과에 좌우되고, 실질적으로 액체에는 불투과성이다.

"탄성 중합체성" 또는 "탄성"은 이완된 길이의 25％ 이상 정도 신장될 수 있고, 부하된 힘 해제시 이의 신도의 10％ 이상을 회수하게 될 재료 또는 복합재를 지칭한다. 탄성 중합체성 재료 또는 복합재가 이의 이완된 길이의 100％ 이상, 보다 바람직하게는 300％ 이상 신장될 수 있고, 부하된 힘의 해제시 이의 신도의 50％ 이상을 회수할 수 있는 것이 일반적으로 바람직하다.

"연장 가능한" 및 "신장성"은 본원에서 상호 교환적으로 사용되고, 이는 연신력 부하시, 특정한 방향 (예를 들면, 가로 방향)으로 연장되어, 본래의 연신되지 않은 치수 보다 25％ 이상 더 큰 연신된 치수 (예: 폭)로 될 수 있는 재료를 의미한다. 연신력을 1분간 유지시킨 후에 제거한 경우, 해당 재료가 바람직하게는 수축되지 않거나, 또는 연신된 치수와 본래 치수 간의 차이가 30％ 미만 정도가 되도록 수축된다. 따라서, 가로 방향으로 연장 가능한, 폭이 1 미터인 재료는 폭이 적어도 1.25 미터가 되도록 연신시킬 수 있다. 1분 동안 연장된 폭을 유지시킨 후에 연신력을 해제시킨 경우에는, 1.25 미터 폭으로 연신된 재료는 바람직하게는 수축되지 않을 것이거나, 또는 1.175 미터 이상 폭으로 수축될 것이다. 연장 가능한 재료는 탄성 재료와는 상이한데, 후자는 연신력을 해제한 경우에 이의 본래 치수로 대부분 수축되는 경향이 있다. 연신력은 해당 재료를 이의 본래 치수의 125％ 내지 파열시키지 않고서도 선택된 방향 (예: 가로 방향)으로 이의 최대 연신된 치수가 되도록 상기 재료를 연장시키기에 충분한 힘일 수 있다.

"필름"은 필름 압출 공정, 예를 들면, 캐스트 필름 또는 취입 필름 압출 공정을 사용하여 제조된 열가소성 필름을 지칭한다. 이러한 용어에는 중합체를 충전제와 혼합하고, 이러한 혼합물로부터 필름을 형성시킨 다음, 이 필름을 연신시킴으로써 미세 다공성이 되도록 한 필름이 포함된다.

"의류"에는 팬츠형 흡수성 의류와, 의료용 및 산업용 보호 의류가 포함된다. 용어 "팬츠형 흡수성 의류"에는 기저귀, 용변훈련용 팬츠, 수영복, 흡수성 언더팬츠, 유아용 와이프, 성인 요실금 제품, 및 여성 위생 용품이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 용어 "의료용 보호 의류"에는 수술용 의류, 가운, 에이프런, 안면 마스크 및 드레이프가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 용어 "산업용 보호 의류"에는 보호용 유니폼 및 작업복이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.

"선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE)"은 밀도가 약 0.900 내지 0.935 g/㎤인, 에틸렌 중합체 및 고급 알파-올레핀 공단량체, 예를 들면, C₃-C₁₂ 공단량체, 및 이들의 조합물을 지칭한다.

필름에 적용된 바와 같은 "세로 방향"은 필름이 압출 또는 성형 장치에 잔류함에 따라 필름의 이동 방향과 나란한 필름 상의 방향을 지칭한다. 필름이 닙 롤러 또는 냉각 롤러 사이를 통과하는 경우, 예를 들어, 세로 방향은 필름과 접촉할 때 롤러의 표면 이동과 나란한 필름 상의 방향이다. "가로 방향"은 세포 방향에 대해 직각인 방향을 지칭한다. 가로 방향에서 측정된 치수는 "폭" 치수로서 지칭되는 반면, 세로 방향에서 측정된 치수는 "길이" 치수로서 지칭된다.

"멜트블로운 섬유"는 용융된 열가소성 재료를, 용융된 실 또는 필라멘트로서 다수의 미세한 (통상적으로 환형) 다이 모세관을 통하여, 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 약화시켜 이의 직경을 감소시켜 미세섬유 직경으로 만들 수 있는 수렴 고밀도 가열 기체 (예: 공기) 스트림 내로 압출시킴으로써 성형된 섬유이다. 그 후, 멜트블로운 섬유를 고점도 기체 스트림에 의해 운반하고, 포집용 표면 상에 용착시켜 무작위로 분산된 멜트블로운 섬유 웹을 형성시킨다. 이러한 공정은 예를 들어, 미국 특허 제3,849,241호 (Butin et al.)에 기재되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속적 또는 불연속적일 수 있는 미세 섬유이고, 일반적으로 약 1.0 데니어 보다 작으며, 포집용 표면 상으로 용착되는 경우에 일반적으로 자가 결합된다.

"미세 다공성"은 중합체 박막에 의해 격리된 공극을 지닌 필름, 및 해당 필름 내로 통과하는 미세기공을 지닌 필름을 지칭한다. 이러한 공극 또는 미세기공은 중합체와 충전제의 혼합물을 압출시켜 필름을 형성시키고, 이러한 필름을 바람직하게는 세로 방향으로 단축 연신시킬 경우에 형성될 수 있다. 미세 다공성 필름은 막 또는 미세기공을 통하여 수증기를 분자 확산시키기 때문에 투습성을 지니는 경향이 있지만, 수성 액상물의 통과는 실질적으로 차단시킨다.

"넥 (neck)" 또는 "넥 연신"은 상호 교환적으로, 부직물 웹 또는 적층물을 이의 길이를 증가시키거나 길이별로 연신시킴으로서 이의 폭 또는 가로 치수를 감소시키는 조건 하에 이를 연장시키도록 상기 부직물 웹 또는 적층물을 연신시킨다. 연신 제어는 냉온, 실온 또는 보다 높은 온도 하에서 이루어질 수 있고, 이는 부직물 웹 또는 적층물을 파괴시키는데 요구되는 신도까지 연신시킨 방향의 전반적인 치수 상의 증가로 제한되는데, 이는 대부분의 경우에 약 1.2 내지 1.6배이다. 이완된 경우, 상기 부직물 웹 또는 적층물이 이의 본래 치수로 전적으로 회귀하지는 못한다. 네킹 공정은 전형적으로, 공급 롤로부터 시트를 푼 다음, 이를 소정의 선형 속도로 구동된 브레이크 닙 롤 어셈블리 내로 통과시키는 것을 포함한다. 브레이크 닙 롤 보다 높은 선형 속도에서 작동되는 귄취 롤 또는 닙은 상기 직물을 연신시키고, 이러한 직물을 신장 및 네킹하는데 필요한 장력을 생성시킨다. 미국 특허 제4,965,122호 (Morman에게 허여되고, 본 발명의 양수인에게 양도됨) (이의 전문이 본원에 참조문헌으로써 삽입되어 있음)에는 해당 재료를 네킹한 다음, 이와 같이 네킹된 재료를 가열한 후, 냉각시킴으로써 형성될 수 있는, 가역적으로 네킹된 부직 재료가 기재되어 있다. 네킹된 재료를 가열하면, 중합체가 부가적으로 결정화되어 부분 열 경화를 제공해준다. 네킹된 재료가 스펀본드 웹인 경우에는, 이러한 웹 중의 몇몇 섬유가 미국 특허 제4,965,122호에 설명된 바와 같이, 네킹 공정 동안 권축 (crimp)될 수 있다.

"네킹 가능한 재료" 또는 "네킹 가능한 층"은 네킹될 수 있는 모든 재료 또는 층, 예를 들면, 부직물, 직물 또는 편물 재료, 또는 이들 중의 하나를 함유하는 적층물을 의미한다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "네킹된 재료"는 가로 치수 (예: 폭)를 감소시키면서 적어도 한 치수 (예: 길이)로 연신시킨 모든 재료를 지칭하는데, 이러한 연신력을 해체한 경우에는 해당 재료가 이의 원래 폭으로 다시 끌어 당겨질 수 있다. 네킹된 재료는 일반적으로, 네킹되지 않은 재료보다 단위 면적당 기본 중량이 더 높다. 네킹된 재료가 이의 원래 폭으로 다시 끌어 당겨진 경우에는, 네킹되지 않은 재료와 대략 동일한 기본 중량을 지녀야 한다. 이는 필름이 얇아지고 기본 중량이 감소되는 필름 층의 연신/배향 공정과는 상이하다. 본 발명에서 사용하기에 바람직한 부직 웹은 비탄성 (inelastic) 중합체로부터 제조된다.

"부직" 또는 "부직 웹"은 확인 가능한 방식으로는 아니지만 편직물로서 삽입되는 개개 섬유 또는 필라멘트 구조를 지닌 재료 또는 재료 웹을 지칭한다. 부직물 또는 웹은 많은 공정, 예를 들면, 멜트블로운 공정, 스펀본드 공정, 에어 레잉 (air laying) 공정, 코포밍 (coforming) 공정, 및 본디드 카디드 웹 공정으로부터 형성되었다. 부직물의 기본 중량은 통상적으로, 평방 야드당 재료의 온스 (osy) 또는 평방 미터당 그램 (gsm)으로 표현되고, 섬유 직경은 통상적으로, 마이크론으로 표현된다. (osy를 gsm으로 전환시키기 위해서는, osy에 33.91를 곱해야 한다).

"중합체"에는 단독 중합체, 공중합체, 예를 들면, 블록, 그래프트, 랜덤 및 교대 공중합체, 삼원중합체 등, 및 이의 블렌드 및 변형물이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 더우기, 달리 구체적으로 제한되지 않는 한, 용어 "중합체"에는 해당 재료의 가능한 모든 기하 입체 배치물이 포함되어야 한다. 이들 입체 배치물에는 이소탁틱 (isotactic), 신디오탁틱 (syndiotatic) 및 아탁틱 (atactic) 대칭물이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.

"수축" 및 "수측능"은 부하된 힘의 해체시 이의 신장된 특정 양을 회수할 수 있는 재료의 능력을 지칭한다.

"스펀본드 섬유"는 용융 열가소성 재료를 필라멘트로서, 환형 또는 기타 입체 배치를 갖는 방사구금의 다수의 미세 모세관으로부터 압출시킴으로써 형성되는 (이때, 이와 같이 압출된 필라멘트의 직경은 신속하게 감소된다), 직경이 작은 섬유를 지칭한다 [참조: U. S. Patent 4,340,563 to Appel et al., and U. S. Patent 3,692,618 to Dorschner et al., U. S. Patent 3,802,817 to Matsuki et al., U. S. Patents 3,338,992 and 3,341,394 to Kinney, U. S. Patent 3,502,763 to Hartmann, U. S. Patent 3,502,538 to Petersen, and U. S. Patent 3,542,615 to Dobo et al. (이들 각각의 전문이 본원에 참조문헌으로써 삽입되어 있다)]. 스펀본드 섬유를 급냉시키고, 이는 일반적으로, 포집용 표면 상으로 용착시킨 경우에 점착성이 아니다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이고 평균 데니어가 종종 약 0.3 초과, 보다 특히 약 0.6 내지 10이다.

이들 용어는 본 명세서의 나머지 부분에서 부가의 용어로 규정될 수 있다.

바람직한 양태의 설명

본 발명은 낮은 힘 하에서 가로 방향 신장성을 나타내는, 2가지 상이한 수지 전구체 (이로부터 2성분 단일 수지가 제조된다)의 특성을 지닌 2성분 단일 수지로부터 형성된 필름에 관한 것이다. 이러한 수지를 CaCO₃ 또는 기타 충전제와 배합하고 필름으로 성형 및 연신시킨 경우에는, 필름 내에 미세 다공성이 전개되어 통기성을 유발시킨다.

듀퐁 다우 (DuPont Dow) 탄성 중합체는 2가지 성분을 단일 반응기에서 혼성 중합시켜 단일 수지를 형성시키기 위해, 예를 들어, 미국 특허 제6,369,176호 (2002년 4월 9일자로 허여됨)에 기재된 기술을 이용한다. 이러한 수지는 ELITE란 상표명으로 다우 케미칼 컴파니 (Dow Chemical Company of Midland, Michigan)로부터 입수 가능하다. 보다 구체적으로 언급하면, 지글러-나타 (Ziegler-Natta) 중합체를 한 반응기에서 부분적으로 중합시키는 반면, 메탈로센-촉매된 화합물은 또 다른 반응기에서 부분적으로 중합시킨다. 제3 반응기에서는, 상기 2개의 중합체가 블렌딩되거나 공중합되는 것과는 달리, 서로의 일부가 되거나 혼성 중합되었다. 본 발명의 필름에 사용된 수지는 동일한 혼성 중합 기술을 이용하여 창출시킨다.

한 양태에서, 본 발명의 필름을 형성하기 위해 사용된 수지는, 밀도가 상이한 2가지 수지 성분, 예를 들면, 밀도가 적합하게는 0.9 이상으로 보다 고밀도인 한 성분과 밀도가 적합하게는 0.9 이하로 보다 저밀도인 또 다른 성분을 포함한다. 보다 고밀도 성분은 선형 저밀도 성분, 예를 들면, 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE) 또는 기타 선형 저밀도 폴리올레핀일 수 있다. 보다 저밀도 성분은 메탈로센-촉매된 화합물일 수 있다. 이러한 2가지 수지 성분을 단일 반응기에서 약 2:1 내지 약 1:2의 비율로 배합할 수 있다. 또 다른 한편, 상기 2성분 단일 수지가 약 33％ 내지 약 66％의 보다 고밀도 성분 또는 선형 저밀도 폴리올레핀과, 약 33％ 내지 약 66％의 보다 저밀도 성분 또는 메탈로센-촉매된 성분을 포함할 수 있다. 이로써 생성된 수지는 선형 저밀도 폴리올레핀과 메탈로센-촉매된 성분의 블렌드 처럼 행동하지만, 내구성과 가로 방향 균일성은 2가지 성분의 블렌드 보다 더 높다.

메탈로센 또는 단일-부위 촉매를 이용하여 제조한 올레핀 중합체는 극히 협소한 분자량 범위를 갖는다. 메탈로센-생성된 중합체에 대해서는 4 이하, 심지어 2 이하의 다분산도 (Mw/Mn)가 가능하다. 이들 중합체는 그 밖의 유사한 지글러-나타 생성된 유형 중합체와 비교해서 제어된 단쇄 분지화 분포도를 나타내기도 한다. 중합체의 이소탁틱도를 다소 근접하게 제어하기 위해 메탈로센 촉매 시스템을 사용하는 것이 또한 가능하다. 일반적으로, 밀도가 0.900 그램/cc 이상인 폴리에틸렌 중합체 및 공중합체가 덜 연장 가능한 경향이 있는 반면, 밀도가 0.900 그램/cc 미만인 중합체 및 공중합체는 더 연장 가능하다. 일반적으로, 에틸렌 또는 기타 알파-올레핀 공단량체를 0 내지 10％ 함유하는 폴리프로필렌 중합체 및 공중합체는 덜 연장 가능한 경향이 있는 반면, 상기 공단량체를 10％ 초과하여 함유하는 프로필렌-알파 올레핀 공중합체는 보다 연장 가능하다.

메탈로센-촉매된 중합체의 상업적 생산은 다소 제한적이지만, 증가 추세이다. 이러한 중합체는 폴리프로필렌계 중합체의 경우에는 ACHIEVE란 상표명으로, 폴리에틸렌계 중합체의 경우에는 EXACT 및 EXCEED이란 상표명으로 공급원 (Exxon-Mobil Chemical Company of Baytown, Texas)으로부터 입수 가능하다. 공급원 (Dow Chemical Company of Midland, Michigan)은 AFFINITY란 상표명으로 시판중인 중합체를 공급한다. 이들 재료는 비-입체 선택적 메탈로센 촉매를 사용하여 생성되는 것으로 여겨진다. 엑손-모빌 (Exxon-Mobil)은 일반적으로, 단일 부위 또는 메탈로센 촉매로서 이들의 촉매 기술을 지칭하는 반면, 다우 (Dow)는 다중 반응 부위를 갖고 있는 전통적인 지글러-나타 촉매로부터 이들을 구별하기 위해 INSITE란 상표명으로 "제한된 기하" 촉매로서의 이들 기술을 지칭한다. 기타 제조업자, 예를 들면, 피나 오일 (Fina Oil), BASF, 아모코 (Amoco), 훽스트 (Hoechst) 및 모빌 (Mobil)이 이러한 분야에서 활동중이고, 상기 기술에 따라서 제조된 중합체의 입수 용이성은 앞으로 10년 이내에 상당히 증가할 것으로 여겨진다.

미립형 충전제, 예를 들면, 탄산칼슘을 2성분 단일 수지와 배합하고, 바람직하게는 이러한 단일 수지 중에 균일하게 배치시켜, 이로써 생성되는 필름에 통기성을 제공해줄 수 있다. 보다 구체적으로 언급하면, 수지를 충전제와 배합하고, 이를 세로 방향 배향기 또는 이축 연신기 또는 기타 적합한 연신 장치 상에서 연신시키고, 어닐링시켜 필름을 안정화시키는 경우에는, 이로써 생성되는 필름 내에 미세 다공성이 전개되어 통기성을 제공해준다. 필름을 연신시킨 경우에 충전제 입자 주변에 형성되는 공극은, 투습성 (즉, 확산)은 촉진시키지만 액상 물의 흐름은 차단시켜 주는 중합체 박막에 의해 서로 격리되어 있다. 적합하게는, 약 40 내지 약 60 중량％의 충전제가 상기 수지 내에 포함될 수 있다. 그 결과, 본 발명의 수지를 이용하여 제조된 필름은 25％ 가로 방향 신장을 이루기 위해 270 내지 450 그램/인치의 표적 힘과, 약 1,000 내지 20,000 그램/㎡-24시간 범위의 투습도 (WVTR) 형태의 통기성을 달성시켜 줄 수 있다는 사실이 제시되었다. 충전제의 수준이 더 높을 수록, WVTR이 더 높아지고, 동일한 수지에 대해 25％ 신장시켜 주는 힘이 더 낮아진다.

한 예로서, 2성분 단일 수지는 약 15％의 AFFINITY EG8200 메탈로센 [Dow Chemical Company로부터 입수 가능함], 또는 밀도가 약 0.85 내지 0.9 g/cc인 또 다른 수지 [Exxon-Mobil Chemical Company 및(또는) Dow Chemical Company로부터 입수 가능함], 및 나머지 LLDPE, 예를 들면, Huntsman 3106 [Huntsman Chemical Corporation (Odessa, Texas)로부터 입수 가능함], 또는 DOWLEX 2035, 2517, 2244, 3310, 또는 2045 [각각 Dow Chemical Company로부터 입수 가능함]를 함유할 수 있다. 또 다른 한편, 2성분 단일 수지는 기타 유형의 성분들 또는 상이한 비율의 성분들을 사용하여 제조할 수 있다. 예를 들어, EG8200 (밀도 0.87 g/cc, 융점 63℃) 대신, 2성분 단일 수지는 수지의 열 반응을 개선시키기 위해 EG8411 (밀도 0.883 g/cc, 융점 70℃) 또는 Dow AFFINITY PL1280 (밀도 0.90 g/cc, 융점 96℃)를 포함할 수 있는데, 이로써 생성된 필름은 필름 롤에서 차단되는 경향이 있다.

종래의 필름은 3 인치당 최소 550 내지 800 그램의 힘이 발휘되는 경우에 전형적으로 가로 방향으로 25 내지 약 50％ 연장된다. 기저귀 배면시트와 기타 흡수성 제품 구조에 사용되는 경우에는, 보다 우수한 맞춤 성능을 달성하기 위해 보다 덜한 힘 하에 필름을 가로 방향으로 연장시키는 것이 요망된다. 따라서, 수지 중의 2가지 성분의 비율은 3 인치당 약 500 그램 미만, 또는 약 400 그램 미만, 또는 약 300 그램 미만의 힘 하에 약 25％ 내지 약 50％의 가로 방향 신장성을 달성시키기 위해 사용되는 2:1 비율로부터, 탄성 중합체성 메탈로센이 보다 높은 비율로 존재하고 연신 및 회수 특성을 나타내는 통기성 필름을 생성시키는 비율로 변화시킬 수 있다. 예를 들어, 1:2에 근접한 비율 하에 생성된 필름은 메탈로센의 존재량이 더 많기 때문에 보다 낮은 융점과 보다 낮은 밀도를 지니므로, 수축 능력이 보다 커진 필름이 생성된다.

통기성과 관련되는 충전제 수준과 필름 신장성 간은 반비례한다. 따라서, 충전제를 덜 포함하는 (예를 들어, 43 내지 46％) 수지로부터 형성된 필름은 결과적으로, 낮은 통기성 (1500 내지 2000 그램/㎡-24시간)과, 3 인치당 약 420 내지 450 그램의 힘 하에 약 25％ 내지 약 50％의 가로 방향 신장성을 나타낼 것이다. 중간 수준의 충전제 (예를 들어, 54 내지 56％)를 포함하는 수지로부터 형성된 필름은 적당한 통기성 (10,000 내지 12,000 그램/㎡-24시간)과, 3 인치당 약 300 내지 350 그램의 힘 하에 약 25％ 내지 약 50％의 가로 방향 신장성을 나타낼 것이다. 상당한 수준의 충전제 (예를 들어, 58 내지 60％)를 포함하는 수지로부터 형성된 필름은 높은 통기성 (18,000 내지 20,000 그램/㎡-24시간)과, 3 인치당 약 275 내지 300 그램의 힘 하에 약 25％ 내지 약 50％의 가로 방향 신장성을 나타낼 것이다.

용융 지수는 수지 흐름을 용이하게 측정해주는 척도이고, ASTM 표준 D1238을 사용하여 결정할 수 있다. 수지 중의 2가지 성분은 충전제를 수지 내로 배합하는 동안 분산을 개선시키기 위해, 또한 압출기 상의 하중을 감소시키고 필름을 보다 신속한 속도로 캐스트하기 위해 압출 동안의 흐름을 개선시키기 위해, 상이한 용융 지수 값을 가질 수 있다. 보다 특히, 상기 2가지 성분, 즉 캐리어와 감쇄물은 동일한 밀도를 갖지만, 용융 지수는 상이할 수 있는데, 캐리어는 용융 지수가 약 6 내지 12 MI이고 감쇄물은 용융 지수가 약 2.5 내지 6 MI이다. 용융 지수는 점도와 반비례한다. 따라서, 용융 지수가 높은 중합체는 밀도가 낮다. 역으로 말하면, 용융 지수가 2 또는 3인 중합체는 꽤 점성이다. 수지의 내구성은 용융 지수를 통하에 제어될 수 있고, 기타 성질들은 동등하다. 예를 들어, 한 양태에서는, 2성분 단일 수지의 양 성분이 동일한 밀도, 적합하게는 대략 0.9를 갖고, 2가지 상이한 점도 또는 용융 지수, 예를 들면, 5 및 12의 용융 지수를 가질 수 있다. 2성분 단일 수지가 각각 상이한 밀도를 갖는 2가지 성분을 포함하는 양태에서는, 보다 고밀도 성분 또는 선형 저밀도 폴리올레핀은 적합하게는 용융 지수가 약 2 내지 약 10이고 융점이 약 100 내지 약 120℃인 반면, 보다 저밀도 성분 또는 메탈로센-촉매된 성분은 용융 지수가 약 1 내지 약 12, 또는 약 5 내지 약 10이고 융점이 약 50 내지 약 95℃이다.

이로써 생성된, 2성분 단일 수지로부터 형성된 필름은 양 전구체 수지 및 예비성형물의 특성을 지닐 뿐만 아니라 2가지 성분 별개로부터 형성된 필름 보다 우수한 특성을 지닌다. 각각 상이한 밀도와 상이한 융점을 갖는 2가지 성분을 사용하는 경우, 이로써 생성된, 본 발명의 필름을 형성하기 위해 사용된 2성분 단일 수지는 블렌딩된 수지와 비교해서 개선된 균일성을 지니고 있고, 2성분 단일 수지는 균일한 가로 방향 게이지 프로파일과 균일한 가로 방향 신장성을 지닌다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "균일한 가로 방향 게이지 프로파일"은 양 성분 중의 어느 한 성분이나 충전제의 응집 또는 분리된 그룹 형성이 전혀 관찰되지 않도록 이들 양 성분과, 임의로 충전제의 대략 균일한 분포가 명백한, 세로 방향과 나란한 무작위 선을 따라 취한 가로 방향 프로파일을 갖는 필름을 지칭한다. 본원에 사용된 바와 같은 용어 "균일한 가로 방향 신장성"은 2성분 블렌드에서와 같이 별개의 도메인을 나타내지 않으면서도, 가로 방향으로 균일하게 연장될 수 있는 능력을 지칭한다. 2성분 단일 수지로부터 형성된 본 발명의 필름은 낮은 힘, 예를 들면, 3 인치당 500 그램 미만, 또는 3 인치당 400 그램 미만, 또는 3 인치당 350 그램 미만의 힘 하에 약 25％ 내지 약 50％의 가로 방향 신장성을 나타내도록 적합하게 세로 방향 배향되었지만, 통기성이고 보다 내구성이다. 2성분 단일 수지는 용융 지수가 적합하게는 약 2.5 내지 약 12이고, 2개의 용융 피크, 즉 약 50 내지 약 95℃인 것과 약 100 내지 약 120℃인 것을 나타내고, 밀도가 약 0.85 내지 약 0.91이다.

2성분 단일 수지는 농축물 감쇄 필름 제형 접근법에서 캐리어와 감쇄물 둘 다로서 유리하게 사용될 수 있다. 보다 구체적으로 언급하면, 이러한 단일 수지는 탄산칼슘을 약 75％ 이하의 양으로 부하하여 농축물을 만들기 위한 캐리어로서 사용될 수 있고, 동일한 수지로 감쇄시켜 탄산칼슘을 목적하는 비율, 예를 들면, 약 55％로 희석시킬 수 있다. 2가지 성분의 특성을 지닌 1개의 수지를 사용함으로써, 필름 제형 전반에 걸쳐 일정한 성분 비를 유지시킬 수 있다. 2성분 단일 수지를 완전한 배합 필름 제형 접근법에 사용할 수도 있다.

도 1 및 2는 본 발명의 필름 (100)을 예시한 것이다. 도 1를 참조로 하면, 필름 (100)은 세로 방향 (102)과 가로 방향 (104)를 갖는다. 도 1에 도시된 바와 같은 필름 (100)은 이완되고 연장되지 않은 상태이다. 도 2는 다음에 기재된 바와 같이, 부직 웹에 적층되어 통기성 적층물을 형성할 수 있는 통기성의 연장 가능한 미세 다공성 필름 (100)의 단면적을 예시한 것이다. 통기성의 미세 다공성 필름 (100)은 상기 언급된 2성분 단일 수지로부터 형성된 1차 미세 다공성 코어 층 (112)를 포함할 수 있다. 이러한 통기성 층 (112)을, 결합을 위해 사용되는 2개의 보다 얇은 표피 층 (122 및 124)와 조합할 수 있다. 또 다른 한편, 필름 (100)은 1차 미세 다공성 코어 층 (112), 및 1개 만의 표피 층 (122 또는 124)을 포함할 수 있거나 또는 표피 층을 전혀 포함하지 않을 수 있다. 본 발명의 필름을 접착 적층시킬 수 있다.

미세 다공성 층 (112)은 2성분 단일 수지로 만든 중합체 매트릭스 (111); 꼬부라진 경로 (tortuous path)를 규정하는 비교적 얇은 미세 다공성 막 (113)에 의해 둘러싸인 매트릭스 내의 다수의 공극 (114); 및 각 공극 (114) 내의 하나 이상의 충전제 입자 (116)를 포함한다. 층 (112)은 미세 다공성이고 통기성이므로, 공극 사이의 미세 다공성 막 (113)은 필름 (100)의 제1 표면 (118)에서부터 제2 표면 (120)으로의 분자상 수증기 확산을 용이하게 허용해준다. 또 다른 한편, 미세 기공 중의 일부 또는 전부는 필름 내로 통과할 수 있거나, 또는 상호 연결되어 관통될 수 있다.

충전제 입자 (116)는 적합한 모든 무기 또는 유기 충전제를 포함할 수 있다. 충전제 입자 (116)는 바람직하게는, 필름 (100)의 액상 수 장벽을 유지하기 위해, 미세 기공을 생성시킬 정도로 작다. 일반적으로, 충전제 입자는 평균 입자 직경이 약 0.1 내지 7.0 마이크론, 바람직하게는 약 0.5 내지 5.0 마이크론, 가장 바람직하게는 약 0.8 내지 2.0 마이크론이어야 한다. 적합한 충전제에는 탄산칼슘, 비-팽윤성 점토, 실리카, 알루미나, 황산바륨, 탄산나트륨, 탈크, 황산마그네슘, 이산화티탄, 제올라이트, 황산알루미늄, 규조토, 황산마그네슘, 탄산마그네슘, 탄산바륨, 카올린, 미카, 탄소, 산화칼슘, 산화마그네슘, 수산화알루미늄 및 중합체 입자가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 탄산칼슘이 본원에 바람직한 충전제이다.

충전제 입자 (116)는 미량 (예를 들면, 2 중량％ 이하)의 지방산 또는 기타 재료로 피복시켜, 이들을 중합체 매트릭스 내에 용이하게 분산시킬 수 있다. 적합한 지방산에는 스테아르산, 또는 보다 장쇄 지방산, 예를 들면, 베헨산이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다.

중합체 조성, 충전제 함량, 충전제 입자 크기 및 연신도는 적층물 중의 연장 가능한 미세 다공성 필름 (100)의 통기성, 신장성 및 액상 장벽의 측정을 도와주는 인자들이다. 일반적으로, 배향된 미세 다공성 필름 (100)은 두께가 약 50 마이크론 미만, 바람직하게는 약 30 마이크론 미만, 가장 바람직하게는 약 20 마이크론 미만일 것이다. 몇몇 경우에, 인라인 적층 동안, 상기 필름은 두께가 약 12 내지 약 15 마이크론일 수 있다. 필름 (100)은 부직 웹에 적층시키기에 앞서, 통기성을 유발시키기 위해 이의 본래 길이의 약 1.1 내지 6.0배, 바람직하게는 이의 본래 길이의 약 1.5 내지 5.0배, 가장 바람직하게는 이의 본래 길이의 약 2.5 내지 4.5배로 세로 방향으로 단축 연신시킬 수 있다. 연신 온도는 이용된 특정한 중합체에 따라서 약 38 내지 150℃, 바람직하게는 약 70 내지 95℃일 수 있다. 필름 (100)은 층을 캐스트 또는 취입 필름 공압출시키거나, 압출 피복시키거나, 또는 통상적인 모든 층 형성 공정시킴으로써 제조할 수 있다.

도 2의 양태에서, 미세 다공성 통기성 필름 층 (112)은 2-층 또는 3-층 연장 가능한 필름 (100)에서, 인접한 1개 또는 2개의 비교적 얇은 바깥 표피 층 (122 및 124)이다. 1개 또는 2개 표피 층의 봉입은 통기성 적층물을 생성시키기 위한 열 접착에 요구되는 열 밀봉 특성에 기여할 수 있다. 바깥 층 (122 및 124) 중의 중합체는 미세 다공성 층 (112) 중의 중합체와 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, 바깥 층(들) 중의 중합체는 연장 가능하고, 미세 다공성 층 (112)에서 보다 낮은 연화점을 가지며, 필름 (100)의 열 밀봉성에 기여한다. 통기성을 촉진시키기 위해, 표피 층 (122 및 124)는 미세 다공성 코어 층 (112)과 동일한 양까지의 양으로 미립형 충전제를 함유할 수 있고, 상기 표피 층은 필름이 세로 방향 배향된 후에도 역시 미세 다공성일 수 있다.

전형적인 경우에는, 필름 (100)이 부직 웹에 적층되기 전에 세로 방향으로만 배향될 것이고, 통기성과 내구성 증가를 위해 적층 전 및 후에 가로 방향으로 약간 연신될 수 있었다. 적층 후 적층물을 연신시킨 경우에는, 부직 웹이 가로 방향으로 연장될 수 있어 해당 필름의 연신을 도모할 수 있어야만 한다. 전형적으로, 필름과 부직 웹은 부직 웹의 세로 방향으로 실질적으로 정렬된 필름의 세로 방향으로 함께 결합될 것이다. 이러한 결합은 필름을 통한 투습성 붕괴를 최소화시키는 어떠한 기술을 사용해서도 달성할 수 있다. 적합한 기술에는 열 점 결합, 초음파 점 결합, 접착성 패턴 결합, 접착성 스프레이 결합, 및 기타 기술이 포함되는데, 여기서는 결합된 면적이 필름과 부직 웹 간의 계면을 바람직하게는 약 25％ 미만 덮는다.

각종 부직 웹이 본 발명의 적층물에 사용하기 적합하다. 도 3을 참조로 하면, 스펀본드 웹일 수 있는 부직 웹 (10)은 특정 결합 패턴을 사용하여 함께 간헐적으로 결합시킨 다수의 개개의 열가소성 섬유 요소 (12)를 포함한다 (이 경우에는 다수의 점 결합물 (14)을 포함한다). 개개의 섬유 (12)는 현미경으로 관찰한 경우에 웨이브가 있거나 다소 무작위 배향을 지닌 것으로 보인다. 육안으로 관찰한 경우에는, 섬유 (12)의 전체 길이가 가시적이기 때문에, 섬유 (12)는 화살표 (16)로써 나타낸, 세로 방향과 나란한 배향의 전반적인 1차 방향을 지닌다. 가로 방향 신장성을 나타내는 보다 신장 가능한 부직물이 유익할 수 있다.

부직 웹은 바람직하게는 스펀본드 웹이지만, 멜트블로운 웹, 본디드 카디드 웹, 에어 레이드 (air-laid) 웹, 또는 하나 이상의 부직 웹을 포함한 적층물 또는 복합재일 수도 있다. 부직 웹은 또한, 유압 엉김 공정 (hydraulic entangling process)을 사용하여 성형 또는 변형시킬 수 있다. 한 양태에서는, 부직 웹, 또는 이를 포함하는 복합재가 상기 규정된 바와 같이 네킹 가능하다. 도 4는 웹을 세로 방향 (16)으로 신장시키고 가로 방향 (18)으로 좁게 하거나 네킹하기 위해, 필름 (100)에 적층시키기에 앞서, 세로 방향 (16)으로 연신된 부직 웹 (10)일 수 있는 네킹된 부직 재료 (20)의 상단을 예시한 것이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 네킹은 개개의 필라멘트 (12)가 서로 보다 잘 정렬되고 서로 근접하도록 해준다. 네킹 가능한 부직 웹 또는 복합재를 이용하는 경우에는, 넥-다운 (neck-down) 비율이 약 15％ 이상, 보다 바람직하게는 약 25 내지 75％, 가장 바람직하게는 약 35 내지 65％이어야 한다. 네킹에 앞서, 부직 웹 (10)은 기본 중량이 평방 야드당 약 0.05 내지 4.0 온스 ("osy"), 바람직하게는 약 0.3 내지 2.0 osy, 보다 바람직하게는 약 0.4 내지 1.0 osy이어야 한다.

네킹 가능한 부직 웹을 사용하는 경우에는, 부직 웹을 각종 중합체로부터 제작할 수 있다. 비-연장 가능하고 덜 연장 가능한 적합한 중합체에는 특정의 폴리올레핀, 폴리아미드 및 폴리에스테르가 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 바람직한 중합체 (연장 가능하든지 아니든지 간에)에는 폴리올레핀, 예를 들면, 폴리프로필렌 및(또는) 폴리에틸렌이 포함된다. 기타 적합한 중합체에는 선형 저밀도 폴리에틸렌 공중합체, 및 프로필렌과 약 10 중량％ 이하의 C₂ 또는 C₄-C₁₂ 알파-올레핀 공단량체의 공중합체가 포함된다.

또 다른 양태에서는, 부직 웹 (10)이 연장 가능한 중합체 조성물로 만들어 지고, 필름 (100)으로 적층시키기에 앞서 네킹할 필요가 없다. 적합한 중합체에는 2성분 단일 수지에 대해 상기 열거된 연장 가능한 중합체 중의 어떠한 것도 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 연장 가능한 섬유 (12)는 연장 가능한 중합체와 연장 가능하지 않는 중합체의 블렌드 또는 기타 배합물로 구성될 수 있는데, 단 연장 가능한 중합체는 부직 웹이 가로 방향으로 연장 가능하기에 충분한 양으로 존재해야 한다.

제3 양태에서는, 가로 방향 연장 가능한 웹 (10)이 권축 섬유 (12)로 만들어진다. 광범위한 권축 공정이 당해 분야에 공지되어 있다. 권축 섬유는 아코디언형 또는 스프링형 파동 또는 미세 파동을 지니므로, 이러한 섬유를 연장시키면, 이들은 꼿꼿이 세워지고(지거나) 파동 진폭이 감소된다. 권축 섬유를 사용하는 경우에는, 제작되는 중합체가 반드시 연장 가능할 필요는 없는데, 즉 연장 가능하거나 연장 가능하지 않을 수 있다.

또 다른 양태에서는, 섬유가 매우 높은 세로 방향 (MD) 배향과 극히 낮은 가로 방향 (CD) 배향을 지니도록 부직물을 형성시킨다. 이어서, 섬유의 CD 결합을 최소화시키도록 섬유들을 결합시킨다. 이로써 해당 재료를 CD로 연장시킬 수 있다. 이러한 재료의 한 예가 높은 CD 신장성과 낮은 MD 신장성을 지닌 본디드 카디드 웹 (BCW) 부직물이다. 기타 부직물, 예를 들면, 스펀본드 부직물은, 섬유가 MD로 고도로 배향되고, 해당 재료가 CD로 용이하게 연장될 수 있는 결합 패턴으로 필라멘트와 결합되도록 스펀본드 섬유를 성형시킴으로써 BCW 처럼 수행할 수 있게 만들 수 있다. 이러한 결합 패턴은 주로 MD로 준비된 결합물을 갖는 결합 면적이 보다 적을 것이다 (25％ 미만), 따라서, MD에서 섬유 칼럼과 인접하여 결합되지 않은 MD의 섬유 칼럼이 존재한다. 결합되지 않은 섬유는 상기 부직물을 CD로 용이하게 연장될 수 있게 해주는 반면, 결합된 섬유는 재료 강도와 내마모성을 제공해준다. BCW 재료는 본원에 참조문헌으로써 삽입되는 다음 문헌에 추가로 기재되어 있다 [참조: Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 10, Pages 211-212, Wiley ＆ Sons (1987)].

어떠한 부직 웹도 이것이 적층물 중에서 해당 필름의 가로 방향 연신을 도모하는 한은 적합하다. 네킹된 부직 웹은 적층물의 가로 방향 연신 동안 이의 본래의 예비-네킹된 상태로 되돌아감으로써 이를 달성시켜 준다. 연장 가능한 중합체로 만든 웹은 필름과 함께 가로 방향으로 간단히 연신된다. 권축 섬유 웹은 섬유를 꼿꼿이 세움으로써 가로 방향으로 연장된다. 높은 세로 방향 배향을 나타내는 웹은 인접한 섬유의 비-결합 부분 사이에 공간 형성을 증가시킴으로써 가로 방향으로 연장될 수 있다.

부직 웹은 필름에 의해 유발된 WVTR에 실질적으로 손상을 가하지 않거나 이를 저하시키지 않도록 선별해야 한다. 필름과 웹 간의 결합 기술은, 필름과 웹 간의 계면 약 15 내지 25％ 이하가 접착제 또는 열 접착 영역으로 덮혀져서 WVTR에 실질적으로 손상을 가하지 않도록 선별해야 한다.

2성분 단일 수지로부터 형성된 필름 뿐만 아니라 이러한 필름을 포함한 가로 방향 연장 가능한 통기성 적층물은 각종 팬츠형 흡수성 의류에 사용될 수 있는데, 이의 예를 들면, 기저귀, 용변훈련용 팬츠, 수영복, 흡수성 언더팬츠, 성인 요실금 제품, 여성 위생 용품 등이 포함되지만, 이에 제한되지 않는다. 2성분 단일 수지로부터 형성된 필름 뿐만 아니라 이러한 필름을 포함한 가로 방향 연장 가능한 통기성 적층물은 보호용 의류, 예를 들면, 의료용 의류 및 산업용 보호 의류에 사용할 수도 있다. 의료용 의류에는 수술용 의류, 가운, 에이프런, 안면 마스크, 드레이프 등이 포함된다. 산업용 보호 의류에는 보호용 유니폼 및 작업복이 포함된다.

실시예 1

본 실시예에서는, 표피 조성, 용융 지수 및 충전제 백분율(％) 면에서 상이한, 본 발명에 따라서 2성분 단일 수지로부터 각각 형성된 4개 필름을, 농축물 감쇄 접근법을 이용하여 창출시킨 다음, 이를 대상으로 하여 수증기 통기성과 가로 방향 신장성을 알아보기 위해 시험하였다. 각 샘플의 조성이 표 1에 제공되어 있다. 각 샘플 중의 캐리어 수지와 감쇄물 수지 둘 다의 밀도는 0.905 g/cc이다.

2성분 단일 수지 샘플 조성

샘플	표피	캐리어 수지 용융 지수 (MI)	농축물 (%)	CaCO₃ (%)	감쇄물 수지 MI/%
1	SCC 20740	10 MI	77	58	5 MI/23%
2	LQA-006	10 MI	74	55.5	5 MI/25%
3	LQA-006	10 MI	74	55.5	10 MI/25%
4	LQA-006	10 MI	77	58	10 MI/23%

캐리어와 감쇄물을 표 1에 지시된 충전제 농축물 비율 (％)을 갖는 압출기에 직접 부가하여, 표 1에 지시된 CaCO₃ 충전제 비율이 되게 하였다. 표피 조성에는 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA)와 카탈로일의 블렌드이고 바셀 (Bassel)로부터 입수 가능한 Standridge Color Corp. (SCC) 20740, 또는 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE)이고 엑손 모빌로부터 입수 가능한 LQA-006이 포함되었다.

상기 수지의 필름을 파일로트 라인 상에서 캐스트하였다. 필름을 4x 연신비로 세로 방향 배향기 상에서 연신시켜, 탄산칼슘 비율에 따라서 10,000 내지 18,000 그램/㎡-24시간의 WVTR을 달성하였다.

표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 충전제 비율이 높은 수지 (샘플 1 및 4)는 충전제 비율이 낮은 수지 (샘플 2 및 3) 보다 상당히 더 높은 WVTR을 갖는다. 또한, 동일한 충전제 비율을 갖지만, MI가 상이한 감쇄물 수지를 갖는 샘플을 비교해 보면, 예를 들면, 샘플 1 대 샘플 4, 및 샘플 2 대 샘플 3을 비교해 보면, 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 보다 낮은 감쇄 MI를 갖는 수지 (샘플 1 및 2)는 보다 높은 감쇄 MI를 갖는 수지 (샘플 3 및 4) 보다 필름을 CD로 연장시키는데 요구되는 힘이 더 많이 든다. 비교해 보면, MD 최대 신도로써 제시된 바와 같이, 보다 높은 감쇄 MI를 갖는 샘플은 보다 낮은 감쇄 MI를 갖는 샘플 보다 더 내구성이 있다.

2성분 단일 수지 샘플 특징

샘플	기본 중량 (osy)	WVTR (그램/㎡-24시간)	MD 최대 신도 (％)	CD 신장성 (gm 부하량/3 인치 @ 25％)
1	20	16512	51	261
2	19.9	10358	68	342
3	19.5	14525	106	255
4	18.8	17967	65	195

실시예 2

본 실시예에서는, 연신 동안 수지에 대한 온도 효과를 검사하였다. 수지는 감쇄물로서 사용되기도 한 10 MI 캐리어 수지를 갖는다. 이로써 생성된 필름을 먼저, 150℉ 에서 세로 방향으로 400％ (필름 본래 길이의 4배) 연신시켰는데, 이때 WVTR은 21,000 그램/㎡-24시간인 것으로 결정되었다. 이와는 달리, 동일한 필름을 160℉에서 400％로 연신시킨 경우에는, WVTR이 28,000 그램/㎡-24시간인 것으로 결정되었다.

충전된 필름을 사용하는 경우, 필름이 더 많이 연신될 수록, 필름의 다공도는 더 커진다. 필름이 너무 찬 온도 하에 있을 경우에는, 기공이 그리 잘 개방되지 못한다. 그러나, 필름이 너무 뜨거운 온도 하에 있을 경우에는, 기공이 닫혀지는 경향이 있다. 따라서 대략 160℉ 온도가 본 발명의 수지를 연신시키기에 적합한 온도인 것으로 여겨진다.

실시예 3

본 실시예에서는, 본 발명의 필름 ("필름")의 가로 방향 균일성을 결정하였고, 이를 고도로 통기성인 연신 열 적층물 (HBSTL)의 가로 방향 균일성과 비교하였는데, 둘 다는 10,000 내지 12,000 그램/㎡-24시간의 표적 통기성을 나타내는 대략 동일한 수준의 탄산염을 갖고 있다. HBSTL 재료는 본원에 참조문헌으로써 삽입된 미국 특허 제6,276,032호 (Nortman et al.에게 허여됨)에 상세히 기재되어 있다. 상기 필름은 완전히 배합된 5 MI 수지로 만들었다. HBSTL는 용이하게 연장 가능한 캐리어 (25 MI) 수지로서의 DOWLEX 2517과, 감쇄물로서의 DOWLEX 2074A (2.3 MI)로 만들었다. 필름과 HBSTL 둘 다의 20-인치 폭 샘플을, 이러한 샘플 폭을 가로질러 동일한 간격을 둔 9개 섹션에서 WVTR에 대해 시험하였는데, 위치 1은 샘플의 한 모서리에 따른 폭의 1/9이고 위치 9는 샘플의 반대편 모서리에 따른 폭의 1/9이다. 그 결과가 표 3에 제시되어 있다. 이로부터 알 수 있는 바와 같이, 필름에 대한 WVTR은 샘플의 전체 폭을 가로질러 약 4500 그램/㎡-24시간 이하로써 다양한 반면, HBSTL에 대한 WVTR는 12,500 그램/㎡-24시간 이하로써 다양하다. 양 샘플에서의 WVTR 변화 비율(％)이 대략 동일하긴 하지만, 실제적 WVTR 가변성은 전반적인 통기성이 더 크고 가로 방향 신장성이 더 큰 HBSTL 샘플에서 휠씬 더 높다.

CD 균일성

위치	WVTR (그램/㎡-24시간)
위치	필름	HBSTL
1	6000	19500
2	7000	25500
3	7500	29500
4	10500	30500
5	7500	28500
6	9000	29000
7	9500	25000
8	8500	22000
9	7500	18000

WVTR 시험 과정

본 발명의 필름 또는 적층 재료의 WVTR (투습도) 값을 결정하는데 적합한 기술은 INDA (Association of the Nonwoven Fabrics Industry)에 의해 표준화된 시험 방법 [number IST-70.4-99, entitled "STANDARD TEST METHOD FOR WATER VAPOR TRANSMISSION RATE THROUGH NONWOVEN AND PLASTIC FILM USING A GUARD FILM AND VAPOR PRESSURE SENSOR"] (이는 본원에 참조문헌으로써 삽입되어 있음)이다. 상기 INDA 과정은 WVTR의 결정, 수증기에 대한 필름의 투과도, 및 균질한 재료에 대한 투습도 계수를 제공해준다.

INDA 시험 방법은 당해 분야에 널리 공지되어 있으므로, 본원에 상세히 제시되지 않을 것이다. 그러나, 이러한 시험 방법을 요약하면 다음과 같다. 무수 챔버를, 시험하고자 하는 샘플 재료와 영구적 가드 (guard) 필름에 의해 공지된 온도와 습도의 습윤 챔버로부터 격리시킨다. 상기 가드 필름의 목적은 한정된 공기 갭을 규정하는 것이고, 공기 갭을 성상 확인 하는 동안에 공기 갭 중의 공기를 가라 앉히거나 움직이지 않게 하는 것이다. 무수 챔버, 가드 필름 및 습윤 챔버는 시험용 필름을 밀봉시킨 확산 셀로 채운다. 샘플 홀더는 Permatran-W Model 100K (제작사: Mocon/Modem Controls, Inc., Mimleapolis, Minnesota)로서 공지되어 있다. 제1 시험은 100％ 상대 습도를 발생시키는 증발기 어셈블리 사이의 공기 갭과 가드 필름의 WVTR을 결정하는 것이다. 수증기는 에어 갭과 가드 필름을 통하여 확산된 다음, 무수 기체 흐름과 혼합하는데, 이는 수증기 농도에 비례한다. 전기적 신호는 처리를 위해 컴퓨터에 전송된다. 컴퓨터는 에어 갭과 가드 필름의 전송 속도를 산정하고 이 값을 추가 사용을 위해 저장한다.

가드 필름과 에어 갭의 전송 속도는 컴퓨터에 CalC로서 저장한다. 이어서, 샘플 재료를 시험용 셀에 밀봉시킨다. 다시, 수증기가 에어 갭을 통하여 가드 필름과 시험 재료 내로 확산된 다음, 시험 재료를 스위핑하는 무수 기체 흐름과 혼합된다. 또한, 이 혼합물을 증기 센서에 다시 운반한다. 컴퓨터는 에어 갭, 가드 필름 및 시험 재료의 조합물의 전송 속도를 산정한다. 이어서, 이 정보를 사용하여 수분이 다음 방정식에 따라서 시험 물질 내로 전송되는 전송 속도를 산정한다:

TR^-1 _{시험 재료} = TR^-1 _{시험 재료, 가드 필름, 에어갭}-TR^-1 _{가드 필름, 에어갭}

산정:

WVTR : WVTR의 산정은 다음 식을 이용한다:

WVTR =Fρ_sat(T)RH/Ap_sat(T)(1-RH)

여기서,

F = 수증기의 흐름 (cc/min),

ρ_sat(T) = 온도 T에서 포화 공기 중의 물의 밀도,

RH = 셀에서 특정 위치에서의 상대 습도,

A = 셀의 단면적,

p_sat(T) = 온도 T에서 수증기의 포화 증기압.

전술된 명세서에서 본 발명이 이의 특정의 바람직한 양태와 관련하여 서술되었고, 많은 상세 내역이 예시 목적으로 제시되었지만, 본 발명이 부가 양태를 받아들일 수 있고, 본원에 기재된 상세 내역의 특정 부분이 본 발명의 기본 원리로부터 벗어나지 않고서도 상당히 다양할 수 있다는 사실이 당업자에게는 명백할 것이다.

Claims

2성분 단일 수지로부터 형성되는 필름이며,

상기 2성분 단일 수지는 밀도가 0.9 이상인 제1 성분과 밀도가 0.9 이하인 제2 성분을 포함하고,

상기 2성분 단일 수지는 2:1 내지 1:2의 비율로 혼성 중합된 상기 제1 성분과 상기 제2 성분을 포함하고,

상기 필름은 3 인치당 500 그램 미만의 힘 하에 25％ 내지 50％의 가로 방향 신장성을 나타내는 필름.
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제1항에 있어서, 상기 제1 성분이 선형 저밀도 폴리올레핀을 포함하는 필름.
제1항에 있어서, 상기 제2 성분이 메탈로센-촉매된 중합체를 포함하는 필름.
제1항에 있어서, 상기 필름의 중량에 기초해서 40 내지 60 중량％로 탄산칼슘을 더 포함하는 필름.
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2성분 단일 수지로부터 형성되는 통기성 필름이며,

상기 2성분 단일 수지는 선형 저밀도 성분과 메탈로센-촉매된 성분을 포함하고,

상기 2성분 단일 수지는 2:1의 비율로 혼성 중합된 상기 선형 저밀도 성분과 상기 메탈로센-촉매된 성분을 포함하고,

상기 필름은 3 인치당 500 그램 미만의 힘 하에 25％ 내지 50％의 가로 방향 신장성을 나타내고,

상기 필름은 상기 필름의 중량에 기초해서 40 내지 60 중량％로 탄산칼슘을 더 포함하는 필름.
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2성분 단일 수지로부터 형성되는 통기성 필름이며,

상기 2성분 단일 수지는 33％ 내지 66％의 메탈로센-촉매된 중합체와 혼성 중합된 33% 내지 66％의 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하고,

상기 2성분 단일 수지에 필름의 중량에 기초해서 40 내지 60 중량％로 탄산칼슘이 첨가되고,

상기 필름은 3 인치당 500 그램 미만의 힘 하에 25％ 내지 50％의 가로 방향 신장성을 나타내는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 3 인치당 400 그램 미만의 힘 하에 25％ 내지 50％의 가로 방향 신장성을 나타내는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 3 인치당 350 그램 미만의 힘 하에 25％ 내지 50％의 가로 방향 신장성을 나타내는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지의 밀도가 0.85 내지 0.91인 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 1,000 내지 20,000 그램/㎡-24시간의 투습도를 갖는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 성분, 상기 선형 저밀도 성분, 또는 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌은 ASTM 표준 D1238에 따라 결정된 용융 지수 2 내지 10을 갖는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 성분, 상기 메탈로센-촉매된 성분 또는 상기 메탈로센-촉매된 중합체는 ASTM 표준 D1238에 따라 결정된 용융 지수 1 내지 12를 갖는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2성분 단일 수지는 ASTM 표준 D1238에 따라 결정된 용융 지수 2.5 내지 12를 갖는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 균일한 가로 방향 게이지 프로파일을 갖는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 균일한 가로 방향 신장성을 나타내는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 성분, 상기 선형 저밀도 성분, 또는 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌의 융점이 100 내지 120℃인 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 성분, 상기 메탈로센-촉매된 성분 또는 상기 메탈로센-촉매된 중합체의 융점이 50 내지 95℃인 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 2성분 단일 수지가 2개의 용융 피크를 갖는데, 하나는 50 내지 95℃ 사이 용융 피크이고 다른 하나는 100 내지 120℃ 사이 용융 피크인 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지가 농축물 감쇄 필름 제형 접근법에서 캐리어와 감쇄물 둘 다로서 사용될 수 있는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 수지가 완전한 배합 필름 제형 접근법으로 사용될 수 있는 필름.
제1항, 제20항 또는 제36항 중 어느 한 항의 필름의 하나 이상의 층과 하나 이상의 부직 층을 포함하는 적층물.