KR0127340B1 - 네킹(necking) 접착된 복합 탄성 재료 - Google Patents

네킹(necking) 접착된 복합 탄성 재료

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KR0127340B1
KR0127340B1 KR1019900701055A KR900701055A KR0127340B1 KR 0127340 B1 KR0127340 B1 KR 0127340B1 KR 1019900701055 A KR1019900701055 A KR 1019900701055A KR 900701055 A KR900701055 A KR 900701055A KR 0127340 B1 KR0127340 B1 KR 0127340B1
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마아클 티. 모만
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마틴 에이취. 마이클
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Abstract

본 발명은 적어도 1개의 네킹성 재료에 장력을 가하여 네킹성 재료를 네킹시키고, 장력을 받고 네킹된 재료를 적어도 두 위치에서 적어도 1개의 탄성 시트에 접합시키는 것으로 이루어지는, 1개 이상의 탄성 시트층에 접합된 1개 이상의 네킹된 재료의 층을 함유하는 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 제조하는 방법을 제공한다.
탄성 시트 및 가역적으로 네킹된 재료는 이 재료를 겹치도록 놓고 겹쳐진 재료에 열 및(또는) 압력을 가함으로써 접합시킬 수 있다. 다른 방법으로서, 상기 층은 다른 접착 방법 및 재료, 예를 들면, 접착제, 감압 접착제, 초음파 용접, 고에너지 전자빔 및(또는) 레이저 등을 사용하여 접합시킬 수 있다. 본 발명의 한 면에 있어서, 탄성 시트는 멜트블로잉 공정 및 필름 압출 공정과 같은 공정을 사용하여 가역적으로 네킹된 재료상에 직접 형성시킬 수 있다.
네킹 접착된 복합 탄성 재료의 성분으로서 사용된 네킹된 재료는 네킹성 재료로부터 형성된다. 이 재료가 신장성일 경우, 일반적으로 넥다운의 목적 방향에 직각 방향으로 신장시킴으로써 네킹시킬 수 있다. 다르게는, 이 재료는 넥다운을 실시하도록 압축시킬 수 있다. 네킹성 재료는 네킹되어 탄성 시트에 접합될 수 있는 모든 재료일 수 있다. 이와 같은 네킹성 재료의 예로서는 편직물 및 느슨하게 직조된 직물, 본디드 카디드 웹, 스펀본디드 웹 또는 멜트블로운 웹 등이 있다. 멜트블로운 웹은 멜트블로운 미이크로 섬유를 포함할 수 있다. 네킹성 재료는 또한 다층 스펀본디드 층 및(또는) 멜트블로운 층과 같은 다층을 가질 수도 있다. 이 네킹성 재료는 폴리올레핀과 같은 중합체로 제조될 수 있다. 대표적인 폴리올레핀의 예로서는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌 공중합체 및 프로필렌 공중합체 등이 있다.
탄성 시트는 감압 엘라스토머 접착 시트일 수 있다. 탄성 시트가 탄성 섬유의 부직 웹 또는 감압 엘라스터머 접착 섬유일 경우, 이 섬유는 멜트블로운 섬유일 수 있다. 더욱 특별하게는, 멜트블로운 섬유는 멜트블로운 마이크로 섬유일 수 있다.
본 발명의 다른 면은 감압 엘라스토머 접착 시트 및 가역적으로 네킹된 탄성재료는 열을 사용하지 않고, 예를 들면 가압 접착 장치 또는 장력 권취 기술로써 접합시킬 수 있다.

Description

[발명의 명칭]
네킹(necking) 접착된 복합 탄성 재료
[발명의 상세한 설명]
제1도는 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 제조하는 방법(10)을 개략적으로 예시한 것이다.
본 발명에 따라서, 네킹성 재료(12)는 공급용 롤(12)로부터 풀려서 공급용롤(14)가 표시된 화살표 방향으로 회전할 때 표시된 화살표 방향으로 이동한다. 네킹성 재료(12)는 드라이브 롤러(20) 및 (22)에 의하여 형성된 드라이브 롤러 장치(18)의 닢(16)을 거쳐 통과한다.
네킹성 재료(12)는 공지된 멜트블로잉 공정 또는 공지된 스펀본딩 공정과 같은 공지된 부직 압출 공정에 의하여 형성되어 공급용 롤 상에 먼저 저장되지 않고 닢(16)을 통해서 직접 통과될 수 있다.
탄성 시트(32)는 공급용 롤(34)로부터 풀려서 공급용 폴(34)가 표시된 화살표 방향으로 회전할 때 표시된 화살표 방향으로 이동한다. 탄성 시트는 접착 롤러(28) 및 (30)에 의해 형성된 접착 롤러장치(26)의 닢(24)를 거쳐 통과한다. 탄성 시트(32)는 멜트블로잉 공정 또는 필름 압출 공정과 같은 압출 공정에 의해 형성되어 공급용 롤 상에 먼저 저장되지 않고 닢(24)를 통해서 직접 통과될 수 있다.
네킹성 재료(12)는 스택 롤러(20) 및 (22)에 포시된 회전 방향 화살표로 나타낸 바와 같이 역-S 통로 중의 S-롤 장치(18)의 닢(16)을 통해서 통과한다. S-롤 장치(18)로부터 네킹성 재료(12)는 접착 롤러장치(26)에 의해 형성된 가압 닢(24)를 거쳐 통과한다. S-롤 장치(18)의 롤러 주변 선형 속도가 접착 롤러 장치(26)의 롤러의 주변 선형 속도보다 느려지도록 조절되기 때문에 네킹성 재료(12)는 S-롤 장치(18)과 접착 롤 장치(26)의 가압 닢 사이에서 장력이 생긴다. 롤러 속도에서의 차이를 조정함으로써 네킹성 재료(12)는 장력이 생겨서 가역적으로 소정량을 네킹시키고, 탄성 시트(32)가 접착 롤러 장치(26)을 거쳐 통과하는 중에 네킹성 재료(12)네 접합되는 동안 상기와 같이 장력이 가해지고 네킹되는 조건을 유지시켜 네킹 접착된 복합 탄성 라미네이트를 형성한다.
네킹성 재료(12)에 장력을 가하는 다른 방법은 텐터기(tenter frame) 또는 다른 교차기 방향 신장장치를 사용할 수 있으며, 상기 장치는 네킹성 재료(12)를 교차기 방향과 같은 다른 방향으로 확장시켜 탄성 시트(32)에 접착시킨 후에 생성되는 네킹 접착된 복합 탄성 재료(40)가 일반적으로 네킹 방향과 수직 방향에서, 즉 기계 방향에서 탄성이되게 한다.
네킹성 재료(12)는 예컨대 스펀본디드 웹, 멜트블로운 웹 또는 본디드 카디드 웹과 같은 부직포 재료일 수 있다. 네킹성 재료(12)가 멜트블로운 섬유의 웹인 경우, 그것은 멜트블로운 마이크로 섬유일 수 있다. 네킹성 재료(12)는 폴리올레핀과 같은 섬유 형성 중합체로 이루어질 수 있다. 폴리올레핀의 예로는 1종 이상의 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 에틸렌 코폴리머, 프로필렌 코폴리머 및 부텐 코폴리머를 들 수가 있다. 폴리프로필렌 중, 본 발명에 유용하게 사용할 수 있는 재료로서는 Himent Corporation사가 pc-973으로 시판하는 폴리프로필렌, Exxon Chemical Company사가 Exxon 3445로 시판하는 폴리프로필렌과 및 Shell Chemical Company사가 DX 5A09로 시판하는 폴리프로필렌을 들 수 있다.
본 발명의 하나의 실시태양에서, 네킹성 재료(12)는 다층 재료로 구성되며, 그 예로 이 재료는 1층 이상의 멜트블로운 웹, 본디드 카디드 웹 또는 다른 적합한 재료에 접합된 1층 이상의 스펀본디드 웹을 갖는 다층 재료이다. 그 예로, 네킹성 재료(12)는 제1층에 약 0.2-8oz./yd.2(osy)[약 6.8-271g/m2(gsm)]의 기본 중량을 갖는 스펀본디드 폴리프로필렌의 제1층, 약 0.2-8osy(약 6.8-135.6(gsm)]의 기본 중량을 갖는 멜트블로운 폴리프로필렌층 및 약 0.2-8osy의 기본 중량을 갖는 스펀본디드 폴리프로필렌 제2층을 갖는 다층 재료일 수 있다. 별법으로, 네킹성 재료(12)는 예컨대, 약 0.2-10osy(약 6.8-339gsm)의 기본 중량을 갖는 스펀본디드 웹이거나 또는 약 0.2-8osy의 기본 중량을 갖는 멜트블로운 웹과 같은 단일층 재료일 수 있다.
또한, 네킹성 재료(12)는 2종 이상의 서로 다른 섬유들의 혼합물 또는 섬유와 미립자의 혼합물로 제조된 복합 재료일 수 있다. 이와 같은 혼합물은, 멜트블로운 섬유가 운반되는 가스 스트림에 섬유 및 (또는) 미립자를 첨가하여 멜트블로운 섬유와 목재 펄프, 인조 섬유 또는 미립자, 예를 들면 통상적으로 초흡수재로 불리우는 하이드로콜리드(하이드로겔) 미립자와 같은 다른 재료가 서로 친밀하게 엉켜지는 혼합이, 불규칙하게 분산된 멜트블로운 섬유와 미합중국 특허 제4,100,324호(본 발명에 참고문헌으로 기재됨)에 기재된 바와 같은 다른 재료와의 응집 웹을 형성하기 위한 포집 장치 위에 섬유가 포집되기 전에 일어나도록 함으로써 형성될 수 있다.
네킹성 재료(12)가 섬유들의 부직 웹인 경우에, 이들 섬유들이 네킹에 견딜 수 있는 응집 웹 구조를 형성하도록 섬유간 접착에 의해 접합되어야 한다. 섬유간 결합은 개개의 멜트블로운 섬유들 사이의 엉김에 의해 형성될 수 있다. 섬유엉김은 멜트블로운 방법에서 고유한 것이지만, 수압 엉킴법이나 니들 펀칭법 등과 방법에 의해 야기되거나 또는 그 정도가 향상될 수 있다. 접착제는 접착을 목적으로 하는 정도로 증가시키기 위해서 선택적으로 및(또는) 부가적으로 사용될 수 있다.
탄성 니트(32)는 시트 형태로 제조될 수 있는 모든 재료로부터 제조할 수 있다. 일반적으로, 모든 적합한 엘라스토머성 섬유 형성 수지 또는 이들을 함유하는 혼합물은 본 발명의 엘라스토머성 섬유의 부직 웹에 사용될 수 있으며, 모든 적합한 엘라스토머성 필름 형성 수지 또는 이들을 함유하는 혼합물은 본 발명의 엘라스토머성 필림의 제조에 사용될 수 있다.
예를 들면, 탄성 시트(32)는 일반식 A-B-A'을 가지는 블록 공중합체로부터 제조될 수 있으며, 상기식에서 A 및 A'은 각각 폴리(비닐아렌)과 같은 스티렌성 부분을 함유하는 열가소성 중합체 엔드블록이며, B는 컨쥬케이트 디엔 또는 저급 알켄 중합체와 같은 엘라스토머성 중합체 미드블록이다. 탄성 시트(32)는 Shell Chemical Company사에서 상표 KRATON G로서 시판되는 (포리스티렌/폴리(에틸렌-부틸렌)/폴리스티렌)블록 공중합체로부터 형성시킬 수 있다. 상기와 같은 불록 공중합체 중의 1종은 KRANTON G-1657일 수 있다.
탄성 시트(32)를 형성하는데 사용할 수 있느 대표적인 다른 엘라스토머성 재료의 예로서는 B. F. Goodrich Co.사에서 상표 ESTANE으로 시판되는 폴리우레탄 엘라스토머성 재료, Rilsan Company사에서 상표 PEBAX로서 시판되는 폴리아미드 엘라스토머성 재료, 및 E. I. Dupont De Nemours Company사에서 상표 HYTREL로 시판되는 폴리에스테르 엘라스토머성 재료 등이 있다. 폴리에스테르 탄성 재료로부터 탄성 시트를 형성하는 방법은 모르만(Morman) 등의 미합중국 특히 제4,741,949호에 기재되어 있으며, 이 특허는 본 명세서에 참고로 기재하였다.
폴리올레핀은 또한 엘라스토머성 중합체와 혼합되어 조성물의 가공성을 개선시킬 수 있다. 이 폴리올레핀은 상기와 같이 혼합되어 승압 및 승온 조건의 적절한 조합 조건 하에서 가공될 경우 엘라스토머성 중합체와 함께 혼합 형태로 압출될 수 있는 것이어야 한다. 유용한 혼합 폴리올레핀 재료의 예로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리부텐, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체 및 부텐 공중합체 등이 있다. 특히 유용한 폴리에틸렌은 상표 Petrothaene NA 601(본 명세서에서는 PE NA 601 또는 Polyethylene NA 601로 칭함)인 U. S. I. Chemical Company사로부터 구입할 수 있다. 폴리올레핀 2종 이상을 사용할 수 있다. 엘라스토머성 중합체 및 폴리올레핀의 압출성 혼합물은 위스네스키(Wisneski) 등의 미합중국 특허 제4,663,220호에 기재되어 있으며, 본 명세서에는 참고로 기재하였다.
탄성 시트(32)는 또한 감압 엘라스토머 접착 시트일 수도 있다. 예를 들면, 탄성재료 자체가 점착성일 수 있거나, 또는 다르게는 사용성 점착 수지가 상기 압출가능한 엘라스토머성 조성물에 첨가되어 감압 접착제로 작용하여, 예를 들면 엘라스토머성 시트를 장력을 받고 가역적으로 네킹된 비탄성 웹에 접착시킬 수 있는 엘라스토머성 시트를 제공할 수 있다. 점착성 수지 및 점착된 압출성 엘라스토머성 조성물에 관해서는 제이, 에스, 케이터(J. S. Keiffer) 및 티. 제이. 위스네스키(T. J. Wisneski) 등이 발명의 명칭 Ambient Temperature Bondable Elastomeric Nonwoven Web으로 1986년 10월 15일에 출원된 미합중국 특허 출원 제919,901호에 기재되어 있는 수지 및 조성물을 참고할 수 있으며, 이 특허는 본 명세서에 참고로 기재하였다.
모든 점착 수지는 엘라스토머성 중합체와 상용성이고, 고온 공정(예, 압출공정)에 견딜 수 있는 것을 사용할 수 있다. 폴리 올레핀 또는 중량유와 같은 혼합재료를 사용할 경우, 점착 수지는 상기와 같은 혼합재료와 상용성이어야 한다. 일반적으로, 수소화 탄화수소 수지가 바람직한 점착성 수지인데, 그 이유는 양호한 온도 안정성 때문이다. REGALREZTM및 ARKONTMP계 점착제가 수소화 탄화수소 수지의 예이다. ZONATAKTM501 lite가 르펜 탄화수소의 예이다. REGALREZ 탄화수소 수지는 Hercules Incorporated사로부터 구입 가능하다. ARKON P계 수지는 Arakawa Chemical(U.S.A.)Incorporated사로부터 구입가능 하다. 물론, 본 발명은 상기와 같은 3종의 점착 수지의 사용에만 제한되는 것이 아니며, 조성물의 다른 성분과 상용성이며 고온 공정에 견딜 수 있는 다른 점착성 수지 또한 사용할 수 있다.
감압 엘라스토머 접착제는 약 40 내지 약 80중량%의 엘라스토머성 중합체, 약 5 내지 약 40중량%의 폴리온레핀 및 약 5 내지 40 중량%의 수지 점착제를 포함할 수 있다. 예를 들면, 구체적으로 유용한 조성믈은 약 61내지 약 65%의 KRATON G-1657, 약 17 내지 약 23%의 폴리에틸렌 NA-601 및 약 15 내지 약 20%의 REGALREZ 1126을 포함한다.
탄성 시트(32)는 2개 이상의 개별적인 응접성 웹 또는 필름을 함유할 수 있는 다층 재료일 수 있다. 또한 탄성 니트(12)는 1개 이상의 층이 탄성 및 비탄성 섬유의 혼합물 또는 미립자를 함유하는 다층 재료일 수 있다. 후자의 탄성 웹의 예는 본 명세서에 참고로 기재한 미합중국 특허 제4,209,563호에 기재되어 있으며, 이 특허는 엘라스토머성 및 비엘라스토머성 섬유가 혼합되어 무작위로 분산된 섬유의 단일 응집 웹을 형성하는 방법에 관한 것이다. 상기와 같은 복합 웹의 다른 예는 1978년 7월 11일에 허여된 리챠드 에이. 앤더슨(Richard A. Anderson) 등의 미합중국 특허 제4,100,324호에 기재된 바와 같은 기술로써 제조한 것일 수 있으며, 이 특허는 본 명세서에 참고로 기재하였다. 이 특허는 멜트블로운 열가소성 섬유 및 다른 재료의 혼합물을 함유하는 부직 재료를 기재하고 있다. 섬유 및 다른 재료는 멜트블로운 섬유가 운반되는 가스 스트림에 혼합되어 멜트블로운 섬유 및 목재 펄프, 인조 섬유 또는 미립자, 예를 들면 통상적으로 초흡수재로 알려진 하이드로콜로이드(하이드로겔) 미립자와 같은 다른 재료의 친밀한 엉김 혼합이, 무작위로 분산된 섬유의 응집성 웹을 형성시키기 위한 포집 장치 상에 섬유를 포집하기 전에 일어나도록 한다.
접착 롤러 장치(26)은 부드러운 압착 롤러(28) 및 부드러운 모루(anvil) 롤러(30)일 수 있거나, 또한 부드러운 모루 롤러와 함께 배치된 핀 엠보싱 롤러와 같은 패턴화된 압착 롤러를 포함할 수 있다. 압착 롤러 및 부드러운 모루 롤러 중 1개 또는 2개 모두는 가열될 수 있으며, 상기 두개의 롤러 사이의 압력은 공지된 방법으로써 조정하여 네킹된 재료(12)를 탄성 시트(32)에 접합시켜 네킹 접착된 복합 탄성 재료(40)을 형성할 수 있는 소정의 온도 및 필요한 경우 접착력을 제공한다.
네킹된 재료와 탄성 시트는 함께 완전하게 결합되어 양호한 신장성을 갖는 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 제공할 수 있다. 즉, 복합 탄성 재료는 네킹된 재료를, 예를 들면 고접착 표면을 제공하기 위해 평활한 로울러나 플래튼(platen)과 같은 접착 표면을 사용하여 탄성 시트에 접합시킴으로써 성형할 수 있다. 네킹 접착된 복합 탄성 재료(40)은 또한, 예를 들면 제6도에 도시한 사인파 곡선모양의 접착 패턴과 같은 접착 패턴을 사용하여 성형할 수 있다. 이 패턴은 1in2(6.45cm2)당, 직경이 약 0.059인치(0.15cm)이고 약 20.5%의 접착 표면적을 제공하는 약 75개의 핀(pin)을 가진다.
네킹된 재료는 적당한 수단, 예를 들면 적어도 1개의 재료, 통상은 탄성 시트의 적어도 일부를 연화시키는 열 결합이나 초음파 용접에 의해 적어도 2군데 이상의 위치에서 탄성 시트(32)에 접합될 수 있다. 그 이유는, 탄성 시트(32)를 성형하기 위해 사용된 엘라스토머성 재료가 네킹된 재료(12)의 성분들보다 낮은 연화점을 갖기 때문이다. 접합은, 적상(overlaid) 탄성 시트(32) 및 가역적으로 네킹된 재료(12)에 열 및 (또는) 압력을 가하여, 이들의 일부(또는 적상층)을 적어도 가장 낮은 연화점을 갖는 재료의 연화점 온도로 가열하여 탄성 시트(32)의 재고형화 된 연화된 부분과 가역적으로 네킹된 재료(12) 사이에 상당히 강하고 영구적인 결합을 형성함으로써 이루어질 수 있다.
탄성 시트들은 0.5osy(제곱 야드당 온스) 미만, 예를 들면 약 0.25-0.4osy의 기본 중량을 갖는 것을 사용할 수 있다. 이와 같이 아주 작은 기본 중량을 갖는 시트들이 경제적인 면을 고려할 때 유용하며, 특히 일회용 제품에 유용하게 사용된다. 또한, 예를 들면 약 0.5-10osy의 보다 큰 기본 중량을 갖는 탄성 시트들도 사용될 수 있다.
열 결합에 관하여 당업자들은 재료 또는 적어도 그의 접착 부위를 열접착시키기 위해 가열하는 온도는 가열된 롤(들) 또는 다른 가열원의 온도 뿐만 아니라, 가열된 표면 상에 재료가 머무르는 시간, 재료의 기본 중량 및 비열 및 열전도성에 의존한다는 것을 이해할 것이다. 그러나, 재료의 특정 조합에 대해 본 명세서에 개시된 사실들을 고려할 때 만족스런 결합을 성취하는데 필요한 처리 조건들은 당 업자들에 의해 용이하게 결정될 수 있다.
제1도의 장치와 결합하여 사용할 수 있는 통상의 구동 수단 및 기타 장치들은 공지되어 있기 때문에, 간단 명료하게 할 목적으로 제1도의 개략도에 도시하지 않았다.
네킹성 재료(12) 원 치수대 신장시킨 후의 치수 사이의 관계는 네킹 접착된 복합 탄성 재료의 대략적인 신장 한계를 결정한다. 네킹성 재료(12)는 신장되어 여러 방향, 예를 들면 기계방향이나 기계의 횡방향을 따라 그의 가역적으로 네킹된 치수로 회복할 수 있기 때문에, 네킹 접착된 복합 탄성 재료는 일반적으로 네킹성 재료(12)와 같은 방향으로 신장될 것이다.
예를 들면, 2도, 2A도 및 2B도를 참고로 하면서, 150% 연신율로 신장시킬 수 있는 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 제조하는 것이 바람직할 경우, 250cm의 A폭을 갖는 제2도에 개략적으로는 도시하였으나 정확히 설계할 필요는 없는 네킹성 재료의 폭만큼의 장력을 가하여 약 100cm 정도의 폭B까지 넥다운시킨다. 제2A도에 표시된 네킹된 재료를 대략 100cm의 폭을 갖는 탄성 시트(도시하지 않음)에 접합시키면 적어도 250cm의 폭까지 신장시킬 수 있다. 제2B도에 개략적으로는 도시하였지만 정확히 설계할 필요는 없는, 형성된 네킹 접착된 복합 탄성 재료는 약 100cm의 폭B를 갖고, 약 150% 정도의 연신율 때문에 적어도 신장성 재료의 원래의 폭A인 250cm까지 신장시킬 수 있다.
실시예에서 볼 수 있듯이 탄성 시트의 탄성 제한은 네킹 접착된 복합 탄성재료에 있어서 요구되는 최소 탄성 한계만큼 만을 필요로 한다.
제3도를 참고로 하여, 장력을 받은 권취 방법에 의해 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 제조하는 대표적인 공정(50)을 설명한다. 제1네킹성 재료(52)는 공급용 롤(54)에서 풀려나고 제2네킹성 재료(82)는 공급용 롤(84)에서 풀린다. 이어서, 공급용 롤(54) 및 (82)가 표시된 화살표 방향으로 회전할 때, 네킹성 재료(52) 및 (82)는 표시된 화살표 방향으로 이동한다. 이어서, 네킹성 재료(52)는 스택 롤러(60) 및 (62)에 의해 형성된 S-롤 장치(58)의 닢(56)을 거쳐 통과한다. 마찬가지로, 네킹성 재료(82)는 스택 롤러(90) 및 (92)에 의해 형성되는 S-롤 장치(88)의 닢(86)을 거쳐 통괴한다. 네킹성 재료(52) 및 (82)는 예를 들어, 공지된 스펀본딩 또는 멜트블로잉 공정과 같은 부직 압출 공정에 의해 제조될 수 있고 공급롤 상에 먼저 저장되지 않고 닢(56) 및 닢(86)을 거쳐 통과할 수 있다.
탄성 시트(72)는, 공급용 롤(74)에서 풀려서, 공급용 롤(74)가 표시된 화살표 방향으로 회전할 때 표시된 화살표 방향으로 이동한다. 탄성 시트(72)는 기지의 멜트블로잉 공정 또는 기지의 필름 압출 공정 같은 기지의 압출 공정에 의해 공급용 롤에 먼저 저장되지 않고 제조될 수 있다.
이어서 네킹성 재료(52)는 스택 롤러(60) 및 (62)에 표시된 화살표의 회전방향이 가리키는대로 역-S 포장 경로에서의 S-롤 장치(58)의 닢(56)을 통과한다. 마찬가지로 네킹성 재료(82)는 스택 롤러(90) 및 (92)에 표시된 화살표의 회전방향이 가리키는 대로 역-S 포장 경로에서의 S-롤 장치(88)의 닢(86)을 통과한다. S-롤 장치(58) 및 (88)의 롤러 주변 성형 속도는 권치 롤(94)의 롤러 주변 선형 속도보다 느리도록 조절되기 때문에, 네킹성 재료(52) 및 (82)는 네킹되고 장력을 받아서, 권취 롤(94)에서 감겨질 때 탄성 시트(72)를 압착한다.
탄성 시트의 한 면이 접착을 예방하기 위해 보호되는 (예, 플라스틱 필름으로 덮힘), 두 층으로 이루어진 복합물은 상기 방법으로 제조될 수 있다. 다층의 탄성 시트와, 예를 들어 회문성 라미네이트와 같은 다층의 네킹된 재료를 갖는 다층 물질도 또한 같은 방법으로 생성된다. 권취 롤(94) 위의 재료 롤을 가열하여 탄성 시트를 연화시키면 각 층들이 접합되어 네킹 접착된 복합 탄성 재료가 형성된다.
별법으로, 네킹된 물질 및 예를 들어 멜트블로운 섬유의 감압 엘라스토머 접착 웹과 같은 감압 엘라스토머 접착 시트는, 상기 장력을 받은 권취법에 의해 접합될 수 있다. 이러한 경우에, 네킹된 물질로부터의 장력이, 감압 엘라스토머 접착 시트를 활성시키는 압력을 제공하여 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 생성할 수 있도록 층들이 접합된다.
상기 장력을 받은 권취 접착법은 기본 중량이 낮은 가벼운 엘라스토머 시트에 적합하다. 예를 들어, 0.5osy(온스/야드2) 미만의 기본 중량, 예를 들면 약 0.25 내지 약 0.4osy의 기본 중량을 갖는 탄성 시트가 사용될 수 있다.(예, 약 0.25-0.4osy). 이와 같이, 극히 기본 중량이 낮은 시트는 경제적인 이유로 특히, 일회용 물품에 유용하다. 부가적으로, 예를 들어 약 0.5-10osy와 같은 높은 기본 중량을 갖는 탄성 시트가 사용될 수도 있다.
상기 장력을 받는 권취 방법에 의해 접착이 실행될 때 이용된 접착 압력에 간하여 볼 때 , 접착력의 특수한 부분은 예를 들어 탄성 시트와 네킹된 재료의 접착사용성 및(또는) 물질들의 기본 중량과 같은 본질적으로 복잡한 요인을 고려치 않는다. 그럼에도 불구하고, 기술 중 이런 요인을 고려하는 숙련인은 효과적인 접착력을 적절히 선택할 수도 있고 변화시킬 수도 있을 것이다.
제3도의 장치와의 연결에 이용될 수 있는 통상적인 구동 수단과 다른 통상적인 장치가 잘 알려져 있고, 명료하게 하기 위해, 제3도의 재략도에는 예시하지 않았다.
이제 제4도를 참고로 하여, 첫번째 네킹된 물질 위로 탄성 섬유의 웹을 멜트블로잉하고, 두번째 네킹된 물질을 겹치게 하고, 이어서 접착 롤러 장치와 층을 접합시킴에 의해 복합 탄성 재료를 제조하는 공정을 (100)으로 개략적으로 예시하였다.
첫번째 네킹성 재료(102)는 공급용 롤(104)에서 풀려진다. 이어서, 네킹성 재료(102)는 공급용 롤(104)가 표시된 화살표 방향으로 회전할 때 표시된 화살표 방향으로 이동하게 된다. 이어서 네킹성 재료(102)는 스택롤러(110) 및 (112)에 의해 형성된 S-롤 장치(108)의 닢(106)을 거쳐 통과한다. 네킹성 재료(102)는, 예를 들어 스펀본딩 또는 멜트블로인 공정과 같은 부직 압출 공정에 의해 제조될 수 있고, 먼저 공급용 롤에 저장되지 않고 S-롤 장치(108)의 닢(106)을 거쳐 직접 통과한다.
이어서 네킹성 재료(102)는 스택롤러(110)및 (112)에 표시된 화살표의 회전 방향에 의해 제시된 것과 같은 방향으로 역 S포장 경로에 있는 S-롤 장치(108)의 닢(106)을 거쳐 통과한다. S-롤 장치(108)의 롤러 주변 선형 속도가 접착 롤러 장치(162)의 롤러 주변 선형 속도보다 느리도록 조절되기 때문에, 네킹성 재료(102)는 장력을 받아 엘라스틱 시트(132)가 비엘라스틱 재료 위로 직접 형성되는 동시에 소정량을 네킹하게 되고, 그러한 장력을 받고 네킹된 상태가 유지된다.
네킹성 재료(102)가 멜트블로잉 공정 장치(122) 밑을 통과하는 동시에 멜트블로운 섬유(120)의 탄성 시트(132)가 네킹된 재료(102) 위에 직접 형성된다. 멜트블로운 섬유(120)은 멜트블로운 마이크로 섬유일 수 있다.
일반적으로 수지 또는 수지를 포함하는 혼합물을 이루는 적합한 엘라스토머 섬유는 본 발명의 엘라스토머 섬유의 부직 웹에 이용될 수 있으며, 수지 또는 수지를 포함하는 혼합물을 이루는 적합한 엘라스토머 필름은 본 발명의 엘라스토머 필름에 이용될 수 있다.
멜트블로운 섬유(120)의 탄성 시트(132)는 예를 들어 A-B-A'의 일반식을 갖는 블록 공중합체(여기서, A 및 A'는 각각 폴리(비닐 아렌)과 같은 스티렌 부분을 포함하는 열가소성 폴리머 엔드블록이고, B는 콘쥬게이티 디엔 또는 저급 알켄 중합체와 같은 엘라스토머 미드블럭임)와 같은 엘라스토머 중합체로부터 제조된다. 일례로 그러한 블록 공중합체는 KRATON G-1657일 수 있다.
탄성 시트(132)를 형성시키는 데 사용될 수 있는 대표적인 다른 엘라스토머 재료의 예로서는 엘라스토머성 폴리에스테르 재료, 엘라스토머성 폴리우레탄 재료 및 엘라스토머성 폴리아미드 재료 등이 있다. 탄성 시트(132)는 또한 감압 엘라스토머 접착 시트일 수 있다. 예를 들면, 탄성 시트(132)는 약 63중량% 의 KRATON G-1657, 20중량%의 폴리에틸렌 NA-601, 및 17중량%의 REGALREZ 1126의 혼합물로부터 형성될 수 있으며, 이 혼합물은 190℃ 및 2160g 하중하에서 측정할 때 10분당 12g 내지 10분당 18g의 용융 유동성을 가지며, 약 750%의 연신율을 가지며, 약 155 내지 약 200psi에서 100% 연신 모듈을 가지며, 약 200 내지 약 250psi에서 300%의 연신 모듈을 가진다. 더욱 구체적으로는 KRATON G 블록 공중합체는 190℃ 및 2160g 하중 하에서 측정할 때 10분당 약 15g의 용융 유동성을 가지며, 약 750%의 연신율을 가지며, 약 175psi에서 100%의 연신 모듈을 가지며, 약 225psi에서 300%의 연신 모듈을 가진다. 이와 같은 재료는 발명의 명칭이 Ambient Temperature Bondable Elastomeric Nonwoven Web 이며, 제이. 에스. 케이퍼(J.S.Keiffer) 및 티. 제이. 위스네스키(T.J.Wisneski)가 1986년 10월 15일에 출원한 상기 미합중국 특허 출원 제919,901호에 기재되어 있다.
다르게는, 탄성 시트(132)는 2개 이상의 개별적인 응집성 웹으로 제조되거나 또는 개별적으로 탄성 및 비탄성 섬유의 혼합물을 함유하는 1개 이상의 웹으로 제조될 수 있는 복합 재료일 수 있다. 탄성 웹의 후자 형태의 예는 상기에 참고로 기재한 미합중국 특허 제4,100,324호에 기재된 바와 같은 기술로써 제조될 것일 수 있다.
엘라스토머성 멜트블로운 섬유(120)의 스트림은 섬유가 연화 상태이어서 접착 및(또는) 엉김이 멜트블로운 섬유(120)의 용착된 엘라스토머성 시트(132)와 네킹된 재료(102) 사이에서 발생하는 동안에 멜트블로잉 공정장치(122)로부터 네킹된 재료(102)까지 고속으로 이동된다.
일반적으로, 멜트블로운 섬유(120)은 이 섬유가 초기에 고속, 예를 들면 초당 약 300 피트 내지 초당 약 1000피트의 속도를 가질 경우 네킹된 재료에 충분하게 접착된다. 또한, 멜트블로잉 공정 장치(122)의 형성노즐(124)로부터 네킹된 재료(102)까지의 수직 거리는 약 4 내지 18인치 범위일 수 있다. 예를 들면, 수직 거리는 약 12인치로 설정할 수 있다. 탄성 시트(132)는 공지된 필름 압출 공정과 같은 다른 공지된 압출 공정으로 형성시킬 수 있다.
제2의 네킹성 재료(142)는 공급용 롤(144)로부터 풀린다. 이어서 이 네킹성 재료(142)는 공급용 롤(144)가 표시된 화살표 방향으로 회전할 표시된 화살표 방향으로 이동한다. 이어서, 이 네킹성 재료(142)는 스택 롤러(50) 및 (152)에 의해 형성된 S-롤 장치(148)의 닢(146)을 거쳐 통과한다. 다륵는 네킹성 재료(142)는 공지된 스펀본딩 또는 공지된 멜트블로잉 공정과 같은 공지된 부직 압출 공정에 의해 형성되고, 이어서 먼저 공급용 롤 상에 저장되지 않고 S-롤 장치(148)의 닢(146)을 통해서 직접 통과할 수 있다.
네킹성 재료(142)는 스택 롤러(150) 및 (152)에 포시된 회전방향 화살표로써 나타낸 역 S포장 통로 중의 S-롤 장치(148)의 닢(146)을 거쳐 통과한다. S-롤 장치(148)의 롤러의 주변 선형 속도가 접착 롤러 장치(162)의 롤러의 주변 선형 속도보다 느리게 조절되기 때문에 네킹성 재료(142)는 장력이 생겨 탄성 시트(132) 및 네킹된 재료(102) 상에 적상될 때 소정량만큼 네킹되며, 상기와 같이 장력을 받고 네킹된 상태로 유지된다. 3개 층은 권취 롤(172) 상에 권취된 네킹 접착된 복합 탄성 재료(170)을 생성하는 접착 롤러 장치(162)의 닢(160)을 거쳐 통과한다.
접착 롤러 장치(162)는 부드러운 모루 롤러(166)과 함께 배치된 패턴화된 합착 롤러(164)일 수 있다. 다르게는, 부드러운 압착 롤러를 사용할 수 있다. 압착 롤러(164) 및 모루 롤러(166) 중 1개 또는 2개 모두는 가열될 수 있으며, 상기 두 롤러 사이의 압력은 공지된 방법으로써 조정되어 바람직한 온도 및 접착력을 제공할 수 있다. 다른 방법, 예를 들면, 접착제, 초음파 용접, 레이져 빔, 및(또는) 고 에너지 전자 짐을 사용하여 상기 층을 접합시킬 수 있다. 네킹 접착된 복함 탄성 라미네이트(170) 상의 접착 표면적은 약 100%까지 될 수 있으며, 여전히 양호한 신장성을 가진 재료를 제공할 수 있다. 다르게는 접착 패턴은 제5도에 나타낸 사인파 곡선 모양의 점 패턴을 사용할 수 있다.
탄성 시트(132)는 또한 멜트블로운 섬유의 감압 엘라스토머 접착 웹과 같은 감압 엘라스토머 접착 시트일 수 있다. 상기와 같은 경우에 있어서, 네킹된 재료층(102) 및 (142)를 감압 엘라스토머 접착 시트(132)에 접합시키는 방법은 가압접착 롤러 또는 장력을 받은 권취 방법과 같은 가압 접착 기술로써 행할 수 있다.
제4도의 장치와 함께 사용될 수 있는 통상의 구동 수단 및 다른 통상의 장치는 공지되어 있으며, 명확히 하기 위해서는 제4도의 개략도에 예시하지 않았다.
(실시예 1-7)
실시예 1-7의 네킹 접착된 복합 탄성 재료는 탄성 시트를 적어도 1종의 네킹된 재료에 접합시킴으로써 제조하였다. 표 1, 3, 5, 7, 8, 10, 12 및 14는 대조용 샘플 및 네킹 접착된 복합 탄성 재료 샘플에 대한 그레이브 인장 시험(Grab Tensile Test)데이타를 제공한다. 그레이브 인장 시험은 10.16cm×15.24cm(4인치×6인치) 샘플을 사용하여 압출 시험기(Instron Model 1122 Universal Testing Instrument)에서 일정 속도로 행하였다. 다음의 기계적 특성, 즉 피크부하(Peak Load), 전체 피크 흡수 에너지(Peak Total Energy Absorbed) 및 연신율(Percent Elongation)을 각각의 샘플에 대하여 측정하였다.
샘플을 또한 Micron II-50kg 하중 셀을 가진 Instron Model 1122 상에서 순환시키고, 그 결과는 표 2, 4, 6, 9, 11 및 13에 나타냈다. 시험기의 조오 페이스(jaw face)는 2.54cm×7.62cm(1인치×3인치)이기 때문에 샘플을 7.62cm×17.78cm(3인치×7인치)(시험 방향으로) 17.78cm(7인치)로 절단하고, 개별적으로 그람으로 칭량하였다. 10.16cm(4인치) 게이지 길이를 사용하였다. 챠트 및 크로스헤드 속도를 분 당 50.8cm(20인치) 속도로 설정하고, 단위를 0으로 조정하고, 평형은 맞추고, 표준 방법에 따라 보정하였다. 순환 길이에 대한 최대 확장 한계는 그레이브 인장 시험으로부터 연신 파괴의 56%를 계산함으로써 결정된 길이에서 설정하였다. 샘플을 4회 동안 특정 순환 길이까지 순환시켰으며 제5회 순환에서 파괴가 일어났다. 시험 장치를 피크 부하(파운드), 피크 연신율(%), 및 피트 흡수 에너지(파운드×인치(인치)2)를 기록하도록 설정하였다. 에너지 측정에 사용된 면적(즉, 시험한 재료의 표면적)은 게이지 길이(10.16cm)(4인치)×샘플 폭(7.62cm)(3인치), 즉 77.42cm2(12인치2)이다. 그레이브 인장시험 및 순환 시험의 결과는 측정한 기본 중량에 대해 표준화하였다.
본 명세서에서 전체 피크 흡수 에너지(TEA)는 최대 피크 또는 최대 부하점까지 압박 대 당김(부하 대 연신율) 곡선 아래의 전체 에너지로서 정의된다. TEA는 일/(길이)2또는 파운드×인치/(인치)2의 단위로 표현한다. 이 값은 샘플의 기본 중량(평당 야드 당 온스(osy))으로 나눔으로써 표준화하였으며, 단위는 [(1bsf×인치)/(인치)2]/osy로 나타낸다.
본 명세서에서 피크 부하는 샘플을 파괴점까지 연신시키는 데 소요되는 최대 부하 또는 힘으로써 정의된다. 피크 부하는 힘(1bsf)의 단위로 나타내며, 이것은 11bsf/(osy)단위의 재료의 기본 중량의 수치에 대해 표준화하였다.
본 명세서에서 연신율은 인장 시험 동안에 시편의 길이의 상대적인 증가로서 정의한다. 연신율은 퍼센트, 즉 [(길이 증가)/원래길이]×100으로 나타낸다.
본 명세서에서 신장 순환시킨 후의 영구 설정은 순환된 후 샘플의 길이 증가를 순환 동안의 최대 신장으로 나눈 비로 정의한다. 영구 설정은 퍼센트, 즉[(최종 샘플 길이-초기 샘플 길이)/(순환 동안의 최대 신장-초기 샘플 길이)]×100으로 나타낸다. 영구설정은 회복을 퍼센트로 나타낼 때 [영구설정=100-회복] 표현에 의한 회복에 관한 것이다. 표에서, 파괴점까지난의 컬럼에서 영구 설정 열난에 기록된 값은 특별한 언급이 없는 한 피크 연신에 대한 값이다.
(실시예 1)
네킹성 스펀본디드 재료
평당 cm당 약 0.0027g(평당 야드 당 약 0.8온스)의 기본 중량을 가지는 스펀본디드 폴리프로필렌의 네킹성 웹을 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument 상에서 시험하였다. 이 결과는 표 1 및 2의 대조용이라는 표제하에 나타냈다. 기계 방향의 전체 흡수 에너지는 표 1에서 MD TEA의 컬럼에 나타냈다. 기계 방향 피크 부하는 MD 피크 부하의 컬럼에 나타냈다. 파괴점까지의 기계 방향 연신은 MD 연신의 컬럼에 나타냈다. 횡방향 전체 흡수 에너지는 CD TEA 컬럼에 나타냈다. 횡방향 피크 부하는 CD 피크 부하의 컬럼에 나타냈다. 파괴점까지의 횡방향 연신은 CD 연신의 컬럼에 나타냈다.
피크 TEA, 피크 부하 및 영구 설정은 표 2에서 각각의 신장 순환에 대해 나타냈다. 일련의 순환 종점에서 샘플은 파괴점까지 연신시켰으며, 그 결과는 파괴점까지 표제하에 기록하였다.
탄성 시트
약 63중량%의 KRATON G-1657, NA-601 약 20중량%의 폴리에틸렌 및 약 17중량%의 REGALREZ 1126의 혼합물은 2160g 부하량하의 90℃에서 측정할 경우 10분당 약 15g의 용융 유동고, 약 175psi의 100%에서 연신 모듈, 약 225psi의 300%에서 연신 모듈을 가지며, 이 혼합물은 0.2286cm(0.090인치) 홈 및 0.1702cm(0.067인치) 공기 갭을 가지는 매립형 주형 팁 멜트블로잉 공정 장치를 이용하여 멜트블로운 섬유의 탄성 시트로 형성하였다. 이 장치는 다음의 조건, 즉 약 282℃(540℉)의 주형 대역 온도, 약 279℃(535℉)의 주형 중합체 용융 온도, 580psig의 배럴 압력, 190psig의 주형 압력, 1초당 0.252g(시간 당 2파운드)의 중합체 처리량, 물 약 5.08cm(2인치)의 드럼 진공 형성, 약 30.48cm(약12인치)의 가로 형성 거리, 약 30.48cm(약 12인치)의 세로 형성 거리 및 초당 6.096cm(분당 약 12피트)의 권취 속도와 같은 조건하에서 조작하였다. 멜트블로운 섬유의 탄성 웹은 평방 미터 당 약 105g의 기본 중량을 가지도록 형성시킨다. 이 시트는 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument 상에서 시험하고, 그 결과는 표 1 및 2의 엘라스토머 표제하에 나타냈다. 탄성 시트 대조용 자료에 대한 마지막 순환에서 회수한 데이타(즉 176%까지)네킹 모양으로 접착된 복합 탄성 재료에 대한 연신 파괴점에서 기록하여 표 2의 파괴점까지 컬럼 및 복합체에 대한 per set 열에 176%로서 나타냈다.
네킹 접착된 복합 탄성 재료
0.0027g/cm2(0.8osy)의 기본 중량 및 약 45.085cm(약 17.75인치)의 초기폭을 갖는 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료는 Black-Clawson Company사가 제조한 55.88cm(22인치) Face Coating Line리와인더 상에서 권출시켰다. 권취속도는 약 2.302 내지 약 2.54cm/초 (분당 약 4 내지 5피트)로 설정하고 풀림 저항력은 3.27atm(평방 인치 당 48파운드)로 설정하여 롤에서 권출됨에 따라 이 재료가 네킹되거나 또는 약 21.59cm 내지 약 22.23cm(약 8.5 내지 8.75인치)의 폭까지 제한되도록 하였다.
권취 롤에서, 평방 미터 당 약 105g의 기본 중량을 가지는 상기 멜트블로운 섬유의 탄성 시트는 장력을 받고 네킹된 재료상에 겹쳐지게 하여 두개의 웹이 권취롤 상에 함께 권취되도록 하였다 . 탄성 시트는 얇은 플라스틱 필름을 하나의 표면상에 가지기 때문에 이 재료의 단지 1가지의 장력을 받고 네킹된 층에 점착될 수 있다.
단단하게 권취된 롤에 제5도에 나타낸 패턴을 가지는 조각된 압착 롤러를 사용하여 권출시키고, 접착시켰다. 조각된 롤러의 접착 패턴은 평당 cm당 약 12개(평방 인치 당 약 75개)의 핀 또는 접착점을 가졌다. 각각의 핀은 약 20.5 퍼센트의 접착 면적은 생성하는 약 0.15cm(약 0.059인치)의 직경을 가졌다. 접착 롤러는 실온 약 23.9℃(약 75℉)에서 유지시키고, 접착 압력은 약 1.36atm(평방 인치 당 약 20파운드)로 설정하였으며, 라인은 초당 약 3.56cm 내지 약 5.08cm(분 당 약 7 내지 10 피트)의 속도로 조작하였다.
네킹 접착된 복합 탄성 재료를 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument 상에서 시험하고, 그 결과는 표 1 및 2의 복합체1의 표제하에 나타냈다.
(비교 실시예 1)
가역적으로 네킹되고 스펀본디드된 재료
0.0027g/cm2(0.8osy)의 기본 중량 및 약 45.085cm(약 17.75인치)의 초기 폭을 가지는 상기의 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료는 Black-Clawson Company사 제품 55.58cm(22inch) Face Coating Line rewinder 상에서 권출시켰다. 권취 속도는 초당 약 2.032cm 내지 2.54cm(분 당 약 4 내지 5 피트)로 설정하고 권출 저항력은 3.27atm(평방 인치 당 48 파운드)로 설정하여 롤 상에 리와인드될 때 이 재료를 네킹시키거나 약 21.59cm 내지 약 22.23cm(약 8 1/2 내지 8 4/3인치)의 폭까지 제한시킨다. 네킹된 재료의 롤은 120℃에서 Fischer TM Econotemp Lap Oven Model 30F로 가열하였으며, 상기 시간은 전체 롤, 즉 롤의 중심부를 약 300초 동안 오븐 온도까지 가열하는데 필요한 시간보다 많은 것으로 고려된다. 이 열처리는 네킹성 재료로부터 가열적으로 네킹된 재료를 형성시킨다. 가역적으로 네킹된 재료를 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument 상에서 시험하고, 그 결과는 표 1 및 2의 열 설정 표제하에 나타냈다. 네킹성 스펀본디드 재료를 네킹시키고 열처리하면 대부분의 인장 특성은 감소되지만 회방향 신장 특성은 증가되었다.
가역적으로 네킹된 재료 및 네킹 접착된 복합 탄성 재료의 특성은 표 1 및 2의 열 설정 및 복합체표제하에 각각 나타냈다. 표로부터 복합체 1과 엘라스토머 1을 비교함으로써 복합 탄성 재료의 가역적으로 네킹된 층은 적극 스톱(positive stop), 즉 복합체 1(176%)의 연신 파괴점에서 엘라스토머 1에 대한 0.43과 복합체 1에 대한 1.69의 피크 부하의 비교로서 작용함을 알 수 있었다. 탄성 층은 네킹 접착된 복합 탄성 재료의 표준화된 그레이브 인장 강도 데이타를 저하시키는데 그 이유는 탄성 층은 기계 방향에서 중량을 가하지만 강도를 약화시키기 때문이며, 이 이유 또한 네킹된 재료는 상기 방향에서 파괴되는 낮은 연신율을 가지기 때문이다. 영구 설정은 가역적으로 네킹된 재료에서보다는 네킹 접착된 복합 탄성 재료에 있어서 현저하게 더욱 낮아진다.
(실시예 2)
네킹성 스펀본디드 재료
약 0.0014g/cm2(약 0.4osy)의 기본 중량을 가지는 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료는 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument 상에서 시험하고, 그 결과는 표 3에 나타냈다.
탄성 시트
평방 미터당 약 70g의 기본 중량을 가지며 실시예 1의 멜트블로운 섬유의 탄성 시트는 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument 상에서 시험하였다. 이 탄성 시트는 일면에 롤링된 재료가 함께 점착되는 것을 방지하는 플라스틱 필름을 가졌다. 상기 시험 결과는 표 3 및 4의 엘라스토머 2 표제하에 나타냈다.
네킹 접착된 복합 탄성 라미네이트
네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료 및 멜트블로운 섬유의 탄성 시트는 가열된 접착 롤러 장치 상에서 접합시켰다. 접착 장치 속도는 초당 10.67cm(분당 21피트)로 설정하고, 닢 압력은 라인 cm 당 63.4kg(인치 당 355파운드)로 설정하고, 압착 롤러 및 모루 롤러 온도는 53℃(127℉)로 설정하였다. 탄성 시트는 공급용 롤로부터 초 당 10.67cm(분 당 21피트) 속도로 권출시켜 탄성 시트의 긴장이 없도록 하였다. 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료는 공급용 롤로부터 초 당 약 8.64cm(분 당 약 17피트)속도 또는 접착 장치보다 약 20% 느리게 권출시켰다. 속도의 차이는 긴장을 야기시켜 네킹성 재료가 탄성 시트에 접합되기 전에 네킹되도록 한다.
본 발명으로 제조된 네킹 접착된 복합 탄성 재료는 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument 상에서 시험하고, 그 결과는 표 3 및 4의 복합체 2 표제하에 나타냈다. 대조용 재료와 비교하면, 네킹 접착된 복합 탄성 재료는 낮은 인장 특성을 가지며, 이 때 기계 방향의 신장력은 비교용 재료와 같으며, 회방향의 신장력은 현저하게 컸다. 탄성 시트와 비교해 보면, 라미네이트는 전체 피크 흡수 에너지(PTEA)에 대해 낮은 값을 가지지만 파괴점까지 갈 경우 높은 피크 부하값을 가졌다.
횡방향 순환(표 4)에 있어서, 라미네이트는 약간 낮은 PTEA, 현저하게 높은 피크 부하 동량의 영구 설정값을 가졌다. 라미네이트를 연신 파괴점까지 연신시킬 경우, 이 라미네이트 엘라스토머성 재료보다 높은 PTEA값 및 피크 부하값을 가졌다.
(실시예 3)
실시예 2의 탄성 멜트블로운 시트의 각 면에 실시예 2의 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료 한층을 접합시킴으로써 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 제조하였다.
열 접착 로울러 장치를 사용하여 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료와 탄성 멜트블로운 시트를 접합시켰다. 접착 장치의 속도를 초 당 10.67cm(21피트/1분)로 하고 닢 압력을 약 63.4kg/1cm(길이)(355파운드/1인치)으로 하고 압출 로울러와 모루 로울러의 온도를 57.8℃로 하였다. 탄성 시트의 풀림속도를 10.67cm/1초(21피트/1분)로 하여 탄성 웹이 긴장되지 않도록 하였다. 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료의 권출을 수동으로 제동시키며 약 9.144cm/1초(약 18피트/1분)의 속도에서 권출되도록 하였다.
상기 방법으로 제조된 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument에서 테스트하였다. 대조용 재료와 복합 탄성 재료에 있어서의 그레이브 인장 시험 결과를 대조용 3 및 복합체 3A라는 표제하에 표 5에 기입하였다. 대조용 네킹성 스펀본디드 재료에 비교한 모든 그레이브 인장 시험 결과는 불변된 기계방향의 연신률과 현저히 증가된 횡방향 연신률을 제외하고는 복합 탄성 재료에서 낮게 나타났다. 탄성 시트에 비교한 네킹 접착된 복합 탄성 재료는 전체 피크 흡수 에너지 및 연신률에서는 낮았으나 피크 부하에 있어서는 큰 값을 나타냈었다. 표 6은 엘라스토머 2와 복합체 3A에 있어서 최종 순환 중 상당히 큰 부하를 입증하는 횡방향 연신률을 나타내었다.
(비교 실시예 3)
네킹되지 않은 네킹성 재료를 제외하고 실시예 2의 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료 한 층을 실시예 2의 탄성 멜트블로운 시트의 각 면에 접합시킴으로써 복합 탄성 재료를 제조하였다.
열 접착 로울러 장치를 사용하여 네킨성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료와 멜트블로운 탄성 시트를 접합시켰다. 접착 장치의 속도를 10.67cm/1ch(21피트/1분)로 하고 닢 압력을 약 63.4kg/1cm(길이)(355파운드/1인치)으로 하고 압출로울러와 모루 로울러의 온도를 57.8℃로 하였다. 탄성 시트 권출 속도를 10.67cm/1초(21피트/1분)으로 하여 탄성 웹이 긴장되지 않도록 하였다. 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료를 약 10.67cm/1초(약21피트/1분)의 속도로 권출되도록 하였다. 힘을 가하여 권출을 제동시키지 않았다. 그 결과 네킹성 스펀본디드 재료를 네킹되지 않았고 탄성 시트는 신장되지 않았다.
상기 방법으로 제조된 복합 탄성 재료를 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument에서 테스트하고 결과를 복합체 3B라는 표제하에 표 7에 기입하였다. 복합체 3A에 있어서 스펀본디드 시트를 네킹시킨 것을 제외하고 동일한 공정 조건에서 동일한 재료를 사용하여 제조된 복합체 3A에 비교하였을 때 횡방향 연신률이 현저히 증가되는 것을 제외하고 성질은 변화되지 않았다.
(실시예 4)
2단계 공정으로 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료를 네킹시키고 이어서 열 접착제를 사용하여 탄성 멜트블로운 시트의 각 면에 접착시켜 복합 탄성 네킹 접착된 재료를 제조하였다.
기본 중량 약 0.0014g/cm2(약 0.4osy)와 최초 폭 약 82.28cm(약 32인치)를 갖는 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료의 2개의 두루말이를 뉴욕주 소재 카메론 머신 캄파니 오브 블루클랜드(Cameron Machine Company of Brookland) 제품 Camachine 10 리와인더에 감았다. 감긴 두루말이는 약 42피트/1분의 속도로 감고 풀기 두루말이는 약 17.78cm/1초(약 35피트/1분)의 속도로 풀어서 재료가 약 45.72cm(약 18인치)의 폭으로 네킹되도록 한다.
네킹 폭 약 45.72cm(약 18인치)를 갖는 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌의 2개의 두루말이를 뉴욕주 폴턴 소재 더 블랙-클라우손 캄파니(the Black-Clawson Company) 제품 55.88cm(22인치) Face Pilot Coating Line에 통과시켰다. 풀기 두루말이는 약 2.54cm/1초(약 5피트/1분)의 속도로 풀고 감기 두루말이는 약 2.54cm 내지 4.06cm/1초(약 5 내지 8피트/1분)의 속도로 풀어 최종 폭이 약 34.29cm 내지 약 35.56cm(약 13.5 내지 14인치)가 되도록 스펀본디드 재료를 추가 네킹시켰다. 네킹된 스펀본디드 재료의 2개 두루말이를 푸는 장치의 3개 위치의 로울 중 상부와 하부의 로울에 걸쳤다. 실시예 2의 탄성 멜트블로운 시트의 두루말이를 중앙부에 위치시켰다.
네킹된 스펀본디드 재료와 탄성 멜트블로운 시트를 열 접착 로울러 장치를 사용하여 접합시켰다. 접착 속도를 9.14cm/1초(18피트/1초)으로 하고 닢 압력을 63.4kg/1cm(길이)(335파운드/1인치)로 하고 압축 로울러와 모루 로울러의 온도를 52.78℃(127℉)로 하였다. 탄성 시트의 감는 속도를 10.67cm/1초(21피트/1분)으로 하여 탄성 웹을 팽팽하게 하지 않았다. 네킹된 스펀본디드 재료의 권출 속도를 약 9.652cm/1초(19피트/1분)으로 하여 네킹된 스펀본디드 재료의 권출 속도를 약 9.652cm/1초(19피트/1분)으로 하여 네킹된 스펀본디드 재료가 네킹 상태를 계속 유지하는데 충분한 긴장을 유도하였다.
상기 방법으로 제조된 모양으로 접착된 복합 탄성 재료를 the Instron Model 1122 Universal Testing Instrument에서 시험하고 결과를 복합체 4라는 표제하에 표 8 및 9에 나타내었다. 탄성 시트에 비해 복합 탄성 재료를 낮은 수치의 기계방향의 연신률과 총 에너지 흡수 피크와 상당히 높은 피크 부하 수치(표 8)를 나타내었다. 사이클링 수치(표 9)는 피크 부하 수치가 순수 탄성 중합체의 그것에 5배가 되는 복합 탄성 재료의 파괴점에서 거의 변화가 나타나지 않았다.
(실시예 5)
네킹된 재료 바로 위에 멜트블로운 탄성 층을 형성시킨 네킹 접착된 복합 탄성 재료
기본 중량 약 0.0014g/cm2(약 0.4osy)를 갖는 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 약 8.128cm/1초(약 16피트/1분)의 속도의 풀림 로울에서 풀고 약 10.16cm/1초(약 20피트/1분)의 속도의 멜트블로운 장치중의 성형 드럼에 주입하였다. 속도의 차이는 재료를 최초 폭의 35%까지 수축시켰다.
기본 중량 약 40g/m2을 갖는 멜트블로운 섬유의 압력 민감 탄성 중합체 접착 웹을 팽팽한 네킹 재료 상에 직접 형성시켰다. 0.244cm(0.090인치)의 홈과 0.17cm(0.067인치)의 공기 갭 다이 팁 장치를 갖는 멜트블로잉 장치를 사용하여 약 63중량%의 KRATON G-1657, 20% 폴리에틸렌 NA-601 및 17% REGALREZ 1126의 혼합물로부터 멜트블로운 섬유를 형성시켰으며, 190℃의 온도와 2160g의 부하에서 측정했을때 약 15g/10분의 용융 속도, 약 750%의 연신률, 약 175psi 압력에서 100%의 연신률 및 225psi에서 300%의 연신률을 나타내었다. 다음조건 : 약 260℃의 다이 영역 온도, 약 256.1℃의 중합체 용융 온도, 320psig의 통의 압력, 151psig의 다이 압력, 0.1134g/초(0.9파운드/1시간)의 처리량, 물 약 7.62cm(약 3인치)의 진공 성형 드럼, 30.48cm(약 12인치)의 수평 성형 거리, 약 35.56cm(약 14인치)의 수직 성형 거리 및 약 10.16cm/1초(20피트/1분)의 권취 속도 하에서 멜트블로잉 공정을 실시하였다.
상기 방법으로 형성된 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 the Instron Model 1122 Universal Testing Instrument 상에서 시험하였다. 결과를 멜트블로운 라미네이트라는 표제하에 표 10에 기재하였다.
(비교 실시예 5)
약 0.0014g/cm2(약 0.4osy)의 기본 중량을 갖는 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료를 실시예 2의 방법에 따라서 열 접착 로울러 장치를 사용하여 약 70g/m2의 기본 중량을 갖는 멜트블로운 섬유의 탄성 웹에 접합시켰다. 접착 장치속도를 10.67cm/초(21피트/1분)으로 하고 닢 압력을 63.4kg/1초(길이)(355파운드/1인치)로 하고 압축 로울러와 모두 로울러의 온도를 57.8℃로 하였다. 탄성 웹의 풀림 속도를 10.67cm/1초(21피트/분)으로 하여 탄성 웹을 긴장시키지 않았다. 스펀본디드 폴리프로필렌 웹의 권출 속도를 약 10.67cm/1초(21피트/1분)으로 하나 권출 브레이크에 힘을 가하여 약 8.636cm/1초(17피트/1분) 또는 접착 장치에 약 20% 가량 느린 속도로 권출을 실시하였다.
상기 방법으로 제조된 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 the Instron Model 1122 Universal Testing Instrument에서 테스트하고 결과를 복합체 5라는 표제하에 표10 및 11에 기입하였다.
열 접착 복합 재료의 탄성 성분이 기본 중량이 멜트블로운 복합재료의 탄성성분의 그것에 비해 약 50% 더 크기 때문데, 그레이브 인장 시험에서 전체 피크 흡수 에너지 값과 순환에 있어서 전체 피크 흡수 에너지 값 및 피크 부하 값은 멜트블로운 복합 재료에 비해 상당히 높았다. 네킹된 스펀본디드 재료의 역할때문에 파괴될 경우 피크 부하는 유사하다.
(실시예 6)
0.0014g/cm2(0.4osy)의 기본 중량과 약 101.6cm(약 40인치)의 최초 폭을 갖는 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료를 약 48.26cm(약 19인치)의 폭으로 네킹시켰으며 66.04cm/1초(130피트/1분) 속도의 필름 압출 장치에서 실시하였다. 약 63중량%의 KRATON G-1657, 20% 폴리에틴렌 NA-601 및 17% REGALREZ 1126의 혼합물로부터 필름을 형성하였다. 상기 혼합물에 앰파세트 화이트 콘센트레이트 뉴욕주 엠티, 베르논 소재 암파세트 코포레이션(Ampacet Corporation) 제품 Ampacet White concentration Type 41171 이산화티타늄(TiO2) 안료 약 2중량%를 첨가하였다. 상기 혼합물은 190℃ 2160g의 부하에서 측정할 경우 약 15g/10분의 용융 속도, 약 750%의 연신률, 약 175psi에서 100%의 연신률 및 약 225psi에서 300%의 연신률을 나타냈으며, 약 63.504g/초(약 504파운드/1시간)의 속도로 스펀본디드 폴리프로필렌 웹에서 침출시켰다. 침출 필름의 두께는 약 1mm였다.
상기 방법으로 제조된 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument에서 테스트하고 결과를 복합체 6이라는 표제하에 표 12 및 13에 기입하였다. 연장되고 네킹된 재료(실시예 5) 상에 탄성 웹을 멜트블로잉시킴으로써 형성된 복합 재료의 테스트 결과를 비교를 위해 표에 기재하였다. KRATON G 필름은 멜트블로운 섬유의 탄성 웹보다 네킹 접착된 복합 재료에 휠씬 더 큰 강도를 나타내었다. 전체 순환 흡수 피크 에너지 및 피크 부하 값은 1mm두께의 침출 탄성 필름을 갖는 물질이 멜트블로운 웹을 갖는 물질보다 약 400 내지 500% 정도 더 큰 값을 갖는 것으로 나타났다. 상기 값은 파괴 점까지 측정한 값은 1mm두께의 침출 필름을 갖는 재료가 멜트블로운 웹을 갖는 재료에 비해 약 50 내지 100% 가량 큰 값을 나타내었다.
(실시예 7)
약 0.0014kg/cm2(약 0.4osy)의 기본 중량을 갖는 스펀본디드 폴리프로필렌의 네킹성 웹을 실시예 3의 방법에 따라서 탄성 멜트블로운 웹의 각 면에 접착시켰다. 네킹성 재료는 여전히 비네킹된 상태로 있었으며 생성된 복합 재료는 네킹접착된 복합 탄성 재료가 아니었다. 네킹성 스펀본디드 폴리프로필렌 재료와 복합 재료를 Instron Model 1122 Universal Testing Instrument 상에서 테스트하고 결과를 각기 대조용 7A, 재도용 7B, 복합체 7, 표준화된 복합체 7이라는 표제로 표 14에 기재하였다.
표준화시킨 전체 기본 중량에서 테스트 결과는 상기 방법으로 형성된 복합 재료가 네킹성 스펀본디드 재료에 비교(즉, 복합체 7 : 대조용 7A 및 7B)해서 훨씬 약했다. 그러나 , 탄성 멜트블로운 웹의 분담 중량을 제거하도록 상기 테스트를 표준화시킬 경우 복합 재료에 있어서의 테스트 결과는 네킹성 스펀본디드 재료에 비교(즉, 스펀본디드 표준화 복합체 7 : 대조용 7A와 7B)는 네킹성 스펀본디드 재료에 비교할만 하였다. 상기 결과를 고려하여 복합 재료가 탄성 재료의 연신률보다 훨씬 작은 최대 연신률을 가질 경우 복합 재료의 성질의 그레이브 인장테스트 측정에 탄성 츨을 소량 분담시켰다.
[관련 출원]
본 출원은 통상적으로 양도된 동일자 특허 출원 군 중의 하나이다. 상기 군에는 출원인이 마이클 티. 모르만(Michael T. Morman)이고, 발명의 명칭이 Elastic Nonwovens Material 및 Process to Make It인 특허 출원 제 호 및 출원인이 마이클 티. 모르만이고, 발명의 명칭이 Elastomeric Nonewoven Laminate인 출원 제 호가 포함된다. 상기 출원들의 주요한 문제를 본 명세서는 참고적으로 기재하였다.
본 발명의 바람직한 명세서의 상세한 설명은 본 발명을 설명하기 위한 것이지 제한을 목적으로 하지 않았다. 당 기술분야의 숙련된 사람들은 본 발명의 실제 의도와 범위에서 출발하지 않고, 다수의 변형이 가능할 수 있음을 이해하여야 한다.
[발명의 분야]
본 발명은 탄성 재료 및 그 제조방법에 관한 것이다. 일반적으로 말해서, 본 발명은 적어도 1종의 탄성 시트를 함유하는 복합 탄성 재료에 관한 것이다.
[발명의 배경]
플라스틱 부직 웹, 예를 들어, 멜트블로운 공법 및 스펀본디드 공법 등의 부직포 압출법으로 성형한 플라스틱 부직 웹으로 만든 제품이나 또는 제픔의 구성요소들은 이 제품이 다만 1회 사용되거나 또는 수회 사용된 후에 버려진다는 관점에서 볼 때 상당히 비경제적이다. 이러한 제품의 대표적인 예로서는 의류 재료, 기저귀, 티슈, 와이프, 가먼트, 매트리스 패드 및 여성의 위생용품을 들 수 있다.
이 분야에서의 약간의 문제점은 여전히 촉감이 좋고 탄력성 및 유연성이 있는 탄성 재료를 제공하는 것이다. 그 중 하나의 문제점은 플라스틱 또는 고무 촉감을 느낄 수 없는 탄성 재료의 제공이다. 탄성 재료의 특성은 외표면 상에 1종 이상의 비탄성 재료로 탄성 재료의 라미네이트를 형성시켜 좀 더 양호한 감촉 특성을 제고함으로써 개선시킬 수 있다.
폴리프로필렌과 같은 비탄성 중합체로부터 형성된 부직 웹은 일반적으로 비탄성으로 간주된다. 이러한 탄성의 부족은 탄성이 필요치 않거나 탄성이 바람직하지 못한 분야에만 상기와 같은 부직 웹 재료를 적용하도록 제한시킨다. 탄성 및 비탄성 재료의 복합 재료는 복합 재료 전체를 신장 또는 연신시켜 가먼트 재료, 패드, 기저귀 및 여성용 위생용품에 사용될 수 있도록 하는 방법으로 비탄성 재료를 탄성 재료에 결합시킴으로써 제조하여 왔다.
상기와 같은 1종의 복합 재료에 있어서, 탄성 재료가 신장되어 있는 동안에 비탄성 재료를 탄성 재료에 접합시켜서 탄성 재료가 이완될 때 탄성 재료가 접착된 위치 사이에서 비탄성 재료가 모아지도록 한다. 생성되는 복합 탄성 재료는 접착 위치 사이에서 모아진 비탄성 재료가 탄성 재료를 연신되게 하는 정도로 신장될 수 있다. 이러한 형태의 복합 재료의 예는 1988년 1월에 허여된 반더 웰렌(Vander Wielen) 등의 미합중국 특허 제4,720,415호에 기재되어 있다.
[용어의 정의]
본 명세서에 사용된 탄성은 편산력(biasing force)을 가함에 따라 이완되고 비편산된 길이의 적어도 약 160%인 신장되고 편산된 길이까지 신장, 즉 연신될 수 있으며, 신장, 즉 연신력을 이완시킴에 따라 연신 길이의 적어도 55%를 회복할 수 있는 모든 재료를 의미한다. 적어도 1.60인치(4.06cm)까지 연신될 수 있으며, 1.60인치까지 연신시킨 다음 이완시킴에 따라 1.27인치(3.23cm) 이하의 길이까지 회복될 수 있는 재료의 1인치 샘플을 이론적인 예로 들 수 있다. 많은 탄성 재료는 이완 길이의 60% 이상, 예를 들면 00%이상 신장될 수 있으며, 이들 중 많은 것이 신장력을 이완시킴에 따라 사실상 원래의 이완 길이, 예를 들면 원래의 이완 길이의 105% 이내까지 회복될수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 비탄성은 상기 용어의 정의 탄성에 포함되지 않는 모든 재료를 의미한다.
본 명세서에서 회복은 재료에 편산력을 가해 이를 신장시킨 후, 편산력을 멈추었을때, 신장된 재료가 수축되는 의미로 사용한다. 예를 들어, 비편산되고 이완된 1인치의 길이를 갖는 재료가 1.5인치의 길이로 신장되어 50% 연신되는 경우, 그 재료는 50%(0.5인치)가 연신되었고, 그의 이완된 길이의 150%로 신장된 것이다. 이와 같이 편산력 및 신장력을 가해서 신장시킨 대표적인 재료에 그 힘을 가하지 않음으로써 재료가 수축되는 경우, 재료는 편산력 및 신장력을 이완시킨 후에 1.1인치의 길이로 회복되는데, 이는 재료가 그의 0.5인치 연신길이의 80%(0.4인치)를 회복하였음을 의미한다.
회복률은 다음 식
으로 구할 수 있다.
본 명세서에 사용된 바와 같이, 부직 웹은 섬유 또는 드레드(thread)의 하나하나가 적층되어 형성되지만 그 적층 방법이 결코 동일함을 확인할 수 있는 반복적인 배열을 갖지 않는 웹을 의미한다. 과거에 부직 웹은 멜트블로잉법, 스펀본딩법 및 본디드 카디드 웹 공법과 같은 다양한 공법으로 형성시켜 왔다.
본 명세서에서 마이크로 섬유는 섬유의 평균 직경이 약 100미크론 이하인 섬유, 예를 들어 약 0.5 내지 약 50미크론의 직경을 갖는 소직경의 섬유를 의미하여, 또한 마이크로 섬유는 더욱 특별하게는 약 4 내지 약 40미크론의 평균 직경을 가질 수 있다.
본 명세서에서, 멜트블로운 섬유는 용융된 열가소성 재료를 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 아테뉴에이션시켜서 이들의 직경을 감소(마이크로 섬유의 직경으로 감소될 수 있음)시키는 가늘고, 보통 원형인 다수의 다이 모세관들을 통해 용융사 또는 필라멘트로서 고속 가스(예, 공기) 스트림으로 압출시켜 형성시킨 섬유를 의미하며, 이와 같이 해서 형성된 멜트블로운 섬유는 그 직경이 마이크로 섬유경일 수 있다. 그 다음, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되어 포집면(捕集面)상에 부착됨으로써 불규칙하게 뿌려진 멜트블로운 섬유들의 웹을 형성한다. 이와같은 제조 방법은 부틴(Butin)의 미합중국 특허 제3,849,241호에 예시되어 있으며, 본 명세서에서는 참고로 기재한다.
본 발명에 사용된 바와 같이, 스펀본디드 섬유는 용융된 열가소성 재료를 압출 필라멘트의 직경을 갖는 방사구 중의 가늘고 보통 원형인 다수의 모세관을 통해 필라멘트로서 압출시키고, 이어서 배출성 드로잉(drawing) 또는 다른 공지된 스펀본딩(spunbonding) 메카니즘에 의해 재빨리 수축시킴으로써 형성된 소직경의 섬유를 의미한다. 스펀본디드 부직 웹의 제조방법은 아펠(Appel) 등의 미합중국 특허 제4,340,563호 및 도쉐너(Dorschner)등의 동 제3,692,618호에 예시되어 있다. 상기 두 특허 모두는 본 명세서에 참고로 기재하였다.
본 발명에 사용된 바와 같이, 섬유간 접착은 열 접착을 사용함이 없이 개별적인 섬유사이의 엉김에 의해 응집성 웹 구조를 형성시킴으로써 야기된 결합을 의미한다. 이러한 섬유 엉김은 멜트블로잉 공정에서 원래 생기지만 수압 엉김 또는 니들 펀칭(needlepunching)과 같은 공정에 의해 발생하거나 또는 그 정도가 증가될 수 있다. 다른 방법으로 및(또는) 부가적으로는, 접착제는 목적하는 접착을 증가 시키고, 섬유상 웹의 구조적 응집성을 유지시키기 위해 사용할 수 있다. 예를 들면, 분말 접착제 및 화학 용매 접착제를 사용할 수 있다.
본 명세서에서, 시트는 필름 또는 부직 웹일 수 있는 층을 의미한다.
본 명세서에서,네킹된 재료는 예컨대 드로잉이나 게더링법과 같은 방법에 의해 적어도 하나의 치수가 잘록하게 된 재료를 의미하는 것으로 사용된다.
본 명세서에서, 네킹성 재료는 네킹될 수 있는 재료를 의미하는 것으로 사용된다.
본 명세서에서, 넥다운 퍼센트는 네킹성 재료의 네킹되기 전 치수와 네킹된 치수의 차이를 측정한 후, 이 차이를 네킹성 재료의 네킹되기 전 치수로 나눔으로써 구해진 비율을 의미한다.
본 명세서에서, 네킹 접착된 복합 탄성 재료는 적어도 2부분에서 네킹된 재료에 접착된 탄성 시트를 가지는 재료를 의미한다. 탄성 시트는 간헐적인 지점 또는 면에서 네킹된 재료에 접합되거나 또는 네킹된 재료에 완만하게 접착될 수 있다. 접합은 탄성 시트와 네킹된 재료가 병렬 배열이 되는 동안에 형성된다. 네킹 접착된 복합 탄성 재료는 일반적으로 네킹된 재료의 넥다운 방향에 평행한 방향에서 탄성이며, 네킹된 재료의 파괴점까지 상기와 같은 방향으로 신장시킬 수 있다. 네킹 접착된 복합 탄성 재료는 2개 층 이상을 함유할 수 있다. 예를 들면, 탄성 시트는 양면에 접합된 네킹된 재료를 가짐으로 해서 네킹 접착된 3개층의 복합 탄성 재료가 네킹된 재료/탄성 시트/네킹된 재료의 구조를 갖도록 형성될 수 있다. 추가의 탄성 시트 및 (또는) 네킹된 재료 층을 첨가시킬수 있다. 탄성 시트와 네킹된 재료의 다른 조합을 사용할 수 있다.
본 명세서에서, 회문성(palindromic) 라미네이트는 다층 라미네이트, 예를 들면 사실상 대칭성인 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 의미한다. 대표적인 회문성 라미네이트는 A/B/A, A/B/B/A, A/A/B/B/A/A 등과 같은 층 배열을 가질 수 있다. 대표적인 비회문성 라미네이트는 A/B/C/A/B/C/A, A/C/B/D 등과 같은 층 구조를 가질 수 있다.
본 명세서에서 종합체는 일반적으로 단독중합체, 공중합체(예, 블록, 그라프트 불규칙 및 교대 공중합체), 터폴리머(terpolymer) 및 이들의 혼합물 및 변형물을 포함하지만, 이것들에만 한정되는 것은 아니다. 더우기, 특별하게 제한하지 않는다면 중합체는 상기 재료의 모든 가능한 입체 배열을 포함한다. 이러한 배열은 아이소탁틱, 신디오탁틱 및 랜덤 대칭을 포함하지만 이것에만 제한되지 않는다.
본 명세서에서, 주로 구성되는은 주어진 조성물 또는 생성물의 목적하는 특성에 중요하게 영향을 미치지 않는 부가적인 재료의 존재를 배제하지 않는다는 것을 의미한다. 이러한 종류의 대표적인 재료의 예로서는 안료, 항산화제, 안정제, 계면활성제, 왁스, 유동촉진체, 고체 용매, 미립자 및 조성물의 가공성을 향상시키기 위해 첨가된 재료가 있으며, 상기에만 제한되지 않는다.
[도면의 간단한 설명]
제1도는 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 제조하는 대표적인 공정의 개략도.
제2도는 장력을 가하고 네킹시키기 전의 대표적인 네킹성 재료의 평면도.
제2A도는 대표적인 네킹된 재료의 평면도.
제2B도는 부분적으로 신장시키는 동안 네킹 접착된 대표적인 복합 탄성 재료의 평면도.
제3도는 장력 권취법을 사용하여 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 제조하는 대표적인 공정의 개략도.
제4도는 2개의 네킹된 재료층 사이에 탄성 웹을 멜트블로임시킴으로써 네킹 접착된 복합 탄성 재료를 제조하는 대표적인 공정의 개략도.
제5도는 네킹 접착된 복합 탄성 재료의 성분을 접합시키는데 사용된 대표적인 결합 패턴을 나타낸 것.

Claims (41)

  1. 하나 이상의 네킹성 재료에 장력을 가하여 상기 물질을 네킹성으로 만들고, 상기 장력을 받고 네킹된 재료를 2부분 이상에서 탄성 시트에 접합시키는 것으로 이루어지는 복합 탄성 재료의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서, 탄성 시트가 멜트블로운 섬유 섬유의 탄성 웹인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 탄성 시트가 탄성 폴리에스테르, 탄성 폴리우레탄, 탄성 폴리아미드 및 탄성 A-B-A' 블록 공중합체(여기서, A 및 A'은 서로 같거나 다른 열가소성 중합체이고, B는 엘라스토머성 중합체 블록임)로 구성되는 군으로부터 선택된 엘라스토머성 중합체로 이루어지는 방법.
  4. 제2항에 있어서, 멜트블로운 섬유가 멜트블로운 섬유 마이크로 섬유인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 탄성 시트가 감압 엘라스토머 접착시트인 방법.
  6. 제5항에 있어서, 감압 엘라스토머 접착 시트가 엘라스토머성 중합체 및 점착 수지의 혼합물로부터 형성되는 방법.
  7. 제6항에 있어서, 혼합물이 폴리올레핀을 추가로 함유하는 방법.
  8. 제5항에 있어서, 감압 엘라스토머 접착 시트가 멜트블로운 섬유의 감압 엘라스토머 접착 웹인 방법.
  9. 제8항에 있어서, 멜트블로운 섬유가 멜트블로운 마이크로 섬유인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 네킹성 재료가 편직물 및 느슨하게 짜여진 직물로 구성되는 군으로부터 선택된 재료인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 네킹성 재료가 섬유의 본디드 카디드 웹(bonded carded wed), 스펀본디드 섬유의 웹, 멜트블로운 섬유의 웹 및 상기 웹을 하나 이상 함유하는 다층 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 웹인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 섬유가 폴리올레핀, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 구성되는 군으로부터 선택된 중합체로 이루어지는 방법.
  13. 제12항에 있어서, 폴리올레핀이 1종 이상의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체 및 부텐공중합체로 구성되는 군으로부터 선택되는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 네킹성 재료가 목재 펄프, 인조 섬유, 미립자 및 초흡수재로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 다른 재료 및 섬유의 혼합물로 이루어지는 복합 재료인 방법.
  15. 제11항에 있어서, 멜트블로운 웹이 멜트블로운 마이크로 섬유인 방법.
  16. 제1항에 있어서, 탄성 시트가 상기 네킹된 비탄성 재료상에 직접 형성되는 방법.
  17. 제5항에 있어서, 장력을 가하여 상기 네킹성 재료를 네킹화시키고, 상기의 장력을 받고 네킹된 재료와 상기의 감압 엘라스토머 접착 시트를 권취 로울에 권취시켜 상기 네킹된 재료로부터의 압력이 시트를 활성화시키고 네킹된 재료를 감압 엘라스토머 접착 시트에 결합되도록 함으로써 감압 엘라스토머 접착 시트와 네킹성 재료를 접합시키는 방법.
  18. 1종 이상의 탄성 시트, 2부분 이상에서 상기 탄성 시트에 접합된 1종 이상의 네킹된 재료로 이루어지는 복합 탄성 재료.
  19. 제18항에 있어서, 탄성 시트가 멜트블로운 섬유의 탄성 웹인 재료.
  20. 제18항에 있어서, 탄성 시트가 탄성 폴리에스테르, 탄성 폴리우레탄, 탄성 폴리아미드 및 탄성 A-B-A'블록 공중합체(여기서, A 및 A'은 서로 같거나 다른 열가소성 중합체이며, B는 엘라스토머성 중합체 블록임)로 구성되는 군으로부터 선택된 엘라스토머성 중합체로 이루어지는 재료.
  21. 제19항에 있어서, 멜트블로운 섬유가 멜트블로운 마이크로 섬유인 재료.
  22. 제18항에 있어서, 탄성 시트가 감압 엘라스토머 접착 시트인 재료.
  23. 제22항에 있어서, 감압 엘라스토머 접착 시트가 엘라스토머성 중합체 및 접착 수지의 혼합물로부터 형성된 재료.
  24. 제23항에 있어서, 혼합물이 폴리올레핀을 추가로 함유하는 재료.
  25. 제24항에 있어서, 감압 엘라스토머 접착 시트가 멜트블로운 섬유의 감압 엘라스토머 접착 웹인 재료.
  26. 제25항에 있어서, 멜트블로운 섬유가 멜트블로운 마이크로 섬유인 재료.
  27. 제18항에 있어서, 네킹된 재료가 편직물 및 느슨하게 짠 직물로 구성되는 군으로부터 선택되는 재료.
  28. 제18항에 있어서, 네킹된 재료가 섬유의 본디드 카디드 웹, 스펀본디드 섬유의 웹, 멜트블로운 섬유의 웹 및 1종 이상의 상기 웹을 함유하는 다층재료로 구성되는 군으로부터 선택된 웹인 재료.
  29. 제28항에 있어서, 섬유가 폴리올레핀, 폴리에스테르 및 폴리아미드로 구성되는 군으로부터 선택된 중합체로 이루어지는 재료.
  30. 제29항에 있어서 폴리올레핀이 1종 이상의 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 에틸렌 공중합체, 프로필렌 공중합체 및 부텐 공중합체로 구성되는 군으로부터 선택된 재료.
  31. 제18항에 있어서, 네킹된 재료가 목재 펄프, 인조 섬유, 미립자 및 초흡수재로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 다른 재료와 섬유의 혼합물로 이루어지는 복합 재료.
  32. 제28항에 있어서, 멜트블로운 섬유가 멜트블로운 마이크로 섬유인 재료.
  33. 1종 이상의 멜트블로운 섬유의 탄성 웹, 2부분 이상에서 상기 탄성 웹에 접합된 1종 이상의 폴리프로필렌 섬유의 네킹된 웹으로 이루어지는 복합 탄성 재료.
  34. 제33항에 있어서, 멜트블로운 섬유가 멜트블로운 마이크로 섬유인 재료.
  35. 제33항에 있어서, 멜트블로운 섬유의 탄성 웹이 멜트블로운 섬유의 감압 엘라스토머 접착 웹인 재료.
  36. 제34항에 있어서, 멜트블로운 섬유가 멜트블로운 마이크로 섬유인 재료.
  37. 제35항에 있어서, 멜트블로운 섬유의 감압 엘라스토머 접착 웹이 엘라스토머성 중합체 및 점착 수지의 혼합물로부터 형성된 재료.
  38. 제37항에 있어서, 혼합물이 폴리올레핀을 추가로 함유하는 재료.
  39. 제33항에 있어서, 폴리프로필렌 섬유의 네킹된 웹이 폴리프로필렌 섬유의 본디드 카디드 웹, 스펀본디드 폴리프로필렌 섬유의 웹, 멜트블로운 폴리프로필렌 섬유의 웹 및 1종 이상의 상기 웹을 함유하는 다층 재료로 구성되는 군으로부터 선택된 재료.
  40. 제39항에 있어서, 멜트블로운 섬유가 멜트블로운 마이크로 섬유인 재료.
  41. 제33항에 있어서, 폴리프로필렌 섬유의 네킹된 웹이 목재 펄프, 인조 섬유, 미립자 및 초흡수재로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 다른 재료 및 섬유의 혼합물로 이루어지는 복합 웹인 재료.
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