KR102030655B1 - 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체에 있어서, 탄성부재; 상기 탄성부재의 일면 또는 양면에 폴리에틸렌 부직포로 적층되되, 상기 폴리에틸렌 부직포는 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포 및 고밀도 폴리에틸렌 부직포가 적층된 다층 구조이며, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포가 상기 탄성부재와 맞닿아 있고, 상기 신축성 적층체는 굴곡진 파형모형을 갖는 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체에 관한 것이다.

Description

다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체{Elastic laminate composed of multilayered polyethylene nonwoven}
본 발명은 다층 폴리에틸렌 부직포를 이용한 신축성 적층체에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 기저귀, 생리대 등의 위생용 제품 등에 사용되는 신축성 적층체로서 부드러운 촉감과 탄성 부재와의 높은 접착력이 있어 다양한 용도에서 사용될 수 있는 신축성 적층체에 관한 것이다.
현대는 일회용 제품이 다양한 용도에 적용되어 소비되고 있다. 일회용 제품의 원료로는 경제적이며 섬유형성 특성이 우수한 폴리프로필렌 중합체가 가장 많이 사용되고 있다. 하지만, 폴리프로필렌계 부직포로 구성된 일회용 제품은 빳빳하여 소음이 발생하고 인체 피부에 접촉하는 용도로 사용되는 경우에는 불쾌한 느낌을 줄 수 있다. 이와 같은 소음의 발생과 불쾌한 느낌을 방지하기 위해 상대적으로 촉감이 부드러운 폴리에틸렌계 부직포를 사용하여 피부에 접촉되는 부위에 사용되는 일회용 제품을 제조하여 조용하고 부드러운 촉감을 구현하고 있다.
특히 기저귀, 생리대 등의 위생용품 등의 물품의 부재로서, 다양한 신축성 적층체가 사용되고 있으며 이러한 부재로서, 탄성 부재의 적어도 한쪽 측에 폴리프로필렌계 부직포 층을 함께 사용하는 신축성 적층체가 제안되고 있다. 이러한 신축성 적층체에 있어서는, 탄성 부재와 부직포 층은, 일반적으로 접착제나 핫멜트 점착제와 같은 바인더에 의해 서로 접합되어 사용되고 있다.
대한민국 공개특허공보 제2013-0015078호는 폴리프로필렌 중합체 코어(core)와 폴리에틸렌 중합체 쉬쓰(sheath)로 구성된 심초형 복합 장섬유 부직포를 최상층으로 하고, 1층 이상의 멜트블로운 또는 스펀본드 부직포로 적층하여 제조되는 다층부직포에 대해 개시하고 있다. 그러나, 심초형 복합 장섬유 부직포를 제조하기 위한 장치가 복잡하고 강력을 발휘하는 코어부의 폴리프로필렌 중합체의 단섬도가 낮아 강력이 저하되며, 쉬쓰부와 코어부의 단면이 불균일할 경우에 멜트블로운 부직포 층과의 접착강도가 저하되는 문제점이 있다.
또한, 대한민국 공개특허공보 제2007-0006932호는 우수한 내마모성 및 뛰어난 연성 특성을 갖는 폴리에틸렌을 포함하는 표면을 갖는 단성분 섬유를 포함하는 부직웹을 개시하고 있다. 그러나, 중합체의 밀도가 낮기 때문에 필라멘트 섬유의 결정화도가 낮아 필라멘트간의 접착력이 약해 내마모성이 낮은 단점이 있다.
또한, 신축성 적층체의 구성 중 탄성부재와 부직포층의 접합면의 수직방향으로 힘을 가하면 탄성부재와 해당 부직포층 사이에서 층간 박리가 발생한다는 문제가 있다.
본 발명은 상기 종래의 과제를 해결하기 위하여 이루어진 것이며, 탄성부재의 적어도 어느 한쪽에 폴리에틸렌 부직포층을 적층된 신축성 적층체이며, 상기 탄성부재와 폴리에틸렌 부직포층이 서로 접합된 면에 대하여 수직 방향으로 하중이 가해진 경우나 또는 상기 신축성 적층체가 신축과정에서 탄성부재와 부직포층 사이에서 층간 박리가 발생하지 않도록 하는 데 있다.
또한, 본 발명은 피부에 부드러운 촉감을 전달할 수 있도록 신축성 적층체의 표면에 고밀도 폴리에틸렌 부직포가 적층된 구조를 제공한다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체에 있어서, 탄성부재; 상기 탄성부재의 일면 또는 양면에 폴리에틸렌 부직포로 적층되되, 상기 폴리에틸렌 부직포는 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포 및 고밀도 폴리에틸렌 부직포가 적층된 다층 구조이며, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포가 상기 탄성부재와 맞닿아 있고, 상기 신축성 적층체는 굴곡진 파형모형을 갖는 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 신축성 적층체의 굴곡진 파형모형의 굴곡율은 하기 식(1)에 의해 5~30%인 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체를 제공한다.
식(1) 굴곡율(%) = (b-a)/b×100
a : 특정구간의 굴곡진 파형모형의 직선길이
b : 특정구간의 굴곡진 파형모형을 일직선으로 변형시 직선길이
또한 본 발명은 상기 탄성부재의 조성물은 올레핀계 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머, 염화비닐계 엘라스토머, 우레탄계 알레스토머, 에스테르계 엘라스토머 또는 이미드계 엘라스토머 중 어느 하나인 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리에틸렌 부직포는 장섬유 스펀본드 부직포인 갖는 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리에틸렌 부직포는 구성섬유가 직경 10 내지 30㎛ 필라멘트로 이루어지는 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 폴리에틸렌 부직포는 평량 8~30gsm인 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체를 제공한다.
또한 본 발명은 상기 고밀도 폴리에틸렌 부직포는 밀도 0.940 내지 0.960g/㎤, 용융지수 15 내지 60g/10min이고, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포는 밀도 0.9 내지 0.935g/㎤, 용융지수 15 내지 60g/10min의 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체를 제공한다.
본 발명은 탄성부재의 적어도 어느 한쪽에 폴리에틸렌 부직포층을 적층된 신축성 적층체이며, 상기 탄성부재와 폴리에틸렌 부직포층이 서로 접합된 면에 대하여 수직 방향으로 하중이 가해진 경우나 또는 상기 신축성 적층체가 신축과정에서 탄성부재와 부직포층 사이에서 층간 박리가 발생하지 않는 특징이 있다.
또한, 본 발명은 신축성 적층체의 표면에 고밀도 폴리에틸렌 부직포가 적층된 다층 구조로 피부에 부드러운 촉감을 전달할 수 있는 특징이 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 탄성부재의 일면에 폴리에틸렌 부직포가 적층인 신축성 적층체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 탄성부재의 양면에 폴리에틸렌 부직포가 적층인 신축성 적층체의 단면도이다.
이하 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 “약”, “실질적으로” 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 탄성부재(10)의 일면에 폴리에틸렌 부직포(20)가 적층인 신축성 적층체의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 탄성부재(10)의 양면에 폴리에틸렌 부직포(20)가 적층인 신축성 적층체의 단면도이다.
도 1 및 2에서 도(a)는 본 발명 신축성 적층체의 제조과정 중의 하나로써 탄성부재(10)를 일정한 힘으로 양쪽에서 잡아당긴 상태에서 일면 또는 양면에 폴리에틸렌 부직포(20)를 적층한 후 이 상태에서 압착단계인 압착롤러를 통과시킨 후 냉각단계를 거치며 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21)의 일부가 용융응고되어 상기 탄성부재(10)와 폴리에틸렌 부직포(20)를 접착시키는 역할을 한 후 잡아당긴 힘을 제거하면 탄성부재(10)의 탄성율에 의해 줄어들게 되며, 이때 부착된 폴리에틸렌 부직포(20)와 함께 파형모형을 갖는 굴곡진 형태인 도(b)가 된다.
상기 압착단계의 압착롤러의 온도는 100 내지 140℃인 것이 바람직하다. 압착 롤러와 함께 초음파, 열, 접착제(바인더) 또는 이들 둘 다가 이용될 수 있다. 열을 이용하는 경우에는 신도의 증가를 적절히 억제하기 위하여 압착 롤러의 온도를 100 내지 140℃ 범위로 실시함이 바람직하다. 압착 롤러의 온도가 100℃ 미만인 경우는 고밀도 폴리에틸렌 부직포(23)가 충분히 열을 받지 못하여 고밀도 폴리에틸렌 부직포(23)와 선형 저밀도 부직포(21)간의 접착력이 낮아진다. 또한, 압착 롤러의 온도가 140℃를 초과하는 경우에는 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21)의 표면이 용융되어 압착 롤러에 접착되어 작업이 진행되지 않거나 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21)가 열에 의해 손상되어 강도가 저하되는 단점이 있다.
상기 냉각단계는 통상적인 냉각 장치를 이용할 수 있으며 냉각 온도는 15 내지 25℃가 바람직하다. 상기 냉각 온도가 25℃를 초과하는 경우에는 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21)의 표면이 매끄럽게 되어 압착 롤러를 사용하더라도 고밀도 폴리에틸렌 부직포(23)와 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21) 간의 물리적 결합이 잘 일어나지 않는 문제가 발생할 수 있다.
상기 폴리에틸렌은 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21) 및 고밀도 폴리에틸렌 부직포(23)가 적층된 구조이며, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21)가 상기 탄성부재(10)와 맞닿아 있는 구조이다. 본 발명인 신축성 적층체는 굴곡진 파형모형을 갖는 것에 특징이 있다.
상기 신축성 적층체의 굴곡진 파형모형의 굴곡율은 하기 식(1)에 의해 수치화할 수 있으며 그 값은 5~30%인 것이 바람직하다.
측정값은 하기 식(1)에 의해 나타낼 수 있다.
식(1) 굴곡율(%) = (b-a)/b×100
a : 특정구간의 굴곡진 파형모형의 직선길이
b : 특정구간의 굴곡진 파형모형을 일직선으로 변형시 직선길이
본 발명은 굴곡진 파형모형을 갖는 구조이므로 특정구간 예를 들면 폭이 1cm이고 특정구간의 길이(a)가 10cm인 굴곡진 파형모형을 양쪽으로 잡아당겨 상기 특정구간의 굴곡진 파형모형을 일직선으로 변형시 직선길이(b)가 13cm가 되면, 굴곡율(%)은 23%가 된다.
상기 굴곡율이 30% 초과한 경우에는 폴리에틸렌 부직포(20)와 탄성부재(10)와의 접착력이 저하되어 상기 단위 층이 서로 분리될 수 있으며, 굴곡율이 5% 미만의 경우 제품 유연성이 저하되는 문제가 발생된다.
본 발명의 구성 중 탄성부재(10)의 신축율이 커서 상기 탄성부재(10)의 신축에 따라 이와 접착된 폴리에틸렌 부직포(20)도 평평한 면에서 주름진 형태로 변형된다. 이때 탄성부재(10)만 있을 경우 자체 신축력에 의해 표면이 굴곡지지 않은 상태에서 신축이 발생하나 이와 접착된 폴리에틸렌 부직포(20)는 신축력이 크지 않아 탄성부재(10)의 길이가 줄어들 경우 줄어든 길이만큼 탄성부재(10)와 폴리에틸렌 부직포(20)는 주름진 굴곡형상으로 나타난다.
이때 굴곡율이 30% 초과할 경우 탄성부재(10)와 폴리에틸렌 부직포(20)는 주름진 굴곡형상을 유지하기에는 상기 탄성부재(10)가 신축력이 커서 상호 계면분리가 일어날 가능성이 커진다.
반면에 굴곡율이 5% 미만의 경우 탄성부재(10)가 신축력이 작아서 본 발명 신축성 적층체 자체도 유연성이 떨어질 수 있다.
다음으로 탄성부재(10)의 조성물은 올레핀계 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머, 염화비닐계 엘라스토머, 우레탄계 알레스토머, 에스테르계 엘라스토머 또는 이미드계 엘라스토머 중 어느 하나로 구성될 수 있다.
다음으로 폴리에틸렌 부직포(20)는 장섬유 스펀본드 부직포이며 구성섬유가 직경 10 내지 30㎛ 필라멘트로 이루어지고 평량 8~30gsm인 것에 특징이 있다.
상기 섬유 필라멘트의 직경이 10㎛ 미만인 경우에는 필라멘트가 너무 가늘어서 충분한 파단강력이 발휘되지 못하며, 섬유 필라멘트의 직경이 30㎛을 넘는 경우에는 너무 굵어서 배향이 충분히 이루어지지 않아 오히려 파단강력이 감소되고 유연하지 않게 되어 제품으로 사용하기 곤란하다.
또한 상기 폴리에틸렌 부직포(20)는 8 내지 30 g/m2의 단위중량을 가질 수 있다. 폴리에틸렌 부직포(20)의 단위 중량이 8 g/m2 미만이면 파단강력이 약하여 제품으로 사용할 수 없게 되고, 30 g/m2 보다 크면 유연성이 낮아 제품으로 사용할 수 없을 수 있다또.
또한 상기 고밀도 폴리에틸렌 부직포(23)는 밀도 0.940 내지 0.960g/㎤, 용융지수 15 내지 60g/10min의 고밀도 폴리에틸렌 수지로 형성되고, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21)는 밀도 0.9 내지 0.935g/㎤, 용융지수 15 내지 60g/10min의 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지로 형성함이 바람직하다.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다.
실시예 1: 신축성 적층체의 제조
올레핀계 엘라스토머로 제조된 탄성 부재를 3배 신장시킨 후, 상, 하 양면에 각각의 구성섬유의 직경 15㎛ 필라멘트, 각각의 평량 6gsm인 한 겹의 저밀도 폴리에틸렌과 한 겹의 고밀도 폴리에틸렌으로 구성된 스펀본드방식으로 제조된 다층 폴리에틸렌 부직포(20)를 표면온도 130℃ 압착 롤러를 통과시켜 신축성 적층체를 제조하였다. 이 때, 탄성 부재와 접착되는 면이 저밀도 폴리에틸렌 층이 되도록 하였다. 이 후 20℃에서 1분간 냉각단계 후 탄성부재(10)를 잡아당긴 힘을 제거하였다. 결과를 표1에 나타냈다.
비교예 1: 신축성 적층체의 제조
올레핀계 엘라스토머로 제조된 탄성 부재를 3배 신장시킨 후, 상, 하 양면에 두 겹의 고밀도 폴리에틸렌으로 구성된 것 이외는 실시예 1과 동일하다.
비교예 2: 신축성 적층체의 제조
올레핀계 엘라스토머로 제조된 탄성 부재를 3배 신장시킨 후, 상, 하 양면에 두 겹의 선형 저밀도 폴리에틸렌으로 구성된 다층 폴리에틸렌 부직포(20)를 압착 롤러를 통과 시켜 접착시켜 신축성 적층체를 제조한 것 이외는 실시예 1과 동일하다.
※ 촉감(Hand, SMD)의 측정
Kawabata 측정기를 사용하여 각 시료들의 표면 요철 정도를 측정한 값으로서, 표준 편차와 동일한 개념의 SMD값이 작으면 작을수록 표면이 매끈하다는 것을 의미함.
※ 부직포 접착력의 평가
핫멜트 점착제를 OPP 필름(35㎛)에 15g/m2로 도포한 시트를 폭 25mm로 절단한 것을 2개 준비하고 그 사이에 상기 실시예 및 비교예의 신축성 적층체를 적층시킨 후, 1kg 하중으로 2왕복으로 압착했다. 압착으로부터 10분간 실온에 정치하고, 90도 각도, 300mm/min의 박리 속도로 접착력을 측정했다.
　 부직포 탄성 부재 신축성 적층체
A층 B층
성분 단위중량 성분 단위중량 성분 접착력 촉감
- g/m2 - g/m2 - g/25mm (SMD)
실시예1 LLDPE 6 HDPE 6 올레핀계 엘라스토머 537 5.432
비교예1 HDPE 6 HDPE 6 올레핀계 엘라스토머 325 5.327
비교예2 LLDPE 6 LLDPE 6 올레핀계 엘라스토머 546 7.825
상기 표1에서 알 수 있듯이 피부에 맞닿는 고밀도 폴리에틸렌 부직포(23)가 있는 실시예 1 및 비교예 1은 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21)로 구성된 비교예 2와 비교시 촉감(SMD)값이 작은 것으로 표면이 거칠지 않고 매끈하여 피부촉감이 우수함을 알 수 있다.
또한 접착력(g/25mm)은 본 발명의 신축성 적층체가 신축과정에서 탄성부재와 부직포층 사이에서 층간 박리가 발생하지 않는 척도를 간접적으로 알 수 있는 값으로 실시예1 및 비교예 2는 탄성부재 맞닿은 부직포를 선형 저밀도 폴리에틸렌을 사용한 것으로 공정 중 압착단계 및 냉각단계를 거친 경우 용융응고에 의해 접착력이 비교예 1보다 우수함을 알 수 있다.
따라서 본 발명은 탄성부재의 일면 또는 양면에 폴리에틸렌 부직포(20)로 적층되고 상기 폴리에틸렌은 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21) 및 고밀도 폴리에틸렌 부직포(23)가 적층된 다층 부직포 구조이며, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포(21)가 상기 탄성부재(10)와 맞닿아 있는 구조로 접착력 및 피부촉감에서 비교예 1, 2보다 우수함을 알 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다.
10 : 탄성부재 20 : 폴리에틸렌 부직포 21 : 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포 23 : 고밀도 폴리에틸렌 부직포

Claims (7)

  1. 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체에 있어서,
    탄성부재; 상기 탄성부재의 일면 또는 양면에 폴리에틸렌 부직포로 적층되되,
    상기 폴리에틸렌 부직포는 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포 및 고밀도 폴리에틸렌 부직포가 적층된 다층 구조이며, 상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포가 상기 탄성부재와 맞닿아 있고,
    상기 신축성 적층체는 굴곡진 파형모형을 가지며,
    상기 신축성 적층체의 굴곡진 파형모형의 굴곡율은 하기 식(1)에 의해 5~30%인 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체.

    식(1) 굴곡율(%) = (b-a)/b×100

    a : 특정구간의 굴곡진 파형모형의 직선길이
    b : 특정구간의 굴곡진 파형모형을 일직선으로 변형시 직선길이
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 탄성부재의 조성물은 올레핀계 엘라스토머, 스티렌계 엘라스토머, 염화비닐계 엘라스토머, 우레탄계 알레스토머, 에스테르계 엘라스토머 또는 이미드계 엘라스토머 중 어느 하나인 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 부직포는 장섬유 스펀본드 부직포인 갖는 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 부직포는 구성섬유가 직경 10 내지 30㎛ 필라멘트로 이루어지는 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 부직포는 평량 8~30gsm인 것에 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 고밀도 폴리에틸렌 부직포는 밀도 0.940 내지 0.960g/㎤, 용융지수 15 내지 60g/10min이고,
    상기 선형 저밀도 폴리에틸렌 부직포는 밀도 0.9 내지 0.935g/㎤, 용융지수 15 내지 60g/10min의 특징이 있는 다층 폴리에틸렌 부직포로 구성된 신축성 적층체.








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