KR101673248B1

KR101673248B1 - 흡수 용품에 사용하기 위한 강성 나노복합체 필름

Info

Publication number: KR101673248B1
Application number: KR1020167023157A
Authority: KR
Inventors: 마이클 제이. 펄크스; 마크 엠. 므레지바; 제임스 홍쉬에 왕; 펭 첸; 그레고리 제이. 와이드맨
Original assignee: 킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
Priority date: 2014-01-31
Filing date: 2015-01-30
Publication date: 2016-11-07
Also published as: CN105934225B; BR112016017524A2; CN105934225A; AU2015210792A1; MX2016009865A; KR20160105910A; EP3099280B1; BR112016017524B1; AU2015210792B2; EP3099280A4; RU2612931C1; MX355934B; EP3099280A1; US9878065B2; WO2015116953A1; US20160325005A1

Abstract

흡수 용품(예, 생리대)에 사용하기 위한 박막 나노복합체 필름이 제공된다. 필름은 약 0.94g/cm³ 이하의 밀도를 갖는 제1 에틸렌 중합체, 약 0.94g/cm³ 초과의 밀도를 갖는 제2 에틸렌 중합체, 및 유기 표면 처리제를 갖는 나노클레이를 함유한다. 본 발명자들은 필름을 형성하는 데에 사용되는 구성요소들의 특정 유형 및 농도뿐만 아니라 형성되는 방식에 걸쳐서 선택적인 제어를 통해서, 필름의 특성이 상당히 개선될 수 있음을 발견하였다.

Description

흡수 용품에 사용하기 위한 강성 나노복합체 필름{STIFF NANOCOMPOSITE FILM FOR USE IN AN ABSORBENT ARTICLE}

관련 출원

본 출원은, 미국 특허출원 제61/934,434호 (2014년 1월 31일 출원)에 대한 우선권을 주장하고, 상기 출원은 본원에 그것의 전체 내용이 참조로 원용된다.

본 발명은 흡수 용품에 사용하기 위한 강성 나노복합체 필름에 관한 것이다.

여성 위생 흡수 용품, 예를 들어 생리대는 일반적으로, 신체를 향해서 배치되는 “신체-대향(body-facing)” 표면을 정의하는 액체 투과성 상면시트(topsheet)와 신체로부터 떨어져서 배치되는 “의복-대향(garment-facing)” 표면을 정의하는 액체 불투과성 배면시트(backsheet) 사이에 위치하는 흡수성 코어로부터 구성된다. 이러한 용품은 용품의 에지에서 측방향으로 연장되고 착용자의 속옷의 측면 에지 주위에 부착할 수 있는 플랩 또는 날개를 포함한다. 날개는 선형 저밀도 폴리에틸렌(“LLDPE”)으로부터 형성될 수도 있으며, 이는 선택적으로 폴리프로필렌 부직포 웹에 적층될 수 있다. 하지만, 이러한 필름의 문제점 중 하나는, 필름이 종종 충분한 강성과 강도가 부족해서 흡수 용품의 제조 공정을 가능하게 하고 사용하는 동안 용품을 지지하는 데 도움이 된다는 것이다. 이러한 특성을 개선하기 위해 필름에 각종 첨가제를 추가하는 시도가 이루어졌지만, 이는 일반적으로 대응하는 다른 특성(예, 연성) 감소를 초래하며, 매우 바람직하지 않다. 이와 같이, 다른 특성의 실질적인 감소 없이 양호한 강성 및 강도를 발휘할 수 있는 흡수 용품에 사용하기 위한 필름에 대한 필요성이 현재 존재한다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 액체 투과성 층, 일반적으로 액체 불투과성 층, 및 액체 투과성 층과 일반적으로 액체 불투과성 층 사이에 위치한 흡수성 코어를 포함하는 흡수 용품이 개시된다. 흡수 용품은 약 50㎛ 이하의 두께를 갖는 필름을 포함한다. 상기 필름은 중합체 조성물로부터 형성되는 층을 포함하고, 여기서 상기 중합체 조성물은 약 0.94g/cm³ 이하의 밀도를 갖는 제1 에틸렌 중합체, 약 0.94g/cm³ 초과의 밀도를 갖는 제2 에틸렌 중합체, 및 유기 표면 처리제를 갖는 나노클레이를 함유한다. 제1 에틸렌 중합체 대 제2 에틸렌 중합체의 중량비는 약 0.1 내지 약 10이다.

본 발명의 다른 실시예에 따르면, 약 50㎛ 이하의 두께를 갖는 필름이 개시된다. 상기 필름은 중합체 조성물로부터 형성되는 층을 포함한다. 상기 중합체 조성물은 약 5중량% 내지 약 90중량%의 약 0.94g/cm³ 이하의 밀도를 갖는 제1 에틸렌 중합체, 약 5중량% 내지 약 90중량%의 약 0.94g/cm³ 초과의 밀도를 갖는 제2 에틸렌 중합체, 및 유기 표면 처리제를 갖는 약 0.5중량% 내지 약 20중량%의 나노클레이를 함유한다. 제1 에틸렌 중합체 대 제2 에틸렌 중합체의 중량비는 약 0.1 내지 약 10이고, 필름은 약 150 내지 약 1000MPa의 기계 방향으로의 영의 탄성계수를 나타낸다.

본 발명의 다른 특징들과 측면들은 이하에서 더욱 상세히 설명한다.

통상의 기술자를 위한 본 발명의 최상의 모드를 포함한 본 발명의 모든 가능한 개시 내용을, 첨부 도면이 참조되는 명세서의 나머지 부분에서 더욱 구체적으로 기재한다.
도 1은 본 발명의 필름을 형성하기 위해 사용될 수 있는 공정의 일 실시예의 개략도이고;
도 2는 본 발명의 흡수 용품의 일 실시예의 상면도이고;
도 3은 장치 문이 개방된, 소음 수준을 평가하기 위해 사용될 수 있는 시험 장치의 사시도이고;
도 4는 장치 문이 닫힌, 도 3의 시험 장치의 사시도이고; 그리고
도 5는 화살표(190)를 따라 취한 도 3의 장치의 평면도이다.
본원에서의 참조 문자의 반복 사용은 본 발명의 동일 또는 유사한 특징부 또는 요소를 표현하고자 하는 것이다.

이하, 하나 이상의 예가 후술되어 있는 본 발명의 다양한 실시예들을 상세히 설명한다. 각각의 예는 본 발명을 한정하는 것이 아니라, 설명을 위해서 제공된다. 실제로, 본 발명의 사상이나 범위로부터 벗어나지 않고 본 발명에 있어서 다양한 수정과 변형을 행할 수 있다는 점은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 하나의 실시예에 일부로서 예시하거나 설명하는 특징들을 다른 하나의 실시예에 사용하여 추가적인 실시예를 얻을 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 수정과 변경을 커버하려는 것이다.

일반적으로 말하면, 본 발명은 흡수 용품 (예, 생리대)에 사용하기 위한 박막 나노복합체 필름에 관한 것이다. 상기 필름은 약 0.94g/cm³ 이하의 밀도를 갖는 제1 에틸렌 중합체(예, LLDPE 및/또는 LDPE), 약 0.94g/cm³ 초과의 밀도를 갖는 제2 에틸렌 중합체(예, HDPE), 및 유기 표면 처리제를 갖는 적어도 하나의 나노클레이를 함유한다. 제1 에틸렌 중합체 대 제2 에틸렌 중합체의 중량비는 약 0.1 내지 약 10, 일부 실시예에서는 약 0.15 내지 약 8, 일부 실시예에서는 약 0.2 내지 약 5이다. 예를 들면, 제1 에틸렌 중합체는 중합체 조성물의 약 5중량% 내지 약 90중량%, 일부 실시예에서는 약 10중량% 내지 약 80중량%, 일부 실시예에서는 약 20중량% 내지 약 70중량%를 구성할 수 있으며, 제2 에틸렌 중합체는 중합체 조성물의 약 5중량% 내지 약 90중량%, 일부 실시예에서는 약 10중량% 내지 약 80중량%, 일부 실시예에서는 약 20중량% 내지 약 70중량%를 구성할 수 있다. 나노클레이는 마찬가지로 중합체 조성물의 약 0.5중량% 내지 약 20중량%, 일부 실시예에서는 약 1중량% 내지 약 15중량%, 일부 실시예에서는 약 2중량% 내지 약 10중량%를 구성할 수 있다.

본 발명자들은 필름을 형성하는 데에 사용되는 구성요소들의 특정 유형 및 농도뿐만 아니라 형성되는 방식에 걸쳐서 선택적인 제어를 통해서, 필름의 강성이 그의 강도와 연성에 악영향을 갖지 않으면서 상당히 개선될 수 있음을 발견하였다. 양호한 강성을 나타내는 하나의 파라미터는 인장 변형에 대한 인장 응력의 비와 같고 응력-변형 곡선의 기울기로부터 결정되는 필름의 영의 탄성 계수(Young’s modulus of elasticity)이다. 예를 들면, 필름은 통상적으로 약 150 내지 약 1000MPa, 일부 실시예에서는 약 200 내지 약 800MPa, 일부 실시예에서는 약 300 내지 약 700MPa의 기계 방향으로의 영의 탄성계수, 및 약 200 내지 약 1200MPa, 일부 실시예에서는 약 250 내지 약 1000MPa, 일부 실시예에서는 약 350 내지 약 800MPa의 교차-기계 방향으로의 영의 탄성계수를 나타낸다. 이러한 개선된 강성을 가짐에도 불구하고, 본 발명의 필름은 또한 양호한 기계 강도와 연성을 유지할 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 필름은 약 15 내지 약 150 메가파스칼(MPa), 일부 실시예에서는 약 20 내지 약 100MPa, 일부 실시예에서는 약 25 내지 약 80MPa의 기계 방향 및/또는 교차-기계 방향으로의 궁극적인 인장 강도를 나타낼 수 있다. 또한 필름은 약 200% 이상, 일부 실시예에서는 약 250% 이상, 일부 실시예에서는 약 300% 내지 약 400%의 기계 방향으로의 피크 신장율, 및 약 700% 이상, 일부 실시예에서는 약 750% 이상, 일부 실시예에서는 약 800% 내지 약 1500%의 교차-기계 방향으로의 피크 신장율을 나타낼 수 있다.

놀랍게도, 필름이 매우 얇은 두께를 갖는 경우이더라도 이러한 양호한 특성들이 달성될 수 있다. 이와 관련하여, 특정 기계적 값(예, 영의 탄성계수, 인장 강도, 또는 피크 신장률)을 평균 필름 두께(μm)로 나눔으로써 결정되는, 정규화된 기계적 특성 또한 개선될 수도 있다. 예를 들면, 필름은 약 10%/μm 이상, 일부 실시예에서는 약 15%/μm 이상, 일부 실시예에서는 약 20%/μm 내지 약 100%/μm의 기계 방향으로의 정규화된 피크 신장율을 나타낸다. 필름은 마찬가지로 약 40%/μm 이상, 일부 실시예에서는 약 50%/μm 이상, 일부 실시예에서는 약 60%/μm 내지 약 200%/μm의 교차-기계 방향으로의 정규화된 피크 신장율을 나타낸다. 필름은 약 0.5 내지 약 20MPa/μm, 일부 실시예에서는 약 1 내지 약 12MPa/μm, 일부 실시예에서는 약 2 내지 약 8MPa/μm의 기계 방향 및/또는 교차-기계 방향으로의 정규화된 궁극적인 인장 강도를 나타낼 수 있다. 기계 방향 및/또는 교차-기계 방향으로의 정규화된 영의 탄성계수는 약 5 내지 약 60MPa/μm, 일부 실시예에서는 약 15 내지 약 50MPa/μm, 일부 실시예에서는 약 25 내지 약 45MPa/μm일 수도 있다. 필름의 실제 두께는 일반적으로 약 50μm 이하, 일부 실시예들에서는 약 1 내지 약 40μm, 일부 실시예들에서는 약 5 내지 약 35μm, 일부 실시예들에서는 약 10 내지 약 30μm일 수도 있다.

본 발명자들은 또한 필름이 물리적으로 변형되었을 때에 비교적 낮은 정도의 소음을 발생할 수 있음을 발견하였다. 2분 동안 물리적 변형을 받았을 때, 예를 들면, 필름의 소음 수준은, 예를 들어 2,000Hz 또는 4,000Hz의 주파수에서 결정한 바, 약 45데시벨(dB) 이하, 일부 실시예에서는 약 42dB 이하, 일부 실시예에서는 약 20dB 내지 약 40dB일 수 있다. 필름이 2분 동안 물리적 변형을 받는 동안에 발생되는 필름의 소음 수준을 주변 환경에 의해 발생된 소음 수준으로 나눔으로써 결정되는, 필름의 “정규화된 소음 수준”도 마찬가지로, 예를 들어 2,000Hz 또는 4,000Hz의 주파수에서 결정한 바, 약 2.5 이하, 일부 실시예에서는 약 2.4 이하, 일부 실시예에서는 약 1.5 내지 약 2.3일 수 있다. 전체 흡수 용품은 또한 비교적 낮은 정도의 소음을 나타낼 수 있다. 예를 들면, 2분 동안 물리적 변형을 받았을 때, 흡수 용품에 의해 발생된 소음 수준은, 2000Hz의 주파수에서 결정한 바, 약 30데시벨(dB) 이하, 일부 실시예에서는, 약 29dB 이하, 일부 실시예에서는 약 20dB 내지 약 28dB일 수 있다. 흡수 용품의 “정규화된 소음 수준”도 마찬가지로, 예를 들어 2,000Hz 또는 4,000Hz의 주파수에서 결정한 바, 약 1.55 이하, 일부 실시예에서는 약 1.50 이하, 일부 실시예에서는 약 0.5 내지 약 1.45일 수 있다.

감소된 소음 수준 이외에, 본 발명의 필름은 또한 산소 투과에 대한 우수한 배리어 특성도 가질 수 있다. 이론에 얽매이지 않으면서, 나노클레이 판상체 구조체는, 투과율을 늦출 수 있고 삼투하는 산소의 양을 감소시킬 수 있는, 꼬불꼬불한 경로를 필름 내에 생성할 수 있다고 여겨진다. 예를 들면, 산소 투과율은, 예를 들어 23℃의 온도 및 0%의 상대 습도에서 ASTM D3985-05에 따라 결정한 바, 약 350cm³/100in²*24시간 이하, 일부 실시예에서는 약 330cm³/100in²*24시간 이하, 일부 실시예에서는 약 100 내지 약 300cm³/100in²*24시간일 수 있다.

본 발명의 다양한 실시예를 이제 보다 상세하게 설명하기로 한다.

I. 중합체 조성물

A. 제1 에틸렌 중합체

상기에서 나타낸 바와 같이, 제1 에틸렌 중합체는 약 0.94g/cm³ 이하, 일부 실시예에서는, 약 0.85 내지 약 0.94g/cm³, 일부 실시예에서는 약 0.90 내지 약 0.935g/cm³의 비교적 낮은 밀도를 갖는다. 하나 이상의 중합체가 이러한 밀도 특성을 갖는 조성물에 사용될 수도 있다. 선형 저밀도 폴리에틸렌 ("LLDPE") 및/또는 저밀도 폴리에틸렌 ("LDPE")은 특히 적합하다. 제1 에틸렌 중합체는 일반적으로 상대적으로 낮은 용융 온도 및 탄성계수를 가지는데, 이는 생성된 필름에 비교적 부드럽고 연성 느낌을 제공할 수 있다. 예를 들어, ASTM D638-10에 따라 결정된 바와 같이, 제1 에틸렌 중합체는 약 50℃ 내지 약 145℃, 일부 실시예들에서는 약 75℃ 내지 약 140℃, 일부 실시예들에서는 약 100℃ 내지 약 135° C의 용융 온도를 가질 수 있고, 약 50 내지 약 700MPa, 일부 실시예들에서는 약 75 내지 약 600MPa, 일부 실시예들에서는 약 100 내지 약 500MPa의 탄성계수를 가질 수도 있다. ASTM D1238-13 (또는 ISO 1133)에 따라 결정된 바와 같이, 2160g의 하중 및 190°에서 결정되는 바와 같이, 제1 에틸렌 중합체는 또한 약 0.1 내지 약 100그램/10분, 일부 실시예들에서는 약 0.5 내지 약 50그램/10분, 일부 실시예들에서는 약 1 내지 약 40그램/10분의 용융 흐름 지수를 가질 수도 있다.

B. 제2 에틸렌 중합체

제1 중합체와 달리, 제2 에틸렌 중합체는 약 0.94g/cm³ 초과, 일부 실시예에서는, 약 0.945 내지 약 0.98g/cm³, 일부 실시예에서는 약 0.95 내지 약 0.97g/cm³의 비교적 높은 밀도를 갖는다. 다시 한번, 하나 이상의 중합체가 이러한 특성을 갖는 조성물에 사용될 수도 있다. 고밀도 폴리에틸렌("HDPE")이 특히 적합하다. 제2 에틸렌 중합체는 일반적으로 비교적 낮은 용융 온도 및 탄성계수를 가지는데, 이는 생성된 필름에 비교적 부드럽고 연성 느낌을 제공할 수 있다. 예를 들어, ASTM D638-10에 따라 결정된 바와 같이, 제1 에틸렌 중합체는 약 70℃ 내지 약 160℃, 일부 실시예들에서는 약 85℃ 내지 약 150℃, 일부 실시예들에서는 약 110℃ 내지 약 145℃의 용융 온도를 가질 수 있고, 약 700 내지 약 5,000MPa, 일부 실시예들에서는 약 750 내지 약 3,000MPa, 일부 실시예들에서는 약 1,000 내지 약 2,000MPa의 탄성계수를 가질 수도 있다. ASTM D1238-13 (또는 ISO 1133)에 따라 결정된 바와 같이, 2160g의 하중 및 190℃에서 결정되는 바, 제2 에틸렌 중합체는 또한 약 0.1 내지 약 100그램/10분, 일부 실시예들에서는 약 0.5 내지 약 50그램/10분, 일부 실시예들에서는 약 1 내지 약 40그램/10분의 용융 흐름 지수를 가질 수도 있다.

제1 및/또는 제2 에틸렌 중합체는 본 기술분야에 공지되어 있는 임의의 유형의 에틸렌 중합체로 형성될 수도 있다. 예를 들어, 에틸렌 중합체는 에틸렌과 α-올레핀, 예컨대 C₃-C₂₀ α-올레핀 또는 C₃-C₁₂ α-올레핀의 공중합체일 수도 있다. 적절한 α-올레핀은 선형이거나 분지형(예를 들어, 하나 이상의 C₁-C₃ 알킬 분지, 또는 하나의 아릴기)일 수도 있다. 특정한 예로는, 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸, 또는 디메틸-치환된 1-데센; 1-도데센; 및 스티렌이 있다. 특히 바람직한 α-올레핀 공단량체는 1-부텐, 1-헥센 및 1-옥텐이다. 그런 공중합체의 에틸렌 함량은 약 60 몰% 내지 약 99 몰%, 일부 실시예에서는 약 80 몰% 내지 약 98.5 몰% 및 일부 실시예에서는 약 87 몰% 내지 약 97.5 몰%일 수 있다. α-올레핀 함량은 마찬가지로 약 1 몰% 내지 약 40 몰%, 일부 실시예에서는 약 1.5 몰% 내지 약 15 몰% 및 일부 실시예에서는 약 2.5 몰% 내지 약 13 몰% 범위일 수 있다. 폴리에틸렌의 밀도는, 채택되는 중합체의 유형에 따라 가변될 수 있지만, 일반적으로, 약 0.85 내지 약 0.96g/cm³ 범위이다.

다양한 공지되어 있는 기법들이 일반적으로 에틸렌 중합체를 형성하기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들어 에틸렌 중합체는 유리 라디칼 또는 배위 촉매(예컨대 지글러-나타)를 사용하여 형성될 수 있다. 일반적으로, 에틸렌 중합체는 여러 자리 지글러-나타 촉매로부터 형성되고, 얻어진 에틸렌 중합체는 최대 20 또는 그 이상의 다중분산성 지수 (수 평균 분자량으로 나눈 중량 평균 분자량)를 가진 넓은 분자량 분포를 갖는다. 단일 자리 배위 촉매, 예컨대 메탈로센 촉매,에 의해 만든 에틸렌 중합체는, 좁은 분자량 분포를 갖는다. 그런 촉매 시스템은 공단량체가 분자 사슬 내에 무작위로 분포되고 상이한 분자량 단편들을 가로질러 균일하게 분포되는 에틸렌 중합체를 생산한다. 메탈로센-촉매된 폴리올레핀은 예를 들면 미국 특허 제5,571,619호(McAlpin 등); 제5,322,728호(Davis 등); 제5,472,775호(Obijeski 등); 제5,272,236호(Lai 등); 및 제6,090,325호(Wheat, 등)에 기술되어 있다. 메탈로센 촉매의 예시로는 비스(n-부틸사이클로펜타디에닐)티타늄 다이클로라이드, 비스(n-부틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 다이클로라이드, 비스(사이클로펜타디에닐)스칸듐 클로라이드, 비스(인데닐)지르코늄 다이클로라이드, 비스(메틸사이크로펜타디에닐)티타늄 다이클로라이드, 비스(메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 다이클로라이드, 코발토센, 사이클로펜타디에닐티타늄 트라이클로라이드, 페로센, 하프노센 다이클로라이드, 아이소프로필(사이클로펜타디에닐-1-플루오레닐)지르코늄 다이클로라이드, 몰리브도센 다이클로라이드, 니켈로센, 니오보센 다이클로라이드, 루테노센, 티타노센 다이클로라이드, 지르코노센 클로라이드 하이드라이드, 지르코노센 다이클로라이드 등. 메탈로센 촉매를 사용하여 만들어진 중합체는 전형적으로 좁은 분자량 범위를 가진다. 예를 들어 메탈로센-촉매된 중합체는 4 아래의 다중분산성 수(M_w/M_n), 조절된 짧은 사슬 분지화 분포 및 조절된 동일배열성을 가질 수 있다.

B. 나노클레이

"나노클레이(nanoclay)"라는 용어는, 일반적으로, 클레이 물질(천연 발생 미네랄, 유기적으로 개질된 미네랄, 또는 합성 나노물질)의 나노입자를 가리킨다. 상기 클레이 물질은 일반적으로 상대적으로 평평하거나 판상체 형상을 가지고 있는 점에서 플레이크형 형태를 갖는다. 상기 클레이 판상체는 예를 들어, 약 0.2 내지 약 100nm, 일부 실시예들에서는 약 0.5 내지 약 50nm, 일부 실시예들에서는 약 1 내지 약 20nm의 평균 두께를 가질 수 있다. 클레이 물질의 "종횡비" (즉, 평균 두께로 나눈 판상체의 평균 길이) 또한 비교적 크며, 예컨대 약 20 내지 약 1000, 일부 실시예에서는 약 50 내지 약 80, 일부 실시예에서는 약 100 내지 약 400이다. 예를 들어, 평균 길이(예, 직경)는 약 20nm 내지 약 10μm, 일부 실시예들에선 약 100nm 내지 약 5μm, 일부 실시예들에선 약 200nm 내지 약 4μm일 수도 있다.

상기 클레이 물질은 스멕타이트 클레이 광물 등의 필로실리케이트 (예, 벤토나이트, 카올리나이트, 또는 몬트모릴로나이트뿐만 아니라, 이들의 염, 예컨대 나트륨 몬트모릴로나이트, 마그네슘 몬트모릴로나이트, 칼슘 몬트모릴로나이트 등); 논트로나이트(nontronite); 바이델라이트(beidellite); 볼콘스코이트(volkonskoite); 헥토라이트(hectorite); 사포나이트; 사우코나이트(sauconite); 소복카이트(sobockite); 스티븐사이트(stevensite); 스빈코르다이트(svinfordite); 베르미쿨라이트(vermiculite); 기타로부터 형성될 수 있다. 다른 유용한 나노클레이는 운모 광물 (예, 일라이트)와 혼합된 일라이트/스멕타이트 광물, 예컨대 렉토라이트(rectorite), 타로소바이트(tarosovite), 레디카이트(ledikite) 및 상기 명명한 클레이 광물들과 일라이트의 혼화물을 포함한다. 특히 적합한 것은 몬트모릴로나이트(2:1 계층 스멕타이트 클레이 구조), 벤토나이트(주로 몬트모릴로나이트로 형성된 알루미늄 필로실리케이트), 카올리나이트(1:1 판 구조 및 Al₂Si₂O₅(OH)₄라는 실험식을 갖는 알루미노실리케이트), 할로이사이트(1:1 관형 구조 및 Al₂Si₂O₅(OH)₄ 등의 실험식을 갖는 알루미노실리케이트)이다.

전술한 바와 같이, 나노클레이는 또한 클레이 물질의 소수성을 강화하고, 에틸렌 중합체와의 상용성을 개선하는 유기 표면 처리제를 포함한다. 일 실시예에서, 유기 표면 처리제는 인접한 층상 클레이 판상체 사이의 층간 공간으로 이온 교환을 통해 삽입될 수도 있는, 사차 오늄 (예, 염 또는 이온)으로 형성될 수도 있다. 사차 오늄 이온은 다음의 구조를 가질 수도 있다:

여기서,

X는 N, P, S, 또는 O이고; 그리고

R₁, R₂, R₃ 및 R₄는 독립적으로 수소 또는 유기 부분, 예컨대 1 내지 약 24개의 탄소 원자를 가진 선형 또는 분지형 알킬, 아릴 또는 아르알킬이다.

특히 적합한 사차 암모늄 이온은 다음의 구조를 갖는 것들이다:

여기서,

R₁는 C₆ 내지 C₂₄ 범위의 장쇄 알킬 부분, C₆, C₈, C₁₀, C₁₂, C₁₄, C₁₆, C₁₈, C₂₀, C₂₂ 및 C₂₄, 단독 또는 임의의 조합 등의 장쇄 부분의 혼합물을 포함하여 직선 또는 분지형 사슬이며; 그리고

R₂, R₃ 및 R₄은 H, 알킬, 하이드록시 알킬, 벤질, 치환된 벤질, 예를 들어 직선 또는 분지형 사슬 알킬-치환 또는 할로겐 치환; 에톡실화 또는 프로폭실화 알킬; 에톡실화 또는 프로폭실화 벤질 (예, 에톡실화 1-10 몰 또는 프로폭실화 1-10 몰)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 동일하거나 상이할 수 있는 부분이다.

추가 유용한 다전하 스페이싱/커플링제로는, 예를 들면, 테트라-, 트리-, 및 디-오늄 종, 예컨대 테트라-암모늄, 트리-암모늄, 및 디-암모늄 (1차, 2차, 3차, 4차), 지방족, 방향족 또는 아릴지방족 아민, 포스핀, 에스테르, 알콜 및 황화물의 -포스포늄, -옥소늄, 또는, -술포늄 유도체가 있다. 이러한 물질들의 예시는 하기 식의 디-오늄 화합물이다:

R¹-X⁺-R-Y⁺

여기서, X⁺ 및 Y⁺는 동일하거나 상이하고, 암모늄, 술포늄, 포스포늄, 또는 옥소늄 라디칼, 예컨대 -NH(CH₃)₂ ⁺, -NH₂(CH₃)⁺, -N(CH₃)₃ ⁺, -N(CH₃)₂(CH₂CH₃)⁺, -N(CH₃)(CH₂CH₃)₂ ⁺, -S(CH₃)₂ ⁺, -S(CH₃)₂ ⁺, -P(CH₃)₃ ⁺, -NH₃ ⁺, 등이며;

R은 유기 스페이싱, 골격 라디칼, 직선 또는 분지형, 예컨대 그 말단에서 대전된 N⁺, P⁺, S⁺ 및/또는 O⁺양이온에 공유 결합된 골격 유기 스페이싱 분자 내에, 2 내지 24개 탄소 원자, 일부 실시예에서 3 내지 10개 탄소 원자를 가지는 것이며;

R¹은 수소, 또는 1 내지 22개의 탄소 원자, 일부 실시예에서는, 6 내지 22개의 탄소 원자의 선형 또는 분지형 알킬 라디칼, 선형 또는 분지형일 수 있다.

유용한 R 기의 예시로는 알킬 (예, 메틸, 에틸, 부틸, 옥틸 등); 아릴 (예, 벤질, 페닐알킬 등); 알킬렌 (예, 메틸렌, 에틸렌, 옥틸렌, 노닐렌, 삼차-부틸, 네오펜틸렌, 이소프로필렌, 이차-부틸렌, 도데실렌 등); 알케닐렌 (예, 1-프로페닐렌, 1-부테닐렌, 1-펜테닐렌, 1-헥세닐렌, 1-헵테닐렌, 1-옥테닐렌 등); 사이클로알케닐렌 (예, 사이클로헥세닐렌, 사이클로펜테닐렌 등); 하이드록시알킬 (예, 하이드록시메틸, 하이드록시에틸, 하이드록시-n-프로필, 하이드록시이소프로필, 하이드록시-n-부틸, 하이드록시-이소-부틸, 하이드록시-삼차-부틸 등), 알카노일알킬렌 (예, 부타노일 옥타데실렌, 펜타노일 노나데실렌, 옥타노일 펜타데실렌, 에타노일 운데실렌, 프로파노일 헥사데실렌 등); 알킬아미노알킬렌 (예, 메틸아미노 옥타데실렌, 에틸아미노 펜타데실렌, 부틸아미노 노나데실렌 등); 디알킬아미노알킬렌 (예, 디메틸아미노 옥타데실렌, 메틸에틸아미노 노나데실렌 등); 아릴아미노알킬렌 (예, 페닐아미노 옥타데실렌, p-메틸페닐아미노 노나데실렌 등); 디아릴아미노알킬렌 (예, 디페닐아미노 펜타데실렌, p-니트로페닐-p'-메틸페닐아미노 옥타데실렌 등); 알킬아릴아미노알킬렌 (예, 2-페닐-4-메틸아미노 펜타데실렌 등); 알킬설피닐렌, 알킬술포닐렌, 알킬티오, 아릴티오, 아릴설피닐렌 및 아릴술포닐렌 (예, 부틸티오 옥타데실렌, 네오펜틸티오 펜타데실렌, 메틸설피닐노나데실렌, 벤질설피닐 펜타데실렌, 페닐설피닐 옥타데실렌, 프로필티오옥타데실렌, 옥틸티오 펜타데실렌, 노닐술포닐 노나데실렌, 옥틸술포닐 헥사데실렌, 메틸티오 노나데실렌, 이소프로필티오 옥타데실렌, 페닐술포닐 펜타데실렌, 메틸술포닐 노나데실렌, 노닐티오 펜타데실렌, 페닐티오 옥타데실렌, 에틸티오 노나데실렌, 벤질티오 운데실렌, 펜에틸티오 펜타데실렌, 이차-부틸티오 옥타데실렌, 나프틸티오 운데실렌 등); 알콕시카르보닐알킬렌 (예, 메톡시카르보닐렌, 에톡시카르보닐렌, 부톡시카르보닐렌, 등); 사이클로알킬렌 (예, 사이클로헥실렌, 사이클로펜틸렌, 사이클로옥틸렌, 사이클로헵틸렌 등); 알콕시알킬렌 (예, 메톡시메틸렌, 에톡시메틸렌, 부톡시메틸렌, 프로폭시에틸렌, 펜톡시부틸렌 등); 아릴록시알킬렌 및 아릴록시아릴렌 (예, 페녹시페닐렌, 페녹시메틸렌 등); 아릴록시알킬렌 (예, 페녹시데실렌, 페녹시옥틸렌 등); 아릴알킬렌 (예, 벤질렌, 펜틸렌, 8-페닐옥틸렌, 10-페닐데실렌 등); 알킬아릴렌 (예, 3-데실페닐렌, 4-옥틸페닐렌, 4-노닐페닐렌 등); 및 프로필렌 글리콜 및 폴리에틸렌 글리콜 치환체 (예, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 페닐렌, 벤질렌, 톨릴렌, p-스티릴렌, p-페닐메틸렌, 옥틸렌, 도데실렌, 옥타데실렌, 메톡시에틸렌 등), 뿐만 아니라 이들의 조합이다. 이러한 테트라-, 트리-, 및 디-암모늄, -술포늄, -포스포늄, -옥소늄; 암모늄/술포늄; 암모늄/포스포늄; 암모늄/옥소늄; 포스포늄/옥소늄; 술포늄/옥소늄; 및 술포늄/포스포늄 라디칼은 당 업계에 주지되어 있으며, 대응하는 아민, 포스핀, 알콜 또는 에테르 및 황화물로부터 유도될 수 있다.

특히 적합한 다전하 스페이싱/커플링제 화합물은 하기 화학식을 갖는 적어도 두 개의 1차, 2차, 3차 또는 4차 암모늄, 포스포늄, 술포늄 및/또는 옥소늄 이온을 포함하는 다중-오늄 이온 화합물이다:

여기서,

R은 알킬렌, 아르알킬렌 또는 치환된 알킬렌 대전된 원자 스페이싱 부분이고; 그리고

Z₁, Z₂, R₁, R₂, R₃, 및 R₄는 동일하거나 상이할 수도 있으며, 수소, 알킬, 아르알킬, 벤질, 치환된 벤질 (예, 예를 들어 직선 또는 분지형 사슬 알킬-치환 또는 할로겐 치환); 에톡실화 또는 프로폭실화 알킬; 에톡실화 또는 프로폭실화 벤질 (예, 에톡실화의 1-10 몰 또는 프로폭실화 1-10 몰)로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다.

특히 적절한 유기 양이온은, 예를 들어, 사차 암모늄 화합물, 예컨대, 디메틸 비스[수소화 우지] 암모늄 클로라이드(2M2HT), 메틸 벤질 비스[수소화 우지] 암모늄 클로라이드(MB2HT), 메틸 트리스[수소화 우지 알킬] 클로라이드(M3HT) 등을 포함할 수 있다. 적합한 나노클레이의 예는 사차 암모늄 개질된 몬트모릴로나이트 나노클레이 및 Nanocor, Inc.에서 시판되고 있는, Nanomer™ 1.44P이다. 다른 적합한 나노클레이 첨가제는 Southern Clay Products에서 입수가능한 것들, 예컨대 Cloisite™ 15A, Cloisite™ 30B, Cloisite™ 93A, 및 Cloisite™ Na⁺을 포함한다.

오늄 이온은 여러 가지 방법으로 클레이 물질의 층간 공간으로 도입(내부에 흡착)될 수도 있다. 한 방법에서, 예를 들면, 클레이 물질은 물에 슬러리화되고, 오늄 이온 화합물을 그 안에 용해한다. 필요한 경우, 오늄 이온 화합물은 유기 용매(예, 프로판올)에 먼저 용해시킬 수 있다. 원하는 경우, 나노클레이는 당해 분야에 공지된 올리고머 및/또는 중합체 삽입물과 삽입될 수도 있다. 예를 들어, 올레핀 중합체 또는 올리고머 (예, 에틸렌 중합체) 삽입물이 사용될 수도 있다. 인접하는 필로실리케이트 판상체들 사이에 오늄 이온 및 올레핀 삽입물을 삽입시키고 선택적으로 층상 물질을 개별 판상체들 내로 분리 (박리)하기 위해, 예를 들면, 클레이 물질은 오늄 이온과 먼저 접촉될 수도 있으며, 동시에 또는 그 후에 오늄 이온-삽입 층상 물질에 대한 용융된 올리고머/중합체 삽입물과 접촉될 수도 있다. 이것은 예를 들어, 압출기에서 물질을 직접 배합함으로써 수행될 수도 있다. 대안적으로, 올리고머/중합체는 격렬하게 유화제와 혼합하여 유화 공정에 의해 삽입될 수 있다. 원하는 경우, 커플링제 (예컨대, 실란 커플링제)도 클레이 물질과 삽입물을 결합시키는 것을 돕기 위해 사용될 수도 있다. 예를 들면, 클레이 물질은 초기에 커플링제로 처리될 수도 있으며, 올리고머(들) 또는 중합체(들)의 삽입 이전 또는 동시에 클레이 물질 사이의 오늄 이온의 이온 교환이 뒤따른다. 미국 특허 번호 제5,880,197호 및 제5,877,248호에 기재한 바와 같이 올리고머 또는 중합체 삽입물(들)은 쌍극자/쌍극자 결합 (올리고머 또는 중합체의 직접 삽입) 등의 다른 주지된 기구에 의해서 뿐만 아니라, 미국 특허 제5,102,948호 및 제5,853,886호에 기재된 바와 같이 수소 치환에 의한 산성화 (산 또는 이온 교환 수지를 이용하여 수소와 층간 양이온 이온 교환)에 의해 사이에 삽입될 수도 있으며 내부 판상체 면에 복합체화 될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.

C. 기타 구성성분

상기한 성분들 이외에, 다른 첨가제들, 예컨대 상용화제, 슬립 첨가제, 용융 안정화제, 공정 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 산화 방지제, 열 노화 안정화제, 미백제, 결합제, 충전제 등도 또한 본 발명의 필름 내에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 상용화제는 소정의 실시예들에서 나노클레이에 대한 에틸렌 중합체의 친화성을 개선하도록 돕는 데 사용될 수도 있다. 사용시, 상용화제는 중합체 조성물의 약 0.1중량% 내지 약 10중량%, 일부 실시예들에서는 약 0.2중량% 내지 약 8중량%, 일부 실시예들에서는 약 0.5중량% 내지 약 5중량%를 구성할 수 있다. 적절한 상용화제의 일례는 올레핀 성분 및 극성 성분을 함유하는 폴리올레핀을 포함한다. 올레핀 성분은 비극성이며, 따라서 일반적으로 에틸렌 중합체에 대해 친화성을 갖는다. 올레핀 성분은, 일반적으로, 임의의 선형 또는 분지형 α-올레핀 단량체, 올리고머, 또는 α-올레핀 단량체로부터 유도되는 (공중합체를 포함하는) 중합체로부터 형성될 수 있다. 구체적인 일 실시예에서, 예를 들어, 상용화제는 적어도 하나의 선형 또는 분지형 α-올레핀 단량체를 포함하며, 예컨대, 2 내지 20개의 탄소 원자, 바람직하게는 2 내지 8개의 탄소 원자를 갖는 것을 포함한다. 구체적인 예는, 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐; 3-메틸-1-부텐; 3,3-디메틸-1-부텐; 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-펜텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헥센; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-헵텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-옥텐; 하나 이상의 메틸, 에틸, 또는 프로필 치환기를 갖는 1-노넨; 에틸, 메틸 또는 디메틸-치환된 1-데센; 1-도데센; 및 스티렌을 포함한다. 특히 바람직한 α-올레핀 공단량체는 에틸렌 및 프로필렌이다.

폴리올레핀 상용화제는 중합체 중합체 상에 그래프트, (예, 블록 또는 랜덤 공중합체) 등의 단량체 성분으로 혼입될 수 있는, 극성 성분과 관능화된다. 중합체 골격 상에 그래프트될 때, 특히 적절한 극성 기는, 말레 무수물, 말레산, 아크릴산, 메타크릴산, 푸마르산, 말레이미드, 말레산 하이드라지드, 말레산 무수물과 디아민의 반응 산물, 메틸나딕 무수물, 디클로로말레산 무수물, 말레산 아미드 등이다. 말레산 무수물 개질된 폴리올레핀이 본 발명에서 사용하는 데 특히 적절하다. 이러한 개질된 폴리올레핀은, 통상적으로, 말레산 무수물을 중합체 골격 물질 상에 그래프트함으로써 형성된다. 이러한 말레산화 폴리올레핀은, E. I. du Pont de Nemours and Company에 의해 FUSABOND®라는 상품명으로 시판되고 있으며, 예를 들어, P 시리즈(화학적 개질된 폴리프로필렌), E 시리즈(화학적 개질된 폴리에틸렌), C 시리즈(화학적 개질된 에틸렌 비닐 아세테이트), A 시리즈(화학적 개질된 에틸렌 아크릴레이트 공중합체 또는 테르중합체), 또는 M 시리즈(화학적 개질된 폴리에틸렌), 또는 N 시리즈(화학적 개질된 에틸렌-프로필렌, 에틸렌-프로필렌 디엔 단량체("EPDM") 또는 에틸렌-옥텐)이 있다. 대안적으로, 개질된 폴리올레핀도, Chemtura Corp.에 의해 POLYBOND® (예, 아크릴산-개질된 폴리프로필렌)라는 상품명으로 그리고 Eastman Chemical Company에 의해 Eastman G series라는 상품명으로 시판되고 있다.

전술한 바와 같이, 극성 성분은 단량체로서 폴리올레핀 상용화제에 혼입될 수 있다. 예를 들어, (메타)크릴계 단량체 성분은 특정 실시예에 사용될 수도 있다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "(메타)크릴"이라는 용어는, 아크릴 및 메타크릴 단량체, 뿐만 아니라 이들의 염 또는 에스테르, 예컨대, 아크릴레이트와 메타크릴레이트 단량체를 포함한다. 이러한 (메타)크릴 단량체의 예는, 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, i-프로필 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, s-부틸 아크릴레이트, i-부틸 아크릴레이트, t-부틸 아크릴레이트, n-아밀 아크릴레이트, i-아밀 아크릴레이트, 이소보르닐 아크릴레이트, n-헥실 아크릴레이트, 2-에틸부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-데실 아크릴레이트, 메틸시클로헥실 아크릴레이트, 시클로펜틸 아크릴레이트, 시클로헥실 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 2-하이드록시에틸 메타크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, i-프로필 메타크릴레이트, i-부틸 메타크릴레이트, n-아밀 메타크릴레이트, n-헥실 메타크릴레이트, i-아밀 메타크릴레이트, s-부틸-메타크릴레이트, t-부틸 메타크릴레이트, 2-에틸부틸 메타크릴레이트, 메틸시클로헥실 메타크릴레이트, 시나밀 메타크릴레이트, 크로틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 시클로펜틸 메타크릴레이트, 2-에톡시에틸 메타크릴레이트, 이소보르닐 메타크릴레이트 등, 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 적합한 극성 단량체의 다른 형태는 에스테르 단량체, 아미드 단량체 등을 포함한다.

II. 필름 구성

본 발명의 필름은 단층일 수도 있고 다층일 수도 있다. 다층 필름은, 층들의 공동 압출, 압출 코팅, 또는 종래의 임의의 레이어링 공정에 의해 준비될 수 있다. 이러한 다층 필름은, 일반적으로, 적어도 하나의 베이스 층과 적어도 하나의 스킨 층을 포함하지만, 필요로 하는 임의의 개수의 층을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 다층 필름은 베이스 층 및 하나 이상의 스킨 층으로부터 형성될 수 있다. 일 실시예에서는, 예를 들면, 베이스 층을 사이에 두는 두 개의 스킨 층을 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 특정 구조와 관계없이, 스킨 층 및/또는 베이스 층은 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성될 수도 있다. 일 실시예에서, 예를 들면, 베이스 층은 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성되고, 스킨 층(들)은 상기 중합체 조성물로부터 또는 추가 중합체 물질로부터 형성된다. 마찬가지로, 다른 가능한 실시예에서, 하나 이상의 스킨 층은 본 발명의 중합체 조성물로부터 형성되며, 베이스 층은 추가 중합체 물질로부터 형성된다. 추가 물질이 사용된 경우, 추가 물질은 임의의 타입의 중합체, 예를 들어 폴리올레핀(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등), 폴리에스테르, 폴리아미드, 스티렌 공중합체, 폴리우레탄, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올 등을 포함할 수 있다.

다층이 사용될 때, 베이스 층은 통상적으로 필름의 중량의 상당 부분, 예를 들면, 필름의 약 50중량% 내지 약 99중량%, 일부 실시예에서는 약 55중량% 내지 약 90중량%, 일부 실시예에서는 약 60중량% 내지 약 85중량%를 구성한다. 스킨 층(들)은 마찬가지로 필름의 약 1 중량% 내지 약 50 중량%, 일부 실시예에서는 약 10 중량% 내지 약 45 중량%, 일부 실시예에서는 약 15 중량% 내지 약 40중량%를 구성할 수 있다. 각 스킨 층은 또한 약 0.1 내지 약 10μm, 일부 실시예에서는 약 0.5 내지 약 5μm, 일부 실시예에서는 약 1 내지 약 2.5μm의 두께를 가질 수 있다. 마찬가지로, 베이스 층은 약 1 내지 약 40μm, 일부 실시예에서는 약 2 내지 약 25μm, 일부 실시예에서는 약 5 내지 약 20μm의 두께를 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 필름의 총 두께는 일반적으로 약 50μm 이하, 일부 실시예들에서는 약 1 내지 약 40μm, 일부 실시예들에서는 약 5 내지 약 35μm, 일부 실시예들에서는 약 10 내지 약 30μm이다.

다양한 기술 중 어느 하나가 일반적으로 본 발명의 필름을 형성하는 데에 이용될 수 있다. 소정의 실시예에서, 예를 들면, 필름의 구성요소들(예를 들어, 에틸렌 중합체, 나노클레이 등)은 개별적으로 필름 형성 시스템에 공급될 수 있고 필름이 형성될 때에 함께 배합될 수 있다. 이러한 경우에서, 나노클레이는, 예를 들어 상술한 바와 같이, 입자들을 함유하는 분말 형태일 수 있다. 그러나, 대안적으로, 에틸렌 중합체 및 나노클레이를 사전 배합하여, 차후에 필름 형성 시스템에 공급되는 마스터배치(masterbatch)를 형성하는 것이 바람직할 수 있다. 이론에 얽매이지 않으면서, 이러한 다단계 공정은 나노클레이가 더욱 균일하게 배향될 수 있게 하여, 연성을 더욱 더 향상시킬 수 있다고 여겨진다. 공급되었을 때, 나노클레이는 그 자체가 중합체(예를 들어, 에틸렌 중합체)와 배합된 나노클레이 입자들을 함유할 수 있는 마스터배치 형태, 또는 입자들을 함유하는 분말 형태일 수 있다. 예를 들어, 일 실시예에서, 제1 및 제2 에틸렌 중합체를 포함하는 제1 마스터배치가 형성될 수 있다. 마찬가지로, 나노클레이와 선택사항으로 상기 제1 및/또는 제2 에틸렌 중합체의 일부분을 포함하는 제2 마스터배치가 형성될 수 있다.

개별적으로 또는 마스터배치의 형태로 공급되는지 여부와 관계없이, 구성성분들은 본 기술분야의 임의의 공지의 압출 장치를 사용하여 함께 용융 배합될 수 있다. 예를 들면, 가열될 수 있는 배럴(예를 들어, 원통형 배럴) 내부에 회전가능하게 장착되고 수용된 공동 회전식 스크류들을 포함하는 트윈 스크류 압출기(twin screw extruder)가 사용될 수 있다. 상기 구성요소들은 스크류들의 회전에 의해 인가된 힘에 의해 공급 말단으로부터 배출 말단으로 하류로 이동될 수 있다. 스크류들의 외부 직경에 대한 길이의 비(“L/D”)는 처리량과 배합 균일성 간의 최적 균형을 달성하도록 선택될 수 있다. 예를 들면, L/D값이 너무 크면, 나노클레이가 원하는 수준을 넘어서 열화할 정도까지 보유 시간을 증가시킬 수 있다. 한편, L/D값이 너무 낮으면, 원하는 정도의 배합으로 될 수 없다. 따라서, L/D값은 통상적으로 약 25 내지 약 60, 일부 실시예에서는 약 35 내지 약 55, 일부 실시예에서는 약 40 내지 약 50일 수 있다. 스크류들의 속도는 또한 원하는 체류 시간, 전단 속도, 용융 처리 온도 등을 달성하도록 선택될 수도 있다. 일반적으로, 생성물 온도의 증가는 시스템 안으로의 추가의 기계 에너지 유입으로 인한 스크류 속도가 증가하면서 관찰된다. 마찰 에너지는 압출기 내부의 물질들 상에 터닝 스크류에 의해 인가된 전단력으로부터 초래되고, 큰 분자의 파열을 초래한다. 이는, 겉보기 점도를 저하시키게 하고 완성된 물질의 용융 유량을 증기시키게 한다. 예를 들어 스크류 속도는 약 50 내지 약 400rpm일 수 있고, 일부 실시예에서 약 100 내지 약 300rpm, 및 일부 실시예에서는 약 120 내지 약 280rpm일 수 있다. 그 결과, 용융 가공은 약 100℃ 내지 약 500℃, 일부 실시예에서는 약 150℃ 내지 약 350℃, 일부 실시예에서는 150℃ 내지 약 300℃에서 일어날 수도 있다. 마찬가지로 용융 공정 중에 외관상 전단속도는 약 300 초^-1 내지 약 10,000 초^-1의 범위, 일부 실시예에서는 약 500 초^-1 내지 약 5000 초^-1, 및 일부 실시예에서는 약 800 초^-1 내지 약 1200 초^-1의 범위일 수 있다. 겉보기 전단 속도는 4Q/ πR ³ 과 동일하며, 여기서 Q는 중합체 용융의 부피 유속("m³/s ")이며, R은 용융된 중합체가 흐르는 모세관(예, 압출기 다이)의 반경("m")이다. 물론 다른 변수, 예컨대 작업처리율과 역비례하는, 용융 가공 중의 체류 시간도 또한 원하는 배합을 이루기 위해 조절될 수 있다.

형성되면, 사전 배합된 마스터배치는 필름 형성 시스템에 공급될 수도 있다. 취입, 캐스팅, 플랫 다이 압출 등을 비롯한, 공지된 임의의 기술을 이용하여 배합된 물질로부터 필름을 형성할 수 있다. 구체적인 일 측면에서, 필름은, 압출된 중합체 배합물의 기포를 환형 다이를 통해 팽창시키도록 기체(예, 공기)가 사용되는 취입 공정에 의해 형성될 수 있다. 그런 다음, 기포가 붕괴되어 평평한 필름 형태로 모아진다. 취입 필름을 제조하기 위한 공정은, 예를 들면 Raley에 의한 미국 특허 제3,354,506호; Schippers에 의한 미국 특허 제3,650,649호; 및 Schrenk 등에 의한 미국 특허 제3,801,429호 뿐만 아니라, McCormack 등에 의한 미국 특허 출원 공개 제2005/0245162호 및 Boggs 등에 의한 미국 특허 출원 공개 제2003/0068951호에 설명되어 있다. 그러나, 또 다른 실시예에서는, 필름이 캐스팅 기술을 사용하여 형성된다.

도 1을 참조하면, 예를 들면, 캐스트 필름을 형성하기 위한 방법의 일 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서는, 사전 배합된 마스터배치가 용융 처리를 위해 압출기(80)에 공급된다. 나노클레이의 양호한 정렬 및 배향을 달성하는 것을 보조하기 위해서는, 통상적으로 필름 형성 동안에 단일 스크류 압출기(single screw extruder)를 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 단일 스크류 압출기는 통상적으로 스크류의 길이를 따라 3개의 부분으로 분할된다. 제1 부분은 고체 물질이 스크류에 도입되는 공급부이다. 제2 부분은 대부분의 고체 용융이 일어나는 용용부이다. 이 부분 내에서, 스크류가 일반적으로 테이퍼형 직경을 갖고 있어 중합체의 용융을 향상시킨다. 제3 부분은 용융된 물질을 일정한 양의 압출로 전달하는 혼합부이다. 스크류에 대한 L/D 비는 통상적으로 약 5 내지 약 50, 일부 실시예에서는 약 10 내지 약 40, 일부 실시예에서는 약 15 내지 약 35이다. 이러한 L/D 비는 스크류의 길이의 작은 부분만을 구성하는 혼합부(들)를 사용함으로써 단일 스크류 압출기에서 쉽게 달성될 수 있다. 마찬가지로 스크류 속도는 약 5 내지 약 150rpm일 수 있고, 일부 실시예에서 약 10 내지 약 100rpm, 및 일부 실시예에서는 약 20 내지 약 80rpm일 수 있다. 그 결과, 용융 가공은 약 100℃ 내지 약 500℃, 일부 실시예에서는 약 150℃ 내지 약 350℃, 일부 실시예에서는 150℃ 내지 약 300℃에서 일어날 수도 있다.

형성되면, 압출된 물질은 즉시 냉각되고 펠릿 형태로 절단될 수도 있다. 도 1의 실시예에서, 압출된 물질은 캐스트 롤(90) 상에 캐스트되어서 단일 층 전구체 필름(10a)을 형성하게 된다. 다중층 필름이 제조될 경우에는, 다수의 층이 캐스팅 롤(90) 상에서 함께 공압출된다(co-extruded). 캐스팅 롤(90)에는 선택적으로 엠보싱 요소가 제공되어 필름에 패턴을 부여할 수 있다. 통상적으로, 캐스팅 롤(90)은 시트(10a)가 형성될 때에 이 시트를 고화시키고 켄칭(quench)시키기에 충분한 온도, 예를 들면 약 20 내지 60℃의 온도로 유지된다. 필요에 따라, 진공 박스가 캐스팅 롤(90)에 인접하게 위치해서 전구체 필름(10a)을 롤(90)의 표면에 가깝게 유지하는 것을 도울 수 있다. 또한, 전구체 필름(10a)이 방적 롤 주위를 이동할 때에 에어 나이프(air knife) 또는 정전기 피너(electrostatic pinner)가 캐스팅 롤(90)의 표면에 대하여 전구체 필름(10a)을 강제시키는 것을 도울 수 있다. 에어 나이프는 매우 높은 유속으로 기류를 집중시켜서 필름의 에지들을 고정하는 당 기술분야에 공지된 장치이다.

일단 캐스팅되면, 그 다음에 필름(10a)이 선택적으로 하나 이상의 방향으로 배향되어 필름 균일성을 더욱 향상시키고 두께를 줄일 수 있다. 순차 배향의 경우, “연화된(softened)” 필름이 상이한 회전 속도로 회전하는 롤들에 의해 연신되어 시트가 길이 방향(기계 방향)으로 원하는 연신 비율로 신축된다. 원하는 경우, 단일 스크류 배향된 필름은 또한 교차-기계 방향으로 배향되어 “트윈 스크류 배향된(biaxially oriented)” 필름을 형성할 수 있다. 예를 들면, 필름은 체인 클립에 의해 그의 측방향 에지들에서 클램핑되고 텐터 오븐(tenter oven) 내로 전달될 수 있다. 텐터 오븐에서, 필름이 재가열되고 그의 순방향 이동으로 분기된 체인 클립에 의해 원하는 연신 비율로 교차-기계 방향으로 연신될 수 있다.

도 1을 참조하면, 예를 들면, 단일 스크류 배향된 필름을 형성하기 위한 하나의 방법이 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 전구체 필름(10a)은, 예를 들어 미국 로드 아일랜드 주 프로비던스의 마샬 앤드 윌리엄스사(Marshall and Willams, Co.)로부터 상업적으로 입수 가능한, 필름-배향 유닛(100) 또는 기계 방향 배향기(machine direction orienter; “MDO”)로 유도된다. MDO는, 도 1에 나타낸 바와 같은 공정을 통한 필름의 이동 방향인 기계 방향으로 필름을 점진적으로 신축시키고 얇게 하는 복수의 신축 롤(예를 들면 5개 내지 8개)을 갖는다. MDO(100)가 8개의 롤을 갖는 것으로 도시되어 있지만, 롤의 수는 원하는 신축의 수준 및 각 롤 간의 신축의 정도에 따라 그보다 많거나 적을 수 있음이 이해되어야 한다. 필름은 단일 또는 다수의 별개 신축 동작으로 신축될 수 있다. MDO 장치의 롤들 중 일부는 점점 더 높은 속도로 작동하지 않을 수도 있다는 점에 주목하기 바란다. 필요에 따라, MDO(100)의 일부 롤은 예비 가열 롤로서 작용할 수 있다. 존재하는 경우, 이러한 처음 몇 개의 롤이 실온 위로 필름(10a)을 가열한다. MDO 내의 인접한 롤들의 점진적으로 빨라지는 속도는 필름(10a)을 신축시키는 역할을 한다. 신축 롤들이 회전하는 속도가 필름의 신축량 및 최종 필름 중량을 결정한다. 그런 다음, 생성된 필름(10b)이 권취(take-up) 롤(60) 상에 감겨서 보관될 수 있다. 여기서는 나타내지 않았지만, 당 기술분야에 공지된 다양한 부가적이고 잠재적인 가공 및/또는 마무리 단계, 예를 들어 슬리팅(slitting), 처리(treating), 천공, 그래픽 인쇄, 또는 다른 층(예를 들면, 부직포 웹 물질)과 필름의 적층이 본 발명의 사상 및 범주를 이탈하지 않고서 수행될 수 있다.

III. 적층체

반드시 필요한 것은 아니지만, 섬유상 웹 (예, 부직포 웹), 기타 필름, 발포체, 스트랜드와 같은, 본 발명의 필름의 나노복합체에 추가 물질을 적층하는 것이 소정의 경우에 바람직할 수도 있다. 예를 들면, 흡수 용품의 배면시트로서 사용될 때, 필름은 마찰 계수를 감소시키고, 상기 적층면의 천과 같은 촉감을 향상시키는 부직포 외장재에 적층될 수도 있다. 부직포 웹 물질을 형성하는 데에 사용하기 위한 예시적인 중합체는, 예를 들면, 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예를 들어 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알코올; 폴리우레탄; 폴리락트산; 그들의 공중합체 등을 포함할 수 있다. 필요에 따라, 상술한 것들과 같은 재생 가능한 중합체들이 또한 사용될 수 있다. 셀룰로오스 에스테르; 셀룰로오스 에테르; 셀룰로오스 니트레이트; 셀룰로오스 아세테이트; 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트; 에틸 셀룰로오스; 재생 셀룰로오스, 예를 들어 비스코스(viscose), 레이온(rayon) 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는, 합성 또는 천연 셀룰로오스 중합체가 또한 사용될 수 있다. 중합체(들)는 또한 다른 첨가제, 예를 들어 섬유에 바람직한 특성을 부여하는 공정 보조제 또는 처리 조성물, 잔량의 용매, 안료 또는 착색제 등을 포함할 수 있음을 유의해야 한다. 필요에 따라, 적층체를 형성하는 데에 사용되는 부직포 웹 외장재는 다층 구조를 가질 수 있다. 적절한 다층 물질은, 예를 들면 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 적층체 및 스펀본드/멜트블로운(SM) 적층체를 포함할 수 있다. SMS 적층체의 다양한 예가 미국 특허 제4,041,203호(Brock, 등); 제5,213,881호(Timmons , 등); 제5,464,688호(Timmons , 등); 제4,374,888호(Bornslaeger); 제5,169,706호(Collier 등); 및 제4,766,029호(Brock , 등)에 기재되어 있다. 부직포 외장재의 평량은, 일반적으로 가변될 수 있는데, 예를 들어, 약 5gsm 내지 120gsm일 수 있고, 일부 실시예들에서는, 약 10gsm 내지 약 70gsm일 수 있고, 일부 실시예들에서는, 약 15gsm 내지 약 35gsm일 수 있다. 복수의 부직포 웹 물질의 경우, 이러한 물질은 동일하거나 상이한 평량을 가질 수도 있다.

IV. 흡수 용품

본 발명의 나노복합체 필름은 다양한 흡수 용품에 사용될 수도 있다. “흡수 용품”은 일반적으로 물 또는 다른 유체를 흡수할 수 있는 임의의 용품을 말한다. 일부 흡수 용품의 예로는, 기저귀, 훈련용 팬티, 흡수용 속옷, 실금 용품, 여성 위생 용품(예를 들어, 생리대, 팬티 라이너 등), 수영복, 아기 티슈(wipe) 및 기타 등등과 같은 개인용 흡수 용품; 의복, 천공 설치용 재료, 언더패드, 침대 패드, 붕대, 흡수용 드레이프(drape), 및 의료용 수건 등과 같은 의료용 흡수 용품; 식품 서비스 수건; 의류 용품; 기타 등등이 있지만, 이에 한정되지는 않는다. 이러한 흡수 용품의 여러 가지 예는 DiPalma 등의 미국특허 제5,649,916호; Kielpikowski의 미국특허 제6,110,158호; Blaney 등의 미국특허 제6,663,611호에 설명되어 있다. 역시 다른 적절한 용품들은 Fell 등의 미국특허출원공개 제2004/0060112 A1호 뿐만 아니라 Damico 등의 미국특허 제4,886,512호; Sherrod 등의 미국특허 제5,558,659호; Fell 등의 미국특허 제6,888,044호; Freiburger 등의 미국특허 제6,511,465호에 설명되어 있다. 이러한 흡수 용품들을 형성하는 데 적절한 물질과 공정은 통상의 기술자에게 공지되어 있다. 전형적으로, 흡수 용품은 일반적으로 액체불투과성 층 (예컨대 배면 시트), 액체-투과성 층 (예컨대 상면시트, 서지층 등), 및 흡수성 코어를 포함한다. 본 발명의 나노복합체 필름, 또는 이들의 적층체는 배면시트 및/또는 상면시트와 같은, 용품의 임의의 구성요소를 형성하는데 사용될 수도 있다. 한 특정의 실시예에서, 필름은 배면시트에 사용된다. 대안적으로, 나노복합체 필름은 용품의 측면 영역으로부터 측방향으로 연장되는 날개부와 같은, 용품의 다른 구성성분들에 사용될 수 있다.

본 발명에 따라 형성될 수 있는 흡수 용품의 다양한 실시예를 이제 보다 상세히 설명하기로 한다. 도 2를 참조하면, 예를 들면, 본 발명의 여성용 위생 흡수 용품(20)의 한 특정 실시예의 일 실시예가 이제 더욱 상세히 설명될 것이다. 도시된 바와 같이, 여성용 위생 흡수 용품(20) (예, 여성 위생 패드 또는 생리대)은 상면시트(26), 배면시트(28), 및 상면시트(26)와 배면시트(28) 사이에 위치된 흡수성 코어(30)를 포함한다. 소정의 실시예에서, 상면시트(26) 및/또는 배면시트(28)는 본 발명의 나노복합체 필름을 포함할 수도 있다. 상면시트(26)는 흡수 용품(20)의 신체 대향면(27)을 정의한다. 흡수성 코어(30)는 흡수 용품(20)의 외주변으로부터 안쪽에 위치하고 상면시트(26)에 인접하여 위치한 신체 대향면과 배면시트(28)에 인접하여 위치한 의복 대향면을 포함한다. 전형적으로, 상면시트(26)와 배면시트(28)는 접착성 결합, 초음파 결합 또는 해당 기술분야에 공지되어 있는 어떠한 다른 적당한 결합 방법에 의해 결합되며, 밀봉된 에지들은 용품(20)의 전체적인 밀봉된 주변부 에지(99)를 정의한다. 용품(20)은 다양한 형상을 띨 수 있지만, 일반적으로 대향하는 측방향 측면들과 길이방향 단부들을 가질 것이다.

상면시트(26)는 일반적으로 사용자의 신체와 접촉하도록 디자인되며, 액체 투과성이다. 액체 투과성 상면시트(26)는 착용자의 신체에 접촉할 수 있으며 신체로부터의 수성 유체를 받을 수 있는 바깥쪽을 향한 표면을 갖는다. 상면시트(26)에는 편안함과 순응성이 제공되며, 상면시트(26)를 통해 그리고 흡수성 코어(30)를 향해서 신체로부터 멀리 신체 삼출물을 유도하는 기능을 한다. 상면시트(26)는 그의 구조에 액체를 거의 또는 전혀 보유하지 않아서 여성 착용자의 전정(vestibule) 내의 조직 옆에 비교적 편안하고 자극시키지 않는 표면을 제공하게 된다. 소정의 실시예에서, 상면시트(26)는 본 발명의 나노복합체 필름을 포함할 수 있다. 상면시트(26)는 배플의 표면을 접촉하는 신체 삼출물에 의해 쉽게 침투되는 직물 또는 부직포 물질을 포함할 수 있다. 적절한 물질의 예로는, 레이온, 폴리에스테르의 본디드 카디드 웹, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 나일론, 또는 기타 열 결합가능 섬유, 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 공중합체 등의 폴리올레핀, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 및 폴리락트산 등의 지방성 에스테르를 포함한다. 적절한 상면시트 물질의 특정한 예는 KOTEX® 팬티라이너 용 상면시트 스톡으로 사용되는 것과 같은 폴리프로필렌과 폴리에틸렌의 본디드 카디드 웹이다. 상면시트(26)는 또한 체액이 흡수성 코어(30) 내로 더욱 용이하게 전달될 수 있도록 형성된 복수의 천공(도시하지 않음)을 포함할 수도 있다. 천공은 상면시트(26) 전반에 걸쳐서 무작위로 또는 균일하게 배열될 수 있거나, 또는 흡수 용품(20)의 길이방향 축을 따라 배열된 좁은 길이방향 밴드 또는 스트립 내에 배치될 수 있다. 천공들은 흡수성 코어(30) 안으로 체액이 신속하게 침투하는 것을 허용한다. 천공들의 크기, 형상, 직경 및 수는 사람의 특정 요구를 맞추기 위해 달라질 수 있다.

배면시트(28)는 일반적으로 액체 불투과성이며 내면, 즉, 속옷의 가랑이부(미도시함)를 향하도록 디자인된다. 배면시트(28)는, 액체의 통과는 여전히 차단하면서 흡수 용품(20)을 벗어나는 공기 또는 증기의 통과를 허용할 수 있다. 일반적으로 임의의 액체 불투과성 재료를 이용하여 배면시트(28)를 형성할 수 있다. 소정의 실시예에서, 배면시트(28)는 본 발명의 나노복합체 필름을 포함할 수도 있다. 대안적으로, 배면시트(28)는 KOTEX® 팬티라이너에 사용되는 것과 같은 폴리에틸렌 필름 등의 종래의 폴리올레핀 필름을 포함할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 흡수성 코어(30)는 상면시트(26)와 신체 삼출물을 흡수하여 보유하는 능력을 제공하는 배면시트(28) 사이에 위치한다. 흡수성 코어(30)는 서로 다른 다양한 재료들로 형성될 수 있고, 임의의 개수의 원하는 층들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 코어(30)는, 통상적으로, 셀룰로오스 섬유들(예를 들어, 목재 펄프 섬유들), 기타 천연 섬유들, 합성 섬유들, 부직포 물질 시트 또는 직물 시트, 스크림 편직(scrim netting)이나 기타 안정화 구조, 초흡수성 재료, 바인더 재료, 계면활성제, 선택된 소수성 및 친수성 재료들, 안료, 로션, 냄새 억제제 등, 및 이들의 조합의 흡수성 웹 재료의 하나 이상의 층을 포함한다. 구체적인 일 실시예에서, 흡수성 웹 재료는, 셀룰로오스 플러프의 매트릭스를 포함하고, 또한, 초흡수성 재료를 포함할 수 있다. 셀룰로오스 플러프는 목재 펄프 플러프의 배합물을 포함한다. 한 가지 바람직한 플러프의 유형은, Weyerhaeuser Corp에서 입수가능한 NB 416이라는 상표로 식별되며, 주로 연목재 섬유들을 함유하는 표백된 고 흡수성 목재 펄프이다. 흡수성 재료는, 종래의 다양한 방법과 기술을 채택함으로써 웹 구조에 형성될 수 있다. 예를 들어, 흡수성 웹은, 건식 형성 기술, 공기 형성 기술, 습식 형성 기술, 폼 형성 기술 등 및 이들의 조합에 의해 형성될 수 있다. 코폼 부직포 재료가 또한 사용될 수도 있다. 이러한 기술들을 실행하기 위한 방법과 장치는 당해 기술분야에 공지되어 있다.

상면시트(26)는, 인접한 표면들의 전부 또는 일부분을 서로 결합시킴으로써 흡수성 코어(30)와 고정된 관계로 유지될 수 있다. 통상의 기술자에게 알려져 있는 다양한 결합 메커니즘을 이용하여 이러한 임의의 고정된 관계를 달성할 수 있다. 이러한 메커니즘들의 예로는, 2개의 인접 표면 사이에 다양한 패턴으로 접착제 도포, 커버의 인접 표면의 일부분과 흡수재의 인접 표면의 적어도 일부분의 얽힘, 또는 커버의 인접 표면의 적어도 일부분에서의 흡수재의 인접 표면의 일부분으로의 융합을 들 수 있지만, 이러한 예로 한정되지는 않는다. 상면시트(26)는, 전형적으로 흡수성 코어(30)의 상부 신체측 표면 위로 연장되지만, 대안적으로, 용품의 둘레로 연장되어 흡수성 코어(30)를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸거나 에워쌀 수 있다. 대안적으로, 상면시트(26)와 배면시트(28)는 흡수성 코어(30)의 말단 경계부를 넘어 바깥쪽으로 연장하는 주변부를 가질 수 있고, 연장되는 주변부는 서로 접합되어 흡수성 코어를 부분적으로 또는 전체적으로 둘러싸거나 에워쌀 수 있다.

반드시 요구되지는 않지만, 본 기술분야에 공지된 바와 같이, 흡수 용품(20)은 또한 다른 부가적인 층을 포함할 수도 있으며, 이들 중 어느 것은 원하는 경우, 본 발명의 나노복합체 필름을 포함할 수 있다. 도 2에서, 예를 들어, 액체 투과성 유입 층(32)은 상면시트(26)와 흡수성 코어(30) 사이에 수직으로 배치된다. 유입 층(32)은 z-방향으로, 상면시트(26)에 전달된 체액을 신속하게 전달할 수 있는 물질로 만들어질 수 있다. 유입 층(32)은 일반적으로 요망되는 어떠한 형상 및/또는 크기든지 가질 수 있다. 일 실시예에서, 유입 층(32)은 흡수 용품(20)의 전체 길이와 같거나 적은 길이를 가지고, 흡수 용품(20)의 폭보다 적은 폭을 가지는 직사각형을 가진다. 예를 들어, 약 150mm 내지 약 300mm의 길이 및 약 10mm 내지 약 60mm의 폭이 활용될 수 있다. 다양한 상이한 물질들 중 어느 것이든지 상기 언급된 기능을 이루기 위한 유입 층(32)으로 사용될 수 있다. 물질은 합성, 셀룰로오스, 또는 합성과 셀룰로오스 물질의 조합일 수 있다. 예를 들어 에어레이드 셀룰로오스 티슈가 유입 층(32)에 사용하기에 적당할 수 있다. 에어레이드 셀룰로오스 티슈는 약 10gsm 내지 약 300gsm, 및 일부 실시예에서 약 40gsm 내지 약 150gsm 범위의 평량을 가질 수 있다. 에어레이드 티슈는 경질목 및/또는 연질목 섬유로부터 형성될 수 있다. 에어레이드 티슈는 미세한 포어 구조를 가지고 특히 월경에 대해 우수한 심지 용량을 제공한다.

흡수 용품(20)은 유입 층(32) 및 흡수성 코어(30) 사이에 위치된 전달 지연층(미도시)을 포함할 수 있다. 전달 지연층은 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리에스테르 등으로 이루어지는 부직포 웹과 같이, 실질적으로 소수성인 물질을 포함할 수 있다. 전달 지연층에 적당한 물질의 한 예는 폴리프로필렌, 다엽(multi-lobal) 섬유로 구성된 스펀본드 웹이다. 적당한 전달 지연층 물질의 추가의 예는 폴리프로필렌 섬유로 구성된 스펀본드 웹을 포함하는데, 그것은 둥글고, 단면 형상이 삼엽 또는 다엽일 수 있으며, 중공 구조이거나 속이 꽉 찬 구조일 수 있다. 전형적으로 웹은 예컨대 열적 접합에 의해, 웹 영역의 약 3% 내지 약 30%에 걸쳐 접합된다. 전달 지연층(36)에 대해 사용될 수 있는 적당한 물질의 다른 실례는 미국 특허 제4,798,603호 (Meyer 등 )및 제5,248,309호 (Serbiak 등)에 기술되어 있다. 성능을 조정하기 위하여, 전달 지연층은 또한 그것의 초기 습윤성을 증가시키기 위해 선택된 양의 계면활성제로 처리될 수 있다. 전달 지연층은 전형적으로 다른 흡수 부재의 평량보다 적은 평량을 가진다. 예를 들어 전달 지연층(36)의 평량은 전형적으로 약 250gsm 미만이고, 일부 실시예에서는 약 40gsm 내지 약 200gsm이다.

흡수 용품(20)은 용품의 중간 부분을 따라 측면 영역들에 일체로 연결될 수 있는, 측방향으로 연장되는 날개 부분들(42)도 포함할 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 나노복합체 필름은 그것의 향상된 강성으로 인해 날개 부분들(42)을 형성하기에 특히 적합할 수도 있다. 이러한 점에서, 날개 부분들(42)은, 용품의 중간 부분에 후속 부착되거나 작동가능하게 연결되는 개별적으로 제공된 물질일 수도 있다. 다른 구성에서는, 날개 부분들(42)이 용품의 하나 이상의 구성요소와 일체 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 1에 대표적으로 도시한 바와 같이, 한쪽 또는 양쪽 날개 부분들(42)은 상면시트(26)를 형성하도록 채택되는 물질의 대응하는 작동가능 연장부로부터 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 본 발명의 나노복합체 필름은 상면시트(26) 및 날개 부분들(42) 모두에서 사용될 수도 있다. 대안적으로, 한쪽 또는 양쪽 날개 부분들(42)은 배면시트(28)를 형성하도록 채택되는 물질의 대응하는 작동가능 연장부로부터 형성될 수 있다. 이러한 실시예에서, 본 발명의 나노복합체 필름은 배면시트(28) 및 날개 부분들(42) 모두에서 사용될 수도 있다.

여성용 위생 용품의 다양한 구성이 상기에서 설명되어 있지만, 다른 구성이 본 발명의 범주 내에 또한 포함되는 것이 이해되어야 한다. 또한, 본 발명은 결코 여성용 위생 용품에 한정되는 것이 아니다. 실제로, 다른 개인 위생 흡수 용품, 예를 들어 훈련용 팬티, 흡수성 팬티, 성인 실금 제품, 기저귀, 수영복, 유아용 닦개 등; 의료용 흡수 용품, 예를 들어 의복, 천공술 재료, 언더패드, 붕대, 흡수성 드레이프, 및 의료용 닦개; 식품 서비스 닦개; 의류 용품 등을 포함하지만 이들에 한정되지 않는, 임의의 다른 흡수 용품이 본 발명에 따라 형성될 수 있다. 필름은 또한 흡수 용품 이외의 적용예에서 사용될 수도 있다. 예를 들어, 필름은 개별 랩, 포장 파우치, 또는 식품, 흡수 용품 등의 다양한 용품의 처리를 위한 백으로서 사용될 수도 있다. 흡수 용품을 위한 다양한 적절한 파우치, 랩, 또는 백 구성이 예를 들면, 미국 특허 제6,716,203호(Sorebo 등) 및 제6,380,445호(Moder 등) 뿐만 아니라 미국 특허 출원 공개번호 제2003/0116462호(Sorebo 등)에 개시된다.

본 발명은 다음의 실시예를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.

시험 방법

기계적 특성:

실질적으로 ASTM 표준 D638-99에 따라 스트립 인장 강도 값들을 결정하였다. 정속 인장형 시험기를 채택하였다. 인장 시험 시스템은 MTS Synergie 200 인장 프레임이었다. 인장 시험기는 시험을 지원하도록 MTS Corporation의 TESTWORKS 4.08B 소프트웨어를 구비하였다. 부하 셀은 100 뉴톤이었다. 필름 샘플들을, 시험 전에, 초기에 중심 폭이 3.0mm인 개 뼈 형상으로 절단하였다. 샘플들을 25.4mm x 76mm로 측정되는 전후방 면을 갖는 그립들 사이에서 보유 지지하였다. 그립 면들을 고무 처리하고, 그립의 긴 측 치수는 당김 방향에 수직하였다. 그립 압력은 40psi의 압력에서 공기압으로 유지되었다. 18.0mm의 게이지 길이 및 40%의 파단 감도를 사용하여 인장 시험을 개시하였다. 기계 방향을 따라 시험 부하를 가함으로써 5개의 샘플을 시험하고, 교차 방향을 따라 시험 부하를 가함으로써 5개의 샘플을 시험하였다. 시험 동안, 샘플들을 파단이 발생할 때까지 약 127mm/분의 크로스헤드 속도에서 신축시켰다. 기계 방향(“MD”) 및/또는 교차-기계 방향(“CD”)으로의 필름의 피크 신장율(peak elongation)이다.

소음 수준:

필름 및 흡수 용품 샘플들의 소음 수준을 시험 챔버, 제어 챔버, 및 소음계로 이루어진 장치에서 시험하였다. 상기 장치의 목적은 제어된 소음 환경에서 용품을 다루고, 샘플의 움직임에 의해 생성된 소음을 정확히 정량화하는 것이다. 일반적인 관점에서, 샘플은 시험 장치 내부에서 물리적으로 변형되어 소음 수준을 발생시킨다. 본원에서 사용되는 바와 같이, “소음 수준”은, 다음의 수식에 따라 결정되는 바와 같이 시평균 소음 수준(dB 단위로 표현됨)인 등가 연속 소음 수준(“L_EQ” 또는 “L_AT”이라 지칭됨)을 지칭한다:

p ₀ 은 참조 압력 수준(통상적으로 20 μPa)이고;

p _A 는 취득된 음압이고;

t는 시간이고;

t ₁ 은 측정 개시 시간이고;

t ₂ 는 측정 종료 시간이다.

이 값은 또한 IEC 61672-1(2013)에 기재되어 있다.

시험 장치가 도 3 내지 도 5에 도시되어 있다. 시험 장치(200)는 시험 챔버(201) 및 제어 챔버(202)를 포함한다. 시험 챔버(201)는 문(203), 상부 벽(204), 하부 벽(205), 2개의 측벽(206, 207), 및 후방 벽(208)을 포함한다. 문 및 각 벽은 0.25인치(0.635cm) 두께의 6061 등급의 양극 산화된 알루미늄으로 구성된다. 문(203) 및 후방 벽(208)은 각각 높이가 36인치(91.4cm)이고 폭이 24인치(61.0cm)이다. 시험 챔버 측벽들(206 및 207)은 각각 높이가 36인치(91.4cm)이고 폭이 18인치(45.7cm)이다. 시험 챔버 상부 및 하부 패널은 각각 폭이 24인치(61.0cm)이고 길이가 18인치(45.7cm)이다. 문(203) 및 각 벽(204-208)의 내부 표면에는, SONEX라는 브랜드명과 SOC-2라는 소켓 번호로 Illbruck Inc.로부터 입수가능한, 2인치 두께의 폴리우레탄 소음-약화(sound-dampening) 발포체(209)가 적용된다. 나타낸 바와 같이, 소음계 지지부(216)가 마이크로폰 오리피스(217) 바로 아래의 측벽(206)으로부터 외측으로 수직하게 연장된다. 마이크로폰 오리피스(217)는 하부 벽(205)의 바닥 위 14.5cm에 위치하고 있고, 또한 문(203)과 후방 벽(208) 사이의 중심에 있다. 소음계 지지부(216)는 알루미늄으로 구성되고 측벽(206)에 볼트 체결된다(도시하지 않음). 제어 챔버(202)는 전방 벽(230), 2개의 측벽(231 및 232), 상부 벽(233), 및 하부 벽(234)을 포함한다. 각 벽은 0.125인치(0.3175cm) 두께의 6061 등급의 양극 산화된 알루미늄으로 구성된다. 전방 벽(230)은 높이가 36인치(91.4cm)이고 폭이 24인치(61.0cm)이다. 제어 챔버 측벽들(231 및 232)은 각각 높이가 36인치(91.4cm)이고 폭이 12인치(30.5cm)이다. 제어 챔버 상부 및 하부 벽(233 및 234)은 각각 폭이 24인치(61.0cm)이고 길이가 12인치(30.5cm)이다. 제어 챔버(202)는 솔기(270)(도 4)를 따라 후방 벽(208)의 외부 표면에 볼트 체결된다(도시하지 않음). 제어 챔버(202)의 후방 벽(208), 전방 벽(230), 2개의 측벽(231 및 232), 상부 벽(233), 및 하부 벽(234)은 각각 Small Parts, Inc.로부터 입수가능한, 0.600인치(1.524cm) 두께의 방음 물질, 즉 부품 번호 NYC-600BE로 코팅된다. 시험 장치(200)는 모델 OB-100 옥타브 필터 세트가 장착된 소음계(220)(도 5), 예를 들어 모델 1900을 더 포함하고, 이들은 미국 위스콘신주 오코노왁에 사무소를 둔 회사인 Quest Technologies로부터 입수가능하다. 소음계는 모델 QC-20 교정기 및 QuestSuite 마스터 모듈 소프트웨어에 의해 지원받으며, 이들도 Quest Technologies로부터 입수가능하다. 상기 소프트웨어는 개인용 컴퓨터(도시하지 않음) 상에 설치된다. 시험 장치의 동작 동안, 소음계(220)는 소음계 지지부(216) 내에 놓인다. 소음계는 이로부터 4.75인치(12cm) 연장되는 마이크로폰(221)을 포함한다.

필요한 수단은 아니지만, 상기 장치는 시험 동안에 샘플을 자동적으로 변형시키기 위한 특징부를 포함할 수도 있다. 예를 들면, 상기 장치는, 하부 벽(205)으로부터 시험 챔버(201) 내로 연장되는, Velmex, Inc.로부터 입수가능한 6인치(15.24cm) 높이의 Series A1500 Model인 하부 슬라이드 브래킷(210), 및 이 하부 슬라이드 브래킷(210)에 부착되는 하부 클램프(211)를 포함할 수 있다. 작은 구멍(212)(도 5)이 선택사항으로 상부 벽(204)으로부터 시험 챔버(201) 내로 연장될 수 있고, 선택사항인 밧줄(213)이 작은 구멍(212)을 통해 연장된다. 밧줄(213)의 일 말단이 시험 챔버(201) 내로 연장되고, 거기에 부착된 상부 클램프(214)를 갖는다. 밧줄(213)의 다른 말단이 5/8인치(16mm) 직경인 밧줄 오리피스(215)를 통해 제어 챔버(202) 내로 연장된다. 밧줄은 Johnson Worldwide Associates (JWA), Inc.에 의해 제조된 부품 번호 SB80G-300인 프리미엄-브레이드(premium-braid), 80-lb 시험 Spiderwire®일 수 있다.

시험 장치(200)를 사용하여 시편을 시험하기 전에 다음의 단계들이 수반된다:

1. 제조사의 매뉴얼 내의 지침에 따라 소음계(220)를 교정한다.

2. 측벽(206)에 90도 각도로 위치하는, 마이크로폰(221)의 전체 길이를 시험 챔버(201) 내에 삽입한다(이는 벽 및 소음 약화 물질 뒤로 대략 2.5인치(6.35cm) 연장되어야 한다). 소음계(220)가 소음계 지지부(216)에 놓일 수 있게 한다.

3. 제조사의 지침 매뉴얼에 따라 소음계를 활성화시킨다. 이는 시험 챔버(200)의 공동 내측의 주변 소음을 수집할 것이다.

4. 옥타브 필터를 2,000 또는 4,000Hz로 설정하고 시험이 완료될 때까지 소음계를 활성화시킴으로써 실시된 각 시험마다 판독을 행한다.

시험 장치(200)를 교정하고 주변 소음을 식별하면, 샘플(필름 또는 흡수 용품)의 5개의 시편이 시험 장치 내부의 마이크로폰으로부터 대략 15 내지 20cm 물리적으로 변형될 수 있다.

실시예에서의 필름 샘플들을 다음과 같이 수동으로 변형시켰다:

1. 주로 사용하는 손을 손바닥이 위로 향하게 펴고;

2. 주로 사용하는 손의 손바닥 안에 필름 샘플을 놓고;

3. 부드럽게 주먹을 쥐어서 시험 시편을 압축하고;

4. 손을 신속하게 펴고 시험 시편을 방출하고;

5. 이를 4번 더 반복해서 5개의 필름 “구김”과 동일하게 한다.

물리적인 변형 방식에 상관 없이, 시험은 그 기간이 1 내지 2초 사이의 범위이었다. 모든 시험은 소음계를 시작해서 각각의 제품 조작을 완료하고, 그런 다음에 소음계를 정지시키는 것을 포함하였다. 챔버 문은 시험 동안에 개방 상태로 잔류할 수 있게 되어 있어 시험자의 팔과 손뿐만 아니라, 제품 조작 프로토콜들의 움직임도 수용하였다. 장치 외측의 주변 소음은 조용하였고 교정(주변 소음 수준을 측정하는 것을 포함함) 및 샘플의 시험 동안에 동일하였다.

대조예 1

HAAKE Rheomex® 252p 단일 스크류 압출기 및 6” 캐스트 필름 다이를 사용하여 필름을 Dowlex™ EG 2244G로부터 형성하였다. Dowlex™ EG 2244G는 190℃에서 1.0g/10분의 용융 흐름 지수를 갖는 선형 저밀도 폴리에틸렌이다(Dow Chemical). 스크류는 19.05mm의 직경 및 25의 L/D(L은 스크류 길이임)를 가졌다 칠 롤(chill roll)을 사용하여, 캐스트 필름 다이로부터 빠져나갈 때 중합체를 냉각하고 평평하게 하였다. 스크류 속도는 12.7μm의 목표 두께를 위해 38rpm으로 유지하였다. 제1 가열 구역부터 다이 어댑터까지의 4개의 제어되는 온도 구역을 각각 180℃, 180℃, 180℃, 180℃에 설정하였다. 압출기 상의 토크는 24 N-m이었고 다이에서 압력은 520 psi이었다.

대조예 2

HAAKE Rheomex® 252p 단일 스크류 압출기 및 6” 캐스트 필름 다이를 사용하여 필름을 DPDA-3320 N7로부터 형성하였다. DPDA-3320 N7는 190℃에서 2.0g/10분의 용융 흐름 지수를 갖는 고밀도 폴리에틸렌이다(Dow Chemical). 스크류는 19.05mm의 직경 및 25의 L/D(L은 스크류 길이임)를 가졌다. 칠 롤(chill roll)을 사용하여, 캐스트 필름 다이로부터 빠져나갈 때 중합체를 냉각하고 평평하게 하였다. 스크류 속도는 12.7μm의 목표 두께를 위해 40rpm으로 유지하였다. 제1 가열 구역부터 다이 어댑터까지의 4개의 제어되는 온도 구역을 각각 170℃, 180℃, 185℃, 190℃에 설정하였다. 압출기 상의 토크는 20 N-m이었고 다이에서 압력은 493 psi이었다.

실시예 1

제1 마스터배치 90중량% 및 제2 마스터배치 10중량%로부터 필름을 형성하였다. 제1 마스터배치는 Dowlex™ 2244G (LLDPE) 80중량% 및 DPDA-3320 N7 (HDPE) 20중량%를 건조 배합하여 형성하였으며 제2 마스터배치는 NanoMax™ LDPE (Nanocor, Inc.) 80중량% 및 NanoMax™ HDPE (Nanocor, Inc.) 20중량%를 건조 배합하여 형성하였다. NanoMax™ LDPE는 50중량% Nanomer^™ 나노클레이 (사차 암모늄 표면 개질 몬트모릴로나이트)와 50중량% LDPE 및 말레산 무수물 그래프트된 LDPE를 포함하며 NanoMax™ HDPE는 50중량% Nanomer™ 나노클레이와 50중량% HDPE 및 말레산 무수물 그래프트된 HDPE를 포함한다. 상기 물질들을 두 개의 K-Tron 중량 피더를 통해 전달했으며 Werner & Pfleiderer (W&P) ZSK-30 동시 회전 트윈 스크류 압출기를 사용하여 함께 용융 배합하였다. 압출기는 14개의 가공 배럴 및 13개의 가열된 배럴을 가졌다. 3개 배럴은 개방된 배럴이다. 스크류의 외경은 30mm이고, 스크류의 내경은 21.3mm이었다. 스크류의 길이는 1328mm이고, 총 가공 구획 길이는 1338mm이었다. 구역들은 각각 171℃, 181℃, 188℃, 190℃, 191℃, 195℃, 200℃의 가공 온도를 가졌다. 용융 온도는 약 224℃, 압력은 약 260-290psi이었다. 트윈 스크류 압출기에서 배합 속도는 250rpm로 설정하였다.

형성되면, 배합물을 대조예 1에 기재된 바와 같이 HAAKE 단일 스크류 압출기를 사용하여 필름으로 형성하였다. 스크류 속도는 12.7μm의 목표 두께를 위해 35rpm으로 유지하였다. 제1 가열 구역부터 다이 어댑터까지의 4개의 제어되는 온도 구역을 각각 190℃, 200℃, 200℃, 200℃에 설정하였다. 압출기 상의 토크는 12 N-m이었고 다이에서 압력은 406 psi이었다.

실시예 2

제1 마스터배치 90중량% 및 제2 마스터배치 10중량%로부터 필름을 형성하였다. 제1 마스터배치는 Dowlex™ 2244G (LLDPE) 60중량% 및 DPDA-3320 N7 (HDPE) 40중량%를 건조 배합하여 형성하였으며 제2 마스터배치는 NanoMax™ LDPE 60중량% 및 NanoMax™ HDPE 40중량%를 건조 배합하여 형성하였다. 상기 물질들을 두 개의 K-Tron 중량 피더를 통해 전달했으며 실시예 1에 기재된 바와 같이 Werner & Pfleiderer (W&P) ZSK-30 동시 회전 트윈 스크류 압출기를 사용하여 함께 용융 배합하였다. 구역들은 각각 166℃, 183℃, 191℃, 190℃, 191℃, 195℃, 201℃의 가공 온도를 가졌다. 용융 온도는 약 227℃, 압력은 약 220-340psi이었다. 트윈 스크류 압출기에서 배합 속도는 250rpm로 설정하였다. 형성되면, 배합물을 대조예 1에 기재된 바와 같이 HAAKE 단일 스크류 압출기를 사용하여 필름으로 형성하였다. 스크류 속도는 12.7μm의 목표 두께를 위해 33rpm으로 유지하였다. 제1 가열 구역부터 다이 어댑터까지의 4개의 제어되는 온도 구역을 각각 190℃, 200℃, 200℃, 200℃에 설정하였다. 압출기 상의 토크는 14 N-m이었고 다이에서 압력은 406 psi이었다.

실시예 3

제1 마스터배치 90중량% 및 제2 마스터배치 10중량%로부터 필름을 형성하였다. 제1 마스터배치는 Dowlex™ 2244G (LLDPE) 40중량% 및 DPDA-3320 N7 (HDPE) 60중량%를 건조 배합하여 형성하였으며 제2 마스터배치는 NanoMax™ LDPE 40중량% 및 NanoMax™ HDPE 60중량%를 건조 배합하여 형성하였다. 상기 물질들을 두 개의 K-Tron 중량 피더를 통해 전달했으며 실시예 1에 기재된 바와 같이 Werner & Pfleiderer (W&P) ZSK-30 동시 회전 트윈 스크류 압출기를 사용하여 함께 용융 배합하였다. 구역들은 각각 169℃, 177℃, 191℃, 191℃, 190℃, 195℃, 200℃의 가공 온도를 가졌다. 용융 온도는 약 225℃, 압력은 약 280-320psi이었다. 트윈 스크류 압출기에서 배합 속도는 250rpm로 설정하였다. 형성되면, 배합물을 대조예 1에 기재된 바와 같이 HAAKE 단일 스크류 압출기를 사용하여 필름으로 형성하였다. 스크류 속도는 12.7μm의 목표 두께를 위해 35rpm으로 유지하였다. 제1 가열 구역부터 다이 어댑터까지의 4개의 제어되는 온도 구역을 각각 190℃, 200℃, 200℃, 200℃에 설정하였다. 압출기 상의 토크는 16 N-m이었고 다이에서 압력은 435 psi이었다.

실시예 4

제1 마스터배치 90중량% 및 제2 마스터배치 10중량%로부터 필름을 형성하였다. 제1 마스터배치는 Dowlex™ 2244G (LLDPE) 20중량% 및 DPDA-3320 N7 (HDPE) 80중량%를 건조 배합하여 형성하였으며 제2 마스터배치는 NanoMax™ LDPE 20중량% 및 NanoMax™ HDPE 80중량%를 건조 배합하여 형성하였다. 상기 물질들을 두 개의 K-Tron 중량 피더를 통해 전달했으며 실시예 1에 기재된 바와 같이 Werner & Pfleiderer (W&P) ZSK-30 동시 회전 트윈 스크류 압출기를 사용하여 함께 용융 배합하였다. 구역들은 각각 170℃, 180℃, 190℃, 191℃, 190℃, 195℃, 200℃의 가공 온도를 가졌다. 용융 온도는 약 226℃, 압력은 약 280-320psi이었다. 트윈 스크류 압출기에서 배합 속도는 250rpm로 설정하였다. 형성되면, 배합물을 대조예 1에 기재된 바와 같이 HAAKE 단일 스크류 압출기를 사용하여 필름으로 형성하였다. 스크류 속도는 12.7μm의 목표 두께를 위해 35rpm으로 유지하였다. 제1 가열 구역부터 다이 어댑터까지의 4개의 제어되는 온도 구역을 각각 190℃, 200℃, 200℃, 200℃에 설정하였다. 압출기 상의 토크는 16 N-m이었고 다이에서 압력은 420 psi이었다.

그런 다음 실시예 1-4의 필름들을 23 ± 2˚C 및 50±5% RH에서 밤새 컨디셔닝하고 상술한 바와 같이 기계 시험을 실시하였다. 결과가 아래 표 1에 보여지고 있다.

기계 특성

실시예	LLDPE (중량%)	LDPE (중량%)	HDPE (중량%)	중량 (LLDPE + LDPE) / HDPE 비	나노클레이 (중량%)	평균 피크 응력 (Mpa)		평균 피크 신장율 (%)		평균 탄성계수(MPa)		평균 파단시 부피 당 에너지(J/cm³)
실시예	LLDPE (중량%)	LDPE (중량%)	HDPE (중량%)	중량 (LLDPE + LDPE) / HDPE 비	나노클레이 (중량%)	MD	CD	MD	CD	MD	CD	MD	CD
1	72	4	19	4.0	5	52	28	340	850	230	210	93	126
2	54	3	38	1.5	5	55	29	330	900	280	280	98	147
3	36	2	57	0.7	5	52	29	320	930	320	340	93	158
4	18	1	76	0.3	5	56	28	350	900	410	500	107	157

표시된 바와 같이, 기계 특성(예를 들어, 탄성계수)은 일반적으로 나노클레이의 포함으로 개선되었다.

대조예 3

Quanxing Plastics, Inc.에 의해 제조되는 시판 필름을 시험하였다. 필름은 18gsm의 평량을 가지고, 35 내지 45중량%의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE 5070), 20 내지 30중량%의 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE LD100AC), 25 내지 35중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE 7050), 및 5 내지 10중량%의 이산화티탄 마스터배치 (1605H)를 포함하는 배합물로부터 주조 압출했다. 1 내지 5μm의 깊이를 갖는 미세 엠보싱 패턴을 필름의 표면에 형성하였다.

실시예 5

93.5중량% 폴리에틸렌 마스터배치, 4.5중량% Clayton™ HY, 및 DuPont에서 입수가능한 폴리에틸렌과 말레산 무수물의 그래프트 공중합체인 2중량% Fusabond® E-528을 함유하는 배합물로부터 필름을 형성하였다. 폴리에틸렌 마스터배치는 35 내지 45중량%의 고밀도 폴리에틸렌(HDPE 5070), 20 내지 30중량%의 저밀도 폴리에틸렌 (LDPE LD100AC), 25 내지 35중량%의 선형 저밀도 폴리에틸렌 (LLDPE 7050), 및 5 내지 10중량%의 이산화티탄 마스터배치 (1605H)를 포함하였다. Clayton™ HY는 사차 암모늄 용액으로 처리한 유기점토 분말이며, BYK Additives, Inc. (텍사스주 곤잘레스)에서 입수가능하다. 배합물을 Entek®에서 입수가능한 동시 회전 트윈 스크류 압출기를 사용하여 형성하였다. 압출기는 14개의 가공 배럴 및 13개의 가열된 배럴을 가졌다. 3개 배럴은 개방된 배럴이다. 스크류의 외경은 53mm이었다. 압출기를 따라 처리 온도는 175℃로 설정하였고 트윈 스크류에서 배합 속도는 700rpm로 설정하였다. 얻어진 스트랜드를 총 15 피트 길이로 수조에서 냉각시켰다. 이어서, 냉각된 가닥을 다음에 따르는 필름 가공을 위해 펠릿화하고 수집하였다.

그 후 필름을 단일 스크류 압출기를 이용하여 얻어진 배합물로부터 제조하였다. 압출기는 175-210℃에 이르는 온도를 갖는 7개의 가열된 배럴을 가지고, 8개 처리 배럴을 가졌다. 스크류 속도는 필요한 필름 두께에 따라 66.5 내지 68.6rpm 사이에서 조정하였다. 해당하는 라인 속도는 분당 85 내지 90m 사이에 조정하였다. 얻어진 필름은 13.5gsm의 평량을 가졌다. 1 내지 5μm의 깊이를 갖는 미세 엠보싱 패턴을 필름의 표면에 형성하였다.

실시예 6

5 내지 15μm의 깊이를 갖는 깊은 엠보싱 패턴을 표면에 형성한 것을 제외하고, 실시예 5에 기재한 바와 같이 필름을 형성하였다.

그런 다음 본원에 기재된 바와 같이 대조예 3, 실시예 5 및 실시예 6의 필름에 대해 소음 수준을 시험하였다. 시험된 필름은 직사각형이었고 13.5cm x 28.0cm의 크기를 가졌다. 그 결과를 아래 표 2에 나타낸다.

4,000Hz에서의 필름의 소음 수준

	소음 수준 (dB)	정규화된 소음 수준
대조예 3	46.0	2.6
실시예 5	39.6	2.2
실시예 6	38.0	2.1
주변	17.7	-

상기에서 나타낸 바와 같이, 실시예 5 및 6의 필름은 대조예 샘플과 비교하여 소음 수준의 상당한 감소를 나타내었다.

본 발명을 본 발명의 특정 실시예들에 관하여 상세히 설명하였지만, 통상의 기술자라면, 전술한 바를 이해함에 따라, 이러한 실시예들에 대한 대체예, 변형예, 균등예를 쉽게 구상할 수 있다는 점을 알 것이다. 이에 따라, 본 발명의 범위는 청구범위 및 그 균등물로서 평가되어야 한다.

Claims

액체 투과성 층, 일반적으로 액체 불투과성 층, 및 상기 액체 투과성 층과 상기 일반적으로 액체 불투과성 층 사이에 위치한 흡수성 코어를 포함하는 흡수 용품으로, 여기서 상기 흡수 용품은 50㎛ 이하의 두께를 갖는 필름을 포함하되, 상기 필름은 중합체 조성물로부터 형성되는 층을 포함하고, 여기서 상기 중합체 조성물은 0.94g/cm³ 이하의 밀도를 갖는 제1 에틸렌 중합체, 0.94g/cm³ 초과의 밀도를 갖는 제2 에틸렌 중합체, 및 유기 표면 처리제를 갖는 나노클레이를 함유하고, 여기서 상기 제1 에틸렌 중합체 대 상기 제2 에틸렌 중합체의 중량비는 0.1 내지 10인, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 0.94g/cm³ 이하의 밀도를 갖는 에틸렌 중합체는 상기 중합체 조성물의 5중량% 내지 90중량%를 구성하고, 0.94g/cm³ 초과의 밀도를 갖는 에틸렌 중합체는 상기 중합체 조성물의 5중량% 내지 90중량%를 구성하는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 나노클레이는 상기 중합체 조성물의 0.5중량% 내지 20중량%를 구성하는, 흡수 용품.
제 1항에 있어서, 상기 제1 에틸렌 중합체, 상기 제2 에틸렌 중합체, 또는 양쪽 모두는 에틸렌과 α-올레핀의 공중합체를 포함하는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 제1 에틸렌 중합체는 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 제2 에틸렌 중합체는 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 나노클레이는 필로실리케이트를 포함하는, 흡수 용품.
제7항에 있어서, 상기 필로실리케이트는 몬트모릴로나이트 또는 그 염을 포함하는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 나노클레이는 0.2 내지 100nm의 평균 두께를 가지는 판상체를 포함하는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 유기 표면 처리제는 사차 오늄을 포함하는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 중합체 조성물은 올레핀 성분과 극성 성분을 포함하는 폴리올레핀 상용화제를 더 포함하는, 흡수 용품.
제11항에 있어서, 상기 폴리올레핀 상용화제는 카르복실산 또는 카르복실산 무수물 그래프트된 폴리에틸렌을 포함하는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 필름은 150 내지 1000MPa의 기계 방향으로의 영의 탄성계수를 나타내는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 필름은 200 내지 1200MPa의 교차-기계 방향으로의 영의 탄성계수를 나타내는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 필름은 200% 이상의 기계 방향으로의 피크 신장율 및 15 내지 150Mpa의 기계 방향으로의 궁극적인 인장 강도를 나타내는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 필름은 700% 이상의 교차 기계 방향으로의 피크 신장율 및 15 내지 150Mpa의 교차 기계 방향으로의 궁극적인 인장 강도를 나타내는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 흡수 용품은 상기 용품의 에지에서 측방향으로 연장되는 적어도 하나의 날개를 더 포함하고, 여기서 상기 날개는 상기 필름을 함유하는, 흡수 용품.
제1항에 있어서, 상기 일반적으로 액체 불투과성 층은 상기 흡수 용품의 배면시트이되, 상기 배면시트는 상기 필름을 함유하는, 흡수 용품.
50㎛ 이하의 두께를 갖는 필름으로, 여기서 상기 필름은 중합체 조성물로부터 형성되는 층을 포함하되, 상기 중합체 조성물은 5중량% 내지 90중량%의 0.94g/cm³ 이하의 밀도를 갖는 제1 에틸렌 중합체, 5중량% 내지 90중량%의 0.94g/cm³ 초과의 밀도를 갖는 제2 에틸렌 중합체, 및 유기 표면 처리제를 갖는 0.5중량% 내지 20중량%의 나노클레이를 함유하고, 여기서 상기 제1 에틸렌 중합체 대 상기 제2 에틸렌 중합체의 중량비는 0.1 내지 10이고, 여기서 상기 필름은 150 내지 1000MPa의 기계 방향으로의 영의 탄성계수를 나타내는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 필름은 200 내지 1200MPa의 교차-기계 방향으로의 영의 탄성계수를 나타내는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 필름은 200% 이상의 기계 방향으로의 피크 신장율 및 15 내지 150Mpa의 기계 방향으로의 궁극적인 인장 강도를 나타내는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 필름은 700% 이상의 교차 기계 방향으로의 피크 신장율 및 15 내지 150Mpa의 교차 기계 방향으로의 궁극적인 인장 강도를 나타내는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 나노클레이는 몬트모릴로나이트 또는 그 염을 포함하는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 나노클레이는 0.2 내지 100nm의 평균 두께를 가지는 판상체를 포함하는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 유기 표면 처리제는 사차 오늄을 포함하는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 필름은 다층이고 상기 중합체 조성물로부터 형성된 베이스 층 및/또는 스킨 층을 포함하는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 제1 에틸렌 중합체는 선형 저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 또는 이들의 혼합물을 포함하는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 제2 에틸렌 중합체는 고밀도 폴리에틸렌을 포함하는, 필름.
제19항에 있어서, 상기 필름은 4,000Hz의 주파수에서 결정한 바, 2.5 이하의 정규화된 소음 수준을 나타내고, 여기서 상기 정규화된 소음 수준은 상기 필름의 소음 수준을 주변 환경의 소음 수준으로 나눔으로써 결정되는 것인, 필름.
제19항의 필름을 형성하는 방법으로, 상기 방법은,
제1 에틸렌 중합체, 제2 에틸렌 중합체, 및 나노클레이를 용융 배합하는 단계;
상기 중합체 조성물을 표면에 적용하여 상기 필름을 형성하는 단계를 포함하는, 방법.
제30항에 있어서, 상기 용융 배합은 트윈 스크류 압출기에서 일어나는, 방법.
제30항에 있어서, 상기 나노클레이는 분말형태인, 방법.