KR20140008334A - Ｓ-ｂ-ｓ 및 ｓ-ｉ/ｂ-ｓ 공중합체를 함유하는 시트 물질 - Google Patents

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KR20140008334A
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Abstract

탄성 성분 또는 물질을 포함하는 시트 물질(예를 들어, 필름, 탄성 성분에 라미네이팅된 부직웹 등)이 제공된다. 탄성 성분은 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 함유하는 스티렌 블록 공중합체 조성물로부터 형성된다. 스티렌 블록 공중합체 조성물은 압출 동안에 우수한 점도 안정성을 갖고 따라서 탄성 시트 물질로 용이하게 형성될 수 있다. 탄성 시트 물질은 원하는 탄성 및 기계적 성질을 달성하도록 후속적으로 가교될 수 있다.

Description

Ｓ-Ｂ-Ｓ 및 Ｓ-Ｉ/Ｂ-Ｓ 공중합체를 함유하는 시트 물질{SHEET MATERIALS CONTAINING S-B-S AND S-I/B-S COPOLYMERS}
제품(예를 들어, 기저귀, 배변훈련용 팬티, 가먼트 등)이 신체의 굴곡에 더 잘 맞춰질 수 있도록 통상적으로 탄성 시트 물질을 상기 제품 내에 포함시킨다. 예를 들어, 탄성 복합체를 탄성 시트 물질 및 하나 이상의 부직웹 외장재(facing)로부터 제조할 수 있다. 부직웹 외장재는 그 자체로 신장성일 수 있다. 대안적으로, 탄성 시트 물질이 신장된 상태로 있는 동안에 부직웹 외장재를 탄성 시트 물질에 결합시켜, 이완 시, 부직웹 외장재가 탄성 시트 물질과 결합된 위치들 사이에서 부직웹 외장재가 주름잡힐 수 있게 한다. 결과물인 탄성 복합체는 결합 위치들 사이에서 주름잡힌 부직웹 외장재가 탄성 필름의 연신을 허용하는 만큼 신장될 수 있다.
스티렌 블록 공중합체가 종종 이러한 복합체의 탄성 성분을 형성하는데에 사용된다. 예를 들어, 스티렌 블록 공중합체는 두 개의 스티렌 블록들 사이에 위치된 공액화 부타디엔 블록을 함유할 수 있다(즉, S-B-S). 공액화 부타디엔 블록을 함유하는 스티렌 블록 공중합체는 탄성 성능을 개선하도록 가교될 수 있다. 적합하게는, 스티렌 블록 공중합체를 용융 압출시켜 탄성 시트 물질을 형성할 수 있다. 그러나, 이러한 중합체를 용융 압출을 통해 가공하는 것은, 압출 공정 동안의 부타디엔 블록의 조기 가교로 인해, 어려울 수 있다. 따라서, 가공 동안에 우수한 용융 안정성을 가지면서도 사용 동안에 우수한 탄성 성능을 나타내는 탄성 물질이 필요하다.
한 실시양태에 따라, 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체; 및 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 스티렌 블록 공중합체 조성물로부터 형성된 탄성 성분을 포함하는 탄성 시트 물질이 개시된다. 한 측면에서, 스티렌 블록 공중합체 조성물은 가교된다. 추가의 측면에서, 탄성 성분은 약 1600 psi 이상의 기계 방향 인장 강도를 갖는다. 역시 추가의 측면에서, 탄성 성분은 필름, 발포체, 스트랜드, 웹 또는 그의 조합이다.
한 측면에서, 356 ℉에서 공기 중에서의 동적 레올로지 측정에서, 탄성 조성물은, 약 44 분 이상의, 탄젠트 델타가 1이 되는 시간을 나타낸다.
추가의 측면에서, 시트 물질은 탄성 성분에 라미네이팅된 부직웹 외장재를 함유하는 복합체이다.
또 다른 실시양태에 따라, 탄성 시트 물질의 형성 방법은, 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 함유하는 스티렌 블록 공중합체 조성물을 용융 압출시키고, 용융 압출된 스티렌 블록 공중합체 조성물로부터 탄성 시트 물질을 형성함을 포함한다. 한 측면에서, 탄성 시트 물질은 필름, 발포체, 스트랜드, 웹, 또는 그의 조합이다. 또 다른 측면에서, 탄성 시트 물질은 약 1600 psi 이상의 기계 방향 인장 강도를 갖는다. 추가의 측면에서, 스티렌 블록 공중합체 조성물은 356 ℉에서 공기 중에서의 동적 레올로지 측정에서, 약 44 분 이상의, 탄젠트 델타가 1이 되는 시간을 나타낼 수 있다.
한 측면에서, 상기 방법은 스티렌 블록 공중합체 조성물을 가교시킴을 추가로 포함한다. 가교를 전자기 방사선을 사용하여 유도할 수 있다. 추가의 측면에서, 스티렌 블록 공중합체 조성물을 용융 압출 단계 동안에 가교시키지 않는다.
또 다른 측면에서, 상기 방법은 탄성 시트 물질을 부직웹 외장재에 라미네이팅하는 단계를 추가로 포함한다. 라미네이팅을 스티렌 블록 공중합체 조성물의 가교 전 또는 후에 수행할 수 있다.
추가의 실시양태에 따라, 시트 물질은 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 가교된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 가교된 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 탄성 조성물을 포함하는 탄성 성분을 포함한다.
본 발명의 기타 양태 및 특징은 하기에서 보다 상세하게 기술될 것이다.
해당 분야의 보통 숙련자를 대상으로 하는, 본 발명의 완전한 합법적인 개시내용은, 그의 최적의 방식을 포함하여, 첨부된 도면을 참조하는 명세서의 나머지 부분에서 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시양태에 따른 복합체의 형성 방법의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시양태에 따라 형성될 수 있는 흡수용품의 투시도이다.
본 명세서 및 도면에서 참조 부호를 반복적으로 사용하는 것은 본 발명의 동일하거나 유사한 양태 또는 요소들을 나타내려는 의도이다.
지금부터는 본 발명의 다양한 실시양태가 상세하게 언급될 것이며, 본 발명의 하나 이상의 예는 하기에서 설명될 것이다. 각각의 예는 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니라 설명을 위해 제공된 것이다. 실제로, 해당 분야의 숙련자라면 본 발명의 범주 또는 개념에서 벗어나지 않게 다양한 변경양태 및 변형양태가 본 발명에서 고안될 수 있다는 것을 명백하게 알게 될 것이다. 예를 들어, 한 실시양태의 일부로서 예시되거나 기술된 양태는 또 다른 실시양태에서 사용됨으로써 추가의 실시양태를 제공할 수 있다. 따라서, 본 발명은 이러한 변경양태 및 변형양태를 망라한다.
일반적으로 말하자면, 본 발명은 탄성 성분 또는 물질을 포함하는 시트 물질에 관한 것이다(예를 들어, 필름, 발포체, 스트랜드, 부직웹, 탄성 물질에 라미네이팅된 부직웹 등). 탄성 성분은 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 스티렌 블록 공중합체 조성물로부터 형성된다.
본원에서 사용된 바와 같은 "탄성"이라는 용어는, 신장력이 가해지면 한 방향(예컨대 MD 또는 CD 방향)으로 신장될 수 있고 신장력이 해제되면 대략 그의 원래의 치수로 수축/복귀하는 물질을 지칭한다. 예를 들어, 신장된 물질은 그의 이완되고 신장되지 않은 길이보다 50% 이상 더 큰 신장된 길이를 가질 수 있고, 이것은 신장력이 해제되면 그의 신장된 길이의 50 % 이상 이내로 회복될 것이다. 가상의 예를 들자면, 3.81 ㎝ 이상으로 신장될 수 있고 신장력이 해제되면 3.175 ㎝ 이하의 길이로 회복되는 2.54 ㎝의 물질 샘플이다. 바람직하게는, 상기 물질은 신장된 길이의 50 % 이상, 더욱 더 바람직하게는 80 % 이상 수축 또는 회복된다.
탄성 조성물
본 발명의 스티렌 블록 공중합체 조성물은 두 가지의 상이한 스티렌 블록 공중합체, 즉 1) 스티렌-부타디엔-스티렌(S-B-S) 블록 공중합체, 및 2) 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌(S-I/B-S) 블록 공중합체를 포함한다. 이러한 스티렌 블록 공중합체를 임의의 공지된 기술, 예컨대 순차적 중합, 점증적 중합을 사용하여, 또는 중합체 내에 커플링제의 잔사를 남길 수 있는 커플링을 통해 형성할 수 있다. 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체의 경우에, 중간 블록은 바람직하게는 랜덤 블록 공중합체이다. 이러한 블록 공중합체는 S-B-S 및 S-I/B-S 형태를 갖는 선형 삼(3)블록 공중합체일 수 있다. 마찬가지로, 이러한 중합체들은 둘 다 커플링된 공중합체일 수 있다. 예를 들어, SBS 블록 공중합체는 (S-B)nX(여기서 n은 암(arm)의 개수이고 2 이상이며, X는 커플링제 잔사임)의 형태를 가질 수 있다. 추가의 예로서, S-I/B-S 블록 공중합체는 (S-I/B)nX(여기서 n은 암의 개수이고 2 이상이며, X는 커플링제 잔사임)의 형태를 가질 수 있다. 따라서 이러한 다양한 구조의 블록 공중합체들은 본 발명의 일부로서 조합될 수 있다.
스티렌 블록 공중합체 조성물은 적합하게는 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌(S-B-S) 블록 공중합체를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 스티렌 블록 공중합체 조성물은 약 10 중량% 내지 약 75 중량%의 S-B-S 블록 공중합체, 또는 약 10 중량% 내지 약 60 중량%의 S-B-S 블록 공중합체, 또는 약 10 중량% 내지 약 50 중량%의 S-B-S 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 기타 실시양태에서, 스티렌 블록 공중합체 조성물은 약 25 중량% 내지 약 90 중량%의 S-B-S 블록 공중합체, 또는 약 30 중량% 내지 약 90 중량%의 S-B-S 블록 공중합체, 또는 약 35 중량% 내지 약 90 중량%의 S-B-S 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 스티렌 블록 공중합체 조성물은 약 25 중량% 내지 약 75 중량%의 S-B-S 블록 공중합체, 또는 약 25 중량% 내지 약 50 중량%의 S-B-S 블록 공중합체, 또는 약 30 중량% 내지 약 60 중량%의 S-B-S 블록 공중합체, 또는 약 35 중량% 내지 약 50 중량%의 S-B-S 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
스티렌 블록 공중합체 조성물은 적합하게는 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌(S-I/B-S) 블록 공중합체를 포함한다. 몇몇 실시양태에서, 스티렌 블록 공중합체 조성물은 약 10 중량% 내지 약 75 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체, 또는 약 10 중량% 내지 약 70 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체, 또는 약 10 중량% 내지 약 65 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 기타 실시양태에서, 스티렌 블록 공중합체 조성물은 약 25 중량% 내지 약 90 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체, 또는 약 40 중량% 내지 약 90 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체, 또는 약 50 중량% 내지 약 90 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체, 또는 약 50 중량% 내지 약 75 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체를 포함할 수 있다. 추가의 실시양태에서, 스티렌 블록 공중합체 조성물은 약 25 중량% 내지 약 75 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체, 또는 약 40 중량% 내지 약 70 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체, 또는 약 50 중량% 내지 약 65 중량%의 S-I/B-S 블록 공중합체를 포함할 수 있다.
스티렌 말단블록 "S"는 스티렌 뿐만 아니라, 그의 유도체, 예컨대 α-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-tert-부틸 스티렌, p-에틸스티렌, m-이소프로필스티렌, p-헥실스티렌, α-메틸스티렌, α,4-디메틸스티렌, 1,3-디메틸스티렌 p-메틸스티렌 등 뿐만 아니라, 기타 모노알케닐 폴리시클릭 방향족 화합물, 예컨대 비닐 나프탈렌, 비닐 안트리센 등을 포함할 수 있다. 바람직한 모노알케닐 방향족은 스티렌 및 p-메틸스티렌이다.
스티렌 블록 공중합체의 다양한 특성들을 탄성 물질의 원하는 성질을 달성하도록 선택적으로 변경시킬 수 있다. 예를 들어, 스티렌 블록 공중합체는 가공에 최적인 범위 내의 분자량을 가질 수 있다. 즉, 너무 큰 분자량을 갖는 중합체는 일반적으로 심하게 얽힌 중합체쇄를 갖고 따라서 가공하기 어려운 열가소성 조성물을 초래한다. 반대로, 너무 낮은 분자량을 갖는 중합체는 일반적으로 충분히 얽히지 않아서 비교적 약한 용융 강도를 갖게 된다. 따라서, 스티렌 블록 공중합체는 전형적으로 약 30,000 내지 약 250,000 그램/몰, 몇몇 실시양태에서 약 40,000 내지 약 200,000 그램/몰, 몇몇 실시양태에서 약 50,000 내지 약 150,000 그램/몰, 몇몇 실시양태에서 약 70,000 내지 약 110,000 그램/몰의 범위의 수평균분자량("Mn")을 갖도록 형성된다. 수평균분자량은 해당 분야의 숙련자에게 공지된 방법에 의해 결정될 수 있다. 각각의 블록의 분자량을 공중합체의 레올로지, 분자량 및 열적 성질에 영향을 주도록 제어할 수도 있다. 보다 낮은 분자량을 갖는 스티렌 블록은, 예를 들어, 보다 낮은 연화점/융점 및 분자량을 갖는 공중합체를 초래할 수 있다. 그러나, 너무 낮은 분자량은 결과물인 탄성 물질의 강도에 나쁜 영향을 줄 수 있다. 따라서, 공중합체에서 사용되는 각각의 스티렌 블록은 약 5,000 내지 약 35,000 그램/몰, 몇몇 실시양태에서 약 7,500 내지 약 30,000 그램/몰, 몇몇 실시양태에서 약 10,000 내지 약 25,000 그램/몰의 수평균분자량("Mn")을 가질 수 있다. 마찬가지로, 공중합체에서 사용되는 각각의 공액화 디엔 블록은 약 20,000 내지 약 150,000 그램/몰, 몇몇 실시양태에서 약 30,000 내지 약 120,000 그램/몰, 몇몇 실시양태에서 약 40,000 내지 약 100,000 그램/몰의 수평균분자량("Mn")을 가질 수 있다.
공중합체 내의 블록의 상대적인 양은 결과물인 탄성 물질의 성질에 영향을 줄 수도 있다. 예를 들어, 보다 낮은 스티렌 블록 농도는 보다 낮은 융점/연화점 및 분자량을 갖는 공중합체를 초래할 수 있다. 그러나, 너무 높은 스티렌 블록 농도는 원하는 성질을 제공하지 못할 수 있고 보다 높은 융점/연화점을 갖는 공중합체를 초래할 수 있다. 따라서, 스티렌 블록(들)은 전형적으로 공중합체의 약 1 중량% 내지 약 40 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 5 중량% 내지 약 35 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 15 중량% 내지 약 30 중량%를 구성한다. 마찬가지로, 공액화 디엔 블록은 전형적으로 공중합체의 약 60 중량% 내지 약 99 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 65 중량% 내지 약 95 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 70 중량% 내지 약 85 중량%를 구성한다.
개선된 가공성을 제공하기 위해, 동적 레올로지 측정에서, 탄성 조성물은 적합하게는, 시트 물질의 제조를 위한 용융 압출 공정 동안에 탄성 조성물의 가교를 억제하기에 충분히 긴, (하기에서 기술되는 바와 같이 측정된) 탄젠트 델타가 1이 되는 (하기에서 기술되는 바와 같이 측정된) 시간을 나타낸다. 적합하게는, 탄성 조성물은 356 ℉에서 공기 중에서의 60 분 동적 레올로지 시험에서, 약 44 분 이상의, 탄젠트 델타가 1이 되는 시간을 나타낸다. 기타 실시양태에서, 탄성 조성물은 356 ℉에서 공기 중에서의 동적 레올로지 시험에서, 약 44 분 내지 약 120 분, 또는 약 44 분 내지 약 1000 분의, 탄젠트 델타가 1이 되는 시간을 나타낼 수 있다.
탄성 조성물의 개선된 가공성을 제공하기 위해, 스티렌 블록 공중합체는 특정 범위 내의 "용융 유속"을 갖도록 형성될 수 있다. 용융 유속은 특정 온도(예를 들어, 190 ℃ 또는 230 ℃)에서 10 분 내에 2160 그램의 힘에 적용 시 압출 레오미터 오리피스(0.0825 인치 직경)를 통과할 수 있는 중합체의 중량(그램)이다. 더욱 구체적으로는, 낮은 용융 유속, 또는 반대로 높은 점도를 갖는 중합체는 일반적으로 가공하기가 어렵다. 따라서, 대부분의 실시양태에서, 스티렌 블록 공중합체 및 탄성 조성물의 용융 유속은 가공하기 쉬운 낮은 점도의 중합체 및/또는 탄성 조성물을 제공하기에 충분히 높아서, 예컨대 170 ℃에서 ASTM 시험 방법 D1238-E에 따라 측정 시, 약 1 그램/10분 이상, 몇몇 실시양태에서 약 10 그램/10분 이상, 몇몇 실시양태에서 약 15 내지 약 500 그램/10분이다. 물론, 스티렌 블록 공중합체 및 탄성 조성물의 용융 유속은 궁극적으로 선택된 성형 공정에 따라 달라질 것이다.
적합하게는, 스티렌 블록 공중합체 혼합물 또는 블렌드(SBS 및 S-I/B-S)는, 경제적 이익을 위해, 조성물의 45 중량% 이상, 더욱 적합하게는 47 중량% 이상의 부타디엔 함량을 가질 수 있다. 바람직하게는, 고무질 탄성중합체성 또는 중간블록 부분은 바람직하게는 스티렌 블록 공중합체의 대다수를 차지하는 부분이다.
탄성 조성물은 적합하게는 탄성 조성물의 중합체 함량의 약 10 중량% 이상, 몇몇 실시양태에서 약 25 중량% 이상, 몇몇 실시양태에서 약 50 중량% 이상, 몇몇 실시양태에서 약 75 중량% 이상, 몇몇 실시양태에서 약 75 중량% 내지 약 95 중량%의 양의 두 가지의 블록 공중합체를 포함한다. 물론, 기타 중합체도 탄성 물질에서 사용될 수 있다.
적합한 SBS 블록 공중합체는 미국 텍사스주 휴스톤 소재의 크라톤 폴리머즈 엘엘씨(Kraton Polymers LLC)로부터 크라톤 D 중합체 계열로서 수득될 수 있다. 구체적으로는, SBS의 적합한 커플링된 공중합체는 D1102일 수 있다. 적합한 선형 SBS 공중합체는 D1153일 수 있다. 기타 적합한 SBS 블록 공중합체는 덱스코(Dexco)로부터 벡터(Vector)라는 상표명, 예를 들어 벡터 8508로서 입수가능하다. 기타 적합한 SBS 블록 공중합체는 에니켐(Enichem)으로부터 유로프렌 솔-티(Europrene Sol-T)라는 상표명, 예컨대 166 뿐만 아니라, 코리아 금호 페트로케미칼 캄파니(Korea Kumho Petrochemical Company)로부터 코신(Kosyn) KTR 201로서 입수가능하다. 기타 적합한 SBS 블록 공중합체는 타이완 신테틱 러버 캄파니(Taiwan Synthetic Rubber Company)로부터 타이폴(Taipol) 3202로서 공급될 수 있다.
적합한 S-I/B-S 선형 및/또는 커플링된 공중합체는 각각 크라톤 폴리머즈 엘엘씨로부터 입수가능한 D1170 또는 D1171일 것이다. S-I-B-S 사(4)블록 공중합체도 본 발명에서 사용될 수 있다(덱스코 폴리머즈 엘피(Dexco Polymers LP)로부터 입수가능함).
한 실시양태에서, 예를 들어, 탄성 조성물은 결과물인 탄성 물질의 탄성 성능을 개선하기 위해 추가적인 열가소성 탄성중합체를 추가로 포함할 수 있다. 임의의 다양한 열가소성 탄성중합체, 예컨대 탄성중합체성 폴리에스테르, 탄성중합체성 폴리우레탄, 탄성중합체성 폴리아미드, 기타 탄성중합체성 공중합체 등을 일반적으로 사용할 수 있다.
또 다른 실시양태에서, 예를 들어, 탄성 조성물은 폴리올레핀, 예컨대 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 그의 블렌드 및 공중합체를 추가로 포함할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 에틸렌 또는 프로필렌과 α-올레핀, 예컨대 C3-C20 α-올레핀 또는 C3-C12 α-올레핀의 공중합체인 폴리에틸렌이 사용된다. 적합한 α-올레핀은 선형 또는 분지형일 수 있다(예를 들어, 하나 이상의 C1-C3 알킬 분지 또는 아릴기).
추가적인 중합체(들)이 사용되는 경우에, 이것은 전형적으로 탄성 물질 조성물의 약 0.5 내지 약 50 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 0.75 내지 약 50 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 1 중량% 내지 약 50 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 2 중량% 내지 약 40 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 5 중량% 내지 약 25 중량%를 구성한다.
탄성 조성물은, 중합체 외에도, 해당 분야에 공지된 바와 같은 기타 성분을 함유할 수도 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 탄성 조성물은 충전제를 함유한다. 충전제는, 필름 중합체 압출 블렌드에 첨가될 수 있고 압출된 필름을 화학적으로 방해하지 않지만 필름 전체에 걸쳐 균일하게 분산될 수 있는 입자 또는 기타 형태의 물질이다. 충전제는, 필름 불투명도 및/또는 통기성(즉, 증기-투과성 및 실질적으로 액체-불투과성)의 향상을 포함하는 다양한 목적을 달성할 수 있다. 예를 들어, 충전된 필름을 신장시켜 중합체가 충전제로부터 떨어져 나오게 하여 미공질 통로를 생성함으로써, 필름을 통기성으로 만들 수 있다. 통기성 미공질 탄성 필름은, 예를 들어, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참고로 포함된, 맥코르막(McCormack) 등의 미국 특허 제5,997,981호; 제6,015,764호; 및 제6,111,163호; 모만(Morman) 등의 미국 특허 제5,932,497호; 테일러(Taylor) 등의 제6,461,457호에 기술되어 있다.
기타 첨가제, 예컨대 가교 촉매, 프로-라드(pro-rad) 첨가제, 용융 안정화제, 가공 안정화제, 열 안정화제, 광 안정화제, 산화방지제, 열노화 안정화제, 증백제, 블로킹 방지제, 결합제, 점착부여제, 점도 조절제 등도 탄성 조성물에 포함시킬 수 있다. 적합한 가교 촉매는, 예를 들어, 유기 염기, 카르복실산 및 유기금속 화합물, 예컨대 유기 티탄산염, 또는 납, 코발트, 철, 니켈, 아연 및 주석의 착물 또는 카르복실산염(예를 들어, 디부틸틴디라우레이트, 디옥틸틴말레에이트, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴디옥토에이트, 스타누스 아세테이트, 스타누스 옥토에이트, 리드 나프테네이트, 징크 카프릴레이트, 코발트 나프테네이트 등)을 포함할 수 있다. 적합한 프로-라드 첨가제는 마찬가지로 아조 화합물, 유기 퍼옥시드 및 다관능성 비닐 또는 알릴 화합물, 예컨대 트리알릴 시아누레이트, 트리알릴 이소시아누레이트, 펜타에리트리톨 테트라메타크릴레이트, 글루타르알데히드, 폴리에스테르 아크릴레이트 올리고머(예를 들어, 사르토머(Sartomer)로부터 CN2303이라는 명칭으로서 입수가능함), 에틸렌 글리콜 디메타크릴레이트, 디알릴 말레에이트, 디프로파르길 말레에이트, 디프로파르길 모노알릴 시아누레이트, 디큐밀 퍼옥시드, 디-tert-부틸 퍼옥시드, t-부틸 퍼벤조에이트, 벤조일 퍼옥시드, 큐멘 히드로퍼옥시드, t-부틸 퍼옥토에이트, 메틸 에틸 케톤 퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸 퍼옥시)헥산, 라우릴 퍼옥시드, tert-부틸 퍼아세테이트, 아조비스이소부틸 니트릴 등을 포함할 수 있다.
적합한 점착부여제의 예는, 예를 들어, 수소화된 탄화수소 수지를 포함할 수 있다. 레갈레즈(REGALREZ)™ 탄화수소 수지가 이러한 수소화된 탄화수소 수지의 예이고, 이것은 이스트만 케미칼(Eastman Chemical)로부터 입수가능하다. 기타 점착부여제는 엑손모빌(ExxonMobil)로부터 에스코레즈(ESCOREZ)™ 및 오페라(OPERA)™라는 명칭, 예컨대 예를 들어 오페라™ 100A로서 입수가능하다. 점도 조절제, 예컨대 폴리에틸렌 왁스(예를 들어, 이스트만 케미칼(Eastman Chemical)로부터의 에폴렌(EPOLENE)™ C-10)도 사용할 수 있다. 포스파이트 안정화제(예를 들어, 미국 뉴욕주 테리타운 소재의 시바 스페셜티 케미칼즈(Ciba Specialty Chemicals)로부터 입수가능한 이르가포스(IRGAFOS) 및 미국 오하이오주 도버 소재의 도버 케미칼 코포레이션(Dover Chemical Corp.)으로부터 입수가능한 도버포스(DOVERPHOS))가 예시적인 용융 안정화제이다. 또한, 장애 아민 안정화제(예를 들어, 시바 스페셜티 케미칼즈로부터 입수가능한 키마소르브(CHIMASSORB))가 예시적인 열 및 광 안정화제이다. 또한, 장애 페놀이 통상적으로 필름의 제조에서 산화방지제로서 사용된다. 몇몇 적합한 장애 페놀은 시바 스페셜티 케미칼즈로부터 "이르가녹스(Irganox)®", 예컨대 이르가녹스® 1076, 1010, 또는 E201이라는 상표명으로서 입수가능한 것을 포함한다. 더욱이, 결합제를 탄성 조성물에 첨가하여 추가적인 물질(예를 들어, 부직웹)에 대한 결합을 용이하게 할 수도 있다. 이러한 첨가제(예를 들어, 점착부여제, 산화방지제, 안정화제, 가교제, 프로-라드 첨가제 등)를 사용하는 경우에, 이것들은 각각 탄성 물질의 약 0.001 중량% 내지 약 25 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 0.005 중량% 내지 약 20 중량%, 몇몇 실시양태에서 0.01 중량% 내지 약 15 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
전구 탄성 물질
두 가지의 상이한 블록 공중합체를 함유하는 탄성 조성물은 전구 탄성 물질 내에 포함될 수 있다. 적합한 시트 물질은 필름, 발포체, 스트랜드, 부직웹 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "부직웹"이라는 용어는 일반적으로 편직물에서처럼 식별가능한 방식이 아닌 방식으로 서로 끼워진 개별적인 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 지칭한다. 적합한 부직물 또는 부직웹의 예는 멜트블로운웹, 스펀본드웹, 카디드웹 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 부직웹의 기본중량은 일반적으로 예컨대 약 0.1 그램/제곱미터("gsm") 내지 120 gsm, 몇몇 실시양태에서 약 0.5 gsm 내지 약 70 gsm, 몇몇 실시양태에서 약 1 gsm 내지 약 35 gsm로 다양할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "멜트블로운웹"은 일반적으로, 용융된 열가소성 물질을 다수의 미세한, 통상적으로 원형인 다이 모세관을 통해 용융된 섬유로서 수렴 고속 가스(예를 들어 공기) 스트림 내로 압출시키고 이 가스 스트림이 용융된 열가소성 물질의 섬유를 가늘게 하여 그의 직경을 극세섬유 직경이 되도록 감소시키는 공정에 의해 형성된 부직웹을 지칭한다. 이어서, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 상에 퇴적되어 랜덤하게 분산된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 공정은, 예를 들어, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된 부틴(Butin) 등의 미국 특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 일반적으로 말하자면, 멜트블로운 섬유는 실질적으로 연속적 또는 불연속적이고, 직경이 일반적으로 10 마이크로미터 미만이고, 수집 표면 상에 퇴적될 때 일반적으로 점착성인 극세섬유일 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같은 "스펀본드웹"이라는 용어는 일반적으로 직경이 작고 실질적으로 연속적인 섬유를 함유하는 웹을 지칭한다. 이 섬유는 예를 들어 유도적(eductive) 연신 및/또는 기타 잘 공지된 스펀본딩 메커니즘에서처럼, 용융된 열가소성 물질을 방사구의 다수의 미세한, 통상적으로 원형인 모세관으로부터 압출시키고 이어서 압출된 섬유의 직경을 급속히 감소시킴에 의해 형성된다. 스펀본드웹의 제조는, 예를 들어, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 아펠(Appel) 등의 미국 특허 제4,340,563호, 도르쉬너(Dorschner) 등의 미국 특허 제3,692,618호, 마추키(Matsuki) 등의 미국 특허 제3,802,817호, 키니(Kinney)의 미국 특허 제3,338,992호, 키니의 미국 특허 제3,341,394호, 하트만(Hartman)의 미국 특허 제3,502,763호, 레비(Levy)의 미국 특허 제3,502,538호, 도보(Dobo) 등의 미국 특허 제3,542,615호, 및 파이크(Pike) 등의 미국 특허 제5,382,400호에서 기술되고 예시된다. 스펀본드 섬유는 그것이 수집 표면 상에 퇴적될 때는 일반적으로 점착성이 없다. 스펀본드 섬유는 때때로 약 40 마이크로미터 미만의 직경을 가질 수 있고, 종종 약 5 내지 약 20 마이크로미터의 직경을 갖는다.
탄성 조성물을 용융 블렌딩하거나 건식 블렌딩하여, 건식 블렌딩된 탄성 조성물을 압출기에 넣거나 압출기에서 용융시키거나 압출시켜, 해당 분야에 공지된 바와 같은 견고한 일체성을 갖는 전구 시트 물질을 만들 수 있다. 대안적으로, 탄성 조성물을 용융 압출시키고 절단하여, 재-용융시키고 압출시켜 전구 시트 물질을 만들기 위한, 해당 분야에 공지된 바와 같은 펠렛 형태를 만들 수 있다. 가교 전에, 블록 공중합체 조성물은 비교적 낮은 점도를 갖고, 따라서 원하는 탄성 및 기계적 성질을 달성하도록 후속적으로 가교되는 전구 탄성 물질로 용이하게 형성될 수 있다.
한 실시양태에서, 예를 들어, 전구 탄성 물질은 필름을 포함한다. 블로잉, 캐스팅, 플랫 다이 압출 등을 포함하는 임의의 공지된 기술을 사용하여 필름을 형성할 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 가스(예를 들어, 공기)를 사용하여, 환형 다이를 통해 용융 압출된 중합체의 기포를 확대시키는 블로운 공정을 통해 필름을 형성할 수 있다. 이어서 기포를 붕괴시키고 플랫 필름 형태로 수집한다. 블로운 필름을 제조하기 위한 공정은, 예를 들어, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 랠리(Raley)의 미국 특허 제3,354,506호; 쉬퍼스(Schippers)의 미국 특허 제3,650,649호; 및 쉬렝크(Schrenk) 등의 미국 특허 제3,801,429호뿐 아니라, 맥코맥(McCormack) 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0245162호 및 보그스(Boggs) 등의 미국 특허 출원 공개 제2003/0068951호에 기술되어 있다. 필수적인 것은 아니지만, 필름을 그의 특성을 개선하기 위해 연신시킬 수 있다. 예를 들어, 필름을 상이한 회전 속도로 회전하는 롤을 사용하여 연신시켜 시트를 종방향(기계 방향)으로 원하는 연신비로 신장시킬 수 있다. 또한, 이러한 일축 신장 필름을 횡기계 방향으로 배향시켜 "이축 신장" 필름을 형성할 수도 있다. 예를 들어, 필름을 체인 클립을 사용하여 그의 측방향 가장자리에서 클램핑시키고 텐터 오븐 내로 이송시킬 수 있다. 텐터 오븐에서, 필름을 그의 전방 진행 방향으로 분기되는 체인 클립을 사용하여 원하는 연신비로 횡기계 방향으로 연신시킬 수 있다. 연신비, 신장 온도 등을 포함하는 신장 작업의 다양한 매개변수를 선택적으로 제어할 수 있다. 몇몇 실시양태에서, 예를 들어, 필름을 약 1.5 내지 약 7.0, 몇몇 실시양태에서 약 1.8 내지 약 5.0, 몇몇 실시양태에서 약 2.0 내지 약 4.5의 신장비로 기계 방향으로 신장시킨다. 신장비를, 신장된 필름의 길이를 신장 전 필름의 길이로 나눔으로써, 결정할 수 있다. 신장비는 신장 시 필름의 선형 속도(예를 들어, 닙롤의 속도)를 필름이 형성되는 선형 속도(예를 들어, 캐스팅 롤 또는 블로운 닙롤의 속도)로 나눔으로써 결정될 수 있는 연신비와 대략적으로 동일할 수도 있다. 필름을 약 15℃ 내지 약 50℃, 몇몇 실시양태에서 약 25℃ 내지 약 40℃, 몇몇 실시양태에서 약 30℃ 내지 약 40℃의 온도에서 신장시킬 수 있다. 바람직하게는, 필름을 "냉연신"시키고, 즉 외부 열(예를 들어, 가열된 롤)을 가하지 않고서 신장시킨다.
필름은 단층 필름 또는 다층 필름일 수 있다. 다층 필름을 층의 공압출, 압출 코팅 또는 임의의 통상적인 적층 공정을 통해 제조할 수 있다. 이러한 다층 필름은 통상적으로 기저층 및 스킨층을 포함하지만, 원하는 임의의 개수의 층을 함유할 수 있다. 예를 들어, 다층 필름은 기저층 및 하나 이상의 스킨층으로부터 형성될 수 있고, 여기서 기저층은 본 발명에 따른 탄성중합체성 조성물로부터 형성된다. 이러한 실시양태에서, 스킨층(들)은 임의의 필름-형성 중합체로부터 형성될 수 있다. 원한다면, 스킨층(들)은, 이러한 층(들)을 필름을 부직웹 외장재에 열적으로 결합시키기 위한 열 밀봉 결합층으로서 더 적합하게 하는, 보다 부드러운 보다 융점의 중합체 또는 중합체 블렌드를 함유할 수 있다. 대부분의 실시양태에서, 스킨층(들)은 올레핀 중합체로부터 형성된다. 단독으로 또는 기타 중합체와 조합되어 본 발명에 사용되기에 적합할 수 있는 추가적인 필름-형성 중합체는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 n-부틸 아크릴레이트, 나일론, 에틸렌 비닐 알콜, 폴리스티렌, 폴리우레탄 등을 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시양태에서, 전구 탄성 물질은 다수의 스트랜드를 포함할 수 있다. 스트랜드의 개수는, 원하는 대로, 예컨대 횡기계 방향 인치당 5 내지 약 20 개, 몇몇 실시양태에서 약 7 내지 약 18 개, 몇몇 실시양태에서 약 8 내지 15 개 스트랜드로 다양할 수 있다. 스트랜드는 원형 횡단면을 가질 수 있지만, 대안적으로 기타 횡단면 형상, 예컨대 타원형, 리본형 스트랜드와 같은 직사각형, 삼각형, 다엽형(multi-lobal) 등을 가질 수 있다. 스트랜드의 직경(가장 넓은 횡단면 치수)은, 원하는 대로, 예컨대 0.1 내지 약 4 밀리미터, 몇몇 실시양태에서 약 0.2 내지 약 2.5 밀리미터, 몇몇 실시양태에서 0.5 내지 약 2 밀리미터의 범위 내로 다양할 수 있다. 또한, 스트랜드는 일반적으로 임의의 방향 또는 패턴으로 배열될 수 있다. 예를 들어, 한 실시양태에서, 스트랜드는 기계 방향과 실질적으로 평행한 방향으로 배열되고, 바람직하게는 서로로부터 유사한 간격으로 횡기계 방향을 가로질러 이격된다. 스트랜드는 필라멘트 형태이도록 종방향으로 실질적으로 연속적이다. 이러한 필라멘트를 임의의 다양한 공지된 기술을 이용하여, 예컨대 연속적으로 배열된 일련의 압출 모세관을 갖는 다이로부터 중합체를 용융 압출시킴으로써, 제조할 수 있다. 해당 분야에 잘 공지된 바와 같이, 멜트블로운 다이는 섬유를 가늘게 하는데에 사용되는 고속 가스 스트림을 일반적으로 사용하지 않는다는 것을 제외하고는 필라멘트의 형성에 적합할 수 있다. 오히려, 용융된 중합체 압출물은 다이 모세관으로부터 펌핑되고 중력 하에서 다이로부터 신장되도록 허용된다.
원한다면, 전술된 스트랜드의 층을 추가적인 층(예를 들어, 멜트블로운웹)에 라미네이팅하여 스트랜드를 외장재에 고정하는 것을 도움으로써 이것이 사용 동안에 덜 느슨해지도록 할 수도 있다. 이러한 라미네이트의 예는, 예를 들어, 그 전문이 모든 목적을 위해 참조로 포함된 라이트(Wright)의 미국 특허 제5,385,775호 및 스타델만(Stadelman) 등의 미국 특허 출원 공개 제2005/0170729호에 보다 상세하게 기술되어 있다. 한 실시양태에서, 스트랜드는 본 발명의 블록 공중합체 조성물을 함유하고, 멜트블로운웹은 폴리올레핀을 함유한다.
가교
전구 탄성 물질을 형성한 후에, 전구 탄성 물질 내의 탄성 공중합체를 가교시켜 탄성을 개선할 수 있다. 가교를 전형적으로, 서로 결합되어 공액화 디엔 중간블록 내에 다수의 탄소-탄소 공유결합을 형성하는 자유 라디칼(홀전자)의 형성을 통해 달성한다. 따라서 본 발명의 공중합체 내의 공액화 디엔 중간블록을 사용하여 다수의 가교 부위를 제공한다.
본 발명의 탄성 공중합체를 전구 탄성 물질 내로 포함시킨 후 가교시켜 탄성을 갖는 중합체 물질 및 물질을 제공한다. 가교를, 서로 결합되어 다수의 탄소-탄소 공유결합을 형성하는 자유 라디칼(홀전자)의 형성을 통해 달성할 수 있다. 자유 라디칼 형성을 다양한 방식으로, 예컨대 상기에서 기술된 바와 같이, 단독으로 또는 프로-라드 첨가제의 존재 하에서, 전자기 방사선을 통해 달성할 수 있다. 더욱 구체적으로는, 전구 탄성 물질에 전자기 방사선을 가함으로써 가교를 유도할 수 있다. 본 발명에서 사용될 수 있는 전자기 방사선의 몇몇 적합한 예는 자외선, 전자빔 방사선, 천연 및 인공 방사선 동위원소(예를 들어, α선, β선 및 γ선), x선, 중성자빔, 양전하빔, 레이저빔 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는다. 전자빔 방사선은, 예를 들어, 전자빔 장치에 의해 가속된 전자의 생성을 포함한다. 전자빔 장치는 일반적으로 해당 분야에 잘 공지되어 있다. 예를 들어 한 실시양태에서, 미국 매사추세츠주 워번 소재의 에너지 사이언시즈 인코포레이티드(Energy Sciences, Inc.)로부터 "마이크로빔 엘브이(Microbeam LV)"라는 명칭으로서 입수가능한 전자빔 장치가 사용될 수 있다. 적합한 전자빔 장치의 기타 예는, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 라이브세이(Livesay)의 미국 특허 제5,003,178호; 애브너리(Avnery)의 미국 특허 제5,962,995호; 애브너리 등의 미국 특허 제6,407,492호에 기술되어 있다.
전자기 방사선을 공급하는 경우에, 일반적으로 방사선의 다양한 매개변수를 선택적으로 제어하여 가교도를 향상시키는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제어될 수 있는 하나의 매개변수는 전자기 방사선의 파장 λ이다. 구체적으로는, 전자기 방사선의 파장 λ는 전자기 방사선 스펙트럼의 상이한 유형의 방사선에 대해 다양하다. 필수적인 것은 아니지만, 본 발명에서 사용되는 전자기 방사선의 파장 λ는 일반적으로 약 1,000 나노미터 이하, 몇몇 실시양태에서 약 100 나노미터 이하, 몇몇 실시양태에서 약 1 나노미터 이하이다. 전자빔 방사선은, 예를 들어, 전형적으로 약 1 나노미터 이하의 파장 λ를 갖는다. 전자기 방사선의 특정 파장 λ를 선택하는 것 외에도, 가교도를 최적화하기 위해 기타 매개변수를 선택할 수도 있다. 예를 들어, 방사선의 보다 높은 조사량(dosage) 및 에너지 수준은 전형적으로 보다 높은 가교도를 초래할 것이지만; 일반적으로 물질이 방사선에 "과도 노출"되지 않는 것이 바람직하다. 이러한 과도 노출은 원치않는 수준의 제품 열화를 초래할 수 있다. 따라서, 몇몇 실시양태에서, (일단계 또는 다단계에서) 사용되는 총 조사량은 약 1 메가라드(Mrad) 내지 약 30 Mrad, 몇몇 실시양태에서 약 3 Mrad 내지 약 25 Mrad, 몇몇 실시양태에서 약 5 내지 약 15 Mrad의 범위일 수 있다. 또한, 에너지 수준은 약 0.05 메가전자볼트(MeV) 내지 약 600 MeV의 범위일 수 있다.
그러나, 요구되는 실제 조사량 및/또는 에너지 수준은 중합체 및 전자기 방사선의 유형에 따라 달라진다는 것을 이해해야 한다. 구체적으로는, 특정 유형의 중합체는, 사용되는 방사선의 조사량 및 에너지에 영향을 줄, 보다 적거나 또는 보다 많은 개수의 가교를 형성하는 경향이 있을 수 있다. 마찬가지로, 특정 유형의 전자기 방사선은 중합체의 가교에서 덜 효과적일 수 있고, 따라서 이러한 전자기 방사선은 보다 큰 조사량 및/또는 에너지 수준에서 이용될 수 있다. 예를 들어, 비교적 높은 파장(보다 낮은 주파수)을 갖는 전자기 방사선은 비교적 낮은 파장(보다 높은 주파수)을 갖는 전자기 방사선보다 중합체 가교에서 덜 효율적일 수 있다. 따라서, 이러한 경우에, 원하는 가교도를 달성하기 위해, 원하는 조사량 및/또는 에너지 수준을 증가시킬 수 있다.
가교 시, 기계 방향으로, 횡기계 방향으로, 또는 양방향으로 물질에 탄성을 제공하는 3차원 가교된 네트워크가 형성된다. 3차원 탄성중합체 네트워크의 형성 외에도, 가교는 다양한 기타 이익을 제공할 수도 있다. 피부 관리 향상에 사용되는 로션은, 예를 들어 석유-기재의 성분 및/또는 열가소성 중합체와 상용성인 기타 성분을 함유할 수 있다. 로션이 탄성 물질과 충분히 접촉하게 되면, 그의 성능은 상당히 열화될 수 있다. 이와 관련해서, 가교된 공중합체는 로션 열화 내성의 개선을 나타낼 수 있다. 더욱이, 특정 유형의 가교 기술(예를 들어, 전자빔 방사선)은 탄성 물질을 효과적으로 "열수축"시키기에 충분한 열을 발생시키고 탄성 물질에 추가적인 잠재적 신장성을 제공할 수 있다. 탄성 물질의 열수축 성능을 추가로 향상시키기 위해 별도의 열 활성화 단계를 사용할 수도 있다. 이러한 추가적인 열 활성화 단계를 가교 전 및/또는 후에 수행할 수 있다.
가교 시, 가교된 탄성 공중합체를 함유하는 탄성 물질은 개선된 인장 강도를 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 탄성 성분은 약 1600 psi 초과의 기계 방향 인장 강도를 가질 수 있다. 또 다른 실시양태에서, 탄성 성분은 약 2700 psi 초과의 횡기계 방향 인장 강도를 가질 수 있다.
부직물 라미네이트
전술된 바와 같이, 탄성 물질을 부직웹 물질에 포함시킬 수 있다. 이를, 탄성 성분을 기타 물질(예를 들어, 폴리프로필렌)과 블렌딩함으로써 달성할 수 있다. 대안적으로, 하나 이상의 부직웹 외장재를 탄성 물질에 라미네이팅하여 마찰 계수를 감소시키고 그의 표면의 천 같은 느낌을 향상시킬 수도 있다. 부직웹 외장재의 기본중량은 일반적으로 예컨대 약 5 그램/제곱미터("gsm") 내지 120 gsm, 몇몇 실시양태에서 약 8 gsm 내지 약 70 gsm, 몇몇 실시양태에서 약 10 gsm 내지 약 35 gsm로다양할 수 있다. 다중 부직웹 외장재의 경우에, 이러한 물질들은 동일하거나 또는 상이한 기본중량을 가질 수 있다.
부직웹 외장재를 형성하는데에 사용되는 예시적인 중합체는, 예를 들어, 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌 등; 폴리테트라플루오로에틸렌; 폴리에스테르, 예를 들어 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등; 폴리비닐 아세테이트; 폴리비닐 클로라이드 아세테이트; 폴리비닐 부티랄; 아크릴 수지, 예를 들어 폴리아크릴레이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리메틸메타크릴레이트 등; 폴리아미드, 예를 들어 나일론; 폴리비닐 클로라이드; 폴리비닐리덴 클로라이드; 폴리스티렌; 폴리비닐 알콜; 폴리우레탄; 폴리락트산; 그의 공중합체 등을 포함할 수 있다. 원한다면, 상기에서 기술된 것과 같은 생분해성 중합체가 사용될 수도 있다. 셀룰로스 에스테르; 셀룰로스 에테르; 셀룰로스 니트레이트; 셀룰로스 아세테이트; 셀룰로스 아세테이트 부티레이트; 에틸 셀룰로스; 재생된 셀룰로스, 예컨대 비스코스, 레이온 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지는 않는 합성 또는 천연 셀룰로스 중합체도 사용될 수 있다. 중합체(들)이 기타 첨가제, 예컨대 섬유에 원하는 성질을 부여하기 위한 가공 보조제 또는 처리 조성물, 잔량의 용매, 안료 또는 착색제 등을 함유할 수도 있음을 유념해야 한다.
단성분 섬유 및/또는 다성분 섬유가 부직웹 외장재를 형성하는데에 사용될 수 있다. 단성분 섬유는 일반적으로 일축압출기로부터 압출된 중합체 또는 중합체의 블렌드로부터 형성된다. 다성분 섬유는 일반적으로 별도의 압출기로부터 압출된 둘 이상의 중합체로부터 형성된다(예를 들어, 이성분 섬유). 중합체는 섬유의 횡단면을 가로질러 실질적으로 일정하게 위치된 별개의 대역들 내에 배열될 수 있다. 성분들은 원하는 임의의 구성, 예컨대 시드-코어(sheath-core), 사이드-바이-사이드(side-by-side), 파이, 해중도(island-in-the-sea), 쓰리 아일랜드(three island), 불스 아이(bull's eye), 또는 해당 분야에 공지된 다양한 기타 배열로 배열될 수 있다. 다성분 섬유의 다양한 형성 방법은, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 타니구치(Taniguchi) 등의 미국 특허 제4,789,592호, 스트랙(Strack) 등의 미국 특허 제5,336,552호, 카네코(Kaneko) 등의 미국 특허 제5,108,820호, 크뤼게(Kruege) 등의 미국 특허 제4,795,668호, 파이크 등의 미국 특허 제5,382,400호, 스트랙 등의 미국 특허 제5,336,552호, 및 마몬 등의 미국 특허 제6,200,669호에 기술되어 있다. 다양한 불규칙 형상을 갖는 다성분 섬유, 예컨대, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 호글(Hogle) 등의 미국 특허 제5,277,976호, 힐스(Hills) 등의 미국 특허 제5,162,074호, 힐스의 미국 특허 제5,466,410호, 라그만(Largman) 등의 미국 특허 제5,069,970호, 및 라그만 등의 미국 특허 제5,057,368호에 기술된 것이 형성될 수도 있다.
중합체들의 임의의 조합이 사용될 수 있지만, 다성분 섬유들의 중합체는 전형적으로 상이한 유리전이온도 또는 용융 온도를 갖는 열가소성 물질로부터 제조되고, 여기서 제1 성분(예를 들어, 시드)은 제2 성분(예를 들어, 코어)보다 더 낮은 온도에서 용융된다. 다성분 섬유의 제1 중합체 성분이 연화 또는 용융되면 다성분 섬유가 점착성 골격 구조를 형성하고, 이는 냉각 시 섬유상 구조를 안정화시킨다. 예를 들어, 다성분 섬유는 약 5 중량% 내지 약 80 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 10 중량% 내지 약 60 중량%의 저 융점 중합체를 가질 수 있다. 또한, 다성분 섬유는 약 95 중량% 내지 약 20 중량%, 몇몇 실시양태에서 약 90 중량% 내지 약 40 중량%의 고 융점 중합체를 가질 수 있다. 공지된 시드-코어 이성분 섬유의 몇몇 예는 미국 노쓰캐롤라이나주 샬럿 소재의 코사 인코포레이티드(KoSa Inc.)로부터 T-255 및 T-256(둘 다 폴리올레핀 시드를 사용함), 또는 T-254(저 융점 코폴리에스테르 시드를 가짐)라는 명칭으로서 입수가능하다. 사용될 수 있는 기타 공지된 이성분 섬유는 일본 모리야마 소재의 치소 코포레이션(Chisso Corporation) 또는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 파이버비전스 엘엘씨(Fibervisions LLC)로부터 입수가능한 것을 포함한다.
스테이플 섬유, 연속 섬유 등과 같은 임의의 원하는 길이의 섬유가 사용될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 예를 들어, 약 1 내지 약 150 밀리미터, 몇몇 실시양태에서 약 5 내지 약 50 밀리미터, 몇몇 실시양태에서 약 10 내지 약 40 밀리미터, 몇몇 실시양태에서 약 10 내지 약 25 밀리미터의 범위의 섬유 길이를 갖는 스테이플 섬유가 사용될 수 있다. 필수적인 것은 아니지만, 해당 분야에 잘 공지된 바와 같이 스테이플 섬유로써 섬유상 층을 형성하는데에 카딩 기술을 사용할 수 있다. 예를 들어, 섬유를 분리하는 피커(picker)에 섬유 더미를 위치시킴으로써 섬유를 카디드웹으로 형성할 수 있다. 이어서, 섬유를 추가로 분리하여 기계 방향으로 정렬시켜 기계 방향으로 배향된 섬유상 부직웹을 형성하는 코밍 또는 카딩 장치로 섬유를 보낸다. 이어서, 공지된 기술을 이용하여 카디드웹을 결합시켜 본디드 카디드 부직웹을 형성할 수 있다.
원한다면, 부직물 복합체를 형성하는데에 사용되는 부직웹 외장재는 다층 구조를 가질 수 있다. 적합한 다층 물질은, 예를 들어, 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 라미네이트 및 스펀본드/멜트블로운(SM) 라미네이트를 포함할 수 있다. 적합한 SMS 라미네이트의 다양한 예는, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 브록(Brock) 등의 미국 특허 제4,041,203호; 티몬스(Timmons) 등의 미국 특허 제5,213,881호; 티몬스 등의 미국 특허 제5,464,688호; 본스뢰거(Bornslaeger)의 미국 특허 제4,374,888호; 콜리어(Collier) 등의 미국 특허 제5,169,706호; 및 브록 등의 미국 특허 제4,766,029호에 기술되어 있다. 또한, 상업적으로 입수 가능한 SMS 라미네이트는 킴벌리-클라크 코포레이션으로부터 스펀가드(Spunguard)® 및 에볼루션(Evolution)®이라는 명칭으로서 수득될 수 있다.
다층 구조의 또 다른 예는 스핀 뱅크가 이전의 스핀 뱅크로부터 퇴적된 섬유의 층 위에 섬유를 퇴적시키는 다중 스핀 뱅크 기기 상에서 제조된 스펀본드웹이다. 이러한 개별적인 스펀본드 부직웹은 다층 구조로서 생각될 수도 있다. 이러한 상황에서, 부직웹 내의 다양한 퇴적된 섬유의 층은 기본중량 및/또는 제조된 섬유의 조성, 유형, 크기, 주름 수준 및/또는 형상에 있어서 동일하거나 상이할 수 있다. 또 다른 예로서, 단일 부직웹은, 서로 결합되어 부직웹을 형성하는 스펀본드웹, 카디드웹 등의 둘 이상의 개별적으로 제조된 층으로서 제공될 수 있다. 이러한 개별적으로 제조된 층들은 상기에서 논의된 바와 같이 제조 방법, 기본중량, 조성 및 섬유에 있어서 상이할 수 있다.
부직웹 외장재는 추가적인 섬유상 성분을 함유하여 복합체로 간주될 수도 있다. 예를 들어, 부직웹을 해당 분야에 공지된 임의의 다양한 얽힘 기술(예를 들어, 수얽힘, 공기 얽힘, 기계적 얽힘 등)을 사용하여 또 다른 섬유상 성분과 얽히게 할 수 있다. 한 실시양태에서, 부직웹을 수얽힘을 사용하여 셀룰로스 섬유와 일체로 얽히게 한다. 전형적인 수얽힘 공정에서는 물의 고압 제트 스트림을 사용하여 섬유들을 얽히게 함으로써 고도로 얽힌 통합된 섬유상 구조, 예를 들어 부직웹을 형성한다. 스테이플 길이 및 연속 섬유의 수얽힌 부직웹은, 예를 들어, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 에반스(Evans)의 미국 특허 제3,494,821호 및 볼턴(Boulton)의 미국 특허 제4,144,370호에 개시되어 있다. 연속 섬유 부직웹과 펄프층의 수얽힌 복합 부직웹은, 예를 들어 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 에버하트(Everhart) 등의 미국 특허 제5,284,703호 및 앤더슨(Anderson) 등의 미국 특허 제6,315,864호에 기술되어 있다. 복합체의 섬유상 성분은 임의의 원하는 양의 결과물 기재를 함유할 수 있다. 섬유상 성분은 약 50 중량% 초과의 복합체, 몇몇 실시양태에서 약 60 중량% 내지 약 90 중량%의 복합체를 함유할 수 있다. 마찬가지로, 부직웹은 약 50 중량% 미만의 복합체, 몇몇 실시양태에서 약 10 중량% 내지 약 40 중량%의 복합체를 함유할 수 있다.
부직웹 외장재는 본 발명의 필름에 라미네이팅되기 전에 하나 이상의 방향으로 네킹될 수 있다. 적합한 네킹 기술이 모만의 미국 특허 제5,336,545호, 제5,226,992호, 제4,981,747호 및 제4,965,122호뿐 아니라, 모만 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0121687호에 기술되어 있다. 대안적으로, 부직웹은 필름에 라미네이팅되기 전에 한 방향으로 비교적 신장될 수 없는 채로 남아 있을 수 있다. 이러한 실시양태에서, 부직웹은 임의로 탄성 물질에 라미네이팅된 후 하나 이상의 방향으로 신장될 수 있다.
접착 결합; 열적 결합; 초음파 결합; 극초단파 결합; 압출 코팅 등을 포함하는 임의의 다양한 기술이 층들을 서로 라미네이팅하는데에 사용될 수 있다. 한 특정 실시양태에서, 닙롤은 전구 탄성 물질(예를 들어, 필름)과 부직웹 외장재(들)에 압력을 가하여 물질들을 서로 열적으로 결합시킨다. 롤은 매끄럽고/매끄럽거나 다수의 융기된 결합 요소를 포함할 수 있다. 한 실시양태에서, 롤은 매끄러운 냉각롤(chill roll)이고, 필름과 외장재 물질이 냉각된 롤들 사이의 닙을 통과함에 따라 부직물 외장재 물질은 압출 코팅에 의해 두 외장재 물질들 사이에서 필름에 라미네이팅된다. 접착제, 예컨대 미국 텍사스주 휴스턴 소재의 훈츠만 폴리머스(Huntsman Polymers)로부터 입수가능한 렉스탁(Rextac) 2730 및 2723뿐 아니라 미국 위스콘신주 와우와토사 소재의 보스틱 핀들리 인코포레이티드(Bostik Findley, Inc)로부터 입수가능한 접착제가 사용될 수도 있다. 사용된 접착제의 유형 및 기본중량은 최종 복합체 및 최종 용도에서 원하는 탄성에 따라 결정될 것이다. 예를 들어, 접착제의 기본중량은 약 1.0 내지 약 3.0 gsm일 수 있다. 접착제는, 임의의 공지된 기술, 예컨대 슬롯 또는 용융 분사 접착 시스템에 의해, 라미네이팅 전에 부직웹 외장재 및/또는 탄성 물질에 도포될 수 있다. 라미네이팅 동안에, 탄성 물질은 결과물인 복합체의 원하는 특성에 따라 신장된 상태 또는 이완된 상태일 수 있다.
탄성 물질이 필름인 경우에, 필름은 적합하게는 임의의 적합한 방법에 의해 천공될 수 있다. 예를 들어, 필름/부직물 라미네이트 내의 탄성 필름은 천공된 필름일 수 있다. 탄성 필름은 필름이 부직 시트 물질에 라미네이팅되는 공정 동안에 천공될 수 있다. 필름/부직물 라미네이트 내의 천공된 필름은, 예를 들어, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된 시퀘이라(Siqueira) 등의 미국 특허 제7,803,244호에 개시되어 있다.
부직웹 외장재(들)과 탄성 물질(들)의 라미네이팅을 탄성 공중합체의 가교 전 및/또는 후에 수행할 수 있다. 한 실시양태에서, 예를 들어, 전구 탄성 물질을 초기에 부직웹 외장재에 라미네이팅하고, 이어서 결과물인 복합체에 특정 조사량의 전자기 방사선을 가한다. 도 1은 이러한 방식으로 신장-결합된 복합체를 형성하기 위한 예시적인 공정(10)을 개략적으로 도시한 것이다. 초기에, 열가소성 전구체층(126)은 제1 세트의 닙롤(132 및 134)과 제2 세트의 닙롤(136 및 138) 사이에서 신장된다. 신장을 유도하기 위해, 제2 세트의 닙롤은 제1 세트의 닙롤보다 더 빠른 표면 속도로 회전할 수 있다. 부직물 외장재층(24 및 28)은 또한 저장롤(26 및 30)로부터 풀리고, 부직물층(24 및 28)이 이완된 상태에서, 신장된 전구체층(126)과 조합되어 닙롤들(136 및 138) 사이에서 복합체(40)를 형성한다. 상기 층들은 부직물층 또는 전구체층에 도포된 접착제에 의해 또는 롤(136 및/또는 138)로부터 공급된 열에 의해 조합될 수 있다.
복합체(40)가 형성된 후, 이어서 복합체는 가교 스테이션(128)을 통과하고, 이로써 롤(44)에 감길 수 있는 복합체를 형성한다. 복합체는 기계 방향, 횡기계 방향 또는 양방향으로 탄성일 수 있다. 도시되지는 않았지만, 해당 분야에 공지된 다양한 추가적인 잠재적인 가공 및/또는 마무리 단계, 예컨대 슬리팅, 트리팅(treating), 그래픽 인쇄 등이 본 발명의 개념 및 범주로부터 벗어나지 않게 수행될 수 있다. 예를 들어, 복합체를 임의로 횡기계 방향 및/또는 기계 방향으로 기계적으로 신장시켜 신장성을 개선할 수 있다. 한 실시양태에서, 복합체는 CD 및/또는 MD 방향으로 홈이 있는 2개 이상의 롤을 통과할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같은 "기계 방향" 또는 "MD"라는 용어는 일반적으로 물질이 제조되는 방향을 지칭한다. "횡기계 방향" 또는 "CD"라는 용어는 기계 방향에 수직인 방향을 지칭한다. 횡기계 방향으로 측정된 치수는 "너비" 치수라고 지칭되고, 기계 방향으로 측정된 치수는 "길이" 치수라고 지칭된다.
이러한 홈 있는 위성/앤빌 롤 배열은, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 림(Rhim) 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0110442호 및 게른트(Gerndt) 등의 미국 특허 출원 공개 제2006/0151914호에 기술되어 있다. 예를 들어, 복합체는 CD 방향 및/또는 MD 방향으로 홈이 있는 둘 이상의 롤을 통과할 수 있다. 홈 있는 롤은 강철 또는 기타 강성 물질(예를 들어, 경질 고무)로 구성될 수 있다. 원한다면, 해당 분야에 공지된 임의의 적합한 방법, 예컨대 가열된 공기, 적외선 히터, 가열된 닙롤, 또는 하나 이상의 가열된 롤 또는 증기 캐니스터 주위를 복합체로 부분적으로 감싸는 것 등을 통해 열을 가할 수 있다. 홈 있는 롤 자체에 열을 가할 수도 있다. 기타 홈 있는 롤 배열, 예컨대 서로에 대해 바로 인접하게 위치된 두 개의 홈 있는 롤도 동등하게 적합함을 또한 이해해야 한다. 홈 있는 롤 외에, 복합체를 하나 이상의 방향으로 기계적으로 신장시키는데에 기타 기술을 사용할 수도 있다. 예를 들어, 복합체를 신장시키는 텐터 프레임에 복합체를 통과시킬 수 있다. 이러한 텐터 프레임은 해당 분야에 잘 공지되어 있고, 예를 들어 모만 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0121687호에 기술되어 있다. 복합체를 네킹시킬 수도 있다. 적합한 네킹 기술은, 그 전문이 모든 목적을 위해 참조로 포함된, 모만의 미국 특허 제5,336,545호, 제5,226,992호, 제4,981,747호 및 제4,965,122호뿐 아니라 모만 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0121687호에 기술되어 있다.
제품
본 발명의 탄성 물질은 매우 다양한 용도를 가질 수 있지만, 흡수용품의 성분으로서 특히 유용하다. 본원에서 사용되는 바와 같은 "흡수용품"이라는 용어는 일반적으로 물 또는 기타 유체를 흡수할 수 있는 임의의 용품을 의미한다. 몇몇 흡수용품의 예는 개인 위생 흡수용품, 예를 들어 기저귀, 배변훈련용 팬티, 흡수성 팬티, 실금 용품, 여성용 위생용품(예를 들어, 생리대), 수영복, 베이비 와이프 등; 의료용 흡수용품, 예를 들어 가먼트, 천공(fenestration) 물질, 언더패드, 침대 패드, 붕대, 흡수성 드레이프 및 의료용 와이프; 식품 서비스 와이퍼, 의복 용품 등을 포함하지만, 이에 제한되지는 않는다. 이러한 흡수용품을 형성하기에 적합한 물질 및 공정은 해당 분야의 숙련자에게 잘 공지되어 있다.
필수적인 것은 아니지만, 전구 탄성 물질을 흡수용품 내에 포함시킨 후에 가교시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 물질은 가교 전에는 매우 탄성이지는 않고, 이것은 따라서 매우 탄성인 물질보다 치수적으로 더 안정하다. 이로써 물질을 흡수용품의 기타 성분에 부착시키는 동안에 물질을 기계적으로 신장된 상태로 유지할 필요가 줄어들고, 따라서 성분들을 서로 부착시키는 위치 및 방식에 있어서 보다 자유롭게 된다. 물론, 전구 탄성 물질은 상기에서 기술되고 도 1에 도시된 바와 같이 흡수용품 내에 포함되기 전에 가교될 수도 있다.
흡수용품은 통상적으로 실질적으로 액체-불투과성인 층(예를 들어, 외부 커버), 액체-투과성인 층(예를 들어, 신체측 라이너, 서지층 등), 흡수코어 및 다양한 기타 임의적 성분을 포함한다. 해당 분야에 잘 공지된 바와 같이, 다양한 흡수용품 성분은 탄성 특성 요소들, 예컨대 허리밴드, 다리/커프 개스킷(cuff gasketing), 이어부(ear), 측부 패널, 외부 커버 등을 가질 수 있다. 본 발명의 가교된 탄성 물질을 임의의 이러한 성분에 사용할 수 있다. 예를 들어 도 2를 참조하면, 일반적으로 전방 허리 구역(255), 후방 허리 구역(260) 및 전방 허리 구역과 후방 허리 구역을 서로 연결하는 중간 구역(265)을 한정하는 일회용 기저귀(250)의 한 실시양태가 도시되어 있다. 전방 허리 구역(255) 및 후방 허리 구역(260)은 사용 동안에 각각 실질적으로 착용자의 전방 복부 영역 및 후방 복부 영역을 넘어 연장되도록 구성된 기저귀의 일반적인 부분을 포함한다. 기저귀의 중간 구역(265)은 착용자의 다리들 사이에서 가랑이 영역을 통해 연장되도록 구성된 기저귀의 일반적인 부분을 포함한다. 따라서, 중간 구역(265)은 기저귀에서 반복된 액체 서지(surge)가 전형적으로 발생하는 영역이다.
기저귀(250)는, 제한 없이, 외부 커버 또는 배면시트(270), 배면시트(270)와 대향 관계로 위치된 액체 투과성 신체측 라이너 또는 상면시트(275), 및 배면시트(270)와 상면시트(275) 사이에 위치된 흡수 코어 본체 또는 액체 보유 구조물(280), 예컨대 흡수 패드를 포함한다. 배면시트(270)는 길이 방향 또는 종방향(286), 및 너비 방향 또는 측방향(285)을 한정하는데, 예시된 실시양태에서는 기저귀(250)의 길이 및 너비와 일치한다. 액체 보유 구조물(280)은 일반적으로 배면시트(270)의 길이 및 너비보다 각각 더 작은 길이 및 너비를 갖는다. 따라서, 기저귀(250)의 주변부(marginal portion), 예컨대 배면시트(270)의 주변 구역은 액체 보유 구조물(280)의 말단 가장자리를 지나 연장될 수 있다. 예시된 실시양태에서, 예를 들어, 배면시트(270)는 액체 보유 구조물(280)의 말단 주변 가장자리 너머로 바깥쪽으로 연장되어 기저귀(250)의 측부 주변부 및 단부 주변부를 형성한다. 상면시트(275)는 일반적으로 배면시트(270)와 함께 연장되지만, 원하는 대로, 임의로, 배면시트(270)의 면적보다 더 크거나 또는 더 작은 면적을 망라할 수 있다.
개선된 맞춤성을 제공하고 기저귀(250)로부터의 신체 배출물의 누설을 감소시키는 것을 돕기 위해, 기저귀 측부 주변부 및 단부 주변부는, 하기에서 추가로 설명되는 바와 같이, 적합한 탄성 부재로써 탄성화될 수 있다. 예를 들어, 대표적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 기저귀(250)는 기저귀(250)의 측부 주변부를 작동가능하게 인장시키고 착용자의 다리 둘레에 꼭 맞추어져서 누설을 감소시키고 편안함과 외관을 개선하도록 구성된 다리/커프 개스킷(290)을 포함할 수 있다. 탄성적이고 편안하게 꼭 맞도록 하는 허리밴드(295)가 착용자의 허리 둘레에서 사용된다. 본 발명의 가교된 탄성 물질은 다리/커프 개스킷(290) 및/또는 허리밴드(295)로서 사용되기에 적합하다. 이러한 물질의 예는 배면시트를 포함하거나 또는 배면시트에 부착됨으로써 배면시트(270)에 탄성 수축력을 부여하는 복합체 시트이다.
공지된 바와 같이, 착용자에 기저귀(250)를 고정하는데에 체결 수단, 예컨대 후크-루프 체결구가 사용될 수 있다. 대안적으로, 기타 체결 수단, 예컨대 버튼, 핀, 스냅, 접착 테이프 체결구, 응집제, 직물-루프 체결구 등이 사용될 수 있다. 예시된 실시양태에서, 기저귀(250)는 후크-루프 체결구의 후크부로서 표시된 체결구(302)가 부착되는 한 쌍의 측부 패널(300)(또는 이어부)을 포함한다. 일반적으로, 측부 패널(300)은 허리 구역(255 및 260) 중 하나에 기저귀의 측부 가장자리에 부착되고 허리 구역으로부터 바깥쪽으로 측방향으로 연장된다. 측부 패널(300)은 본 발명의 탄성 물질을 함유할 수 있다. 측부 패널 및 선택적으로 구성된 체결구 탭을 포함하는 흡수용품의 예는, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 뢰슬러(Roessler)의 PCT 특허 출원 제WO 95/16425호; 뢰슬러 등의 미국 특허 제5,399,219호; 프라이스(Fries)의 미국 특허 제5,540,796호; 및 프라이스의 미국 특허 제5,595,618호에 기술되어 있다.
기저귀(250)는 상면시트(275)와 액체 보유 구조물(280) 사이에 위치되어 액체 배출물을 신속하게 수용하고 기저귀(250) 내의 액체 보유 구조물(280)에 액체 배출물을 분배하는 서지 관리층(305)을 포함할 수도 있다. 기저귀(250)는 액체 보유 구조물(280)과 배면시트(270) 사이에 위치되어 액체 보유 구조물(280)로부터 배면시트(270)를 격리하여 통기성 외부 커버 또는 배면시트(270)의 외면에서 가먼트의 축축함을 감소시키는, 스페이서 또는 스페이서층이라고도 불리는 통기층(도시되지 않음)을 추가로 포함할 수 있다. 적합한 서지 관리층(305)의 예는 비숍(Bishop)의 미국 특허 제5,486,166호 및 엘리스(Ellis)의 미국 특허 제5,490,846호에 기술되어 있다.
대표적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 일회용 기저귀(250)는 신체 배출물의 측방향 유동을 차단하도록 구성된 한 쌍의 보유 플랩(310)을 포함할 수도 있다. 보유 플랩(310)은 액체 보유 구조물(280)의 측부 가장자리에 인접한 기저귀의 측방향으로 대향되는 측부 가장자리를 따라 위치될 수 있다. 각각의 보유 플랩(310)은 전형적으로 적어도 기저귀(250)의 중간 구역(265)에서 직립 수직 구조를 유지하여 착용자의 신체에 대해 밀봉을 형성하도록 구성된 비부착 가장자리를 한정한다. 보유 플랩(310)은 액체 보유 구조물(280)의 전체 길이를 따라 종방향으로 연장될 수 있거나, 액체 보유 구조물의 길이를 따라 부분적으로만 연장될 수 있다. 보유 플랩(310)이 액체 보유 구조물(280)보다 길이가 더 짧은 경우에, 보유 플랩(310)은 중간 구역(265)에서 기저귀(250)의 측부 가장자리를 따라 선택적으로 어디나 위치될 수 있다. 이러한 보유 플랩(310)은 일반적으로 해당 분야의 숙련자에게 잘 알려져 있다. 예를 들어, 보유 플랩(310)에 적합한 구성 및 배열이 엔로(Enloe)의 미국 특허 제4,704,116호에 기술되어 있다.
기저귀(250)는 다양한 적합한 형상일 수 있다. 예를 들어, 기저귀는 전반적인 직사각형 형상, T 형상 또는 대략적인 모래시계 형상을 가질 수 있다. 도시된 실시양태에서, 기저귀(250)는 전반적인 I 형상을 가진다. 본 발명의 흡수용품에 포함될 수 있는 기타 적합한 성분은 해당 분야의 숙련자에게 일반적으로 공지된 허리 플랩 등을 포함할 수 있다. 기저귀에 사용되기에 적합한 기타 성분을 포함할 수 있는 본 발명의 탄성 물질과 관련하여 사용되기 적합한 기저귀 구성의 예는, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 메이어(Meyer) 등의 미국 특허 제4,798,603호; 버나딘(Bernardin)의 미국 특허 제5,176,668호; 브뤼머(Bruemmer) 등의 미국 특허 제5,176,672호; 프록스마이어(Proxmire) 등의 미국 특허 제5,192,606호; 및 한슨(Hanson) 등의 미국 특허 제5,509,915호에 기술되어 있다.
기저귀(250)의 다양한 영역 및/또는 성분은 임의의 공지된 부착 메커니즘, 예컨대 접착제, 초음파 결합, 열적 결합 등을 이용하여 서로 조립될 수 있다. 적합한 접착제는, 예를 들어 고온 용융 접착제, 감압 접착제 등을 포함할 수 있다. 사용 시, 접착제는 균일층, 패턴화된 층, 분사된 패턴 또는 임의의 분할된 선들, 소용돌이 또는 점으로서 도포될 수 있다. 예시된 실시양태에서, 예를 들어 상면시트(275)와 배면시트(270)는 접착제, 예를 들어 고온 용융 접착제, 감압 접착제의 선에 의해 서로 그리고 액체 보유 구조물(280)에 조립될 수 있다. 마찬가지로, 기타 기저귀 성분, 예컨대 다리/커프 개스킷(290), 허리밴드(295), 체결 부재(302) 및 서지층(305)은 상기 부착 메커니즘에 의해 용품에 조립될 수 있다.
상기에서 다양한 구성의 기저귀가 기술되었지만, 기타 기저귀 및 흡수용품 구성도 본 발명의 범주 내에 포함된다는 것을 이해해야 한다. 또한, 본 발명은 기저귀에 제한되는 것은 결코 아니다. 사실상, 기타 개인 위생 흡수용품, 예컨대 배변훈련용 팬티, 흡수성 팬티, 성인용 실금 제품, 여성용 위생용품(예를 들어, 생리대), 수영복, 베이비 와이프 등; 의료용 흡수용품, 예를 들어 가먼트, 천공 물질, 언더패드, 붕대, 흡수성 드레이프 및 의료용 와이프; 식품 서비스 와이퍼, 의복 용품 등을 포함하지만 이에 제한되지는 않는 임의의 기타 흡수용품이 본 발명에 따라 형성될 수 있다. 이러한 흡수용품의 여러 예는, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 디팔마(DiPalma) 등의 미국 특허 제5,649,916호; 키엘피코우스키(Kielpikowski)의 미국 특허 제6,110,158호; 블래니(Blaney) 등의 미국 특허 제6,663,611호에 기술되어 있다. 기타 적합한 용품은, 그 전문이 모든 목적을 위해 본원에 참조로 포함된, 펠(Fell) 등의 미국 특허 출원 공개 제2004/0060112 A1호 뿐 아니라, 다미코(Damico) 등의 미국 특허 제4,886,512호; 쉐로드(Sherrod) 등의 미국 특허 제5,558,659호; 펠 등의 미국 특허 제6,888,044호; 및 프라이버거(Freiburger) 등의 미국 특허 제6,511,465호에 기술되어 있다. 물론, 탄성 물질은 다용도이고 매우 다양한 기타 유형의 용품에 포함될 수도 있다. 예를 들어, 탄성 물질은 의료용 가먼트, 예컨대 가운, 캡, 드레이프, 장갑, 페이스마스크 등; 산업용 작업복, 예를 들어 실험실 코트, 커버올 등; 등에 포함될 수 있다.
하기 실시예를 참조하면 본 발명을 더 잘 이해할 수 있다.
실시예
샘플의 모든 응력-연신율 기계적 시험을 MTS 신테크(Sintech) 1/s 프레임을 사용하여 수행하였다. ASTM D638 인장 시험 방법에 규정된 타입 I "도그 본(dog bone)" 다이를 사용하여 필름 샘플을 절단하였다. 필름 샘플을, 2"의 손잡이간 간격(grip-to-grip distance)이 설정된, 신테크 1/S 시험 프레임의 죠 내로 클램핑하였다. 크로스헤드의 변위를 2"/min의 속도로 설정하였다. 필름 샘플을 실온(약 20 ℃)에서 파손(파단) 시까지 신장시켰다. 라미네이트의 경우에, 3"×7" 견본을 사용하여 그의 인장 성질을 결정하였다. 크로스헤드 속도를 20"/min으로 설정하였다. 라미네이트 샘플을 실온(약 20 ℃)에서 파손(파단) 시까지 신장시켰다. 응력 및 연신율을 샘플의 초기 길이, 최종 길이, 초기 너비 및 초기 두께에 대한 지식을 사용하여 계산하였다. 두께를 스타레트(Starret)-유형의 벌크 시험기를 사용하여 0.05 psi에서 측정한다. 벌크 시험기의 풋은 너비가 3"이고 두께가 0.5 인치인 작은 아크릴 원통이다.
응력 완화 시험을 환경 챔버가 장착된 MTS 신테크 1/s 프레임을 사용하여 수행하였다. 환경 챔버를 체온을 상징하는 100 ℉로 설정하였다. 필름 및 라미네이트의 경우에, 3"×7" 견본을, 3 인치의 손잡이간 간격이 설정된 죠 내로 클램핑하였다. 이어서 물질을 4.5 인치의 길이로 신장시켰다(50 % 연신율). 이어서 체온에서의 하중 손실을 12 시간 동안 측정하였다. 기울기(log(하중) 대 log(시간)의 선형회귀에 의해 수득된 기울기) 및 하중 손실(100×(초기 하중 - 최종 하중)/초기 하중)을 계산하고 기록한다.
히스테레시스를 측정하기 위해서, 필름 및 라미네이트 샘플(3"×7" 견본)을 20 in/min의 크로스헤드 속도에서 3인치 게이지 길이를 기준으로 100 %로 신장시켰다. 최대 변형률에 도달한 후, 견본을 역시 20 in/min의 크로스헤드 속도로 0 하중으로 즉시 복귀시킨다. 히스테레시스를 하중 곡선 하 면적에서 비-하중 곡선 하 면적을 뺀 것을 하중 곡선 하 면적으로 나눈 것으로서 계산하며, 이것은 %로 표시된다. 완벽한 탄성중합체는 0 %의 히스테레시스를 나타낼 것이다.
복소 점도를 1 Hz 및 10 %의 일정 변형률에서 356 ℉에서 60 분 동안 공기 중에서 평행판 형상을 갖는 레오미터에서 측정하였다. 이러한 측정을 위해 갭(gap)을 1 ㎜로 설정하였다. 점도 안정성은 탄젠트 델타가 1인 시간으로서 표현되고, 이것은 가교가 일어나는 시간으로서 이해된다.
복소 점도 측정을 위한 샘플을 제조하기 위해, 약 10 내지 20중량%의 성분 스티렌 블록 공중합체를 실온에서 테트라히드로푸란(THF)에 용해시키고 페트리 접시로 옮겼다. 이어서 페트리 접시를 진공 오븐에서 37 ℃에서 놓아 두어 THF를 제거하였다. 원반 형태의 두께 1 밀리미터의 샘플을 페트리 접시로부터 꺼냈다. 레올로지 측정을 위해 큰 원반으로부터 원반(직경 25 ㎜)을 스텐실하였다(stencil).
진동 모드에서의 동적 레올로지 측정을 안톤 파르 피지카(Anton Parr Physica) MCR 301 레오미터에서 수행하였다. 평행판 부착구가 장착된 레오미터를 사용하여 측정을 수행하고 데이터를 획득하였다. 원반을 평행판들 사이에 놓았다. 이어서 샘플을 356 ℉로 가열하고 10 %의 일정 변형률 및 1 Hz의 주파수에서 공기 중에서 시간의 함수로서 측정값을 수득하였다. 복소 점도(파스칼-초), 저장 모듈러스(G'), 손실 모듈러스(G") 및 탄젠트 델타(G"/G'로서 정의된 탄젠트 델타). 저장 모듈러스는 전단 공정 동안에 샘플 내에 저장된 변형 에너지의 척도이며 물질의 탄성적 본성과 관계가 있다. 손실 모듈러스는 변형 공정 동안에 손실된 에너지의 척도이며 물질의 점성 성분과 관계가 있다. 탄젠트 델타의 크기는 탄성 정도의 척도이다. 0의 탄젠트 델타는 탄성을 암시하며, ∞는 순수 점성을 암시한다. 1의 탄젠트 델타는 점성을 암시하며, 탄성 거동은 완벽히 균형잡혀 있다.
가교 공정에서, G" > G'인 구간은 졸 상태(액체상)라고 지칭되고 G' > G"인 구간은 겔 상태(고체상)라고 지칭된다. G' = G"(탄젠트 델타 = 1)인 지점은 졸/겔 전이점이며, 겔점이라고도 불린다. 따라서 탄젠트 델타가 1인 시간은 물질이 가교되는 시간이라고 생각된다.
실시예에서는, 스티렌 블록 공중합체 조성물을 약 400 ℉의 용융 온도에서 350 내지 400 ℉의 온도 프로필을 사용하여 일축압출기를 사용하여 압출시켜 필름을 만들었다. 결과물인 탄성 필름을 약 40 ℉로 설정된 두 개의 냉각롤들 사이에서 형성된 닙 내로 캐스팅하였다. 라미네이트를 형성하기 위해, 15 gsm 폴리에틸렌 스펀본드 외장재를 닙 내로 필름의 각 면 상에 공급하여 부직물/필름/부직물 라미네이트를 형성하였다. 이어서 라미네이트를 홈 있는 롤러를 통해 공급하였다. 필름을 가교시키기 위해, 필름 샘플 및 라미네이트를 홈 있는 롤러에 보내기 전에 80 kV 내지 150 kV의 전압 범위, 150 마이크로미터의 깊이, 1 g/cc의 밀도, 및 속도에 따라 1 내지 25 Mrad의 조사량 범위에서 작동하는 어드밴스드 일렉트론 빔(Advanced Electron Beam) 시험 생산 라인 장치를 사용하여 전자빔 방사선을 조사하였다.
실시예 1 및 실시예 1A는 99 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 공중합체(크라톤 D1171)와 0.5 중량%의 이르가녹스 1010과 0.5 중량%의 이르가포스 168이 블렌딩된, 필름으로 형성된 탄성중합체 조성물로부터 제조된 필름을 포함한다. 실시예 1은 가교되지 않은 필름인 반면에, 실시예 1A는 가교된 필름이다. 상기에서 기술된 바와 같이 제조된 필름 및 필름/부직물 라미네이트의 인장 성질이 표 1 및 표 2에 제공되어 있다. 이러한 탄성중합체 조성물에서, % 부타디엔은 약 24 %임을 유념하도록 한다. 이러한 탄성중합체 조성물은 하기에서 나타내어진 바와 같이 안정한 용융 점도를 갖는 반면에, 이러한 샘플의 인장 강도는 일반적으로 실시예 2 및 실시예 2A에 비해 더 낮다는 것을 유념하도록 한다.
실시예 2 및 실시예 2A는 59 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 공중합체(크라톤 D1171)와 40 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌(크라톤 D1102)와 0.5 중량%의 이르가녹스 1010과 0.5 중량%의 이르가포스 168이 블렌딩된 탄성중합체 조성물로부터 제조된 필름을 포함한다. 실시예 2는 가교되지 않은 필름인 반면에, 실시예 2A는 가교된 필름이다. 상기에서 기술된 바와 같이 제조된 필름 및 필름/부직물 라미네이트의 인장 성질이 표 1 및 표 2에 제공되어 있다. 이러한 배합물 내의 부타디엔은 약 53 %이다. 이러한 실시예에서의 필름 및 라미네이트는 실시예 1 및 실시예 1A의 것보다 더 높은 인장 강도를 갖는다는 것을 유념하도록 한다.
스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 공중합체(크라톤 D1171)와 스티렌-부타디엔-스티렌(크라톤 D1102)의 다양한 블렌드를 상기에서 기술된 바와 같은 레올로지 시험에 적용시켰다. 그 결과가 표 3에 제공되어 있다. 탄젠트 델타가 1인 시간에 대한 값이 더 크다는 것은 점도 안정성이 개선됨을 나타낸다. 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 공중합체 함량이 증가함에 따라 점도 안정성이 개선된다는 것을 유념하도록 한다. 표 3의 점선은 1 시간의 점도 측정 후 탄젠트 델타가 1이 되지 않음을 나타내며, 이는 매우 우수한 레올로지 안정성을 나타낸다.
Figure pct00001
Figure pct00002
Figure pct00003
본 발명은 그의 특정 실시양태에 대해 상세하게 기술되었지만, 해당 분야의 숙련자가 상기 내용을 이해하여 이러한 실시양태의 변경양태, 변형양태 및 균등양태를 용이하게 고안할 수 있다는 것을 알 것이다. 따라서, 본 발명의 범주는 첨부된 특허청구범위 및 그의 임의의 균등물의 범주로서 평가되어야 한다.

Claims (20)

  1. 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 탄성 조성물을 포함하고 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체가 가교된 탄성 성분을 포함하는 시트 물질.
  2. 제1항에 있어서, 탄성 성분이 약 1600 psi 이상의 기계 방향 인장 강도를 갖는 시트 물질.
  3. 제1항에 있어서, 탄성 성분에 라미네이팅된 부직웹 외장재를 함유하는 복합체인 시트 물질.
  4. 제1항에 있어서, 탄성 성분이 필름, 발포체, 스트랜드, 웹 또는 그의 조합인 시트 물질.
  5. 제1항에 있어서, 탄성 성분이 약 25 중량% 내지 약 75 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 25 중량% 내지 약 75 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 시트 물질.
  6. 제1항에 있어서, 탄성 조성물이, 356 ℉에서 공기 중에서 동적 레올로지 측정에서, 약 44 분 이상의, 탄젠트 델타가 1인 시간을 나타내는 시트 물질.
  7. 제1항에 있어서, 탄성 성분이 약 25 중량% 내지 약 50 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 50 중량% 내지 약 75 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 시트 물질.
  8. 실질적으로 액체-불투과성인 층과 액체-투과성인 층 사이에 위치된 흡수코어를 포함하는, 제1항의 시트 물질을 포함하는 흡수용품.
  9. 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 함유하는 스티렌 블록 공중합체 조성물을 용융 압출시키고;
    용융 압출된 스티렌 블록 공중합체 조성물로부터 탄성 시트 물질을 형성하고;
    스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 가교시키는 것
    을 포함하는, 탄성 시트 물질의 형성 방법.
  10. 제9항에 있어서, 탄성 시트 물질이 필름, 발포체, 스트랜드, 웹 또는 그의 조합을 포함하는 방법.
  11. 제9항에 있어서, 탄성 시트 물질을 부직웹 외장재에 라미네이팅하는 단계를 추가로 포함하는 방법.
  12. 제9항에 있어서, 스티렌 블록 공중합체 조성물이 약 25 중량% 내지 약 50 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 50 중량% 내지 약 75 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 방법.
  13. 제9항에 있어서, 가교를 전자기 방사선으로써 유도하는 방법.
  14. 제9항에 있어서, 탄성 시트 물질이 약 1600 psi 이상의 인장 강도를 갖는 방법.
  15. 제9항에 있어서, 스티렌 블록 공중합체 조성물이 256 ℉에서 공기 중에서 동적 레올로지 측정에서, 약 44 분 이상의, 탄젠트 델타가 1인 시간을 나타내는 방법.
  16. 제9항에 있어서, 스티렌 블록 공중합체 조성물이 약 25 중량% 내지 약 75 중량%의 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 25 중량% 내지 약 75 중량%의 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 방법.
  17. 제9항에 있어서, 용융 압출 단계 동안에 스티렌 블록 공중합체 조성물이 가교되지 않는 방법.
  18. 제11항에 있어서, 라미네이팅을 스티렌 블록 공중합체 조성물의 가교 전에 수행하는 방법.
  19. 제11항에 있어서, 라미네이팅을 스티렌 블록 공중합체 조성물의 가교 후에 수행하는 방법.
  20. 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 가교된 스티렌-부타디엔-스티렌 블록 공중합체 및 약 10 중량% 내지 약 90 중량%의 가교된 스티렌-이소프렌/부타디엔-스티렌 블록 공중합체를 포함하는 탄성 조성물을 포함하는 탄성 성분을 포함하는 시트 물질.
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