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KR101313465B1 - 탄성 다층 패브릭용 신장성 부직 표면층 - Google Patents

탄성 다층 패브릭용 신장성 부직 표면층 Download PDF

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KR101313465B1
KR101313465B1 KR1020117007250A KR20117007250A KR101313465B1 KR 101313465 B1 KR101313465 B1 KR 101313465B1 KR 1020117007250 A KR1020117007250 A KR 1020117007250A KR 20117007250 A KR20117007250 A KR 20117007250A KR 101313465 B1 KR101313465 B1 KR 101313465B1
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나라야나스와미 라자 다르마라잔
프라사다라오 메카
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엑손모빌 케미칼 패턴츠 인코포레이티드
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Abstract

본 발명은, 하나 이상의 표면층 및 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 포함하는 다층 패브릭 및 상기 다층 패브릭의 제조방법에 관한 것으로, 상기 하나 이상의 표면층이 폴리프로필렌; 및 80dg/분 미만의 MFR를 갖는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하고, 상기 표면층이 신장성이면서 비-탄성이고 60g 미만의 핸들-O-미터값(Handle-O-Meter value) 및 1000MPa 미만의 1% 시컨트 휨 계수(1% Secant Flexural Modulus)를 갖는다. 특정 실시양태에서, 상기 표면층에는 폴리에틸렌이 없다.

Description

탄성 다층 패브릭용 신장성 부직 표면층{EXTENSIBLE NONWOVEN FACING LAYER FOR ELASTIC MULTILAYER FABRICS}
본 발명은 탄성 다층 부직물용 신장성 표면층(facing layer), 보다 구체적으로 기저귀 및 개인 위생용품과 같은 탄성 제품에 적합한 특성을 갖는 프로필렌계 가소성 물질 및 탄성중합체를 포함하는 신장성 표면층에 관한 것이다.
본원은 2008년 11월 14일자로 출원된 미국특허 출원 제 12/271,526 호를 우선권으로 주장하며, 2008년 9월 30일자로 출원된 미국특허 출원 제 61/101,341 호, 및 2009년 3월 4일자로 출원된 미국특허 출원 제 61/157,524 호, 2009년 2월 27일자로 출원된 미국특허 출원 제 61/156,078 호 및 2009년 4월 21일자로 출원된 미국특허 출원 제 61/171,135 호를 우선권으로 주장하며, 이들 모든 문헌을 본원에서 참고로 인용한다. 본원은 2009년 9월 24일자로 동시에 출원된, 국제특허 출원 제 호(대리인 서류 번호 [2008EM066A-PCT]), 제 호(대리인 서류 번호 [2008EM066B-PCT]), 및 제 호(대리인 서류 번호 [2008EM066C-PCT])와 관련되며, 이들 모두를 본원에서 참고로 인용한다.
탄성중합체는 기저귀 허리밴드, 성인용 요실금, 개인 위생용품, 및 다른 적용례를 비롯한 적용례에서 탄성 부직물 또는 필름으로서 유용하다. 대부분의 이러한 탄성 클로저(closure)는, 특성상 가소성이고 터치감과 같은 미적 기여를 제공하는 부직물 기재를 포함하는 표면층을 갖도록 구성된다. 이러한 예로는, 미국특허 출원 제 2008/0045917 호 및 그의 대응특허 출원에 개시되어 있다. 상기 가소성 표면층들의 사이에는, 본태적으로 탄성중합체성이고 클로저 적용예에서 피부 접촉시 바람직하지 않은 고무성 감촉을 갖는 탄성 (코어) 층이 있다. 상기 내부 탄성층과 외부 표면층을 갖는 복합 부직물 또는 필름 적층체는, 표면층에 의해 부여되는 소성 구속(plastic constraint)를 제거하는 작용을 하는 기계적 활성 단계에 적용된다. 기계적 활성 단계 동안, 상기 패브릭은 매우 높은 변형률의 연신에 적용되고, 상기 표면층이 연성이 아닌 경우, 상기 패브릭은 상기 과정 중 인열되거나 기계적 손상을 입을 것이다. 따라서, 이러한 활성 단계를 견딜 수 있도록 상기 표면층이 신장성인 것이 중요하다.
스펀본딩 폴리프로필렌 부직물은 바람직한 미적 특성을 보유하지만, 이들은 신장성이 아니고, 표면층으로서 사용시 고속의 연신 과정에서 효과적으로 활성화되지 않는다. 미국특허 제 5,804,286 호에는, 76중량%의 아이소택틱 폴리프로필렌, 20중량% 프로필렌 공중합체 및 4중량% 폴리에틸렌을 포함하는 고도로 신장성인 스펀본딩 부직물을 개시하고 있다. 전술한 조성물의 스펀본딩 패브릭은 내마모성이고, 190%의 횡방향(CD) 신률(elongation)을 갖는다. 고도의 신장성으로 인하여, 이러한 부직물은 표면층으로서 효과적으로 사용될 수 있다. 그러나, 기계적 활성을 견딜 수 있고 높은 혼화성을 갖는 덜 복합적인 조성물이 보다 바람직할 것이다.
본 출원인은, 폴리프로필렌 및 낮은 에틸렌 함량의 프로필렌계 탄성중합체를 포함하는 부직 표면층을 제공하여, 상기 탄성중합체의 에틸렌 함량이 폴리프로필렌 단독중합체 또는 공중합체와의 혼화성을 제공함으로써, 상기 문제점 및 다른 문제점을 해소하였다. 이러한 제형은 높은 신률 및 신장률(extensibility)을 갖는다.
다른 관련 개시물은, 미국특허 제 5,272,003 호, 미국특허 제 5,366,782 호, 미국특허 제 6,075,179 호, 미국특허 제 6,342,565 호, 미국특허 제 7,026,404 호, 미국특허 제 2008/0199673 호, 미국특허 출원 제 2008/0182116 호, 미국특허 출원 제 2008/0182940 호, 미국특허 출원 제 2008/0182468 호, 미국특허 출원 제 2006/0172647 호, 미국특허 출원 제 2005/0130544 호, 미국특허 출원 제 2005/0106978 호 및 국제특허 공개공보 제 2008/094337 호이다.
발명의 요약
하나의 실시양태는, 하나 이상의 표면층 및 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 포함하는 다층 패브릭으로서, 상기 하나 이상의 표면층이 폴리프로필렌; 및 80dg/분 미만의 MFR를 갖는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하거나 이들로 필수적으로 구성되고, 상기 표면층이 신장성이면서 비-탄성이고 60g 미만의 핸들-O-미터값(Handle-O-Meter value) 및 1000MPa 미만, 또는 500MPa 또는 600MPa 또는 700MPa 내지 1000MPa 범위의 1% 시컨트 휨 계수(1% Secant Flexural Modulus)를 갖는, 다층 패브릭을 개시한다.
다른 실시양태에서, 하나 이상의 표면층 및 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 포함하는 다층 패브릭으로서, 상기 하나 이상의 표면층이 폴리프로필렌; 및 상기 표면층의 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량%의 범위의, 80dg/분 미만의 MFR 및 75% 이상의 트리아드 입체규칙도(triad tacticity)를 갖고 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 중량을 기준으로 5 내지 18중량% 범위의 공단량체-유도 함량을 갖는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하거나 이들로 필수적으로 구성된, 다층 패브릭을 개시한다. 특정 실시양태에서, 상기 하나 이상의 표면층은 카딩되거나 스펀본딩된 패브릭이다.
다층 패브릭의 특정 실시양태에서, 다층 패브릭은 SepSelMelMelSep, SepSelMelSelSep, SepSelMelSelCep, CepSelMelSelCep, SepSelMepSelSep, SepSelMepSelCep, CepSelMepSelCep, CepSelMelMelSelCep, CepCelMelCelCep 및 CepSelMelCelCep로 구성된 군 중에서 선택된 층상 구조를 갖되, 여기서 "C"는 카딩 패브릭 층이고, "S"는 스펀본딩 패브릭 층이고, "M"은 융용취입 패브릭 층이고, "el"은 탄성 물질로 제조된 패브릭이고, "ep"는 가소성 물질 및 탄성 물질의 블렌드로 제조된 신장성이면서 비-탄성인 패브릭이다. 다른 실시양태에서, 예를 들어 CepCepSelMelCelCepCep으로 표시되는 바와 같은, 탄성층(들)의 양측 중 하나에 2, 3 또는 여러 개의 신장성이면서 비-탄성인 패브릭 층이 존재할 수 있다.
본원에서 개시된 다양한 설명 요소 및 수치 범위는 표면층 및 다층 패브릭의 바람직한 실시양태를 기술하는 다른 설명 요소 및 수치 범위와 조합될 수 있고, 추가로, 상기 요소의 임의의 수치 상한치는 동일한 요소의 임의의 수치 하한치와 조합되어 바람직한 실시양태를 기술할 수 있다. 이와 관련하여, "X 내지 Y의 범위 이내"라는 어구는 "X" 및 "Y"값 사이의 범위 이내를 포함하고자 한다.
위생, 흡수 또는 다른 용품들의 탄성 성분으로서 사용될 수 있는 다층 부직물과 같은 탄성 구조물을 위한 것으로, 연질 및 신장성이고 표면층(즉, 인간 피부와 접촉 및 인접할 수 있는 물질의 층)으로서 사용될 수 있는 부직물이 개시되어 있다. 상기 표면층은 바람직하게는 신장성 및 비-탄성일 뿐만 아니라 통기성이고, 가소성 물질, 바람직하게는 폴리프로필렌 및 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체와 같은 가소성 물질의 조성물을 포함한다. 상기 표면층은 단지 미적인 매력을 가질 뿐만 아니라 바람직하게 낮은 핸들-O-미터값에 의해 입증되는 바와 같이 부드럽다. 특정 실시양태에서, 35g/㎡의 표면층은 60g 또는 50g 미만의 핸들-O-미터값을 갖는다. 표면층을 구성하는 상기 조성물은, 하나의 실시양태에서 1000MPa 미만, 또는 500MPa 또는 600MPa 또는 700MPa 내지 1000MPa 범위의 휨 계수(1% 시컨트)를 갖는다. 다른 실시양태에서, 상기 표면층의 조성물은 24MPa 초과의 항복 인장강도(tensile at yield)를 갖는다. 특성들의 조합은 본원에서 기술한 표면층에 바람직한 감촉 및 신장성을 제공한다.
본원에서 사용시, "부직물"(또는 본원에서 사용되는 "패브릭")은 먼저 얀을 제조하지 않은 채, 방향성 있게 또는 랜덤하게 배향된 섬유들의 직물 구조물(예를 들어, 시트, 웹 또는 배트)이다. 본원에서 기술한 패브릭은 기계적, 화학적 또는 열적인 인터락킹(interlocking) 공정에 의해 강화된 연속적인 필라멘트 얀 또는 섬유들의 망상을 포함한다. "다층 패브릭"은 본원에서 사용시 2개 이상의 패브릭 층을 포함하고, "층"은 패브릭을 지칭한다. "섬유"는 길이가 직경 또는 폭에 비해 매우 큰 물질이며, 평균 직경은 0.01 내지 200㎛ 수준이고 천연 및/또는 합성 물질을 포함한다. 섬유들은 단일 성분 또는 이중 성분(피복층(sheath layer) 및 하나 이상의 상이한 내부층)일 수 있고, 특정 실시양태에서, 섬유는 단일-성분이다.
본원에서 사용시, "결합된" (또는 "결합" 또는 "접착된")은 2개 이상의 패브릭 또는 복수개의 섬유들이, (i) 화학 상호작용을 통해 접착되는 용융물 또는 비-용융물의 능력의 본태적인 경향, 및/또는 (ii) 섬유들 또는 직물들 사이의 연결부를 생성시키기 위해 또다른 물질을 포함하는 섬유와 얽히는 용융 또는 비-용융 섬유 및/또는 패브릭의 능력을 통해 서로 고정되는 것을 의미한다. 접착제는 패브릭 층들의 결합을 용이하게 하도록 사용될 수 있지만, 특정 실시양태에서, 본원에서 기술한 패브릭 층에 접착제가 없고(패브릭의 섬유들을 결합하기 위해 사용되지 않고), 다른 실시양태에서는, 본원에서 기술한 다른 패브릭에도 없다(인접한 패브릭 층들을 결합하기 위해서도 사용되지 않는다). 접착제의 예로는, 낮은 평균 분자량(80,000g/몰 미만)의 폴리올레핀, 폴리비닐 아세테이트 폴리아미드, 탄화수소 수지, 천연 아스팔트, 합성 고무 및 이들의 혼합물을 포함하는 것을 들 수 있다.
하나의 실시양태에는, 하나 이상의 표면층 및 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 포함하는 다층 패브릭으로서, 상기 하나 이상의 표면층이 폴리프로필렌; 및 상기 표면층의 중량을 기준으로 0.1중량% 또는 5중량% 내지 25중량% 또는 30중량%의 범위의, 80dg/분 미만의 MFR 및 75% 이상의 트리아드 입체규칙도를 갖고 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 중량을 기준으로 5 내지 18중량% 범위의 공단량체-유도 함량을 갖는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하는, 다층 패브릭을 개시한다. 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 본원에서 추가로 기술한 바와 같은 임의의 갯수의 다양한 방식으로 기술될 수 있다. 하나의 실시양태에서, 상기 다층 패브릭은 하나 이상의 표면층 및 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층으로 필수적으로 구성된다. 다른 실시양태에서, 상기 표면층은 폴리프로필렌 및 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체로 필수적으로 구성된다. "필수적으로 구성된"이란, 상기 다층 패브릭 또는 상기 표면층의 중량을 기준으로 3 또는 4중량% 이하의 첨가제도 존재할 수 있음을 의미한다. 구체적인 실시양태에서, 상기 표면층의 조성물은, 다른 실시양태에서, 10dg/분 또는 15dg/분 내지 24dg/분 또는 30dg/분 또는 40dg/분; 및 40dg/분 미만, 또는 50dg/분 미만, 또는 60dg/분 미만, 또는 80dg/분 미만의 MFR를 갖는다.
본원에서 사용시, "첨가제"란, 예를 들어 안정화제, 계면활성제, 산화방지제, 오존화방지제(예를 들어, 티오우레아), 충전제, 이동 (방지) 시약, 착색제, 핵화제, 항-블록킹제, UV-차단제/흡수제, 탄화수소 수지(예를 들어, 오페라(Oppera, 상표) 수지), 오일(예를 들어, 파라핀계, 무기성, 방향족, 합성), 슬립 첨가제, 및 이들의 혼합물을 들 수 있다. 1차 및 2차 산화방지제는, 예를 들어 입체장애 페놀, 입체장애 아민, 및 포스페이트를 들 수 있다. 슬립제는, 예를 들어 올리아마이드 및 에루카미드를 들 수 있다. 충전제의 예로는, 카본블랙, 점토, 활석, 탄산칼슘, 운모, 실리카, 실리케이트, 및 이들의 조합을 들 수 있다. 다른 첨가제로는, 당업계에 공지된 분산제 및 촉매 탈활성화제, 예를 들어 스테아르산칼슘, 하이드로탈사이트, 및 칼슘 옥사이드, 및/또는 당업계에 공지된 다른 산 중화제 안정화제를 들 수 있다.
본원에서 사용시, "탄성"으로 지칭되는 물질들 및/또는 패브릭들은, ASTM D412에 따라 측정시, 5.5MPa 초과의 최대 인장강도(ultimate tensile strength), 적어도 200%의 최대 신률, 및 100% 변형시 20% 미만의 인장 세트(tensile set)를 나타내도록 연신 및 회복될 수 있는 것들을 지칭한다. 예를 들어 패브릭과 같은 물질은, 상기 물질에 편향력(biasing force)을 적용했을 때, 파열 또는 끊김 없이 그의 이완되거나 원래 길이의 적어도 110%의 연장된 길이까지 늘어날 수 있고 상기 편향력이 이완될 때, 상기 물질이 그의 신률의 40% 미만의 회복을 나타내면, "신장성"이다. 신장성 패브릭은 신장성인 물질(예를 들어, 폴리우레탄, 스티렌계 블록 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트, 특정 폴리프로필렌 공중합체, 폴리에틸렌, 및 이들의 블렌드)로부터 형성되거나, 패브릭(천연 또는 합성)을 기계적으로 트위스팅 또는 비틀어서 형성된다. 특정 실시양태에서, 본원에서 기술한 표면층은 신장성이고, 특정 실시양태에서는 신장성이면서 비-탄성이다.
하나 이상의 탄성층은 탄성인 임의의 물질을 포함할 수 있는데(필수적으로 구성될 수 있는데), 이들의 예로는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체, 천연 고무(NR), 합성 폴리아이소프렌(IR), 부틸 고무(아이소부틸렌 및 아이소프렌의 공중합체, HR), 할로겐화 부틸 고무(클로로-부틸 고무: CIIR; 브로모-부틸 고무: BIIR), 폴리부타디엔(BR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 니트릴 고무, 수소화 니트릴 고무, 클로로프렌 고무(CR), 폴리클로로프렌, 네오프렌, EPM(에틸렌-프로필렌 고무) 및 EPDM 고무(에틸렌-프로필렌-디엔 고무), 에피클로로하이드린 고무(ECO), 폴리아크릴 고무(ACM, ABR), 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 플루오로탄성중합체, 퍼플루오로탄성중합체, 폴리에터 블록 아마이드(PEBA), 클로로설폰화 폴리에틸렌(CSM), 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA), 열가소성 탄성중합체(TPE), 열가소성 가황물(TPV), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 열가소성 올레핀(TPO), 폴리설파이드 고무, 또는 이러한 탄성중합체들 중 임의의 2종 이상의 블렌드를 포함한다. 특정 실시양태에서, 하나 이상의 탄성층은 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체, 스티렌- 부타디엔 고무, 또는 이들의 블렌드를 포함한다. 또다른 실시양태에서, 하나 이상의 탄성층은 필수적으로 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체으로 필수적으로 구성된다. 특정 실시양태에서, 다층 패블릭에 스티렌계 탄성중합체(적어도 10중량%의 스티렌 또는 치환된-스티렌-유도된 단위를 포함하는 중합체)는 없다.
본원에서 사용시, "필름"이란 폭 및 길이에 비해 매우 얇은 두께를 갖는 가소성 물질 및/또는 탄성중합체 물질의 편평하고 지지되지 않은 영역으로서 정의되며, 그의 두께 및 길이에 걸쳐서 연속적이거나 거의 연속적인 비-다공성 거시적 형태를 가져서, 확산-제한 속도 이하로 공기 투과를 허용한다. 본원에서 기술한 다층 패브릭은 하나 이상의 필름층을 포함할 수 있고, 패블릭에 대해 본원에서 기술한 바와 같은 임의의 물질을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 필름은 본원에서 기술한 다층 패브릭에는 없다.
본원에서 사용된 "폴리프로필렌"은 프로필렌 단독중합체, 프로필렌의 공중합체, 또는 프로필렌 단독중합체와 공중합체의 임의의 혼합물을 지칭한다. 특정 실시양태에서, 본원에서 기술한 폴리프로필렌은 주로 결정성이어서, 상기 폴리프로필렌은 110℃ 초과 또는 115℃ 초과 또는 130℃ 초과의 융점(Tm)을 가질 수 있다. "결정성"이란, 본원에서 사용시, 고도의 분자간 및 분자내 규칙성을 보유하는 중합체를 특징화하는 용어이다. 특정 실시양태에서, 상기 폴리프로필렌은 DSC 분석에 의해 측정시, 60J/g 초과 또는 70J/g 초과 또는 80J/g 초과의 용융열(Hf)를 갖는다. 상기 용융열은 폴리프로필렌의 조성에 좌우되고, 가장 높은 규칙성의 폴리프로필렌의 열 에너지는 189J/g로 측정되는데, 즉 100% 결정도는 189J/g의 융해열을 갖는 것이다. 폴리프로필렌 단독중합체는 공중합체 또는 단독중합체와 공중합체의 블렌드에 비해 보다 높은 융해열을 가질 것이다.
특정 실시양태에서, 폴리프로필렌은 아이소택틱이다. 상기 폴리프로필렌의 프로필렌 서열의 아이소택틱도는 바람직한 촉매 조성물을 선택하여 중합함으로써 달성될 수 있다. 13C NMR에 의해 측정되고 메조 다이아드 함량(meso diad content)으로 표현되는 폴리프로필렌의 아이소택틱성은, 특정 실시양태에서, 미국특허 제 4,950,720 호에서 기술한 바와 같이, 90%초과(메조 다이아드 [m]>0.90), 또는 95% 초과 또는 97% 초과 또는 98% 초과이다. 다른 방식으로 표현시, 13C NMR로 측정되어 펜타드(pentad) 함량으로 표현시 폴리프로필렌의 아이소택틱도는 93% 초과 또는 95% 초과 또는 97% 초과이다.
상기 폴리프로필렌은 조성 측면에서 폭넓게 변할 수 있다. 예를 들어, 실질적으로 아이소택틱 폴리프로필렌 단독중합체 또는 10중량% 이하의 다른 단량체를 함유하는(즉, 적어도 90중량%의 프로필렌을 함유하는) 프로필렌 공중합체가 사용될 수 있다. 추가로, 상기 폴리프로필렌은 상기 그래프트 또는 블록 공중합체의 형태로 존재할 수 있고, 여기서 폴리프로필렌의 블록은, 상기 그래프트 또는 블록 공중합체가 입체규칙적 프로필렌 서열의 특징인 110℃ 초과 또는 115℃ 초과 또는 130℃ 초과의 뚜렷한 융점을 갖는 한, 프로필렌-α-올레핀 공중합체와 실질적으로 동일한 입체규칙성을 갖는다. 상기 폴리프로필렌은 단독폴리프로필렌, 및/또는 랜덤, 및/또는 전술한 바와 같은 블록 공중합체의 조합일 수 있다. 폴리프로필렌이 랜덤 공중합체인 경우, 상기 공중합체 중 α-올레핀 유도된 단위의 백분율이, 일반적으로 폴리프로필렌의 중량을 기준으로 5중량% 이하, 다른 실시양태에서, 0.5% 내지 5중량%이고, 또다른 실시양태에서 1중량% 내지 4중량%이다. 바람직한 공중합체는, 에틸렌 또는 탄소수 4 내지 12의 α-올레핀으로부터 유도된 것이다. 1종, 2종 또는 그 이상의 공단량체가 프로필렌과 공중합될 수 있다. α-올레핀의 예로는, 에틸렌; 1-부텐; 1-펜텐-2-메틸-1-펜텐-3-메틸-1-부텐; 1-헥센-3-메틸-1-펜텐-4-메틸-1-펜텐-3,3-다이메틸-1-부텐; 1-헵텐; 1-헥센; 1-메틸-1-헥센; 다이메틸-1-펜텐; 트라이메틸-1-부텐; 에틸-1-펜텐; 1-옥텐; 메틸-1-펜텐; 다이메틸-1-헥센; 트라이메틸-1-펜텐; 에틸-1-헥센; 1-메틸에틸-1-펜텐; 1-다이에틸-1-부텐; 프로필-1-펜텐; 1-데센; 메틸-1-노넨; 1-노넨; 다이메틸-1-옥텐; 트라이메틸-1-헵텐; 에틸-1-옥텐; 메틸에틸-1-부텐; 다이에틸-1-헥센; 1-도데센 및 1-헥사도데센으로 구성된 군 중에서 선택될 수 있다.
다른 실시양태에서, 폴리프로필렌의 중량평균 분자량(Mw)은 50,000 내지 3,000,000g/mol, 또는 90,000 내지 500,000g/mol일 수 있고, 특정 실시양태에서 분자량 분포(MWD, Mw/Mn)는 1.5 내지 2.5 또는 3.0 또는 4.0 또는 5.0 또는 20.0의 범위이다. 폴리프로필렌의 MFR(2.16kg/ 23O℃)은, 특정 실시양태에서, 10dg/분 또는 15dg/분 또는 18dg/분 내지 30dg/분 또는 35dg/분 또는 40dg/분 또는 50dg/분이다.
본원에서 기술한 폴리프로필렌의 제조방법에 대한 어떠한 구체적인 제한도 없다. 그러나, 예를 들어, 상기 중합체는 단일 스테이지 또는 다중 스테이지 반응기에서 프로필렌을 단독중합함으로써 수득된 프로필렌 단독중합체이다. 공중합체는 단일 스테이지 또는 다중 스테이지 반응기에서 프로필렌과, 에틸렌 또는 탄소수 4 내지 20의 α-올레핀을 공중합함으로써 수득할 수 있다. 중합 방법은, 이로서 한정하는 것은 아니지만, 임의의 적합한 촉매, 예를 들어 통상적인 지에글러-나타(Ziegler-Natta) 촉매 또는 단일-부위 메탈로센 촉매 시스템, 또는 두가지 금속으로 이루어진(즉, 지에글러-나타 및 메탈로센) 지지된 촉매 시스템을 비롯한 이들의 조합을 사용하는, 고압, 슬러리, 가스, 벌크 또는 용액상, 또는 이들의 조합을 포함한다.
시판중인 폴리프로필렌의 예로는, 어치브(Achieve, 상표) 중합체(엑손모빌 케미칼 캄파니(ExxonMobil Chemical Company), 미국 텍사스주 베이타운)의 부류를 들 수 있다. 상기 어치브 중합체는 메탈로센 촉매 시스템에 기초하여 제조된다. 특정 실시양태에서, 상기 메탈로센 촉매 시스템은 좁은 분자량 분포 중합체를 제조한다. 상기 MWD는 전형적으로 1.5 내지 2.5의 범위이다. 그러나, 보다 넓은 MWD 중합체는 다중 반응기를 사용하는 공정에서 제조될 수 있다. 상이한 MW 중합체가 각각의 반응기에서 제조되어 상기 MWD를 넓힐 수 있다. 어치브 중합체, 예를 들어 어치브 3854(MFR이 24dg/분인 단독중합체)가 본원에서 기술한 블렌드 성분으로 사용될 수 있다. 다르게는, 어치브 중합체, 예를 들어 어치브 6936G1(1500dg/분 MFR의 단독중합체)가 본원에서 기술한 블렌드 성분으로서 사용될 수 있다. 다른 폴리프로필렌 랜덤 공중합체 및 임팩트 공중합체도 사용될 수 있다. 폴리프로필렌 MFR의 선택은, 블렌드, 특히 표면층의 조성물의 최종 MFR을 조절하기 위한 수단으로서 사용될 수 있다. 본원에서 기술한 임의의 폴리프로필렌은, 당분야에 공지된 바와 같은 방적(spinning) 성능을 개선시키기 위해서 제어된 레올로지에 의해 개조될 수 있다.
섬유 및 패브릭 조성물의 "폴리프로필렌" 성분이 종종 단일 중합체로서 논의되지만, 상기 용어에 의해 본원에서 기술한 범위의 특성을 갖는 2종 이상의 상이한 폴리프로필렌의 블렌드도 고려된다. 특정 실시양태에서, 상기 폴리프로필렌은 패브릭 층/조성물의 중량을 기준으로 75중량% 또는 70중량% 내지 80중량% 또는 90중량% 또는 95중량% 또는 99중량% 또는 99.9중량%의 범위로 상기 패브릭 층(또는 패브릭 층 조성물)에 존재할 수 있다.
본원에서 사용된 "프로필렌-α-올레핀 탄성중합체"는 탄성중합체성이고, 중간 정도의 결정도를 갖고, 프로필렌-유도된 단위 및 에틸렌, 고도의 α-올레핀 및/또는 선택적으로 디엔-유도된 단위 중에서 유도된 하나 이상의 단위를 갖는 랜덤 공중합체를 지칭한다. 상기 공중합체의 전체 공단량체의 함량은, 하나의 실시양태에서 5 내지 35중량%이다. 일부 실시양태에서, 1종 초과의 공단량체가 존재하는 경우, 구체적인 공단량체의 양은 5중량% 미만일 수 있지만, 조합된 공단량체 함량은 5중량% 초과이다. 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 임의의 수의 상이한 파라미터에 의해 기술될 수 있고, 이들 파라미터는 전술한 바와 같은 임의의 바람직한 하한치와 함께 임의의 바람직한 상한치로 구성된 수치 범위를 포함할 수 있다.
특정 실시양태에서, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 탄성중합체의 5중량% 또는 7중량% 또는 9중량% 내지 13중량% 또는 16중량% 또는 18중량 범위의 에틸렌 또는 C4-C10 α-올레핀-유도된 단위(또는 "공단량체-유도된 단위")를 포함한다. 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 2종의 상이한 공단량체-유도된 단위도 포함할 수 있다. 또한, 이러한 공중합체 및 삼원중합체는 전술한 바와 같은 디엔-유도된 단위를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 프로필렌-유도된 단위 및 에틸렌, 1-헥센 및 1-옥텐 중에서 선택된 공단량체 단위를 포함한다. 보다 특정 실시양태에서, 상기 공단량체는 에틸렌이며, 따라서 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 프로필렌-에틸렌 공중합체이다. 디엔이 존재하는 경우, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 탄성중합체의 중량을 기준으로 5 또는 3중량% 미만의 디엔 유도된 단위, 또는 다른 실시양태에서는 0.1중량% 또는 0.5중량% 또는 1중량% 내지 5중량%의 디엔 유도된 단위를 포함한다. 적합한 디엔은, 예를 들어 1,4-헥사디엔, 1,6-옥타디엔, 5-메틸-1,4-헥사디엔, 3,7-다이메틸-1,6-옥타디엔, 다이사이클로펜타디엔(DCPD), 에틸리디엔 노보넨(ENB), 노보넨디엔, 5-비닐-2-노보넨(VNB), 및 이들의 조합을 포함한다.
특정 실시양태에서, 13C NMR에 의해 측정시, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 3개의 프로필렌 단위의 트리아드 입체규칙도는, 75% 이상, 80% 이상, 82% 이상, 85% 이상, 또는 90% 이상이다. 하나의 실시양태에서, 상기 트리아드 입체규칙도는, 50 내지 99%이고, 다른 실시양태에서 60 내지 99%의 범위이고, 또다른 실시양태에서, 75 내지 99%의 범위이고, 또다른 실시양태에서 80 내지 99%의 범위이고, 또다른 실시양태에서 60 내지 97%이다. 트리아드 입체규칙도는 하기와 같이 측정된다: 본원에서 "m/r"로 표현된 입체규칙성 분포 지수(tacticity index)는 13C 핵자기 공명(NMR)에 의해 측정된다. 입체규칙성 분포 지수, m/r는 문헌[H. N. Cheng in 17 MACROMOLECULES 1950 (1984)]에 정의되어 있다. 기호 "m" 또는 "r"은 인접한 프로필렌 기 쌍들의 입체화학을 기술하되, "m"은 메조를 지칭하고, "r"은 라세믹을 지칭한다. 1.0의 m/r비는 일반적으로 신디오택틱(syndiotactic) 중합체를 기술하고, 2.0의 m/r 비는 어택틱 물질을 지칭한다. 아이소택틱 물질은 이론적으로 무한대에 근접한 비를 가질 수 있고, 다수의 부산물인 어택틱 중합체는 50 초과의 비가 되도록 하는 충분한 아이소택틱 함량을 갖는다. 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 실시양태는 4 또는 6의 하한치 내지 8 또는 10 또는 12의 상한치의 입체규칙성 분포 지수 m/r를 갖는다.
특정 실시양태에서, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 용융열(Hf)(이는 본원에서 기술한 시차 주사 열량계(DSC) 공정에 따라 측정됨)은 0.5J/g 또는 1J/g 또는 5J/g, 내지 35J/g 또는 40J/g 또는 50J/g 또는 65J/g 또는 75J/g의 범위이다. 특정 실시양태에서, Hf값은 특정 실시양태에서 75J/g 미만, 또는 60J/g 미만, 또는 50J/g 미만, 또는 40J/g 미만이다. 특정 실시양태에서, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 % 결정화도는 0.5 내지 40%의 범위, 다른 실시양태에서는 1 내지 30%의 범위, 또다른 실시양태에서는 5 내지 25%의 범위이며, 여기서 "% 결정화도"는 본원에서 기술한 DSC 공정에 따라 측정된다. 가장 높은 규칙도의 폴리프로필렌의 열 에너지는 189J/g로 측정된다(즉, 100%의 결정도는 189J/g이다). 또다른 실시양태에서, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 결정도는 40% 미만이고, 또다른 실시양태에서 0.25 내지 25%의 범위이고, 또다른 실시양태에서는 0.5 내지 22%의 범위이고, 또다른 실시양태에서는 0.5 내지 20%이다.
특정 실시양태에서, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 DSC에 의해 측정된 단일 피크 용융 전이(single peak melting transition)를 가지며, 특정 실시양태에서, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 90℃ 미만에서 제 1 피크 용융 전이를 갖고, 약 100℃ 초과에서 용융 전이의 넓은 말단부를 갖는다. 피크 "융점"(Tm)은, 샘플의 용융 범위에서의 최대 열 흡수 온도로서 정의된다. 그러나, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 주요 피크 및/또는 용융 전이의 말단부에 인접한 제 2 용융 피크를 나타낼 수 있으나, 본원에서의 목적을 위해서는 이러한 제 2 용융 피크들은 서로 단일 융점으로서 고려되며, 이러한 피크들의 최고점이 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 Tm으로 고려된다. 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 피크 융점(Tm)은 특정 실시양태에서 70℃ 미만, 또는 80℃ 미만, 또는 90℃ 미만, 또는 100℃ 미만, 또는 105℃ 미만이고; 또다른 실시양태에서, 10℃ 또는 15℃ 또는 20℃ 또는 25℃ 내지 65℃ 또는 75℃ 또는 80℃ 또는 95℃ 또는 105℃의 범위이다.
DSC 측정을 위한 방법은 하기와 같다. 약 0.5g의 중합체를 칭량하고 "DSC 몰드" 및 백킹 시트로서 마이러(Mylar, 상표)를 사용하여 약 140℃ 내지 150℃에서 약 15 내지 20밀(약 381 내지 508㎛)의 두께까지 가압하였다. 상기 가압된 패드를 공기 중에 매달아서 주변 온도까지 냉각시켰다(이때, 마이러는 제거하지 않았다). 상기 가압된 패드를 상온(약 23 내지 25℃)에서 약 8일 동안 어닐링하였다. 이러한 기간의 마지막에, 펀치 다이를 사용하여 가압된 패드로부터 약 15 내지 20mg의 디스크를 제거하고 이를 10㎕ 알루미늄 샘플 팬에 놓아두었다. 상기 샘플을 시차 주사 열량계(퍼킨 엘머 파이리스 1 열 분석 시스템(Perkin Elmer Pyris 1 Thermal Analysis System))에 놓아두고 약 -100℃까지 냉각시켰다. 상기 샘플을 약 10℃/분으로 가열하여 약 165℃의 최종 온도를 수득하였다. 열 출력(상기 샘플의 용융 피크 밑의 면적으로 기록됨)은 용융열의 척도이고, 중합체의 그램 당 줄(J/g)로서 표현될 수 있고, 퍼킨 엘머 시스템에 의해 자동적으로 계산되었다. 이러한 조건하에서, 용융 프로파일은 2개의 최대치를 나타내는데, 가장 고온에서의 최대치가 온도 함수로서 중합체의 열 용량을 증가시키기 위해 기준선 측정치에 비해 샘플의 용융 범위내 융점으로서 고려된다.
특정 실시양태에서, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 밀도는 0.840 내지 0.920g/㎤, 다른 실시양태에서 0.845 내지 0.900g/㎤, 또다른 실시양태에서 0.850 내지 0.890g/㎤이며, 이들 값은 ASTM D-1505 시험 방법에 따라 상온에서 측정된다.
특정 실시양태에서, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 융융 유속("MFR," ASTM D1238, 2.16kg, 23O℃)은 80dg/분 미만, 또는 70g/분 미만, 또는 50g/분 미만, 또는 40g/분 미만, 또는 30dg/분이고, 다른 실시양태에서 1g/분 미만, 또는 4g/분 미만, 또는 6g/분 미만 내지 12g/분 미만, 또는 16g/분 미만, 또는 20g/분 미만, 또는 40g/분 미만, 또는 60g/분 미만, 또는 80dg/분의 범위이다.
특정 실시양태에서, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 쇼어 A 경도(Shore A hardness; ASTM D2240)는 20 또는 40 내지 80 또는 90의 쇼어 A의 범위이다. 또다른 실시양태에서, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 최대 신률(ASTM D 412)은 500% 초과 또는 1000% 초과 또는 2000% 초과이고; 다른 실시양태에서 500% 내지 800% 또는 1200% 또는 1800% 또는 2000% 또는 3000%의 범위이다.
특정 실시양태에서, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 중량 평균 분자량(Mw) 값은 50,000g/몰 내지 1,000,000g/몰이고, 다른 실시양태에서 60,000g/몰 내지 600,000g/몰이고, 또다른 실시양태에서 70,000g/몰 내지 400,000g/몰이다. 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 수 평균 분자량(Mn) 값은 특정 실시양태에서 10,000 내지 500,000g/몰이고, 또다른 실시양태에서, 20,000 내지 300,000g/몰이고, 또다른 실시양태에서 30,000 내지 200,000g/몰이다. 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 z-평균 분자량(Mz) 값은, 특정 실시양태에서 80,000g/몰 내지 6,000,000g/몰의 범위이고, 다른 실시양태에서 100,000g/몰 내지 700,000g/몰이고, 또다른 실시양태에서 120,000g/몰 내지 500,000g/몰이다.
특정 실시양태에서, 바람직한 분자량(따라서, 바람직한 MFR)은 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 비스브레이킹(visbreaking)함으로써 달성된다. "비스브레이킹된 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체"("제어된 레올로지"로서 당업계에 공지됨)는 중합체 쇄를 부수는 비스브레이킹제(visbreaking agent)로 처리된 공중합체이다. 비스브레이킹제의 비-제한적인 예로는, 과산화물, 하이드록시아민 에스터, 및 다른 산화 및 유리-라디칼 발생제를 들 수 있다. 또다른 방식으로 언급하자면, 상기 비스브레이킹된 탄성중합체는 비스브레이킹제와 탄성중합체의 반응 생성물일 수 있다. 특히, 비스브레이킹된 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체란, 비스브레이킹제로 처리되어, 하나의 실시양태에서는 그의 MFR이 처리 전의 MFR에 비해 적어도 10%, 또다른 실시양태에서는 적어도 20% 증가된 것을 나타낸다. 특정 실시양태에서, 섬유 및 패브릭의 제조방법이 상기 장치들의 압출기 및 기타 부품에서의 어떠한 비스브레이킹제도 배제한다. 이로부터의 프로필렌-α- 올레핀 탄성중합체는 "반응기 등급" 탄성중합체로 지칭된다. "배제한다" 또는 "배제된"이란, 비스브레이킹제, 예를 들어 과산화물, 하이드록실아민 에스터, 및 다른 산화 및 유리-라디칼 발생제가 압출기 또는 상기 압출기의 다운스트림인 섬유 형성 장치의 다른 구성요소에 첨가되지 않음을 의미한다. 따라서, 이러한 실시양태에서, 섬유 및 패브릭으로 취입되는 탄성중합체는, 섬유 형성 장치에 공급하는 압출기로 도입하기에 바람직한 MFR을 갖는 탄성중합체이다.
특정 실시양태에서, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 분자량 분포(MWD)는 1.5 또는 1.8 또는 2.0 내지 3.0 또는 3.5 또는 4.0 또는 5.0의 범위이다. 분자량(Mn, Mz and Mw) 및 분자량 분포(MWD)를 측정하기 위한 기법은 하기와 같고, 문헌[Verstate et al. in 21 MACROMOLECULES 3360 (1988)]에 기재된 바와 같다. 본원에서 기술한 조건은 공개된 시험 조건을 통제한다. 분자량 및 분자량 분포는 크로마틱스(Chromatix) KMX-6 온라인 광 산란 광도계가 장착된 워터스(Waters) 150 겔 투과 크로마토그래피를 사용하여 측정하였다. 상기 시스템에서, 이동상으로서 1,2,4-트라이클로로벤젠이 135℃에서 사용되었다. 쇼우덱스(Showdex, 상표)(쇼와-덴코 아메리카, 인코포레이티드(Showa-Denko America, Inc.)) 폴리스티렌 겔 컬럼 802, 803, 804 및 805이 사용되었다. 이 기법은 문헌[LIQUID CHROMATOGRAPHY OF POLYMERS AND RELATED MATERIALS III 207 (J. Cazes ed., Marcel Dekker, 1981)]에서 논의되었다. 컬럼 확산(column spreading)에 대한 어떠한 보정도 사용되지 않았지만, 일반적으로 허용되는 표준 물질, 예를 들어 중앙 표준국(National Bureau of Standards)의 폴리에틸렌(SRM 1484)과 음이온적으로 제조된 수소화 폴리아이소프렌(교차 에틸렌-프로필렌 공중합체)에 대한 데이타는 Mw/Mn 또는 Mz/Mw에 대한 이러한 보정이 0.05 단위 미만임을 입증하였다. Mw/Mn은 용리시간-분자량 관계로부터 계산되는 반면, Mz/Mw는 광 산란 광도계를 사용하여 평가하였다. 수치 분석은, LDC/밀톤 로이-리비에라 비치 플라(LDC/Milton Roy-Riviera Beach, Fla)에서 입수가능한 시판중인 컴퓨터 소프트웨어 GPC2, MOLWT2를 사용하여, 수행될 수 있다.
본원에서 기술한 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 폴리프로필렌을 제조하기 위해서 공지된 임의의 촉매 및/또는 공정을 사용하여 제조할 수 있다. 특정 실시양태에서, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 국제특허 공개공보 제 2/36651 호, 미국특허 제 6992158 호, 및/또는 국제특허 공개공보 제 00/01745 호의 공정에 따라 제조된 공중합체를 포함할 수 있다. 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 바람직한 제조방법은 미국특허 출원 제 2004/0236042 호 및 미국특허 제 6,881,800 호에서 발견되었다. 바람직한 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체는 상품명 비스타맥스(Vistamaxx, 상표)(엑손모빌 케미칼 캄파니, 미국 텍사스주 휴스톤) 및 버시파이(Versify, 상표)(더 다우 케미칼 캄파니(The Dow Chemical Company), 미국 미시간주 미들랜드), 특정 등급의 타프머(Tafmer, 상표) XM 또는 노티오(Notio, 상표)(미쓰이 캄파니(Mitsui Company), 일본), 또는 특정 등급의 소프텔(Softel, 상표)(바셀 폴리올레핀(Basell Polyolefins), 네델란드)에서 시판중이다.
섬유 및 패브릭 조성물의 "프로필렌-α-올레핀 탄성중합체" 성분이 종종 단일 중합체로서 논의되기는 하지만, 상기 용어에 의해 본원에서 기술한 범위의 특성들을 갖는 2종 이상의 상이한 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 블렌드도 고려된다.
본원에서 기술한 패브릭 표면층(또는 "표면층")은 건식-적층 공정, 습식-적층 공정, 웹-결합 공정, 압출-형성 웹(또는 "스펀적층 부직물") 또는 이들 방법의 조합과 같은 임의의 적합한 수단으로 제조될 수 있다. 건식 적층 공정은 카딩 패브릭이 제조되는 기계적 수단, 및 공기-적층 방법과 같은 공기역학 수단을 포함한다. 건식-적층 부직물은, 건식 상태에서 스테이플 섬유를 처리하도록 고안된, 카드 및 가넷(garnet)과 같은 스테이플 섬유 가공 기기에 의해 제조된다. 또한, 이러한 카테고리에는 토우(tow) 형태의 필라멘트로 제조된 부직물, 및 스페이플 섬유 및 스티칭 필라멘트 또는 얀으로 구성된 패브릭, 즉 스티치본딩 부직물을 포함한다. 습식-적층 공정에 의해 제조된 패브릭은, 펄프 섬유화와 관련된 기기, 예를 들어 해머 밀(hammer mill)에 의한 습식-적층 공정, 및 제지화(paperforming)에 의해 제조된다. 웹-결합 공정은 화학적 공정 또는 물리적 공정으로 기술될 수 있다. 화학적 결합은 섬유성 웹을 서로 결합시키기 위해서 수계 및 용매계 중합체를 사용함을 지칭한다. 이러한 결합제는 포화(침지), 분사, 인쇄, 또는 발포체로서의 도포에 의해 도포될 수 있다. 물리적 결합 공정은, 열적 공정, 예를 들어 카렌더링 및 고온 공기 결합, 및 기계적 공정, 예를 들어 니들링(needling) 및 하이드로인탱글링(hydroentangling)을 들 수 있다. 스펀적층 부직물은 하나의 연속적인 공정에 의해 제조되고, 섬유는 용융 압출에 의해 스펀된 후, 변류기(deflector)에 의해 웹으로 직접 분산되거나 공기 스트림에 의해 방향을 정할 수 있다. 스펀적층 기법은 스펀본드, 용융취입, 및 다공성 필름 부직물을 제조하는데 사용된다. 이러한 패브릭은 중합체 압출법, 예를 들어 용융-방사, 필름 캐스팅 및 압출 코팅과 관련된 기기에 의해 제조된다. 특정 실시양태에서, 표면층은 카딩되거나 스펀본딩된다.
보다 구체적으로, "카딩"은 부직물로의 추가의 가공을 위한 웹을 제조하기 위해서 섬유를 풀림(disentangling), 세척 및 상호혼합하는 과정이며, 당업계에 잘 공지되어 있다. 이러한 공정을 사용하여 제조되는 경우, 패브릭, 또는 패브릭의 "층"은 "카딩" 패브릭 또는 얀을 지칭한다. 목적은 섬유 다발의 덩어리를 취하여 균일하고 깨끗한 웹을 제조하는 것이다. 카딩법의 예는 미국특허 제 4,105,381 호에 개시되어 있다. 상기 공정은 주로 섬유를 배열하여, 상기 섬유를 기계적 얽힘 및 섬유-섬유 마찰에 의해 웹으로서 서로 고정시키는 것이다. 카드의 주요 유형은 롤러 카드이다. 카딩 작용은, 일련의 상호작용 카드 롤러 위 톱니 와이어 클로딩(saw-tooth wire clothing)의 포인트들 사이에 섬유들을 조합 또는 가공하는 것이다. 단섬유 및 이물질을 제거하고, 섬유 다발을 펼치고 섬유를 다소 평행하게 배열한다. 섬유의 카딩 또는 평행화는, 표면들 중 하나가 다른 표면에 비해 고속으로 움직이는 경우, 달성된다. 포인트들이 동일한 방향으로 배열되고 보다 빠르게 움직이는 표면이 보다 느리게 움직이는 표면으로부터 제거되거나 이동하는 경우, 섬유들은 제거되거나 "스트리핑(stripping)"된다.
부직물을 제조하도록 고안된 고속 카드는, 하나 이상의 주요 실린더, 롤러 또는 고정식 탑(top), 하나 또는 2개의 도퍼(doffer), 또는 이러한 주요 구성요소의 다양한 조합으로 설정될 수 있다. 단일-실린더 카드는 일반적으로 기계-방향 또는 평행 섬유 배향을 요구하는 제품을 위해 일반적으로 사용된다. 이중 실린더 카드(또는 "탠덤(tandem)" 카드)는, 스트리퍼의 영역에 의해 서로 연결된 2개의 단일-실린더 및 제 1 작업 영역으로부터 제 2 작업 영역으로 웹을 수송 및 공급하기 위해서 공급 롤로 구성된다. 탠덤 양식의 2개의 카딩 유닛의 결합은, 작업 영역을 나누고, 느린 단일-실린더 기기에 상응하는 웹 품질 수준으로 보다 큰 섬유 처리량을 허용한다. 롤러-탑 카딩은, 실린더에 담긴 섬유를 혼합 및 카딩하기 위한, 5개 내지 7개 세트의 워커(worker) 및 스트립퍼를 갖는다. 카딩 영역으로의 새로운 섬유 그룹의 복수회 이동 작용 및 재-도입은, 웹 균일성을 개선시키는 이중 효과를 제공한다. 고정식-탑 카드는, 금속성 클로딩(metal clothing)의 스트립들이 실린더의 상부 주변 둘레에 오목하게 배치된 플레이트 상에 장착되어 있다. 이렇게 형성된 부가적인 카딩 표면은 최소 섬유 추출(fiber extracion)과 함께 연장된 섬유 정렬을 제공한다.
"스펀본딩" 패브릭은, 용융 중합체의 방적, 공기 감쇠(air attenuation), 침착(웹 형성을 허용하는 드럼 또는 다른 이동식 베이스 상에 또는 다른 패브릭 상에) 및 결합의 단계를 포함하는 통합 스펀본딩 공정을 통해 제조된 필라멘트 시트이다. 스펀본딩법은 공지되어 있고, 예를 들어 문헌[POLYPROPYLENE HANDBOOK 314-324 (E. Moore, Hanser Verlag, 1996)]에 일반적으로 개시되어 있다. 이러한 섬유는, 특정 실시양태에서 그의 평균 직경이 5 내지 150㎛의 범위이고, 특정 실시양태에서는 10㎛ 내지 40㎛ 또는 50㎛ 또는 100㎛의 범위이다. 섬유의 두께, 섬유 섬도(데니어), 및 단위 면적 당 섬유의 개수는 패브릭의 평량을 결정하고, 상기 평량은 특정 실시양태에서 8g/㎡ 또는 10g/㎡ 또는 15g/㎡ 내지 50g/㎡ 또는 80g/㎡ 또는 120g/㎡ 또는 400g/㎡ 또는 800g/㎡의 범위이다. 대부분의 스펀본딩된 공정으로 섬유의 불규칙적 적층으로 인하여 평면-등방성(planar-isotropic property)을 갖는 섬유가 수득된다. 스펀본딩 패브릭은 일반적으로 비-지향성이어서, 바이어스 방향으로의 고도의 연신 또는 가장자리에서의 풀림(untraveling)과 관련된 문제점 없이 사용될 수 있다. 적층 동안 웹에서의 섬유의 배향을 제어함으로써 비-등방성 특성을 형성하는 것도 가능하다. 패브릭 두께는 0.1 내지 4.0mm의 범위, 특정 실시양태에서는 0.15 내지 1.5mm의 범위이다. 결합 방법은 시트의 두께 뿐만 아니라 다른 특성에도 영향을 미친다. 특정 실시양태에서, 결합제로서 접착제가 없고, 열적-유형의 결합이 선호된다. 열적 칼렌더링에 의해 결합된 섬유 웹은 니들 펀칭된 동일한 웹에 비해 얇은데, 이는 칼렌더링이 압력을 통해 상기 구조물을 가압하는 반면, 니들 펀칭은 패브릭의 x-y 평면으로부터 z 방향(두께)로 섬유를 이동시키기 때문이다.
본원에서 기술한 다층 패브릭의 탄성층 및 다른 층은 스펀본딩 또는 용융취입 공정과 같은 임의의 적합한 공정에 의해 제조될 수 있다. "용융 취입" 패브릭은 공지되어 있고, 낮은 섬유 데니어(섬도) 및 일반적으로 불연속 필라멘트로 구성된다는 점에서 통상적인 스펀본딩 패브릭과는 상이하다. 용융취입법은 잘 공지되어 있고, 문헌[POLYPROPYLENE HANDBOOK]에 기술되어 있다. 용융취입 패브릭이 일반적으로 스펀본딩을 지칭하는 것은 아니지만, 용융 취입 웹의 제조중 방적, 감쇠(약간이지만), 적층 및 결합의 통합은 스펀 본딩으로서 통상적으로 정의되는 공정을 기술한다. 그러나, 본태적 섬유 얽힘은 종종 부가적인 결합을 불필요하게 한다. 용융취입에 의해 제조된 섬유는 매우 가늘어서, 전형적으로 스펀본딩된 섬유에 비해 보다 작은 7㎛ 미만의 전형적인 직경을 갖는다. 상기 섬유는 극도로 가늘고 넓게 배향되어 있지 않아서, 웹이 매우 약하고 쉽게 비틀린다. 용융취입 패브릭의 제조에서는, 다이 또는 노즐의 오르피스를 빠져나오면서 가열되고 가압된 공기가 용융 중합체 필라멘트를 감쇠시키는 특별한 다이가 사용된다. 공기 온도는 음속의 유속에서 260 내지 480℃이다. 다이 자체 내부의 용융 압력은 500psi(3.45MPa) 초과이어서, 비교적 낮은 용융 유속(30dg/분 미만)의 중합체가 비스브레이킹 없이 용융취입될 수 있다.
표면층을 구성하는 적합한 섬유는 부분적으로 배향된 얀(POY) 라인 상에서 제조될 수 있다. POY 라인 상에서의 용융 방적에서, 바람직한 조성물은 일반적으로 하나 이상의 스크류 압출기를 사용하여 용융된다. 압출기는 용융 조성물을 일정한 속도로 필터 조립체로 수송한다. 필터 조립체에서, 상기 용융 조성물은 금속 스크린에 의해 적소에 고정된, 일련의 소결되거나 섬유성인 거즈 또는 미세 등급 내화성 물질(모래 또는 알루미나) 층을 통해 여과된다.
여과된 후, 용융 조성물은, 혼합을 극대화하고, 온도를 일정하게 하고, 침체(stagnancy)를 최소화하도록 배열된 분배 시스템을 통해 방적돌기를 통과한다. 동적 혼합기, 정적 혼합기, 또는 유동 전환기가 방적 장치 내부에 포함되어, 방적 위치 사이에 용융 조성물의 균일성을 개선시킨다. 연속적인 얀 제조를 위한 방적돌기는 약 500개 이하의 홀, 가장 일반적으로는 50 내지 200개의 홀을 가질 수 있고, 토우 또는 스테이플 섬유를 위한 것은 수 천개를 가질 수 있다. 연속적인 얀 또는 스테이플 섬유 제조의 경우, 방적돌기의 홀은 그의 직경이 0.3 내지 0.5mm이다. 모노필라멘트의 경우, 방적돌기는 전형적으로 그 직경이 1 내지 4mm인 소수개의 비교적 큰 홀을 갖는다. 모노필라멘트를 위한 방적돌기 홀은 일반적으로 원형이지만, 다른 단면, 예를 들어 다각형 단면 또는 직사각형 단면을 가질 수 있다.
표면층의 조성물의 경우 전형적인 압출 온도는 225 내지 300℃이다. 사용되는 실제 온도는 중합체의 크기에 좌우되고, 압출을 위해 충분히 낮은 용융 점도를 달성하기 위해서는 크고 가벼은 분자량의 중합체일 수록 보다 높은 온도를 요구한다. 용융 조성물이 방적돌기 홀을 통과함에 따라, 이는 전송 롤(forwarding roll) 또는 권취 롤에 의해 적용된 뽑힘력(draw-down force)에 의해 뽑혀서 감쇠되며, 동시에 그의 온도는 빠르게 감소한다. 홀 바로 밑 및 감쇠 시작 전의 섬유의 직경은 홀 직경 보다 클 수 있다. 소위 다이-스웰(die swell) 현상은 홀에서 유도된 점탄적 응력의 이완에 의한 것이다.
연속적인 양의 경우, 방적 이후에, 섬유는 섬유상에 찬 공기를 취입함으로써 일반적으로 냉각된다. 모노필라멘트의 경우, 열 제거가 보다 문제이기 때문에, 상기 섬유는 일반적으로 압출 후에 곧바로 냉수를 통과시키거나 또는 냉각된 켄칭 롤을 지나게 함으로써 일반적으로 켄칭된다. 연속적인 얀의 경우, 스펀 얀의 배향은 진행하는 스펀 속도에 좌우된다. 일반적으로 약 1500m/분 미만의 속도가 사용되어 낮은 배향의 스펀 얀을 제조할 수 있고, 약 2500m/분 초과의 속도는 부분적으로 배향된 얀을 제조할 수 있다. 상기 배향은 약 6000m/분까지 점차적으로 증가된다. 속도가 빠를수록, 다른 응력-유도 공정이 추가의 배향을 방해한다.
낮은 배향을 갖는 섬유는 소위 완전히 배향된 얀을 제조하기 위해서 비교적 높은 연신비(draw ratio)로 연신시켜야만 한다. 연신은, 스펀 얀을 우선 보빈에 귄취하는 개별적인 단계로서 수행할 수 있거나, 얀을 방적 대역에서 비교적 느리게 제거한 후, 연신 대역(또는 2개 이상의 연속적인 연신 대역)으로 진행하여, 여기서 배향시키고 최종적으로 고속(예를 들어, 6000 m/분)으로 권취하도록 하는 방식인 방적-연식 공정과 같이 방적과 통합될 수 있다.
POY에서, 연신 텍스처링(draw texturing) 또는 사통(warp texturing)을 위한 공급물스탁은 일반적으로 2500 내지 4000m/분의 속도로 권취된다. 비-텍스처링 필라멘트 얀을 위한 방적-연신 공정은, 이러한 수준의 속도로 방적 대역으로부터 부분적으로 배향된 얀을 진행시키고, 라인 상에서 이를 1.5 내지 2의 연신비로 연신시키고, 마지막으로 1,000 내지 6,000m/분 이상으로 권취하는 것에 기초한다. 통합된 방적-연신-텍스처링 공정도 수행될 수 있다. 고도로 배향된 얀은, 방적 대역에서 바로 6000m/분 이하의 매우 고속으로 권취되고, 이러한 얀은 추가의 연신 없이 텍스타일에서 사용될 수 있지만, 이때 배향은 일반적으로 높은 연신비를 갖는 2단계 공정에 의해 달성된 것 만큼 높지는 않다. 스테이블 섬유 또는 탑으로의 전환을 위해 토우를 방적하는 동안, 단일 방적돌기로부터의 섬유의 개수는 수 천개일 수 있다. 다수의 개별적인 방적돌기로부터의 섬유를, 캡스탠(capstan) 롤러로부터 보다 큰 토우로서 함께 진행시킴으로써 서로 모으고, 이를 전달 캔(transfer can)으로 진행시킴으로써 수직하고, 개별적인 연신 스테이지로 수송한다.
표면층을 형성하는 섬유는 강해서, 이들은 탄성 제품에 적합하다. 하나의 실시양태에서, 표면층을 형성하는 섬유는 2000m/분의 방적 속에서 0.60g/den 초과의 인성(Tenacity)을 갖고, 또다른 실시양태에서 1500m/분의 방적 속도에서 2.0g/den 초과의 인성을 갖는다. 또다른 실시양태에서, 표면층을 형성하는 섬유는 2000m/분의 방적 속도에서 100% 초과의 신률을 갖고, 또다른 실시양태에서1500m/분의 방적 속도에서 120% 초과의 신률을 갖는다. 추가로, 표면층을 구성하는 섬유는, 다른 실시양태에서 600% 초과의 파단 신률을 갖는다.
특정 실시양태에서, 표면층은 추가로 0.945g/㎤ 초과의 밀도를 갖는, 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)을, 상기 표면층의 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%의 범위로 포함한다. 특정 실시양태에서, 상기 표면층에는 폴리에틸렌이 없다. "폴리에틸렌"이란, 에틸렌-유도된 단위를 중합체의 중량을 기준으로 50중량% 초과로 포함하는 중합체이고, 소위 "플라스토머(plastomer)"로서 지칭되는 에틸렌-프로필렌 고무를 포함한다.
임의의 2개 이상의 층들이 서로 결합될 수 있는 다층 패브릭은 다양한 층들을 서로 결합하는 임의의 적합한 수단에 의해 형성될 수 있다. 각각의 층을 개별적으로 형성한 후, 서로 결합하거나, 미리-제조된 지나가는 패브릭에 섬유를 직접 스펀본딩하거나 용융 취입하는 것과 같이 다른 층 위에 일부 층들을 형성할 수 있고 이러한 방법의 조합일 수 있다. 하나의 실시양태에서, 하나 이상의 표면층은 이들 사이에 인접하거나, 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층과 조합되어 다층 패브릭을 형성한다. 특정 실시양태에서, 층들을 가열된 칼렌더링 수단(예를 들어, 패브릭의 층들과 접촉하거나, 바람직하게는 가압 접촉하는 하나 또는 2개 이상의 엥보싱되거나 평활한 칼렌더링 롤)에 의해 목적하는 수준으로 서로 부착되도록 하는 수준으로 설정된 온도에서 서로 접착시키는 것을 포함한다. 하나의 실시양태에서, 칼렌더링 온도는 105℃ 미만, 또는 100℃ 미만, 또는 95℃ 미만이고, 다른 실시양태에서는 60℃ 내지 95℃ 또는 100℃ 또는 105℃의 범위이다. 다층 패브릭은, 특정 실시양태에서, 기계적 활성화 수단, 예를 들어 링 롤의 사용에 의해 활성화된다. 적합한 활성화 수단의 실시양태는 미국특허 제 5,366,782 호에 기재되어 있다. 활성화는 CD, MD 또는 양방향에서 모두 수행될 수 있다. 활성화는, 패브릭이 탄성 제품을 위해 적합해지도록 한다.
카딩 및/또는 스펀본딩된 표면층으로부터 형성될 수 있는 다층 패브릭들은 제한되지 않는다. 최소한, 상기 구조물은 적어도 하나의 탄성층에 인접한(특정 실시양태에서는, 상기 탄성층에 결합된) 표면층을 포함한다. 이는, 예를 들어 SepMel 및 CepMel으로 표현될 수 있는데, 여기서 "C"는 카딩된 패브릭 층을 나타내고, "S"는 스펀본딩된 패브릭 층을 나타내고, "M"는 용융취입된 패브릭 층을 나타내고, "el"은 탄성 물질로부터 제조된 패브릭이고, "ep"는 가소성 물질 및 탄성 물질로부터 제조된 신장성이면서 비-탄성인 패브릭이다. "인접한"이라는 용어는 "인접한" 층 사이에 있는 하나 이상의 패브릭 및/또는 필름 층을 배제하지는 않는다. 다르게 언급하지 않는 한, 본원 및 다른 표현에서는 다른 패브릭 및/또는 필름 층도 존재할 수 있지만, 특정 실시양태에서는, 필름층이 없다. 다른 실시양태에서, 적어도 하나의 탄성층은 두 개의 카딩 및/또는 스펀본딩 표면층들 사이에 끼여 있다. 이는, 예를 들어 SepMelSep, CepMelCep 및 CepMelSep으로 표시될 수 있다. 특정 실시양태에서, 다층 패브릭은 하기 구조들로 구성된 군 중에서 선택된 층상 구조를 갖는다: SepSelMelMelSep, SepSelMelSelSep, SepSelMelSelCep, CepSelMelSelCep, SepSelMepSelSep, SepSelMepSelCep, CepSelMepSelCep, CepSelMelMelSelCep, CepCelMelCelCep 및 CepSelMelCelCep. 하기 구조와 같이, 다층 패브릭의 한쪽 또는 양쪽 측면 상에 복수개의 스펀본딩 및/또는 카딩된 신장성, 비-탄성층이 존재할 수 있다: SepSepMel, CepCepMel, CepCepCepCepMelMel, SepSepSelMelMelSep, SepSepSelMelSelSepSep, SepSepSelMelSelCep, CepCepSelMelSelCep, CepSepSelMepSelSep, CepSepSelMepSelCepCep, SepCepSelMepSelCepSep, SepCepSelMelMelSelCep, SepSepCepMepCelMelCelCep 및 SepSepCepSelMelCelCepSepSep, 및 이들의 변종. 특정 실시양태에서, 본원에서 기술한 다층 패브릭의 한쪽 또는 양쪽 측면상에 신장성이면서 비-탄성인 패브릭 층이 2개, 3개, 4개, 5개, 6개, 7개 또는 그 이상이 존재할 수 있으며, 이들은 각각 카딩되거나, 스펀본딩되거나 이들의 부분 조합으로 처리될 수 있다. 각각 이들의 층은 동일하거나 상이할 수 있다. 본원에서 기술한 다층 패브릭을 포함하는 흡수 제품이 제조될 수 있다. 이러한 제품으로는 유아용 기저귀, 풀-업스(pull-ups), 배변연습용 팬티, 성인용 요실금 브리프, 팬티 라이너, 생리대, 의료복 및 붕대를 들 수 있다.
본원에서 기술한 표면층에 적합한 섬유를 형성하는 표면층의 조성물의 비교예 및 실시예를 후술한다. 하기 표 1은 본 발명의 실시예 및 비교예를 구성하는 다양한 중합체 성분들을 나타낸다.
[표 1]
Figure 112011022856144-pct00001
어치브(상표) 3854, 비스타맥스(상표) 3980, 비스탈론(상표) 722 및 고밀도 폴리에틸렌(HDPE)은 엑손모빌 케미칼(미국)에서 입수가능하다. 아드플렉스(상표) V109, 프로필렌 공중합체는 라이온델바셀(LyondellBasell, 네델란드)에서 입수가능하다. 비교예("C") 및 실시예("E")를 구성하는 제형은 하기 표 2와 같다.
[표 2]
Figure 112011022856144-pct00002
MFR은 용융지수 시험기를 사용하여 230℃ 및 2.16kg 하중에서 ASTM D 1238, 조건 L에 따라 평가하였다. 휨 계수는 인스트론 기기를 사용하여 50.8mm(2.0인치)이 지지 간격 및 1.27mm/분(0.05인치/분)의 크로스헤드 속도를 사용하여 ASTM D790A에 따라 측정하였다. 항복 인장강도, 항복 신률 및 파단 신률은, 인스트론 기기를 사용하여 50.8mm/분(2.0인치/분)의 크로스헤드 속도 및 50.8mm(2.0인치)의 게이지 길이를 사용하여 ASTM D638에 따라 측정하였다.
상기 표 2는 230℃의 폴리프로필렌 용융 온도 프로파일을 사용하는 30mm의 ZSK 트윈 스크류에서 컴파운딩된 폴리프로필렌 단독중합체를 포함하는 제형을 나타낸다. 성분들은 압출기에서 컴파운딩되기 전에 건식 블렌딩되었다. 상기 컴파운드는 표준 ASTM 시험편으로 사출성형되고, 이들의 인장 및 변형 특성은 ASTM 절차에 따라 평가하였다. 컴파운드 C1은 프로필렌 공중합체를 함유하는 대조군이고, C2는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체 및 에틸렌-프로필렌 (EP) 공중합체를 함유한다. 본 발명의 실시예 1(E1)은 프로필렌 공중합체 또는 EP 공중합체 없이 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 함유한다.
표 2로부터의 제형은 부분적으로 배향된 얀(POY) 라인 상에서 섬유로 전환되었다. 표 2에 나타낸 실시예 2(E2)의 부가적인 제형은 어치브 3854/비스타맥스 3980(80/20)의 건식 블렌드였다. 표 3은 72개 홀의 방적돌기를 갖는 섬유 방적 라인의 공정 조건 및 섬유 특성을 나타낸다. 파단까지의 속도로 표시되는 최대 방적 속도를 모든 제형에 대해 측정하였다. 섬유 샘플을 수집하고, 500m/분에서 출발하여 500m/분씩 증가하는 방적 속도로 바대(godet) 위에서 연신하였다. 상기 섬유의 특성들, 즉 인장 강도(인성) 및 신률은 각각의 속도 증가시마다 수득하였다.
[표 3]
Figure 112011022856144-pct00003
표 3에 보고된 섬유의 인성 및 신률 특성은, 시험의 다양한 단계에서 얀 및 섬유의 강도 및 신률을 시험하는, 마이크로프로세서 기반 기기인, 스타티매트(Statimat, 상표)에서 측정하였다. 사용된 기기는 마이크로소프트 운영체계의 컴퓨터 및 모니터를 사용하는, 텍스테크노 스타티매트(Textechno Statimat) M, S/N 23523, CRE 유형, 프로그램 FPAM 0210E이었다. 내셔널 인스트루먼트(National Instruments) GPIB 보드(범용 인터페이스 버스) 어댑터 모델 PC11A도 사용되었다. 알프레드 슈터 캄파니(Alfred Suter Co.)의 데니어 휠(Denier Wheel)도 사용되었다. 내부 표준물질은 144의 데니어(선형 측정계의 9000 중량(g))를 갖고 2500m/분에서 수집된 PP-3155(엑손 모빌)이었다. 표준화(standard)는 시험 전에 수행되었다. 표준화를 위해서 사용된 기준은 신률(%)이었다. 시험 동안, 내부 표준물질은 제어 상한치가 184.7%이고 제어 하한치가 155.4%이면서 170%의 평균을 나타냈다. 표준화 수행이 제어 상한치 또는 제어 하한치를 벗어나면, 상기 표준화를 다시 수행하였다. 상기 섬유의 데니어는 알프레드 슈터 데니어 휠을 사용하여 측정하였다. 실(thread)을 삽입하는 경우, 먼저 이를 세라믹 가이드에 배치하였다. 그다음, 이것을, 바닥 열의 개별적인 노브(knob)에 대해 약 45°각도로 배치된 상부 열의 상응하는 노브의 바로 우측에 놓았다. 상부 열의 개별적인 노브를 수동으로 약간 당겨서, 실들이 클램핑 영역으로 미끄러져 들어갈 수 있도록 해야만 한다. 하부 열에서, 일단 실들의 말단을 감아서 이를 노브 뒤에서 당기고 그다음 튀어나온 말단을 절단함으로써, 실들의 말단을 고정하였다. 시험할 제 1 실 말단을 직접 측정 클램프에 삽입하였다. 제 1 체인저 캐리지(changer carriage)를 가이드 레일쪽으로 누르면, 캐리지 토치의 각진 레지부(ledge)가 수송 벨트와 접촉할 때까지, 이는 수동으로 우측으로 이동시켰다. 일단 기기가 시작되면, 텐션 암(tension arm)이 측정 클램프로부터 실을 들어올리고 자동으로 시험하기 시작한다. 상기 기기는 실을 X회 당겼다(시험 스크린 상에서의 인풋, 일반적으로 최소 5). 이것이 완료되면, 자동적으로 결과가 계산되었다. 제 1 실에 대해 시험이 완료되면, 텐션 암은 제 2 실로 움직이고, 시험하기 시작하였다. 각각의 실을 시험한 후, 텐션은, 모든 시험이 완료될 때까지, 다음 시험 샘플로 이동할 것이다. 데니어로 측정된 보정된 하중 셀을 선택하기 위해서, 8데니어 미만의 모든 섬유에 대해서는 10N이 전형적으로 사용되었다. 10N를 읽을 수 없는 경우에는 100N이 사용되었다. 8데니어 이상인 경우에는 100N이 사용되었다. 결과는 컴퓨터로 계산되었다. 결과는 표 3에 기록하였다.
EP 고무 및/또는 HDPE의 첨가는 연성과 같은 표면층의 일부 양태를 개선시킬 수 있는 반면, 다른 실시예에 비해 E2에서 관찰되는 바와 같이, 이러한 성분이 표면층의 조성물에서 없는 경우, 표면층의 최대 방적 속도 및 인성이 개선되었다.
본원에서 기술한 표면층의 연성 또는 "취급성(hand)"을 입증하기 위해서, 다양한 양의 비스타맥스 2125(MFR이 79dg/분이고, C2 함량이 13중량%임)를 표 4에서와 같이 아이소택틱 폴리프로필렌과 조합함으로써 한 세트의 시험을 수행하였다. 상기 연성은 30중량% 초과의 탄성중합체 수준에서 개선되지만, 표면층을 위해 바람직한 다른 특성들은 감소되었다. 따라서, 탄성중합체와 가소성 물질 수준 간의 바람직한 균형이 존재한다.
[표 4]
Figure 112011022856144-pct00004
부직물의 연성은 쓰윙 알버트 인스트루먼트 캄파니(Thwing-Albert Instrument Co.)로부터의 핸들-O-미터 모델 번호 211-5에 대한 작동 매뉴얼에서 명시한 바와 같이, "핸들-O-미터" 시험에 따라 측정하였다. 핸들-O-미터 측정값의 단위는 g이다. 변경사항은, (1) 샘플 당 2개의 시험편이 사용되었고, (2) 측정치는, 사용된 슬롯 폭을 조정하여 100g 미만이 되도록 하였고, 비교되는 전체 시리즈의 샘플 전반에 걸쳐서 동일한 슬롯 폭이 사용되었다. 사용된 핸들-O-미터 값은 보고된 값의 ±25%의 오차를 갖는다.
다층 패브릭의 특정 실시양태의 다양한 특징부 및 이들이 제조방법이 본원에 기술되어 있으며, 그 실시양태는 하기와 같다:
1. 하나 이상의 표면층 및 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 포함하는 다층 패브릭으로서, 상기 하나 이상의 표면층이 (a) 폴리프로필렌; 및 (b) 80dg/분 미만의 MFR를 갖는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하거나 이들로 필수적으로 구성되고, 상기 표면층이 신장성이면서 비-탄성이고 60g 미만의 핸들-O-미터값 및 1000MPa 미만, 또는 500MPa 또는 600MPa 또는 700MPa 내지 1000MPa 범위의 1% 시컨트 휨 계수(1% Secant Flexural Modulus)를 갖는, 다층 패브릭.
2. 상기 실시양태 1에 있어서, 상기 표면층의 조성물의 항복 인장강도가 24MPa 초과인, 다층 패브릭.
3. 하나 이상의 표면층 및 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 포함하는 다층 패브릭으로서, 상기 하나 이상의 표면층이 (a) 폴리프로필렌; 및 (b) 상기 표면층의 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량% 범위의, 80dg/분 미만의 MFR 및 75% 이상의 트리아드 입체규칙도를 갖고 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 중량을 기준으로 5 내지 18중량% 범위의 공단량체-유도 함량을 갖는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하거나 이들로 필수적으로 구성된, 다층 패브릭.
4. 전술한 제 1 내지 제 3 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 표면층 및 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층으로 필수적으로 구성된, 다층 패브릭.
5. 전술한 제 1 내지 제 4 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층이 상기 폴리프로필렌 및 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체로 필수적으로 구성된, 다층 패브릭.
6. 전술한 제 1 내지 제 5 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층을 구성하는 섬유가 단일-성분인, 다층 패브릭.
7. 전술한 제 1 내지 제 6 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층이 추가로 HDPE를 상기 표면층의 중량을 기준으로 0.1 내지 10중량%의 범위로 포함하는, 다층 패브릭.
8. 전술한 제 1 내지 제 7 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층에 폴리에틸렌이 없는, 다층 패브릭.
9. 전술한 제 1 내지 제 8 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층이 신장성이면서 비-탄성인, 다층 패브릭.
10. 전술한 제 1 내지 제 9 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층에 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체가 상기 표면층의 중량을 기준으로 5 내지 25중량%의 범위로 포함된, 다층 패브릭.
11. 전술한 제 1 내지 제 10 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체가 비스브레이킹되지 않은, 다층 패브릭.
12. 전술한 제 1 내지 제 11 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 35g/㎡ 표면층이 60g 미만의 핸들-O-미터를 갖는, 다층 패브릭.
13. 전술한 제 1 내지 제 12 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 접착제가 없는, 다층 패브릭.
14. 전술한 제 1 내지 제 13 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 필름이 없는, 다층 패브릭.
15. 전술한 제 1 내지 제 14 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 폴리프로필렌의 MFR이 10 내지 50dg/분의 범위인, 다층 패브릭.
16. 전술한 제 1 내지 제 15 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 MFR이 1 내지 60dg/분의 범위인, 다층 패브릭.
17. 전술한 제 1 내지 제 16 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층의 조성물의 MFR이 10 내지 40dg/분의 범위인, 다층 패브릭.
18. 전술한 제 1 내지 제 17 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층의 조성물의 1% 시컨트 휨 계수가 1000MPa 미만인, 다층 패브릭.
19. 전술한 제 1 내지 제 18 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층의 조성물의 항복 인장강도가 24MPa 초과인, 다층 패브릭.
20. 전술한 제 1 내지 제 19 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층을 구성하는 섬유들의 파단 신률이 600% 초과인, 다층 패브릭.
21. 전술한 제 1 내지 제 20 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 하나 이상의 탄성층이, 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체, 천연 고무, 합성 폴리아이소프렌, 부틸 고무, 할로겐화 부틸 고무, 폴리부타디엔, 스티렌-부타디엔 고무, 니트릴 고무, 수소화 니트릴 고무, 클로로프렌 고무, 폴리클로로프렌, 네오프렌, EPM 고무 및 EPDM 고무, 에피클로로하이드린 고무, 폴리아크릴 고무, 실리콘 고무, 플루오로실리콘 고무, 플루오로탄성중합체, 퍼플루오로탄성중합체, 폴리에터 블록 아마이드, 클로로설폰화 폴리에틸렌, 에틸렌-비닐 아세테이트, 열가소성 탄성중합체, 열가소성 가황물, 열가소성 폴리우레탄, 열가소성 올레핀, 폴리설파이드 고무, 또는 이러한 탄성중합체들 중 임의의 2종 이상의 블렌드를 포함하는, 다층 패브릭.
22. 전술한 제 1 내지 제 21 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 탄성층이 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 또는 그의 블렌드를 포함하는, 다층 패브릭.
23. 전술한 제 1 내지 제 22 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 탄성층이 필수적으로 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체로 구성된, 다층 패브릭.
24. 전술한 제 1 내지 제 23 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층을 형성하는 섬유의 인성이 2000m/분의 방사 속도에서 0.60g/den 초과인, 다층 패브릭.
25. 전술한 제 1 내지 제 24 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층을 형성하는 섬유의 인성이 1500m/분의 방사 속도에서 2.0g/den 초과인, 다층 패브릭.
26. 전술한 제 1 내지 제 25 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층을 형성하는 섬유의 신률이 2000m/분의 방사 속도에서 100% 초과인, 다층 패브릭.
27. 전술한 제 1 내지 제 26 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 표면층을 형성하는 섬유의 신률이 1500m/분의 방사 속도에서 120% 초과인, 다층 패브릭.
28. 전술한 제 1 내지 제 27 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 하나 이상의 표면층이 카딩되거나 스펀본딩된 패브릭인, 다층 패브릭.
29. 전술한 제 1 내지 제 28 실시양태 중 어느 하나에 있어서, 상기 다층 패브릭이 SepSelMelMelSep, SepSelMelSelSep, SepSelMelSelCep, CepSelMelSelCep, SepSelMepSelSep, SepSelMepSelCep, CepSelMepSelCep, CepSelMelMelSelCep, CepCelMelCelCep 및 CepSelMelCelCep로 구성된 군 중에서 선택된 층상 구조를 갖는, 다층 패브릭.
30. 하나 이상의 표면층들과, 이들에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 조합함을 포함하는, 전술한 제 1 내지 제 29 실시양태 중 어느 하나에 따른 다층 패브릭의 형성 방법.
31. 제 30 실시양태에 있어서, 상기 층들을 가열된 칼렌더링 수단(예를 들어, 패브릭층들과 접촉하거나, 바람직하게는 가압 접촉하게 하는 하나 또는 2개 이상의 엥보싱되거나 평활한 칼렌더링 롤)에 의해 목적하는 수준으로 서로 접착되도록 하는 수준으로 설정된 온도에서 서로 접착시키는 것을 포함하는, 방법. 하나의 실시양태에서, 상기 칼렌더링 온도는 105℃ 미만, 또는 100℃ 미만, 또는 95℃ 미만이다.
32. 제 30 또는 제 31의 실시양태에 있어서, 상기 다층 패브릭이, 기계적 활성 수단, 예를 들어 링 롤을 사용하여 활성화되는, 방법.
또다른 실시양태에서, 다층 패브릭, 탄성중합체 및 하나 이상의 전술한 특성을 갖는 폴리프로필렌의 표면층을 형성하기 위한 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체 및 폴리프로필렌 블렌드의 사용이 개시되어 있다.
또다른 실시양태에서는, 하나 이상의 표면층 및 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층의 다층 패브릭을 형성하는 용도로서, 상기 하나 이상의 표면층이 폴리프로필렌; 및 80dg/분 미만의 MFR를 갖는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하거나 이들로 필수적으로 구성되고, 상기 표면층이 신장성이면서 비-탄성이고 60g 미만의 핸들-O-미터값(Handle-O-Meter value) 및 1000MPa 미만의 1% 시컨트 휨 계수를 갖는 용도가 개시되어 있다.

Claims (25)

  1. 하나 이상의 표면층 및 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 포함하는 다층 패브릭으로서,
    상기 하나 이상의 표면층이 (a) 폴리프로필렌; 및 (b) 80dg/분 미만의 MFR를 갖는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하고,
    상기 표면층이 신장성이면서 비-탄성이고 60g 미만의 핸들-O-미터값(Handle-O-Meter value) 및 1000MPa 미만의 1% 시컨트 휨 계수(1% Secant Flexural Modulus)를 갖는, 다층 패브릭.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면층이 500 내지 1000MPa 범위 내의 1% 시컨트 휨 계수를 갖는, 다층 패브릭.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면층이 600 내지 1000MPa 범위 내의 1% 시컨트 휨 계수를 갖는, 다층 패브릭.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면층이 700 내지 1000MPa 범위 내의 1% 시컨트 휨 계수를 갖는, 다층 패브릭.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면층의 조성물의 항복 인장강도가 24MPa 초과인, 다층 패브릭.
  6. 하나 이상의 표면층 및 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 포함하는 다층 패브릭으로서,
    상기 하나 이상의 표면층이 (a) 폴리프로필렌; 및 (b) 상기 표면층의 중량을 기준으로 0.1 내지 30중량% 범위의, 80dg/분 미만의 MFR 및 75% 이상의 트리아드 입체규칙도(triad tacticity)를 갖고 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 중량을 기준으로 5 내지 18중량% 범위의 공단량체-유도 함량을 갖는 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하는, 다층 패브릭.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    하나 이상의 표면층 및 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 포함하는, 다층 패브릭.
  8. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면층이 상기 폴리프로필렌 및 상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체를 포함하는, 다층 패브릭.
  9. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면층이 신장성이이면서 비-탄성인, 다층 패브릭.
  10. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체가 비스브레이킹(visbreaking)되지 않은, 다층 패브릭.
  11. 제 1 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    35g/㎡ 표면층이 60g 미만의 핸들-O-미터를 갖는, 다층 패브릭.
  12. 제 1 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    접착제가 없는, 다층 패브릭.
  13. 제 1 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 프로필렌-α-올레핀 탄성중합체의 MFR이 1 내지 60dg/분의 범위인, 다층 패브릭.
  14. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표면층의 조성물의 항복 인장강도가 24MPa 초과인, 다층 패브릭.
  15. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하나 이상의 표면층이 카딩되거나 스펀본딩된 패브릭인, 다층 패브릭.
  16. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 다층 패브릭이 SepSelMelMelSep, SepSelMelSelSep, SepSelMelSelCep, CepSelMelSelCep, SepSelMepSelSep, SepSelMepSelCep, CepSelMepSelCep, CepSelMelMelSelCep, CepCelMelCelCep 및 CepSelMelCelCep로 구성된 군 중에서 선택된 층상 구조를 갖는, 다층 패브릭.
  17. 하나 이상의 표면층들과, 여기에 인접하거나 이들 사이에 끼인 하나 이상의 탄성층을 조합하되, 상기 층들을 가열된 칼렌더링 수단에 의해 105℃ 미만의 칼렌더링 온도에서 서로 접착시키는 것을 포함하는, 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 따른 다층 패브릭의 형성 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 칼렌더링 온도가 100℃ 미만인, 형성 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 칼렌더링 온도가 95℃ 미만인, 형성 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 다층 패브릭을 기계적 활성화 수단을 사용하여 활성화시키는, 형성 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 기계적 활성화 수단이 링 롤(ring roll)을 사용하는 것인, 형성 방법.
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  25. 삭제
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