KR100753313B1 - 소량의 횡방향 신장에 의해 유발된 높은 통기성을 갖는 필름 - Google Patents

소량의 횡방향 신장에 의해 유발된 높은 통기성을 갖는 필름 Download PDF

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파트리샤 히시아오인 황
오드리 도모꼬 오노
하워드 마틴 웰치
찰스 존 모렐
화리스 오한
프라새드 쉬리크리스나 포트니스
마이클 알렌 달레이
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Abstract

다양한 개인 위생용 가먼트 및 보호 가먼트에 사용하기 위한, 통기성이며 실질적으로 액체 불투과성인 필름 및 라미네이트가 제공된다. 필름, 및 상기 필름을 포함하는 라미네이트는 원래의 비신장 폭의 적어도 25 % 이상인 신장 폭으로 횡방향 연신가능하다. 비신장 폭에 있어서 필름 및 라미네이트의 제1 수증기 투과율은 약 500 g/m2-24 시간 이상이다. 비신장 폭보다 25 %이상인 신장 폭에 있어서 필름 및 라미네이트의 제2 수증기 투과율은 제1 수증기 투과율의 225 % 이상이며 약 4000 g/m2-24 시간 이상이다.
통기성, 액체 불투과성, 필름, 라미네이트, 수축력, 연신성, 수증기 투과율

Description

소량의 횡방향 신장에 의해 유발된 높은 통기성을 갖는 필름 {Film Having High Breathability Induced by Low Cross-Directional Stretch}
본 발명은 통기성 필름 및 이를 함유하는 라미네이트에 관한 것이다. 수증기 통기성의 대부분은 필름이 횡방향으로 소량 신장됨으로써 유발된다.
수증기에는 통기성이지만 액상 수분에는 실질적으로 불투과성인 라미네이트는 당 업계에 공지되어 있고, 통상적으로 기저귀 배킹, 다른 개인 위생용 흡수 가먼트, 의료용 및 산업용 보호 가먼트 등에 사용된다. 이러한 라미네이트는 통기성이며 신장시켜 박형화한 충전제-함유 필름 및 스펀본드 웹으로 구성될 수 있다. 1종 이상의 폴리올레핀과 무기 입상 충전제를 블렌딩하여 이 혼합물로부터 필름을 형성하고, 필름을 신장시켜 충전제 입자 주위에 간극 (void)을 형성함으로써 통기성 필름을 제조할 수 있다. 얻어진 필름은 충전제 입자 주위에 얇은 중합체 막을 가질 수 있고, 이것은 수증기의 분자 확산을 허용하지만 전체 필름은 액상 수분의 통과를 차단할 수 있거나, 또는 필름을 관통하는 미공을 가질 수 있다. 통기성 필름은 열 또는 접착제 결합에 의해 부직 웹, 예를 들어 스펀본드 웹에 라미네이팅될 수 있다. 스펀본드 웹은 통기성 라미네이트에 내마모성, 강도 및 일체성을 부가하고 부드러운 직물같은 감촉을 제공한다.
개인 위생용 흡수 가먼트 산업 및 보호용 가먼트 산업에 영향을 미치고 있는 한가지 추세는 물, 혈액 및 다른 액체 물질에 대한 배리어 특성을 유지하거나 증가시키면서 수증기에 대해서는 더 높은 통기성을 갖는 제품에 대한 요구 및 요청이다. 이러한 추세는 배리어 성능의 손실 없이 착용자 안락감의 증가에 대한 요구를 반영한다. 이들 산업에 영향을 미치는 또다른 추세는 착용자 신체의 윤곽에 정합되는 더욱 양호한 맞음새 (fit)를 갖는 제품에 대한 요구 및 요청이다.
또다른 추세는 제조 비용이 더욱 저렴하며, 바람직한 제품 특성이 손실되지 않고도 더 적은 재료를 사용하는 제품에 대한 요구 및 요청을 포함한다. 또다른 추세는 라미네이트의 소정의 영역에서 수증기에 대해 더 높은 통기성을 갖는 라미네이트에 대한 요구 및 요청을 포함한다. 기저귀 및 다른 팬츠형 흡수 용품에서 액체가 가랑이부에 축척될 수 있다. 이러한 축척이 발생할 경우, 착용자 신체로부터의 열로 인해 가먼트와 착용자간의 공간이 수증기로 포화되어 기저귀 발진 및 다른 피부 자극의 발생이 촉진될 수 있다. 수증기를 효과적으로 배출시키는 최상의 방법은 가랑이에서 액체의 고임에 의해 영향을 받지 않는 가먼트의 다른 영역을 통하는 것이다.
<발명의 요약>
본 발명은 통기성 필름, 및 상기 필름 및 하나 이상의 부직 웹을 포함하는 통기성 라미네이트에 관한 것이다. 필름은 아직 횡방향으로 연신되지 않은 제1 상태 및 횡방향으로 25 % 연신된 제2 상태를 갖는다. 필름은 제1 상태에서 500 g/m2- 24 시간 이상의 제1 수증기 투과율 (WVTR) 및 제2 상태에서의 제2 WVTR (하기 기재된 WVTR 시험 공정으로부터 측정됨)을 갖는다. 제2 상태에서의 제2 WVTR은 제1 WVTR의 약 225 % 이상이며, 약 4000 g/m2-24 시간 이상이다. 제1 상태와 제2 상태간에 WVTR이 크게 증가하는 것은 오로지 필름을 횡방향으로 약 25 % 신장시키는 것에 의해 발생한다.
본 발명은 또한 유사한 특성을 나타내는 통기성 라미네이트에 관한 것이다. 부직 웹은 필름의 통기성을 실질적으로 감소시키지 않도록 선택되고 통기성 필름에 결합된다. 본질적으로, 라미네이트의 통기성은 필름의 통기성에 의해 결정되며, 다만 라미네이트의 WVTR 값은 사용하는 결합 기술에 따라 다소 낮아질 것이다. 라미네이트는 아직 횡방향으로 연신되지 않은 제1 상태, 및 라미네이트 (필름을 포함)가 필름의 횡방향으로 약 25 % 연신된 제2 상태를 갖는다. 라미네이트는 제1 상태에서 약 500 g/m2-24 시간 이상의 제1 WVTR을 가지며, 이는 하기 기재된 WVTR 시험 공정으로부터 측정된다. 라미네이트는 제1 WVTR의 225 % 이상인 제2 상태에서의 제2 WVTR를 가지며, 이는 약 4000 g/m2-24 시간 이상이다.
통기성 라미네이트는 다양한 개인 위생용 흡수 용품 및 보호 가먼트에서 사용될 수 있다. 한 실시태양에서, 라미네이트는 1회용 기저귀 또는 다른 팬츠형 흡수용 가먼트에서 배면시트로 사용된다. 기저귀 또는 다른 팬츠형 가먼트는 우선 소형이며 재료 절감을 나타낸다. 착용자가 가먼트를 착용하기 위해서는, 가먼트 (라미네이트를 포함함)의 전면부 및 후면부를 필름의 횡방향으로 라미네이트 원래 폭의 약 25 % 가량을 신장시킨다. 이러한 신장으로 인해 착용하고 있는 동안 그리 신장되지 않는 가랑이부보다 전면부 및 후면부가 실질적으로 더 높은 WVTR을 갖게 된다.
상기를 염두에 두고, 본 발명의 특징 및 이점은 필름이 횡방향으로 소량 신장되는 것만으로도 높은 수증기 통기성이 유발될 수 있는 통기성 필름 및 상응하는 필름/부직 웹 라미네이트를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 특징 및 이점은 가먼트를 착용하고 있는 동안 소량 신장시킴으로써 높은 통기성을 갖는 소정의 영역이 유발될 수 있는 팬츠형 흡수용 가먼트와 같은 가먼트를 제공하는 것이다.
본 발명의 상기 및 다른 특징 및 이점은 현재 바람직한 실시태양에 대한 하기 자세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.
<정의>
본 명세서에 사용된 "연신성 (extendible)"이란 용어는 신장력의 인가시 특정 방향 (예, 횡방향)으로 신장 치수가 원래 비신장 치수 (예, 폭)보다 25 % 이상 크도록 연신될 수 있는 재료를 의미한다. 1 분간의 유지 기간 후 신장력을 제거할 때 재료는 바람직하게는 수축되지 않거나, 또는 신장 치수와 원래 치수간의 차가 30 %를 넘지 않는 정도로 수축된다. 따라서, 횡방향으로 연신가능한 1 m의 폭을 갖는 재료는 1.25 m이상의 폭으로 신장될 수 있다. 연신된 폭을 1분 동안 유지한 후 신장력을 제거할 때 1.25 m의 폭으로 신장된 재료는 바람직하게는 수축되지 않거나, 또는 1.175 m 이상의 폭으로 수축될 것이다. 연신성 재료는 탄성 재료와는 상이한데, 탄성 재료는 신장력이 제거될 때 대부분의 경우 원래 치수로 수축하려는 경향이 있다. 신장력은 재료가 파쇄되지 않고 선택된 방향으로 (예, 횡방향) 원래 치수의 125 % 내지 최대 신장 치수로 연신되는데 충분한 임의의 힘일 수 있다.
"퍼센트 수축률"은 7.62 cm (3 인치) 폭의 샘플에 대해 10 g 미만으로 수축력이 감소되도록 연신된 재료를 이완시킬 때 결정된다. "퍼센트 영구 변형률"은 100에서 "퍼센트 수축률"을 뺀 값이다.
"비탄성"이라는 용어는 25 % 이상 신장되지 않는 물질 및 25 % 이상 신장되지만 30 % 이상 수축되지 않는 물질 둘 다를 의미한다. 비탄성 물질은 상기 정의된 연신성 물질 뿐만 아니라 연신되지 않는 물질 (예, 신장력이 인가될 때 파열되는 물질)도 포함한다.
부직 웹에 사용되는 "종방향"이란 용어는 컨베이어가 방사구 또는 유사한 필라멘트의 압출 또는 포밍 장치 아래로 통과해가는 이동 방향을 의미하고, 이는 필라멘트가 동일한 방향으로 주된 배향을 갖도록 한다. 필라멘트는 물결형일 수 있거나 부직 웹의 국소화된 구획에서 랜덤하게 배향될 수도 있지만, 이들은 보통 압출 또는 포밍 장치로부터 멀리 운송하는 컨베이어의 이동 방향에 평행한 배향의 전체 종방향을 가진다.
필름에 사용되는 "종방향"이란 용어는 필름이 압출 또는 포밍 장치를 떠나는 이동 방향에 평행인 필름에서의 방향을 의미한다. 예를 들어 필름이 닙 롤러 (nip roller) 또는 칠 롤러 (chill roller) 사이를 통과할 때, 종방향은 필름과 접촉한 롤러의 표면 이동 방향에 평행한 필름에서의 방향이다.
하나 이상의 필름 및 하나 이상의 부직 웹을 포함하는 라미네이트에 사용되는 "종방향"이란 용어는 라미네이트의 부직 웹 성분의 종방향을 의미한다.
부직 웹, 필름 또는 라미네이트에서 "횡방향"이란 용어는 종방향에 수직인 방향을 의미한다. 횡방향으로 측정된 치수는 "폭" 치수를 의미하고, 종방향으로 측정된 치수는 "길이" 치수를 의미한다.
"통기성 필름", "통기성 라미네이트" 또는 "통기성 외부 커버 재료"란 용어는 본원에 개시된 수증기 투과율 ("WVTR") 시험 공정을 사용하여 약 500 g/㎡-24시간 이상의 WVTR을 갖는 필름, 라미네이트 또는 외부 커버 재료를 의미한다. "고통기성"이란 용어는 단순히 제2 물질이 제1 물질보다 더 높은 WVTR을 갖는다는 것을 의미한다. 통기성 재료는 통상적으로 증기의 분자 확산, 또는 미공을 통한 증기 통과에 의존하고, 실질적으로 액체 불투과성이다.
"액상 수분 투과성 물질"이란 용어는 다공성이며 기공을 통한 수분 및 다른 액체의 흐름으로 인해 액상 수분 투과성 부직포와 같은 하나 이상의 층에 존재하는 물질을 의미한다. 부직 웹에서 섬유들 또는 필라멘트들간의 공간은 물질을 통해 액상 수분이 누출되고 흐르는데 충분할 정도로 크며 많이 있다.
"부직 포 또는 웹"이란 용어는 편포에서의 규칙적 또는 일정한 방식과는 다르게 사이에 끼워진 개개의 섬유 또는 실의 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직 포 또는 웹은 예를 들어 멜트블로잉 공정, 스펀본딩 공정, 에어 레잉 공정, 코포밍 (coforming) 공정, 및 본디드 카디드 웹 공정과 같은 여러 공정으로부터 제조될 수 있다. 부직물의 기초 중량은 보통 제곱야드당 물질의 온스 (osy), 또는 제곱미터 당 그램 (gsm)으로 표현되고, 유용한 섬유 직경은 보통 미크론으로 표현된다 (osy을 gsm으로 변환하기 위해서는 osy에 33.91을 곱함).
"마이크로섬유"란 용어는 통상적으로 약 0.005 내지 10의 평균 섬유 데니어를 갖는 작은 직경의 섬유를 의미한다. 섬유 데니어는 섬유 9000 미터당 1 그램으로 정의된다. 원형 단면을 갖는 섬유에서, 데니어는 섬유 직경 (미크론)을 제곱하여 밀도 (g/cc)를 곱하고 0.00707을 곱하여 계산할 수 있다. 동일한 중합체로 제조된 섬유는, 낮은 데니어일수록 미세한 섬유를 나타내고, 데니아가 클수록 두껍거나 무거운 섬유를 나타낸다. 예를 들어, 15 미크론의 폴리프로필렌 섬유의 직경을 제곱하여 0.89 g/cc를 곱하고 0.00707를 곱함으로써 데니어로 변환시킬 수 있다. 따라서, 15 미크론 폴리프로필렌 섬유는 약 1.42 데니어 (152 x 0.89 x 0.00707 = 1.415)를 갖는다. 미합중국 외의 국가에서는 측정 단위는 더욱 일반적으로 섬유 킬로미터당 그램으로 정의되는 "텍스(tex)"이다. 텍스는 데니어/9로 계산될 수 있다.
"스펀본드 섬유"라는 용어는 방사구가 압출되는 필라멘트의 직경에 이어서 급속히 감소하는 직경을 갖는, 다수의 미세한 모세관 (원형 또는 다른 형태)으로부터 용융된 열가소성 물질을 필라멘트로서 압출하여 형성되는 작은 직경의 섬유를 의미한다 (예를 들어, 이 거명에 의해 본원에 전문이 포함되는 아펠 (Appel) 등에게 허여된 미국 특허 제4,340,563호, 도르슈너 (Dorschner) 등에게 허여된 미국 특허 제3,692,618호, 마쯔끼 (Matsuki) 등에게 허여된 미국 특허 제3,802,817호, 키 니 (Kinney) 등에게 허여된 미국 특허 제3,338,992호 및 동 제3,341,394호, 하트만 (Hartman) 등에게 허여된 미국 특허 제3,502,763호, 피터슨 (Petersen)에게 허여된 미국 특허 제3,502,538호 및 도보 (Dobo) 등에게 허여된 미국 특허 제3,542,615호). 스펀본드 섬유는 켄칭되고 일반적으로 집적 표면상에 침착될 때 비점착성이다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속상이고 종종 약 0.3 이상, 더욱 특히 약 0.6 내지 10의 평균 데니어를 갖는다.
"멜트블로운 섬유"란 용어는 일반적으로 용융 열가소성 재료를 용융사 또는 용융 필라멘트로서 다수의 미세한 일반적으로 원형의 다이 모세관을 통하여 압출하여 고속의 일반적으로 고온인 가스 (즉, 공기) 스트림으로 전환시킴으로써 용융 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘게 하여 그의 직경을 감소시켜 형성한 섬유를 의미한다. 그 후, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 집적 표면상에 침착되어 랜덤하게 분포하는 멜트블로운 섬유로 된 웹을 형성한다. 이러한 공정은 예를 들어, 버틴 (Butin) 등에게 허여된 미국 특허 제3,849,241호에 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속상이거나 비연속상일 수 있는 마이크로섬유이고, 일반적으로 1.0 미크론보다 작고, 일반적으로 집적 표면상에 침착될 때 점착성이다.
"필름"이란 용어는 캐스트 필름 또는 블로운 필름 압출 공정과 같은 필름 압출 공정을 사용하여 제조된 열가소성 필름을 의미한다. 이 용어는 중합체를 충전제와 혼합하고 혼합물로부터 필름을 형성하고 필름을 신장시킴으로서 미공질로 제조된 필름을 포함한다.
"미공질"이란 용어는 얇은 중합체 막에 의해 분리된 간극을 갖는 필름 및 이 러한 필름을 통과하는 미공을 갖는 필름을 의미한다. 간극 또는 미공은 중합체와 충전제의 혼합물이 필름으로 압출되고 필름이 바람직하게는 종방향으로 일축 신장될 때 형성될 수 있다. 미공질 필름은 수증기의 막 또는 미공을 통한 분자 확산으로 인해 수증기 투과율을 갖는 경향이 있지만, 실질적으로는 수성 액체의 통과를 차단한다.
"중합체"란 용어는 단독중합체, 공중합체, 예를 들어 블록, 그라프트, 랜덤 및 교호 공중합체, 삼원공중합체 등, 및 이들의 블렌드 및 변형체를 포함하나, 이에 제한되는 것은 이나다. 또한, 특별한 제한이 없는 경우에 "중합체"라는 용어는 재료의 모든 가능한 기하학적 배열을 포함한다. 이들 배열은 이소택틱, 신디오택틱 및 랜덤 대칭을 포함하나, 이에 제한되는 것은 아니다.
"가먼트"란 용어는 팬츠형 흡수용 가먼트 및 의료용 및 산업용 보호 가먼트를 포함한다. "팬츠형 흡수용 가먼트"란 용어는 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 수영복, 흡수용 속팬츠, 아기용 와이프, 성인용 요실금 제품 및 여성용 생리 제품 등을 포함한다.
"의료용 흡수 가먼트"란 용어는 수술용 가먼트, 가운, 앞치마, 얼굴용 마스크 및 드레이프 등을 포함한다. "산업용 흡수 가먼트"란 용어는 보호용 제복 및 작업복을 포함한다.
"넥 (neck)" 또는 "넥 신장 (neck stretch)"란 용어는 서로 교환적으로, 포, 부직 웹 또는 라미네이트를 연신시킴으로써 그의 폭 또는 가로 치수가 감소되거나, 포의 길이가 증가되는 조건하에서 연신되도록 인장되는 것을 의미한다. 제어된 인 장은 낮은 온도, 실온 또는 높은 온도에서 발생할 수 있고, 포, 부직 웹 또는 라미네이트를 파열시키는데 필요한 신장까지 (대부분의 경우 약 1.2 내지 1.6 배) 인장되는 전체 치수의 증가에 제한된다. 이완될 때, 포, 부직 웹 또는 라미네이트는 그의 원래 치수로 완전히 돌아오지 않는다. 네킹 공정은 통상적으로 공급 롤에서 시트를 풀어서 소정의 선형 속도로 구동되는 브레이크 닙 롤 어셈블리를 통해 통과시키는 것을 포함한다. 브레이크 닙 롤보다 높은 선형 속도에서 작동되는 테이크-업 롤 또는 닙은 포를 연신시키고 포를 신장시키고 네킹시키는데 필요한 장력을 발생한다. 본 발명의 양수인이 공동으로 소유하는 모르만에게 허여된 미국 특허 제4,965,122호는 재료를 네킹한 후 네킹된 물질을 가열하고 냉각하여 형성될 수 있는 가역적으로 네킹된 부직 물질을 개시하고 있고, 이 거명에 의해 문헌 전체가 본원에 포함된다. 네킹된 물질의 가열은 중합체에서 추가의 결정화를 야기하여 부분적인 열 고정을 얻는다. 네킹된 물질이 스펀본드 웹일 경우, 미국 특허 제4,965,122호에 설명된 바와 같이 웹 중 섬유의 일부는 네킹 공정동안 크림핑될 수 있다.
"네킹성 재료" 또는 "네킹성 층"이란 용어는 네킹될 수 있는 임의의 물질 또는 층, 예를 들어 부직물, 직물, 또는 편성물, 또는 이들 중 하나를 포함하는 라미네이트를 의미한다. 본원에 사용된 바와 같이, "네킹된 물질"이란 용어는 한 치수 (예, 길이방향) 이상으로 연신되어 가로 치수 (예, 폭)을 감소시킬 수 있고, 연신력이 제거될 때 물질이 원래 폭으로 다시 펴질 수 있는 임의의 물질을 의미한다. 네킹된 물질은 일반적으로 비네킹 물질 보다 단위 면적당 더 높은 기초 중량을 갖 는다. 네킹된 물질이 그의 원래 폭으로 다시 펴질 경우, 비네킹 물질과 거의 동일한 기초 중량을 가져야 한다. 이는 필름을 얇게하고 기초 중량이 감소하게 되는 필름 층의 신장/배향과는 상이하다. 본 발명에 사용하기 위한 바람직한 부직 웹은 비탄성 중합체로부터 제조된다.
"퍼센트 넥다운율"이란 용어는 네킹가능한 물질의 비네킹 치수 및 네킹 치수간의 차를 측정하여 이를 네킹가능한 물질의 비네킹된 치수로 나눔으로서 결정된 비율을 의미한다.
도 1a는 아직 횡방향으로 신장되지 않은 본 발명의 미공질 필름의 평면도이다.
도 1b는 중간부를 제외하고 두 말단부에서 횡방향으로 신장되어 두 말단부에 높은 통기성이 부가된 도 1a의 필름을 설명하고 있다.
도 2는 도 1의 선 3-3에 따라 잘려진 미공질 필름의 단면도이다.
도 3은 네킹되지 않은 스펀본드 웹일 수 있는 섬유상 부직 웹의 평면도를 설명하고 있다.
도 4는 네킹된 스펀본드 웹일 수 있는 섬유상 부직 웹의 평면도를 설명하고 있다.
도 5는 본 발명의 통기성 라미네이트를 형성하는데 사용할 수 있는 방법을 개략적으로 설명하고 있다.
도 1a, 도 1b 및 도 2는 본 발명의 필름 (100)을 설명하고 있다. 도 1a을 참조로 하여, 필름 (100)은 종방향 (102) 및 횡방향 (104)를 갖고, 제1 말단부 (106) 및 중앙부 (108) 및 제2 말단부 (110)을 갖는다. 도 1a에 도시된 필름 (100)은 아직 횡방향 (104)로 신장되지 않았다. 제1 상태에서, 필름 (100)은 약 500 g/m2-24 시간 이상, 적합하게는 약 1000 g/m2-24 시간 이상, 바람직하게는 약 1500 g/m2-24 시간 이상의 제1 WVTR를 가질 수 있다.
도 1b는 두 말단부 (106 및 110)이 횡방향 (104)로 적합하게는 원래 폭의 약 125 %로 신장된 후의 필름 (100)을 설명하고 있다. 도 1b에 도시된 필름 (100)의 형태는 필름 (100)이 기저귀 또는 다른 팬츠형 흡수용 가먼트의 배면시트로 사용될 경우 발생할 것인 유형의 신장에 상응한다. 가먼트의 전면 및(또는) 후면에 상응하는 제1 및 제2 말단부 (106 및(또는) 110)은 착용자가 가먼트를 착용하고 있는 동안 약 25 % 횡방향 신장 (초기 폭의 약 125 %)될 것이다. 가먼트의 가랑이부에 상응하는 중앙부 (108)은 착용하고 있는 동안에 횡방향으로 신장되지 않을 것이다. 본 발명에 따라, 제1 및(또는) 제2 말단부 (106 및 110)은 (25 % 횡방향 신장 후 제2 상태에서) 제1 WVTR의 225 % 이상, 적합하게는 제1 WVTR의 250 % 이상, 바람직하게는 제1 WVTR의 약 300 % 이상이며 약 4000 g/m2-24 시간 이상인 제2 WVTR를 가질 수 있다. 적합하게는, 제2 WVTR은 약 5500 g/m2-24 시간 이상, 바람직하게는 약 7000 g/m2-24 시간 이상일 수 있다. 제1 상태로 남아 있는 (횡방향으로 신장되지 않음) 중앙부 (106)은 도 1a의 필름이 나타내는 낮은 WVTR 값을 유지한다. 본질적으로, 25 % 횡방향 신장은 소정의 영역에서 WVTR가 크게 증가되도록 한다.
따라서, 본 발명의 필름은 25 % 횡방향 신장으로부터 얻어지는 WVTR에서의 증가 크기 정도 및 25 % 횡방향 신장 후의 비교적 높은 WVTR를 특징으로 한다. 필름 (100) (또는 그의 일부)가 횡방향 신장 전에 비교적 높은 제1 WVTR (즉, 2000 g/m2-24 시간)를 가질 경우, 신장된 필름 (또는 신장된 부분)의 제2 WVTR는 제1 WVTR의 225 % 이상이다. 그러나, 필름 (100)이 비교적 낮은 제1 WVTR (즉, 500 내지 1000 g/m2-24 시간)를 가질 경우, 신장 후 제2 WVTR은 4000 g/m2-24 시간 이상이고 높은 증가 크기 정도가 요구된다.
횡방향 신장 후, 필름 (100)의 높은 통기성 말단부 (및 중앙부)은 액상 수분에 실질적으로 불투과성으로 유지되어야 한다. 액체 배리어를 유지하면서 낮은 횡방향 신장으로부터 야기되는 높은 통기성을 달성하도록 필름 조성을 적절하게 선택하여야 한다. 단일층 필름 또는 다중층 필름일 수 있는 미공질 필름 (100)은 1차 통기성 층을 갖는다. 제1 실시태양에서, 1차 통기성 층은 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체, 지글러-나타 (Ziegler-Natta) 촉매 올레핀 중합체 및 입상 충전제를 포함하는 조성물로부터 형성될 수 있다. 놀랍게도, 이러한 조성물은 a) 지글러-나타 촉매에 의한 중합체 없이 단일-자리 촉매에 의한 중합체 및 충전제를 포함하는 다른 유사한 조성물, 및 b) 단일-자리 촉매에 의한 중합체 없이 지글러-나타 촉매에 의한 중합체 및 충전제를 포함하는 다른 유사한 조성물 둘 다보다 25 % 횡방향 신장으로부터 얻어진 필름 WVTR의 더 큰 증가 크기 정도를 얻는 것으로 밝혀졌다. 필름-형성 조성물은 약 10 내지 55 부피%의 입상 충전제 및 약45 내지 90 부피%의 전체 중합체, 적합하게는 약 15 내지 45 부피%의 입상 충전제 및 약 55 내지 85 부피%의 전체 중합체, 바람직하게는 약 25 내지 40 부피%의 입상 중합체 및 약 60 내지 75 부피%의 전체 중합체를 포함하여야 한다. "부피"란 용어는 중합체 및 충전제에 의해 점유된 총 부피를 의미하고, 공기 공간은 제외한다. 바람직하게는 중합체에 균질하게 침착되는 많은 양의 입상 충전제는 필름의 신장시 간극의 형성을 돕는다. 간극은 액상 수분의 유동을 차단하면서 수증기의 투과 (즉, 확산)를 촉진하는 얇은 중합체 막에 의해 분리된다.
"전체 중합체"란 용어는 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체 및 지글러-나타 촉매에 의한 올레핀 중합체 둘 다, 및 필름이 횡방향 신장 전 약 500 g/m2-24 시간 이상의 제1 WVTR을 갖고 25 % 횡방향 신장 후 a) 제1 WVTR의 225 % 이상이고, b) 4000 g/m2-24 시간 이상인 제2 WVTR을 갖는 것을 방해하지 않는 다른 최적의 중합체 성분을 포함한다. 전체 중합체는 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체에서 약 10 내지 90 중량% 및 약 10 내지 90 중량%의 지글러-나타 촉매에 의한 올레핀 중합체, 및 적합하게는 약 25 내지 75 중량%의 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체 및 약 25 내지 75 중량%의 지글러-나타 촉매에 의한 올레핀 중합체, 바람직하게는 약 30 내지 60 중량의 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체 및 약 40 내지 70 중량%의 지글러-나타 촉매에 의한 올레핀 중합체를 포함할 수 있다.
적합한 올레핀 중합체는 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐 등, 및 올레핀 공중합체를 포함한다. 적합한 올레핀 공중합체는 보통 다수의 중량 분획물 (예, 70 내지 99 중량%)인 에틸렌 및 소수의 중량 분획물 (예, 1 내지 30 중량%)인 C3-C12 알파-올레핀 공단량체를 갖는 공중합체를 포함한다. 이러한 공중합체는 보통 선형 저밀도 폴리에틸렌 (여기서 밀도는 약 0.900 내지 0.935 g/cm3) 또는 매우 낮은 밀도의 폴리에틸렌 (여기서 밀도는 약 0.870 내지 0.900 g/cm3 미만)으로 알려져 있다. 적합한 올레핀 공중합체는 또한 다수의 중량 분획물 (예, 70 내지 99 중량%)인 프로필렌 및 소수의 중량 분획물 (예, 1 내지 30 중량%)인 C2 또는 C4-C12 알파-올레핀 공단량체를 갖는 공중합체를 포함한다. 올레핀 중합체는 필름이 횡방향 연신가능하도록 선택되어야 하는데, 이는 파쇄 또는 파열되지 않으면서 초기 폭의 25 % 이상 신장될 수 있으며 신장력이 제거될 때 신장 폭과 초기 폭간의 차가 30 % 초과로 수축되지 않는다는 것을 의미한다.
연신성 올레핀 중합체의 다른 예는 특정 가요성 폴리올레핀, 예를 들어 폴리프로필렌 주쇄에 아택틱 및 이소택틱 프로필렌기 둘 다를 갖는 폴리프로필렌계 중합체를 포함한다. 가요성 폴리올레핀 (FPO)은 렉센 코포레이션 (Rexene Corporation)에 의해 판매된다. 또한 히몬트 코포레이션 (Himont Corporation)에 의해 "캐탈로이즈 (catalloys)"로 판매되는 헤테로상 프로필렌-에틸렌 공중합체도 포함된다. 헤테로상 중합체는 반응기중 상이한 단계에서 상이한 수준의 프로필렌 및 에틸렌을 첨가함으로써 형성되는 반응성 블렌드이다. 헤테로상 중합체는 통상적으로 약 10 내지 90 중량%의 제1 중합체 세그먼트 A, 약 10 내지 90 중량%의 제2 중합체 세그먼트 B, 및 0 내지 20 중량%의 제3 중합체 세그먼트 C를 포함한다. 중합체 세그먼트 A는 결정체가 약 80 % 이상이고 약 90 내지 100 중량%의 프로필렌, 및 단독중합체 또는 랜덤 공중합체로서 10 중량% 이하의 에틸렌을 포함한다. 중합체 세그먼트 B는 결정체가 약 50 % 미만이고, 약 30 내지 70 중량%의 에틸렌과 함께 랜덤하게 공중합된 약 30 내지 70 중량%의 프로필렌을 포함한다. 임의의 중합체 세그먼트 C는 약 80 내지 100 중량%의 에틸렌 및 0 내지 20 %의 랜덤하게 공중합된 프로필렌을 포함한다.
단일-자리 촉매를 사용하여 제조된 올레핀 중합체는 매우 좁은 분자량 범위를 갖는다. 4 미만 및 심지어는 2 미만의 다분산도 수 (Mw/Mn)도 메탈로센으로 제조된 중합체에서는 가능하다. 이들 중합체들은 또한 유사한 지글러-나타로 제조된 유형의 중합체에 비해 제어된 단쇄 분지 분포를 갖는다. 또한 중합체의 이소택티시티를 매우 근접하게 제어하는데 메탈로센 촉매계를 사용할 수 있다. 일반적으로, 0.900 g/cc 이상의 밀도를 갖는 폴리에틸렌 중합체 및 공중합체는 덜 연신성이거나 연신성이 아닌 경향이 있지만, 0.900 g/cc 미만의 밀도를 갖는 것은 더욱 연신성이다. 일반적으로, 0 내지 10 %의 에틸렌 또는 다른 알파-올레핀 공단량체를 함유하는 폴리프로필렌 중합체 및 공중합체는 덜 연신성이거나 연신성이 아닌 경향이 있지만, 10 % 이상의 공단량체를 함유하는 프로필렌-알파 올레핀 공중합체는 더욱 연신성이다.
단일-자리 촉매에 의한 중합체의 상업적 제조는 다소 제한되지만 성장하고 있다. 이러한 중합체들은 텍사스주 베이타운 소재의 엑손-모빌 케미칼 캄파니 (Exxon-Mobil Chemical Company)로부터 폴리프로필렌계 중합체로는 상품명 아치브 (ACHIEVE), 폴리에틸렌계 중합체로는 이그젝트 (EXACT) 및 엑시드 (EXCEED)가 시판된다. 미시건주 미들랜드 소재의 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Company)는 어피니티 (AFFINITY)라는 명으로 상업적으로 시판되는 중합체를 갖고 있다. 이들 재료들은 비입체적 선택성 메탈로센 촉매를 사용하여 제조되는 것으로 믿어진다. 엑손-모빌은 일반적으로 이들의 촉매 기술을 단일 자리 또는 메탈로센 촉매로 언급하고, 다우는 다수개의 반응 자리를 갖는 전통적인 지글러-나타 촉매로부터 구별하기 위해 인사이트 (INSITE)라는 명의 "강요된 기하학" 촉매로 언급한다. 피나 오일 (Fina Oil), 바스프 (BASF), 아모코 (Amoco), 훼스트 (Hoechst) 및 모빌 (Mobile)과 같은 다른 제조업자들은 이러한 영역에서 활발하며, 이러한 기술에 따라 제조된 중합체의 유용성은 다음 10년간 실질적으로 증가할 것으로 믿어진다.
이론에 의해 얽매이고 싶지는 않지만, 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체 및 충전제로부터 제조되고 초기 길이의 약 1.1 내지 7.0 배로 종방향 신장되는 필름은 단일-자리 촉매에 의한 중합체가 점착력이 있으며 연신성이며 간극을 쉽게 형성하지 않는다는 사실로 인해 비교적 낮은 통기성을 갖는 것으로 믿어진다. 지글러-나타 촉매에 의한 올레핀 중합체 및 충전제로부터 제조되고 유사하게 종방향 신장된 필름은 더욱 쉽게 간극을 형성하고 더 높은 통기성을 나타낸다. 충전제 이외에 두가지 중합체 유형을 함유하는 본 발명의 필름은 종방향으로만 신장시 비교적 낮은 WVTR을 나타내지만 횡방향으로 약간만 신장시에 더욱 높은 WVTR을 나타냄으로써 이들 특성들을 어떻게든 조합한다.
도 2는 하기 기재된 바와 같이 부직 웹에 라미네이팅되어 통기성 라미네이트를 형성할 수 있는 통기성의 연신가능한 미공질 필름 (100)의 단면을 설명하고 있다. 통기성 미공질 필름 (100)은 상기 기재된 조성물로부터 형성된 1차 미공질 코어 층 (112)를 포함할 수 있다. 통기성 층 (112)는 결합에 사용되는 2개의 얇은 스킨 층 (122 및 124)를 조합할 수 있다. 다르게는, 필름 (100)은 제1 미공질 코어 층 (112), 및 오직 하나의 스킨 층 (122 또는 124)을 포함할 수 있거나, 또는 스킨 층을 포함하지 않을 수 있다.
미공질 층 (112)는 중합체 매트릭스 (111), 구불구불한 경로를 한정하는 비교적 미공질인 막 (113)에 의해 둘러싸인 매트릭스 중 다수의 간극 (114), 및 각 간극 (114) 내에 하나 이상의 충전제 입자 (116)을 포함한다. 층 (112)은 미공질이고 통기성이고, 여기서 간극 사이의 미공질 막 (113)은 필름 (100)의 제1 표면 (118)로부터 제2 표면 (120)으로의 수증기의 분자 확산을 쉽게 허용한다. 다르게는, 몇몇 또는 모든 미공은 필름을 통해 통과할 수 있거나, 또는 연결되어 관통-통로를 제공한다. 중합체 매트릭스 (111)은 상기 논의된 바와 같이 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체 및 지글러-나타 촉매에 의한 올레핀 중합체 둘 다를 포함할 수 있다.
충전제 입자 (116)은 적합한 무기 및 유기 충전제를 포함할 수 있다. 충전제 입자 (116)은 바람직하게는 미공을 생성할 정도로 작아서 필름 (100)의 액상 수 분 배리어를 유지한다. 일반적으로, 충전제 입자는 약 0.1 내지 7.0 미크론, 바람직하게는 약 0.5 내지 5.0 미크론, 가장 바람직하게는 약 0.8 내지 2.0 미크론의 평균 입경을 가져야 한다. 적합한 충전제는 이에 제한되지 않고 탄산 칼슘, 비팽윤성 점토, 실리카, 알루미나, 황산 바륨, 탄산 나트륨, 활석, 황산 마그네슘, 이산화 티탄, 제올라이트, 황산 알루미늄, 규조토, 황산 마그네슘, 탄산 마그네슘, 탄산 바륨, 고령토, 운모, 탄소, 산화 칼슘, 산화 마그네슘, 수산화 알루미늄 및 중합체 입자를 포함한다. 현재 바람직한 충전제는 탄산 칼슘이다.
충전제 입자 (116)은 소량 (예, 2 중량% 이하)의 지방산 또는 중합체 매트릭스 중 이들의 분산을 용이하게 하는 다른 물질로 코팅될 수 있다. 적합한 지방산은 이에 제한되지 않고, 스테아르산, 또는 베헨산과 같은 거대쇄 지방산을 포함한다.
중합체 조성물, 충전제 함량, 충전제 입자 크기 및 신장 정도는 라미네이트 중 연신성 미공질 필름 (100)의 통기성 및 액체 배리어를 결정하는 것을 돕는 인자이다. 일반적으로, 배향된 미공질 필름 (100)의 두께는 약 50 미크론 미만, 바람직하게는 약 30 미크론 미만, 가장 바람직하게는 약 20 미크론 미만일 것이다. 필름 (100)은 부직 웹에 라미네이팅 되기 전에 통기성을 야기하기 위해 원래 길이의 약 1.1 내지 7.0 배, 바람직하게는 약 1.5 내지 6.0 배, 가장 바람직하게는 약 2.5 내지 5.0 배로 종방향으로 일축 신장될 수 있다. 도 1a에 도시된 제1 필름 상태에 반영된 이러한 종방향 신장은 필름이 낮은 수준의 통기성, 즉 약 1000 g/m2-24 시간 이하의 WVTR을 갖도록 한다. 신장 온도는 사용한 특정 중합체에 따라 약 38 내지 150 ℃, 바람직하게는 약 70 내지 95 ℃의 범위일 수 있다. 필름 (100)은 층의 캐스트 또는 블로운 필름 압출, 압출 코팅, 또는 임의의 통상적인 레이어링 공정에 의해 제조될 수 있다.
도 2의 실시태양에서, 미공질 통기성 필름 층 (112)은 2개 또는 3개 층의 연신성 필름 (100) 중 하나 또는 두개의 비교적 얇은 외부 스킨 층 (122 및 124)에 인접한다. 하나 또는 두개의 스킨 층의 포함은 필름 가공성을 개선하고, 통기성 연신성 필름 (100)에 대한 가열 밀봉 특성에도 기여할 수 있다. 외부 층 (122 및 124)에서 중합체는 미공질 층 (112) 중 중합체와 동일하거나 상이할 수 있다. 바람직하게는, 외부 층(들)의 중합체는 연신성이고, 미공질 층 (112)보다 낮은 연화점을 갖고, 필름 (100)의 열 밀봉능에 기여한다. 통기성을 촉진하기 위해서는, 스킨 층 (122 및 124)는 입상 충전제를 미공질 코어 층 (112)와 동일한 양 이하의 임의의 양으로 포함할 수 있고, 스킨 층은 필름이 종방향으로 배향된 후에도 역시 미공질일 수 있다.
또한, 외부 층 (122 및 124)의 두께 및 조성은 통기성 필름 (100)을 통한 습기 전달이 실질적으로 약화되지 않도록 선택되어야 한다. 이러한 방법으로, 미공질 코어 층 (112)는 전체 필름의 통기성을 결정할 수 있다. 이 목적을 위해, 스킨 층 (122 및 124)은 두께가 일반적으로 약 10 미크론 미만, 바람직하게는 약 5 미크론 이하이다. 조합된 스킨 층들은 전체 필름 두께의 25 % 이하, 바람직하게는 약 2 내지 15 %, 더욱 바람직하게는 3 내지 5 %를 구성한다. 낮은 연화점을 갖는 적 합한 연신성 스킨 층 중합체는 에틸렌과 C3-C20 알파-올레핀 공단량체와의 무정형 메탈로센 또는 지글러-나타 촉매에 의한 공중합체 (약 0.89 g/cc 미만의 밀도)를 포함한다. 역시 적합한 것은 에틸렌, 프로필렌 및 부텐의 랜덤 공중합체 또는 삼량체, 및 다른 실질적으로 무정형 또는 반결정질 프로필렌-에틸렌 중합체일 수 있는 무정형 폴리 알파-올레핀 (APAO) 중합체이다. 에틸렌 비닐 아세테이트, 프로필렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 메틸 아크릴레이트 및 임의의 상기 중합체의 블렌드도 역시 포함된다.
상기 설명된 바와 같이, 본 발명의 한 실시태양은 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체인 제1 중합체 A, 지글러-나타 촉매에 의한 올레핀 중합체인 제2 중합체 B 및 충전제를 조합하고, 이 조성물을 이용하여 필름 (100)의 제1 통기성 미공질 층 (112) 또는 필름 (100)이 단일층일 경우 유일한 층을 형성하는 것을 포함한다. 제2 실시태양에서, 제1 중합체 A는 고밀도 올레핀 중합체일 수 있고 제2 중합체 B는 저밀도 올레핀 중합체일 수 있다. 두 개의 중합체들은 입상 무기 충전제와 함께 및 상기 기재된 바와 같은 서로에 대해 동일한 조성비로 조합될 수 있다. 특히, 제1 중합체 A는 0.870 내지 0.900 g/m3 미만의 밀도를 갖는 매우 낮은 밀도의 폴리에틸렌일 수 있고, 중합체 B는 0.900 내지 0.935 g/m3의 밀도를 갖는 선형 저밀도 폴리에틸렌일 수 있다.
필름-성형 조성물의 제2 실시태양은 필름-형성 조성물의 제1 실시태양과 동일한 원리에 의해 수행될 수 있다. 저밀도 올레핀 중합체는 더욱 쉽게 연신가능하 고 충전제 입자로부터 쉽게 분리되지 않아 필름의 신장될 때 간극을 형성한다. 고밀도 올레핀 중합체는 더욱 딱딱하고 쉽게 간극을 형성하여 필름이 종방향으로만 신장될 때에도 고 통기성이 얻어진다. 2종의 중합체 및 충전제를 조합함으로써 종방향으로만 신장될 때는 낮은 WVTR을 나타내고 이어서 횡방향으로 25 %만 신장되어도 더욱 높은 WVTR을 나타내는 필름이 얻어진다.
제3 실시태양에서, 제1 및 제2 실시태양의 원리가 조합될 수 있다. 제1 중합체 A는 또한 낮은 밀도를 갖는 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체일 수 있으며, 제2 중합체 B는 또한 높은 밀도를 갖는 지글러-나타 촉매에 의한 올레핀 중합체일 수 있다. 예를 들어, 제1 중합체 A는 0.870 내지 0.900 g/cm3 미만의 밀도를 갖는 단일-자리 촉매에 의한 매우 낮은 밀도의 폴리에틸렌일 수 있다. 제2 중합체 B는 0.900 내지 0.935 g/cm3 미만의 밀도를 갖는 지글러-나타 촉매에 의한 선형 저밀도의 폴리에틸렌일 수 있다. 2개의 중합체들은 상기 제1 실시태양에 대해 기재된 바와 같이 동일한 조성 범위를 사용하여 서로 및 입상 충전제와 조합될 수 있다.
통상의 경우, 필름 (100)은 부직 웹으로 라미네이팅되기 전에 종방향으로만 배향될 것이며, 라미네이션 후 횡방향으로 약간 신장되어도 매우 개선된 WVTR이 얻어질 것이다. 이는 부직 웹이 횡방향으로 연신가능하여 필름의 신장을 가능케하여야 함을 의미한다. 통상적으로, 필름 및 부직 웹은 부직 웹의 종방향과 실질적으로 정렬된 필름의 종방향으로 결합될 것이다. 결합은 필름을 통한 수증기 투과의 손상을 최소화시키는 임의의 기술을 사용하여 달성될 것이다. 적합한 기술은 열 점 결합, 초음파 점 결합, 접착제 패턴 결합, 접착제 분무 결합, 및 결합된 지역은 바람직하게는 필름과 부직 웹간의 접촉면의 약 25 % 미만을 덮는 다른 기술을 포함한다.
다양한 부직 웹이 본 발명의 라미네이트에 사용하기에 적합하다. 도 3을 참조로 하여, 스펀본드 웹일 수 있는 부직 웹 (10)은 결합 패턴 (이 경우에는 다수의 점 결합 (14)를 포함함)을 사용하여 간헐적으로 함께 결합된 다수의 개별 열가소성 섬유 부재 (12)를 포함한다. 개별 섬유 (12)는 미시적인 스케일로 보면 물결형 또는 다소 랜덤한 배향을 갖는 것으로 보인다. 미시적인 스케일로 볼 때 섬유 (12)의 전체 길이는 가시적이고 섬유 (12)는 화살표 (16)에 의해 나타낸 종방향에 평행인 전체적인 주된 배향 방향을 갖는다. 부직 웹은 스펀본드일 수 있고, 높은 종방향 필라멘트 배향 및 주로 종방향으로 배향된 열 결합을 사용해 의도적으로 제조될 수 있다. 이는 통상의 본디드 카디드 웹에 존재하는 것과 매우 유사한 고유한 횡방향 연신능을 갖는 스펀본드 웹을 제공할 것이다.
부직 웹은 바람직하게는 스펀본드 웹이지만 멜트블로운 웹, 본디드 카디드 웹, 에어 레이드 웹 또는 하나 이상의 부직 웹을 포함하는 라미네이트 또는 복합재일 수 있다. 부직 웹은 수력 얽힘 공정 (hydraulic entangling process)을 사용하여 형성되거나 변형될 수도 있다. 본 발명의 실시태양에서, 부직 웹 또는 이를 포함하는 복합재는 상기 정의된 바와 같이 네킹가능하다. 도 4는 네킹된 부직 재료 (20)의 평면도를 설명하고 있는데, 이는 필름 (100)으로 라미네이팅 되기 전 종방 향 (16)으로 신장되어 종방향 (16)에서 웹의 신장 및 횡방향 (18)에서 좁혀짐 또는 넥-인이 야기된 부직 웹 (10)일 수 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 네킹은 개별 필라멘트 (12)가 서로 더욱 정렬되고 서로 더욱 가까워지도록 만든다. 네킹가능한 부직 웹 또는 복합재를 사용할 경우, 약 15 % 이상, 더욱 바람직하게는 약 25 내지 75 %, 가장 바람직하게는 약 35 내지 65 %의 퍼센트 넥-다운율을 가져야 한다. 네킹 전, 부직 웹 (10)은 약 0.05 내지 4.0 온스/제곱야드 (osy), 바람직하게는 약 0.3 내지 2.0 osy, 더욱 바람직하게는 약 0.4 내지 1.0 osy의 기초 중량을 가져야 한다.
네킹가능한 부직 웹을 사용할 경우, 부직 웹은 다양한 중합체로부터 구성될 수 있다. 적합한 비연신성 및 약간 연신성인 중합체의 예는 이에 제한되지는 않지만 특정 폴리올레핀, 폴리아미드 및 폴리에스테르를 포함한다. 바람직한 중합체 (연신성 또는 연신성이 아님)는 폴리올레핀, 예를 들어 폴리프로필렌 및(또는) 폴리에틸렌을 포함한다. 다른 적합한 중합체는 선형 저밀도 폴리에틸렌 공중합체, 및 폴리프로필렌과 약 10 중량% 이하의 C2 또는 C4-C12 알파-올레핀 공단량체와의 공중합체를 포함한다.
또다른 실시태양에서, 부직 웹 (10)은 연신성 중합체 조성물로 제조되며, 필름 (100)에 라미네이팅되기 전에 네킹될 필요가 없다. 적합한 중합체는 이에 제한되지는 않지만 필름-형성 조성물에 대해 상기 나열된 임의의 연신성 중합체 및 블렌드를 포함한다. 연신성 섬유 (12)는, 연신성 중합체가 충분한 양으로 존재하여 부직 웹을 횡방향으로 연신성으로 만들기만 하면 블렌드 또는 연신성 및 비연신성 중합체의 다른 조합물로 구성될 수 있다.
제3 실시태양에서, 횡방향 연신성 부직 웹 (10)은 크림핑된 섬유 (12)로 구성될 수 있다. 다양한 크림핑 공정이 당업계에 공지되어 있다. 크림핑된 섬유는 아코디언형 또는 용수철형의 파동 또는 미소파동을 가지므로 섬유가 연신될 때 이들의 펼쳐지고(지거나) 파동의 진폭이 감소된다. 크림핑된 섬유를 사용할 경우, 구조의 중합체는 연신성일 필요가 없다 (즉, 연신성 또는 비연신성일 수 있음).
또다른 실시태양에서, 부직물은 섬유가 매우 높은 종방향 (MD) 배향 및 매우 낮은 횡방향 (CD) 배향을 갖도록 형성된다. 이어서 섬유를 결합하여 섬유들의 CD 결합을 최소화한다. 이는 재료가 CD로 연신되도록 한다. 이러한 물질의 예는 높은 CD 연신능 및 낮은 MD 연신능을 갖는 본디드 카디드 웹 (BCW) 부직물이다. 스펀본드 섬유를 섬유가 MD로 많이 배향되고 재료가 CD로 쉽게 연신될 수 있는 결합 패턴으로 필라멘트와 결합하도록 제조함으로써 스펀본드와 같은 다른 부직물들이 BCW와 유사하게 기능하도록 제조할 수 있다. 이러한 결합 패턴은 결합이 주로 종방향으로 정렬된 낮은 퍼센트의 결합 면적 (25 % 미만)을 가질 것이다. 따라서, 존재하는 종방향의 섬유의 기둥에 접한 결합되지 않은 종방향의 섬유 기둥이 있다. 비결합 섬유는 부직물이 쉽게 CD로 연신되도록 하는 반면, 결합 섬유는 물질에 강도 및 내마모성을 부여한다. BCW 물질은 문헌 [Encyclopedia of Polymer Science and Engineering, Vol. 10. Pages 211-212, Wiley & Sons (1987)]에 더 기재되어 있고, 이는 이 거명에 의해 포함된다.
라미네이트의 필름이 횡방향 신장되기만 한다면 어떠한 부직 웹도 적합하다. 네킹된 부직 웹은 라미네이트의 횡방향 신장 동안 원래의 미리 네킹된 상태로 회복됨으로써 상기를 달성한다. 연신성 중합체로 제조된 웹은 필름과 같이 횡방향으로 간단히 연신된다. 크림핑된 섬유의 웹은 섬유를 펼침으로써 횡방향으로 연신된다. 높은 종방향 배향을 갖는 웹은 인접 섬유의 비결합 부분간의 간격을 증가시킴으로써 횡방향으로 연신될 수 있다.
부직 웹은 필름에 의해 부여된 WVTR이 실질적으로 손상되거나 저하되지 않도록 선택되어야 한다. 필름과 웹간의 결합 기술은 WVTR을 실질적으로 손상시키지 않도록 필름과 웹간의 접촉면 중 약 15 내지 25 % 이하가 접착제 또는 열적으로 결합된 영역으로 덮히게 선택되어야 한다. 25 % 횡방향 신장 전에, 라미네이트는 약 500 g/m2-24 시간 이상, 적합하게는 약 1000 g/m2-24 시간 이상, 바람직하게는 약 1500 g/m2-24 시간 이상의 제1 WVTR을 가질 수 있다. 25 % 횡방향 신장 후, 라미네이트는 제1 WVTR의 225 % 이상, 적합하게는 제1 WVTR의 250 % 이상, 바람직하게는 제1 WVTR의 300 % 이상이며 약 4000 g/m2-24 시간 이상인 제2 WVTR을 가질 수 있다. 적합하게는, 제2 WVTR은 약 5500 g/m2-24 시간 이상, 바람직하게는 약 7000 g/m2-24 시간 이상일 수 있다.
도 5는 다층 통기성 필름 및 라미네이트를 형성하기 위한 통합 공정을 설명하고 있다. 도 5를 참조로 하여, 필름 (100)은 인-라인 또는 오프-라인일 수 있는 캐스트 또는 블로운 장치와 같은 필름 공압출 장치 (40)으로부터 형성된다. 통상적으로, 장치 (40)은 2개 또는 3개의 압출기 (41)을 포함할 것이다. 코어 층을 제조하기 위해, 중합체 매트릭스 물질 및 충전제를 포함하는 충전 수지는 혼합기 (도시되지 않음)에서 제조되고 압출기 (41)로 보내진다. 각 스킨 층을 제조하기 위해서, 유사한 추가의 혼합 장치 (도시되지 않음) 및 압출 장치 (41)을 사용하여 불혼화성 중합체 성분들을 혼합할 수 있고 코어 층의 한면 또는 양면에 스킨 층으로 압출할 수 있다. 다층 필름 (100)은 필름 (100)을 냉각시키는 칠 롤러 (42)상에 압출된다. 칠 롤러에 인접한 진공 상자 (43)는 칠 롤러의 표면에 진공을 형성하여 필름이 칠 롤러의 표면에 가까이 유지되는 것을 돕는다. 공기 나이프 또는 정전기 피너 (pinner) (44)도 또한 롤러 표면을 향해 필름 (100)을 밀어부친다.
필름 압출 장치 (40) 또는 공급된 오프-라인 롤로부터, 다층 필름 (100)은 미국 로드아일랜드주 프로비던스 소재의 마샬 앤드 윌리암스 캄파니 (Marhall and Williams Co.)를 포함하는 판매자로부터 시판되는 종방향 배향기일 수 있는 필름 신장 장치 (47)로 보내진다. 장치 (47)은 다수의 신장 롤러 (46a-e)를 갖고, 이는 필름을 필름의 이동 방향인 종방향으로 점차적으로 신장시키고 얇게 만든다. 목적 신장 온도로 가열된 롤러 (46a-e)는 소정량의 응력을 공급하여, 코어 층 (112)가 미공질 및 통기성인 신장 길이로 다층 필름 (100)을 점차적으로 신장시키고, 스킨 층 (122 및 124)는 충분히 얇아지고, 아마도 미공질이 되어 전체 필름 통기성을 방해하지 않는다. 장치 (47)은 5개의 신장 롤러 (46a-e)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 롤러의 개수는 목적 신장 수준 및 각 롤러 쌍 간의 신장량에 따라 더 많아지 거나 더 적어질 수 있다.
유리하게는, 필름 (100)은 상기 설명된 바와 같은 상승된 신장 온도를 사용하여 라미네이팅 전에 원래 길이의 약 1.1 내지 7.0 배, 특히 약 1.5 내지 6 배, 적합하게는 약 2.5 내지 5 배로 일축 신장될 수 있다. 상승된 신장 온도는 신장 롤러 (46a-e)의 일부 또는 전부를 가열함으로써 유지될 수 있다. 최적의 신장 온도는 필름 (100)의 코어 층 및 스킨 층 중합체에 따라 변화되고, 일반적으로 코어 층 (112) 중 매트릭스 중합체의 융점 미만이다.
필름 (100)은 당업계에 공지된 통상의 접착제 결합 또는 열 결합 기술을 이용하여 부직 웹(들)에 라미네이팅될 수 있다. 다시 도 5를 참조하여, 필름 (100)은 필름이 신장된 직후 부직 웹 (20)에 라미네이팅될 수 있다. 한 실시태양에서, 스펀본드 웹일 수 있는 네킹가능한 부직 웹 (20)은 공급 롤 (62)로부터 풀려진다. 이어서 네킹가능한 물질 (20)은 롤러들 (68 내지 70)의 더미에 의해 형성된 S-롤 장치 (66)의 닙 (nip) (64)를 통해 화살표에 의해 도시된 S-랩 경로와는 반대로 통과된다. 롤러 (68 및 70)은 업스트림 공급 롤러 (62)보다 빠른 원주 속도로 회전하여 웹 (20)의 인장 및 넥-인을 야기한다. 인장되고 네킹된 물질은 접착제 (73)을 다이 헤드 (74)를 통해 웹 (20)의 표면에 분무하는 분무 장치 (72) (예, 멜트블로운 다이)의 아래로 통과될 수 있다. 접착제 처리를 하거나 하지 않고 네킹된 웹 (20)은 다층 필름 (100)에 합쳐져 필요하다면 가열될 수 있는 칼렌더 롤러 (58) 사이에서 결합될 수 있다. 롤러 (58)은 평탄하고 패턴화될 수 있거나, 둘 중에 하나일 수 있다. 롤러 (58)은 강철, 고무 또는 다른 적합한 재료로 제조될 수 있다. 동시에 도 5의 필름 (100)은 그의 반대편에서 공급 롤 (63)으로부터의 제2 물질 (30)에 결합된다. 제2 연신성 물질 (30)은 제2 부직 웹 또는 또다른 필름 층일 수 있다. 얻어진 라미네이트 (32)는 감겨지고 공급 롤 (60)에 보관된다. 기재된 결합 기술 이외에, 다른 결합 기술들 (예, 다른 열, 접착제 또는 초음파 결합)을 사용할 수 있다.
필름 및 부직 웹이 조합된 후, 얻어진 라미네이트는 횡방향으로 쉽게 신장되어 통기성을 매우 개선시킬 수 있다. 다르게는, 라미네이트는 선택적으로 라미네이트의 특정 영역에서 횡방향으로 선택적으로 신장되어 상기 영역에서만 개선된 통기성을 야기할 수 있다. 종종, 용이한 횡방향 신장은 라미네이트가 가먼트로 변환되어 가먼트의 사용시에 발생할 것이다. 통상적으로 실온에서 손으로 달성할 수 있는 횡방향 신장은 25 % 이상의 정도일 수 있다 (라미네이트의 폭 또는 라미네이트의 선택된 영역에서 25 % 이상 증가됨). 이는 제조된 가먼트의 크기를 다소 소형으로 하여 재료 절감이 가능하게 한다. 가먼트가 신장되거나 선택적으로 신장되어 착용자의 윤곽에 정합될 때 착용시 가먼트의 효과적인 크기는 증가될 수 있다.
횡방향 연신가능하며 통기성인 라미네이트는 다양한 팬츠형 흡수용 가먼트, 예를 들어 기저귀, 배변 연습용 팬츠, 수영복, 흡수용 속팬츠, 성인용 요실금 제품 및 여성용 생리 제품 등에서 사용될 수 있다. 이들 가먼트의 착용시, 통기성 라미네이트 (배면시트로 사용될 수 있음)의 횡방향 신장은 주로 전면 및(또는) 후면 허리 영역에서 및 그 아래에서 발생하여 이들 영역이 실질적으로 강화된 WVTR를 갖도록 한다. 가랑이부는 신장되지 않거나 더 작은 범위로 신장되어, 덜 통기성으로 된다. 횡방향 연신성 통기성 라미네이트는 또한 보호 가먼트, 예를 들어 의료용 가먼트 및 산업용 보호 가먼트에서도 사용될 수 있다. 의료용 가먼트는 수술용 가먼트, 가운, 앞치마, 얼굴용 마스크 및 흡수용 드레이프 등을 포함한다. 산업상 보호 가먼트는 보호용 제복, 작업복 등을 포함한다.
시험 공정
1. WVTR
시험 방법
본 발명의 필름 또는 라미네이트 재료에 대한 WVTR (수증기 투과율) 값을 결정하기 위한 적합한 기술은 INDA (Association of the Nonwoven Fabrics Industry)에 의해 표준화된 시험 방법인 제IST-70.4099호 ("STANDARD TEST METHOD FOR WATER VAPOR TRANSMISSION RATE THROUGH NONWOVEN AND PLASTIC FILM USING A GUARD FILM AND VAPOR PRESSURE SENSOR", 이 거명에 의해 본원에 포함됨)이다. INDA 방법은 필름의 수증기 침투성인 WVTR의 측정 방법과 균질한 재료의 경우 수증기 투과 계수를 제공한다.
INDA 시험 방법은 잘 공지되어 있으며 본원에서는 상세히 기재하지 않을 것이다. 그러나, 시험 방법은 하기와 같이 요약된다. 건조 챔버를 영구 보호 필름에 의해 온도 및 습도를 알고 있는 습윤 챔버 및 시험하려는 샘플 재료로부터 분리한다. 보호 필름의 목적은 정확한 공기 간극을 정하고, 공기 간극을 특성화하면서 공기 간극 내의 공기를 진정시키거나 가라앉히기 위한 것이다. 건조 챔버, 보호 필름, 및 습윤 챔버로 시험 필름이 밀봉되는 확산 셀을 제조한다. 샘플 고정기로 는 미네소타주 미네아폴리스 소재의 모콘/모던 콘트롤즈, 인크. (Mocon/Modern Controls, Inc.)에 의해 제조된 퍼르마트란 (Permatran)-W 모델 100K가 알려져 있다. 제1 시험은 보호 필름 및 100 % 상대 습도를 발생시키는 증발기 어셈블리 사이의 공기 간극에 대한 WVTR로 이루어진다. 수증기는 공기 간극 및 보호 필름을 통해 확산된 후 건조 기류와 섞이는데 수증기 농도에 비례적이다. 전기 신호를 컴퓨터로 보내어 프로세싱한다. 컴퓨터는 공기 간극 및 보호 필름의 투과율을 계산하고 나중에 사용하기 위해 그 값을 저장한다.
보호 필름 및 공기 간극의 투과율은 컴퓨터에 CalC로 저장된다. 이어서 샘플 재료를 시험 셀에 밀봉한다. 다시, 수증기를 공기 간극을 통해 보호 필름 및 시험 재료로 확산시키고 시험 재료를 지나가는 건조 기류와 혼합한다. 또한, 다시 이 혼합물을 수증기 센서로 운반한다. 이어서, 컴퓨터는 공기 간극, 보호 필름 및 시험 재료를 조합하여 투과율을 계산한다. 상기 정보를 사용하여 수분이 시험 재료를 통과하는 투과 속도를 하기 방정식에 의해 계산한다:
TR-1 시험 재료 = TR-1 시험 재료, 보호 필름, 공기 간극 - TR -1 보호 필름, 공기 간극
계산:
WVTR: 하기 식을 사용하여 WVTR을 계산함
WVTR = Fρsat(T)RH/Apsat(T)(1-RH)
식 중,
F = 수증기의 유량 (cc/분)
ρsat(T) = 온도 T에서 포화된 공기 중 물의 밀도
RH = 셀 중 특정 장소에서의 상대 습도
A = 셀의 단면적
psat(T) = 온도 T에서 수증기의 포화 수증기압
2. 히드로헤드 내성 (hydrohead resistance)
히드로헤드 내성은, 필름 또는 라미네이트가 파쇄, 파열 또는 인열되지 않고 액체의 하중을 견디는 능력인 액체 내압성의 척도이다. 필름의 액체 내압성은 필름의 두께, 재료 조성, 제조 및 가공 방법, 주위 환경 및 시험 방법에 따라 결정된다. 본원에 보고된 히드로헤드 값은 연합 시험 방법 표준 (Federal Test Methods Standard) 제191A호의 방법 5514에 기재된 정수압 시험 (Hydrostatic Pressure Test) (AATCC 시험 방법 127-89 및 INDA 시험 방법 80.4-92와 동일하고, 이 거명에 의해 본원에 포함됨)에 따라 측정된다.
하기의 몇몇 시험 결과들은 "지지된" 시험 견본에 대한 것이다. 이들 견본에 대해, 시험 재료를 월마트 (Walmart)로부터 구입한 나일론망 (T-246)로 지지하였다. 망은 약 0.1 mm 두께였고, 나일론 실로 육각형 형상의 벌집의 형상으로 제조되었다. 육각형 모양 각각은 대각선 길이가 약 4 mm이었다.
<실시예 1 내지 3>
3개의 상이한 필름 샘플들을 캐스트 압출 라인 상에서 제조하고 종방향으로 원래 길이의 약 4.0 배로 신장 배향시켰다. 신장시키기 전, 각 필름의 두께는 1.8 내지 1.9 mil이었다. 신장 온도는 각 필름에 대해 약 190 ℃이었다. 신장된 필름을 210 ℃에서 어닐링시켰다. 필름은 하기 조성을 가졌다.
<실시예 1 (대조군)>
실시예 1의 필름은 조지아주 30763 워싱턴 에디슨 드라이브 199에 소재한 헌트스만 팩케징 코포레이션 (Huntsman Packaging Corp.)로부터 입수가능한 헌트스만 타입 1885 (Huntsman Type 1885)으로 판매되는 3층 A-B-A 캐스트 필름이었다. 필름은 42 중량% (69 부피%)의 지글러-나타 촉매에 의한 선형 저밀도 폴리에틸렌을 함유하는 코어 층을 가졌다. 폴리에틸렌은 옥텐 공단량체를 가졌고, 밀도는 0.918 g/cm3이었다. 코어 층은 또한 평균 직경이 약 1 미크론이고 탑컷 (top cut)이 7 미크론인 스테아르산-코팅된 58 중량% (31 부피%)의 탄산칼슘 입자를 함유했다. 필름은 각각 50.4 중량%의 에틸렌 비닐 아세테이트 (28 중량%의 비닐 아세테이트 함량), 45.1 중량%의 몬텔 (Montell) KS-037P 캐탈로이로 시판되는 프로필렌-에틸렌 공중합체의 헤테로상 혼합물, 4 중량%의 맥쿨로우 앤드 벤톤 (McCullough and Benton)에서 제조되는 수퍼 플로스 (SUPER FLOSS) 규조토, 및 0.5 중량%의 시바 스페셜리티즈 캄파니 (Ciba Specialities Company)에서 제조되는 B-900 항산화제의 혼합물을 함유하는 2개의 스킨 층을 갖는다. 스킨 층은 총 필름 두께의 약 3 %를 구성하였다.
<실시예 2>
실시예 2의 필름은 48 중량% (74.2 부피%)의 중합체 혼합물 및 52 중량% (25.8 부피%)의 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 탄산 칼슘을 함유하는 단일층 필름이었다. 41.7 중량%의 다우 케미칼 캄파니 (Dow Chemical Co.)로부터의 다우 (Dow) EG-8200 (밀도가 0.87 g/cm3이며 옥텐 공단량체를 갖는 단일-자리 촉매에 의한 매우 낮은 밀도의 폴리에틸렌)을 함유하였다. 중합체 혼합물은 또한 58.3 중량%의 다우 케미칼 캄파니로부터의 다우렉스 (Dowlex) 2517 (밀도가 0.917 g/cm3이며 옥텐 공단량체를 갖는 지글러-나타 촉매에 의한 선형 저밀도 폴리에틸렌)을 함유하였다.
<실시예 3>
실시예 3의 필름은 48 중량% (74 부피%)의 중합체 혼합물 및 52 중량% (26 부피%)의 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 탄산 칼슘을 함유하는 단일층 필름이었다. 중합체 혼합물은 20.3 중량%의 다우 EG-8200 및 79.7 중량%의 다우렉스 2517을 함유하였다.
하기 기재된 실험을 위해, 시험 필름 및 라미네이트 샘플을 하기와 같이 제조하였다. 접착제를 모콘 (Mocon) 금속 샘플 고정기의 한면에 도포하였다. 샘플 고정기로 6개의 견본을 고정시켰다. 3M 접착제 전사 테이프를 사용하여 접착제를 도포하였지만, 양면 접착 테이프 또는 동등물도 허용될 것이다. 시험 재료 시편을 기계적 신장기에 넣었다. 기계적 신장기는 20.3 cm (8 인치)만큼 분리되어 있는 12 인치 (30.48 cm) 길이의 죠 (jaw)를 가졌다. 시험 재료 시편을 기계적 신장기 에 넣고, 25 % 신장시켰다 (즉, 20.3 cm (8 인치)로부터 25.4 cm (10 인치)로 죠 간격을 벌림). 샘플 고정기를 시험 재료에 대고 눌러 신장된 재료가 접착제에 의해 샘플 고정기에 부착되게 하였다. 샘플 고정기가 모콘 장치에 들어갈 수 있도록 재료 시편을 적절하게 잘랐다. 샘플이 샘플 고정기로부터 분리되어 수축되지 않는 충분히 강한 접착제를 사용해야 한다는 것이 매우 중요하다.
실험의 첫번째 세트에서, 실시예 2 및 3의 필름을 a) WVTR 및 히드로헤드 내성에 대해 시험한 후, b) 실온에서 횡방향으로 25 %로 신장시키고, 이어서 c) WVTR 및 히드로헤드 내성에 대해 다시 시험하였다. 표 1에 결과를 나타내었다.
필름 샘플의 평가
실시예 번호 WVTR (g/m 2 -24 시간) 히드로헤드 (mbar)
CD 신장 전 CD 신장 후 CD 신장 전 CD 신장 후
지지됨 지지되지 않음 지지됨 지지되지 않음
2 500 12,000 166 42 159 51
3 17,000 64,000 165 68 165 65

상기 입증된 바와 같이, 최소의 횡방향 신장으로도 WVTR이 크게 개선되며 히드로헤드 내성에 대해서는 거의 영향을 미치지 않았다.
실험의 두번째 세트에서, 실시예 1 내지 3의 필름을, 3 g/m2의 아토 핀들레이 (Ato Findley) 2525A 멜트블로운 접착제를 사용하여 33 % 네킹된 폴리프로필렌 스펀본드 웹에 접착제로 라미네이팅시켰다. 라미네이트를 a) WVTR에 대해 시험한 후, b) 실온에서 25 % 횡방향으로 신장시키고, 이어서 c) WVTR에 대해 다시 시험하였다. 표 2에 그 결과를 나타내었다.
라미네이트 샘플의 평가
실시예 번호 WVTR (g/m 2 -24 시간)
CD 신장 전 CD 신장 후
1 16,000 32,000
2 800 7,000
3 19,000 37,000

상기 입증된 바와 같이, 실시예 2의 필름으로부터 제조된 라미네이트는 횡방향 신장 전에 낮은 WVTR 및 횡방향 신장 후 훨씬 더 높은 WVTR의 최상의 조합을 제공하였다.
<실시예 4 내지 7>
하기 실시예들은 본 발명의 다양한 필름, 및 상기 필름을 포함하는 필름/부직 라미네이트의 성능을 더 설명하고 있다. 약 20 인치 (50.8 cm)의 초기 폭 (신장 전) 및 1.8 내지 1.9 mil의 초기 두께를 갖는 각 필름을 파일럿 캐스트 압출 라인 상에서 제조하였다. 각 캐스트 필름을 약 155 ℃의 신장 온도를 사용하여 종방향 (MD)으로 원래 길이의 약 5 배로 신장 배향시켰다. 신장된 필름을 210 ℃에서 어닐링하였다. MD 신장된 필름의 일부는 기초 중량이 약 14 g/m2 (gms)이고 섬유 데니어가 2.0 내지 2.5 dpf인 폴리프로필렌 스펀본드 웹에 라미네이팅하였다. 멜트블로잉 도포기를 사용하여 2.5 gsm의 핀들레이 2525A 고온 용융 접착제를 스펀본드 웹에 침착시킨 후 필름 및 스펀본드 웹을 함께 한 쌍의 닙 롤러 사이로 통과시 킴으로써 라미네이션을 달성하였다.
실시예 3에 기재된 방법을 사용하여, MD-신장 필름 및 상기 MD-신장 필름을 함유하는 라미네이트를 횡방향 (CD) 신장 전 폭의 약 25 % 내지 약 125 % 가량을 횡방향으로 연신시켰다. 2 인치 (5.08 cm) 폭의 샘플을 사용하는 대신 3 인치 (7.62 cm) 폭의 샘플을 사용하는 점에서 변형된 ASTM 공정 D-5035에 따라 필름 및 라미네이트를 횡방향으로 연신시키는데 필요한 힘을 측정하고, 25 % 횡방향 신장률에서의 변형도를 기록하였다. 필름 및 라미네이트의 WVTR을 CD 신장 전 및 후에 측정하였다.
필름은 하기 조성을 가졌다.
<실시예 4>
실시예 4의 필름은 47.5 중량% (73.4 부피%)의 중합체 혼합물 및 52.5 중량% (26.6 부피%)의 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 탄산 칼슘을 함유하는 단일층 필름이었다. 35.8 중량%의 다우 인게이지 (ENGAGE) EG-8200 (밀도가 0.87 g/cm3이며 옥텐 공단량체를 갖는 단일-자리 촉매에 의한 매우 낮은 밀도의 폴리에틸렌), 63.8 중량%의 다우렉스 2517 (밀도가 0.917 g/cm3이며 옥텐 공단량체를 갖는 지글러-나타 촉매에 의한 매우 낮은 밀도의 폴리에틸렌) 및 0.4 중량%의 시바-게이지 캄파니 (Ciba-Geigy CO.)로부터의 시바 (Ciba) B900 항산화제를 함유하였다.
<실시예 5>
실시예 5의 필름은 코어 층 및 2개의 스킨 층을 포함하는 3-층 공압출된 필 름이었다. 코어 층은 44 중량% (29.5 부피%)의 중합체 혼합물 및 56 중량% (70.5 부피%)의 실시예 1에서 사용된 것과 동일한 탄산 칼슘을 함유하였다. 중합체 혼합물은 34.1 중량%의 다우 인게이지 EG-8200 (밀도가 0.87 g/cm3이며 옥텐 공단량체를 갖는 단일-자리 촉매에 의한 매우 낮은 밀도의 폴리에틸렌), 65.5 중량%의 헌트스만 3106 (헌트스만 케미칼 캄파니로부터의 밀도가 0.919 g/cm3이며 옥텐 공단량체를 갖는 지글러-나타 촉매에 의한 선형 저밀도 폴리에틸렌) 및 0.4 중량%의 시바 900 항산화제를 함유하였다. 코어 층은 총 필름 두께의 98 %를 구성하였다.
각 스킨 층은 엑손-모빌 LQA-006 (엑손-모빌 케미칼 캄파니로부터의 0.918 g/cc의 밀도를 갖는 지글러-나타 촉매에 의한 분지형 저밀도의 폴리에틸렌)을 함유하였다. 각 스킨 층은 총 필름 두께의 1.0 %를 구성하였다.
<실시예 6>
실시예 6의 필름은 코어 층에서 헌트스만 3106을 등량의 다우 NG3310 (다우 케미칼 캄파니로부터의 밀도가 0.917 g/cm3이며 옥텐 공단량체를 갖는 지글러-나타 촉매에 의한 선형 저밀도 폴리에틸렌)으로 대체한 것을 제외하고는 실시예 5의 필름과 동일한 3-층 공압출된 필름이었다. 나머지 성분들, 양 및 층 두께는 실시예 5의 필름과 동일하였다.
<실시예 7>
실시예 7의 필름은 실시예 6의 필름과 동일한 코어 층 조성을 갖는 3-층 공압출된 필름이었다. 코어 층은 전체 필름 두께의 97 %를 구성하였다.
각 스킨 층은 50.4 중량%의 몬텔 KS357P 캐탈로이 (i) 4 중량%의 에틸렌 및 96 중량%의 프로필렌을 함유하는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 50 중량%, ii) 60 중량%의 에틸렌 (본질적으로 블록형태), 및 40 중량%의 프로필렌을 함유하는 에틸렌-프로필렌 공중합체 5 중량%, 및 iii) 20 중량%의 에틸렌 및 80 중량%의 프로필렌을 함유하는 프로필렌-에틸렌 랜덤 공중합체를 45 중량%로 함유하는 헤테로상 중합체), 22.5 중량%의 엑손-모빌 LD755.12 (0.951 g/cc의 밀도를 갖고 28 %의 비닐 아세테이트를 함유하는 에틸렌 비닐 아세테이트), 22.5 중량%의 엑손-모빌 LD761 (0.950 g/cc의 밀도를 갖고 28 %의 비닐 아세테이트를 함유하는 에틸렌 비닐 아세테이트), 4 중량%의 규조토 및 0.6 중량%의 시바 900 항산화제를 함유하였다. 각 스킨 층은 총 필름 두께의 1.5 %를 구성하였다.
표 3 및 4는 실시예 4 내지 7의 필름 및 라미네이트에 대해 25 % CD 신장 전 및 후의 통기성 및 필요한 신장력을 나타내고 있다. 표 3은 필름에 대한 평가 결과를 제공하며, 표 4는 라미네이트에 대한 평가 결과를 제공한다.
필름 샘플의 평가
실시예 번호 WVTR (g/m 2 -24 시간) 신장력 (g)
CD 신장 전 CD 신장 후
4 8,000 평가 불가능 325-350
5 14,000 40,200 325-350
6 11,000 24,800 325-350
7 11,000 33,900 325-350
라미네이트 샘플의 평가
실시예 번호 WVTR (g/m 2 -24 시간) 신장력 (g) *
CD 신장 전 CD 신장 후
4 평가 불가능 평가 불가능 325-350
5 12,040 27,993 325-350
6 8,618 22,911 325-350
7 7,844 22,260 325-350
* 라미네이트의 신장력을 본질적으로 낮은 수준의 횡방향 연신으로 제어하는 필름의 신장력을 토대로 평가함.

상기 입증된 바와 같이, 실시예 4 내지 7의 필름 및 라미네이트는, 필름 및(또는) 라미네이트를 함유하는 가먼트의 착용시 사용자가 쉽게 가할 수 있는 낮은 횡방향 신장력을 갖는다. CD-신장된 필름 및 라미네이트도 또한 통기성이 뛰어나게 개선되었으며, 비신장된 필름 및 라미네이트에 비해 수증기에 대한 뛰어난 통기성을 나타내었다.
본원에 개시된 발명의 실시태양들은 현재 바람직한 것으로 여겨지지만, 본 발명의 주제 및 범위를 벗어나지 않고 다양한 변형 및 개선이 이루어질 수 있다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항에 의해 나타나 있고, 균등물의 의미 및 범위내의 모든 변화들도 이에 포함된다.

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  56. 삭제
  57. 밀도가 0.870 g/cm3 내지 0.900 g/cm3 미만인 저밀도 올레핀 중합체, 밀도가 0.900 내지 0.935 g/cm3인 높은 밀도의 올레핀 중합체, 및 입상 충전제를 포함하는 하나 이상의 층을 포함하고,
    비신장 폭에 있어서 필름의 제1 수증기 투과율은 500 g/m2-24 시간 이상이고, 비신장 폭보다 25 % 더 큰 신장 폭에 있어서 필름의 제2 수증기 투과율은 제1 수증기 투과율의 225 % 이상이며 4000 g/m2-24 시간 이상인, 신장력의 인가시 비신장 폭보다 25 % 이상 더 큰 신장 폭으로 횡방향 연신가능한 실질적으로 액체-불투과성인 필름.
  58. 제57항에 있어서, 저밀도 중합체가 단일-자리 촉매에 의한 올레핀 중합체를 포함하는 필름.
  59. 제58항에 있어서, 상기 높은 밀도의 중합체가 지글러-나타 촉매에 의한 올레핀 중합체를 포함하는 필름.
  60. 제57항에 있어서, 제2 수증기 투과율이 제1 수증기 투과율의 250 % 이상인 필름.
  61. 제57항에 있어서, 제2 수증기 투과율이 제1 수증기 투과율의 300 % 이상인 필름.
  62. 제57항에 있어서, 제2 수증기 투과율이 5500 g/m2-24 시간 이상인 필름.
  63. 제57항에 있어서, 제2 수증기 투과율이 7000 g/m2-24 시간 이상인 필름.
  64. 제57항에 있어서, 종방향 신장 길이가 원래의 비신장 길이의 1.1 내지 7.0 배이며 제1 수증기 투과율이 신장 길이에 존재하는 필름.
  65. 제64항에 있어서, 신장 길이가 비신장 길이의 1.5 내지 6.0 배인 필름.
  66. 제57항에 있어서, 층이 10 내지 55 부피%의 충전제 및 45 내지 90 부피%의 전체 중합체를 포함하고, 전체 중합체는 10 내지 90 중량%의 저밀도 올레핀 중합체 및 10 내지 90 중량%의 높은 밀도의 올레핀 중합체를 포함하는 필름.
  67. 제66항에 있어서, 층이 15 내지 45 부피%의 충전제 및 55 내지 85 부피%의 전체 중합체를 포함하는 필름.
  68. 제66항에 있어서, 전체 중합체가 25 내지 75 중량%의 저밀도 올레핀 중합체 및 25 내지 75 중량%의 높은 밀도의 올레핀 중합체를 포함하는 필름.
  69. 제66항에 있어서, 전체 중합체가 30 내지 60 중량%의 저밀도 올레핀 중합체 및 40 내지 70 중량%의 높은 밀도의 올레핀 중합체를 포함하는 필름.
  70. 제57항에 있어서, 저밀도 올레핀 중합체는 매우 낮은 밀도의 폴리에틸렌을 포함하고, 높은 밀도의 올레핀 중합체는 선형 저밀도 폴리에틸렌을 포함하는 필름.
  71. 제57항 내지 제70항 중 어느 한 항에 기재된 필름 및 부직 웹을 포함하며, 비신장 폭에 있어서 라미네이트의 제1 수증기 투과율은 500 g/m2-24 시간 이상이고, 비신장 폭보다 25 % 더 큰 신장 폭에 있어서 라미네이트의 제2 수증기 투과율은 제1 수증기 투과율의 225 % 이상이며 4000 g/m2-24 시간 이상인, 신장력의 인가시 비신장 폭보다 25 % 이상 더 큰 신장 폭으로 횡방향 연신가능한 실질적으로 액체-불투과성인 라미네이트.
  72. 제71항에 있어서, 부직 웹이 네킹-신장되어 종방향으로 신장되고 횡방향으로 좁아진 후 필름에 라미네이팅되는 라미네이트.
  73. 제71항에 있어서, 부직 웹이 신장성 중합체로부터 제조된 섬유를 포함하는 것인 라미네이트.
  74. 제71항에 있어서, 부직 웹이 크림핑된 섬유를 포함하는 것인 라미네이트.
  75. 제71항에 있어서, 부직 웹이 스펀본드 웹, 멜트블로운 웹, 본디드 카디드 웹, 에어 레이드 웹, 및 이들의 조합으로 이루어지는 군으로부터 선택된 것인 라미네이트.
  76. 제71항의 라미네이트를 포함하는 가먼트.
  77. 제76항에 있어서, 라미네이트가 배면시트의 적어도 일부를 포함하는 가먼트.
  78. 제76항에 있어서, 팬츠형 흡수 가먼트를 포함하는 가먼트.
  79. 제76항에 있어서, 의료용 보호 가먼트를 포함하는 가먼트.
  80. 제76항에 있어서, 산업용 보호 가먼트를 포함하는 가먼트.
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