KR101518075B1 - 차단성을 갖는 탄성 복합재 - Google Patents

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앤 엘. 맥코맥
호세 시퀘이라
로라 엘리자베쓰 켁
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

하나 이상의 부직포 재료에 라미네이팅된 탄성 필름을 함유하는 탄성 복합재가 제공된다. 본 발명의 발명자들은, 복합재의 구성성분 및 이것의 제조 방법을 선택적으로 제어하면, 복합재가 오일 및 기타 피부 관리 조성물에 대해 내성을 가질 수 있다는 것을 발견하였다. 더욱 구체적으로는, 탄성 필름을 기계적 성질과 탄성과 내유성의 독특한 조합을 갖는 하나 이상의 저밀도 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체로부터 형성한다. 이러한 탄성중합체성 중합체를 사용하여, 결과물인 탄성 필름을 내유성 접착제 없이 부직포 재료에 열결합시킬 수도 있다. 또한, 개구가 필름 내에 형성되지 않게 결합 조건을 선택할 수 있다. 이렇게 하여, 결과물인 복합재는 오일 또는 기타 액체(예를 들면 용매, 물, 용액 등)에 대해 불투과성이 되어, 사용 중에 차단벽으로서 작용하게 된다.
부직포, 라미네이팅, 탄성 필름, 탄성 복합재, 차단성

Description

차단성을 갖는 탄성 복합재{ELASTIC COMPOSITE HAVING BARRIER PROPERTIES}
관련 출원
본 출원은, 2006년 9월 27일자로 출원된 미국임시출원 제 60/847,560 호를 근거로 우선권을 주장한다.
탄성 복합재는 신체 굴곡에 더 잘 맞추어지는 능력을 개선하기 위해서 통상적으로 제품(예를 들면 피부 관리 제품, 개인관리용품, 가멘트 등) 내로 혼입된다. 예를 들면, 탄성 복합재는 하나 이상의 부직포 재료에 결합된 탄성 필름으로부터 형성될 수 있다. 많은 경우에, 이러한 탄성 복합재가 혼입된 제품은 피부 관리 조성물, 예를 들면, 오일(예를 들면 광유, 바셀린 등), 왁스, 크림, 로션, 겔 등도 함유한다. 피부 관리 조성물은 탄성 재료에 직접 도포될 수 있거나, 결국에는 사용 중에 탄성 재료와 접촉할 수 있다. 이러한 경우에, 피부 관리 조성물은 특정 유형의 탄성중합체성 중합체로 만들어진 탄성 재료의 경우 다양한 문제를 유발할 수 있다. 예를 들면, 스티렌-올레핀 블록 공중합체(예를 들면 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 사블록 공중합체)는 원래 친유성이어서, 친유성 피부 관리 조성물(예를 들면 오일)의 존재 하에서는, 팽창, 연화, 심지어는 용해되는 경향이 있다. 이것은 탄성 재료의 신장성 및 회복성에 부정적인 영향을 줄 뿐만 아니라, 복합재의 층 간분리를 초래함으로써 제품의 일체성을 파괴할 수도 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해서 다양한 시도를 해 왔다. 예를 들면, 본원에서 전문이 참고로 인용된 미국특허출원공개 제 2004/0121692 호(Taylor 등)에는, 탄성중합체성 시트의 하나 이상의 표면 상에 오일-둔감성 접착제가 처리된 탄성중합체성 시트, 및 탄성중합체성 시트의 하나 이상의 표면에 라미네이팅된 하나 이상의 부직 대향 시트를 함유하는 탄성 복합재가 기술되어 있다. 오일-둔감성 접착제는 탄성중합체성 시트와 대향 시트를 결합시키거나 그 사이의 결합을 증강시키므로, 결과물인 라미네이트는 유성 제품에 노출될 때 열화에 대해 상당히 개선된 내성을 갖게 된다. 그러나 달성된 개선점에도 불구하고, 오일-둔감성 접착제는 종종 값이 비싸고, 과도하게 복잡한 라미네이팅 공정을 초래할 수 있다.
따라서, 오일에 대해 내성을 갖는 단순하고 값이 비싸지 않은 탄성 복합재가 여전히 필요하다.
발명의 요약
본 발명의 한 실시양태에 따라, 다수의 개별적인 결합 부위에서 부직포 재료에 인접하게 위치하고 거기에 열융합된 탄성 필름을 포함하는 부직 복합재가 개시된다. 탄성 필름은 약 0.88 그램/세제곱센티미터 이하의 밀도를 갖는 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체를 포함하고, 복합재는 실질적으로 액체-불투과성이다.
본 발명의 또다른 실시양태에 따라, 부직 복합재를 형성하는 방법이 개시된다. 이 방법은, 약 0.88 그램/세제곱센티미터 이하의 밀도를 갖는 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체를 포함하는 중합체 조성물로부터 탄성 필름을 형성함을 포함한 다. 필름과 부직포 재료를, 하나 이상의 패턴화롤에 의해 형성된 닙에 통과시킨다. 닙에서, 필름은 부직포 재료에 열융합되는데, 열융합된 필름은 대체로 약 10 마이크로미터 이상의 크기를 갖는 개구를 갖지 않는다.
본 발명의 기타 특징 및 양태가 하기에 보다 상세하게 기술된다.
해당 분야의 보통 숙련자들을 위한, 본 발명의 가장 좋은 방식을 포함하는, 본 발명의 모든 실시가능한 개시내용은, 첨부된 도면을 참고하는 명세서의 나머지 부분에서 보다 구체적으로 설명된다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시양태에 따르는 탄성 복합재의 제조 공정을 도시한다.
도 2는 본 발명에 따라 형성된 장갑의 한 실시양태의 사시도이다.
본 발명의 명세서 및 도면에서 도면부호를 반복적으로 사용한 것은 본 발명의 동일하거나 유사한 양태 또는 요소를 나타내려고 한 것이다.
대표적인 실시양태의 상세한 설명
정의
본원에서 사용된 바와 같은 "부직포(nonwoven web)"라는 용어는 일반적으로, 개별적인 섬유 또는 실들이 편직물에서처럼 식별가능한 방식이 아니라 사이 사이에 끼워넣어진 구조를 갖는 포를 지칭한다. 적합한 부직물 또는 부직포의 예는 멜트블로운 포, 스펀본드 포, 본디드 카디드 포, 에어레이드 포, 코폼 포, 수압-얽힘(hydraulically entangled) 포 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니 다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "멜트블로운 포"라는 용어는 일반적으로, 용융된 열가소성 재료를 다수의 미세한, 통상적으로 원형인 다이 모세관을 통해, 용융된 섬유로서, 수렴 고속 기체(예를 들면 공기) 스트림 내로 압출시켜, 용융된 열가소성 재료의 섬유를 점점 가늘게 만들어서 그의 직경을 마이크로섬유 직경일 수 있는 직경으로 감소시키는 공정에 의해 형성된 부직포를 지칭한다. 이어서, 멜트블로운 섬유를 고속 기체 스트림에 의해 운반시키고 수집 표면 상에 침착시켜 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 포를 형성한다. 이러한 공정은 예를 들면, 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 3,849,241 호(Butin 등)에 개시되어 있다. 일반적으로 말해서, 멜트블로운 섬유는, 실질적으로 연속적이거나 불연속적인, 직경이 일반적으로 10 마이크로미터보다 작은, 수집 표면 상에 침착될 때 일반적으로 점착성인 마이크로섬유일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "스펀본드 포"라는 용어는 일반적으로 실질적으로 연속적인 소직경 섬유를 함유하는 포를 지칭한다. 이러한 섬유는, 용융된 열가소성 재료를 방사구금의 다수의 미세한, 통상적으로 원형인 모세관으로부터 압출시킨 후, 예를 들면 추출 연신(eductive drawing) 및/또는 기타 잘 공지된 스펀본딩 메카니즘을 통해, 상기 압출된 섬유의 직경을 급속하게 감소시키는 공정에 의해 형성된다. 스펀본드 포의 제조 방법은 예를 들면 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,340,563 호(Appel 등), 제 3,692,618 호(Dorschner 등), 제 3,802,817 호(Matsuki 등), 제 3,338,992 호(Kinney), 제 3,341,394 호(Kinney), 제 3,502,763 호(Hartman), 제 3,502,538 호(Levy), 제 3,542,615 호(Dobo 등) 및 제 5,382,400 호(Pike 등)에 기술되고 예시되어 있다. 스펀본드 섬유는, 수집 표면 상에 침착될 때, 일반적으로 점착성이 아니다. 스펀본드 섬유는 때로는 약 40 마이크로미터 미만의 직경을 가질 수 있고, 종종 약 5 내지 약 20 마이크로미터의 직경을 갖는다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "기계방향" 또는 "MD"라는 용어는 일반적으로 재료가 제조되는 방향을 지칭한다. "기계횡방향" 또는 "CD"라는 용어는 기계방향에 수직인 방향을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "연장가능한" 또는 "연장성"이라는 용어는 일반적으로, 적용된 힘의 방향으로, 이완된 길이 또는 너비의 약 25 % 이상, 어떤 실시양태에서는 약 50 % 이상, 어떤 실시양태에서는 약 75 % 이상 만큼 신장 또는 연장되는 재료를 지칭한다. 연장가능한 재료가 반드시 회복성을 갖는 것은 아니다. 예를 들면, 탄성중합체성 재료는 회복성을 갖는 연장가능한 재료이다. 멜트블로운 포는 연장가능하지만, 회복성을 갖지 않으므로, 연장가능한 비-탄성 재료일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "고정(set)"이라는 용어는, 연신 및 회복 후에, 즉 사이클 시험 동안에 재료가 신장되고 이완되도록 허용된 후에, 재료 샘플 내에 보유된 연신을 지칭한다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "퍼센트 고정률(percent set)"이라는 용어는 사이클을 거친 후(사이클 시험 후 즉시 변형됨) 원래 길이로부터 신장된 재료의 양 의 측정값이다. 퍼센트 고정률은 사이클의 수축 곡선이 연신축과 교차하는 지점이다. 적용된 응력이 제거된 후 남아있는 변형이 퍼센트 고정률로서 측정된다. 1 사이클 후 본 발명의 탄성 복합재에 대한 퍼센트 고정률은 예를 들면 약 18 % 이하, 어떤 실시양태에서는 약 15 % 이하, 어떤 실시양태에서는 약 13 % 이하일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "탄성중합체성" 및 "탄성"이라는 용어는, 신장력의 적용 시, 하나 이상의 방향(예를 들면 CD 방향)으로 신장될 수 있고, 신장력의 이완 시, 대략 원래의 치수로 수축/복귀하는 재료를 지칭한다. 예를 들면, 신장된 재료는, 이완된 신장되지 않은 길이의 약 50 % 이상, 어떤 실시양태에서는 약 60 % 이상, 어떤 실시양태에서는 약 75 % 초과인 신장된 길이를 가질 수 있다. 마찬가지로, 신장된 재료는, 신장력의 이완 시, 신장된 길이의 약 50 % 이상, 어떤 실시양태에서는 약 60 % 이상, 어떤 실시양태에서는 약 75 % 이상으로 회복될 것이다. 가설적인 예는, 1.50 인치 이상으로 신장될 수 있고 신장력의 이완 시 1.25 인치 이하의 길이로 회복되는 재료의 일(1) 인치의 샘플이다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "네킹된(necked)" 및 "네킹된 재료"라는 용어는 일반적으로 하나 이상의 치수(예를 들면 기계방향)로 연신되어 횡방향 치수(예를 들면 기계횡방향)가 감소됨으로써, 연신력의 제거 시, 그것의 원래의 너비로 되돌아갈 수 있는 임의의 재료를 지칭한다. 네킹된 재료는 일반적으로 네킹되지 않은 재료보다 더 높은 단위면적 당 기본중량을 갖는다. 네킹된 재료가 그것의 원래 너비로 되돌아갈 때, 이것은 네킹되지 않은 재료와 대략 동일한 기본중량을 가져야 한다. 이것은 필름이 얇아지고 기본중량이 감소되는 필름 배향과는 상이하다. 네킹 방법은 전형적으로 공급롤로부터 재료를 풀고 그것을 특정 선형 속도로 구동되는 브레이크 닙롤 어셈블리에 통과시킴을 포함한다. 브레이크 닙롤보다 더 높은 선형 속도로 구동되는 권취 롤 또는 닙은 재료를 연신시켜, 재료를 연신 및 네킹시키는데 필요한 장력을 발생시킨다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "열점결합"이라는 용어는 일반적으로, 예를 들면 재료를 패턴화롤(예를 들면 캘린더롤)과 패턴화될 수 있거나 패턴화되지 않을 수 있는 또다른 롤(예를 들면 앤빌롤) 사이에 통과시킴으로써 수행되는 공정을 지칭한다. 롤들 중 하나 또는 둘 다는 전형적으로 가열된다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "초음파 결합"이라는 용어는 일반적으로, 예를 들면 재료를 음파식 호른(sonic horn)과 패턴화롤(예를 들면 앤빌롤) 사이에 통과시킴으로써 수행된 공정을 지칭한다. 예를 들면, 고정식 호른과 회전 패턴화 앤빌롤을 사용하는 초음파 결합은 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 3,939,033 호(Grgach 등), 제 3,844,869 호(Rust Jr.) 및 제 4,259,399 호(Hill)에 기술되어 있다. 더욱이, 회전식 호른과 회전 패턴화 앤빌롤을 사용하는 초음파 결합은 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,096,532 호(Neuwirth 등), 제 5,110,403 호(Ehlert) 및 제 5,817,199 호(Brennecke 등)에 기술되어 있다. 물론, 임의의 기타 초음파 결합 기술도 본 발명에서 사용될 수 있다.
지금부터는 본 발명의 다양한 실시양태가 상세하게 언급될 것인데, 이러한 본 발명의 실시양태의 하나 이상의 예가 하기에 설명된다. 각 예는 본 발명을 제한하기 위해서가 아니라 설명하기 위해서 제공된다. 실제로, 해당 분야의 숙련자라면, 본 발명의 범주 또는 개념에서 벗어나지 않게 본 발명에서 다양한 변경 실시양태 및 변형 실시양태를 만들 수 있다는 것을 명백하게 알 것이다. 예를 들면, 한 실시양태의 일부로서 예시되거나 기술된 양태는 또다른 실시양태에서 사용됨으로써 추가의 실시양태를 달성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 변경 실시양태 및 변형 실시양태를 포함한다.
일반적으로 말해서, 본 발명은 하나 이상의 부직 재료에 라미네이팅된 탄성 필름을 함유하는 탄성 복합재에 관한 것이다. 본 발명의 발명자들은, 복합재의 구성성분 및 이것의 제조 방법을 선택적으로 제어하면, 복합재가 오일 및 기타 피부 관리 조성물에 대해 내성을 가질 수 있다는 것을 발견하였다. 더욱 구체적으로는, 탄성 필름을 기계적 성질과 탄성과 내유성의 독특한 조합을 갖는 하나 이상의 저밀도 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체로부터 형성한다. 이러한 탄성중합체성 중합체를 사용하여, 결과물인 탄성 필름을 내유성 접착제 없이 부직포 재료에 열결합시킬 수도 있다. 또한, 개구가 일반적으로 필름 내에 형성되지 않게 결합 조건을 선택할 수 있다. 이렇게 하여, 결과물인 복합재는 액체(예를 들면 오일)에 대해 불투과성이 되어, 사용 중에 차단벽으로서 작용하게 된다. 본 발명의 다양한 실시양태는 지금부터 보다 상세하게 기술될 것이다.
I. 탄성 필름
반-결정질 프로필렌-기재의 중합체는 실질적으로 규칙적인 구조를 갖거나 나타낼 수 있다. 예를 들면, 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체는 변형되지 않은 상태에서는 실질적으로 비결정질일 수 있지만, 신장 시 결정질 도메인을 형성한다. 결정화도는 약 3 내지 약 30 %, 어떤 실시양태에서는 약 5 내지 약 25 %, 어떤 실시양태에서는 약 5 내지 약 15 %일 수 있다. 마찬가지로, 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체는, 약 15 내지 약 75 주울/그램("J/g"), 어떤 실시양태에서는 약 20 내지 약 65 J/g, 어떤 실시양태에서는 25 내지 약 50 J/g인, 결정화도의 또다른 지표인 융해잠열(ΔHf)을 가질 수 있다. 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체는 약 10 내지 약 100 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 20 내지 약 80 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 30 내지 약 60 ℃의 비카(Vicat) 연화점을 가질 수도 있다. 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체는 약 20 내지 약 120 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 35 내지 약 90 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 40 내지 약 80 ℃의 융점을 가질 수 있다. 융해잠열(ΔHf) 및 융점을, 해당 분야의 숙련자에게 잘 공지된 바와 같은 ASTM D-3417에 따라 시차주사열분석법("DSC")을 사용하여, 결정할 수 있다. 비카 연화점을 ASTM D-1525에 따라 결정할 수 있다.
한 특정 실시양태에서, 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체는, 프로필렌과, α-올레핀, 예를 들면 C2-C20 α-올레핀 또는 C2-C12 α-올레핀의 공중합체를 포함한다. 적합한 α-올레핀은 선형 또는 분지형(예를 들면 하나 이상의 C1-C3 알킬 분지, 또는 아릴기)일 수 있다. 구체적인 예는 에틸렌, 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환체를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환체를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환체를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환체를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸 또는 프로필 치환체를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸 또는 디메틸-치환된 1-데켄; 1-도데켄; 및 스티렌을 포함한다. 특히 바람직한 α-올레핀 공단량체는 에틸렌, 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐이다. 이러한 공중합체의 프로필렌 함량은 약 60 내지 약 99.5 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 80 내지 약 99 몰%, 어떤 실시양태에서는 약 85 내지 약 98 몰%일 수 있다. α-올레핀 함량은 마찬가지로 약 0.5 내지 약 40 몰%, 어떤 실시양태에서는 약 1 내지 약 20 몰%, 어떤 실시양태에서는 약 2 내지 약 15 몰%의 범위일 수 있다. α-올레핀 공단량체의 분포는 전형적으로 랜덤하고, 프로필렌 공중합체를 형성하는 상이한 분자량 분획들 간에는 균일하다.
일반적으로 임의의 다양한 공지된 기술을 사용하여 반-결정질 폴리올레핀을 형성할 수 있다. 예를 들면 자유 라디칼 또는 배위 촉매(예를 들면 지글러-나타)를 사용하여 올레핀 중합체를 형성할 수 있다. 바람직하게는, 올레핀 중합체를 단일활성점 배위 촉매, 예를 들면 메탈로센 촉매로부터 형성한다. 이러한 촉매 시스템은, 공단량체가 하나의 분자쇄 내에 랜덤하게 분포되어 있고 상이한 분자량 분획들 간에 균일하게 분포된 에틸렌 공중합체를 형성한다. 메탈로센 촉매에 의해 촉진된 폴리올레핀은 예를 들면 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,571,619 호(McAlpin 등); 제 5,322,728 호(Davis 등); 제 5,472,775 호(Obijeski 등); 제 5,272,236 호(Lai 등); 및 제 6,090,325 호(Wheat 등)에 기술되어 있다. 메탈로센 촉매의 예는 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(시클로펜타디에닐)스칸듐 클로라이드, 비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 코발토센, 시클로펜타디에닐티타늄 트리클로라이드, 페로센, 하프노센 디클로라이드, 이소프로필(시클로펜타디에닐, -1-플루오레닐)지르코늄 디클로라이드, 몰리브도센 디클로라이드, 니켈로센, 니오보센 디클로라이드, 루테노센, 티타노센 디클로라이드, 지르코노센 클로라이드 히드라이드, 지르코노센 디클로라이드 등을 포함한다. 메탈로센 촉매를 사용하여 제조된 중합체는 전형적으로 좁은 분자량 범위를 갖는다. 예를 들면, 메탈로센 촉매에 의해 촉진된 중합체는 4 미만의 다분산도(Mw/Mn), 제어된 단쇄 분지 분포, 및 제어된 이소택틱성을 가질 수 있다.
프로필렌/α-올레핀 공중합체의 밀도는 α-올레핀의 길이와 양 둘 다의 함수일 수 있다. 즉, α-올레핀의 길이가 길고 존재하는 α-올레핀의 양이 많을수록, 공중합체의 밀도는 낮아진다. 본 발명에서 사용되는 프로필렌-기재의 중합체의 밀도는 다양할 수 있음에도 불구하고, 이것은 전형적으로 약 0.88 그램/세제곱센티미터(g/㎤) 이하, 어떤 실시양태에서는 약 0.83 내지 약 0.88 g/㎤, 어떤 실시양태에서는 약 0.85 내지 약 0.87 g/㎤이다. 프로필렌-기재의 중합체의 용융유속은 결과물인 탄성 필름의 성질을 최적화시키는 특정 범위 내에서 선택될 수 있다. 용융유속은 230 ℃에서 10 분 동안 2160 그램의 힘에 적용 시 압출 레오메터 오리피스(0.0825 인치 직경)을 통해 강제로 통과될 수 있는 중합체의 중량(그램)이다. 일반적으로 말해서, 용융유속은 용융 가공성을 개선하기에 충분히 높지만, 필름의 결합성을 부정적으로 방해할 정도로 높지는 않다. 따라서, 본 발명의 대부분의 실시양태에서, 프로필렌-기재의 중합체는, ASTM 시험방법 D1238-E에 따라 측정 시, 약 0.1 내지 약 10 그램/10분, 어떤 실시양태에서는 약 0.2 내지 약 5 그램/10분, 어떤 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 4 그램/10분의 용융유속을 갖는다.
적합한 프로필렌 중합체는 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 엑손모빌 케미칼 캄파니(ExxonMobil Chemical Co.)에서 비스타막스(VISTAMAXX, 등록상표); 벨기에 펠루이 소재의 아토피나 케미칼즈(Atofina Chemicals)에서 피나(FINA, 등록상표)(예를 들면 8573); 미쓰이 페트로케미칼 인더스트리즈(Mitsui Petrochemical Industries)에서 타프머(TAFMER, 등록상표); 및 미국 미시간주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Co.)에서 베르시피(VERSIFY, 등록상표)라는 상표명으로서 상업적으로 입수가능하다. 적합한 프로필렌 중합체의 기타 예는 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 7,105,609 호(Datta 등); 미국특허 제 6,500,563 호(Datta 등); 미국특허 제 5,539,056 호(Yang 등); 및 미국특허 제 5,596,052 호(Resconi 등)에 기술되어 있다.
물론, 복합재의 탄성 및 차단성에 부정적인 영향을 미치지만 않는다면, 기타 열가소성 중합체를 사용하여 탄성 필름을 형성할 수도 있다. 예를 들면, 탄성 필름은 기타 폴리올레핀, 탄성중합체성 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 블록 공중합체 등을 함유할 수 있다. 예를 들면, 폴리에틸렌을 본 발명의 몇몇 실시양태에서 사용할 수 있다. 폴리에틸렌의 밀도는 사용된 중합체의 유형에 따라 달라질 수 있지만, 일반적으로 0.85 내지 0.96 그램/세제곱센티미터("g/㎤")의 범위이다. 예를 들면 폴리에틸렌 소성중합체(plastomer)는 0.85 내지 0.91 g/㎤의 범위의 밀도를 가질 수 있다. 마찬가지로, "선형 저밀도 폴리에틸렌"("LLDPE")은 0.91 내지 0.940 g/㎤의 범위의 밀도를 가질 수 있고; "저밀도 폴리에틸렌"("LDPE")은 0.910 내지 0.940 g/㎤의 범위의 밀도를 가질 수 있고; "고밀도 폴리에틸렌"("HDPE")은 0.940 내지 0.960 g/㎤의 범위의 밀도를 가질 수 있다.
사용된 중합체에 상관없이, 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체의 양은 전형적으로 필름의 약 30 중량% 이상, 어떤 실시양태에서는 약 50 중량% 이상, 어떤 실시양태에서는 약 80 중량% 이상이다. 중합체의 블렌드가 사용되는 경우, 반-결정질 폴리올레핀은 블렌드의 약 50 내지 약 99 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 60 내지 약 98 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 65 내지 약 96 중량%를 구성할 수 있다. 물론 기타 탄성중합체성 및/또는 비-탄성중합체성 중합체도 필름에서 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.
중합체 외에도, 본 발명의 탄성 필름은 해당 분야에 공지된 바와 같은 기타 첨가제, 예를 들면 용융 안정화제, 가공 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 산화방지제, 열 노화 안정화제, 증백제, 블로킹 방지제, 결합제, 점착부여제, 점도 개질제 등을 함유할 수도 있다. 적합한 점도 개질제는 예를 들면 폴리에틸렌 왁스(예를 들면 이스트만 케미칼(Eastman Chemical)의 에폴렌(EPOLENE, 등록상표) C-10)를 포함할 수 있다. 아인산염 안정화제(예를 들면 미국 뉴욕주 테리타운 소재의 시바 스페셜티 케미칼즈(Ciba Specialty Chemicals)에서 입수가능한 이르가포스(IRGAFOS) 및 미국 오하이오주 도버 소재의 도버 케미칼 코포레이션(Dover Chemical Corp.)에서 입수가능한 도버포스(DOVERPHOS))가 예시적인 용융 안정화제이다. 또한, 장애 아민 안정화제(예를 들면 시바 스페셜티 케미칼즈에서 입수가능한 키마소르브(CHIMASSORB))가 예시적인 열 및 광 안정화제이다. 또한, 장애 페놀은 통상적으로 필름의 제조에서 산화방지제로서 사용된다. 몇몇 적합한 장애 페놀은 시바 스페셜티 케미칼즈에서 "이르가녹스(Irganox, 등록상표)"라는 상표명으로 입수가능한 것들, 예를 들면 이르가녹스 1076, 1010 또는 E 201을 포함한다. 더욱이, 결합제를 필름에 첨가하여, 필름이 추가의 재료(예를 들면 부직포)에 결합하는 것을 용이하게 할 수도 있다. 첨가제가 사용되는 경우, 이러한 첨가제(예를 들면 점착부여제, 산화방지제, 안정화제 등)는 각각 필름의 약 0.001 내지 약 25 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 0.005 내지 약 20 중량%, 어떤 실시양태에서는 0.01 내지 약 15 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
본 발명의 탄성 필름은 단층 또는 다층일 수 있다. 층들을 공압출시키거나 압출 코팅하거나 임의의 통상적인 적층 공정을 사용하여, 다층 필름을 제조할 수 있다. 이러한 다층 필름은 통상적으로 하나 이상의 기저층 및 하나 이상의 표피층을 함유하지만 요망되는 임의의 개수의 층들을 함유할 수 있다. 예를 들면, 다층 필름은 기저층 및 하나 이상의 표피층으로부터 형성될 수 있는데, 여기서 기저층은 본 발명에 따르는 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체로부터 형성된다. 이러한 실시양태에서, 표피층은 임의의 필름-형성 중합체로부터 형성될 수 있다. 요망된다면, 표피층은, 이러한 층을 필름을 부직포에 열결합시키기 위한 열밀봉결합 층으로서 보다 적합하게 만드는, 보다 연성인, 보다 낮은 온도에서 용융되는 중합체 또는 중합체 블렌드를 함유할 수 있다. 예를 들면, 표피층은 전술된 바와 같이 올레핀 중합체 또는 이것들의 블렌드로부터 형성될 수 있다. 본 발명에서 사용되기에 적합할 수 있는 추가의 필름-형성 중합체는, 단독으로 또는 기타 중합체와의 조합으로, 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 노르말 부틸 아크릴레이트, 나일론, 에틸렌 비닐 알콜, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등을 포함한다.
표피층은 오일 또는 기타 피부 관리 조성물에 대해 내성을 가질 필요가 없는 탄성중합체성 중합체를 함유할 수도 있다. 이러한 실시양태에서, 심지어는 표피층이 부정적인 영향을 받을 경우에서 조차도 복합재의 일체성을 유지하기 위해 내유성인 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체로부터 기저층을 형성할 수 있다. 표피층의 탄성중합체성 중합체가 사용되는 경우, 표피층의 탄성중합체성 중합체는 임의의 열가소성 탄성중합체성 중합체, 예를 들면 탄성중합체성 폴리에스테르, 탄성중합체성 폴리우레탄, 탄성중합체성 폴리아미드, 탄성중합체성 블록 공중합체, 탄성중합체성 폴리올레핀 등을 포함할 수 있다. 표피층의 두께는 일반적으로 필름의 탄성중합체 성질을 실질적으로 손상시키지 않는 것으로 선택된다. 이 때문에, 각각의 표피층은 개별적으로 필름의 총 두께의 약 0.5 내지 약 15 %, 어떤 실시양태에서는 필름의 총 두께의 약 1 내지 약 10 %를 구성할 수 있다. 예를 들면, 각각의 표피층은 약 0.1 내지 10 마이크로미터, 어떤 실시양태에서는 약 0.5 내지 약 5 마이크로미터, 어떤 실시양태에서는 약 1 내지 약 2.5 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다. 마찬가지로, 기저층은 약 1 내지 약 40 마이크로미터, 어떤 실시양태에서는 약 2 내지 약 25 마이크로미터, 어떤 실시양태에서는 약 5 내지 약 20 마이크로미터의 두께를 가질 수 있다.
결과물인 필름의 성질은 일반적으로 요망되는 대로 다양할 수 있다. 예를 들면, 임의의 신장 전에, 필름은 전형적으로 약 100 그램/제곱미터 이하, 어떤 실시양태에서는 약 50 내지 약 75 그램/제곱미터의 기본중량을 갖는다. 신장 시, 필름은 약 60 그램/제곱미터 이하, 어떤 실시양태에서는 약 15 내지 약 35 그램/제곱미터의 기본중량을 가질 수 있다. 신장된 필름은 약 1 내지 약 100 마이크로미터, 어떤 실시양태에서는 약 10 내지 약 80 마이크로미터, 어떤 실시양태에서는 약 20 내지 약 60 마이크로미터의 총 두께를 가질 수도 있다.
II. 부직포 재료
부직포 재료는 일반적으로 본 발명에서 마찰계수를 감소시키고 복합재 표면의 천과 유사한 감촉을 향상시키는데 사용된다. 부직포 재료의 형성에 사용되는 예시적인 중합체는 예를 들면 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예를 들면 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴성 수지, 예를 들면 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예를 들면 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 폴리우레탄; 폴리락트산; 이것들의 공중합체; 등을 포함할 수 있다. 요망된다면, 생분해성 중합체, 예를 들면 전술된 바와 같은 것이 사용될 수도 있다. 셀룰로스성 에스테르; 셀룰로스성 에테르; 셀룰로스성 니트레이트; 셀룰로스성 아세테이트; 셀룰로스성 아세테이트 부티레이트; 에틸 셀룰로스; 재생 셀룰로스, 예를 들면 비스코스, 레이온 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아닌 합성 또는 천연 셀룰로스성 중합체가 사용될 수도 있다. 중합체는 기타 첨가제, 예를 들면 섬유에 요망되는 성질을 부여하는 가공 보조제 또는 처리 조성물, 잔여량의 용매, 안료, 착색제 등을 함유할 수도 있다는 것을 알아야 한다.
일성분 및/또는 다성분 섬유를 사용하여 부직포 재료를 형성할 수 있다. 일성분 섬유는 일반적으로 단일 압출기로부터 압출된 중합체 또는 중합체들의 블렌드로부터 형성된다. 다성분 섬유는 일반적으로 개별 압출기로부터 압출된 둘 이상의 중합체(예를 들면 이성분 섬유)로부터 형성된다. 중합체는 섬유의 횡단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 배치된 불연속적인 대역에 배열될 수 있다. 성분은 임의의 요망되는 구조, 예를 들면 시이드-코어(sheath-core), 사이드-바이-사이드(side-by-side), 파이, 아일랜드-인-더-씨(island-in-the-sea), 쓰리 아일랜드(three island), 불스 아이(bull's eye), 또는 해당 분야에 공지된 다양한 기타 배열로 배열될 수 있다. 다성분 섬유를 형성하는 다양한 방법이, 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,789,592 호(Taniquchi 등), 미국특허 제 5,336,552 호(Strack 등), 제 5,108,820 호(Kaneko 등), 제 4,795,668 호(Kruege 등), 제 5,382,400 호(Pike 등), 제 5,336,552 호(Strack 등) 및 제 6,200,669 호(Marmon 등)에 기술되어 있다. 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,277,976 호(Hogle 등), 제 5,162,074 호(Hills), 제 5,466,410 호(Hills), 제 5,069,970 호(Largman 등) 및 제 5,057,368 호(Largman 등)에 기술된 바와 같이, 다양한 불규칙적 형상을 갖는 다성분 섬유를 형성할 수도 있다.
중합체들의 임의의 조합이 사용될 수 있지만, 다성분 섬유의 중합체는 전형적으로 상이한 유리전이온도 또는 융점을 갖는 열가소성 재료로부터 제조되는데, 여기서 제 1 성분(예를 들면 시이드)는 제 2 성분(예를 들면 코어)보다 낮은 온도에서 용융된다. 다성분 섬유의 제 1 중합체 성분이 연화 또는 용융되면, 다성분 섬유가, 냉각 시 섬유상 구조를 안정화시키는 점착성 골격 구조를 형성하게 된다. 예를 들면, 다성분 섬유는 약 20 내지 약 80 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 40 내지 약 60 중량%의 저-융점 중합체를 가질 수 있다. 또한, 다성분 섬유는 약 80 내지 약 20 중량%, 어떤 실시양태에서는 약 60 내지 약 40 중량%의 고-융점 중합체를 가질 수 있다. 공지된 시이드-코어 이성분 섬유의 몇몇 예는 미국 노스캐롤라이나주 샤를롯 소재의 코사 인코포레이티드(KoSa Inc.)에서 T-255 및 T-256(이것들은 둘 다 폴리올레핀 시이드를 사용함) 또는 T-254(저-융점 코폴리에스테르 시이드를 가짐)이라는 상표로서 입수가능한 것이다. 사용될 수 있는 기타 공지된 이성분 섬유는 일본 모리야마 소재의 치소 코포레이션(Chisso Corporation) 또는 미국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 파이버비젼스 엘엘씨(Fibervisions LLC)에서 입수가능한 것을 포함한다.
임의의 요망되는 길이를 갖는 섬유, 예를 들면 스테이플 섬유, 연속 섬유 등이 사용될 수 있다. 예를 들면, 한 특정 실시양태에서, 약 1 내지 약 150 밀리미터, 어떤 실시양태에서는 약 5 내지 약 50 밀리미터, 어떤 실시양태에서는 약 10 내지 약 40 밀리미터, 어떤 실시양태에서는 약 10 내지 약 25 밀리미터의 범위의 섬유 길이를 갖는 스테이플 섬유가 사용될 수 있다. 필수적인 것은 아니지만, 카딩 기술을 사용하여 해당 분야에 잘 공지되어 있는 바와 같은 스테이플 섬유로써 섬유상 층을 형성할 수 있다. 예를 들면 섬유의 베일을, 섬유들을 분리시키는 피커(picker) 내에 넣음으로써, 섬유들을 카디드 포로 만들 수 있다. 이어서, 섬유들을 코우밍 또는 카딩 장치를 통해 보내면, 이러한 장치는 섬유들을 추가로 분리하고 기계방향으로 정렬시켜 기계방향-배향된 섬유상 부직포를 형성한다. 이어서 카디드 포를 공지된 기술을 사용하여 결합시킴으로써 본디드 카디드 부직포를 형성할 수 있다.
요망된다면, 부직 복합재를 형성하는데 사용되는 부직포 재료는 다층 구조를 가질 수 있다. 적합한 다층 재료는 예를 들면 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 라미네이트 및 스펀본드/멜트블로운(SM) 라미네이트를 포함할 수 있다. 적합한 SMS 라미네이트의 다양한 예가, 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 4,041,203 호(Brock 등); 제 5,213,881 호(Timmons 등); 제 5,464,688 호(Timmons 등); 제 4,374,888 호(Bornslaeger); 제 5,169,706 호(Collier 등); 및 제 4,766,029 호(Brock 등)에 기술되어 있다. 또한, 상업적으로 입수가능한 SMS 라미네이트는 킴벌리-클라크 코포레이션(Kimberly-Clark Corporation)에서 스펀가드(Spunguard, 등록상표) 및 이볼루션(Evolution, 등록상표)이라는 상표로서 입수될 수 있다.
다층 구조물의 또다른 예는 다중 스핀 뱅크(spin bank) 기기에서 제조된 스펀본드 포인데, 여기서 스핀 뱅크는 섬유를 이전의 스핀 뱅크로부터 침착된 섬유의 층에 침착시킨다. 이러한 개별 스펀본드 부직포는 다층 구조를 갖는 것으로 생각될 수도 있다. 이러한 경우, 부직포 내의 침착된 섬유의 다양한 층들은 동일할 수 있거나, 기본중량, 및/또는 조성, 유형, 크기, 권축 수준, 및/또는 제조된 섬유의 형상에 있어서 상이할 수 있다. 또다른 예로서, 단일 부직포는, 서로 결합되어 부직포를 형성한, 스펀본드 포, 카디드 포 등의 개별적으로 제조된 둘 이상의 층으로서 제공될 수 있다. 이러한 개별적으로 제조된 층들은 상기에서 논의된 바와 같이 제조 방법, 기본중량, 조성 및 섬유에 있어서 상이할 수 있다.
부직포 재료는 이것이 복합재로서 여겨지도록 추가의 섬유상 성분을 함유할 수도 있다. 예를 들면, 부직포는 해당 분야에 공지된 임의의 다양한 얽힘 기술(예를 들면 수압, 공기, 기계적 등)에 의해 또다른 섬유상 성분과 얽혀질 수 있다. 한 실시양태에서, 부직포는 수압 얽힘에 의해 셀룰로스성 섬유와 일체가 되게 얽혀진다. 전형적인 수압 얽힘 공정에서는 고압 수-제트 스트림을 사용하여 섬유를 얽히게 함으로써 고도로 얽혀진 일체형 섬유상 구조물, 예를 들면 부직포를 형성한다. 스테이플 길이의 섬유와 연속 섬유의 수압-얽힘 부직포는 예를 들면 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 3,494,821 호(Evans) 및 제 4,144,370 호(Boulton)에 개시되어 있다. 연속 섬유 부직포와 펄프층의 수압-얽힘 복합 부직포는 예를 들면 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,284,703 호(Everhart 등) 및 제 6,315,864 호(Anderson 등)에 개시되어 있다. 복합재의 섬유상 성분은 결과물인 기재를 임의의 요망되는 양으로 함유할 수 있다. 섬유상 성분은 약 50 중량% 초과의 복합재, 어떤 실시양태에서는 약 60 내지 약 90 중량%의 복합재를 함유할 수 있다. 마찬가지로, 부직포는 약 50 중량% 미만의 복합재, 어떤 실시양태에서는 약 10 내지 약 40 중량%의 복합재를 함유할 수 있다.
필수적인 것은 아니지만, 부직포 재료는 본 발명의 필름에 라미네이팅되기 전에 하나 이상의 방향으로 네킹될 수 있다. 적합한 네킹 기술은 미국특허 제 5,336,545 호, 제 5,226,992 호, 제 4,981,747 호 및 제 4,965,122 호(Morman) 뿐만 아니라 미국특허출원공개 제 2004/0121687 호(Morman 등)에 기술되어 있다. 또다르게는, 부직포는 필름에 라미네이팅되기 전에 하나 이상의 방향으로 비교적 비연장성인 채로 있을 수 있다. 이러한 실시양태에서, 부직포는 필름에 라미네이팅된 후에 임의로 하나 이상의 방향으로 신장될 수 있다.
부직포 재료의 기본중량은 일반적으로 다양할 수 있는데, 예를 들면 약 5 내지 120 그램/제곱미터("gsm"), 어떤 실시양태에서는 약 10 내지 약 70 gsm, 어떤 실시양태에서는 약 15 내지 약 35 gsm일 수 있다. 다중 부직포 재료의 경우, 이러한 재료는 동일하거나 상이한 기본중량을 가질 수 있다.
III. 라미네이팅 기술
본 발명에서는 일반적으로 열결합 기술을 사용하여 탄성 필름을 부직포 재료에 라미네이팅시킨다. 그 무엇보다도, 이를 통해서 오일의 존재하에서 약화되거나 내유성이지만 값이 비싼 접착제의 필요성이 최소화된다. 다양한 열결합 기술이 본 발명에서 사용될 수 있다. 예를 들면 열점결합에서는 전형적으로 두 개의 롤(이것들 중 하나 이상은 패턴화됨) 사이에서 형성된 닙을 사용한다. 한 편으로, 초음파 결합에서는 전형적으로 음파식 호른과 패턴화롤 사이에서 형성된 닙을 사용한다.
특정 기술과는 상관없이, 열결합은 일반적으로 다수의 돌출된 결합 요소를 함유하는 패턴화롤을 사용함을 포함한다. 결합 요소의 패턴은 일반적으로, 복합재가 (통상적인 광학현미경 방법에 의해 결정 시) 약 50 % 미만, 어떤 실시양태에서는 약 30 % 미만의 총 결합영역을 갖도록 선택된다. 결합 밀도는 전형적으로 약 50 개 결합/제곱인치 초과, 어떤 실시양태에서는 약 75 내지 약 500 개 핀 결합/제곱인치이다. 본 발명에 사용되기에 적합한 결합 패턴은 "S-웨이브(S-weave)" 패턴으로서 공지되어 있고, 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,964,742 호(McCormack 등)에 기술되어 있다. S-웨이브 패턴은 전형적으로 약 50 내지 약 500 개 결합요소/제곱인치, 어떤 실시양태에서는 약 75 내지 약 150 개 결합요소/제곱인치의 결합요소 밀도를 갖는다. 또다른 적합한 결합 패턴은 "리브-니트(rib-knit)" 패턴으로서 공지되어 있고, 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,620,779 호(Levy 등)에 기술되어 있다. 리브-니트 패턴은 전형적으로 약 150 내지 약 400 개 결합요소/제곱인치, 어떤 실시양태에서는 약 200 내지 약 300 개 결합요소/제곱인치의 결합요소 밀도를 갖는다. 또다른 적합한 패턴은 약 200 내지 약 500 개 결합요소/제곱인치, 어떤 실시양태에서는 약 250 내지 약 350 개 결합요소/제곱인치의 결합요소 밀도를 갖는 "와이어-웨이브(wire-weave)" 패턴이다. 본 발명에서 사용될 수 있는 기타 결합 패턴은, 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 3,855,046 호(Hansen 등); 제 5,962,112 호(Haynes 등); 제 6,093,665 호(Sayovitz 등); 제 D375,844 호(Edwards 등); 제 D428,267 호(Romano 등); 및 제 D390,708 호(Brown)에 기술되어 있다.
전술된 바와 같이 열결합을 사용하면 접착제의 사용이 최소화되지만, 일반적으로 탄성 필름 내에서의 개구의 형성을 억제하도록 라미네이팅 조건을 제어한다. 예를 들면 결합온도(예를 들면 가열된 롤의 온도)는 전형적으로, 결합 요소에 인접한 영역에서 필름의 탄성중합체성 중합체를 용융 및/또는 연화시키기에 충분히 높지만 탄성 필름의 상당 부분이 라미네이팅 동안에 찢어지거나 구멍을 형성할 정도로 높지는 않다. 예를 들면, 하나 이상의 롤을 약 40 내지 약 120 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 55 내지 약 110 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 60 내지 약 90 ℃의 표면 온도로 가열할 수 있다. 일단 탄성중합체성 중합체가 연화되고 나면, 이것은 유동해서 부직포 재료에 융합됨으로써, 일체형 부직 복합재를 형성할 수 있다. 열결합 동안에 롤에 의해 발휘된 압력("닙 압력")은 중합체를 융합시키기에 충분히 높지만 필름이 찢어지게 할 정도로 높지 않을 수 있다. 예를 들면, 닙 압력은 약 5 내지 약 100 파운드/선형 인치, 어떤 실시양태에서는 약 10 내지 약 75 파운드/선형 인치, 어떤 실시양태에서는 약 15 내지 약 50 파운드/선형 인치의 범위일 수 있다. 물론, 재료의 체류 시간은 사용된 특정 결합 변수에 영향을 미칠 수 있다.
필수적인 것은 아니지만, 탄성 필름과 부직포 재료를 때로는 재료들의 열결합 전에 "예비-결합"시킬 수 있다. 예를 들면, 재료를 두 개의 롤(이것들은 둘 다 전형적으로 패턴화되어 있지 않음, 즉 평활면을 가짐) 사이에서 형성된 닙을 통해 통과시킬 수 있다. 이렇게 하여, 적은 양의 압력을 재료 상에 가함으로써, 열 라미네이팅 전에 재료들을 서로 약하게 결합시킨다. 이론에 의해 제한되려는 것은 아니지만, 본 발명의 발명자들은 이러한 약하게 결합된 재료들은 전혀 결합되지 않은 재료들보다 패턴화 결합 동안에 개구를 형성하는 경향이 덜할 것이라고 생각한다. 예를 들면, 닙 압력은 약 0.1 내지 약 20 파운드/선형 인치, 어떤 실시양태에서는 약 1 내지 약 15 파운드/선형 인치, 어떤 실시양태에서는 약 2 내지 약 10 파운드/선형 인치의 범위일 수 있다. 결합 온도는 탄성중합체성 중합체를 연화시키는 것으로 선택될 수 있지만, 통상적으로 중합체가 주로 그것이 가진 점착성을 통해 부직포 재료에 접착되는 것이 요망된다. 예를 들면, 하나 이상의 롤은 약 15 내지 약 60 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 20 내지 약 50 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 25 내지 약 40 ℃의 표면 온도를 가질 수 있다.
개구의 형성을 억제하도록 제어될 수 있는 또다른 변수는 라미네이팅 동안의 필름 상의 긴장도이다. 필름의 긴장도가 특정한 정도로 증가하면, 필름이 열 및/또는 압력에 노출됨에 따라 개구가 필름 내에 형성되는 경향이 더 커진다. 개구의 형성을 회피하는 한편, 그럼에도 불구하고 필름이 상이한 회전 속도로 회전하는 롤에 의해 신장됨으로써, 시트가 요망되는 신장비로 기계방향으로 신장된다. 예를 들면, 라미네이팅 동안의 요망되는 필름 내 긴장도를 달성하기 위해, 약 4.0 이하, 어떤 실시양태에서는 약 3.5 이하, 어떤 실시양태에서는 약 1.0 내지 약 2.5의 신장비가 사용된다. 필름의 최종 길이를 그것의 원래 길이로 나눔으로써 신장비를 결정할 수 있다. 신장비는, 라미네이팅 동안의 필름의 선형 속도(예를 들면 닙롤의 속도)를 필름 형성 시의 선형 속도(예를 들면 캐스팅롤 또는 블로운 닙롤의 속도)로 나눔으로써 결정될 수 있는 연신비와 거의 동일할 수도 있다.
필름의 신장 방식은 중요하지 않다. 따라서, 예를 들면, 라미네이팅 동안에 필름을 전술된 바와 같은 특정한 정도로 신장시킬 수 있다. 또한, (라미네이팅 전에) 예를 들면 전술된 바와 같이 탄성 필름을 부직포 재료에 예비-결합시키는 동안에, 필름을 "예비-신장"시킬 수도 있다. "예비-신장" 작업 동안에 배향 온도 프로필은 일반적으로 필름 내의 하나 이상의 중합체의 융점보다 낮지만 조성물이 연신 또는 신장될 수 있도록 하기에 충분히 높다. 예를 들면, 필름을 약 10 내지 약 50 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 15 내지 약 40 ℃, 어떤 실시양태에서는 약 20 내지 약 40 ℃의 온도로 신장시킬 수 있다. "예비-신장" 시, 라미네이팅 동안의 신장도를 요망되는 긴장도로 증가시키거나 유지하거나 감소(수축)시킬 수 있다.
본 발명의 다양한 실시양태가 지금부터 보다 상세하게 기술될 것이다. 물론, 하기에 제공된 설명은 단지 예시를 위한 것일 뿐이며, 기타 방법이 본 발명에 의해 고려된다는 것을 이해해야 한다. 예를 들면 도 1을 보자면, 탄성 필름 및 부직포 재료로부터 복합재를 형성하는 방법의 한 실시양태가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 필름의 원료(예를 들면 탄성중합체성 중합체)를 서로 건조 혼합하여(즉 용매를 사용하지 않음) 압출 장치(40)의 호퍼(도시되지 않음)에 첨가할 수 있다. 또다르게는 원료를 용매와 블렌딩할 수 있다. 호퍼에서, 재료를 용융 상태에서 분산 혼합하고 임의의 공지된 기술, 예를 들면 밴버리(Banbury) 혼합기, 파렐(Farrel) 연속식 혼합기, 일축 압출기, 이축 압출기 등을 사용하는 회분식 및/또는 연속식 컴파운딩 기술을 사용하여 컴파운딩한다.
블로우잉, 캐스팅, 플랫 다이 압출 등을 포함하는 임의의 공지된 기술을 사용하여, 컴파운딩된 재료로부터 필름을 형성할 수 있다. 한 특정 실시양태에서는, 기체(예를 들면 공기)를 사용하여 압출된 중합체 블렌드의 기포를 환상 다이를 통해 팽창시키는 블로운 공정을 사용하여 필름을 형성할 수 있다. 이어서 기포를 붕괴시키고 플랫 필름 형태로 수집한다. 블로운 필름의 제조 공정은, 예를 들면 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 3,354,506 호(Raley); 제 3,650,649 호(Schippers); 및 제 3,801,429 호(Schrenk 등) 뿐만 아니라, 미국특허출원공개 제 2005/0245162 호(McCormack 등) 및 제 2003/0068951 호(Boggs 등)에 기술되어 있다. 예를 들면, 도 1의 특정 실시양태에서는, 컴파운딩된 재료(도시되지 않음)를 압출 장치(40)로 공급한 후, 이것을 닙롤(42) 내로 블로우잉시켜, 단층 전구체 탄성 필름(10)을 형성한다. 롤(42)을, 전구체 탄성 필름(10)이 형성되는 동안 이것을 응고시키고 급냉시키기에 충분한 온도, 예를 들면 약 20 내지 60 ℃로 유지할 수 있다. 전형적으로, 결과물인 전구체 탄성 필름은 물론 가공의 결과로 작은 절단부를 가질 수 있지만, 일반적으로 개구를 갖지 않는다.
부직포를 탄성 필름(10)에 라미네이팅시킬 수도 있다. 예를 들면, 부직포(30)를 도 1에 도시된 바와 같이 단순히 공급롤(22)로부터 풀 수 있다. 또다르게는, 예를 들면 한 쌍의 방사구금으로부터 중합체 필라멘트를 컨베이어 어셈블리 상에 분배함으로써, 부직포를 인-라인으로 형성할 수 있다. 도 1에서는, 포(30)를 한 쌍의 닙 롤러(56)를 사용하여 압축시켜 필라멘트간 결합을 형성한다. 압축 후, 부직포(30)를 탄성 필름(10)에 라미네이팅시키기 위해 롤들(58) 사이에서 형성된 닙으로 보낸다. 다양한 기술을 사용하여 탄성 필름(10)을 부직포(30)에 결합시킬 수 있다. 반드시 필수적인 것은 아니지만, 공급롤(62)로부터 나와서 닙롤러(56a)를 통과하는 제 2 재료(30a)를 탄성 필름(10)에 라미네이팅시킬 수도 있다. 제 2 재료(30a)는 제 2 부직포 재료, 필름 등일 수 있다.
도 1을 보자면, 탄성 필름(10)과 부직포 재료(30 및 30a)를 한 세트의 예비-결합롤(46) 사이에 형성된 닙으로 보낸다. 두 롤들(46)은, 탄성 필름(10)과 부직 재료(30 및 30a)를 약하게 결합시키는 평활면을 갖는다. 이러한 특정 실시양태에서, 롤(46)은 닙롤(42) 보다 더 빠른 속도로 움직이므로, 탄성 필름(10)은 기계방향으로 신장되고 얇아진다. 두 롤들(46)이 도 1에 도시되었지만, 요망되는 신장 수준 및 각 롤들 사이에서의 신장도에 따라서, 롤의 개수는 보다 크거나 보다 작을 수 있다는 것을 이해해야 한다. 필름을 단일 또는 다중 개별 신장 작업에서 신장시킬 수 있다. 또다르게는, 통상적인 필름-배향 장치 또는 기계방향 배향기("MDO"), 예를 들면 미국 로드아일랜드주 프로비던스 소재의 마샬 앤드 윌리엄즈 캄파니(Marshall and Williams, Co.)에서 상업적으로 입수가능한 것을 사용하여, 탄성 필름을 신장시킬 수도 있다.
어떤 경우에서도, 열결합 기술을 사용하여 재료를 탄성 필름에 라미네이팅시킨다. 예를 들면, 도 1에서, 재료(30 및 30a)를 탄성 필름(10)에 라미네이팅시키기 위해 롤들(58) 사이에 형성된 닙으로 보낸다. 롤들(58) 중 하나 또는 둘 다는 다수의 돌출된 결합 요소를 함유할 수 있고/있거나 가열될 수 있다. 바람직하게는, 롤(58)은, 롤(57)보다 더 느린 속도, 또는 예비-결합된 라미네이트(57a)가 탄성 필름(10)의 긴장으로 인해 수축하게 허용하는 온도 이상에서 회전한다. 라미네이팅 시, 탄성 필름(10)은 다수의 개별적인 결합 부위에서 부직포 재료(30 및 30a)에 열융합된다. 즉, 필름(10)의 탄성중합체성 중합체는 연화 및/또는 용융되므로, 이것들은 부직포 재료(30 및 30a)의 섬유들을 물리적으로 가둘 수 있다. 물론, 탄성 필름(10)은 라미네이팅 시 섬유에 추가로 접착되도록 특정 점착도를 가질 수 있다.
결과물인 복합재(32)를 권취롤(60) 상에 감아서 저장할 수 있다. 임의로, 예를 들면 하나 이상의 신장롤(46)의 속도와 동일한 롤(60)의 선형 속도를 사용하여 복합재(32)를 긴장 상태로 유지한다. 그러나 더욱 바람직하게는, 복합재(32)를 권취롤(60) 상에 감기 전에, 복합재(32)가 약간 수축되게 허용한다. 이를 보다 느린 롤(60)의 선형 속도를 사용하여 달성할 수 있다. 탄성 필름(10)이 라미네이팅 전에 잡아당겨질 때, 이것은 원래의 기계방향 길이를 향해 수축하여 기계방향으로 더 짧아짐으로써, 복합재 내에서 좌굴되거나 주름을 형성할 것이다. 따라서 결과물인 탄성 복합재는, 포 내의 주름 또는 좌굴이 다시 잡아당겨져 평평하게 되고 탄성 필름(10)이 연신되는 것을 허용하는 정도로 기계방향으로 연장가능하게 된다.
도 1에는 도시되지 않았지만, 해당 분야에 공지된 다양한 추가적인 잠재적 가공 및/또는 후가공 단계, 예를 들면 슬리팅, 처리, 그래픽 인쇄 등을, 본 발명의 개념 및 범주에서 벗어나지 않게 수행할 수 있다. 예를 들면, 연장성을 향상시키기 위해 복합재를 임의로 기계적으로 기계횡방향 및/또는 기계방향으로 신장시킬 수 있다. 한 실시양태에서, 복합재를, CD 및/또는 MD 방향으로 홈이 있는 둘 이상의 롤을 통해 통과시킬 수 있다. 이러한 홈이 있는 위성/앤빌 롤 배열물은 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허출원공개 제 2004/0110442 호(Rhim 등) 및 제 2006/0151914 호(Gerndt 등)에 기술되어 있다. 예를 들면, 라미네이트를, CD 및/또는 MD 방향으로 홈이 있는 둘 이상의 롤을 통해 통과시킬 수 있다. 홈이 있는 롤은 강철 또는 기타 경질 재료(예를 들면 경질 고무)로 구성될 수 있다. 요망된다면, 점증적 신장 직전 또는 동안에, 열을 복합재에 가함으로써, 복합재로 하여금 다소 이완되고 쉽게 연장되게 할 수 있다. 해당 분야에 공지된 임의의 적합한 방법, 예를 들면 가열된 공기, 적외선 가열기 또는 가열된 닙롤을 사용하거나, 라미네이트를 하나 이상의 가열된 롤 또는 스팀 캐니스터 주위에 부분적으로 감싸는 방법 등을 사용하여, 열을 가할 수 있다. 열을 홈이 있는 롤 자체에 가할 수도 있다. 기타 홈이 있는 롤 배열물, 예를 들면 서로 매우 인접하게 위치한, 홈이 있는 두 개의 롤이 마찬가지로 적합하다는 것도 이해해야 한다.
홈이 있는 롤 외에도, 기타 기술을 사용하여 복합재를 하나 이상의 방향으로 기계적으로 신장시킬 수도 있다. 예를 들면, 복합재를 신장시키는 텐터 프레임을 통해 복합재를 통과시킬 수 있다. 이러한 텐터 프레임은 해당 분야에 잘 공지되어 있고, 예를 들면 미국특허출원공개 제 2004/0121687 호(Morman 등)에 기술되어 있다. 복합재는 네킹될 수도 있다. 적합한 네킹 기술은, 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 미국특허 제 5,336,545 호, 제 5,226,992 호, 제 4,981,747 호 및 제 4,965,122 호(Morman) 뿐만 아니라, 미국특허출원공개 제 2004/0121687 호(Morman 등)에 기술되어 있다.
본 발명의 결과로, 다양한 이점을 갖는 탄성 복합재를 형성할 수 있다. 전술된 바와 같이, 예를 들면, 탄성 필름은 오일(예를 들면 광유)에 대해 내성을 가지므로, 사용 중에 우수한 신장성 및 회복성을 유지할 수 있다. 더욱이, 개별 부직포 재료는 액체-투과성일 수 있지만, 복합재는 전체적으로는 일반적으로 액체-불투과성인 것으로 여겨진다. 따라서, 복합재는 오일 또는 기타 액체(유성, 수성 등)에 대해 차단벽으로서 작용할 수 있으므로, 복합재에 도포된 조성물의 누출을 최소화할 수 있다. 탄성 복합재의 액체-불투과성은 주로 탄성 필름 내의 개구의 부재에 기인한다. 즉, 탄성 필름은 전형적으로 액체가 그것을 통해 흐르는 것을 허용하기에 충분한 크기의 개구를 갖지 않는다. 예를 들면, 필름은 일반적으로, 약 100 마이크로미터 이상, 어떤 실시양태에서는 약 50 마이크로미터 이상, 어떤 실시양태에서는 약 10 마이크로미터 이상의 크기(최대 치수)를 갖는 개구를 갖지 않을 수 있다. "액체-불투과성" 재료는, 후술되는 바와 같이 실질적으로 (합성 혈액 대신에 광유를 사용한다는 것을 제외하고는) ASTM F 1670-03에 따라 수행되는 광유 침투 시험에 합격한 임의의 재료일 수 있다. 본 발명의 탄성 복합재는 액체-불투과성 외에도 비교적 증기-불투과성이기도 하다. 즉, 복합재는 약 1 ft3/min 이하, 어떤 실시양태에서는 약 0.5 ft/min 이하, 어떤 실시양태에서는 0.1 ft3/min 이하의 "프라지어(Frazier) 투과도"를 가질 수 있다. 프라지어 투과도를, 주위 조건에서, 샘플을 가로질러 흐르는 물 0.5 인치의 공기압차(125 Pa)를 사용하여, 표준 단위로서, 재료를 가로질러 흐르는 공기 유속(세제곱피트/분)/재료 면적(제곱피트)으로서 측정한다.
본 발명의 탄성 복합재의 기계적 성질과 탄성중합체성 성질과 차단성의 독특한 조합으로 인해, 본 발명의 탄성 복합재는 다양한 제품에서 사용될 수 있다. 예를 들면, 탄성 복합재를 사용하여, 사용자가 자신의 신체의 일부(예를 들면 손가락, 발가락, 손, 발, 손목, 팔뚝 등)를 내부에 삽입할 수 있는 피부 관리 제품을 형성할 수 있다. 또다르게는, 제품을 단순히 피부 위에 놓거나 그 주위를 감쌀 수 있다. 피부 관리 제품은 피부 관리 조성물을 피부에 전달하고/하거나 피부로부터 이동할 수 있는 액체(예를 들면 물)의 양을 줄이거나 감소시킴으로써 수화 또는 보습을 최적화할 수 있다. 여하튼, 탄성 복합재는 전체 피부 관리 제품 또는 단순히 제품의 일부를 형성할 수 있다. 예를 들면, 제품은 하나 이상의 기재, 예를 들면 직물, 부직물, 편직물, 필름, 발포체, 탄성 재료 등에 결합된 탄성 복합재를 포함할 수 있다. 요망된다면, 다수의 탄성 복합재들을 서로 결합시켜 본 발명에서 사용할 수 있다.
탄성 복합재의 형상 및 크기를 특정 피부 관리 제품에 맞게 조정할 수 있다. 예를 들면, 탄성 복합재를 장갑, 튜브, 소매, 벙어리장갑, 양말, 원형, 직사각형, 정사각형 등의 형상으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 도 2를 보자면, 인간 손의 형상을 갖는 장갑(110)의 한 실시양태가 도시되어 있다. 장갑(110)은 손바닥 영역(110a), 다수의 손가락 부분(110b) 및 엄지손가락 부분(110c)을 갖는다. 이러한 특정 실시양태에서, 장갑(110)은 각각 본 발명에 따라 형성된 제 1 및 제 2 탄성 복합재(120 및 122)를 함유한다. 복합재들(120 및 122)을 바느질한 후에 솔기(136)가 장갑(110)의 내부에 위치하도록 장갑(110)을 뒤집음으로써, 복합재들을 그것의 둘레에 가까운 위치에서 서로 결합시킨다. 물론, 장갑(110)을 뒤집을 필요가 없고, 솔기(136)는 장갑(110)의 외부에 남아있을 수 있다. 또한, 복합재들(120 및 122)을 솔기를 형성하는 방식으로 결합시킬 필요는 없다. 예를 들면, 개별 기재들(120 및 122)의 가장자리들을 서로 인접하게 위치시키고, 초음파 결합, 열결합, 접착 결합 또는 점착 결합시키거나, 테이프를 사용하거나, (예를 들면 적당한 용매를 사용함으로써) 재료들을 서로 융합시키거나, 재료들을 서로 용접시키거나 기타 방법을 사용함으로써, 결합시킬 수 있다. 장갑(110)을 피부 관리 조성물, 예를 들면 피부를 보습 및/또는 수화시키기 위한 피부 관리 조성물의 도포에 사용할 수 있다. 예를 들면, 장갑(110)을 전처리하거나 피부 관리 조성물로써 처리된 손에 착용할 수 있다. 장갑(110)은 본 발명의 탄성 복합재로부터 구성되기 때문에, 장갑(110)은 유성 배합물로부터의 공격에 저항하므로 그것의 탄성을 유지할 것이다.
다양한 피부 관리 조성물이 개인관리용품과 함께 사용될 수 있다. 단지 예를 들자면, 이러한 조성물은 유화제, 계면활성제, 펩티드, 점도 개질제, 천연보습인자, 항미생물 성분, pH 개질제, 효소 억제제/불활성화제, 현탁제, 안료, 염료, 착색제, 완충제, 향료, 항균 성분, 항진균 성분, 약학적 성분, 필름 형성제, 탈취제, 유백제, 아스트린젠트, 용매, 유기 산, 보존제, 약물, 비타민, 알로에베라 등을 포함할 수 있다. 조성물은, 건조한 피부가 보다 정상적인 수분 균형을 회복하는 것을 도와주는 유연제와 같은 특정 첨가제를 포함할 수 있다. 유연제는 블렌딩된 지방과 오일을 피부에 공급하고, 피부를 유연하게 만들고, 각질층 내의 몇몇 균열 및 열극을 회복시키고, 피부 내에 수분을 가두는 보호막을 형성함으로써, 피부 상에서 작용한다. 적합한 유연제는 밀랍, 부틸 스테아레이트, 세르마이드, 세틸 팔미테이트, 유세리트, 이소헥사데칸, 이소프로필 팔미테이트, 이소프로필 미리스테이트, 밍크유, 광유, 견과유, 올레일 알콜, 석유젤리 또는 바셀린, 글리세랄 스테아레이트, 아보카도유, 호호바유, 라놀린(또는 양모 왁스), 라놀린 유도체, 예를 들면 라놀린 알콜, 레티닐 팔미테이트(비타민 A 유도체), 세테아릴 알콜, 스쿠알란, 스쿠알렌, 스테아르산, 스테아릴 알콜, 미리스탈 미리스테이트, 특정 히드로겔 유연제, 다양한 지질, 데실 올레에이트 및 피마자유를 포함할 수 있다.
조성물에 사용되기에 적합할 수 있는 기타 제제는 산화방지제를 포함한다. 산화방지제는 산화 공정을 방지하거나 늦춤으로써, 피부를 조기 노화로부터 보호한다. 본 발명에 사용되는 예시적인 산화방지제는 아스코르브산 에스테르, 비타민 C(아스코르브산), 비타민 E(레시틴), α-글리코실 루틴(AGR, 또는 알파 플라본(Alpha Flavon), 식물성 산화방지제), 및 (유비퀴논이라고도 알려져 있는) 코엔자임 Q10을 포함한다. 본 발명의 실시양태의 사용 동안 피부에 전달될 수 있는 기타 유익한 제제는 킬레이트화제, 예를 들면 EDTA; 흡수/중화제, 예를 들면 카올린, 헥토라이트, 스멕타이트 또는 벤토나이트; 기타 비타민 및 비타민 공급원 및 유도체, 예를 들면 판테놀, 레티닐 팔미테이트, 토코페롤 및 토코페롤 아세테이트; 및 자극완화제, 예를 들면 키틴 및 키토산을 포함한다.
본 발명에서 사용될 수 있는 조성물 내에 존재할 수 있는 유익한 제제의 추가의 예는 피부가 수분을 보유하는 것을 돕거나 연성을 개선하거나 촉감을 향상시키는 피부 컨디셔너를 포함한다. 피부 컨디셔너는 예를 들면 아미노산, 예를 들면 알라닌, 세린 및 글리신; 알란토인, 케라틴 및 메틸 글루코스 디올레에이트; 죽은 피부 세포를 피부 표면으로부터 탈락시킴으로써 작용하는 α-히드록시산, 예를 들면 락트산 및 글리콜산; 보습제(건조한 피부에 물을 첨가하거나 보유시키는 제제), 에키나세아(콘플라워라는 식물의 추출물), 시어 버터 및 특정 실리콘, 예를 들면 시클로메티콘, 디메티콘 및 시메티콘을 포함한다. 본 발명에서 사용되기에 적합할 수 있는 유익한 식물성 제제, 추출물 또는 기타 물질의 또다른 예는 아몬드, 카모마일 추출물, 예를 들면 비스아볼올(피부 자극, 팽창 및 가려움을 완화시킨다고 생각됨), 엘더 플라워, 꿀, 홍화유, 및 엘라스틴(홍화유 및 엘라스틴은 피부 탄력을 유지하는 것을 돕는다고 생각됨)을 포함한다.
착용자의 피부에 임상적으로 유익한 효과를 발휘할 수 있는, 전술된 바와 같은 하나 이상의 제제 외에도, 기타 첨가제가 조성물에 포함될 수 있다. 예를 들면, 실리콘 중합체를 첨가하여 탄성중합체성 기재의 미끄럼 특성을 개선할 수 있다. 가능한 실리콘 중합체는 반응성 실리콘, 비-반응성 실리콘, 또는 반응성 실리콘과 비-반응성 실리콘의 혼합물을 포함한다. 적합한 실리콘은 예를 들면 아미노실리콘, 폴리에테르-개질된 아미노 실리콘, 말단 히드록시기를 갖는 아미노-치환된 실록산, 에폭시 실리콘, 4차 실리콘, 디메티콘, 실리콘 폴리에테르, 폴리에테르 에폭시 실리콘, 실란올 유체, 폴리실록시 리놀레일 피롤리돈 인지질, 및 가능한 실리콘들의 조합을 포함할 수 있다.
조성물을 수용액, 분산액 또는 유화액으로서 제품에 도포할 수 있다. 예를 들면, 한 실시양태에서, 개인 관리 조성물을 마이크로-유화액으로서 기재의 표면에 도포할 수 있다. 마이크로-유화액은 분무 형태로 도포될 수 있는 특히 미세한 입자를 갖는 유화액이다. 마이크로-유화액의 입자크기는 일반적으로 약 1 마이크로미터 미만인 반면, 전형적인 유화액은 약 50 마이크로미터 초과의 입자크기를 나타낸다.
피부 관리 제품 외에도, 본 발명의 탄성 복합재는 기타 용도에서 사용될 수도 있다. 예를 들면, 탄성 복합재는 안전 장갑, 의료용 또는 응급용 가온 장갑 또는 양말, 화장용 장갑 또는 양말, 임신부 복대, 다리 부목, 및 다양한 기타 건강- 또는 위생-관련 제품에 사용될 수 있다. 탄성 복합재는 물 또는 기타 유체를 흡수할 수 있는 흡수제품에서도 사용될 수 있다. 몇몇 흡수제품의 예는 개인 관리 흡수제품, 예를 들면 기저귀, 배변훈련용 팬츠, 흡수성 속옷, 요실금용품, 여성용 위생용품(예를 들면 생리대), 수영복, 아기용 물티슈 등; 의료용 흡수제품, 예를 들면 가멘트, 개창(fenestration) 재료, 언더패드, 침대 패드, 붕대, 흡수성 드레이프, 및 의료용 물티슈; 행주; 의류 등을 포함하지만 이것으로만 제한되는 것은 아니다. 전형적으로, 흡수제품은 실질적으로 액체-불투과성인 층(예를 들면 외부 커버), 액체-투과성 층(예를 들면 신체측 라이너, 서지(surge)층 등) 및 흡수코어를 포함한다. 한 특정 실시양태에서, 본 발명의 탄성 복합재는 탄성 허리부, 다리 커프/가스켓, 신장성 귀, 측부 패널 등을 제공하는데 사용될 수 있다.
본 발명은 하기 실시예와 관련하여 보다 잘 이해될 수 있다.
시험 방법
사이클 시험
부하손(load loss) 및 퍼센트 고정률을 측정하는 사이클 시험 절차를 사용하여 재료를 시험하였다. 특히 100 % 연신율을 사용하는 2-사이클 시험을 사용하였다. 이러한 시험에서, 샘플 크기는 기계횡방향으로 3인치이고 기계방향으로 6인치였다. 손잡이 크기는 너비 3인치였다. 손잡이 간격은 4인치였다. 샘플의 기계방향이 수직 방향이 되도록 샘플을 적재하였다. 약 10 내지 15 그램의 예비부하를 설정하였다. 이 시험에서는 샘플을 20 인치/분의 속도로 100 % 연신율로 잡아당긴 후, (멈추지 않고) 곧이어 20 인치/분의 속도로 0으로 복귀시켰다. 시험 데이터의 결과는 모두 제 1 사이클로부터 유래된다. 테스트웍스(TESTWORKS) 4.07b 소프트웨어(미국 노스캐롤라이나주 캐리 소재의 신테크 코포레이션(Sintech Corp.))를 사용하여 리뉴 MTS 몬구스 박스(Renew MTS mongoose box)(제어기)를 갖는 신테크 코포레이션 일정 연장 속도 시험기 2/S에서 시험을 수행하였다. 시험을 주위 조건에서 수행하였다.
광유 침투 시험
합성 혈액 대신에 광유를 사용한다는 것을 제외하고는, 본원에서 모든 목적을 위해 전문이 참고로 인용된 ASTM F 1670-03에 따라, 광유에 대한 샘플의 차단성을 측정하였다. 이러한 시험에서 사용된 광유는 미국 캘리포니아주 로스앤젤레스 소재의 펜레코(Penreco)로부터 입수가능한 펜레코(등록상표) 페네텍(Peneteck, 등록상표) 라이트 미네랄 오일(Light Mineral Oil) NF였다. 시험에서는, 광유를 챔버에 붓고, 주위 압력에서 5분 동안 샘플과 접촉하게 두었다. 이어서, 2 파운드/제곱인치의 압력차를 1 분 동안 적용하였다. 압력을 주위 조건으로 복귀시키고, 샘플을 추가로 54 분 동안 오일과 접촉한 상태가 되게 두었다. 침투가 언제 일어났는지 또는 일어났는지를 단지 시각적 관찰을 통해 결정하였다. 그 결과를 합격("적합") 또는 불합격으로서 기록하였다. 침투 시험에 합격한 샘플은 ASTM F 1670-03의 표준을 충족시키는 것으로 여겨진다.
실시예 1
탄성 부직 복합재의 형성 능력을 입증하였다. 탄성 필름을 100 중량%의 비스타막스 1100(엑손모빌 케미칼 캄파니)으로부터 형성하였다. 비스타막스 1100은 0.860 그램/세제곱센티미터의 밀도 및 3 그램/10분(230 ℃, 2.16 ㎏)의 용융유속을 갖는 메탈로센-촉진된 프로필렌-에틸렌 소성중합체이다. "킬리온(Killion)" 블로운 필름 라인(미국 코넥티컷주 포카턱 소재의 데이비스-스탠다드(Davis-Standard)로부터 입수가능한 3.8-센티미터 직경의 환상 필름 다이)을 사용하여 블로운 필름을 형성하였다. 구체적으로는, 탄성 중합체를 약 380 ℉(193 ℃)로 가열하고, 30 RPM의 속도 및 3050 파운드/제곱인치의 출구 압력에서 환상 다이를 통해 압출시켰다. 압출된 탄성 필름 조성물을, 주위 온도에서 공기를 공급함으로써, 약 3.5의 블로우 업 비로 블로우잉시켰다. 이어서 필름의 기포를 붕괴닙에서 붕괴시켜, 약 9 인치(약 22.9 센티미터)의 너비 및 약 49 그램/제곱미터의 기본중량을 갖는 전구체 필름 시트를 형성하였다.
형성 시, 블로운 필름을, 약 14 그램/제곱미터의 기본중량을 갖는 두 개의 폴리프로필렌 스펀본드 대향면들 사이에서 열결합시키고 와이어-웨이브 패턴으로 결합시켰다. 스펀본드 대향면을 각각의 공급롤로부터 약 80 피트/분(약 24.4 미터/분)의 속도로 풀고 보조 닙으로 공급하여, 부직포가 전구체 필름 시트의 각각의 표면에 반해 압착되도록 함으로써, 약하게 결합된 삼중 라미네이트 재료("예비-결합" 구조)를 형성하였다. 보조 닙의 롤러를 가열하지 않았다. 이어서, 층들을 이완시키고 앤빌롤과 패턴화롤(S-웨이브) 사이에 공급하였다. 패턴화롤을 185 ℉(85 ℃)의 롤 표면 온도로 가열하였고, 앤빌롤을 180 ℉(82.2 ℃)의 롤 표면 온도로 가열하였으며, 압력은 25 파운드/선형 인치였다. 롤을 50 피트/분의 속도로 작동시켰다. 이어서 결과물인 탄성 복합재를 34 피트/분에서 이완된 상태로 롤에 감았다. 최종 기본중량은 약 123 그램/제곱미터였다.
실시예 2
앤빌/패턴화 롤을 약 29 파운드/선형 인치의 압력에서 작동시키고 권취기 속도가 약 37 피트/분이라는 것을 제외하고는 실시예 1에 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다.
실시예 3
앤빌/패턴화 롤을 약 38 파운드/선형 인치의 압력에서 작동시킨다는 것을 제외하고는 실시예 2에 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다.
실시예 4
앤빌/패턴화 롤을 약 80 피트/분의 속도로 작동시킨다는 것을 제외하고는 실시예 2에 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다.
실시예 5
앤빌/패턴화 롤을 약 25 파운드/선형 인치의 압력에서 작동시킨다는 것을 제외하고는 실시예 4에서 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다. 필름의 기본중량은 53 그램/제곱미터이고, 복합재의 기본중량은 117 그램/제곱미터였다.
실시예 6
앤빌/패턴화 롤을 사용하지 않는다는 것을 제외하고는 실시예 4에서 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다. 필름의 기본중량은 46 그램/제곱미터이고, 복합재의 기본중량은 108 그램/제곱미터였다.
실시예 7
보조 롤러를 사용하지 않는다는 것을 제외하고는 실시예 5에서 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다. 필름의 기본중량은 100 그램/제곱미터이고, 복합재의 기본중량은 172 그램/제곱미터였다.
실시예 8
앤빌/패턴화 롤을 사용하지 않는다는 것을 제외하고는 실시예 4에서 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다.
실시예 9
중합체를 15 RPM의 속도로 환상 다이를 통해 압출시킨다는 것을 제외하고는 실시예 8에서 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다.
실시예 10
탄성 부직 복합재의 형성 능력을 입증하였다. 탄성 필름을 100 중량%의 크라톤(KRATON, 등록상표) MD6673(미국 텍사스주 휴스톤 소재의 크라톤 폴리머즈 엘엘씨(Kraton Polymers, LLC))으로부터 형성하였다. 크라톤 MD6673은 68 중량%의 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체(크라톤 MD6673), 20 중량%의 레갈레즈(REGALREZ, 등록상표) 1126(이스트만 케미칼) 및 12 중량%의 에폴렌(EPOLENE, 등록상표) C-10 폴리에틸렌 왁스(이스트만 케미칼)를 함유한다. "킬리온" 블로운 필름 라인(미국 코넥티컷주 포카턱의 데이비스-스탠다드로부터 입수가능한 3.8-센티미터 직경의 환상 필름 다이)을 사용하여 블로운 필름을 형성하였다. 구체적으로는, 탄성 중합체를 약 380 ℉(193 ℃)로 가열하고, 30 RPM의 속도 및 2250 파운드/제곱인치의 출구 압력에서 환상 다이를 통해 압출시켰다. 압출된 탄성 필름 조성물을, 주위 온도에서 공기를 공급함으로써, 약 3.5의 블로우 업 비로 블로우잉시켰다. 이어서 필름의 기포를 붕괴닙에서 붕괴시켜, 약 9 인치(약 22.9 센티미터)의 너비 및 약 75 그램/제곱미터의 기본중량을 갖는 전구체 필름 시트를 형성하였다.
형성 시, 블로운 필름을, 약 14 그램/제곱미터의 기본중량을 갖는 두 개의 폴리프로필렌 스펀본드 대향면들 사이에서 열결합시키고 와이어-웨이브 패턴으로 결합시켰다. 스펀본드 대향면을 각각의 공급롤로부터 약 80 피트/분(약 24.4 미터/분)의 속도로 풀고 보조 닙으로 공급하여, 부직포가 전구체 필름 시트의 각각의 표면에 반해 압착되도록 함으로써, 약하게 결합된 삼중 라미네이트 재료("예비-결합" 구조)를 형성하였다. 보조 닙의 롤러를 가열하지 않았다. 이어서, 층들을 이완시키고 앤빌롤과 패턴화롤(S-웨이브) 사이에 공급하였다. 패턴화롤을 185 ℉(85 ℃)의 롤 표면 온도로 가열하였고, 앤빌롤을 180 ℉(82.2 ℃)의 롤 표면 온도로 가열하였으며, 압력은 25 파운드/선형 인치였다. 롤을 50 피트/분의 속도로 작동시켰다. 이어서 결과물인 탄성 복합재를 34 피트/분에서 이완된 상태로 롤에 감았다. 최종 기본중량은 약 169 그램/제곱미터였다.
실시예 11
앤빌/패턴화 롤을 약 38 파운드/선형 인치의 압력에서 작동시키고 권취기 속도가 약 37 피트/분이라는 것을 제외하고는 실시예 10에 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다.
실시예 12
앤빌/패턴화 롤을 약 80 피트/분의 속도에서 작동시킨다는 것을 제외하고는 실시예 11에 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다.
실시예 13
앤빌/패턴화 롤을 약 25 파운드/선형 인치의 압력에서 작동시킨다는 것을 제외하고는 실시예 12에서 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다. 필름의 기본중량은 74 그램/제곱미터이고, 복합재의 기본중량은 164 그램/제곱미터였다.
실시예 14
앤빌/패턴화 롤을 사용하지 않는다는 것을 제외하고는 실시예 13에서 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다. 필름의 기본중량은 78 그램/제곱미터이고, 복합재의 기본중량은 174 그램/제곱미터였다.
실시예 15
보조 롤러를 사용하지 않는다는 것을 제외하고는 실시예 13에서 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다. 필름의 기본중량은 119 그램/제곱미터이고, 복합재의 기본중량은 199 그램/제곱미터였다.
실시예 16
보조 롤러를 사용하지 않는다는 것을 제외하고는 실시예 12에서 기술된 바와 같이 탄성 부직 복합재를 형성하였다.
실시예 17
탄성 부직 복합재의 형성 능력을 입증하였다. 탄성 필름을 96 중량%의 비스타막스 1100(엑손모빌 케미칼 캄파니) 및 4 중량%의 SCC11692 안료(스탠드리지 컬러 코포레이션(Standridge Color Corp.))로부터 형성하였다. SCC116921 안료는 폴리프로필렌 및 폴리프로필렌 랜덤 공중합체와 블렌딩된 이산화티타늄을 함유하였다. 중합체 조성물을 435 ℉의 용융온도에서 압출시키고, 약 54 피트/분의 속도로 작동하는 (약 80 ℉의 온도로 설정된) 냉각롤 상에 캐스팅시켰다. 필름의 기본중량은 53 그램/제곱미터였다. 형성 시, 캐스트 필름을, 약 14 그램/제곱미터의 기본중량을 갖는 두 개의 폴리프로필렌 스펀본드 대향면들 사이에서 열결합시키고 와이어-웨이브 패턴으로 결합시켰다. 스펀본드 대향면을 각각의 공급롤로부터 약 80 피트/분(약 24.4 미터/분)의 속도로 풀었다. 이어서, 층들을 이완시키고 앤빌롤과 패턴화롤(S-웨이브) 사이에 공급하였다. 패턴화롤을 260 ℉의 롤 표면 온도로 가열하였고, 앤빌롤을 260 ℉의 롤 표면 온도로 가열하였으며, 압력은 35 파운드/제곱인치였다. 롤을 162 피트/분의 속도로 작동시켰다. 이어서 결과물인 탄성 복합재를 34 피트/분에서 이완된 상태로 롤에 감았다. 최종 기본중량은 약 139 그램/제곱미터였다.
실시예 18
실시예 1, 5 내지 7, 10, 13 내지 15 및 17의 복합재의, 오일 침투에 대한 차단벽으로서 작용하는 능력을, 전술된 바와 같은 방식으로 시험하였다. (탄성 필름 내에 크라톤 MD6673을 함유하는) 샘플 10 및 13 내지 15 만이 오일 침투 시험에 합격하지 못했다. 샘플의 탄성(예를 들면 사이클 시험)을 시험하였다. 그 결과가 하기 표 1 및 표 2에 명시되어 있다.
Figure 112009018291598-pct00001
Figure 112009018291598-pct00002
상기에 명시된 바와 같이, 본 발명의 복합재는 탄성을 나타내었다.
본 발명은 본 발명의 특정 실시양태에 대해서 상세하게 기술되었지만, 해당 분야의 숙련자가 전술된 내용을 숙지한다면, 이러한 실시양태의 대체 실시양태, 변형 실시양태 및 동등한 실시양태를 용이하게 고안할 수 있다는 것을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 청구의 범위 및 이것의 임의의 동등물로서 평가되어야 한다.

Claims (29)

  1. 다수의 개별 결합 부위에서 부직포 재료에 인접하게 위치하고 거기에 열융합된, 0.88 그램/세제곱센티미터 이하의 밀도를 갖는 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체를 포함하는 탄성 필름을 포함하며, 상기 반-결정질 프로필렌-기재의 중합체는 상기 필름의 80 중량% 이상을 구성하는 것이고, 상기 결합 부위는 상기 필름의 표면에 걸쳐 분포되어 있는 것인, 실질적으로 액체-불투과성인 부직 복합재; 및
    상기 부직 복합재의 표면 상에 배치되는 피부 관리 조성물을 포함하는 피부 관리 제품이며,
    상기 탄성 필름은 피부 관리 조성물의 침투에 대한 내성을 갖는 것이고,
    상기 피부 관리 제품은 장갑 또는 양말의 형태를 갖는 것이며,
    상기 피부 관리 조성물 및 부직 복합재는 피부 관리 조성물이 사용자의 손 또는 발과 상호작용하기 위해 피부 관리 제품의 내부를 향하도록 배치되는 것인,
    사용자의 손 또는 발을 받아들이도록 구성된 내부를 갖는, 피부 관리 제품.
  2. 제 1 항에 있어서, 프로필렌-기재의 중합체가 프로필렌과 α-올레핀의 공중합체인 피부 관리 제품.
  3. 제 2 항에 있어서, α-올레핀이 에틸렌인 피부 관리 제품.
  4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서, 프로필렌이 공중합체의 60 내지 99.5 몰%를 구성하고, α-올레핀이 공중합체의 0.5 내지 40 몰%를 구성하는 피부 관리 제품.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 프로필렌-기재의 중합체가 단일활성점 촉매에 의해 촉매된 것인 피부 관리 제품.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 프로필렌-기재의 중합체가 0.83 내지 0.88 그램/세제곱미터의 밀도를 갖는 피부 관리 제품.
  7. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 프로필렌-기재의 중합체가 0.1 내지 10 그램/10분의 용융유속을 갖는 피부 관리 제품.
  8. 삭제
  9. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 부직포 재료가 스펀본드 섬유, 멜트블로운 섬유, 스테이플 섬유 또는 이것들의 조합을 함유하는 피부 관리 제품.
  10. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 부직포 재료가 폴리올레핀을 함유하는 피부 관리 제품.
  11. 제 10 항에 있어서, 폴리올레핀이 폴리프로필렌인 피부 관리 제품.
  12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 탄성 필름이 부직포 재료와 추가의 부직포 재료 사이에 위치한 피부 관리 제품.
  13. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 복합재가 기계방향, 기계횡방향 또는 둘 다로 탄성인 피부 관리 제품.
  14. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 부직포 재료가 기계횡방향으로 연장성인 피부 관리 제품.
  15. 제 14 항에 있어서, 부직포 재료가 네킹된 피부 관리 제품.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 필름 및 부직포 재료를, 하나 이상의 패턴화 롤에 의해 형성된 닙을 통해 통과시키고,
    닙에서, 필름을 부직포 재료에 열융합시키는 것을 포함하고,
    열융합된 필름은 10 마이크로미터 이상의 크기를 갖는 개구를 갖지 않는 것인, 부직 복합재를 형성하는 단계를 포함하는,
    제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항의 피부 관리 제품을 형성하는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 필름은 탄성 필름이고, 탄성 필름을 기계방향, 기계횡방향 또는 둘 다로 신장시키는 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 탄성 필름을 닙에 통과시키기 전에 신장시키는 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 탄성 필름을 하나 이상의 패턴화롤에 의해 형성된 닙에 통과시키기 전에 예비-결합닙을 통해 통과시킴을 추가로 포함하는 방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 탄성 필름을 예비-결합닙에서 신장시키는 방법.
  24. 제 23 항에 있어서, 탄성 필름이, 예비-결합닙과, 하나 이상의 패턴화롤에 의해 형성된 닙 사이에서 기계방향으로 수축되도록 허용함을 추가로 포함하는 방법.
  25. 제 20 항에 있어서, 탄성 필름을 하나 이상의 패턴화롤에 의해 형성된 닙에서 신장시키는 방법.
  26. 제 19 항에 있어서, 닙이 두 개의 롤들 사이에서 형성되는 방법.
  27. 제 26 항에 있어서, 하나 이상의 롤을 40 내지 120 ℃의 표면 온도로 가열하는 방법.
  28. 제 26 항에 있어서, 5 내지 100 파운드/선형 인치의 압력을 닙에 적용하는 방법.
  29. 제 19 항에 있어서, 복합재를 롤 상에 감기 전에 또는 감는 동안에 복합재가 기계방향으로 수축하도록 허용함을 추가로 포함하는 방법.
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