JP2004532901A - 生物分解可能な通気性フィルム及び積層体 - Google Patents

Abstract

生物分解可能な通気性フィルムは、生物分解可能なポリマーを粒子状充填剤と混合し、この混合物をフィルムにし、このフィルムを一軸延伸又は二軸延伸して、充填剤粒子の周りに空隙を形成することにより形成される。フィルムは、繊維不織ウェブに積層されて積層体を形成することができ、またこの繊維不織ウェブも、生物分解可能なポリマーで作ることができる。生物分解可能なフィルム及び積層体は、種々の使い捨てパーソナルケア吸収性物品及び使い捨て医療用物品で有用である。

Description

【０００１】
（技術分野）
本発明は、水蒸気を透過し、液体水に実質的に不透過性である生物分解可能な通気性フィルムに関する。また、本発明は、生物分解可能なフィルム及び不織ウェブを含む通気性積層体に関する。
【０００２】
（背景技術）
薄く延伸された通気性フィルム及びこれを含む不織布積層体は、当技術分野では公知である。フィルムは、典型的には、ポリオレフィン、例えばポリエチレン又はポリプロピレンと、粒子状無機充填剤、例えば炭酸カルシウムとを混合することにより調製する。この混合物を型成形又はブロー成形してフィルムにする。フィルムは、単一の充填剤含有層を有することができ、工程を改善するため及び後で基層に結合するために１つ又は２つの外皮層と共押出ししてもよい。
フィルムは、ポリオレフィンの融点よりも低い高温で、一方向又は二方向に元の寸法の１．５〜７．０倍まで一軸延伸又は二軸延伸することにより水蒸気に対して通気性のあるようにされる。延伸することにより、ポリオレフィンと個々の充填剤粒子との間に局所的な分離が生じ、その結果充填剤粒子の周りに空隙が形成されることになる。空隙は薄膜によって境界が形成されており、この薄膜は、連続であっても又は隣接する空隙間で分かれていてもよい。空隙及び薄いポリマー膜の網目構造により、フィルムを通る蛇行性の通路が生成され、これを通じて蒸気が拡散することができる。しかしながら、フィルムは、液体水に対しては実質的に不透過性のままである。
【０００３】
薄く延伸された通気性フィルムは、通常、スパンボンドウェブのような不織ウェブの片側面又は両側面に積層されて、通気性の障壁積層体となる。例えば、ポリプロピレンスパンボンドウェブは、通気性積層体を用いる各種のパーソナルケア吸収性物品及び医療用衣類の効果的な耐負荷構成要素として働くことができる。パーソナルケア吸収性衣類及び医療用衣類は、通常は使い捨て、即ち１回又は数回使用した後に廃棄することが意図されている。このような使い捨て物品の多くは、最終的にはごみ廃棄場に行くことになるが、ごみ廃棄場では、ポリオレフィン成分は、かなり安定しており容易には分解されない。
主な構造成分が生物分解可能である使い捨てのパーソナルケア吸収性衣類及び医療用衣類が必要とされ、又は所望されている。従って、１つ又はそれ以上の生物分解可能なポリマーを用いて形成した通気性障壁フィルム、及びフィルム／不織布積層体も必要とされ、又は所望されている。
【０００４】
（発明の開示）
本発明は、生物分解可能なポリマーマトリクス及びマトリクス内に分散した充填剤粒子を含む、薄く延伸された通気性の微孔性障壁フィルムに関する。「生物分解可能」という用語は、生物学的手段、特に環境熱、水分及び／又は細菌作用により容易に分解することができる材料をいう。プラスチック材料が生物分解可能であるか否かを判定するための好適な試験は、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄｓ Ｆｏｒ Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ Ａｅｒｏｂｉｃ Ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｔｉｏｎ ｏｆ Ｒａｄｉｏｌａｂｅｌｅｄ Ｐｌａｓｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｉｎ Ａｎ Ａｑｕｅｏｕｓ Ｏｒ Ｃｏｍｐｏｓｔ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ（放射性同位体でラベル付けしたプラスチック材料の水性又は堆肥環境での好気性生物分解性を判定するための標準試験法）」と題されるＡＳＴＭ（材料試験協会）Ｄ６３４０−９８である。この試験手順は、引用により本明細書に組み込まれる。試験手順は、制御された堆肥環境でプラスチック材料の酸化の累積パーセントを測定する方法Ｂに準拠する。
【０００５】
本発明によれば、生物分解可能なポリマーを充填剤粒子と混合して組成物を作り、これをキャストフィルム押出し、ブローフィルム押出し、又は類似の方法によってフィルムにする。フィルムは、望ましくはマトリクスポリマーの融点よりも低い高温で薄く延伸されて、粒子の周りに空隙を形成する。空隙は、薄いポリマー膜によって境界が形成されており、この薄膜は、連続であっても又は隣接する空隙間で分かれていてもよい。空隙及び薄いポリマー膜の網目構造により、フィルムを通る蛇行性の通路が生じ、水性液体の透過を実質的に遮断し且つ水蒸気を拡散させることができる。フィルムは、１つ又はそれ以上の層を有することができる。追加の層は、いずれもポリマーのみを含むこともでき、ポリマーと充填剤との混合物を含んでもよい。
【０００６】
また、本発明は、通気性微孔性フィルム及び少なくとも１つの繊維不織ウェブを含む通気性積層体に関する。繊維不織ウェブは、熱可塑ポリマー、望ましくは生物分解可能な熱可塑ポリマーで作られる。通気性フィルム及び／又は積層体は、各種の使い捨てパーソナルケア吸収性物品及び医療用衣類に用いることができる。例えば、通気性障壁フィルム及び／又は積層体は、おむつ、トレーニングパンツ、吸収性水着、吸収性アンダーパンツ、大人用失禁用製品及び女性用衛生製品のアウターカバー（バックシート）として使用することができ、乳児用拭き材に用いてもよい。また、通気性障壁フィルム及び／又は積層体は、医療用衣類、エプロン、アンダーパッド、包帯、ドレープ及び拭き材に用いてもよい。ごみ廃棄場に廃棄されると、通気性フィルム及び／又は積層体は、比較的短期間で分解する。
【０００７】
上記のことを念頭に置けば、本発明の特徴及び利点は、その構造成分（ポリマーマトリクス）が生物分解可能である薄く延伸された通気性障壁フィルムを提供することである。
また、本発明の特徴及び利点は、生物分解可能なフィルムを繊維不織ウェブへ積層すると同時に、その繊維不織ウェブが生物分解可能である積層体を提供することである。
また、本発明の特徴及び利点は、本発明のフィルム及び積層体を組み込んで生物分解性が改善されたパーソナルケア吸収性衣類及び医療用衣類を提供することである。
【０００８】
定義
「フィルム」という用語は、キャストフィルム又はブローフィルム押出工程のようなフィルム押出工程を用いて作った熱可塑性フィルムをいう。
「生物分解可能なフィルム」という用語は、その主な構造成分（マトリクスポリマー）が、生物分解可能であるフィルムをいう。ポリマーが生物分解可能であるか否かは、上に論じたようにＡＳＴＭ手順Ｄ６３４０−９８で判定することができる。
「通気性障壁フィルム」という用語は、液体水に実質的に不透過性であり、以下に記載するＭｏｃｏｎ手順を用いると水蒸気透過率（「ＷＶＴＲ」）が少なくとも約５００グラム／ｍ^２−２４時間であるフィルムをいう。
【０００９】
「ポリマー」という用語には、ホモポリマーと、例えばブロックコポリマー、グラフトコポリマー、ランダム及び交互コポリマー、ターポリマー等のようなコポリマーと、それらのブレンド及び変成物が含まれるが、これに限定されない。更に、特に限定しなければ、「ポリマー」という用語は、材料の全ての可能な幾何構造を含むものとする。このような構造には、アイソタクチック対称、シンジオタクチック対称及びアタクチック対称が含まれるが、これに限定されない。
「生物分解可能なポリマー」という用語は、細菌の作用、環境熱及び／又は水分のような生物学的手段により容易に分解することができるポリマーをいう。特に好適なポリマーは、ごみ廃棄場のような環境中又は地中に存在する細菌の作用により自然に分解するものである。上述のＡＳＴＭ Ｄ−６３４０−９８に従って試験する場合、生物分解可能なポリマーは、手順に定められたような制御された堆肥環境中で、１８０日後に少なくとも８０％溶解及び／又は分解（酸化）されるものである。
【００１０】
「不織布又はウェブ」という用語は、互いに組み合わせられているが、編地でのように規則的又は識別可能な形態ではなく、個々の繊維又は重ね合わされた糸の構造を有するウェブを意味する。不織布又は不織ウェブは、例えば、メルトブロー法、スパンボンド法、空気堆積法、及びボンデッドカーデッドウェブ法等の多くの方法で形成されている。不織布の坪量は、通常、１平方ヤード当たりの材料のオンス数（ｏｓｙ）、又は１平方メートル当たりのグラム数（ｇｓｍ）で表され、繊維径は、通常、ミクロンで表す。（ｏｓｙをｇｓｍに変換するには、ｏｓｙに３３．９１を掛ければよい。）
【００１１】
「マイクロファイバー」という用語は、平均直径が約７５ミクロン以下であり、例えば、平均直径が約１ミクロンから約５０ミクロンまでの小直径の繊維を意味し、更に詳細には、マイクロファイバーの平均直径は、約１ミクロンから約３０ミクロンまでとすることができる。繊維の直径を表す使用頻度の高い別の表現は、デニールであり、これは、繊維の９０００メートル当たりのグラム数と定義されている。断面が円形の繊維では、デニールは、繊維直径（ミクロン）を２乗し、密度（グラム／ｃｃ）を掛け、０．００７０７を掛けることにより計算することができる。デニールが小さいと、細い繊維を示し、デニールが大きいと、太い繊維又は重い繊維を示す。例えば、ポリプロピレン繊維の直径を１５ミクロンとすると、これを二乗し、その結果に０．８９ｇ／ｃｃを掛け、更に０．００７０７を掛けることによりデニールに変換することができる。従って、１５ミクロンのポリプロピレン繊維は、は、約１．４２デニール（１５^２×０．８９×０．００７０７＝１．４１５）である。米国以外では、この測定単位は、「テックス」を用いる方が多く、これは、繊維１キロメートル当たりのグラム数として定義される。テックスは、デニール÷９として計算することができる。
【００１２】
「スパンボンデッド繊維」という用語は、円形又は他の形状を有する紡糸口金の複数の細い毛管からフィラメントとして溶融熱可塑性材料を押し出し、次に、例えば、Ａｐｐｅｌ他に付与された米国特許第４，３４０，５６３号、Ｄｏｒｓｃｈｎｅｒ他に付与された米国特許第３，６９２，６１８号、Ｍａｔｓｕｋｉ他に付与された米国特許第３，８０２，８１７号、Ｋｉｎｎｅｙに付与された米国特許第３，３３８，９９２号及び第３，３４１，３９４号、Ｈａｒｔｍａｎに付与された米国特許第３，５０２，７６３号、Ｐｅｔｅｒｓｅｎに付与された米国特許第３，５０２，５３８号、及びＤｏｂｏ他に付与された米国特許第３，５４２，６１５号におけるように、その押し出されたフィラメントの直径を急速に縮小することによって形成された小直径の繊維をいう。尚、各々の特許は、引用により本明細書に組み込まれる。スパンボンド繊維は、捕集面に堆積されるときに急冷され、通常は粘着性がない。スパンボンド繊維は、ほぼ連続しており、多くの場合平均直径が７ミクロンより大きく、より具体的には約１０から３０ミクロンの間の平均直径である。
【００１３】
「メルトブロー繊維」という用語は、溶融熱可塑性材料を、複数の細い、通常は円形のダイ毛管を通して、収束する高速高温ガス（例えば空気）流中に溶融糸又はフィラメントとして押し出し、この気体流により溶融熱可塑性材料のフィラメントが縮小され、マイクロファイバーの直径まで該直径が縮小されることにより形成される繊維を意味する。その後、メルトブロー繊維は、高速ガス流により運ばれて捕集面に堆積され、不規則に分散したメルトブロー繊維のウェブを形成する。このような工程は、例えば、Ｂｕｔｉｎ他に付与された米国特許第３，８４９，２４１号に開示されている。メルトブロー繊維は、連続又は不連続とすることができるマイクロファイバーであり、一般に直径が１０ミクロンより小さく、捕集面に堆積されるときには、一般に自己結合する。本発明で用いるメルトブロー繊維は、長さが実質的に連続であることが好ましい。
【００１４】
（発明を実施するための最良の形態）
図１を参照すると、マトリクス１２、蛇行性の通路の境界を定める比較的薄い微孔性膜１３に囲まれたマトリクス内の複数の空隙１４、及び各空隙１４内の１つ又はそれ以上の充填剤粒子１６を含む単一層の通気性フィルム１０が示されている。フィルム１０は、微孔性であると同時に通気性があり、空隙間の微孔性膜１３により、水蒸気は、フィルム１０の第１の表面１８から第２の表面２０まで容易に分子拡散することができる。
マトリクス１２は、何らかの好適なフィルム形成用の生物分解可能なポリマーを含むことができる。生物分解可能なマトリクスポリマーの例には、ポリ乳酸ポリマー（特にホモポリマー）と、ブタンジオール、アジピン酸、コハク酸及び／又はテレフタル酸のポリエステルと、ポリカプロラクトンポリマーと、及びその組み合わせが含まれるが、これに限定されない。特に好適なポリマーは、ＥＣＯＦＬＥＸ（登録商標）という名称でＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより販売されているテレフタル酸、アジピン酸及び１，４−ブタンジオールのターポリマー、又はＥＡＳＴＡＲ（登録商標）という名称でＥａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．により販売されている同様のポリマーである。
【００１５】
マトリクスポリマーは、単層通気性フィルム１０の約２０〜９５重量％（又は、以下に記載する多層フィルムの場合には、充填フィルム層のパーセント）を構成することができる。フィルム（以下に記載するように延伸後）が優れた強度及び中程度の通気性を有することが所望される場合には、マトリクスポリマーは、通気性フィルム又はフィルム層の約５５〜９５重量％、好適には通気性フィルム又はフィルム層の約６０〜８０重量％を構成することができる。この実施形態においては、充填剤粒子１６は、通気性フィルム又はフィルム層の約５〜４５重量％、好適には約２０〜４０重量％を構成することができる。フィルム（延伸後）が、優れた通気性及び中等度の強度を有することが所望される場合には、通気性フィルム又はフィルム層は、約２０重量％から５５重量％未満、好適には約３５〜５０重量％のマトリクスポリマーと、４５重量％を超えて約８０重量％まで、好適には約５０〜６５重量％の粒子状充填剤とを含むことができる。
【００１６】
充填剤粒子１６は、無機充填剤粒子とすることができる。好適な無機充填剤には、炭酸カルシウム、クレー、シリカ、アルミナ、硫酸バリウム、炭酸ナトリウム、タルク、硫酸マグネシウム、二酸化チタン、ゼオライト、硫酸アルミニウム、珪藻土、硫酸マグネシウム、炭酸マグネシウム、炭酸バリウム、カオリン、雲母、炭素、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム及びこれらの粒子の組み合わせが含まれるが、これに限定されない。充填剤粒子１６の平均直径は、約０．１〜１０ミクロンの範囲、好ましくは約０．５〜７．０ミクロン、最も好ましくは約０．８〜２．０ミクロンである必要がある。
また、充填剤粒子１６は、有機充填剤粒子であってもよい。用いることができる有機充填剤粒子の例には、ポリスチレン、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシド、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリテトラフルオロエチレン、及び他の好適なポリマー及びその誘導体で作られた粒子が含まれる。
【００１７】
充填剤粒子１６は、水膨潤性の充填剤粒子であってもよい。「水膨潤性」とは、粒子が、蒸留水中で、粒子の重量の少なくとも約１０倍、好ましくは重量の少なくとも約２０倍、最も好ましくは重量の少なくとも約３０倍を吸収することができなければならないことを意味する。有機水膨潤性の充填剤の例には、天然及び合成超吸収性材料が含まれるが、これに限定されない。天然超吸収性材料には、グアールガム、寒天、ペクチン及び同様のものが含まれる。合成超吸収性材料には、ポリアクリル酸のアルカリ金属塩、ポリアクリルアミド、ポリビニルアルコール、エチレン−無水マレイン酸コポリマー、ポリビニルエーテル、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリビニルモルホリノン、及びビニルスルホン酸、ポリアクリレート、ポリアクリルアミド、ポリビニルピリジン及び同様のもののポリマー及びコポリマーのようなヒドロゲルポリマーが含まれる。他の好適なポリマーには、加水分解アクリロニトリルグラフトデンプン、アクリル酸グラフトデンプン、及びイソブチレン無水マレイン酸ポリマー及びその混合物が含まれる。ヒドロゲルポリマーは、軽く架橋し、材料を実質的に水不溶性にすることが好ましい。架橋は、例えば、照射によるか、共有結合、イオン結合、ファンデルワールス結合、又は水素結合によって達成することができる。
【００１８】
充填剤粒子１６は、望ましくは生物分解可能な充填剤粒子とすることができる。好適な生物分解可能な充填剤粒子には、シクロデキストリンが含まれる。「シクロデキストリン」という用語は、シクロデキストリン化合物、及び分子構造の全て又は一部にシクロデキストリン環状構造を保持するシクロデキストリン誘導体を含む。
シクロデキストリン類は、環状に配列された６から１２個のグルコール単位を含むことができる。シクロデキストリン類には、例えば、α−シクロデキストリン化合物（環状に配列された６グルコース単位）、β−シクロデキストリン化合物（環状に配列された７グルコース単位）及びγ−シクロデキストリン化合物（環状に配列された８グルコース単位）が含まれる。グルコース単位の結合及び構成により、シクロデキストリンは、内部が中空であり、水素原子とグリコシド結合した酸素原子とにより内側を覆われた円錐形の分子構造となる。
【００１９】
好適なシクロデキストリン化合物は、フィルム中に用いた熱可塑ポリマーを延伸するのに望ましい温度より高いが、フィルム押出し温度より低い融点を有する固体粒子として存在することができる化学形態でなければならない。このようにすれば、フィルムは、溶融状態でポリマー及び充填剤とともに押出され、その後、ポリマーの融点より幾分低い温度で、シクロデキストリン粒子を溶融することなく延伸することができる。押出しの間に充填剤を溶融させることにより、金型リップへの堆積のような加工の問題が軽減される。しかし、フィルムを延伸する間に空隙形成機能を行わせるためには、充填剤は、再結晶化し、フィルムの延伸の間は個体粒子状態のままでなければならない。ポリマーマトリクスに溶解するか、過度に小さくなるまで分解して分散する粒子は、フィルム１０を延伸する間に空隙形成を引き起こすためには効果的ではない可能性がある。種々の実施形態では、充填剤粒子１６は、種々の充填剤粒子（例えば異なる材料で作られたもの）の混合物を含むことができる。
【００２０】
フィルムは、一軸延伸又は二軸延伸することができる。フィルムは、一軸方向に元の長さの約１．１〜７．０倍まで、好ましくは元の長さの約１．５〜６．０倍まで、最も好ましくは元の長さの約２．５〜５．０倍まで延伸することができる。或いは、フィルムは、当業者にはよく知られた従来の技術を用いて同じ割合で二軸方向に延伸してもよい。延伸は、ポリマーマトリクスの融点より低い温度で、好適にはポリマーマトリクスの融点よりも約１５〜５０°Ｆ低い温度で行う必要がある。
薄く延伸された通気性フィルム１０の厚さは、水蒸気には容易に通気性であるが、また構造一体性及び液体障壁をも生じる厚さとする必要がある。延伸後、フィルム１０の厚さは、約５〜５０ミクロン、好ましくは約８〜３０ミクロン、最も好ましくは約１０〜２０ミクロンである必要がある。配向する前に、フィルム１０は、キャスト又はブローフィルム押出し、又は他の好適なフィルム形成技術を用いて調製することができる。
【００２１】
図２は、多層の薄く延伸された通気性フィルム１１が、２つの外皮層２２及び２４の間に共押出しされた主な通気性コア層１５を含む別の実施形態を示す。コア層１５は、生物分解可能なポリマーマトリクス１２と、空隙１４に囲まれた充填剤粒子１６とを含む。第１の外皮層２２は、熱可塑ポリマーだけを含み、充填剤粒子及び空隙は含まない。第２の外皮層２４は、ポリマーマトリクス１３と、マトリクス１３内の空隙１４に囲まれた充填剤粒子１６とを含む。
図２の多層フィルム１１は、外皮層２２及び２４が充填剤を含んでも又は含まなくてもよいことを示している。コア層１５は、図１に関して記載した単層フィルム１０と同じか又は類似のポリマー組成とすることができる。外皮層２２及び２４は、柔らかく融点が低いポリマー又はポリマーブレンドを含み、これにより、フィルムを不織ウェブに熱結合するためのヒートシール結合層として、この外皮層をより好適にすることができる。外皮層（例えば２２）に充填剤を含まない場合における一目的は、充填剤を含む場合に充填単層フィルムを押出すことにより生じる可能性がある、押出し金型リップでの充填剤の堆積を緩和することである。外皮層（例えば２４）が充填剤粒子及び空隙を含む場合における、一目的は、フィルム１１の全体としての通気性に有害な作用を及ぼすことなく好適な結合層を提供することである。
【００２２】
外皮層２２及び２４の厚さ及び組成は、通気性コア層１５を通る水分透過を実質的に損なわないように選定しなければばらない。このようにすると、通気性コア層１５は、フィルム全体の通気性を決定付けることができるが、外皮層は、フィルムの通気性を実質的に低減又は遮断することにはならない。このために、外皮層２２及び２４の厚さは、約１０ミクロンよりも小さく、好適には約５ミクロンよりも小さく、望ましくは約２．５ミクロンよりも小さいものとすべきである。好適な外皮層ポリマーには、ポリ乳酸ポリマー（特にホモポリマー）と、ブタンジオール、アジピン酸、コハク酸、及び／又はテレフタル酸のポリエステルと、ポリカプロラクトンポリマーと、及びその組み合わせのような生物分解可能なポリマーが含まれるが、これに限定されない。特に好適なポリマーは、ＥＣＯＦＬＥＸ（登録商標）という名称でＢＡＳＦ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎにより、又はＥＡＳＴＡＲ（登録商標）という名称でＥａｓｔｍａｎ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏ．により販売されているテレフタル酸、アジピン酸及び１，４−ブタンジオールである。
【００２３】
薄く延伸された通気性フィルムが単層フィルム又は多層フィルムのいずれであっても、フィルム全体は、通気性の微孔性フィルムとして機能するように構成される必要がある。適切に機能するためには、以下に説明するＭｏｃｏｎ手順を用いて測定したフィルム全体の水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）が、少なくとも約５００グラム／ｍ^２−２４時間である必要がある。好適には、フィルム全体のＷＶＴＲが、少なくとも約１０００グラム／ｍ^２−２４時間、更に好適には少なくとも２０００グラム／ｍ^２−２４時間、望ましくは少なくとも５０００グラム／ｍ^２−２４時間である必要がある。
図３は、通気性の微孔性フィルム及び、これを含むフィルム／不織積層体を形成するための一貫生産工程を示している。図３を参照すると、フィルム１０は、インライン又はオフラインとすることができる注型成形ユニット又はブロー成形ユニットのようなフィルム押出し装置４０で形成される。典型的には、装置４０は、押出し成形器４１を含むことになる。生物分解可能なポリマーマトリクス材料及び粒子状充填剤を含む充填樹脂は、ミキサー４３で調製され、押出し成形器４１に導かれる。フィルム１０は、一対のニップすなわち冷却ローラ４２内に押出されるが、ローラの一方には、新しく形成されるフィルム１０にエンボスパターンを付与するようにパターンを付けることができる。
【００２４】
充填フィルム１０は、フィルム押出し装置４０又は供給されたオフラインロールから、ロードアイランド州プロビデンスのＭａｒｓｈａｌｌ ａｎｄ Ｗｉｌｌｉａｍｓ Ｃｏ．を含む製造業者から市販されている機械方向配向装置とすることができるフィルム延伸装置４４に送られる。装置４４は、後続の各組が先行の組よりも徐々に速い速度で動く複数の延伸ローラの組４６を有する。ローラ４６は、ある一定量の応力を加え、フィルム１０が微孔性及び通気性となる延伸長さまで充填フィルム１０を徐々に延伸する。ここに示すように、フィルム１０は、図３の工程を通ってフィルム１０が移動する方向である機械方向にのみ延伸される。
有利には、フィルム１０は、殆どのポリオレフィンベースのフィルムに対して約１５０〜２００°Ｆの高温の延伸温度を用いて、元の長さの約３倍の長さまで一軸方向に延伸することができる。高温の延伸温度は、延伸ローラ４６の幾つかを加熱することにより維持することができる。最適な延伸温度は、フィルム１０のマトリクスポリマーの種類により変動するが、マトリクスポリマーの溶融温度よりも常に低い。また、フィルム１０は、二軸方向で延伸されてもよく、横方向への延伸は、機械方向への延伸の前、後又は同時に行う。
【００２５】
更に図３を参照すると、フィルム１０は、フィルムの延伸直後及び不織ウェブの製造直後に、不織ウェブ３０に積層することができる。不織ウェブ３０は、スパンボンデッドウェブ、メルトブローウェブ、ボンデッドカーデッドウェブ、又はその組み合わせとすることができる。ウェブは、従来の紡糸口金４８のペアから、ポリマーフィラメント５０をコンベヤ組立体５２に分配することにより形成することができる。フィラメント５０は、コンベヤ上に堆積してマット５４を形成する。次いで、マット５４のフィラメント５０は圧縮され、１組のニップローラ５６を用いて相互フィラメント結合を形成し、スパンボンデッドウェブ３０とする。スパンボンデッドウェブ３０は、次に、カレンダ結合ローラ５８に運ばれ、フィルム１０の片側面に熱結合される。図３のフィルム１０は、同時に、別の側面を供給ロール６２から送られた第２の材料３０ａと結合される。第２の材料３０ａは、第２の不織ウェブ、又は別のフィルム層であってもよい。得られた積層体３２は、供給ロール６０に巻取られて保管される。
【００２６】
通気性フィルムは、当技術分野で公知の従来の接着剤結合又は熱結合技術を用い、スパンボンドウェブ、メルトブローウェブ、又は空気堆積ウェブのような１つ又はそれ以上の繊維不織基層に積層することができる。基層及び結合の種類は、特定の最終用途に応じて変えることになる。積層体の例を図４に示しており、ここでは、不織ウェブ４０が、本発明の２層通気性フィルムに積層されている。この実施形態では、ウェブ４０は、生物分解可能なポリマーで作られたスパンボンデッドウェブとすることができ、多層フィルム１０の空隙のある外皮層２４に結合されるが、この層は、粒子状充填剤の粒子を含むことができる。主な充填剤含有層１５は、不織ウェブ４０から離れた面にある。フィルムの不織ウェブへの積層は、従来の熱結合又は接着剤結合技術を用いて達成することができる。繊維不織ウェブは、通気性フィルムとして上に挙げた生物分解可能なポリマーのいずれで作ることもできる。或いは、スパンボンドウェブは、好適なポリオレフィン（例えば、ポリエチレン又はポリプロピレン）、又は別の熱可塑ポリマーで作ってもよい。
【００２７】
薄く延伸した通気性の生物分解可能フィルム及び／又はそれを含む積層体は、様々なパーソナルケア物品及び医療物品に用いることができる。「パーソナルケア物品」という用語には、おむつ、トレーニングパンツ、水着、吸収性アンダーパンツ、乳児用拭き材、大人用失禁用製品及び女性用衛生製品が含まれるが、これに限定されない。「医療用物品」という用語には、医療用衣類、エプロン、アンダーパッド、包帯、ドレープ及び拭き材が含まれるが、これに限定されない。
パーソナルケア物品は、一般に、着用者に面する液体透過性トップシート、及び液体不透過性ボトムシート即ちアウターカバーを含む。トップシートとアウターカバーとの間には、吸収性コアが配置されており、多くの場合、トップシートとアウターカバーが密封され、吸収性コアを包み込む。パーソナルケア物品は、例えば、全体が長方形、Ｔ形、又は砂時計形のような種々の形状とすることができる。バフル又はアウターカバーは、此処で説明したように、通気性液体不透過性フィルム及び／又はその積層体を含むことができる。トップシートは、ほぼアウターカバーと共に延びるが、任意選択的に所望に応じたアウターカバーの面積よりも大きい面積或いは小さい面積を覆うこともできる。単なる例証として、例示的なパーソナルケア物品及びその構成要素は、Ｍｅｙｅｒ他に付与された米国特許第４，７９８，６０３号、Ｐａｚｄｅｒｎｉｃｋに付与された米国特許第４，７５３，６４９号、Ｅｎｌｏｅに付与された米国特許第４，７０４，１１６号、Ｌａｔｉｍｅｒ他に付与された米国特許第５，４２９，６２９号に記載されており、各前記引例の全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００２８】
トップシートは、好ましくは、従順で柔らかい手触りであり、着用者の皮膚に刺激のない身体に面した表面を示す。トップシートを適切に用いて、吸収性コア内に保持されている液体から着用者の皮膚を隔離するのに役立てる。着用者にとって乾燥した表面とするために、トップシートは吸収性コアより親水性が少なく、しかも、容易に液体透過性とするために十分に多孔性とすることができる。トップシートは、当技術分野では公知であり、多孔性発泡体、網状発泡体、穿孔プラスチックフィルム、天然繊維（即ち羊毛又は綿繊維）、合成繊維（即ちポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレン等）、又は天然及び合成繊維の組み合わせのような種々の材料で作ることができる。例えば、トップシートは、ポリオレフィン繊維のスパンボンド繊維ウェブ、又は天然及び／又は合成繊維から構成されたボンデッドカーデッドウェブを含むことができる。これに関して、トップシートは、界面活性剤で処理するか、或いは他の方法で加工して望ましいレベルの湿潤性及び液体透過性を付与した実質的に疎水性の材料から構成することができる。例示的なトップシートは、Ｅｌｌｉｓ他に付与された米国特許第５，８７９，３４３号、Ｅｌｌｉｓ他に付与された米国特許第５，４９０，８４６号、Ｌａｔｔｉｍｅｒ他に付与された米国特許第５，３６４，３８２号、及びＶａｒｏｎａ他によって１９９８年１２月９日に出願され、本発明の譲受人に譲渡された米国特許出願第０９／２０９，１７７号に記載されており、尚、各前記引例の全内容は、引用により本明細書に組み込まれる。
【００２９】
通気性液体不透過性アウターカバーと液体透過性トップシートとの間には、典型的には、例えば超吸収性粒子、木材パルプフラフ、合成木材パルプ繊維、合成繊維及びその混合物のような１つ又はそれ以上の吸収性材料を含む吸収性コアが配置されている。しかしながら、木材パルプフラフは、一般に単独では十分な一体性が無く、濡れるとつぶれる傾向がある。従って、ポリオレフィンメルトブロー繊維、又は典型的には例えばＬａｕに付与された米国特許第４，８１８，４６４号及びＡｎｄｅｒｓｏｎ他に付与された米国特許第４，１００３２４号に記載されているようなコフォーム材料として提供される、長さの短いステープル繊維のような剛性の高い補強繊維を加えることが有利であることが多い。吸収性コアは、幾つかの形状のいずれとすることもでき、その大きさは、所望の荷重容量、吸収性物品の意図する用途、及び当業者には公知の他の要因によって変動することになる。おむつの種々の構成要素は、例えば、接着剤結合、超音波結合、熱結合又はその組み合わせのような当業者に公知の種々の取付け手段を用いて一体的に組み立てることができる。
【００３０】
水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）のためのＭｏｃｏｎ試験手順
本発明のフィルム又は積層材料のＷＶＴＲ（水蒸気透過率）値を求めるための好適な方法は、ＩＮＤＡ（米国不織布工業会）によって標準化された試験手順、番号ＩＳＴ−７０．４−９９「ＳＴＡＮＤＡＲＤ ＴＥＳＴ ＭＥＴＨＯＤ ＦＯＲ ＷＡＴＥＲ ＶＡＰＯＲ ＴＲＡＮＳＭＩＳＳＩＯＮ ＲＡＴＥ ＴＨＲＯＵＧＨ ＮＯＮＷＯＶＥＮ ＡＮＤ ＰＬＡＳＴＩＣ ＦＩＬＭ ＵＳＩＮＧ Ａ ＧＵＡＲＤ ＦＩＬＭ ＡＮＤ ＶＡＰＯＲ ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＳＥＮＳＯＲ（ガードフィルム及び蒸気圧センサを用いる不織布及びプラスチックフィルムを通る水蒸気透過率の標準試験法）」であり、引用により本明細書に組み込まれる。ＩＮＤＡ手順では、ＷＶＴＲ、フィルムの水蒸気に対する浸透性、及び均質な材料に対しては水蒸気透過性係数が求められる。
【００３１】
ＩＮＤＡ試験法は公知であり、此処では詳細には述べない。しかしながら、該試験手順を要約すると以下の通りである。乾燥チャンバは、温度及び湿度が既知の湿潤チャンバから永久ガードフィルム及び試験する試料材料によって隔離される。ガードフィルムの目的は、限定された空隙の境界を定め、空隙の特徴を示しつつ、空隙中の空気を静めるすなわち静止させることである。乾燥チャンバ、ガードフィルム、及び湿潤チャンバにより、拡散セルが形成され、この中に試験フィルムが密封される。試料ホルダは、ミネソタ州ミネアポリスのＭｏｃｏｎ／Ｍｏｄｅｒｎ Ｃｏｎｔｒｏｌｓ，Ｉｎｃ．製のＰｅｒｍａｔｒａｎ−Ｗ モデル１００Ｋとして知られている。第１の試験は、ガードフィルムと、相対湿度を１００％にする蒸発器組立体の間の空隙とのＷＶＴＲについて行なわれる。水蒸気は、空隙及びガードフィルムを通じて拡散し、次いで水蒸気濃度に比例する乾燥気体流と混合する。コンピュータに電気信号が送られて処理される。コンピュータは、空隙及びガードフィルムの透過率を計算し、この値を後に利用するために格納する。
【００３２】
ガードフィルム及び空隙の透過率は、ＣａＩＣとしてコンピュータ内に格納される。次に、試料材料を試験セル内に密封する。同様に、水蒸気が空隙を通じてガードフィルム及び試験材料へ拡散し、次いで、試験材料を流れる乾燥気体流と混合する。この場合も同様に、この混合物は蒸気センサに運ばれる。次に、コンピュータが、空隙とガードフィルムと試験材料との組み合わせの透過率を計算する。次に、この情報を用いて水分が試験材料を透過する透過率を、等式
ＴＲ^−１ _試験材料＝ＴＲ^−１ _{試験材料 、ガードフィルム、 空隙}−ＴＲ^−１ _{ガードフィルム、 空隙}
に従って計算する。
計算：
ＷＶＴＲ ＷＶＴＲの計算には次式を使用する。
ＷＶＴＲ＝Ｆρ_ｓａｔ（Ｔ）ＲＨ／Ａｐ_ｓａｔ（Ｔ）（１−ＲＨ））
式中、
Ｆ＝水蒸気の流れ（ｃｃ／分）
ρ_ｓａｔ（Ｔ）＝温度Ｔでの飽和空気中の水の密度
ＲＨ＝セル内の特定場所での相対湿度
Ａ＝セルの断面積
ｐ_ｓａｔ（Ｔ）＝温度Ｔでの水蒸気の飽和蒸気圧
である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の単層の薄く延伸した通気性フィルムの断面図である。
【図２】
本発明の多層通気性フィルムの断面図である。
【図３】
本発明の通気性フィルムを不織ウェブに積層する工程の略図である。
【図４】
本発明の通気性フィルムを含む積層体の図である。

Claims (35)

1. 充填剤粒子と生物分解可能な熱可塑ポリマーとの混合物を含み、前記充填剤粒子の周りに空隙が形成されて水蒸気の透過が容易にされた薄く延伸された通気性フィルム。
2. 前記生物分解可能な熱可塑ポリマーが、ポリ乳酸ポリマーと、ブタンジオール、アジピン酸、コハク酸及び／又はテレフタル酸のポリエステルと、ポリカプロラクトンポリマーとから選択されることを特徴とする請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
3. 前記生物分解可能な熱可塑ポリマーが、ブタンジオール、テレフタル酸及びアジピン酸のターポリマーを含むことを特徴とする請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
4. 前記充填剤粒子が、無機充填剤粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
5. 前記充填剤粒子が、炭酸カルシウムを含むことを特徴とする請求項４に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
6. 前記充填剤粒子が、有機充填剤粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
7. 前記充填剤粒子が、水膨潤性の充填剤粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
8. 前記充填剤粒子が、生物分解可能な充填剤粒子を含むことを特徴とする請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
9. 前記充填剤粒子が、シクロデキストリンを含むことを特徴とする請求項８に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
10. 約５〜８０重量％の充填剤粒子と、約２０〜９５重量％の生物分解可能なポリマーとを含む請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
11. 約２０〜４０重量％の充填剤粒子と、約６０〜８０重量％の生物分解可能なポリマーとを含む請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
12. ４５重量％を超えて約８０重量％までの充填剤粒子と、約２０重量％から５５重量％よりも少ない生物分解可能なポリマーとを含む請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
13. 約５０〜６５重量％の充填剤粒子と、約３５〜５０重量％の生物分解可能ポリマーとを含む請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
14. 前記フィルムが、一軸方向に延伸されていることを特徴とする請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
15. 前記フィルムが、二軸方向に延伸されていることを特徴とする請求項１に記載の薄く延伸された通気性フィルム。
16. 約５〜８０重量％の充填剤粒子と約２０〜９５重量％のブタンジオール、テレフタル酸及びアジピン酸のターポリマーとの混合物を含み、前記充填剤粒子の周りに空隙が形成されている薄く延伸された通気性フィルム。
17. 充填剤粒子と生物分解可能な熱可塑ポリマーとの混合物を含み、前記充填剤粒子の周りに空隙が形成されて水蒸気の透過が容易にされた主な通気性層と、
    少なくとも１つの外皮層と、
    を含む薄く延伸された通気性多層フィルム。
18. 前記生物分解可能な熱可塑ポリマーが、ポリ乳酸ポリマーと、ブタンジオール、アジピン酸、コハク酸及び／又はテレフタル酸のポリエステルと、ポリカプロラクトンポリマーとから選択されることを特徴とする請求項１７に記載の薄く延伸された通気性多層フィルム。
19. 前記外皮層が、生物分解可能なポリマーを含むことを特徴とする請求項１７に記載の薄く延伸された通気性多層フィルム。
20. 前記外皮層が、充填剤粒子を更に含み、該充填剤粒子の周りに空隙が形成されて水蒸気の透過が容易にされたことを特徴とする請求項１９に記載の薄く延伸された通気性多層フィルム。
21. 充填剤粒子と生物分解可能熱可塑ポリマーとの混合物を含み、前記充填剤粒子の周りに空隙が形成されて水蒸気の透過が容易にされた薄く延伸された通気性フィルムと、
    繊維不織ウェブと、
    を含む通気性積層体。
22. 前記フィルム及び不織ウェブが、共に接着剤結合されることを特徴とする請求項２１に記載の通気性積層体。
23. 前記フィルム及び不織ウェブが、共に熱結合されることを特徴とする請求項２１に記載の通気性積層体。
24. 前記不織ウェブが、スパンボンドウェブを含むことを特徴とする請求項２１に記載の通気性積層体。
25. 前記不織ウェブが、メルトブローウェブを含むことを特徴とする請求項２１に記載の通気性積層体。
26. 前記不織ウェブが、空気堆積ウェブを含むことを特徴とする請求項２１に記載の通気性積層体。
27. 前記不織ウェブが、生物分解可能なポリマーを含むことを特徴とする請求項２１に記載の通気性積層体。
28. 請求項１に記載の通気性フィルムを含むパーソナルケア物品。
29. 請求項１６に記載の通気性フィルムを含むパーソナルケア物品。
30. 請求項１７に記載の通気性フィルムを含むパーソナルケア物品。
31. 請求項２１に記載の通気性積層体を含むパーソナルケア物品。
32. 請求項１に記載の通気性フィルムを含む医療用物品。
33. 請求項１６に記載の通気性フィルムを含む医療用物品。
34. 請求項１７に記載の通気性フィルムを含む医療用物品。
35. 請求項２１に記載の通気性積層体を含む医療用物品。