KR970009656B1 - 기체 투과성, 액체 불투과성 부직 물질 - Google Patents

기체 투과성, 액체 불투과성 부직 물질 Download PDF

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Abstract

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Description

기체 투과성, 액체 불투과성 부직 물질
본 발명은 기체 투과성, 액체 불투과성 부직 뭍질에 관한 것이다.
많은 의약 응용품에 있어서, 박테리아로 오염된 유체는 투과하지 못하나, 기체는 투과할 수 있는 랩 물질 또는 포장 물질이 필요했다. 환자용 피복 또는 외과용 가운 제조용 드레이프(천)로서 상기 물질을 사용할 때 멸균을 위해 스팀 또는 에틸렌 옥사이드가 침출하거나 공기 및 수증기가 퉁과할 수 있는 기체 투과성이 요망된다. 보호용 의류와 같은 비의료용 응용품을 위해서는 액채-블투과성, 기체-투과성 물질이 요구된다.
이러한 물질을 설계하는데 있어서, 공기를 잘 투과하지 않는 물질을 제조하지 않고 액체의 투과를 막는것은 어럽다. 발수성 표면 처리제 또는 여러 층의 적충품의 사용을 포함하는 여러가지 방법이 제안되어 목적하는 성질의 결합을 얻었다. 드라이 성형, 용응 블로운 공정 및 저 융점 외장 및 고 융점 코러틀 지닌 공액 섬유층에 용융 결합시켜 제조한 소수성, 극미소 섬유의 플라이를 포함하는 물에 스며들지 않고, 기체 투과성인 적충 물질은 미합중국 특허 제4,657,804호(매이즈 등)에 기술되어 있다. 이 물질은 발수성 바인더로 함침된 후, 발수성 마무리 처리제로 처리된다. 미합중국 특허 제4,196,245호(킬슨 등)는 드라이 성형, 용융블로운 공정, 및 하나의 공기 투과성, 부직 덮개 플라이로 제조된 극미소 섬유로 된 2개 이상의 인접한 소수성 플라이를 포함하는 복합 부직포에 관해 기술하고 있다. 영국 특허 제2,095,616호는 계면활성제가 없는흡수 부직포 층과 발수성 마무리 처리제로 처리할 수 있는 발수성 부직포 충을 포함하는 액체 불투과성,수증기 투과성 물질에 관해 기술하고 있다. 상기 충들은 불연속인 소수성 물질 층에 의해 서로 부착된다.
습윤 성형 공정으로 제조할 수 있으며, 박테리아가 오염된 액체의 투과에 저항성이 있으며, 발수성 표면처리제 또는 다른 물질로의 적층을 필요로 하지 않으면서, 기체가 투과가능한 물질은 현재 이용가능한 물질보다 개량되었다.
공기 투과성이고 소수성이며, 접착재를 사용하지 않고서도 다른 물질에 열접합시킬 수 있는 부직 물질이습윤 성형 공정으로 제조할 수 있다는 것이 최근에 발견되었다. 본 발명의 부직 물질은 흔합물의 총 중량을 기준으로 (1) 5중량% 내지 30중량%의 1차 폴리올래핀 펄프, (2) 1차 폴리올레핀 펄프보다 20℃이상 높은 융점을 갖는 15중량% 내지 볼중량%의 2차 폴리올래핀 펄프, 및 (3) 5중량% 내지 55중량%의 스테이플 섬유를 포함하는 열 고화된 혼합물을 포함하는 것을 특징으로 하고 있으며, 상기 물질은 액체로 투과시키지 못하나 기체는 투과시킬 수 있다. 약 20중량%의 저 융점 폴리올레핀 펄프와 약 40중량%의 고 융점 폴리올레핀 펄프가 바람직하다. 임의로 0.5중량% 내지 20중량%의 목재 펄프를 첨가할 수 있다.
폴리올레핀 펄프는 기술 분야에서 잘 알려져 있다. 예를들면, 참고문헌 [펄프, 합성, 커크-오쓰머, Encyclopedia of Chemical Technology, 3판, 뉴욕, 1982년, 19권, 420-435 페이지]을 참조하라. 이들 펄프는 열 가소성 중합체로부터 제조된 매우 미세하고, 고도의 측쇄, 불연속 피브릴이다. 이들의 외관 및 치수는 목재 펄프의 외관 및 치수와 매우 흡사하다. 폴리올레핀 펄프는 발수성 표면 처리제 또는 다른 물질에 적층시키지 않고서도 액체 차단 성질을 제공한다. 폴리올레핀 섬유는 또한 접착제, 예를들면 열접합 또는 초음파 접합을 사용하지 않고서도 액체 불투과성 물질을 다른 물질에 접합시킬 수 있다.
폴리올레핀 펄프 제조용 중합체의 대표적인 실례로는 폴리에털렌, 폴리프로필렌, 폴리(4-메틸펜텐-1), 에틸렌 및 프로필렌의 공주합체, 및 에틸렌 또는 프로필렌 및 다른 1-올레핀(예, 1-부텐, 1-헥센)의 공중합체가 있다. 폴리올레핀 펄프는 이들 중합체중 하나로만 구성되거나, 또는 2가지 이상의 상기 중합체의 혼합물로 구성될 수도 있다. 바람직한 저 융점 폴리올레핀 펄프은 폴리에틸렌 펄프이고, 바람직한 고 융점 폴리올레핀 펄프는 폴리프로필렌 펄프이다.
스테이플 섬유는 마무리 처리된 제품에 양호한 기체 투과성을 부여한다. 또한, 스테이플 섬유는 특히 물질을 건조시키고, 열 고화시키기 전에 시이트 강도를 재공한다. 습윤 성형을 위해서는 5 내지 10mm의 길이를 갖는 섬유가 바람직하다. 목적하는 공기 투과도는 제품의 용도에 따라 다른데, 예를들면, 의류 제조에 사용되는 물질은 외과용품을 포장하는데 사용하는 물질보다 기체 투과성이 좋아야 한다. 고유의 소수성을 갖는 스테이플 섬유, 예를들면, 폴리프로필렌; 폴리에틸렌; 에털렌/프로필렌 공중합체; 폴리에스테르; 아크릴; 에틸렌 및 다른 1-올레핀(예, 부텐, 헥센, 옥텐 또는 4-메틸펜텐-1)의 공중합체로 만든 섬유 및 하나 이상의 상기 중합체로부터 제조된 섬유, 예를들면, 2성분 폴리에스테르/폴리프로필렌, 폴리에스테르/폴리에틸렌, 또는 폴리에틸렌/폴리프로필렌 섬유가 사용될 수 있다. 폴리프로필렌 스테이플 섬유가 바람직하다.
열 고화된 본 발명의 액체-불루과성 묻질은 부가적인 습윤 웹 강도를 부여하기 위해 임의로 0.5중량% 내지 20중량%의 목재 펄프를 포함할 수 있다. 사용되는 목재 펄프의 함량은 제품의 액채 차단 성질에 나쁜 영향을 끼치지 않을 정도의 함량이어야 한다.
폴리올레핀 펄프 및 스테이플 섬유의 혼합물 이외에 최종 제품에 요구되는 성질들의 결합체, 즉, 액체 불투과성 밑 기체 투과성을 얻기 위하여 사용될 수 있는 것은 아무것도 없다. 본 발명 물질의 액체 불투과성은 메이슨 자(Mason Jar) 시험값이 60분 이상(INDA 시험 방법 80.7)인 것으로 나타낸다. 또한, 상기 물질은 10ft3/분/ft2이상(1.27cm수압에서 3.048m3/분/m2)의 프레지어(Frazier) 공기 투과도를 지닌다(ASTM 시험 방법 D-737). 공기 투과도는 상기 물질로 덮어씌운 개인의 안락감을 측정하는데 사용될 뿐만 아니라, 무균기체가 얼마나 잘 상기 물질을 통과하는지를 측정하기 위해 사용된다.
본 발명의 액체-불투과성 물질은 습윤 성형법으로 제조할 수 있다. 합성 펄프 및 임의의 목재 펄프를 우선 높은 전단력하에서 물에 분산시킨다. 이어서, 분산시킨 스테이플 섬유를 첨가한다. 우수한 분산율 유지하기에 충분할 정도의 낮은 함량으로 고형분을 조절한다. 고형분의 함량은 특정계내에서 적절한 교반에 따라 다르다. 이어서, 펄프 및 스테이플 섬유의 분산액으로 시이트를 성형시킨 후, 압착, 건조하고, 물을 제거한 뒤, 저 융점 합성 펄프틀 용융시키기에 충분한 온도로 가열한다. 저 융점 합성 펄프를 용융시키면 섬유의 흔합물을 접합시키고, 최종 제품의 강도를 증가시키게 된다.
수중의 합성 펄프 및 스테이플 섬유의 우수한 분산은 균일한 습윤 시이트를 형성하는데 필요하다. 그러나, 본 발명의 공정중에서 계면활성제를 물에 첨가하는 것은 피해야 하는데, 이는 시이트를 친수성으로 만들기 때문이다. 또한, 계면활성제를 제거하면, 습윤 웹 강도를 개량시킬 수 있기 때문에, 기준 중량을 낮게 할 수 있다. 저 기준 중량 물질은 고 기준 중량 물질보다 쉽게 포장하거나 접을 수 있으며, 값이 저렴하다. 하나 이상의 수용성 중합체를 물에 첨가시켜 합성 펄프를 충분히 분산시킬 수 있다. 적당한 수용성 중합체는 음이온성 아크릴아미드 공중합체, 히드록시프로필구아 및 이들의 흔합물이 있다. 음이온 아크릴아미드 공중합체 및 히드륵시프로필구아의 조합물이 바람직하다. 고 전단력하에 합성 펄프의 수성 분산액 또는 합성 펄프를 물에 분산시킨 후의 용액으로서 히드륵시프로필구아를 무수 참가할 수 있다. 아크릴아미드 공중합체 용액을 고 진단력 분산 단계 이후에 첨가한다. 2개의 수용성 중합체의 조합물을 첨가하는 바람직한 방법은 10ppm 내지 75ppm의 히드록시프로필구아를 분산 장치에 첨가한 뒤, 7ppm 내지 50ppm 아크릴아미드 공중합체를 제지기의 성형 구역에 첨가하는 단계를 포함한다.
본 발명의 액체 -불투과성 물질의 한쪽면 또른 양쪽면에 다른 직물을 접합시켜 액체-불투과성 및 기체 투과성 이외의 다른 성질(예, 부가의 강도 또는 연화도)를 향상시키는 것이 바람직하다. 액체 -불투과성 물질에 접합시킬 수 있는 적당한 물질로는 스펀본드, 니들, 카드 또는 히드로인탱글 부직물과 같은 종래의 부직 공정으로 제조된 직물 및 직포를 포함한다. 만일 액체-불투과성 물질의 양면에 다른 물질을 접합시키는 경우, 동일한 물질을 양쪽면에 접합시키거나, 다른 물질을 각각의 면에 접합시킬 수 있다. 예틀들면, 스펀본드 물질 층을 액체 -불투과성 물질의 한쪽면에 접합시켜 부가의 강도를 얻을 수 있으며, 개량된 연화도 및 내구력을 위해서는 카드 스데이플 섬유 층을 다른면에 접합시킵으로써 복합 직물을 제조할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 모든 퍼센트(%)는 특별한 언급이 없는 한 중량%이다.
실시예 1
본 실시예는 하기의 조성을 갖는 습윤 부직 물질의 제조 방법에 관해 기술한다.
40% 펄펙스
Figure kpo00001
P-AD 폴리올레핀 펄프(허큘리스 인코오포레이티드)
20% 펄펙스
Figure kpo00002
E-A 폴리올레핀 펄프(허큘리스 인코오포레이티드)
40% 허클론
Figure kpo00003
T-153 폴리프로필렌 스테이플 섬유, 10mm의 길이를 지닌 2.2데니어(허큘리스 인코오포 레이티드).
폴리에틸렌 펄프인 펄펙스
Figure kpo00004
E-A 폴리프로필렌 펄프인 펄펙스
Figure kpo00005
P-AD를 디스크 정련기중에 별도로 개방시킨 후, 기계 체스트내의 고형분을 0.25%로 조절한다. 젠드리브(GENDRIV) 492SP 히드록시프로필구아껌(아콸론 컴페니) 용액으 액처내에서 75ppm의 함량으로 기계 체스트에 첨가시킨다.
펄프와 스테이플 섬유의 분산액을 제지기의 성형 구역에 공급하고, 이에 충분량의 레텐
Figure kpo00006
523P 음이온 아크릴아미드 공중합체(허큘리스 인코오포레이티드)를 첨가하여 저 조도 성형 구역내에서 약 10ppm의 함량이 되게 한다. 유동스프레더의 슬라이스에서의 조도는 0.08%이다.
성형된 부직물은 0.9oz/yd2(30.5/m2)의 기준 중량을 지닌다. 물질은 각면을 점성이 없는 물질로 코팅시킨 드럼목으로 통과시킴으로써 부분적으로 용융되며, 123℃의 표면 온도를 지닌다. 생성된 제품은 0.31g/cc의 밀도톨 지니며, 46.3ft3/분/ft2(1.27cm 수압에서 14.11cm3/분/m2)의 프레지어 공기 투과도를 지닌다. 상기 제품은 1%의 염화 나트륨 용액에 의해 임의의 침투가 발생하기 전에 60분 이상의 머이슨 자 시험 결과치를 갖는다.
실시예 2
본 실시예는 하기 조성을 갖는 습윤 부직 물질의 제법을 기술한다.
500 카나다 표준 자유도(CSF)로 정련시킨 10% 표백 연재 크래프트 목재 펄프
10% 펄퍽스
Figure kpo00007
E-A 폴리올래핀 펄프(허큘리스 인코오포레이티드)
40% 펄펙스
Figure kpo00008
P-AD 폴리올래핀 펄프(허큘리스 인코오포레이티드)
40% 허큘론
Figure kpo00009
T-153 폴리프로필렌 스테이플 섬유,5mm의 섬유 길이를 갖는 2.2 데니어(허큘리스 인코오포레이티드)
규정된 함량의 히드록시프로필구아 및 아크릴아미드 공중합체의 사용을 포함하는 실시예 1에 기술된 성형 방법이 사용된다.
섬유 분산액을 loz/yd2(33.8g/m2)의 기준 중량을 지닌 부직 물질로 성형시킨 후, 하기 방법중의 한 방법으로 처 리 한다.
a) 공기식으로 하중된 2개의 강철 롤사이에서 부직 물질을 치밀화시킨 뒤 121℃로 가열한다. 제품은 2.2ft3/분/ft2(1.27cm수압에서 0.67m3/분/m2)의 프레지어 공기 투과도를 지닌다(ASTM 시험 방법 D-737).
b) 부직 물질을 50psi(345KPa) 기압 및 149℃의 드럼 표면 온도로 가열된 강철 드럼으로 지지된 고무 블랭킷으로 구성되는 적층기내에서 치밀화시킨다. 생성된 제품은 0.47g/cc의 밀도를 지니며, 4.5ft3/분/ft2(1.27cm수압에서 1.37m3/분/m2)의 프레지어 공기 투과도를 지닌다.
c) 부직 물질은 123℃의 표면 온도를 지니며, 비점성 물질로 코팅된 드럼으로 각 면을 통과시킴으로써 부분적으로 용융시킨다. 생성된 제품은 0.28g/cc의 밀도를 가지며, 15.1ft3/분/ft2(1.27cm수압에서 4.6m3/분/m2)의 프레지어 공기 투과도를 지닌다.
샘플 a) 및 c)를 메이슨 자 시험(INDA 시험 방법 80. 7)로 시험한 뒤, 60분에 걸쳐 1% 염화나트륨 용액의 투과를 막았다.
실시예 3
본 실시예는 하기 조성을 갖는 습윤 부직 물질의 제조 방법에 관해 기술한다.
40% 펄펙스
Figure kpo00010
P-AD 폴리올래핀 펄프(허큘리스 인코오포레이티드)
20% 펄펙스
Figure kpo00011
E-A 폴리올레핀 펄프(허큘리스 인코오포레이티드)
35% 허클론
Figure kpo00012
T-153 폴리프로필렌 섬유(22데니어, 5mm)(허큘리스 인코오포레이티드).
5% 허클론
Figure kpo00013
T-153 폴리프로필렌 섬유(2.2데니어, 10mm)(허큘리스 인코오포래이티드).
규정된 함량의 히드록시프로필구아 및 아그릴아미드 공중합체의 사용을 포함하는 실시예 1에 기술된 성형 방법이 사용된다.
비 점착성 표면을 지니는 드럼 건조기상에서 용융시킬 때, 생성된 부직 물질은 39g/m2의 기준 줄량, 0.26g/cc의 밀도, 36.6ft3/분/ft2(1.27cm수압에서 11.1m3/분/m2)의 프레지어 공기 투과도, 60분 이상의 메이슨 자 시험값 및 2.31b/in(403N/m)의 기계 방향 인장 강도를 지닌다.
실시예 4
실시예 3에 기술된 방법콰 동일 방법으로 제조한 부직 물질을 9g/m2의 접합되지 않은 카드 폴리프로필렌 스테이플 섬유 층에 올려놓은 뒤, 추가로 9g/m2의 폴리프로필렌 스테이플을 부직 물질의 상단위에 카드화한다. 138℃로 내부 가열된 포인트 접합 캘린더를 통해 3개의 층을 통과시킨다. 생성된 3개층외 적층물은 57t/m2의 기준 중략, 0.22g/cc의 밀도, 39ft3/분/ft2(1.27cm수압에서 11.9m3/분/m2)의 프레지어 공기 투과도, 60분 이상이 메이슨 자 시험값 및 3.8 Ib/in(665N/m)의 기계 방향 인장 강도를 지닌다.

Claims (10)

  1. 혼합물의 총 중량을 기준으로 (1) 5% 내지 30%의 1차 폴리올레핀 펄프, (2) 1차 폴리올레핀 펄프보다 20℃ 이상의 융점을 갖는 15% 내지 90%의 2차 폴리올레핀 펄프, 및 (3) 5% 내지 55%의 스테이플 섬유를 포함하는 열 고화된 흔합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 액체 -불투과성 및 기체-투과성 부직 물질.
  2. 제1항에 있어서, 0.5% 내지 20%의 목재 펄프를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 부직 물질.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 1차 폴리올레핀 펄프가 폴리에틸렌 펄프이고, 2차 폴리올레핀 펄프가 폴리프로필렌 펄프이고, 스테이플 섬유가 폴리프로필렌 스테이플 섬유인 것을 특징으로 하는 부직 물질.
  4. (1) 하나이상의 수용성 중합체의 존재하 및 계면활성재의 부재하에서 물질의 총 중량을 기준으로, (a) 5% 내지 30%의 1차 폴리올레핀 펄프, (b) 1차 폴리올레핀 펄프보다 20℃ 이상의 융점을 갖는 15% 내지 90%의 2차 폴리올레핀 펄프, 및 (c) 5% 내지 55%의 스테이플 섬유를 포함하는 혼합물을 물에 분산시키고, (2) 수성 분산액으로부터 시이트를 성형하고, (3) 상기 시이트를 건조시키고, (4) 1차 폴리올레핀 펄프를 용융시키기에 충분한 온도로 상기 시이트를 가열시키는 것을 특징으로 하는 액체-불투과성 및 기체-투과성 부직 물질의 제조 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 단계 (1)의 혼합물이 0.5중량% 내지 20중량%의 목재 펄프를 부가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 1차 폴리올레핀 펄프가 폴리에틸렌 펄프이고, 2차 폴리올레핀 펄프가 폴리프로필렌 펄프이고, 스테이플 섬유가 폴리프로필렌 스테이플 섬유인 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제4항 또는 제5항에 있어서, 수용성 중합체가 음이온 아크릴아미드 공중합체 및 히드록시프로필구아의 조합물인 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항 또는 제2항의 제품을 외과용 배급물 외피 제조에 사용하는 방법.
  9. 제1항 또는 제2항의 제품을 보호용 의류에 사용하는 방법.
  10. 제1항 또는 제2항의 제품을 외과용 드레이프에 사용하는 방법.
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