KR19980702521A - 특정 형태의 공중합체를 함유하며 미학상 상쾌한 촉감을 갖는 중합체로 제조된 부직포 - Google Patents

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수잔 엘라인 쇼버
폴 윈저 에스티
린다 앤 코너
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토마스 제이. 밀케
킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

본 발명은 촉감 증진 중합체인 중합체로부터 형성되는 섬유 및 직물에 관한 것이다. 촉감 증진 중합체는 에틸렌, 1-부텐 또는 1-헥센을 함유하는 폴리프로필렌의 공중합체, 또는 프로필렌, 에틸렌 및 부텐의 삼원 중합체이다. 중합체가 에틸렌 공중합체인 경우, 공중합체는 랜덤 또는 랜덤 블럭이어야 하고, 에틸렌은 공중합체의 5 초과 내지 7.5 중량% 사이의 양으로 존재해야 한다. 공중합체가 1-부텐을 함유하는 경우, 1-부텐은 1 내지 15.4 중량% 사이의 양으로 존재해야 한다. 공중합체가 1-헥센을 함유하는 경우, 1-헥센은 2 내지 5 중량% 사이의 양으로 존재해야 한다. 중합체가 프로필렌, 에틸렌 및 부틸렌의 삼원 중합체인 경우, 폴리프로필렌은 90 내지 98 중량% 사이의 양으로 존재하고, 에틸렌은 1 내지 6 중량% 사이의 양으로 존재하고, 부틸렌은 1 및 6 중량% 사이의 양으로 존재한다. 게다가, 섬유는 쉬쓰 (sheath)/코어 (core), 해도 (islands-in-the-sea) 및 사이드-바이-사이드 배향으로 제1 중합체에 인접한 제2 중합체를 가질 수 있다.

Description

특정 형태의 공중합체를 함유하며 미학상 상쾌한 촉감을 갖는 중합체로 제조된 부직포
본 발명은 일반적으로 다수의 방법에 의해 섬유화하고 부직포로 만들 수 있는 열가소성 중합체에 관한 것이다. 형성된 섬유 및 직물은 기저귀, 배변 훈련용 팬티, 실금자 용품, 와이퍼 및 여성용 위생 용품과 같은 다양한 개인 위생 용품에 유용하다. 또한, 이들 직물은 가운 또는 멸균 랩의 성분과 같은 의료 용품, 지오텍스타일 (geotextile), 장치 커버 또는 천막과 같은 옥외용 직물에 사용할 수 있다.
이들 용품을 위한 가장 통상적인 열가소성 물질은 폴리올레핀, 특히 폴리프로필렌이다. 폴리에스테르, 폴리에테르에스테르, 폴리아미드 및 폴리우레탄과 같은 다른 재료도 또한 부직포를 형성하기 위해 사용된다. 종종, 이들 용품에 사용되는 부직포는 스펀본드/멜트블로운/스펀본드 (SMS) 라미네이트와 같은 라미네이트의 형태이다. 더우기, 이러한 직물은 복합 섬유인 섬유들로부터 제조할 수 있다.
부직포의 강도는 가장 목적하는 특성 중의 하나이다. 더 높은 강도의 웹은 사용되는 더 얇은 재료 층이 더 두꺼운 층과 동일한 강도를 제공하도록 하여, 웹이 일부분인 임의의 용품을 사용하는 소비자에게 비용, 부피 및 중량 감량을 제공한다. 특히, 기저귀 또는 여성용 위생 용품과 같은 소비자 제품에 사용되는 경우 이러한 웹은 매우 상쾌한 촉감을 갖는 것이 또한 바람직하다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 충분히 강하지만 또한 매우 상쾌한 촉감을 갖는 부직포 또는 웹을 제공하는 것이다.
발명의 요약
본 발명의 목적은 섬유 및 직물을 촉감 증진 공중합체인 중합체로부터 형성시키는 것이다. 촉감 증진 중합체는 에틸렌, 1-부텐 또는 1-헥센을 함유하는 프로필렌 공중합체이거나 프로필렌, 에틸렌 및 1-부텐의 삼원 중합체이다. 중합체가 에틸렌 공중합체인 경우, 공중합체는 랜덤 또는 랜덤 블럭이어야 하고, 에틸렌은 공중합체의 5 초과 내지 7.5 중량% 사이의 양으로 존재해야 한다. 공중합체가 1-부텐을 함유하는 경우, 1-부텐은 1 내지 15.4 중량% 사이의 양으로 공중합체 중에 존재해야 한다. 공중합체가 1-헥센을 함유하는 경우, 1-헥센은 2 내지 5 중량% 사이의 양으로 공중합체 중에 존재해야 한다. 중합체가 프로필렌, 에틸렌 및 부틸렌의 삼원 중합체인 경우, 폴리프로필렌은 90 내지 98 중량% 사이의 양으로 존재하고, 에틸렌은 1 내지 6 중량% 사이의 양으로 존재하고, 부틸렌은 1 내지 6 중량% 사이의 양으로 존재한다.
게다가, 섬유는 쉬쓰 (sheath)/코어 (core), 해도 (islands-in-the-sea) 또는 사이드-바이-사이드 (side-by-side) 배향으로 제1 중합체와 인접한 제2 중합체를 가질 수 있다.
정의
본 명세서에 사용된 용어 부직포 또는 웹이란 서로 얽히게 짜여 있으나, 편직물과 같이 동일한 방식으로 짜여진 것이 아닌 개개 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 또는 웹은 예를 들면 멜트블로우잉법, 스펀본딩법, 멜트스프레잉 및 본디드 카디드 웹 방법과 같은 다수의 방법으로부터 형성된다. 일반적으로, 부직포의 기초 중량은 재료의 온스/yd2(osy) 또는 g/m2(gsm)로 표시되며, 유효 섬유 직경은 일반적으로 마이크론으로 표시된다 (osy를 gsm으로 전환하기 위해서는 osy에 33.91을 곱한다).
본 명세서에 사용된 용어 미세섬유란 평균 직경 약 50 마이크론 이하, 예를 들면 약 0.5 내지 약 50 마이크론의 평균 직경을 갖는 소 직경의 섬유를 의미하며, 보다 특히 미세섬유는 약 2 내지 약 40 마이크론의 평균 직경을 가질 수 있다. 자주 사용되는 섬유 직경의 다른 표현은 데니어이다. 예를 들어, 마이크론으로 주어진 폴리프로필렌 섬유의 직경을 제곱하고, 그 결과에 0.00629를 곱하여 데니어로 전환시킬 수 있으므로, 15 마이크론의 폴리프로필렌은 약 1.42 (152x 0.00629 = 1.415) 데니어이다.
본 명세서에 사용된 용어 스펀본디드 섬유란 용융 열가소성 재료를 다수의 미세한, 보통은 원형인 방사구 모세관 (capillary)으로부터 필라멘트로서 압출시켜, 압출된 필라멘트의 직경을 예를 들면 미국 특허 제4,340,563호 (Appel 등) 및 미국 특허 제3,692,618호 (Dorschner 등), 미국 특허 제3,802,817호 (Matsuki 등), 미국 특허 제3,338,992호 및 제3,341,394호 (Kinney), 미국 특허 제3,502,763호 및 제3,909,009호 (Levy) 및 미국 특허 제3,542,615호 (Dobo 등)에 의해서와 같이 신속하게 감소시킴으로써 형성된 소직경 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이고 7 마이크론 초과, 보다 특히 약 10 및 30 마이크론 사이의 평균 직경을 갖는다.
본 명세서에 사용된 용어 멜트블로운 섬유란 용융 열가소성 재료를 미세한, 보통은 원형인 다수의 다이 모세관으로부터, 용융 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하여 그 직경을 감소시킴으로써 미세섬유 직경이 되게 할 수 있는 집중 고속 기류 (예를 들면, 공기류) 중으로 용융 실 또는 필라멘트로서 압출시킴으로써 형성된 섬유를 의미한다. 그 다음, 멜트블로운 섬유를 고속 기류에 의해 운반시키고 집속 표면에 침적시켜 랜덤한 디스버스드 (disbursed) 멜트블로운 섬유를 형성한다. 이러한 방법은 예를 들어, 미국 특허 제3,849,241호 (Buntin)에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속 또는 불연속일 수 있는 일반적으로 직경이 10 마이크론 미만인 미세섬유이다.
본 명세서에 사용된 용어 중합체란 일반적으로 단독중합체, 예를 들면 블럭, 그라프트, 랜덤 및 교호 공중합체, 삼원 중합체 등과 같은 공중합체, 및 그의 블렌드 및 변형체를 포함하나 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 별도의 언급이 없는 한, 용어 중합체란 재료의 모든 가능한 기하학적 배열을 포함하여야 할 것이다. 이들 배열에는 이소택틱 (isotactic) 및 아택틱 (atactic) 대칭이 포함되지만 이에 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에 사용된 용어 기계 방향 또는 MD는 직물이 생산되는 방향에서 직물의 길이를 의미한다. 횡 기계 방향 또는 CD는 직물의 폭, 즉 일반적으로 MD에 수직인 방향을 의미한다.
본 명세서에 사용된 용어 단성분 섬유는 단지 1 종의 중합체를 사용하여 하나 이상의 압출기로부터 형성된 섬유를 나타낸다. 이는 소량의 첨가물이 착색, 정전기 방지 특성, 윤활화, 소수성 등을 위해 가해지는 1종의 중합체로부터 형성된 섬유를 배제하는 것을 의미하는 것은 아니다. 일반적으로, 이들 첨가물, 예를 들어 착색용 이산화 티타늄은 5 중량% 미만, 보다 전형적으로 약 2 중량%의 양으로 존재한다.
본 명세서에 사용된 용어 복합 섬유는 별도의 압출기로부터 압출된 2종 이상의 중합체로부터 형성되지만 함께 방사되어 1종의 섬유를 형성하는 섬유를 나타낸다. 또한, 복합 섬유는 때때로 다성분 또는 이성분 섬유를 의미한다. 중합체들은 복합 섬유의 횡단면을 가로질러 상당히 일정하게 위치된 뚜렷한 영역으로 배열되고 연속적으로 복합 섬유의 길이를 따라 연장된다. 이러한 복합 섬유의 배치는 예를 들어, 하나의 중합체가 다른 것에 의해 포위되는 쉬쓰/코어 배열일 수 있거나, 사이드-바이-사이드 배열 또는 해도 배열일 수 있다. 복합 섬유는 미국 특허 제5,108,820호 (Kaneko 등), 미국 특허 제5,336,552호 (Strack 등) 및 제5,382,400호에 교시되어 있다. 이성분 섬유의 경우, 중합체는 75/25, 50/50, 25/75 또는 임의 기타 소정의 비율로서 존재할 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 이요소 섬유 (biconstituent fibers)란 블렌드로서 동일한 압출기로부터 압출되는 2종 이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 나타낸다. 용어 블렌드는 하기 정의된다. 일반적으로, 다양한 중합체는 임의로 개시하고 종결하는 소섬유를 일반적으로 형성하는 대신, 이요소 섬유는 섬유의 횡단면적을 가로질러 비교적 일정하게 위치한 뚜렷한 영역으로 배열되는 다양한 중합체 성분을 갖지 않고, 섬유의 전체 길이를 따라 연속적이지 않다. 이요소 섬유는 때때로 다요소 섬유를 나타낸다. 이러한 섬유의 일반적인 형태는 예를 들어, 미국 특허 제5,108,827호 (Gessner 등)에 논의되어 있다. 또한, 복합 및 이요소 섬유는 문헌 (Polymer Blends and Composites, John A. Manson and Leslie H. Sperling, copyright 1976, Plenum Press, a division of Plenum Publishing Corporation of New York, IBSN 0-306-30831-2, pages 273-277)에 논의되어 있다.
본 명세서에 사용되는 용어 블렌드는 2종 이상의 중합체의 혼합물을 의미하는 반면, 용어 알로이는 성분들이 불혼화성이지만 상존될 수 있는 블렌드의 하위 부류를 의미한다. 혼화성 및 비혼화성은 혼합 자유 에너지가 각각 음 및 양의 값을 갖는 블렌드로서 정의된다. 또한, 상존화는 알로이를 만들기 위해 비혼화성 중합체 블렌드의 계면 성질을 변화시키는 방법으로 정의된다.
본 명세서에 사용된 용어 본딩 윈도우 (bonding window)란 본딩 방법이 성공적으로 수행되는, 부직포를 함께 접착시키기 위해 사용된 캘린더 롤의 온도 범위를 의미한다. 폴리프로필렌 스펀본드의 경우, 이 본딩 윈도우는 통상 약 132 내지 약 154 ℃ (270 ℉ 내지 310 ℉)이다. 약 132 ℃ (270 ℉) 미만이면, 폴리프로필렌은 용융 및 접착시키기에 충분히 가열되지 않고 그 온도가 약 154 ℃ (310 ℉)를 초과하면, 폴리프로필렌은 과도하게 용융되어 캘린더 롤에 들러붙을 수 있다. 프로필렌은 상당히 좁은 본딩 윈도우를 갖는다.
본 명세서에 사용된 용어 차단 직물은 비교적 액체 투과에 불침투성인 섬유, 즉 ASTM 시험 방법 22에 따라 유체 침투하여 빠져나가는 속도 (blood strikethrough rate) 1.0 이하를 갖는 섬유를 의미한다.
본 명세서에 사용된 용어 가먼트는 착용할 수 있는 임의의 비의료용 의복을 의미한다. 이 가먼트에는 산업용 작업복 및 원피스형 작업복, 언더가먼트, 팬츠, 셔츠, 쟈켓, 장갑, 양말 등이 포함된다.
본 명세서에 사용된 용어 감염 억제 용품이란 외과용 가운 및 드레이프, 안면 마스크, 불룩한 모자와 같은 헤드 커버링, 외과용 모자 및 후드, 구두 커버링, 부츠 커버 및 슬리퍼와 같은 신발류, 상처 드레싱, 붕대, 멸균 랩, 와이퍼, 실험실 코트, 원피스형 작업복, 에이프런 및 자켓과 같은 가먼트, 환자용 깔개, 들 것 및 유모차 시트 등과 같은 의료 용품을 의미한다.
본 명세서에 사용되 용어 개인 위생 용품이란 와이퍼, 기저귀, 배변 훈련용 팬티, 흡수용 언더팬티, 성인용 실금자 용품, 및 여성 생리 용품 등을 들 수 있다.
본 명세서에 사용된 용어 보호용 커버란 자동차, 트럭, 보트, 비행기, 오토바이, 골프 카트 등과 같은 운송 수단용 커버, 그릴, 야드 및 정원 장비 (잔디 깎기, 회전 경운기 등) 및 잔디용 비품과 같은 실외 장비용 커버 뿐 아니라 바닥 커버링, 테이블보 및 피크닉용 커버를 의미한다.
본 명세서에 사용된 용어 옥외용 직물이란 주로 옥외에서 사용되는 직물을 의미하나, 반드시 그러한 것은 아니다. 옥외용 직물에는 보호용 커버, 캠퍼/트레일러 직물, 방수천, 천막, 닫집, 텐트, 농업용 직물 및 헤드 커버링, 장갑, 양말, 구두 커버링 등과 같은 실외복이 포함된다.
시험 방법
컵 크러쉬 (Cup Crush): 부직포의 연화성은 컵 크러쉬 시험에 따라 측정할 수 있다. 컵 크러쉬 시험은, 컵 모양의 직물이 대략 직경 6.5 ㎝의 원통형으로 둘러싸여 컵 모양 직물의 균일한 변형을 유지키면서 반구 모양의 기부가 23 ㎝ x 23 ㎝ 조각의 직물을 파쇄시켜 대략 직경 6.5 ㎝ x 높이 6.5 ㎝의 거꾸로 된 컵으로 형성시는데 필요한 피크 하중을 측정함으로써 직물의 연화성을 평가한다. 기부 및 컵을 정렬시켜 피크 하중에 영향을 줄 수 있는 컵벽 및 기부 간의 접촉을 없앤다. 피크 하중을 기부가 분 당 약 38 ㎝ (초 당 0. 25 인치)의 속도로 하강하는 동안 측정한다. 컵 크러쉬 값이 더 낮을수록 더 연한 라미네이트를 나타낸다. 컵 크러쉬를 측정하는데 적절한 장치는 모델 FTD-G-500 하중 셀 (500 그램 범위) (Schaevitz Company, 미국 뉴저지주 펜사우켄)이다. 컵 크러쉬는 그램으로 측정한다.
용융 유속: 용융 유속 (MFR)은 중합체 점도를 측정하는 것이다. MFR은 특정의 하중 또는 전단율하에 측정된 기간 동안 소정 치수의 모세관으로부터 유동하는 재료의 중량으로서 표시되며, 예를 들면 ASTM 시험 1238, 조건 E에 따라 230℃에서 g/10 분 단위로 측정한다.
그랩 (grab) 인장 시험: 그랩 인장 시험은 비방향성 응력을 인가했을 경우 직물의 파괴 강도 및 신장 또는 스트레인을 측정하는 것이다. 이 시험은 당 업계에 공지되어 있고, 미연방 시험법 표준 번호 191A의 방법 5100의 설명서와 일치한다. 결과는 파괴에 대해서 파운드로, 파괴 전 연신에 대해서 퍼센트로 표현한다. 더 높은 숫자는 더 강하고, 더욱 연신성인 직물을 나타낸다. 용어 하중은 인장 시험 중의 표본을 파괴하거나 파열하는데 필요한 중량의 단위로 표현되는 최대 하중 또는 힘을 의미한다. 용어 스트레인 또는 총 에너지는 중량-길이 단위로 표현되는 하중 대 신장 곡선하의 총 에너지를 의미한다. 용어 신장이란 인장 시험 동안 표본의 길이의 증가를 의미한다. 그랩 인장 강도 및 그랩 신장에 대한 값은 직물의 특정폭, 일반적으로 102 ㎜ (4 인치), 클램프 폭 및 일정한 연장률을 사용하여 수득한다. 시료는 클램프보다 넓어서 직물내에 인접한 섬유에 의해 기여되는 추가의 강도와 결합된 클램프된 폭의 효과적인 직물의 강도의 대표적인 결과를 제공한다. 표본은 예를 들어, 평형 클램프 길이가 76 ㎜ (3 인치)인, 인스트론 모델 (Instron Model) TM (Instron Corporation, 미국 02021 매사추세츠주 칸톤 워싱톤 스트리트 2500) 또는 트윙-알버트 모델 인텔렉트 II (Thwing-Albert Model INTELLECT II) (Thwing-Albert Insrtument Co., 미국 19154 필라델피아주 두톤 로드 10960) 중에서 클램프된다. 이것이 실제 용도에서 직물 응력 조건을 근접하게 모방한다.
스펀본드 부직포는 당 업계에 공지되고 인용된 다수의 참고 문헌에 기술된 방법으로 제조한다. 간단히, 일반적으로 스펀본드법은 중합체를 가열된 압출기 중으로 공급하는 호퍼를 사용한다. 압출기는 용융된 중합체를 방사구에 공급하여 중합체가 방사구 중에 하나 이상의 열로 일반적으로 배열된 미세 공극을 통과할 때 중합체를 섬유화하여 특정 필라멘트를 형성한다. 일반적으로, 필라멘트는 저압에서, 일반적으로 공기압으로 공기로 켄칭시키고, 이동 유공성 매트, 벨트 또는 성형 와이어 상에 침적시켜 부직포를 형성한다. 일반적으로, 스펀본드 섬유는 약 3 g 내지 약 119 g (0.1 osy 내지 3.5 osy) 사이의 기초 중량으로 제조된다.
일반적으로, 스펀본드법으로 제조된 섬유는 방법 조건 및 이러한 섬유로부터 제조되는 직물의 목적하는 최종 용도에 따라 직경이 약 10 내지 약 30 마이크론의 범위이다. 예를 들어, 중합체 분자량을 증가시키거나 가공 온도를 감소시키는 것은 더 큰 직경의 직물을 생성한다. 또한, 켄칭 유체 온도 및 수직 드로우 압력의 변화는 직물의 직경에 영향을 줄 수 있다.
성형 와이어 중으로 형성시킨 후, 부직포를 일반적으로 최종 제품으로 추가 가공하는 가혹 조건에 대해 충분한 구조적 보존성을 제공하기 위해 부직포가 제조되는 특정의 방식으로 접착시킨다. 열점 접착은 매우 통상적이고, 직물 또는 섬유의 웹을 가공하여 가열된 캘린더 롤 및 앤빌 (anvil) 롤 간에 접착시키는 것을 포함한다. 일반적으로, 캘린더 롤은 전체 직물이 그의 전체 표면에 걸쳐 접착되지 않는 몇몇 방식으로 패턴화된다. 결과적으로, 다양한 패턴의 캘린더 롤은 미학적인 이유 뿐 아니라 기능적인 이유로 개발되어 왔다. 하나의 예는 미국 특허 제3,855,046호 (Hansen and Pennings)에 교시되어 있는 바와 같이 30 %의 접착 면적을 갖는 약 100 본드/평방 인치의 한센 페닝스 (Hansen Pennings) 또는 HP 패턴이다. HP 패턴은 각 핀이 측면 치수 0.965 ㎜ (0.038 인치), 핀 간의 공간 1.778 ㎜ (0.070 인치) 및 접착 깊이 0.584 ㎜ (0.023 인치)를 갖는 정사각형 핀 접착 면적을 갖는다. 생성된 패턴은 약 29.5 %의 접착 면적을 갖는다. 다른 전형적인 접착 패턴은 측면 치수 0.94 ㎜ (0.037 인치), 핀 공간 2.464 ㎜ (0.097 인치) 및 접착 깊이 0.991 ㎜ (0.039 인치)을 갖는 15 % 접착 면적의 정사각형 핀을 제조하는 연장된 한센 및 페닝스 또는 EHP 접착 패턴이다. 714로 고안된 다른 전형적인 접착 패턴은 각 핀이 측면 치수 0.584 ㎜ (0.023 인치), 핀 간의 공간 1.575 ㎜ (0.062 인치) 및 접착 깊이 0.838 ㎜ (0.033 인치)을 갖는 정사각형 핀 접착 면적을 갖는다. 생성된 패턴은 약 15 %의 접착 면적을 갖는다. 다른 통상의 패턴에는 반복되고 약하게 옵셋 다이아몬드를 갖는 다이아몬드 및 명칭이 예를 들어, 윈도우와 같이 제의되는 와이어 조직 패턴이 포함된다. 전형적으로, 퍼센트 접착 면적은 대략 10 % 내지 대략 30 %의 직물 라미네이트 웹의 면적으로 변화한다. 당 업계에 공지되어 있는 바와 같이, 스폿 접착은 함께 라미네이트 층들을 함께 고정시킬 뿐 아니라 각 층내의 필라멘트 및(또는) 섬유를 접착시킴으로써 각각의 층에 보존성을 제공한다.
일반적으로, 스펀본드법에 유용한 중합체는 약 175 ℃ 내지 320 ℃ (350。F 내지 610。F)의 가공 용융점 및 상기한 바와 같이 약 10 내지 약 150, 더욱 특히 약 10 내지 50 사이의 용융 유속을 갖는다. 적절한 중합체의 예에는 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀, 폴리아미드 및 폴리에스테르가 포함된다.
또한, 복합 섬유는 1종 이상의 성분이 본 발명의 촉감 증진 중합체인 본 발명의 실행으로 제조할 수 있다. 복합 섬유는 통상적으로 쉬쓰/코어, 해도 또는 사이드-바이-사이드 배향로 배열된다.
본 발명의 실행에 유용한 중합체는 에틸렌이 공중합체의 5 초과 내지 7.5 중량% 사이의 양으로 존재하는 에틸렌과 프로필렌 공중합체, 1-부텐이 공중합체의 1 내지 15.4 중량% 사이의 양으로 존재하는 프로필렌 공중합체, 1-헥센이 공중합체의 2 내지 5 중량% 사이의 양으로 존재하는 프로필렌 공중합체, 및 폴리프로필렌이 90 내지 98 중량% 사이의 양으로 존재하고 에틸렌이 1 내지 6 사이의 양으로 존재하고 부틸렌이 1 내지 6 중량% 사이의 양으로 존재하는 프로필렌, 에틸렌 및 부틸렌의 삼원 중합체이다.
본 발명의 섬유로부터 제조되는 스펀본드 직물은 다른 재료와 라미네이트되어 유용한 다층 제품을 형성할 수 있다. 이러한 라미네이트의 예는 하나 이상의 스펀본드층이 본 발명에 따라 제조되는 SMS (스펀본드, 멜트블로운, 스펀본드) 또는 SFS (스펀본드, 필름, 스펀본드) 구조물이다. 이러한 라미네이트된 직물은 먼저 성형 와이어 중으로 스펀본드 섬유의 층을 침적시킴으로써 제조할 수 있다. 멜트블로운 섬유 또는 필름의 중간층은 스펀본드 섬유의 상부 상에 침적시킨다. 최종적으로, 스펀본드 섬유의 다른 층을 멜트블로운층 최상부에 침적시키고, 일반적으로 이 층은 미리 형성시킨다. 하나 보다 많은 중간층이 있을 수 있다.
별법으로, 모든 층들을 독립적으로 제조하고, 별도의 라미네이트화 단계에 함께 주입한다. 중간층에 사용되는 부직 멜트블로운 섬유 또는 필름은 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 비탄성 중합체로부터 제조할 수 있거나 탄성 열가소성 중합체로부터 제조할 수 있다.
탄성 열가소성 중합체는 스티렌계 블럭 공중합체, 폴리우레탄, 폴리아미드, 코폴리에스테르, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA) 등으로부터 제조된 중합체이다. 일반적으로, 임의의 적절한 탄성 섬유 또는 필름 형성 수지 또는 동일한 수지를 함유하는 블렌드를 이용하여 탄성 섬유 또는 탄성 필름의 부직 웹을 형성할 수 있다.
스티렌계 블럭 공중합체에는 스티렌/부타디엔/스티렌 (SBS) 블럭 공중합체, 스티렌/이소프렌/스티렌 (SIS) 블럭 중합체, 스티렌/에틸렌-프로필렌/스티렌 (SEPS) 블럭 공중합체, 스티렌/에틸렌-부타디엔/스티렌 (SEBS) 블럭 공중합체가 포함된다. 예를 들어, 유용한 탄성 섬유 형성 수지에는 화학식 A-B-A' 또는 A-B (식 중, A 및 A'는 각각 폴리(비닐아렌)과 같은 스티렌계 부분을 함유하는 열가소성 중합체 엔드블럭이고, B는 공액된 디엔 또는 저급 알켄 중합체와 같은 탄성 중합체 미드블럭임)을 갖는 블럭 공중합체가 포함된다. A-B-A' 형의 블럭 공중합체는 A 및 A' 블럭에 대해 상이하거나 동일한 열가소성 블럭 공중합체이고, 존재하는 공중합체는 선형 분지 방사상의 공중합체를 포함하도록 의도된다. 이 점에 관하여, 방사상 블럭 공중합체는 (A-B)m-X (식 중, X는 다관능 원자 또는 분자이고, 각 (A-B)m-는 A가 엔드블럭인 방식으로 X로부터 방사됨)로 고안할 수 있다. 방사상 블럭 공중합체에서, X는 유기 또는 무기 다관능 원자 또는 분자일 수 있고, m은 관능기가 X 중에 기본적으로 존재하는 경우 동일한 값을 갖는 정수이다. 일반적으로, 이는 3 이상이고, 자주 4 또는 5이지만 이에 제한되지는 않는다. 따라서, 본 발명에서, 표현 말단 블럭, 특히 A-B-A' 및 A-B 블럭 공중합체는 다수의 블럭으로 제한되지 않고 압출시킬 수 있는 (예를 들어, 멜트블로우잉에 의해) 상기한 고무성 블럭 및 열가소성 블럭을 갖는 모든 블럭 공중합체를 포함하도록 의도된다.
미국 특허 제4,663,220호 (Wisneski 등)에는 A-B-A' 블럭 공중합체와 혼합하고 승온 및 승압 조건의 효과적으로 배합시키는 경우 압출되도록 채택되는, A-B-A' 블럭 공중합체와 혼합된 형태로 약 10 중량% 이상의 A-B-A' (식 중, A 및 A'는 각각 스티렌계 부분을 함유하는 열가소성 말단 블럭이고, B는 탄성 폴리(에틸렌-부틸렌) 미드블럭임), 및 0 중량% 초과 내지 약 90 중량% 이하의 폴리올레핀으로 이루어지는 미세섬유를 포함하는 웹이 개시되어 있다. 미국 특허 제4,663,220호 (Wisneski 등)에 유용한 폴리올레핀은 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체, 부텐 공중합체 및 그의 혼합물일 수 있다. 이러한 탄성 공중합체의 시판용 예는 예를 들어, 크라톤 재료 (등록상표 KRATON, Shell Chemical Company, 미국 텍사스주 휴스톤)로 공지된 공중합체이다. 크라톤 블럭 공중합체는 본 명세서에 참고 문헌으로 채택된 미국 특허 제4,663,220호에 확인되는 몇몇 상이한 조성물로 이용가능하다. 특히 적절한 탄성층은 예를 들어, 탄성 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌) 블럭 공중합체 (Shell Chemical Company, 상표명 등록상표 KRATON G-1657)로부터 형성시킬 수 있다.
탄성층을 형성하기 위해 사용할 수 있는 다른 실례의 탄성 재료에는 예를 들어, 상표명 에스탄 (등록상표 ESTANE, B. F. Goodrich Co.)의 탄성 재료와 같은 폴리우레탄 탄성 재료, 예를 들어 상표명 페박스 (등록상표 PEBAX, Rilsan Company)의 탄성 재료와 같은 폴리아미드 탄성 재료, 및 예를 들어 상표명 하이트렐 (등록상표 HYTREL, E. I. DuPont De Nemours Company)의 탄성 재료와 같은 폴리에스테르 탄성 재료가 포함된다.
폴리에스테르 탄성 재료로부터의 탄성 부직 웹의 형성은 예를 들어, 본 명세서에 참고문헌으로 채택된 미국 특허 제4,741,949호 (Morman 등)에 개시되어 있다. 코폴리에스테르 재료의 시판용 예는 예를 들어, 아르니텔 (등록상표 ARNITEL, 이전에는 Akzo Plastics, 네덜란드 아른헴, 현재는 DSM, 네덜란드 시타르드)로 공지된 탄성 재료 또는 하이트렐 (등록상표 HYTREL, E. I. DuPont De Nemours, 미국 델라웨어주 윌밍톤)로 공지된 탄성 재료이다.
또한, 탄성층은 에틸렌 및 예를 들어, 비닐 아세테이트, 불포화 지방족 모노카르복실산, 및 이러한 모노카르복실산의 에스테르와 같은 1종 이상의 비닐 단량체의 탄성 공중합체로부터 형성시킬 수 있다. 탄성 공중합체 및 이들 탄성 공중합체로부터의 탄성 부직 웹의 형성이 예를 들어, 미국 특허 제4,803,117호에 개시되어 있다.
특히, 유용한 탄성 멜트블로운 열가소성 웹은 미국 특허 제4,707,398 (Boggs), 제4,741,949호 (Morman 등) 및 제4,663,220호 (Wisneski 등)에 개시되어 있는 바와 같은 재료의 섬유로 이루어진다. 게다가, 탄성 멜트블로운 열가소성 중합체층은 그 자체로 예를 들어, 열 접착, 초음파 접착, 히드로인탱글먼트 (hydroentanglement), 니들펀치 접착 및 접착제 접착과 같은 당 업계의 숙련자에게 공지된 방법에 의해 다른 층의 하나의 최상부에 순서대로 침적되거나 함께 라미네이트되는 박막의 탄성 멜트블로운 열가소성 중합체로 구성될 수 있다.
본 발명의 직물은 라미네이트화 전 또는 후에, 공지된 기술에 따라 다양한 화학약품으로 처리하여 특정 용도를 위한 특성을 제공할 수 있다. 이러한 처리에는 수 발수성 화학약품, 연화 화학약품, 방염 화학약품, 유성 발수성 화학약품, 정전기 방지제 및 그의 혼합물이 포함된다. 또한, 안료는 접착 후 처리로 직물에 가할 수 있거나 별법으로 섬유화 전에 목적하는 층의 중합체에 가할 수 있다.
본 발명에 따라 제조된 직물 및 라미네이트를 강도 및 촉감에 대해 시험하였다. 표에 사용된 단위는 컵 크러쉬 총 에너지에 대해서는 g/㎜, 컵 크러쉬 하중에 대해서는 g, 피크 하중에 대해서는 파운드, 피크 에너지에 대해서는 인치-파운드, 및 신장 실패에 대해서는 인치이다.
표 1은 미국 특허 제4,340,563호 (Appel 등)의 방법에 따라 생성되고, 촉감 증진 공중합체로서 프로필렌 및 1-부텐의 공중합체로 본 발명에 따라 제조된 스펀본드 직물의 결과를 나타낸다. 표 1에서, 모든 직물은 속도 0.7 g/홀/분 (ghm)에서 기초 약 중량 24 gsm (0.7 osy)으로 생성하고 0.6 ㎜의 홀을 통하여 압출시켰다. 중합체의 용융점 및 직물의 접착 온도는 표 1에 제공된다. 직물을 열점 캘린더 접착을 사용하여 와이어 조직 패턴으로 접착시켰다. PP 대조물로 표 1에 목록된 폴리프로필렌은 공중합체가 아니라 두 경우에 등급 E5E65로 공지되어 있고, 230 ℃에서 용융 유속 약 38을 갖는 시판용 폴리프로필렌 중합체 (Shell Chemical Company)이었다. 시료는 공중합체 중의 1-부텐의 중량%에 따라 확인된다. 1 중량%의 1-부텐 공중합체는 순서대로 용융 유속 약 44 및 52이었다. 14 중량%의 1-부텐 공중합체는 용융 유속 약 41이었다. 12.5 중량%의 1-부텐 공중합체는 용융 유속 약 32이었다. 15.4 중량%의 1-부텐 공중합체는 용융 유속 약 30이었다. 데이터는 비정상화된다.
표 2는 미국 특허 제4,340,563호 (Appel 등)의 방법에 따라 생성되고, 촉감 증진 공중합체로서 프로필렌 및 1-헥센의 공중합체로 본 발명에 따라 제조된 스펀본드 직물의 결과를 나타낸다. 표 2에서, 모든 직물은 속도 0.7 g/홀/분 (ghm)에서 기초 중량 약 24 gsm (0.7 osy)으로 생성하고 0.6 ㎜의 홀을 통하여 압출시켰다. 중합체의 용융점 및 직물의 접착 온도는 표 2에 제공된다. 직물을 열점 캘린더 접착을 사용하여 연장된 한센-페닝스 패턴으로 접착시켰다. PP 대조물로 표 2에 목록된 폴리프로필렌은 공중합체가 아니라 등급 E5E65 (Shell)이었다. 시료는 공중합체 중의 1-헥센의 중량%에 따라 확인된다. 2.5 중량%의 1-헥센 공중합체는 용융 유속 약 40이었다. 5 중량%의 1-헥센 공중합체는 용융 유속 약 38이었다.
표 3은 미국 특허 제4,340,563호 (Appel 등)의 방법에 따라 생성되고, 촉감 증진 공중합체로서 에틸렌 및 프로필렌의 랜덤 공중합체로 본 발명에 따라 제조된 스펀본드 직물의 결과를 나타낸다. 표 3에서, 제1 4개의 시료는 기초 중량 약 24 gsm (0.7 osy)으로 생성된 직물을 나타내고, 제2 4개의 시료는 기초 중량 34 gsm (1.0 osy)으로 생성된 직물을 나타낸다. 모두 속도 0.7 g/홀/분 (ghm)에서 제조하고 0.6 ㎜의 홀을 통하여 압출시킨다. 중합체의 용융점 및 직물의 접착 온도는 표 3에 제공된다. 직물을 열점 캘린더 접착을 사용하여 와이어 조직 패턴으로 접착시켰다. PP 대조물로 표 3에 목록된 폴리프로필렌은 공중합체가 아니라 등급 E5E65 (Shell)이었다. 시료는 공중합체 중의 에틸렌의 중량%에 따라 확인된다. 3 중량%의 에틸렌 프로필렌 공중합체는 용융 유속 약 35이었다. 5.5 중량%의 에틸렌 프로필렌 공중합체는 용융 유속 약 34이었고, 시판용 (Shell Chemical Company, 상표명 WRD6-277)이었다. 7.5 중량%의 에틸렌 프로필렌 공중합체는 용융 유속 약 40이었다.
표 4는 미국 특허 제4,340,563호 (Appel 등)의 방법에 따라 생성되고, 촉감 증진 공중합체로서 프로필렌, 에틸렌 및 부텐의 삼원 중합체로 본 발명에 따라 제조된 스펀본드 직물의 결과를 나타낸다. 표 4에서, 모든 직물은 속도 0.7 g/홀/분 (ghm)에서 기초 중량 약 34 gsm (1.0 osy)으로 생성하고 0.6 ㎜의 홀을 통하여 압출시켰다. 중합체의 용융점 및 직물의 접착 온도는 표 4에 제공된다. 직물을 열점 캘린더 접착을 사용하여 연장된 한센-페닝스 패턴으로 접착시켰다. PP 대조물로 표 4에 목록된 폴리프로필렌은 공중합체가 아니라, 에스코렌 (등록상표 ESCORENE) 3445 폴리프로필렌으로 시판용 폴리프로필렌 단독중합체 (Exxon Chemical Company, 미국 텍사스주 베이타운)이었다. 시료는 각각 삼원 중합체 중의 폴리프로필렌/에틸렌/부텐의 중량%에 따라 확인된다. 96/2/2의 삼원 중합체는 용융 유속 약 40이었다. 94/4/2의 삼원 중합체는 용융 유속 약 37이었다. 94/2/4의 삼원 중합체는 용융 유속 약 42이었다. 92/4/4의 삼원 중합체는 용융 유속 약 40이었다.
표들은 본 발명의 촉감 증진 공중합체로 제조된 스펀본드 웹이 상당히 연화 웹을 표시하는 현저히 월등한 컵 크러쉬 값을 나타낸다는 것을 보여준다. 실질적으로, 본 발명자들은 본 발명의 섬유로 제조된 직물이 상기한 조건들을 충족하는 중합체 없이 제조된 직물보다 25 % 이상 적은 컵 크러쉬 에너지 값을 갖는다는 것을 밝혀냈다. 이러한 컵 크러쉬의 개선은 피크 하중, 피크 에너지 및 신장 실패 결과에 의해 나타나는 바와 같이 직물의 강도가 상당히 감소되지 않고 성취된다.

Claims (19)

  1. 에틸렌이 공중합체의 5 초과 내지 7.5 중량% 사이의 양으로 존재하는 폴리프로필렌 및 에틸렌의 공중합체,
    1-부텐이 공중합체의 1 내지 15.4 중량% 사이의 양으로 존재하는 폴리프로필렌 및 1-부텐의 공중합체,
    1-헥센이 공중합체의 2 내지 5 중량% 사이의 양으로 존재하는 폴리프로필렌 및 1-헥센의 공중합체,
    폴리프로필렌이 90 내지 98 중량% 사이의 양으로 존재하고, 삼원 중합체 에틸렌이 1 내지 6 중량% 사이의 양으로 존재하고, 삼원 중합체 부텐이 1 내지 6 중량% 사이의 양으로 존재하는, 프로필렌, 에틸렌 및 부텐의 삼원 중합체
    로 구성되는 군으로부터 선택된 촉감 증진 중합체로 이루어지고,
    그러한 섬유로 이루어지는 직물의 컵 크러쉬 에너지 값이 상기한 촉감 증진 중합체 없이 제조된 유사한 직물 보다 25 % 이상 적은 열가소성 중합체 섬유.
  2. 스펀본드 직물, 멜트블로운 직물 및 멜트스프레이 직물로 구성되는 군으로부터 선택된, 제1항의 섬유로 이루어진 부직포.
  3. 스펀본드 직물인 제2항의 직물로 된 제1 층 및 스펀본드 폴리프로필렌의 제2 층으로 이루어진 부직 라미네이트.
  4. 제3항에 있어서, 부직 스펀본드층이 멜트블로운 부직포 및 필름으로 구성되는 군으로부터 선택된 1개 층 이상의 중간 재료를 층 사이에 갖는 부직 라미네이트.
  5. 제1항에 있어서, 제1 중합체와 인접한 별개의 상으로서 제2 중합체를 추가로 포함하여 복합 섬유를 생성한 섬유.
  6. 제5항에 있어서, 제1 및 제2 중합체가 쉬쓰 (sheath)/코어 (core), 해도 (island-in-the-sea) 및 사이드-바이-사이드 (side-by-side)로 구성되는 군으로부터 선택된 복합 배향으로 배열된 섬유.
  7. 제6항의 섬유로 이루어지고, 기초 중량이 약 10.17 gsm (0.3 osy) 내지 약 118.87 gsm (3.5 osy) 사이인 부직포.
  8. 제7항에 있어서, 스펀본딩 및 멜트블로우잉 및 멜트스프레잉으로 구성되는 군으로부터 선택된 방법으로 제조되는 부직포.
  9. 제8항에 있어서, 스펀본딩으로 제작된 부직포.
  10. 스펀본드 직물인 제9항의 직물로 된 제1 층 및 스펀본드 프로필렌의 제2 층으로 이루어진 부직 라미네이트.
  11. 제10항에 있어서, 부직 스펀본드층이 멜트블로운 부직포 및 필름으로 구성되는 군으로부터 선택된 1개 층 이상의 중간 재료를 층 사이에 갖는 부직 라미네이트.
  12. 제11항에 있어서, 중간 재료가 탄성 중합체이고 스티렌계 블럭 공중합체, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에테르에스테르 및 폴리아미드로 구성되는 군으로부터 선택된 재료로 제조된 멜트블로운 부직포인 부직 라미네이트.
  13. 제11항에 있어서, 중간 재료가 탄성 중합체이고, 스티렌계 블럭 공중합체, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 폴리에테르에스테르 및 폴리아미드로 구성되는 군으로부터 선택된 필름 형성 중합체로 제조된 필름인 부직 라미네이트.
  14. 제11항에 있어서, 상기 층들이 열 접착, 초음파 접착, 히드로인탱글먼트 (hydroentanglement), 니들펀치 접착 및 접착제 접착으로 구성되는 군으로부터 선택된 방법에 의해 함께 접착된 부직 라미네이트.
  15. 제14항에 있어서, 감염 억제 용품, 개인 위생 용품 및 옥외용 직물로 구성되는 군으로부터 선택된 용품에 존재하는 라미네이트.
  16. 제14항에 있어서, 용품이 개인 위생 용품이고, 상기 개인 위생 용품이 기저귀인 라미네이트.
  17. 제14항에 있어서, 용품이 개인 위생 용품이고, 상기 개인 위생 용품이 여성용 위생 용품인 라미네이트.
  18. 제14항에 있어서, 용품이 개인 위생 용품이고, 상기 개인 위생 용품이 성인 실금자 용품인 라미네이트.
  19. 제14항에 있어서, 용품이 개인 위생 용품이고, 상기 개인 위생 용품이 배변 훈련용 팬티인 라미네이트.
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