KR970000947B1 - 배향된 미공성 필름 및 이의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

내용 없음.

Description

배향된 미공성 필름 및 이의 제조방법
제1도는 본 발명의 열가소성 중합체/혼화성 액 시스템에 대한 온도-조성의 구성을 나타낸 것이다.
제2도는 1℃/분으로 냉각한 종래기술의 미연신 필름을 200배 확대한 주사전자 광현미경 사진이다.
제3도는 제2도에 제시된 종래기술의 미연신 필름의 일부를 2000배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제4도는 1700℃/분으로 종래기술의 미연신 필름을 200배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제5도는 제4도에 제시된 종래기술의 미연신 필름의 일부를 2000배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제6도는 제2도의 필름을 2×2로 연산시킨 후(본 발명의 필름)에 250배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제7도는 제6도에 제시된 본 발명의 필름의 일부를 2000배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제8도는 제4도의 필름을 2×2로 연산시킨 후(본 발명의 필름)에 20배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제9도는 제8도에 제시된 본 발명의 필름의 일부를 2000배로 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제10도는 실시예14의 필름 중 캐스팅 휠과 접하는 표면 1000배/10,000배 확대한 분산 주사 전자 광현미경 사진이다.
제11도는 실시예 14의 필름 중 캐스팅 휠과 접하는 표면을 1000배/10,000배 확대한 분산 주사 전자 광현미경 사진이다.
제12도는 미공성 폴리프로필렌 필름을 연신시킴에 따른 필름 중의 공기 유통에 대한 영향을 나타낸 것이다.
제13도는 미공성 폴리프로필렌 필름을 연신시킴에 따른, 필름의 최대 유효 기공의 직경에 대한 영향을 나타낸 것이다.
제14도는 미공성 폴리프로필렌 필름을 연신시킴에 따른 필름의 다공도에 대한 영향을 나타낸 것이다.
제15도는 비교예 21의 필름을 2000배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제16도는 비교예 38의 필름을 2000배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제17도는 비교예 22의 필름을 2000배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
제18도는 비교예 39의 필름을 2000배 확대한 주사 전자 광현미경 사진이다.
본 발명은 미공성 물질, 이의 제조방법 및 이 방법을 통해 제조된 제품에 관한 것이다.
미공성 필름 또는 막은 그 속으로 유체가 통과할 수 있는 구조를 갖는다. 효과적인 기공의 크기는 유통분자의 평균 자유 경로의 몇배 이상 즉 수미크론(㎛) 내지 약 100옹스트롱(Å)에 이른다. 이런 시이트는 그 표면과 내부 구조가 가시광선을 산란시키기 때문에 투명한 재료로 만들어진 경우에도 대개는 불투명하다. 본원에 사용된 미공성 필름이라는 용어에는 미공성 막이 포함된 것이다.
미공성 필름은 각종 용도, 예를 들면 고체의 여과용, 콜로이드 물질의 한외여과용, 확산벽 또는 전기 화학적 전지의 격리판 또는 확산 차단체의 용도 및 합성피혁 또는 적층 직물의 제조에 이용되어 왔다. 합성신발, 우비. 외투. 텐트와 같은 캠핑장비 등과 용도로서의 적층 직물의 제조용도에서는 물론 수증기는 통과시키되 수액은 통과시키지 않아야 한다. 미공성 필름은 또한 항생 물질, 맥주, 오일,미생물학적 액체 배치등을 정제시키기 위한 필터 및 공기, 미생물학적 샘플, 정맥주입액, 백신 등의 분석을 위해서도 이용된다.
미공성 필름은 또한 외과용 드레싱, 붕대의 제조 및 기타 유체 투과성 의료 용도에서 이용된다. 미공성 필름은 다른 물품에 적층시킴으로써 특수한 유용성을 가진 적층물로 제조할 수도 있다. 이런 적용물은 특히 유효한 의복 재료로서 제공될수 있도록, 미공성층과 외피층을 구비할 수도 있다. 미공성 필름 또는 막은, 통기성 창상 붕대 또는 헤어 고정 테이프와 같은 제품을 제공하기 위한 테이프 백킹으로도 이용될 수 있다.
미공성 구조물의 제조 분야에는 이런 제품을 제조하는 다수의 각종 방법이 있다. 미공성 중합체 막의 제조 방법은 크게는 2개의 통상적인 범위로 분류된다. 이중 첫번째 방법은 조밀한 필름을 일부 개질시켜 이들을 미공성화하는 방법이다. 조밀한 필름을 개질시켜 미공성 필름 또는 막을 제공하는 데 보통 사용되는 방법은 다음의 종래 문헌에 기재되어 있다.
미국 특허 제 3,309,841호(이글레스톤 외 다수)에는 적절한 시약으로 에칭하면 원통형의 기공을 남길 수 있는 좁은 방사선 조사 흔적을 가진 재료를 제조하기 위한 필름 조사법이 기재되어 있다. 미국 특허 제 2,953,566호(고어), 제 3,962,153(고어), 제 4,096,279(고어), 제 4,110,392호(야마자키), 제,187,390(고어) 및 제 4,194,041(고어외 다수)를 비롯하여 더블유. 엘. 고어 앤드 어소시에이트, 인코오포레이티드에 양도도니 다수의 특허에는 용융공정의 열가소성 중합체가 아닌 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)으로만 형성된 피브릴에 의해 연결된 중합체 마디를 갖는 것을 특징으로 하는 미공성 시이트를 비롯한 다공성 제품의 제조방법이 기재되어 있다. 이런 제품은 PTFE입자와 윤활제로 구성된 반죽을 압출하고, 윤활제를 제거한 후 수득된 생성물을 연신 및 어니일링 처리하여 제조한다. 이로써 제조된 제품은 소결 및 배향된 PTFE의 다공성 필름이다.
미국 특허 제 4,100,238호와 제 4,197,148(시노무라)에는 부분적으로 서로 혼화성인 두 종류의 다른 열가소성 합성수지를 용융상태로 반죽하는 단계 ; 용융 혼합물을 시이트, 필름 또는 공동형 제품으로 가공하는 단계 ; 상기 가공품을 성분 수지 중 한 성분에 대해서는 양호한 용매지만 나머지 성분들에 대해서는 불량한 용매인 용메로 처리함으로써 전자의 수지를 용해시켜 제거하는 단계 ; 상기 가공품을 건조시키는 단계 ; 미이를 연신시키는 단계로 구성된 투과성 막의 제법이 기재되어 있다. 용매에 의해 제거될 수지 대신에 용해되지 않고 남아 있는 수지와 부분 혼화성을 가진 고무 또는 올리고머를 사용할 수 있다.
미국 특허 제 3,679,540(짐머만외 다수)에는 비다공성 결정질의 탄성 중합체의 출발 필름을 연신 방향에 대해 직각 또는 수직으로 연장된 다공성 표면 영역이 형성될 때까지 냉각 여신시키는 단계 ; 그 연신 방향에 평행하게 연장된 피브릴과 가공 또는 개방 셀이 형성될 때까지 상기 냉각 연신된 필름을 고온 연신시키는 단계 ; 및 생성된 다공성 필름을 열경화시키는 단계를 포함하는 개방셀의 미공성 중합체 필름을 제조하는 방법이 기재되어 있다. 일반적으로 이런 필름은 항상 특이적 기공크기를 갖도록 균일하게 피브릴화되는 것이 아니기 때문에 그러한 필름에 제어된 기공도를 부여하기란 어려운 것이다.
미국 특허 제 4.206,980(크루거외 다수)에는 연신과정에 의해 반투명해지고 이완 과정에 의해 투명해질 수 있는 투명한 필름이 개시되어 있다. 이 필름은 결정성 중합체와 특정 화합물의 혼합물로서 상기 화합물은 상기 결정성 중합체-화합물의 결정화 온도 이상의 온도에서 중합체와 혼화될 수 있으나 상기 혼합물의 결정화 온도이하의 온도에서는 비-혼화성이다. 이 필름은 용융 조건하에서 결정성 중합체와 상기 화합물을 혼합하고, 이 혼합물의 필름을 성형한 후, 냉각시켜 상기 혼합물을 고화시킴으로써 제조한다. 이 필름은 통상적으로 배향시에 연신되나, 그 탄성 한계를 초과하여 연신시키면 영구적인 변형이 일어나고 투명/ 반투명 특성이 손실되므로, 탄성한계를 초과할 정도로 연신시킬 수는 없다.
어떤 미국 특허는 전분 및 염 등과 같은 비-혼화성의 추출성 입상 물질을 중합체와 혼합하는 단계 ; 시이트를 성형하는 단계 및 중합체 시이트로부터 입상 물질을 추출시키는 단계를 통해 다공성 중합체 필름을 제조하는 방법을 개시하고 있다. 이런 미국 특허는 제 3,214,501(스트라우스)와 제 3,640,829호가 있다. 미국 특허 제 3,870,593(엘튼외 다수)에는 비-혼화성, 비-추출성 충전제를 중합체와 혼합하는 단계 ; 혼합물을 시이트로 성형하는 단계 ; 및 시이트를 연신시킴으로써 충전제 입자부에서부터 기공을 형성시키는 단계를 통해 다공성 바람직하게는 미공성 중합체 시이트를 제조하는 방법이 개시되어 있다.
두번째 방법으로서, 미공성 중합체 막은 상분리 현상을 통해 제조된다. 이 상분리는 액체-액체 또는 액체-고체 특성의 상분리일 수 있다. 상변환으로 통칭되고 있는 화학적으로 유도된 액체-액체 상분리를 통한 미공성 막의 형성방식은 셀룰로즈 아세테이트와 다른 특정 중합체로부터 미공성 중합체를 형성시키는 데 상업적으로 이용되어 왔다. 일반적으로 이들 재료는 배향되지 않고 주형물로서 사용된다. 상변환은 존 윌리 앤드 선즈 출판사에서 출판된 알. 이. 캐스팅의 문헌[Synthetic Polymeric Membranes, 2판 1995]에 상세히 기재되어 있다. 미국 특허 제 4,482,514호(쉰들러 외 다수)에는 재료가 배향되어 있는 한외 여과용 막을 폴리아미드로부터 제조하는 방법이 기재되어 있다. 이 방법은 상변환 방식을 통해 포름산 중의 폴리아미드 용액으로부터 막을 형성하고, 바람직하게는 각을 습윤 상태에서 1.5:1 내지 2.5:1로 연신시켜 배향시킨 후 건조시키며, 배향되었으면 필름을 열경화시키는 단계를 수반한다.
상분리에 의한 미공막 제조에 있어서 또 다른 개발은, 열-유도적 상분리를 이용하는 것이다. 열 -유도적 상분리법에서는 가공 온도에서 액체인 특정 성분을 막-형성용 중합체와 혼합하여 사용한다. 이 액체 성분은 저온에서는 중합체용 용매가 아니나, 고온에서는 중합체와 혼합되어 균질한 용액을 생성시킨다. 열 방식을 통해 미공성 필름 또는 미공막을 제조하는 데 사용된 방법은 다음의 참고 문헌에 기재되어 있다.
미국 특허 제 4.564,488호(걸라크 외 다수)에는 두성분 이상의 균질한 혼합물을 형성시켜 제조한 다공성 섬유와 막이 개시되어 있는 데 상기 2성분들 중 한 성분은 용융성 중합체이고 나머지 성분은 중합체에 대하여 불활성이라 할 수 있는 액체이다. 형성된 혼합물은 완전 혼화성의 온도범위와 혼화성에 갭이 있는 온도범위가 존재하는 2원 형태이어야 한다. 분리 온도 이상의 상기 혼합물은 분리온도 이하 온도의 불활성 액체가 어느 정도 이상 수용된 배스내로 압출된다. 이 혼합물이 배스내에 도입되면 생성물의 섬유 또는 막 구조가 고정된다. 섬유 또는 막은 사용되는 중합체 출발재료의 겉보기 밀도가 진밀도의 약 10 내지 90%이며 평탄한 다공성 표면을 갖는 것을 특징으로 한다.
미국 특허 제 4,247,498호와 제 4,519,909호(카스트로)에는 올레핀 중합체, 축합 중합체 및 산화 중합체와 같은 합성 열가소성 중합체로 제조된 필름 내지 블록 형태 및 복잡한 형태의 미공성 중합체가 개시되어 있다. 이 미공성 중합체는 보다 작은 크기의 기공에 의해 연결된 셀을 가진 비교적 균질한 3차원의 셀구조를 갖는 것을 특징으로 한다. 이 미공성 중합체는 상기 열가소성 중합체와 혼화성 액체와의 혼합물을 가열하여 균질한 용액을 형성시키는 단계 및 혼합물에 상당한 취급 강도가 부여될 때까지 계속 냉각시키는 단계를 통해 제조된다. 이 미공성 중합체 제품은 작용상 유요한 액체를 비교적 다량 함유하여 고체로서 작용할 수 있다. 이들 미공성 중합체는 특정 온도/농도 조건하에서만 제조되면 배향되지 않는다.
미국 특허 제 4,539,256(쉽맨)에는 결정성의 열가소성 중합체의 용융온도에서는 그 중합체와혼화되나 중합체의 결정화 온도 또는 그 이하로 냉각시키면 상분리되는 화합물로 코팅되어 있는 결정성의 열가소성 중합체 간격을 주고 불규칙 분산된 등축의 불균일 형상의 다수의 입자를 특징으로 미공성 구조를 가진 배향 제품이 개시되어 있다. 상기 제품내의 서로 인접한 열가소성 입자들은 열가소성 중합체로 구성된 다수의 피브릴에 의해 서로 연결되어 있다. 이 피브릴들은 각각의 입자로부터 3차원적으로 방사상으로 뻗어있다. 상기 화합물은 시이트 제품으로부터 제거될 수도 있다. 미공성 구조는 화합물과 중합체를 용융 혼합하는 단계, 용융 혼합물을 소정 형상의 제품으로 성형하는 단계 이 성형물을 상기 중합체가 결정화하여 열가소성 중합체와 화합물 사이에 액체-고체의 상분리가 발생하는 온도까지 냉각시키는 단계 및 생성된 구조물을 한 방향 이상으로 배향시켜 제품을 제공하는 단계를 통해 제조한다.
전술된 내용에 의하면 유용한 미공성 필름과 막이 제공되긴 하나, 균일한 미공성 및 상당히 넓은 특성 범위와 이들 특성에 대한 개선된 제어도를 가진 미공성 필름과 막이 요구되고 있다.
본 발명은 연속 기공의 망상 조직을 제공하도록 인접 셀들이 통로를 통해 서로 연결되어 있는 다수개의 셀을 가진 열가소성 중합체의 구조물로 구성된 미공성 제품에 관한 것으로서, 상기 구조물은 한 방향 이상으로 배향되어 있다. 열가소선 중합체 구조물은 거의 균질하거나 또는 구조물의 기공도가 구조 전체에 걸쳐 구배릴 이룰 수도 있다. 셀은 섬유상, 레이스 상 또는 반연속 상의 경계에 의해 포위된 공극으로 구성된다. 셀의 형상은 통상적으로 단축에 대한 장축의 종횡비가 1.0 이상인 타원체 형상으로서 장축은 통상적으로 제품의 표면에 대해 평행한 면에 위치한다. 배향 방향으로서의 파단시 매트릭스의 인장강도는 미배향 구조물에 비해 바람직하게는 약 10% 이상 증가한다. 미공성 제품은 25% 이상의 기공도와 1000미크론(㎛) 미만의 두께와 약 0.01 내지 10㎛의 최대 유효 기공 직경을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명은 또한 연속 기공들의 망상조직을 제공하도록 서로 인접한 셀들이 통로를 통해 연결되어 있는 다수의 셀을 가지는 미공성 구조를 시이트 재료의 한쪽 주표면에 가지고, 상기 시이트 재료의 반대측 주표면에는 비미공성의 구조물을 가지고 있는 시이트 재료로 구성된 제품에 관한 것이다.
본 발명은 또한 다음의 단계들로 구성되는 열가소성 중합체의 미공성 성형 제품의 제조 방법에 관한 것이다. :
a) 혼화성 제품의 가용화량과 열가소성 중합체를 용융 혼합하여 균질한 용액을 형성하는 단계 :
b) 이 용액으로부터 조형품을 형성시키는 단계 ;
c) 이 조형품을 열역학적 비평형 액체-액체 상분리를 개시하기에 충분한 온도와 속도로 냉각시키는 단계;
d) 이 물품을 더욱 냉각시켜 열가소성 중합체를 고화시키는 단계 ;
e) 이 물품을 영구적으로 세장(細長)화시켜 중합체를 배향시키기에 충분한 한방향 이상으로 상기 물품을 연신시키는 단계 및
f ) 이 연신 단계 이전이나 혼화성 액체의 적어도 상당량을 제거하는 단계.
본 발명의 방법에 따르면 연속 기공의 망상 조직, 보다 큰 유효 기공 크기 범위, 감소된 유체 유통 저항, 개선된 기공 크기 제어성과 향상된 기계적 강도를 가진 필름, 섬유, 공동형 섬유 및 튜브와 같은 미공성 제품이 제공된다. 또한 종래의 액체-액체 상분리 기술을 통해 달성될 수 있었던 것보다 큰 다공도와 공극률을 가진 얇은 미공성 필름을 용이하게 제조할 수 있다. 본 발명의 필름은 액체-액체 상분리에 의해 제조된 종래의 미공성 필름보다 얇고 주어진 기공 크기에서 보다 큰 기계적 강도를 지닌다. 또한 본 발명에 의하면 종래으 액체-액체 상분리법을 이용한 경우보다도, 보다 높은 중합체 농도의 용융체를 사용하고 보다 낮은 온도에서도 필적하는 유효 기공 크기의 미공성 필름을 제조할 수 있다.
본원에 사용된 용어 열가소성 중합체는 보통의 용융 가공 조건하에서 용융 가공 가능한 결정성 및 비결정성의 통상적인 중합체만을 칭하는 것이며, 국한된 조건하에서 열가소성이면서 용융 가공성인 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 중합체는 포함하지 않는다.
본원에서 열가고성 중합체와 관련하여 사용된 결정성이란 용어는 적어도 부분 결정성인 중합체를 포함한다. 용융 가공된 열가소성 중합체의 결정성 중합체 구조는 잘 공지되어 있다.
본원에서 열가소성 중합체와 관련하여 사용된 무정형이란 용어는 예를 들어 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리설폰 및 어택틱 폴리스티렌과 같은 결정 질서가 거의 없는 중합체를 포함한다.
본원에서 용융 온도는 열가소성 중합체와 혼화성 액체의 혼합물 중의 열가소성 중합체가 용융되는 온도를 의미한다.
본원에서 결정화 온도는 연신 중합체와 혼화성 액체의 용융 혼합물 중의 열가소성 중합체가 결정화하는 온도를 의미한다.
본원에서 열가소성 중합체와 관련하여 사용된 평형 융점은 발행 문헌 중에 기재된 바와 같은 열가소성 중합체의 통상 인정된 융점 온도를 말한다.
본 발명에 유용한 열가소성 중합체로 올레핀 중합체, 축합 중합체 및 산화 중합체가 있다. 대표적인 올레핀 중합체로는 고밀도 및 저밀도의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐-함유 중합체, 부타디엔-함유중합체와 아크릴레이트-함유중합체(예, 폴리메틸메타크릴레이트)가 있다. 축합 중합체로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리에스테르 ; 나일론 6, 나일론 11, 나일론 13, 나일론 66과 같은 폴리아미드 ; 폴리카보네이트 및 폴리설폰 등이 있다. 사용 가능한 산화 중합체의 대표적인 폴리페닐렌 산화물이다. 열가소성 중합체의 혼합물도 또한 사용할 수 있다.
혼화성 액체는 열가소성 중합체의 용융 온도 이상으로 가열할 경우 열가소성 중합체와 용액을 형성할 수 있는 재료이며, 냉각시키면 액체 -고체의 상분리보다는 액체-액체의 상분리에 의해 중합체로부터 상분리되는 재료이다. 중합체와 액체의 혼화성은 중합체의 액체를 가열하여 균질한 용액을 형성시킴으로써 측정할 수 있다. 중합체와 액체의 용액이 어떤 액체 농도에서도 형성될 수 없다면, 그 액체는 그 중합체와 함께 사용하기에 비적절할 것이다. 실제적으로 사용되는 액체는 실온에서는 고체이나 중합체의 용융온도에서는 액체인 화합물을 사용할 수도 있다. 주어진 중합체에 대한 특정 액체의 작용성은 절대적인 확실성을 갖고 예측할 수는 없다. 그러나 특정의 지침을 정할 수는 있다. 비극성 중합체에 대해서는 실온에서 유사한 용해도 매개 변수를 갖는 비극성 유기 액체가 용액 온도에서 통상적으로 유용하다. 마찬가지로 극성 중합체에는 극성 유기 액체가 유효하다. 다수의 혼합물 또는 중합체를 사용할 경우에 유효한 액체는 사용되는 각 중합체에 대한 혼화성을 지닌 액체이다. 중합체가 스티렌-부타디엔과 같은 블록 공중합체인 경우에는 각 종류의 중합체 블록과 혼화성을 지닌 액체를 선택해야 한다. 선택된 중합체가 중합체의 용융온도에서 액체 혼합물 중에 용해될 수 있고 냉각시에는 생성된 용액이 액체-액체 상분리에 의해 분리되는 한 2이상의 액체 혼합물도 혼화성 액체로서 사용할 수 있다.
지방족 및 방향족 산, 지방족, 방향족 및 시클릭 알콜, 알데히드, 1차 및 2차 아민, 방향족 및 에톡시화 아민, 디아민, 아미드, 에스테르, 및 디에스테르, 에테르, 케톤 및 각종 탄화수소와 이환류를 비롯한 각종 유기 화합물이 혼화성 액체로서 유용한 것으로 밝혀졌다. 선택된 중합체가 폴리프로필렌인 경우에는 디부틸 프탈레이트와 같은 에스테르와 디벤질 에테르와 같은 에테르가 혼화성 액체로서 유용하다. 고밀도 폴리에틸렌이 중합체인 경우에는 메틸 노닐 케톤과 같은 지방족 케논 또는 디옥틸 프탈레이트와 같은 에스테르가 혼화성 액체로서 유용하다. 저밀도 폴리에틸렌에 함께 사용할 수 있는 혼화성 액체로는 데칸산 및 올레산과 같은 지방족 산 또는 데실 알콜과 같은 1차 알콜이 있다. 선택된 중합체가 나일론 11인 경우에는, 프로필렌 카르보네이트, 에틸렌 카르보네이트 또는 테트라 메틸렌 설폰과 같은 에스테르기가 혼화성 액체로서 유용하다. 선택된 중합체가 폴리메틸메타크릴레이트인 경우에는 1,4-부탄디올 및 라우르산이 혼화성 액체로서 유용하다. 폴리페닐렌 산화물 중합와 함께 사용하기 위한 친화성 액체는 예를 들어 탈로와민이다.
열가소성 중합체와 혼화성 액체의 상대적인 양은 각 시스템에 따라 다르다. 주어진 시스템에 사용될 수 있는 중합체의 농도는 시스템에 대한 온도-조성 도표를 참조하여 구할 수 있다. 반정질 중합체-액체시스템에 대한 일반적인 온도-조성 그래프는 제1도에 제시된다. 이런 그래프는 스몰더스, 반 아트센 및 스텐베르겐의 문헌 [Kolloid-Z.u.Z Polymere, 243,14-20(1971년)]에 기재된 것과 같은 공지된 기술에 의하면 용이하게 작성할 수 있다.
감마(γ)에서 알파(α)까지의 곡선 부분은 열역학적 평형 상태의 액체-액체 상분리 과정을 나타낸 것이다.TUCST는 상부 임계 용액 온도, 즉 액체-액체 상분리가 일어나는 시스템의 최고온도를 나타낸다.ΦUCST는 임계적 조성을 나타낸다. 본 발명의 미공성 중합체를 형성하고자 하는 경우에는, 각 시스템에 사용된 중합체의 농도가ΦUCST보다 높아야 한다. 만일 중합체 농도가ΦUCST보다 낮은 경우에는 시스템이 냉각됨에 따라 이루어지는 상분리에 의해 불연속 중합체상과 함께 연속 액체상이 형성되며, 이로써 배향될 수 없는 구조가 형성된다. 알파(α)에서 베타(β)까지의 곡선부분은 평형상태의 액체-고체 상분리 과정을 나타낸 것이다. 점선은 결정화 온도-농도에 상관 관계를 나타낸 것이며, 열역학적인 비-평형 상분리를 이루기에 충분한 속도로 냉각시킨 결과로서 결정호 온도가 저하됨을 보여준다.ΦUCST보다 큰 중합체 농도에서 결정화 온도-농도 곡선의 평평한 부분은 이용되는 냉각속도와 함수 관계인 유용한 농도 범위를 규정한 것이다. 시스템에 주어진 냉각 속도에서는 혼화성 액체의 결정화 온도-농도 곡선을 결정화할 수 있으며, 주어진 냉각 속도하에 원하는 미공성 구조를 산출시키는 중합체와 액체의 농도 범위를 이 곡선으로부터 구할 수 있다. 결정화 곡선의 측정은 반결정성 중합체가 포함된 시스템에 대한 온도-농도 상 도표를 판독하는 것의 차선책이다.
사용되는 액체-중합체 시스템에 대한 소정의 농도 범위내에서 선택된 실제의 중합체 농도는 작용을 고려하여 제한한다. 중합체의 농도는 이후의 가공 단계에서 취급능에 대한 적절한 강도를 가지면서 냉각시 형성되는 미공성 구조를 제공하기에 충분할 정도여야 한다. 중합체의 농도는 액체-중합체의 용융 용액의 점도가 제품을 성형하는 데 사용되는 장비에 대해 적절하도록 선택되어야 한다.(일반적으로 혼화성 액체 중의 중합체 농도의 약 10 내지 75중량%이다.)
본 발명의 방법에서 용액의 냉각 속도는 액체-액체 상분리가 열역학적 평형 조건하에서 발생하지 않는 범위내에서 광범위하게 변동될 수 있다. 많은 액체 중합체 시스템에서, 액체-중합체 용액의 냉각속도가 느리나 액체-액체의 상분리에는 충분한 속도인 경우에는 균일한 크기의 다수개의 액적이 형성됨과 동시에 액체-액체 상분리가 이루어진다. 냉각 속도가 액적이 형성될 정도인 경우에는 생성된 미공성 중합체가 원하는 셀 형상의 미소 구조를 갖게 된다. 만일 액체-중합체의 용액의 냉각속도가 빠른 경우에는 이 용액은 스피노달 분해로 불리는 자발적인 변형이 이루어지며, 생성된 미공성 중합체는 미세한 개방 셀 형상의 미소구조를 갖게 된다. 이러한 미세한 미공성 구조는 레이스 구조로도 창해진다. 제2도 내지 제5도는 비평형 액체-액체 상분리에 의해 제조될 수 있는 구조의 형태를 나타낸 것이다. 제2도와 제3도는 탈로와민증의 폴리프로필렌 용액(25중량%)을 200℃부터 25℃까지 느린 속도, 즉 1℃/분의 속도로 냉각시켜 제조한 미배향된 미공성 막의 단면도이다. 생성된 구조물은 개방 셀형이라 칭한다. 제4도와 제5도는 200℃부터 25℃까지 1700℃/분의 속도로 상기 중합체 용액을 급속 냉각시켜 제조한 미배향된 미공성 구조물의 단면도이다. 얻어진 구조물은 레이스 상구조로 칭한다. 따라서 주어진 액체-중합체 시스템이 있어서, 냉각 속도를 조절하면 다른 미공성 구조를 얻을 수 있다.
본 발명의 미공성 구조물은 배향, 즉 이들의 탄성한계 이상으로 신장시키면, 영구적인 변형 또는 신장이 이루어지고, 또한 미공이 영구적으로 형성될 수 있다. 미공성 구조물을 상기와 같이 배향시키면, 기공 크기가 조절되고 재료의 기공도 및 기계적 특성이 모두 개선된다. 배향시키기 전의 미공성 구조는 구조 전체에 걸쳐 거의 균일하게 분포한 거의 구형인 미소 셀로 구성된 비교적 균질한 셀형 또는 스폰지형의 구조이다. 배향시킨 후에는 미소 셀이 거의 타원형을 갖는 경향이 있다.
배향 과정에 의하면 기공 크기는 비교적 불변하면서도 기공도가 증가하도록 미공성 구조물이 팽창한다. 높은 기공도와 작은 기공 크기가 조합되면 여과 용도에 특히 바람직하다. 배향은 두께를 조절하기 위한 공정 변수로서 사용될 수 있으며, 결과적으로 비교적 얇은 미공성 필름을 제조할 수 있다. 투과 속도는 두께에 반비례하므로 미공성 필름을 통한 선택적 투과가 요구되는 미공성 필름 용도에서는 두께가 특히 중요하다. 두께가 감소하면 필름을 통한 유통에 대한 유체저항이 최소화된다. 배향 과정에 의하면 최소의 어려움으로 얇은 필름을 제조할 수 있다. 또한 배향은 거의 모든 미공성 필름 용도에 유익한 필름의 기계적 강도를 향상시킨다. 배향도가 증가하면 필름 두께와 유체저항이 비례적으로 감소하고 기계적 강도, 기공도 및 기공의 크기를 비례적으로 증가하며, 기공의 크기 범위는 개선된 기공크기 조절에 의해 확장되므로 미공성 필름에 가해지는 배향도를 선택하면 원하는 특성들의 우수한 균형을 달성할 수 있다.
미공성 구조는 1축 또는 2축으로 배향시킬 수 있다. 미공성 구조는 약 10%이상 배형되는 것이 바람직하며 약 10 내지 1000% 배향되는 것이 보다 바람직하다. 요구되는 실제 연신도 제품의 구체적 조성과 원하는 기공도에 따라 다르다. 구조체에 대한 연신은 배향된 구조가 균일하고 조절된 기공도를 갖도록 균일하게 이루어지는 것이 바람직하다. 구조물이 1축으로 배향되는 경우에는 통상적으로 비-배향된 방향으로 구조가 좁아짐에 따라 필름과 같은 구조물을 50% 연신시켜도 표면적은 50%로 증가하지 않고 50%보다 다소 낮게 증가한다. 배향은 잘 공지된 기법, 예를 들어 제어하에 재료를 안정화 온도로 가열하여 재료 중에서 치수적으로 안정화시키는 것이 바람직하다.
제2도와 제3도의 열가소성 중합체로서 25중량%의 폴리프로필렌과 혼화성 액체로서 75중량% 탈로와민을 사용하여 1℃/분으로 냉각시키는 시스템에서 액체-액체 상분리를 통해 수득한 셀형 구조물을 200배와 2000배로 확대한 주사 전자 현미경 사진이다. 제6도와 제7도는 제2도와 제3도에 제시된 것과 동일한 재료를 종방향과 횡방향 모두에서 2:1의 연산비로 본 발명에 따라 배향한 후에 각각 200배와 2000배로 확대한 주사 전자 현미경 사진이다. 제4도와 제5도는 열가소성 중합체로서 25중량%의 폴리프로필렌과 혼화성 액체로서 75중량%의 탈로와민을 사용하여 1700℃/분의 냉각속도를 사용하는 시스템에서 액체-액체 상분리를 통해 얻은 레이스상 구조를 각각 200배와 2000배로 확대한 주사 전자 현미경 사진이다. 제8도와 제9도는 제4도와 제5도에 제시된 것과 동일한 물질을 종방향과 횡방향 모두에서 2:1의 연신비로 본 발명에 따라 배향한 후에 각각 200배와 2000배로 확대한 주사 전자 현미경 사진이다. 제시된 바와 같이 배향에 의하여 셀형 구조체와 레이스형 구조체에서 모두 열가소성 중합체가 팽창됨에 따라 결과적으로 비배향된 재료에서 보다 많은 개방 기공 구조가 형성된다. 이와 같이 기공도가 높으면 여과, 확산벽 및 흡입제에 특히 유용하다.
혼화성 액체는 무액이 미공성 중합체 재료를 생성시킬 수 있도록 배향전이나 후에 미공성 물질로부터 제거될 수도 있다. 혼화성 액체는 예를 들어 용매 추출 휘발 또는 기타 용이한 방법을 통해 제거될 수 있다. 혼화성 액체를 제거한 후, 생성된 미공성 재료는 예를 들어 액체, 용매 용액, 용매 분산액 또는 고체와 같은 각종 재료를 흡입시켜 개질시킬 수도 있다. 이런 재료들은 미공성 재료의 다공성 구조내에 상기 재료를 침착시키는 많은 공지된 방법 중 임의의 방법을 통해 흡입시킬 수도 있다. 흡입된 재료는 미공성 구조내에 물리적으로 갇히거나, 또는 미공성 구조를 형상으로 하고 있는 중합체 재료와 화학적으로 반응할 수 있다. 흡입제의 예로는 약물, 방향제, 대전 방지제, 계면 활성제, 살충제 및 고체 입상 물질(예, 활성탄 및 안료)이 있다. 대전 방지제 및 계면 활성제와 같은 특정 물질은 혼화성 액체를 제거하지 않아도 흡입될 수 있다.
본 발명의 미공성 물질은 혼화성 액체의 제거전이나 후에 공지된 코팅 또는 침착기술을 사용하여 그 표면 위에 각종 재료를 부착시킴으로써 더욱 개질시킬 수도 있다. 예를 들어 미공성 물질은 증착 또는 스피티링 기술에 의해 금속으로 코팅하거나, 또는 접착제, 수성 또는 용매계 조성물 및 염료와 같은 물질을 미공성 물질 상에 코팅할 수 있다. 코팅 작업은 예를 들어 롤러 코팅, 스프레이 코팅, 침지 코팅 등과 같은 통상의 코팅 기술을 통해 수행될 수 있다.
본 발명의 미공성 시이트 물질은 예를 들어 직포 또는 편직 또는 부직포 필름과 같은 각종 다른 물질에 또는 미공성 시이트 물질의 하나 또는 그 이상의 부가의 층에 적층시킴으로써 원하는 기공도의 구배, 취급 특성 및 심미성을 달성할 수 있다. 적층은 접착제 결합, 스폿 용접과 같은 통상의 기법, 또는 바람직한 기공도를 간섭하거나 바람직하지 않는 기공을 발생시키지 않는 다른 기법으로 사용하여 수행할 수 있다.
예를 들어 압출된 필름의 한 명를 냉각된 케스팅 휠과 접촉시킴으로써 상기 한면에서부터 급속히 냉각시키는 경우에는 본 발명의 미공성 물질을 변성시킴으로써 전체적으로 구배적인 기공도를 가진 다공성 막을 제조할 수 있다. 예를 들어 냉각 캐스팅 휠과 접촉하는 필름의 표면은 융합 또는 봉합시키면서 그 반대측은 다공성인 상태로 유지시킬 수 있다. 이러한 기공도 구배를 가진 구조를 배향시키면, 표면간의 기공도 차이가 향상된다. 제10도와 제11도는 탈로와민증의 폴리프로필렌 용액(41중량%)을 60℃의 캐스팅 휠상에 170㎛의 두께로 성형하고, 탈로와민을 제거한 후에 종방향과 횡방향 모두에 2 :1의 연신비로 배향시킴으로써 제조한 표면 구조체를 1000배와 10000배 확대한 분상 주사 전자 현미경 사진이다. 캐스팅 휠과 접하는 필름 표면은 제10도에 제시하는 반면 캐스팅 휠과 접하는 않는 필름 표면은 제11도에 제시한다. 이런 특성을 갖는 필름은 예를 들어 미량 여과 또는 한외 여과용으로 사용되거나, 예를 들어 쉽게 흠집이 생기는 다공성 면과 흠집이 잘 생기지 않는 봉합면을 가진 보호 필름 또는 테이프로서 사용될 수 있다.
본 발명의 미공성 물질은 요구되는 각종 응용에 유효하다. 예를 들어 미공성 시이트 물질은 항생 물질, 맥주, 오일 및 세균학적 액체 배지를 정화시키기 위한 여과 재료 ; 전기 화학 전지내의 확산 차단체 또는 격리판 및 콜로이드 물질의 한외 여과용으로 사용될 수 있다. 미공성 시이트 물질은 또한 예를 들어 공기 분석시 샘플 채집용 및 미생물 표본 채집용으로 사용할 수도 있다. 미공성 물질을 직포 또는 편직 또는 부직포(예, 부직 스크럼 재료)에 적층시키면, 겉옷(예, 우비), 캠핑 장비,(예, 텐트 및 침낭) 및 예를 들어 병원, 전자 청정실 또는 유해 화학약품과 접촉하는 영역에서 사용되는 1회용 보호복에 유용할 수 있다. 미공성 시이트 물질은 외과용 드레싱 붕대 및 다른 의료용도로서 유용하다.
다음의 실시예는 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기 위한 것으로서, 이들 실시예에 제시된 구체적 물질 및 양과 다른 조건 및 세부 사항에 의해 본 발명이 제한되어서는 안된다. 실시예에서 모든 부와 퍼센트는 특별한 언급이 없는 한 중량을 기준으로 한다. 압출된 필름에 대한 연신비가 언급되는 경우, 첫번째 숫자는 종방향(MD), 즉 압출 방향으로의 연신비이고, 두번째 숫자는 압출 방향에 교차하는 횡방향(TD)으로의 연신비이다.
실시예에서는 다음의 테스트 방법을 사용하여 각종 필름을 평가하였다 :
거얼리 값 : 이 값은 ASTM D-726 방법 A에 따라 필름을 통해 50cc의 공기가 통과하는 데 소요되는 초단위의 시간 측정값이다.
최대 유효기공 직경 : 이 값은 ASTM D-316에 따라 측정한 미크론 단위의 값이며, 실시예에서는 기공 직경으로 칭한다.
벌크 밀도 : 이 값은 ASTM D-792에 따른 비중의 측정치로부터 산출된 값이다.
기공도 : 측정된 벌크 밀도와 중합체 밀도를 근거로 다음 식을 사용하여 계산한 값이다.
Figure kpo00001
벌크 인장 강도 : 다음 조건하에 인스트론 모델 1122를 사용하여 ASTM D-882에 따라서 측정한 값 :
죠(jaw) 간격 : 2인치
죠 속도 : 2인치/분
샘플 크기 : 1인치 폭의 조각
기재의 장력 : 벌크 인장 강도와 기공도를 근거로 다음식을 사용하여 산출한 값 :
Figure kpo00002
실시예 1-10과 비교예 1-4
고밀도 폴리에틸렌, 즉 HPDE(어메리칸 획스트 지엠 9255)의 열가소성 중합체와 : 디옥틸프탈레이트(DOP : HPDE와 혼화성인 액체)를 표1에 제시된 비율과 온도하에 용융 혼합하여 균질한 혼합물을 제조하였다. 회전속도가 150rpm인 2축의 스크류 압출기, 0.05cm 폭과 30.5cm 길이의 슬롯을 가진 필름다이, 및 표1에 기재된 바와 같은 선속도를 사용하여 각 혼합물을 18kg/시간의 속도로 압출시켰다. 압출된 필름은 다이로부터 1cm 지점의 냉각수조내에서 표1에 제시된 조의 온도하에 냉각시킴으로써 열역학적이며 비평형적인 액체-액체 상분리와 고화 과정을 개시하였다. 각 필름의 두께를 측정하여 표1에 제시하였다.
Figure kpo00003
각 필름의 샘플을 틀내에 넣은 후 1,1,1-트리클로로에탄으로 세척함으로써 디옥틸 프탈레이트를 제거하였다. 상기 세척된 필름은 건조시킴으로써 잔류하는 1,1,1-트리클로로에탄을 완전히 제거하였다. 실시예 1-10에서 각 필름의 샘플은 77℃에서 약 30초의 예열시간과 2.54cm/초의 연신 속도와 표2에 기재된 연신비로 연신시킴으로써 배향시켰다. 이 연신비를 그대로 유지시키면서 배향된 필름을 93℃의 온도에서 열경화시켰다. 이로써 생성된 미공성 필름과 비교용의 미배향된 필름은 두께, 거얼리 값, 기공크기, 기공도 및 기재의 인장 강도면에서 평가하였다. 그 결과는 표2에 제시한다.
Figure kpo00004
표2 자료에서 알 수 있듯이, 필름을 배향시키는 연신조건과 필름의 조성을 조절하면 광범위한 특성을 얻을 수 있다. 이 자료는 배향도가 증가하면 두께가 감소하고 거얼리 값이 상당히 감소하며, 기공 직경, 기공도 및 기재의 인장특성이 증가한다는 것을 입증해 준다. 배향에 의한 이러한 특성의 개질은 액체-액체 상분리에 의해 제조된 필름에서 종전에 얻을 수 있는 것보다 필름의 특성을 훨씬 크게 조절시킬 수 있다.
실시예 11-14와 비교예 5-8
폴리프로필렌 즉 PP(표 3에 제시된, 엑슨 코오포레이숀에서 시판하는 Exxon(상표명) 3014, 또는 히몬트 인코오포레이티드에서 시판하는 P개(상표명 6723) 및 탈로와민 즉 TA(아르맥 케미칼 컴패니에서 시판하는 Armostat(상표명) 310)를 표3에 제시된 비율과 온도로 용융 혼합하여 표3에 지시된 비율과 온도로 균질한 혼합물을 형성하였다. 각 혼합물은 2.54cm 직경의 단일 스크류 압출기와 0.05cm의 폭 및 15.2cm의 길이의 슬롯을 가진 필름다이를 사용하여 2.1m/분의 선속도하에 약 3kg/시간의 속도로 압출시켰다. 압출된 필름은 60℃의 캐스팅 휠에서 냉각시켜 필름의 열역학적 비평형 액체-액체상 분리 과정과 응고 과정을 개시하였다. 각 필름의 두께를 측정하여 하기 표3에 제시하였다.
Figure kpo00005
각 필름의 샘플을 틀내에 넣고 1,1,1-트리클로로에탄으로 세척함으로써 탈로와민을 제거하였다. 상기 세척된 필름은 건조시켜 잔류하는 1,1,1-트리클로로에탄을 제거시켰다. 실시예 11-14에서는 각 필름의 샘플을 121℃에서 약 1분의 예열시간, 1.27cm/초의 연신속도와 2×2의 연신비로 연신시켜 배향시켰다. 생성된 미공성 필름과 비교용의 미배향된 필름은 두께, 거얼리 값, 기공직경, 기공도, 기재의 인장 특성면에서 평가하고, 그 결과는 표4에 제시하였다.
Figure kpo00006
표 3과 표4의 자료에서 알 수 있듯이, 중합체와 필름의 조성 및 필름을 배향시키기 위한 연신 조선을 조절하면 광범위한 특성을 얻을 수 있다. 이 자료는 본 발명의 배향된 필름이 미배향된 필름보다 감소된 두께, 상당히 감소된 거얼리 값, 증대된 기공 직경 및 기재의 인장강도 특성을 갖는 다는 점을 입증해 준다.
실시예 15-21과 비교예 9-14
폴리프로필렌(히몬트 인코오포레이티드에서 시판하는 Profax(상표명))을, 57:43의 폴리프로필렌 : 혼화성 액체의 비율로 246℃의 온도에서 탈로와민 즉 TA(실시예 15-21과 비교예 9) 또는 백색 광유, 즉 MO(비교예 10-14)와 용융 혼합하여 균질한 혼합물을 형성시켰다. 이들 각 혼합무은 2.54cm 직경의 단일 스크류 압출기와 0.05cm의 폭 및 15.2cm 길이의 슬롯을 가진 필름다이를 사용하여 2.1m/분의 선속도하에 43℃에 캐스팅 휠상에서 약 3kg/시간의 속도로 압출시켜 160㎛ 두께의 필름을 형성시켰다. 폴리프로필렌-탈로와민 혼합물을 냉각시킴에 따라 필름의 열역학적 비평형 액체-액체의 상분리와 고화가 개시되었다.
각 필름의 샘플을 틀내에 넣고 1,1,1-트리클로로에탄으로 세척하여 친화성 액을 제거했다. 상기 세척된 필름은 건조시켜 잔류하는 1,1,1-트리클로로에탄을 완전히 제거하였다. 실시예 15-21과 비교예 11-14에서는 필름을 121℃의 온도에서 1분의 예열시간, 1.27cm/초의 연신속도하에 표5에 제시된 연신비로 연신시켜 필름을 배향시켰다. 혼화성 액으로서 광유를 사용하여 제조한 필름은 2×2보다 큰 연신비로 연신시켰을 경우 기계적으로 파손되었기 때문에 상기 연신비하에서의 연신 시도는 실패하였다. 각 필름을 두께, 거얼리값, 기공직경, 기공도 및 기재의 인장장력 특성면에서 평가하였다.
그 결과는 표5에 제시하였다.
Figure kpo00007
표5의 자료에서 알 수 있듯이, 액체-액체 상분리된 필름을 배향시키기 위한 연신비를 조절하면 광범위한 특성을 얻을 수 있다. 이 자료는 본 발명의 필름에서 배향도를 증대시키면 두께가 감소하고 거얼리값이 상당히 감소하며, 기공도 및 기재의 인장강도 특성은 증가하는 반면, 최대 유효 기공직경은 비교적 일정하게 유지된다는 점과, 종래 기술의 필름이 비교적 상당히 약하고, 보다 큰 기공크기, 즉 최대 유효 기공직경과 보다 낮은 기공도를 가진다는 점을 입증해 준다.
제12도 내지 제14도에서는 액체-액체상 분리된 폴리프로필렌과 탈로와민으로 제조된 본 발명의 필름(실선)과 액체-고체 상분리된 폴리프로필렌과 광유로 제조된 종래 기술의 필름(파선)에 대한 거얼리 값, 기공 직경 및 기공도를 면적 증가(종방향으로의 연신비×횡방향으로의 연신비)에 대비시켜 각각 구성하였다. 이들 도면은 종래 필름에 비해 본 발명의 필림에 있어서 비교적 일정한 기공 직경 및 증대된 기공도가 달성될 수 있음을 강조하고 있다.
실시예 22 및 23과 비교예 15 및 16
25중량부의 폴리프로필렌(히몬트 인코오포레이티드에서 시판하는 Profax(상표명) 6723)과 75 중량부의 탈로와민(아르맥 컴패니에서 시판하는 Armostat(상표명) 310)의 혼합물을 질소대기하에서 200℃하에 3시간동한 배치 혼합시킴으로써 균일한 용액을 형성시켰다. 실시예 22와 비교예 15에서는 상기 용액의 일부를 175℃로 가열된 평판 사이에서 압착시켜 약 0.5mm 두께의 필름을 형성시켰고, 이 평판은 약 1℃/분으로 냉각시켰다. 실시예 23과 비교예 16에서는 상기 용액의 일부를 175℃로 가열한 평판 사이에서 압착시켜 약 0.5mm 두께의 필름을 형성시켰고, 이 평판은 20℃의 수조내에 침지시켜 약 1700℃/분으로 냉각시켰다.
각 필름은 틀에 넣고 1,1,1-트로클로로에탄으로 세척하여 탈로와민을 제거켰다. 상기 세척된 필름은 건조시켜 잔류하는 1,1,1-클로로에탄을 완전히 제거시켰다. 실시예 22와 23의 필름은 121℃의 온도 약 1분의 예열시간 1.27cm/초의 연신속도와 2×2의 연신비로 연신시켜 배향시켰다. 이로써 생성된 배향된 미공성 필름 및 비교용의 미배향된 필름을 주사 전자 현믹경으로 검찰한 후, 필름을 현미경 사진으로 찍었다. 비교예 15와 제2도 및 제3도의 필름은 개방 셀형 구조를 보이는 반면, 16과 제4도 및 제5도의 필름은 레이스형 구조를 보인다. 이 필름은 또한 두께, 거얼리 값, 가공 직경, 밀도 및 기공도에 대해 평가하고 그 결과를 표6에 제시하였다.
Figure kpo00008
표6에서 알 수 있듯이, 1700℃/분의 속도로 냉각된 배향된 필름은 1℃/분의 냉각속도로 냉각된 배향 필름보다 거얼리 값이 보다 높고, 기공직경 및 벌크 밀도가 보다 낮으며, 기공도가 보다 높다.
실시예 24와 비교예 17 및 18
비교예 17에서는 엑슨사에서 3014의 상표명으로 시판하는 10중량부의 폴리프로필렌과 아르맥 케미캄사에서 Armostat(상표명) 310으로 시판하는 90중량부의 탈로와민의 혼합물을 질소대기하에서 200℃온도로 3시간 동안 배치 혼합하였다. 이 혼합물은 균질한 용액으로 형성시켜 180℃로 가열된 평판들 사이에서 압축시켜 약 0.5mm 두께의 필름으로 형성시킨 후 5℃의 수조에서 급냉시켰다. 이로써 생성된 필름은 물리적 보전성이 거의 없으므로, 자체 중량으로 판단하였다.
실시예 24와 비교예 18에서는 15중량부의 폴리프로필렌과 85중량부의 탈로와민으로 구성된 혼합물을 사용한 점을 제외하고는 비교예 17에서와 같이 필름을 제조하였다. 이로써 생성된 필름은 틀에 넣고 1,1,1-트리클로로에탄으로 추출하여 탈로와민을 제거시킨 후 자연 건조시켰다. 필름의 샘플은 121℃에서 2×2로 연신시켜(실시예24), 미연신 필름(비교예 18)과 함께 두께, 거얼리 값, 기공직경, 벌크밀도 및 기공도에 대해 평가하였다. 그 결과는 표7에 제시하였다.
Figure kpo00009
표7에서 알 수 있듯이 실시예 24의 연신된 필름은 거얼리 값에 있어서는 상당히 개선되었고 벌크밀도는 감소하였으며, 또한 기공직경 및 기공도는 증가하였다. 친화성액의 농도를 낮게 하여(비교예 17에서는 90%인데 비해 비교예 18에서는 85%임) 제조한 필름을 배향시킨 경우에는, 혼화성 액의 농도를 단순히 증가시켰을 때 얻은 결과보다 기공도가 높은(91.8%, 실시예 24) 필름을 제조할 수 있었다.
실시예 25-33 및 비교예 19
공칭 기공 크기가 0.1㎛인 엔카 어메리카사에서 Acourel(상표명)로 시판하는 액체-액체 상분리된 미공성 폴리프로필렌 필름을 표8에 기재된 연신 온도와 연신비, 60초의 예열시간과 1.25cm/초의 연신속도로 배향시켰다. 이로써 생성된 미공성 필름과 비교용의 미배향 Accurel(상표명) 필름을 두께, 거얼리 값, 기공직경, 기공도 및 기재의 인장 특성면에서 비교 평가하였고, 그 결과는 표8에 기재하였다.
Figure kpo00010
표8에서 알 수 있듯이 필름을 배향시키면 두께와 거얼리 값이 감소하는 반면 기공 직경, 기공도 및 기재의 장력은 증가하였다. 실시예 30과 실시예 31에서는 연신 온도를 상승시키면 기재의 장력 특성이 증대됨이 입증되었다. 실시예 30과 31의 필름의 두께, 거얼리 값, 기공직경 및 기공도는 거의 유사하였다.
실시예 34-37 및 비교예 20
공칭 기공크기가 0.2㎛인 엔카 어메리카사에서 Acourel(상표명)로서 시판하는 액체-약체 상분리된 미공성 폴리프로필렌 필름을 120℃의 연신 온도, 60초의 예열시간, 1.25cm/초의 연신속도와 표9에 기재된 연신비로 배향시켰다. 이로써 생성된 미공성 필름과 비교용의 미배향 Accurel(상표명) 필름은 두께, 거얼리 값, 기공직경, 기공도 및 장력 특성면에서 비교 평가하였고, 그 결관느 표9에 기재하였다.
Figure kpo00011
표9에서 알 수 있듯이, 필름을 배향시키면 두께와 거얼리 값은 감소하는 반면에 기공직경과 기공도 및 기재의 장력은 증가하였다.
실시예 38 및 비교예 21
알드리치 케미칼스사에서 카탈로그 번호 18,115-3로서 시판하는 열가소성 축합 중합체인 30중량부의 나일론 11과 알드리치 케미칼사에서 시판하는 혼화성 액인 70중량부의 프로필렌 카브로네이트로 구성된 혼합물을 질소 대기하에 215℃하에 3시간 동안 배치 혼합하였다. 생성된 혼합물은 균질한 용액으로 만들어 190℃로 가열된 평판들 사이에서 압착시켜 약 0.5mm 두께의 필름으로 형성시킨 후 5℃의 수조에서 급냉시켰다. 생성된 필름은 틀내에 넣고 1,1,1-트리클로로에탄으로 추출하여 프로필렌 카르보네이트를 제거시킨 후 자연 건조시켰다. 생성된 필름은 121℃에서 2×2로 연신시켜(실시예 38) 미연신 필름의 샘플(비교예 21)과 함께 두께, 거얼리 값, 기공직경, 벌크 밀도 및 기공도면에서 비교평가하고 그 결과는 표10에 제시하였다.
Figure kpo00012
표10에서 알 수 있듯이 미연신 필름은 공기 유동을 측정할 수 없는 반면, 2×2로 연신된 필름은 공기 유통 측정이 가능했다(4561초/50cc의 거얼리 값).
비교예 21의 미연신 필름을 200배 확대한 현미경 사진을 제15도에 제시한다. 상기 미연신 필름은 개방된 셀형 구조를 갖긴 하나, 공기 유통이 없다는 점으로 미루어 상기 필름의 두께 전체에 걸쳐 상기 셀이 기공에 의해 연결되지 않았음을 알 수 있다. 실시예 38의 미연신 필름을 2000배 확대한 현미경 사진을 제16도에 제시한다. 이 연신된 필름은 기공에 의해 서로 연결된 타원형 셀을 갖는다. 이 기공들은 4561초/50cc의 거얼리 값을 통해 입증된 바와 같이 필름 전체에 걸쳐 상호 연결되어 있다.
실시예 38 및 비교예 22
롬 앤드 하스사에서 상표명 V-811-100으로 시판하는 비정질의 무정형 열가소성 중합체인 30중량부의 폴리메팅 메타크릴레이트와 알드리치 케미칼사에서 시판하는 혼화성 액인 70중량부의 1,4-부탄디올로 구성된 혼합물을 질소대기하에서 200℃의 온도로 3시간 동안 배치 혼합하였다. 생성된 혼합물은 균질한 용액으로 만들어, 180℃로 가열된 평판들 사이에서 압착시켜 약 0.5mm 두께의 필름으로 형성시킨 후 50℃의 수조에서 급냉시켰다. 생성된 필름은 틀에 넣고 이소프로필 알콜로 추출하여 1,4-부탄디올을 제거한 후 자연 건조시켰다. 생성된 필름은 115℃에서 2×2로 연신시켜(실시예 39) 미연신 필름의 샘플(비교예 22)과 함께 두께, 거얼리 값, 기공직경, 부피밀도 및 기공도면에서 비교 평가하였고, 그 결과는 표11에 제시하였다.
Figure kpo00013
제17도에서는 비교예 22의 미연신 필름을 2000배 확대한 현미경 사진을 제시한다. 이 미연신 필름은 개방된 셀형 구조를 가지긴 했으나, 공기 유통이 없다는 점에서 필름두께 전체에 걸쳐 상기 셀이 기공에 의해 연결되지 않음을 알 수 있다. 제18도에는 실시예 29의 연신된 필름을 2000배 확대한 현미경 사진을 제시하였다. 이 연신된 필름은 기공에 의해 연결되 타원형의 셀을 갖는다. 이 기공은 거얼리 값이 137.1초/55cc인 뛰어난 공기 유통에 의해 입증된 바와 같이 필름 전체에 걸쳐 상호 연결되어 있다.
본 발명의 영역과 기술사상을 벗어나지 않는 한도내에서의 본 발명에 대한 각종 변경 및 변형은 당업자에백한 것이며, 본 발명은 본원에 설명을 목적으로 제시한 것에 제한되어서는 안된다.

Claims (10)

  1. 연통하는 기공의 망상조직을 제공하도록 인접 셀들이 통로를 통해 상호 연결되어 있는 다수개의 셀을 가진 열가소성 중합체 구조로 구성된 미공성 제품으로서, 상기 셀은 섬유상, 레이스상 또는 반연속상의 경계로 포위된 공극으로 구성되고, 그 모양이 타원형이며, 상기 구조는 한방향 이상으로 배향되어 있는 미공성 제품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 중합체가 올레핀 중합체, 축합 중합체, 또는 산화 중합체인 미공성 제품.
  3. 2항에 있어서, 상기 올레핀 중합체가 고밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐-함유 중합체, 부타디엔-함유 중합체 또는 아크릴레이트-함유 중합체 이며 상기 축합 중합체는 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리카르보네이트 또는 폴리설폰이며, 상기 산화 중합체는 폴리페닐렌 산화물인 미공성 제품.
  4. 제1항에 있어서, 상기 기공이 약 0.01 내지 10미크론의 최대 유효 직경을 갖는 미공성 제품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 중합체 구조가 약 25% 이상의 기공도를 갖는 미공성 제품.
  6. 제1항에 있어서, 상기 열가소성 중합체 구조 내에 하나 이상의 흡입 물질이 함유되어 있는 미공성 제품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 흡입물질이 약물, 방향제, 대전방지제, 계면활성제, 살충제, 활성탄소 또는 안료인 미공성 제품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 제품이 시이트 물질로 구성되고, 상기 시이트 물질은 연통된 기공의 망상조직이 그 하나의 주표면상에 연장되어 있으며 그 반대측 주표면에는 비-미공성 구조를 갖는 미공성 제품.
  9. a) 열가소성 중합체를 가용화 양의 혼화성 액과 용융 혼합하여 균질한 용액을 형성시키는 단계 ; b) 이 용액으로부터 조형품을 형성시키는 단계 ; c)열역학적 비평형 액체-액체 상분리를 개시하면서, 또한 상기 열가소성 중합체를 고화시키기에 충분한 온도 및 속도로 상기 조형품을 냉각시키는 단계 ; d) 상기 제품을 영구적으로 세장화(細長化)하면서 중합체를 배향시키기에 충분한 제1방향으로 상기 제품을 연신시키는 단계 및 상기 연신 단계 이전이나 이후에 적어도 상당부의 혼화성 액을 제거하는 단계로 구성되는 제1항의 미공성 제품의 제조방법.
  10. 제9항에 있어서, 상기 고화된 열가소성 중합체를 한방향 이상으로 10% 이상 연신시키는 미공성 제품의 제조방법.
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