KR101530798B1 - 고강도 시임을 갖는 세그먼트화 필름 - Google Patents

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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

서로 인접하여 연장되고 함께 영구 접합된 적어도 제1 필름 세그먼트 및 제2 필름 세그먼트를 가지는 일체형 필름 및 그의 적층체가 제공된다. 제1 필름 세그먼트와 제2 필름 세그먼트는 계면에서 접합하며, 상기 계면에서는 제2 세그먼트의 선단이 필름의 교차 방향으로 제1 세그먼트와 중첩된다. 필름은 제2 세그먼트의 선단에서 두께 "T"를 가지고, 제2 세그먼트는 제2 세그먼트의 선단으로부터 교차 방향으로 거리 T에서 두께 "t"를 가진다. 비 T/t는 적합하게는 약 3 초과이다. 일체형 필름 및 그의 적층체는, 예를 들어 개인 위생 용품에서 외부 커버로 사용하기에 아주 적합하다.

Description

고강도 시임을 갖는 세그먼트화 필름{SEGMENTED FILMS WITH HIGH STRENGTH SEAMS}
본 발명의 배경
박형 필름은 개인 위생 제품(예를 들어, 기저귀 또는 실금자용 가먼트)의 외부 커버, 의료용 가먼트, 산업용 작업복 등으로서의 용도를 포함해서 폭넓은 다양한 응용을 가진다. 추가로, 이러한 필름의 적층체는 다양한 신체 용품뿐만 아니라 많은 다른 응용에서도 용도가 발견되었다. 필름은 용품에 요망되는 배리어 성질을 제공할 수 있고, 한편, 거기에 적층된 다른 물질은 추가의 요망되는 특성, 예컨대 강도, 내마모성 및/또는 양호한 촉감을 제공할 수 있다.
한 제품의 상이한 영역에 상이한 성질을 제공하기 위해 세그먼트화(segmented) 필름을 이용할 수 있다. 예를 들어, 필름의 동일 영역에서 높은 통기성 및 양호한 신장 및 회복 성질을 가질 필요는 없다. 이러한 경우에, 외연부에 탄성 세그먼트 및 중심에 통기성 배리어 세그먼트를 가지는 세그먼트화 필름이 개인 위생 흡수 제품의 외부 커버 필름으로 이용될 수 있다.
그러나, 세그먼트화 필름은 세그먼트들 사이의 계면에서 취약할 수 있다. 취약한 계면은 찢어지기 쉬울 수 있다. 이러한 취약성은 필름의 상이한 세그먼트에 사용되는 상이한 물질들 사이의 응집성의 결여에 기인할 수 있다.
따라서, 필름의 세그먼트들 사이의 계면에서 개선된 강도를 가진 개선된 세그먼트화 필름에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명의 개요
본 발명의 세그먼트화 필름에 의해 상기에 언급된 필요성이 충족되고 당업계 숙련자가 겪은 문제가 극복되는데, 본 세그먼트화 필름은 제1 조성물을 가지는 제1 필름 세그먼트 및 제2 조성물을 가지는 제2 필름 세그먼트를 포함하고, 제1 필름 세그먼트와 제2 필름 세그먼트가 세그먼트화 필름의 기계 방향으로 연장되는 계면에서 접합한다. 계면에서는 제2 세그먼트의 선단이 필름의 교차 방향으로 제1 세그먼트와 중첩된다. 필름은 제2 세그먼트의 선단에서 두께 "T"를 가지고, 제2 세그먼트는 제2 세그먼트의 선단으로부터 교차 방향으로 거리 T에서 두께 "t"를 갖는다. 비 T/t는 적합하게는 약 3 초과이다. 바람직하게는, 세그먼트화 필름은 실질적으로 균일한 두께를 가지고, 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트는 필름의 기계 방향으로 연속해서 서로 인접하여 연장된다.
또 다른 측면에서, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트는 미세기공성(microporous) 필름을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트의 조성물은 열가소성 중합체 및 충전제를 포함한다. 열가소성 중합체는 비탄성 폴리올레핀 중합체일 수 있다. 바람직하게는, 충전제는 제1 필름 세그먼트 전체에 걸쳐 분포된다. 더 바람직하게는, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트는 충전제에 인접하는 미세기공을 갖는다.
추가의 한 측면에서, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트는 폴리올레핀 엘라스토머, 스티렌 블록 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드, 비닐 아세테이트, 아크릴레이트 및 그의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 탄성 중합체를 포함할 수 있다.
추가의 한 측면에서, 본 발명의 세그먼트화 필름은, 예를 들어 부직웹, 직포 등과 같은 시트에 적층되거나 또는 고정 부착될 수 있다. 본원에서 사용되는 "시트"라는 용어는 제직 물질, 편직 물질, 스크림, 부직웹 또는 다른 유사 물질일 수 있는 물질의 층을 의미한다. 추가로, 본 발명의 필름 및 필름 적층체는 개인 위생 용품, 보호복, 보호 커버 및 감염 통제 제품에 사용하기에 아주 적합하다. 한 예로서, 본 발명의 개인 위생 용품은 (i) 액체 투과성 상면 시트, (ii) 본원에 기재된 세그먼트화 필름 또는 필름 적층체를 포함하는 외부 커버, 및 (iii) 외부 커버와 상면 시트 사이에 위치하는 흡수 코어를 포함할 수 있다. 제1 필름 세그먼트 및 제2 필름 세그먼트는 신체 정합성, 국지적 수증기 전달률 및/또는 심미감과 같은 요망되는 속성을 제공하도록 용품에 선택적으로 위치한다.
또 다른 실시양태에서, 세그먼트화 필름의 형성 방법은 제1 중합체 조성물 및 제2 중합체 조성물을 세그먼트화 피드블록(feedblock)으로 제공하는 단계; 제1 중합체 조성물 및 제2 중합체 조성물을 필름 다이로 전송하는 단계; 및 제1 중합체 조성물의 제1 필름 세그먼트 및 제2 중합체 조성물의 제2 필름 세그먼트를 포함하는 세그먼트화 필름을 필름 다이로부터 공압출하는 단계, 제1 필름 세그먼트와 제2 필름 세그먼트는 계면에서 접합하며, 상기 계면에서는 제2 필름 세그먼트의 선단이 필름의 교차 방향으로 제1 필름 세그먼트와 중첩되고, 필름은 제2 필름 세그먼트의 선단에서 두께 "T"를 가지고, 제2 필름 세그먼트는 제2 필름 세그먼트의 선단으로부터 교차 방향으로 거리 T에서 두께 "t"를 가지며, 비 T/t는 약 3 초과이다.
추가의 한 실시양태에서, 세그먼트화 필름의 형성 방법은 제1 중합체 조성물 및 제2 중합체 조성물을 세그먼트화 피드블록으로 제공하고, 상기 세그먼트화 피드 블록이 제1 중합체 조성물 및 제2 중합체 조성물을 필름 다이로 공급하는 단계; 및 제1 중합체 조성물의 제1 필름 세그먼트 및 제2 중합체 조성물의 제2 필름 세그먼트를 포함하며, 제1 중합체 조성물 및 제2 중합체 조성물은 기계 방향으로 필름 다이를 빠져나가기 전에 실질적으로 교차 방향으로 필름 다이 내에서 함께 유동하고, 추가로, 제1 필름 세그먼트 및 제2 필름 세그먼트는 기계 방향으로 연속해서 서로 인접하여 연장되는 세그먼트화 필름을 필름 다이로부터 공압출하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 특징 및 측면을 하기에 더 상세히 기술한다.
당업계 통상의 기술을 가진 자를 겨냥한 본 발명의 최선의 방식을 비롯하여 본 발명의 완전하고 권리를 부여하는 개시내용을 본 명세서의 나머지 부분에서 첨부 도면을 참고하여 더 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 다중분할된 필름의 상면도.
도 1a는 1A-1A에서 절취한 도 1의 다중세그먼트화 필름의 단면도.
도 2는 예시적인 세그먼트화 필름의 단면의 SEM 사진.
도 3은 또 다른 예시적인 세그먼트화 필름의 단면의 SEM 사진.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호의 반복 사용은 본 발명의 동일한 또는 유사한 특징 또는 요소를 나타내는 것을 의도한다.
대표 실시양태에 대한 상세한 설명
이제, 본 발명의 다양한 실시양태를 상세히 언급할 것이고, 이들의 하나 이상의 예를 하기에서 논한다. 각 예는 본 발명에 대한 제한으로서가 아니라 설명으로서 제공된다. 사실, 당업계 숙련자에게는 본 발명의 범위 또는 정신에서 벗어남이 없이 본 발명에 다양한 변형 및 변화를 가할 수 있다는 것이 명백할 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로서 예시되거나 또는 기술된 특징을 또 다른 실시양태에 이용해서 추가의 실시양태를 생성할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 변형 및 변화를 포함하는 것을 의도한다.
도 1 및 도 1a와 관련해서, 기계 방향(MD) 및 교차 방향(CD)을 가지고, 제1 표면(18) 및 제1 표면과 평행하거나 또는 대체로 평행한 제2 표면(20)을 추가로 가지고, 제1 세그먼트가 제2 세그먼트에 부착된 부분인 계면 또는 시임(16)을 이용하여 적어도 제2 세그먼트(14)에 부착된 적어도 제1 세그먼트(12)를 가지는 일체형 세그먼트화 필름(32)을 나타낸다. 제1 세그먼트(12), 제2 세그먼트(14) 및 시임(16)은 일반적으로 기계 방향으로 연속적으로 이어진다. 계면(16)에서, 제2 세그먼트(14)는 교차 방향으로 제1 세그먼트(12)와 중첩되는데, 즉, 제1 세그먼트는 교차 방향으로 제2 세그먼트를 지나서 연장된다. 제2 세그먼트(14)는 제2 세그먼트의 선단(22)까지 제1 세그먼트(12)와 중첩되거나 또는 이를 지나서 연장된다. 제2 세그먼트(14)의 선단(22)은 교차 방향으로 제1 세그먼트(12) 내로 가장 멀리 연장되는 제2 세그먼트의 부분이다.
제2 세그먼트가 제1 세그먼트와 중첩되는 정도는 제2 세그먼트(14)의 선단(22)에서의 필름(32)의 두께 "T"를 선단으로부터 교차 방향으로의 거리 "T"에서의 제2 세그먼트의 두께 "t"에 대비함으로써 평가할 수 있다. 바람직하게는, 비 T/t는 큰데, 이는 계면(16)에서 1 세그먼트(12)와 제2 세그먼트(14)의 더 큰 중첩을 나타낸다. 일부 실시양태에서, 비 T/t는 적합하게는 약 3 초과, 더 적합하게는 약 5 초과, 그리고 훨씬 더 적합하게는 약 7 초과이다. 다른 실시양태에서, 비 T/t는 적합하게는 약 3 내지 약 50의 범위, 더 적합하게는 약 5 내지 약 50의 범위, 훨씬 더 적합하게는 약 7 내지 약 50의 범위이다. 또 다른 실시양태에서, 비 T/t는 적합하게는 약 3 내지 약 30의 범위, 더 적합하게는 약 6 내지 약 30의 범위, 그리고 훨씬 더 적합하게는 약 10 내지 약 30의 범위이다.
바람직하게는, 제1 세그먼트(12)는 세그먼트화 필름(32)의 면적의 약 10% 이상을 구성하고, 훨씬 더 바람직하게는, 세그먼트화 필름(32)의 면적의 약 20% 내지 약 80%를 구성한다. 더 두꺼운 세그먼트화 필름이 가능하지만, 일체형 세그먼트화 필름은 바람직하게는 약 50μm 미만의 최대 필름 두께를 가지며, 훨씬 더 바람직하게는 약 10μm 내지 약 35μm의 최대 필름 두께를 가진다. 제1 세그먼트(12) 및 제2 세그먼트(14)는, 예를 들어 뚜렷이 다른 통기성 및/또는 탄성 성질과 같은 다양한 속성을 갖는 뚜렷이 다른 필름을 포함하도록 선택될 수 있다. 본원에서 사용되는 "탄성"이라는 용어는 일반적으로 편향력이 적용될 때 적어도 한 방향으로 연신할 수 있거나 또는 늘어날 수 있고, 편향력이 제거된 직후에 실질적으로 그의 원래 치수로 복원되는 물질을 의미한다.
본원에 기술된 세그먼트화 필름은 다양한 수준의 통기성 및/또는 탄성을 나타내는 뚜렷이 다른 필름 세그먼트를 가질 수 있으며, 다양한 방법으로 형성될 수 있다. 세그먼트화 필름은 각각의 인접하는 세그먼트를, 예를 들어 니셀(Nissel) 등의 미국 특허 번호 4,533,510에 개시된 필름 형성 방법 및 장치를 이용하여 공압출함으로써 형성될 수 있으며, 이 특허의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다. 사이드-바이-사이드 공압출된 필름을 형성하기 위한 필름 다이는 익스트루전 다이즈 인더스트리즈, 엘엘씨(Extrusion Dies Industries, LLC; 미국 위스콘신주 치퍼와 폴스 소재) 및 클로어렌 인크.(Cloeren Inc.; 미국 텍사스주 오렌지 소재)로부터 상업적으로 입수가능하다. 각각의 필름 세그먼트의 요망되는 성분들을 개별적으로 혼합해서 가열한 후 일체형 세그먼트화 필름의 각각의 사이드-바이-사이드 세그먼트로 공압출할 수 있다. 필름은, 예를 들어 캐스트 또는 블로운 필름 장비를 이용하는 것과 같은 당업계에 알려진 다양한 필름 형성 방법 중 어느 하나에 의해 제조할 수 있다. 바람직하게는, 제1 조성물 및 제2 조성물은 필름 다이로 진입시키기 전에 세그먼트화 피드블록으로 도입된다. 세그먼트화 피드블록은 제1 조성물과 제2 조성물이 필름 다이로 진입되기 전에 제1 조성물과 제2 조성물 사이의 접촉을 가능하게 한다. 제1 조성물과 제2 조성물 사이의 이러한 조기 접촉은 제1 세그먼트와 제2 세그먼트 사이의 계면에서 제1 세그먼트와 제2 세그먼트의 연장된 중첩을 생성하는 것으로 여겨진다. 한 실시양태에서, 하나 이상의 중합체 조성물로부터 층화된 필름을 제조하기에 적합한 피드블록이 다이 본체에 대해 90도 회전하여 층화된 필름이라기보다는 세그먼트화 필름을 제공한다. 미세형 피드블록 또는 모듈형 피드블록과 같은 적합한 피드블록이 미국 뉴저지주 시더 그로브 소재의 랜드캐슬 익스트루전 시스템즈, 인크.(Randcastle Extrusion Systems, Inc.)로부터 입수될 수 있다. 이어서, 압출된 세그먼트화 필름은 요망되는 대로 가공된다.
한 측면에서, 일체형 세그먼트화 필름은 적어도 한 방향으로 신장될 수 있고, 이렇게 함으로써 필름 게이지 또는 두께를 감소시킬 수 있다. 본원의 하기에서 더 상세히 논의하는 바와 같이, 특히 바람직한 필름 또는 필름 세그먼트는 미세기공성 신장된 충전된 필름이다. 이러한 미세기공성 충전된 필름 세그먼트는 적어도 열가소성 중합체 및 충전제를 포함할 수 있다. 미세기공성 신장된 충전된 필름과 관련해서, 신장은 필름 두께를 감소시키는 것 외에도 또한 필름에 기공성을 부여할 수 있고, 필름에 미세기공 망상구조를 형성하여 필름이 통기성이게 할 수 있다. 본원에서 사용되는 "중합체"라는 용어는 일반적으로 단독중합체, 공중합체(예컨대, 블록, 그래프트, 랜덤 및 교대 공중합체), 삼원공중합체 등, 및 그의 블렌드 및 변형을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 게다가, 구체적으로 다르게 제한하지 않으면, "중합체"라는 용어는 분자의 모든 가능한 공간 배치를 포함한다. 이러한 배치는 이소택틱, 신디오택틱 및 랜덤 대칭을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 본원에서 이용되는 "블렌드"라는 용어는 둘 이상의 중합체의 혼합물을 의미하고, 반면에, "알로이"라는 용어는 성분들이 혼화할 수는 없지만 상용화되어 있는 블렌드의 하위 클래스를 의미한다. 본원에서 사용되는 "충전제"는 중합체에 첨가될 수 있고 압출된 필름을 화학적으로 방해하거나 또는 불리하게 영향을 미치지 않고 필름의 전체에 걸쳐 분산될 수 있는 미립자 및 다른 형태의 물질을 포함하는 것을 의미한다. 임의적으로, 충전제 입자는 입자(벌크 상태)의 자유 유동 및 중합체에의 입자의 분산 용이성을 촉진하기 위해 지방산, 예컨대 스테아르산 또는 베헨산, 및/또는 다른 물질로 코팅될 수 있다. 신장은 당업계 숙련자에게 알려진 다양한 수단에 의해 달성될 수 있다. 필름은 MD 및 CD 중 어느 하나 또는 둘 모두의 방향으로 신장될 수 있거나 또는 배향될 수 있다. 본원에서 사용되는 "기계 방향" 또는 MD라는 용어는 필름 또는 직물이 제조되는 방향을 의미한다. "교차 기계 방향" 또는 CD라는 용어는 필름 또는 직물의 폭과 관련된 방향, 즉, MD와 대체로 수직한 방향을 의미한다. 예로서, 기계 방향 배향 장비는 마르쉘 앤드 윌리엄즈 컴퍼니(Marshall and Williams Company; 미국 로드 아일랜드주 프로비던스 소재)와 같은 판매업체로부터 상업적으로 입수가능하고, 이축 배향 장비는 브루크너 게엠베하(Bruckner GMBH; 독일 시에그스도르프 소재)로부터 상업적으로 입수가능하다. 추가의 한 예로서, 필름은, 예를 들어 슈와츠(Schwarz)의 미국 특허 번호 4,153,751, 라스머센(Rasmussen)의 미국 특허 번호 5,028,289 및 제임슨(Jameson) 등의 미국 특허 번호 6,368,444에 기술된 것과 같은 홈이 패인 또는 패턴화된 롤러를 이용해서 신장할 수 있으며, 상기 참고문헌의 전문은 본원에 참고로 포함된다. 하나 이상의 탄성 세그먼트를 이용할 때는, 탄성 세그먼트를 고정하고 탄성 세그먼트의 수축력에 의해 야기되는 필름의 퍼커링(puckering) 가능성을 감소시키기 위해 신장된 세그먼트화 필름을 신장되거나 또는 장력을 받는 상태로 있는 동안에 어닐링하거나 또는 열 고정하는 것이 유리할 수 있다. 추가로, 독립적으로 미리 형성된 후 접합된 필름을 이용할 때는, 각각의 세그먼트를 함께 영구 접합하여 일체형 세그먼트화 필름을 형성하기 전 또는 후에 필름을 가공하는 것, 예를 들어 필름을 신장박화하는 것 등이 가능하다.
본 발명과 함께 이용하기에 적합한 폭넓은 다양한 중합체가 존재한다. 세그먼트화 필름의 세그먼트는 필름 형성에 적합한 어떠한 열가소성 중합체로도 제조될 수 있으며, 바람직하게는, 용이하게 신장해서 필름 게이지 또는 두께를 감소시킬 수 있는 열가소성 중합체를 포함할 수 있다. 단독으로 또는 다른 중합체와 조합해서 본 발명과 함께 이용하기에 적합한 필름 형성 중합체는 단지 예로서, 폴리올레핀, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA), 에틸렌 아크릴산(EAA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트(EMA), 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트(EnBA), 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 나일론, 에틸렌 비닐 알콜(EVOH), 폴리스티렌(PS), 폴리우레탄(PU), 폴리부틸렌(PB), 폴리에테르 에스테르, 폴리에테르 아미드 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT)를 포함한다.
하나 이상의 필름 세그먼트를 형성하기에 적합한 중합체는 폴리올레핀을 포함하지만, 이에 제한되지 않는다. 폭넓은 다양한 폴리올레핀 중합체가 존재하고, 폴리올레핀 중합체의 특정 조성 및/또는 폴리올레핀 중합체의 제조 방법은 본 발명에 중요한 것으로 믿어지지 않으며, 따라서, 필름을 형성할 수 있는 통상적 폴리올레핀 및 비통상적 폴리올레핀 둘 모두 본 발명에 이용하기에 적합한 것으로 여겨진다. 본원에서 사용되는 "통상적" 폴리올레핀은, 예를 들어 지글러-나타 촉매와 같은 전통적 촉매에 의해 제조되는 것들을 의미한다. 적합한 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 중합체가 광범위하게 입수가능하며, 한 예로서, 선형 저밀도 폴리에틸렌는 다우 케미칼 컴퍼니(Dow Chemical Company; 미국 미시간주 미들랜드 소재)로부터 어피니티(AFFINITY)라는 상표명으로 입수가능하고, 통상적 폴리프로필렌은 엑손모빌 케미칼 컴퍼니(ExxonMobil Chemical Company; 미국 텍사스주 휴스턴 소재)로부터 입수가능하다. 추가로, "메탈로센", "구속 기하" 또는 "단일 부위" 촉매에 의해 제조된 탄성 및 비탄성 폴리올레핀도 또한 본 발명에 이용하기에 적합하다. 이러한 촉매 및 중합체의 예는 오비제스키(Obijeski) 등의 미국 특허 번호 5,472,775, 어덜리(Erderly) 등의 미국 특허 번호 5,451,450, 레이(Lai) 등의 미국 특허 번호 5,278,272, 레이 등의 미국 특허 번호 5,272,236, 카민스키(Kaminsky) 등의 미국 특허 번호 5,204,429; 이터톤(Etherton) 등의 미국 특허 번호 5,539,124; 및 크리쉬나머티(Krishnamurti) 등의 미국 특허 번호 5,554,775에 기술되어 있으며, 이들 문헌의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다. 상기에 기재한 오비제스키 및 레이의 특허는 예시적인 폴리올레핀 엘라스토머를 교시하며, 추가로, 예시적인 저밀도 폴리에틸렌 엘라스토머는 다우 케미칼 컴퍼니로부터 어피니티라는 상표명으로, 엑손모빌 케미칼 컴퍼니로부터 이그잭트(EXACT)라는 상표명으로, 그리고 듀폰 다운 엘라스토머즈, 엘.엘.씨.(Dupont Dow Elastomers, L.L.C.)로부터 인게이지(ENGAGE)라는 상표명으로 상업적으로 입수가능하다. 게다가, 예시적인 프로필렌-에틸렌 공중합체 플라스토머 및 엘라스토머는 다우 케미칼 컴퍼니로부터 버시파이(VERSIFY)라는 상표명으로, 그리고 엑손모빌 케미칼 컴퍼니로부터 비스타맥스(VISTAMAXX)라는 상표명으로 상업적으로 입수가능하다.
추가로, 스테레오블록 중합체도 또한 본 발명을 실시하는 데 아주 적합한 것으로 여겨진다. "스테레오블록 중합체"라는 용어는 요망되는 중합체 결정도를 달성하기 위해 제어된 국지적 택티시티(tacticity) 또는 스테레오시퀀싱을 갖는 중합체 물질을 의미한다. 중합 동안 입체규칙성을 제어함으로써, 어택틱이소택틱 스테레오블록을 얻을 수 있다. 폴리올레핀 스테레오블록 중합체 형성 방법은 당 업계에 알려져 있으며, 논문[G. Coates and R. Waymouth, "Oscillating Stereocontrol: A Strategy for the Synthesis of Thermoplastic Elastomeric Polypropylene" 267 Science 217-219 (January 1995)], 논문[K. Wagener, "Oscillating Catalysts: A New Twist for Plastics" 267 Science 191 (January 1995)]에 기술되어 있다. 또한, 스테레오블록 중합체 및 그의 제조 방법은 웨이마우스(Waymouth) 등의 미국 특허 번호5,594,080, 웨이마우스의 미국 특허 번호 5,208,304 및 유럽 특허 출원 공개 번호 0475306 A1에 기술되어 있다. 상기에 나타낸 바와 같이, 올레핀의 결정도를 제어함으로써, 특유의 인장 탄성계수 및/또는 늘임 성질을 나타내는 중합체를 제공하는 것이 가능하다. 추가로, 폴리올레핀 공중합체, 특히, 프로필렌-에틸렌 공중합체도 또한 본 발명과 함께 이용하기에 적합하다. 단지 한 예로서, 예시적인 프로필렌-에틸렌 공중합체는 비결정성 에틸렌 프로필렌 랜덤 공중합체가 주로 반결정성인 고함량 프로필렌 단량체/저함량 에틸렌 단량체 연속 매트릭스에 분자 분산된 다단계 반응기 생성물을 포함할 수 있다. 이러한 중합체의 예는 오게일(Ogale)의 미국 특허 번호 5,300,365, 오게일의 미국 특허 번호 5,212,246 및 지아코브(Giacobbe)의 미국 특허 번호 5,331,047에 기술되어 있다. 이러한 중합체는 리온델바셀(LyondellBasell)로부터 캐탈로이(CATALLOY) 중합체라는 상표명으로 상업적으로 입수가능하다.
다른 예시적인 상업적으로 입수가능한 엘라스토머성 물질은 다음 중합체를 포함하지만, 이에 제한되지 않는다: 예를 들어 루브리졸 어드밴스트 머티리얼즈, 인크. (Lubrizol Advanced Materials, Inc.)로부터 에스탄(ESTANE)이라는 상표명으로 입수가능한 것과 같은 엘라스토머성 폴리우레탄; 예를 들어 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. DuPont De Nemours & Company)로부터 하이트렐(HYTREL)이라는 상표명으로 입수가능한 것 및 디에스엠(DSM; 네덜란드 시타드 소재)으로부터 아르니텔(ARNITEL)이라는 상표명으로 입수가능한 것(종전에는 악조 플라스틱스(Akzo Plastics; 네덜란드 안헴 소재)로부터 입수가능함)과 같은 엘라스토머성 폴리에테르 에스테르; 및 아르케마, 인크.(Arkema, Inc.)로부터 페박스(PEBAX)라는 상표명으로 상업적으로 입수가능한 엘라스토머성 폴리에테르 아미드. 추가의 예로서, 적합한 열가소성 엘라스토머는 또한 화학식 A-B-A'(여기서, A 및 A'은 각각 스티렌 모이어티를 함유하는 열가소성 중합체 말단블록, 예컨대 폴리(비닐 아렌)이고, B는 엘라스토머성 중합체 중간블록, 예컨대 공액 디엔 또는 저급 알켄 중합체임)을 갖는 블록 공중합체로부터 제조된 것을 포함한다. 추가로, 예시적인 블록 공중합체는 실질적으로 폴리(에틸렌-프로필렌) 단량체 단위로 수소화되는 이소프렌 단량체 단위를 갖는 A-B-A-B 사블록 중합체, 예컨대 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌) 엘라스토머성 블록 공중합체를 포함한다. 이러한 스티렌-올레핀 블록 공중합체의 예는 스티렌-(에틸렌-부틸렌), 스티렌-(에틸렌-프로필렌), 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌, 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌, 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌-(에틸렌-부틸렌), 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌-(에틸렌-프로필렌) 및 스티렌-에틸렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌을 포함한다. 이들 블록 공중합체는 선형, 방사형 또는 별형 분자 배치를 가질 수 있다. 구체적인 예로서, 예시적인 엘라스토머는 크라톤 폴리머즈 엘엘씨(Kraton Polymers LLC)로부터 크라톤(KRATON)이라는 상표명으로 입수가능한 (폴리스티렌/폴리(에틸렌-부틸렌)/폴리스티렌) 블록 공중합체뿐만 아니라 폴리올레핀/크라톤 블렌드, 예컨대 미국 특허 번호 4,663,220, 4,323,534, 4,834,738, 5,093,422, 5,304,599 및 5,332,613에 기술된 것을 포함할 수 있으며, 상기 참고문헌의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다. 추가의 다른 적합한 공중합체는 덱스코 폴리머즈(Dexco Polymers; 미국 텍사스주 휴스턴 소재)로부터 벡터(VECTOR; 등록상표)라는 상표명으로 입수가능한 S-I-S 및 S-B-S 엘라스토머성 공중합체를 포함한다.
또한, 다른 첨가제, 예컨대 용융 안정제, 가교 촉매, 프로-래드(pro-rad) 첨가제, 가공 안정제, 열 안정제, 광 안정제, 산화방지제, 열 노화 안정제, 증백제, 블로킹 방지제, 결합제, 점착부여제, 점도 조절제 등도 필름에 포함될 수 있다. 적합한 점착성 부여 수지의 예는, 예를 들어 수소화된 탄화수소 수지를 포함할 수 있다. 레갈레즈(REGALREZ )™ 탄화수소 수지는 이러한 수소화된 탄화수소 수지의 예이며, 이스트만 케미칼(Eastman Chemical)로부터 입수가능하다. 다른 점착부여제는 엑손모빌로부터 에스코레즈(ESCOREZ)™라는 상표명으로 입수가능하다. 또한, 점도 조절제, 예컨대 폴리에틸렌 왁스(예를 들어, 이스트만 케미칼로부터의 에폴렌(EPOLENE)™ C-10)도 이용될 수 있다. 포스파이트 안정제(시바 스페셜티 케미칼스(Ciba Specialty Chemicals; 미국 뉴욕주 태리타운 소재)로부터 입수가능한 이르가포스(IRGAFOS) 및 도버 케미칼 코프.(Dover Chemical Corp.; 미국 오하이오주 도버 소재)로부터 입수가능한 도버포스(DOVERPHOS))가 예시적인 용융 안정제이다. 추가로, 힌더드 아민 안정제(예를 들어, 시바 스페셜티 케미칼스로부터 입수가능한 치마소르브(CHIMASSORB))가 예시적인 열 및 광 안정제이다. 게다가, 힌더드 페놀은 필름 제조시 산화방지제로 흔히 사용된다. 일부 적합한 힌더드 페놀은 시바 스페셜티 케미칼스로부터 "이르가녹스(Irganox; 등록상표)", 예컨대 이르가녹스(등록상표) 1076, 1010 또는 E201이라는 상표명으로 입수가능한 것들을 포함한다. 게다가, 추가 물질(예를 들어, 부직 웹)에 대한 필름의 결합을 촉진하기 위해 필름에 결합제도 또한 첨가될 수 있다. 전형적으로, 이러한 첨가제(예를 들어, 점착부여제, 산화방지제, 안정제 등)는 각각 필름의 약 0.001 중량% 내지 약 25 중량%, 일부 실시양태에서는 약 0.005 중량% 내지 약 20 중량%, 그리고 일부 실시양태에서는 0.01 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 존재한다.
상기에 나타낸 바와 같이, 세그먼트화 필름의 제1 세그먼트는 통기성 필름을 포함할 수 있다. 본원에서 사용되는 "통기성"(breathable 또는 breathability)이라는 용어는 일일 제곱미터당 물의 그램(g/m2/24시간)으로 측정되는 직물의 한 영역의 수증기 전달률(WVTR)을 의미한다. WVTR은 g/m2/일로 보고된다. 게다가, 본원에서 사용되는 "통기성"이라는 용어는 WVTR이 800 g/m2/24시간 이상인 직물을 의미한다. 미세기공성 필름 및 모놀리식(즉, 무기공성) 필름 둘 모두를 포함해서 다양한 통기성 필름이 본 발명과 함께 이용하기에 적합하다. 제1 세그먼트 또는 세그먼트들을 포함하는 통기성 필름은 탄성 또는 비탄성일 수 있으며, 바람직하게는, 약 800g/m2/일 이상의 WVTR, 더 바람직하게는 약 1500 g/m2/일 초과의 WVTR, 훨씬 더 바람직하게는 약 3500 g/m2/일 초과의 WVTR, 그리고 보다 더 바람직하게는 약 5000 g/m2/일 이상의 WVTR을 가진다. 한 측면에서, 제1 세그먼트는 비탄성일 수 있거나 또는 제2 세그먼트보다 덜 탄성일 수 있고, 개구 형성 전에 제2 세그먼트에 비해 더 높은 통기성 수준을 나타낼 수 있다. 모놀리식 또는 무미세기공성 통기성 필름은 그것이, 예를 들어 폴리우레탄, 폴리에테르 에스테르, 폴리에테르 아미드, EMA, EEA, EVA 등과 같은 본래 양호한 수증기 전달률을 가지는 중합체(즉, 수증기가 필름을 통해 용이하게 확산할 수 있게 하는 중합체)를 포함할 때 양호한 통기성을 나타낼 수 있다. 세그먼트화 필름의 하나 이상의 세그먼트로 이용하기에 적합한 통기성 미세기공성 필름의 예는 다음 참고문헌에 기술된 것을 포함하지만 이에 제한되지 않으며, 이들 문헌의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다: 맥코맥(McCormack)의 미국 특허 번호 5,695,868; 맥코맥 등의 미국 특허 번호 6,075,179; 1996년 10월 1일에 출원된 맥코맥 등의 미국 특허 출원 번호 08/722,726; 1997년 6월 25에 출원된 맥코맥 등의 미국 특허 출원 번호 08/882,712; 맥코맥 등의 미국 특허 번호 6,111,163; 하프너(Haffner) 등의 미국 특허 번호 6,045,900; 1997년 4월 25일에 출원된 그월트니(Gwaltney) 등의 미국 특허 출원 번호 08/843,147; 및 1998년 7월 24일에 출원된 쇼버(Shawver) 등의 미국 특허 출원 번호 09/122,326; 쉐쓰(Sheth)의 미국 특허 번호 4,777,073; 및 킨저(Kinzer)의 미국 특허 번호 4,867,881.
제2 세그먼트는 비통기성 또는 통기성 필름 세그먼트일 수 있다. 추가로, 제2 세그먼트는 탄성 또는 비탄성 필름일 수 있다. 한 실시양태에서, 제2 세그먼트는 탄성 필름이고, 하나 이상의 탄성 중합체를 포함할 수 있다. 제2 세그먼트는 제1 세그먼트에 관해서 상기에 기술한 것과 유사한 필름을 포함할 수 있다. 그러나, 제1 세그먼트의 조성 및/또는 구조는 제2 세그먼트와 뚜렷이 다르고, 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트의 특정 조성 및/또는 구조는 서로에 대해서, 일체형 세그먼트화 필름의 요망되는 기능적 및/또는 심미적 속성을 달성하도록 선택될 것이다. 각각의 세그먼트의 특정 필름 조성 및/또는 구조는 다양한 고려 사항, 예컨대 최종 용도, 비용, 내구성, 강도, 예상 저장 수명 및 예상 제품 수명 등과 관련해서 선택될 수 있다.
본 발명의 한 측면에서, 세그먼트화 필름은 다양한 국지적 통기성을 가지는 필름을 포함할 수 있다. 한 예로서, 제1 세그먼트는 필름의 길이를 따라 제2 세그먼트에 의해 분리되는 통기성 필름을 포함할 수 있다. 제2 세그먼트는 개구 형성 전에 통기성 또는 비통기성 필름을 포함할 수 있다. 다양한 국지적 통기성을 갖는 일체형 필름을 얻기 위해, 제1 세그먼트는 개구 형성 후에 제2 세그먼트에 비해 더 높거나 더 낮은 WVTR을 가지도록 선택될 수 있다. 인접하는 세그먼트들의 WVTR은 선택된 필름 조성 및/또는 그의 구조에 따라 다를 수 있고, 이렇게 함으로써, 뚜렷이 다른 수준의 통기성을 갖는 인접하는 세그먼트들을 가지는 필름을 생성할 수 있다. 이 점과 관련하여, 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트는 각각의 세그먼트에 대해 상이한 필름 조성을 선택함으로써 뚜렷이 다른 WVTR을 가질 수 있다. 한 예로서, 제1 세그먼트는 제2 세그먼트보다 더 높은 중량%의 충전제를 가질 수 있다. 따라서, 충전된 필름의 신장은 적어도 개구 형성 전에는 제1 세그먼트의 WVTR이 제2 세그먼트의 WVTR보다 더 높은 제1 통기성 세그먼트 및 제2 통기성 세그먼트를 가지는 세그먼트화 필름을 생성한다. 추가로 및/또는 별법으로, 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트는 상이한 유형의 충전제 물질을 포함할 수 있다. 따라서, 각각의 세그먼트의 WVTR은 세그먼트화 필름의 요망되는 응용에 따라 다를 수 있다. 선택된 위치에서 요망되는 통기성 수준을 달성하기 위해 일체형 세그먼트화 필름 내에 고통기성 세그먼트 및 저통기성 세그먼트를 전략적으로 위치시킬 수 있다.
추가의 한 측면에서, 각 세그먼트가 불투명 필름을 포함하게 하는 것이 바람직할 수 있다. 이것은 특정 용품, 예컨대 기저귀에서 더럽혀진 흡수 코어를 차폐하기 위해 심미적으로 바람직할 수 있다. 균일하게 불투명한 세그먼트화 필름을 생성하기 위해 필요한 대로 하나 이상의 세그먼트에 불투명화 충전제를 포함시킬 수 있다. 그러나, 실질적으로 균일한 불투명도를 가지면서 이질적인 통기성 수준을 선택적으로 달성하기 위해 각각의 세그먼트 사이에 충전제의 중량% 및/또는 유형이 다를 수 있다. 구체적인 한 예로서, 제1 세그먼트는 CaCO3 충전제 입자를 가지는 고통기성 미세기공성 LLDPE 필름일 수 있고, 제2 세그먼트는 TiO2 충전제 입자를 가지는 덜 통기성이고 덜 기공성인 LLDPE 필름일 수 있다.
추가의 한 예로서, 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트는 뚜렷이 다른 WVTR 수준을 달성하기 위해 상이한 중합체를 포함할 수 있다. 이 점과 관련하여, 각각의 세그먼트는 상이한 중합체 조성을 이용해서 미세기공성 또는 무미세기공성 필름 및/또는 충전된 또는 비충전된 필름일 수 있다. 한 측면에서, 제1 세그먼트는 충전된 중합체 필름을 포함할 수 있고, 제2 세그먼트는 제1 세그먼트를 구성하는 것과 상이한 중합체를 포함하는 충전된 중합체 필름을 포함할 수 있는데, 이 경우에는 일체형 세그먼트화 필름을 신장할 때, 제2 세그먼트의 WVTR에 비해 더 높은 수준의 통기성이 제1 세그먼트에 부여된다. 한 예로서, 제1 세그먼트는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 충전된 필름을 포함할 수 있고, 제2 세그먼트는 엘라스토머성 폴리에틸렌 충전된 필름을 포함할 수 있다. 생성된 통기성 신장박화된 필름은 제2 세그먼트보다 더 높은 WVTR을 갖는 제1 세그먼트를 가질 것이다. 마찬가지로, 각각의 세그먼트에서 요망되는 WVTR, 불투명도 및/또는 탄성을 달성하기 위해 중합체 조성과 함께 충전제의 양 및/또는 유형이 다를 수 있다.
추가의 한 측면에서, 개선된 신체 정합성을 갖는 일체형 필름도 본 발명에 따라 얻을 수 있다. 이들 세그먼트화 필름은 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트를 포함할 수 있으며, 여기서 제1 세그먼트 또는 제2 세그먼트 중 하나는 탄성이고, 다른 세그먼트는 통기성 세그먼트이다. 한 예로서, 제1 세그먼트는 비탄성 통기성 세그먼트를 포함할 수 있으며, 반면, 제2 세그먼트는 탄성 세그먼트를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 제1 통기성 세그먼트는 세그먼트화 필름의 면적의 약 25% 이상을 구성하고, 훨씬 더 바람직하게는 세그먼트화 필름의 면적의 약 50% 내지 약 95%를 구성한다. 탄성 제2 세그먼트는 통기성 또는 비통기성 필름을 포함할 수 있다. 한 특정 예로서, 제1 세그먼트는 미세기공성 LLDPE 충전된 필름을 포함할 수 있고, 제2 세그먼트는 엘라스토머성 폴리올레핀, 예컨대 엘라스토머성 폴리에틸렌을 포함하는 무기공성 필름을 포함할 수 있다. 별법으로, 제2 세그먼트는, 예를 들어 폴리우레탄, 폴리에테르 에스테르 또는 폴리에테르 아미드 필름과 같은 탄성 통기성 무기공성 필름을 포함할 수 있다. 게다가, 제1 세그먼트는 미세기공성 폴리올레핀 충전된 필름을 포함할 수 있고, 제2 세그먼트는 크라톤/폴리올레핀 중합체 블렌드를 포함할 수 있다.
탄성 필름 세그먼트는 엘라스토머를 포함할 수 있고, 바람직하게는 60% 미만의 이력(hysteresis), 더 바람직하게는 약 50% 미만의 이력, 그리고 훨씬 더 바람직하게는 약 40% 미만의 이력을 가질 수 있다. 비탄성 세그먼트는 약 60% 초과의 이력을 갖는 비엘라스토머성 중합체를 포함하는 세그먼트를 포함할 수 있다. 추가의 한 측면에서, 탄성 필름 세그먼트는 25 초과의 수축/연신 퍼센트, 바람직하게는 약 35 초과의 수축/연신 퍼센트, 그리고 훨씬 더 바람직하게는 약 50 이상의 수축/연신 퍼센트를 가지는 열가소성 엘라스토머의 필름을 포함할 수 있다. 이 점과 관련하여, 비탄성 필름 세그먼트는 약 25 미만의 수축/연신 비를 가지는 열가소성 중합체의 필름을 포함할 수 있다. 추가의 한 측면에서, 탄성 세그먼트는 바람직하게는 편향력 적용시 그의 이완된 비편향된 길이의 약 160% 이상인 신장된 또는 편향된 길이로 늘어날 수 있고, 늘이는 힘을 해제할 때 즉시 그의 늘어난 길이의 55% 이상을 회복하는 열가소성 엘라스토머 필름을 포함한다. 한 가설적인 예는 어떤 물질의 1 cm 샘플이 1.60 cm 이상으로 늘어날 수 있고, 늘이는 힘을 해제할 때 1.27 cm 이하의 길이로 회복하는 것일 것이다. 많은 열가소성 엘라스토머 필름이 더 큰 신장 및 회복 성질을 나타내고, 많은 고탄성 물질이 그의 이완된 비편향된 길이의 160%까지 신장될 수 있고, 늘이는 힘을 해제할 때 즉시 그의 늘어난 길이의 약 75% 초과를 회복할 수 있다.
본 발명의 추가의 한 측면에서, 개개의 필름 세그먼트는 그 자체가 단층 또는 다층 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 이들 세그먼트화 필름은 다층 필름을 포함하는 제1 세그먼트 및 단층 필름을 포함하는 제2 세그먼트를 포함할 수 있다. 제1 세그먼트는 하나 이상의 외부층 및 하나 이상의 중심층 또는 중간층을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 다층 필름 세그먼트는, 예를 들어 맥코맥 등의 미국 특허 번호 6,075,179, 하프너 등의 미국 특허 번호 6,045,900 및 1997년 6월 25일에 출원된 맥코맥 등의 미국 특허 출원 번호 08/882,712에 기술된 것과 같은 필름을 포함할 수 있으며, 상기 참고문헌의 내용은 본원에 참고로 포함된다. 추가로, 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트는 둘 모두 다층 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 세그먼트는 외부층 및 코어층을 포함할 수 있고, 제2 세그먼트는 외부층 및 코어층을 포함할 수 있다. 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트의 외부층은 동일한, 유사한 또는 상이한 조성물을 포함할 수 있다. 하나 이상의 세그먼트가 탄성인 경우에는, 탄성 세그먼트 위로 연장되는 외부층이 연신성 층을 포함하는 것이 바람직하다. 이 점과 관련하여, 그 자체가 비탄성인 층은 이것이 전체 필름 두께의 작은 퍼센트를 구성할 때는 탄성 코어층에 의해 제공되는 신장 및 회복 성질을 방해하지 않을 것이기 때문에 여전히 이용될 수 있다. 그러나, 바람직하게는, 탄성 세그먼트 위로 연장되는 외부층은 양호한 연신성을 나타낸다. 한 예로서, 제1 세그먼트의 코어층은 비탄성 통기성 미세기공성 LLDPE 충전된 필름을 포함할 수 있고, 제2 세그먼트의 코어층은 탄성 폴리올레핀을 포함할 수 있고, 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트의 외부층은 LLDPE 및 EMA의 블렌드를 포함할 수 있다.
본 발명의 추가의 한 측면에서, 세그먼트화 필름은 통기성 세그먼트들 사이에 하나 이상의 별개의 탄성 세그먼트를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 통기성 세그먼트는 높은 수준의 통기성을 갖는 실질적으로 비탄성인 세그먼트를 포함한다. 예를 들어, 세그먼트화 필름은 제1 세그먼트 및 그 사이에 배치되는 별개의 제2 세그먼트를 포함할 수 있다. 별개의 탄성 세그먼트는 통기성 또는 비통기성일 수 있다. 바람직하게는, 제1 통기성 세그먼트는 세그먼트화 필름의 면적의 약 25% 이상을 구성하며, 훨씬 더 바람직하게는 세그먼트화 필름의 면적의 약 50% 내지 약 95%를 구성한다. 추가로, 별개의 탄성 세그먼트는 0.1 cm 이상의 폭(필름의 CD에서의 치수)을 가질 수 있으며, 바람직하게는 약 1 cm 이상 또는 그 초과의 폭을 가진다. 제2 탄성 세그먼트를 분리시키는 통기성 세그먼트의 폭은 세그먼트화 필름의 요망되는 속성에 따라 다를 수 있으며; 더 큰 탄성 세그먼트 및/또는 더 밀접하게 군집된 세그먼트의 이용은 일체형 세그먼트화 필름의 전체 신장 및 회복 속성을 개선할 것이다. 제1 통기성 세그먼트 및 제2 탄성 세그먼트는 단층 또는 다층 필름을 포함할 수 있다. 예를 들어, 제1 통기성 세그먼트는 외부층 및 중심 코어층을 포함하는 다층 필름을 포함할 수 있고, 제2 탄성 세그먼트는 단층 필름을 포함할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 제1 통기성 세그먼트는 비탄성 다층 필름, 예컨대 맥코맥 등의 미국 특허 제6,309,736호에 기술된 것을 포함할 수 있고, 제2 탄성 세그먼트는 탄성 폴리에틸렌을 포함할 수 있다. 추가의 한 예로서, 제1 통기성 세그먼트 및 제2 탄성 세그먼트는 둘 모두 다층 필름을 포함할 수 있으며, 이때 제1 세그먼트는 외부층 및 중간층을 포함하고, 제2 세그먼트는 외부층 및 중간층을 포함한다. 바람직하게는 제1 통기성 세그먼트 및 제2 탄성 세그먼트의 외부층은, 예를 들어 EMA, EEA, EVA 또는 그의 폴리올레핀 블렌드와 같은 유사한 또는 동일한 중합체 조성물을 포함할 수 있다.
상기에 나타낸 바와 같이, 폭넓은 다양한 중합체가 본 발명과 함께 사용하기에 적합하다. 인접하는 세그먼트들의 중합체는 그들이 연속 응집성 필름을 형성하기에 충분한 응집성을 나타낸다는 의미에서 상용성이 있어야 한다. 이 점과 관련하여, 중합체 블렌드의 이용은 인접하는 세그먼트들의 응집성을 개선할 수 있다. 예를 들어, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌은 단독으로는 상용성이 없지만, 반면, 폴리에틸렌/폴리프로필렌 블렌드는 폴리에틸렌 및/또는 폴리프로필렌 세그먼트와 상용성이 있을 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 제1 세그먼트는 LLDPE 및 폴리프로필렌 임팩트 공중합체(예컨대, 코빌리브커(Kobylivker) 등의 미국 특허 번호 6,072,005에 교시된 것과 같은 것; 이 특허의 전체 내용은 본원에 참고로 포함됨)를 포함할 수 있고, 인접하는 제2 세그먼트는 탄성 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 게다가, 마찬가지로, 한 세그먼트 내에 하나 이상의 결합 또는 점착성 부여 수지를 첨가함으로써 상용화를 달성할 수 있다. 예시적인 결합 또는 점착성 부여 수지는 맥코맥의 미국 특허 번호 5,695,868에 기술되어 있다. 추가로, 더 넓은 범위의 중합체를 이용하기 위해 상용화 세그먼트 또는 타이(tie) 세그먼트가 이용될 수 있다. 따라서, 상용화 세그먼트의 이용은 비상용성 중합체의 별개의 세그먼트들을 이용해서 연속 응집성 세그먼트화 필름을 얻을 수 있게 한다. 예를 들어, 세그먼트화 필름은 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트를 포함할 수 있으며, 제1 세그먼트와 제2 세그먼트 사이에 상용화 세그먼트가 배치된다. 한 특정 예로서, 제1 세그먼트는 미세기공성 LLDPE 필름을 포함하는 통기성 비탄성 세그먼트를 포함할 수 있고, 제2 세그먼트는 탄성 폴리프로필렌을 포함할 수 있다. 상용화 세그먼트가 제1 세그먼트와 제2 세그먼트 사이에 배치될 수 있으며, 이는 예를 들어 에틸렌-프로필렌 공중합체를 포함할 수 있다. 추가의 한 측면에서는, 상용화 세그먼트 그 자체가 결합 또는 점착성 부여 수지, 예컨대 비결정성 폴리알파올레핀, 예컨대 렉스택 엘엘씨(Rextac LLC)로부터의 렉스택(REXTAC) 및 휴엘스 아게(Huels AG; 독일 마를 소재)로부터의 베스토플라스트(VESTOPLAST)를 포함할 수 있다. 상용화 세그먼트의 조성은 요망되는 필름 속성 및 인접하는 세그먼트들을 구성하는 특정 중합체에 따라 다를 수 있다.
세그먼트화 필름에 개구 및 엠보스를 동시에 형성하기 위해, 일반적으로, 엔지(Ng) 등의 미국 특허 출원 일련 번호 12/649427에 기재된 것과 같은 적어도 하나의 패턴화된 롤에 의해 형성된 닙(nip)을 통해 세그먼트화 필름을 공급함으로써 개구 형성/엠보싱을 달성할 수 있다.
세그먼트화 필름은 시트가 기계 방향으로 요망되는 신장비로 신장되도록 상이한 회전 속도로 회전하는 롤에 의해 (닙핑 전에) "예비 신장"될 수 있다. 또한, 이 일축 신장된 필름을 교차 기계 방향으로 배향하여 "이축 신장된 필름"을 형성할 수 있다. "예비 신장" 작업 동안에 배향 온도 프로필은 일반적으로 필름의 하나 이상의 중합체의 융점 미만이지만, 조성물이 연신되거나 또는 신장되는 것을 가능하게 할 정도로 충분히 높다. 예를 들어, 필름은 약 15℃ 내지 약 50℃, 추가의 실시양태에서는 약 25℃ 내지 약 40℃, 그리고 훨씬 더 추가의 실시양태에서는, 약 30℃ 내지 약 40℃의 온도에서 신장될 수 있다. 상기에 기재한 방식으로 "예비 신장"될 때는, 적층 동안 신장 정도가 증가하거나, 유지되거나, 또는 요망되는 인장 정도로 약간 감소(수축)될 수 있다.
필름의 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트에 대한 원료 물질을 제조해서 각각의 세그먼트에 대한 압출 장치의 호퍼에 첨가한다. 물질들을 용융물 상태로 분산 혼합하고, 예를 들어 밴버리(Banbury) 혼합기, 패럴(Farrel) 연속 혼합기, 일축 압출기, 이축 압출기 등을 이용하는 회분 및/또는 연속 배합 기술과 같은 임의의 공지 기술을 이용해서 배합할 수 있다.
배합된 물질로부터 세그먼트화 필름을 형성하는 데는 블로잉, 캐스팅, 평다이(flat die) 압출 등을 포함하는 어떠한 공지 기술도 이용할 수 있다. 예를 들어, 압출된 필름은 닙 롤 안으로 취입시켜 단층 전구체 세그먼트화 필름을 형성할 수 있다. 롤은 전구체 세그먼트화 필름이 형성될 때 그것을 고화하여 켄칭(quenching)하기에 충분한 온도, 예컨대 약 20 내지 60℃의 온도로 유지할 수 있다.
본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 당업계에 알려진 가능성 있는 추가 가공 및/또는 마무리 단계, 예컨대 필름 배향 유닛 또는 기계 방향 배향기(machine direction orienter, "MDO")로의 통과, 개구 형성, 엠보싱, 슬릿팅, 트리팅(treating), 그래픽 인쇄 등을 수행할 수 있다. 예를 들어, 임의적으로, 세그먼트화 필름은 연신성을 증진하기 위해 교차 기계 방향으로 및/또는 기계 방향으로 기계적으로 신장할 수 있다. 한 실시양태에서, 세그먼트화 필름은 CD 및/또는 MD 방향으로 홈을 갖는 2 개 이상의 롤로 통과하게 할 수 있다. 홈이 패인 롤은 강 또는 다른 단단한 물질(예컨대, 경질 고무)로 구성될 수 있다. 이러한 홈이 패인 새틀라이트(satellite)/앤빌 롤(anvil roll) 배열은 림( Rhim ) 등의 미국 특허 출원 공개 번호 2004/0110442, 및 게른트( Gerndt ) 등의 미국 특허 출원 공개 번호 2006/0151914에 기술되어 있으며, 이들 문헌은 그 전문이 모든 목적으로 본원에 참고로 포함된다.
임의적으로, 세그먼트화 필름은 하나 이상의 추가의 필름 및/또는 직물에 적층될 수 있다. 예를 들어, 본원에 기재된 세그먼트화 필름은 부직 웹에 결합될 수 있다. 본원에서 사용되는 "부직"포 또는 "부직"웹이라는 용어는 편직포 또는 직포에서처럼 식별가능한 방식이 아닌 방식으로 얽혀진 개개의 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 또는 부직웹은, 예를 들어 멜트블로잉 방법, 스펀본딩 방법, 수력학적 얽힘(hydroentangling), 에어레이드(air-laid) 및 본디드 카디드 웹 방법과 같은 많은 방법에 의해 형성되어 왔다. 본원에서 사용되는 "스펀본드"라는 용어는 분자 배향된 중합체 물질의 직경이 작은 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유는 일반적으로, 예를 들어 애펠(Appel) 등의 미국 특허 번호 4,340,563, 도르쉬너(Dorschner) 등의 미국 특허 번호 3,692,618, 마츄키(Matsuki) 등의 미국 특허 번호 3,802,817, 키네이(Kinney)의 미국 특허 번호 3,338,992 및 3,341,394, 하르트만(Hartman)의 미국 특허 번호 3,502,763, 도보(Dobo) 등의 미국 특허 번호 3,542,615, 및 파이크(Pike) 등의 미국 특허 번호 5,382,400, 및 1996년 11월 26일에 출원되어 지금은 허여된 공동 양도된 마몬(Marmon) 등의 미국 특허 출원 번호 08/756,426 및 1995년 11월 30일에 출원된 파이크 등의 미국 출원 번호 08/565,261(현재는, 미국 특허 제5,759,926호)에서처럼 용융된 열가소성 물질을 방사구금의 복수의 미세하고 대개는 원형인 모세관으로부터 필라멘트로서 압출한 후 압출된 필라멘트의 직경을 신속하게 감소시킴으로써 형성된다. 본원에서 사용되는 "멜트블로운" 또는 "멜트블로잉"이라는 용어는 용융된 열가소성 물질을 복수의 미세하고 대개는 원형인 다이 모세관을 통해 용융된 실 또는 필라멘트로서 대개는 뜨거운 수렴 고속 기체(예: 공기) 스트림 안으로 압출하고, 이 기체 스트림이 용융된 열가소성 물질의 필라멘트를 어테뉴에이션(attenuation)하여 그의 직경을 감소시킴으로써 일반적으로 형성되는 중합체 물질의 미세한 섬유를 의미한다. 이후에, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반될 수 있고 수집 표면 상에 침착되어 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 방법은, 예를 들어 부틴(Butin) 등의 미국 특허 번호 3,849,241, 라우(Lau)의 미국 특허 번호 4,526,733, 헤이네스 등의 미국 특허 번호 5,652,048, 및 피츠(Fitts) 등의 미국 특허 번호 5,366,793에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속 또는 불연속일 수 있으며, 일반적으로 평균 직경이 10μm 미만이고, 흔하게는 평균 직경이 약 0.5 내지 약 7μm이다. 또한 부직포는, 예를 들어 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 적층체와 같은 적어도 하나의 부직웹 층 및/또는 다수의 부직 층을 포함하는 다층 부직 적층체일 수 있다. 다층 부직 적층체의 예는 브록(Brock) 등의 미국 특허 번호 4,041,203, 퍼킨스(Perkins) 등의 미국 특허 번호 5,178,931 및 티몬스(Timmons) 등의 미국 특허 번호 5,188,885에 게재되어 있다.
세그먼트화 필름에 부착된 추가의 어느 층도 그의 특정 조성은, 예를 들어 심미감, 강도, 내구성, 촉감 등과 같은 요망되는 속성을 달성하도록 선택될 수 있다. 예로서, 세그먼트화 필름은 편직포, 부직포, 발포체, 스크림, 다층 부직 적층체 등에 적층될 수 있다. 본원에서 사용되는 "스크림"이라는 용어는 뒷댐재로 이용되는 경량 직물을 의미한다. 스크림은 종종 코팅된 또는 적층된 제품의 베이스(base) 직물로 이용된다. 세그먼트화 필름 및 다른 직물(들)은, 예를 들어 열 결합, 초음파 결합, 접착 결합 등과 같은 당업계 숙련자에게 알려진 수단에 의해 함께 적층될 수 있다. 열 점 결합은 각각의 층을 적층하는 예시적인 수단이다. 본원에서 사용되는 "점 결합"은 하나 이상의 직물 층을 복수의 불연속적 결합 지점에서 결합하는 것을 의미한다. 예를 들어, 열 점 결합은 일반적으로, 예를 들어 파새겨진 패턴 롤 및 매끄로운 캘린더 롤과 같은 가열된 롤들 사이로 결합할 하나 이상의 층을 통과시키는 것을 포함한다. 파새겨진 롤은 전체 직물이 그의 전체 표면에 걸쳐 결합되지 않도록 어떤 방식으로 패턴화되고, 앤빌 롤은 대개는 평탄하다. 따라서, 기능적 이유뿐만 아니라 심미적 이유에서 파새겨진 롤의 다양한 패턴이 개발되어 왔다. 열 점 결합의 한 예는 한센(Hansen) 등의 미국 특허 번호 3,855,046에 기술되어 있다. 예를 들어 우이텐브로우크(Uitenbroek) 등의 미국 의장 등록 번호 356,688 및 레비(Levy) 등의 미국 특허 번호 5,620,779에 기술된 것과 같은 많은 다른 결합 패턴이 알려져 있다.
세그먼트화 필름 내의 하나 이상의 세그먼트가 탄성 세그먼트를 포함하는 경우, 거기에 적층된 어떠한 추가의 층도 바람직하게는 연신성 물질 또는 직물을 포함한다. 이 점과 관련하여, 추가의 층 또는 층들은, 예로서 연신성 부직 물질(예를 들어, 크리핑된 부직포 또는 고도로 크림핑된 섬유를 포함하는 부직포), 그물망 직물, 성기게 제직된 직물, 탄성 복합 물질 및/또는 다른 유사한 물질을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 직물은 탄성이거나, 본래 연신성이거나, 또는 연신성 및/또는 탄성이 되도록 처리되고, 또한 천과 유사한 촉감 및 드레이프를 갖는 하나 이상의 열가소성 섬유 층을 포함한다. 적합한 연신성 및/또는 탄성 물질의 예는 모르만(Morman) 등의 미국 특허 번호 4,965,122, 모르만 등의 미국 특허 번호 5,114,781, 모르만 등의 미국 특허 번호 5,336,545, 반데르 윌렌(Vander Wielen) 등의 미국 특허 번호 4,720,415, 키에퍼(Kieffer) 등의 미국 특허 번호 4,789,699, 테일러(Taylor) 등의 미국 특허 번호 5,332,613, 콜리에(Collier) 등의 미국 특허 번호 5,288,791, 위즈네스키(Wisneski) 등의 미국 특허 번호 4,663,220, 쇼버(Shawver) 등의 미국 특허 번호 5,540,976, 드죠(Djiaw) 등의 유럽 출원 번호 0,712,892 A1, 쇼버 등의 미국 특허 번호 5,952,252, 레비 등의 미국 특허 번호 5,714,107, 및 그리스배치(Griesbach) 등의 미국 특허 번호 6,054,002에 기술되어 있으며, 상기 참고문헌의 내용은 본원에 참고로 포함된다. 열가소성 중합체의 조성은, 예를 들어 탄성, 촉감, 인장 강도, 비용 등과 같은 요망되는 물리적 속성을 갖는 물질을 얻기 위해 요망되는 대로 선택될 수 있다. 게다가, 외부 부직층은 요망되는 심미감 및/또는 기능적 특성을 달성하기 위해, 예를 들어 엠보싱, 수력학적 얽힘, 기계적 연화, 인쇄, 정전기 방지 처리와 같은 것에 의해 처리될 수 있거나 또는 어떤 다른 방식으로 처리될 수 있다.
본 발명의 세그먼트화 필름 및 그의 적층체는, 예를 들어 개인 위생 용품, 감염 통제 제품, 보호복, 보호 커버, 가먼트 등과 같은 폭넓은 다양한 응용에서 이용될 수 있다. 본원에서 사용되는 "개인 위생 제품"이라는 용어는 개인 위생 지향 품목, 예컨대 기저귀, 배변연습용 팬츠, 흡수 언더팬츠, 성인 실금자용 제품, 여성 위생 제품 등을 의미한다. 본원에서 사용되는 "감염 통제 제품"이라는 용어는 의료 지향 품목, 예컨대 수술 가운 및 드레이프, 부팡 캡, 수술 캡 및 후드 같은 머리 덮개, 산업용 작업복, 신발 커버, 부츠 커버 및 슬리퍼와 같은 발 용품, 상처 드레싱, 붕대, 멸균 랩, 실험복, 커버올스, 앞치마 등을 의미한다. 본원에서 사용되는"보호복"이라는 용어는 산업 관련 의류 또는 가먼트, 예컨대 커버올스, 앞치마, 작업복, 커버올스 등을 의미한다. 본원에서 사용되는 "보호 커버"는 탈것, 예컨대 자동차, 배, 항공기 등의 커버, 종종 옥외에 두는 용품 또는 장비(예를 들어, 그릴 및 잔디 가구)의 커버, 마당 및 정원 장비의 커버, 바닥 커버, 텐트 등을 의미한다. 본원에서 사용되는 "가먼트"라는 용어는 착용할 수 있는 어떠한 유형의 비의료 또는 비산업 지향 의류를 의미한다. 이것은 커버올스, 언더가먼트, 팬츠, 셔츠, 쟈켓, 장갑, 양말 등을 포함한다.
게다가, 당업계 숙련자는 본 발명의 세그먼트화 필름이 통기성 배리어 직물을 이용하는 많은 다른 응용에 유리하게 이용될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 본원에서 사용되는 "배리어"라는 용어는 액체 전달에 대해 상대적으로 비투과성이고 약 50 mbar 이상의 수두(hydrohead)를 가지는 필름, 적층체 또는 다른 직물을 의미한다. 본원에서 사용되는 수두는 밀리바(mbar) 단위로 측정되는 직물의 액체 배리어 성질의 측정값을 의미한다. 그러나, 배리어 직물의 많은 응용에서, 배리어 직물이 약 80 mbar 초과, 150 mbar 초과, 또는 심지어는 200 mbar 초과의 수두 값을 가지는 것이 바람직할 수 있다는 것을 주목해야 한다. 한 실시양태에서, 세그먼트화 필름의 엠보싱된 세그먼트는 개구가 형성된 세그먼트보다 더 높은 수두 값을 가질 수 있다. 유리하게는, 엠보싱된 세그먼트는 양호한 배리어 성질을 요구하는 제품의 영역에 이용될 수 있고, 반면에, 개구가 형성된 세그먼트는 더 많은 통기성을 요구하는 제품의 영역에 이용될 수 있다.
한 특정 예로서, 본 발명의 세그먼트화 필름은 용이하게 전환되어 기저귀 또는 실금자용 가먼트의 통기성 배리어 내에 포함될 수 있다. 미세기공성 필름 및/또는 그의 적층체에 의해 제공되는 통기성이 많은 용품에서 유리하지만, 높은 통기성이 바람직하지 않을 수 있는 몇몇 상황이 존재한다. 예를 들어, 개인 위생 용품, 예컨대 기저귀 또는 실금자용 가먼트에서는 통기성 배리어 및 흡수 코어가 일반적으로 함께 작용하여 가먼트에 방출되는 체액을 보유한다. 그러나, 유체가 흡수 코어 내에 보유될 때, 상당히 더 높은 수준의 수증기가 통기성 배리어를 통과하기 시작한다. 외부 커버를 통과하는 증가된 수준의 수증기는 가먼트의 외부 부분에서 응축물을 형성할 수 있다. 응축물은 단순히 물이지만, 누출로 인지될 수 있다. 추가로, 응축물은 가먼트의 외부 부분에 축축한 불편한 느낌을 생성할 수 있으며, 이는 용품을 다루는 사람에게 불쾌함을 준다. 이러한 영역에는 더 낮은 WVTR을 가지는 통기성 배리어를 제공하는 반면, 나머지 영역에는 양호한 통기성을 제공할 경우, 이는 우수한 착용자 편안함을 가지면서도 여전히 외부 커버가 축축하게 될 가능성을 제한하는 가먼트를 제공하게 될 것이다. 이 점과 관련하여, 본원의 하기에서 더 상세히 논의하는 바와 같이, 외부 커버의 축축함을 감소시키고/시키거나 제거하는 것을 돕기 위해 상대적으로 높은 통기성 및 낮은 통기성을 갖는 세그먼트들을 흡수 용품 내에 전략적으로 위치시킬 수 있다. 추가의 한 측면에서, 본 발명은 CD 방향으로 신장 및 회복을 가지는 필름을 제공하고, 이렇게 함으로써 우수한 신체 정합성 속성을 갖는 필름 및/또는 그를 포함하는 용품을 제공한다. 게다가, 상당한 통기성 손실 또는 배리어 성질 손실 없이 우수한 신체 정합성을 달성할 수 있다.
일반적으로, 개인 위생 용품은 착용자에게 대향하는 액체 투과성 상면 시트, 및 액체 불투과성 하면 시트 또는 외부 커버를 포함한다. 상면 시트와 외부 커버 사이에 흡수 코어가 배치된다. 종종, 상면 시트 및 외부 커버를 밀봉하여 흡수 코어를 에워싼다. 본 발명의 세그먼트화 필름 및 필름 적층체는 개인 위생 용품의 외부 커버로 사용하기에 특히 아주 적합하다. 예시적인 개인 위생 용품은 오직 예로서 다음 참고문헌에 기술되어 있으며, 이들 참고문헌의 전체 내용은 본원에 참고로 포함된다: 엔로(Enloe) 등의 미국 특허 번호 5,415,644, 메이어(Meyer) 등의 미국 특허 번호 4,798,603, 메나르드(Menard) 등의 미국 특허 번호 5,810,797, 헤렌(Herren) 등의 미국 특허 번호 4,641,381, 볼랜드(Boland) 등의 미국 특허 번호 4,701,175, 및 반 곰펠(Van Gompel) 등의 미국 특허 번호 4,938,797. 추가로, 일회용 기저귀와 관련해서 하기에서 상세히 기술하지만, 당업계 숙련자는 본 발명의 개념이 또한 다른 유형의 흡수 용품, 특히 다른 개인 위생 제품과 관련해서 이용하기에 적합할 것이라는 점을 인식할 것이다. 추가로, 본 발명을 몇 가지 구체적인 구성과 관련해서 기술하지만, 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 당업계 숙련자는 하기에서 논의되는 구체적인 구성의 추가의 조합 또는 변경을 가할 수 있다는 것을 인식할 것이다.
예를 들어, 기저귀 또는 실금자용 가먼트의 배플은 본원에 기재된 바와 같이 계면을 갖는 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트를 포함하는 연속 세그먼트화 필름을 포함할 수 있다. 배플은 세그먼트화 필름으로부터 전환될 수 있으며, 여기서 기저귀의 "이어"(ear)는 제2 영역에 상응하고, 용품의 중심부는 하나 이상의 제1 세그먼트에 상응한다. 제1 세그먼트는 바람직하게는 탄성 또는 비탄성일 수 있는, 예를 들어 모놀리식 필름 또는 단층 또는 다층 미세기공성 필름과 같은 통기성 필름을 포함한다. 제2 세그먼트는 바람직하게는, 예를 들어 탄성 폴리우레탄 또는 크라톤/폴리올레핀 블렌드를 포함하는 필름 세그먼트와 같은 우수한 신장 및 회복 성질을 갖는 탄성 세그먼트를 포함한다. 추가의 한 예에서, 세그먼트화 필름은 세그먼트들이 용품의 길이에 대립되는 것으로서의 용품의 폭 전체에 걸쳐 이어지도록 전환될 수 있다. 세그먼트가 용품의 폭 전체에 걸쳐 이어질 때, 제1 영역은 용품의 중심부에 상응하는 통기성 필름을 포함할 수 있고, 제2 영역은 용품의 "허리"에 상응하는 탄성 세그먼트를 포함할 수 있다.
마찬가지로, 세그먼트화 필름 및/또는 그의 적층체는 수술 가운, 보호 작업복 등으로 전환될 수 있다. 이 점과 관련하여, 예를 들어 혈액 및/또는 혈액에 함유된 병원균의 침투를 방지하는 것과 같은 높은 정도의 보호를 착용자에게 제공하기 위해 의료용 의복이 종종 요구된다. 세그먼트화 연속 필름을 포함함으로써, 요망되는 영역에서 요망되는 배리어 성질을 잃지 않으면서 양호한 신장 및 신체 정합성을 달성할 수 있다. 예를 들어, 수술용 가운 또는 작업복은 우수한 WVTR 배리어 성질을 갖는 통기성 배리어 제1 세그먼트를 포함할 수 있고, 제2 세그먼트는 개구가 형성된 탄성 세그먼트를 포함하고 가먼트에 추가의 개선된 신장, 신체 정합성 속성 및 통기성을 제공하며, 여기서는 배리어가 요구되지 않는다.
다양한 특허 및 다른 참고 자료를 본원에 참고로 포함하였지만, 포함된 자료 및 본 명세서 사이에 불일치가 있는 한에서는 본 명세서가 지배할 것이다. 추가로, 본 발명을 그의 구체적 실시양태에 관해서 상세히 기술하였지만, 당업계 숙련자에게는 본 발명의 정신 및 범위에서 벗어남이 없이 본 발명에 다양한 변경, 변형 및 다른 변화를 가할 수 있다는 것이 명백할 것이다.
실시예
본 발명을 입증하기 위해 3개의 세그먼트를 갖는 실시예 필름을 제조하였다. 세그먼트화 필름을 제조하도록 구성된 랜드캐슬(Randcastle) 필름 다이로부터 샘플 필름을 제조하였다. 이 필름 다이는 주요 중심 공급 포트를 가졌으며, 다이 엔드 플레이트에 있는 사이드 에지 포트를 사용하였다. 사이드 에지 포트는 세그먼트화 필름이 필름 다이를 빠져나가는 다이 립(die lip)으로부터 상류측으로 1.5 인치 거리에 위치하였다. 2개의 중합체에 대한 진입 포트를 가지는 세그먼트화 필름을 제조하도록 구성된 피드블록을 중심 공급 포트에 접속하였다. 피드블록은 세그먼트화 필름이 필름 다이를 빠져나가는 다이 립으로부터 상류측으로 10.5 인치 거리에 위치하였다. 제1 중합체 조성물을 사용하여 필름의 중심 세그먼트를 생성하였다. 제1 압출기(27mm 레이스트리츠(Leistritz) 이축 압출기)를 사용하여 제1 중합체 조성물을 용융시키고, 그것을 피드블록 상의 공급 포트들 중 하나에 공급하였다. 제2 중합체 조성물을 에지 세그먼트에 사용하였다. 제2 압출기(1.25" 킬리온(Killion) 일축 압출기를 사용하여 제2 중합체 조성물을 용융시켰다. 제2 압출기를 빠져나간 후, "Y" 블록 및 동일한 온도로 설정된 2개의 8' 가열된 중합체 호스를 사용하여 제2 중합체 조성물을 2개의 유동으로 분할하였다. 하나의 유동 스트림을 필름 다이의 사이드 에지 포트들 중 하나에 공급하였다. 제2 유동 스트림을 피드블록 상의 제2 공급 포트로 공급하였다. 생성된 필름은 제2 중합체 조성물의 2개의 에지 세그먼트와 함께 제1 중합체 조성물의 중심 세그먼트를 가졌다.
다양한 제1 중합체 조성물 및 제2 중합체 조성물을 사용하여 표 1에 나타낸 5개의 필름을 생성하였다. 표 1에서, "크라톤"은 68 중량%의 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체(크라톤(등록상표) MD6937, 크라톤 폴리머즈로부터 입수가능함), 20 중량%의 점착부여제(레갈레즈™ 1126, 이스트람 케미칼로부터 입수가능함) 및 12 중량%의 폴리에틸렌 왁스(에폴렌™ C-10, 이스트만 케미칼로부터 입수가능함). "PE"는 70 중량%의 폴리에틸렌(다우렉스(DOWLEX)™ 2047G, 다우 케미칼 컴퍼니로부터 입수가능함) 및 30 중량%의 CaCO3 농축물(25 중량%의 폴리에틸렌(다우렉스™ 2047G) 및 75 중량%의 CaCO3)이다. "PP-PE"는 70 중량%의 폴리프로필렌(PP3155, 엑손모빌 케미칼 컴퍼니로부터 입수가능함) 및 30 중량%의 CaCO3 농축물(25 중량% 폴리에틸렌(다우렉스™ 2047G) 및 75 중량%의 CaCO3)이다. "PP"는 100 중량%의 폴리프로필렌(PP3155)이다.
공정 조건:
이축 압출기 조건: 구역 1: 178C, 구역 2: 187C, 구역 3: 187C, 구역 4: 180C, 구역 5: 181C, 구역 6:187C, 구역 7: 197C, 구역 8; 200C, 플랜지: 200C, 호스: 410F, 스크류 속도: 300 rpm, 용융 압력: 800 psi.
킬리온 일축 압출기 조건: 구역 1: 350F, 구역 2: 390F, 구역 3: 420F, 플랜지 및 용융 펌프: 420F, 용융 펌프: 25 rpm, 용융 압력: 500 psi, "Y" 블록 420F, "Y" 블록으로부터의 호스: 420F.
다이, 피드블록 및 엔드 플레이트의 온도 설정: 420F.
권취기 속도: 20 fpm.
제조된 샘플에 대해 인장 시험을 행하였다. 피크 하중이 로드 셀(신테크 코프; 미국 노스 캐롤라이나주 캐리 소재)의 풀-스케일 하중의 10 내지 90% 사이에 오도록 적절한 로드 셀을 사용하여 컴퓨터-기반 데이터 획득 및 프레임 제어 시스템 또는 그 등가물을 구비한 신테크 코프.(Sintech Corp.)의 일정한 연신 속도시험기 2/S에서 인장 시험을 행할 수 있다. 시험은 주위 조건 하에서 수행하였다. 단일 시임의 강도 시험에서, 샘플 크기는 교차 기계 방향으로 3 인치이고 기계 방향으로 6 인치였으며, 이때 시임은 대체로 샘플의 중심에 있었다. 그립 크기는 폭이 3 인치였다. 그립 분리(게이지 길이)는 시험의 시작시에 4 인치였다. 단일 시험으로서 양쪽 에지 시임의 강도 시험에서는, 양쪽 에지 시임이 그립의 조(jaw)들 사이에 있도록 샘플 크기 및 게이지 길이를 연장하였다. 샘플을 12 인치/분의 속도로 잡아당겨서 파단시켰다. 피크 하중, 피크 하중에서의 신율%(게이지 길이의 백분율) 및 파단시의 에너지(원래 위치로부터 파열 지점까지의 하중-신율 곡선 아래의 면적)를 기록하였다.
일반적으로, 피드블록을 통해 에지 중합체를 도입함으로써 생성된 시임은 에지 포트를 통해 에지 중합체를 도입함으로써 생성된 에지 시임들보다 더 강한 (더 높은 피크 하중 및 에너지를 갖는) 것으로 확인되었다. 실시예 1의 필름의 경우, 중심 세그먼트 중합체 조성물은 에지 세그먼트 중합체 조성물과 유사하였으며, 이는 그 필름의 시임들이 유사한 강도를 가지는 것에 기여한 것으로 여겨진다. 그렇더라도, 두 시임 모두를 동시에 시험하였을 때, 에지 포트를 통해 에지 중합체 조성물을 공급함으로써 생성된 에지 시임은 불량일 시임이었음을 주목한다.
　 　 　피드블록 시임 　에지 포트 시임
　 제1(중심) 중합체 조성물 // 제2(에지) 중합체 조성물 피크 하중 (gf) 신율% 에너지
(g-cm)		 피크 하중 (gf) 신율% 에너지
(g-cm)
실시예 1 PP-PE // PP 17745 6.3 5002 18922 4.2 2792
실시예 2 PP-PE // 크라톤 6613 305 57245 1799 128 13737
실시예 3 PE // PP-PE NA NA NA NA NA NA
실시예 4 PE // PE NA NA NA NA NA NA
실시예 5 크라톤 // PE 6952 638 154406 4676 260 44078
　동시에 행해진 시험
피크 하중 (gf) 신율% 에너지
(g-cm)		 　 주석 　
실시예 1 PP-PE // PP 15136 56.4 4240 에지 포트 측에서 파손 　
실시예 2 PP-PE // 크라톤 864 80.4 13763 에지 포트 측에서 파손 　
실시예 5 크라톤 // PE 3200 334 83720 파손은 없지만 에지 포트 측에서 취약성이 나타남
주목할 점은, 상기 실시예 3 및 실시예 4의 경우, 필름의 제조 동안 필름 에지 포트 시임이 쪼개졌으며, 따라서 인장 시험이 불가능하였다는 것이다.
실시예 5에 대한 시임의 SEM 사진이 도 2 및 도 3에 나타나 있다. 도 2는 에지 포트 시임의 SEM 사진이다. 도 3은 피드블록 시임의 SEM 사진이다. 각각의 사진에서, 제2 (에지) 세그먼트(14)는 제2 세그먼트의 선단(22)까지 제1 (중심) 세그먼트(12)와 중첩되거나 이를 지나서 연장된다. 피드블록 시임이 에지 포트 시임들보다 훨씬 더 멀리 연장된다는 것이 SEM 사진으로부터 명백하며, 이는 2개의 사진에 대해 행해진 T/t의 계산에 의해 추가로 입증된 바와 같다. 도 2에 나타낸 에지 포트 시임에 대한 T/t는 2.6(50/19)이었다. 도 3에 나타낸 피드블록 시임에 대한 T/t는 25 (75/3)였다.
두께 "T" 및 "t"는 필름의 2개의 세그먼트들 사이의 시임의 선단을 보여주는 세그먼트화 필름의 단면의 SEM 사진으로부터 측정하였다. 도 2 및 도 3에서와 같은 SEM 사진은 하기와 같이 마련하였다. 샘플을 세로로 긴 스트립으로 자르고 절단 단부에 표시할 수 있다. 이어서, 스트립을 액체 질소 중에 넣고 2분 이상 동안 평형을 이루게 두었다. 이어서, 여전히 액체 질소 중에 침지된 상태로 스테인리스 강 백플레이트에 대고 새로운 외날 면도칼을 사용하여 샘플을 이등분하였다. 절단물을 제조하기 전에 블레이드를 약 5 내지 10초 동안 차갑게 두었다.
이어서, 절단 표면이 수평이 되도록 알루미늄 소형 바(bar)들 사이의 25 mm SEM 마운트(시편 스터브) 상에 샘플을 올려 놓았다. 이어서, 샘플을 1시간 동안 사산화루테늄 증기에 노출시켰다. 샘플을 하룻밤 탈기되게 둔 후, 추가의 처리 또는 코팅 없이 주사 전자 현미경으로 평가하였다. 루테늄 염색제는 스티렌 작용기를 갖는 시클릭 불포화를 일으키는 화합물과 반응하여 강력하게 염색되었다. 유기 물질이 중금속으로 염색될 때, 후방산란 계수가 증가하여 후방산란 신호를 증가시키고, 그 결과 더 밝은 영상의 세부가 얻어졌다. 2차 전자 영상은 후방산란 요소를 가지기 때문에, 염색제로부터의 이러한 증백 효과는 마찬가지로 이들 영상에서 흔히 관찰되었다.
히타치(Hitachi) S-4500 전계 방출 주사 전자 현미경 또는 그 등가물이 100 내지 1,000배의 배율로 마이크로채널 플레이트(후방산란) 및 2차 전자 검출기 둘 모두를 사용하여 저전압(800 내지 1200 볼트)에서 단면의 표면을 평가하는 데 사용될 수 있다. 현미경에 접속된 쿼르츠(Quartz) PCI 영상 획득 시스템 또는 그 등가물을 사용하여 디지털 영상이 획득될 수 있다. 또한, 쿼르츠 PCI 소프트웨어 또는 그 등가물은 두께 및 다른 측정을 행하는 데 사용될 수 있다.
본 발명을 그의 구체적 실시양태에 관해서 상세히 기술하였지만, 당업계 숙련자는 상기 내용을 이해할 때 이들 실시양태에 대한 변경, 변화 및 등가물을 용이하게 생각해낼 수 있다는 것을 인식할 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구범위의 범위 및 그의 등가물로 평가되어야 한다. 본원에서 사용되는 "포함하는"이라는 용어는 포괄적이거나 또는 제한이 없는 것이고, 나열되지 않은 추가의 요소, 조성물 성분 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 추가로, 본원에 제시된 어떠한 주어진 범위도 포함되는 모든 더 작은 범위를 포함하는 것을 의도한다는 것을 주목하여야 한다. 예를 들어, 45 내지 90의 범위는 또한 50 내지 90, 45 내지 80, 46 내지 89 등을 포함할 것이다.

Claims (20)

  1. 기계 방향 및 교차 기계 방향을 규정하고, 제1 표면 및 제 1 표면과 평행한 제2 표면을 포함하고, 열가소성 중합체를 포함하는 제1 조성물을 가지는 제1 필름 세그먼트 및 열가소성 중합체를 포함하는 제2 조성물을 가지는 제2 필름 세그먼트를 가지고,
    제1 필름 세그먼트와 제2 필름 세그먼트는 계면에서 접합하며, 계면에서는 제2 세그먼트의 선단이 필름의 교차 기계 방향으로 제1 세그먼트와 중첩되고 제1 세그먼트 내로 연장되고,
    필름은 제2 세그먼트의 선단에서 두께 "T"를 가지고, 제2 세그먼트는 제2 세그먼트의 선단으로부터 교차 기계 방향으로 거리 T에서 두께 "t"를 가지며, 비 T/t는 3 초과이며,
    계면으로부터의 거리가 교차 기계 방향으로 증가함에 따라 제1 조성물은 교차 기계 방향으로 계면의 한 면 상에 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나를 형성하고, 제2 조성물은 교차 기계 방향으로 계면의 다른 한 면 상에 제1 표면 및 제2 표면 중 적어도 하나를 형성하는 세그먼트화(segmented) 필름.
  2. 제1항에 있어서, 계면이 제1 필름 세그먼트와 제2 필름 세그먼트 사이에 있고, 세그먼트화 필름의 기계 방향으로 연장되는 것인 세그먼트화 필름.
  3. 제1항에 있어서, 비 T/t가 3 내지 100의 범위인 세그먼트화 필름.
  4. 제1항에 있어서, 비 T/t가 3 내지 20의 범위인 세그먼트화 필름.
  5. 제1항에 있어서, 세그먼트화 필름이 균일한 두께를 가지고, 제1 세그먼트 및 제2 세그먼트가 기계 방향으로 연속해서 서로 인접하여 연장되는 것인 세그먼트화 필름.
  6. 제1항에 있어서, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트가 미세기공성 (microporous) 필름을 포함하는 것인 세그먼트화 필름.
  7. 제6항에 있어서, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트의 조성물이 열가소성 중합체 및 충전제를 포함하고, 추가로, 충전제가 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트 전체에 걸쳐 분포되는 것인 세그먼트화 필름.
  8. 제7항에 있어서, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트가 충전제에 인접하는 미세기공을 가지는 것인 세그먼트화 필름.
  9. 제1항에 있어서, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트가 폴리올레핀 엘라스토머, 스티렌 블록 공중합체, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리아미드, 비닐 아세테이트, 아크릴레이트 및 그의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 탄성 중합체를 포함하는 것인 세그먼트화 필름.
  10. 제1항에 있어서, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트의 조성물이 비탄성 폴리올레핀 중합체를 포함하는 것인 세그먼트화 필름.
  11. (i) 액체 투과성 상면 시트,
    (ii) 제1항의 세그먼트화 필름을 포함하는 외부 커버, 및
    (iii) 외부 커버와 상면 시트 사이에 위치하는 흡수 코어를 포함하는 개인 위생 용품.
  12. 제1항의 세그먼트화 필름, 및
    세그먼트화 필름의 제1 표면에 고정 부착된 시트 물질을 포함하는 다층 적층체.
  13. 제12항에 있어서, 시트 물질이 부직웹을 포함하는 것인 다층 적층체.
  14. (i) 액체 투과성 상면 시트,
    (ii) 제12항의 다층 적층체를 포함하는 외부 커버, 및
    (iii) 외부 커버와 상면 시트 사이에 위치하는 흡수 코어를 포함하는 개인 위생 용품.
  15. 제12항에 있어서, 시트 물질이 연신성 직물을 포함하고, 제1 필름 세그먼트 또는 제2 필름 세그먼트가 엘라스토머를 포함하는 것인 다층 적층체.
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