JP2002515367A - 微孔質フィルム製品の高速度製造方法 - Google Patents
微孔質フィルム製品の高速度製造方法Info
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Abstract
Description
れている。例えば、Liuの米国特許第3,832,267号は、分散した非晶
質ポリマー相を有するポリオレフィンフィルムを溶融エンボスした後に延伸また
は配向させ、フィルムのガス透過性または水蒸気透過性を改善することを教示し
ている。Liuの'267号特許によれば、分散した非晶質ポリプロピレン相を
有する結晶性ポリプロピレンフィルムを、まずエンボスした後に二軸伸張(延伸
)して、大きな透過性をもつ配向した無孔質フィルムを製造している。分散した
非晶質相は微孔の供給に役立ち、本来無孔質のフィルムの透過性を高め、水蒸気
透過性(MVT)を改善する。そのエンボスフィルムを好ましくはエンボスし、
次いで伸張する。
ンドおよび組成物を解説した論文(Eckhard C.A.Schwarz(
Biax−Fiberfilm))、「新規な繊維状フィルムの構造、製造およ
び用途」、Pap.Synth.Conf.(TAPPI)、1976年、33
〜39頁)を発表した。この論文によれば、2種または複数の非相溶性ポリマー
のフィルムは、1つのポリマーが連続相を形成し、第2のポリマーが非連続相を
形成する場合、延伸により相分離して、その結果ポリマーマトリックス中に無数
の孔を導入し、フィルムの多孔度を増加させる。また、結晶性ポリマーフィルム
の連続したマトリックスにクレー、二酸化チタン、炭酸カルシウムなどの無機充
填材を充填し、延伸した高分子基体中に微小気孔を実現できる。
する事象を開示している。例えば、欧州特許第141592号は、ポリオレフィ
ン、特に、分散ポリスチレン相を有するエチレン酢酸ビニル(EVA)の使用、
と延伸により孔質フィルムを形成して、フィルムの水蒸気透過性を改善すること
を開示している。又、この欧州'592号特許は、EVAフィルムをエンボスして
厚薄の領域を作成し、続いて延伸により気孔を有するフィルムをまず供給し、さ
らに延伸して網目状製品を作成する逐次工程を開示している。また、米国特許第
4,452,845号および第4,596,738号は、分散相が炭酸カルシウ
ムを充填したポリエチレンなどである熱可塑性フィルムを用いて延伸により微小
気孔を与えることを開示している。その後の米国特許第4,777,073号、
第4,814,124号および第4,921,653号は、充填材を含有するポ
リオレフィンをまずエンボスし、その後にフィルムを延伸して微孔質製品を供給
するステップを含む、上述の初期の出版物で解説した同一の方法を開示している
。
、線状(直鎖状)低密度ポリエチレン(LLDPE)および低密度ポリエチレン
(LDPE)、と無機充填材として平均粒子直径0.1〜7ミクロンの硫酸バリ
ウムとのブレンドから微孔質フィルムを製造している。また、LLDPEおよび
LDPEの混合物をクレイトン(商品名)などの熱可塑性ゴムで改質することが
知られている。米国特許第4,582,871号などのその他の特許は、熱可塑
性スチレンブロックトリポリマーとスチレンなど他の非相溶性ポリマーを、微孔
質フィルムの製造に用いることを開示している。その他に、米国特許第4,47
2,328号および第4,921,652号の開示など業界の一般的教示がある
。
14,571号、第3,058,868号、第4,522,203号、第4,6
14,679号、第4,692,368号、第4,753,840号および第5
,035,941号がある。上記'863号および'368号特許は、押出し高分
子フィルムを延伸した後、加圧ローラーニップで非延伸不織布ウエブと積層する
ことを開示している。'203号および'941号特許は、加圧ローラーニップで
複数の高分子フィルムと非延伸不織布ウエブとを相互押出し成型することに関連
している。'840号特許は、高分子の不織布材料を作成した後、フィルムと押
出し積層して不織布とフィルム間の結合を改善することを開示している。より具
体的には、'840号特許は、不織布基板層に粗密領域を形成した後、押出し積
層して、濃密繊維領域により不織布ウエブとフィルム間の結合を改善する従来の
エンボス技術を開示している。また、'941号特許は、単層高分子フィルムに
押出し積層した非延伸不織布ウエブが繊維基板の表面から通常縦方向に(ver
tically)伸張した繊維によりピンホールを発生しやすいこと教示し、か
つそれに応じて、この特許は、複数の相互押出し成型フィルム層を用いてピンホ
ールの問題を防止することを開示している。さらに、目の粗い不織布を高分子フ
ィルムに結合する方法が、米国特許第3,622,422号、第4,379,1
97号および第4,725,473号に開示されている。
を延伸し基礎原料の重量を減少することが知られており、かつこの領域の特許の
例は、米国特許第4,153,664号および第4,517,714号である。
'664号特許は、一対のかみ合いローラーを用いて、不織布ウエブをインクレ
メンタルな交差方向(CD)または流れ方向(MD)に延伸して不織布を強化か
つ柔軟化する方法を開示している。また、'664号は、不織布ウエブを熱可塑
性フィルムに積層した後にかみ合い延伸する代替の実施形態を開示している。
ー布を作成する努力がされている。米国特許第5,409,761号が、この特
許技術を用いた製造方法の例である。'761号によれば、微孔質熱可塑性フィ
ルムを不織布状熱可塑性材料の層に超音波結合することにより、複合不織布材を
作成している。不織布と熱可塑性材料との通気性積層品を製造するこれらの方法
およびその他の方法は、高価な製造技術および/または高価な材料を必要とする
傾向がある。
ィルムおよび積層物を製造する技術を集中的に開発しているにも拘わらず、さら
なる改良が必要とされている。特に、高速度製造機で微孔質フィルム製品および
積層品を製造することが望まれている。望ましくないピンホールがなく、かつ引
取共振を伴わずに、微孔質フィルム製品を製造できれば、それは非常に望ましい
ことである。過去に行った生産速度を高める試みは、フィルム破損または不調和
な特性のフィルム製品を生む結果となった。
孔質フィルムは空気および水蒸気透過性であり、液体にはバリヤーとなる。また
、本発明の方法によれば、微孔質フィルムと不織布基体との通気性積層品が高速
度で製造される。
よびスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン、およびそれらの混合物からなる
群から選択した、約2重量%から約6重量%のスチレンのトリブロックコポリマ
ーを含む組成物を溶融混合することを含んでいる。
通してローラーのニップに押出して、少なくとも約550fpmから約1200
fpm程度の速度で引取共振(draw resonance)のないフィルム
を作成する。引取共振のない、少なくとも約750fpmから約1200fpm
の、またはそれ以上の速度を達成した。例えば米国特許第4,626,574号
を参照して、引取共振の排除を助けるエアーナイフの使用が知られている。した
がって、高速度でラインに沿って、フィルムと交差して(across the
film)かつフィルムの深さ全体に実質的に均一にインクレメンタル延伸力
(incremental stretching force)をフィルムに
適用して、微孔質フィルムを供給する。このように、本発明は、均一な寸法の不
織布基体を用いて微孔質フィルムおよび積層品を高速度で製造する方法を提供す
るものである。これまでは不規則な寸法または厚さを生む原因となっていた引取
共振の問題を回避し、かつ約750〜1200fpmのライン速度を達成してい
る。
残部に規定量の炭酸カルシウムを用いると、破損およびピンホールがないフィル
ムを製造できる。特に、LLDPEが約35重量%から約45重量%の量で存在
するとき、炭酸カルシウム充填材粒子を保持するために十分な量のマトリックス
を供給でき、それ故処理および延伸によりピンホールおよび破損がないフィルム
を得ることができる。また、約3重量%から約10重量%の量のLDPEは、ピ
ンホールがないフィルムの製造に寄与し、引取共振のない高速製造を可能にする
。ポリマーマトリックスの残部は、好ましくは約1ミクロンの平均粒子直径を有
する約40重量%から約55重量%の量の炭酸カルシウム粒子であり、約100
0gms/m2/日から4000gms/m2/日の範囲の十分なMVTを達成す
る。さらに、溶融混合した組成物は、破損を伴わず高速度で延伸を促進するため
には、約2重量%から約6重量%の量のトリブロックポリマーを必要とする。周
囲温度または高められた温度で、少なくとも約550fpmから約1200fp
m程度の、またはそれ以上の速度でラインに沿って、フィルムと交差してかつフ
ィルムの深さ全体に実質的に均一にインクレメンタル延伸力を、形成したフィル
ムに適用して微孔質フィルムを供給する。
性フィルムを不織布ウエブに積層することを含む。押出し積層は、微孔形成性熱
可塑性フィルムの押出し成型品と不織布ウエブを同時にローラーのニップに導入
するのと同等の高速度で加工される。不織布ウエブと押出し成型品の間にかける
圧縮力を制御して、ウエブの一表面をフィルムに結合して積層品を作成する。次
に、この積層品を、積層品と交差してかつ積層品の深さ全体に一方向に実質的に
均一にラインに沿ってインクレメンタルに延伸して、フィルムを微孔質にする。
積層品を交差方向および流れ方向の双方に延伸して、水蒸気および空気を透過可
能な、通気性の布状の液体バリヤー材が供給可能となる。
び目的が、さらに理解できるようになる。
れと不織布ウエブとの積層品を製造することである。本発明のさらなる目的は、
規則正しい寸法、均一な多孔度を有し、破損がない微孔質フィルム製品を製造す
ることである。
よびスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン、およびそれらの混合物からなる
群から選択した、約2重量%から約6重量%のスチレンのトリブロックコポリマ
ー組成物を、最初に溶融混合すること、 この溶融混合した組成物をローラーのニップに押出して、少なくとも約550
fpmから約1200fpm程度の速度で引取共振がないフィルムを作成するこ
と、および この速度でラインに沿って、このフィルムと交差しかつフィルムの深さ全体に
実質的に均一にインクレメンタル延伸力をこのフィルムに適用して微孔質フィル
ムを供給することにより、本発明の好ましい形態で達成される。
重量%のLLDPE、約4重量%のLDPE、約1ミクロンの平均粒子サイズを
有する約44重量%の炭酸カルシウム充填材粒子、および約3重量%のトリブロ
ックポリマー、特にスチレン−ブタジエン−スチレンから構成される。所望によ
り、微孔質フィルム製品の剛性(stiffness properties)
は、0〜5重量%程度の高密度ポリエチレンおよび0〜4重量%の二酸化チタン
を含むことにより制御できる。通常、1−プロペン,1,1,2,3,3,3−
ヘキサフルオロコポリマーおよび1,1−ジフルオロエチレンで代表される、約
0.1重量%から約0.2重量%量のフルオロカーボンポリマーなどの加工助剤
を添加する。また、トリブロックポリマーを油、炭化水素、酸化防止剤および安
定剤と混合してもよい。酸化防止剤には、テトラキス(メチレン(3,5−ジ−
t−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナメート))メタン(商品名Irgan
ox1010)、およびトリス(2,4−ジ−t−ブチルフェニル)ホスファイ
ト(商品名Irgafos168)があり、全量で500〜4000ppm(パ
ーツ・パー・ミリオン)で用いる。
。エンボスフィルムの場合、ローラーのニップは金属製エンボスローラーおよび
ゴムローラーを含む。ローラー間に加えた圧縮力が、約0.5から約10ミル程
度の所望の厚さをもつエンボスフィルムを生成させる。また、研磨したクロム表
面を与えるローラーが、平滑フィルムを生成することは知られている。また、こ
のフィルムがエンボスフィルムまたは平滑フィルムであろうとなかろうと、イン
クレメンタル延伸によって約1000〜4000gms/m2/日の容認できる
範囲の高い水蒸気透過率(MVT)を有する微孔質フィルム製品を生成すること
が判明した。平滑フィルムは、エンボスフィルムに比較してより均質にインクレ
メンタルに延伸できることが判明した。この工程は、周辺または室温、または高
められた温度で実施できる。上述のように、不織布ウエブを用いて微孔質フィル
ムの積層品を得ることができる。
セルロース、ナイロンなどの繊維、およびこれらの繊維の混合物を含んでもよい
。不織布ウエブに関して多くの定義が提案されている。繊維は、通常ステープル
ファイバーまたは連続フィラメントである。不織布は、通常スパンボンド、カー
デッド、メルトブロウンなどと呼ぶ。繊維またはフィラメントは、結合し易くす
るために複合繊維でもよい。例えば、ポリエチレン(PE)およびポリプロピレ
ン(PP)などの異種ポリマーの鞘および芯を有する繊維を使用してもよく、或
いはPEおよびPPの混合物を使用してもよい。本明細書では、「不織布ウエブ
」の用語は、一般的な意味で用いており、比較的平滑、柔軟、かつ多孔質であり
、ステープルファイバまたは連続フィラメントからなる、通常平面構造であると
定義する。不織布の詳細な説明は、E.A.Vaughnの「Nonwoven
Fabric Primer and Reference Sampler
」、Association of the Nonwoven Fabric
Industry刊行、第3版(1992年)を参照されたい。
さを有するフィルムを用いるが、用途に応じてフィルムの厚みは多様であって、
使い捨ての用途では、最適には、厚さが約0.25から2ミル程度である。積層
シートの不織布ウエブは、通常約5gms/yd2から75gms/yd2、好ま
しくは約20gms/yd2から40gms/yd2の重量である。複合品または
積層品は、交差方向(CD)にインクレメンタルに延伸して、CD延伸した複合
品を作成可能である。さらに、CD延伸後に、流れ方向(MD)に延伸してCD
方向およびMD方向の双方に延伸した複合品を作成してもよい。上記のように、
微孔質フィルムまたは積層品は、水蒸気および空気透過性、並びに流体(flu
id)バリヤー性が要求される、赤ん坊のオムツ、赤ん坊のしつけ用パンツ、月
経パッド及び衣服などの種々の応用品に使用できる。
めに、多くの異なる延伸機および技術を採用できる。ステープルファイバのカー
デッド不織布ウエブまたはスパンボンデッド不織布ウエブの積層品は、下記の延
伸機および技術を用いて延伸できる。
helical)歯車状素子からなる。軸は2個のマシン側板間に配置され、下
位の軸は固定ベアリングに配置され、上位の軸は垂直滑動部材中のベアリングに
配置される。滑動部材は、調整ねじで操作するくさび型素子により垂直方向に調
節できる。くさびをねじ込みまたは戻すことが、垂直滑動部材をそれぞれ下方ま
たは上方に移動させ、上方かみ合いロールと下方かみ合いロールの歯車状の歯を
さらにかみ合わせまたはかみ合いを解く。側枠に取り付けたマイクロメータを操
作して、かみ合いロールの歯のかみ合い深さを表すことができる。
い位置に保持して、延伸している材料から受ける上方への力に対抗させる。また
、かみ合い装置に材料を通す目的で、または作動時に全マシンニップ点を開く安
全回路と関連して、これらのシリンダを後退させて、上方および下方のかみ合い
ロールを互いに解いてもよい。
ンの材料通しまたは安全のために上方のかみ合いロールを解く場合には、上方と
下方かみ合いロール間で逆回転防止の歯車伝達装置を用い、かみ合い解放時に1
つのかみ合いロールの歯が他のかみ合いロールの歯の間に常に収まり、かみ合っ
ている歯の歯先間で物理的接点を傷める可能性を回避することが好ましい。かみ
合いロールを一定のかみ合い状態に保持する場合には、上方かみ合いロールは、
通常駆動させる必要がない。駆動は、材料の延伸を通し駆動かみ合いロールによ
り行なえばよい。
では、ロールは、5.935インチの直径、45°のねじれ角度、0.100イ
ンチの歯直角ピッチ、30個の直径ピッチ、14.5°の圧力角度をもち、基本
的には長い歯先の高速歯車である。この歯車は、狭く深い歯形状であり、約0.
090インチまでのかみ合い長さおよび歯の側面に材料の厚みとして約0.00
5インチの間隙が容認される。歯は、回転トルクを伝達するように設計がなされ
ておらず、また正規のかみ合い延伸作業で金属と金属を接触させない。
eshing Stretcher) CDかみ合い延伸装置は、斜めかみ合い延伸機と同一であり、かみ合いロール
およびその他の小さな部分の設計に相違がある。CDかみ合い素子(要素)が大
きなかみ合い深さになることがあるので、上部の軸が上下するときに、装置が2
個のかみ合いロール軸を並行に保持する手段を組み込んでいることが重要である
。1つのかみ合いロールの歯が常に他のかみ合いロールの歯の間に収まること、
およびかみ合い歯間の物理的接点を損傷することを回避することが必要である。
並行運動はラックおよび歯車の配列で保証され、据付けの歯車ラックは垂直滑動
部材に並列のそれぞれの側枠に取り付ける。軸は側枠を横切り、かつそれぞれの
垂直滑動部材のベアリング内で作動する。歯車はこの軸のそれぞれの末端部上に
存在し、ラックとかみ合って作動して所望の並行運動を生み出す。
伸機の駆動は、上方および下方かみ合いロールを操作しなければならない。しか
し、小量の流れ方向の心狂いまたは駆動装置の滑りは問題を起こさないので、逆
転防止の駆動を必要としない。その理由は、CDかみ合い素子の説明で明らかに
なるであろう。
板の交互積重ね物と説明できる。好適な実施形態では、かみ合い円板は、直径6
インチ、厚さ0.031インチであり、それらの縁には全体にアールが付いてい
る。かみ合い円板を分けるスペーサ円板は、直径5.5インチ、厚さ0.069
インチである。この構造の2本のロールは、0.231インチまでかみ合い可能
であり、全ての面の材料に対し0.019インチのクリアランスを残す。斜めか
み合い延伸機に見られるように、このCDかみ合い素子の構造は0.100イン
チのピッチである。
同一である。MDかみ合いロールは、精細ピッチの平歯車によく似ている。好適
な実施形態では、ロールは、直径5.933インチ、ピッチ0.100インチで
あり、30個の直径ピッチ、14.5°の圧力角度をもち、基本的には長い歯先
の高速歯車である。2番目の通路は、0.010インチの歯車ホブの偏りをもっ
てこれらのロール上に作られ、よりクリアランスのある狭い歯を供給する。約0
.090インチのかみ合いで、この構造は、材料の厚みとして、側面に約0.0
10インチのクリアランスをもつ。
形成性フィルムのインクレメンタル延伸フィルムまたは積層品を製造し、本発明
の微孔質フィルム製品を作成する。例えば、延伸操作は、ステープルファイバま
たはスパンボンデッドフィラメントの不織布ウエブと微孔形成性熱可塑性フィル
ムの押出し成型積層品に行なってもよい。本発明に特有な観点の1つとして、ス
パンボンデッドフィラメント不織布ウエブの積層物をインクレメント延伸するこ
とにより、積層品に織布状の非常に柔軟な繊維状仕上げ感を与えることができる
。不織布ウエブおよび微孔形成性フィルムの積層は、例えばCDおよび/または
MDかみ合い延伸機を用いて、約0.060インチから0.120インチのロー
ラーかみ合い深さおよび約550fpmから1200fpmまたはそれ以上の速
度で延伸機を1回の通過でインクレメンタル延伸する。このようなインクレメン
タル延伸またはかみ合い延伸の結果は、優れた通気性および液体バリヤー性の積
層品を生み、なお優れた結合強度および柔軟な布状の表面組織を供給する。
る。これらの実施例およびさらなる詳細な説明に照らせば、本発明の範囲から逸
脱することなく、これらの変更をなし得ることは、当業者には明白である。
成型してフィルムを作成し、次にインクレメンタル延伸を行い、微孔質フィルム
を提供した。 *その他の成分は、2.5重量%のスチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)
トリブロックポリマー、シェル社クレイトン2122Xを含み、このポリマーは
、50重量%以下のSBS、30重量%以下の鉱油、15重量%以下のEVAコ
ポリマー、10重量%以下のポリスチレン、10重量%以下の炭化水素樹脂、1
重量%以下の酸化防止剤/安定剤、および1重量%以下の水和非晶質シリカを含
む。
押出した。図示したように、この装置は、積層を伴いまたは積層することなくフ
ィルム押出しに使用できる。フィルム押出しの場合、実施例1〜5の配合を、ス
ロットダイ2を通して押出し成型機1から、エアーナイフ3によりゴムロール5
および金属ロール4のニップに押出し物6として供給する。押出し積層を行なう
場合、ローラー13から繊維状材料9のウエブが進入し、ゴムロール5および金
属ロール4のニップに導入される。実施例1〜5では、熱可塑性フィルムを作成
し、引き続きインクレメンタル延伸して微孔質フィルムを作成する。表1に示し
たように、約550fpmから1200fpmにわたって、約2ミル程度の厚さ
のポリエチレンフィルム6が作成され、ローラー7で取り外される。エアーナイ
フ3は、約120インチの長さおよび約0.035インチ〜0.060インチの
開口部をもち、開口部から約5cfm/インチ〜25cfm/インチで押出し物
6に対して空気を吹き付ける。実施例2〜5の場合には、ニップおよびエアーナ
イフの圧縮力を制御して、ピンホールのないかつ引取共振のないフィルムを作成
する。組成物中に1.5重量%の濃度でLDPEを含有する場合、引取共振が5
50fpmの速度で起きる。しかし、組成物中に44.1〜44.9重量%の濃
度のLLDPEと共に3.7重量%の濃度でLDPEを含有する場合、550f
pmから1200fpm以上の高速度で引取共振を伴わずにフィルム製造が可能
になった。溶融ゾーンから押出し成型機AおよびBのスクリュー先端に至る溶融
温度は約400〜430°F、ダイ温度は約450°Fであり、約2ミル(45
gms/m2)で前駆体フィルムを押出した。
は、ただ単に1.5重量%のLDPEを含有するものであり、エアーナイフ3を
用いたにも拘わらず、引取共振が発生してフィルム寸法の制御が不十分であった
。しかし、LDPEを約3.7重量%に増量したとき、ライン速度を約1200
fpmに増しても、引取共振が発生せず優れたウエブ安定性を達成した。これを
図3に線図として示した。
の前駆体フィルムをインクレメンタル延伸して得たエンボスフィルムおよび平滑
フィルムの水蒸気透過性を説明するグラフである。図1に略図で示したように、
周囲温度で進入するフィルム12が、CDおよびMDインクレメンタル延伸ロー
ラー(10および11、10'および11')の前で温度制御したローラー20お
よび21を通過し、かみ合いの温度および深さを制御可能である。図4に示すよ
うに、明らかに、平滑フィルムのMVTRは、エンボスフィルムのMVTRを超
えた。要するに、エンボスフィルムのMVTRは約1200〜2400gms/
m2/日程度を達成し、一方、平滑フィルムのMVTRは約1900〜3200
gms/m2/日程度を達成した。また、図5に示すように、意外にも、微孔質
フィルムのMVTRは、延伸中のウエブ温度で制御できる。図5は、CD延伸前
に異なる温度に加熱したときに、フィルムが異なるMVTRになることを示して
いる。図5に報告したデータは、ローラー21の温度を周囲温度に保ち、CDロ
ーラーかみ合い深さ0.065インチおよびMDローラーかみ合い深さ0.04
0インチに対するものである。エンボスフィルムは、約165〜300線/イン
チのCDおよびMDラインの長方形の彫刻をもつ金属エンボスローラーを用いて
作成した。このパターンは、例えば米国特許第4,376,147号に開示され
ており、本明細書ではこれを参考として援用する。この微細パターンはつや消し
の仕上げを与えるが、裸眼では検知できない。
て変更が可能であることは、当業者には理解されるであろう。
メンタル延伸装置の略図である。
面図である。
。
る。
通してローラーのニップに押出して、少なくとも約550fpmから約1200
fpm(2.794から6.096m/s)程度の速度で引取共振(draw
resonance)がないフィルムを作成する。引取共振のない、少なくとも
約750fpm(3.81m/s)から約1200fpm(6.096m/s)
の、またはそれ以上の速度を達成した。例えば米国特許第4,626,574号
を参照して、引取共振の排除を助けるエアーナイフの使用が知られている。した
がって、高速度でラインに沿って、フィルムと交差して(across the
film)かつフィルムの深さ全体に実質的に均一にインクレメンタル延伸力
(incremental stretching force)をフィルムに
適用して、微孔質フィルムを供給する。このように、本発明は、均一な寸法の不
織布基体を用いて微孔質フィルムおよび積層品を高速度で製造する方法を提供す
るものである。これまでは不規則な寸法または厚さを生む原因となっていた引取
共振の問題を回避し、かつ約750〜1200fpm(3.81〜6.096m
/s)のライン速度を達成している。
残部に規定量の炭酸カルシウムを用いると、破損およびピンホールがないフィル
ムを製造できる。特に、LLDPEが約35重量%から約45重量%の量で存在
するとき、炭酸カルシウム充填材粒子を保持するために十分な量のマトリックス
を供給でき、それ故処理および延伸によりピンホールおよび破損がないフィルム
を得ることができる。また、約3重量%から約10重量%の量のLDPEは、ピ
ンホールがないフィルムの製造に寄与し、引取共振のない高速製造を可能にする
。ポリマーマトリックスの残部は、好ましくは約1ミクロンの平均粒子直径を有
する約40重量%から約55重量%の量の炭酸カルシウム粒子であり、約100
0gms/m2/日から4000gms/m2/日の範囲の十分なMVTを達成す
る。さらに、溶融混合した組成物は、破損を伴わず高速度で延伸を促進するため
には、約2重量%から約6重量%の量のトリブロックポリマーを必要とする。周
囲温度または高められた温度で、少なくとも約550fpm(2.794m/s
)から約1200fpm(6.096m/s)程度の、またはそれ以上の速度で
ラインに沿って、フィルムと交差してかつフィルムの深さ全体に実質的に均一に
インクレメンタル延伸力を、形成したフィルムに適用して微孔質フィルムを供給
する。
よびスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン、およびそれらの混合物からなる
群から選択した、約2重量%から約6重量%のスチレンのトリブロックコポリマ
ー組成物を、最初に溶融混合すること、 この溶融混合した組成物をローラーのニップに押出して、少なくとも約550
fpmから約1200fpm(2.794から6.096m/s)程度の速度で
引取共振がないフィルムを作成すること、および この速度でラインに沿って、このフィルムと交差しかつフィルムの深さ全体に
実質的に均一にインクレメンタル延伸力をこのフィルムに適用して微孔質フィル
ムを供給することにより、本発明の好ましい形態で達成される。
。エンボスフィルムの場合、ローラーのニップは金属製エンボスローラーおよび
ゴムローラーを含む。ローラー間に加えた圧縮力が、約0.5から約10ミル(
12.7から254μm)程度の所望の厚さをもつエンボスフィルムを生成させ
る。また、研磨したクロム表面を与えるローラーが、平滑フィルムを生成するこ
とは知られている。また、このフィルムがエンボスフィルムまたは平滑フィルム
であろうとなかろうと、インクレメンタル延伸によって約1000〜4000g
ms/m2/日の容認できる範囲の高い水蒸気透過率(MVT)を有する微孔質
フィルム製品を生成することが判明した。平滑フィルムは、エンボスフィルムに
比較してより均質にインクレメンタルに延伸できることが判明した。この工程は
、周辺または室温、または高められた温度で実施できる。上述のように、不織布
ウエブを用いて微孔質フィルムの積層品を得ることができる。
254μm)の寸法または厚さを有するフィルムを用いるが、用途に応じてフィ
ルムの厚みは多様であって、使い捨ての用途では、最適には、厚さが約0.25
から2ミル(6.35から60.8μm)程度である。積層シートの不織布ウエ
ブは、通常約5gms/yd2から75gms/yd2(5.98から89.70
g/m2)、好ましくは約20gms/yd2から40gms/yd2(23.9
2から47.84g/m2)の重量である。複合品または積層品は、交差方向(
CD)にインクレメンタルに延伸して、CD延伸した複合品を作成可能である。
さらに、CD延伸後に、流れ方向(MD)に延伸してCD方向およびMD方向の
双方に延伸した複合品を作成してもよい。上記のように、微孔質フィルムまたは
積層品は、水蒸気および空気透過性、並びに流体(fluid)バリヤー性が要
求される、赤ん坊のオムツ、赤ん坊のしつけ用パンツ、月経パッド及び衣服など
の種々の応用品に使用できる。
では、ロールは、5.935インチ(15.075cm)の直径、45°のねじ
れ角度、0.100インチ(0.254cm)の歯直角ピッチ、30個の直径ピ
ッチ、14.5°の圧力角度をもち、基本的には長い歯先の高速歯車である。こ
の歯車は、狭く深い歯形状であり、約0.090インチ(0.2286cm)ま
でのかみ合い長さおよび歯の側面に材料の厚みとして約0.005インチ(0.
0127cm)の間隙が容認される。歯は、回転トルクを伝達するように設計が
なされておらず、また正規のかみ合い延伸作業で金属と金属を接触させない。
板の交互積重ね物と説明できる。好適な実施形態では、かみ合い円板は、直径6
インチ(15.24cm)、厚さ0.031インチ(0.0787cm)であり
、それらの縁には全体にアールが付いている。かみ合い円板を分けるスペーサ円
板は、直径5.5インチ(13.97cm)、厚さ0.069インチ(0.17
53cm)である。この構造の2本のロールは、0.231インチ(0.587
cm)までかみ合い可能であり、全ての面の材料に対し0.019インチ(0.
048cm)のクリアランスを残す。斜めかみ合い延伸機に見られるように、こ
のCDかみ合い素子の構造は0.100インチ(0.254cm)のピッチであ
る。
同一である。MDかみ合いロールは、精細ピッチの平歯車によく似ている。好適
な実施形態では、ロールは、直径5.933インチ(15.075cm)、ピッ
チ0.100インチ(0.254cm)であり、30個の直径ピッチ、14.5
°の圧力角度をもち、基本的には長い歯先の高速歯車である。2番目の通路は、
0.010インチ(0.0254cm)の歯車ホブの偏りをもってこれらのロー
ル上に作られ、よりクリアランスのある狭い歯を供給する。約0.090インチ
(0.2286cm)のかみ合いで、この構造は、材料の厚みとして、側面に約
0.010インチ(0.0254cm)のクリアランスをもつ。
形成性フィルムのインクレメンタル延伸フィルムまたは積層品を製造し、本発明
の微孔質フィルム製品を作成する。例えば、延伸操作は、ステープルファイバま
たはスパンボンデッドフィラメントの不織布ウエブと微孔形成性熱可塑性フィル
ムの押出し成型積層品に行なってもよい。本発明に特有な観点の1つとして、ス
パンボンデッドフィラメント不織布ウエブの積層物をインクレメント延伸するこ
とにより、積層品に織布状の非常に柔軟な繊維状仕上げ感を与えることができる
。不織布ウエブおよび微孔形成性フィルムの積層は、例えばCDおよび/または
MDかみ合い延伸機を用いて、約0.060インチから0.120インチ(0.
1524から0.3048cm)のローラーかみ合い深さおよび約550fpm
から1200fpm(2.794から6.096m/s)またはそれ以上の速度
で延伸機を1回の通過でインクレメンタル延伸する。このようなインクレメンタ
ル延伸またはかみ合い延伸の結果は、優れた通気性および液体バリヤー性の積層
品を生み、なお優れた結合強度および柔軟な布状の表面組織を供給する。
成型してフィルムを作成し、次にインクレメンタル延伸を行い、微孔質フィルム
を提供した。 *その他の成分は、2.5重量%のスチレン−ブタジエン−スチレン(SBS)
トリブロックポリマー、シェル社クレイトン2122Xを含み、このポリマーは
、50重量%以下のSBS、30重量%以下の鉱油、15重量%以下のEVAコ
ポリマー、10重量%以下のポリスチレン、10重量%以下の炭化水素樹脂、1
重量%以下の酸化防止剤/安定剤、および1重量%以下の水和非晶質シリカを含
む。
押出した。図示したように、この装置は、積層を伴いまたは積層することなくフ
ィルム押出しに使用できる。フィルム押出しの場合、実施例1〜5の配合を、ス
ロットダイ2を通して押出し成型機1から、エアーナイフ3によりゴムロール5
および金属ロール4のニップに押出し物6として供給する。押出し積層を行なう
場合、ローラー13から繊維状材料9のウエブが進入し、ゴムロール5および金
属ロール4のニップに導入される。実施例1〜5では、熱可塑性フィルムを作成
し、引き続きインクレメンタル延伸して微孔質フィルムを作成する。表1に示し
たように、約550fpmから1200fpm(2.794から6.096m/
s)にわたって、約2ミル(50.8μm)程度の厚さのポリエチレンフィルム
6が作成され、ローラー7で取り外される。エアーナイフ3は、約120インチ
(304.8cm)の長さおよび約0.035インチ〜0.060インチ(0.
089〜0.152cm)の開口部をもち、開口部から約5cfm/インチ〜2
5cfm/インチで押出し物6に対して空気を吹き付ける。実施例2〜5の場合
には、ニップおよびエアーナイフの圧縮力を制御して、ピンホールのないかつ引
取共振のないフィルムを作成する。組成物中に1.5重量%の濃度でLDPEを
含有する場合、引取共振が550fpm(2.794m/s)の速度で起きる。
しかし、組成物中に44.1〜44.9重量%の濃度のLLDPEと共に3.7
重量%の濃度でLDPEを含有する場合、550fpmから1200fpm(2
.794から6.096m/s)以上の高速度で引取共振を伴わずにフィルム製
造が可能になった。溶融ゾーンから押出し成型機AおよびBのスクリュー先端に
至る溶融温度は約400〜430°F(204.4〜221.1°C)、ダイ温
度は約450°F(232.2°C)であり、約2ミル(50.8μm)(45
gms/m2)で前駆体フィルムを押出した。
は、ただ単に1.5重量%のLDPEを含有するものであり、エアーナイフ3を
用いたにも拘わらず、引取共振が発生してフィルム寸法の制御が不十分であった
。しかし、LDPEを約3.7重量%に増量したとき、ライン速度を約1200
fpm(6.096m/s)に増しても、引取共振が発生せず優れたウエブ安定
性を達成した。これを図3に線図として示した。
の前駆体フィルムをインクレメンタル延伸して得たエンボスフィルムおよび平滑
フィルムの水蒸気透過性を説明するグラフである。図1に略図で示したように、
周囲温度で進入するフィルム12が、CDおよびMDインクレメンタル延伸ロー
ラー(10および11、10'および11')の前で温度制御したローラー20お
よび21を通過し、かみ合いの温度および深さを制御可能である。図4に示すよ
うに、明らかに、平滑フィルムのMVTRは、エンボスフィルムのMVTRを超
えた。要するに、エンボスフィルムのMVTRは約1200〜2400gms/
m2/日程度を達成し、一方、平滑フィルムのMVTRは約1900〜3200
gms/m2/日程度を達成した。また、図5に示すように、意外にも、微孔質
フィルムのMVTRは、延伸中のウエブ温度で制御できる。図5は、CD延伸前
に異なる温度に加熱したときに、フィルムが異なるMVTRになることを示して
いる。図5に報告したデータは、ローラー21の温度を周囲温度に保ち、CDロ
ーラーかみ合い深さ0.065インチ(0.1651cm)およびMDローラー
かみ合い深さ0.040インチ(0.1016cm)に対するものである。エン
ボスフィルムは、約165〜300線/インチ(64.96〜118.11線/
cm)のCDおよびMDラインの長方形の彫刻をもつ金属エンボスローラーを用
いて作成した。このパターンは、例えば米国特許第4,376,147号に開示
されており、本明細書ではこれを参考として援用する。この微細パターンはつや
消し調の仕上げを与えるが、裸眼では検知できない。
Claims (37)
- 【請求項1】 微孔質熱可塑性フィルムの高速度製造方法であって、 (a)約35重量%から約45重量%の線状低密度ポリエチレン、 (b)約3重量%から約10重量%の低密度ポリエチレン、 (c)約40重量%から約55重量%の炭酸カルシウム充填材粒子、および (d)スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレンお
よびスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン、およびそれらの混合物からなる
群から選択された、約2重量%から約6重量%のスチレンのトリブロックコポリ
マーを含む組成物を溶融混合すること、 前記溶融混合した組成物をエアーナイフによりローラーのニップに押出して、
少なくとも約550fpmから約1200fpm程度の速度で引取共振がないフ
ィルムを形成すること、および 前記速度でラインに沿って、フィルムと交差してかつフィルムの深さ全体に実
質的に均一にインクレメンタル延伸力を前記フィルムに適用して微孔質フィルム
を供給することを含む方法。 - 【請求項2】 前記溶融混合した組成物が、本質的に約42重量%の線状低
密度ポリエチレン、約4重量%の低密度ポリエチレン、約44重量%の炭酸カル
シウム充填材粒子、および約3重量%のトリブロックポリマーからなる請求項1
に記載の高速度製造方法。 - 【請求項3】 前記溶融混合した組成物が、さらに約0〜5重量%の高密度
ポリエチレン、約0〜4重量%の二酸化チタン、および約0.1重量%から約0
.2重量%の加工助剤を含む請求項1に記載の高速度製造方法。 - 【請求項4】 前記溶融混合した組成物が、約4重量%の高密度ポリエチレ
ン、約3重量%の二酸化チタン、および約0.1重量%のフルオロカーボンポリ
マー加工助剤を含む請求項3に記載の高速度製造方法。 - 【請求項5】 前記フルオロカーボンポリマー加工助剤が、1−プロペン,
1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロコポリマーおよび1,1−ジフルオロ
エチレンである請求項4に記載の高速度製造方法。 - 【請求項6】 前記トリブロックポリマーを油、炭化水素、酸化防止剤およ
び安定剤と予備ブレンドする請求項1に記載の高速度製造方法。 - 【請求項7】 前記ローラーのニップが、165〜300線/インチ以内の
CDおよびMDラインの彫刻を有する金属製エンボスローラーおよびゴムローラ
ーを含み、かつ前記ローラー間の圧縮力を制御してエンボスしたフィルムを形成
する請求項1に記載の高速度製造方法。 - 【請求項8】 前記ローラーが研磨したクロム表面を備え平滑フィルムを形
成する請求項1に記載の高速度製造方法。 - 【請求項9】 前記ローラーのニップに不織布ウエブを導入し、ニップのウ
エブとフィルム間の圧縮力を制御して、ウエブの表面をフィルムに結合させて積
層した微孔質シートを形成する請求項1に記載の高速度製造方法。 - 【請求項10】 前記不織布ウエブがポリオレフィン繊維を含む請求項9に
記載の高速度製造方法。 - 【請求項11】 前記繊維を、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステ
ル、セルロース、レーヨン、ナイロン、および2種又はそれ以上のそれら繊維の
混合物または相互押出し成型物からなる群から選択された請求項10に記載の高
速度製造方法。 - 【請求項12】 不織布ウエブが約5から約70gms/平方ヤードの重量
であり、微孔質フィルムが約0.25から約10ミル程度の厚さである請求項1
1に記載の高速度製造方法。 - 【請求項13】 前記ウエブをステープルファイバまたはフィラメントから
形成する請求項12に記載の高速度製造方法。 - 【請求項14】 前記インクレメンタル延伸ステップを周囲温度で実施する
請求項1に記載の高速度製造方法。 - 【請求項15】 前記インクレメンタル延伸ステップを高められた温度で実
施する請求項1に記載の高速度製造方法。 - 【請求項16】 微孔質熱可塑性フィルムの高速度製造方法であって、 (a)約35重量%から約45重量%の線状低密度ポリエチレン、 (b)約3重量%から約10重量%の低密度ポリエチレン、 (c)約40重量%から約55重量%の炭酸カルシウム充填材粒子、および (d)スチレン−ブタジエン−スチレン、スチレン−イソプレン−スチレンお
よびスチレン−エチレン−ブチレン−スチレン、およびそれらの混合物からなる
群から選択された、約2重量%から約6重量%のスチレンのトリブロックコポリ
マーを含む組成物を溶融混合すること、 前記溶融混合した組成物をエアーナイフによりローラーのニップにスロットダ
イ押出をして、引取共振がない少なくとも約750fpmから約1200fpm
の速度で約0.5から約10ミルの厚さのフィルムを形成すること、 前記フィルムを周囲温度に冷却すること、および 前記冷却したフィルムに前記速度でラインに沿って、前記フィルムと交差して
かつフィルムの深さ全体に実質的に均一にインクレメンタル延伸力を適用して微
孔質フィルムを供給することを含む方法。 - 【請求項17】 前記フィルムが流れ方向に移動し、移動するフィルムの流
れ方向と交差してインクレメンタル延伸力を適用し、かつ移動するフィルムの流
れ方向に延伸力を適用することにより微孔質フィルムを供給する請求項16に記
載の高速度製造方法。 - 【請求項18】 前記組成物が、本質的に約42重量%の線状低密度ポリエ
チレン、約4重量%の低密度ポリエチレン、約44重量%の炭酸カルシウム充填
材粒子、約3重量%のトリブロックポリマー、約0〜5重量%の高密度ポリエチ
レン、約0〜4重量%の二酸化チタン、および約0.1重量%から約0.2重量
%の加工助剤を含む請求項16に記載の高速度製造方法。 - 【請求項19】 前記溶融混合した組成物が、約4重量%の高密度ポリエチ
レン、約3重量%の二酸化チタン、および約0.1重量%のフルオロカーボンポ
リマー加工助剤を含む請求項16に記載の高速度製造方法。 - 【請求項20】 前記フルオロカーボンポリマー加工助剤が、1−プロペン
,1,1,2,3,3,3−ヘキサフルオロコポリマーおよび1,1−ジフルオ
ロエチレンである請求項19に記載の高速度製造方法。 - 【請求項21】 前記トリブロックポリマーを油、炭化水素、酸化防止剤お
よび安定剤と予備ブレンドする請求項20に記載の高速度製造方法。 - 【請求項22】 前記ローラーのニップが、165〜300線/インチ以内
のCDおよびMDラインの彫刻を有する金属製エンボスローラーおよびゴムロー
ラーを含み、かつ前記ローラー間の圧縮力を制御してエンボスしたフィルムを形
成する請求項16に記載の高速度製造方法。 - 【請求項23】 前記ローラーが研磨したクロム表面を備え平滑フィルムを
形成する請求項16に記載の高速度製造方法。 - 【請求項24】 前記ローラーのニップに不織布ウエブを導入し、ニップの
ウエブとフィルム間の圧縮力を制御して、ウエブの表面をフィルムに結合させて
積層した微孔質シートを形成する請求項16に記載の高速度製造方法。 - 【請求項25】 前記不織布ウエブを、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポ
リエステル、セルロース、レーヨン、ナイロン、および2種又はそれ以上のそれ
ら繊維の混合物または共押出し成型物からなる群から選択した繊維から形成する
請求項24に記載の方法。 - 【請求項26】 不織布ウエブが約5から約70gms/平方ヤードの重量
であり、微孔質フィルムが約0.25から約10ミルの厚さである請求項25に
記載の方法。 - 【請求項27】 前記インクレメンタル延伸ステップを周囲温度で実施する
請求項16に記載の高速度製造方法。 - 【請求項28】 前記インクレメンタル延伸ステップを高められた温度で実
施する請求項16に記載の高速度製造方法。 - 【請求項29】 請求項16の方法で製造した製品。
- 【請求項30】 請求項17の方法で製造した製品。
- 【請求項31】 請求項18の方法で製造した製品。
- 【請求項32】 請求項19の方法で製造した製品。
- 【請求項33】 請求項25の方法で製造した製品。
- 【請求項34】 請求項26の方法で製造した製品。
- 【請求項35】 請求項1の方法で製造した製品。
- 【請求項36】 請求項2の方法で製造した製品。
- 【請求項37】 請求項3の方法で製造した製品。
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