JP2019163356A - 透湿性フィルム、包装体および透湿性フィルムの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
特許文献1には、上記のような構成を有する二軸延伸多層ポリプロピレンフィルムは石油樹脂等のフィルム表面への滲み出しを抑制でき、ラミネート強度および防湿性に優れると記載されている。
特許文献2には、上記のような構成を有する多層樹脂フィルムは優れた酸素ガスバリア性及び防湿性を有すると記載されている。
熱可塑性樹脂と、有機フィラーおよび無機フィラーから選択される少なくとも一種のフィラーと、を含む二軸延伸フィルム層を備える透湿性フィルムであって、
上記二軸延伸フィルム層中の上記フィラーの含有量が、上記二軸延伸フィルム層の全体を100質量%としたとき、35質量%以上70質量%以下である透湿性フィルム。
[2]
上記[1]に記載の透湿性フィルムにおいて、
上記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂を含む透湿性フィルム。
[3]
上記[2]に記載の透湿性フィルムにおいて、
上記ポリオレフィン系樹脂がポリエチレン系樹脂およびポリプロピレン系樹脂から選択される少なくとも一種を含む透湿性フィルム。
[4]
上記[1]乃至[3]のいずれか一つに記載の透湿性フィルムにおいて、
上記二軸延伸フィルム層は表面に通気孔を有する透湿性フィルム。
[5]
上記[1]乃至[4]のいずれか一つに記載の透湿性フィルムにおいて、
上記フィラーが、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、シリカ、チタン酸カリウム、亜硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ワラストナイト、タルク、マイカ、クレイ、カオリナイト、モンモリロナイト、ハイドロタルサイト、ポリスチレン系樹脂粒子およびポリ(メタ)アクリル系樹脂粒子から選択される一種または二種以上を含む透湿性フィルム。
[6]
上記[1]乃至[5]のいずれか一つに記載の透湿性フィルムにおいて、
40℃、90%RHでの水蒸気透過度が30g/(m2・24h)以上である透湿性フィルム。
[7]
上記[1]乃至[6]のいずれか一つに記載の透湿性フィルムにおいて、
衛生製品、医療用製品、ヘルスケア製品、フィルタ製品、ジオテキスタイル製品、農業用製品、園芸用製品、衣類、履物製品、鞄製品、家庭用製品、工業用製品、包装用製品、建設用製品および構造用製品からなる群から選択されるいずれか一種に用いられる透湿性フィルム。
[8]
上記[1]乃至[6]のいずれか一つに記載の透湿性フィルムを用いた包装体。
[9]
上記[1]乃至[7]のいずれか一つに記載の透湿性フィルムを製造するための製造方法であって、
熱可塑性樹脂と、有機フィラーおよび無機フィラーから選択される少なくとも一種のフィラーと、を含む無延伸フィルム層を、MD方向およびTD方向に2倍以上12倍以下、かつ、面倍率が6倍を超えるように二軸延伸する工程を含み、
上記フィルム層中の上記フィラーの含有量が、上記フィルム層の全体を100質量%としたとき、35質量%以上70質量%以下である透湿性フィルムの製造方法。
本実施形態に係る透湿性フィルムは、熱可塑性樹脂と、有機フィラーおよび無機フィラーから選択される少なくとも一種のフィラーと、を含む二軸延伸フィルム層を備える。そして、上記二軸延伸フィルム層中の上記フィラーの含有量が、上記二軸延伸フィルム層の全体を100質量%としたとき、35質量%以上70質量%以下である。
本発明者らは上記課題を解決するために鋭意検討した。その結果、熱可塑性樹脂に有機フィラーおよび無機フィラーから選択される少なくとも一種のフィラーを35質量%以上70質量%以下の割合で混合することにより、成形性および機械的特性を良好に保ちながら、二軸延伸フィルムの透湿性を大きく向上させることができることを見出した。
すなわち、本実施形態に係る透湿性フィルムによれば、透湿性、成形性および機械的特性のバランスに優れた二軸延伸フィルムを提供することができる。
(測定方法)
本実施形態に係る透湿性フィルムを折り返し、2方をヒートシールして袋状にする。その後、内容物として塩化カルシウムを入れる。次いで、もう1方をヒートシールして表面積が0.01m2になるように袋を作製する。次いで、得られた袋を40℃、湿度90%RHの条件で1時間保管する。保管前後の塩化カルシウムの重量を測定し、その差から水蒸気透過度(g/(m2・24h))を算出する。
このような水蒸気透過度は、例えば、二軸延伸フィルム層に含まれるフィラーの含有割合、二軸延伸フィルム層の厚みや延伸倍率等を調整することにより達成できる。
透湿性フィルムの厚みが上記範囲内であると、透湿性、通気性、製袋性、機械的特性、取扱い性、外観、成形性、軽量性、コスト等のバランスがより優れる。
本実施形態に係る二軸延伸フィルム層は、例えば、熱可塑性樹脂と、有機フィラーおよび無機フィラーから選択される少なくとも一種のフィラーと、を含む樹脂組成物(P)により構成された無延伸フィルム層を二軸延伸することにより形成されたものである。
このような通気孔は、例えば、二軸延伸フィルム層に含まれるフィラーの含有割合、二軸延伸フィルム層の厚みや延伸倍率等を調整することにより形成することができる。
本実施形態に係る樹脂組成物(P)は熱可塑性樹脂およびフィラーを含む。
本実施形態に係る樹脂組成物(P)すなわち二軸延伸フィルム層に含まれるフィラーの含有量の下限値は、透湿性フィルムの透湿性や通気性を向上させる観点から、二軸延伸フィルム層の全体を100質量%としたとき、35質量%以上であり、好ましくは40質量%以上であり、より好ましくは45質量%以上であり、さらに好ましくは50質量%以上であり、さらにより好ましくは55質量%以上であり、特に好ましくは60質量%以上である。
また、本実施形態に係る樹脂組成物(P)すなわち二軸延伸フィルム層に含まれるフィラーの含有量の上限値は、透湿性フィルムの成形性や機械的特性等を向上させる観点から、二軸延伸フィルム層の全体を100質量%としたとき、70質量%以下であり、好ましくは68質量%以下である。
本実施形態に係る熱可塑性樹脂としては特に限定されないが、例えば、ポリオレフィン系樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂等のポリメタクリル系樹脂、ポリアクリル酸メチル樹脂等のポリアクリル系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリビニルアセタール樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、ポリビニルホルマール樹脂、ポリメチルペンテン樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂、ポリエーテルケトン樹脂等のポリエーテル系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリエーテルイミド樹脂、スチレン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー、ポリアミド系エラストマー、ノルボルネン樹脂、ポリテトラフルオロエチレン樹脂、エチレンテトラフルオロエチレンコポリマー、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリフッ化ビニル樹脂、熱可塑性ポリイミド樹脂、ポリ塩化ビニリデン樹脂、ポリ塩化ビニル樹脂、ポリ酢酸ビニル樹脂、ポリサルホン樹脂、ポリフェニレンオキシド樹脂やポリフェニレンスルフィド樹脂等のポリフェニレン系樹脂、ポリスルホン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、スチレン−アクリロニトリル共重合体樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、透湿性、通気性、機械的特性、取扱い性、外観、軽量性、価格および成形性等のバランスに優れる点から、ポリオレフィン系樹脂が好ましい。これらの熱可塑性樹脂は一種単独で使用してもよいし、二種以上組み合わせて使用してもよい。
本実施形態に係るポリオレフィン系樹脂としては、例えば、エチレン、プロピレン、ブテン−1、ヘキセン−1、4−メチル−ペンテン−1、オクテン−1等のα−オレフィンの単独重合体または共重合体;高圧法低密度ポリエチレン;線状低密度ポリエチレン(LLDPE);高密度ポリエチレン;ポリプロピレン;プロピレンと炭素数が2以上10以下のα−オレフィンとのランダム共重合体;エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA);アイオノマー樹脂等が挙げられる。これらのポリオレフィン系樹脂は1種単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、ポリエチレン系樹脂およびポリプロピレン系樹脂から選択される少なくとも一種が好ましく、ポリプロピレン系樹脂がより好ましい。
本実施形態に係るポリエチレン系樹脂としては、例えば、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子量ポリエチレン等が挙げられる。これらの中でも低密度ポリエチレンおよび直鎖状低密度ポリエチレンが好ましく、直鎖状低密度ポリエチレンがより好ましい。ポリエチレンは1種用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
本実施形態に係るポリプロピレン系樹脂は、例えば、ホモポリプロピレン、プロピレンとエチレンまたは炭素数が4〜20のα−オレフィンとの共重合体等が挙げられる。上記炭素数が4〜20のα−オレフィンとしては、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセン、1−テトラデセン、1−ヘキサデセン、1−オクタデセン、1−エイコセン等が挙げられる。これらの中でもエチレンまたは炭素数が4〜10のα−オレフィンが好ましく、エチレンがより好ましい。これらのα−オレフィンは、プロピレンとランダム共重合体を形成してもよく、またブロック共重合体を形成してもよい。エチレンまたは炭素数が4〜20のα−オレフィンから導かれる構成単位の含有量は、ポリプロピレン系樹脂の全体を100モル%としたとき、5モル%以下であることが好ましく、2モル%以下であることがより好ましい。二軸延伸フィルム層中のポリプロピレン系樹脂は、1種類単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。
これらの中でも、耐熱性、成形性、機械的特性および剛性等の性能バランスにより一層優れた二軸延伸フィルム層を得る観点から、ポリプロピレン系樹脂としてはホモポリプロピレンよびプロピレンとエチレンまたは炭素数が4〜10のα−オレフィンとのランダム共重合体(以下、プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体とも呼ぶ。)から選択される少なくとも一種が好ましい。
本実施形態に係るホモポリプロピレンは、ホモポリプロピレンを構成する構成単位の含有量の合計を100モル%としたとき、プロピレンから導かれる構成単位の含有量が99.0モル%以上、好ましくは99.5モル%以上、さらに好ましくは99.9モル%以上、特に好ましくは100.0モル%である。
プロピレン・α−オレフィンランダム共重合体の中でも、プロピレン・エチレンランダム共重合体、プロピレン・エチレン・1−ブテンランダム共重合体、プロピレン・1−ブテンランダム共重合体が好ましい。
本実施形態に係る二軸延伸フィルム層は必須成分として有機フィラーおよび無機フィラーから選択される少なくとも一種のフィラーを含む。
フィラーとしては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、シリカ、チタン酸カリウム、亜硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ワラストナイト、タルク、マイカ、クレイ、カオリナイト、モンモリロナイト、ハイドロタルサイト等の無機フィラー;ポリスチレン系樹脂粒子、ポリ(メタ)アクリル系樹脂粒子等の有機フィラー等が挙げられる。これらのフィラーは一種を単独で用いてもよいし、二種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中でも、安価であり、かつ、透湿性フィルムの透湿性をより向上できる点から、炭酸カルシウムが好ましい。
本実施形態に係る樹脂組成物(P)には、必要に応じて、粘着付与剤、耐熱安定剤、耐候安定剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、スリップ剤、核剤、アンチブロッキング剤、帯電防止剤、防曇剤、顔料、染料等の各種添加剤を本実施形態の目的を損なわない範囲で添加してもよい。
本実施形態に係る樹脂組成物(P)は、例えば、各成分をドライブレンド、タンブラーミキサー、バンバリーミキサー、単軸押出機、二軸押出機、高速二軸押出機、熱ロール等により混合または溶融・混練することにより調製することができる。
本実施形態に係る透湿性フィルムは、例えば、二軸延伸フィルム層を形成するための樹脂組成物(P)をフィルム状に押出成形して得た無延伸フィルム層を、公知の同時二軸延伸法あるいは逐次二軸延伸法等の二軸延伸フィルム製造方法を用いて二軸延伸することにより得ることができる。
成形装置および成形条件としては特に限定されず、従来公知の成形装置および成形条件を採用することができる。成形装置としては、T−ダイ押出機あるいはインフレーション成形機等を用いることができる。二軸延伸の条件は熱可塑性樹脂およびフィラーの含有比率や組み合わせによって適宜調整されるため特に限定されないが、例えば、公知の二軸延伸フィルムの製造条件を採用することができる。より具体的には、無延伸フィルム層を、MD方向およびTD方向に2倍以上12倍以下、かつ、面倍率が6倍を超えるように二軸延伸することが好ましい。
本実施形態に係る透湿性フィルムは透湿性および通気性に優れ、さらに耐水性や機械的特性にも優れている。そのため、透湿性や通気性、耐水性、機械的特性が求められる用途に好適に用いることができる。このような用途としては、例えば、食品や医薬品、乾燥剤、脱酸素剤、アルコール揮散剤、鮮度保持剤等の包装用製品、紙おむつバックシート、生理用品バックシート等の衛生製品、医療用製品、ヘルスケア製品、フィルタ製品、ジオテキスタイル製品、農業用製品、園芸用製品、簡易ジャンパー等の衣類、履物製品、鞄製品、家庭用製品、工業用製品、建材用防水透湿シート等の建設用製品または構造用製品等が好ましい。
包装用製品としては、例えば、食品や医薬品、アルコール揮散剤、鮮度保持剤パッケージング、乾燥剤パッケージング、除湿剤パッケージング、脱酸素剤等の吸着剤パッケージング、ギフトボックス、ファイルボックス、不織布バッグ、ブックカバー、封筒、エクスプレスエンベロープ、配達バッグ等が挙げられる。
建設用および構造用製品としては、例えば、ハウスラップ、アスファルトオーバーレイ、道路および鉄道の路床、ゴルフコート、テニスコート、壁装材の裏地、音響用壁装材、屋根材、タイルの下張り、土壌安定材、道路の下敷き、基礎安定材、侵食防止製品、運河建設、排水系統、ジオメンブレン保護製品、防霜製品、農業用マルチ、池および運河の防水壁、暗渠排水用の砂侵入防止壁等が挙げられる。
衛生用製品としては、例えば、吸収衛生製品(例えば乳児用おむつ、おむつ、婦人用衛生製品、成人失禁用製品)、脱毛ストリップ、包帯、創傷用包帯、芳香剤容器の芳香剤揮発部分、使い捨てカイロ、使い捨てバスタオル、フェイスタオル、使い捨てスリッパ、履物、トップシート、カバーストック、消費者用フェイスマスク、レッグカフ、収集/分配層、コアラップ、バックシート、伸縮性イア、着床ゾーン、ダスティング層および固定システム、拭き取り用品(例えばウェットワイプ、スキンケアワイプ、ベビーワイプ、フェイシャルワイプ、クレンジングワイプ、ハンドおよびボディワイプ、モイストタオル、パーソナル衛生ワイプ、婦人用衛生ワイプ、抗菌ワイプ、医療用ワイプ)等が挙げられる。
医療用およびヘルスケア製品としては、例えば、滅菌できる医療用製品、医療用パッケージ、キャップ(例えば手術用使い捨てキャップ)、保護衣類、手術用ガウン、手術用マスク、手術用フェイスマスク、手術着、手術用カバー、手術用ドレープ、ラップ、パック、スポンジ、包帯、ワイプ、ベッドリネン、汚染防止ガウン、検査ガウン、実験室用コート、アイソレーションガウン、経皮ドラッグデリバリー、シュラウド、アンダーパッド、処置用パック、ヒートパック、オストミーバッグライナー、固定テープ、インキュベーターマットレス、滅菌ラップ、創傷ケア、冷/熱パック、ドラッグデリバリーシステム(例えばパッチ等)等が挙げられる。
衣類、履物製品および鞄製品としては、例えば、芯地(例えば防護服、オーバーコートのフロント、カラー、見返し、ウエストバンド、下襟等)、使い捨て下着、結合剤、組成物、(洗濯)注意事項ラベル等が挙げられる。
実施例および比較例で用いた原料について以下に示す。
(1)ポリプロピレン系樹脂
PP1:ホモポリプロピレン(MFR:3g/10分、融点:165℃、プライムポリマー社製)
(2)フィラー含有マスターバッチ
MB1:炭酸カルシウムおよびホモポリプロピレンを含有するマスターバッチ(炭酸カルシウムの含有量:80質量%、ホモポリプロピレンの含有量:20質量%、炭酸カルシウムの平均粒径4.5μm)
(1)ポリプロピレン系樹脂のMFR
ASTM D1238に準拠し、230℃、2.16kg荷重の条件で測定した。
DSC(示差走査熱量計)を用いて得られた、ポリプロピレンのDSC曲線の最大融解ピークの温度を融点とした。
透湿性フィルム表面を電子顕微鏡により観察し、通気孔の有無を調べた。ここで、最大孔径が5μm以上50μm以下のものを通気孔とした。
以下の基準により透湿性フィルムの成形性および機械的特性を評価した。
○:フィルムに破れや、目視できるほどの穴が生じておらず、成形性および機械的特性に優れるもの
×:フィルム全体に破れや、目視できるほどの穴が生じており、成形性および機械的特性に劣るもの
実施例および比較例で得られた透湿性フィルムを折り返し、2方をヒートシールして袋状にした。その後、内容物として塩化カルシウムを入れた。次いで、もう1方をヒートシールして表面積が0.01m2になるように袋を作製した。次いで、得られた袋を40℃、湿度90%RHの条件で1時間保管した。保管前後の塩化カルシウムの重量を測定し、その差から水蒸気透過度(g/(m2・24h))をそれぞれ算出した。
次いで、以下の基準により透湿性フィルムの透湿性を評価した。
◎◎:水蒸気透過度が500g/(m2・24h)以上
◎:水蒸気透過度が100g/(m2・24h)以上500g/(m2・24h)未満
〇:水蒸気透過度が30g/(m2・24h)以上100g/(m2・24h)未満
×:水蒸気透過度が30g/(m2・24h)未満
なお、フィルム全体に破れや、目視できるほどの穴が生じているものについては、透湿性の評価はおこなっていない。
表1に示す配合割合でポリプロピレン系樹脂およびフィラー含有マスターバッチを配合して、ポリプロピレン系樹脂およびフィラーを含む無延伸フィルム層(厚み:300μm)をそれぞれ押出成形した。次いで、得られた無延伸フィルム層を二軸延伸処理することで透湿性フィルムをそれぞれ作製し、各評価をおこなった。押出成形条件および二軸延伸処理条件は以下のとおりである。
成形機:60mmφ多層T−ダイ押出成形機(L/D=27、スクリュー精機社製)
押出設定温度:200〜250℃
加工速度:13.5m/min
縦延伸温度:110〜120℃
縦延伸倍率:5.0倍
横延伸温度:140〜170℃
横延伸倍率:10.0倍
Claims (9)
- 熱可塑性樹脂と、有機フィラーおよび無機フィラーから選択される少なくとも一種のフィラーと、を含む二軸延伸フィルム層を備える透湿性フィルムであって、
前記二軸延伸フィルム層中の前記フィラーの含有量が、前記二軸延伸フィルム層の全体を100質量%としたとき、35質量%以上70質量%以下である透湿性フィルム。 - 請求項1に記載の透湿性フィルムにおいて、
前記熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂を含む透湿性フィルム。 - 請求項2に記載の透湿性フィルムにおいて、
前記ポリオレフィン系樹脂がポリエチレン系樹脂およびポリプロピレン系樹脂から選択される少なくとも一種を含む透湿性フィルム。 - 請求項1乃至3のいずれか一項に記載の透湿性フィルムにおいて、
前記二軸延伸フィルム層は表面に通気孔を有する透湿性フィルム。 - 請求項1乃至4のいずれか一項に記載の透湿性フィルムにおいて、
前記フィラーが、炭酸カルシウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、硫酸バリウム、酸化チタン、水酸化マグネシウム、炭酸マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、シリカ、チタン酸カリウム、亜硫酸カルシウム、ケイ酸カルシウム、ワラストナイト、タルク、マイカ、クレイ、カオリナイト、モンモリロナイト、ハイドロタルサイト、ポリスチレン系樹脂粒子およびポリ(メタ)アクリル系樹脂粒子から選択される一種または二種以上を含む透湿性フィルム。 - 請求項1乃至5のいずれか一項に記載の透湿性フィルムにおいて、
40℃、90%RHでの水蒸気透過度が30g/(m2・24h)以上である透湿性フィルム。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の透湿性フィルムにおいて、
衛生製品、医療用製品、ヘルスケア製品、フィルタ製品、ジオテキスタイル製品、農業用製品、園芸用製品、衣類、履物製品、鞄製品、家庭用製品、工業用製品、包装用製品、建設用製品および構造用製品からなる群から選択されるいずれか一種に用いられる透湿性フィルム。 - 請求項1乃至6のいずれか一項に記載の透湿性フィルムを用いた包装体。
- 請求項1乃至7のいずれか一項に記載の透湿性フィルムを製造するための製造方法であって、
熱可塑性樹脂と、有機フィラーおよび無機フィラーから選択される少なくとも一種のフィラーと、を含む無延伸フィルム層を、MD方向およびTD方向に2倍以上12倍以下、かつ、面倍率が6倍を超えるように二軸延伸する工程を含み、
前記フィルム層中の前記フィラーの含有量が、前記フィルム層の全体を100質量%としたとき、35質量%以上70質量%以下である透湿性フィルムの製造方法。
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