KR102509233B1 - 폴리에틸렌 필름 - Google Patents

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KR102509233B1
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브렌트 벨
샤운 레온
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더블유.엘. 고어 앤드 어소시에이트스, 인코포레이티드
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Abstract

우수한 내구성을 갖는 필름을 형성하기 위해 친수성 폴리머가 흡수된 다공성 폴리에틸렌 막을 포함하는 신규의 필름이 개시된다. 필름은 물품, 특히 방수성 통기성 어패럴을 형성할 수 있는 텍스타일 라미네이트를 제조하는데 유용하다.

Description

폴리에틸렌 필름
본 개시내용은 다양한 적용에 유용한 방수성, 통기성 폴리에틸렌 필름 복합재에 관한 것이다. 필름은 그 자체로 사용될 수 있거나 다른 층에 라미네이팅되어 다층 라미네이트를 형성할 수 있다.
의복 및 다른 종류의 어패럴, 예컨대 신발, 장갑 및 모자는 종종 방수성 통기성 층을 포함하여 착용자를 습한 조건에서 건조하게 유지한다. 이들 의복은 통기성 방수성 층과 하나 이상의 다른 텍스타일의 라미네이트를 사용하여 형성될 수 있다. 다공성 PTFE 막과 친수성 폴리우레탄을 이용하여 제조된 방수성 통기성 필름이 현재 GORE-TEX® 텍스타일 라미네이트를 제조하는데 사용되고 있다. PTFE 막은 미세다공성이고 일반적으로 소수성이며 여기서 막의 공극 사이즈는 물 분자보다 크지만, 공극은 개개 수적(water drop)보다는 훨씬 작다. 수증기가 상기 물질을 통과할 수 있는 반면 수적이 막의 한 면에서 다른 면으로 통과하는 것은 방지된다.
ePTFE 막이 양호하게 기능하지만, 다공성 폴리우레탄 막이 또한 어패럴에 사용을 위해 개발되었으며, 하지만 이들 막은 내구성이 결여될 수 있고, 일부 경우에, 특정의 일반적으로 사용되는 제품, 예를 들면, 매니큐어 또는 살충제에 의해 용해될 수 있다. 이러한 막은 착용자가 움직일 때 막이 뻣뻣하고 시끄러운 제약을 가질 수도 있다. 방수성과 통기성이 우수할뿐만 아니라, 의복과 같이 막을 포함하는 물품이 움직이거나 구부러질 때 노이즈가 적고 촉감이 양호한 막의 제조에 대한 지속적인 요구가 존재한다.
제1 실시양태에서, 본 개시내용은 A) a) 다공성 폴리에틸렌의 30 중량% 이상이 0.5x106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖고 여기서 중량 백분율은 다공성 폴리에틸렌의 총 중량을 기준으로 함; b) 적어도 40%의 다공도; c) 200초 미만의 걸리 수(Gurley number)를 포함하는 다공성 폴리에틸렌 막; 및 B) 다공성 폴리에틸렌의 공극의 적어도 일부를 채우는 친수성 폴리머를 포함하는 필름으로서, i) 2500 g/㎡/일 이상의 MVTR; ii) 30 그램/㎡ 미만의 중량; 경우에 따라 iii) 1000초 이상의 걸리 수를 포함하는 필름에 관한 것이다.
제2 실시양태에서, 본 개시내용은 2개의 직교 방향에서 필름의 매트릭스 인장 강도의 비율이 0.5 내지 2.0의 범위인 실시양태 1의 필름에 관한 것이다.
제3 실시양태에서, 본 개시내용은 다공성 폴리에틸렌 막의 실질적으로 모든 공극이 친수성 폴리머로 채워지는 것인 실시양태 1 또는 2의 필름에 관한 것이다.
제4 실시양태에서, 본 개시내용은 친수성 폴리머가 폴리우레탄, 폴리아마이드, 폴리에스테르, 이오노머, 또는 코폴리머 또는 이들의 코폴리머 또는 조합인 실시양태 1 내지 3 중 어느 하나의 필름에 관한 것이다.
제5 실시양태에서, 본 개시내용은 다공성 폴리에틸렌 막이 10 그램/㎡ 미만의 중량을 포함하는 것인 실시양태 1 내지 4 중 어느 하나의 필름에 관한 것이다.
제6 실시양태에서, 본 개시내용은 다공성 폴리에틸렌 막이 적어도 60%의 다공도를 포함하는 것인 실시양태 1 내지 5 중 어느 하나의 필름에 관한 것이다.
제7 실시양태에서, 본 개시내용은 다공성 폴리에틸렌 막이 60초 이하의 걸리 수를 포함하는 것인 실시양태 1 내지 6 중 어느 하나의 필름에 관한 것이다.
제8 실시양태에서, 본 개시내용은 2개의 직교 방향에서 필름의 매트릭스 인장 강도의 비율이 0.7 내지 1.4의 범위인 실시양태 1 내지 7 중 어느 하나의 필름에 관한 것이다.
제9 실시양태에서, 본 개시내용은 폴리에틸렌 막이 제1 면과 제2 면을 가지며, 친수성 폴리머가 폴리에틸렌 막의 제1 면에 적용되어, 상기 공극의 적어도 일부를 채우고 폴리에틸렌 막의 제1 면 상에 친수성 폴리머의 캡을 초래하는 것인 실시양태 1 내지 8 중 어느 하나의 필름에 관한 것이다.
제10 실시양태에서, 본 개시내용은 다공성 폴리에틸렌 막에 대한 친수성 폴리머의 중량비가 30 내지 0.5의 범위인 실시양태 1 내지 9 중 어느 하나의 필름에 관한 것이다.
본 개시내용은 또한 실시양태 1 내지 10 중 어느 한 항의 필름을 포함하는 물품에 관한 것이다.
제12 실시양태에서, 본 개시내용은 물품이, 필름에 라미네이팅된 적어도 하나의 다른 층을 포함하는 다층 라미네이트인 실시양태 11의 물품에 관한 것이다.
제13 실시양태에서, 본 개시내용은 적어도 하나의 다른 층이 텍스타일 층, 폴리머 필름 층, 천연 가죽 층, 합성 가죽 층, 플리스(fleece) 층 또는 이들의 조합인 실시양태 11 또는 12의 물품에 관한 것이다.
제14 실시양태에서, 본 개시내용은 적어도 하나의 다른 층이 텍스타일 층인 실시양태 11 내지 13 중 어느 하나의 물품에 관한 것이다.
제15 실시양태에서, 본 개시내용은 라미네이트의 층들이 연속 또는 불연속 접착제를 사용하여 서로 접착되는 것인 실시양태 11 내지 14 중 어느 하나의 물품에 관한 것이다.
제16 실시양태에서, 본 개시내용은 접착제가 열가소성 또는 가교성 접착제인 실시양태 11 내지 15 중 어느 하나의 물품에 관한 것이다.
제17 실시양태에서, 본 개시내용은 물품이 의복인 실시양태 11 내지 16 중 어느 하나의 물품에 관한 것이다.
제18 실시양태에서, 본 개시내용은 의복이 재킷, 코트, 셔츠, 바지, 장갑, 모자, 신발, 커버올즈 또는 이의 적어도 일부인 실시양태 17의 물품에 관한 것이다.
제19 실시양태에서, 본 개시내용은 필름이 의복의 외측에 있거나 또는 필름이 의복의 외측에 있지 않는 것인 실시양태 17 또는 18의 물품에 관한 것이다.
제20 실시양태에서, 본 개시내용은 의복이 방수성인 실시양태 17 내지 19 중 어느 하나의 물품에 관한 것이다.
본 개시내용은 또한 필름을 포함하는 물품에 관한 것이다.
인용된 모든 특허 및 비특허 문헌의 개시내용은 그 전문이 인용에 의해 본원에 포함된다.
본원에서 사용시, 용어 "실시양태" 또는 "개시내용"은 제한적인 의도가 아니며, 청구범위에서 정의되거나 본원에 기재된 임의의 실시양태에 일반적으로 적용된다. 이들 용어는 본원에서 상호 교환적으로 사용된다.
달리 개시된 바가 없다면, 본원에서 사용된 단수 형태의 용어는 언급된 특징부를 하나 이상(즉, 적어도 하나)을 포괄하는 것으로 의도된다.
본 개시내용의 특징부 및 이점은 이하의 상세한 설명을 숙지함으로써 당업자에 의해 보다 쉽게 이해될 것이다. 명확성을 위해, 별도의 실시양태의 맥락에서 상기 및 하기에 기재된 본 개시내용의 특정 특징부가 또한 단일 실시양태에서 조합되어 제공될 수 있음을 이해해야 한다. 반대로, 간결함을 위해, 단일 실시양태의 맥락에서 조합으로 설명되는 본 개시내용의 다양한 특징부는 또한 개별적으로 또는 임의의 하위 조합으로 제공될 수 있다. 나아가, 단수에 대한 언급은 문맥상 특별히 달리 언급하지 않는 한 복수를 또한 포함할 수 있다 (예를 들어, "a" 및 "an"은 하나 이상을 지칭할 수 있음).
달리 명시되지 않는 한, 본 출원에 명시된 다양한 범위의 수치의 사용은 명시된 범위 내의 최소값과 최대값이 모두 앞에 "약"이라는 단어가 붙은 것처럼 근사치로 기술된다. 이러한 방식으로, 명시된 범위의 위와 아래의 약간의 차이를 이용하여 범위 내의 값과 실질적으로 동일한 결과를 달성할 수 있다. 또한, 이러한 범위의 개시는 최소값과 최대값 사이의 각각의 모든 값을 포함하는 연속적인 범위로서 의도된다.
본원에서 사용시, 용어 "막"은 본질적으로 2차원 시트 형태의 폴리머를 의미하며, 여기서 길이와 폭은 둘 다 두께보다 훨씬 크고, 예를 들어 길이와 폭은 둘 다 두께의 적어도 100배이다. 일부 실시양태에서, 막은, 예를 들어, 액체 물이 막의 한 면에서 다른 면으로 침투할 수 없도록 하면서 수증기가 막의 두께를 통과하도록 허용하는 구조를 갖는 미세다공성 막이다. 평균적으로, 공극 크기는 수 나노 미터에서 대략 1 마이크로미터 정도이다.
용어 "필름"은 기체 또는 액체의 흐름이 막의 개방된 공극 채널을 통해 발생하지 않도록 공극이 폴리머로 적어도 부분적으로 채워진 막을 의미한다. 일부 실시양태에서, 공극을 적어도 부분적으로 채우는 폴리머는 친수성 폴리머일 수 있다.
용어 "친수성 폴리머"는, 수분 농도가 높은 필름의 한 면에서 물을 흡수하고 수증기 농도가 낮은 필름의 반대쪽 면에서 이를 탈착 또는 증발시킴으로써 상당한 양의 물이 필름을 통해 전달되도록 허용할 수 있는 폴리머를 지칭한다. 일부 실시양태에서는, 10 마이크로미터 두께의 친수성 폴리머의 층이 5,000 g/㎡/일 이상, 또는 10,000 g/㎡/일 이상의 수증기 투과율을 가질 수 있다.
문구 "다공성 폴리에틸렌 막" 및 "폴리에틸렌 막"은 명세서 전반에 걸쳐 상호 교환적으로 사용된다. 달리 구체적으로 언급하지 않은 한, 두 문구는 a) 다공성 폴리에틸렌의 30 중량% 이상이 0.5x106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 가짐; b) 적어도 40%의 다공도; c) 200초 미만 또는 100초 미만의 걸리 수를 갖는 다공성 폴리에틸렌 막을 의미한다. 확대하면, 다공성 폴리에틸렌 막은 폴리에틸렌 피브릴의 피브릴화 구조를 보여주며, 충분한 배율로 하나 이상의 폴리에틸렌 피브릴을 볼 수 있으며, 경우에 따라, 3개 이상의 피브릴이 3개 이상의 피브릴의 하나 이상의 교차점에 의해 상호 연결될 수 있다.
본원에서 사용시, 용어 "폴리에틸렌"은 5 중량% 미만의 하나 이상의 코모노머를 갖는 폴리에틸렌 폴리머를 의미한다. 일부 실시양태에서, 폴리에틸렌은 불소 함유 코모노머를 함유하지 않고, 추가 실시양태에서, 폴리에틸렌은 폴리에틸렌 호모폴리머이다.
본 개시내용은 A) 다공성 폴리에틸렌 막과 B) 다공성 폴리에틸렌 막의 공극의 적어도 일부를 채우는 친수성 폴리머를 포함하는 필름에 관한 것이다. 이 필름은 오일, 세제 또는 기타 접촉각 감소 물질에 의한 오염으로 인한 누출이 일어나지 않고, 자체 방수성이다. 더욱이, 필름을 포함하는 물품은 구조적 지지체로서 다공성 폴리에틸렌 막을 포함하지 않는 다른 비-통기성 친수성 필름보다 현장 및 세탁에서 더 큰 내구성을 갖는다. 다공성 폴리에틸렌은 폴리에틸렌의 30 중량% 이상이 0.5x106 그램/몰(g/mol) 초과의 중량 평균 분자량을 갖는 막이다. 일부 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌은 0.75x106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌을 30 중량% 이상 포함한다. 추가 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌은 1.0x106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌을 30 중량% 이상 포함한다. 추가 실시양태에서는, 폴리에틸렌의 40 중량% 이상이 0.5x106 그램/몰(g/mol) 초과의 중량 평균 분자량을 갖거나 폴리에틸렌의 50 중량% 이상이 0.5x106 그램/몰(g/mol) 초과의 중량 평균 분자량을 갖는다. 모든 중량 백분율은 다공성 폴리에틸렌 막의 총 중량을 기준으로 한다. 일부 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌은 750,000 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖는다. 추가 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌은 1,000,000 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖는다. 추가 실시양태에서, 폴리에틸렌은 1,500,000 그램/몰 초과 또는 1,750,000 그램/몰 초과의 중량 평균 분자량을 갖는다. 추가 실시양태에서, 폴리에틸렌은 2,000,000 그램/몰, 3,000,000 그램/몰, 4,000,000 그램/몰, 5,000,000 그램/몰 또는 8,000,000 그램/몰 초과의 중량 평균 분자량을 갖는다.
폴리에틸렌 막은, 적어도 40%의 다공도를 갖는 다공성 폴리에틸렌 막이다. 일부 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌 막의 다공도는 적어도 50% 또는 적어도 60% 또는 적어도 70% 또는 적어도 80%일 수 있다. 막의 다공도, φ는 막의 단위면적당 질량, MPA, 및 막의 두께, t를 측정하고, φ = (1- MPA/(t*ρ))*100의 관계(여기서 ρ는 막 폴리머의 밀도임)를 사용하여 계산될 수 있다. 다공성 폴리에틸렌 막은 또한 걸리 값이 200초 미만 또는 100초 미만 또는 90초 이하 또는 80초 이하 또는 70초 이하 또는 60초 이하 또는 50초 이하 또는 40초 이하 또는 10초 미만일 수 있다.
다공성 폴리에틸렌 막은, 예를 들면, 10 그램/㎡(gsm) 이하의 상대적으로 가벼운 중량을 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌 막은 9 gsm 이하 또는 8 gsm 이하 또는 7 gsm 이하 또는 6 gsm 이하 또는 5 gsm 이하 또는 4 gsm 이하 또는 3 gsm 이하 또는 2 gsm 이하의 중량을 가질 수 있다.
다공성 폴리에틸렌 막은 착색되거나 착색되지 않을 수 있다. 다공성 폴리에틸렌 막의 사용은, 특히 다공성 폴리에틸렌 막이 물품에서 보이는 경우, 필름 및 필름을 포함하는 물품에 가치가 큰 심미적 품질을 제공할 수 있다. 공지의 착색 방법 중 임의의 방법이 사용될 수 있다. 예를 들면, 다공성 폴리에틸렌 막은 막 형성 공정 동안 안료 또는 염료의 첨가를 통해 막의 대부분 전체에 착색될 수 있다. 다른 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌 막은 형성 이후에 공지의 인쇄 및 염색 공정을 통해 착색될 수 있다. 추가 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌 막은 임의의 첨가된 색상이 없거나 본질적으로 없을 수 있으며, 본원에 기재된 필름 형성 공정 동안 하나 이상의 단계에서 색상이 첨가될 수 있다.
필름은 또한, B) 다공성 폴리에틸렌 막의 공극의 적어도 일부를 채우는 친수성 폴리머를 포함한다. 문구 "공극의 적어도 일부를 채우는"은, 친수성 폴리머가 폴리에틸렌 막의 공극에 흡수되고 친수성 폴리머를 함유하는 필름의 영역을 통해 기류가 결정될 수 없는 시점(1000초 이상의 걸리 수)까지 공극을 채우는 것을 의미한다. 즉, 친수성 폴리머는 공극을 정의하는 폴리에틸렌 막의 벽 상의 단순한 코팅이 아니다. 일부 보이드가 존재할 수 있지만, 친수성 폴리머는 친수성 폴리머가 적용되는 다공성 폴리에틸렌 막의 영역 내에 연속 층을 형성하는 것으로 생각된다. 다른 실시양태에서, 친수성 폴리머는 친수성 폴리머가 적용되는 다공성 폴리에틸렌 막의 영역 내에 어떠한 보이드도 없는 또는 본질적으로 없는 연속 층을 형성한다. 추가 실시양태에서는, 다공성 폴리에틸렌 막의 실질적으로 모든 공극이 친수성 폴리머로 채워진다.
폴리에틸렌 막은 제1 면과 제2 면을 갖는다. 친수성 폴리머는 다공성 폴리에틸렌 막의 제1 면에 적용될 수 있고, 친수성 폴리머는 공극의 적어도 일부를 침투하여 필름을 형성하고, 그 결과, 폴리에틸렌 막의 공극의 적어도 일부를 채울 수 있다. 폴리에틸렌 막의 제1 면은 막의 외측에 친수성 폴리머의 캡층을 포함할 수 있다. 다공성 폴리에틸렌 막의 제1 면의 친수성 폴리머의 캡층 또는 양은 본질적으로 상한치를 갖지 않는다. 그러나 캡층이 너무 두꺼우면, 다공성 폴리에틸렌 막의 유리한 특성이 실현될 수 없으며, 이에, 캡의 상한치는 약 50 마이크로미터이다. 일부 실시양태에서, 친수성 코폴리머의 캡층은 폴리에틸렌 막의 제1 표면에서 최대 40 마이크로미터 또는 최대 30 마이크로미터 또는 최대 20 마이크로미터 또는 최대 15 마이크로미터의 두께일 수 있다. 일부 실시양태에서, 친수성 폴리머의 캡층은 폴리에틸렌 막의 제1 표면에서 최대 약 10 마이크로미터의 두께일 수 있다. 다른 실시양태에서는, 폴리에틸렌 막의 제1 면의 캡층이 두께가 10 마이크로미터 이하, 또는 8 마이크로미터 이하 또는 6 마이크로미터 이하 또는 4 마이크로미터 이하 또는 2 마이크로미터 이하이다. 추가 실시양태에서는, 폴리에틸렌 막의 제1 표면에 친수성 코폴리머의 캡층이 존재하지 않는다. 폴리에틸렌 막의 제2 면은 그 표면에 본질적으로 친수성 폴리머가 없을 수 있으며, 예를 들면, 상기 폴리에틸렌 막의 표면 위에 1 마이크로미터를 초과하는 두께의 친수성 폴리머가 존재하지 않는다. 일부 실시양태에서는, 다공성 폴리에틸렌 막의 전체 두께 미만이 친수성 폴리머로 채워지며, 예를 들면, 폴리에틸렌 막의 두께의 90% 이하가 친수성 폴리머로 채워질 수 있으며, 단, 1000초 이상의 걸리 수를 갖는 다공성 폴리에틸렌 필름을 제공하기 위해 충분한 친수성 폴리머가 흡수된다. 다른 실시양태에서는, 다공성 폴리에틸렌 막의 본질적으로 전체 두께가 친수성 폴리머로 채워진다. 본원에서 사용시, 문구 "본질적으로 전체 두께"는 다공성 폴리에틸렌 막의 두께의 적어도 90%가 친수성 폴리머로 채워지는 것을 의미한다. 다른 실시양태에서는, 친수성 폴리머가 폴리에틸렌 막의 제1 면뿐만 아니라 제2 면에 적용될 수 있다. 제2 면에 적용되는 친수성 폴리머는 제1 면에 적용되는 친수성 폴리머와 동일하거나 상이할 수 있다. 추가 실시양태에서, 필름은, 다공성 폴리에틸렌 막의 제1 면에 적용되어 캡층을 형성하기에 충분한 양의 친수성 폴리머를 갖는 제1 다공성 폴리에틸렌 막의 제1 면에 친수성 폴리머가 적용되고, 이후, 제1 다공성 폴리에틸렌 막과 동일하거나 상이할 수 있는 제2 다공성 폴리에틸렌 막이 친수성 폴리머의 캡층을 통해 라미네이트에 결합되는 복합 필름일 수 있다. 이것은 2개의 다공성 폴리에틸렌 막 사이의 층으로서 친수성 폴리머에 의해 서로 접착된 2개의 다공성 폴리에틸렌 막을 갖는 3층 구조를 초래할 수 있다. 원한다면, 친수성 폴리머의 추가 층 또는 층들이 복합 필름의 외측의 한쪽 또는 양쪽에 적용될 수 있다.
일부 실시양태에서, 친수성 폴리머는 연속 방식으로 다공성 폴리에틸렌 막에 적용되어, 다공성 폴리에틸렌 막의 표면적의 본질적으로 100%가 친수성 폴리머를 포함할 수 있다. 본원에서 사용시, 용어 "연속"은 다공성 폴리에틸렌 막의 전체 폭 또는 거의 전체 폭이 친수성 폴리머로 코팅되는 것을 의미한다. 많은 코팅 공정에서, 가장자리의 프레임 또는 댐으로 인해 재료의 롤의 가장자리가 코팅되지 않아, 막의 전체 폭이 코팅되지 않도록 하는 경우가 있음에 주목해야 한다. 다른 실시양태에서는, 친수성 폴리머가 불연속 방식으로 다공성 폴리에틸렌 막에 적용될 수 있다. 본원에서 사용시, 용어 "불연속"은, 다공성 폴리에틸렌 막의 표면적의 100% 미만이 친수성 폴리머로 코팅되고 다공성 폴리에틸렌 막의 비-가장자리 영역의 일부가 친수성 폴리머를 함유하지 않는 것을 의미한다. 예를 들면, 다공성 폴리에틸렌 막에 일련의 도트로 또는 직교 라인의 격자로 적용된 친수성 폴리머는 불연속 코팅으로 간주된다. 친수성 폴리머로 채워지는 다공성 폴리에틸렌 막의 면적%는 20% 이상 100% 또는 30% 내지 100% 미만 또는 40% 내지 100% 미만 또는 50% 내지 100% 미만 또는 60 내지 100% 미만 또는 70 내지 100% 미만 또는 80 내지 100% 미만 또는 90 내지 100% 미만의 범위일 수 있다. 다른 실시양태에서, 친수성 폴리머의 적용은, 원하는 면적%의 범위를 제공하기 위해 도트, 다각형, 평행선, 교차선, 직선, 곡선 또는 이들의 임의 조합의 무작위 또는 비무작위 패턴을 생성하는 방식으로 수행될 수 있다. 이러한 필름에서 소유성(oleophobicity)이 요구되는 경우, 특정의 실시양태에 있어서, 본원에서 달리 기재한 바와 같이, 소유성 코팅을 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
중량비로서, 필름은 다공성 폴리에틸렌 막의 중량에 대한 친수성 폴리머의 중량의 비를 30.0 내지 0.5의 범위로 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 폴리에틸렌 막에 대한 친수성 폴리머의 중량비는 20.0, 15.0, 10.0, 9.0, 8.0, 7.0, 6.0, 5.0, 4.0, 3.0, 2.0, 1.0, 0.9, 0.8, 0.7, 0.6, 0.5 또는 상기 수치 사이의 임의의 중량비일 수 있다.
적합한 친수성 폴리머는, 예를 들면, 폴리우레탄, 폴리아마이드, 폴리에스테르, 이오노머, 또는 코폴리머 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서는, 친수성 폴리머가 5,000 그램/㎡/일 이상 또는 10,000 그램/㎡/일 이상의 수증기 투과율을 가질 수 있다면 거의 모든 적합한 친수성 폴리머가 사용될 수 있다. 친수성 폴리머는 열가소성 또는 가교성 폴리머일 수 있다. 일부 실시양태에서, 친수성 폴리머는 폴리우레탄이고, 추가 실시양태에서, 폴리우레탄은 가교된 폴리우레탄이다. 적합한 폴리우레탄 폴리머는, 예를 들면, 폴리에스테르우레탄, 폴리에테르우레탄 또는 폴리에테르-폴리에스테르우레탄일 수 있다.
착색이 원해지는 일부 실시양태에서는, 예를 들어, 안료 또는 염료가 친수성 폴리머에 첨가된 착색된 친수성 폴리머를 사용하여 색상이 첨가되어 원하는 색상을 갖는 필름을 초래할 수 있다. 다른 실시양태에서는, 공지의 방법, 예를 들면, 마스터-배치처리에 따라 다공성 폴리에틸렌 막의 형성 동안 다공성 폴리에틸렌 필름이 착색될 수 있다. 따라서, 다공성 폴리에틸렌 막과 친수성 막 중 하나 또는 둘 모두가 착색되거나 착색되지 않을 수 있다. 다공성 폴리에틸렌과 친수성 폴리머 둘 모두가 착색되는 경우, 이들은 동일하거나 유사한 음영으로 착색되거나 서로 독립적으로 색상이 선택될 수 있다. 유기 안료 및 염료, 무기 안료 또는 염료, 금속, 금속 산화물, 카본 블랙, 이산화티타늄 또는 이들의 조합을 포함한 임의의 공지된 안료 또는 염료가 사용될 수 있다.
추가 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌 막은 소유성 및 친수성 폴리머 둘 모두로 처리될 수 있다. 예를 들면, 제1 단계에서, 다공성 폴리에틸렌 막의 제1 면이, 다공성 폴리에틸렌 막의 공극을 정의하는 벽을 공극을 채우지 않고 코팅할 수 있는 소유성 폴리머로 처리될 수 있고, 여기서 다공성 폴리에틸렌 막의 전체 두께 미만이 소유성 폴리머로 처리되도록 소유성 폴리머가 제공된다. 소유성 폴리머에 대한 선택적인 건조 및 경화 단계 이후에, 다공성 폴리에틸렌 막의 제2 면이 친수성 폴리머로 처리되어 다공성 폴리에틸렌 막의 나머지 두께의 적어도 일부를 채운 다음, 친수성 폴리머 및 소유성 폴리머에 대한 선택적인 가열 및 경화 단계를 수행할 수 있다. 이들 실시양태에서, 친수성 폴리머는, 친수성 폴리머가 다공성 폴리에틸렌 막의 소유성 처리된 부분을 습윤화시키지 못하기 때문에 소유성 처리를 갖지 않는 다공성 폴리에틸렌 막의 부분만을 채운다.
일부 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌 막은 다공성 폴리에틸렌 막의 두께의 5% 이상을 통해 소유성 폴리머로 처리될 수 있다. 다른 실시양태에서, 다공성 폴리에틸렌 막은 이의 두께의 95% 이하를 통해 소유성 처리를 포함할 수 있다. 추가 실시양태에서, 소유성 처리는 다공성 폴리에틸렌 막의 두께의 10 내지 90%의 범위로 존재할 수 있거나 또는 다공성 폴리에틸렌 막의 두께의 10 내지 80%, 또는 10 내지 70% 또는 10 내지 60% 또는 10 내지 50% 또는 10 내지 40% 또는 10 내지 30% 또는 10 내지 20%의 범위로 존재할 수 있다. 다공성 폴리에틸렌 막의 제1 면의 처리 후, 다공성 폴리에틸렌 막의 제2 면이 친수성 폴리머로 처리될 수 있으며, 이는 다공성 폴리에틸렌 막의 임의의 나머지 두께를 채울 수 있고, 일부 실시양태에서, 친수성 폴리머의 캡층을 형성한다.
다공성 폴리에틸렌 막과 친수성 폴리머를 포함하는 최종 필름은 2500 그램/㎡/일(g/㎡/일) 이상의 수증기 투과율(MVTR); 30 그램/㎡ 미만의 중량 및, 경우에 따라, 1000초 이상의 걸리 수를 가질 수 있다. 통기성을 갖기 위해, 즉, 필름을 통해 액체 물이 이동하지 않으면서 수증기가 필름의 한 면에서 다른 면으로 이동될 수 있도록 하기 위해, MVTR은 2500 g/㎡/일 이상일 수 있다. 다른 실시양태에서, 필름은 MVTR이 3000 g/㎡/일 이상, 3500 g/㎡/일 이상, 4000 g/㎡/일 이상, 4500 g/㎡/일 이상, 5000 g/㎡/일 이상, 5500 g/㎡/일 이상, 6000 g/㎡/일 이상, 6500 g/㎡/일 이상, 7000 g/㎡/일 이상, 7500 g/㎡/일 이상, 8000 g/㎡/일 이상, 8500 g/㎡/일 이상, 9000 g/㎡/일 이상, 9500 g/㎡/일 이상, 또는 10,000 g/㎡/일 이상일 수 있다.
필름은 또한 0.5 내지 2.0 범위의 2개의 직교 방향에서의 매트릭스 인장 강도의 비를 가질 수 있다. 다른 실시양태에서, 2개의 직교 방향에서의 매트릭스 인장 강도의 비는 0.7 내지 1.4의 범위일 수 있다. 추가 실시양태에서, 인장 강도의 비는 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1, 1.2, 1.3, 1.4, 1.5, 1.6, 1.7, 1.8, 1.9, 2.0 또는 상기 두 수치 사이의 임의의 값일 수 있다. 2개의 직교 방향에서의 인장 강도의 차이는 막 제조 과정 동안 상기 두 방향에 적용되는 총 변형의 차이와 관련된다.
필름은 또한 막 두께의 적어도 일부에서 보이드를 채우는 친수성 폴리머의 존재로 인해 내오염성일 수 있고, 이에 의해 다공성 폴리에틸렌 막의 그 부분에 보이드가 없는 연속 층을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 내오염성은 필름이 땀, 피지 또는 오일로 오염되지 않아 시간이 지남에 따라 방수성이 저하되지 않는 것을 의미한다. 다공성 폴리에틸렌 막의 공극의 적어도 일부가 채워지지 않은 상태로 있다면, 채워지지 않은 공극의 벽에 있는 소유성 코팅은 채워지지 않은 공극에 내오염성을 제공할 수 있다.
본 개시내용은 또한
1) 다공성 폴리에틸렌의 30 중량% 이상이 0.5x106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖고 여기서 중량 백분율은 다공성 폴리에틸렌의 총 중량을 기준으로 함, 적어도 40%의 다공도, 및 200초 미만의 걸리 수를 갖는 다공성 폴리에틸렌 막을 제공하는 단계;
2) 다공성 폴리에틸렌 막의 적어도 일부를 친수성 폴리머로 코팅하는 단계; 및
3) 경우에 따라, 친수성 폴리머를 가교시키는 단계
를 포함하는, 다공성 폴리에틸렌 막과 친수성 폴리머를 포함하는 필름의 제조 방법에 관한 것이다.
또 다른 실시양태에서, 필름은 하기 단계에 따라 제조될 수 있다:
1) 다공성 폴리에틸렌의 30 중량% 이상이 0.5x106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖고 여기서 중량 백분율은 다공성 폴리에틸렌의 총 중량을 기준으로 함, 적어도 40%의 다공도, 및 200초 미만의 걸리 수를 갖는 다공성 폴리에틸렌 막을 제공하는 단계;
2) 다공성 폴리에틸렌 막의 제1 면을 소유성 폴리머로 코팅하여 다공성 폴리에틸렌 막의 공극을 정의하는 벽을 코팅하는 단계;
3) 다공성 폴리에틸렌 막의 제2 면을 친수성 폴리머로 코팅하여 필름을 형성하는 단계; 및
4) 경우에 따라, 친수성 폴리머를 가교시키는 단계.
필름은 또한 막 두께의 적어도 일부에서 보이드를 채우는 친수성 폴리머의 존재로 인해 내오염성일 수 있고, 이에 의해 다공성 폴리에틸렌 막의 그 부분에 보이드가 없는 연속 층을 형성할 수 있다. 본원에 사용된 내오염성은 필름이 땀, 피지 또는 오일로 오염되지 않아 시간이 지남에 따라 방수성이 저하되지 않는 것을 의미한다. 다공성 폴리에틸렌 막의 공극의 적어도 일부가 채워지지 않은 상태로 있다면, 채워지지 않은 공극의 벽에 있는 소유성 코팅은 채워지지 않은 공극에 내오염성을 제공할 수 있다.
본 개시내용은 또한 상기 필름을 포함하는 물품에 관한 것이다. 본 개시내용의 물품의 한가지 장점은, 물품이 세탁 내구성이라는 점이다. 본원에서 사용시, 용어 "세탁 내구성"은 개시된 필름을 포함하는 라미네이트가 적어도 15시간 동안 본 명세서에 개시된 세탁 내구성 시험 절차에 따라 세척될 수 있고 라미네이트가 본 명세서에 기재된 슈터(Suter) 시험에 따라 결정된 바와 같이 방수성인 것을 의미한다. 다른 실시양태에서, 라미네이트는 적어도 50시간 또는 적어도 100시간 동안 세탁 후에도 세탁 내구성을 유지한다. 일부 실시양태에서, 라미네이트는 200시간 이상의 세척 시험 후에도 누출이 발생하지 않았다. 물품은 또한 방수성 및 통기성일 수 있다.
일부 실시양태에서, 물품은 하기 단계에 따라 제조될 수 있다:
1) 다공성 폴리에틸렌의 30 중량% 이상이 0.5x106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖고 여기서 중량 백분율은 다공성 폴리에틸렌의 총 중량을 기준으로 함, 적어도 40%의 다공도, 및 200초 미만의 걸리 수를 갖는 다공성 폴리에틸렌 막을 제공하는 단계;
2) 다공성 폴리에틸렌 막의 적어도 일부를 친수성 폴리머로 코팅하는 단계;
3) 필름을 적어도 하나의 다른 층에 라미네이팅하는 단계; 및
4) 경우에 따라, 친수성 폴리머를 가교시키는 단계.
다른 실시양태에서, 물품은 하기 단계에 따라 제조될 수 있다:
1) 다공성 폴리에틸렌의 30 중량% 이상이 0.5x106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖고 여기서 중량 백분율은 다공성 폴리에틸렌의 총 중량을 기준으로 함, 적어도 40%의 다공도, 및 200초 미만의 걸리 수를 갖는 다공성 폴리에틸렌 막을 제공하는 단계;
2) 적어도 하나의 다른 층을 다공성 폴리에틸렌 막의 제1 면에 라미네이팅 하는 단계;
3) 다공성 폴리에틸렌 막의 제2 면의 적어도 일부를 친수성 폴리머로 코팅하는 단계; 및
4) 경우에 따라, 친수성 폴리머를 가교시키는 단계.
물품은 다층 라미네이트, 예를 들어 필름의 하나 이상의 층과, 라미네이트를 형성하기 위해 함께 라미네이팅된 하나 이상의 다른 층일 수 있다. 하나 이상의 다른 층은 텍스타일 층, 폴리머 필름 층, 천연 가죽 층, 합성 가죽 층, 플리스 층 또는 이들의 조합일 수 있다. 하나 이상의 층은 텍스타일 층, 필름 층 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 실시양태에서, 물품은 필름의 제1 면 또는 제2 면에 접착된 텍스타일 층을 포함하는 2-층 라미네이트일 수 있다. 일부 실시양태에서, 물품은 필름의 제1 면에 접착된 제1 텍스타일 층과 필름의 제2 면에 접착된 제2 텍스타일 층을 포함하는 3-층 라미네이트일 수 있다. 추가 실시양태에서는, 추가 층이 적용되어 4층, 5층, 6층 또는 그 이상의 층을 갖는 다층 라미네이트를 생성할 수 있다. 적합한 텍스타일 층은 임의의 직조, 니트 또는 부직 텍스타일을 포함할 수 있다. 텍스타일은 천연 및/또는 합성의, 예를 들면, 코튼, 울, 실크, 주트, 폴리아마이드, 폴리에스테르, 아크릴, 아라미드, 비스코스, 레이온, 카본 섬유 또는 이들의 조합일 수 있다. 적합한 폴리머 필름은, 예를 들면, 폴리올레핀, 폴리에스테르, 폴리아마이드, 폴리우레탄, 폴리비닐 알콜, 폴리비닐 아세테이트, 플루오로폴리머, 폴리비닐 할라이드, 폴리비닐 클로라이드, 에폭시 수지, 실리콘 폴리머 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 개시된 필름의 하나 이상의 층, 하나 이상의 텍스타일 층 및/또는 하나 이상의 폴리머 필름 층을 포함하는 라미네이트가 또한 제조될 수 있다.
개시된 필름의 높은 강도로 인해, 앞서 열거되고 상대적으로 낮은 질량을 갖는 임의의 텍스타일 또는 재료를 사용하여 라미네이트를 제조할 수 있다. 일부 실시양태에서, 라미네이트는 5 그램/㎡ 내지 30 그램/㎡(gsm) 범위의 평량을 갖는 비교적 저질량 텍스타일을 포함할 수 있다. 다른 실시양태에서, 텍스타일은 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29 또는 30 gsm 또는 이들 값 중 2개 사이의 임의의 값의 질량을 가질 수 있다. 비교적 저질량의 텍스타일이 사용될 수 있지만, 30 gsm 이상의 중량을 갖는 텍스타일이 또한 사용될 수 있다. 예를 들면, 500 gsm만큼 높은 질량을 가진 비교적 고질량의 텍스타일이 사용될 수 있다.
라미네이션 기술은 업계에 익히 알려져 있으며, 예를 들면, 접착제 라미네이션, 열접착 및 스티칭을 포함할 수 있다. 방수성 라미네이트가 필요한 경우에, 예를 들어, 심(seam) 테이프를 사용하여 스티치 홀을 밀봉함으로써 스티치 홀이 액체 물에 대해 불침투성이도록 주의를 기울이지 않는 한, 스티치 결합은 바람직하지 않을 수 있다. 일부 실시양태에서, 라미네이션은 접착제 라미네이션에 의해 달성되며, 여기서 접착제는 함께 결합될 하나 이상의 층에 적용되고, 층들은 그 후에, 예를 들면, 닙 롤러를 통해, 경우에 따라 열 및/또는 압력에 의해, 함께 배치된다. 접착제는 필름 층, 텍스타일 층 또는 필름 층과 텍스타일 층 모두에 적용될 수 있다. 접착제는 불연속 방식으로, 예를 들면, 일련의 접착제 도트, 형상, 라인, 또는 이들의 조합으로 적용될 수 있다. 다른 실시양태에서, 접착제는 접착제의 연속 층으로서 적용될 수 있다. 접착제 조성물은 특정 실시양태에서 열가소성 또는 가교성 접착제일 수 있다. 추가 실시양태에서, 친수성 폴리머는 라미네이트의 형성을 위한 접착제 재료로서 사용될 수 있다. 예를 들면, 친수성 폴리머의 캡층을 형성하면서 다공성 폴리에틸렌 막의 한 면에 친수성 폴리머를 적용한 후, 텍스타일이 친수성 폴리머에 적용될 수 있고, 열 및/또는 압력이 라미네이트에 적용되어 친수성 폴리머가 텍스타일에 충분히 접촉하여 접착되도록 보장할 수 있다. 친수성 폴리머가 라미네이트용 접착제로서 사용된다면, 친수성 폴리머 캡층을 함유하는 필름의 상기 면에 텍스타일 또는 다른 재료가 놓여진 후 친수성 폴리머에 대한 경화 단계가 수행될 수 있다. 일부 실시양태에서, 열 프레스를 사용하여 텍스타일 섬유 사이의 공간에 친수성 폴리머가 흘러 들어가도록 충분한 압력을 제공할 수 있으며, 열 프레스로부터의 열이 라미네이트 생성을 위해 원하는 경화 및 열처리 단계를 수행할 수 있다. 다른 실시양태에서는, 하나 이상의 롤러가 동일한 작업을, 예를 들면, 연속 방식으로 수행하기 위해 필요한 압력 및/또는 열을 제공할 수 있다.
신축 및 회복 특성을 가진 라미네이트가 공지의 방법으로 제조될 수 있다. 예를 들면, 미국특허 제4443511호, 미국특허 제9950504호, 미국특허 제9126390호, 미국특허 제9233520호, 미국특허 제9238344호, WO 2018/67529(이의 내용은 그 전문이 인용에 의해 본원에 포함됨)에 교시된 방법은, 모두 기존의 막 및 라미네이트 구성에 신축을 부여하는 방법을 교시하며, 이들 교시는 본 개시내용의 필름(들)을 포함하는 라미네이트에 신축을 제공하는데 적합화될 수 있다.
물품은, 예를 들면, 의복, 인클로저, 보호 인클로저, 텐트, 침낭, 비비 백, 백팩, 팩, 커버 및 본 개시내용의 필름의 특성으로부터 이익을 얻는 다른 유사한 형태일 수 있다. 의복은 재킷, 코트, 셔츠, 바지, 장갑, 모자, 신발, 커버올즈 또는 이의 적어도 일부일 수 있다. 많은 물품은 완성된 제품을 형성하기 위해 함께 재봉되거나 다른 방식으로 접착되는 복수의 패널로 만들어진다. 따라서, 물품의 "적어도 일부"는, 적어도 하나의 패널 또는 패널의 일부가 개시된 필름을 포함하는 것을 의미한다. 물품 및 의복은, 필름이 의복의 외측에, 의복의 내측에 있도록 또는 필름이 의복의 중간 층 중 적어도 하나, 예를 들면, 3-층 라미네이트의 중간 층이도록 제조될 수 있다. 개시된 필름을 포함하는 물품 및 의복의 한가지 이점은 이들의 세탁 내구성이다. 의복의 또 다른 이점은 의복이 방수성 및 통기성일 수 있다는 점이다.
필름이 의복의 최외측 부분임을 의미하는, 필름이 의복의 외측에 있는 실시양태의 경우, 필름이 착색되거나, 착색되지 않거나, 필름이 텍스처화되거나, 필름이 엠보싱처리되거나, 또는 이들의 임의의 조합으로 되어 원하는 외관을 생성할 수 있다. 필름을 착색하는 방법은 본원에 기재되어 있다. 필름에 엠보싱처리하기 위해서는, 필름이 선택적으로 랜덤 방식으로 또는 비랜덤 방식으로 압축될 수 있으며, 예를 들면, 패턴, 문자, 단어, 그림, 스포츠 팀 로고, 비즈니스 로고 또는 이들의 조합이, 친수성 폴리머의 처리 이전에 또는 친수성 폴리머의 처리 이후에 또는 둘 모두의 경우에 막 또는 필름 내에 엠보싱처리될 수 있다. 선택적으로 압축하면 필름의 다른 반투명 영역이 생길 수 있으며, 이는 또한 필름의 통기성을 변경할 수 있고, 엠보싱 영역은 비엠보싱 영역보다 상대적으로 낮은 통기성을 갖는다. 적합한 엠보싱 방법이 미국공개공보 제20080143012호에서 확인할 수 있으며, 그 전문이 인용에 의해 본원에 포함된다.
필름이 의복의 최외측 부분임을 의미하는, 필름이 의복의 외측에 있는 실시양태의 경우, 필름의 적어도 일부가 텍스처화될 수 있다. 필름은 내마모성 폴리머의 랜덤 또는 비랜덤 패턴으로 필름을 처리함으로써 텍스처화될 수 있다. 내마모성 폴리머는 일련의 도트, 라인 또는 다른 형상으로 적용되어 의복의 최외측 부분에 개선된 내마모성을 제공할뿐만 아니라 원하는 외관을 제공할 수 있다. 적합한 내마모성 폴리머 및 이의 적용 방법은 미국공개공보 제2010/0071115호에서 확인할 수 있으며, 그 전문이 인용에 의해 본원에 포함된다. 필름을 텍스처화하는 또 다른 방법은 필름의 적어도 일부에 플록(flock)의 적용을 포함할 수 있다. 플록 재료의 적용을 위한 적합한 방법은 WO 99/39038에서 확인할 수 있으며, 그 전문이 인용에 의해 본원에 포함된다.
필름 및 물품, 예를 들면, 필름을 포함하는 라미네이트에는 현재 사용중인 추가 화학 물질 없이도 본질적으로 영구적인 주름을 제공할 수 있는 것으로 또한 확인되었다. 이것은, 특히 필름 및 적어도 하나의 텍스타일 층을 포함하는 의복, 예를 들면, 바지에 유용할 수 있다. 자수 후프(embroidery hoop)에 놓이고 가열 후 냉각되어진 필름 및 텍스타일을 포함하는 라미네이트는, 자수 후프로부터 제거시에, 라미네이트가 자수 후프에 고정된 라미네이트의 부분에서 주름을 나타내었음을 확인했다. 가열 온도는 125℃ 이상, 또는 130℃ 이상 및 180℃ 이하이다. 주름이 원해지는 실시양태에서, 예를 들면, 의복에서, 주름은 물품을 접고 열로 눌러서 만들 수 있다.
실시예
시험 방법
분자량
분자량 결정은 문헌[Mead, D. W., Determination of Molecular Weight Distributions of Linear Flexible Polymers from Linear Viscoelastic Material Functions, Journal of Rheology 1994, 38(6): 1797-1827]에서 제공된 절차에 따라 수행되었다.
다공도
다공도는 %다공도로 표시되었고, 다공성 폴리에틸렌 막의 평균 밀도와 폴리머의 진밀도의 몫을 1에서 뺀 다음, 그 값에 100을 곱하여 결정되었다. 이 계산을 위해, 폴리에틸렌의 진밀도는 0.94 그램/입방 센티미터인 것으로 취해졌다. 샘플의 밀도는 샘플의 질량/면적을 두께로 나누어 계산되었다.
수증기 투과율 시험 프로토콜 (MVTR)
MVTR은 DIN EN ISO 15496 (2004)에 따라 측정된다. 이것은 텍스타일 산업에서 사용되는 표준 시험으로서, DIN EN ISO 15496 (2004)에 개시된 MVTR 시험의 상세한 설명이 참조된다. MVTR 시험의 기재에 대해, WO 90/04175 A1이 또한 참조된다.
기본 원칙은 다음과 같이 요약된다. 시험할 샘플을 수증기 투과성이 높지만 방수성인 미세다공성 막과 함께 환상의 샘플 지지대에 삽입한다. 이후, 지지대를 물에 15분간 (23℃의 탈이온수) 침지시켜 막이 물과 접촉되도록 한다. 컵에, 수중의 아세트산칼륨의 포화 용액을 채워 샘플의 표면에서 23%의 상대 습도를 만들고 동일한 방수성 미세다공성 막의 제2 피스로 덮는다. 아세트산칼륨 용액과 제2 막을 포함하는 컵을 칭량한 다음 샘플 지지대의 위에 두어 제2 막이 샘플과 접촉하도록 한다. 이것은 물 측에서부터 샘플을 통해 아세트산칼륨이 있는 컵으로 수증기를 전달한다. 15분 후, 아세트산칼륨이 있는 컵을 제거하고, 이의 중량을 결정한다. 샘플없이 테스트 셋업의 수증기 투과율을 결정하기 위해, 제1 및 제2 막을 이용하지만, 샘플없이 동일한 과정을 수행한다. 이후, 2개의 추가 미세다공성 막의 영향을 고려하여, 두 측정값의 차이로부터 샘플의 MVTR을 결정할 수 있다.
본 발명에 따른 라미네이트의 수증기 투과율(MVTR)은 EN ISO 15496 (2004)에 따라 측정되었으며, g/㎡/24hr로 표현된다. 본원에서 사용되는 수증기 투과성으로 간주되기 위해서는, 라미네이트가 일반적으로 적어도 3000 g/㎡/24hr, 바람직하게는 적어도 8000 g/㎡/24hr, 더 바람직하게는 적어도 12000 g/㎡/24hr의 수증기 투과율을 가져야 한다. MVTR 값은 20000 g/㎡/24hr만큼 높을 수 있다.
걸리
걸리 기류 테스트는 100 ㎤의 공기가 12.4cm의 수압에서 6.45 c㎡ 샘플을 통과하는 데 걸리는 시간을 초 단위로 측정한다. 샘플은 Gurley Model 4320 자동화 디지털 타이머가 장착된 Gurley Densometer Model 4110 자동 덴소미터에서 측정되었다. 보고된 결과는 복수회 측정치의 평균이다.
매트릭스 인장 강도 (MTS)
MTS를 결정하기 위해, ASTM D412-Dogbone Die Type F (DD412F)를 사용하여 샘플 막을 세로 및 가로 방향으로 절단했다. 인장 파단 하중은 평평한 그립과 "200 lb"(~ 90.72 kg) 로드 셀이 장착된 INSTRON® 5500R (Illinois Tool Works Inc., Norwood, MA) 인장 시험기를 사용하여 측정되었다. 그립의 게이지 길이는 8.26 cm로 설정되었고 변형률 0.847 cm/s 또는 14.3 %/s가 사용되었다. 샘플을 그립에 넣은 후, 샘플을 1.27 cm 후퇴시켜 기준선을 얻은 다음 전술한 변형률에서 인장 시험을 수행했다. 각 조건에 대해 2개의 샘플을 개별적으로 시험하고 최대 하중(즉, 최대 힘) 측정치의 평균을 MTS 계산에 사용했다. 세로 및 가로 MTS는 다음 방정식을 사용하여 계산되었다:
MTS = (최대 하중 / 단면적) * (폴리머 진밀도 / 막의 밀도).
세탁 시험
Kenmore Series 80 세탁기가, 지정된 시간 동안 기계가 작동하도록 타이머를 설정할 수 있도록 변경되었다. 세탁 내구성은 변경된 Kenmore 세탁기에서 세탁 세제없이 라미네이트 샘플을 큰 부하, 냉수로 설정하고 원하는 시간 동안 고강도 사이클로 설정하여 세탁함으로써 수행되었다. 샘플이 원하는 시간 동안 세척되면, 세탁기에서 제거하여 주위 조건에서 건조시킨다.
슈터 시험
슈터 시험 방법을 사용하여 샘플이 방액성인지 확인했다. 이 절차는 일반적으로 ASTM D 751-00, 코팅된 패브릭에 대한 표준 시험 방법(정수압 저항 절차 B2)의 설명을 기반으로 한다.
시험 샘플은 물이 특정 영역에 적용될 수 있도록 샘플을 고정하는 고정구의 고무 개스킷 사이에 클램핑되고 밀봉되었다. 물이 적용된 원형 영역은 직경이 약 10.8cm(4.25 인치)였다. 물은 0.07 bar(1 psig)의 압력으로 샘플의 한 면에 적용되었다. 하나의 텍스타일 층이 있는 라미네이트를 시험할 때 가압된 물이 필름면에 입사했다.
샘플의 비가압 면은 3분 동안 나타나는 물의 흔적에 대해 시각적으로 관찰되었다. 물이 관찰되지 않으면 샘플은 시험을 통과한 것으로 간주되어 방액성인 것으로 간주되었다. 보고된 값은 3회 측정치의 평균이었다.
실시예 1
3,150,000 그램/몰(g/mol)의 중량 평균 분자량의 폴리에틸렌으로 이루어지고, 다공성 폴리에틸렌 막의 30 중량% 초과가 500,000 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 가지며, 다공도 64.9%와 걸리 시간 68.0초를 갖는 폴리에틸렌 막을, 그라비어 코팅 롤을 사용하여 이산 도트 패턴으로 적용된 비투수성 폴리우레탄 접착제를 사용하여, 폴리우레탄 접착제가 막 표면적의 대략 35%를 덮도록, 폴리에스테르 패브릭에 라미네이팅했다. 폴리우레탄 접착제를 경화시켰다.
이러한 2-층(2L) 라미네이트의 막을, 열 활성화 경화제를 함유하는 친수성 폴리우레탄 프리폴리머 혼합물 17 gsm으로 그라비어 코팅하고, 대략 20초간 적외선 오븐에 통과시켜 경화제를 활성화하고 폴리우레탄을 가교시켰다. 이후, 필름을 롤로 감았다. 폴리우레탄 코팅된 2L 라미네이트는 실온으로 냉각되어 경화되었다.
이후, 2-층(2L) 라미네이트의 샘플을 세탁시의 내구성에 대해 시험했다. 첫 번째 시험에서는, 2L 라미네이트 샘플을 물만 있는 가정용 세탁기에 넣었다. 세탁기를 켜고 24시간 동안 계속 가동했다. 이후, 샘플을 꺼내어 랙에 매달아 24시간 동안 건조시켰다. 이후, 샘플에 대해, 3분 동안 라미네이트의 한 면에 1 psi의 수압을 적용하여 3개의 개별 4인치 직경 원형 영역에서 누수에 대해 시험했다. 샘플의 3개 영역 어디에서도 누수는 발견되지 않았다. 2L 라미네이트를 세탁기로 되돌리고 총 216시간의 세척 시간이 완료될 때까지 시험을 반복했다. 3분 동안 1 psi의 수압을 가했을 때 3개의 원형 영역 어디에서도 누수가 보이지 않았다. 두 번째 시험에서는, 2L 라미네이트 샘플을 가정용 세탁기에서 세척한 다음 가정용 건조기에서 건조시켰다. 이 과정은 총 5회의 완전한 세척 및 건조 사이클 동안 반복되었다. 이후, 샘플에 대해, 3분 동안 한 면에 1 psi의 수압을 적용하여 3개의 개별 4인치 직경 원형 영역에서 누출에 대해 시험했다. 3개의 원형 영역 어디에서도 누수가 보이지 않았다. 샘플을 세척기로 되돌리고 10회 세척 및 건조 주기 동안 시험을 반복했다. 3분 동안 1 psi의 수압을 적용한 후 샘플의 3개의 원형 영역 어디에서도 누수가 보이지 않았다.
비교예 A
폴리에틸렌의 중량 평균 분자량이 769,000 g/몰인 30 마이크론 두께의 폴리에틸렌 막(중국의 Gelon LIB Co., Ltd에서 입수 가능)을 기계 방향(MD) 2.25:1로 신장한 다음 횡 방향(TD) 9:1로 신장시켰다. 생성된 PE 막은 단위면적당 질량 2.1 그램/㎡(gsm), 두께 10 마이크론, 걸리 시간 7.5초 및 다공도 78%를 가졌다. 이러한 신장된 막을, 그라비어 코팅 롤을 사용하여 이산 도트 패턴으로 적용된 비투수성 폴리우레탄 접착제를 사용하여 폴리에스테르 패브릭(Nanya에서 입수 가능, 물품 # J47P)에 라미네이팅했다. 폴리우레탄 접착제는 막 표면적의 대략 35%를 덮었다. 이 2-층(2L) 라미네이트를 2일 동안 롤 형태로 경화시켰다.
이후, 이러한 2L 라미네이트의 막을, 열 활성화 경화제를 함유하는 친수성 폴리우레탄 프리폴리머 혼합물 17 gsm으로 그라비어 코팅했다. 폴리우레탄 코팅된 라미네이트를 대략 20초간 적외선 오븐에 통과시켜 경화제를 활성화하고 폴리우레탄을 가교시켜 점성없는 표면을 생성했다. 이후, 필름을 롤로 감았다. 폴리우레탄 코팅된 라미네이트의 롤은 2일 동안 롤 형태로 완전히 경화되도록 두었다.
이 2L 라미네이트의 샘플을 세척에서의 내구성에 대해 시험했다. 첫 번째 시험에서는, 2L 라미네이트 샘플을 물만 있는 가정용 세탁기에 넣었다. 세탁기를 켜고 24시간 동안 계속 가동했다. 이후, 샘플을 꺼내어 랙에 매달아 24시간 동안 건조시켰다. 이후, 샘플에 대해, 3분 동안 라미네이트의 한 면에 1 psi의 수압을 적용하여 3개의 개별 4인치 직경 원형 영역에서 누수에 대해 시험했다. 샘플의 3 영역에서 누수가 발견되었다. 두 번째 시험에서는, 2L 라미네이트 샘플을 상술한 절차에 따라 세척 및 건조시켰다. 이 과정은 총 5회의 완전한 세척 및 건조 사이클 동안 반복되었다. 이후, 샘플에 대해, 3분 동안 한 면에 1 psi의 수압을 적용하여 3개의 개별 4인치 직경 원형 영역에서 누출에 대해 시험했다. 3개의 원형 영역 중 2개 영역에서 누수가 확인되었다.
실시예 2
WO 2012/053261에 따라 제조된, Mitsui Chemicals, Inc.로부터, 약 7,000,000 그램/몰의 중량 평균 분자량을 갖는 폴리에틸렌 수지를, 미국특허 제9,926,416호에 기재된 공정에 따라 막으로 만들었다. 생성된 막은 2.4 그램/㎡의 질량 및 62.5%의 다공도를 가졌다. 열 활성화 경화제를 함유하는 친수성 폴리우레탄 프리폴리머 혼합물 5.1 그램/㎡로 막을 코팅한 다음 130℃의 온도로 설정된 적외선 오븐에서 필름을 가열하여 경화제를 활성화시키고 폴리우레탄을 가교시킴으로써 복합 필름을 제조했다. 이후, 비투수성 폴리우레탄 접착제를 사용하여 필름을 폴리에스테르 패브릭에 라미네이팅하여 2-층(2L) 라미네이트를 형성했다. 비투수성 폴리우레탄 접착제를, 폴리우레탄 접착제가 막 표면적의 대략 35%를 덮도록 그라비어 코팅 롤을 사용하여 이산 도트 패턴으로 적용했다.
이후, 2-층(2L) 라미네이트의 샘플을 세탁 내구성 시험에 따라 시험했다. 세탁기를 켜고 68.5시간 동안 계속 가동했다. 이후, 샘플을 꺼내어 랙에 매달아 24시간 동안 건조시켰다. 이후, 샘플에 대해, 5개의 개별 4인치 직경 원형 영역에서 슈터 시험을 사용하여 누수에 대해 시험했다. 5개의 원형 영역 어디에서도 누수는 발견되지 않았다. 라미네이트를 세탁기로 되돌리고 세탁기를 54.75시간 동안 계속 가동시켰다. 라미네이트에 대해 다시 누출 시험을 행했으며 5개의 원형 영역 어디에서도 누출이 관찰되지 않았다. 라미네이트를 세탁기로 되돌리고 세탁기를 113.5시간 동안 계속 가동시켰다. 라미네이트에 대해 다시 누출 시험을 행했으며 5개의 원형 영역 어디에서도 누출이 관찰되지 않았다. 세탁 시험의 총 시간은 236.75시간이었다.
비교예 B
콜럼비아 Omni-Dry 피크 2 피크 방수성 재킷(Columbia Sportswear Company)을 구입했다. 의복은 3L 라미네이트이며, 아우터 및 이너 텍스타일을 함유했으며 이 둘은 폴리에틸렌 막에 라미네이팅되었다. 이 재킷의 뒷면을 잘라 내고 라미네이트를 15.25시간 동안 계속해서 세탁기를 작동하면서 세탁 내구성을 시험했다. 라미네이트의 3개의 개별 4인치 직경의 원형 영역을 슈터 시험에 따라 시험했다. 이들 원형 영역에는 심(seams)이 없었다. 3개의 원형 영역 모두에서 여러 번의 누수가 발견되었다.

Claims (20)

  1. A) a) 다공성 폴리에틸렌의 30 중량% 이상이 0.5x106 g/mol 초과의 중량 평균 분자량을 갖고, 여기서 중량 백분율은 다공성 폴리에틸렌의 총 중량을 기준으로 함;
    b) 적어도 40%의 다공도;
    c) 200초 미만의 걸리 수(Gurley number)
    를 포함하는 다공성 폴리에틸렌 막; 및
    B) 다공성 폴리에틸렌의 공극의 적어도 일부를 채우는 친수성 폴리머
    를 포함하는 필름으로서,
    필름은
    i) 2500 g/㎡/일 이상의 MVTR;
    ii) 30 그램/㎡ 미만의 중량; 경우에 따라
    iii) 1000초 이상의 걸리 수
    를 포함하는 것인 필름.
  2. 제1항에 있어서, 2개의 직교 방향에서 필름의 매트릭스 인장 강도의 비율이 0.5 내지 2.0의 범위인 필름.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다공성 폴리에틸렌 막의 실질적으로 모든 공극이 친수성 폴리머로 채워지는 것인 필름.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 친수성 폴리머가 폴리우레탄, 폴리아마이드, 폴리에스테르, 이오노머, 또는 코폴리머 또는 이들의 조합인 필름.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다공성 폴리에틸렌 막이 10 그램/㎡ 미만의 중량을 포함하는 것인 필름.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다공성 폴리에틸렌 막이 적어도 60%의 다공도를 포함하는 것인 필름.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다공성 폴리에틸렌 막이 60초 이하의 걸리 수를 포함하는 것인 필름.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, 2개의 직교 방향에서 필름의 매트릭스 인장 강도의 비율이 0.7 내지 1.4의 범위인 필름.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서, 폴리에틸렌 막이 제1 면과 제2 면을 가지며, 친수성 폴리머가 폴리에틸렌 막의 제1 면에 적용되어, 상기 공극의 적어도 일부를 채우고 폴리에틸렌 막의 제1 면 상에 친수성 폴리머의 캡을 초래하는 것인 필름.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서, 다공성 폴리에틸렌에 대한 친수성 폴리머의 중량비가 30 내지 0.5의 범위인 필름.
  11. 제1항 또는 제2항의 필름을 포함하는 물품.
  12. 제11항에 있어서, 물품이, 필름에 라미네이팅된 적어도 하나의 다른 층을 포함하는 다층 라미네이트인 물품.
  13. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 다른 층이 텍스타일 층, 폴리머 필름 층, 천연 가죽 층, 합성 가죽 층, 플리스 층 또는 이들의 조합인 물품.
  14. 제12항에 있어서, 적어도 하나의 다른 층이 텍스타일 층인 물품.
  15. 제12항에 있어서, 라미네이트의 층들이 연속 또는 불연속 접착제를 사용하여 서로 접착되는 것인 물품.
  16. 제15항에 있어서, 접착제가 열가소성 또는 가교성 접착제인 물품.
  17. 제11항에 있어서, 물품이 의복인 물품.
  18. 제17항에 있어서, 의복이 재킷, 코트, 셔츠, 바지, 장갑, 모자, 신발, 커버올즈 또는 이의 적어도 일부인 물품.
  19. 제17항에 있어서, 필름이 의복의 외측에 있거나 또는 필름이 의복의 외측에 있지 않는 것인 물품.
  20. 제17항에 있어서, 의복이 방수성인 물품.
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