JP2002509496A - テキスチャード寸法安定性微孔質フィルムとその製造方法 - Google Patents

テキスチャード寸法安定性微孔質フィルムとその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 本発明は、約45〜約60重量%の充填材と、残部の線状低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレン又は他の耐熱性ポリマーとのブレンドを含む柔軟な、テキスチャード寸法安定性微孔質フィルムに関する。このテキスチャード寸法安定性微孔質フィルムは、組成物をフィルムとして押出成形し、該フィルムを少なくとも1セットのかみ合いギヤーロールに通すことによって配向させることによって形成される。この配向済みフィルムをアニーリングし、再加熱し、場合により、エンボス加工して、高温において寸法安定性である、柔軟な、テキスチャード微孔質フィルムを形成する。

Description

【発明の詳細な説明】 テキスチャード寸法安定性微孔質フィルムとその製造方法背景 本発明は微孔質フィルムの一般的分野に含まれる。本発明は特に、高温におい て寸法安定性である、テキスチャードな(textured;表面模様付きの)微孔質フ ィルムとこのようなフィルムの製造方法に関する。 フィルムのミクロ気孔率(microporosity)は通常、水蒸気透過率又はMVT Rとして表現される。これは一般に、フィルムの通気性とも呼ばれる。フィルム のMVTRを測定する1つの方法は、ASTM E96−93に記載された試験 方法を用いることである。 本発明の容易に想起される使用は、例えば月経用パッド、おむつ、失禁用製品 のような衛生目的又は病院用パッド、外科用包帯、ベッドと、例えばスリーピン グバッグ・ライナー等のような他の製品のための使い捨て式ガーメントを含めた 使い捨て式吸収性製品のような製品における液体不浸透層を包含する。 例えばおむつ、月経用製品、外科用ドレープ等のような吸収性製品は吸収性コ ア内の液体を受容して、保有するように設計される。吸収性製品はこれらの製品 の外側に、吸収された液体が吸収性コアを通して漏出する又はしみ出るのを阻止 するカバー又はバックシートを含有する。液体不透性バックシートは、コア中に 保持された流体の蒸発による吸収性製品の自然蒸発を著しく減ずる。外側液体不 透性バックシートは吸収性製品を熱くし、冷たくし、結局は着用するのに不快に するのに寄与する可能性がある。それ故、蒸気の交換を可能にするが流体を保有 する通気性材料を液体不透性バックシートとして有することが有利であると考え られる。 通気性フィルムの1つの種類は微孔質フィルムであり、これはフィルムの1つ の外面からフィルムの他方の外面に達する、曲がりくねった路を通して相互連絡 した多数の微細孔を有する。この種類の微孔質フィルムは、少なくとも1種類の 充填材を含有するフィルムを用意して、延伸することによって形成することがで きる。この充填材をフィルムから除去して、又はフィルム内に完全に留めて、又 は加圧下で粉砕して、フィルム中に孔を形成することができる。充填材粒子を延 伸プロセス中に熱可塑性ポリマーから分離させて、相互連絡した微細孔を形成す ることもできる。 微孔質フィルムを製造するためにプラスチック材料中に充填材材料を用いるこ との一般原理を示す、種々な特許には、Aoyama等の米国特許第4,841 ,124号と第4,921,653号;Nishizawa等の米国特許第4, 626,252号;Sugimoto等の米国特許第4,472,328号;S chwarzの米国特許第4,833,172号、第4,116,892号、第 4,289,832号、第4,153,571号及び第4,091,164号が ある。付加的な成分を用いて無機充填材を調節して、微孔質フィルムを製造する ことを教示する、さらに他の特許は、Hwangの米国特許第4,824,71 8号;Toyoda等の米国特許第4,418,112号;Takashi等の 米国特許第4,319,950号;Suzukiの米国特許第3,969,56 2号;Ikeda等の米国再発行特許第28,608号;Ikeda等の米国特 許第3,738,904号と第3,903,234号;Elton等の米国特許 第3,870,593号と第3,844,865号;Ita等の米国特許第4, 705,812号;Hogueの米国特許第4,350,656号;Antoo n,Jr.等米国特許第5,008,296号と第4,879,078号;Ok uyama等の米国特許第4,704,238号と第4,585,604号;D oi等の米国特許第4,335,193号、第4,331,622号及び第4, 210,709号;Kaneko等の米国特許第5,445,862号;McC ormickのPCT出願WO95/16562;Shethの米国特許第4, 929,303号と第4,777,073号;Sheth等の米国特許第5,0 55,338号;Cancio等の米国特許第5,055,338号、第4,3 80,564号及び第4,298,647号;Gurewitzの米国特許第5 ,364,695号;Seiss等の米国特許第4,716,197号;She thの米国特許第4,777,073号;及びExxonのPCT出願WO98 /04397を包含する。 テキスチャードな微孔質フィルム中に多量の充填材材料を用いることが望まし いと考えられるが、上記で考察した、現在知られているフィルム形成方法を用い る場合に、種々な困難が生ずる。 熱可塑性フィルムの物理的性質を改良するために、種々な方法を用いて、フィ ルムを延伸して、配向させている。1つの方法は、異なる速度で作動する幾つか のロール・セットにフィルムを通すことを必要とした。他の方法は、かみ合いギ ヤーロール(intermeshing gear rolls)にフィルムを通して、フィルムを延伸 することを必要とした。かみ合いギヤーを用いて、フィルムを延伸する一般原理 を示す、種々な特許はSchwarzの米国特許第4,116,892号、第4 ,144,008号、第4,153,751号、第4,251,585号,第4 ,223,059号、第4,285,100号、第4,289,832号、第4 ,368,565号及び4,438,167号を包含し、これらの特許の全ては 本明細書に援用される。かみ合いギヤー配向方法は、本発明までに、フィルムを 延伸するために今までに用いられているが、多量の充填材を含有するフィルムを 単軸又は二軸延伸して、改良された柔軟で、フレキシブルなテキスチャードな寸 法安定性微孔質フィルムを得ることに成功した方法は無かった。 今までに、充填材含有微孔質フィルムは受容されるほど柔軟でフレキシブルで はなく、使い捨て式製品に用いるための候補ではなかった。今までに、微孔質フ ィルムはフィルムのテキスチャー、柔軟性及びフレキシビリティを強化するため にエンボス加工されていた。しかし、高い充填材含量を有する微孔質フィルムを 、フィルムの物理的性質をあまり低下させずにエンボス加工することが困難であ る。溶融エンボス加工又は配向前にエンボス加工することは、配向前にフィルム に薄い部分と厚い部分とを有させることになる。薄い部分はピンホールを発生さ せやすく、配向中に又は後の加工中に破れる。さらに、微孔質フィルムの再加熱 エンボス加工は一般に劣った通気性を生じる。微孔質フィルム中の多量の充填材 の存在は、フィルムの熱伝導率を高める。熱伝導率の上昇は充填材粒子を囲むポ リマーをエンボス加工中に弛緩させる。ポリマーの弛緩はフィルム空隙中へのポ リマーの流入を生じて、フィルムの気孔率を低下させる。本発明までは、この現 象は微孔質フィルムにエンボス加工後の通気性を著しく低下させている。 フィルム組成物中の充填材の存在はフィルム形成プロセスに付加的な限定を与 えている。フィルム中の多量の充填材の存在はフィルムの熱伝導率を変化させる 。本発明までは、押し出しとフィルム形成のプロセス中に発生する熱は、フィル ム中の微細孔に損傷を与えずにテキスチャードな寸法安定性微孔質フィルムを得 ることを実質的に不可能にしている。 高い充填材含量の組成物をさらに加工するか又は末端製品に変換させるべきで ある場合には、充填材含有フィルムの熱特性が付加的な問題を惹起する。充填材 は迅速に加熱されるので、フィルムに対して熱、高温グルー又は接着剤をその後 に加えることは、微孔質フィルムに収縮、しわ及び/又は孔を生じる。 先行技術のフィルムを例えばおむつ又は月経用品(catamenials)のような使 い捨て式製品に用いる場合には、使い捨て式製品を固定するために用いられる接 着剤ストリップが通常存在する。全体的に平坦な微孔質フィルムの表面上の充填 材粒子の存在のために、しばしば、接着剤は使い捨て式製品に結合するので、フ ィルムから接着剤ストリップを剥離する、又はフィルムを取り付けた製品からフ ィルムを剥離することを困難にする。このような大きい剥離力はフィルム又はフ ィルムが取り付けられた製品の破れを生じるので、消費者に受容されない。本発 明までは、微孔質フィルムの接着剤剥離力を減ずることは実際に不可能であった 。配向したフィルムが高温において寸法安定性の低下を有することが、当該技術 分野で周知である。高温における寸法安定性の低下は微孔質フィルムの熱伝導率 の上昇によって悪化する。このことはさらなる加工中及び輸送中に問題を生じる 。例えば、トレーラートラックは140°Fに達しうるが、これはフィルムを収 縮させる可能性がある。このことは、収縮がロール上にフィルムの幾つかの層を 一緒に粘着させ、フィルムの解き出しを妨害する。本発明までは、微孔質フィル ムは高温において不良な寸法安定性を有した。 フィルム中の多量の充填材の存在は、今までは、このようなフィルムが延伸さ れる可能性を含めた、フィルムの物理的性質を限定していた。フィルム材料は非 弾性的であるので、充填材含有フィルムはその降伏点に達するまでに限られた程 度に延伸するに過ぎない。充填材含有フィルムがその降伏点を超えたならば、フ ィルムは迅速にその破壊点に達する。降伏点と破壊点との間のこの狭いウィンド ーは、フィルムがその後の加工又は変換工程でさらに延伸される可能性を有すー ことを妨害する。フィルムを吸収性使い捨て式製品に変換させる場合に、末端使 用者がフィルムをさらに伸長させる又は加工することはフィルムの物理的性質を 劣化させる。このような先行技術フィルムはかなり硬質であり、紙に似た性質を 有する。これらの先行技術フィルムは本発明のフィルムの柔軟性とフレキシブル 特性を有さなかった。 今までに、種々な組成物が熱可塑性フィルムの製造に用いられてきたが、高い 割合の充填材材料と、高密度ポリエチレン又は他の耐熱性ポリマーと線状低密度 ポリエチレンとを含むポリオレフィン・ブレンドとを有するテキスチャードな寸 法安定性微孔質フィルムを製造したものはなかった。フィルムの組成は場合によ り低密度ポリエチレンと加工助剤とを含有することができる。 それ故、使い捨て式製品に有用なテキスチャードな寸法安定性微孔質フィルム 又はシートとこのようなフィルムの製造方法とを提供することが、本発明の主な 目的である。寸法安定性という本発明の付加的な特徴はこのような微孔質フィル ムにさらに大きい有用性を与える。 それ故、変換中にさらに延伸されることができ、しかもこのフィルムの末端使 用の必要条件をまだ満たすことができる寸法安定性微孔質フィルムの改良された 形成方法を提供することが、本発明の他の目的である。概要 本発明は、蒸気透過性、液体不透性であり、高温において寸法安定性であるテ キスチャードな微孔質フィルムを提供する。はじめて、ここに、テキスチャード な寸法安定性微孔質フィルムの製造方法が開示される。 本発明によると、望ましい物理的性質を有するフィルムを製造するために、多 量の充填材と、線状低密度ポリエチレンと高密度ポリエチレン又は他の耐熱性ポ リマーと、ある一定の実施態様では、低密度ポリエチレンのポリオレフィン・ブ レンドとの釣り合いをフィルム組成は与える。1つの実施態様では、耐熱性ポリ マーを該ブレンドに配合して、示差走査熱量測定法(DSC)によって評価した ときに、120℃以上の主要融点を有するブレンドを形成することができる;し がし、120℃未満の主要融点を有するブレンドを用いることもできる。耐熱性 ポリマーは120℃より高い融点を有する他の熱可塑性又は弾性ポリマーを包含 することができる。主要融点は最大の面積又は吸熱エネルギーの流れ(flux;フ ラックス)を有するピークとして定義される。耐熱性ポリマーの例は、ポリプロ ピレン、ゴム変性高密度ポリエチレン、線状中密度ポリエチレン、エチレン−プ ロピレンコポリマー、及びスチレン含有ブロックコポリマーを包含するが、これ らに限定されない。 上記フィルム形成プロセスから得られる利点には、フィルムが容易に配向され て,望ましい調節可能な透過性がピンホールなしに得られることがある。フィル ムの改良された水蒸気透過性は幾つかの要素の組み合わせに起因する。第1要素 は,フィルム組成が高い割合の充填材材料を含むことである。第2要素は、フィ ルム中に釣り合いのとれた配向が得られる、フィルムのかみ合いギヤー配向であ る。第3要素は配向済みフィルムのアニーリングであり、この場合にはアニーリ ング手段における温度と張力がフィルム中の微細孔を固定するか又は硬化させる 。場合により、第4要素はアニーリング済みフィルムの再加熱とエンボス加工で あり、この場合にはエンボス加工温度と、再加熱ロールと彫刻ロールとの間の張 力とがフィルムに柔軟さを与え、望ましい水蒸気透過性を減ずることがない。 上記フィルム形成プロセスから得られる他の利点は、フィルムの残留伸び性で ある。残留伸びは末端使用製品へのフィルムの変換中にフィルムがさらに延伸さ れることを可能にする。残留伸び性、即ち、フィルムの破断点伸びと降伏点伸び との間の差は、装置方向及び横断方向におけるフィルムのかみ合いギヤー配向と 、かみ合いギヤー配向に用いられる係合の深さ(depth of engagement)とに関 係する。残留伸び性はフィルムの組成にも依存する。フィルムの被配向能力(ab ility of the film to be oriented)はフィルム組成に用いられるポリマーブレ ンドに依存する。フィルムの被配向能力は、望ましい水蒸気透過性を有するため には、フィルムをどれだけ伸長させなければならないかに影響する。本発明のフ ィルム組成物の利点は、望ましい水蒸気透過率に達するために必要な伸びが小さ いことである。 さらに他の利点は、フィルムが高い充填材含量にも拘わらず、良好な耐熱性を 有することである。フィルムの耐熱性はフィルムをさらに加熱するときにフィル ムに損傷が生ずることを防止する。特に、フィルムの耐熱性は、末端使用製品へ のフィルムの変換中にフィルムにホットメルト接着剤材料を加える際の孔の形成 を防止する。 さらに他の利点は、フィルムが高温における寸法安定性を有し、容易に収縮し ないことである。このような寸法安定性はかみ合いギヤー配向とフィルム組成と に関連する。アニーリング・プロセス中にロール間の張力、アニーリング・ロー ルの温度、及びフィルムがアニーリング・ロールに接触する時間の長さを調節す ることによって、一層の寸法安定性がフィルムに与えられる。エンボス加工の予 熱温度と、エンボス加工手段の予熱ロールと彫刻ロールとの間の張力とを調節す ることによっても、フィルムの寸法安定性は強化される。 本発明のフィルムのさらに他の利点は、フィルムの衝撃強さである。フィルム の衝撃強さは装置方向配向と横断方向配向とを釣り合わせることによって改良さ れる。 さらに他の利点は、フィルムの美的価値を改良する、望ましいテキスチャーを 有し、フィルムに対する接着剤剥離力を減ずるフィルムの製造である。フィルム のエンボス加工は接着剤と微孔質フィルムとの間の接触面を減ずる。剥離力の低 下は、例えばおむつや生理用品のような使い捨て式製品にフィルムを用いる場合 に、有利である。本発明の微孔質フィルムは固定テープの省略又はフィルムが取 り付けられた製品からフィルムを破ることのないフィルムの除去を可能にする。図面の簡単な説明 図1はテキスチャードな寸法安定性微孔質フィルムを製造するための系の概略 図である。 図2は種々な高充填材含量フィルムの水蒸気透過率を示すグラフである。詳細な説明 本発明は柔軟なテキスチャードな寸法安定性微孔質フィルムと、そのフィルム の製造方法である。フィルムは、高密度ポリエチレン又は他の耐熱性ポリマーと 、線状低密度ポリエチレンとの組み合わせを用いて形成される。フィルムはまた 、フィルムが延伸力を受けたときに微孔質フィルムを生じる充填材をも含有する 。一実施態様では、微孔質フィルムをアニーリングして、フィルムが高温に曝露 さ れたときに大きい寸法安定性をフィルムに与える。さらに他の実施態様では、フ ィルムをエンボス加工する。 高密度ポリエチレン(又は他の耐熱性ポリマー)と線状低密度ポリエチレンと の間の釣り合いは、充填材と共に、望ましい水蒸気透過率特性を望ましい衝撃強 さ、寸法安定性(耐収縮性)及び伸び特性と共に有するフィルムを形成する。高 密度ポリエチレンの量を多くすると、結晶化レベルが高くなるためにフィルムの 水蒸気透過率と耐熱性とが上昇する。しかし、約20%を超える高密度ポリエチ レン量はフィルムの弾性率、剛性及びノイズ特性に影響を及ぼし、消費者アピー ルを低下させる。線状低密度ポリエチレン材料は使い捨て式製品に必要な柔軟な 触感性を有させる。線状低密度ポリエチレンはまた、この成分の伸長性のために 、フィルムを容易に延伸させる。フィルム組成中の線状低密度ポリエチレンの存 在はさらに、フィルムの伸び特性を増強する。 本発明のフィルムは約45〜約65%、好ましくは約50〜約55%の充填材 と、約25〜約55%の線状低密度ポリエチレンと、約0〜約20%の高密度ポ リエチレン又は他の耐熱性ポリマーと、約0〜約5%の低密度ポリエチレンと、 約0〜約3%の加工助剤と、約0〜約10%の着色剤(例えば、白色体質顔料若 しくは他の着色剤)とを含むポリオレフィンフィルム組成物を用いて形成される 。好ましくは、熱可塑性フィルム組成物は約50〜約56%の炭酸カルシウム充 填材と、約30%〜約40%の線状低密度ポリエチレンと、約5%〜約10%の 高密度ポリエチレン又は他の耐熱性ポリマーと、約2%の加工助剤(低密度ポリ エチレン中にViton(登録商標)フルオロカーボンを含むもの)と、約2% のホワイトコンセントレート(低密度ポリエチレン中に二酸化チタンを含むもの )とを含む。 本発明のフィルムは非常に良好な耐熱性を有する。本発明のポリオレフィンブ レンドは、高融点材料(例えば、約130℃の融点を有する高密度ポリエチレン )に幾らか低い融点温度を有する材料(例えば、約122℃の融点を有する線状 低密度ポリエチレン)を組み合わせる。このフィルムは多量の充填材を有するの で、このフィルムの耐熱性は意外である。これまでは、種々なホットメルト接着 剤は微孔質フィルムに塗布されたときにしわ、収縮又は孔を生じる傾向があった 。し かし、本発明に用いられる高充填材含量組成物をアニーリングするときに、グル ースポットにおいて例えばしわ、収縮又は孔のような損傷がフィルムに生じない 。 フィルムの通気性又はMVTRは充填材の量及び粒度と、フィルムに用いられ る種類の樹脂間の関係とによって影響される。フィルム中に存在しうる充填材の 割合は充填材粒子のサイズに一部依存する。ある一定の予め定められたサイズ範 囲の充填材粒度は明確な範囲の円周(又は表面積)と体積を有する。充填材粒子 の円周と体積はある一定のサイズの孔と通路とをフィルム中に形成させる。約1 2.5ミクロン以上のサイズを有する充填材粒子は、上記で指定された樹脂と共 に用いられる場合に、生成されるフィルムに液体を漏出させうるピンホールを生 じさせる。充填材粒子が約0.5〜5ミクロンの平均粒度を有し、約1〜約3ミ クロンの平均メジアン・サイズが特に良好に作用して、望ましい通気性レベルを 有するフィルムを生じる。 非限定的に炭酸カルシウム、タルク、粘土、カオリン、シリカ、珪藻土、炭酸 マグネシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、硫酸マグネシウ ム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化マグネシウム、酸化カルシ ウム、酸化亜鉛、酸化チタン、アルミナ、マイカ、ガラス粉末等を含めた、種々 な無機充填材材料が使用可能である。これらの充填材は別々に又は組み合わせて 使用可能である。特に適した充填材材料は炭酸カルシウムである。炭酸カルシウ ムを樹脂組成物全体にいっそう均一に分散させるステアリン酸又は他のステアレ ート化合物によって、炭酸カルシウムを少なくとも部分的に被覆することができ る。 フィルムの重量に基づいて約38重量%の充填材を有するフィルムの通気性は 比較的低いが、約53〜55%の充填材を有するフィルムは高いMVTRを有す る。約53〜55%より多い、付加的な充填材をフィルムに加えることができる が、水蒸気透過率の実質的な上昇は生じない。約60%より大きい充填材レベル は、フィルムを、柔軟でフレキシブルではなく、脆く、いっそう紙様にする。 本発明のテキスチャードな寸法安定性フィルムは、フィルムのかみ合いギヤー (IMG)延伸によるフィルムの配向のために改良された通気性をも有する。フ ィルムを装置方向のみにおいて延伸する場合には、好ましい延伸は約5〜100 %であり、最も好ましくは約15〜100%である。少なくとも15%延伸され たフィルムが約1000〜約1500g/m2/日(1日につき1平方メートル 当りのグラム数)のMVTRを生じることが判明している。 “係合深さ”として知られる、かみ合いギヤー上でギヤーがオーバーラップす る又はかみ合う度合いを変化させて、フィルムの配向又は延伸量を変えることが できる。かみ合いギヤーの係合深さの増加はフィルムの通気性を上昇させる。“ ピッチ”として知られる、かみ合いギヤー上の歯間の距離を変化させても、フィ ルムの配向又は延伸量を変えることができる。実際に、歯間の約30〜約200 milの距離(“ピッチ”)とIMGロール上の約5〜約200milの係合深 さ(D0E)とを用いて、約500〜約5000g/m2/日のMVTRを有す るフィルムを製造することができる。約50〜約100milのピッチの好まし い範囲と約20〜約75milの好ましい係合深さとは約1500〜約3000 g/m2/日のMVTRを有するフィルムを形成する。 本発明の配向工程と組み合わせたフィルム組成は、フィルムがさらに延伸され うるように、充分な残留伸びをフィルムに有させる。フィルムのこのさらなる延 伸は、フィルムを使い捨て式製品に変換する間にしばしば顧客によって行われる 。フィルムの付加的な延伸を可能にする重要な特徴は、残留伸び又はフィルムの 降伏点伸びと破断点伸びとの間の差異である。伸びはASTM D882に指定 される引張り試験機によって測定される。フィルムの降伏点伸び率と破断点伸び 率との間の差異は、他のフィルムでは見出されない“伸びのウィンドー”を生じ る。本発明のフィルムは、破断点伸び率と降伏点伸び率との間の差異によって評 価して、装置方向において約75%より大きく、横断方向において約300%よ り大きい残留伸びを有する。装置方向(MD)において約150%より大きく、 横断方向(TD)において約500%より大きい残留伸びを有するフィルムが特 に良好に作用することが判明している。このことはフィルムの衝撃強さを増強す る。 フィルム組成とかみ合いギヤー配向との組み合わせもフィルムの衝撃強さに影 響を与える。衝撃強さはASTM D1709−80において指定されたように フィルム上にダーツを落下させることによって測定することができる。フィルム を一方向のみに延伸させる場合には、低い衝撃強さが生じる。さらに、フィルム に与えられる延伸が高レベルであればあるほど、衝撃強さは低くなる。しかし、 キャストフィルム実施態様では、キャストフィルムではTD方向配向の欠損のた めに、装置方向におけるよりも横断方向において大きくフィルムを延伸すること が望ましい。製造中にフィルムに与えられた装置方向配向を少なくともある程度 の横断方向配向と釣り合わせることも望ましい。インフレートフィルム実施態様 では、固有の横断方向配向は横断方向IMG配向が不必要であるような配向であ る。本発明の組成物では、フィルム中のポリマーの高度に配向可能なブレンドと 共に充填材の高い割合は、通気性を与え、低い程度の延伸を可能にする。 本発明のフィルムは先行技術のフィルムに比べて高温における改良された寸法 安定性を有する。配向したフィルムをアニーリングして、フィルムに高温におけ る寸法安定性と耐熱性とを与える。フィルム組成物中のポリオレフィンの応力ポ リマー鎖の若干の分子緩和を可能にする。アニーリングエ程は制御された張力に おいてフィルムに熱を与えて、成形と配向の工程から生じる応力を除去する。ア ニーリング工程中に生ずる緩和のために、30分間170°Fの空気に曝露した 後にフィルムの収縮は約15%未満である。アニーリング済みフィルムがさらに 加工工程を受ける場合には、フィルムはアニーリング温度以下の温度に暴露され たときにフィルムは収縮しない。アニーリング済みフィルムは、例えばフィルム が変換プロセス及び/又は輸送環境に曝露されるときに、さらなる加熱に耐える ことができる。このフィルムは、例えば熱接着剤を用いて微孔質フィルムを他の 構成成分に固定する場合のような、さらなる変換工程に容易に用いることができ る。 アニーリング工程中に、アニーリング・ロール間の張力を調節することが重要 である。アニーリング・ロール間にポジティブ・ドロー(positive draw)を有 することは望ましくない。ポジティブ・ドローはフィルムを延伸して、高温にお ける寸法安定性を低下させるので望ましくない。第1ロールが第2ロールよりも 迅速に作動するように、フィルムがアニーリング・ロール間を通過するときにネ ガティブ・ドローを有することが通常望ましい。第1ロールが第2ロールよりも 迅速に作動するときに、フィルム速度は幾らか緩慢になり、フィルムは弛緩され る。ロールの相対速度がフィルムの弛緩を決定する。第2アニーリング・ロール 速度は好ましくは第1アニーリング・ロール速度の約0.90〜約1.00倍で ある。しかし、あまり大きな弛緩はフィルム中の微細孔を閉塞させる。例えば、 第2アニーリング・ロール速度が第1アニーリング・ロール速度の約0.85〜 約0.89倍であるならば、フィルム中の微細孔は閉塞して、フィルムの通気性 を減ずる傾向がある。アニーリング工程中に、フィルムの弛緩のためにフィルム の厚さがやや増加する。 以前に説明したように、フィルムの寸法安定性はフィルムがアニーリングされ る温度までのみ増加する。したがって、フィルム組成物の軟化点とフィルムの予 定末端使用温度とに対してアニーリング温度を釣り合わせることが必要である。 アニーリング・ロールの表面温度は、フィルムがアニーリング・ロールに粘着 し始めるフィルムの軟化温度よりも高くなるべきではない。さらに、アニーリン グ温度はフィルムがさらなる変換工程(使い捨て式製品の一部にフィルムを固定 するための熱接着剤塗布)において又はフィルム若しくは使い捨て式製品によっ て経験される状況において経験する温度(輸送又は貯蔵中の高温)よりも高いこ とが好ましい。大抵の実施態様では、フィルムは約180°F〜200°Fにお いてアニーリングされる。フィルムが充分に加熱されるほど長く、フィルムはア ニーリング・ロールと接触する。フィルムがロール間で弛緩する前に、フィルム を目的温度に加熱することが重要である。好ましい実施態様では、各アニーリン グ・ロール上の滞留時間は約1秒間未満である。 アニーリングはフィルム中の応力を除去し、フィルムを硬化させ、フィルムが 収縮するのを防止し、フィルム中の微細孔の閉塞を阻止する。アニーリング済み フィルムを再加熱して、望ましい水蒸気透過率、寸法安定性又は伸び特性を低下 させずに、エンボス加工することができる。フィルムをかみ合いギヤー配向プロ セスを用いて配向させ、アニーリング工程なしにエンボス加工する場合には、微 細孔は閉塞し、フィルムの通気性は損なわれる。 ある一定の実施態様では、本発明のフィルムをエンボス加工することができる 。エンボス加工工程は、配向したアニーリング済み微孔質フィルムに望ましいテ キスチャーを与える。エンボス加工工程によって与えられるテキスチャーは美的 価値を改良し、フィルムに他の物理的利点を与える。1つの特に有用な利点は、 フィルムのエンボス加工が感圧性接着剤と微孔質フィルムとの間の接触面積を減 じ て、接着剤ストリップをフィルムから除去するために又はフィルムをそれが貼付 されている製品から引き離すために必要な剥離力が小さいことである。 図1は、柔軟なテキスチャーな寸法安定性微孔質フィルムの製造に用いられる 系の概略図である。図1に示した実施態様では、高充填材含量フィルム組成物を ダイ10からインフレーションチューブ12として押し出す。しかし、他の実施 態様、キャスト押出し方法を用いて、フィルムを形成することができることを理 解すべきである。インフレート及び/又はキャストフィルムを形成するための種 種な方法を本発明によって実施することができる。説明の容易さのために、イン フレートフィルム方法のみを図1に示す。チューブ12をニップロール・セット 14に通すことによって、潰す。チューブ12をフィルムの2つの分離層16と 18に切断する切断装置30に通す。フィルムを横断方向に延伸するかみ合いギ ヤーロールの第1セット20に通すことによって、2層16と18を二軸配向さ せる。次に、2層16と18を装置方向に延伸するかみ合いギヤーロールの第2 セット24に通す。他の実施態様では、チューブを装置方向かみ合いギヤー又は 横断方向かみ合いギヤーのいずれかに通すことによって、層を単軸配向すること ができると考えられる。 示した実施態様では、配向した後にフィルムの2層16と18を分離する。フ ィルム18を約180°F〜約200°Fの温度であるアニーリング・ロール・ セット40に通す。アニーリング済みフィルム18は加熱手段50に近接して通 過して、加熱手段50はアニーリング済みフィルム18を約180°F〜約20 0°Fの温度に再加熱する。再加熱したアニーリング済みフィルム18はエンボ ス加工ロール・セット60を通過することができ、エンボス加工ロール・セット 60はアニーリング済みフィルム18にエンボス加工パターンを与え、これがフ ィルム18に柔軟さとテキスチャーとを与える。フィルム18がアニーリング・ ロール40から、さらなる熱にさらされることなく、エンボス加工ロールを通過 することができることも、本発明の考えられる範囲内である。フィルムをエンボ ス加工するときに、フィルムがフィルム組成物の溶融温度未満であるが軟化温度 を超える温度であることが望ましい。 示した実施態様では、エンボス加工済みフィルム18は、フィルム18の表面 に高い電圧を与えるコロナ処理手段70を通過する。しかし、フィルム18をコ ロナ処理しないことも可能であることを理解すべきである。フィルム18は巻取 り機80を通過して、ロール82上に巻き取られる。図1に示した実施態様では 、フィルム16も、フィルム18に関して上述したような方法で、アニーリング 手段140、再加熱手段150、エンボス加工手段160、コロナ処理手段17 0を通過して、ロール180に巻き取られる。 フィルムの層16と18を別々に配向させることができることも、本発明の考 えられる範囲内である。図1に仮想図で示した実施態様では、チューブ12は、 チューブを2つの分離フィルム層16’と18に切断する切断装置30を通過す る。フィルム16’は、フィルムを横断方向において延伸するかみ合いギヤーロ ールの第1セット120を通過することによって、二軸配向させられる。次に、 フィルム16’は、フィルム16’を装置方向において延伸するかみ合いギヤー ロールの第2セット124を通過する。次に、フィルム16’は、上述したよう に、アニーリング・ロール140、加熱手段150及びエンボス加工ロール18 0を通過する。 本発明を以下の実施例においてさらに説明するが、これらの実施例が例証のた めのものであり、本発明の範囲を限定するように意図されないことを理解すべき である。 実施例1 本発明における水蒸気透過率とフィルムの種々な組成との間の関係を評価した 。フィルム中の高密度ポリエチレン成分と線状低密度ポリエチレン成分との釣り 合いは、かみ合いギヤーロールを用いて装置方向においてフィルムを延伸するこ とによって形成された微孔質フィルムの水蒸気透過に影響を与える。この実施例 では下記組成:50重量%の炭酸カルシウム、X重量%の高密度ポリエチレン、 46−X重量%の線状低密度ポリエチレン、2重量%の低密度ポリエチレン中ホ ワイト・コンセントレート、及び2重量%の低密度ポリエチレン中フルオロカー ボン加工助剤を用いた。全てのフィルムは1.5mil厚さで製造し、50mi lの係合深さでかみ合いギヤーを用いて装置方向に配向させた。これらの組成物 の水蒸気透過率結果は以下の表1に示す。表1におけるMVTR試験結果は、A S TM E96−93に従って、38℃及び75%相対湿度において、約2in2 の開放面積(open area)を有するサンプルカップを用いて測定したものである 。 実施例2 種々な組成のフィルム・サンプルを試験して、“グルー・バーン・スルー(gl ue burn through)”性能を測定した。“グルー・バーン・スルー”は、さらな る変換中に接着剤が接触する面積においてフィルムが孔を発生するか又は溶融す ることを意味する。グルー・バーン・スルーは使い捨て式製品に用いられるフィ ルムにおいて受容されない特性である。グルー・バーン試験結果は0〜3のスケ ールで報告し、0はバーン・スルーなし、3は多量なバーン・スルーである。こ れらは試験を行う操作者の観察によって測定される。以下の表2に示すデータは グルー・バーン・スルー結果を示す。 実施例3 フィルム組成中の充填材含量と水蒸気透過率との関係を評価した。図2は、X 重量%の炭酸カルシウム充填材、86−X重量%の線状低密度ポリエチレン、1 0重量%の高密度ポリエチレン、2重量%の低密度ポリエチレン中ホワイト・コ ンセントレート、及び2重量%の低密度ポリエチレン中フルオロカーボン加工助 剤を含む装置方向配向したフィルムの水蒸気透過率結果を示す。この組成を用い て、1.5mil厚さのフィルムを製造し、これを50mil係合深さでかみ合 いギヤーロールを用いて装置方向配向した。充填材の%が50%に近づくにつれ て、水蒸気透過率は顕著に上昇する。好ましい実施態様では、充填材含量は約4 5〜60%の範囲である。最も好ましい充填材量は約50〜54%である。炭酸 カルシウムの割合が約54〜55%を超えて上昇すると、水蒸気透過率はもはや 指数関数的に上昇しない。 実施例4 かみ合いギヤー配向した微孔質フィルムの物理的性質に及ぼすアニーリングの 効果を評価した。フィルムのアニーリングは微孔質フィルムが収縮を示す傾向を 、通気性を減じずに、低下させる。50重量%の充填材、34.06重量%のL LDPE、12重量%のHDPE、1重量%のLDPE、2重量%の酸化チタン ・コンセントレート、及び0.04重量%のフルオロポリマー・コンセントレー ト加工助剤を含有するフィルムを用いて、試験を行った。かみ合いギヤーロール の横断方向係合深さと装置方向係合深さとを、それぞれ、20milと50mi lに一定に維持した。アニーリング・ロールは180°Fの一定温度に維持した 。ロール速度は2つのレベル、43ft/分と115ft/分において評価した 。 アニーリングなしでフィルムをかみ合いギヤーに通すことによって、対照フィ ルムを製造した。アニーリング済みフィルムを、ウェブ張力を最小にし、分子弛 緩を生じさせるために、ネガティブ・ドローを有するアニーリング・ロールに通 した。収縮試験は160°Fにおいて抑制せずに(unrestrained)5分間行った 。以下の表3は、収縮率が、通気性を低下させないで、対照のアニーリングされ ないフィルムの収縮率の約1/2〜1/4であることを示す。表3におけるMV TR値は実施例1において修正したようなASTM96−93を用いて得た。 実施例5 フィルムの単層ではなくチューブのかみ合いギヤーロール配向の効果を評価し た。チューブはかみ合いギヤー配向とアニーリングの後に、ブロックされない。 むしろ、チューブは容易に単層に分離する。インフレートチューブのかみ合いギ ヤーロール配向とアニーリングは2つの同等なフィルム層を生じる。 実施例6 アニーリング済みMD IMG配向微孔質フィルムに対するエンボス加工の効 果を評価した。アニーリング済みMD IMG配向微孔質フィルムを再加熱し、 3種類のエンボス加工パターンを用いてエンボス加工した。 1.40mil先駆体フィルムを下記組成:54重量%のCaCo3、33. 96重量%のLLDPE、10重量%のHDPE、0.67重量%のLDPE、 1.33重量%の二酸化チタン及び0.04重量%のフルオロカーボンから構成 した。これらのフィルムを押し出し、延伸し、アニーリングした。アニーリング 済みMD IMG配向微孔質フィルムを再加熱し、370 lb/inのニップ 圧力においてエンボス加工した。全てのサンプルに対して、予備エンボス加工ロ ール温度は190°Fであり、彫刻ロール温度は125°Fであり、冷却ロール 温度は95°Fであった。全てのサンプルに対して、ライン速度は150ft/ 分であった。 3種類のエンボス加工パターン:マクロヘキサゴナル・パターン(Mac)、大 ダイヤモンド・パターン及び小ダイヤモンド・パターンをMD IMG配向微孔 質フィルムに、以下の表4に示すようにMVTR又は熱収縮値にあまり変化を与 えずに、エンボス加工した。テキスチャー・レベルをエンボス加工前後の低負荷 厚さ(low load thickness)の差と関連付けることができる。表4に示すように 、エンボス加工はIMG配向後に存在するテキスチャーを強化した。表4のMV TR値は実施例1において改変したようなASTM96−93を用いて得た。 実施例7 以下の表5は本発明フィルムと、現在おむつバックシートとして用いられてい る他のフィルムとの比較を示す。おむつバックシートに用いるための通気性フィ ルムの重要な物理的性質は;通気性(MVTR)、残留伸び、変換及び輸送中の 高温における寸法安定性、使用中の衝撃強さ、及びテキスチャーである。表5に おけるMVTR値は実施例1において修正したようなASTM96−93を用い て得た。 下記サンプルを試験した。比較サンプル1はTredegar Indust riesによって販売されるHTS−5フィルム、以前に用いられたおむつバッ クシート・フィルムである。比較サンプル2は、現在用いられているおむつバッ クシート・フィルムとしてのTredegar Industriesによって 販売されるCPC2フィルムである。比較サンプル3のExxon(登録商標) Exxaireは商業的に入手可能な通気性フィルムである。Ex.AはIMG 配向したアニーリングされない通気性フィルムである。Ex.B−1とB−2は IMG配向したアニーリング済み通気性フィルムである。Ex.CはIMG配向 したアニーリング済みかつエンボス加工済み通気性フィルムである。実施例A、 B−1、B−2及びCは55重量%のCaCo3、31重量%のLLDPE、1 0重量%のHDPE、2重量%のホワイト・コンセ ントレート、及び2重量%のViton(登録商標)フルオロカーボン・コンセ ントレートを含む。本発明のフィルムは、破断点伸び%と降伏点伸び%との間の 差によって測定して、装置方向において約200%、横断方向において約300 %の好ましい残留伸びを有する。 本発明の特定の実施態様を例証し、説明したが、種々な変化及び改変が本発明 の要旨及び範囲から逸脱せずになされうることを当業者は理解するであろう。本 発明の範囲内に入る、このような変更のすべてを添付請求の範囲内に包括するこ とが意図される。
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Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1. 約45〜約65重量%の充填材と、約25〜約55重量%の線状低密度ポ リエチレンと、約0〜約20重量%の高密度ポリエチレン又は他の耐熱性ポリマ ーと、約0〜約5重量%の低密度ポリエチレンと、約0〜約10重量%の着色剤 と、約0〜約3重量%の加工助剤とを含む、柔軟で、テキスチャードで(textur ed)、高温において寸法安定性の、かみ合いギヤー配向した(intermesh gear o riented)微孔質フィルム。 2. フィルムが少なくとも約500g/m2−日の水蒸気透過率を有する、請 求項1記載のフィルム。 3. フィルムが、170°Fの空気に30分間曝露した後に約15%未満の収 縮率を有する、請求項1記載のフィルム。 4. フィルムが、破断点伸び%と降伏点伸び%との間の差によって測定して、 装置方向において約75%より大きく、横断方向において約300%より大きい 残留伸びを有する、請求項1記載のフィルム。 5. フィルムが、破断点伸び%と降伏点伸び%との間の差によって測定して、 装置方向において約150%より大きく、横断方向において約400%より大き い残留伸びを有する、請求項1記載のフィルム。 6. 充填材が炭酸カルシウムを含む、請求項1記載のフィルム。 7. 炭酸カルシウム充填材が少なくとも部分的にステアリン酸又は他のステア レート化合物によって被覆されている、請求項6記載のフィルム。 8. 組成が約50〜約56重量%の炭酸カルシウム充填材と、約30〜約35 重量%の線状低密度ポリエチレンと、約10〜約12重量%の高密度ポリエチレ ン又は耐熱性ポリマーと、約0〜約5重量%の低密度ポリエチレンと、約0〜約 2重量%の二酸化チタンと、約0〜約0.05重量%のフルオロカーボン加工助 剤とを含む、請求項7記載のフィルム。 9. 組成が約53〜約56重量%の炭酸カルシウムを含む、請求項8記載のフ ィルム。 10.炭酸カルシウムが約0.5〜約5ミクロンの平均サイズを有する、請求項 9記載のフィルム。 11.約50重量%の炭酸カルシウム充填材と、約35重量%のLLDPEと、 約12重量%のHDPEと、約1重量%のLDPEと、約2重量%の二酸化チタ ンと、約0.04重量%のフルオロカーボン加工助剤とを含む、柔軟で、テキス チャードで、高温において寸法安定性の、かみ合いギヤー配向した微孔質フィル ム。 12.約56重量%の炭酸カルシウム充填材と、約30重量%のLLDPEと、 約10重量%のHDPEと、約0.67重量%のLDPEと、約1.33重量% の二酸化チタンと、約0.04重量%のフルオロカーボン加工助剤とを含む、柔 軟で、テキスチャードで、高温において寸法安定性の、かみ合いギヤー配向した 微孔質フィルム。 13.約45〜約65重量%の充填材と、約25〜約55重量%の線状低密度ポ リエチレンと、約0〜約20重量%の高密度ポリエチレン又は他の耐熱性ポリマ ーと、約0〜約5重量%の低密度ポリエチレンと、約0〜約10重量%の着色剤 と、約0〜約3重量%のフルオロカーボン加工助剤とを含む組成を有する、柔軟 で、テキスチャードで、高温において寸法安定性の、かみ合いギヤー配向した微 孔質フィルムの形成方法であって、 該組成物をフィルムとして押し出す工程と、 該フィルムを少なくとも1セットのかみ合いギヤーロールに導入して、該フィ ルムを配向させる工程と、 配向したフィルムをアニーリング手段に通して、該フィルムをアニーリングす る工程と を含む方法。 14.アニーリング済みフィルムを再加熱する工程と、再加熱済みフィルムをエ ンボス加工ロールのニップに通してフィルム上にエンボス加工パターンを与える ことによって、該再加熱済みフィルムをエンボス加工する工程とをさらに含む、 請求項13記載の方法。 15.エンボス加工済みフィルムをコロナ放電処理にさらす、請求項13記載の 方法。 16.キャスト押出成形方法を用いて、フィルムを押出成形する、請求項13記 載の方法。 17.インフレート・フィルム方法を用いて、フィルムを押出成形する、請求項 13記載の方法。 18.フィルムをバブルとして押出成形する請求項17記載の方法であって、該 バブルを破壊して二層チューブを形成し、チューブの両方の層を一緒に配向させ ることを含む方法。 19.フィルムをバブルとして押出成形する請求項17記載の方法であって、該 バブルを破壊して二層チューブを形成し、チューブを第1フィルム層と第2フィ ルム層とに分離し、各層を別々に配向させることを含む方法。 20.かみ合いギヤーロール・セットがフィルムを装置方向において配向させる 、請求項13記載の方法。 21.フィルムを横断方向において配向させるかみ合いギヤーロールの第2セッ トをさらに含む、請求項20記載の方法。 22.かみ合いギヤーロール・セットがフィルムを横断方向において配向させる 、請求項13記載の方法。 23.フィルムが装置方向及び/又は横断方向において約5%〜約100%延伸 する、請求項13記載の方法。 24.フィルムが装置方向及び/又は横断方向において約15%〜約60%延伸 する、請求項13記載の方法。 25.フィルムを配向させるかみ合いギヤーが、約30〜約200milの距離 又はピッチで間隔をおいて離れた、複数個のかみ合う歯(intermeshing teeth) を有し、該複数個の歯がかみ合う、又は約5〜約200milの係合深さ(dept h of engagement)を有する、請求項13記載の方法。 26.ピッチが約50〜約100milの範囲であり、係合深さが約20〜約7 5milの範囲である、請求項25記載の方法。 27.約50重量%の炭酸カルシウムと、約35重量%の線状低密度ポリエチレ ンと、約12重量%の高密度ポリエチレンと、約1重量%の低密度ポリエチレン と、約2重量%の二酸化チタンと、約0.04重量%のフルオロカーボン加工助 剤とを含む組成を有する、柔軟で、テキスチャードで、高温において寸法安定性 の微孔質フィルムの形成方法であって、 該組成物をフィルムとして押し出す工程と、 該フィルムを少なくとも1セットのかみ合いギヤーロールに導入して、該フィ ルムを配向させる工程と、 配向したフィルムをアニーリング手段に通して、該フィルムをアニーリングす る工程と、 アニーリング済みフィルムを再加熱する工程と、 再加熱済みフィルムをエンボス加工ロールのニップに通してフィルム上にエン ボス加工パターンを与えることによって、該再加熱済みフィルムをエンボス加工 する工程と を含む方法。 28.約56重量%の炭酸カルシウムと、約30重量%の線状低密度ポリエチレ ンと、約10重量%の高密度ポリエチレンと、約0.67重量%の低密度ポリエ チレンと、約1.33重量%の二酸化チタンと、約0.04重量%のフルオロカ ーボン加工助剤とを含む組成を有する、柔軟で、テキスチャードで、高温におい て寸法安定性の微孔質フィルムの形成方法であって、 該組成物をフィルムとして押し出す工程と、 該フィルムを少なくとも1セットのかみ合いギヤーロールに導入して、該フィ ルムを配向させる工程と、 配向したフィルムをアニーリング手段に通して、該フィルムをアニーリングす る工程と、 アニーリング済みフィルムを再加熱する工程と、 再加熱済みフィルムをエンボス加工ロールのニップに通してフィルム上にエン ボス加工パターンを与えることによって、該再加熱済みフィルムをエンボス加工 する工程と を含む方法。
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