KR19990087750A - 정합성이 양호한 부직포 라미네이트 - Google Patents

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KR19990087750A
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제이 셀던 슐츠
수잔 엘라인 쇼버
레슬리 와렌 ４세 콜리어
폴 윈저 에스티
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로날드 디. 맥크레이
킴벌리-클라크 월드와이드, 인크.
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Abstract

어느 한 쪽 면이 평균 직경이 7 미크론을 초과하는 유연한 비탄성 섬유로 된 층과 결합된 멜트블로운 탄성 섬유로 된 층 1개 이상을 갖는 라미네이트가 제공된다. 라미네이트는 멜트블로운 탄성 섬유로 된 층 대신에 멜트블로운 비탄성 섬유로 된 층을 갖는 유사 직물의 1/2 미만의 드레이프 강연도를 갖는다.

Description

정합성이 양호한 부직포 라미네이트
<발명의 배경>
본 발명은 의류, 개인 위생 용품 및 감염 억제 제품에 사용하기 위한 부직포에 관한 것이다.
예를 들면 가운과 같이 몸에 걸치게 되는 품목의 경우, 유연성, 드레이프성(drape) 및 정합성(conformability)은 중요한 고려사항들이다. 유연성, 적어도 착용자를 향하는 면에 대한 유연성은 피부 자극을 피하기 위한 중요한 고려사항이다. 유연성은 수 시간 동안 착용될 수 있는 수술용 가운의 경우에서와 같이 보다 장 기간의 사용을 위해서 보다 많이 쟁점이 되고 있다. 정합성은 직물이 덮고 있는 물체의 형태에 그 자신을 적응시키게 되는 정도이다. 예를 들면, 매우 정합적인 직물은 착용자의 몸에 그 자신을 잘 적응시키게 되고, 그 결과 뻣뻣함을 느끼지 않게 된다. 물론, 편한 의류를 디자인할 때 뻣뻣한 직물은 피해야 한다. 직물의 정합성의 한 척도는 드레이프 강연도(drape stiffness)이다.
이들 응용분야를 위한 직물은 또한 신장될 수 있고, 이러한 신장 또는 변형으로부터 회복될 수 있는 능력을 가져야 하고, 또한 피부 쾌적함을 방해하지 않도록 통기성이어야 한다.
의류 및 감염 억제 제품에 사용될 수 있고, 양호한 유연성, 드레이프성 및 정합성을 가지면서 통기성인 부직포를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다.
<발명의 요약>
본 발명의 목적은 어느 한 쪽 면이 평균 직경이 7 미크론을 초과하는 유연한 비탄성 섬유로 된 층과 결합된 멜트블로운 탄성 섬유로 된 층 1개 이상을 갖는 라미네이트에 의해 만족된다. 이렇게 제조된 직물은 멜트블로운 탄성 섬유로 된 층 대신에 멜트블로운 비탄성 섬유로 된 층을 갖는 유사 직물의 1/2 미만의 드레이프 강연도를 갖는다. 유연한 섬유는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로부터 제조될 수 있고, 복합 나란한 형태(side-by-side), 외피-코어(sheath-core), 해도 형태(islands-in-the- sea) 또는 다른 형태일 수 있다.
정의
본 명세서에서 사용된 용어 "부직포 또는 웹"은 편직물에서와는 다른 방식으로 개개의 섬유 또는 실이 서로 얽힌 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 또는 웹은 예를 들면 멜트블로잉 방법, 스펀본딩 방법 및 본디드 카디드 웹 방법과 같은 많은 방법으로부터 제조되어 왔다. 부직포의 기본 중량은 일반적으로 평방 야드 당 재료의 온스(osy) 또는 평방 미터 당 그램(gsm)으로 표시되고, 유용한 섬유 직경은 일반적으로 미크론으로 표시된다(osy을 gsm으로 전환시키려면, osy에 33.91을 곱하면 된다).
본 명세서에서 사용된 용어 "미세섬유(microfiber)"는 약 75 미크론 이하의 평균 직경을 갖는, 예를 들면 약 0.5 미크론 내지 약 50 미크론의 평균 직경을 갖는 소직경 섬유를 의미하거나 또는 보다 구체적으로는 미세섬유는 약 2 미크론 내지 약 40 미크론의 평균 직경을 가질 수 있다. 자주 사용되는 섬유 직경의 다른 표시는 데니어인데, 이것은 섬유 9000 미터 당의 그램으로서 정의되며, 미크론 단위의 섬유 직경을 제곱하고, g/cc 단위의 밀도를 곱하고, 0.00707을 곱함으로써 계산될 수 있다. 보다 낮은 데니어는 보다 미세한 섬유를 나타내고, 보다 높은 데니어는 보다 두껍거나 또는 보다 무거운 섬유를 나타낸다. 예를 들면, 15 미크론으로 주어진 폴리프로필렌 섬유의 직경은 이를 제곱하고, 그 결과에 0.89 g/cc을 곱하고 0.00707을 곱함으로써 데니어로 환산될 수 있다. 따라서, 15 미크론 폴리프로필렌 섬유는 약 1.42의 데니어(152x 0.89 x 0.00707 = 1.415)를 갖는다. 미합중국 밖에서는 측정 단위가 보다 일반적으로는 "tex"인데, 이것은 섬유 킬로미터 당 그램으로서 정의된다. tex는 데니어/9로 계산될 수 있다.
본 명세서에서 사용된, 섬유 또는 직물을 언급할 때의 용어 "탄성"이란 바이어스력을 인가하였을 때 그의 이완된 늘어나지 않은 길이의 적어도 약 150% 또는 1.5배의 신장 바이어스 길이로까지 늘어날 수 있고, 신장 바이어스력의 제거 시에 그의 신장율의 50% 이상 회복되게 되는 재료를 의미한다. 탄성 재료는 또한 "엘라스토머" 및 때로는 "플라스토머"로도 언급된다. 비탄성 재료는 "탄성"의 정의를 만족시키지 않는 것이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "회복"은 바이어스력의 인가에 의한 재료의 신장 후에 바이어스력의 종료 시에 신장된 재료의 수축을 의미한다. 예를 들면, 1 인치의 이완된, 바이어스력을 받지 않은 길이를 갖는 재료가 1.5 인치의 길이까지 신장에 의해 50% 신장되었을 경우, 재료는 그의 이완된 길이의 150%인 신장된 길이를 갖게 된다. 이러한 예의 신장된 재료가 바이어스력 및 신장력의 제거 후에 1.1 인치의 길이로 수축 또는 회복되었을 경우, 재료는 그의 신장율의 80%(0.4 인치)만큼 회복되었다.
통상적으로, "스트레치 본디드(stretch-bonded)"란 탄성 부재가 늘어나 있는 동안에 탄성 부재가 다른 부재와 결합하는 것을 의미한다. "스트레치 본디드 라미네이트" 또는 SBL은 통상적으로 한 층이 주름형성가능한 층이고, 다른 층이 탄성 층인 2개 이상의 층을 갖는 복합 재료를 의미한다. 층들은 탄성 층이 늘어나 있는 상태에 있을 때 함께 접착되어 층들을 이완시켰을 때, 주름형성가능한 층들이 주름잡혀진다. 이러한 다층 복합 탄성 재료는 결합 지점들 사이에서 주름잡혀진 비탄성 재료가 탄성 재료를 신장시킬 수 있게 하는 정도까지 늘어날 수 있다. 다층 복합 탄성 재료의 한 유형이 예를 들면, 그의 전체 내용이 본 명세서에서 참고문헌으로 인용되어 있는 반데르 빌렌(Vander Wielen) 등의 미합중국 특허 제4,720,415호에 기재되어 있는데, 여기에서는 압출기의 다수개의 뱅크(bank)로부터 제조된 동일한 중합체로 된 다수개의 층들이 사용되었다. 다른 복합 탄성 재료는 키퍼(Kieffer) 등의 미합중국 특허 제4,789,699호, 테일러(Taylor)의 미합중국 특허 제4,781,966호 및 모먼(Morman)의 미합중국 특허 제4,657,802호와 제4,652,487호 및 모먼 등의 미합중국 특허 제4,655,760호와 제4,692,371호에 기재되어 있다.
통상적으로, "넥 본디드(neck bonded)"란 비탄성 부재가 늘어나거나 또는 넥킹(necking)되어 있는 동안에 탄성 부재가 비탄성 부재와 결합하는 것을 의미한다. "넥 본디드 라미네이트" 또는 NBL은 통상적으로 한 층이 넥킹된 비탄성 층이고, 다른 층이 탄성 층인 2개 이상의 층을 갖는 복합 재료를 의미한다. 비탄성 층이 늘어나 있는 상태에 있을 때 층들이 함께 접착된다. 넥 본디드 라미네이트의 예는 모먼의 미합중국 특허 제5,226,992호, 제4,981,747호, 제4,965,122호 및 제5,336,545호에 기재되어 있는 것과 같다.
본 명세서에서 사용된 용어 "스펀본드 섬유"는 예를 들면 아펠(Appel) 등의 미합중국 특허 제4,340,563호, 및 도슈너(Dorschner) 등의 미합중국 특허 제3,692,618호, 마쯔끼(Matsuki) 등의 미합중국 특허 제3,802,817호, 키니(Kinney)의 미합중국 특허 제3,338,992호와 제3,341,394호, 하트만(Hartman)의 미합중국 특허 제3,502,763호, 레비(Levy)의 미합중국 특허 제3,502,538호 및 도보(Dobo) 등의 미합중국 특허 제3,542,615호에서처럼, 일반적으로 원형인 다수개의 미세한 방사구 모세관으로부터 용융된 열가소성 재료를 필라멘트로 압출시키고, 압출된 필라멘트의 직경을 급격하게 감소시켜서 제조된 소직경 섬유를 의미한다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 이들이 수집 표면 상에 퇴적될 때에는 점착성이지 않다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 연속적이고, 7 미크론보다 큰, 보다 구체적으로는 약 10 내지 30 미크론의 평균 직경(약 10개 이상의 샘플 크기로부터)을 갖는 미세섬유이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "멜트블로운 섬유"는 용융된 열가소성 재료를 일반적으로 원형인 다수개의 미세한 다이 모세관을 통해 용융 사 또는 필라멘트로서 집중적인 고속 가스(예를 들면, 에어) 스트림 내로 압출시키고, 이 스트림이 용융된 열가소성 재료의 필라멘트를 가늘데 하여 미세섬유 직경으로까지 감소시켜서 제조된 섬유를 의미한다. 그 후, 멜트블로운 섬유는 고속 가스 스트림에 의해 운반되고 수집 표면 상에 퇴적되어 무작위적으로 배열된 멜트블로운 섬유의 웹을 형성한다. 이러한 방법은 예를 들면 번틴(Buntin)의 미합중국 특허 제3,849,241호에 기재되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속적이거나 또는 불연속적일 수 있는 미세섬유이고, 일반적으로 평균 직경이 10 미크론보다 작고, 일반적으로 수집 표면 상에 퇴적되었을 때 점착성이다.
스펀본드 및 멜트블로운 직물은 브록(Brock) 등의 미합중국 특허 제4,041,203호, 콜리어(Collier) 등의 미합중국 특허 제5,169,706호 및 본스래거(Bornslaeger)의 미합중국 특허 제4,374,888호에 기재되어 있는 스펀본드/멜트블로운/스펀본드(SMS) 라미네이트와 같이 층들 중의 일부가 스펀본드이고, 일부는 멜트블로운인 "SMS 라미네이트"로 합해질 수 있다. 이러한 라미네이트는 이동하는 성형 벨트 상에 먼저 스펀본드 직물 층을, 이어서 멜트블로운 직물 층을 및 마지막으로 다른 스펀본드 층을 순차적으로 퇴적시킨 다음 라미네이트를 하기하는 방식으로 결합시켜 제조될 수 있다. 별법으로는, 직물 층을 개별적으로 제조하여, 롤로 수집하고, 별도의 결합 단계에서 합할 수 있다. 이러한 직물은 일반적으로 약 0.1 내지 12 osy(6 내지 400 gsm), 보다 구체적으로는 약 0.75 내지 약 3 osy의 기본 중량을 갖는다.
본 명세서에서 사용된 용어 "중합체"는 일반적으로 단일중합체, 공중합체, 예를 들면 블록, 그라프트, 랜덤 및 교호 공중합체, 삼원공중합체 등 및 이들의 블렌드 및 변형물을 포함하지만, 이들로 한정되지는 않는다. 추가로, 달리 구체적으로 제한하지 않는 한, 용어 "중합체"는 재료의 모든 가능한 기하학적 형태를 포함하게 된다. 이들 형태로는 동일배열(isotactic), 규칙배열(syndiotactic) 및 랜덤 대칭을 들 수 있지만, 이들로 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 사용된 용어 "복합 섬유"는 별개의 압출기로부터 압출되었지만, 함께 방사되어 1개의 섬유를 형성한 2개 이상의 중합체로부터 제조된 섬유를 말한다. 복합 섬유는 또한 때로는 다성분 또는 이성분 섬유로 언급된다. 중합체는 일반적으로 서로 상이하지만, 복합 섬유는 단일구성 섬유일 수 있다. 중합체는 복합 섬유의 횡단면을 통해 실질적으로 일정하게 위치되는 별개의 대역들로 배치되고 복합 섬유의 길이를 따라 연속적으로 연장된다. 상기 복합 섬유의 배치는 예를 들면, 한 중합체가 다른 중합체에 둘러싸여져 있는 외피/코어 배열이거나 또는 나란히형 배열, 파이 배열 또는 "해도형" 배열일 수 있다. 복합 섬유는 가네코(Kaneko) 등의 미합중국 특허 제5,108,820호, 스트랙(Strack) 등의 미합중국 특허 제5,336,552호 및 파이크(Pike) 등의 미합중국 특허 제5,382,400호에 설명되어 있다. 2개의 성분 섬유의 경우, 중합체는 75/25, 50/50, 25/75 또는 다른 임의의 바람직한 비율로 존재할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "열 포인트 결합(thermal point bonding)"은 직물 또는 섬유의 웹을 가열된 카렌더 롤과 앤빌 롤 사이에서 결합되도록 통과시키는 것을 포함한다. 카렌더 롤은 항상은 아니지만, 일반적으로 전체 직물이 그의 전체 표면을 통해 결합되지는 않도록 일정 방식으로 패턴화된다. 그 결과, 기능 및 미관상의 이유로 다양한 카렌더 롤용 패턴이 개발되어 있다. 패턴의 한 예는 포인트(point)를 갖고, 한센(Hansen) 및 페닝즈(Pennings)의 미합중국 특허 제3,855,046호에 기재되어 있는 바와 같이 약 200 결합/인치2로 약 30%의 결합 면적을 갖는 한센 페닝즈(Hansen Pennings) 또는 "H&P" 패턴이다. H&P 패턴은 각 핀이 0.038 인치(0.965 mm)의 변 치수, 0.070 인치(1.778 mm)의 핀들 사이의 간격 및 0.023 인치(0.584 mm)의 결합 깊이를 갖는 사각 포인트 또는 핀 결합 면적을 갖는다. 생성된 패턴은 약 29.5%의 결합 면적을 갖는다. 다른 대표적인 포인트 결합 패턴은 0.037 인치(0.94 mm)의 변 치수, 0.097 인치(2.464 mm)의 핀 간격 및 0.039 인치(0.991 mm)의 깊이를 갖는 사각 핀으로 15%의 결합 면적을 생성시키는 확대된 한센 앤드 페닝즈 또는 "EHP" 결합 패턴이다. "714"로 표시되는 다른 대표적인 포인트 결합 패턴은 각 핀이 0.023 인치의 변 치수, 0.062 인치(1.575 mm)의 핀들 사이의 간격 및 0.033 인치(0.838 mm)의 결합 깊이를 갖는 사각 핀 결합 면적을 갖는다. 생성된 패턴은 약 15%의 결합 면적을 갖는다. 또 다른 일반적인 패턴은 약 16.9%의 결합 면적을 갖는 C-스타(Star) 패턴이다. C-스타 패턴은 유성에 의해 방해되는 "코듀로이" 디자인 또는 횡방향의 바아를 갖는다. 다른 일반적인 패턴으로는 반복되는 약간 어긋난 다이아몬드를 갖는 다이아몬드 패턴 및 예를 들면 윈도우 스크린과 같이 이름이 제시하는 바와 같이 보이는 와이어 조직 패턴을 들 수 있다. 대표적으로는, 결합 면적 %는 직물 라미네이트 웹의 면적의 약 10% 내지 대략 30%에서 변한다. 당업계에 공지되어 있는 바와 같이, 스팟(spot) 결합은 라미네이트 층들을 함께 고정시킬 뿐만 아니라 각 층 내에서 필라멘트 및(또는) 섬유들을 결합시킴으로써 각 개개의 층에 일체성을 부여한다.
본 명세서에서 사용된 통기 결합(through-air binding) 또는 "TAB"는 웹의 섬유들을 구성하는 중합체들 중의 1종을 용융시킬 수 있도록 충분히 고온인 에어가 강제로 웹을 통과하도록 되어 있는 부직 이성분 섬유 웹을 결합시키는 방법을 의미한다. 에어 속도는 분 당 100 내지 500 피트이고, 체류 시간은 6초만큼 길 수 있다. 중합체의 용융 및 재고화가 결합을 제공한다. 통기 결합은 비교적 다양성을 제한시키는데, 통기 결합 TAB가 결합을 완성시키기 위해서는 적어도 한 성분의 용융을 필요로 하기 때문에, 복합 섬유 또는 접착제를 포함하는 것과 같이 2개의 성분을 갖는 웹으로 제한된다. 통기 결합기에서, 한 성분의 용융 온도 이상이고, 다른 성분의 용융 온도 이하인 온도를 갖는 에어가 주위를 둘러싸고 있는 후드로부터 웹을 통해 웹을 지지하는 천공된 롤러 내로 보내진다. 별법으로는, 통기 결합기는 에어가 웹 상으로 아래쪽으로 수직으로 보내지는 편평한 배열일 수 있다. 2개의 배치의 작동 조건은 유사하며, 주된 차이점은 결합 동안의 웹의 기하형태이다. 고온 에어는 보다 낮은 용융 중합체 성분을 용융시키고, 이에 의해 필라멘트들 사이에 결합을 형성하여 웹을 일체화시킨다.
본 명세서에서 사용된 용어 "개인 위생 용품"은 기저귀, 유아용 속팬츠, 흡수성 속팬츠, 성인 실금자용 제품 및 여성 위생 용품을 의미한다. 이러한 제품들은 일반적으로 외부 커버 층과 내부 흡수 층을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "의류"는 입을 수 있는 비의료적 지향의 임의의 타입의 옷을 의미한다. 이것은 공업용 작업복 및 작업용 겉옷, 내의, 바지, 셔츠, 쟈켓, 장갑, 양말 등을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "감염 억제 제품"은 의료적으로 의도된 품목, 예를 들면 수술용 가운 및 드레이프, 얼굴 마스크, 부풀린 모자, 수술용 모자 및 후드와 같은 머리 덮개, 신발 덮개, 장화 덮개 및 슬리퍼와 같은 신는 것, 상처 드레싱, 붕대, 멸균 랩, 와이퍼, 연구실 코트, 작업복, 앞치마 및 쟈켓과 같은 의류, 환자용 침구, 들것 및 바시넷형 시트 등을 의미한다.
시험 방법
수두점(hydrohead): 직물의 액체 차단성의 척도가 수두점 시험이다. 수두점 시험은 소정량의 액체가 통과하기 전에 직물이 지탱하게 되는 물의 압력(mbar 단위)을 결정한다. 보다 높은 수두점 값을 갖는 직물은 보다 낮은 수두점을 갖는 직물보다 큰 액체 침투에 대한 차단성을 가짐을 의미한다. 수두점 시험은 연방 시험 기준(Federal Test Standard) No. 191A, 방법(Method) 5514에 따라 수행된다.
드레이프성: 때때로 캔틸레버 굴곡 시험으로도 불리는 드레이프 강연도 시험은 그의 자체 중량 하에서 직물의 캔틸레버 굴곡의 원리를 사용하여 직물의 굴곡 길이를 결정한다. 굴곡 길이는 직물 중량과 직물 강연도 사이의 상호작용의 척도이다. 1 인치(2.54 cm) x 8 인치(20.3 cm)의 직물 스트립을 분 당 4.75 인치(12 cm/분)로 그의 긴 치수와 평행한 방향으로 밀어서 그의 선단 연부가 수평 표면의 연부로부터 돌출되도록 한다. 시험편의 끝이 그의 자체 중량 하에 직물의 끝을 플랫포옴의 연부에 접착시키는 선이 수평과 41.5도의 각을 만드는 지점으로까지 낮춰졌을 때 드리워진 길이를 측정한다. 드리워진 길이가 보다 길 때 시험편이 보다 느리게 굴곡되었고, 이것은 보다 뻣뻣한 직물을 의미한다. 드레이프 강연도는 0.5 x 굴곡 길이로서 계산된다. 각 직물의 총 5개의 샘플을 취해야 한다. 이 방법은 상이한(보다 긴) 직물 길이를 제외하고는, ASTM 표준 시험 D-1388과 일치한다. 사용된 시험 장치는 미합중국 뉴욕주 11701 아미티빌 베이뷰 애비뉴 400 소재의 테스팅 머쉰 인크.(Testing Machines Inc.)로부터 구입할 수 있는 캔틸레버 벤딩(Cantilever Bending) 시험기 모델 79-10 이다. 대부분의 시험에서와 마찬가지로, 샘플은 시험 전에 65 ± 2 % 상대 습도 및 72 ± 2 ℉(22 ± 1 ℃)의 ASTM 조건 또는 50 ± 2 % 상대 습도 및 72 ± 1.8 ℉의 TAPPI 조건으로 조절되어야 한다.
뮬렌 파열(Mullen Burst): 이 시험은 수압을 받았을 때 직물의 파열에 대한 내성을 측정한다. 파열 강도는 고무 격벽을 통해 직물의 평면에 대해 직각으로 인가한 힘을 사용하여 부풀림으로써 직물을 파열시키는데 필요한 유체 정압으로서 정의된다. 이 방법은 평방 인치 당 최대 약 200 파운드의 파열 강도를 갖는 최대 0.6 mm 두께의 제품의 파열 강도를 측정한다. 압력은 액체(글리세린)를 95 ± 5 ml/분의 속도로 챔버 내로 강제로 보냄으로써 생성된다. 환상 클램프 사이에 고정된 시험편에 시험편이 파열될 때까지 조절되는 속도로 압력을 증가시키면서 인가한다. 파열 강도는 파운드 단위로 표시된다. 이 방법은 시험편 크기가 5 인치(12.6 cm) 제곱이고, 10개의 시험편을 시험한 것을 제외하고는 TAPPI 공식 표준 T-403 os-76과 일치한다. 사용된 시험 장치는 미합중국 매사추세츠주 01021 치코피 지.피.오. 366 소재의 비.지. 퍼킨스 앤드 선 인크.(B.G. Perkins & Son Inc.) 또는 미합중국 뉴욕주 11701 아미티빌 베이뷰 애비뉴 400 소재의 테스팅 머쉰 인크. 제품인 모터 구동되는 뮬렌 파열 강도 시험기이다. 샘플은 시험 전에 65 ± 2 % 상대 습도 및 72 ± 2 ℉(22 ± 1 ℃)의 ASTM 조건 또는 50 ± 2 % 상대 습도 및 72 ± 1.8 ℉의 TAPPI 조건으로 조절되어야 한다.
컵 압력파괴(Cup Crush): 부직포의 유연성은 "컵 압력파괴" 시험에 따라 측정될 수 있다. 컵 압력파괴 시험은 컵 형태의 직물의 균일한 변형을 유지시키기 위하여 컵 형태의 직물이 약 6.5 cm 직경의 실린더에 의해 둘러싸여져 있는 동안에 4.5 cm 직경의 반구의 형태를 갖는 바닥(foot)이 약 6.5 cm 직경 x 6.5 cm 높이의 뒤집어진 컵의 형태를 갖는 직물의 23 cm x 23 cm 조각을 압력파괴시키는데 필요한 피크 하중(또한 "컵 압력파괴 하중" 또는 그냥 "컵 압력파괴"로도 불린다)을 측정함으로써 직물 강연도를 평가한다. 10개의 값의 평균을 사용했다. 바닥 및 컵은 측정치에 영향을 줄 수 있는 바닥과 컵 벽 사이의 접촉을 피하도록 정렬된다. 피크 하중은 바닥이 초 당 약 0.25 인치(분 당 380 mm)의 속도로 내려가는 동안에 측정되고, 그램 단위로 측정된다. 컵 압력파괴 시험은 또한 시험 시작으로부터 피크 하중 지점까지의 에너지, 즉 한 축이 그램 단위의 하중이고 다른 축이 밀리미터 단위의 바닥 이동 거리로 이루어진 곡선 아래의 면적인, 샘플을 압력파괴시키는데 필요한 총 에너지("컵 압력파괴 에너지")에 대한 값을 구한다. 그러므로 컵 압력파괴 에너지는 gm-mm 단위로 보고된다. 보다 낮은 컵 압력파괴 값은 보다 유연한 라미네이트를 의미한다. 컵 압력파괴를 측정하는데 적합한 장치는 미합중국 뉴 저지주 펜사우켄 소재의 쉐비츠 캄파니(Schaevitz Company)로부터 입수할 수 있는 모델 FTD-G-500 하중 셀(500 그램 범위)이다.
열가소성 중합체는 개인 위생 용품, 감염 억제 제품, 의류 및 보호용 커버와 같은 각종의 제품에 사용하기 위한 필름, 섬유 및 웹의 제조에 유용하다.
가운용 재료는 양호한 강도, 내구성 및 구멍방지 특성을 가져야 한다. 또한 일반적으로, 상기 재료가 최소한의 열을 보유하고, 바람직하게는 쾌적성을 증가시키기 위해 물체에 쉽게 정합되도록 얇은 것이 바람직하다. 증가된 유연성, 정합성 및 쾌적성은 과거에는, 유연성을 증가시키기 위해 화학적 및 기계적 수단을 사용한 핏팅(Fitting) 등의 미합중국 특허 제5,413,811호에 논의되어 있는 바와 같이, 국소적인 처리 및(또는) 기계적 수단에 의해 추구되어져 왔다. 또한 핏팅의 문헌에 논의되어 있는 것은 세척 유연화 방법 및 다른 유연화 방법이다.
본 발명자들은 놀랍게도 탄성 멜트블로운 직물을 내부에 사용함으로써 보다 낮은 드레이프 강연도 값, 그러므로 보다 큰 정합성 및 쾌적성을 갖는 스펀본드 및 멜트블로운 직물의 라미네이트가 제조될 수 있음을 발견하였다. 누구나 외부 직물의 감각 특성에 거의 영향을 미치지 않는, 내부의 비탄성 멜트블로운 층을 내부의 탄성 멜트블로운 층으로 대체시킬 수 있을 것으로 기대하지만, 이것은 본 발명의 경우에 해당되지 않는다. 비록 직물 전체가 탄성이 아니더라도 내부의 탄성 멜트블로운 층은 드레이프 강연도를 극적으로 감소시킨다. 이것은 사용된 탄성 멜트블로운의 유형과는 무관한 것으로 보인다.
직물의 차단성은 수두점 시험을 사용하여 측정될 수 있다. 이 시험은 소정량의 액체가 통과하기 전에 직물이 지탱하게 되는 물의 높이(mbar 단위)를 결정한다. 보다 높은 수두점 값을 갖는 직물은 보다 낮은 수두점을 갖는 직물보다 액체 침투에 대한 차단성이 크다는 것을 의미한다. 재료의 수두점 값은 섬유의 크기 및 섬유의 소수성과 같은 인자에 의해 영향을 받게 되는데, 보다 미세한 섬유는 액체가 통과하게 되는 기공을 보다 작게 만든다. 본 발명자들은 감염 억제 분야에서는 10 mbar 이상의 수두점 값을 갖는 재료가 필요하다고 생각한다.
직물의 강도는 뮬렌 파열 강도 시험에 의해 측정될 수 있다.
직물의 정합성은 드레이프 강연도 시험 또는 간단하게 드레이프 시험에 의해 측정될 수 있다. 이 시험은 직물이 굴곡 전에 테이블의 연부로부터 얼마나 멀리 연장될 수 있는지를 측정한다. 기록이 보다 낮을수록 착용자에게 보다 정합적이고 아마 쾌적한 직물이 될 것이다.
본 발명의 실시에 유용한 엘라스토머 열가소성 중합체는 폴리우레탄, 코폴리에스테르, 폴리아미드 폴리에테르 블록 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 코폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌), 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌, 스티렌-폴리(에틸렌-부틸렌)-스티렌, (폴리스티렌/폴리(에틸렌-부틸렌)/폴리스티렌, 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌) 등과 같이 화학식 A-B-A' 또는 A-B를 갖는 블록 공중합체와 같은 블록 공중합체로부터 제조된 것일 수 있다.
유용한 엘라스토머 수지로는 일반식 A-B-A' 또는 A-B(여기서, A 및 A'는 각각 스티렌 기를 함유하는 열가소성 중합체 엔드블록, 예를 들면 폴리(비닐 아렌)이고, B는 엘라스토머 중합체 중간블록, 예를 들면 공액 디엔 또는 저급 알켄 중합체임)를 갖는 블록 공중합체를 포함한다. A-B-A' 타입의 블록 공중합체는 A 및 A' 블록의 경우에 상이하거나 또는 동일한 열가소성 블록 중합체를 가질 수 있고, 본 발명의 블록 공중합체는 선형, 분지 및 방사상 블록 공중합체들을 포함하기 위한 것이다. 이와 관련하여, 방사상 블록 공중합체는 (A-B)m-X(이 때, X는 다가 원자 또는 분자이고, 각 (A-B)m는 A가 엔드블록인 방식으로 X로부터 뻗어진다)로 표시될 수 있다. 방사상 블록 공중합체에서, X는 유기 또는 무기 다가 원자 또는 분자이고, m은 원래 X에 존재하는 관능기와 동일한 값을 갖는 정수이다. 이것은 일반적으로 3 이상, 바람직하게는 4 또는 5이지만, 이들로 한정되지는 않는다. 따라서, 본 발명에서 표현 "블록 공중합체" 및 구체적으로는 "A-B-A'" 및 "A-B" 블록 공중합체는 블록의 수에 대해서는 제한 없이, 압출될 수 있는(예를 들면, 멜트블로잉에 의해) 상기에서 논의된 바와 같은 상기 고무 블록 및 열가소성 블록을 갖는 모든 블록 공중합체를 포함하기 위한 것이다. 엘라스토머 부직 웹은 예를 들면, 엘라스토머 (폴리스티렌/폴리(에틸렌-부틸렌)/폴리스티렌)블록 공중합체로부터 제조될 수 있다. 상기한 엘라스토머 공중합체의 시판 예는 예를 들면, 미합중국 텍사스주 휴스톤 소재의 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company)로부터 입수할 수 있는 크라톤(KRATON)(등록상표) 재료로 알려진 중합체 계열의 일부로서 판매되는 것을 들 수 있다. 크라톤(KRATON)(등록상표) 블록 공중합체는 몇가지 상이한 배합비로 입수할 수 있으며, 그 수는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 미합중국 특허 제4,663,220호 및 제5,304,599호에서 확인할 수 있다.
엘라스토머 A-B-A-B 테트라블록 공중합체로 이루어진 중합체도 또한 본 발명의 실시에 사용될 수 있다. 상기 중합체는 테일러 등의 미합중국 특허 제5,332,613호에 논의되어 있다. 상기 중합체에서, A는 열가소성 중합체 블록이고, B는 실질적으로 폴리(에틸렌-프로필렌) 단량체 단위로 수소첨가된 이소프렌 단량체이다. 상기 테트라블록 공중합체의 예는 스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌)-스티렌-폴리(에틸렌-프로필렌) 또는 미합중국 텍사스주 휴스톤 소재의 쉘 케미칼 캄파니(Shell Chemical Company)로부터 크라톤(KRATON)(등록상표) 중합체 계열의 일부로서 입수할 수 있는 SEPSEP 엘라스토머 블록 공중합체이다.
사용될 수 있는 다른 예시적인 엘라스토머 재료로는 폴리우레탄 엘라스토머 재료, 예를 들면 비.에프. 굳리치 앤드 캄파니(B.F. Goodrich & Co.)로부터 상표 에스탄(ESTANE)(등록상표) 하에 또는 모톤 티오콜 코포레이션(Morton Thiokol Corp.)으로부터 상표 모탄(MORTHANE)(등록상표) 하에 구입할 수 있는 것, 폴리에스테르 엘라스토머 재료, 예를 들면 이.아이. 듀폰 디 네모아스 앤드 캄파니(E.I. DuPont De Nemours & Company)로부터 상품명 하이트렐(HYTREL)(등록상표) 하에 시판되는 것 및 이전에는 홀랜드 안헴 소재의 악조 플라스틱스(Akzo Plastics)로부터 입수할 수 있었고 이제는 홀랜드 시타드 소재의 디에스엠(DSM)으로부터 구입할 수 있는 아니텔(ARNITEL)(등록상표)으로 알려져 있는 것을 들 수 있다.
다른 적합한 재료는 하기 화학식을 갖는 폴리에스테르 블록 아미드 공중합체이다.
상기 식 중, n은 양의 정수이고, PA는 폴리아미드 중합체 세그먼트를 나타내고, PE는 폴리에테르 중합체 세그먼트를 나타낸다. 구체적으로는, 폴리에테르 블록 아미드 공중합체는 ASTM D-789에 따라 측정하였을 때, 약 150 ℃ 내지 약 170 ℃의 융점; ASTM D-1238, 조건 Q(235 C/1 Kg 하중)에 따라 측정하였을 때 약 6 g/10분 내지 약 25 g/10분의 용융 지수; ASTM D-790에 따라 측정하였을 때 약 20 Mpa 내지 약 200 Mpa의 굴곡부의 탄성률; ASTM D-638에 따라 측정하였을 때 약 29 Mpa 내지 약 33 Mpa의 파단 인장 강도 및 ASTM D-638에 따라 측정하였을 때 약 500% 내지 약 700%의 파단 최대 신장율을 갖는다. 폴리에테르 블록 아미드 공중합체의 구체적인 실시태양은 ASTM D-789에 따라 측정하였을 때 약 152 ℃의 융점; ASTM D-1238, 조건 Q(235 C/1 Kg 하중)에 따라 측정하였을 때 약 7 g/10분의 용융 지수; ASTM D-790에 따라 측정하였을 때 약 29.50 Mpa의 굴곡부의 탄성률; ASTM D-639에 따라 측정하였을 때 약 29 Mpa의 파단 인장 강도; 및 ASTM D-638에 따라 측정하였을 때 약 650% 내지 약 700%의 파단 신장율을 갖는다. 상기 재료들은 미합중국 뉴 저지주 글렌 록 소재의 아토켐 인크(Atochem Inc.) 폴리머 디비젼(릴산(RILSAN)(등록상표))으로부터 상품명 페박스(PEBAX)(등록상표) 하에 각종 등급으로 구입할 수 있다. 상기 중합체의 용도의 예는 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있고, 본 발명과 동일한 양수인에게 양도된 킬리안(Killian) 등의 미합중국 특허 제4,724,184호, 제4,820,572호 및 제4,923,742호에서 찾아볼 수 있다.
엘라스토머 중합체는 또한 에틸렌 및 1종 이상의 비닐 단량체의 공중합체, 예를 들면 비닐 아세테이트, 불포화 지방족 모노카르복실산 및 상기 모노카르복실산의 에스테르를 포함한다. 엘라스토머 공중합체 및 이들 엘라스토머 공중합체로부터 엘라스토머 부직 웹의 제조는 예를 들면 미합중국 특허 제4,803,117호에 기재되어 있다.
열가소성 코폴리에스테르 엘라스토머로는 하기 화학식을 갖는 코폴리에테르에스테르를 들 수 있다.
상기 식 중, "G"는 폴리(옥시에틸렌)-알파, 오메가-디올, 폴리(옥시프로필렌)-알파,오메가-디올로 이루어진 군으로부터 선택되고, "a" 및 "b"는 2, 4 및 6을 포함하는 양의 정수이고, "m" 및 "n"은 1 내지 20을 포함하는 양의 정수이다. 상기한 재료는 일반적으로 ASTM D-638에 따라 측정하였을 때 약 600% 내지 약 750%의 파단 최대 신장율 및 ASTM D-2117에 따라 측정하였을 때, 약 350 ℉ 내지 약 400 ℉(176 내지 205 ℃)의 융점을 갖는다.
상기 재료의 시판되는 예는 예를 들면, 이전에는 홀랜드 안헴 소재의 악조 플라스틱스(Akzo Plastics)로부터 입수할 수 있었고 이제는 홀랜드 시타드 소재의 디에스엠(DSM)으로부터 구입할 수 있는 아니텔(ARNITEL)(등록상표)으로 알려져 있는 것 또는 미합중국 델라웨어주 윌밍톤 소재 이.아이. 듀폰 디 네모아스 앤드 캄파니(E.I. DuPont De Nemours & Company)로부터 구입할 수 있는 하이트렐(HYTREL)(등록상표)로 알려져 있는 것을 들 수 있다. 폴리에스테르 엘라스토머 재료로부터 엘라스토머 부직 웹의 제조는 예를 들면 본 명세서에서 참고문헌으로 인용하고 있는 모먼 등의 미합중국 특허 제4,741,949호 및 보그스(Boggs)의 미합중국 특허 제4,707,398호에 기재되어 있다.
상기한 중합체들은 일반적으로 멜트블로잉 적용분야로 제한되지만, 본 발명자들은 이들 중의 일부를 스펀본딩시키는데 어느 정도의 성공하였다. 그러므로, 본 발명자들은 이들 재료를 스펀본딩 또는 멜트블로잉 중의 어느 하나에 사용될 수 있다고 생가한다.
이들 재료는 최근에 직물로 제조되었을 때, 우수한 차단성, 통기성, 탄성 및 만족스러운 촉감을 갖는 새로운 부류의 중합체에 속하게 되었다. 새로운 부류의 중합체는 "메탈로센" 중합체로 또는 메탈로센 방법으로 제조되었다고 언급된다. 멜트블로잉 또는 스펀본딩에 의해 가공처리될 수 있는 메탈로센 중합체가 개발되었다.
메탈로센 방법은 일반적으로 촉매에 의해 활성화되는, 즉 이온화되는 메탈로센 촉매를 사용한다. 메탈로센 촉매로는 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(n-부틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(n-시클로펜타디에닐)스칸듐 디클로라이드, 비스(인데닐)지르코늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)티타늄 디클로라이드, 비스(메틸시클로펜타디에닐)지르코늄 디클로라이드, 코발토센, 시클로펜타디에닐티타늄 트리클로라이드, 페로센, 하프노센 디클로라이드, 이소프로필(시클로펜타디에닐-1-플루오레닐)지르코늄 디클로라이드, 몰리브도센 디클로라이드, 니켈로센, 니오보센 디클로라이드, 루테노센, 티타노센 디클로라이드, 지르코노센 클로라이드 히드리드, 지르코노센 디클로라이드, 기타 등등을 들 수 있다. 상기 화합물의 보다 완전한 리스트는 다우 케미칼 캄파니(Dow Chemical Company)에 양도된 로센(Rosen) 등의 미합중국 특허 제5,374,696호에 포함되어 있다. 상기 화합물들은 또한 역시 다우에게 양도된 스티븐스(Stevens) 등의 미합중국 특허 제5,064,802호에 논의되어 있다.
메탈로센 방법, 및 구체적으로는 촉매 및 촉매 지지체 시스템이 많은 특허의 주제이다. 카민스키(Kaminsky) 등의 미합중국 특허 제4,542,199호는 메틸알루미녹산(MAO)을 톨루엔에 첨가하고, 화학식 (시클로펜타디에닐)2MeRHal(여기서, Me는 전이금속이고, Hal은 할로겐이고, 및 R은 시클로펜타디에닐 또는 C1 내지 C6 알킬 라디칼 또는 할로겐임)의 메탈로센 촉매를 첨가한 다음, 에틸렌을 첨가하여 폴리에틸렌을 제조하는 방법을 설명한다. 다우 케미칼에 양도된 라포인트(LaPointe) 등의 미합중국 특허 제5,189,192호는 금속 중심 산화를 통해 첨가 중합 촉매를 제조하는 방법을 설명한다. 엑손 케미칼 페이턴츠, 인크.(Exxon Chemical Patents, Inc.)의 미합중국 특허 제5,352,749호는 유동상 중에서 단량체들을 중합시키는 방법을 설명한다. 미합중국 특허 제5,349,100호는 키랄 메탈로센 화합물 및 거울상선택적 하이드리드 전달에 의한 키랄 중심의 생성에 의한 이들의 제조 방법을 설명한다.
조촉매는 가장 흔하게는 메틸알루미녹산(MAO), 다른 알킬알루미늄 및 붕소 함유 화합물, 예를 들면 트리스(펜타플루오로페닐)붕소, 리튬 테트라키스(펜타플루오로페닐)붕소 및 디메틸아닐리늄 테트라키스(펜타플루오로페닐)붕소와 같은 물질이다. 다른 조촉매계 또는 취급 및 제품 오염 문제 때문에 알킬알루미늄을 최소화시키거나 또는 심지어는 알킬알루미늄을 제거할 수 있는 가능성에 대한 연구가 계속되고 있다. 중요한 점은 메탈로센 촉매가 중합하고자 하는 단량체(들)와의 반응을 위해 양이온 형태로 활성화되거나 또는 이온화된다는 것이다.
메탈로센 촉매를 사용하여 제조된 중합체는 매우 좁은 분자량 범위를 갖는다는 독특한 이점을 갖는다. 4 이하 및 심지어는 2 이하의 다중분산도 수(Mw/Mn)가 메탈로센 제조 중합체의 경우 가능하다. 이들 중합체는 또한 다른 유사한 찌이글러-나타 제조 유형의 중합체와 비교하였을 때 좁은 단쇄 갈래 분포를 갖는다.
입체 선택적 메탈로센 촉매를 사용할 때 메탈로센 촉매계를 사용하여 중합체의 이소택티시티(isotacticity)를 조절하는 것도 또한 가능하다. 사실상, 99%를 초과하는 이소택티시티를 갖는 중합체가 제조되었다. 이 계를 사용하여 매우 규칙배열 폴리프로필렌을 제조하는 것도 또한 가능하다.
중합체의 택티시티(tacticity)를 조절하는 것은 또한 중합체 사슬 길이에 걸쳐 번갈아 있는 불규칙배열(atactic) 물질의 블록 및 동일배열 물질의 블록을 함유하는 중합체를 제조할 수 있다. 이 구성은 불규칙배열 부분의 성질에 의해 탄성 중합체를 생성시킨다. 이러한 중합체 합성은 저널 Science 제267권(1995년 1월 13일) 191 페이지의 바그너(K.B. Wagner)에 의한 논문 중에서 논의된다. 바그너는 코츠(Coates) 및 웨이마우스(Waymouth)의 작업을 논의하는데 있어서, 촉매가 불규칙배열 중심의 런닝 길이에 결합된 규칙배열 입체중심의 런닝 길이를 갖는 중합체 사슬을 생성시키는 입체화학적 형태들 사이에서 진동함을 설명한다. 규칙배열의 우위가 감소되어 탄성을 생성시킨다. 지오프레이 코츠(Geoffrey W. Coates) 및 로버트 웨이마우스(Robert M. Waymouth)는 동일한 발행물 중에서 217 페이지의 제목이 "Oscillating Stereocontrol: A strategy for the Synthesis of Thermoplastic Elastomeric Polypropylene"인 논문에서 이들이 메틸알루미녹산(MAO) 존재하에 메탈로센 비스(2-페닐린데닐)-지르코늄 디클로라이드를 사용한 그들의 작업에 대해 논의하고, 반응기 내에서 압력 및 온도를 변화시킴으로써 중합체 형태를 동일배열과 불규칙배열 사이에서 진동시킨다.
메탈로센 중합체의 상업적 제조는 다소 제한되지만, 성장하고 있다. 상기 중합체는 미합중국 텍사스주 베이타운 소재의 엑손 케미칼 캄파니로부터 폴리프로필렌 기재 중합체의 경우 상품명 아치브(ACHIEVE)(등록상표) 및 폴리에틸렌 기재 중합체의 경우 이그잭트(EXACT)(등록상표) 하에 입수할 수 있다. 듀폰 다우 엘라스토머즈 엘.엘.씨.(Dupont Dow Elastomers L.L.C.)로 불리는, 미합중국 미시간주 미드랜드 소재의 다우 케미칼 캄파니와 이.아이. 듀폰의 합작 투자사업은 이름 인게이지(ENGAGE)(등록상표) 하에 시판되는 중합체를 갖는다. 이들 물질은 비입체 선택적 메탈로센 촉매를 사용하여 제조된다고 생각된다. 다수개의 반응 부위를 갖는 전통적인 찌이글러-나타 촉매와 이들을 구별하기 위하여, 이름 인사이트(INSITE)(등록상표) 하에 엑손은 일반적으로 그들의 메탈로센 촉매 기술을 "단일 부위" 촉매로 언급하는 한편 다우는 이들을 "구속된 기하형태" 촉매로 언급한다. 다른 제조업체, 예를 들면 피나 오일(Fina Oil), 바스프(BASF), 아모코(Amoco), 획스트(Hoechst) 및 모빌(Mobil)도 이 영역에서 적극적이고, 이 기술에 따라 제조된 중합체의 입수용이함은 다음 십 년 동안에 실질적으로 성장하게 될 것으로 확신한다. 본 발명의 실시에 있어서, 폴리프로필렌 및 폴리에틸렌과 같은 탄성 폴리올레핀이 바람직하고, 특히 탄성 폴리프로필렌이 가장 바람직하다.
메탈로센 기재 엘라스토머 중합체에 관하여, 카민스키 등의 미합중국 특허 제5,204,429호는 입체고정 키랄 메탈로센 전이 금속 화합물 및 알루미녹산인 촉매를 사용하여 선형 올레핀 및 시클로올레핀으로부터 탄성 공중합체를 제조할 수 있는 방법을 설명한다. 중합은 불활성 용매, 예를 들면 지방족 또는 지환족 탄화수소, 예를 들면 톨루엔 중에서 수행된다. 반응은 또한 용매로서 중합되어야 하는 단량체를 사용하여 가스상 중에서 일어날 수도 있다. 다우 케미칼에 양도되고, 발명의 명칭이 "Elastic Substantially Linear Olefin Polymers"인 라이(Lai) 등의 미합중국 특허 제5,278,272호 및 동 제5,272,236호는 특정 탄성을 갖는 중합체를 설명한다.
탄성 층에 적합한 중합체는 미합중국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 히몬트 케미칼 캄파니(Himont Chemical Company)로부터 상품명 "카탈로이(Catalloy)" 하에 시판되며, 폴리프로필렌이다. 구체적인 시판 예는 카탈로이(Catalloy) KS-084P 및 카탈로이(Catalloy) KS-057P이다. 이들 타입의 중합체는 유럽 특허 출원 EP 0444671 A3(출원 번호 제91103014.6에 기초함), 유럽 특허 출원 EP 0472946 A2(출원 번호 제91112955.9에 기초함), 유럽 특허 출원 EP 0400333 A2(출원 번호 제90108051.5에 기초함), 미합중국 특허 제5,302,454호 및 미합중국 특허 제5,368,927호에 기재되어 있다.
유럽 특허 출원 EP 0444671 A3은 첫째, 90보다 큰 동일배열 지수를 갖는 단일중합체 폴리프로필렌 또는 프로필렌 85 중량% 이상을 함유하고 85보다 큰 동일배열 지수를 갖는 프로필렌과 에틸렌 및(또는) 다른 알파-올레핀의 결정질 공중합체 10 내지 60 중량%; 둘째로, 실온에서 크실렌 중에 불용성인, 주로 에틸렌을 함유하는 공중합체 10 내지 40 중량%; 및 셋째로, 실온에서 크실렌 중에 가용성이고, 에틸렌 40 내지 70 중량%를 함유하는, 비정질 에틸렌-프로필렌 공중합체 30 내지 60 중량%를 포함하는 조성물을 설명하는데, 이 때 상기 프로필렌 중합체 조성물은 크실렌 중에 가용성인 부분과 실온에서 크실렌 중에 불용성인 부분의 135 ℃에서 테트라히드로나프탈렌 중에서의 고유 점도 사이의 비율이 0.8 내지 1.2이다.
유럽 특허 출원 EP 0472946 A2는 첫째, 80보다 큰 동일배열 지수를 갖는 단일중합체 폴리프로필렌 또는 프로필렌 85 중량% 이상을 함유하는, 프로필렌과 에틸렌, CH2=CHR 알파-올레핀(여기서, R은 2 내지 8개의 탄소 원자의 알킬 라디칼 또는 이들의 조합물임)의 결정질 공중합체 10 내지 50 중량%; 둘째로, 실온에서 크실렌 중에 불용성인, 에틸렌을 함유하는 공중합체 5 내지 20 중량%; 및 셋째로, 1.5 내지 4 dl/g의 고유 점도를 갖고 주위 온도에서 크실렌 중에 가용성이고 에틸렌 40 중량% 미만을 함유하는, 에틸렌 및 프로필렌 또는 다른 CH2=CHR 알파-올레핀(여기서, R은 2 내지 8개의 탄소 원자의 알킬 라디칼 또는 이들의 조합물임)의 공중합체 부분 40 내지 80 중량% 및 임의적으로는 소량의 디엔을 포함하는 조성물을 설명하는데, 이 때 상기 제2 및 제3 부분의 합계의 전체 폴리올레핀 조성물에 대한 중량%는 50 내지 90 %이고, 제2 대 제3 부분 중량비는 0.4보다 낮다.
유럽 특허 출원 EP 0400333 A2는 첫째, 90보다 큰 동일배열 지수를 갖는 단일중합체 폴리프로필렌 또는 프로필렌 85 중량% 이상을 함유하고 85보다 큰 동일배열 지수를 갖는 에틸렌 및(또는) CH2=CHR 올레핀(여기서, R은 2 내지 8개의 탄소 원자의 알킬 라디칼임)과의 결정질 프로필렌 공중합체 10 내지 60 중량%; 둘째로, 실온에서 크실렌 중에 불용성인, 에틸렌을 함유하는 결정질 중합체 부분 10 내지 40 중량%; 및 셋째로, 실온에서 크실렌 중에 가용성이고, 에틸렌 40 내지 70 중량%를 함유하는, 임의적으로 작은 비율의 디엔을 함유하는 비정질 에틸렌-프로필렌 공중합체 30 내지 60 중량%를 포함하는 조성물을 설명하는데, 이 때 상기 조성물은 700 MPa보다 작은 굴곡 탄성률, 75%에서 60% 미만의 잔류신장율, 6 MPa보다 큰 인장 응력 및 -20 ℃ 및 -40 ℃에서 600 J/m보다 큰 노치부착 아이조드 레질리언스(notched IZOD resilience)를 갖는다.
미합중국 특허 제5,302,454호는 첫째, 90보다 큰 동일배열 지수를 갖는 단일중합체 폴리프로필렌 또는 프로필렌 85 중량% 이상을 함유하고 85보다 큰 동일배열 지수를 갖는 에틸렌과 CH2=CHR 올레핀(여기서, R은 2 내지 6개의 탄소 원자의 알킬 라디칼, 또는 이들의 조합물임)과의 결정질 프로필렌 공중합체 10 내지 60 중량%; 둘째로, 실온에서 크실렌 중에 불용성이고, 52.4% 내지 약 74.6%의 에틸렌 함량을 갖는, 에틸렌 및 프로필렌을 함유하는 결정질 중합체 부분 10 내지 40 중량%; 및 셋째로, 실온에서 크실렌 중에 가용성이고, 에틸렌 40 내지 70 중량%를 함유하는, 임의적으로 작은 비율의 디엔을 함유하는 비정질 에틸렌-프로필렌 공중합체 30 내지 60 중량%를 포함하는 조성물을 설명하는데, 이 때 상기 조성물은 700 MPa보다 작은 굴곡 탄성률, 75%에서 60% 미만의 잔류신장율, 6 MPa보다 큰 인장 응력 및 -20 ℃ 및 -40 ℃에서 600 J/m보다 큰 노치부착 아이조드 레질리언스(notched IZOD resilience)를 갖는다.
미합중국 특허 제5,368,927호는 첫째, 80보다 큰 동일배열 지수를 갖는 단일중합체 폴리프로필렌 또는 프로필렌 85 중량% 이상을 함유하고 80보다 큰 동일배열 지수를 갖는 에틸렌 및(또는) 4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알파-올레핀과의 결정질 프로필렌 공중합체 10 내지 60 중량%; 둘째로, 실온에서 크실렌 중에 불용성인 에틸렌-프로필렌 공중합체 3 내지 25 중량%; 및 셋째로, 실온에서 크실렌 중에 완전히 가용성이고, 에틸렌 20 내지 60 중량%를 함유하는, 에틸렌과 프로필렌 및(또는) 4 내지 10개의 탄소 원자를 갖는 알파-올레핀, 및 임의적으로는 디엔과의 공중합체 15 내지 87 중량%를 포함하는 조성물을 설명한다.
본 발명의 실시에 적합한 다른 탄성 중합체는 조절된 이소택티시티를 갖는, 미합중국 텍사스주 달라스 소재의 렉센 오브 오데사(Rexene of Odessa) 제품인 "가요성 폴리올레핀" 또는 FPO로 알려져 있다. 적절한 불규칙배열 부분을 갖고 "탄성"의 정의를 만족시키는 다른 올레핀 중합체도 역시 적합하다.
본 발명의 실시에서, 바깥 층이 유연한 섬유로 제조되는 것이 중요하다. "유연한 섬유"란 예를 들면, 1 osy(34 gsm) 웹의 경우, 웹이 70 그램 미만의 컵 압력파괴 하중 및 1200 gm-mm 미만의 컵 압력파괴 에너지를 갖는 웹으로 제조될 수 있는 섬유를 의미한다. 부드러운 직물 라미네이트가 바람직하기 때문에, 본 발명자들은 바람직한 외부 층으로서 나란한 형 폴리에틸렌-폴리프로필렌 복합 섬유 스펀본드 직물을 선택하였다. 폴리에틸렌은 부직포에 사용되었을 때 부드러운 감촉을 갖는 것으로 당업계에 알려져 있는 한편, 폴리프로필렌은 보다 큰 강도를 갖는다. 2개의 중합체로 된 복합 섬유는 비탄성이고, 강하지만 여전히 부드러운 층을 생성시킨다. 적합한 유연한 단일성분 또는 단일필라멘트 섬유는 WRD60277로 표시되는 쉘 케미칼 폴리프로필렌 공중합체로부터 제조될 수 있다. 임의의 다른 유연한 비탄성 바깥 층이 그 내부의 탄성 층(들)에 성공적으로 결합될 수 있다면, 상기 바람직한 유연한 층을 대체할 수 있다. 다른 유연한 섬유 층으로서는, 예를 들면 나일론, 폴리에스테르, 폴리올레핀, 예를 들면 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 폴리부틸렌 및 폴리올레핀 공중합체 및 공중합체들 및(또는) 폴리올레핀의 블렌드와 같은 다양한 타입의 복합 또는 단일성분 섬유들을 들 수 있다.
본 발명의 실시에 있어서, 라미네이트는 이동하는 성형 벨트 상에 먼저 스펀본드 직물 층을, 이어서 멜트블로운 직물 층을 및 마지막으로 다른 스펀본드 층을 순차적으로 퇴적시킨 다음 라미네이트를 결합시켜 제조될 수 있다. 멜트블로운 층의 기본 중량이 약 0.1 내지 2 osy(3.4 내지 68 gsm)이고, 스펀본드 층이 약 0.2 내지 약 2 osy(6.8 내지 68 gsm)인 것이 바람직하다.
층들은 당업계에서 효과적인 것으로 알려진 임의의 방법에 의해 함께 결합될 수 있다. 상기 방법으로는 열 포인트 결합, 통기 결합 및 접착제 결합을 들 수 있다.
재료의 다수개의 샘플들을 이들의 차단성, 통기성 및 탄성을 알아보기 위하여 시험하였다. 재료들을 하기하고 결과를 표 1에 나타냈다. 표 1에 보고된 수는 지적된 경우를 제외하고는 5개의 값의 평균이다. 모든 샘플들은 표면 재료로서 파이크 등의 미합중국 특허 제5,382,400호에 따라 제조된 0.4 osy(14 gsm) 나란히형 폴리프로필렌 폴리에틸렌 복합 스펀본드 섬유 웹을 사용하였다. 표면을 생성시키는데 사용된 중합체는 각각 미합중국 텍사스주 베이타운 소재의 엑슨 케미칼 캄파니 및 미합중국 미시간주 미드랜드 소재의 다우 케미칼 캄파니 제품인 에스코렌(ESCORENE)(등록상표) PD-3445 폴리프로필렌 및 아스펀(ASPUN)(등록상표) 6811A 폴리에틸렌이었다. 표면을 430 ℉(221 ℃)의 용융 온도 및 분 당 홀 당 0.7 그램(ghm)에서 제조하여 252 내지 255 ℉(122-124 ℃)에서 결합시켰다.
위의 "시험 방법" 하에 설명한 뮬렌 파열, 드레이프 강연도 및 수두점 시험을 수행하여 표 1에 나타냈다. 본 발명자들은 실시예만이 본 발명의 실시 내에 속하는 것으로 생각하였음을 알아야 한다.
대조예 1
이 재료는 미합중국 델라웨어주 윌밍톤 소재의 몬텔 케미칼(Montell Chemical)로부터 PF-015로 시판되는 중합체로부터 제조된 1 osy(34 gsm) 멜트블로운 층 및 상기한 2개의 표면 스펀본드 층으로 이루어진 SMS 직물이다. 층들을 별도로 제조하여 분 당 60 피트(18.3 미터/분)의 속력에서 22 psig(1140 mmHg)의 닙 압력으로 280 ℉(138 ℃)의 결합 온도에서 결합시켰다. 이 재료의 층들은 모두 탄성이 아니었다.
실시예 1
이 재료는 미합중국 미시간주 미드랜드 소재의 다우 케미칼 캄파니로부터 상품명 인게이지(ENGAGE)(등록상표) XU58200.02 탄성 중합체 하에 입수할 수 있는 중합체로부터 제조된 1 osy(34 gsm) 탄성 멜트블로운 층과 2개의 0.4 osy 복합 스펀본드 표면을 사용하는 SMS 직물이다. 이 재료는 ASTM 시험 1238-90b에 따라 190 ℃ 및 2160 그램에서 30 그램/10분의 용융 유량 지수 및 0.87 g/cc의 밀도를 갖는 폴리에틸렌 공중합체이다. 층들을 별도로 제조하여 분 당 38 피트(11.6 미터/분)의 속력에서 30 psig(1550 mmHg)의 닙 압력으로 150 ℉(65 ℃)의 결합 온도에서 결합시켰다.
실시예 2
이 재료는 미합중국 텍사스주 휴스톤 소재의 엑슨 케미칼 캄파니에 의해 이그잭트(EXACT)(등록상표) 4014로 표시되는 폴리에틸렌 중합체로부터 제조된 1 osy(34 gsm) 탄성 멜트블로운 층과 2개의 0.4 osy 복합 스펀본드 표면을 사용하는 SMS 직물이다. 층들을 별도로 제조하여 분 당 38 피트(11.6 미터/분)의 속력에서 30 psig(1550 mmHg)의 닙 압력으로 150 ℉(65 ℃)의 결합 온도에서 결합시켰다.
실시예 3
이 재료는 미합중국 미시간주 미드랜드 소재의 다우 케미칼 캄파니로부터 상품명 인게이지(ENGAGE)(등록상표) XU58200.02 탄성 중합체 하에 입수할 수 있는 중합체 95 중량% 및 쉘 케미칼 캄파니로부터 상품명 크라톤(Kraton)(등록상표) G-2755 하에 입수할 수 있는 중합체 5 중량%의 블렌드로부터 제조된 2 osy(68 gsm) 탄성 멜트블로운 층과 2개의 0.4 osy 복합 스펀본드 표면을 사용하는 SMS 직물이다. 크라톤(Kraton)(등록상표) G-2755는 스티렌/에틸렌/부타디엔/스티렌 중합체(SEBS)이다. 층들을 별도로 제조하여 분 당 38 피트(11.6 미터/분)의 속력에서 30 psig(1550 mmHg)의 닙 압력으로 150 ℉(65 ℃)의 결합 온도에서 결합시켰다.
샘플 기본 중량(gsm) 드레이프CD (cm) 드레이프 MD (cm) 수두점 (mbar) 뮬렌 파열 (psi)
대조용 1.83 3.1 5.17 21.3 26.6
실시예 1 1.7 na 2.08* 14 22.25
실시예 2 1.82 2.27 2.5 14.3 22.3
실시예 3 2.73 2.42 2.07 14.3 22.3
* 2개의 샘플
표 1의 결과는 본 발명의 재료가 개선된 드레이프 강연도를 제공하면서 양호한 차단성 및 파열 강도를 가짐을 나타낸다. 특히 본 발명의 라미네이트는 멜트블로운 탄성 섬유 층 대신에 멜트블로운 비탄성 섬유 층을 갖는 유사 직물의 1/2보다 작은 드레이프 강연도(MD에서)를 가짐을 주목해야 한다. 놀랍게도, 심지어는 보다 무거운 기본 중량의 실시예 3도 대조용의 1/2 미만의 MD 드레이프를 갖고, 모든 실시예들이 최대 2.5 cm의 MD 드레이프를 갖는다. 파열 강도에 대해서는, 본 발명의 직물이 대조용의 경우에서와 같이, 직물에 돌발적 홀이 생성된다는 전통적인 측면에서 "파열"되지 않았다. 대신에, 본 발명의 직물은 아마 탄성 중심 층 때문에, 보다 조절되고 느린 방식을 나타내었다.
본 발명자들은 본 발명의 매우 정합적이고 통기성인 차단성 재료가 현재 경쟁하고 있는 재료의 것과 상이하고 이들보다 우수한 특성들의 결합을 제공한다고 확신한다. 그 누구도 라미네이트의 유연성 및 정합성을 생성시키는 층이 비탄성 층 내에 샌드위치되고 이들에 의해 둘러싸여진 유연한 라미네이트인 것을 예상하지 못하였다. 유연한 라미네이트를 제조하기 위한 이전의 시도들은 라미네이트의 바깥쪽 층에 초점을 맞춤으로써 이러한 접근법과는 상당한 거리가 있다.
비록 본 발명의 단지 몇 개의 예시적인 실시태양을 상기에서 상세하게 설명하였지만, 당업계의 통상의 숙련인들은 본 발명의 신규한 내용 및 이점으로부터 벗어나지 않고서도 예시적인 실시태양에 많은 변형이 가능함을 쉽게 알 수 있다. 따라서, 이러한 모든 변형들은 하기하는 특허청구의 범위에서 정의된 바와 같은 본 발명의 영역 내에 속하는 것으로 간주된다. 특허 청구의 범위에서, 방법과 기능 클레임은 상기한 기능을 수행하는 것으로 본 명세서에서 설명된 구조 및 구조적 등가물 뿐만 아니라 동등한 구조들을 모두 포함하기 위한 것이다. 따라서 비록 못은 목재 부품들을 함께 고정시키기 위하여 실린더형 표면을 사용하는 반면, 나사는 나선형 표면을 사용한다는 점에서 못과 나사는 구조적 등가물은 아니지만, 못 및 나사는 동등한 구조물일 수 있다.

Claims (24)

  1. 적어도 한 면이 평균 직경이 7 미크론을 초과하는 유연한 비탄성 섬유로 된 층과 결합된 멜트블로운 탄성 섬유로 된 층 1개 이상을 포함하는 라미네이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 멜트블로운 탄성 섬유로 된 층 대신에 멜트블로운 비탄성 섬유로 된 층을 갖는 유사 직물의 1/2 미만의 드레이프 강연도를 갖는 라미네이트.
  3. 제2항에 있어서, 상기 유연한 섬유의 층이 스펀본드 방법에 의해 제조된 직물.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유연한 섬유가 외피/코어 폴리프로필렌/폴리에틸렌 섬유인 직물.
  5. 제3항에 있어서, 상기 유연한 섬유가 나란한 형태의 폴리프로필렌/폴리에틸렌 섬유인 직물.
  6. 제1항에 있어서, 상기 탄성 섬유가 폴리올레핀, 폴리우레탄, 코폴리에스테르, 폴리아미드 폴리에테르 블록 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 코폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌), 폴리(스티렌/에틸렌-프로필렌-스티렌), 폴리(스티렌/에틸렌-부틸렌/스티렌), A-B-A-B 테트라블록 공중합체, 및 이들의 블렌드로 이루어진 군으로부터 선택된 탄성 중합체로부터 제조된 직물.
  7. 제6항에 있어서, 상기 탄성 섬유가 탄성 폴리올레핀으로부터 제조된 직물.
  8. 제6항에 있어서, 상기 적어도 1개 이상의 탄성 섬유층이 엘라스토머 폴리올레핀 층 및 다른 탄성 층을 포함하는 직물.
  9. 제1항에 있어서, 상기 층들이 열 결합, 초음파 결합 및 접착제 결합으로 이루어진 군으로부터 선택된 방법에 의해 접착된 직물.
  10. 제1항에 있어서, 상기 1개 이상의 탄성 층이 0.1 내지 2 osy의 기본 중량을 갖는 직물.
  11. 제1항에 있어서, 상기 비탄성 층들이 각각 0.2 내지 2 osy의 기본 중량을 갖는 직물.
  12. 제1항 기재의 직물을 포함하는 감염 억제 제품.
  13. 제1항 기재의 직물을 포함하는 개인 위생 용품용 외부 커버.
  14. 제13항 기재의 외부 커버를 포함하는 기저귀.
  15. 제13항 기재의 외부 커버를 포함하는 여성용 위생 용품.
  16. 어느 한 쪽 면이 평균 직경이 7 미크론을 초과하는 유연한 비탄성 섬유로 된 층과 결합된 멜트블로운 탄성 섬유로 된 층 1개 이상을 포함하는 라미네이트.
  17. 제16항에 있어서, 상기 멜트블로운 탄성 섬유로 된 층 대신에 멜트블로운 비탄성 섬유로 된 층을 갖는 유사 직물의 1/2 미만의 드레이프 강연도를 갖는 라미네이트.
  18. 제17항 기재의 직물을 포함하고, 공업용 작업복 및 작업용 겉옷, 내의, 팬츠, 셔츠, 쟈켓, 장갑 및 양말로 이루어진 군으로부터 선택된 의류.
  19. 제16항에 있어서, 상기 유연한 섬유 층들이 스펀본드 방법에 의해 제조된 직물.
  20. 제16항에 있어서, 상기 유연한 섬유가 외피/코어 폴리프로필렌/폴리에틸렌 섬유인 직물.
  21. 제16항에 있어서, 상기 유연한 섬유가 나란한 형태의 폴리프로필렌/폴리에틸렌 섬유인 직물.
  22. 어느 한 쪽 면이 복합 비탄성 스펀본드 섬유로 된 층과 결합된 멜트블로운 탄성 섬유로 된 층 1개 이상을 포함하고, 이 때 상기 라미네이트가 최대 2.5 cm의 드레이프 강연도를 갖는 감염 억제 제품.
  23. 제22항에 있어서, 의료용 가운인 감염 억제 제품.
  24. 제22항에 있어서, 수술용 드레이프인 감염 억제 제품.
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