KR930008255B1 - 혼성 탄성체 재료 및 그의 제조방법 - Google Patents

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죤 반데어 빌렌 마이클
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킴벌리-클라크 코포레이션
피. 패트릭 테일러
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Abstract

내용 없음.

Description

혼성 탄성체 재료 및 그의 제조방법
제 1 도는 본 발명의 방법을 행하는 일례의 개략도임.
제 2 도는 연신 상태로 나타낸 본 발명에 의한 혼성 탄성 재료의 일례의 부분 절개 평면 개략도임.
제 2a 도는 제 2 도의 A-A선에 따른 단면도로, 여기에서 혼성 탄성 재료는 제 2 도의 연신 상태보다는 이완상태로 나타낸 것임.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 탄성웹의 공급로울 4 : 탄성 웹 또는 탄성필름
5 : S로울장치 6, 8 : 로울러 쌍
9 : 접합 로울장치 10 : 칼렌더 로울러(calender roller)
12 : 앤빌 로울러(anvil roller) 14, 18 : 개더링가능 웹의 공급로울
16 : 제 1 웹 20 : 제 2 웹
22 : 혼성탄성재료 24 : 홀딩 복스(holding box)
16a, 20a : 플리트(pleat) 26 : 엠보싱시킨 부분
28 : 원주부분
본 발명은 탄성체, 그의 제조방법 및 그 제품에 관한 것이다. 더욱 구체적으로, 본 발명은 개더링시킬 수 있는 재료(이하, 개더링 가능 재료라함)로 된 1개 이상의 웹(예, 비탄성 부직 재료로 된 1개 이상의 웹)에 접합된 적어도 1개의 탄성 웹(예, 탄성체 섬유의 부직 웹)으로 되는 혼성 탄성 재료에 관한 것이다.
탄성층에 기계적으로 결합된 부직포 직물이 적어도 1층으로 이루어진 혼성 직물은 공지되어 있다. 예를들면, 미합중국 특허 제 4,446,189호에는 부직포 직물 층의 여러 위치에 니들링한 두께 약 0.063㎝(0.025인치)의 풀리우레탄 발포체와 같은 탄성 재료의 내층으로 되는 직물 라미네이트 재료가 기재되어 있다. 이어서, 겹쳐놓은 니들링 층들을 탄성층의 탄성 한계 이내의 범위에서 신장시켜서 니들링 부칙포층 재료를 영구적으로 연신시킨다. 탄성층을 연신하기 전에 실질적으로 원래 상태로 이완 및 복귀시킬 경우, 부직포층은 그의 영구적인 연심 섬유를 이완시킴으로써 벌크성의 증가를 나타냈다.
미합중국 특허 제 4,209,563 호에는 탄성재료의 제조방법이 기재되어 있으며, 이 방법에서는, 비교적 탄성인 섬유와, 신장성은 있으나 비교적 비탄성인 섬유를 형성 표면으로 연속적으로 이송시키고, 교차된 섬유의 적어도 일부를 접합해서 밀착천(coherent cloth)을 형성하고, 이것을 연신시키는 방법으로 기계적으로 처리한 다음에 이완시킨다. 이 특허 명세서 중 컬럼 8, 제 19 열을 이하에 기재된 바와 같이, 밀착천의 탄성율은 연신 후 실질적으로 감소하여, 그 결과 영구적으로 연신된 비탄성 필라멘트를 이완 및 루우핑(looping)시켜서 벌크를 증대시키고, 이 직물의 촉감을 개선시킨다(이 특허 명세서의 컬럼 9, 제9-14열 및 제 3 도 참조). 이 필라멘트를 형성 표면에 이송시키는 것을 적합하게 조절하며, 이에 대하여, 상기 특허 명세서 컬럼 7, 제 19 열 이하에서는 멜트블로잉(meltblowing) 조작에서 사용된 섬유를 운반하기 위해서 기류를 사용하는 것을 반대하고 있다. 밀착천을 형성하기 위한 필라멘트의 결합 공정에서는 이 특허 명세서의 컬럼 9, 제 44 열 이하에 기재된 바와 같이, 엠보싱 패턴을 이용하거나 또는 요철이없는 가온 로울 닙(nip)을 이용할 수 있다.
미합중국 특허 제3,316,136호에는 탄성 재료층 또는 리질리언트(resilient) 재료층과, 그 위에 놓인 직포로 된 혼성 직물이 기재되어 있다. 이 탄성직물은 연신성 등을 부여하는 폴리우레탄 발포체 또는 나일론 직물일 수 있으며(상기 특허 명세서의 컬럼 1과 2에 걸친 단락에 기재되어 있음), 접착제를 탄성체에 예정된 패턴으로 도포한 다음, 이것을 연신시키며, 연신 또는 신장시킨 상태로 있을 동안, 상층이 될 직물을 여기에 접축시키고, 이 두층이 확실히 접착되도록 충분한 시간 동안 가압할 수 있다. 도포된 접착제가 건조되면, 그 배킹 재료(backing material)에 관한 장력이 없어져서 상층부의 비탄성 직물이 접착제에 의해 둘러싸인 지역내에서 개더링을 일으킨다.
미합중국 특허 제3,687,797호에는 종이를 라미네이트하여 얻은 탄력적인 셀롤로오스계 속제품(wadding product) 및 미리 연신시킨 풀리우레탄 발포제 재료의 제조방법이 기재되어 있다. 접착제는 첨부된 도면들에 나타낸 바와 같이 원하는 패턴으로 도포하고, 미리 연신시켜 놓은 풀리우레탄 발포제 재료의 어느 한쪽에 종이를 라미네이트 한다. 종이 층들을 라미네이트시킨 후, 미리 연신시킨 풀리우레탄 발포체의 수축에 의한 압축에 대한 종이층의 저항을 감소시키기 위해서 종이층을 습윤시켜서, 이 특허의 제 3 도 및 제 4 도에 나타낸 바와 같은 크레이프 효과를 얻는다.
미합중국 특허 제2,957,512호는 혼성 탄성 시트 재료의 제조방법에 관한 것이며, 이 특허에는 부타다엔-스티렌 공중합체를 포함해서, 고무와 같은 탄성체 재료로 형성된 망상 섬유웹이 혼성재료의 탄성층으로서 이용될 수 있는 것으로 기재되어 있다(이 특허 명세서의 컬럼 3, 제18-24행 참조). 이 특허 명세서의 컬럼 5, 제39-48열에는, 도면의 제 7 도와 관련하여, 이완된 시트재료층이 연신 시트 재료보다 면적이 작은 탄성체 재료의 섬유 웹을 가질 수 있도록 해서 시트 재료의 면적에 맞추고 그 재료층들을 일정한 간격을 갖는 지점이나 면적에서 겹합하는 것을 기재하고 있다. 섬유상 탄성층을 이완시킨 후에, 혼성체는 제 7 도에 나타낸 구조를 갖는 것으로 기재되어 있으며, 이것은 이 특성 명세서의 컬럼 5, 제15열에 이하에 기재된 바와 같이, 탄성체 재료(50)의 섬유상 웹은 일정한 면적이나 또는 라인(56)에서 크레이프 가요성 시이트 재료 또는 주름잡힌 가요성 시이트 재료(예, 종이 또는 합성 수지 재료)층 (55)에 결합한다. 이 특허 발명의 구조는 특히 파운데이션 가먼트(foundation garments), 수영복, 탄성 스타킹, 앵클 브레이스(ankle braces), 밸트, 가터, 멜방 등의 제조에 적합한 것으로 기재되어 있다.
미합중국 특허 제4,426,420호에는 수압으로 엉클어지게 한 스펀레이스 직물과 그 제조방법이 기재되어 있는데, 이 방법은 내재탄성체 섬유를 연조(練條)시키고, 이 탄성체 섬유를 연조 단계와 권취단계 사이에서 완화시키는 것을 포함한다(이 특허 명세서의 컬럼 6의 실시예 참조).
본 발명에 의해서, 적어도 1개의 탄성 웹에 적합된 적어도 1개의 개더링가능 웹으로 되는 혼성 탄성체의 제조방법이 제공되는데 이 방법은 (a) 탄성 웹(탄성체 섬유, 예를들면, 멜트블로운 탄성체 섬유의 부직 웹과 같은 섬유상 웹으로 이루어짐)을 인장시켜서 신장시키는 단계, (b) 상기 탄성 웹의 적어도 일부분을 연화시킬 수 있는 조건 하에서, 상기 신장된 탄성 웹을 적어도 1개의 개더링가능 웹에 접합시켜서 혼성 웹을 형성하는 단계, (c) 접합 단계 직후 혼성 웹을 이완시켜 개더링가능 웹을 개더링시켜서 혼성 탄성 재료를 형성하는 단계로 된다. 본 발명의 다른 면은 접합 단계중 섬유상 탄성 웹을 연신된 상태, 즉 접합 단계 중 적어도 약 25%, 적합하기로는 약 25% 내지 550% 이상, 예를 들면 약 25% 내지 550%의 신도로 유지시키는 것이다.
본 발명의 또다른 면에 있어서, 본 발명의 방법은 탄성 웹 및 개더링가능 웹을 중첩시키고 그 중첩 웹에 열 및 압력을 가하여, 예컨데, 탄성 웹의 접합 부위를 적어도 약 65℃ 내지 약 120℃, 적합하기로는 약 70℃ 내지 90℃로 가열시킴으로써, 신장된 탄성웹을 개더링가능 웹에 결합하는 단계를 포함한다.
본 발명에 의해서, 혼성 탄성재료의 연료 및 이완시에 탄성 웹과 함께 신축할 수 있는 적어도 1개의 개더링가능 웹과, 이어 접합된 탄성 웹으로 되는 탄성 혼성 재료가 제공되며, 이 탄성 혼성 재료는 상기 방법으로 제조된다.
본 발명의 또다른 면에 의해서, 탄성 웹을 반복 패턴으로 일정한 간격을 갖는 다수의 위치에서 개더링가능 웹과 접합시켜 이 개더링가능 웹을 접합위치사이에서 개더링시킨다.
본 발명의 다른 면의 탄성체 섬유의 부직 웹, 적합하기로는 예를들면 멜트블로운 탄성체 섬유 또는 탄성체 필름의 탄성체 부적 웹과 같은 탄성체 미세섬유의 부직 웹으로 이루어질 수 있는 탄성 웹을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 면은 어떠한 조합으로든지 다음의 것들 중 하나 이상을 포함하는 것이다. 즉, 탄성체 섬유, 적합하기로는 멜트블로운 탄성체 섬유는 (ⅰ) A-B-A'블록 공중합체 〔여기에서, A와 A'는 서로 동일하거나 또는 상이한 앤드블록으로, 이들 각각은 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체와 같은 스티렌 부분을 갖는 열가소성 중합체 엔드블록 또는 단편이고, B는 탄성체 중합체 미드블록 또는 단편, 예를들면 폴리(에틸렌-부틸렌), 폴리이소프렌 및 폴리부타디엔을 포함하는 군으로부터 선택되며 바람직하게는 폴리(에틸렌-부틸렌)인 미드블록임〕, (ⅱ) 1개 이상의 폴리올레핀과, 상기 (ⅰ) 의 A-B-A' 블록 공중합체와의 혼합물 [여기에서, B는 폴리(에틸렌-부틸렌)미드블록이고, A 및 A' 엔드블록은 각각 폴리스티렌 및 폴리스티렌 동족체, 예를들면 폴리(알파메틸스티렌)으로 되는 군 중에서 선택될 수 있음]으로 이루어진 군중에서 선택된 재료로부터 제조되며, 탄성체 섬유를 1개 이상의 폴리올레핀과 B가 폴리(에틸렌-부틸렌) 미드블록인 A-B-A'블록 공중합체와의 혼합물로부터 제조하는 경우, 상기 폴리올레핀은 1개 이상의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체 및 부텐 공중합체로부터 선택되며, 탄성체 필름과, 탄성체 부직 웹(예를들면 멜트블로운 미세섬유)를 형성하는 탄성체 │섬유의│구성은│상기 A-B-A' 블록 공중합체가 적어도 10% 이상, 예를들면 적어도 20% 이상, 더욱 구체적으로 적어도 30% 이상, 예를들면 약 10% 내지 90중량%이고, 폴리올레핀은 0중량% 이상, 즉 약 90% 내지 약 10중량%로 이루어지며, 탄성 웹, 예컨대 섬유상 탄성 웹은 반복 패턴으로 일정한 간격을 갖는 위치에서 개더링가능 웹이 접합되고, 이 개더링가능 웹은 접합 위치 사이에서 개더링되며, 탄성 웹은 비록 그의 기본 중량이 훨씬 높은 수 있을지라도, 약 5 내지 약 300gm/㎡, 적합하기로는 약 5 내지 약 200gm/㎡, 예를들면 약 5 내지 약 100gm/㎡의 낮은 기본 중량을 가지며, 개더링가능 웹은 비탄성 부직재료, 적합하기로는 폴리에스테르 섬유, 예를들면 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리아미드 섬유, 즉 나일론 섬유, 셀롤로오스계 섬유, 즉 면섬유, 및 이들의 혼합물을 포함하는 군 중에서 선택된 재료로부터 형성된 섬유로 이루어진 것이다. 그외에 개더링가능 웹은 적합한 직포라면 어떤 것이어도 좋다.
본 발명의 일면에 있어서, 사용되는 A-B-A'중합체의 조성은 A의 분자량과 A'의 분자량의 합이 A-B-A'블록 공중합체 분자량의 약 14 내지 31% (B가 폴리(에틸렌-부틸렌)일 경우에는 약 14 내지 29%)인 것들이다.
본 발명의 기타 특징들은 다음에 기재한다.
본 발명의 혼성 탄성 재료는 개더링가능 재료로 된 1 개 이상의 다른 층에 접합된 적어도 1개 이상의 탄성 재료층 또는 웹으로 이루어지며, 이 탄성 웹은 적합단계 중 그의 탄성 범위내에서 연신 상태로 유지시켜서 연신성, 즉 신장, 인장력을 해체시킨 후 수축 또는 복귀되어 여기에 접합된 층 또는 층들을 개더링시키거나 또는 주름지게 한다. 생성된 혼성 재료는 그 자체로서 탄성인데, 혼성 재료의 비탄성 층들은 비탄성 웹 또는 웹들이 접합된 비탄성층에서 연신된 탄성 웹을 이완시키면, 형성된 개더에 의한 작용으로 탄성층의 연신과 같이 움직일 수 있다. 본 발명에 의해서 제조된 혼성 재료들은 현저하게 양호한 균일성, 취급성, 벌크성, 강도 및 탄성 특성들을 나타낸다.
탄성 웹으로서는 광위의 재료들이 사용될 수 있다. 본 명세서에 기재된 "탄성" 및 "탄성체"란 용어는 통상적으로 넓은 의미를 갖는다. 그러나 본 발명의 목적상 "탄성"이란 용어는 다음과 같이 정의하는 것이 편리하다. 만일 어떤 재료가 그 이완 길이의 적어도 약 25%의 신도까지 연신이 가능하고 연신력을 풀었을 때 신도의 약 40%가 회복되면, 즉 신도가 25%인 경우도 적어도 15% 이상의 신도까지 수축될 수 있다면, 이 재료는 탄성이다. 예를들면, 전술한 정의 하에서, 100㎝ 길이의 재료를 적어도 약 125㎝의 길이까지 연신시킬 수 있고 연신력을 풀었을 때 125㎝까지의 연신상태에서 약 115㎝ 이하의 길이까지 수축하면 그 재료는 탄성이다. 몰론 본 발명의 실시에서 사용된 다수의 탄성 재료들은 이완 길이의 25%를 상당히 초과하는 신도로 연신되었다가 연신력을 풀면 다수는 원래의 이완된 길이 또는 이 길이에 매우 근접한 길이까지 복귀된다. 적어도 본 발명의 목적상 탄성재료는 연신력이 해체시 신도를 모두 또는 거의 복귀시키는 것들이 적합하다. 본 발명의 사용에 적합한 탄성 웹은 탄성 필름과 섬유상 탄성 부직 웹(예, 멜트블로운 탄성체 섬유상웹) 모두를 포함한다.
이러한 섬유상 웹은 통상적으로 "미세섬유"로 이루어지고, 이 "미세섬유"란 용어는 직경이 약 100미크론 이하의 섬유, 예를들면 직경이 약 1 내지 50미크론의 섬유를 의미하며, 멜트블로잉법 및 스펀본딩법(spunbonding)에 의해서 얻어질 수 있는 섬유를 포함한다.
실제로, 멜트블로운 미세섬유의 부직 웹은 그의 적합한 예를 구성한다. "멜트블로운"미세섬유는 직경이 작은 섬유, 통상적으로 약 100미크론 이하의 직경을 갖는 섬유를 의미하며, 이 섬유는 용융사로서 용융된 열가소성 재료를 복수개의 오리피스를 통해서 고속 가스(공기) 기류로 압출시켜서 제조하는데, 이 기류는 오리피스로부터 나오는 지점에서 압출사를 운반시키고, 용융된 열가소성 재료의 실을 가늘게하여 실 직경을 작게해주고, 기류에 의해서 운반된 섬유는 이어서 스크린 접속 시에 침착시켜서 무질서하게 분산된 섬유의 밀착 웹을 형성한다. 이 방법은 예를들면, 1974년 11월 19일자 특허된 로버트 알.부틴(Robert R.Butin)등의 미합중국 특허 제3,849,241호 기재되어 있다.
섬유상 탄성 웹은 또한 2개 이상의 개별적인 밀착 웹들로 이루어질 수 있거나, 또는 탄성 섬유와 비탄성 섬유의 혼합물로 각각 이루어진 1개 이상의 웹들로 되는 혼성 재료로 이루어질 수 있다. 후자 형태의 탄성웹의 예로서, 상기 미합중국 특허 제4,209,563호를 참고할 수 있으며, 여기에서 탄성체 또는 비탄성체 섬유는 함께 혼합되어서 무질서하게 분산된 섬유의 단일 밀착 웹을 형성한다. 이러한 혼성 웹의 또다른 예는 리차드 에이. 안더스(Richard A.Anderson)등에 의해서 출원된 후 이 건 출원인에게 양도되어서 1978년 7월 11일자로 특허된 미합중국 특허 제4,100,324호에 기재된 방법에 의해서 제조된 것이다. 이 특허에는 가스기류 중에서 혼합된 멜트블로운 열가소성 섬유와 다른 섬유와의 혼합물로 된 부직포 재료가 기재되어 있으며, 이 기류 중에 멜트블로운 섬유들이 운반되어서 집속장치에 섬유를 접속하기 전에 열갓성 멜트블로운 섬유과 기타 섬유(예, 목재 펄프 또는 스테이플 섬유)가 친밀하게 얽히는 공혼합을 일으켜서 무질서하게 분산된 섬유의 밀착 웹을 형성시킨다. 미합중국 특허 제4,100,324의 기재 내용 또한 본 명세서에 참고로 포함시킨다.
본 발명의 섬유상 탄성 웹의 탄성체 섬유 제조, 예를들면 본 발명을 행함에 있어서 이용될 수 있는 탄성체 섬유상 부직 웹을 형성하기 위해서 집속될 수 있는 멜트블로운 탄성체 섬유를 형성함에 있어서 유용한 재료는, 일반식 A-B-A'를 갖는 블록 공중합체이며, 여기에서 A 및 A'는 각각 폴리(비닐아렌)과 같은 스티렌 부분을 함유하는 열가소성 중합체 엔드블록이고, B는 탄성체의 미드블록(예, 공액 디앤 또는 저급 알켄 중합체)이다.
본 명세서에서 기재된 "스티렌 부분"이란 용어는 다음의 구조식으로 나타낸 단량체 단위를 의미한다.
Figure kpo00001
탄성체 섬유상 부직포 웹을 형성함에 있어서 적합한 재료는 A 및 A' 앤드블록이 폴리스티렌 또는 폴리스티렌 동족체(예, 폴리(알파 메틸스티렌))를 포함하는 군 중에서 선택되고, B 미드블록이 폴리부타디엔, 폴리이소프렌 또는 폴리(에틸렌-부틸렌)인 재료이다. 이러한 일반적인 유형의 재료는 에이취, 에이, 피니아크(H.A.Pieniak)의 미합중국 특허 제4,333,782호, 데스 마레이스(Des Marais)의 미합중국 특허 제4,323,534호 및 존스(Jones)의 미합중국 특허 제4,355,425호에 기재되어 있다. 이와 유사한 재료들은 1983년 11월 29일자 특허된 월리암 엘. 번낼(William L.Bunnell)의 미합중국 특허 제4,418,123호에 기재되어 있으며, 이 특허에는 스티렌 엔드블록 A와 무정형 중합체 블록 B를 갖는 A-B-A블록 공중합체가 기재되어 있다.
[구조식]
Figure kpo00002
(여기서 x,y 및 n은 양의 정수임)으로 나타내는 포화된 또는 본질적으로 포화된 폴리(에틸렌-부틸렌)미드블록 또는 단편 B와 구조식
Figure kpo00003
(여기서 n은 양의 정수임)으로 나타내는 폴리스티렌 A 및 A'엔드블록(여기에서, A 및 A'는 서로 동일하거나 또는 상이해도 좋음)을 갖는 시판용 A-B-A' 블록 공중합체들은 종종 S-ES-S(폴리스틸렌/폴리(에틸렌-부틸렌)폴리스티렌)블록 공중합체로서 불리기도 하며, 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company)에서 KRATON G, 예를들면 KRATON G 1650, KRATON G 1652 및 KRATON GX 1657라는 상품명으로 시판하고 있다. KRATON고무 재료들은 쉘 케미칼 캄파니에서 SC.198-83, 7/83 5MD으로 명명한 것을 비롯한 다수의 간행물에 상세히 기재되어 있다. KRATON G 1650 고무는 폴리스티렌 A 및 A' 엔드블록대 폴리(에틸렌-부틸렌) B미드블록의 중량비 28 : 72이고 KRATON G 1652 고무에 있어서 중량비 29 : 71이고, KRATON GX 1657에 있어서는 14 : 86이다. 예를들면, KRATON GX 1657에 관하여, A와 A'의 분자량이 합은 A-B-A'블록 공중합체의 14%이다. 이들 블록 공중합체들은 혼합형태로 구입할 수 있을지라도 가소제 오일을 함유한다고 생각되지 않는다. G 1650과 G 1652블록 공중합체들은 크럼형태(crumb form)로 입수할 수 있고, 비분은 0.91이고 Shore A 경도는 75이다.
GX 1657 블록 공중합체는 펠릿트 형태로 입수할 수 있고, 비중은 0.90이고, Shore A 경도는 65이다. KRATON G 재료들은 적어도 약 290℃의 높은 압출온도에서 본질적으로 순수한 형태로 만족할 만한 수준으로 멜트블로잉할 수 있으며, 순수한 KRATON G의 점도와 비교했을 때 혼합물의 점도를 감소시키는 폴리올레핀 재료와 혼합시키는 경우 상기한 바와 같은 높은 온도뿐만 아니라 보다 낮은 온도에서도 만족스럽게 멜트블로잉할 수 있는 것으로 알려졌다. A-B-A' 블록 공중합체들은 압출시키거나 다른 방식으로 성형해서 탄성체 재료, 특히 탄성체 필름과 탄성체 섬유, 더욱 구체적으로는 멜트블로잉에 의한 것으로서 탄성체 미세섬유를 생성한다. S-EB-S 열가소성 블록 공중합체 재료는, 다소 높은 함량의 폴리올레핀 재료를 함유하는 경우에도, 만족스러운 탄성 및 강도 특성을 나타내는 재료를 제공한다.
본 발명의 탄성체 웹을 형성하기 위해 이용될 수 있는 다른 탄성체 수지들은 A-B-A' 블록 공중합체이며, 여기에서 A 및 A'는 상기 정의한 바와 같이 폴리스티렌 엔드블록이고, B는 다음의 구조식
Figure kpo00004
(여기서 n은 양의 정수임)으로 나타낸 폴리부타디엔 미드블록이다.
이 재료는 종종 S-B-S블록 공중합체로서 언급되며, 쉘 케미칼 캄파니의 상품명 KRATON D, 예를들면 KRATON D 1101, KRATON D 1102 및 KRATON D 1116으로 시판되고 있다. 상기 쉘 캐미칼 캄파니의 간행물에 의하면, KRATON D 1101고무는 폴리스티렌 A 및 A' 엔드블록대 볼리부타디엔 B미드블록의 중량비가 31 : 69이고, KRATON D 1102 고무에 있어서 중량비는 28 : 72이고, KRATON D 1116 고무에 있어서 중량비는 21 : 79이다. 예를들면, KRATON D 1116재료에 관하여, A와 A'의 분자량의 합은 A-B-A'블록 공중합체 분자량의 21%이다. 이들 블록 공중합체들은 다공성 펠릿으로서 이용할 수 있으며, 비중은 0.94이고, D 1101, 및 D 1102블록 공중합체에 있어서 Shore A 경도는 71이고, D 1116블록 공중합체에 있어서는 65이다.
다른 S-B-S블록 공중합체는 필립스 패트롤륨 캄파니(Phillips Petroleum Company)의 상품명 Solprene 418로서 구입할 수 있다.
본 발명의 탄성체 웹을 형성하기 위해 이용될 수 있는 다른 탄성체 수지들은 A-B-A'블록 공중합체이며, 여기에서 A 및 A'는 상기 정의된 바와 같은 폴리스티렌 엔드블록이고, B는 미드블록이 다음의 구조식
Figure kpo00005
(여기서 n은 양의 정수임)으로 나타내는 폴리이소프렌 미드블록이다.
이들 블록 공중합체들은 종종 S-I-S블록 공중합체로 언급되고, 또한 쉘 케미칼 컴파니의 상품명 KRATON D, 예를들면 KRATON D 1107, KRATON D 1111, KRATON D 1112 및 KRATON D 1117로 입수할 수 있다.
KRATON D 1107, D1111, D1112, 및 D1117블록 공중합체들은 각각 폴리스티렌 A 및 A'엔드블록 대 B미드블록의 중합비가 14 : 86(D1107), 21 : 79(D1111), 14 : 86(D1112) 및 17 : 83(D 1117)이다. 예를들면, KRATON D 1117에 관하여 A와 A'의 공중분자량의 합은 A-B-A'블록 공중합체 분자량의 17%이다. D1111급은 비중 0.93, Shore A 경도 52인 다공성 펠릿트로서 구입할 수 있다. D 1107, D1112 및 D 1117블록 공중합체들은 비중 0.92 Shore A 경도 37(D1107), 34(D1112) 및 32(D1117)인 펠릿트로서 구입할 수 있다. 일반적으로, S-EB-S열가소성 블록 공중합체들은 S-I-S 및 S-B-S형보다 섬유 및 미세섬유로 만들기가 용이하므로 적합하다.
본 발명의 실시예에서 섬유상 부직포 탄성 웹 또는 필름의 형성에 있어서 사용하는 기타 예시적인 탄성체 재료들은, 예를들면 이.아이.듀우판 디 네모아 앤드 캄파니(E.I.Du Pont De Nemours ＆ Co.)의 상품명 Hytrel과 같은 폴리에스테르 탄성체 재료. 비.에프, 굳리치 앤드 캄파니(B.F.Goodrich ＆ Co.)의 상품명 ESTANE과 같은 폴리우레탄 탄성체 재료, 릴산 캄파니(Rilsan Company)의 상표 PEBAX과 같은 폴리아미드 탄성체 재료들을 포함한다. 일반적으로, 수지 또는 이 수지를 함유하는 혼합물을 형성하는 적합한 탄성체 섬유는 본 발명의 탄성체 섬유의 부직포 웹에 이용될 수 있고, 수지 또는 이 수지를 함유하는 혼합물을 형성하는 적합한 탄성체 필름은 본 발명의 탄성체 필름에 이용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 탄성체 섬유 또는 필름은 전형적으로 가소제, 안료, 항산화제 및 기타 종래 사용된 첨가물을 첨가해도 좋은 탄성체 S-EB-S열가소성 수지로 본질적으로 구성될 수 있다. 또한, 상기한 바와 같이, S-ES-S블록 공중합체들은 폴리올레핀, 예를들면 폴리에틸렌 및(또는) 폴리프로필렌과 함께 혼합될 수 있다. S-EB-S블록 공중합체들을 혼합하기 위해 이용되는 폴리올레핀은, S-EB-S블록 공중합체와 혼합되고, 고압 및 고온 조건을 가했을 경우, 블록 공중합체와의 혼합된 형태로 압출될 수 있는 것이어야만 한다. 특히, 적합한 폴리올레핀 재료들은 에틸렌공중합체, 프로필렌 공중합체 및 부텐 공중합체를 비롯한 폴리에틸랜, 폴리프로필렌 및 폴리부텐을 포함한다. 또한 2개 이상의 폴리올레핀의 혼합물이 이용될 수 있다.
특히 적합한 폴리에틸렌은 유.에스.아이.케미칼 캄파니(U.S.I. Chemical Company)의 상품명 Petrothen Na 601(PE Na 601 또는 Na 601로드 칭함)로 구입할 수 있다. 특히 적합한 폴리프로필렌은 히몬트 코포레이션(Himont Corporation)의 상품명 PC-973으로 시판되는 것이다. 유.에스.아이.케미칼 캄파니의 프로필렌의 특성들은 다음의 표들에서 요약된 시험들과 관련해서 기재했다.
히몬트 캄파니에 의해서 보고된 바와 같이, Himont PC-973 폴리프로필렌의 전형적인 특성들은 ASTMD 792에 의하여 측정시 밀도가 약 0.900g/㎤이며, ASTM D 1238, L상태에 의하여 측정시 융용 유동율은 약 35g/10분이다. PC-973에 대한 다른 특성들로는, ASTM D 638에 의해 측정된 약 4,300lb/in2(psi)의 인장강도, ASTM D 790에 의해 측정된 약 182,000psi의 가요율 및 ASTM D 785A에 의해 측정된 로크웰 경도인 93의 R스케일이다. PC-973은 수 평균 분자량(Mn) 약 40,100, 중량 평균 분자량(Mw)이 약172,000 및 Z평균 중량(Mz) 약 674,000이다. PC-973의 다분산도(Mw/Mn)은 약 4.29이다.
탄성 웹이 탄성필름(예, 블로운 또는 캐스트 필름) 또는 섬유상 탄성 웹[예를들면, 멜트블로운 섬유의 이용해 직포 웹 또는 다른 섬유 또는 미립자들(이들은 상기 미합중국 특허 제4,100,324호에 기재된 방법을 이용해서, 웹 제조 중에 웹에 혼입시킴)을 함유하는 멜트블로운 섬유의 웹 또는 직포 탄성 웹 또는 니트 탄성 웹 등]으로 이루어지는 간에, 상기 탄성 웹은 충분한 탄성을 가져야 하며, 충분한 강도로 본 발명의 혼성 구조의 개더링가능 웹에 접합되어서 원하는 탄성도를 얻도록 연신 및 이완될 수 있는 혼성 재료를 형성해야 한다. KRATON 수지로부터 제조된 것과 같은 탄성체 재료의 일부가 다소 접착성일지라도, 이들은, 특히 다른 웹 또는 혼성 재료의 웹들에 접합되면서 신장된 상태로 유지될 때, 일반적으로 다수의 재료에 대해 만족하게 높은 접착도를 나타내지 않는다. 그리하여, 이와 같은 재료들을 본 발명에 행함에 있어서 이용하고자할 경우에 가열 또는 다른 형태의 종래의 접합방법을 이용하는 것이 적합하다. 탄성도는 본 발명의 것과 같은 탄성 혼성 직물을 형성함에 있어서, 중요한 고려사항 중의 하나임을 알 수 있는데, 특히 이러한 혼성 재료들이 착용자의 신체에 알맞도록 디자인된 의류로 이용될 때 더욱 그러하다. 예를들면, 일회용 기저귀의 제조에 있어서, 직물의 탄성도는 그것이 착용자의 신체 윤곽에 맞도록 하는 것을 도와준다. 또한, 혼성재료가 부드러운 감촉 및 느낌을 하는 것이 종종 필요하므로, 경우에 따라서는 생성되는 제품을 뺏뺏하게 만드는 경향이 있는 접착제를 사용하지 않고, 탄성 웹을 다른 웹 또는 라미네이트 웹에 접합해야 바람직한 경우도 있다.
탄성 웹은, 상기 적용한 바와 같은 탄성 특성이 없는 적합한 재료를 의미하는 비탄성 재료에 적합될 수 있기 때문에, 비탄성 재료는 탄성웹의 연신도 및 복귀율에 제한 효과를 갖는 경향이 있다.
예를들면, 탄성 웹을 100% 신도, 즉 그의 이완 길이의 2배로 연신하고, 이어서 폴리올레핀 섬유 부직 웹과 같은 비탄성 웹에 접합시킨 경우, 혼성 웹에 대한 연신력을 풀면 비탄성 웹은 탄성 웹이 그 원래의 길이로 완전히 수축되는 것을 막게 되는 경향이 있다. 이 경우는, 탄성웹의 탄성한계가 원하는 혼성 재료의 최소 탄성 한계보다 켜야한다. 예를들면, 100% 신도로 연신하는 혼성 재료의 제조의 원할 경우 100㎝의 탄성 웹을 예를들면, 220㎝(120% 신도)로 연신하고 일정한 간격을 갖는 위치에서 200㎝의 비탄성 재료에 접합할 수 있다. 이어서, 혼성 탄성 재료를 이완시키고 난후, 그의 탄성 웹이 본래 길이인 100㎝ 복귀할 수 있을지라도, 여기에 접합된 비탄성 웹은 완전한 복귀를 억제할 것이며, 혼성 탄성 재료는 예컨데 110㎝ 길이로 이완될 것이다. 피커 또는 개더는 접합 지점들 사이에서 개더링가능 웹에 형성될 것이다. 이와 같은 110㎝의 혼성 재료는 220㎝로 연신되어서 100% 신장된 혼성 재료를 제공하게 된다. 이러한 예시적 가정에서 비탄성 웹의 본래 길이는 도달할 수 있는 혼성 재료의 신도를 제한하게 되는데, 그 이유는 비탄성 웹이 "정지물"로 작용하여, 비탄성 게더링가능 웹의 부족 강도보다 작은 신축력의 효과하에서, 탄성 웹의 그 이상의 연신을 막아주기 때문이다.
탄성 웹은, 예를들면 열 접합 또는 초음파 접합과 같은 적당한 방법에 의해 개더링가능 웹에 접할시킬 수 있는데, 이것은 탄성 웹을 형성하기 의해 사용되는 탄성체 재료들이 일반적으로 개더링가능 웹의 제조에 사용되는 다수의 재료들보다 연화점이 낮기 때문에, 웹중 적어도 하나, 통상적으로는 탄성웹의 적어도 일부분을 연화시킨다.
그리하여, 중첩된 탄성 웹과 게더링가능 웹에 열과 압력을 가하여서 접합을 행함으로써 탄성웹의 일부분(또는 탄성 웹 전체)를 적어도 그의 연화점 이상의 온도로 가열시키고, 탄성 웹중 재웅고된 연화부분과 개더링가능 웹 사이에서 상당히 강력하고 영구적인 접합을 형성하기에 충분한 압력을 가해서 탄성 웹의 적어도 일부분을 연화시키게 된다. 필름 또는 부직 탄성체 웹의 이러한 접합에 한가지 난제는 이와 같은 웹이 갖는 낮은 기본 중량으로 인해 이들은 짧은 시간 동안이라고 가열을 연신시키고, 이러한 연신상태로 냉각시킬 경우에, 이들은 연장 전, 즉 연신적의 길이로 수축시킬 수 있는 능력을 상실시키는 것이다. 이와 같은 난제는 카페트 배킹 등에 사용되는 탄성 발포체 재료들과 같이 기본 중량이 무거운 웹으로 처리하는 경우에는 생기지 아니하며, 상기 카페트 패킹등의 제품은 적어도 짧은 시간 동안 장력을 가하는 동안 인장 전, 즉 연신 전의 크기로 수축시킬 수 있는 능력을 상실하지 않고 적어도 국부적인 부분 또는 그의 표면상에서 가열 및 냉각에 견딜 수 있는 것이어야 한다.
그러나, 본 발명의 탄성 필름과 탄성체 섬유의 탄성체 부직 웹은, 종래의 방법으로 연신시켜서 개더링가능 웹에 접합된 폴리우레탄 발포체와 같이 기본 중량이 큰, 무거운 탄성재료와 비교했을 때 지극히 낮은 기본 중량을 갖는다. 예를들면 기본 중량이 낮은 본 발명의 탄성웹 또는 탄성 필름은 그 중량이 약 5g/㎡ 내지 약 300g/㎡, 적합하기로는 약 5g/㎡ 내지 약 200g/㎡, 더욱 적합하기로는 약 5g/㎡ 내지 약 100g/㎡ 사이의 기본 중량일 수 있다. 그리하여 본 발명의 특정 예에서 사용될 수 있는 탄성 부직포 웹이 갖는 지극히 얇은 두께, 즉 저기본 중량은 웹을 종래의 가열 및 연신 기술로 처리할 수 없도록 하는 것으로 보여지는데, 그 이유는 이와 같은 재료들을 연신 상태에서 냉각시킬 경우 연신되기 전의 길이로 수축시킬 수 있는 능력을 상실하기 때문이다. 그리하여, 탄성 웹을 신축되기 전 크기로 수축시킬 수 있는 능력의 상실은 혼성 웹상에 대한 인장력, 연신력을 해제시켰을 때 개더링가능 웹들이 개더링되지 못하는 것을 의미한다. 그리하여, 그 혼성 웹의 지나친 연신이 개더링가능 웹을 찢거나 또는 파열시키는 결과를 가져오기 때문에 혼성 웹은 비 파괴적 탄성을 갖지 못한다.
이와 같은 명백한 문제에도 불과하고, 본 발명의 분명한 이점은 저기본중량 탄성 웹을 개더링가능 재료(예, 비탄성 재료)에 접합시킴으로써 혼성 웹에 탄성 특성을 부여할 수 있는데, 이것은 접합 단계후 혼성체를 즉시로 이완시킴으로써 탄성 웹보다 큰 인장강도를 가질 수 있다. 접합 단계후 혼성체 및 탄성 웹을 즉시로 이완시킴으로써 탄성 웹을 수축시키고, 이어서 이완시키면서 냉각시켜서 개더링가능 웹을 개더링시켜서 혼성체 웹이 개더링가능 웹을 파열시키지 않고서 탄성 특성을 보유할 수 있다. 그 이유로, 개더링가능 웹이 개더의 존재의 결과로서 웹으로 신장되어 연신되기 때문이다. 상기 신장시킨 혼성체를 "즉시로" 이완시킴은 혼성체를 이완시킨 후에, 탄성 웹을 상기 "탄성"의 정의에서 기재한 바와 같이 그의 신도의 적어도 약 40%를 복귀시키는 능력을 상실하게 되는 시간 동안 그의 신장시킨 상태를 유지시키는 것을 의미한다.
최종 처리한 혼성 웹의 인장강도는 대부분의 경우에 있어서 통상 보다 강한 비탄성 개더링가능 웹으로 주로 측정하며, 이 비탄성 개더링가능 웹은 상기한 바와 같이 개더링가능 웹을 파열시키지 않고 혼성 웹에 의해서 얻을 수 있는 신도를 제한하는 "정지물"로서 작용한다. 당연히, 탄성 웹은 여기에 접합된 개더링가능 웹 또는 웹들을 개더링시키기에 충분할 정도로 강력해야 하며, 일반적으로 개더링가능 웹 또는 웹들이 경직하면 할수록, 여기에 접합된 탄성 웹 또는 웹들의 복귀력도 더욱 강력해져야 한다. 본 명세서에 기재된 "개더링가능"웹이란 여기에 접합된 탄성 웹 또는 웹들을 수축시켜서 플리트(pleate), 루프(loops) 등으로 개더링시킬 수 있는 것이다.
저기본 중량의 탄성 웹이 주로 경제적인 이유로 특히 일회용 제품에 사용하기에 적합할지라도, 탄성 웹은 300g/㎡ 보다 훨씬 큰 기본 중량, 최대로 750g/㎡ 또는 그 이상의 기본 중량을 갖는 것이 좋다.
1개 이상의 탄성 웹을 가열시키고 가압해서 1개 이상의 개더링가능 웹, 예를들면 비탄성 웹에 가열 접합시킬 수 있는데, 그 방법은 상층인 탄성 웹 및 개더링가능 웹(탄성 웹은 연신, 즉 신장된 상태임)을 접합 장치의 닙(nip)을 통과시켜서 행할 수 있으며, 이 접합장치의 로울러 중 적어도 1개는 임의로 가열시켜서 접합시키고자 하는 1개 이상의 웹의 접합 부위에 필요한 접합 온도를 부여한다.
많은 경우에 있어서, 탄성 웹 또는 웹들은 탄성 웹이 접합되는 개더링가능 웹 또는 웹들보다 낮은 연화점을 가지며, 그 결과 탄성 웹은 접합 단계에서 상당히 연화되는 웹만이 좋다. 다른 경우에 있어서, 개더링가능 웹은 비슷한 방법으로 연화될 수 있다.
그리하여, 탄성 웹 또는 개더링가능 웹 또는 이들 양자는 그 사이에 존재하는 접합 부위에서는 적어도, 탄성 웹의 연화점 이상의 온도로 가열시킨다. 접합시키기 위한 열은 접합장치의 로울러 또는 다른 가열원(예, 접합장치의 바로 앞에 배치한 가열원)에 의해서 사용될 수 있다. 그리나, 혼성 탄성 재료의 우수한 접합과 매력적인 패턴 및 짜임새는 패턴 접합을 이용해서 성취할 수 있으며, 여기에서 중첩된 신축 탄성 웹 및 개더링가능 웹을 앤빌 로울러(anvil roller)와 그위에 형성된 반복 엠보싱패턴을 갖는 칼렌더 로울러로 이루어진 접합장치의 닙을 통과시킨다. 엔빌 로울러는 요철이 없어도 좋지만 칼렌더 로울러상의 포지티브패턴에 상보적인 네가티브 패턴을 가져도 좋고, 칼렌더 로울러와 앤빌 로울러 중의 하나 또는 양자는 상기한 바와 같이 가열시켜도 좋다. 당업계의 전문가들은 웹 또는 적어도 그의 접합 부위들은 가열 접합시키기 위해서, 가열 온도가 가열 로울 또는 가열원의 온도에 의존할 뿐만 아니라, 가열 로울상 또는 다른 가열원에 인접한 웹의 체류시간, 접축 압력, 웹의 기본 중량 및 그의 비열과 열전도성에 의존하는 것을 알 수 있다. 그러나, 본 명세서에 기재된 사항들에 비추어서, 주어진 웹들에 대해 만족스런 접합을 행하기 위해 필요한 처리 조건들은 당업계의 전문가들이 용이하게 측정할 수 있다.
상층의 웹을 닙을 형성하는 한쌍의 로울이 있는 접합 장치의 압력을 닙을 통과시켜서 접합을 행하는 경우에 있어서 가해지는 접합 압력에 관하여, 닙에 가해지는 전체 압력의 내역은 압력 로울 구조, 예를들면 로울러 직경, 재료 및 엠보싱 패턴, 경우에 따라서는 닙폭과 닙을 통과하는 압력 분포와 효과가 같은 복잡한 요인들을 고려하고 있지 않다. 그럼에도 불구하고, 당업계의 전문가들은, 닙에 가해지는 전체 압력을 고려해서, 압력 로울 구조체의 재료, 압력 로울 직경 및 경우에 따라서는 로울에 대한 엠보싱 패턴의 기하학적 구조를 용이하게 적당히 선택할 수 있으며, 효과적인 접합 인력을 변화시킬 수 있다.
1개 이상의 탄성 웹이 접합된 개더링가능 웹 또는 웹들은 1개 이사의 비탄성 웹을 포함할 수 있다. 일반적으로, 탄성섬유 웹과 같은 탄성 재료는 고무와 같은 촉감을 주며, 혼성 재료의 촉감이 중요한 경우에, 비탄성 웹(예, 접합시킨 카아드 비탄성 폴리에스테르 또는 비탄성 폴리프로필렌 섬유 웹), 스펀본딩시킨 비탄성 폴리에스테르, 또는 폴리프로필렌 비탄성 섬유 웹, 비탄성 셀룰로오스계 섬유 웹(예, 면섬유 웹), 폴리아미드 섬유 웹(예, 몬산토(Monsanto) 상표 "Cerex"로 시판되는 나일론 6-6웹) 또는 상기한 것들의 2개 이상의 혼합물들이 이용될 수 있다. 스펀본딩시킨 부직웹의 제조는 데이비드 더블유. 아펠(David W. Appel)의 미합중국 특허 제4,340,563호(1982년 7월 20일자 특허되었음)에 기재되었다.
일반적으로, 스펀본딩법에 있어서, 열가소성 재료는 방사구를 통해서 압출시키며, 접속 또는 형성 표면상에 무질서하게 침척된 필라멘트의 밀착 웹을 형성하기 위해서 필라멘트로 연조시킨다. 일반적으로, 특정 목적에 적합한 어떤 직물이나 다른 재료의 직포 웹이나 또는 부직 웹을 사용해도 좋다. 그러나, 양호한 솜씨와 촉감을 갖고, 양호한 신축능과 복귀 특성을 갖는 비교적 저렴하고 매력적인 혼성 직물은 탄성 웹(예, 섬유상 탄성 웹)의 일측 또는 양측에 접합시킨 카아디드 폴리에스테르 웹, 스펀본딩시킨 폴리프로필렌 섬유 웹과 이들의 단일 및 다층 혼합물을 접합시켜서 얻을 수 있다. 만족스런 결과는 가열 및 가압하에서 웹들을 함께 패턴 접합시켜서 조절가능한 우수한 신축능 특성과 균일하고 매력적인 외관을 갖는 혼성 재료를 제공해서 얻을 수 있다.
첨부 도면 중 제 1 도에 개더링가능 웹(비탄성 웹이어도 좋음)을 연신된 탄성 웹의 대향 측부 각각에 가열 접합시키는 연속 제조방법을 개략적으로 나타내었다. 섬유상 탄성 부직 웹 또는 탄성 필름(4)로 이루어질 수 있는 탄성 웹을 섬유상 탄성 재료의 공급로울(2)로부터 풀어주어서 화살표 방향으로 이송시키고, 1쌍의 로울러(6), (8)로 이루어진 S로울장치(5)의 닙을 통해서 로울러쌍(6), (8)의 회전방향을 따라 역-S통로를 통과시킨다. S로울장치(5)를 통과한 웹(4)를 패턴이 있는 칼렌더 로울러(10)과 요철이 없는 앤빌 로울러(12)로된 접합 로울장치(9)의 압력 닙으로 통과시킨다. 제 1 개더링가능 웹(16)을 공급 로울(14)에서 풀어주고, 제 2 개더링가능 제 2 웹(20)도 공급 로울(18)에서 풀어준다.
제 1 웹(16)과 제 2 웹(20)은, 공급로울(14) 및 (18)의 회전방향인 화살표 방향으로 이송된다. 섬유상 탄성웹(4)은 S로울 장치(5)와 접합 로울장치(9)의 압력닙 사이에서 원하는 백분율의 신도로 연신된다. S로울장치(5)의 로울러들의 선분 원주속도를 접합 로울장치(9)의 로울러들의 선분 원주속도 미만으로 조절할 수 있으므로, 웹(4)을 선택된 백분율의 신도까지 연신시키고, 접합 로울장치(9)에서 웹(16) 및 (20)을 웹(4)에 가열 접합시키는 중에서 신장시킨 상태로 유지시킬 수 있다.
패턴을 갖는 칼렌더 로울러(10)와 요철이 없는 엔빈 로울러(12)의 하나 또는 양자를 가열시키고, 이 2개의 로울러 사이의 압력을 공지의 방법으로 조정해서 웹(16) 및 (20)을 웹(4)에 접합시키기에 필요한 온도와 접합압력을 제공해서 혼성 탄성재료(22)를 형성한다.
혼성 탄성재료(22)를 접합 로울장치(9)의 닙으로부터 배출시킨 후, 홀딩 복수(hodling box, 24)를 통과시키며, 여기에서 혼성 웹을 충분히 냉각시키기에 충분한 시간 동안 상기 혼성 탄성 재료를 연신되지 않은 이완상태로 유지시킴으로써 탄성 웹(4)가 연신된 상태로 있는 동안 냉각되어 접합도중 생긴 연신 크기로부터 수축하는 능력을 모두 또는 상당한 부분을 잃게되는 것을 막는다. 본 발명자들은 탄성 웹, 특히 저기 본 중량 탄성 웹(예, 부직포 섬유상 탄성 웹)을 상당한 시간동안 그의 연화점이나 또는 그 이상의 온도에서 장력하에 유지시킬 경우, 연신되지 않은 본래의 크기로 수축 또는 복귀시키는 능력을 상실시키는 것을 발견했다. 접합시킨 직후, 인장시키지 않은 이완상태에서 단시간 복귀시키는 것은 저기본 중량 탄성 웹을 수축시키고 개더링가능 웹을 개더링시켜서 접합된 웹이 그의 탄성을 획득하는데 중요한 것이 됨을 발견했다. 홀딩 복스(24)중에서 단시간, 예컨데 최대로 약 30초, 예를들면 약 3 내지 20초이내의 비인장 복귀 시간이 경과한 후, 혼성 탄성재료(22)를 복스(24)에서 배출하고 저장호울(도면에 나타내지 않았음)에 권취시킨다.
홀딩복스(24) 또는 이와 동등한 장치를 설치하여, 가열 접합시킨 완화된 혼성 탄성 재료를 안정, 즉 냉각시키는 한편, 이것을 비인장 조건의 장치중에 둔다. 그 결과, 웹을 서로 접합시킨 직후 탄성 웹은 수축되고, 개더링가능 웹은 개더링된다. 부차적으로, 탄성 웹을 수축, 즉 인장시키지 않은 상태에서 냉각시키고, 이와 같은 조건에서 탄성 웹은 접합도중 일어나는 연신 크기로 고정되지 않는다. 만일 연신 상태로서 고정이 일어나면, 탄성 웹은 수축될 수 없고, 개더링가능 웹은 개더링될 수 없으므로, 따라서 혼성체가 상당히 연신되면 개더링가능 웹을 파열시키기 때문에 혼성 웹이 탄성을 갖지 못한다.
제 1 도의 장치와 관련해서 이용될 수 있는 종래의 작동수단과 기타 종래의 장치들은 잘 알려졌으며, 이것들은 간략히 하기 위해서 제 1 도의 개략도에 나타내지 않았다.
KRATON 열가소제로 만든 것들과 같은 탄성 웹, 예를들면 멜트블로운 KRATON 고무 섬유의 부직포 웹은 낮은 연화점을 가지며, 상이한 재료, 예를 들면 접합시킨 카디드 폴리에스테르 웹을 가열 접합시키기 위해서 충분히 가열시켜야 한다. 예를 들면, 본 발명의 탄성 재료 중 일부를 제조하기 위해서 사용한 KRATON G 블록 공중합체는 약 65℃에서 연화한다. 이와 같이 비슷하지 않은 재료를 성공적으로 가열 접합시키면 패턴을 갖는 앰보싱 칼랜더 로울러로 성취시킬 수 있으며, 여기에서 패턴의 돌출부는 중첩된 개더링가능 웹과 연신된 탄성 웹에 충분한 열과 압력을 부여해서 탄성 웹의 미세 섬유들이 이 미세섬유들이 용융될 정도로 연화되고, 결합 로울러 장치에 의해서 웹에 가해지는 엠보싱의 온도와 압착 엠보싱력에 따라, 엠보싱 패턴의 돌출부에 의해 압착된 탄성 웹의 대역으로부터 강제로 이송되어서 탄성 웹 중에 미세한 구멍의 패턴을 만들게 된다. 엠보싱의 온도와 압력이 미세한 구멍들을 형성하지 않을 경우에는, 엠보싱 중 그의 연화현상의 결과로서 탄성 웹의 엠보싱 대역에서 통상적으로 톱니 모양이 생성될 것이다. 탄성 웹에 구멍들이 존재하는 경우에, 탄성 웹의 구멍들의 원주는 탄성 웹 재료의 제웅고되었거나 또는 달리 농축된 부분들을 형성하는 것으로 나타났으며, 이 부분들은 개더링시킬 수 있는 재료의 웹 또는 웹들에 극히 양호하게 접합된 것으로 나타났다. 예를 들면, 제 2 및 제 2a 도에서는 중첩 웹(16'), (4'), (20')을 칼랜더 로울러(10)와 앤빌로울러(12)사이에 있는 압력 닙을 통과시켜서 만든 혼성 재료(22')를 나타냈다(층들의 비교 두께와 엠보싱시킨 대역 또는 톱니모양 부분(30)을 개략적으로 스케일로 나타냈음), 혼성 재료(22')는 섬유상 탄성 웹(4')의 각 대향 측부에 가열 접합시킨 제 1 개더링가능 웹(16') 및 제 2 개더링가능 웹(20')으로 된다. 접합 부위들이 일정한 간격을 가지고 혼성 재료(22')가 제 2a 도에 나타낸 바와 같이 이완시킨 상태에 있을 때, 개더 또는 플리트(16a) 및 (20a)(제 2a 도)가 웹(16') 및 (20')중에 형성된다. 개더(16a) 및 (20a)는 혼성 재료(22')가 그의 신축상태에서 나타나는 것을 암시하기 위해서 제 2 도에 나타내지 아니하였다. 섬유상 탄성 웹(4')은 칼렌더 로울러(10)상에서 반복되는 다이아몬드 엠보싱 패턴의 돌출에 대응해서 그 안에 형성된 복수개의 엠보싱 대역(26)을 갖는다. 엠보싱 칼렌더 로울러(10)과 앤빌 로울러(12)사이의 닙에 유지된 온도와 압력은 칼렌다 로울러(10)의 돌출부에 의해서 부과되는 압력과 온도가 웹 (4')의 미세섬유를 연화 또는 용융시킴으로써 섬유상 탄성 웹(4') 내에서 톱니모양 부분(30)을 형성하는 정도이다. 제 2a 도에 나타낸 웹(4')의 톱니 모양 부분(30)의 원주 부분(28)은 섬유상 탄성 웹(4')의 톱니모양 대역(30)에 미리 배치한 재료의 재응고 부분을 포함한다. 원주 부분(28)은, 칼랜더 로울러(10) 및 앤빌 로울러(12)의 압력 닙에서 연화 또는 용융시킨 후 재응고시킨 후에 중첩된 개더링가능 웹(16') 및 (20')으로 상당히 강한 결합을 형성하는 경향이 있다.
탄성 혼성체의 시료를 시험함에 있어서, 톱니 모양의 부분(30)은 개더링시킬 수 있는 웹(16') 또는 (20') 중 1개를 벗겨버린 후에만 보일 수 있게 되었다. 몇가지 경우에 있어서, 1개 이상의 개더링가능 웹을 벗겨버리면 구멍들이 엠보싱된 대역(26)의 탄성 웹을 통해서 형성되는 것으로 나타났다. 그러나, 구멍 대역 내에서 연신 탄성 웹(4')이 재료의 박층, 즉 톱니 보양이 매우 많은 부분은 탄성 웹으로부터 개더링가능 웹을 벗겨버린 후 개더링가능 웹으로 박리시켰다. 즉, 구멍들은 엠보싱 단계와 반대의 경우로 박리 단계의 결과로서 형성되었다. 특히 보다 무거운 기본 중량의 탄성 웹을 사용함으로써 엠보싱은 워플(waffle)과 같은 패턴을 만들었으며, 여기에서 구멍들에 대향한 톱니 모양 부분들이 탄성 웹 중에 존재했다.
일련의 시험들을 행해서 상이한 재료의 개더링가능 웹을 KRATON(쉘 케미칼 캄파니의 제품) 고무와 풀리에틸렌의 혼합물로 되는 멜트블로운 섬유로 이루어진 탄성 부직 웹에 비슷한 방식으로 가열접합시켰다. 이 시험들은 제 1 도에 개략적으로 나타낸 형태의 장치로 행하였으며, 이 장치는 직경 17.8㎝(약 7 인치)의 요철이 없는 스테인레스 스틸 앤빌 로울러(제 1 도의 (12)에 해당함)와 웹의 기계 방향에 비례해서 모두 대각선으로 배열시켜서 대각선으로 배향시킨 사각형의 돌출 다이아몬드 엠보싱 패턴을 그 위에 갖는 직경 17.8㎝(약 7 인치)의 스테인레스 스틸 칼렌더 로울러(제 1 도의 (10)에 해당함)에 의해서 제공되는 폭 35.6㎝(14인치)의 접합 표면을 갖는 접합 장치(제 1 도의 (9)에 해당함)로 된다. 엠보싱 패턴은 로울러 저면 위로 0.229㎝(0.09 인치) 돌출된 랜드로 구성하며, 각 랜드는 길이 0.159㎝의 1/16에 해당하는 측부를 갖고, 인점 측부에 대해 그리고 그 측부사이에서 수직 방향으로 측정했을 때 인접 사각형의 면접 측부와 0.318㎝의 1/8에 해당하는 길이만큼 떨어져 있다.
칼렌더 로울러와 앤빌 로울러는 독립적으로 오일 가열시키며, 웹들은 조절된 속도로 접합 로울에 공급하기 위해서 S 로울(제 1 도의 (5)에 해당함)과 적당한 공급 로울(제 1 도의 (2), (14) 및 (18)에 해당함)을 갖추고 있다. 혼성 탄성 재료를 섬유상 탄성 웹의 일부분만이 개더링가능 웹에 라미네이트되는 방법으로 제조 할 경우, 제 1 도의 공급 로울(18)에 해당하는 공급 로울을 분리시켜서, 개더링가능 웹을 제 1 도에서 개략적으로 나타낸 바와 같이 엠보싱 칼렌더 로울러(10)을 통과시키고, 섬유상 탄성 웹을 요철이 없는 앤빌 로울러(12)에 통과시킨다. 엠보싱 칼렌더 로울러(10)와 요철이 없는 앤빌 로울러(12)를 모두 다음에 기재한 온도까지 가열시킨다. 이후에 기술하는 시험에서 앤빌 로울러(10)와 요철이 없는 앤빌 로울러(12)를 모두 다음에 기재한 온도까지 가열시켰다. 이후에 기술하는 시험에서 앤빌 로울러(12)와 칼렌더 로울러(10)가 서로 밀고 나가는 전체 힘은 약 1.54㎏(3,400 파운드)±10%이며, 그리하여 이 힘은 닙이 없는 갭 한정 장치를 이용했을 때에 이 장치를 통과하는 중첩 웹상에 작용하는 힘이 된다. 탄성 웹 폭은 신장시키기 전에 30.5㎝(12 인치)이였고, 25% 신도(다음의 표의 "E" 참조)에서 폭이 26.7㎝(10 1/2인치)로부터 약 550% 신도에서 약 17.8㎝(7 인치)로 변했다.
시험 1-18에서 이용한 개더링가능 재료들을 표 Ⅰ에 요약했다. 하기 표 Ⅱ와 다음 표들에 앤빌 로울러와 칼랜더 로울러의 온도, 이용한 섬유상 탄성 웹의 기본 중량, 접합 로울(9)와 S 로울(5)의 각 핀치에서 웹들의 선분 속도와 접합 도중 섬유상 탄성 웹에 가해지는 결과로서 생기는 신도(%)를 나타냈다. 각 경우에 있어서, 탄성 멜트블로운 섬유는 KRATON GX 1657 블록 공중합체 60 중량부와 유. 에스. 아이. 캐미칼 캄파니의 상품명 Petrothene Na 601(또한 PF Na 601 또는 Na 601로도 칭함)으로 시판되는 폴리에틸렌 40 중량부의 혼합물로 된다. KRATON GX 1657 고무는 위에서 고체적으로 기술했다.
유. 에스. 아이. 캐미칼 캄파니에서 제공함 바에 의하면 Na 601은 가온 용융 접착제 및 코우팅 분야에서 사용하기 위한 저분자량, 저밀도의 폴리에틸렌이라고 기재되어 있다. 위 회사에서는 또한 Na 601이 명목적으로 다음과 같은 값을 갖는 것으로 기재되어 있다. 즉, (1) ASTM D 3236에 의해서 측정했을 때 브루크 피일드 점도는 150℃에서 8,500cP와 190℃에서 3,300c, (2) ASTM D 1505에 의해서 측정했을 때 밀도는 0.903g/㎠ (3) ASTM D 1238에 의해서 측정했을 때 10분 당 2,000g의 등가 융용지수, (4) ASTM E28에 의해서 측정했을 때 링 및 보울 연화점을 102℃, (5) ASTM D 638에 의해서 측정했을 때 평방 인치당 850 파운드의 장력, (6) ASTM D 638에 의해서 측정했을 때 신도는 90%, (7) 강성율, -34℃의 TF(45,000) 및 (8) 25℃(77˚F)에서 침투 경도 3.6(mm의 수십분지의 1).
Na 601 폴리에스틸렌은 수평균 분자량(Mn)이 약 4,600, 중량 평균 분자량(Mw)이 약 22,400이며 Z 평균분자량(Mn)은 약 83,300이다. Na 601의 다분산도(Mw/Mn)는 약 4.87이다.
[표 Ⅰ]
개더링가능 웹
Figure kpo00006
하기 범례는 다음의 표 Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ,Ⅴ 및 Ⅵ에 적용된다.
앤빌 T12=앤빌 로울러(12)의 온도(℃).
칼렌더 T10=칼렌더 로울러(10)의 온도(℃).
BW=탄성 웹(4)의 기본 중량(g/㎡).
웹 LS=접합 로울(9)/S 로울 (5)을 통과하는 웹의 선분 속도(피이트/분).
%S=접합시에 탄성 웹(4)의 %신도(가장 근사한 정수치로 나타냈음).
(주) : 제 1 도의 개략도에서, 접합 로울(9)은 앤빌 로울러(12)와 칼렌더 로울러(10)으로 구성되었다. S 로울(5)은 로울(6) 및 (8)로 구성되었다.
[표 Ⅱ]
Figure kpo00007
시험 18을 제외한 다른 시험은 모두 개더링가능 웹을 섬유상 탄성 웹의 일측에만 부착하였다. 시험 18에서, 개더링가능 웹은 섬유상 탄성 웹의 양측에 부착하였다.
시험 1 내지 3에서 얻은 제품은 매우 양호한 탄성과 외관을 나타냈으며, 개더링가능 웹 축부는 미세하고, 규칙적인 반복 패턴으로 퍼커링된다. 다층으로 된 개더링가능 웹의 플러프 축부가 섬유상 탄성 웹에 접합된 시험 4 내지 6의 제품은 양호한 외관과, 양호한 접합 강도를 갖는 양호한 탄성을 나타냈다. 시험 7에서 생성된 제품은 크고, 불규칙한 퍼커와 약한 접합을 나타냈고, 일반적으로 만족스럽지 못한 것으로 사려되었다. 시험 8 및 9의 제품은 양호한 외관과 양호한 탄성을 나타냈다. 시험 10의 제품은 탄성체에 있어서 몇 개의 구멍들을 나타냈고, 시험 11의 제품은 탄성체에 있어서 다수의 구멍을 나타냈으며, 이것은 접합 온도가 너무 높은 것을 나타낸다. 시험 12는 비성공적인데, 여기에서 섬유상 웹이 접합이 개시된 후 파괴되었으며, 오히려 접합 강도가 낮게 얻어졌다. 시험 13에서, 탄성체는 접합 중 파괴되지 아니하였으나 제품은 탈리되었다. 시험 14 및 15는 더욱 성공적이여서 양호한 외관과 탄성을 갖는 제품을 생성하였으나, 접합 강도가 약해서, 오히려 쉽게 탈리되려는 경향이 있었다. 시험 16과 17은 섬유상 탄성 재료가 접합이 개시될 때에 파괴되었으므로 비성공적이었다. 시험 18은 성공적이었으며, 적당한 적합 강도를 갖는 매력적인 제품이 얻어졌다.
실패하기 전에 약 25%, 50%, 75% 및 100%의 신도를 갖는 혼성 탄성 재료를 제조하기 위하여 추가로 일련의 시험을 행하였다. 재료가 파열하거나 달리 실패할때의 신도인 물질의 "최종 신도"에서 실패가 일어나다. 신도를 인스트론 시험 장치에서 시험했다. 재료의 2 인치×5 인치 장방향을 절단시키고, 5 인치 길이 측부를 혼성 재료의 웹의 기계 방향으로 실질적으로 평행하며, 여기로부터 시료를 절단시키며, 약 2 인치의 측부를 적합하게 눈금을 매긴 인스트론 시험 장치의 조(jaws)로 조였다. 이어서, 각 시료를 2단계로 신장시켰며, 각 단계 사이에 1분간 휴식을 두며, 시료를 제로(0) 신도로 이완시킨 후에 50% 및 이어서 100%로 신장시켰다. 시료가 이 2단계 중 임의 단계 중에서 실패하는 경우, 실패시 신도는 "최종 신도"이다. 시료가 이 2단계 중 임의 단계에서 실패하는 경우, 제로 신도로 인완된 후, 매분당 10 피이트에서 연신시키며, 파괴 또는 파열시 퍼어센트 신도를 "최종신도"라고 한다. 혼성 탄성 재료의 25%, 50% 등의 요구하는 목적 신도는 적어도 25%로 그 자체(혼성체가 아님)를 신장시킬 수 있고, 상기 복귀를 갖는 것과 같이 탄성재료의 상기 정의와 혼동해서는 안된다. 탄성 웹 또는 웹에 접합된 개더링가능 웹 또는 웹들의 경직성, 기본 중량 및 접합 패턴을 혼성 재료의 신도를 감소시키도록 조절할 수 있다. 예를 들면, 100% 휠씬 미만의 신도를 갖는 혼성 재료가 흔히 특정 최종 용도에 대해서 바람직하다.
시험 19-26에서 사용한 혼성 탄성 재료는 시험 1-18에서 이용한 것과 동일한 KRATON GX 1657-폴리에틸렌 Na 601/40 혼합물의 섬유상 탄성 웹을 이용하고, 섬유상 탄성 웹의 각 측부에 캘로리나 포옴드 파브릭스(Carolina Formed Fabrics, 시험 19-24)에 의해서 제조한 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 접합 카디드 웹 재료 22g/yd2또는 이. 아이. 듀우판 디 네모아 앤드 캄파니의 상표 "REEMAY"로 시판되는 스펀 본딩시킨 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 1oz/yd2(시험 25 및 26)을 접합시켰다. 이들 시험의 결과들을 다음 표Ⅲ에 기재했다.
[표 Ⅲ]
Figure kpo00008
상기 표 Ⅱ의 범례 참조
시험 10의 혼성 탄성 재료 생성물은 일반적으로 만족스럽지만 약간 지나치게 접합된 것으로 보이며, 생성된 혼성 재료의 시료는 약 100% 신도를 나타낸다. 그리하여, 앤빌 로울러 온도는 시험 20에 대해서 약간 감소했으며, 이 시험은 약 100%의 최종 신도를 나타내는 만족스런 혼성 재료 생성물을 생성했다. 시험 21에서 얻은 생성물은 매우 양호한 균일성을 나타냈다. 시험 22는 56%의 최종 퍼에센트 신도를 나타내는 만족스런 생성물을 나타냈다. 시험 23은 섬유상 탄성 웹 재료의 3개의 상이한 몫을 사용해서 행하였고, 이 중 제 1 두몫은 86%의 최종 신도를 갖는 혼성 탄성 재료 생성물을 생성했으며, 셋째번 몫은 76%의 최종 신도를 나타내는 생성물을 생성했다.
시험 25에서, 스펀본딩시킨 REEMAY 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유 웹 loz/yd2섬유상 탄성 웹의 칼렌더 로울러 측부에 사용했으며, 동일한 재료의 0.7oz/yd2기본 중량 웹을 섬유상 탄성 웹의 요철이 없는 앤빌 로울러 측부상에 사용했다. 시험 25는 양호한 접합과 만족할만한 합성 탄성 재료 생성물을 생성했으며, 이 생성물은 캐롤리나 포옴드 패브릭스 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 접합 카디드 웹 재료로 얻은 것보다 약간 경직성이었다.
시험 26은 상기한 바와 같이 약간 높은 접합 온도를 이용하는 것을 제외하고 시험 25를 반복한 것이다. REEMAY 스펀본디드 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유 웹 재료는 보다 높은 온도에서 매우 양호하게 접합했다. 그러나, 이와 같이 보다 높은 접합 온도에서, 비록 만족스런 혼성 탄성 재료가 이 시험에서 얻어졌을지라도, 약간 무거운 기본 중량 섬유상 탄성 웹을 이용하는 것이 더욱 좋을 수 있다.
혼성 웹을 접합시킨 직후 이완시켜야 할 필요성은 비교 시험 27 및 28에 의해 증명되었으며, 여기에서는 비슷한 조건들을 사용하되, 시험 27에서는 이완 단계를 생략하였다. 이들 시험에서, 열적으로 접합시킨 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유 부직웹 22g/td2를 KRATON GX 1657-폴리에틸렌 Na 601 60/40 혼합물의 섬유의 부직 섬유상 웹의 각 측부에 접합시켰다. 이때 상기 혼합물은 시험 1-18 및 19-26에서 사용한 것과 동일한 것으로, 그 기본 중량은 시험 27 및 28에 대한 데이터를 기재한 표 Ⅳ에 나타낸 바와 같다.
[표 Ⅳ]
Figure kpo00009
상기 표 Ⅱ의 범례 참조.
시험 27에서, 접합시킨 혼성 재료를 이것이 접합 로울러부터 나올 때 이완시키지 않고 저장 로울에 직접 감아줌으로써 접합 단계 후 장력하에서 유지시켰다. 제 1 도에서, 이것은 홀딩 복스(24)를 작동권취 로울러 효과적으로 대체시킬 수 있다. 생성되는 혼성 웹은 실질적으로 비파괴 탄성을 전혀 갖지 아니하였는데, 그 이유는, 탄성 웹이 접합 후 냉각시키는 동안 연신된 인장 상태로 유지되므로, 탄성 웹 성분은 수축능을 잃어버리고, 그리하여 개더링가능 웹으로 개더를 형성하기 때문이다. 비파괴적 탄성은, 혼성체가 개더링가능 웹을 파열시키지 않고 연신 및 수축시키는 것을 의미한다. 그리하여, 개더링가능 웹을 분리시킨 후, 탄성 웹은 연신된 후 접합 도중 갖는 것으로 짐작되는 크기로 수축되기는 하지만, 미리 접합시킨 본래의 비연신 크기로 다시 수축되지 않는 것을 유의해야 한다. 이 결과로서, 혼성 웹은 비파괴적 탄성을 갖지 않았는데, 왜냐하면 개더링가능 웹이 접합 중 갖는 크기를 초과해서 혼성체를 연신시키기 위해서 파열 또는 파괴되기 때문이다. 그리하여, 혼성 웹은 개더링가능 웹을 파열시키지 않고는 신장될 수 없으며, 그리하여 개더링가능 웹은 이와 같은 신도를 견딜 수 있었다. 탄성 웹이 그의 수축능을 상실하고, 개더링가능 웹중에서 개더를 형성하기 때문에, 혼성 웹은 부드럽고, 개더가 없는 외관을 나타냈다. 시험 28은 시험 27과 동일하게 행하되, 다만 혼성체가 접합 로울을 자유롭게 벗어나고, 탄성 웹이 수축해서 비탄성 웹 중에서 개더를 형성하여, 매력적이고, 탄성인 혼성 웹을 제공하는 것은 상이하였다.
추가로 일련의 시험들을 행하였으며, 여기에서 시험 1-18에서 이용한 것과 동일한 60/40 혼합물인 멜트 블로운 KRATON GX 1657-폴리에틸렌 Na 601 섬유의 탄성 웹들의 각 대향 축부에 캐롤리나 포옴드 파브릭스의 상표 CARLLE로 시판되는 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 분체 접합 카디드 웹 14g/y2의 기본 중량을 접합했다(CARELLE 직물로 사용되는 접합 분체는 이스트맨 케미칼 프로덕츠 인크(Eastman Chemical Products Inc.)에서 FA 252 폴리에스테르 판매하고 있음). 다음 시험 29-40의 각각에서 섬유상 탄성 웹은 55g/㎡의 기본 중량을 갖는다. 양측을 접합시킨 혼성 탄성 재료를 만든 후, 각 시험에서 6개의 견본을 만들고, 이 견본들을 횡방향으로 약 7.7㎝(3 인치), 기계 방향으로 길이 약 17.8mc(7 인치)로 절단했다. 각 시험에서 제작한 견본 중 3개에 대해서, 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 웹(측부 1) 중 1개를 견본의 기계 방향을 따라 약 2.5㎝(1 인치) 가량 분리시키고, 이것을 인스트론 시험기의 1개의 조(jaw) 중에 넣고, 한편으로 나머지 2개의 접합 층들을 인스트론 시험기의 반대측 조(jaw) 중에 넣고, 이어서 이것을 매분당 25.4㎝(10 인지)의 속도로 조들로부터 떨어지게 하도록 고정시켰다. 적어도 10.2㎝(4 인치)의 견본 박리에 대해서 기록된 3개의 가장 높은 피이크를 관찰하고, 섬유상 탄성 웹으로부터 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 웹(측부1)을 박리시키기 위해 요구되는 9개의 값의 평균치를 3개의 견본에 대해서 얻었다(견본의 약 7.7㎝의 폭마다 그람 단위로 힘을 나타냄). 각 시험으로부터 나머지 3개의 견본에 대해서, 혼성 탄성 재료의 측부(2)상의 폴리(에틸렌테레프탈레이트) 측부(이 측부(2)는 상기 측부(1)의 대향 측부에 있음)를 견본의 기계 방향을 따라서 약 2.54㎝(1인치)의 거리로 분리시켰으며, 인스트론 시험기의 1개의 조에 넣는 한편 나머지 2개의 접합 층들을 상기 인스트론 시험기의 반대쪽 조에 넣고, 이어서 이것을 매분 25.4㎝(10인치)의 속도로 조를 이동시키도록 고정했다. 각 견본의 적어도 약 10.2㎝(4인치)의 박리에 대해서 기록된 3개의 가장 높은 피이크를 관찰하고, 섬유상 탄성 웹으로부터 폴리(에틸렌테레프탈레이트)를 박리시키는데 요구되는 9개 값의 평균치를 3개의 견본에 대해서 얻었다(견본의 약 7.7㎝ 폭마다 그람 단위로 힘을 나타냄).
그 결과들을 다음 표 Ⅴ에 나타냈으며, 여기에서 상기 표의 제목에서 정의한 것 이외에, 다음과 같은 정의를 제공한다.
접합강도=개더링가능 웹으로부터 약 7.7mc 폭의 개더링가능 웹의 스트립을 벗겨버리기 위해서 요구되는 힘을 그람 단위로 표현한 접합강도.
[표 Ⅴ]
Figure kpo00010
상기 표 Ⅱ의 범례 참조.
다이아몬드 패턴 엠보싱 칼렌더 로울러 대신에, 육각형 패턴으로 배열한 6개의 원형 도트가 반복되는 규칙적인 패턴의 로울러로 대체하여 이와 비슷한 접합 강도 시험들을 행하였으며, 상기 육각형 패턴 사이에 3개의 원형 도트의 삼각형 패턴을 점재시켰다. 돌출 도트들을 엠보싱 로울의 표면 부분의 약 17%를 이루었다. 일반적으로, 비슷한 조건들은 다른 방식으로 유지시키고, 원형 도트들의 육각형 패턴/삼각형 패턴 보다도 약간 높은 접합 강도를 제공하기 위하여 다이아몬드 엠보싱 패턴 전체가 나타났을지라도 비교할 만한 접합 강도 결과들을 얻었다.
또한 다른 일련의 시험들을 행하였으며, 미합중국 오하이오주 아크톤의 에이. 슐만 코포레이션(A. Schulman Corporation)의 상표 POLYTROPE 37701로 시판되는 수지 85중량%와 미합중국, 뉴욕주, 마운틴 버논의 암파세트 코포레이션(Ampacet Corporation)에서 시판하는 폴리프로필렌 및 이산화티탄으로 되는 AMPACET White 농축물 15중량%로 되는 혼합물로부터 약 1밀 두께의 캐스트 탄성 필름을 제조했다. 필름을 기본 중량g/yd2을 갖는 폴리(에틸렌테레프탈레이트)의 접합된 카디드 웹에 접합시켰다. Polytrope 수지는 폴리(시스-부타디엔)과 폴리(t-부틸-메타크릴레이트)의 블록 공중합체인 것으로 보인다. 이용한 조건들은 아래의 표 Ⅵ에 기재했다.
[표 Ⅵ]
Figure kpo00011
상기 표 Ⅱ의 범례 참조.
시험 41 및 42 각각에서, 혼성 재료가 수중에서 구겨질 때 필름의 크래클링(crackling)에 관하여 양호한 외관을 갖고, 매우 화려하지는 않은 제품을 얻었다. 시험 41의 생성물은 접합중 탄성 필름의 보다 큰 정도의 신도로부터 예상된 바와 같이 시험 42의 것보다 더 큰 신축을 나타냈다. 물론, 기타 탄성 필름이 사용될 수 있으며, 예를들면 부직포 미세섬유의 웹을 만들기 위하여 멜트블로잉에 사용하기 위해서 상기한 조성물과 비슷하거나 동일한 KRATON GX 1657 열가소제와 폴리올레핀 조성물로 필름을 만들 수 있다. 이와 같은 탄성 필름들을 또한 본 발명을 행함에 있어서 사용할 수 있다.
다른 탄성 재료들을 사용해서 시험을 행하였으며, 여기에서 탄성 웹의 시료를 손으로 신축시키고, 개더링 가능 웹과 함께 접합 장치로 손으로 넣었다. 예를들면, 상표 ESTANE[비. 에프. 굳리치 앤드 캄파니(B. F. Goodrich ＆ Co.)]로 시판되는 폴리우레탄의 멜트블로운 섬유의 신장시킨 탄성 웹의 양측을 시험 29-40에서 사용한 것과 동일한 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유 본체 접합 가디드 웹에 가열 접합시켰다. 비슷한 방법으로, 상표 HYTREL(이. 아이. 듀우판 디 네모아 앤드 캄파니)로 시판되는 탄성체 폴리에스테르의 멜트블로운 섬유의 신장 탄성 웹(기본 중량 90g/㎡)의 양측을 동일한 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유 본체 접합 카디드 웹에 가열 접합시켰다. 폴리우레탄 탄성 웹으로 만든 혼성물은 양호한 연신과 매력적인 외관을 나타냈으며, 탄성 웹의 시료를 기계방향으로 연신된 상태로 유지시켜서 접합 장치로 손으로 이송시키고, 이 시료를 접합 장치를 통해서 공급시키기 때문에 제품의 중요한 네킹-다운(necking-down)을 나타냈다. 폴리에스테르 탄성 웹으로 만든 혼성체는 상당히 양호한 접합을 나타냈고, 명백히 기계 방향으로 보다 횡방향에서 보다 양호한 신축력을 나타냈다.
제한하는 것은 아니지만, 본 발명의 혼성 탄성 재료는 일반적으로 탄성 재료, 예를들면 신축성 보호 카버 및 랩(wrap), 아우터 웨어(outer wear), 내의, 월경 및 실금 조절 제품과 기저귀등과 같은 가아멘트에 이용될 수 있다. 직물 또는 편직물에 비해서 위 제품의 낮은 제조 단가는 일회용 제품에 경제적이며, 일회용 제품은 1회 또는 수회 사용한 후에 세탁해서 다시 사용하는 것보다 오히려 1회용으로 사용되는 것을 의미한다.

Claims (54)

  1. (a) 탄성 웹을 인장하여 신장시키고, (b) 탄성 웹 적어도 일부를 연화시키는 조건 하에서 개더링가능한 적어도 1개 웹에 상기 신장된 탄성 웹을 접합시켜 혼성 웹을 형성하고, (c) 접합 단계 직후 이 혼성 웹을 이완시킴으로써 개더링가능 웹을 개더링하여 혼성 탄성 재료를 형성하는 단계로 이루어짐을 특징으로 하여, 적어도 1개의 개더링가능 웹을 적어도 1개의 탄성 웹에 접합시킨 혼성 탄성 재료의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 탄성 웹이 섬유상 탄성 웹으로 되는 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 섬유상 탄성 웹이 탄성체 섬유의 부직 웹으로 되는 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 섬유상 탄성 웹이 탄성체 미세섬유의 부직 웹으로 되는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 탄성 웹이 탄성체 필름으로 되는 방법.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 신장된 탄성 웹과 개더링가능 웹을 중첩시키고, 이 중첩 웹에 열 및 압력을 가해서 신장된 탄성 웹을 개더링가능 웹에 가열 접합시키는 단계를 포함하는 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 탄성 웹상의 접합 부위들을 약 65℃ 내지 120℃로 가열하여 가열 접합을 행하는 단계를 포함하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 탄성 웹상의 접합 부위들을 약 70℃ 내지 90℃로 가열하여 가열 접합을 행하는 단계를 포함하는 방법.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 탄성 웹이 약 5 내지 약 300g/㎡의 기본 중량을 갖는 방법.
  10. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 탄성 웹이 약 10 내지 약 200g/㎡의 기본 중량을 갖는 방법.
  11. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 탄성 웹이 A-B-A' 블록 공중합체(여기에서, A 및 A'는 서로 동일하거나 또는 상이한 열가소성 중합체를 블록이고, B는 탄성체 중합체 블록임)로 되는 방법.
  12. 제 11 항에 있어서, A 및 A'가 각각 열가소성 스티렌계 부분이고, B가 폴리(에틸렌-부틸렌), 풀리이소프렌 및 폴리부타디엔으로 되는 군 중에서 선택되는 방법.
  13. 제 12 항에 있어서, B가 폴리(에틸렌-부틸렌)인 방법.
  14. 제 12 항에 있어서, A 및 A'가 각각 폴리스티렌 및 폴리스티렌 동족체로 되는 군 중에서 선택되는 방법.
  15. 제 14 항에 있어서, B가 폴리(에틸렌-부틸렌)인 방법.
  16. 제 1 항 또는 2항에 있어서, 개더링가능 웹이 비탄성 부직 재료인 방법.
  17. 제 12 항에 있어서, A의 분자량과 A'의 분자량의 합이 A-B-A' 블록 공중합체 분자량의 약 14 내지 31%로 되는 방법.
  18. 제 13 항에 있어서, A의 분자량과 A'의 분자량의 합이 A-B-A' 블록 공중합체 분자량의 약 14 내지 29%로 되는 방법.
  19. 제 15 항에 있어서, 탄성 웹이 상기 블록 공중합체와 폴리올레핀의 혼합물로 되는 방법.
  20. 제 19 항에 있어서, 폴리올레핀이 1종 이상의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체 및 부텐 공중합체로 되는 군으로부터 선택되는 방법.
  21. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 중첩된 탄성 웹과 개더링가능 웹을 1쌍의 접합 로울러 사이에 형성되어 있는 가압 닙을 통과시켜서 가열 접합을 행하고, 상기 접합 로울러 중 적어도 1개는 패턴이 있는 칼렌더 로울러이고, 적어도 1개는 탄성 웹의 연화점 이상의 온도로 가열시킨 것으로 되는 방법.
  22. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 탄성 웹을 접합 단계 중 적어도 약 100% 신도의 연신 상태로 유지시키는 단계를 포함하는 방법.
  23. 제 2 항에 있어서, 섬유상 탄성 웹이 멜트블로운 탄성체 섬유의 부직 웹으로 되고, 개더링가능 웹은 비탄성 웹으로 되는 방법.
  24. 제 2 항에 있어서, 섬유상 탄성 웹이 멜트블로운 탄성체 섬유의 부직 웹으로 되고, 이 섬유상 탄성 웹을 접합 단계 중 적어도 약 25% 신도의 연신 상태로 유지시키는 단계로 되는 방법.
  25. 제 24 항에 있어서, 섬유상 탄성 웹을 접합 단계 중 약 25% 내지 550% 신도의 연신 상태로 유지시키는 단계를 포함하는 방법.
  26. 제 24 항에 있어서, 섬유상 탄성 웹이 약 5 내지 300g/m2의 기본 중량을 갖는 방법.
  27. 제 24 항에 있어서, 섬유상 탄성 웹이 약 10 내지 200g/m2의 기본 중량을 갖는 방법.
  28. 제 24 항에 있어서, 개더링가능 웹이 비탄성 부직 웹으로 되는 방법.
  29. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 비탄성 웹을 탄성 웹의 대향 측부 각각에 접합시키는 단계를 포함하는 방법.
  30. 제 1 항 또는 2 항에 있어서, 혼성 웹을 접합 후 최대로 약 30초 동안 인완시키는 방법.
  31. 적어도 1개의 탄성 웹이, 혼성 재료의 연신 및 이완시에 상기 탄성 웹과 함께 신장 및 수축될 수 있는 적어도 1개의 개더링가능 웹에 접합되어 있으며, (a) 상기 탄성 웹을 인장하여 신장시키고, (b) 신장된 탄성 웹을 이 탄성 웹의 적어도 일부가 연화되는 조건 하에서 적어도 1개의 개더링가능 웹에 접합시켜서 접합된 혼성 웹을 형성하고, (c) 이 혼성 웹을 상기 접합 단계 직후에 이완시킴으로써 개더링가능 웹을 개더링시켜서 혼성 탄성 재료를 형성함으로써 재조되는 탄성 혼성 재료.
  32. 제 31 항에 있어서, 탄성 웹이 섬유상 탄성 웹으로 되는 탄성 혼성 재료.
  33. 제 31 항 또는 32 항에 있어서, 탄성 웹을 일정한 간격으로 떨어진 복수개의 위치에서 반복되는 패턴으로 개더링가능 웹에 접합시키고, 이 개더링가능 웹을 접합된 위치 사이에서 개더링시키는 탄성 혼성 재료.
  34. 제 32 항에 있어서, 섬유상 탄성 웹이 탄성체 섬유의 부직 웹으로 되는 탄성 혼성 재료.
  35. 제 32 항에 있어서, 섬유상 탄성 웹이 멜트블로운 탄성체 섬유의 부직 웹으로 되는 탄성 혼성 재료.
  36. 제 31 항 또는 32 항에 있어서, 탄성 웹이 약 5내지 300g/㎡의 기본 중량을 갖는 탄성 혼성 재료.
  37. 제 31 항 또는 제 32 항에 있어서, 탄성 웹이 약 10 내지 200g/m의 기본 중량을 갖는 탄성 혼성 재료.
  38. 제 31 항에 있어서, 탄성 웹이 (1)A-B-A' 블륵 공중합체(여기에서, A 및 A'는 서로 동일하거나 또는 상이한 것으로서, 각각 열가소성 중합체 블록이고, B는 탄성체 중합체 블록임)와 (2) 1개 이상의 폴리올레핀과 상기 (1)의 A-B-A'블록 공중합체의 혼합물로 되는 군 중에서 선택된 멜트블로운 탄성체 섬유의 부직 웹으로 되는 탄성 혼성 재료.
  39. 제 38 항에 있어서, A 및 A' 각각이 스트런계 부분이고, B가 폴리(에틸렌-부틸렌)인 탄성 혼성 재료.
  40. 제 39 항에 있어서, A 및 A' 각각이 폴리스티렌 및 폴리스티렌 동족체로 되는 군으로부터 선택되고, 폴리올레핀이 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체 및 부텐 공중합체중 1개 이상으로 되는 군 중에서 선택되는 탄성 혼성 재료.
  41. 제 39 항에 있어서, A 및 A' 각각이 폴리스티렌 및 폴리스티렌 동족체로부터 선택되고, A'의 분자량과 A의 분자량의 합이 A-B-A' 블록 공중합체의 분자량의 약 14 내지 29%인 탄성 혼성 재료.
  42. 제 40 항에 있어서, 블록 공중합체가 탄성 혼성 재료의 적어도 약 10중량%로 되는 탄성 혼성 재료.
  43. 제 40 항에 있어서, 블록 공중합체가 탄성 혼성 재료의 적어도 약 20중량%로 되는 탄성 혼성 재료.
  44. 제 40 항에 있어서, 블록 공중합체가 탄성 혼성 재료의 적어도 약 30중량%로 되는 탄성 혼성 재료.
  45. 제 40 항에 있어서, 멜트블로운 섬유가 A-B-A' 블록 공중합체 약 10 내지 90중량%와 폴리올레핀 약 90 내지 10중량로 되는 탄성 혼성 재료.
  46. 제 31 항에 있어서, 탄성 웹이 A-B-A' 블록 공중합체(여기에서, A 및 A'는 서로 동일하거나 또는 상이한 것으로서, 각각 열가소성 중합체 블록이고, B는 탄성체 중합체 블록임)로 되는 탄성 혼성 재료.
  47. 제 46 항에 있어서, A 및 A' 각각이 폴리스티렌 및 폴리스티렌 동족체로 되는 군 중에서 선택되고, B가 폴리(에틸렌-부틸렌), 폴리이소프렌 및 폴리부타디엔으로 되는 군 중에서 선택되고, A의 분자량과 A'의 분자량의 합이 A-B-A' 블록 공중합체의 분자량의 약 14 내지 31%로 되는 탄성 혼성 재료.
  48. 제 46 항에 있어서, A 및 A' 각각이 폴리스티렌 및 폴리스티렌 동족체로 되는 군 중에서 선택되고, B가 폴리(에틸렌- 부틸렌)이며, 탄성 웹이 추가로 1개 이상의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체 및 부텐 공중합체로 되는 군 중에서 선택된 폴리올레핀으로 되는 탄성 혼성 재료.
  49. 제 48 항에 있어서, 탄성 웹이 A-B-A' 블록 공중합체의 적어도 약 20중량%로 되는 탄성 혼성 재료.
  50. 제 48 항에 있어서, 탄성 웹이 A-B-A' 블록 공중합체의 적어도 약 30중량%로 되는 탄성 혼성 재료.
  51. 제 31 항 또는 32 항에 있어서, 탄성 웹을 일정한 간격으로 떨어진 복수개의 위치에서 반복되는 패턴으로 개더링가능 웹에 접합시키고, 이 개더링가능 웹을 접합 부위사이에서 개더링시킨 탄성 혼성 재료.
  52. 제 51 항에 있어서, 개더링가능 웹이 비탄성 부직 재료인 탄성 혼성 재료.
  53. 제 52 항에 있어서, 개더링가능 웹이 폴리에스테르섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리아미드 섬유, 셀룰로오스계 섬유 및 이들의 2이상의 혼합물로 되는 군중에서 선택된 섬유의 웹으로 되는 탄성 혼성 재료.
  54. 제 52 항에 있어서, 개더링가능 웹이 폴리(에틸렌 테레프탈레이트) 섬유의 부직 웹으로 되는 탄성 혼성 재료.
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