KR101283172B1

KR101283172B1 - 생분해성 부직 라미네이트

Info

Publication number: KR101283172B1
Application number: KR1020067015587A
Authority: KR
Inventors: 자얀트 샤크라바르티; 바실리 에이. 토폴카라에프; 로스 티. 카우프만; 스테판 에이. 바라샨; 자레드 엘. 마틴
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2006-04-07
Filing date: 2006-04-07
Publication date: 2013-07-08
Also published as: EP2004396A1; MX2008012848A; CN101415543B; WO2007117235A1; CN101415543A; KR20090021401A; EP2004396B1; US20080287026A1; AU2006341586B2; US8927443B2; AU2006341586A1

Abstract

생분해성 부직 라미네이트가 제공된다. 라미네이트는 약 50℃ 내지 약 160℃의 용융점을 갖는 제1 지방족 폴리에스테르를 함유하는 실질적으로 연속적인 필라멘트로 형성된 스펀본드층을 포함한다. 멜트블로운층은 약 50℃ 내지 약 160℃의 용융점을 갖는 제2 지방족 폴리에스테르를 함유하는 미세섬유로부터 형성된다. 제1 지방족 폴리에스테르, 제2 지방족 폴리에스테르, 또는 양자 모두는 160℃의 온도 및 1000 초^-1의 전단 속도에서 측정시, 약 20 내지 약 215 Pa·s의 겉보기 점도를 갖는다. 제1 지방족 폴리에스테르는 제2 지방족 폴리에스테르와 동일하거나 또는 상이할 수 있다.

부직 라미네이트, 스펀본드층, 멜트블로운층, 지방족 폴리에스테르

Description

생분해성 부직 라미네이트 {Biodegradable Nonwoven Laminate}

부직포 라미네이트는 광범위한 용도, 예컨대 와이퍼, 타올, 공업용 가멘트, 의료용 가멘트, 의료용 휘장, 멸균 포장 등에 유용하다. 예를 들어, 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 (SMS) 라미네이트는 2개의 외부 스펀본드층 사이에 배치된 내부 멜트블로운 배리어층을 함유한다. 멜트블로운층은 다공성이면서, 라미네이트를 통한 유체 및 세균의 침투를 억제하며, 스펀본드층은 강화된 강도 및 내구성을 라미네이트에 제공한다. 일반적으로, 상기 부직포 라미네이트는 폴리올레핀 섬유, 예컨대 폴리프로필렌으로 제조된다. 그러나, 상기 직물 라미네이트에 의해 제공된 잇점에도 불구하고, 그 생분해성을 강화시킬 필요가 존재한다.

발명의 개요

본 발명의 하나의 실시태양에 따르면, 생분해성 부직 라미네이트가 개시된다. 라미네이트는 약 50℃ 내지 약 160℃의 용융점을 갖는 제1 지방족 폴리에스테르를 함유하는 실질적으로 연속적인 필라멘트로부터 형성된 스펀본드층을 포함한다. 멜트블로운층은 약 50℃ 내지 약 160℃의 용융점을 갖는 제2 지방족 폴리에스테르를 함유하는 미세섬유로부터 형성된다. 제1 지방족 폴리에스테르, 제2 지방족 폴리에스테르, 또는 양자 모두는 160℃의 온도 및 1000 초^-1의 전단 속도에서 측정 시, 약 20 내지 약 215 Pa·s의 겉보기 점도를 갖는다. 제1 지방족 폴리에스테르는 제2 지방족 폴리에스테르와 동일 또는 상이할 수 있다.

본 발명의 기타 특징 및 일면은 하기에 더욱 상세히 논의된다.

당업자에게 지시된 그 최상의 방식을 포함한 본 발명의 가능한 전체 개시는 첨부된 도면을 참고로 명세서의 나머지에 보다 구체적으로 설명된다.

도 1은 부직 라미네이트를 형성하기 위한 본 발명의 한 실시태양에 사용될 수 있는 공정의 도식적 예시이다.

도 2는 본 발명의 한 실시태양에 따라 형성될 수 있는 부직 라미네이트의 부분적 절단 단면도이다.

본원 및 도면의 참조 부호의 반복적인 사용은 본 발명의 동일 또는 유사한 특징 또는 구성요소를 나타내기 위한 것이다.

이제 하기 설명되는 하나 이상의 실시예를 참고로 본 발명의 다양한 실시태양에 대해 상세히 설명할 것이다. 각 실시예는 본 발명의 설명을 위해 제공되는 것일 뿐, 본 발명을 한정하고자 하는 것은 아니다. 사실상, 본 발명의 취지 또는 범주를 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변형 및 수정이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 하나의 실시태양의 일부로서 예시 또는 기재된 특징은 추가의 실시태양을 생성하는 또다른 실시태양에 사용될 수 있다. 이와 같이, 본 발명은 첨부된 청구의 범위 및 그 등가물의 범주 내에 부합하는 수정 및 변형을 포괄하는 것으로 의도된다.

정의

본원에 사용된 용어 "생분해성" 또는 "생분해성 중합체"는 자연적으로 발생하는 미생물, 예컨대 세균, 진균 및 조류의 작용; 환경적 열; 습기; 또는 기타 환경 요인으로부터 분해하는 물질을 일반적으로 말한다. 물질의 생분해성은 ASTM 시험 방법 5338.92를 사용하여 측정할 수 있다.

본원에 사용된 용어 "섬유"는 다이와 같은 형성 구멍에 중합체를 통과시켜 형성된 신장된 압출물을 말한다. 따로 언급하지 않는 한, 용어 "섬유"는 한정된 길이 및 실질적으로 연속적인 필라멘트를 갖는 불연속 섬유를 포함한다. 실질적으로 필라멘트는 예를 들어, 그들의 직경보다 훨씬 큰 길이, 예컨대 약 15,000:1 초과, 일부 경우에, 약 50,000:1 초과의 길이 대 직경 비 (형태비)를 갖는다.

본원에 사용된 용어 "단일성분"은 하나의 중합체로 형성된 섬유를 말한다. 물론, 이는 색상, 대전방지 특성, 윤활성, 친수성 및 액체 반발성 등을 위해 첨가제가 첨가된 섬유를 배제하지 않는다.

본원에 사용된 용어 "다중성분(multicomponent)"은 별개의 압출기로부터 압출되는 2 이상의 중합체로부터 형성된 섬유 (예, 2성분 섬유)를 말한다. 중합체는 섬유의 횡단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 배치된 별개의 구역에 배열된다. 성분은 임의의 바람직한 구성형태, 예컨대 외피-코어, 사이드-바이-사이드, 파이, 해-중-도 등으로 배열될 수 있다. 다중성분 섬유 형성을 위한 각종 방법은 본원에 그 전체가 참고로 인용된, 미국 특허 제4,789,592호 (Taniguchi et al.) 및 미국 특허 제5,336,552호 (Strack et al.), 제5,108,820호 (Kaneko et al.), 제4,795,668호 (Kruege et al.), 제5,382,400호 (Pike et al.), 제5,336,552호 (Strack et al.) 및 제6,200,669호 (Marmon et al.)에 기재되어 있다. 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제5,277,976호 (Hogle et al.), 제5,162,074호 (Hills), 제5,466,410호 (Hills), 제5,069,970호 (Largman et al.) 및 제5,057,368호 (Largman et al.)에 기재된 것과 같은 각종 불규칙 형태를 갖는 다중성분 섬유가 또한 형성될 수 있다.

본원에 사용된 용어 "다중구성성분(multiconstituent)"은 동일한 압출기로부터 압출된 2 이상의 중합체로 형성된 섬유 (예, 2구성성분 섬유)를 말한다. 중합체는 섬유의 횡단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 배치된 별개의 구역에 배열되지 않는다. 각종 다중구성성분 섬유는 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제5,108,827호 (Gessner)에 기재되어 있다.

본원에 사용된 용어 "부직 웹"은 편직물과 동일한 방법이 아닌 무작위적으로 끼워넣은 개별 섬유의 구조를 갖는 웹을 말한다. 부직 웹은 예를 들어, 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 카디드 웹, 웨트레이드 웹, 에이레이드 웹, 코폼 웹, 수력학적으로 얽힌 웹 등을 포함한다. 부직 웹의 기초 중량은 대체로 다양할 수 있으나, 전형적으로 약 5 g/㎡ (gsm) 내지 200 gsm, 일부 실시태양에서, 약 10 gsm 내지 약 150 gsm, 일부 실시태양에서, 약 15 gsm 내지 약 100 gsm이다.

본원에 사용된 용어 "멜트블로운" 웹 또는 층은 일반적으로 용융된 열가소성 물질이 용융된 섬유로서 다수의 미세하며, 통상적으로 원형인 다이 모세관을 통해, 발산하는 고속 기체 (예, 공기) 스트림으로 압출됨으로써, 용융된 열가소성 물질의 섬유를 감쇠시켜 그 직경을 미세섬유 직경까지 감소시키는 공정에 의해 형성된 부직 웹을 말한다. 이후, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반되며, 회수 표면에 침적하여, 무작위적으로 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 상기 공정은 예를 들어, 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제3,849,241호 (Butin et al.), 제4,307,143호 (Meitner et al.) 및 제4,707,398호 (Wisneski et al.)에 개시된다. 멜트블로운 섬유는 실질적으로 연속적 또는 불연속적이며, 회수 표면에 침적시 일반적으로 점착성일 수 있다.

본원에 사용된 용어 "스펀본드" 웹 또는 층은 실질적으로 연속적인 작은 직경 필라멘트를 함유하는 부직 웹을 말한다. 필라멘트는 압출된 필라멘트의 직경을 갖는 방적돌기의 다수의 미세하고, 통상적으로 원형인 모세관으로부터 용융 열가소성 물질을 압출한 다음, 예를 들어 추론적 연신 및(또는) 기타 공지된 스펀본딩 메카니즘에 의해 빠르게 감소함으로써 형성된다. 스펀본드 웹의 제조는 예컨대, 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제4,340,563호 (Appel et al.), 제3,692,618호 (Dorschner et al.), 제3,802,817호 (Matsuki et al.), 제3,338,992호 (Kinney), 제3,341,394호 (Kinney), 제3,502,763호 (Hartman), 제3,502,538호 (Levy), 제3,542,615호 (Dobo et al.), 및 제5,382,400호 (Pike et al.)에 기재 및 예시된다. 스펀본드 필라멘트는 일반적으로 회수 표면에 침적시 점착성이 아니다. 스펀본드 필라멘트는 약 40 ㎛ 미만, 종종 약 5 내지 약 20 ㎛의 직경을 가질 수 있다.

상세한 설명

일반적으로 말해서, 본 발명은 멜트블로운층 및 스펀본드층을 함유하는 부직 라미네이트에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 멜트블로운 및 스펀본드층은 하나 이상의 "저용융점" 생분해성 지방족 폴리에스테르로부터 형성된 섬유를 함유한다. 전형적으로, 상기 중합체는 약 50℃ 내지 약 160℃, 일부 실시태양에서 약 80℃ 내지 약 160℃, 일부 실시태양에서 약 100℃ 내지 약 140℃의 용융점을 갖는다. "저용융점" 지방족 폴리에스테르는 빠른 속도로 생물분해되고 일반적으로 부드럽다는 점에서 유용하다. 저용융점 폴리에스테르의 유리 전이 온도 (T_g)는 중합체의 가요성 및 가공성을 개선시키기 위해 비교적 낮을 수 있다. 예를 들어, 저용융점 지방족 폴리에스테르는 약 25℃ 이하, 일부 실시태양에서 약 0℃ 이하, 일부 실시태양에서 약 -10℃ 이하의 T_g를 가질 수 있다.

낮은 용융점 및 유리 전이 온도를 가질 수 있는 지방족 폴리에스테르의 예는 5개 이상의 탄소 원자의 반복 단위를 갖는 지방족 폴리에스테르 (예, 폴리히드록시발레레이트, 폴리히드록시부티레이트-히드록시발레레이트 공중합체 및 폴리카프로락톤), 및 숙시네이트계 지방족 중합체 (예, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트 아디페이트 및 폴리에틸렌 숙시네이트)를 포함한다. 더욱 구체적인 예는 폴리에틸렌 옥살레이트, 폴리에틸렌 말로네이트, 폴리에틸렌 숙시네이트, 폴리프로필렌 옥살레이트, 폴리프로필렌 말로네이트, 폴리프로필렌 숙시네이트, 폴리부틸렌 옥살레이트, 폴리부틸렌 말로네이트, 폴리부틸렌 숙시네이트, 및 이들 화합물의 블렌드 및 공중합체를 포함할 수 있다. 이들 화합물 중, 폴리부틸렌 숙시네이트 및 그의 공중합체가 통상적으로 바람직하다.

지방족 폴리에스테르는 폴리올 및 지방족 디카르복실산 또는 그의 무수물의 축중합을 통해 전형적으로 합성된다. 폴리올은 2 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 폴리올로부터 선택된 치환 또는 비치환, 선형 또는 분지형 폴리올, 2 내지 8개의 탄소 원자를 함유하는 폴리알킬렌 에테르 글리콜, 및 약 4 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유하는 시클로지방족 디올일 수 있다. 치환된 폴리올은 전형적으로 할로, C₆-C₁₀ 아릴 및 C₁-C₄ 알콕시로부터 독립적으로 선택된 1 내지 약 4개의 치환체를 함유한다. 사용될 수 있는 폴리올의 예는, 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 2,2-디메틸-1,3-프로판디올, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 폴리에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 2,2,4-트리메틸-1,6-헥산디올, 티오디에탄올, 1,3-시클로헥산디메탄올, 1,4-시클로헥산디메탄올, 2,2,4,4-테트라메틸-1,3-시클로부탄디올, 트리에틸렌 글리콜 및 테트라에틸렌 글리콜을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 바람직한 폴리올은 1,4-부탄디올, 1,3-프로판디올, 에틸렌 글리콜, 1,6-헥산디올, 디에틸렌 글리콜, 및 1,4-시클로헥산디메탄올을 포함한다. 사용될 수 있는 대표적인 지방족 디카르복실산은 2 내지 약 12개의 탄소 원자를 함유하는 지방족 디카르복실산 및 약 5 내지 약 10개의 탄소 원자를 함유하는 시클로지방족 디카르복실산으로부터 선택된 치환 또는 비치환, 선형 또는 분지형 비방향족 디카르복실산을 포함한다. 치환된 비방향족 디카르복실산은 할로, C₆-C₁₀ 아릴 및 C₁-C₄ 알콕시로부터 선택된 1 내지 약 4개의 치환체를 전형적으로 함유할 것이다. 지방족 및 시클로지방족 디카르복실산의 비제한적인 예는 말론산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 아젤라산, 세박산, 푸마르산, 2,2-디메틸 글루타르산, 수베르산, 1,3-시클로펜탄디카르복실산, 1,4-시클로헥산디카르복실산, 1,3-시클로헥산디카르복실산, 디글리콜산, 이타콘산, 말레산 및 2,5-노르보르난디카르복실산을 포함한다. 중합화는 촉매, 예컨대 티탄계 촉매 (예, 테트라이소프로필티타네이트, 테트라이소프로폭시 티탄, 디부톡시디아세토아세톡시 티탄 또는 테트라부틸티타네이트)에 의해 촉매화된다.

원한다면, 디이소시아네이트 사슬 신장제가 지방족 폴리에스테르 예비중합체와 반응하여 그 분자량을 증가시킬 수 있다. 대표적인 디이소시아네이트는 톨루엔 2,4-디이소시아네이트, 톨루엔 2,6-디이소시아네이트, 2,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트, 나프틸렌-1,5-디이소시아네이트, 자일릴렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트 (HMDI), 이소포론 디이소시아네이트 및 메틸렌비스(2-이소시아나토시클로헥산)을 포함할 수 있다. 3개 이상의 작용성을 갖는 이소시아누레이트 및(또는) 바이우레아기를 함유하거나, 또는 트리- 또는 폴리이소시아네이트에 의해 부분적으로 디이소시아네이트 화합물을 대체하기 위한 3작용성 이소시아네이트 화합물이 또한 사용될 수 있다. 바람직한 디이소시아네이트는 헥사메틸렌 디이소시아네이트이다. 사용된 사슬 신장제의 양은 전형적으로 중합체의 전체 중량% 기준으로 약 0.3 내지 약 3.5 중량%, 일부 실시태양에서, 약 0.5 내지 약 2.5 중량%이다.

지방족 폴리에스테르는 선형 중합체 또는 장쇄 분지형 중합체일 수 있다. 장쇄 분지형 중합체는 일반적으로 저분자량 분지화 제제, 예컨대 폴리올, 폴리카르복실산, 히드록시산 등을 사용하여 제조된다. 분지화 제제로서 사용될 수 있는 대표적인 저분자량 폴리올은 글리세롤, 트리메틸올프로판, 트리메틸올에탄, 폴리에테르트리올, 글리세롤, 1,2,4-부탄트리올, 펜타에리트리톨, 1,2,6-헥산트리올, 소르비톨, 1,1,4,4-테트라키스(히드록시메틸)시클로헥산, 트리스(2-히드록시에틸) 이소시아누레이트 및 디펜타에리트리톨을 포함한다. 분지화 제제로서 사용될 수 있는 대표적인 고분자량 폴리올 (400 내지 3000의 분자량)은 탄소원자수 2 내지 3의 알킬렌 옥시드, 예컨대 에틸렌 옥시드 및 프로필렌 옥시드를 폴리올 개시제와 축합함으로써 유도된 트리올을 포함한다. 분지화 제제로서 사용될 수 있는 대표적인 폴리카르복실산은 헤미멜리트산, 트리멜리트 (1,2,4-벤젠트리카르복실)산 및 무수물, 트리메스 (1,3,5-벤젠트리카르복실)산, 피로멜리트산 및 무수물, 벤젠테트라카르복실산, 벤조페논 테트라카르복실산, 1,1,2,2-에탄-테트라카르복실산, 1,1,2-에탄트리카르복실산, 1,3,5-펜탄트리카르복실산 및 1,2,3,4-시클로펜탄테트라카르복실산을 포함한다. 분지화 제제로서 사용될 수 있는 대표적인 히드록시산은 말산, 시트르산, 타르타르산, 3-히드록시글루타르산, 무스산 (mucic acid), 트리히드록시글루타르산, 4-카르복시프탈산 무수물, 히드록시이소프탈산 및 4-(베타-히드록시에틸)프탈산을 포함한다. 상기 히드록시산은 3개 이상의 히드록실 및 카르복실기의 조합을 함유한다. 특히 바람직한 분지화 제제는 트리멜리트산, 트리메스산, 펜타에리트리톨, 트리메틸올 프로판 및 1,2,4-부탄트리올을 포함한다.

폴리카프로락톤 중합체가 또한 본 발명에 사용될 수 있다. 폴리카프로락톤 중합체는 일반적으로, 그 반응성을 특징으로 하는 7원 고리 화합물인 ε-카프로락톤의 중합화에 의해 제조된다. 균열은 통상적으로 카르보닐기에서 발생한다. 고분자량 폴리카프로락톤은 광범위한 종류의 촉매, 예컨대 알루미늄 알킬, 유기금속 조성물, 예컨대 IA, IIA, IIB 또는 IIIA족 금속 알킬, 그리냐르 시약, II족 금속 디알킬, 칼슘 또는 기타 금속 아미드 또는 알킬 아미드, 알칼리 토 헥사모니에이트, 알칼리 옥시드 및 아세토니트릴의 반응 생성물, 알루미늄 트리알콕시드, 알칼리 토 알루미늄 또는 보론 히드리드, 알칼리 금속 또는 알칼리 토 히드리드 또는 알칼리 금속 단독의 영향 하에 제조될 수 있다. 개시제는 또한 폴리카프로락톤, 예컨대 말단기를 형성하는 지방족 디올의 제조에 사용될 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 폴리카프로락톤 중합체의 예는 유니온 카바이드 코포레이션 (미국 뉴저지주 소머셋)으로부터 상표명 톤(TONE)^TM 폴리머 P767E 및 톤^TM 폴리머 P787 폴리카프로락톤 중합체 하에 구입가능한 각종 폴리카프로락톤 중합체를 포함한다.

상기 기재된 저용융점 지방족 폴리에스테르는 생분해성을 최적화하기 위해 사실상 주로 지방족이며, 즉 단량체 구성성분이 주로 지방족이다. 예를 들어, 저용융점 지방족 폴리에스테르는 전형적으로 약 50 몰% 이상, 일부 실시태양에서 약 60 몰% 이상, 일부 실시태양에서 약 70 몰% 이상의 지방족 단량체(들)을 함유한다. 사실상 주로 지방족이기는 하지만, 저용융점 폴리에스테르는 적은 비율의 기타 단량체 구성성분, 예컨대 섬유의 강도 및 점착성을 추가로 향상시키는 방향족 단량체 (예, 테레프탈산)를 함유할 수 있다. 사용시, 방향족 단량체는 예를 들어, 저용융점 지방족 폴리에스테르의 약 1 몰% 내지 약 50 몰%, 일부 실시태양에서, 약 10 몰% 내지 약 40 몰%, 일부 실시태양에서 약 15 몰% 내지 약 30 몰%를 구성할 수 있다. 방향족 테레프탈산 단량체를 함유하는(약 22 몰%) 지방족 폴리에스테르의 하나의 구체적인 예는 바스프 코포레이션으로부터 상표명 에코플렉스(Ecoflex)^TM F BX 7011 하에 구입가능하다. 방향족 테레프탈산 단량체 구성성분을 함유하는(약 25 몰%) 지방족 폴리에스테르의 또다른 예는 이레 케미칼즈 (대한민국)로부터 상표명 엔폴(Enpol)^TM 8060M 하에 구입가능하다.

그 특정 종류에 관계없이, 본 발명자들은 열 및 기계적 특성의 특정 조합을 갖는 "저용융점" 지방족 폴리에스테르가 개선된 가공성 및 강도를 제공할 수 있음을 밝혀냈다. 예를 들어, 지나치게 큰 분자량을 갖는 지방족 폴리에스테르는 일반적으로 심하게 얽힌 중합체 사슬을 가지므로, 가공하기 어려운 열가소성 조성물을 생성한다. 역으로, 지나치게 낮은 분자량을 갖는 지방족 폴리에스테르는 일반적으로 충분한 얽힘을 갖지 못하여, 비교적 약한 용융 강도를 생성한다. 이와 같이, 본 발명에 사용된 "저용융점" 지방족 폴리에스테르는 전형적으로 약 30,000 내지 약 120,000 달톤, 일부 실시태양에서, 약 40,000 내지 약 100,000 달톤, 일부 실시태양에서, 약 45,000 내지 약 85,000 달톤의 수평균 분자량 (M_n)을 갖는다. 마찬가지로, "저용융점" 지방족 폴리에스테르는 또한 전형적으로 약 30,000 내지 약 240,000 달톤, 일부 실시태양에서 약 50,000 내지 약 190,000 달톤, 일부 실시태양에서, 약 60,000 내지 약 105,000 달톤의 중량평균 분자량 (M_w)을 갖는다. 선택된 중합체의 분자량 분포는 또한 중합체 공정을 강화하고 더욱 일정한 특성을 제공하기 위해 비교적 좁다. 즉, 중량평균 분자량 대 수평균 분자량의 비율 (M_w/M_n), 즉 "다분산성 지수"는 비교적 낮다. 예를 들어, 다분산성 지수는 전형적으로 약 1.0 내지 약 3.0, 일부 실시태양에서 약 1.2 내지 약 2.0, 일부 실시태양에서 약 1.4 내지 약 1.8의 범위이다. 중량 및 수평균 분자량은 당업자에게 공지된 방법에 의해 결정될 수 있다.

향상된 가공성을 제공하기 위해, "저용융점" 지방족 폴리에스테르는 또한 특정 범위 내의 겉보기 점도를 갖도록 선택된다. 더욱 구체적으로, 지나치게 큰 겉보기 점도를 갖는 지방족 폴리에스테르는 일반적으로 가공하기 어려울 것이다. 반면에, 지나치게 낮은 겉보기 점도를 갖는 지방족 폴리에스테르는 일반적으로 인장 강도 및 충분한 결합 능력이 부족한 압출된 섬유를 생성할 것이다. 이와 같이, 대부분의 실시태양에서, "저용융점" 지방족 폴리에스테르는 160℃의 온도 및 1000초^-1의 전단 속도에서 측정시, 약 20 내지 약 215 파스칼·초 (Pa·s), 일부 실시태양에서, 약 30 내지 약 200 Pa·s, 일부 실시태양에서 약 40 내지 약 150 Pa·s의 겉보기 점도를 갖는다. 본 발명자들은 상기 설명한 분자량 및 점도의 특정 조합이 생성된 섬유의 강도 및 결합 능력에 대한 부정적이 영향 없이 향상된 가공성을 생성함을 밝혀냈다.

"저용융점" 지방족 폴리에스테르의 용융 유동 지수 또한 생성된 섬유의 특성을 최적화하기 위해 특정 범위 내에서 선택될 수 있다. 용융 유동 지수는 190℃에서 10분 동안 2160 g의 힘을 받을 때, 압출 점도계 구멍 (0.0825 in 직경)을 통해 강제될 수 있는 중합체의 중량 (g)이다. 일반적으로 말해서, 용융 유동 지수는 용융 가공성을 향상시키기에 충분히 높으나, 섬유의 결합 특성과 부정적으로 간섭할 만큼 높지는 않다. 이와 같이, 본 발명의 대부분의 실시태양에서, "저용융점" 지방족 폴리에스테르는 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 측정시, 약 5 내지 약 2000 g/10분, 일부 실시태양에서, 약 15 내지 약 1800 g/10분, 일부 실시태양에서 약 20 내지 약 1500 g/10분의 용융 유동 지수를 갖는다.

지방족 폴리에스테르의 결정성 또한 생성된 다중성분 섬유의 특성에 영향을 준다. 즉, 높은 정도의 용융 및 결정화 엔탈피를 갖는 중합체는 본디드 웹 제품에 쉽게 혼입된다. 예를 들어, 상기 중합체는 보다 더 높은 속도에서 더욱 쉽게 결합할 수 있으며, 또한 낮은 수축 정도를 가짐으로써, 웹 안정성, 인장 강도 및 웹 외관을 개선한다. 이와 같이, 지방족 폴리에스테르는 전형적으로 g 당 약 25줄 (J/g) 초과, 일부 실시태양에서, 약 35 J/g 초과, 일부 실시태양에서 약 50 J/g 초과의 융합 잠열 (ΔH_f) 또는 결정화도를 갖도록 선택된다. 마찬가지로, 지방족 폴리에스테르는 또한 전형적으로 약 35 J/g 초과, 일부 실시태양에서 약 50 J/g 초과, 일부 실시태양에서 약 60 J/g 초과의 결정성의 잠열 (ΔH_c)을 갖도록 선택된다.

지방족 폴리에스테르 중합체의 섬유의 열 가공에서 직면한 하나의 어려움은 이들 중합체의 점착 특성이다. 섬유를 기계적으로 또는 공기 연신 공정을 통해 연신하기 위한 시도는 종종 고형 덩어리로의 섬유의 응집을 생성한다. 이와 같이, 본 발명에 따라, "저용융점" 지방족 폴리에스테르는 비교적 높은 결정화 온도 (T_c)를 갖도록 선택함으로써 점착성을 감소시킨다. 구체적으로, 결정화 온도는 약 40℃ 내지 약 100℃, 일부 실시태양에서, 약 50℃ 내지 약 90℃, 일부 실시태양에서 약 60℃ 내지 약 80℃의 범위일 수 있다. 더욱 상세히 논의된 바와 같이, 융합 잠열 (ΔH_f), 결정화 잠열 (ΔH_c) 및 결정화 온도는 모두 ASTM D-3417에 따라 시차주사 열량계 (DSC)를 사용하여 측정될 수 있다.

선택된 특정 저용융점 지방족 폴리에스테르는 그것이 사용되는 부직층 (예, 스펀본드 또는 멜트블로운)에 일반적으로 의존한다. 예를 들어, 스펀본드층(들)의 하나의 기능은 부직 라미네이트에 강도 및 일체성을 제공하는 것이다. 이와 관련하여, 강하면서 부드러운 필라멘트를 제조하는 능력이 비교적 낮은 용융 유동 속도 및 높은 겉보기 점도를 갖는 저용융점 지방족 폴리에스테르의 사용을 통해 용이해질 수 있다. 예를 들어, 스펀본드 필라멘트는 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 측정시, 상기 구체화된 범위의 하한, 예컨대 약 5 내지 약 200 g/10분, 일부 실시태양에서 약 15 내지 약 160 g/10분, 일부 실시태양에서 약 20 내지 약 120 g/10분의 용융 유동 지수를 갖는 지방족 폴리에스테르로부터 형성될 수 있다. 마찬가지로, 지방족 폴리에스테르는 160℃의 온도 및 1000 초^-1의 전단 속도에서 측정시, 상기 구체화된 범위의 상한, 예컨대 약 50 내지 약 215 Pa·s, 일부 실시태양에서 약 75 내지 약 200 Pa·s, 일부 실시태양에서 약 80 내지 약 150 Pa·s의 겉보기 점도를 가질 수 있다. 본 발명의 특정 실시태양에서, 예를 들어, 폴리부틸렌 숙시네이트 코폴리에스테르가 스펀본드 필라멘트 형성에 사용된다. 적절한 폴리부틸렌 숙시네이트 중합체의 하나의 구체적인 예는 상표명 엔폴(Enpol)^TM G4500J 하에 이레 케미칼즈 (대한민국)로부터 구입가능하다.

대조적으로, 멜트블로운층의 주요 기능은 부직 라미네이트에 향상된 배리어 특성을 제공하는 것이다. 즉, 멜트블로운층의 섬유는 액체 및 입자의 통과를 억제하는 한편, 이를 통해 기체 (예, 공기 및 수증기)는 통과시키기 위해 작은 평균 세공 크기를 갖는 구조를 형성한다. 바람직한 세공 크기를 성취하기 위해, 멜트블로운 섬유는 전형적으로 10 ㎛ 이하, 일부 실시태양에서 약 7 ㎛ 이하, 일부 실시태양에서 약 5 ㎛ 이하의 평균 크기를 갖는 "미세섬유"이다. 상기 미세 섬유를 제조하는 능력은 비교적 높은 용융 유동 속도 및 낮은 겉보기 점도를 갖는 저용융점 지방족 폴리에스테르를 사용하여 용이해진다. 예를 들어, 멜트블로운 미세섬유는 ASTM 시험 방법에 D1238-E에 따라 측정시, 상기 구체화된 범위의 상한, 예컨대 약 40 내지 약 2000 g/10분, 일부 실시태양에서 약 60 내지 약 1800 g/10분, 일부 실시태양에서 약 125 내지 약 1500 g/10분의 용융 유동 지수를 갖는 지방족 폴리에스테르로부터 형성될 수 있다. 마찬가지로, 지방족 폴리에스테르는 160℃의 온도 및 1000초^-1의 전단 속도에서 측정시, 상기 구체화된 범위의 하한, 예컨대 약 20 내지 약 150 Pa·s, 일부 실시태양에서 약 30 내지 약 120 Pa·s, 일부 실시태양에서 약 40 내지 약 100 Pa·s의 겉보기 점도를 가질 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 특정 실시태양에서, 폴리부틸렌 숙시네이트 코폴리에스테르가 멜트블로운 미세섬유 형성에 사용된다. 적절한 폴리부틸렌 숙시네이트 중합체의 구체적인 예는 이레 케미칼즈 (대한민국)로부터 상표명 엔폴(Enpol)^TM G4500 (등급 1DF 241)하에 시판된다.

본 발명의 유리한 일면은 "저용융점" 지방족 폴리에스테르의 상기 기재된 열 및 기계적 특성이 통상적인 첨가제가 필요 없이 제공될 수 있다는 것이다. 예를 들어, 많은 통상적인 생분해성 열가소성 조성물은 가공성을 개선시키고, 급냉하는 동안 결정화를 용이하게 하기 위해 조핵제의 사용을 필요로 한다. 상기 조핵제의 하나의 종류는 다중 카르복실산, 예컨대 미국 특허 제6,177,193호 (Tsai et al.)에 기재된 것과 같은 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세박산, 및 상기 산들의 혼합물이다.

그러나, 본 발명자들은 특정 열 및 물리적 특성을 갖는 지방족 폴리에스테르의 조심스러운 선택을 통해, 상기 조핵제가 필수적으로 요구되지는 않음을 발견하였다. 사실상, 본 발명자들은 우수한 결과가 섬유의 "저용융점" 지방족 폴리에스테르 성분의 주요 성분으로서 지방족 폴리에스테르를 사용하여 성취될 수 있음을 발견하였다. 즉, 지방족 폴리에스테르는 "저용융점" 지방족 폴리에스테르 성분의 약 90 중량% 이상, 일부 실시태양에서 약 92 중량% 이상, 일부 실시태양에서 약 95 중량% 이상을 구성할 수 있다. 상기 실시태양에서, 저용융점 지방족 폴리에스테르 성분의 특성 (예, 용융점, 유리 전이 온도, 겉보기 점도, 분자량 등)은 사용된 지방족 폴리에스테르의 특징과 실질적으로 동일할 것이다. 예를 들어, 성분의 용융점은 약 50℃ 내지 약 160℃, 일부 실시태양에서 약 80℃ 내지 약 160℃, 일부 실시태양에서 약 100℃ 내지 약 140℃의 범위일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 조핵제가 본 발명의 일부 실시태양에서 사용될 수 있음이 이해되어야 한다. 그러나, 사용시 조핵제는 전형적으로 "저용융점" 지방족 폴리에스테르 성분의 약 0.5 중량% 미만, 일부 실시태양에서 약 0.25 중량% 미만, 일부 실시태양에서 약 0.1 중량% 미만의 양으로 존재한다.

지방족 폴리에스테르가 "저용융점" 지방족 폴리에스테르 성분의 주요 성분이지만, 기타 성분이 물론 각종 상이한 이유로 이용될 수 있다. 예를 들어, 습윤제가 본 발명의 일부 실시태양에서 사용되어, 생성된 섬유의 친수성을 개선할 수 있다. 본 발명에 사용하기 적절한 습윤제는 일반적으로 지방족 폴리에스테르와 상용성이다. 적절한 습윤제의 예는 계면활성제, 예컨대 페트롤라이트 코포레이션 (미국 오클라호마주 털사)로부터 구입가능한 유니톡스(UNITHOX)® 480 및 유니톡스® 750 에톡실화 알콜, 또는 유니시드(UNICID)^TM 산 아미드 에톡실레이트를 포함할 수 있다. 기타 적절한 습윤제가 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제6,177,193호 (Tsai et al.)에 기재되어 있다. 사용될 수 있는 또다른 물질은 색소, 산화방지제, 안정화제, 계면활성제, 왁스, 유동 촉진제, 고체 용매, 가소화제, 미립자 및 가공성을 강화하기 위해 첨가된 기타 물질을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아니다. 이용시, 이들 추가 성분의 양은 최적 상용성 및 비용 효율을 보장하도록 최소화되는 것이 통상적으로 바람직하다. 이와 같이, 예를 들어, 상기 성분은 "저용융점" 지방족 폴리에스테르 성분의 약 10 중량% 미만, 일부 실시태양에서 약 8 중량% 미만, 일부 실시태양에서 약 5 중량% 미만을 구성하는 것이 바람직하다.

일반적으로 말해서, 다층 라미네이트의 부직층에 사용된 섬유는 임의의 바람직한 구성형태 (예, 단일성분, 다중성분 또는 다중구성성분)를 가질 수 있다. 섬유의 특정 구성형태는 일반적으로 이들이 사용되는 부직층 (예, 스펀본드 또는 멜트블로운)에 의존한다. 일부 실시태양에서, 예를 들어, 스펀본드 필라멘트는 또한 성분 (예, 2성분) 또는 구성성분 (예, 2구성성분)으로서 하나 이상의 강도 강화 중합체를 함유하여, 스펀본드층의 강도 및 기타 기계적 특성을 보다 강화할 수 있다. 강도 강화 중합체는 예를 들어, 일반적으로 고려된 생분해성이 아닌 열가소성 중합체, 예컨대 폴리올레핀 (예, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등); 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르 (예, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등); 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지 (예, 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등); 폴리아미드 (예, 나일론); 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 및 폴리우레탄일 수 있다.

그러나, 더욱 바람직하게, 강도 강화 중합체는 생분해성이다. 예를 들어, 강도 강화 중합체는 약 160℃ 내지 약 250℃, 일부 실시태양에서 약 170℃ 내지 약 240℃, 일부 실시태양에서 약 180℃ 내지 약 220℃의 용융점을 갖는 "고용융점" 지방족 폴리에스테르일 수 있다. 용융점은 "저용융점" 지방족 폴리에스테르의 용융점보다 전형적으로 약 30℃ 이상, 일부 실시태양에서 약 40℃ 이상, 일부 실시태양에서 약 50℃ 이상 높다. 고용융점 폴리에스테르의 유리 전이 온도 (T_g)는 저용융점 폴리에스테르의 유리 전이 온도보다 약 5℃, 일부 실시태양에서 약 10℃, 일부 실시태양에서 약 15℃ 이상 높을 수 있다. 다양한 "고용융점" 지방족 폴리에스테르, 예컨대 폴리에스테르아미드, 개질된 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리락트산 (PLA), 폴리락트산 기재 삼중합체, 폴리글리콜산, 폴리알킬렌 카르보네이트 (예컨대 폴리에틸렌 카르보네이트), 폴리히드록시알카노에이트 (PHA), 폴리히드록시부티레이트 (PHB), 폴리히드록시발레레이트 (PHV) 및 폴리히드록시부티레이트-히드록시발레레이트 공중합체 (PHBV)가 본 발명에 사용될 수 있다. 용어 "폴리락트산"은 일반적으로 락트산의 단일중합체, 예컨대 폴리(L-락트산), 폴리(D-락트산), 폴리(DL-락트산), 이의 혼합물, 및 주요 성분으로서 락트산 및 소량의 공중합가능한 공단량체, 예컨대 3-히드록시부티레이트, 카프로락톤, 글리콜산 등을 함유하는 공중합체를 말한다. 임의의 공지된 중합화 방법, 예컨대 중축합 또는 개환 중합이 락트산의 중합화에 사용될 수 있다. 예를 들어, 중축합 방법에서, L-락트산, D-락트산 또는 이의 혼합물이 직접적으로 탈수-중축합된다. 개환 중합 방법에서, 락트산의 시클릭 이량체인 락티드가 중합화 조정제 및 촉매의 보조로 중합화된다. 락티드는 L-락티드 (L-락트산의 이량체), D-락티드 (D-락트산의 이량체), DL-락티드 (L-락트산 및 D-락트산의 축합물), 또는 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이들 이성질체는 혼합 및 필요한 경우 중합화되어, 임의의 바람직한 조성 및 결정성을 갖는 폴리락트산을 수득할 수 있다. 소량의 사슬 신장제 (예, 디이소시아네이트 화합물, 에폭시 화합물 또는 산 무수물)이 또한 폴리락트산의 분자량을 증가시키기 위해 사용될 수 있다. 폴리락트산의 중량평균 분자량은 일반적으로 약 60,000 내지 약 1,000,000의 범위 내이다. 하나의 특히 적절한 폴리락트산 중합체는 상표명 바이오머(Biomer)^TM L9000 하에 바이오머 인크.(독일)로부터 구입가능하다. 또한 기타 적절한 폴리락트산 중합체는 네이쳐웍스 엘엘씨 (미국 미네소타주 미네아폴리스)로부터 구입가능하다.

하나의 특정 실시태양에서, 스펀본드층은 상기 기재된 바와 같은 하나 이상의 저용융점 지방족 폴리에스테르로부터 형성된 제1 성분 및 하나 이상의 고용융점 지방족 폴리에스테르로부터 형성된 제2 성분을 함유하는 다중성분 필라멘트로부터 형성된다. 필수적이지는 않지만, 추가의 중합체 (예, 고용융점 지방족 폴리에스테르)가 제2 성분의 주요 성분을 구성할 수 있다. 즉, 중합체는 제1 성분의 약 90 중량% 이상, 일부 실시태양에서 약 92 중량% 이상, 일부 실시태양에서, 약 95 중량% 이상을 구성할 수 있다. 상기 실시태양에서, 제2 성분의 특징 (예, 용융점)은 사용된 지방족 폴리에스테르의 특징과 실질적으로 동일할 것이다. 예를 들어, 제2 성분의 용융점은 약 160℃ 내지 약 250℃, 일부 실시태양에서, 약 170℃ 내지 약 240℃, 일부 실시태양에서, 약 180℃ 내지 약 220℃일 수 있다. 여하튼, 제1 성분의 상대적인 양은 다중성분 필라멘트의 약 5 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시태양에서 약 10 중량% 내지 약 90 중량%, 일부 실시태양에서 약 15 중량% 내지 약 85 중량%를 구성할 수 있다. 마찬가지로, 제2 성분은 다중성분 필라멘트의 약 5 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시태양에서 약 10 중량% 내지 약 90 중량%, 일부 실시태양에서 약 15 중량% 내지 약 85 중량%를 구성할 수 있다. 성분의 이러한 조합을 통해, 생성된 필라멘트는 실질적으로 생분해성이면서, 우수한 기계적 특성을 나타내는 섬유상 구조로 쉽게 가공된다.

스펀본드 필라멘트와 유사하게, 멜트블로운 미세섬유는 또한 성분 또는 구성성분으로서 하나 이상의 강도 강화 중합체를 포함할 수 있다. 하나의 실시태양에서, 멜트블로운층은 예를 들어, 상기 기재된 바와 같이 하나 이상의 저용융점 지방족 폴리에스테르로부터 형성된 제1 성분, 및 하나 이상의 고용융점 지방족 폴리에스테르로부터 형성된 제2 성분을 함유하는 다중성분 미세섬유로 형성된다. 그러나, 멜트블로운층은 항상 스펀본드층과 동일한 정도의 강도를 갖지 않아야 하며, 라미네이트의 가공성을 향상시키기 위한 강도 강화 중합체 없이 제조될 수 있다. 예를 들어, 저용융점 지방족 폴리에스테르로부터 형성된 단일성분 멜트블로운 섬유가 사용될 수 있다.

본 발명의 섬유는 부직층의 전체 섬유상 성분을 구성하거나, 또는 다른 종류의 섬유 (예, 스테이플 섬유, 필라멘트 등)와 블렌딩될 수 있다. 예를 들어, 추가의 단일성분, 다중성분 및(또는) 다중구성성분 합성 섬유가 본 발명에 이용될 수 있다. 합성 섬유 형성에 사용될 수 있는 일부 적절한 중합체는 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예컨대 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예컨대 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 및 폴리우레탄을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 생분해성 중합체, 예컨대 폴리(글리콜산) (PGA), 폴리(락트산) (PLA), 폴리(β-말산) (PMLA), 폴리(ε-카프로락톤) (PCL), 폴리(ρ-디옥사논) (PDS) 및 폴리(3-히드록시부티레이트) (PHB)가 바람직하다. 공지된 합성 섬유의 일부 예는 코사 인크. (미국 노쓰캐롤라이나주 샬롯트)로부터 상표명 T-255 및 T-256 하에 구입가능한 외피-코어 2성분 섬유 (모두 폴리올레핀 외피를 사용함), 또는 저용융 코폴리에스테르 외피를 갖는 T-254를 포함한다. 사용될 수 있는 기타 공지된 2성분 섬유는 치소 코포레이션 (일본 모리야마) 또는 화이버비젼스 엘엘씨 (미국 델라웨어주 윌밍턴)로부터 구입가능한 것들을 포함한다. 셀룰로스 에스테르; 셀룰로스 에테르; 셀룰로스 니트레이트; 셀룰로스 아세테이트; 셀룰로스 아세테이트 부티레이트; 에틸 셀룰로스; 재생 셀룰로스, 예컨대 비스코스, 레이온 등을 포함하며, 이에 한정되는 것은 아닌 합성 또는 천연 셀룰로스 중합체가 또한 사용될 수 있다. 다른 종류의 섬유와 블렌딩시, 본 발명의 섬유는 제시된 부직층에 사용된 섬유의 전체 양의 약 20 중량% 내지 약 95 중량%, 일부 실시태양에서 약 30 중량% 내지 약 90 중량%, 일부 실시태양에서 약 40 중량% 내지 약 80 중량%를 구성하는 것이 통상적으로 바람직하다.

부직 라미네이트 형성에 사용된 기술은 바람직한 구성형태에 일반적으로 의존한다. 하나의 실시태양에서, 예를 들어, 부직 라미네이트는 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 (SMS) 라미네이트를 형성하기 위해 2개의 스펀본드층 사이에 배치된 멜트블로운층을 함유한다. 스펀본드층의 하나는 상기 기재된 바와 같은 생분해성 중합체(들)로부터 형성된다. 기타 스펀본드층은 생분해성 중합체(들) 및(또는) 임의의 기타 중합체 (예, 폴리올레핀)로부터 형성될 수 있다. SMS 라미네이트 형성을 위한 다양한 기술이 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제4,041,203호 (Brock et al.); 제5,213,881호 (Timmons et al.); 제5,464,688호 (Timmons et al.); 제4,374,888호 (Bornslaeger); 제5,169,706호 (Collier et al.); 및 제4,766,029호 (Brock et al.) 및 미국 특허 출원 공보 제2004/0002273호 (Fitting et al.)에 기재되어 있다. 물론, 부직 라미네이트는 멜트블로운 및 스펀본드층의다른 구성형태 및 임의의 바람직한 수, 예컨대 스펀본드/멜트블로운/멜트블로운/스펀본드 라미네이트 (SMMS), 스펀본드/멜트블로운 라미네이트 (SM) 등을 가질 수 있다.

도 1을 참고로, 스펀본드층 (28) 및 (36) 사이에 위치한 멜트블로운층 (32)를 갖는 SMS 라미네이트 (12)를 제조하기 위한 형성 기계 (10)의 하나의 실시태양이 예시된다. 형성 기계(10)은 표면 (14)가 화살표로 나타낸 방향으로 구동되도록, 롤러 (16) 및 (18) 주위를 둘러싸는 환상 유공성 표면 (14) (예, 벨트)를 포함한다. 본 실시태양에서, 예시된 형성 기계 (10)은 제1 스펀본드 스테이션 (20), 멜트블로운 스테이션 (22) 및 제2 스펀본드 스테이션 (24)를 사용한다. 대안적으로, 하나 이상의 라미네이트층은 별도로 형성되며, 롤링되며, 후에 라미네이트 (12)로 전환된다.

스펀본드 스테이션 (20) 및 (24)는 각각 하나 이상의 통상적인 압출기를 사용할 수 있다. 예를 들어, 하나의 실시태양에서, 다중성분 필라멘트 (26) 및 (34)는 2개의 압출기 (도시되지 않음)에서 제1 성분 A (즉, "고용융점" 중합체 성분) 및 제2 성분 B (즉, "저용융점" 중합체 성분)를 별도로 압출함으로써 형성될 수 있다. 압출 온도는 사용된 중합체의 종류에 따라 일반적으로 다양할 수 있다. 예를 들어, 성분 B ("저용융점" 폴리에스테르)를 위한 압출기는 약 120℃ 내지 약 200℃, 일부 실시태양에서 약 145℃ 내지 약 195℃의 온도로 작동하는 하나 또는 다중 구역을 사용할 수 있다. 마찬가지로, 성분 A ("고용융점" 폴리에스테르)를 위한 압출기는 약 160℃ 내지 약 250℃, 일부 실시태양에서 약 190℃ 내지 약 225℃의 온도로 작동하는 하나 또는 다중 구역을 사용할 수 있다. 전형적인 전단 속도는 약 100 초^-1 내지 약 10,000 초^-1, 일부 실시태양에서 약 500 초^-1 내지 약 5000 초^-1, 일부 실시태양에서 약 800 초^-1 내지 약 1200 초^-1의 범위이다.

성분 A 및 B는 압출기로부터 각 중합체 도관을 통해 방적돌기 (도시되지 않음)로 공급 (공압출)된다. 방적돌기는 당업자에게 공지되어 있다. 하나의 실시태양에서, 방적돌기는 서로의 최상부 위에 겹쳐 쌓인 다수의 플레이트를 가지며, 방적돌기를 통해 별도로 중합체 성분 A 및 B를 향하게 하기 위한 유동 경로를 생성하도록 배열된 개구부의 패턴을 갖는 방적 팩을 함유하는 외피를 포함할 수 있다. 방적돌기는 또한 하나 이상의 열로 배열된 개구부를 가질 수 있다. 이들 개구부는 중합체가 그를 통해 압출될 때, 하류로 압출되는 필라멘트의 커튼을 형성한다. 급냉 송풍기 (도시되지 않음)가 방적돌기로부터 확장하는 필라멘트의 커튼에 인접하여 위치할 수 있다. 급냉 공기 송풍기로부터의 공기는 방적돌기로부터 확장하는 필라멘트를 급냉한다. 급냉 공기는 필라멘트 커튼의 한 측으로부터, 또는 필라멘트 커튼의 양 측으로부터 향해질 수 있다. 이러한 공정은 일반적으로 압출된 중합체의 온도를 비교적 짧은 시간 틀 (초)에 걸쳐 약 100℃ 이상 감소시킨다. 이는 일반적으로 냉각시 요구된 온도 변화를 바람직하게는 150℃ 미만, 일부 경우 100℃ 미만으로 감소시킬 것이다. 상대적으로 낮은 압출기 온도를 사용하는 능력은 또한 더 낮은 급냉 온도의 사용을 허용한다. 예를 들어, 급냉 송풍기는 약 20℃ 내지 약 100℃, 일부 실시태양에서 약 25℃ 내지 약 60℃의 온도에서 작동하는 하나 이상의 구역을 사용할 수 있다.

급냉 후, 필라멘트는 섬유 연신 장치를 통해, 가열기 또는 송풍기로부터, 공기와 같은 기체의 유동에 의해, 섬유 연신 장치의 수직 통로로 연신된다. 기체의 유동은 필라멘트를 연신 또는 감쇠시켜, 필라멘트를 형성하는 중합체의 분자 배향 또는 결정성을 증가시킨다. 용융 방사 중합체에 사용하기 위한 섬유 연신 장치 또는 흡입기는 당업계에 공지되어 있다. 본 발명의 공정에 사용하기 적절한 섬유 연신 장치는 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제3,802,817호 및 제3,423,255호에 나타낸 종류의 선형 섬유 흡입기를 포함한다. 이후, 필라멘트는 섬유 연신 장치의 배출구 개구부를 통해 유공성 형성 표면 (14)에 침적되어 스펀본드층 (28)을 형성한다.

다시 도 1을 참고로, 멜트블로운 스테이션 (22)는 단일 다이 팁을 포함하나, 기타 멜트블로운 다이 팁이 물론 사용될 수 있다. 중합체가 다이를 탈출할 때, 고압 유체 (예, 가열된 공기)가 중합체 스트림을 미세섬유 (30)으로 감쇠 및 분포시킨다. 미세섬유 (30)은 스펀본드층 (28) 위에 무작위적으로 침적되어, 멜트블로운층 (32)를 형성한다. 다이 팁과 유공성 표면 (14) 사이의 거리는 섬유 배포의 균일성을 향상시키기 위해, 일반적으로 작다. 예를 들어, 거리는 약 1 내지 약 6 cm일 수 있다. 멜트블로운 층 (32)가 침적된 후, 스펀본드 스테이션 (24)는 스펀본드 필라멘트 (34)를 상기 기재된 바와 같이 멜트블로운층 (32) 상에 침적시켜, 스펀본드층 (36)을 생성한다.

일단 형성되면, 이어서, 부직 라미네이트는 임의의 통상적인 기술, 예컨대 접착제를 사용하여 또는 자생적으로 (예, 융합 및(또는) 적용된 외부 접착제 없이 필라멘트의 자가 접착) 결합된다. 예를 들어, 자생적 결합은 이들이 반용융 또는 점착성인 동안 필라멘트의 접촉을 통해, 또는 점착화 수지 및(또는) 용매를 섬유 형성에 사용된 지방족 폴리에스테르(들)과 단순히 블렌딩함으로써 성취될 수 있다. 적절한 자생적 결합 기술은 초음파 결합, 열 결합, 공기 관통 결합 등을 포함할 수 있다.

도 1에서, 예를 들어 SMS 라미네이트는 섬유를 용융 융합하기 위해 하나 또는 모두가 가열된 한 쌍의 롤러 (38) 및 (40) 사이에 형성된 닙을 통과한다. 롤러 (38) 및 (40)의 하나 또는 모두는 또한 간헐적 결합 패턴을 제공하도록 간헐적으로 상승된 결합점을 함유할 수 있다. 상승된 점의 패턴은 일반적으로 부직 라미네이트가 약 50% 미만 (통상적인 광학 현미경 방법으로 측정시), 일부 실시태양에서 약 30% 미만의 전체 결합 영역을 갖도록 선택된다. 마찬가지로, 결합 밀도는 또한 약 100 결합/in² 초과, 일부 실시태양에서 약 250 내지 약 500 핀 결합/in²이다. 이러한 전체 결합 영역 및 결합 밀도의 조합은 평탄 앤빌 롤을 완전히 접촉할 때, 약 30% 미만의 전체 결합 표면 영역을 제공하는 약 100 핀 결합/in² 초과를 갖는 핀 결합 패턴으로 웹을 결합함으로써 성취될 수 있다. 일부 실시태양에서, 결합 패턴은 평탄 앤빌 롤과 접촉시, 약 250 내지 약 350 핀 결합/in²의 핀 결합 밀도, 및 약 10% 내지 약 25%의 전체 결합 표면 영역을 가질 수 있다. 예시적인 결합 패턴은 예를 들어, 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제3,855,046호 (Hansen et al.), 미국 특허 제5,620,779호 (Levy et al.), 미국 특허 제5,962,112호 (Haynes et al.), 미국 특허 제6,093,665호 (Sayovitz et al.), 미국 의장 특허 제428,267호 (Romano et al.) 및 미국 의장 특허 제390,708호 (Brown)에 기재된 것들을 포함한다. 도 1에 나타낸 공정에 따라 형성된 SMS 라미네이트 (12)의 하나의 실시태양을 도 2에 보다 상세히 나타낸다. 예시된 바와 같이, 멜트블로운층 (32)는 2개의 스펀본드층 (28) 및 (36) 사이에 위치한다. 또한, 라미네이트 (12)는 개별 결합 영역 (41)의 패턴을 함유한다.

스펀본드 및 멜트블로운층의 형성에 사용된 중합체의 특정 유동학적 및 열 특성으로 인해, 결합 조건 (예, 온도 및 닙 압력)은 각 층의 저용융점 지방족 폴리에스테르가 용융 및 유동하도록 구체적으로 선택될 수 있다. 예를 들어, 결합 온도 (예, 롤러 (38) 및 (40)의 온도)는 약 50℃ 내지 약 160℃, 일부 실시태양에서 약 80℃ 내지 약 160℃, 일부 실시태양에서 약 100℃ 내지 약 140℃로 비교적 낮을 수 있다. 마찬가지로, 닙 압력은 약 5 내지 약 150 lb/in², 일부 실시태양에서 약 10 내지 약 100 lb/in², 일부 실시태양에서 약 30 내지 약 60 lb/in²일 수 있다. 이러한 방법으로 결합시, 멜트블로운 및 스펀본드층의 저용융점 중합체는 함께 융합할 수 있다. 그러나, 부분적으로, 미세섬유 형성에 사용된 지방족 폴리에스테르의 높은 용융 유동 지수 및 낮은 겉보기 점도로 인해, 멜트블로운층은 결합 후, 그 일체성을 유지할 수 있다. 결합은 또한, 라미네이트에 사용된 임의의 고용융점 지방족 폴리에스테르를 실질적으로 용융시키지 않는다.

본 발명의 결과로서, 부직 라미네이트는 강화된 강도 및 인성을 가질 수 있다. 예를 들어, 라미네이트는 g_f/in의 단위로서 표현된, 파단에 대한 최대 하중을 가르키는 비교적 높은 "피크 하중"을 나타낼 수 있다. 웹의 MD 피크 하중은 예를 들어, 약 5000 g_f 이상, 일부 실시태양에서 약 8000 g_f 이상, 일부 실시태양에서 약 10000 g_f 이상일 수 있다. CD 피크 하중은 또한 약 1200 g_f 이상, 일부 실시태양에서 약 1500 g_f 이상, 일부 실시태양에서 약 2500 g_f 이상일 수 있다. 또한, 부직 라미네이트는 향상된 "피크 신장" 특성, 즉 그 피크 하중에서 웹의 % 신장을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 부직 라미네이트는 약 10% 이상, 일부 실시태양에서 약 20% 이상, 일부 실시태양에서 약 35% 이상의 기계 방향 (MD) 피크 신장을 나타낼 수 있다. 부직 라미네이트는 또한 약 35% 이상, 일부 실시태양에서 약 45% 이상, 일부 실시태양에서 약 50% 이상의 횡 기계 방향 (CD) 피크 신장을 나타낼 수 있다. 물론, 우수한 기계적 특성을 갖는 것 외에, 본 발명의 부직 라미네이트는 또한 부드러우며, 드레이프가능하며, 촉감적이다.

원한다면, 본 발명의 부직 라미네이트는 바람직한 특성을 부여하기 위해 각종 처리와 함께 적용될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트는 액체 반발성 첨가제, 대전방지제, 계면활성제, 착색제, 연무방지제, 플루오로화학 혈액 또는 알콜 반발제, 윤활제 및(또는) 항미생물제로 처리할 수 있다. 또한, 라미네이트는 여과 효율을 개선하기 위해, 정전기적 전하를 부여하는 일렉트릿(electret) 처리를 할 수 있다. 전하는 중합체의 표면에서 또는 근처에서 포획되는 양 또는 음 전하의 층, 또는 중합체의 벌크에 저장된 전하 무리를 포함할 수 있다. 전하는 또한, 분자의 양극의 배열로 동결된 편광 전하를 포함할 수 있다. 직물을 일렉트릿 처리하기 위한 기술은 당업자에게 공지되어 있다. 상기 기술의 예는 열, 액체-접촉, 전자 빔 및 코로나 방전 기술을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 하나의 특정 실시태양에서, 일렉트릿 처리는 라미네이트에 반대 극성을 갖는 한 쌍의 전기장을 적용하는 것을 포함하는, 코로나 방전 기술이다. 일렉트릿 물질 형성을 위한 기타 방법은 본원에 그 전체가 참고로 인용된 미국 특허 제4,215,682호 (Kubik et al.), 제4,375,718호 (Wadsworth); 제4,592,815호 (Nakao); 제4,874,659호 (Ando); 제5,401,446호 (Tsai et al.); 제5,883,026호 (Reader et al.); 제5,908,598호 (Rousseau et al.); 제6,365,088호 (Knight et al.)에 기재되어 있다.

본 발명의 부직 라미네이트는 각종 용도에 사용될 수 있다. 예를 들어, 라미네이트는 "의료용 제품", 예컨대 가운, 외과수술용 휘장, 얼굴마스크, 머리 커버, 외과수술용 모자, 신발 커버, 멸균 포장, 보온 담요, 가열 패드 등에 혼입될 수 있다. 물론, 부직 라미네이트는 또한 기타 각종 물품에 사용될 수 있다. 예를 들어, 부직 라미네이트는 물 또는 기타 유체를 흡수할 수 있는 "흡수 물품"에 혼입될 수 있다. 일부 흡수 물품의 예는, 개인 케어 흡수 물품, 예컨대 기저귀, 배변훈련용 팬츠, 흡수 속옷, 요실금 물품, 여성용 위생 제품 (예, 생리대), 수영복, 베이비 와이퍼, 미트 와이퍼 등; 의료용 흡수 물품, 예컨대 가멘트, 천공술 물질, 언더패드, 베드패드, 붕대, 흡수 휘장 및 의료용 와이퍼; 식품 제공 와이퍼; 의류 물품; 파우치 등을 포함하나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 물품 형성에 적절한 물질 및 공정은 당업자에게 공지되어 있다. 전형적으로, 흡수 물품은 실질적으로 액체 불투과성인 층 (예, 외부 커버), 액체 투과성 층 (예, 신체측 라이너, 서지 라이너등) 및 흡수 코어를 포함한다. 예를 들어, 하나의 실시태양에서 본 발명의 부직 라미네이트는 흡수 물품의 외부 커버 형성에 사용될 수 있다.

본 발명의 부직 라미네이트의 기초 중량은 바람직한 용도에 따라 조정될 수 있지만, 일반적으로 약 10 내지 약 300 g/㎡ (gsm), 일부 실시태양에서 약 25 내지 약 200 gsm, 일부 실시태양에서 약 40 내지 약 150 gsm이다.

본 발명은 하기 실시예를 참고로 더욱 잘 이해될 수 있다.

시험 방법

분자량:

중합체의 분자량 분포는 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)에 의해 측정하였다. 샘플을 우선, 40 ㎖ 유리 바이알에, 클로로포름 중 샘플 중합체의 0.5% w/v 용액을 첨가함으로써 제조하였다. 예를 들어, 중합체 0.05±0.0005g을 클로로포름 10 ㎖에 첨가하였다. 제조된 샘플을 오비탈 진탕기에 넣고 밤새 교반하였다. 용해된 샘플을 0.45미크론 PTFE 막을 통해 여과하고, 하기 조건을 사용하여 분석하였다:

컬럼: 41℃에서 스티라겔(Styragel) HR 1, 2, 3, 4 & 5E

(직렬로 5개)

용매/용리액: 1.0 ㎖/분의 클로로포름

HPLC: 워터스(Waters) 600E 구배 펌프 및 조절기,

워터스 717 오토 샘플러

검출기: 40℃ 및 20 눈금 인자에서, 감도 30의

워터스 2414 시차 굴절률 측정기

샘플 농도: 중합체 그 자체의 0.5%

주입 부피: 50 ㎕

보정 표준: 좁은 MW 폴리스티렌, 30 ㎕ 주입된 부피

수평균 분자량 (MW_n), 중량평균 분자량 (MW_w) 및 점도 평균 분자량의 제1 모멘트 (MW_z)를 수득하였다.

겉보기 점도:

중합체 샘플의 유동학적 특성을 윈레오(WinRHEO) 버전 2.31 분석 소프트웨어와 함께 괴트페르트 레오그래프 2003 모세관 유량계를 사용하여 측정하였다. 장치는 2000바 압력 변환기 및 30/1:0/180 라운드홀 모세관 다이를 포함하였다. 샘플 로딩은 샘플 첨가와 꽂을대 충전 사이를 교대로 하면서 행하였다. 2분 용융 시간을 각 시험에 진행하여, 중합체를 시험 온도 (통상적으로 160 내지 220℃)에서 완전히 용융시켰다. 모세관 유량계는 7개의 상이한 전단 속도: 50, 100, 200, 500, 1000, 2000 및 5000 s^-1에서 겉보기 점도 (Pa·s)를 측정하였다. 생성된 겉보기 전단 속도 대 겉보기 점도의 유동학적 곡선은 중합체가 압출 공정에서 그 온도에서 얼마나 흐르는가에 대한 지표를 제공한다.

용융 유동 지수:

용융 유동 지수는 190℃에서 10분 동안 2160 g의 힘을 받았을 때, 압출 유량계 구멍 (0.0825 in 직경)을 통해 강제된 중합체의 중량(g)이다. 용융 유동 지수는 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 측정하였다.

열 특성: (용융점, T _g 및 % 결정성):

물질의 용융 온도, 유리 전이 온도 및 결정화도를 시차주사 열량계 (DSC)를 사용하여 측정하였다. 시차주사 열량계는 T.A. 인스트루먼츠 인크 (미국 델라웨어주 뉴캐슬)로부터 구입가능한 열 분석기 2200 (버전 8.10) 분석 소프트웨어 프로그램 및 액체 질소 냉각 부품이 공급된 열 분석 2910 시차주사 열량계였다. 샘플의 직접적인 취급을 피하기 위해, 핀셋 또는 기타 도구를 사용하였다. 샘플을 알루미늄 팬에 배치하고, 분석 저울 상에서 0.01 ㎎의 정확성으로 칭량하였다. 뚜껑을 팬 위에서 물질 샘플에 걸쳐 주름잡았다. 전형적으로, 수지 펠렛을 칭량 팬 상의 깔개를 적합화하도록 절단하고, 뚜껑으로 덮었다.

시차주사 열량계는 인듐 금속 표준을 사용하여 보정하고, 시차주사 열량계에 대한 조작 안내서에 기재된 바와 같이 기준선 보정을 행하였다. 물질 샘플을 시험을 위해 시차주사 열량계의 시험실에 넣고, 빈 팬을 기준으로서 사용하였다. 모든 시험은 시험실에 대한 55 ㎤/분 질소 (공업용 등급) 퍼지로 행하였다. 수지 펠렛 샘플의 경우, 가열 및 냉각 프로그램은 -25℃로 시험실의 평형으로 시작하고, 200℃의 온도까지 10℃/분의 가열 속도로 제1 가열 기간, 3분 동안 200℃에서 샘플의 평형, -25℃의 온도까지 20℃/분의 냉각 속도로 제1 냉각 기간, 3분간 -25℃에서 평형, 이어서 200℃의 온도로 10℃/분의 가열 속도로 제2 가열 기간인 2주기 시험이었다. 섬유 샘플의 경우, 가열 및 냉각 프로그램은 -25℃의 시험실의 평형으로 시작한 다음, 200℃의 온도까지 20℃/분의 가열 속도로 가열 기간, 3분간 200℃에서 샘플의 평형, 이어서 -25℃까지 10℃/분의 냉각 속도로 냉각 기간인 1주기 시험이었다. 모든 시험은 시험실 상에 55 ㎤/분 질소 (공업용 등급) 퍼지로 수행하였다.

이어서, 결과를 열 분석기 2200 분석 소프트웨어 프로그램을 사용하여 평가하여, 굴곡의 유리 전이 온도 (T_g), 흡열 및 발열 피크, 및 DSC 플롯 상에서 피크 하의 면적을 확인 및 정량화하였다. 유리 전이 온도는 기울기에서 뚜렷한 변화가 발생한 플롯-선 상에서의 영역으로서 확인하였으며, 용융점은 자동 굴곡 계산을 사용하여 측정하였다. DSC 플롯 상에서 피크 하의 면적은 샘플의 J/g으로 측정하였다. 예를 들어, 수지 또는 섬유 샘플의 용융의 흡열 열은 흡열 피크의 면적을 적분함으로써 측정하였다. 면적 값은 컴퓨터 소프트웨어를 사용하여 J/g의 단위로 DSC 플롯 하의 면적 (즉, 흡열의 면적)을 전환함으로써 측정하였다. % 결정성을 하기와 같이 계산하였다:

% 결정성 = 100*(A-B)/C

여기서, A는 흡열성 피크 면적의 합 (J/g);

B는 발열성 피크 면적의 합 (J/g); 및

C는 중합체가 100% 결정성 (J/g)을 갖는 선택된 중합체에 대한 용융 값의 흡열 열이다. 폴리락트산의 경우, C는 93.7 J/g이다 (Cooper-White, J.J., and Mackay, M.E. Journal of Polymer Science, Polymer Physics Edition, p.1806, Vol.37 (1999)). 불충분한 결정성으로 인해 DSC 스캔에서 직면하는 임의의 발열성 피크 하의 면적은 결정성의 정도를 적절하게 나타내기 위해 흡열성 피크 하의 면적으로부터 제하였다.

인장 특성:

스트립 인장 강도 값을 실질적으로 ASTM 표준 D-5034에 따라 측정하였다. 구체적으로, 샘플을 51 ㎜(폭)×127 ㎜(길이)로 측정된 크기 치수를 갖도록 절단하거나 제공하였다. 일정한 신장률 종류의 인장 시험기를 사용하였다. 인장 시험 장치는 MTS 시스템즈 코포레이션 (미국 미네소타주 에덴 프레리)로부터 구입가능한 MTS 시너지 200 인장 시험기였다. 인장 시험기는 시험을 뒷받침하기 위해 MTS 코포레이션으로부터의 테스트웍스 4.08B 소프트웨어가 장착되었다. 적절한 하중 셀을 시험된 값이 전체 눈금 하중의 10 내지 90% 범위 내이도록 선택하였다. 샘플을 25.4 ㎜×76 ㎜의 전후면을 갖는 그립 사이에 유지하였다. 그립 면을 고무로 가공하였으며, 그립의 더 긴 치수는 끌어당기는 방향에 대해 수직이었다. 그립 압력은 40 lb/in²의 압력에서 공기역학적으로 유지하였다. 인장 시험은 76 ㎜의 게이지 길이로 300 ㎜/분 속도 및 40% 파단 감도에서 행하였다.

기계 방향을 따라 시험 하중을 적용함으로써 3개의 샘플을 시험하고, 횡 기계 방향을 따라 시험 하중을 적용함으로써 3개의 샘플을 시험하였다. 인장 강도 외에, 피크 하중, 피크 신장 (즉, 피크 하중에서 % 신장), 및 에너지 대 피크를 측정하였다. 시험된 각 시험편으로부터의 피크 스트립 인장 하중을 산술적으로 평균화하여 MD 또는 CD 인장 강도를 측정하였다.

박리 강도:

박리 강도는 접합 가장자리의 층은 유지하고, 대립하는 방향으로 층을 당김으로써 측정된다. 이는 박리가, 당겨 떨어질 때까지 부착된 채로 남아있는 2개의 테이프의 일부인 문자 "T"의 하부를 갖는, 문자 "T"의 팔을 형성하는 테이프 또는 라미네이트의 2개의 분리된 부분을 생성하기 때문에, 통상적으로 "T-박리"라고 말한다. 박리 강도는 ASTM 5527에 따라 측정될 수 있다. 예를 들어, 실시예에서, "일정한 신장률" 시험기가 사용되었다. 인장 시험 장치는 MTS 시스템즈 코포레이션 (미국 미네소타주 에덴 프레리)로부터 구입가능한 MTS 시너지 200 인장 시험기였다. 인장 시험기는 시험을 뒷받침하기 위해 MTS 코포레이션으로부터의 테스트웍스 4.08B 소프트웨어가 장착되었다. 적절한 하중 셀을 시험된 값이 전체 눈금 하중의 10 내지 90% 범위 내이도록 선택하였다. 샘플을 25.4 ㎜×76 ㎜의 전후면을 갖는 그립 사이에 유지하였다. 그립 면을 고무로 가공하였으며, 그립의 더 긴 치수는 끌어당기는 방향에 대해 수직이었다. 그립 압력은 40 lb/in²의 압력에서 공기역학적으로 유지하였다. 부직 라미네이트 샘플은 25 ㎜×150 ㎜ 스트립으로 절단하고, 2개의 스펀본드층을 13 ㎜의 거리로 손으로 부드럽게 박리하고, 라미네이트의 각각의 부분을 각각 상부 및 하부 그립 사이에 "T"를 형성하는 상부 및 하부 샘플 그립에 삽입하였다. 박리 시험을 위해 사용된 게이지 길이는 38 ㎜였으며, 시험 속도는 508 ㎜/분으로 설정하였다. 박리 힘 (셀 상의 하중) 측정을 13 ㎜에서 개시하고, 상부 턱(jaw)의 이동의 51 ㎜, 102 ㎜ 및 152 ㎜에서 종결하였다. 이어서, 측정된 하중을 박리 길이에 걸쳐 평균을 구하여, 평균 박리 하중에 도달하였다. 다중 샘플을 이러한 방법으로 판독하여, 평균 박리 하중에 도달하였다. 높은 박리 하중은 라미네이트의 부직 성분 사이의 높은 접착 정도를 가리켰다.

실시예 1

하기 지방족 폴리에스테르의 각종 물리적 특성을 시험하였다.

P1: 상표명 엔폴(Enpol)^TM G4500 (등급 CE272) 하에 이레 케미칼즈 (대한민국)로부터 수득한 폴리부틸렌 숙시네이트;

P2: 상표명 엔폴^TM G4500 (등급 1DF241) 하에 이레 케미칼즈 (대한민국)로부터 수득한 폴리부틸렌 숙시네이트;

P3: 상표명 엔폴^TM G4500 (등급 2DF242) 하에 이레 케미칼즈 (대한민국)로부터 수득한 폴리부틸렌 숙시네이트;

P4: 상표명 엔폴^TM G4560J 하에 이레 케미칼즈 (대한민국)로부터 수득한 폴리부틸렌 숙시네이트;

P5: 상표명 엔폴^TM G4500 (등급 CE272-고 MFI) 하에 이레 케미칼즈 (대한민국)로부터 수득한 폴리부틸렌 숙시네이트;

P6: 상표명 엔폴^TM G4500 (등급 CE272-중 MFI) 하에 이레 케미칼즈 (대한민국)로부터 수득한 폴리부틸렌 숙시네이트;

P7: 상표명 바이오놀(Bionolle)^TM 1020 하에 쇼와 (일본)로부터 수득한 폴리부틸렌 숙시네이트;

P8: 상표명 바이오놀^TM 1903 하에 쇼와 (일본)로부터 수득한 폴리부틸렌 숙시네이트;

P9: 상표명 바이오놀^TM 1003 하에 쇼와 (일본)로부터 수득한 폴리부틸렌 숙시네이트;

P10: 상표명 바이오머(Biomer)^TM L9000 하에 바이오머 인크.(독일)로부터 수득한 폴리락트산;

P11: 상표명 에코플라(EcoPla)^TM 6201D 하에 네이처웍스 엘엘씨로부터 수득한 폴리락트산;

P12: 상표명 에코플라^TM 6300 하에 네이처웍스 엘엘씨로부터 수득한 폴리락트산;

P13: 상표명 에코플라^TM 6200 하에 네이처웍스 엘엘씨로부터 수득한 폴리락트산; 및

P14: 엑슨 모빌 케미컬즈 컴퍼니로부터 수득가능한 PP3155 이소택틱 폴리프로필렌 단일중합체.

결과는 하기 표 1 및 2에서 설명한다.

상기 나타난 바와 같이, 바이오놀^TM 중합체 (P7-P9)는 엔폴^TM G4500 중합체 (P2-P4)에 비해 상당히 점성이었다.

실시예 2

스펀본드 웹을 본 발명의 다층 부직 라미네이트에 사용하기 위해 형성하였다. 하기 표 3에 나타낸 바와 같이, 중합체의 다양한 조합을 시험하였다. 폴리락트산 및 폴리부틸렌 숙시네이트 중합체를 별개의 건조제 드라이어에 배치하고, 공급자 권장범위 내의 온도 및 시간 조건에서 건조하였다. 이어서, 각 중합체를 건조 공기를 이용하여 별개의 압출기 호퍼로 공기역학적으로 이동하고, 또한 습기를 취하는 것을 방지하기 위해 밀봉하였다. 폴리락트산 중합체를 압출기 A에 공급하고, 폴리부틸렌 숙시네이트 중합체를 압출기 B에 공급하였다. 압출기 A의 가열 프로필을 210 내지 270 kg/시간의 처리량 및 215℃ 내지 230℃의 온도로 최종 폴리락트산 중합체 용융물을 수득하도록 설정하였다. 압출기 B의 가열 프로필을 30 내지 90 kg/시간의 처리량 및 200℃ 내지 215℃의 온도로 최종 폴리부틸렌 숙시네이트 중합체 용융물을 수득하도록 설정하였다. 각 압출기는 표준 메쉬 크기의 용융 필터를 통해, 측량 펌프로 각 용융 스트림을 펌핑하였다. 각각의 양의 배위 펌프가 상기 언급한 처리량으로 중합체의 처리량을 조절하였다. 압출기 rpm 범위를 일정한 펌프 주입구 압력 표준으로 조절하도록 설정하였다. 이어서, 용융된 중합체를 단일 가열된 방적 팩 어셈블리로 별도로 공급하였다. 방적 팩 어셈블리는 외피-코어 2성분 구성형태로 방적돌기를 탈출하는 섬유의 어레이로 2개의 중합체 스트림을 배열하였다. 외피는 폴리부틸렌 숙시네이트 중합체로 구성되었으며, 코어는 폴리락트산 중합체로 구성되었다. 전체 펌프 속도는 300 kg/시간이었다. 개별적인 펌프 속도는 10% 내지 90% 외피 및 30% 내지 70% 코어의 범위로 섬유를 제조하도록 상이한 순간에서 조정하였다. 방적돌기를 탈출하는 2성분 섬유를 레이펜하우저 게엠베하 운트 코.카게 마쉬넨파브릭으로부터 상표명 레이코필(REICOFIL)® 4 하에 구입가능한 스펀본드 라인을 사용하여 급냉하였다.

이어서, 섬유를 공기역학적으로 연신한 다음, 진공 하에 유공성 표면으로 직접적으로 침적하여, 무작위적으로 형성된 부직 웹을 제조하였다. 유공성 표면은 300 kg/시간으로 부직 웹을 형성하도록 회전하였다. 섬유가 웹을 형성한 바로 직후에, 웹을 40℃ 내지 60℃의 표면 온도를 갖는 회전 롤 하에서, 어닐링 및 안정화하였다. 이어서, 안정화된 웹을 칼렌더 롤 닙을 통해 이동하여 열 및 압력을 가하였다. 결합 패턴은 30% 미만 결합 영역 및 100 핀/in² 초과의 다이아몬드 결합 패턴이었다. 샘플에 대한 웹 형성 조건은 하기 표 3에 더욱 상세히 설명된다.

실시예 3

폴리락트산 및 폴리프로필렌 스펀본드 웹을 다층 부직 라미네이트에 사용하기 위해 형성하였다. 각 샘플에 대해, 중합체를 개별 건조제 드라이어에 배치하고, 공급자 권장범위 내의 온도 및 시간 조건에서 건조하였다. 이어서, 각 중합체를 건조 공기를 이용하여 별도의 압출기 호퍼로 공기역학적으로 이동하고, 또한 습기를 취하는 것을 방지하기 위해 밀봉하였다. 중합체를 압출기에 공급하였다. 폴리락트산 샘플의 경우, 압출기의 가열 프로필은 215℃ 내지 230℃의 온도 및 27 내지 35 kg/시간의 처리량으로 최종 폴리락트산 중합체 용융물을 수득하도록 설정하였다. 폴리프로필렌 샘플의 경우, 압출기의 가열 프로필은 225℃ 내지 245℃의 온도 및 27 내지 35 kg/시간의 처리량으로 최종 폴리락트산 중합체 용융물을 수득하도록 설정하였다. 압출기 rpm 범위는 일정한 펌프 주입구 압력으로 조절하도록 설정하였다. 방적 팩 어셈블리는 단일성분 구성형태를 갖는 섬유의 어레이로 중합체를 배열하였다. 방적돌기를 탈출하는 섬유는 급냉하여 섬유를 냉각시켰다. 섬유는 연신 장치에 도입하는 공기의 공기 압력을 교대함으로써 12 내지 20 ㎛의 최종 직경으로 공기역학적으로 연신시켰다.

이어서, 섬유를 진공 하에 유공성 표면에 직접적으로 침적하여, 무작위적으로 형성된 부직 웹을 제조하였다. 섬유가 웹을 형성한 직후, 웹을 약 120℃의 고온 공기 공급 하에 어닐링 및 안정화하였다. 안정화된 웹을 칼렌더 롤 닙을 통해 이동하여, 열 및 압력을 가하였다. 결합 패턴은 약 15% 결합 영역 및 0.038 in의 핀 깊이를 갖는 약 300 핀/in²의 와이어 직조 패턴이었다. 샘플에 대한 웹 형성 조건을 하기 표 4에 상세히 설명한다.

실시예 4

3개의 멜트블로운 웹 샘플 (샘플 19 내지 21)을 본 발명의 다층 부직 라미네이트에 사용하기 위해 형성하였다. 하기 표 5에 나타낸 바와 같이, 각종 중합체를 시험하였다. 중합체를 개별 건조제 드라이어에 배치하고, 공급자 권장범위 내의 온도 및 시간 조건에서 건조하였다. 이어서, 중합체를 건조 공기를 이용하여 압출기 호퍼로 공기역학적으로 이동하고, 또한 습기를 취하는 것을 방지하기 위해 밀봉하였다. 압출기의 가열 프로필은 290℃ 내지 325℃ (샘플 1), 300℃ 내지 400℃ (샘플 2), 310℃ 내지 415℃ (샘플 3)의 온도로 중합체 용융물을 수득하도록 설정하였다. 압출기는 표준 메쉬 크기의 용융 필터를 통해 용융 스트림을 계량 펌프로 펌핑하였다. 양의 배위 펌프가 상기 언급한 처리량으로 중합체의 처리량을 조절하였다. 압출기는 2 rpm으로 설정하였으며, 전체 펌프 속도는 3.9 g/분이었다. 멜트블로운 다이 팁은 각각 1/15,000 in의 크기를 갖는 20 홀/in를 가졌다.

형성 후, 섬유를 진공 하에 유공성 표면으로 직접적으로 침적시켜, 무작위적으로 형성된 부직 웹을 제조하였다. 유공성 표면은 3.9 g/분으로 부직 웹을 형성하도록 회전하였다. 섬유가 웹을 형성한 직후, 당업자에게 익숙한 방법으로, 40℃ 및 60℃의 표면 온도 및 표준 닙 압력으로 회전하는 롤 하에 웹을 어닐링 및 안정화하였다. 이어서, 안정화된 웹을 칼렌더 롤 닙을 통해 이동하고, 열 및 압력을 가하였다. 결합 패턴은 30% 미만의 결합 영역 및 100 핀/in² 초과의 다이아몬드 결합 패턴이었다. 이어서, 결합된 웹을 당업자에게 공지된 표준 디자인의 표면 구동 와인더에 감았다. 샘플에 대한 웹 형성 조건을 하기 표 5에서 더욱 상세히 설명한다.

생성된 부직 웹의 다양한 특성을 시험하고, 그 결과를 하기 표 6에서 설명한다.

실시예 5

하기 표 7에서 설명된 바와 같이, 다양한 SMS 라미네이트 (샘플 22 내지 25)를 실시예 2의 스펀본드 웹의 하나 (샘플 12) 및 실시예 4의 멜트블로운 웹 (샘플 19 내지 21)로부터 형성하였다. 웹을 연속적으로 유공성 표면에 침적하고, 모두 260℉ (약 127℃)의 온도로 가열된, 2개의 24 in 폭 칼렌더 롤에 통과시켰다. 라미네이트를 40 lb/in²의 압력 및 30ft/분의 속도로 결합하였다. 최상부 롤은 생성된 결합 패턴이 약 18% 결합 영역의 Y-도트 패턴 및 17 "Y" 도트 (또는 102핀/in²)이도록, Y-도트 패턴 (각 "Y"는 0.33 ㎜ 반경 및 1.6 ㎜ 깊이의 6개의 핀을 구성하였음)을 함유하였다. 샘플에 대한 형성 조건을 하기 표 7에서 더욱 상세히 설명한다.

생성된 SMS 라미네이트의 다양한 특성을 또한 시험하고, 그 결과를 하기 표 8에서 설명한다.

상기 나타난 바와 같이, 샘플 22 내지 23은 샘플 24 내지 25에 비해 우수한 기계적 특성을 나타냈다. 기계적 특성의 차이에 대한 이유 중 하나는 260℉ (약 127℃)의 결합 온도가 샘플 24 내지 25의 라미네이트를 충분히 결합하기에 명백하게 너무 낮았다는 것이다. 그러나, 온도가 훨씬 높을수록, 멜트블로운의 중합체는 완전히 용융함으로써, 라미네이트의 성능 및 미적 외관에 부정적인 영향을 줄 것이다.

본 발명이 그 구체적인 실시태양에 관해 상세히 설명되었지만, 상기 이해의 수득시에 이들 실시태양의 변형 및 수정 및 등가물이 쉽게 착안될 수 있음이 당업자들에게 명백할 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구의 범위 및 임의의 그의 등가물의 범주로서 평가되어야 한다.

Claims

50℃ 내지 160℃의 용융점을 갖고 용융 유동 지수가 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 190℃의 온도 및 2160g의 힘에서 측정시 5 내지 200 g/10분인 제1 지방족 폴리에스테르를 함유하는 연속적인 필라멘트로 형성된 제1 스펀본드층; 및

50℃ 내지 160℃의 용융점을 갖고 용융 유동 지수가 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 190℃의 온도 및 2160g의 힘에서 측정시 125 내지 1500 g/10분인 제2 지방족 폴리에스테르를 함유하는 미세섬유로부터 형성된 멜트블로운층을 포함하며;

제1 지방족 폴리에스테르, 제2 지방족 폴리에스테르, 또는 양자 모두는 160℃의 온도 및 1000 초^-1의 전단 속도에서 측정시, 20 내지 215 Pa·s의 겉보기 점도를 가지며, 제1 스펀본드층의 필라멘트, 멜트블로운층의 미세섬유, 또는 이들의 조합이 일반적으로 다중 카르복실산 조핵제를 함유하지 않는 것인, 생분해성 부직 라미네이트.
제1항에 있어서, 제1 지방족 폴리에스테르, 제2 지방족 폴리에스테르, 또는 양자 모두가 100℃ 내지 140℃의 용융점을 갖는 것인 생분해성 부직 라미네이트.
제1항에 있어서, 제1 지방족 폴리에스테르의 겉보기 점도가 50 내지 215 Pa·s인 생분해성 부직 라미네이트.
삭제
제1항에 있어서, 제2 지방족 폴리에스테르의 겉보기 점도가 20 내지 150 Pa·s인 생분해성 부직 라미네이트.
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삭제
제1항에 있어서, 제1 지방족 폴리에스테르, 제2 지방족 폴리에스테르, 또는 양자 모두가 40,000 내지 100,000 달톤의 수평균 분자량을 갖는 것인 생분해성 부직 라미네이트.
삭제
제1항에 있어서, 제1 지방족 폴리에스테르, 제2 지방족 폴리에스테르, 또는 양자 모두가 0℃ 이하의 유리 전이 온도를 갖는 것인 생분해성 부직 라미네이트.
삭제
제1항에 있어서, 제1 지방족 폴리에스테르, 제2 지방족 폴리에스테르, 또는 양자 모두가 폴리부틸렌 숙시네이트인 생분해성 부직 라미네이트.
제1항에 있어서, 필라멘트가 추가의 중합체를 또한 포함하는 것인 생분해성 부직 라미네이트.
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제16항에 있어서, 필라멘트가 제1 지방족 폴리에스테르를 함유하는 제1 성분, 및 추가의 중합체를 함유하는 제2 성분을 함유하는 다중성분 필라멘트인 생분해성 부직 라미네이트.
제16항에 있어서, 필라멘트가 다중구성성분 필라멘트인 생분해성 부직 라미네이트.
제1항에 있어서, 미세섬유가 단일성분 섬유인 생분해성 부직 라미네이트.
제1항에 있어서, 제2 스펀본드층을 추가로 포함하며, 멜트블로운층이 제1 스펀본드층 및 제2 스펀본드층 사이에 위치해 있는 생분해성 부직 라미네이트.
간헐적 결합 영역에서 층들을 용융 융합하는 것을 포함하는, 제1항의 생분해성 부직 라미네이트의 형성 방법.
제24항에 있어서, 층들이 2개의 롤 사이에 형성된 닙을 통해 라미네이트를 통과시킴으로서 용융 융합되는 것인 방법.
제25항에 있어서, 롤의 하나 또는 두 개 모두가 50℃ 내지 160℃의 온도로 가열되는 것인 방법.
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제25항에 있어서, 5 내지 150 lb/in²의 압력이 닙에 적용되는 것인 방법.
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제1항에 있어서, 상기 제1 스펀본드층, 멜트블로운층, 또는 둘 모두가 15 g/㎡ (gsm) 내지 100 gsm의 기초 중량을 갖는 생분해성 부직 라미네이트.