KR20120123658A - 개구형성된 탄성 필름을 구비한 부직포 복합재 및 그 제조 방법 - Google Patents

개구형성된 탄성 필름을 구비한 부직포 복합재 및 그 제조 방법 Download PDF

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하워드 엠 웰치
글렌다 제이 로즈
레이 후앙
매튜 비 레이크
윙-책 응
아쿼쿼 에이치 레드헤드
호세 아우구스토 비달 드 시퀘이라
우만 피 토마스
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킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

하나 이상의 부직 웹 재료에 적층되는 탄성 필름을 포함하는 탄성 부직포 복합재가 제공된다. 복합재는 압출-코팅된 필름/부직포 적층체를 닙에 통과시켜 필름과 부직포 양자에 관통 개구를 생성함으로써 형성된다. 개구는 복합재에 대해 그 탄성 특성에 악영향을 별로 미치지 않으면서 소정 레벨의 질감, 부드러움, 촉감 및/또는 미적 매력을 제공하기에 충분한 크기이다. 본 발명에서 개구 형성은 필름 함유량, 요소 패턴, 필름 인장 정도, 온도 및 압력 조건 등과 같은 적층 공정의 특정 파라미터를 선택적으로 제어함으로써 이루어진다.

Description

개구형성된 탄성 필름을 구비한 부직포 복합재 및 그 제조 방법 {NONWOVEN COMPOSITE INCLUDING AN APERTURED ELASTIC FILM AND METHOD OF MAKING}
(우선권 이익의 청구)
본 출원은 2009년 12월 30일자로 출원되고 그 내용이 본 명세서에 원용되는 미국 특허 출원 제12/649,508호의 이익을 청구한다.
신체의 윤곽에 보다 잘 맞는 능력을 향상시키기 위해 제품(예를 들면, 기저귀, 배변연습용 팬티, 가먼트 등)에는 통상 탄성 복합재가 포함된다. 예를 들어, 탄성 복합재는 탄성 필름 및 하나 이상의 부직 웹 재료로 형성될 수 있다. 탄성 필름은 특히 가벼운 부직 재료의 사용이 가능하도록 부직 웹 재료 상에 공압출될 수 있다. 그 결과적인 탄성 복합재는 부직 웹 재료가 연신될 수 있는 정도로 신장될 수 있다. 불행히도, 탄성 필름은 종종 터치시 고무와 같거나 달라붙는 느낌과 같은 불쾌한 촉감 특성을 가지며 이는 착용자의 피부에 대해 불쾌하고 불편한 느낌을 준다. 탄성 필름의 특성을 개선하려는 노력의 일환으로, 필름에 개구를 형성할 수 있다.
그러나, 복합재의 형성 이후 탄성 필름/부직포 복합재에 개구를 형성하는 방법에 있어서 개선이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 부직포 복합재 형성 방법이 개시된다. 이 방법은 중합체 조성물로부터의 탄성 필름을 부직 웹 재료 상에 형성하여 필름/부직포 복합재를 형성하는 단계, 상기 필름/부직포 복합재를 약 1.5 이상의 신장율로 신장하는 단계, 및 상기 필름/부직포 복합재를 적어도 하나의 패턴화 롤에 의해 형성된 닙을 통해서 통과시키는 단계를 포함한다. 닙에서, 필름과 부직 웹 재료에는 개구가 동시에 형성된다. 일 태양에서, 신장은 세로 방향 또는 가로 방향으로 일어날 수 있다. 바람직하게, 개구 중 적어도 하나는 약 200 내지 약 5000 마이크로미터의 길이를 갖는다. 일 태양에서, 개구는 이 개구를 적어도 부분적으로 가로질러 연장되는 필름 플랩(flap)을 형성하는 개구 둘레에 의해 형성된다.
본 발명의 다른 특징 및 태양은 이하에서 보다 상세히 설명된다.
당업자를 향한 본 발명의 최선의 모드를 포함하는 본 발명의 완전한 실시가능한 개시 내용은 첨부도면을 참조하는 명세서의 잔여부에 보다 구체적으로 나타나 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 복합재 형성 방법의 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 "S-무늬(weave)" 접합 패턴의 일 실시예를 도시한다.
도 3은 본 발명에 따라 사용될 수 있는 "리브-편물(rib-knit)" 접합 패턴의 일 실시예를 도시한다.
도 4는 본 발명에 따라 사용될 수 있는 "와이어-직물" 접합 패턴의 일 실시예를 도시한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 사용될 수 있는 홈부착(grooved) 롤의 사시도이다.
도 6은 도 5의 두 개의 홈부착 롤 사이의 결합을 도시하는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따라 형성될 수 있는 개인용 케어 제품의 사시도이다.
도 8은 탄성 적층체 내의 개구를 도시하는, 예시적 샘플의 SEM 현미경사진이다.
도 9는 탄성 적층체 내의 개구를 도시하는, 예시적 샘플의 SEM 현미경사진이다.
도 10은 탄성 적층체 내의 개구를 도시하는, 예시적 샘플의 SEM 현미경사진이다.
도 11은 탄성 적층체 내의 개구의 단면을 도시하는, 예시적 샘플의 SEM 현미경사진이다.
본 명세서 및 도면에서의 도면부호의 반복 사용은 본 발명의 동일하거나 유사한 특징부 또는 요소를 나타내기 위한 것이다.
이제 그 하나 이상의 예가 후술되는 본 발명의 다양한 실시예에 대해 상세히 참조할 것이다. 각각의 예는 본 발명의 제한이 아닌 설명에 의해 제공된다. 사실, 본 발명의 범위 또는 취지를 벗어나지 않는 한도 내에서 본 발명에 대해 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음은 당업자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 일 실시예의 부분으로서 예시되거나 설명되는 특징이 다른 실시예에 사용되어 또 다른 실시예를 만들어낼 수 있다. 따라서, 본 발명은 그러한 수정 및 변경을 망라하도록 의도된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "부직 웹"은 일반적으로, 편포에서와 같이 식별가능한 방식이 아닌 방식으로 얽혀진 개별 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 지칭한다. 적절한 부직포 또는 부직 웹의 예로는 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 본디드 카디드(bonded carded) 웹, 에어레이드(airlaid) 웹, 코폼(coform) 웹, 수력 결합 웹 등이 포함되지만 이것에 한정되지는 않는다.
본 명세서에 사용되는 용어 "멜트블로운 웹"은 일반적으로, 용융 열가소성 재료가 다수의 미세한 보통 원형의 다이 모세관을 통해서 수렴성 고속 가스(예를 들면, 공기) 스트림 내에 용융 섬유로서 압출되어 용융 열가소성 재료의 섬유가 마이크로섬유 직경 정도로 직경 감소되는 공정에 의해 형성되는 부직 웹을 지칭한다. 이후, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 수집면 상에 퇴적되어 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 공정은 예를 들어 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Butin 등의 미국 특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 일반적으로 말해서, 멜트블로운 섬유는, 실질적으로 연속적이거나 불연속적이고 10 마이크로미터 미만의 직경을 가지며 수집면 상에 퇴적될 때 대체로 점착성을 갖는 마이크로섬유일 수 있다.
본 명세서에 사용되는 용어 "스펀본드 웹"은 일반적으로, 소직경의 실질적으로 연속적인 섬유를 포함하는 웹을 지칭한다. 이 섬유는 방사구의 다수의 미세한 보통 원형의 모세관으로부터의 용융 열가소성 재료를 압출함으로써 형성되며, 압출된 섬유의 직경은 이후 예를 들어 인출성 연신 및/또는 기타 주지의 스펀본딩 기구에 의해 급속히 감소된다. 스펀본드 웹의 생산은 예를 들어 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Appel 등의 미국 특허 제4,340,563호, Dorschner 등의 미국 특허 제3,692,618호, Matsuki 등의 미국 특허 제3,802,817호, Kinney의 미국 특허 제3,338,992호, Kinney의 미국 특허 제3,341,394호, Hartman의 미국 특허 제3,502,763호, Levy의 미국 특허 제3,502,538호, Dobo 등의 미국 특허 제3,542,615호 및 Pike 등의 미국 특허 제5,382,400호에 기재 및 도시되어 있다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 수집면 상에 퇴적될 때 점착성을 갖지 않는다. 스펀본드 섬유는 종종 약 40 마이크로미터 미만의 직경을 가질 수 있으며, 보통 약 5 내지 약 20 마이크로미터의 직경을 갖는다.
본 명세서에 사용되는 용어 "세로 방향(machine direction)" 또는 "MD"는 재료가 생산되는 방향을 지칭한다. 용어 "가로 방향(cross-machine direction)" 또는 "CD"는 세로 방향에 수직한 방향을 지칭한다.
본 명세서에 사용되는 용어 "연신 가능한" 또는 "연신성"은 일반적으로, 인가되는 힘의 방향으로 그 이완된 길이 또는 폭의 적어도 약 25%, 추가 실시예에서는 적어도 약 50%, 또 다른 실시예에서는 적어도 약 75% 신장 또는 연신되는 재료를 지칭한다. 연신성 재료가 반드시 회복 특성을 가질 필요는 없다. 예를 들어, 엘라스토머성(elastomeric) 재료는 회복 특성을 갖는 연신성 재료이다. 멜트블로운 웹은 연신성이지만 회복 특성을 갖지 않을 수 있으며, 따라서 연신성 비탄성 재료이다.
본 명세서에 사용되는 용어 "엘라스토머성" 및 "탄성"은 신장력이 인가되면 적어도 하나의 방향(예를 들면, CD 방향)으로 신장될 수 있고 신장력이 해제되면 그 본래 치수로 대략 수축/복귀하는 재료를 지칭한다. 예를 들어, 신장된 재료는 그 이완된 비신장 길이보다 적어도 50% 큰 신장 길이를 가질 수 있으며, 신장력이 해제되면 그 신장 길이의 적어도 50% 이내로 회복될 것이다. 가상의 예를 들면, 적어도 1.50 인치로 신장될 수 있고 신장력이 해제되면 1.25 인치 이하의 길이로 회복될 1 인치 샘플 재료가 될 것이다. 바람직하게, 이 재료는 신장 길이의 적어도 50%, 보다 바람직하게는 적어도 80%를 수축 또는 회복한다.
본 명세서에 사용되는 용어 "네킹(necked)" 및 "네킹 재료"는 일반적으로, 그 횡방향 치수(예를 들면, 가로 방향)가 감소되도록 적어도 하나의 치수(예를 들면, 세로 방향)로 연신된 임의의 재료를 지칭하며, 이 재료는 연신력이 제거될 때 그 원래 폭으로 다시 돌아갈 수 있다. 네킹 재료는 일반적으로 비네킹(un-necked) 재료에 비해서 단위 면적당 기본 중량이 더 높다. 네킹 재료가 그 원래 폭으로 되돌아갈 때, 이는 비네킹 재료와 대략 동일한 기본 중량을 가져야 한다. 이는 필름이 얇아지고 기본 중량이 감소되는 필름 배향과는 다르다. 네킹 방법은 통상적으로, 공급 롤로부터 재료를 풀어내는 단계 및 이 재료를 주어진 선속도로 구동되는 브레이크 닙 롤 조립체를 통해서 통과시키는 단계를 포함한다. 브레이크 닙 롤보다 높은 선속도로 작동하는 권취 롤 또는 닙은 재료를 연신하며, 재료를 연신 및 네킹하는데 필요한 장력을 발생시킨다.
본 명세서에 사용되는 용어 "써멀 포인트 본딩"은 일반적으로, 예를 들어 재료를 패턴화 롤(예를 들면, 캘린더 롤)과 패턴화되거나 패턴화되지 않을 수 있는 다른 롤(예를 들면, 앤빌 롤) 사이로 이동시킴으로써 수행되는 공정을 지칭한다. 롤 중 하나 또는 양 롤은 통상 가열된다.
본 명세서에 사용되는 용어 "초음파 접합"은 일반적으로, 예를 들어 재료를 음향 혼과 패턴화 롤(예를 들면, 앤빌 롤) 사이로 이동시킴으로써 수행되는 공정을 지칭한다. 예를 들어, 고정 혼과 회전 패턴화 앤빌 롤의 사용을 통한 초음파 접합은 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Grgach 등의 미국 특허 제3,939,033호, Rust Jr.의 미국 특허 제3,844,869호 및 Hill의 미국 특허 제4,259,399호에 기재되어 있다. 또한, 회전하는 패턴화 앤빌 롤을 갖는 회전 혼의 사용을 통한 초음파 접합은 Neuwirth 등의 미국 특허 제5,096,532호, Ehlert의 미국 특허 제5,110,403호 및 Brennecke 등의 미국 특허 제5,817,199호에 기재되어 있다. 물론, 임의의 다른 초음파 접합 기술도 본 발명에 사용될 수 있다.
일반적으로 말해서, 본 발명은 하나 이상의 부직 웹 재료에 코팅되는 탄성 필름 압출물을 포함하는 부직포 복합재에 관한 것이다. 이 복합재는 압출물-코팅된 필름/부직포 적층체를 닙에 통과시켜 필름과 부직포 양자에 개구를 생성함으로써 형성된다. 개구는 복합재에 대해 그 탄성 특성에 악영향을 별로 미치지 않으면서 소정 레벨의 질감, 부드러움, 촉감 및/또는 미적 매력을 제공하기에 충분한 크기이다. 본 발명에서 개구 형성은 필름 함유량, 핀 패턴, 필름 인장 및/또는 신장 정도, 온도 및 압력 조건 등과 같은 적층 공정의 특정 파라미터를 선택적으로 제어함으로써 이루어진다. 이와 관련하여, 본 발명의 다양한 실시예를 이제 보다 상세히 설명할 것이다.
I. 부직포 외장
전술했듯이, 본 발명의 부직포 외장은 일반적으로 경량이고 가로 방향("CD")으로 낮은 정도의 강도를 가지며, 이는 복합재의 가요성을 증가시키고 또한 그 제조에 있어서 상당한 비용 절감을 제공한다. 보다 구체적으로, 기본 중량은 약 45 g/㎡(평방미터당 그램) 이하에 달할 수 있고, 추가 실시예에서는 약 1 내지 약 30 g/㎡에 달할 수 있으며, 또 다른 실시예에서는 약 2 내지 약 20 g/㎡에 달할 수 있다. 마찬가지로, 부직포 외장은 약 350 gf/inch[grams-force per inch(폭)] 이하, 추가 실시예에서는 약 300 gf/inch 이하, 또 다른 실시예에서는 약 50 내지 약 300 gf/inch, 또 다른 실시예에서는 약 60 내지 약 250 gf/inch, 및 또 다른 실시예에서는 약 75 내지 약 200 gf/inch(폭)의 가로 방향 피크 하중을 가질 수 있다. 필요에 따라, 부직포 외장은 약 3000 gf/inch 이하, 추가 실시예에서는 약 2500 gf/inch 이하, 또 다른 실시예에서는 약 50 내지 약 2000 gf/inch, 및 또 다른 실시예에서는 약 100 내지 약 1500 gf/inch의 세로 방향 피크 하중과 같은 세로 방향("MD")으로의 낮은 강도를 가질 수도 있다.
스트립 인장 강도값은 실질적으로 ASTM 표준 D-5034에 따라 결정될 수 있다. 구체적으로, 샘플은 절단되거나, 또는 1인치(25.4mm)(폭)×6인치(152.4mm)(길이)의 크기 치수를 갖는다. 예를 들어 Eden Prairie, Minnesota 소재의 MTS Corp.에 의해 시판되는 Sintech Tensile Tester와 같은 일정-연신율 형태의 인장 테스터가 사용된다. 테스트된 값이 전체 스케일 부하의 10 내지 90% 범위 내에 들도록 적절한 로드 셀이 선택된다. 샘플은 1인치(25.4mm)×3인치(76mm) 치수의 앞뒷면을 갖는 그립 사이에 유지된다. 그립면은 고무처리되며, 그립의 긴 치수는 견인 방향에 수직하다. 그립 압력은 60 내지 80 psi의 압력으로 유지된다. 인장 테스트는 4인치 게이지 길이 및 40% 파단 감도와 더불어 20 inch/min의 비율로 이루어진다. 세 개의 샘플이 관심 방향을 따라서 테스트된다. 예를 들어, 최대 인장 강도("피크 부하") 및 피크 신장이 기록될 수 있다.
부직포 외장은 멜트블로잉, 스펀본딩, 카딩, 습식 레잉, 에어 레잉, 코폼 등과 같은 다양한 공지된 공정으로 형성될 수 있다. 특정한 일 실시예에서, 예를 들어, 부직포 외장은 약 15 마이크로미터 이하, 추가 실시예에서는 약 0.01 내지 약 10 마이크로미터, 또 다른 실시예에서는 약 0.1 내지 약 5 마이크로미터의 평균 크기를 갖는 "마이크로섬유"를 포함하는 멜트블로운 외장이다.
그것이 형성되는 방식에 관계없이, 부직포 외장은 통상 약 100℃ 내지 약 300℃, 추가 실시예에서는 약 120℃ 내지 약 250℃, 또 다른 실시예에서는 약 130℃ 내지 약 200℃와 같은 비교적 높은 Vicat 연화점(ASTM D-1525)을 갖는 중합체로 형성된다. 부직포 외장을 형성하는데 사용하기 위한 예시적인 고연화점 중합체의 예로는, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등과 같은 폴리올레핀; 폴리테트라플루오로에틸렌; 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등과 같은 폴리에스테르; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등과 같은 아크릴 수지; 예를 들어 나일론과 같은 폴리아미드; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 폴리우레탄; 폴리 유산; 그 공중합체; 그 혼합물 등이 포함될 수 있다. 중합체(들)는 또한 섬유, 용제의 잔량, 색소 또는 착색제 등에 소정의 특성을 부여하기 위해 가공 보조제 또는 처리 조성물과 같은 다른 첨가물을 함유할 수도 있음을 알아야 한다.
부직포 외장을 형성하기 위해 단일성분 및/또는 다성분 섬유가 사용될 수 있다. 단일성분 섬유는 일반적으로, 단일 압출기로부터 압출되는 중합체 또는 중합체 혼합물로 형성된다. 다성분 섬유는 일반적으로, 개별 압출기로부터 압출되는 둘 이상의 중합체(예를 들면, 이성분 섬유)로 형성된다. 중합체는 섬유의 단면을 가로질러 거의 일정하게 위치하는 개별 지역에 배치될 수 있다. 성분들은 쉬쓰-코어 구조, 나란한 구조, 해도(island-in-the-sea) 구조, 3도(three island) 구조, 과녁 구조 또는 당업계에 공지된 다양한 다른 구조와 같은 임의의 소정 구조로 배치될 수 있다. 다성분 섬유를 형성하기 위한 다양한 방법이, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Taniguchi 등의 미국 특허 제4,789,592호, Strack 등의 미국 특허 제5,336,552호, Kaneko 등의 미국 특허 제5,108,820호, Kruege 등의 미국 특허 제4,795,668호, Pike 등의 미국 특허 제5,382,400호, Strack 등의 미국 특허 제5,336,552호, 및 Marmon 등의 미국 특허 제6,200,669호에 기재되어 있다. 예를 들어, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Hogle 등의 미국 특허 제5,277,976호, Hills의 미국 특허 제5,162,074호, Hills의 미국 특허 제5,466,410호, Largman 등의 미국 특허 제5,069,970호 및 Largman 등의 미국 특허 제5,057,368호에 기재된 것과 같은 다양한 불규칙한 형상을 갖는 다성분 섬유도 형성될 수 있다.
부직포 외장을 형성하기 위해 사용되는 섬유의 소정 데니어는 소망 용도에 따라 달라질 수 있다. 통상적으로, 섬유는 약 6 미만, 추가 실시예에서는 약 3 미만, 그리고 또 다른 실시예에서는 약 0.5 내지 약 3의 필라멘트당 데니어(즉, 섬유 9000미터당 그램 질량에 해당하는 선밀도 단위)를 갖도록 형성된다.
요구되지는 않지만, 부직포 외장은 경우에 따라서 접착제와 같은 임의의 종래 기술을 사용하여 또는 자생적으로(예를 들면, 인가되는 외부 접착제 없이 섬유의 융착 및/또는 자기-접착에 의해) 접합될 수도 있다. 적합한 자생 접합 기술로는 초음파 접합, 써멀 본딩, 통기(through-air) 본딩, 캘린더 본딩 등이 포함될 수 있다. 요구되는 온도와 압력은 패턴 접합 영역, 중합체 특성, 섬유 특성 및 부직포 특성을 포함하지만 이것에 한정되지는 않는 여러 인자에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 외장은 그 양자가 통상 패턴화되지 않는, 즉 매끄러운 두 개의 롤 사이에 형성된 닙을 통과할 수 있다. 이런 식으로, 재료 상에는 작은 정도의 압력만이 인가되어 이들 재료를 함께 가볍게 접합한다. 이론에 의해 제한되려는 의도가 없이, 본 발명자는 이러한 가볍게 접합된 재료가 고도의 연신성을 유지할 수 있으며 따라서 결과적인 복합재의 탄성 및 연신성을 증가시킬 수 있을 것으로 믿는다. 예를 들어, 닙 압력은 약 0.1 내지 약 20, 추가 실시예에서는 약 1 내지 약 15, 또 다른 실시예에서는 약 2 내지 약 10의 직선인치당 파운드(pounds per linear inch)에 달할 수 있다. 하나 이상의 롤은 마찬가지로 약 15℃ 내지 약 60℃, 추가 실시예에서는 약 20℃ 내지 약 50℃, 또 다른 실시예에서는 약 25℃ 내지 약 40℃의 표면 온도를 가질 수 있다.
부직포 외장은 본 발명의 필름에 적층되기 전에 세로 방향 및/또는 가로 방향으로 신장될 수도 있다. 적합한 신장 기술은 네킹, 폭출(tentering), 홈 롤 스트레칭 등을 포함할 수 있다. 예를 들어, 외장은 Morman 등의 미국 특허 제5,336,545호, 제5,226,992호, 제4,981,747호 및 제4,965,122호뿐 아니라 Morman 등의 미국 특허출원 공개 제2004/0121687호에 기재된 바와 같이 네킹될 수 있다. 대안적으로, 부직포 외장은 필름에 적층되기 전에 적어도 한 방향으로 비교적 연신될 수 없는 상태로 유지될 수도 있다. 이러한 실시예에서, 부직포 외장은 경우에 따라서 필름에 적층된 후에 하나 이상의 방향으로 신장될 수도 있다. 외장은 또한 개구형성, 열처리 등과 같은 다른 공지된 처리 단계를 겪을 수도 있다.
Ⅱ. 탄성 필름
본 발명의 탄성 필름은 용융-처리 가능한, 즉 열가소성인 하나 이상의 엘라스토머성 중합체로 형성된다. 엘라스토머성 폴리에스테르, 엘라스토머성 폴리우레탄, 엘라스토머성 폴리아미드, 엘라스토머성 공중합체, 엘라스토머성 폴리올레핀 등과 같은 다양한 열가소성 엘라스토머성 중합체 중 임의의 것이 일반적으로 본 발명에 사용될 수 있다. 일 실시예에서는, 예를 들어, 모노알케닐 아렌 및 포화 공액 디엔의 블록을 함유하는 실질적으로 비정질의 블록 공중합체가 사용될 수 있다. 이러한 블록 공중합체는 그 탄성 및 점착성이 높고 이것이 부직포 외장에 대한 필름의 접합성을 향상시키기 때문에 본 발명에 있어서 특히 유용하다.
모노알케닐 아렌 블록(들)은 o-메틸 스티렌; p-메틸 스티렌; p-테르트-부틸 스티렌; 1,3 디메틸 스티렌 p-메틸 스티렌 등과 같은 스티렌과 그 유사체 및 동족체뿐 아니라, 비닐 나프탈렌; 비닐 안트리센 등과 같은 다른 모노알케닐 다환식 방향족 화합물을 포함할 수 있다. 바람직한 모노알케닐 아렌은 스티렌 및 p-메틸 스티렌이다. 공액 디엔 블록(들)은 공액 디엔 단량체의 단독중합체, 둘 이상의 공액 디엔의 공중합체, 및 하나 이상의 디엔과 블록이 주로 공액 디엔 유닛인 다른 단량체의 공중합체를 포함할 수 있다. 바람직하게, 공액 디엔은 1,3 부타디엔(부타디엔); 2-메틸-1,3 부타디엔; 이소프렌; 2,3 디메틸-1,3 부타디엔; 1,3 펜타데인(피페릴렌); 1,3 헥사디엔 등과 같이 4 내지 8개의 탄소 원자를 함유한다. 모노알케닐 아렌(예를 들면, 폴리스티렌) 블록의 양은 변경될 수 있지만, 통상적으로 공중합체의 약 8wt% 내지 약 55wt%, 추가 실시예에서는 약 10wt% 내지 약 35wt%, 또 다른 실시예에서는 약 25wt% 내지 약 35wt%를 구성한다. 적합한 블록 공중합체는 약 5,000 내지 약 35,000의 평균 분자량을 갖는 모노알케닐 아렌 말단블록 및 약 20,000 내지 약 170,000의 평균 분자량을 갖는 포화 공액 디엔 중간블록을 함유할 수 있다. 블록 공중합체의 전체 평균 분자량은 약 30,000 내지 약 250,000일 수 있다.
특히 적합한 열가소성 엘라스토머성 공중합체는 Houston, Texas 소재의 Kraton Polymers LLC로부터 상표명 KRATON®으로 시판된다. KRATON® 중합체는 스티렌-부타디엔, 스티렌-이소프렌, 스티렌-부타디엔-스티렌, 및 스티렌-이소프렌-스티렌과 같은 스티렌-디엔 블록 공중합체를 구비한다. KRATON® 중합체는 또한 스티렌-디엔 블록 공중합체의 선택적 수소화에 의해 형성되는 스티렌-올레핀 블록 공중합체를 구비한다. 이러한 스티렌-올레핀 블록 공중합체의 예로는 스티렌-(에틸렌-부틸렌), 스티렌-(에틸렌-프로필렌), 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌, 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌, 스티렌-(에틸렌-부틸렌)-스티렌-(에틸렌-부틸렌), 스티렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌-(에틸렌-프로필렌), 및 스티렌-에틸렌-(에틸렌-프로필렌)-스티렌이 포함된다. 이들 블록 공중합체는 직선형, 반경방향, 또는 별모양 분자 구조를 가질 수 있다. 특정 KRATON® 블록 공중합체로는 G 1652, G 1657, G 1730, MD6673, MD6973의 브랜드 명으로 판매되는 것이 포함된다. 다양한 적합한 스티렌계 블록 공중합체는 그 전체가 본 명세서에 원용되는 미국 특허 제4,663,220호, 제4,323,534호, 제4,834,738호, 제5,093,422호 및 제5,304,599호에 기재되어 있다. 다른 입수 가능한 블록 공중합체로는 일본 오카야마 소재의 Kuraray Company, Ltd.로부터 상표명 SEPTON®으로 시판되는 S-EP-S 엘라스토머성 공중합체가 포함된다. 또 다른 적합한 공중합체로는 Houston, Texas 소재의 Dexco Polymers로부터 상표명 VECTOR®로 시판되는 S-I-S 및 S-B-S 엘라스토머성 공중합체가 포함된다. 또 적합한 것은 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Taylor 등의 미국 특허 제5,332,613호에 기재된 것과 같은 A-B-A-B 테트라블록 공중합체로 조성된 중합체이다. 이러한 테트라블록 공중합체의 일 예는 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)("S-EP-S-EP") 블록 공중합체이다.
물론, 필름을 형성하기 위해 다른 열가소성 엘라스토머성 중합체가 단독으로 또는 블록 공중합체와 함께 사용될 수도 있다. 예를 들어, 실질적으로 규칙적인 구조를 갖거나 나타낼 수 있는 반결정성 폴리올레핀이 사용될 수도 있다. 예시적인 반결정성 폴리올레핀으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 및 그 혼합물과 공중합체가 포함된다. 하나의 특정한 실시예에서는, 에틸렌과 α-올레핀의 공중합사슬 C3-C20 α-올레핀 또는 C3-C12 α-올레핀과 같은 폴리에틸렌이 사용된다. 적합한 α-올레핀은 선형 또는 분지형일 수 있다(예를 들면, 하나 이상의 C1-C3 알킬 분지 또는 아릴기). 특정 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-치환 1-디센; 1-도데센; 및 스티렌이 포함된다. 특히 바람직한 α-올레핀은 1-부텐, 1-헥산 및 1-옥텐이다. 이러한 공중합체의 에틸렌 함량은 약 60몰% 내지 약 99몰%, 추가 실시예에서는 약 80몰% 내지 약 98.5몰%, 또 다른 실시예에서는 약 87몰% 내지 약 97.5몰%일 수 있다. α-올레핀 함량은 마찬가지로 약 1몰% 내지 약 40몰%, 추가 실시예에서는 약 1.5몰% 내지 약 15몰%, 또 다른 실시예에서는 약 2.5몰% 내지 약 13몰%일 수 있다.
특히 적합한 폴리에틸렌 공중합체는 "선형" 또는 "실질적으로 선형"인 것이다. "실질적으로 선형"이라는 용어는, 공단량체 통합에 기여할 수 있는 단쇄 분지에 추가적으로 에틸렌 중합체가 그 중합체 주쇄(backbone)에 장쇄 분지도 함유하는 것을 의미한다. "장쇄 분지(long chain branching)"는 적어도 6개의 탄소의 사슬 길이를 지칭한다. 각각의 장쇄 분지는 중합체 주쇄와 동일한 공단량체 분포를 가질 수 있으며, 그것이 부착되는 중합체 주쇄만큼 길 수 있다. 적합한 실질적으로 선형인 중합체는 1000개의 탄소당 0.01의 장쇄 분지 내지 1000개의 탄소당 1개의 장쇄 분지, 추가 실시예에서는 1000개의 탄소당 0.05개의 장쇄 분지 내지 1000개의 탄소당 1개의 장쇄 분지로 치환된다. "실질적으로 선형"이라는 용어와 대조적으로, "선형"이라는 용어는 중합체가 측정 가능한 또는 실증 가능한 장쇄 분지가 없음을 의미한다. 즉, 중합체는 평균적으로 1000개의 탄소당 0.01 미만의 장쇄 분지로 치환된다.
선형 에틸렌/α-올레핀 공중합체의 밀도는 α-올레핀의 길이와 양의 함수이다. 즉, α-올레핀의 길이가 클수록 및 α-올레핀의 존재량이 클수록, 공중합체의 밀도가 낮다. 반드시 요구되는 것은 아니지만, 선형 폴리에틸렌 "플라스토머"는, α-올레핀 단쇄 분지의 함량이 에틸렌 공중합체가 소성 및 엘라스토머성 특성을 나타내도록, 즉 "플라스토머"이도록 함유되는 점에서 특히 바람직하다. α-올레핀 공단량체와의 중합이 결정도 및 밀도를 감소시키기 때문에, 결과적인 플라스토머는 보통 폴리에틸렌 열가소성 중합체(예를 들면, LLDPE)의 밀도보다 낮지만, 엘라스토머성 중합체의 밀도에 접근 및/또는 중첩하는 밀도를 갖는다. 예를 들어, 폴리에틸렌 플라스토머의 밀도는 0.91 g/㎤ 이하, 추가 실시예에서는 0.85 내지 0.88 g/㎤, 또 다른 실시예에서는 0.85 g/㎤ 내지 0.87 g/㎤일 수 있다. 엘라스토머성 중합체와 유사한 밀도를 가짐에도 불구하고, 플라스토머는 일반적으로 고도의 결정도를 나타내고, 비교적 비점착성이며; 비접착성이고 상대적으로 자유 유동성인 펠릿으로 형성될 수도 있다.
본 발명에 사용하기에 적합한 폴리에틸렌은 Houston, Texas 소재의 ExxonMobil Chemical Company로부터 상표명 EXACT™로 시판되는 에틸렌-기초 공중합체 플라스토머이다. 다른 적합한 폴리에틸렌 플라스토머는 Midland, Michigan 소재의 Dow Chemical Company로부터 상표명 ENGAGE™ 및 AFFINITY™로 시판된다. 또 다른 적합한 에틸렌 중합체는 The Dow Chemical Company로부터 상표명 DOWLEX™(LLDPE) 및 ATTANE™(ULDPE)로 시판된다. 다른 적합한 에틸렌 중합체는 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Ewen 등의 미국 특허 제4,937,299호, Tsutsui 등의 미국 특허 제5,218,071호, Lai 등의 미국 특허 제5,272,236호 및 Lai 등의 미국 특허 제5,278,272호에 기재되어 있다.
물론, 본 발명은 결코 에틸렌 중합체의 사용에 한정되지 않는다. 예를 들어, 프로필렌 플라스토머도 필름에 사용하기에 적합할 수 있다. 적합한 플라스토머계 프로필렌 중합체의 예로는, 프로필렌의 공중합체 또는 3원공중합체를 포함할 수 있으며, 이는 에틸렌, 1-부텐, 2-부텐, 각종 펜텐 이성질체, 1-헥센, 1-옥텐, 1-노넨, 1-데센, 1-우니데센, 1-도데센, 4-메틸-1-펜텐, 4-메틸-1-헥센, 5-메틸-1-헥센, 비닐사이클로헥센, 스티렌 등과 같은, α-올레핀과 프로필렌의 공중합체(예를 들면, C3-C20)를 구비한다. 프로필렌 중합체의 공단량체 함량은 약 35wt% 이하, 추가 실시예에서는 약 1wt% 내지 약 20wt%, 또 다른 실시예에서는 약 2wt% 내지 약 10wt%일 수 있다. 적합하게, 폴리프로필렌(예를 들면, 프로필렌/α-올레핀 공중합체)의 밀도는 0.91 g/㎤ 이하, 추가 실시예에서는 0.85 내지 0.88 g/㎤, 또 다른 실시예에서는 0.85 g/㎤ 내지 0.87 g/㎤일 수 있다. 적합한 프로필렌 중합체는 Houston, Texas 소재의 ExxonMobil Chemical Co.로부터 상표명 VISTAMAXX™으로 시판되고; Mitsui Petrochemical Industries로부터 시판되는 TAFMER™; 및 Midland, Michigan 소재의 The Dow Chemical Company로부터 시판되는 VERSIFY™이다. 적합한 프로필렌 중합체의 다른 예는, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Datta 등의 미국 특허 제6,500,563호, Yang 등의 미국 특허 제5,539,056호, 및 Resconi 등의 미국 특허 제5,596,052호에 기재되어 있다.
다양한 공지된 기술 중 임의의 것은 일반적으로 반결정성 폴리올레핀을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 올레핀 중합체는 자유 라디칼 또는 배위 촉매(예를 들면, Ziegler-Natta)를 사용하여 형성될 수도 있다. 바람직하게, 올레핀 중합체는 메탈로센 촉매와 같은 단일-개소 배위 촉매로 형성된다. 이러한 촉매 시스템은, 공단량체가 분자쇄 내에 랜덤하게 분포되고 상이한 분자량 분율에 걸쳐서 균일하게 분포되는 에틸렌 공중합체를 생성한다. 메탈로센-촉매화 폴리올레핀은 예를 들어, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 McAlpin 등의 미국 특허 제5,571,619호, Davis 등의 미국 특허 제5,322,728호, Obijeski 등의 미국 특허 제5,472,775호, Lai 등의 미국 특허 제5,272,236호, 및 Wheat 등의 미국 특허 제6,090,325호에 기재되어 있다. 메탈로센 촉매의 예로는 비스(n-부틸사이클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(n-부틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(사이클로펜타디에닐)스칸듐 클로라이드, 비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(메틸사이클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(메틸사이클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 코발토센, 사이클로펜타디에닐티타늄 트리클로라이드, 페로센, 하프노센 디클로라이드, 이소프로필(사이클로펜타디에닐,-1-플로우레닐)지르코늄 디클로라이드, 몰리브도센 디클로라이드, 니켈로센, 니오보센 디클로라이드, 루테노센, 티타노센 디클로라이드, 지르코노센 클로라이드 수소화물, 지르코노센 디클로라이드 등이 포함된다. 메탈로센 촉매를 사용하여 제조된 중합체는 통상 좁은 분자량 범위를 갖는다. 예를 들어, 메탈로센-촉매화 중합체는 4 미만의 다분산 지수(Mw/Mn), 제어된 단쇄 분지 분포, 및 제어된 입체규칙도(isotacticity)를 가질 수 있다.
반결정성 폴리올레핀의 용융 유동 지수(MI)는 일반적으로 변경될 수 있지만, 통상적으로 약 0.1 g/10min 내지 약 100 g/10min, 추가 실시예에서는 약 0.5 g/10min 내지 약 30 g/10min, 및 또 다른 실시예에서는 약 1 내지 약 10 g/10min의 범위에 있으며, 이는 190℃에서 결정된다. 용융 유동 지수는, 190℃에서 10분 내에 5000그램의 힘을 받을 때 압출 유량계 오리피스(0.0825-인치 직경)를 통해서 강요될 수 있고, ASTM Test Method D1238-E에 의해 결정될 수 있는 중합체의 중량(그램)이다.
물론, 엘라스토머성 중합체 외에, 대체로 비탄성적인 열가소성 중합체도 복합재의 탄성에 악영향을 미치지 않는 한 사용될 수 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물은 다른 폴리올레핀(예를 들어, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 등)을 함유할 수도 있다. 일 실시예에서, 열가소성 조성물은 호모폴리프로필렌 또는 프로필렌의 공중합체와 같은 추가 프로필렌 중합체를 함유할 수 있다. 추가 프로필렌 중합체는 예를 들어, 실질적으로 입체규칙성 폴리프로필렌 단독중합체 또는 다른 단량체를 약 10wt% 이하 함유하는 공중합체, 즉 적어도 약 90wt% 프로필렌으로 형성될 수 있다. 이러한 폴리프로필렌은 그래프트, 랜덤 또는 블록 공중합체 형태로 존재할 수 있으며, 약 110℃ 이상, 추가 실시예에서는 약 115℃ 이상, 또 다른 실시예에서는 약 130℃ 이상의 명확한 융점을 갖는다는 점에서 주로 결정성일 수 있다. 이러한 추가 폴리프로필렌의 예는 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Datta 등의 미국 특허 제6,992,159호에 기재되어 있다.
본 발명의 탄성 필름은 당업계에 공지되어 있는 다른 성분을 함유할 수도 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 탄성 필름은 충전재를 함유한다. 충전재는, 필름 중합체 압출 혼합물에 추가될 수 있고, 압출된 필름과 화학적으로 간섭하지 않지만 필름 전체에 걸쳐서 균일하게 분산될 수 있는 미립자 또는 다른 형태의 재료이다. 충전재는 필름 불투명성 및/또는 통기성(즉, 기체-투과성 및 실질적으로 액체-불투과성) 향상을 포함하는 다양한 목적을 수행할 수 있다. 예를 들어, 충전된 필름은 신장에 의해 통기적이게 만들어질 수 있으며, 이는 중합체가 충전재로부터 파괴되게 하고 미공성 통로가 생성되게 한다. 통기성 미공성 탄성 필름은 예를 들어, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 McCormack 등의 미국 특허 제5,997,981호, 제6,015,764호 및 제6,111,163호, Morman 등의 미국 특허 제5,932,497호, Taylor 등의 미국 특허 제6,461,457호에 기재되어 있다. 적합한 충전재의 예로는 탄산 칼슘, 각종 클레이, 실리카, 알루미나, 탄산 바륨, 탄산 나트륨, 탄산 마그네슘, 활석, 황산 바륨, 황산 마그네슘, 황산 알루미늄, 이산화 티타늄, 제올라이트, 셀룰로스-타입 분말, 카올린, 미카, 탄소, 산화 칼슘, 산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 펄프 분말, 목재 분말, 셀룰로스 유도체, 키틴 및 키틴 유도체가 포함되지만 이것에 한정되지는 않는다. 특정 경우에, 필름의 충전재 함량은 필름의 약 25wt% 내지 약 75wt%, 추가 실시예에서는 약 30wt% 내지 약 70wt%, 또 다른 실시예에서는 약 40wt% 내지 약 60wt%에 달할 수 있다.
안정제, 가교결합 촉매, 프로-래드(pro-rad) 첨가물, 처리 안정제, 열 안정제, 광 안정제, 산화방지제, 열노화 안정제, 증백제, 블로킹 방지제, 접합제, 점착제, 점성 개량제 등과 같은 다른 첨가물도 필름에 포함될 수 있다. 적합한 점착제 수지의 예로는, 예를 들어 수소화 탄화수소 수지가 포함할 수 있다. 이러한 수소화 탄화수소 수지의 예는 REGALREZ™ 탄화수소 수지이며, 이는 Eastman Chemical로부터 입수 가능하다. 다른 점착제가 ExxonMobil로부터 상표명 ESCOREZ™으로 시판된다. 폴리에틸렌 왁스(예를 들면 Eastman Chemical로부터의 EPOLENE™ C-10)와 같은 점성 개량제도 사용될 수 있다. 예시적인 용융 안정제는 아인산염 안정제(예를 들면, Terrytown, New York 소재의 Ciba Specialty Chemicals로부터 시판되는 IRGAFOS 및 Dover, Ohio 소재의 Dover Chemical Corp.로부터 시판되는 DOVERPHOS)이다. 또한, 예시적인 열 안정제 및 광 안정제는 힌더드 아민 안정제(예를 들면, Ciba Specialty Chemicals로부터 시판되는 CHIMASSORB)이다. 추가로, 필름 생산에 있어서 산화방지제로서 힌더드 페놀이 통상 사용된다. 일부 적합한 힌더드 페놀에는 Ciba Specialty Chemicals로부터 상표명 "Irganox®"로 시판되는 것, 예를 들면 Irganox® 1076, 1010 또는 E 201이 포함된다. 또한, 추가 재료(예를 들면, 부직 웹)에 대한 필름의 접합을 촉진하기 위해 접합제가 필름에 추가될 수도 있다. 통상적으로, 이러한 첨가제(예를 들면, 점착제, 산화방지제, 안정제 등)는 각각, 필름의 약 0.001wt% 내지 약 25wt%, 추가 실시예에서는 약 0.005wt% 내지 약 20wt%, 또 다른 실시예에서는 0.01wt% 내지 약 15wt%의 양으로 존재한다.
본 발명의 탄성 필름은 단일층 또는 다층 구조일 수 있다. 다층 필름은 공압출 또는 임의의 다른 종래 층형성 기술에 의해 제조될 수 있다. 사용될 때, 다층 필름은 통상 적어도 하나의 열가소성 층과 적어도 하나의 탄성 층을 포함한다. 열가소성 층은 결과적인 복합재에 강도와 완전성을 제공하기 위해 사용될 수 있는 반면에, 탄성 층은 부직포 외장에 접착되기 위한 충분한 점착성 및 탄성을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명의 하나의 특정 실시예에서, 필름은 적어도 두 개의 탄성 층 사이에 배치되는 적어도 하나의 열가소성 층을 구비한다. 이런 식으로, 열가소성 층은 부직포 외장과 실질적으로 접촉하지 않으며, 따라서 적층 도중에 실질적인 손상을 피할 수 있다. 이러한 실시예에서는, 필름에 소정 정도의 탄성을 제공하기 위해 하나 이상의 탄성 층이 전술한 것과 같은 엘라스토머성 조성물로 형성된다. 필름에 소정의 탄성 특성을 부여하기 위해, 엘라스토머성 중합체는 통상, 탄성 층(들)을 형성하기 위해 사용되는 엘라스토머성 조성물의 중합체 함량의 약 55wt% 이상, 추가 실시예에서는 약 60wt% 이상, 또 다른 실시예에서는 약 65wt% 내지 100wt%를 구성한다. 사실, 특정 실시예에서, 탄성 층(들)은 일반적으로 비탄성적인 중합체가 없을 수 있다. 예를 들어, 이러한 비탄성 중합체는 엘라스토머성 조성물의 중합체 함량의 약 15wt% 이하, 추가 실시예에서는 약 10wt% 이하, 또 다른 실시예에서는 약 5wt% 이하를 구성할 수 있다.
열가소성 층(들)은 어느 정도의 탄성을 가질 수 있지만, 이러한 층은 일반적으로 필름의 강도가 충분히 향상되도록 보장하기 위해 탄성 층(들)보다 덜 탄성적인 열가소성 조성물로 형성된다. 예를 들어, 하나 이상의 탄성 층은 주로 실질적으로 비정질인 엘라스토머성 중합체(예를 들면, 스티렌-올레핀 공중합체)로 형성될 수 있으며, 하나 이상의 열가소성 층은 앞서 상세히 기술된 폴리올레핀 플라스토머(예를 들면, 단일-개소 촉매화 에틸렌 또는 프로필렌 공중합체)로 형성될 수 있다. 이러한 폴리올레핀은 약간의 탄성을 갖지만, 일반적으로 실질적으로 비정질인 엘라스토머성 중합체보다 덜 탄성적이다. 물론, 열가소성 층(들)은 일반적으로 비탄성 중합체를 함유할 수 있는바, 예를 들어 폴리에틸렌[저밀도 폴리에틸렌("LDPE"), Ziegler-Natta 촉매화 선형 저밀도 폴리에틸렌("LLDPE") 등], 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등과 같은 종래의 폴리올레핀; 폴리테트라플루오로에틸렌; 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등과 같은 폴리에스테르; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등과 같은 아크릴 수지; 예를 들어 나일론과 같은 폴리아미드; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 폴리우레탄; 폴리 유산; 그 공중합체 및 혼합물 등을 포함할 수 있다. 특정 실시예에서는, 폴리올레핀(예를 들어, 종래 및/또는 플라스토머)이 사용되고, 이는 열가소성 층(들)을 형성하기 위해 사용되는 열가소성 조성물의 중합체 함량의 약 55wt% 이상, 추가 실시예에서는 약 60wt% 이상, 또 다른 실시예에서는 약 65wt% 내지 100wt%를 구성한다.
열가소성 층 및 탄성 층의 두께는 일반적으로 필름 탄성과 강도 사이에 적절한 밸런스를 달성하도록 선택된다. 예를 들어, 탄성 층의 두께는 통상 약 20 내지 약 200 마이크로미터, 추가 실시예에서는 약 25 내지 약 175 마이크로미터, 또 다른 실시예에서는 약 30 내지 약 150 마이크로미터이다. 탄성 층(들)은 또한 필름의 전체 두께의 약 70% 내지 약 99.5%를 구성할 수 있고, 추가 실시예에서 필름의 전체 두께의 약 80% 내지 약 99%를 구성할 수 있다. 한편, 열가소성 층(들)의 두께는 통상 약 0.5 내지 약 20 마이크로미터, 추가 실시예에서는 약 1 내지 약 15 마이크로미터, 또 다른 실시예에서는 약 2 내지 약 12 마이크로미터이다. 열가소성 층(들)은 또한 필름의 전체 두께의 약 0.5% 내지 약 30%를 구성할 수 있고, 추가 실시예에서 필름의 전체 두께의 약 1% 내지 약 20%를 구성할 수 있다. 필름은 또한 약 20 내지 약 250 마이크로미터, 추가 실시예에서는 약 25 내지 약 225 마이크로미터, 또 다른 실시예에서는 약 30 내지 약 200 마이크로미터의 전체 두께를 가질 수 있다.
특정 필름 함량에 관계없이, 필름 및/또는 필름 형성에 사용되는 재료는 하나 이상의 추가 처리 단계를 겪을 수도 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 필름에 사용되는 엘라스토머성 중합체는 부직포 외장에 대한 적층 이전, 이후, 및/또는 도중에 가교결합되어 필름에 개선된 탄성 특징을 제공한다. 가교결합은 중합체를 자외선, 전자빔 조사선, 자연 및 인공 방사성 동위체(예를 들면, 알파선, 베타선, 감마선), x선, 중성자 빔, 정전하 빔, 레이저 빔 등과 같은 전자기 방사선에 노출시킴으로써 유도될 수 있다. 전자기 방사선의 파장("λ")은 약 1000 나노미터 이하, 추가 실시예에서는 약 100 나노미터 이하, 또 다른 실시예에서는 약 1 나노미터 이하일 수 있다. 전자빔 조사선은 예를 들어, 통상 약 1 나노미터 이하의 파장을 갖는다. 사용되는 전체 선량(단수 또는 복수 단계에서의)은 마찬가지로 약 1 메가래드(Mrad) 내지 약 30 Mrad, 추가 실시예에서는 약 3 Mrad 내지 약 25 Mrad, 또 다른 실시예에서는 약 5 내지 약 15 Mrad에 달할 수 있다. 추가로, 에너지 레벨은 약 0.05 메가전자볼트(MeV) 내지 약 600 MeV에 달할 수 있다. 가교결합 시에는, 재료에 세로 방향, 가로 방향 또는 양 방향으로 추가 탄성을 제공하는 3차원 가교결합된 네트워크가 형성될 수 있다.
Ⅲ. 기타 외장
필요할 경우, 본 발명의 복합재는 부직 웹 재료, 필름, 발포체 등과 같은 당업계에 공지된 기타 외장을 구비할 수도 있다. 예를 들어, 상기 복합재는 멜트블로운 웹, 스펀본드 웹, 본디드 카디드 웹, 습식레이드 웹, 에어레이드 웹, 코폼 웹 등과 같은 추가 부직포 외장뿐 아니라 이들의 조합을 구비할 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 추가 외장은 본디드 카디드 외장일 수 있다. 본디드 카딩 외장에는 스테이플 섬유, 연속 섬유 등과 같은 임의의 소정 길이의 섬유가 사용될 수 있다. 예를 들어, 약 1 내지 약 150 밀리미터, 추가 실시예에서는 약 5 내지 약 50 밀리미터, 또 다른 실시예에서는 약 10 내지 약 40 밀리미터, 또 다른 실시예에서는 약 10 내지 약 25 밀리미터 범위의 섬유 길이를 갖는 스테이플 섬유가 사용될 수 있다. 이러한 섬유는 섬유 뭉치를 섬유를 분리시키는 피커 내에 배치함으로써 카디드 웹으로 형성될 수 있다. 다음으로, 섬유는 코밍(combing) 또는 카딩 유닛을 통과하며, 이 유닛은 추가로 섬유를 파괴하고 세로 방향으로 정렬시켜 세로-방향으로 배향되는 섬유상 부직 웹을 형성한다. 카디드 웹은 이후 전술한 것과 같은 방식으로 가볍게 접합될 수 있다.
요구되지는 않지만, 추가 외장은 또한 가벼울 수 있으며 강도가 낮을 수 있다. 예를 들어, 외장의 기본 중량은 약 1 내지 약 45 g/㎡, 추가 실시예에서는 약 2 내지 약 30 g/㎡, 또 다른 실시예에서는 약 3 내지 약 20 g/㎡에 달할 수 있다. 외장은 또한 약 350 gf/inch(폭) 이하, 추가 실시예에서는 약 300 gf/inch 이하, 또 다른 실시예에서는 약 50 내지 약 300 gf/inch, 또 다른 실시예에서는 약 60 내지 약 250 gf/inch, 및 또 다른 실시예에서는 약 75 내지 약 200 gf/inch의 가로 방향("CD") 피크 하중을 가질 수 있다. 필요에 따라, 부직포 외장은 약 3000 gf/inch(폭) 이하, 추가 실시예에서는 약 2500 gf/inch 이하, 또 다른 실시예에서는 약 50 내지 약 2000 gf/inch, 및 또 다른 실시예에서는 약 100 내지 약 1500 gf/inch의 세로 방향 피크 하중과 같은 세로 방향("MD")으로의 낮은 강도를 가질 수도 있다.
전술했듯이, 추가 부직포 외장은 또한 본 발명의 필름에 대한 적층 이전에 세로 방향 및/또는 가로 방향으로 신장될 수 있을 뿐 아니라, 개구형성, 열처리 등과 같은 다른 공지된 처리 단계를 겪을 수 있다.
Ⅳ. 적층 기술
결과적인 복합재의 내구성 및 안정성을 향상시키기 위해, 필름은 통상 엘라스토머성 조성물을 부직포 외장의 표면 상에 직접 압출함으로써 외장에 적층된다. 이는 엘라스토머성 조성물과 부직포 외장의 섬유 사이에 향상된 접촉 정도를 허용하며, 이는 추가로 엘라스토머성 조성물에 대한 멜트블로운 섬유의 접합 능력을 증가시킨다. 이런 식으로, 저강도 부직포 외장을 손상시킬 수 있는, 종래의 캘린더 본딩 공정에 사용되는 열 및 압력의 상당량의 인가를 요구하지 않고서, 충분한 정도의 접합이 달성된다. 필요할 경우, 접착제, 흡인력 등과 같은 다양한 기술의 사용을 통해서 적층이 촉진될 수 있다. 일 실시예에서, 예를 들어, 필름은 흡인력에 의한 적층 도중에 외장을 향해서 가압된다.
사용되는 적층 기술에 관계없이, 적절한 접합 온도의 선택은, 필름의 엘라스토머성 중합체가 유동하여 부직포 외장에 융합될 수 있고 그로 인해 통합 부직포 복합재를 형성할 수 있도록 필름의 엘라스토머성 중합체(들)를 용융 및/또는 연화시키는데 도움이 될 것이다. 추가로, 엘라스토머성 중합체(들)는 접합 개소에서 섬유에 물리적으로 봉입 또는 접착될 수 있기 때문에, 부직포 외장을 형성하기 위해 사용되는 중합체(들)의 실질적인 연화를 요구하지 않으면서 적절한 본드 형성이 달성될 수 있다. 물론, 부직포 외장의 온도는 특정 실시예에서 그 연화점 이상일 수 있음을 알아야 한다. 필름과 부직포 외장 사이에서 소정 정도의 본드 형성을 달성하기 위해, 엘라스토머성 조성물이 압출되는 온도는 통상 약 50℃ 내지 약 300℃이고, 추가 실시예에서 약 60℃ 내지 약 275℃이며, 또 다른 실시예에서 약 70℃ 내지 약 260℃이다.
이제 본 발명의 적층 기술의 다양한 실시예를 더 상세히 설명할 것이다. 도 1을 참조하면, 예를 들어, 탄성 필름과 멜트블로운 외장으로 복합재를 형성하기 위한 방법의 일 실시예가 도시되어 있다. 이 실시예에서는, 원료(예를 들면, 폴리프로필렌)를 호퍼(6)로부터 압출기(8)에 공급하고, 이후 압출된 조성물을 멜트블로운 다이(9)에 공급함으로써 멜트블로운 외장(30)이 인-라인 형성된다. 중합체가 오리피스(도시되지 않음)에서 다이(9)를 빠져나감에 따라, 고압 유체(예를 들면, 가열된 공기)는 중합체 스트림을 감쇠시켜 마이크로섬유(11)로 확산시키며, 마이크로섬유는 롤(70)의 표면 상에 랜덤하게 증착되어 멜트블로운 외장(30)을 형성한다. 멜트블로운 외장(30)은 또한 개별 유공성(foraminous) 표면(예를 들어, 와이어, 벨트, 직물 등) 상에 형성될 수 있으며, 이는 이후 롤(70) 위를 가로지르는 것을 알아야 한다. 추가로, 멜트블로운 외장(30)은 인-라인 형성되는 대신에 간단히 공급 롤로부터 풀려날 수도 있음을 알아야 한다.
도 1에 도시된 실시예에서는, 단일의 열가소성 층(23) 및 단일의 탄성 층(21)을 포함하는 탄성 필름도 형성된다. 보다 구체적으로, 탄성 층(21)의 원료는 압출기(14)의 호퍼(12)에 추가될 수 있으며 열가소성 층(23)의 원료는 압출기(24)의 호퍼(22)에 추가될 수 있다. 재료는 압출기(14, 24) 내에서 상승된 온도에서 분산식으로 혼합 및 복합된다. 압출기(14) 내에서, 예를 들어, 엘라스토머성 조성물의 용융 혼합은 약 50℃ 내지 약 300℃, 추가 실시예에서 약 60℃ 내지 약 275℃, 또 다른 실시예에서 약 70℃ 내지 약 260℃의 온도에서 이루어질 수 있다. 열가소성 조성물의 용융 혼합은 엘라스토머성 조성물에 사용되는 온도와 같거나, 낮거나 높은 온도에서 압출기(24) 내에서 이루어질 수도 있다. 예를 들어, 열가소성 조성물의 용융 혼합은 일부 예에서 약 50℃ 내지 약 250℃, 추가 실시예에서 약 60℃ 내지 약 225℃, 또 다른 실시예에서 약 70℃ 내지 약 200℃의 온도에서 일어날 수 있다. 용융 혼합 중의 겉보기 전단 속도는 약 100 sec-1 내지 약 10,000 sec-1, 추가 실시예에서 약 500 sec-1 내지 약 5000 sec-1, 또 다른 실시예에서 약 800 sec-1 내지 약 1200 sec-1에 달할 수 있다. 겉보기 전단 속도는 4Q/πR3이며, 여기에서 Q는 중합체 멜트의 체적 유량("㎥/s")이고 R은 용융 중합체가 통과 유동하는 모세관(예를 들면, 압출기 다이)의 반경("m")이다.
복합 재료로부터 필름을 형성하기 위해 캐스팅, 플랫 다이 압출 등을 포함하는 임의의 공지된 기술이 사용될 수 있다. 도 1의 특정 실시예에서, 예를 들어, 탄성 층 및 열가소성 층은, 당업계에 공지되어 있듯이 롤(70) 상에 배치되는 멜트블로운 외장(30) 상에 "캐스트"된다. 캐스트 필름(40)은 이렇게 탄성 층(21)이 외장(30)에 바로 인접하여 배치되도록 외장(30) 상에 형성된다. 필름(40)과 외장(30) 사이의 접합을 향상시키기 위해, 필름(40)을 멜트블로운 외장(30)의 상면에 대해 가압하기 위한 흡인력이 인가될 수 있다. 이는 다양한 방식(예를 들면, 진공 슬롯, 슈, 롤 등)으로 복합재-형성 공정 내내 다양한 위치에서 달성될 수 있다. 도 1에 도시된 실시예에서, 예를 들어, 필름(40)이 캐스팅되는 롤(70)은 소정 흡인력을 인가할 수 있는 진공 롤이다. 흡인력의 양은 저강도 외장의 완전성을 크게 저해하지 않으면서 접합을 향상시키기 위해 선택적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 흡인력을 인가하기 위해 약 0.25 kPa 이상, 추가 실시예에서 약 0.3 내지 약 5 kPa, 또 다른 실시예에서 약 0.5 내지 약 2 kPa인 공기 진공 압력이 사용될 수 있다. 이러한 진공-보조 적층은 부직포 외장의 완전성을 약화시킬 수 있는, 캘린더 적층 방법에서 보통 사용되는 상당한 양의 열과 압력을 요하지 않고서 강한 복합재의 형성을 가능하게 한다. 사실, 그 위에 필름(40)이 형성되는 롤(70)은 필요할 경우 대기 온도로 유지될 수도 있다.
반드시 요구되는 것은 아니지만, 탄성 필름(40)에는 제2 외장(31)이 적층될 수도 있다. 제2 외장(31)은 공급 롤[예를 들면, 롤(62)]로부터 기원하거나 인-라인 형성될 수 있다. 제2 외장(31)은 부직포 외장뿐 아니라, 다른 형태의 부직 웹 재료, 필름, 발포체 등일 수 있다. 적층 시에, 탄성 필름(40)은 다수의 개별 접합 개소에서 외장(30, 31)에 멜트 융합되어 복합재(80)를 형성한다. 즉, 필름(40)의 엘라스토머성 중합체(들)는 재료(30, 31)의 섬유를 물리적으로 봉입할 수 있도록 연화 및/또는 용융된다. 탄성 필름(40)은 적층 시에 섬유에 접착되도록 특정 점도를 가질 수도 있다. 필요할 경우, 접합은 외장(30, 31)의 중합체(들)를 실질적으로 연화시키기에 불충분한 온도에서 이루어질 수도 있으며 따라서 상기 중합체는 상호 실질적으로 멜트 융합되지 않는다. 이런 식으로, 결과적인 복합재(80)는 부직포 외장의 물리적 특성(예를 들면, 액체 투과성, 유연성, 벌크 및 촉감)을 잘 유지할 수 있다.
V. 개구형성 기술
필름-부직포 적층체에 개구를 형성하기 위해, 본 발명에서 개구형성은 일반적으로 필름/부직포 적층체를 적어도 하나의 패턴화 롤에 의해 형성된 닙을 통해서 이동시킴으로써 달성된다. 패턴화 롤은 필름-부직포 적층체에 개구를 형성하기 위해 다수의 융기 요소를 포함한다. 융기 요소의 크기는 구체적으로 필름-부직포 적층체의 두께를 통해서 연장되는 개구의 형성을 촉진하도록 맞춤화될 수 있다. 예를 들어, 융기 요소는 통상 비교적 큰 길이 치수를 갖도록 선택된다. 융기 요소의 길이 치수는 약 300 내지 5000 마이크로미터, 추가 실시예에서는 약 500 내지 4000 마이크로미터, 또 다른 실시예에서는 약 1000 내지 약 2000 마이크로미터일 수 있다. 융기 요소의 폭 치수는 마찬가지로 약 20 내지 약 500 마이크로미터, 추가 실시예에서는 약 40 내지 약 200 마이크로미터, 또 다른 실시예에서는 약 50 내지 약 150 마이크로미터에 달할 수 있다. 또한, "요소 종횡비"(요소의 길이 대 그 폭의 비율)는 약 2 내지 약 100, 추가 실시예에서는 약 4 내지 약 50, 또 다른 실시예에서는 약 5 내지 약 20에 달할 수 있다.
융기 요소의 크기 외에, 전체 요소 패턴도 소정 개구 형성을 달성하도록 선택적으로 제어될 수 있다. 일 실시예에서는, 예를 들어, 하나 이상의 융기 요소의 종축(요소의 중심선을 따라서 최장 치수)이 필름-부직포 적층체의 세로 방향("MD")에 대해 경사지는 패턴이 선택된다. 예를 들어, 하나 이상의 융기 요소는 필름-부직포 적층체의 세로 방향에 대해 약 30°내지 약 150°, 추가 실시예에서는 약 45°내지 약 135°, 또 다른 실시예에서는 약 60°내지 약 120°로 배향될 수 있다. 이런 식으로, 융기 요소는 필름-부직포 적층체가 이동하는 방향에 거의 수직한 방향으로 필름-부직포 적층체에 비교적 큰 표면을 제공할 것이다. 이는 필름-부직포 적층체에 전단 응력이 부여되는 면적을 증가시키며, 이는 개구 형성을 촉진시킨다.
융기 요소의 패턴은 일반적으로, 필름-부직포 적층체가 약 50%(종래의 광학 현미경적 방법에 의해 결정) 미만, 추가 실시예에서는 약 30% 미만의 전체 개구형성된 영역 및/또는 엠보싱된 영역을 갖도록 선택된다. 패턴의 밀도는 또한, 통상적으로 융기 요소(개구)가 평방인치당 약 10개 이상이고, 추가 실시예에서는 평방인치당 약 20개 내지 약 500개이다. 융기 요소의 하나의 적합한 패턴은 "S-직물" 패턴으로 알려져 있으며, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 McCormack 등의 미국 특허 제5,964,742호에 기재되어 있다. S-직물 패턴은 통상 융기 요소가 평방인치당 약 50개 내지 약 500개, 추가 실시예에서는 융기 요소가 평방인치당 약 75개 내지 약 150개 존재하는 융기 요소 밀도를 갖는다. 적합한 "S-직물" 패턴의 일 예가 도 2에 도시되어 있으며, 이는 길이 치수 "L"과 폭 치수 "W"를 갖는 S형 융기 요소(88)를 도시한다. 다른 적합한 요소 패턴이 "리브-편물" 패턴으로서 알려져 있으며, 이는 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Levy 등의 미국 특허 제5,620,779호에 기재되어 있다. 리브-편물 패턴은 통상 융기 요소가 평방인치당 약 150개 내지 약 400개, 추가 실시예에서는 융기 요소가 평방인치당 약 200개 내지 약 300개 존재하는 융기 요소 밀도를 갖는다. 적합한 "리브-편물" 패턴의 일 예가 도 3에 도시되어 있으며, 이는 제1 융기 요소(89)와 제2 융기 요소(91)를 도시하고, 제2 융기 요소는 제1 융기 요소와 다른 방향으로 배향된다. 또 다른 적합한 패턴은 "와이어 직물" 패턴이며, 이는 융기 요소가 평방인치당 약 200개 내지 약 500개, 추가 실시예에서는 융기 요소가 평방인치당 약 250개 내지 약 350개 존재하는 융기 요소 밀도를 갖는다. 적합한 "와이어-직물" 패턴의 일 예가 도 4에 도시되어 있으며, 이는 제1 융기 요소(93)와 제2 융기 요소(95)를 도시하고, 제2 융기 요소는 제1 융기 요소와 다른 방향으로 배향된다. 다른 적합한 요소 패턴은, 핀이 평방인치당 53개 존재하는 핀 밀도를 가지며 롤 표면 상의 면적의 대략 8.1퍼센트를 커버하는 다이아몬드 형상의 핀을 가질 수 있다. 또 다른 적합한 요소 패턴은, 요소가 평방인치당 32개 존재하는 밀도를 가지며 롤 표면 상의 면적의 대략 9.8퍼센트를 커버하는 라운드 요소를 가질 수 있다. 본 발명에 사용될 수 있는 다른 접합 패턴은, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Hansen 등의 미국 특허 제3,855,046호, Havnes 등의 미국 특허 제5,962,112호, Savovitz 등의 미국 특허 제6,093,665호, Edwards 등의 미국 특허 제D375,844호, Romano 등의 미국 특허 제D428,267호, 및 Brown의 미국 특허 제D390,708호에 기재되어 있다.
적절한 개구형성/엠보싱 온도(예를 들면, 가열된 롤의 온도)의 선택은 융기 요소에 인접한 구역에서 필름-부직포 적층체의 중합체 조성물을 용융 및/또는 연화시키는데 도움이 될 것이다. 연화된 구역은 이후 유동할 수 있으며 예를 들어 융기 요소에 의해 가해지는 압력에 의해 닙핑 중에 변위될 수 있다. 필름/부직포 적층체의 변위된 부분은 개구를 생성한다.
개구 형성을 달성하기 위해, 롤 온도와 닙 압력이 선택적으로 제어될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 롤은 약 50℃ 내지 약 160℃, 추가 실시예에서는 약 60℃ 내지 약 140℃, 또 다른 실시예에서는 약 70℃ 내지 약 120℃의 표면 온도로 가열될 수 있다. 마찬가지로, 롤에 의해 필름-부직포 적층체 상에 가해지는 압력은 약 75 내지 약 600 lb/직선인치, 추가 실시예에서는 약 100 내지 약 400 lb/직선인치, 또 다른 실시예에서는 약 120 내지 약 200 lb/직선인치에 달할 수 있다. 물론, 재료의 체류 시간은 사용되는 특정 온도 및 압력에 영향을 미칠 수 있다.
언급했듯이, 개구 형성에 영향을 미치는 다른 인자는 닙핑 중의 필름-부직포 적층체에서의 장력 정도이다. 필름-부직포 적층체 장력의 증가는, 예를 들어, 통상 개구 크기의 증가에 상관된다. 물론, 너무 높은 필름-부직포 적층체는 필름-부직포 적층체의 완전성에 악영향을 미칠 수 있다. 따라서, 본 발명의 일부 실시예에서는, 필름-부직포 적층체에서 소정 정도의 장력을 달성하기 위해 약 1.5 이상, 추가 실시예에서는 약 2.5 내지 약 7.0, 또 다른 실시예에서는 약 3.0 내지 약 5.5의 신장율이 사용될 수 있다. 세로 방향으로의 신장율은 필름-부직포 적층체의 최종 길이를 그 원래 길이로 나눔으로써 결정될 수 있다. 세로 방향 신장율은 또한, 닙핑 중의 필름-부직포 적층체의 선속도(예를 들면, 닙 롤의 속도)를 필름-부직포 적층체가 형성되거나 풀려나는 선속도(예를 들어, 캐스팅 롤 또는 블로운 닙 롤의 속도)로 나눔으로써 결정될 수 있는 연신율과 대략 동일할 수 있다. 대안적으로, 필름-부직포 적층체는 예를 들어 폭출 프레임을 사용하여 적층체를 가로 방향으로 신장하는 등에 의해 가로 방향으로 인장/신장될 수도 있다. 이러한 폭출 프레임은 당업계에 주지되어 있으며, 예를 들어 Morman 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0121687호에 기재되어 있다.
필름-부직포 적층체는, 시트가 세로 방향으로 소정의 신장율로 신장되도록 상이한 회전 속도로 회전하는 롤에 의해 (닙핑 이전에) "예비-신장"될 수 있다. 이 단일축 방향으로 신장되는 필름-부직포 적층체는 또한 "이축 신장된" 필름-부직포 적층체를 형성하도록 가로 방향으로 배향될 수도 있다. "예비-신장" 작업 중의 배향 온도 프로파일은 일반적으로 필름 내의 하나 이상의 중합체의 융점 아래에 있지만, 필름-부직포 적층체가 연신 또는 신장될 수 있게 하기에 충분히 높다. 예를 들어, 필름-부직포 적층체는 약 15℃ 내지 약 50℃, 추가 실시예에서는 약 25℃ 내지 약 40℃, 또 다른 실시예에서는 약 30℃ 내지 약 40℃의 온도에서 신장될 수 있다. 전술한 방식으로 "예비-신장"될 때, 적층 도중의 신장 정도는 소정의 장력 정도로 증가, 유지되거나 약간 감소(수축)될 수 있다.
닙핑 시에, 필름-부직포 적층체는 개구 형성된다. 결과적인 개구의 크기 및/또는 패턴은 일반적으로 융기 요소의 크기 및/또는 패턴에 일치한다. 즉, 개구는 전술한 길이, 폭, 종횡비 및 배향을 가질 수 있다. 예를 들어, 개구의 길이 치수는 약 200 내지 약 5000 마이크로미터, 추가 실시예에서는 약 350 내지 약 4000 마이크로미터, 또 다른 실시예에서는 약 500 내지 약 2500 마이크로미터일 수 있다. 개구의 폭 치수는 마찬가지로, 약 20 내지 약 500 마이크로미터, 추가 실시예에서는 약 40 내지 약 200 마이크로미터, 또 다른 실시예에서는 약 50 내지 약 150 마이크로미터에 달할 수 있다. 또한, "종횡비"(개구의 길이대 그 폭의 비율)는 약 2 내지 약 100, 추가 실시예에서는 약 4 내지 약 50, 또 다른 실시예에서는 약 5 내지 약 20에 달할 수 있다. 마찬가지로, 하나 이상의 개구의 종축(개구의 중심선을 따르는 최장 치수)은 필름-부직포 적층체의 세로 방향에 대해 예를 들어 약 30°내지 약 150°, 추가 실시예에서는 약 45°내지 약 135°, 또 다른 실시예에서는 약 60°내지 약 120°로 경사질 수 있다. 도 8 내지 도 11을 참조하면, 필름 내의 개구(300)는 패턴화 롤의 융기 요소(핀)에 의해 형성된 개구 둘레(302)에 의해 형성된다. 바람직하게, 개구 둘레(302)는 개구(300) 내로 적어도 부분적으로 연장되는 개구 플랩(304)을 형성한다. 일부 실시예에서, 개구 플랩(304)은 개구(300)를 가로지르는 거리의 약 25%까지, 추가 실시예에서는 개구를 가로지르는 거리의 약 50%까지, 또 다른 실시예에서는 개구를 가로지르는 거리의 약 75%까지 연장될 수 있다. 일부 실시예에서, 개구(300)는 와권(curled) 플랩(304)을 형성한다. 다른 실시예에서, 개구 플랩(304)은 도 11에 도시하듯이 개구(300)로부터 와권되어 나갈 수도 있다. 추가 실시예에서, 개구 플랩(304)은 도 11에 추가로 도시하듯이 그 자체 상으로 복귀 와권될 수도 있다.
도 1을 여전히 참조하면, 필름-부직포 적층체(80)는 필름-부직포 적층체에 개구를 생성하기 위해 롤(90) 사이에 형성된 닙으로 향한다. 롤(90)의 하나 또는 양자는 다수의 융기 요소를 포함할 수 있으며, 전술했듯이 가열될 수 있다. 닙핑 시에, 필름-부직포 적층체에는 개구가 생성된다. 결과적인 개구형성된 필름-부직포 적층체(32)는 이후 권취 롤(95) 상에 권선되어 보관될 수 있다.
결과적인 개구형성된 필름-부직포 적층체(32)는 이후 권취 롤(60) 상에 권선되어 보관될 수 있다. 경우에 따라, 복합재(32)는 예를 들어 개구형성 롤(90)의 하나 이상의 속도와 동일한 선속도를 롤(95)에 대해 사용하는 등에 의해 인장 하에 유지된다. 보다 바람직하게, 그러나, 복합재(32)는 권취 롤(95) 상에 권선되기 전에 약간 수축될 수 있다. 이는 롤(95)에 대해 더 느린 선속도를 사용함으로써 달성될 수 있다. 필름-부직포 적층체(80)가 개구형성 이전에 인장되기 때문에, 이 적층체는 그 원래 세로 방향 길이를 향해서 수축될 것이고 세로 방향으로 짧아질 것이다. 결과적인 개구형성된 필름-부직포 적층체(32)는 따라서, 필름-부직포 적층체가 신장된 후 수축되는 정도로 연신 가능하게 되고 세로 방향으로 탄성적이 된다.
도 1에는 도시되지 않았지만, 슬릿형성, 처리, 프린팅 그래픽 등과 같은 당업계에 공지된 다양한 추가 잠재 처리 및/또는 완성 단계가 본 발명의 취지와 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 수행될 수 있다. 예를 들어, 개구형성된 복합재는 경우에 따라 연신성을 향상시키기 위해 가로 방향 및/또는 세로 방향으로 기계적으로 신장될 수 있다. 일 실시예에서, 개구형성된 복합재는 CD 방향 및/또는 MD 방향으로 홈을 갖는 둘 이상의 롤을 통해서 주행될 수 있다. 이러한 홈부착된 위성/앤빌 롤 구조는 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Rhim 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0110442호 및 Gerndt 등의 미국 특허 출원 공개 제2006/0151914호에 기재되어 있다. 예를 들어, 적층체는 CD 방향 및/또는 MD 방향으로 홈을 갖는 둘 이상의 롤을 통해서 주행될 수 있다. 홈부착된 롤은 스틸 또는 기타 경질 재료(경질 고무 등)로 구성될 수 있다.
도 5 및 도 6은 홈 롤이 개구형성된 복합재를 점증적으로 신장시킬 수 있는 방식을 추가로 도시한다. 도시하듯이, 예를 들어, 위성 롤(182)은, 홈부착 롤을 가로질러 가로방향으로 배치되는 다수의 홈(185)을 형성하는 다수의 릿지(183)를 그 각각이 구비하는 앤빌 롤(184)과 결합될 수 있다. 홈(185)은 일반적으로 재료의 신장 방향에 수직하게 배향된다. 즉, 홈(185)은 개구형성된 복합재를 가로 방향으로 신장시키기 위해 세로 방향으로 배향된다. 홈(185)은 마찬가지로 개구형성된 복합재를 세로 방향으로 신장시키기 위해 가로 방향으로 배향될 수도 있다. 위성 롤(182)의 릿지(183)는 앤빌 롤(184)의 홈(185)과 맞물리며, 위성 롤(182)의 홈(185)은 앤빌 롤(184)의 릿지(183)와 맞물린다.
홈(185)과 릿지(183)의 치수 및 파라미터는 롤(182, 184)에 의해 제공되는 연신 정도에 상당한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 롤 상에 구비되는 홈(185)의 개수는 일반적으로 인치당 약 3개 내지 15개, 추가 실시예에서는 인치당 약 5개 내지 12개, 또 다른 실시예에서는 인치당 약 5개 내지 10개에 달할 수 있다. 홈(185)은 또한 특정 깊이 "D"를 가질 수 있으며, 이 깊이는 일반적으로 약 0.25 내지 약 1.0 ㎝, 추가 실시예에서는 약 0.4 내지 약 0.6 ㎝에 달할 수 있다. 또한, 홈(185) 사이의 피크-대-피크 거리 "P"는 통상 약 0.1 내지 약 0.9 ㎝이며, 추가 실시예에서는 약 0.2 내지 약 0.5 ㎝이다. 또한, 홈(185)과 릿지(183) 사이의 홈 롤 결합 거리 "E"는 약 0.8 ㎝ 이하일 수 있으며, 추가 실시예에서는 약 0.15 내지 약 0.4 ㎝일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 개구형성된 복합재(32)(도 1)는 약 1.5 내지 약 8.0, 추가 실시예에서는 적어도 약 2.0 내지 약 6.0, 또 다른 실시예에서는 적어도 약 2.5 내지 약 4.5의 신장율로 하나 이상의 방향으로 신장될 수도 있다. 필요할 경우, 복합재에는 점증적 신장의 인가 직전에 또는 도중에 열이 가해질 수도 있으며 이는 복합재를 다소 이완시켜 연신을 쉽게 하기 위한 것이다. 열은 가열된 공기, 적외선 가열기, 가열 닙핑된 롤, 또는 하나 이상의 가열된 롤이나 스팀 캐니스터 주위에 적층체를 부분 래핑하는 것 등과 같은 당업계에 공지된 임의의 적절한 방법에 의해 가해질 수 있다. 열은 홈부착 롤 자체에 인가될 수도 있다. 두 개의 홈부착 롤이 상호 바로 인접하여 배치되는 것과 같은 다른 홈부착 롤 구조도 똑같이 적합할 수 있다는 것도 알아야 한다.
상기 홈부착 롤 외에, 개구형성된 복합재를 하나 이상의 방향으로 기계적으로 신장시키기 위한 다른 기술도 사용될 수 있다. 예를 들어, 개구형성된 복합재는 복합재를 신장시키는 폭출 프레임을 통과할 수도 있다. 복합재는 네킹될 수도 있다. 적합한 네킹 기술은 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Morman 등의 미국 특허 제5,336,545호, 제5,226,992호, 제4,981,747호 및 제4,965,122호뿐 아니라, Morman 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0121687호에 기재되어 있다.
본 발명의 개구형성된 필름/부직포 복합재는 다양한 용도에 사용될 수 있다. 전술했듯이, 예를 들어, 개구형성된 필름/부직포 복합재는 흡수성 물품에 사용될 수도 있다. "흡수성 물품"은 일반적으로 물이나 다른 유체를 흡수할 수 있는 일체의 물품을 지칭한다. 일부 흡수성 물품의 예로는 기저귀, 배변연습용 팬티, 흡수성 팬티, 실금용 물품, 여성용 위생 용품(예를 들면, 생리대), 수영복, 유아용 물티슈 등과 같은 개인 케어용 흡수성 물품; 가먼트, 천공 재료, 언더패드, 베드패드, 붕대, 흡수 천, 및 의료용 물수건과 같은 의료용 흡수성 물품; 식품용 행주; 의복 등이 포함되지만 이것에 한정되지는 않는다. 이러한 흡수성 물품을 형성하기에 적합한 재료 및 공정은 당업자에게 주지되어 있다. 흡수성 물품은 실질적으로 액체-불투과성 층(예를 들면, 외부 커버), 액체-투과성 층(예를 들면, 신체측 라이너, 서지 층 등) 및 흡수성 코어를 구비할 수 있다.
하나의 특정 실시예에서, 본 발명의 개구형성된 필름/부직포 복합재는 흡수성 물품의 액체-투과성 층(예를 들면, 신체측 라이너, 서지 층)을 형성하기 위해 사용될 수도 있다. 전술했듯이, 개구는 탄성 필름 및 부직 웹 재료 양자를 통해서 형성된다. 부직 웹의 섬유를 통한 개구의 존재는 복합재가 흡수성 물품 내에 액체-투과성 층으로서 사용되는 능력을 향상시킨다. 즉, 부직 웹 재료가 필름 개구에 인접하여 개구형성되므로, 액체는 부직 웹 재료를 통해서 필름 개구 내로 보다 쉽게 유동할 수도 있다.
액체-투과성 재료(예를 들면, 라이너, 서지 층 등) 외에, 본 발명의 개구형성된 필름/부직포 복합재는 탄성 요대, 레그 커프(cuff)/가스켓팅(gasketing), 신장성 이어(ear), 사이드 패널, 외부 커버, 또는 탄성 특성이 요구되는 임의의 다른 부품의 제공 등과 같은 광범위한 다른 용도를 가질 수 있다.
이제 본 발명에 따라 형성될 수 있는 흡수성 물품의 다양한 실시예를 보다 상세히 설명할 것이다. 예시만을 위해서, 흡수성 물품은 도 7에서 기저귀(201)로서 도시되어 있다. 그러나, 전술했듯이, 본 발명은 실금용 물품, 생리대, 기저귀 팬티, 여성용 생리대, 유아 배변연습용 팬티 등과 같은 다른 형태의 흡수성 물품에서 구체화될 수도 있다. 도시된 실시예에서, 기저귀(201)는 미체결 구조에서 모래시계 형상을 갖는 것으로 도시되어 있다. 그러나, 대체로 장방형 형상, T-형상 또는 I-형상과 같은 다른 형상도 물론 사용될 수 있다. 도시하듯이, 기저귀(201)는 외부 커버(217), 신체측 라이너(205), 흡수성 코어(203), 및 서지 층(207)을 포함하는 각종 부품에 의해 형성되는 새시(202)를 구비한다. 그러나, 다른 층도 본 발명에 사용될 수 있음을 알아야 한다. 마찬가지로, 도 7에서 참조되는 층의 하나 이상은 본 발명의 특정 실시예에서 제거될 수도 있다.
신체측 라이너(205)는 일반적으로, 착용자의 피부를 흡수성 물품(203)에 보유되는 액체로부터 격리시키는데 도움이 되도록 사용될 수 있다. 예를 들어, 라이너(205)는 통상 착용자의 피부에 순응적이고, 부드러운 느낌이며 비자극적인 신체대향면을 제공한다. 통상적으로, 라이너(205)는 또한 흡수성 코어(203)보다 덜 친수적이어서 그 표면이 착용자에게 비교적 건조 상태로 유지된다. 전술했듯이, 라이너(205)는 액체가 그 두께를 통해서 쉽게 관통할 수 있도록 액체-투과적일 수 있다. 부직 웹을 포함하는 예시적인 라이너 구조는, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Proxmire 등의 미국 특허 제5,192,606호, Collier. Ⅳ. 등의 미국 특허 제5,702,377호, Stokes 등의 미국 특허 제5,931,823호, Paul 등의 미국 특허 제6,060,638호, 및 Varona의 미국 특허 제6,150,002호뿐 아니라, Jameson의 미국 특허 출원 공개 제2004/0102750호, Morman 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0054255호, 및 Baldwin 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0059941호에 기재되어 있다. 하나의 특정 실시예에서, 라이너는 본 발명의 개구형성된 필름/부직포 복합재를 구비한다.
도 7에 도시하듯이, 기저귀(201)는 또한, 흡수성 코어(203)에 급속히 도입될 수 있는 액체의 서지 또는 분출을 감속 확산시키는데 도움이 되는 서지 층(207)을 구비할 수 있다. 바람직하게, 서지 층(207)은 액체가 흡수성 코어(203)의 저장 또는 유지 부분에 방출되기 전에 액체를 신속히 수용하여 일시적으로 보유한다. 도시된 실시예에서는, 예를 들어, 서지 층(207)은 신체측 라이너(205)의 내향 표면(216)과 흡수성 코어(203) 사이에 배치된다. 대안적으로, 서지 층(207)은 신체측 라이너(205)의 외향 표면(218)에 배치될 수도 있다. 서지 층(207)은 통상 액체-투과성이 높은 재료로 구성된다. 적합한 서지 층의 예는 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Ellis 등의 미국 특허 제5,486,166호 및 Ellis 등의 미국 특허 제5,490,846호에 기재되어 있다. 하나의 특정 실시예에서, 서지 층(207)은 본 발명의 개구형성된 필름/부직포 복합재를 구비한다.
외부 커버(217)는 통상, 액체가 거의 투과할 수 없는 재료로 형성된다. 예를 들어, 외부 커버(217)는 얇은 플라스틱 필름 또는 기타 가요성 액체-불투과성 재료로 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 외부 커버(217)는 약 0.01 밀리미터 내지 약 0.05 밀리미터의 두께를 갖는 폴리에틸렌 필름으로 형성된다. 이 필름은 액체 불투과적일 수 있지만, 가스와 수증기에 대해서는 투과적(즉, "통기성")일 수 있다. 이로 인해 증기는 흡수성 코어(203)로부터 빠져나갈 수 있지만, 액체 분비물은 외부 커버(217)를 통해서 빠져나가지 못한다. 보다 천 같은 느낌이 요구될 경우, 외부 커버(217)는 부직 웹에 적층된 폴리올레핀 필름으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 신장-얇아진 폴리프로필렌 필름이 폴리프로필렌 섬유의 스펀본드 웹에 열적으로 적층될 수 있다.
상기 부품 외에, 기저귀(201)는 또한 당업계에 공지되어 있는 다른 부품을 포함할 수도 있다. 예를 들어, 기저귀(201)는 또한 흡수성 코어(203)의 섬유 구조의 완전성을 유지하는데 도움이 되는 실질적으로 친수성 티슈 랩시트(wrapsheet)(도시되지 않음)를 포함할 수도 있다. 티슈 랩시트는 통상 흡수성 코어(203) 주위에 적어도 그 두 개의 주요 대향면 위에 배치되며, 크레이핑된 충전재 또는 고습식강도 티슈와 같은 흡수성 셀룰로스 재료로 조성된다. 티슈 랩시트는 흡수성 코어(203)의 흡수성 섬유상 덩어리에 걸쳐서 액체를 신속히 분포시키는데 도움이 되는 흡상 층을 제공하도록 구성될 수 있다. 흡수성 섬유상 덩어리의 일 측에 있는 랩시트 재료는 흡수성 코어(203)를 효과적으로 봉입하기 위해 섬유상 덩어리의 대향측에 위치하는 랩시트에 접합될 수 있다. 추가로, 기저귀(201)는 또한 흡수성 코어(203)와 외부 커버(217) 사이에 위치하는 통기 층(도시되지 않음)을 구비할 수도 있다. 사용 시에, 통기 층은 외부 커버(217)를 흡수성 코어(203)로부터 격리시켜 외부 코어(217) 내의 습기를 감소시키는데 도움이 될 수 있다. 이러한 환기 층의 예는, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Blaney 등의 미국 특허 제6,663,611호에 기재된 것과 같은 통기성 필름에 적층된 부직 웹을 구비할 수 있다.
일부 실시예에서, 기저귀(201)는 또한, 기저귀(201)의 측부 에지(232)로부터 허리 구역 중 하나로 연장되는 한 쌍의 사이드 패널(또는 이어)을 구비할 수 있다. 사이드 패널은 선택된 기저귀 부품과 일체로 형성될 수 있다. 예를 들어, 사이드 패널은 외부 커버(217)와 일체로 형성되거나, 상면을 제공하기 위해 사용된 재료로 형성될 수 있다. 대체 구조에서, 사이드 패널은 외부 커버(217)에 연결 및 조립되는 부재에 의해 외부 커버(217)와 상면 사이에 또는 다양한 다른 구조로 제공될 수도 있다. 필요할 경우, 사이드 패널은 본 발명의 탄성 필름/부직포 복합재의 사용에 의해 탄성화되거나 아니면 엘라스토머성화될 수 있다. 탄성화된 사이드 패널 및 선택적으로 구성된 체결구 탭을 구비하는 흡수성 물품의 예는 그 각각의 전체가 본 명세서에 원용되는 Roessler의 PCT 특허출원 WO 95/16425호, Roessler 등의 미국 특허 제5,399,219호, Fries의 미국 특허 제5,540,796호, 및 Fries의 미국 특허 제5,595,618호에 기재되어 있다.
도 7에 전형적으로 도시하듯이, 기저귀(201)는 또한, 배리어를 제공하고 인체 분비물의 횡방향 유동을 수용하도록 구성되는 한 쌍의 보유 플랩(212)을 구비할 수도 있다. 보유 플랩(212)은 흡수성 코어(203)의 측부 에지에 인접한 신체측 라이너(205)의 횡방향으로 대향되는 측부 에지(232)를 따라서 배치될 수 있다. 보유 플랩(212)은 흡수성 코어(203)의 전체 길이를 따라서 종방향으로 연장될 수 있거나, 흡수성 코어(203)의 길이를 따라서 단지 부분적으로 연장될 수 있다. 보유 플랩(212)이 흡수성 코어(203)보다 길이가 짧을 때, 보유 플랩은 가랑이 구역(210)에서 기저귀(201)의 측부 에지(232)를 따라서 어느 곳에나 선택적으로 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 보유 플랩(212)은 인체 분비물을 보다 양호하게 보유하기 위해 흡수성 코어(203)의 전체 길이를 따라서 연장된다. 이러한 보유 플랩(212)은 일반적으로 당업자에게 주지되어 있다. 예를 들어, 보유 플랩(212)에 적합한 구조와 배치는 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Enloe의 미국 특허 제4,704,116호에 기재되어 있다.
개선된 맞음을 제공하고 인체 분비물의 누설 감소를 보조하기 위해, 기저귀(201)는 추가로 후술하듯이 적합한 탄성 부재로 탄성화될 수 있다. 예를 들어, 도 8에 전형적으로 도시되어 있듯이, 기저귀(201)는, 누설을 감소하고 개선된 편안함 및 외관을 제공하도록 착용자의 다리 주위에 꼭 맞을 수 있는 탄성화 다리 밴드를 제공하기 위해 기저귀(201)의 측부 여유부를 작동적으로 인장하도록 구성된 다리 탄성체(206)를 구비할 수 있다. 기저귀(201)의 단부 여유부를 탄성화하여 탄성화된 허리 밴드를 제공하기 위해 허리 탄성체(208)도 사용될 수 있다. 허리 탄성체(208)는 착용자의 허리 주위에 탄성적으로 편안하게 들어맞도록 구성된다. 본 발명의 탄성 필름/부직포 복합재는 다리 탄성체(206) 및 허리 탄성체(208)로서 사용하기에 적합하다. 이러한 재료의 예는 탄성 수축력이 부여되도록 외부 커버(217)를 포함하거나 외부 커버에 접착되는 적층 시트이다.
기저귀(201)는 또한 하나 이상의 체결구(230)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 도 7에서는 착용자 주위에 허리 구멍과 한 쌍의 다리 구멍을 생성하기 위해 허리 부위의 양 측부 에지에 두 개의 가요성 체결구(230)가 도시되어 있다. 체결구(230)의 형상은 일반적으로 변화될 수 있지만, 예를 들어 대체로 장방형 형상, 정방형 형상, 원형 형상, 삼각형 형상, 타원형 형상, 직선 형상 등을 가질 수 있다. 체결구는 예를 들어, 후크-및-루프 재료, 버튼, 핀, 스냅, 접착 테이프 체결구, 점착제, 직물-및-루프 체결구 등을 구비할 수 있다. 하나의 특정 실시예에서, 각각의 체결구(230)는 가요성 뒤판의 내표면에 부착된 후크 재료의 개별 피스를 구비한다.
기저귀(201)의 다양한 구역 및/또는 부품은 접착제, 초음파, 써멀 본드 등과 같은 임의의 공지된 부착 기구를 사용하여 함께 조립될 수 있다. 적합한 접착제로는 예를 들어 핫멜트 접착제, 감압성 접착제 등이 포함될 수 있다. 사용 시에, 접착제는 균일한 층, 패턴화 층, 분사 패턴, 또는 개별 라인, 소용돌이 또는 도트 중 임의의 것으로서 도포될 수 있다. 도시된 실시예에서, 예를 들어, 외부 커버(217)와 신체측 라이너(205)는 접착제를 사용하여 상호 조립되고 흡수성 코어(203)에 조립된다. 대안적으로, 흡수성 코어(203)는 버튼, 후크 및 루프형 체결구, 접착 테이프 체결구 등과 같은 종래의 체결구를 사용하여 외부 커버(217)에 연결될 수도 있다. 마찬가지로, 다리 탄성 부재(206), 허리 탄성 부재(208) 및 체결구(230)와 같은 다른 기저귀 부품은 또한 임의의 부착 기구를 사용하여 기저귀(201)에 조립될 수도 있다.
기저귀의 다양한 구조를 전술했지만, 다른 기저귀 및 흡수성 물품 구조도 본 발명의 범위에 포함되는 것을 알아야 한다. 또한, 본 발명은 결코 기저귀에 한정되지 않는다. 사실, 본 발명에 따르면, 배변훈련용 팬티, 흡수성 팬티, 성인용 실금 제품, 여성용 위생 용품(예를 들면, 생리대), 수영복, 유아용 물티슈 등과 같은 다른 개인 케어용 흡수성 물품; 가먼트, 천공 재료, 언더패드, 붕대, 흡수 천, 및 의료용 물수건과 같은 의료용 흡수성 물품; 식품용 행주; 의복 등을 포함하지만 이것에 한정되지 않는 임의의 다른 흡수성 물품이 형성될 수 있다. 이러한 흡수성 물품의 몇 가지 예는, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 DiPalma 등의 미국 특허 제5,649,916호, Kielpikowski의 미국 특허 제6,110,158호, 및 Blaney 등의 미국 특허 제6,663,611호에 기재되어 있다. 또 다른 적합한 물품은, 그 전체가 본 명세서에 원용되는 Fell 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0060112 A1호뿐 아니라, Damico 등의 미국 특허 제4,886,512호, Sherrod 등의 미국 특허 제5,558,659호, Fell 등의 미국 특허 제6,888,044호 및 Freiburger 등의 미국 특허 제6,511,465호에 기재되어 있다.
본 발명은 하기 예를 참조하여 더 잘 이해될 수 있다.
예
개구형성된 탄성 부직포 복합재를 형성하는 능력은 다수의 상이한 처리 조건에서 입증되었다. 복합재에 사용된 필름은 엘라스토머성 중합체 조성물의 대략 90 내지 95wt%를 함유하고 스킨층으로서 열가소성 조성물의 5 내지 10wt%를 함유하였다. 엘라스토머성 중합체 조성물은 48wt% KRATON® MD6716(Houston Texas 소재의 Kraton Polymers, LLC), 48wt% KRATON® MD6673(Kraton Polymers, LLC) 및 4wt% SCC 4837(Social Circle, GA 소재의 Standridge Color Corporation)을 함유하였다. KRATON® MD6716은 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌("SEBS") 블록 공중합체, 점착제, 및 폴리에틸렌 왁스의 대략 75wt%를 함유하며, 7 g/10min(200℃, 5kg)의 타겟 용융 유동 지수를 갖는다. KRATON® MD6673은 68% 스티렌-에틸렌-부틸렌-스티렌 블록 공중합체(KRATON® MD6937), 20wt% REGALREZ™ 1126(Eastman Chemical), 12wt% EPOLENE™ C-10 폴리에틸렌 왁스(Eastman Chemical)를 함유한다. SCC 4837은 폴리에틸렌과 혼합된 이산화 티타늄을 함유하는 색소이다. 열가소성 조성물은 48wt% PP3155(ExxonMobil Chemical Company), 48wt% DOWLEX™ 2517(The Dow Chemical Company), 및 4wt% SCC 4837을 함유하였다. PP3155는 36 g/10min(230℃, 2.16kg)의 용융 유동 지수 및 0.9 g/㎤의 밀도를 갖는 폴리프로필렌 단독중합체 수지이다. DOWLEX™ 2517은 25 g/10min(190℃, 2.16kg)의 용융 유동 지수, 0.917 g/㎤의 밀도, 및 255℉(123.9℃)의 융점을 갖는 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지이다. 복합재는 또한 그 사이에 필름이 샌드위치되는 두 개의 외장을 구비하였다. 복합재의 양 외장은 60wt% DNDA 1082 NT-7(The Dow Chemical Company) 및 40wt% VISTAMAXX™ 2330(ExxonMobil Chemical Company)을 함유하는 17 gsm 멜트블로운 웹으로 제조되었다. DNDA 1082 NT-7은 155 g/10min(190℃, 2.16kg)의 용융 유동 지수, 0.933 g/㎤의 밀도, 및 257℉(125℃)의 융점을 갖는 선형 저밀도 폴리에틸렌 수지이다. VISTAMAXX™ 2330은 285 g/10min의 용융 유동 지수와 0.868 g/㎤의 밀도를 갖는 폴리올레핀 공중합체/엘라스토머성 중합체이다.
필름용 중합체와 멜트블로운 층은, 각 중합체의 펠릿의 적절한 부분을 계량하여 이들 부분을 하나의 용기 내에 조합하며 이들 부분을 교반에 의해 함께 혼합함으로써 합성되었다. 합성 이후, 엘라스토머성 필름은 20인치 폭 Randcastle 공압출 필름 다이를 사용하여 45 gsm의 기본 중량으로 형성되었다. 이 경우에, 필름의 엘라스토머성 부품은 필름의 중심에서 압출되었으며, 열가소성 부품은 샌드위치 구조(즉, 층 A로서의 열가소체 및 층 B로서의 엘라스토머성 중합체를 갖는 A-B-A 필름)를 형성하기 위해 엘라스토머성 중합체 층의 양쪽에서 압출되었다. 양 멜트블로운 외장은 다이 폭 인치당 30개의 모세관을 갖는 20인치 폭 멜트블로운 시스템을 사용하여 17 gsm의 기본 중량으로 제조되었다.
복합재를 형성하기 위해, 저부 멜트블로운 외장은 압출 코팅 롤 상으로 풀려났다. 필름은 이후 멜트블로운 웹 상에 압출되었다. 다른 멜트블로운 웹은 이후, 필름이 MB/필름/MB 복합재를 형성하기 위해 여전히 용융 상태에 있는 동안, 필름/멜트블로운 층 상에 닙핑되었다. 복합재는 이후, 패턴화 롤 및 매끄러운 앤빌 롤을 갖는 닙으로 향했다. MB/필름/MB 적층 재료에 개구를 형성하기 위해 두 개의 다른 핀 패턴이 사용되었다. 패턴 #1(코드 1 내지 6)은 평방인치당 32개의 라운드 핀을 가지며, 이들 핀은 롤 표면적의 9.8%를 커버한다. 패턴 #2(코드 7 내지 15)는 평방인치당 53개의 다이아몬드-형상 융기 요소를 가지며, 이들 융기 요소는 롤 표면적의 8.1%를 커버한다. 재료는 이후 권선되었다. 다수의 상이한 처리 조건에서의 닙핑/개구형성 조건은 표 1에 열거되어 있다.
도 8 내지 도 11은 코드 1에 대한 결과적 샘플의 예시적인 주사형 전자 현미경사진을 도시한다. 도 8 내지 도 10은 예를 들어, 패턴화 롤의 핀에 의해 형성된 개구 둘레(302)에 의해 형성되는 대략 초승달 형상의 개구(300)를 도시한다. 도 8 내지 도 11은 예를 들어, 개구 둘레(302)에 의해 형성되고 개구(300) 내로 적어도 부분적으로 연장되는 플랩(304)을 도시한다.
본 발명은 그 특정 실시예를 참조하여 상세히 설명되었지만, 상기 내용을 이해한 당업자라면 이들 실시예에 대한 변경, 수정 및 균등예를 쉽게 생각해낼 수 있을 것임을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 청구범위와 그 임의의 균등물의 범위로서 평가되어야 한다. 본 명세서에 사용되는 용어 "포함하는"은 포괄적이거나 비제한적이며, 언급되지 않은 추가 요소, 구성 부품, 또는 방법 단계를 배제하지 않는다. 또한, 본 명세서에 제시되는 임의의 소정 범위는 그보다 작은 임의의 및 모든 범위를 포함하도록 의도되는 것을 알아야 한다. 예를 들어, 45 내지 90의 범위는 또한, 50 내지 90, 45 내지 80, 46 내지 89 등을 포함할 것이다.
Figure pct00001

Claims (31)

  1. 부직포 복합재 형성 방법이며,
    상기 방법은,
    연신성 섬유상 부직 웹을 세로 방향으로 형성하는 단계,
    상기 연신성 섬유상 부직 웹의 표면 상에 세로 방향(machine direction)으로 탄성 필름을 형성하여 필름/부직포 적층체를 형성하는 단계,
    상기 필름/부직포 적층체를 신장하는 단계,
    필름 및 부직 웹 재료를 적어도 하나의 패턴화 롤에 의해 형성된 닙을 통해서 통과시키는 단계, 및
    상기 닙에서 탄성 필름과 연신성 섬유상 부직 웹에 동시에 개구를 형성하여 개구형성된 필름/부직포 복합재를 형성하는 단계를 포함하는 부직포 복합재 형성 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 필름은 닙에서 세로 방향으로 약 1.5 이상의 신장율로 인장되는 부직포 복합재 형성 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 필름은 엘라스토머성 반결정성 폴리올레핀을 포함하는 부직포 복합재 형성 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 반결정성 폴리올레핀은 에틸렌/α-올레핀 공중합체, 프로필렌/α-올레핀 공중합체, 또는 그 조합인 부직포 복합재 형성 방법.
  5. 제3항에 있어서, 상기 반결정성 폴리올레핀은 단일-개소 촉매화된 것인 부직포 복합재 형성 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 필름은 엘라스토머성 블록 공중합체를 포함하는 부직포 복합재 형성 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 신장율은 약 1.5 내지 약 5.0인 부직포 복합재 형성 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 신장율은 약 2.0 내지 약 4.0인 부직포 복합재 형성 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 필름/부직포 적층체는 닙을 통과하기 전에 신장되는 부직포 복합재 형성 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 개구 중 적어도 하나는 약 350 내지 약 4000 마이크로미터의 길이를 갖는 부직포 복합재 형성 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 롤은 융기 요소에 의해 패턴화되는 부직포 복합재 형성 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 융기 요소 중 적어도 하나는 세로 방향에 대해 약 30°내지 약 150°로 배향되는 부직포 복합재 형성 방법.
  13. 제11항에 있어서, 상기 융기 요소 중 적어도 하나는 세로 방향에 대해 약 45°내지 약 135°로 배향되는 부직포 복합재 형성 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 닙은 두 개의 롤 사이에 형성되는 부직포 복합재 형성 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 롤 중 적어도 하나는 약 50℃ 내지 약 160℃의 표면 온도로 가열되는 부직포 복합재 형성 방법.
  16. 제14항에 있어서, 상기 롤 중 적어도 하나는 약 70℃ 내지 약 120℃의 표면 온도로 가열되는 부직포 복합재 형성 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 닙에는 직선인치당 약 75 내지 약 600 파운드의 압력이 가해지는 부직포 복합재 형성 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 닙에는 직선인치당 약 120 내지 약 200 파운드의 압력이 가해지는 부직포 복합재 형성 방법.
  19. 제1항에 있어서, 상기 연신성 섬유상 부직 웹 재료는 스펀본드 섬유, 멜트블로운 섬유, 스테이플 섬유 또는 그 조합을 포함하는 부직포 복합재 형성 방법.
  20. 제1항에 있어서, 상기 연신성 섬유상 부직 웹 재료는 폴리올레핀을 포함하는 부직포 복합재 형성 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 폴리올레핀은 폴리프로필렌인 부직포 복합재 형성 방법.
  22. 제1항에 있어서, 상기 복합재가 롤 상에 권선되기 전에 또는 권선되는 도중에 세로 방향으로 수축될 수 있게 하는 단계를 더 포함하는 부직포 복합재 형성 방법.
  23. 제1항에 있어서, 상기 개구형성된 복합재를 기계적으로 적어도 가로 방향(cross-machine direction)으로 신장시키는 단계를 더 포함하는 부직포 복합재 형성 방법.
  24. 제1항의 방법에 의해 형성되는 필름/부직포 적층체.
  25. 외부 커버, 상기 외부 커버에 접합되는 신체측 라이너, 및 상기 외부 커버와 신체측 라이너 사이에 배치되는 흡수성 코어를 포함하는 흡수성 물품이며,
    상기 흡수성 물품은 제24항의 필름/부직포 적층체를 포함하는 흡수성 물품.
  26. 새시를 형성하는 외부 커버, 라이너 및 흡수성 코어를 포함하는 흡수성 물품이며,
    상기 새시의 적어도 일부는 제24항의 부직포 복합재를 포함하는 흡수성 물품.
  27. 제25항에 있어서, 상기 신체측 라이너는 부직포 복합재를 구비하는 흡수성 물품.
  28. 제25항에 있어서, 상기 흡수성 물품은 부직포 복합재를 포함하는 서지 층을 더 포함하는 흡수성 물품.
  29. 제25항에 있어서, 부직포 복합재를 포함하는 허리 밴드, 다리 밴드 또는 양자를 더 포함하는 흡수성 물품.
  30. 제1항에 있어서, 상기 신장은 세로 방향 및 가로 방향으로 구성되는 그룹에서 선택되는 방향으로 일어나는 부직포 복합재 형성 방법.
  31. 제1항에 있어서, 상기 개구는 와권(curled) 플랩을 형성하는 부직포 복합재 형성 방법.
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