KR20010033290A - 구역이 나누어진 통기성을 가지는 미소다공성필름 - Google Patents

구역이 나누어진 통기성을 가지는 미소다공성필름 Download PDF

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KR20010033290A
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스테픈 마이클 캠벨
호와드 마틴 웰치
래리 네드 쥬니어 바넷
캐롤 앤 블라니
데이비드 아더 펠
사라 제인 마리 프레이버거
윌리암 벨라 하프너
마리안 키빌 릭
앤 루이스 맥코맥
더글라스 에이치. 쥬니어 털리
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로날드 디. 맥크레이
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Abstract

통기성인 미소다공성필름(12)은 두껍고 높은 WVTR영역(24,29) 및 더 얇고 낮은 WVTR영역(26,27)과 함께 조절된 지역적 통기성을 갖도록 제공된다. 구역으로 나누어진 통기성인 미소다공성필름은 미소다공성필름을 융기표면 영역(22,23)을 갖는 롤(18,19)중 하나와 한 쌍의 가열된 닙롤러(18,19,20)를 통해 공급하거나 지향식 고온 공기의 스트림(110)을 적용하는 것과 같이 열 및(또는) 압력을 특정 영역에 선택적으로 적용함에 의해 만들어질 수 있다. 단층 미소다공성필름 및 1이상의 미소다공성필름을 갖는 다층필름은 필름에 구역을 나누어 통기성을 부여하도록 처리될 수 있다.

Description

구역이 나누어진 통기성을 가지는 미소다공성필름{Microporous Films Having Zoned Breathability}
미소다공성필름은 상기 필름이 액체 및 입상물질에 대한 장벽(barrier)로 작용하지만 수증기 및 공기는 통과하도록 하는 점에서 "통기성인" 장벽이다. 더구나, 높은 통기성을 이루고 유지하여 직물을 통한 수증기의 이동이 배출되지 못한 과다 수분으로인한 피부에 대한 불쾌감을 감소시키고(시키거나) 한정하기 때문에 착용감을 더욱 좋게하는 제품을 제공하는 것이 가능하다. 그러므로, 상기 제품은 잠재적으로 피부건강의 전반적 향상에 공헌할 수 있다.
따라서, 미소다공성필름은 넓은 응용범위가 발견되면서 중요한 상품이 되었다. 예를 들어, 미소다공성필름은 기저귀, 용변연습용 바지, 실금 의복, 여성 위생용품 등과 같은 외부 커버로 사용되어 왔다. 더구나, 미소다공성필름은 수술가운, 수술용 천, 보호 작업복, 상처용 드레싱 및 붕대같은 보호복 및 감염방지용품에서의 용도도 또한 발견되어 왔다. 미소다공성필름은 상기 응용에서 다층 적층물로서 자주 이용된다. 필름은 거기에 적층된 다른 재료가 강도, 마모저항성 및(또는) 우수한 감촉과 같은 추가적 특성을 제공할 수 있는 한, 제품에 원하는 장벽 특성을 제공할 수 있다. 예를 들어, 부직포같은 섬유웹은 적층물이 통기성을 보유하도록 하고 직물류의 감촉을 갖는 제품뿐만 아니라 추가적인 강도도 제공할 수 있다. 따라서, 미소다공성필름 적층물은 예를 들면, 상기한 바와 같은 것들을 포함하는 다양한 응용범위에서 사용될 수 있다.
비록 미소다공성필름 및(또는) 그의 적층물에 의해 제공되는 통기성이 많은 제품에 유익할 지라도, 통기성이 높은 것이 바람직하지 못한 경우가 있다. 예를 들면, 기저귀 또는 실금 의복과 같은 개인 위생용품에 있어서, 통기성인 장벽과 흡수성 중심(core)은 일반적으로 함께 작용하여 의복으로 방출된 체액을 간직한다. 그렇지만, 유체가 흡수성 중심에 보유될 경우, 상당히 높은 수준의 수증기가 통기성인 장벽을 통과하기 시작한다. 외부 커버를 통과한 증가된 수준의 수증기는 의복의 외면에 응축액을 형성할 수 있다. 응축액은 단지 물이지만 새면 착용자가 느낄 수 있다. 더구나, 응축액은 상기 제품을 착용한 자에게 의복 외부에 대한 축축하고 불편한 느낌을 가지게 할 수 있다. 상당량의 액체를 보유하는 흡수성 중심부에 직접 접하는 영역(예. 대체적으로 의복의 중심 또는 가랑이 부분)에서는 피부건강에 좋지 않고(않거나) 통기성 외부 커버의 향상된 편안함은 느낄 수 없는 경우가 자주 있다고 생각된다. 상기 영역에서 더 작거나 제한된 통기성을 가지는 통기성인 장벽을 제공하는 것은 나머지 영역에 우수한 통기성을 제공하는 한, 외부 커버가 축축할 가능성을 제한하는 우수한 착용감을 의복에 제공할 것이다. 따라서, 구역으로 나누어지거나 조절된 국부적 통기성을 제공하는 통기성인 장벽이 매우 바람직하다.
그러므로, 다양한 수준의 통기성을 갖는 영역을 가지는 통기성인 미소다공성필름에 대한 요구가 존재한다. 더구나, 원하는 장벽 특성을 보유하고 추가 재료에 적층할 수 있는 상기 필름에 대한 요구가 존재한다. 나아가, 상기 필름을 제조하는 방법 및 특히 필름의 구별되는 영역에 원하는 수준의 통기성을 얻을 수 있는 확실한 방법에 대한 요구가 존재한다.
〈발명의 요약〉
일면에서, 두께가 50μ이하이고 WVTR이 800g/m2/24시간 이상인 제1미소다공성 영역 및 두께가 실질적으로 제1영역보다 작거나 같고 WVTR이 제1영역보다 15% 이상 작은 제2영역으로 이루어진 본 발명의 필름에 의해 앞에서 언급한 요구는 충족되고 당해분야의 숙련된 자들이 경험한 문제들은 극복된다. 바람직하게는 제2영역은 제1영역보다 상대적으로 감소된 다공성을 갖는다. 필름구조에서 변화가 존재함에도 불구하고, 필름은 약 50mbar 이상의 수두점(hydrohead)을 가질 수 있다. 제2영역은 최소 3cm ×5cm의 크기를 갖는 것이 바람직하고 더욱 바람직하게는 상기 필름 면적의 약 5% 내지 약 75%를 차지한다. 한 실시태양에서, 제1영역은 WVTR이 약 2500g/m2/24시간 초과 그리고 제2영역은 WVTR이 약 1500g/m2/24시간 미만일 수 있다. 더불어, 제2영역은 제1영역 두께의 약 95% 미만의 두께를 가질 수 있다. 나아가, 필름은 제1 및 제2영역에 대한 중간정도의 WVTR을 갖는 제3영역을 포함할 수 있다. 필름은 단층필름또는 다층필름구조의 부분일 수 있고 원한다면 1이상의 추가 재료를 적층할 수도 있다.
본 발명의 추가적인 면에서, 다양한 통기성 영역을 갖는 필름의 제조방법이 제공되고 50mbar 이상의 수두점 및 800g/m2/24시간 이상의 WVTR을 갖는 미소다공성필름을 제공하고나서 상기 필름의 일부분에 열 및(또는) 압력을 선택적으로 적용함에 의해 그 내부에 제1 및 제2영역을 생성하는 것을 포함할 수 있다. 미소다공성필름의 제2영역, 즉 열 및(또는) 압력이 선택적으로 적용된 영역내부에서 다공성 및 WVTR은 제1영역의 WVTR 및 다공성에 대해 상대적으로 감소한다. 한 실시태양에서, 압력의 적용과 동시에 및(또는) 그 전에 필름에 열을 가할 수 있다. 제2영역은 최소 3cm ×5cm 이상의 크기를 가질 수 있고 바람직하게는 제2영역은 상기 필름 면적의 약 5% 내지 약 75%를 포함할 수 있다. 특별한 실시태양에서, 압력은 한 쌍의 롤러로 선별적으로 미소다공성필름에 적용되며 여기서 적어도 한 롤러는 융기표면(raised surface)을 갖는 형상 롤러(patterned roller)이다. 경우에 따라, 롤러의 하나 또는 둘 다를 가열할 수 있다. 1 이상의 미소다공성층을 갖는 단층 또는 다층필름을 본 발명의 방법과 관련하여 이용할 수 있다.
본 발명의 추가적인 면에서 보면, 다양한 국부적 통기성을 갖는 필름 적층물의 제조방법을 제공하고 이는 WVTR이 800g/m2/24시간 이상이고 수두점이 50mbar 이상인 통기성인 열가소성 중합체 미소다공성필름을 제공하고 상기 통기성인 필름을 통기성인 섬유상재료와 결합함에 의해 다층 적층물을 형성하는 것을 포함할 수 있다. 상기 섬유상재료는 상기 필름을 포함하는 열가소성 중합체보다 융점이 10℃이상 큰 탄성 고분자물질을 포함할 수 있다. 그리고나서 미소다공성필름의 선택된 영역은 충분한 에너지로 처리될 수 있고 여기서 미소다공성필름의 상기영역내부의 다공성은 원하는 양으로 감소된다. 특별한 실시태양에서, 필름 적층물의 선택된 영역을 처리하여 필름 중합체안에서 상당한 용융분율을 유도할 수 있는 지향식(focused) 고온 공기와 같은 충분한 열에 상기 영역을 선택적으로 노출시켜 그 WVTR을 감소시킬 수 있다. 상당한 용융분율의 발생으로 필름의 다공성은 감소될 수 있다. 즉, 상기 필름의 선택영역내부의 밀도가 증가한다.
〈정의〉
본 명세서에서 사용된 용어 "부직"포 또는 웹은 개별 섬유 또는 세사가 교차되지만 짜여지거나 뜨개질한 직물처럼 식별가능한 방식은 아닌 구조를 갖는 웹을 의미한다. 부직포 또는 웹은 예를 들어, 멜트블로운법, 스펀본드법, 히드로인탱글링(스펀레이스법), 에어레이법 및 본디드카디드 웹 방법과 같은 많은 방법으로 제조할 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "스펀본드 섬유"는 실질적으로 분자로 배향된 고분자물질의 미소직경 섬유를 말한다. 스펀본드 섬유는 일반적으로 수많은 미세하고, 일반적으로 원형인 방사구의 모세관으로부터 용융된 열가소성수지 물질을 필라멘트로서 압출한 다음 압출된 필라멘트의 지름이, 예를 들어 아펠(Appel)등의 미국 특허 4,340,563, 도르쉬너(Dorschner)등의 미국 특허 3,692,618, 마츠키(Matsuki)등의 미국 특허 3,802,817, 킨니(Kinney)의 미국 특허 3,338,992 및 3,341,394, 하트만(Hartman)의 미국 특허 3,502,763, 도보(Dobo)등의 미국 특허 3,542,615, 파이크(Pike)등의 미국 특허 5,382,400; 파이크등의 미국 특허 5,795,926; 및 마몬(Marmon)등에 양도된 1996.11.26에 출원된 미국 특허출원 제 08/756,426호에 기재된 것과 같이 빠르게 감소하면서 성형된다. 스펀본드섬유는 일반적으로 컬렉팅표면위로 퇴적될 경우 점착성이 아니며 일반적으로 마디가 없다.
본 명세서에서 사용된 용어 "멜트블로운 섬유"는 용융된 열가소성수지 재료를 다수의 미세하고 일반적으로 원형인 다이 모세관을 통하여 융용된 세사 또는 필라멘트로서 고속의 수렴하는 일반적으로 고온인 기체(예. 공기) 스트림(stream)내로 압출시켜 이 스트림이 용융된 열가소성수지 재료의 필라멘트를 가늘게 하여 그 지름을 감소시킴으로써 형성된 고분자 물질의 섬유를 의미한다. 그 후, 멜트블로운 섬유는 고속 기체 스트림에 의해 운반될 수 있고 컬렉팅 표면에 퇴적시켜 램덤하게 분산된 멜트블로운 섬유웹을 형성한다. 상기 과정이 부틴(Butin) 등의 미국특허 3,849,241 및 티몬스(Timmons)등의 미국특허 5,271,883에 예로서 개시되어 있다. 멜트블로운 섬유는 연속적 또는 불연속적일 수 있으며 일반적으로 평균 지름이 10 미크론보다 작고 컬렉팅 표면상에 퇴적될 경우 점착성이다.
본원에서 사용된 용어 "다층 부직 적층물"는 2 이상의 부직층, 예를 들어, 층들중 일부는 스펀본드이고 일부는 멜트블로운인 적층물(예. 스펀본드/멜트블로운 /스펀본드 (SMS)적층물)이다. 다층 부직 적층물의 예가 브록(Brock)등의 미국 특허 4,041,203, 퍼킨스(Perkins)등의 미국특허 5,178,931 및 티몬스(Timmons)등의 미국특허 5,188,885에 개시되어 있다. 그러한 적층물은 우선 스펀본드 섬유층, 그리고 나서 멜트블로운 섬유층 그리고 마지막으로 또하나의 스펀본드 층을 이동하는 성형 벨트위에 연속적으로 퇴적한 다음에 하기의 열점결합과 같이 적층물을 결합시켜 만들 수 있다. 별법으로는, 섬유층은 각각 롤에 모이고 별개의 결합단계에서 결합될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "종방향(machine direction)" 또는 MD는 직물이 생산되는 방향으로의 직물의 방향을 의미한다. 용어 "횡방향(cross machine direction" 또는 CD는 MD에 실질적으로 수직인 직물의 방향을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "중합체"는 일반적으로 동종중합체, 공중합체(예를 들어 블록, 그래프트, 랜덤 및 교대 공중합체같은), 삼원혼성중합체 등과 그의 혼합 및 변형을 일반적으로 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 더구나, 다른 특별한 한정이 없으면, 용어 "중합체"는 분자의 가능한 모든 공간 배열을 포함한다. 이러한 배열은 동일배열(isotactic), 규칙배열 및 램덤 대칭성을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.
본 명세서에서 사용된 "초음파 결합"은 예를 들어, 본슬레거(Bornslaeger)의 미국 특허 4,374,888에서 증명된 바와 같이 경음기(sonic horn) 와 앤빌롤사이에서 직물을 통과시켜 행하는 방법을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 "점결합(point bonding)"은 수없이 많은 작고 분리된 결합점에서 직물 1이상의 층들을 결합시키는 것을 의미한다. 예를 들어, 열점결합은 일반적으로 1이상의 층을 통과시켜 가열된 롤, 예를 들어 조각형상롤(engraved patterned roll) 및 평판캘린더롤(flat calender roll)과 같은 롤 사이에서 결합된다. 조각롤은 전체 직물이 그 전체 표면에 대해 결합되지 않도록 하는 어떤 방식으로 형상화되고, 앤빌롤은 일반적으로 평판이다. 결과적으로, 조각롤에 대한 다양한 형상은 미적인 이유뿐만 아니라 기능적인 이유로 개발되어 왔다. 형상의 한 예는 점이 있고 한센(Hansen)등의 미국특허 3,855,046에서 보여준대로 평방인치당 약 200본드를 갖고 새것인 경우 약 30% 결합면적을 갖는 Hansen Pennings 또는 "H＆P" 형상이다.
본 명세서에서 사용된 용어 "장벽"은 필름, 적층물 또는 상대적으로 액체의 전달에 불침투성이고 약 50mbar 이상의 수두점을 갖는 기타 직물을 의미한다. 수두점은 상기한 바와 같이 밀리바(mbar)로 측정되는 직물의 액체 장벽특성에 대한 측정이다. 그러나, 장벽 직물의 많은 응용에서, 수두점 값은 약 80mbar 이상, 150mbar 또는 200mbar까지도 바람직하다는 것을 알아야 한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "통기성" 은 일당 평방미터당 물의 그램수(g/m2/24시간)로 측정된 직물 영역의 수증기전달율(WVTR)을 말한다. 직물의 WVTR은 일면에서는 직물의 착용감이 얼마나 좋은지를 보여주는 지수이다. WVTR은 하기와 같이 측정될 수 있다.
본 명세서에서 사용된 용어 "단일성분(monocomponent)" 섬유는 오직 하나의 중합체를 사용한 1 이상의 압출기로부터 만들어진 섬유를 말한다. 이것은 첨가제가 첨가된 하나의 중합체로부터 만들어진 섬유를 제외함을 의미하지는 않는다. 본 명세서에서 사용된 용어 "다성분섬유(multicomponent)"는 별개의 압출기로부터 압출된 2이상의 중합체로부터 만들어졌지만 함께 방사되어 하나의 섬유로 성형된 섬유를 말한다. 다성분섬유는 또한 종종 복합(conjugate) 또는 이성분 섬유로 불린다. 다성분섬유의 중합체는 섬유의 횡단면을 가로질러 사실상 연속적으로 배치된 분리된 구역(constantly positioned distinct zone)으로 배열되고 섬유의 길이방향을 따라 계속 연장된다. 그러한 섬유 배열은 예를 들어, 겉과 중심 배열(sheath/core arrangement)(여기서 한 섬유는 다른 한 섬유로 둘러싸이거나 사이드 바이 사이드 배열일 수 있음), 파이(pie) 배열 또는 "바다속의 섬" 형태의 배열일 수 있다. 다성분섬유는 카네코(Kaneko)등의 미국특허 5,108,820, 크루거(Krueger)등의 미국특허 4,795,668 및 스트락(Strack)등의 미국특허 5,336,552에서 알 수 있다. 복합섬유 및 이의 제조방법은 또한 파이크등의 미국특허 5,382,400에서 알 수 있고 2(또는 그 이상)의 중합체의 서로 다른 결정화 특성을 이용하여 섬유에서 권축을 만드는데 사용될 수 있다. 섬유는 또한 호글(Hogle)등의 미국특허 5,277,976, 힐스(Hills)의 미국특허 5,466,410 및 라그만(Largman)등의 미국특허 5,069,970 및 5,057,368에 기재된 것과 같은 다양한 형태를 갖는다.
본 명세서에서 사용된 용어 "블렌드"는 2이상의 중합체의 혼합물을 의미한다. 반면에 용어 "알로이"는 성분이 혼합되지는 않지만 병용성인 블렌드의 하위집합을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "이조성섬유(biconstituent)" 또는 "다조성(multiconstituent)"은 블렌드로서 같은 압출기로부터 압출된 2이상의 중합체로부터 형성된 섬유를 말한다. 용어 "블렌드"는 위에서 정의되었다. 이조성섬유는 섬유의 횡단면 영역을 가로질러 상대적으로 연속적 배치된 분리된 구역으로 배열된 다양한 중합체 성분을 갖고 있지 않고 그 다양한 중합체가 일반적으로 섬유의 전체 길이를 따라서 연속되지 않는다. 대신 일반적으로 램덤하게 시작되고 끝나는 파이브릴 또는 프로토파이브릴을 형성한다. 이조성섬유는 게스너(Gessner)의 미국특허 제 5,294,482호 및 존 A. 맨슨 및 레슬리 H. 스펄링의 교재 Polymer Blens and Composites(뉴욕의 Plenum Publishing Corporation의 한 부서인 Plenum Press 출판, 저작권 1976, ISBN 0-306-30831-2, 페이지 273-277)에서 논의되었다.
본 명세서에서 사용된 용어 "스크림"은 배킹재료로 사용되는 가벼운 중량의 직물을 의미한다. 스크림은 피복되거나 적층된 제품을 위한 바탕 직물로 자주 사용된다.
본 명세서에서 사용된 용어 "의복(garment)"는 입을 수 있는 형태의 비의료용(non-medically oriented) 의상을 의미한다. 이것은 산업용 작업복 및 소매있는 작업복, 내의, 바지, 셔츠, 재킷, 장갑, 양말 등을 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "감염방지용품"은 외과 수술가운 및 드레이프, 마스크, 뷰판트모자같은 머리덮개, 수술모자 및 두건, 구두, 부츠 및 슬리퍼같은 신발류, 상처 드레싱, 붕대, 멸균 랩, 와이퍼, 실험복, 소매있는 실험복, 앞치마 및 재킷같은 의복, 환자 침구, 들것 및 휠체어 등과 같은 의료용품을 의미한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "개인 위생용품"은 기저귀, 용변연습용 바지, 흡수성 내의, 성인 실금 제품, 여성 위생용품 등과 같은 개인 위생을 위한 용품을 말한다.
본 명세서에서 사용된 용어 "보호 커버"는 차, 트럭, 보트, 비행기, 오토바이, 자전거, 골프 카트 등과 같은 운송수단용 커버, 그릴, 야드 및 정원설비(잔디깍기, 로토틸러등)같은 실외에 자주 두는 설비용 커버 및 잔디 시설품뿐만 아니라 마루장판, 테이블보, 소풍지역 커버, 텐트, 방수외투 등을 포함한다.
본 발명은 통기성인(breathable) 미소다공성필름에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 구역으로 나누어진 통기성을 가지는 통기성 미소다공성필름 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
도1은 본 발명을 실시함에 있어서 사용에 적합한 전형적인 닙롤 조립체 및 그로부터 만들어진 필름의 처리된 영역에 대한 개략도이다.
도2는 도1에서 보여지는 처리된 미소다공성필름을 A-A'에서 취한 횡단면도이다.
도3은 본 발명을 실시함에 있어서 사용에 적합한 전형적 형상(patterned) 롤의 횡단면도이다.
도4는 본 발명의 실시에 적합한 전형적인 닙롤 조립체 및 그로부터 만들어진 구열을 나누어 처리된 필름에 대한 개략도이다.
도5는 본 발명의 실시에 있어서 사용에 적합한 전형적인 닙롤 조립체 및 그로부터 만들어진 구역을 나누어 처리된 필름에 대한 개략도이다.
도6은 본 발명의 실시에 있어서 사용에 적합한 전형적인 닙롤 조립체 및 그로부터 만들어진 구열을 나누어 처리된 필름에 대한 개략도이다.
도7은 본 발명의 실시에 있어서 사용에 적합한 전형적 형상 롤의 횡단면도이다.
도8은 본 발명의 실시에 있어서 사용에 적합한 전형적 형상 롤의 횡단면도이다.
도9는 통기성인 미소다공성필름의 처리되지 않은 영역의 광현미경사진이다.
도10은 동일한 도9에서 보여진 것과 동일한 미소다공성필름의 처리된 영역의 광현미경사진이다.
도11은 본 발명의 실시에 적합한 전형적인 지향식 고온 공기 조립체(focused hot air assembly) 및 그로부터 만들어진 구역을 나누어 처리된 필름에 대한 개략도이다.
도12는 도11의 구역을 나누어 처리된 통기성인 필름으로부터 개조된 기저귀 또는 실금 의복을 위한 외부 커버의 평면도이다.
도13은 본 발명의 실시에 적합한 전형적인 지향식 고온 공기 조립체 및 그로부터 만들어진 구역을 나누어 처리된 필름에 대한 개략도이다.
도14는 도13의 구역을 나누어 처리된 부분적으로 통기성인 필름으로부터 개조된 기저귀 또는 실금 의복을 위한 외부 커버의 평면도이다.
도15는 본 발명의 실시에 적합한 전형적인 지향식 고온 공기 조립체 및 그로부터 만들어진 개조된 구역을 나누어 처리된 필름 적층물의 개략도이다.
도16은 도15의 방법에 따라 처리된 기저귀 또는 실금 의복을 위한 필름/부직 적층물 외부커버의 평면도이다.
통기성인 미소다공성필름을 본 발명에 따라 처리하여 다양한 통기성 영역을 갖는 통기성인 필름을 만들 수 있다. 도1에 관하여, 미소다공성필름(12)은 공급롤(14)로부터 권출되고 닙(16)으로 공급되어 제1 및 제2 닙롤(18 및 20)에 의해 만들어진다. 제1 닙롤(18)은 융기표면(raised surface)(22)에 접한 필름 진입 닙(16)이 압축 압력을 받게하는 융기표면(22)와 같은 형상 표면을 갖는다. 제2 닙롤(20)은 비록 형상이 없는(unpatterned) 것이 바람직하지만 평평한 롤이거나(즉. 형상이 없음) 형상 롤일 수 있다. 미소다공성필름(12)는 바람직하게는 가열되고 닙(16)에 들어가기 전 그리고(또는) 닙롤 조립체에 들어갈 때 가열될 수 있다. 바람직하게는 필름은 1 이상의 가열된 롤을 이용하여 가열된다. 미소다공성필름에 적용된 열 및(또는) 압력은 미소다공성필름내의 세공의 크기 및(또는) 수를 감소시키며 그에 의해 처리된 영역의 필름에서 WVTR 또는 통기성이 감소된다. 선택적으로 처리된 영역내에서 다공성 및 대응 WVTR의 감소정도는 그에 적용되는 열 및(또는) 압력의 양에 따라 변할 것이다. 따라서, 통기성인 미소다공성필름은 조절 및 변화된 통기성 영역을 갖도록 만들어질 수 있다. 도1에 관하여 계속하면, 미소다공성필름을 제1 통기성 영역(24) 및 제2 통기성 영역(26)을 갖도록 만들 수 있고 여기서 제2 영역(26)의 통기성 또는 WVTR은 제1 영역(24)보다 작다. 처리된 필름은 이어서 권취롤(28)에 권취되거나 추가로 공정이 진행되고(되거나) 원하는 대로 개조된다.
본 발명의 실시에 적합한 미소다공성필름은 WVTR 800g/m2/24시간 이상 이며 더 바람직하게는 WVTR 1500g/m2/일, 2500g/m2/24시간 또는 3500g/m2/24시간 이상인 통기성인 미소다공성필름을 포함한다. 바람직하게는, 통기성인 미소다공성필름기재는 약 2000g/m2/24시간 및 약 7000g/m2/24시간 사이의 WVTR을 갖지만 7000g/m2/24시간 이상의 WVTR을 갖는 미소다공성필름 또한 본 발명에서 사용하기에 적합하다. 통기성인 미소다공성필름은 바람직하게는 필름두께 약 60μ이하이고 더 바람직하게는 약 10μ및 약 35μ사이의 두께를 갖는다. 얇은 통기성인 미소다공성필름을 당해분야에서 공지된 다양한 방법중 하나로 만들 수 있다. 본 발명에서 사용하기에 적합한 미소다공성필름의 예로는 하기 참조에 기재된 것들이 있으나 이에 한하지 않는다: 셰스(Sheth)의 미국특허 제4,777,073호; 킨저(Kinzer)의 미국특허 제4,867,881호; 맥코맥(McCormack)의 미국특허 제5,695,868호; 맥코맥 등에 의해 1998. 2. 2에 출원된 미국 특허출원 제08/742,435호; 맥코맥 등에 의해 1997. 6.25에 출원된 미국 특허출원 제08/882,712호; 맥코맥의 1995. 6.22에 출원된 WO 95/16562; 맥코맥 등의 1996. 6.27에 출원된 WO 96/19346; 맥코맥 등의 1996.10. 1에 출원된 미국특허출원 제08/722,726호; 맥코맥 등의 1997. 6.25에 출원된 미국특허출원 제08/883,164호; 괄트니(Gwaltney) 등의 1997. 4.25에 출원된 미국특허출원 제08/843,147호; 하프너(Haffner) 등의 1997. 9.15에 출원된 미국특허출원 제08/929,562호; 샤버(Shawver) 등의 미국 가특허출원 제059,001호이며 지금은 1998. 7.24에 출원된 미국특허출원 제09/122,326호; 상기 참조의 내용 전체가 참고로 본 명세서에 인용되어 있다.
바람직한 통기성인 미소다공성필름은 열가소성 중합체 및 충전제(filler)를 포함하는 연신된 충전필름(filled film)을 포함할 수 있다. 이러한 성분 및 다른 성분을 혼합하고 가열한 다음 단층 또는 다층필름으로 압출할 수 있다. 충전필름은 당해분야에서 공지된 다양한 필름 제조방법 중 어느 하나로, 예를 들어 캐스트 또는 블로운 필름 장치중 어느 하나를 사용하여 제조될 수 있다. 열가소성 중합체 및 충전제는 1이상의 방향으로 연신될 수 있으며 그에 의해 필름 게이지 또는 두께가 감소되고 필름내에 원하는 수준의 통기성을 이룰 수 있는 크기 및 빈도의 미소다공 망상조직(network)을 생성할 수 있다. 상기 필름은 연신전에, 바람직하게는 약 100g/m2이하의 기본중량을 가지고 더 바람직하게는 60g/m2를 가진다. 다층필름을 연신하는 경우 바람직하게는 약 60g/m2이하의 기본중량을 가지고 더 바람직하게는 약 15 및 35g/m2사이의 기본중량을 갖는다. 적합한 필름은 또한 1이상의 미소다공성층을 갖는 다층필름, 예를 들어 PCT 공보 WO96/19346 및 미국특허출원 제09/882,712호에 기재된 것과 같은 필름(참고로 본 명세서에 인용됨)을 포함할 수 있다.
기계적으로 변형가능한 중합체필름이 본 발명에서 사용에 적합하다고 생각된다(예. 부드러운 고무). 따라서, 미소다공성필름은 공지된 기계적 처리 및(또는) 열처리로 영구히 변형가능한 필름형성 중합체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 그러나, 미소다공성필름은 열가소성 중합체로부터 만들어질 수 있다. 열가소성 중합체의 혼합 및(또는) 공중합체도 마찬가지로 본 발명에서 사용하기에 적합하다. 단독으로 또는 다른 중합체와 결합하여, 본 발명에서의 사용에 적합한 다양한 필름형성 중합체로는 에틸렌 비닐 아세테이트, 에틸렌 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 아크릴산, 에틸렌 메틸 아크릴레이트, 에틸렌 노르말부틸 아크릴레이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리아미드(예. 나일론), 에틸렌 비닐 알코올, 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리부틸렌, 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트가 있다. 그러나, 폴리올레핀 중합체는 예를 들어 에틸렌 및 프로필렌의 중합체뿐만 아니라 공중합체, 삼원혼성중합체 및 그의 블렌드(예로는 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 및 에틸렌-프로필렌 공중합체 블렌드가 있지만 이에 한하지는 않음)처럼 바람직하다. 미소다공성필름은 탄성 또는 비탄성 중합체를 포함할 수 있다. 필름의 처리된 영역을 적절하게 안정화하고(하거나) 고정하기위해 열가소성 중합체 미소다공성 필름에 충분한 에너지(예. 열 및(또는) 압력)를 주어야 한다.
일단 통기성인 미소다공성필름이 형성되면, 즉 필름내에 그리고(또는) 필름을 가로질러 세공 망상조직이 형성되면, 미소다공성필름을 처리하여 거기에 구역으로 나누어진 또는 조절된 부분적 통기성을 부여할 수 있다. 미소다공성필름은 즉시(in-line) 또는 사전에 만들어질수 있고 공급롤로부터 권출될 수 있다, 미소다공성필름의 선택 영역을 충분한 국지화된 에너지(예. 열 및(또는) 압력)로 처리하여 필름 밀도를 증가시키고 그 안의 세공의 수 및(또는) 크기를 감소시킨다. 상기처리는 그 영역에서 필름에 사전에 부여된 통기성을 선택적으로 감소시키고(시키거나) 실질적으로 제거한다. 예를 들어, 미소다공성필름은 원하는 정도로 세공 구조를 감소시키도록 예비결정된 양의 압력을 적용하는 한 쌍의 형상 닙롤러에 통과시킬 수 있다. 닙롤러에 의해 적용된 압력은 미소다공성필름을 포함하는 중합체의 형태, 미소다공성필름의 두께, 구역으로 나누어 처리된 영역에서 원하는 통기성수준과 관련하여 변할 수 있다.
바람직하게는 적어도 하나의 닙롤러가 융기표면을 갖도록하는 형상일 수 있다. 롤러위의 형상은 원하는 대로 필름에 구역으로 나누어진 통기성을 부여하도록 변화시킬 수 있다. 그러나, 인치당 수많은 핀을 갖는 상기 열점결합에서 사용된 것과 같은 닙롤러상의 작고 분리된 융기 프로젝션은 장벽 특성 및(또는) 강도가 떨어진 필름을 생산할 수 있다. 따라서, 롤러(들)의 융기표면(들)은 필름의 해당처리영역이 CD 및 MD 양쪽에서 3cm 이상이 되고 더 바람직하게는 CD 및 MD에서 5cm ×5cm가 되도록 한다. 더 큰 영역의 처리는 필름 두께 및(또는) 다공성에서의 변화에도 불구하고 우수한 인장강도 및 수두점값을 보여준다. 비교적 낮은 통기성을 갖는 처리된 영역은 바람직하게는 실질적으로 균일한 영역을 포함한다. 본 명세서에서 필름의 처리된 영역에 대해 참고로 사용된 용어 "실질적으로 균일"은 상당히 큰 두께의 분리된 영역없이 연속적인 영역을 의미한다. 나아가, 융기표면(들)은 CD 나 MD 방향중 어느하나에서 10cm이상이 될 수 있다. 본 발명의 추가적인 면에서 보면, 처리된 영역은 바람직하게는 필름면적의 약 5% 내지 약 90%를 포함한다. 본 발명의 특정한 실시태양에서 처리된 영역은 필름면적의 약 5% 내지 약 75%를 포함할 수 있고 더 바람직하게는 약 15% 내지 약 60%를 포함한다. 훨씬 더 바람직하게는 처리된 영역은 필름면적의 5% 내지 약 75%를 포함하는 단일의 연속되고 국지화된 면적을 포함한다. 추가 실시태양에서, 처리된 영역은 그 안에 중 및 저 통기성 영역을 가질 수 있거나 중 및 저 통기성의 분리된 처리 영역을 가질 수 있다. 저 통기성 및 중 통기성의 영역은 바람직하게는 단일 연속 영역을 형성하고 일면에서는 필름의 중앙부에 위치할 수 있다. 그러나, 처리된 영역은 2이상의 분리된 또는 비접촉 영역을 포함할 수 있다.
본 발명의 한 실시태양에서, 형상 닙롤은 연속적인 융기표면을 가질 수 있다. 예로서, 융기표면(22)는 도1 및 3에서 보인 제1 닙롤(18)과 같은 롤의 둘레에 연장될 수 있다. 융기표면(22)를 갖는 제1 닙롤(18)을 융기표면 모서리에 대한 확대도와 함께 도3에서 보여주고 있다.
융기표면 또는 표면들은 비록 닙롤의 융기표면을 따라 둥글거나 점점 작아지는 모서리를 적용하는 것이 유리하다고 믿어지지만 직각으로 각진 모서리를 가질 수 있다. 닙롤의 각각은 강철롤과 같은(비록 다른 재료가 본 발명에 적합하다고 생각되더라도) 단단한 표면을 갖는 것이 바람직하다. 예로서, 고무가 코팅된 롤이 형상 강철롤과 관련하여 사용될 경우 유리할 수 있다고 생각된다. 더 나아가, 형상 롤은 롤을 안정화하고(하거나) 필름의 공정을 향상시키기위해 융기표면과 실질적으로 동일한 높이로 형상 롤의 가장자리를 따라 심(shim)을 가질 수 있다. 바람직하게는 필름은 심 밑으로 통과하지 않는 크기로 닙에 공급된다.
융기표면(들)은 원하는 위치에서 미소다공성필름을 처리하기 위해 형상 닙롤위에 위치할 수 있다. 예를 들어, 롤의 중앙에 연속적인 융기표면을 갖는 형상 롤은 참고로 도1에서 보여진것과 같이 필름의 양 가장자리에 접한 높은 통기성 영역(24)과 그 사이의 감소된 통기성을 갖는 중앙영역(26)을 갖는 구역으로 나누어진 통기성 미소다공성필름을 만드는데 사용될 수 있다. 감소된 통기성 영역(26)은 미소다공성필름의 종방향으로 연속하여 인장될 수 있다. 본 발명의 추가적인 면에서 보면, 롤의 주어진 길이의 둘레 전체에 걸친 연속적 융기표면을 사용할 경우, 닙 압력은 필름의 해당영역의 통기성을 더 변형하기 위해 변할 수 있다. 예를 들어, 종방향으로 인장되면서 다양한 수준의 통기성을 이루기 위해 롤러위의 유압(hydraulic pressure)을 진동시킬 수 있다.
본 발명의 추가적 면에서 보면, 융기표면 또는 표면들은 미소다공성필름에 대응적으로 성형된 부분적 통기성을 이루기 위해 성형될 수 있다. 도4에 관하여, 형상 롤(19)은 융기표면(23) 및 낮은 표면(25)을 가질 수 있다. 미소다공성필름(12)은 닙(21)을 통해 공급되어 롤(19, 20)에 의해 만들어지고 그에 의해 만들어진 필름은 제1영역(29) 및 제2영역(27A)을 갖는다. 여기서 제1영역(29)은 제2영역(27A)보다 더 높은 WVTR을 갖는다. 나아가, 연속적 영역(27) 자체는 다양한 수준의 통기성을 가질 것이라고 생각된다. 좁은 부분인 제2영역(27A)은 넓은 부분인 제3영역(27B)보다 낮은 WVTR을 가질 것이다. 결과로서 미소다공성필름(12)에 의해 경험적으로 알려진 평방인치당 힘은 좁은 부분에서 더 클것이고 그에 의해 그 영역에서 필름 통기성의 감소가 더 커질 것이다.
본 발명의 더 나아간 면에서 보면, 융기표면은 롤 둘레의 일부분에만 걸친다는 의미에서 불연속일 수 있다. 도5에 관해서, 형상 롤(30)은 융기표면(32) 및 낮은 표면(34)을 가지며 여기서 융기표면(32)은 롤(30)의 전체 둘레보다 작게 걸친다. 상기 롤로 미소다공성필름을 처리하는 것은 제1영역(36) 및 제2영역(38)을 생성할 것이고 그에 의해 제1영역(36)은 제2영역(38)보다 더 큰 통기성을 가질 것이다. 나아가, 제2영역(38)은 종방향에서 제1영역(36)의 부분들에 의해 분리될 것이다.
추가 실시예로서, 형상 롤은 다단계 융기표면을 가져서 필름의 CD를 가로질러 통기성 기울기를 만들 수 있다. 도6 및 7에 관하여, 형상 롤(40)은 제1표면(42), 제2표면(44) 및 제3표면(46)을 가지며 여기서 제2표면(44) 및 제3표면(46)은 제1표면(42)보다 상대적으로 융기된 표면이다. 나아가, 제3표면(46)은 제1 및 제2표면 (42),(44)사이에 위치할 수 있으며 인접표면에대해 중간적 높이를 가진다. 결과로서 생기는 구역으로 나누어진 통기성 필름(48)은 높은 통기성의 제1영역(50), 낮은 통기성의 제2영역(52) 및 중간적 통기성의 제3영역(54)를 가질 것이다. 본 발명의 추가적 일면에서 그리고 도8에 관하여, 형상 롤(60)은 도3에 관하여 논의된 것과 같은 계단식 형상 롤에 대해 상대적으로 더 일반적인 표면을 갖는 한편 융기표면(62)을 갖는 춤이 있거나(crowned) 둥글게한 롤을 이용할 수 있다. 상기 형상 롤러로 처리된 필름은 더 분명하게 윤곽이 그려지는 통기성 영역과는 반대로 필름의 횡방향을 따라 통기성 기울기를 갖는 변하는 통기성의 영역을 가질 것이다.
롤(들)의 융기표면의 높이에 관하여, 이 높이는 처리되지 않은 미소다공성필름의 두께, 원하는 통기성 수준 및 닙롤의 경도에 따라 변화할 것이다. 바람직하게는 닙의 융기된 표면은 10미크론이상의 높이를 가지고 바람직하게는 처리되지 않은 필름 두께의 약 절반이상 및 약 1mm이하의 높이를 가진다.
열에너지와 같은 추가적 에너지를 기계적 압축 에너지와 함께 필름에 적용할 수 있다. 필름에 적용된 압력 및 열의 특정 결합은 포함된 특정 중합체 및 처리된 필름의 원하는 특성에 따라 변할 것이다. 일반적으로, 동일한 압력에서, 더 높은 온도로 가열된 필름은 다공성 및(또는) 두께에서 더 큰 감소를 경험할 것이다. 나아가, 당해분야의 숙련된 자에 의해 인식되는 한계내에서 CD 강도는 더 높은 온도로 필름을 가열하여 향상될 수 있다는 것이 알려져 왔다. 충분한 열에너지를 중합체의 연화점까지 필름을 가열하기 위해 적용하는 것이 바람직하고 필름이 그의 융점이나 그 이상으로 가열되지 않는 것이 바람직하다. 그러나, 비록 상대적으로 높은 필름 온도의 이용이 본 발명에서의 이용에 적합하다고 생각될 지라도, 그러한 온도에서 제어되거나 원하는 수준의 필름 통기성을 확실하게 이루기가 어려울 것이라 생각된다. 닙압력, 필름온도 및 열가소성 중합체에 대한 필름 WVTR에 대한 영향사이의 일반적 관계는 나아가 하기 실시예에서 증명된다.
미소다공성필름의 구역으로 나누어진 처리는 처리영역에서 세공의 수 및(또는) 크기를 감소시키는 작용을하며 그에 의해 그 동일영역에서 WVTR 또는 통기성이 감소된다. 도1 및 2에 관하여, 구역을 나누어 처리된 미소다공성필름은 필름의 제2압축영역(26)보다 높은 수준의 통기성을 갖는 실질적으로 압축되지 않은 제1영역(24)을 가질 수 있다. 압축된 영역 또는 제2영역(26)은 실질적으로 형상 닙롤(18)의 융기부분(22)를 통하여 열 및(또는) 압력이 적용된 필름의 영역에 해당할 것이다. 더구나, 처리영역은 더 낮은 WVTR을 가짐에도 불구하고 대체적으로 실질적으로 압축되지 않은 영역보다 더 얇은 두께를 가질 것이다. 비록 관련 두께가 변할 지라도, 압축된 영역은 처리되지 않은 영역 두께의 약 95%보다 작은 것이 바람직하고 다른 실시태양에서 처리되지 않은 영역 두께의 약 90% 또는 심지어 80%보다 작을 수 있다. 이에 관하여, 필름 두께의 감소는 다공성에서 대응하는 감소를 제공하는 것으로 생각된다. 그러나, 열처리의 결과로서, 약간의 수축이 필름 기본중량을 변화시킬 수 있다. 나아가, 수축의 결과로서, 필름의 처리된 영역은 처리된 영역과 실질적으로 동일한 영역을 가질 수 있다. 도9 및 10 은 각각 연신되고 충전된 미소다공성필름의 실질적으로 압축되지 않은 영역 및 압축된 영역의 횡단면에 대한 광현미경사진이다. 더구나, 약 35g/m2이하의 연신되고 충전된 미소다공성필름에 충분한 열 및 압력의 적용시, 압축 영역은 투명해질 수 있고(있거나) 실질적으로 압축되지 않은 영역에 대해 상대적으로 감소된 불투명도를 가질 수 있다.
본 발명의 더 나아간 일면에서 보면, 열가소성 중합체는 조절된 부분적 통기성이 기계적 압축 압력이 없이 또는 거의 이용하지 않고 이루어질 수 있는 미소다공성필름에서 이용될 수 있다. 이것은 향상된 수두점 수준을 갖는 필름 및(또는) 더 튼튼하고 더 강한 필름을 제공하는데 유리할 수 있다. 이에 관하여, 열과 같은 충분한 에너지로 미소다공성 열가소성 중합체 필름의 구역으로 나누어지거나 부분적인 처리는 열가소성 중합체가 연화되고(되거나) 미소다공성필름의 다공성 감소 및 이에 대응하는 필름의 통기성 감소를 일으키는 충분히 높은 용융분율을 일으키는 원인이 된다. 중합체의 연화 및(또는) 상당한 용융분율을 유도하기위해 다양한 형태의 에너지가 이용될 수 있고 이러한 에너지로는 열, 초음파, 적외선, 초단파 및 다른 형태의 전자기 에너지가 있지만 이에 한하지는 않는다. 적합한 중합체는 앞에서 언급했던 것과 같은 열가소성 중합체 및 특히 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및 그의 공중합체 및 블렌드와 같은 폴리올레핀 중합체를 포함한다. 변화하는 부분적 통기성을 갖는 통기성인 장벽 필름은 열가소성 중합체를 포함하는 단층 미소다공성필름으로부터 제조된다. 별법으로는, 변화있는 부분적 통기성을 갖는 통기성인 장벽 필름은 1 이상의 층이 열가소성 중합체 미소다공성층을 포함하는 다층필름으로부터 제조된다. 다층필름의 이용은 단층필름에 상대적으로 몇가지 이점을 제공할 수 있다. 열처리와 같이 열가소성수지 필름의 어떤 구역으로 나누어진 처리는 필름이 그 전체 표면에 걸쳐 균일하게 처리되지 않기 때문에 처리된 영역에 국지화된 또는 부분적인 수축이 일어나도록 한다. 부분적 수축은 따라서 필름의 좌굴 또는 늘어짐뿐만 아니라 필름내부의 응력의 원인이 된다. 이에 관하여 층중 하나가 실질적으로 부분적 처리에 의해 영향을 받지 않은 다층필름을 이용하는 것은 필름 전체에 추가적 지지(support)를 제공할 수 있고 그에 의해 구역으로 나누어 처리된 영역의 수축 및 그와 관련된 해로운 효과를 감소시키고(시키거나) 제거한다. 특별한 실시태양에서, 다층필름은 열감지성(heat sensitive) 중합체의 미소다공성필름으로 된 1이상의 층 및 실질적으로 제1층 또는 열감지성 층의 다공성 및 WVTR을 감소시키는데 필요한 처리에 의해 영향 받지 않은 제2층 또는 바닥(base)필름층을 포함한다. 바닥필름층은 단일체(monolithic)필름층(즉. 세공이 없는) 또는 열안정 열가소성 수지를 포함하는 미소다공성필름중 어느 하나를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 사용된 용어 "열안정(heat stable)"은 "열감지성(heat sensitive)" 층에 대응하는 용어이다. 따라서, 주어진 열가소성 중합체 미소다공성필름은 어떤 필름에 관해서는 "열감지성"이고 다른 필름에 관련해서는 "열안정"일 수 있다. 바닥 필름 또는 열안정 필름이 미소다공성 열가소성 중합체 필름을 포함할 경우, 열감지성 미소다공성필름은 그 안의 중합체가 바닥필름을 포함하는 중합체의 연화점보다 10℃이상 낮은 온도에서, 더 바람직하게는 적어도 20℃이상 낮은 온도에서 WVTR의 급강하 및 다공성의 감소를 일으키는데 충분한 용융분율이 발생되는 필름이다.
전형적인 단일체필름은 비록 세공은 없지만 중합체의 기능성이 필름을 통한 수증기의 우수한 확산성 및 그로 인한 우수한 통기성을 제공하기 때문에 폴리에테르-아미드 중합체, 폴리비닐알코올 중합체, 폴리에테르-에스테르 중합체, 나일론 공중합체 및 폴리우레탄 중합체 필름을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다. 이러한 시판되는 중합체의 예로는 B.F. Goodrich Company의 ESTANE 58690 폴리우레탄, 미국 뉴저지주 모리스타운에 있는 Allied Signal,Inc의 HYDROFIL 나일론 수지 중합체, 펜실베니아주 필라델피아에 있는 Elf Atochem of North America,Inc의 PEBAX 폴리에테르-폴리아미드 블록 공중합체가 있다. 한편, 바람직한 미소다공성 바닥층은 선형 저밀도 폴리에틸렌(LLDPE) 중합체 미소다공성필름을 포함한다. LLDPE 미소다공성필름은 상대적으로 튼튼하며 열을 받을 경우 높은 통기성의 미소다공성구조를 보유할 수 있다. 선형 저밀도 폴리에틸렌 필름은 대체적으로 약 0.91g/cm3내지 약 0.92g/cm3의 밀도범위를 갖는 에틸렌 및 알파-올레핀의 공중합체를 포함한다. 물론 당해분야의 숙련된 자라면 충분히 높은 온도에서 LLDPE가 연화되거나 용융되고 그에 의해 다공성 및 통기성이 감소될 것이라는 것을 알 것이다. 그러나, 약 210℉(98℃)에 달하는 온도에서 그 미소다공성구조 및 WVTR을 유지할 수 있는 능력은 LLDPE를 다른 많은 우수한 필름형성 중합체들에 대해 상대적으로 열에 안정하게 한다. 예를 들어, 폴리에틸렌 플라스토머(즉, 약 0.89g/cm3이하의 밀도를 갖는 폴리에틸렌)은 LLDPE 중합체 필름에 상대적으로 열감지성 중합체이며 열 또는 다른 에너지에 노출될 경우 다공성 구조를 함유하는 점에서 덜 튼튼한 경향이 있다. 따라서, 특별한 예로서, LLDPE 미소다공성필름을 바닥층으로 사용할 경우, 약 140℉의 온도에서 다공성 및 WVTR이 감소하는 폴리에틸렌 플라스토머같은 미소다공성 중합체 필름은 "열감지성" 중합체를 포함할 것이다.
탄성 폴리올레핀 및(또는) 폴리올레핀 플라스토머는 바람직한 열감지성 중합체이며 오비제스키(Obijeski)등의 미국특허 제5,472,775호; 엘더리(Erderly)등의 미국특허 제5,451,450호; 카민스키(Kaminsky)등의 미국특허 제5,204,429호; 에더톤(Etherton)등의 미국특허 제5,539,124호; 및 크리쉬나무르티(Krishnamurti)등의 미국특허 제5,554,775호(각각의 내용 전체가 본 명세서에 참고로 인용됨) 에 기재된 것과 같은 "메탈로신", "콘스트레인드 지오메트리" 또는 "싱글-사이트" 촉매에 의해 제조될 수 있다. 상기 탄성중합체에 관하여, 카민스키 등의 미국특허 제5,204,429호는 스테레오리지드 키랄 메탈로신 전이금속화합물 및 알루미녹산인 촉매를 이용하여 시클로올레핀 및 선형 올레핀의 탄성 공중합체를 생산할 수 있는 방법을 개시하고 있다. 중합반응은 지방족 또는 톨루엔 같은 고리지방족 탄화수소같은 불활성 용매중에서 행한다. Dow Chemical로 양도되고 명칭이 "Elastic Substantially Linear Olefin Polymers"인 라이(Lai)등의 미국특허 5,278,272 및 5,272,236 (본 명세서에 참고로 각각의 전체 내용이 인용됨)는 특별한 탄성을 갖는 중합체를 개시하고 있다. 예로서, 적합한 저밀도 에틸렌 탄성중합체가 미국 미시간주 미드랜드에 위치한 Dow Chemical Company로부터 상품명 AFFINITY로 그리고 텍사스주 휴스턴에 위치한 Exxon Chemical Co.로부터 상품명 EXACT로 시판되고 있다.
다른 전형적인 시판되는 열감지성 중합체로는 올레핀 다단계 반응기 제품(여기서 비정질 에틸렌 프로필렌 랜덤 공중합체는 우세한 반결정 고 프로필렌 단량체/저 에틸렌 단량체의 연속적 매트릭스중에 분자적으로 분산되어 있음)이 있지만 이에 한하지 않는다. 상기 중합체의 예가 오게일(Ogale)의 미국특허 제5,300,365호와 제5,212,246호 및 지아코베(Giacobbe)의 미국특허 제5,331,047호에 기재되어 있다. 상기 중합체는 Himont,Inc.로부터 예를 들어 CATTALLOY KS350, KS357 및 KS359와 같이 상품명 CATALLOY로 시판되고 있다. 더구나, Huntsman Corp.의 비정질 폴리알파올레핀의 REXTAC 족(family) 및 Creanova AKG의 VESTOPLAST 중합체와 같은 에틸렌/프로필렌 공중합체는 본 발명에서의 사용에 적합한 추가적 열감지성 중합체이다. 이에 관하여 비록 상기 중합체가 LLDPE보다 높은 융점을 가질지라도 에틸렌/프로필렌 공중합체같은 어떤 중합체의 미소다공성필름은 LLDPE 필름의 세공 구조에 실질적으로 영향을 주지 않는 온도에서 다공성 손실 또는 WVTR 감소가 일어날 수 있다는 것을 아는 것이 중요하다. 이것은 필름내부의 응력제거 및 세공의 붕괴 또는 수축을 허용하는 비정질 중합체 내용물에 기인한 미소다공성 중합체 필름내부에 상당한 용융분율의 발생으로부터 유래한다고 생각된다.
단독으로 또는 다른 중합체와 결합하여 이용되는 추가적인 전형적 열감지성 중합체는 에틸렌 비닐 아세테이트(EVA), 에틸렌 에틸 아크릴레이트(EEA), 에틸렌 아크릴산(EAA), 에틸렌 메틸 아크릴레이트(EMA), 에틸렌 노르말부틸 아세테이트(EnBA) 등을 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 나아가, 폴리에틸렌 및(또는) 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀의 상기 중합체들과의 블렌드는 특히 본 발명의 실시에 적합하다고 생각된다.
예로서, 본 발명에서의 사용에 적합한 통기성인 미소다공성필름은 맥코맥 등에 의해 1997. 6.25에 출원된 미국특허출원 제08/882,712호; 및 하프너등의 미국특허출원 제08/929,562호에 기재된 것과 같은 복합물을 갖는 다층필름을 포함할 수 있다. 특별한 예로서, 중심(core) 층은 LLDPE가 충전된 미소다공성필름을 포함할 수 있으며 1 이상의 외부 또는 표피 층은 예를 들어, 폴리에틸렌 플라스토머가 충전된 필름과 같은 열감지성 중합체의 미소다공성필름을 포함할 수 있다. 나아가, 외부 또는 표피 층은 에닐렌/프로필렌 공중합체 또는 폴리에틸렌 탄성중합체/EVA 블렌드, 폴리에틸렌 탄성중합체/EMA 블렌드를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 외부층은 열감지성 중합체층을 포함하고 총 다층 필름 두께의 약 10% 이상의 두께를 가지며 더 바람직하게는 총 다층 두께의 약 15% 내지 45%의 두께를 갖는다.
위에서 지적된 필름과 같은 열가소성수지를 포함하는 통기성인 미소다공성필름은 열 및(또는) 다른 에너지로 처리되어 필름의 다공성이 부분적으로 감소되고 조절된 부분적 통기성을 갖는 필름이 만들어질 수 있다. 상기 필름은 실질적으로 필름의 원하는 부분에만 영향을 주기위해 직접 지향식 고온 공기의 스트림을 이용하여 처리될 수 있다. 따라서, 처리된 필름은 고온 공기에 의해 직접 영향받은 감소된 수증기전달율을 갖는 영역과 상대적으로 높고 낮은 통기성의 영역을 가질 수 있다. 물론, 공기의 유체성때문에, 상기방법에 의해 처리된 필름은 계단식 닙롤 및(또는) 다른 더 정확하게 조절된 에너지원의 이용에 의해 달성될 수 있는 더 명확한 윤곽의 영역과는 반대로 농도기울기를 보일 것이다. 고온 공기는 계획적으로 배치된 차폐물 및(또는) 마스크(특히 이의 배치가 필름위에 원하는 감소된 통기성 영역의 형상에 의해 변화되는)를 이용하여 집중시킬 수 있다. 예로서 그리고 도11에 관하여, 통기성인 미소다공성필름(102)은 공급롤(104)로부터 권출되고 송풍기(106) 및 형상 또는 홈이 파진 평판과 같은 차폐물(108)밑으로 공급되어질 수 있다. 고온 공기(110)가 개구(112)와 차폐물(108)을 통과함에 의해 직접적으로 필름(102)의 선택된 부분에만 영향을 준다. 고온 공기(110)로부터의 열은 필름(102)의 중앙부분내의 세공이 실질적으로 변형되고(되거나) 붕괴되게하며 필름의 중앙영역을 따라 낮은 통기성의 제1영역(114A) 및 필름의 가장자리 및(또는) 바깥부분을 따라 제2 영역(114B)을 갖는 필름(114)이 된다. 심 및(또는) 마스크는 필요하다면 당해분야에서 잘 알려진 수단으로 냉각될 수 있다. 임의로는, 다공성이 감소되는 정도를 더 증가시키기위해 한 쌍의 활면 닙롤(116, 118)이 필름(102)을 부분적으로 가열한 직후 가벼운 압축 압력을 필름에 적용하는데 이용할 수 있다. 바람직하게는, 닙롤은 가벼운 압축 압력만을 주며 약 75pli 이하의 힘을 주고 더 바람직하게는 25 내지 50pli의 힘을 준다. 처리된 필름(114)은 권취롤(120)에 권취될 수있고 별법으로는 원하는대로 즉시 개조될 수 있다. 특별한 예로서 그리고 도 12에 관하여, 처리된 필름(114)은 기저귀같은 개인 위생용품을 위한 배플(122)로 쉽게 개조될 수 있다. 여기서 감소된 통기성 영역(114A)을 배플(122)의 중앙부에 위치시키며 그에 의해 감소된 통기성 영역(114A)는 해당 흡수성 개인 위생용품의 가랑이에 위치한다.
추가적 예에서 그리고 도13에 관하여, 통기성인 미소다공성필름(136)은 이동 또는 회전하는 차폐물 또는 마스크(138)밑으로 공급될 수 있다. 미소다공성필름 (136)은 도시하고 있듯이 공급롤(134)로부터 권출될 수 있다. 그러나, 이 개략도와 타 개략도 및(또는) 본 명세서에 기재된 방법과 함께, 미소다공성필름(136)은 별법으로 즉시 만들어질 수 있다는 것을 알 것이다. 미소다공성필름(136)은 원하는 모양과 빈도의 개구(140)를 갖는 마스크(138) 밑으로 공급된다. 개구(140)는 필름의 원하는 부분에 미소다공성필름(136)의 통기성을 선택적으로 감소시키기 위해 미소다공성필름(136)의 위에 위치한다. 감소된 통기성 영역(142A)의 모양 및 위치는 실질적으로 차폐물(138)내부의 개구(140)의 모양 및 위치에 대응할 것이다. 따라서, 처리된 미소다공성필름(142)는 감소된 통기성을 갖는 원하는 모양 및 위치의 선택된 제1영역(142A) 및 더 높은 통기성을 갖는 제2영역(142B)를 포함할 수 있다. 감소된 통기성 영역(142B)는 달걀모양 또는 타원형을 포함하지만 이에 한정되지 않는 다양한 모양중 어느 하나를 가질 수 있다. 한 실시태양에 있어서, 원하는 처리지속기간을 얻기 위해 차폐물(138)은 미소다공성필름과 동일한 방향 및 속도로 회전 또는 이동할 수 있다. 고온 공기 송풍기 또는 적외선 광원같은 에너지원(137)(팬톰에서 보이고 있는)은 차폐물(138)이 에너지원(137) 및 미소다공성필름(136)사이에 위치하도록 위치시킬 수 있으며 여기서 직접적으로 개구(140)을 통하여 에너지원에 노출된 선택된 영역만이 노출되지 않은 영역에 상대적으로 낮은 WVTR 영역이 되게하는 고온 공기 또는 다른 에너지에 의해 영향을 받는다. 따라서, 처리된 미소다공성필름(142)는 감소된 통기성을 갖는 원하는 모양 및 위치의 선택된 제1영역(142A) 및 더 높은 통기성을 갖는 제2영역(142B)를 포함할 수 있다. 처리된 미소다공성필름은 권취될 수 있고(있거나) 본 명세서에서 논의된 것처럼 개조될 수 있다. 예로서 그리고 도14에 관하여, 처리된 필름(142)는 기저귀같은 개인 위생용품을 위한 외부커버 또는 배플(144)로 개조될 수 있다. 여기서 감소된 통기성영역(142B)은 배플(144)의 중앙부에 위치하고 더 높은 통기성 영역(144)는 배플의 바깥 부분 및(또는) 귀에 위치한다. 본 발명의 일면에서, 감소된 통기성 영역(142B)는 기저귀 또는 실금 의복의 가랑이에 위치될 수 있다. 나아가 특정 성별을 위한 흡수성 개인 위생용품을 만들기 위해 감소된 통기성 영역(142B)은 원하는 대로 실금 의복의 더 앞 또는 뒤로 위치시킬 수 있다. 열에너지(즉, 열)가 아닌 교체에너지원을 통기성인 미소다공성필름을 선택적 또는 부분적으로 통기성을 감소시키기 위해 처리하는데 마찬가지로 이용할 수 있다. 그 예로서, 교체에너지원은 초음파에너지 및 상기 기재 가열에 적합한 방사, 예를 들어 적외선 또는 마이크로파 방사(중합체 및(또는) 충전제의 1 이상의 성분에 맞춰진)를 포함하지만 이에 한하지 않는다. 이러한 교체에너지원은 원한다면 미소다공성필름을 선택적으로 처리하기 위해 도11 및 13에 도시된 고온 공기 송풍기를 대체할 수 있을 것이다. 예로서 그리고 도11에 관하여, 고강도 적외선 광원이 고온 공기 송풍기(106)을 대체할 수 있을 것이다. 고강도 적외선광의 이용은 더 정확하게 적외선 방사를 집중시킬 수 있는 능력때문에 고온 공기로 처리된 필름에 비해 더 명확하게 구분된 다양한 통기성의 영역을 갖는 처리된 필름을 제공할 것이다. 선택된 차폐물의 배열 및(또는) 조성은 에너지원에 의해 방출된 에너지의 특정 형태에 따라 변할 것이다. 더구나, 열제거장치 및(또는) 냉각수단은 원하는 차폐물과 결합하여 이용될 수 있다. 전형적 장치로는 냉각 롤 및 냉각 공기가 있지만 이에 한하지 않는다.
당해분야의 숙련된 자라면 방법고안 및(또는) 장치는 본 발명의 범위를 벗어남없이 변화될 수 있다는 것을 알 것이다. 예로서, 본 명세서에 기재된 각 실시예에 대해, 미소다공성필름 및(또는) 어느 추가적 성분도 즉시 처리로 만들어 다양한 공정, 처리 및(또는) 작동변환사이에 롤 또는 저장재료의 필요없이 단일의 계속적 공정을 갖는 것이 가능하다.
본 발명의 추가적 면에서, 구역으로 나누어진 통기성을 갖는 미소다공성필름을 통기성인 물질의 1이상의 추가적 층과 결합시킬 수 있다. 일면에서, 미소다공성필름은, 예를 들어 유연성 섬유재료, 필름 및(또는) 발포체같은 필름에 적층될 수 있는 유연성 지지층에 접합될 수 있다. 전형적 섬유층은 부직포, 다층 부직 적층물, 스크림, 직물, 슬릿 필름 및(또는) 기타 유사재료를 포함하지만 이에 한정되지 않는다. 특별한 실시태양에 있어서, 지지 직물은 단일성분 섬유웹, 스플릿 섬유웹, 다층 부직 적층물 등을 포함하지만 이에 한하지 않는 스펀본디드 및(또는) 멜트블로운 섬유웹의 1이상의 층을 포함할 수 있다. 일반적으로, 섬유층의 복합물은 원하는 특성(예, 촉감, 미감, 인장강도, 비용, 마모저항성, 훅 맞물림(hook engagement)등)을 얻도록 선택될 수 있다. 나아가, 섬유층은 또한, 예를 들어 엠보싱, 히드로인탱글링, 기계적 연화, 프린팅과 같은 방법으로 처리될 수 있거나 추가적으로 원하는 특성을 얻기위해 또다른 방법으로 처리될 수 있다. 한 실시태양에서, 외부층은 스펀본디드 폴리올레핀 섬유의 약 10g/m2내지 약 68g/m2인 웹을 포함할 수 있고 바람직하게는 상기 섬유의 10g/m2내지 약 34g/m2인 웹을 포함할 수 있다. 선유층은 접착제 결합, 열 결합, 초음파 결합 또는 당해분야에서 공지된 다른 수단으로 미소다공성필름에 부착되거나 적층될 수 있다. 본 발명의 일면에서, 미소다공성필름 및 섬유층은 부직포 및(또는) 필름중 어느 하나에 표준 멜트블로운 다이를 통해 분무된 접착제로 결합된다. 본 발명의 추가적인 면에서, 열가소성 중합체 부직포 및 미소다공성필름은 열점결합으로 적층될 수 있다.
본 발명의 더 나아간 면에서, 구역으로 나누어진 통기성을 주기위해 미소다공성필름을 처리하기 전에 상기한 바와 같은 추가 재료에 미소다공성필름을 부착할 수 있다. 미소다공성필름에 결합된 추가 재료를 상당한 압축 압력으로 처리할 경우 크기 및(또는) 촉감에 원치 않는 감소가 일어날 것이다. 이에 관하여, 통기성인 미소다공성 필름은 종종 직물류(cloth-like) 재료와 결합되고 직물류 재료가 외부에 면하여 용품을 다룰때 그 재료가 닿도록 용품안에 위치한다. 상기 재료의 압축은 외부층의 부드러움을 떨어뜨릴 수 있고(있거나) 아니면 미감을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서, 크기 및(또는) 미감을 염두할 경우 미소다공성필름 적층물을 처리할때 상기 적층물을 압축 압력이 거의 요구되지 않거나 전혀 요구되지 않는 상기 방법중 하나를 이용하여 처리하는 것이 유리할 수 있다. 더구나, 용품의 크기 및(또는) 미감을 떨어뜨리지 않고 미소다공성필름 적층물을 처리할 수 있는 능력은 추가적 공정 이점을 제공할 것이다. 고속 제조과정에서 개조 라인에서 감소된 통기성 영역을 조절하는 데 있어 어려움이 있을 수 있고 그에 의해 감소된 통기성 영역이 개조된 용품내에 적절하게 위치하도록 하는 것이 어려울 수 있다. 이에 관하여, 구역으로 나누어진 통기성 영역을 만들기위한 처리가 가능한 미소다공성필름 적층물의 이용은 거기에 접합된 부직포의 원하는 특성을 상당히 손상시킴 없이 개조된 후 미소다공성필름을 처리할 수 있도록하는 이점이 있다. 특별한 예로서 그리고 도15 및 16에 관하여, 부직포(159)에 접합하여 고정된 통기성인 미소다공성 필름(153)을 포함하는 필름/부직 적층물(152)은 기저귀 또는 실금 의복용 배플 또는 외부커버의 형태와 같이 원하는 대로 개조될 수 있다. 처리되지 않은 필름/부직 적층물(152)은 접착제, 열점결합, 초음파결합 또는 기타 유사한 방법으로 통기성인 미소다공성필름(153)에 영구적으로 결합된 부직포(159)를 가질 수 있다. 필름쪽이 에너지원에 면해있으면서, 개조된 필름/부직 적층물(152)은 고온 공기 송풍기(106)(팬톰에서 보이고 있는) 및 차폐물(108) 밑으로 벨트(154)를 통하여 이동할 수 있으며 이에 의해 오직 원하는 부분의 필름/부직 적층물(152), 즉 슬롯(112)을 통하여 고온 공기에 노출된 영역만이 통기성이 감소된다. 처리된 필름/부직 적층물(156)은 따라서 감소된 통기성의 제1영역(158A) 및 비교적 더 높은 통기성의 제2영역(158B)을 갖는다. 특별한 실시태양에서, 기저귀내부에 끼워질 경우, 필름/부직 적층물(156)은 감소된 통기성의 처리된 영역(158A)을 중앙의 가랑이부분에, 더 높은 통기성의 영역(158B)을 용품의 바깥쪽 부분에 가질 수 있다. 더구나, 필름성질처리로 인해, 부직포(159)의 크기 및(또는) 촉감은 실질적으로 변화되지 않는다. 추가적 면에서, 구역으로 나누어 처리된 필름이 부분적으로 통기성이 감소되도록 구역으로 나누어진 처리직후 한 쌍의 롤러를 통해 공급될 수 있다. 상기 롤러의 가벼운 압축력은 처리된 영역에서 다공성의 감소 및 밀도의 추가적 증가의 원인이 된다. 롤러는 평평할수 있고 가열될 필요가 없다. 가벼운 압축 압력, 예를 들어 25 및 50pli 사이의 압력이 이용될 수 있다. 처리된 영역은 상기 처리에 이어 곧바로 상당한 용융분율을 가지게 되므로 가벼운 압축 압력을 받자마자 쉽게 변형되거나 압축된다. 그러나, 필름의 처리되지 않은 영역은 충분하지 못한 용융분율을 가져 다공성 및(또는) WVTR의 손실이 크지 않으므로 그렇게 압축되기 쉽지 않다. 더구나, 구역으로 나누어 처리된 미소다공성필름의 고분자 성분보다 연화점이 10℃이상, 바람직하게는 20℃이상을 갖는 탄성 재료는 또한 상당한 압축 또는 조밀화를 막는다. 따라서, 구역으로 나누어 처리된 필름에 접합된 재료는 특히 개인 위생용품 및 기저귀의 배킹에 바람직할 정도로 좋은 촉감뿐만 아니라 실질적으로 균일한 크기 및(또는) 외양을 유지할 수 있다. 조절된 부분적 통기성을 갖는 본 발명의 미소다공성필름은 폭넓은 다양한 제품과 또는 제품의 성분으로서, 예를 들어 개인 위생용품, 감염방지용품, 보호 커버, 의복 등과 같은 제품의 성분으로서 이용될 수 있다. 논의된 바와 같이, 상기 논의된 것과 유사한 미소다공성필름은 기저귀 또는 실금 의복의 통기성인 장벽내부에 혼입 및 개조될 수 있고 나아가 1 이상의 추가적 개인 위생용품에서 이용을 위해 쉽게 개조될 수 있을 것이다. 추가 실시예로서, 구역으로 나누어진 통기성 미소다공성필름은 수술가운에 이용될 수 있다. 감소된 통기성의 영역, 특히 통기성이 상당히 또는 거의 완전히 감소된 영역은 향상된 장벽 특성을 제공할 수 있다고 생각된다. 예를 들어, 감소된 통기성의 영역은 혈액에서 발생한 병원체에 대한 향상된 장벽 특성을 제공한다고 생각된다. 따라서, 위험성이 높은 부분에 처리된 또는 낮은 통기성 영역 그리고 위험성이 낮은 부분에 더 높은 WVTR 영역을 적용하여 수술가운을 제조할 수 있다. 위험성이 높은 부분은, 예를 들어 가운의 팔뚝부분 같은 더 손상되기 쉬운 부분을 포함한다. 미소다공성필름은 또한 통기성인 장벽 직물을 사용하는 수많은 다른 응용에 유리하게 이용될 수 있다.
시험
수두점(hydrohead): 직물의 액체 장벽 특성의 측정이 수두점시험이다. 수두점시험은 액체가 직물을 통과하기 전에 직물이 지탱하는 물의 높이 또는 수두점의 양(밀리바)을 측정한다. 더 높은 수두점을 보이는 직물은 그것이 더 낮은 수두점을 갖는 직물보다 액체 투과에 더 좋은 장벽을 가짐을 의미한다. 수두점은 연방 시험 기준(Federal Test Standard) 191A, 방법 5514에 따라 행할 수 있다. 본 명세서에 인용된 수두점 데이타는 하기의 수정을 제외하고 상기 연방 시험 기준과 유사한 시험을 이용하여 얻어졌다. 수두점은 노쓰캐롤라이나주 콩코드에 있는 Marl Enterprises, Inc.으로부터 구입할 수 있는 정수압 테스터를 이용하여 측정되었다. 세 개의 분리된 부분에서 직물위로 새는 징조가 맨 처음 보일 때까지 일정한 속도로 증가되는 기준화된 수압을 견본에 적용 하였다(클램프에 접한 가장자리에서 새는 것은 무시함). 얇은 필름과 같은 지지되지 않은 재료는 견본의 조기 파열을 막기위해 지지되었다.
WVTR: 견본 재료에 대한 수증기전달율(WVTR)은 ASTM 표준 E96-80에 따라 계산되었다. 각 시험 재료 및 미국 뉴저지주 섬머빌에 있는 Hoechst Celanese Corporation의 CELGARD 2500 필름인 대조 재료 한 조각을 지름 3인치의 원형 견본으로 잘라내었다. CELGARD 2500 필름은 미소다공성 폴리프로필렌 필름이다. 각 재료에 대해 세 개의 견본이 만들어졌다. 시험 컵은 미국 펜실베니아주 필라델피아의 Thwing Albert Instrument Company에 의해 제공되는 번호 68-1 Vapometer 컵이었다. 백 밀리리터의 물을 각 vapometer 컵에 붓고 시험 재료의 각 견본 및 대조 재료를 각 팬의 열린 윗부분에 가로질러 놓았다. vapometer 컵은 컵의 가장자리를 따라 기계적으로 밀봉되었고 관련 시험 재료 또는 대조 재료를 약 33.17 평방 센티미터의 노출된 영역을 갖는 6.8 센티미터 지름의 원으로 대기압에 노출되도록 하였다. 대류형 오븐에 상기 컵을 100℉(37.7℃)에서 24시간동안 두었다. 오븐은 수증기의 내부축적을 막기위해 외부 공기가 그를 통해 순환하는 항온 오븐이다. 24시간 후, 팬은 오븐으로부터 제거되었고 다시 무게를 달았다. 예비 시험 수증기전달율 값은 하기식(I)로 계산되었다.
(I) 시험 WVTR = (24시간에 걸친 그램중량 손실) ×315.5g/m2/24시간
오븐내부의 상대습도는 특정적으로 조절되지 않았다. 100℉(37.7℃) 및 주변 상대습도로 예비결정된 조건하에, 대조재료 CELGARDTM2500에 대한 WVTR은 24시간동안 평방미터당 5000그램이 되도록 한정되었다. 따라서, 대조 견본은 각 시험과 함께 전개되었고 예비 시험 값은 하기식 (II)로 조건을 맞추기 위해 보정되었다.
(II) 표준화 WVTR = (시험WVTR/대조WVTR) ×(5000g/m2/24시간)
스트립 인장: 스트립 인장 시험은 직물의 첨두 및 파괴 하중과 첨두 및 파괴 신장백분율을 측정한다. 이 시험은 하중(강도)을 그램으로, 신장을 퍼센트로 측정한다. 스트립 인장 시험에서, 각각 두 개의 조(jaw)를 갖고 각 조는 견본에 접하는 면을 갖는 두 개의 클램프가 동일한 면에 재료를 고정하고 일반적으로 수직으로 3인치 떨어져 있으며 특정 확장 속도로 점점 멀어진다. 스트립 인장 및 스트립 신장에 대한 값은 일정한 확장속도 300mm/min 및 높이 1인치, 너비 3인치의 면크기를 갖는 조와 크기 3인치 ×6인치의 견본을 이용하여 얻어진다. 미국 27513 노쓰캐롤라이나주 캐리 1001 셸던 드라이브에 있는 Sintech Corporation으로 부터 구입할 수 있는 Sintech 2 테스터, 미국 02021 메사추세츠주 캔톤 2500 워싱톤 스트리트에 있는 Instron Corporation으로부터 구입할 수 있는 Instron Model TM 또는 미국 19154 펜실베니아주 필라델피아 10960 듀톤 로드에 있는 Thwing-Albert Instrument Co.로부터 구입할 수 있는 Thwing-Albert Model INTELLECT II가 이 시험에서 사용될 수 있다. 결과는 견본에 대한 평균으로 보고되었고 견본을 횡방향(CD) 또는 종방향(MD)로 하여 행하였다.
실시예 1
캐스트 압출 필름이 제조되었고, 이는 선형 저밀도 폴리에틸렌(Dow사, 명칭 DOWLEX NG 3310, 0.918g/cm3) 및 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘(English China Clay of America, Inc.로부터 명칭 SUPERCOAT로 구입할 수 있는) 48중량%를 포함한다. 이어서 충전된 필름은 가열되고 종방향 오리엔터 장치를 사용하여 처음 길이의 500%로 연신되어 기본중량 약 14g/m2를 갖는 미소다공성필름이 만들어졌다. 결과로서 생긴 통기성인 미소다공성필름은 WVTR 2358g/m2/24시간, MD 스트립 인장 6987g 및 CD 스트립 인장 425g을 갖는다. 통기성인 미소다공성필름은 공급롤에 권취된 다음 권출되고 속도 50피트/분으로 한 쌍의 닙롤에 공급되었다. 양 롤은 강철롤이고 상부 롤은 롤의 중앙부에 8인치에 걸친 너비의 융기된 영역을 갖는 도1 및 3에서 보이고 있는 것과 유사한 배열의 형상 롤이다. 하부 롤은 평판 앤빌롤이다. 롤의 닙 압력 및 온도는 다양한 수준의 부분적 통기성을 얻기 위해 변할 수 있고 그 결과는 표1에서 보이고 있다.
실시예 2
실시예 1에서의 연신되고 충전된 미소다공성필름을 부직포에 적층하였다. 미소다공성필름에 접착제(Huntsman Polymer Corporation으로부터 상품명 RT2730으로 구입할 수 있는 비정질 폴리알파올레핀 접착제)를 3g/m2으로 분무하였고 곧바로 17g/m2폴리프로필렌 스펀본드섬유 부직포를 함께 병치시키고 한 쌍의 형상이 없는 닙롤로 미소다공성필름을 압축하였다. 상기 적층물은 이어서 실시예 1에 기재된 닙롤을 이용하여 50피트/분의 속도로 구역을 나누어 처리되었다. 공정조건 및 결과로서 생기는 적층물의 물리적 속성이 표 2에 기재되어 있다. 구역으로 나누어진 처리 전 필름 적층물은 인장강도 860g, 수두점 162mbar 및 WVTR 2457g/m2/24시간을 갖는다.
시험 앤빌 #1 온도 ℉ (현재) 앤빌 #2 온도 ℉ (현재) 닙 압력 PLI PSIG WVTR g/m2/24시간 스트립 인장 CD MD
1 75 75 15 88 2210 6399 459
2 75 75 30 145 1660 6031 441
3 75 75 45 215 1399 6208 442
4 75 75 60 297 1426 6054 436
5 105 105 15 88 1914 6453 465
6 105 105 30 145 1548 5991 452
7 105 105 45 215 1243 6347 450
8 105 105 60 297 1033 5331 449
9 123 123 15 88 1657 6638 461
10 123 123 30 145 1385 6329 467
11 123 123 45 215 1148 5961 458
12 123 123 60 297 1012 5172 461
13 150 150 15 88 1471 6613 470
14 150 150 30 145 1192 6232 477
15 150 150 45 215 1067 6336 483
16 150 150 60 297 1542 6523 441
17 170 170 15 88 1878 6938 445
18 170 170 30 145 1234 6626 461
19 170 170 45 215 1174 6794 471
20 170 170 60 297 851 6481 474
21 195 195 15 88 970 6917 496
22 195 195 30 145 583 6800 503
23 195 195 45 215 538 6568 604
24 195 195 60 297 219 6683 604
25 220 220 15 88 185 6947 610
26 220 220 30 145 95 7308 737
27 220 220 45 215 59 6828 735
28 220 220 60 297 62 6893 740
시험 앤빌 #1 온도 ℉ (현재) 앤빌 #2 온도 ℉ (현재) 닙 압력 PLI PSIG WVTR g/m2/24시간 수두점 mbar
1 75 75 30 145 2138 144
2 75 75 60 297 1970 116
3 130 130 30 145 1979 111
4 130 130 60 297 1521 111
5 220 220 30 145 430 82
6 220 220 60 297 347 52
하기 실시예는 본 발명의 추가적으로 고려된 특정 실시태양을 보여주기 위한 것이다.
실시예 3
2층 필름이 통상적인 캐스트 필름압출 기술을 이용하여 제1층이 실질적으로 제2층과 면 대 면으로 지속적 접합이 되도록 같은 속도로 압출된다. 제1층 또는 바닥 층은 총 필름 두께의 약 80%이고 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 입자(English China comprises of America,Inc. 로부터 SUPERCOAT라는 이름으로 구입할 수 있는)를 약 55중량%, 폴리에틸렌 플라스토머(AFFINITY EG 8200 중합체, 0.87g/cm3, Dow Chemical Co.으로부터 구입가능한 5MI) 약 22.5%, 선형 저밀도 폴리에틸렌 (AFFINITY PL 1845 중합체, 0.91g/cm3, Dow Chemical Co.으로부터 구입가능한 3.5MI) 약 22.5%를 포함한다. 제2층은 다층필름의 전체 두께의 약 20%이고 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 충전제(English China comprises of America,Inc. 로부터 SUPERCOAT라는 이름으로 구입할 수 있는)를 약 62중량%, 폴리에틸렌 플라스토머(상기한 것과 같은 AFFINITY EG 8200 중합체) 약 19% 및 비정질 폴리알파올레핀(REXTAC 2503-3A, 미국 텍사스주 휴스턴의 Huntsman Corp.로부터 구입할 수 있는 기본적으로 에틸렌 및 부텐을 포함하는 비정질, 저밀도 중합체) 약 19%를 포함한다. 2층 필름의 압출된 기본중량은 100g/m2이다. 2층 필름은 종방향으로 연신되고 그에 의해 필름에 미소다공성을 부여한다. 연신된 필름이 가열된 롤로 약간 수축되도록 한 후, 미소다공성필름은 약 34g/m2의 기본중량을 가질 것이다. 미소다공성필름은 점착성 적층물을 만들기 위해 신장가능한 폴리프로필렌 스펀본드 직물에 형상 결합된다. 적층물은 가열되지 않은 활면의 고무로 덮인 압력롤에 대해 압박하는 5인치 너비의 융기표면을 갖는 가열된 강철롤을 이용하여 구역을 나누어 처리된다. 상기 적층물은 필름쪽이 고무로 덮인 롤에 면하는 롤 조립체로 공급된다.
가열된 롤의 온도는 약 175℉이고 닙 압력(융기표면과 대응하는 영역에서)은 약 100파운드/인치(pound per linear inch;pli) 이다. 결과로서 만들어진 필름 적층물은 50mbar를 초과하는 수두점 및 (다른 하나에 대해)높고 낮은 WVTR 수준을 갖는 영역을 가질 것이다. 특히, 가열된 강철 롤의 융기 부분 밑으로 공급된 영역은 인접 영역보다 낮은 WVTR을 가질 것이다.
실시예 IV
2층 필름이 통상적인 캐스트 필름압출 기술을 이용하여 제1층이 실질적으로 제2층과 면 대 면으로 지속적 접합이 되도록 같은 속도로 압출된다. 제1층 또는 바닥 층은 총 필름 두께의 약 80%이고 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 입자(English China comprises of America,Inc. 로부터 SUPERCOAT라는 이름으로 구입할 수 있는)를 약 55중량%, 선형 저밀도 폴리에틸렌(DOWLEX 2035 중합체, 0.919g/cm3, Dow Chemical Co.으로부터 구입가능한 6MI) 약 22.5%, 선형 저밀도 폴리에틸렌 (AFFINITY PT 1409 중합체, 0.911g/cm3, Dow Chemical Co.으로부터 구입가능한 6MI) 약 22.5%를 포한한다. 제2층은 다층필름의 전체 두께의 약 20%이고 스테아린산으로 코팅된 탄산칼슘 충전제(English China comprises of America,Inc. 로부터 SUPERCOAT라는 이름으로 구입할 수 있는)를 약 62중량%, 폴리에틸렌 플라스토머(상기한 것과 같은 AFFINITY EG 8200 중합체)약 19% 및 비정질 폴리알파올레핀(REXTAC 2503-3A, 미국 텍사스주 휴스턴의 Huntsman Corp.로부터 구입할 수 있는 기본적으로 에틸렌 및 부텐을 포함하는 비정질, 저밀도 중합체) 약 19%를 포함한다. 2층 필름의 압출된 기본중량은 100g/m2이다. 2층 필름은 종방향 오리엔터로 원 길이의 약 4배로 연신되어 필름에 미소다공성을 부여한다. 연신된 필름이 가열된 롤로 약간 수축되도록 한 후, 미소다공성필름은 약 34g/m2의 기본중량을 가질 것이다. 미소다공성필름은 점착성 적층물을 만들기 위해 신장가능한 스펀본드 직물에 형상 결합된다. 적층물은 가열되지 않은 활면의 고무로 덮인 압력롤에 대해 압박하는 5인치 너비의 융기표면을 갖는 가열된 강철롤을 이용하여 구역을 나누어 처리된다. 상기 적층물의 필름쪽이 고무로 덮인 롤에 면하는 롤 조립체로 공급된다.
가열된 롤의 온도는 약 175℉이고 닙 압력(융기표면과 대응하는 영역에서)은 약 100파운드/인치(pli) 이다. 결과로서 만들어진 필름 적층물은 50mbar를 초과하는 수두점 및 다양한 통기성 수준의 영역을 가질 것이다. 특히, 가열된 강철 롤의 융기 부분 밑으로 공급된 영역은 인접 영역보다 낮은 WVTR을 가질 것이다.
본 명세서에 다양한 특허 및 기타 참고 재료가 참고로서 인용되는 한, 명세서 기재는 인용된 재료와 명세서에 쓰여진 것 사이에 어떤 불일치가 있는 정도까지 포함할 것이다. 더구나, 본 발명이 그 특정 실시태양에 대해 상세히 기재하고 있지만, 본 발명에 대한 다양한 변형, 수정 및 기타 변화가 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 만들어질 수 있다는 것은 당해분야의 숙련된 자에게 분명할 것이다. 따라서 첨부된 청구범위는 그러한 모든 수정, 변경 및 다른 변화를 포함하도록 의도되었다.

Claims (41)

  1. 두께 약 50μ미만이고 WVTR이 800g/m2/24시간 이상인 제1미소다공성 영역;
    두께가 실질적으로 상기 제1영역보다 작거나 같고 WVTR이 상기 제1영역보다 15% 이상 작은, 제1영역보다 밀도가 큰 제2영역
    을 포함하고 수두점(hydrohead) 약 50mbar 이상인 필름.
  2. 제1항에 있어서, 열가소성 중합체를 포함하고 나아가 상기 제2영역이 최소크기 3cm ×5cm 를 갖는 통기성인 필름.
  3. 제2항에 있어서, 상기 열가소성 중합체가 폴리올레핀 중합체를 포함하고 제2영역이 최소크기 5cm ×10cm 를 갖는 통기성인 필름.
  4. 제2항에 있어서, 제1영역이 1500g/m2/24시간 이상인 WVTR을 가지고 나아가 상기 제2영역이 필름 면적의 약 5% 내지 약 75%를 차지하는 통기성인 필름.
  5. 제2항에 있어서, 상기 제2영역이 상기 제1영역보다 두께가 얇고 WVTR은 약 25% 이상 작은, 기본중량이 약 35g/m2미만인 통기성인 필름.
  6. 제2항에 있어서, 상기 제2영역이 그 두께가 상기 제1영역의 두께의 95% 미만이고 필름 면적의 약 5% 내지 약 75%를 차지하는 통기성인 필름.
  7. 제5항에 있어서, 상기 제1 및 제2영역의 중간 크기의 WVTR 및 두께를 갖고 상기 제2영역과 접해있는 제3영역을 더 포함하는 통기성인 필름.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제2영역이 실질적으로 상기 제1영역에 의해 둘러싸인 통기성인 필름.
  9. 제4항에 있어서, 상기 제2영역이 상기 제1영역보다 두께가 얇고 상기 제1 및 제2영역 둘 다 종방향으로 서로 인접하여 연장되는 통기성인 필름.
  10. 제3항에 있어서, 상기 제2영역이 횡방향으로 5cm이상 연장되고 상기필름의 종방향으로는 실질적으로 계속 연장되는 통기성인 필름.
  11. 제8항에 있어서, 상기 제2영역이 상기 필름의 중앙부에 위치한 통기성인 필름.
  12. 제2항에 있어서, 상기 필름이 폴리올레핀 중합체 및 충전제를 포함하고 상기 제2영역이 상기 제1영역보다 얇고 상기 제1영역에대해 상대적으로 감소된 다공성 수준을 갖는 통기성인 필름.
  13. 제12항에 있어서, 상기 제1 및 제2영역이 약 35g/m2미만의 기본중량을 가지고 상기 제2영역이 상기 제1영역 두께의 약 90% 미만의 두께를 갖는 폴리올레핀 필름.
  14. 제13항에 있어서, 상기 제2영역이 필름의 표면적의 약 5% 내지 약 75%를 차지하는 필름.
  15. 제14항에 있어서, 상기 제2영역이 상기 제1영역에 인접하여 종방향으로 뻗은 필름.
  16. 제1 및 제2면을 가지는 필름을 포함하며 WVTR이 약 800g/m2/24시간 이상인 제1층; 및
    상기 제1층의 제1면에 실질적으로 연속하여 접합되고 제2항의 필름을 포함하는 제2층을 포함하는 다층필름.
  17. 제16항에 있어서, 상기 제1층이 단일체, 비다공성 필름을 포함하고, 상기 제2층이 다층필름의 총 두께의 10% 이상을 차지하는 다층필름.
  18. 제16항에 있어서, 상기 제1층이 열가소성 중합체 미소다공성필름을 포함하고, 나아가 상기 제2층이 상기 제1층의 열가소성 중합체에 대해 상대적으로 열감지성인 열가소성 중합체를 포함하고, 나아가 상기 제2층이 다층필름의 총 두께의 10% 이상을 차지하는 다층필름.
  19. 제16항에 있어서, 상기 제1층이 열가소성 중합체 미소다공성필름을 포함하고, 상기 제2층이 상기 제1층을 포함하는 열가소성 중합체의 연화점보다 20℃ 이상 낮은 연화점을 갖는 열가소성 중합체를 포함하는 다층필름.
  20. 제19항에 있어서, 상기 제2층의 상기 제1 및 제2 영역은 서로 인접하여 종방향으로 연장되는 다층필름.
  21. 제20항에 있어서, 상기 제2영역이 상기 제1층의 제1면의 표면적의 5% 와 약75% 사이에 재치된 다층필름.
  22. 제16항에 있어서, 상기 제1층이 1500g/m2/24시간 이상인 WVTR을 갖는 열안정 폴리올레핀 중합체 미소다공성필름을 포함하고, 상기 제2층이 열감지성 열가소성 중합체를 포함하고, 나아가 상기 제2층이 상기 필름의 총 두께의 10% 이상을 차지하는 다층필름.
  23. 제22항에 있어서, 상기 제1층이 충전된 미소다공성필름을 포함하고, 상기 제2층이 충전된 미소다공성필름을 포함하고, 나아가 상기 열감지성 중합체가 상기 열안정 폴리올레핀 중합체보다 약 20℃이상 낮은 연화점을 갖는 다층필름.
  24. 제23항에 있어서, 상기 제1 폴리올레핀 미소다공성층이 선형 저밀도 폴리에틸렌 중합체를 포함하고, 상기 제2층이 약 98℃보다 낮은 연화점을 갖는 중합체를 포함하는 다층필름.
  25. 제24항에 있어서, 제2층의 상기 제1 및 제2영역 둘 다 서로 접하여 종방향으로 연장되고, 상기 제2층의 상기 제2영역은 상기 제1층의 제1면의 5% 내지 약75%에 재치된 다층필름.
  26. 수두점이 50mbar이상이고 WVTR이 800g/m2/24시간 이상인 열가소성 중합체 미소다공성필름을 제공하고;
    상기 필름의 분리된 영역을 선택적으로 처리하고 그에 의해 필름 내부에 제1 및 제2영역을 형성하는데 상기 제2영역이 3cm ×5cm 이상의 크기를 갖고, 상기 처리가 처리되지 않은 영역의 다공성 및 WVTR에 대해 상대적으로 상기 필름의 선택된 영역 내부의 다공성 및 WVTR을 감소시키고, 상기 처리된 필름이 50mbar 이상의 수두점을 갖도록 하는 것을 포함하는 영역상 별개의 수증기전달율을 갖는 필름의 제조방법.
  27. 제26항에 있어서, 상기 필름처리가 상기 필름의 분리 영역에 유효량의 압력을 적용하는 것을 포함하는 방법.
  28. 제27항에 있어서, 필름에 상기 압력의 적용과 동시에 또는 그 전에 상기 미소다공성필름을 가열하는 것을 더 포함하는 방법.
  29. 제26항에 있어서, 상기 미소다공성필름을 제공하는 것이 열가소성 중합체 및 충전제를 포함하는 필름을 압출하고 상기 필름의 전체에 걸쳐 세공을 만들기에 효과적인 양을 연신하는 단계를 포함하고 필름에 1500g/m2/24시간 이상의 수증기전달율을 부여하는 방법.
  30. 제28항에 있어서, 선택적 처리가 선택된 영역의 두께를 감소시키고 선택된 영역의 WVTR을 25% 이상 감소시키는 방법.
  31. 제28항에 있어서, 상기 제2영역이 상기필름 면적의 약5% 내지 75%를 차지하는 방법.
  32. 제27항에 있어서, 상기 압력이 상기 미소다공성필름에 닙 압력을 만드는 한 쌍의 롤러에 의해 선택적으로 적용되고 상기 롤러중 하나가 융기된 표면을 갖는 형상 롤러인 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 롤러중 하나이상이 가열되는 방법.
  34. 제27항에 있어서, 상기 필름에 상기 압력을 적용하기 전에 부직포를 적층시키는 단계를 더 포함하는 방법.
  35. 제27항에 있어서, 상기 처리가 제1 및 제2영역을 만든 후 상기 필름에 부직포를 적층하는 단계를 더 포함하는 방법.
  36. 제26항에 있어서, 상기 처리가 유효량의 열을 적용하여 상기 미소다공성필름에 상당한 용융분율을 유도하고 그에 의해 제2영역의 다공성을 감소시키는것을 포함하는 방법.
  37. 제36항에 있어서, 상기 미소다공성필름이 폴리올레핀 중합체 및 충전제를 포함하고 나아가 상기 충전제에 세공이 분포하는 방법.
  38. 수두점이 50mbar 이상이고 WVTR이 800g/m2/24시간 이상인 열가소성 중합체 미소다공성필름(제1 통기성 층 및 그의 열가소성 중합체가 열감지성 중합체를 포함하는 제2 열가소성 중합체 미소다공성층을 갖는 다층필름을 포함함)을 제공하고;
    유효량의 에너지를 미소다공성필름의 상기 제2층의 분리된 영역에 선택적으로 적용함에 의해 제1 및 제2영역(상기 분리된 제2영역 내부의 WVTR 및 다공성이 감소되고 상기 제2영역이 최소크기 3cm ×5cm를 갖음)을 형성하는 것을 포함하는 다층필름의 제조방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 제2영역에 에너지를 적용하는 것이 열에너지를 적용하는 것을 포함하고, 상기 제1 통기성인 필름층이 상기 제2층의 열가소성 중합체보다 약 20℃이상 높은 연화점을 갖는 열가소성 중합체 미소다공성필름을 포함하고, 상기 에너지의 선택적 적용이 제2영역의 WVTR을 25% 이상 감소시키는 열을 적용하는 것을 포함하는 방법.
  40. 제39항에 있어서, 상기 분리된 제2영역이 상기필름 면적의 약 5% 내지 약 75%를 차지하는 방법.
  41. 열가소성 중합체를 포함하는 미소다공성필름(이 통기성인 미소다공성필름은 WVTR이 800g/m2/24시간 이상이고 수두점이 50mbar이상임)을 제공하고;
    상기 통기성인 필름을 부직포(크기를 가지고 상기필름의 열가소성 중합체보다 10℃ 이상 높은 융점을 갖는 중합체를 포함함)에 접합시키고 그에 의해 다층 적층물을 형성하고;
    열 및 압력으로 이루어진 군으로부터 선택된 처리(상기 미소다공성필름의 제1영역의 다공성을 원하는 양으로 감소시키고 상기 부직포의 크기가 실질적으로 균일함을 유지함)로 미소다공성필름의 적어도 제1영역을 선택적으로 처리하는 것을 포함하는 장벽 용품의 제조방법.
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