JP2606346B2 - 多孔性フイルム又はシートの製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、多孔性フィルム又はシートの製造法に関す
る。詳しくは、医療用等の通気性シートとして用いて好
適なポリオレフィン樹脂に充填剤を配合してなる組成物
を用いて多孔性フィルム又はシートを製造する方法に関
するものである。

〔従来の技術及びその課題〕

従来より、ポリオレフィン樹脂に充填剤を配合し、溶
融成形して得られたフィルムまたはシートを一軸延伸す
る試みは、多孔性フィルムを製造する手段として数多く
実施されて来た。

しかしながら、これらのフィルムに於いては、フィル
ム物性の異方性、特に縦方向（延伸方向）と横方向の引
張り強度のバランス及び面強度に問題が残っている。

フィルム物性の異方性、面強度を改良する一つの方法
としては、出来るだけ低倍率で延伸を行い、多孔化を実
現させる事であるが、未だ満足行く結果が得られていな
い。

また、原反を二軸延伸することが考えられるが、設備
コストが高く、また延伸条件の範囲が狭いため、運転管
理がきびしいという問題がある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者等は、かかる従来の二軸延伸装置を用いて高
強度のフィルムを得る技術上の問題点を解消し、引張り
強度及び面強度の改善された熱可塑性樹脂配合物、特に
多孔性ポリオレフィン樹脂フィルムを効率よく、且つ安
定して製造し得る方法につき鋭意検討を重ねた結果、ダ
イリップと中子が相互に回転できる回転ダイを用いて、
特定の回転数で回転させながらインフレーション成形し
て得られたフィルムをフィルムの引取方向に特定の条件
下で一軸延伸することにより上記問題点が解決でき、引
張り強度及び面強度の改善された多孔性のフィルム又は
シートが得られることを見出し、本発明を完成するに至
った。

すなわち、本発明の要旨は熱可塑性樹脂100重量部に
対して充填剤を25〜400重量部混合したメルトインデッ
クスが10g/10分以下の熱可塑性樹脂配合物をインフレー
ショ成形するにあたり、環状スリットを介していずれか
一方が回転し得るか、又は相互に反対方向に回転させ得
る可動ダイリップ及び中子を有するインフレーション成
形装置を用いて、可動ダイリップ及び中子の少なくとも
一方を下記（Ｉ）式で示される回転指数（Ｓ）の値以上
の回転数で、且つ回転指数（Ｓ）の15倍以下の回転数で
回転させてフィルム又はシートを成形し、得られたフィ
ルム又はシートをフィルム又はシートの引き取り方向に
延伸倍率を1.2〜８倍として一軸延伸することを特徴と
する強度特性の優れた多孔性フィルム又はシートの製造
方法に存する。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明で用いられる熱可塑性樹脂としては、通常イン
フレーションフィルム成形に用いられるものであれば何
でもよく、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、エ
チレン−プロピレン共重合体、ポリブテン−１、エチレ
ン酢酸ビニル共重合体等のポリオレフィン系樹脂、ナイ
ロン等のポリアミド系樹脂、ポリスチレン等のスチレン
系樹脂、ポリ塩化ビニル等の塩化ビニル系樹脂等が挙げ
られる。

これらの熱可塑性樹脂には常法に従い、熱及び紫外線
安定剤、顔料、帯電防止剤、螢光剤等を添加しても差支
えない。

また、延伸性を向上させる延伸助剤が配合されても構
わない。

延伸助剤の例としては、ポリヒドロキシ飽和炭化水
素、液状又はワックス状の炭化水素重合体、液状ポリイ
ソプレンゴム、エポキシ基含有有機化合物等が挙げられ
る。

延伸助剤の配合割合は熱可塑性樹脂100重量部に対し
て１〜100重量部が好ましい。

本発明では、これらの熱可塑性樹脂100重量部に対し
て充填剤を25〜400重量部を混合した熱可塑性樹脂配合
物を用いる。

用いられる充填剤としては、無機及び有機の充填剤が
用いられ、無機充填剤としては、炭酸カルシウム、タル
ク、クレー、カオリン、シリカ、珪藻土、炭酸マグネシ
ウム、炭酸バリウム、硫酸マグネシウム、硫酸バリウ
ム、硫酸カルシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、
水酸化マグネシウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウ
ム、酸化チタン、アルミナ、マイカ、アスベスト粉、ガ
ラス粉、シラスバルーン、ゼオライト、珪酸白土等が使
用され、特に炭酸カルシウム、タルク、クレー、シリ
カ、珪藻土、硫酸バリウム等が好適である。

有機充填剤としては、木粉、パルプ粉等のセルロース
系粉末等が使用される。これらは単独又は混合して用い
られる。

充填剤の平均粒径としては、30μ以下のものが好まし
く、10μ以下のものが更に好ましく、0.8〜５μのもの
が最も好ましい。

粒径が大きすぎると延伸物の気孔の緻密性が悪くな
り、又粒径が小さすぎると、樹脂への分散性が悪く、成
形性も劣る。

充填剤の表面処理は、樹脂への分散性、更には延伸性
の点で、実施されている事が好ましく、脂肪酸又はその
金属塩での処理が好ましい結果を与える。

熱可塑性樹脂と充填剤の配合割合は熱可塑性樹脂100
重量部に対して充填剤25〜400重量部である。

充填剤の割合が、25重量部に満たないと、延伸したフ
ィルムに気孔が充分形成されず、多孔化度合が低くな
る。又充填剤の割合が400重量部を超えると混練性、分
散性、フィルム又はシート成形性が劣り、更に延伸物の
表面強度が低下する。

本発明において、特に好ましい配合割合は、熱可塑性
樹脂100重量部に対して充填剤100〜250重量部である。

熱可塑性樹脂及び充填剤の配合は、両者を通常のブレ
ンダー又は混合機に入れ、混合すればよいが、好ましく
は次の方法が混合性、充填剤の分散性、更にはフィルム
又はシート成形性の点で良好である。

しかして、熱可塑性樹脂の形態はパウダーが良く、通
常10〜150メッシュのものが使用されるが、均一性、取
扱い上等の点から20〜60メッシュのものが更に好まし
い。

混合機は、ドラム、タンブラー型混合機、リボンブレ
ンダー、ヘンシエルミキサー、スーパーミキサー等が使
用されるが、ヘンシエルミキサー等の高速撹拌型の混合
機が望ましい。

次に、混合物の混練には従来公知の装置、例えば、通
常のスクリュー押出機、二軸スクリュー押出機、ミキシ
ングロール、バンバリーミキサー、二軸型混練機等によ
り適宜実施される。

上記熱可塑性樹脂と充填剤とからなる熱可塑性樹脂配
合物としては、メルトインデックスが10g/10分以下、好
ましくは0.02〜10g/10分、さらに好ましくは0.03〜4g/1
0分の範囲のものが用いられる。メルトインデックスが
上限より大きいと本質的にメルトテンションが不足して
バブル安定性が不良となり、且つフィルム物性も低下す
るので好ましくない。

本発明においてメルトインデックス（MI）とはJIS K
6760に準拠し、190℃で測定した値であり、メルトフロ
ーインデックス（MFI）とはMIの測定温度を成形時の温
度として同様に測定した値である。

また、本発明に使用されるインフレーションフィルム
成形装置としては通常、用いられる形式のものならいづ
れでも使用可能であるが、成形ダイは通常のサーキュラ
ダイとは異なり、環状ダイと中子とのいずれか一方が回
転し得るか又は相互に反対方向に回転できる回転ダイが
用いられる。本発明で用いられるダイの一例を第１図に
示す。

第１図において、該ダイは環状スリット（１）を介し
て相互に反対方向に回転させ得る可動ダイリップ（２）
及び中子（３）並びに該環状スリット（１）に熱可塑性
樹脂配合物を供給する樹脂流路（４）から構成されてい
る。

本発明においては、熱可塑性樹脂配合物を上記した回
転ダイを装着したインフレーションフィルム成形装置を
用いて、特定の成形条件で成形する。

まず、インフレーションフィルム成形装置において、
可動ダイリップ（２）と中子（３）とのいずれか一方又
は双方を逆方向に回転させているため環状スリット
（１）から押出されたフィルムは押出方向と回転方向の
複合された方向に引張られることとなるので、フィルム
全体としては斜めに分子配向したフィルムが得られる。
このフィルムの分子配向の程度は可動ダイリップ及び／
又は中子の回転数、樹脂配合物の押出速度及び引取速度
等を調節することにより、適宜選択決定される。

本発明においては、フィルムの引張り強度と面強度共
に優れたフィルムを製造するために、可動ダイリップ
（２）及び中子（３）の回転数（可動ダイリップ、及び
中子を同時に反対方向に回転させる場合には両者の回転
数の和、あるいはいずれか一方のみを回転させるときは
その回転数）を、下記（Ｉ）式で示される回転指数
（Ｓ）の値以上で、且つ、Ｓ値の15倍以下好ましくはＳ
値の1.2倍〜10倍の範囲内に調節して行う。

ここで Ｓ＝回転指数 Ｇ＝環状スリットの幅（m/m） MFI＝成形温度におけるメルトフローインデックス（g/1
0分） ｔ＝フィルムの厚み（m/m） BUR＝ブローアップ比 Ｄ＝環状スリットの径（m/m） を表わす。

なお、上記の回転指数（Ｓ）は本発明の成形操作条件
の重要な指数であり、使用樹脂配合物のメルトフローイ
ンデックス（MFI）、フィルム厚み（ｔ）、ブローアッ
プ比（BUR）、使用ダイのスリット幅（Ｇ）及びスリッ
ト径（Ｄ）により、必要なトータル回転数（r.p.m）を
規定するものである。

上記に規定した回転数が回転指数（Ｓ）よりも小さな
回転数の場合には得られるフィルムの強度は、従来の高
ブローアップ比での成形品と大差がなく、本発明の効果
を十分発揮し得ない。また、該回転数が回転指数（Ｓ）
の15倍より多い場合には、得られるフィルムの物性面で
のデメリットはないものの、成形装置の耐久性の点から
やや問題となる恐れがあり好ましくない。

また、樹脂配合物の押出速度及び引取速度は通常イン
フレーション成形で行われる程度の速度とされる。ポリ
オレフィン樹脂を用いてインフレーション成形する場合
の成形条件としては成形温度を樹脂配合物の融点＋10℃
〜300℃、望ましくは融点＋50〜270℃でブローアップ比
は１〜６望ましくは１〜３で、且つ、ドラフト率を１〜
100、望ましくは１〜50の範囲の成形条件で行われる。

本発明では、上記した通り、インフレーション成形時
にブローアップ比を上げることにより不利を解消するも
のであるが、本発明に用いられるブローアップ比は、上
記した値の範囲であれば低くてもかまわない。

また、ダイの径（Ｄ）としては、上記ブローアップ比
と製品幅との関係で範囲は決まり、特に制限はない。

成形される未延伸フィルムの厚み（ｔ）としては、10
〜300μ程度であり、好ましくは15〜250μの範囲であ
る。

得られた未延伸フィルムは次いで一軸延伸される。

ロール延伸が通常好んで採用されるが、チューブラー
延伸で、一軸方向（引取方向）を強調させた形であって
も良い。

又、延伸は一段でも二段以上の多段でも差支えない。

延伸温度は上記樹脂組成物の融点−100〜融点−20℃
程度とし、延伸倍率を1.2〜８倍の条件下に縦方向に一
軸延伸を行う。

延伸温度は融点−20℃以下、融点−100℃以上程度と
し、好ましくは融点−50℃〜融点−90℃程度とされる。
上記温度以下ではフィルムに延伸斑が発生しやすく、ま
た範囲以上ではフィルムの多孔度が低下する。

延伸倍率は1.2倍以上８倍以下で、好ましくは1.5倍以
上〜４倍以下で延伸する。延伸倍率が1.2倍未満では延
伸による効果が不充分であり、フィルムの多孔性および
引張り強度が充分なものとはならない。また８倍以上で
は延伸フィルムは縦方向への過度の分子配向を有するも
のになり、フィルムの面強度が低下し好ましくない。

又、一軸延伸後に熱処理を実施する事により、フィル
ム寸法精度を安定化する事が出来る。又公知のコロナ処
理、フレーム処理等の表面処理を施す事も出来る。

〔実施例〕

以下に実施例を示し、本発明を更に詳しく説明する
が、本発明はその要旨を越えない限り以下の実施例に限
定されるものではない。

参考例１ （ポリヒドロキシ飽和炭化水素の製造） 容量10のオートクレーブに、市販の液状ポリブタジ
エン〔日本曹達（株）製;G−2000、分子量2000〕3kg、
シクロヘキサン3kg及びカーボン担持ルテニウム（５
％）触媒（日本エンゲルハルト社製）300を仕込み、精
製アルゴンガスでもって系内を置換した後、高純度水素
ガスをオートクレーブに供給し、同時に加熱を開始し、
約30分を要して定常条件（内温約100℃、内圧約50kg/cm
²）に到達させた。この条件に約15時間維持した後、水
素化反応を停止し、以下常法に従ってポリマーを精製、
乾燥した。

得られたポリマーは赤外吸収スペクトルによる分析の
結果、殆んど二重結合を含まぬ飽和炭化水素ポリマーで
あることが確認された。また、水添物の−OH基含有量は
0.8meq/gであった。

実施例１ （１） 線状低密度ポリエチレン｛メルトインデックス
（MI）1.0g/10分、流動比19、密度:0.921g/cm³、共重合
成分：ブテン−１、共重合量:10重量％｝を40メッシュ
のパウダーに粉砕したものを80重量部と参考例１で得た
ポリヒドロキシ飽和炭化水素20重量部を、まずヘンシエ
ルミキサー中で撹拌混合し、次いでこれに炭酸カルシウ
ム（平均粒径1.2μ、脂肪酸処理）150重量部を添加し、
更に撹拌混合を行なった。

かくして得られた混合物を、二軸混練機−DSM−65（D
ouble Screw Mixer,日本製鋼所（株）製）に於いて混練
し、造粒した。

上記の様にして得られた樹脂配合物（190℃における
メルトインデックス＝1.5g/10分）を第１図に構造の概
略を示した回転ダイを取付けた大阪精機（株）製40φ型
押出機によりインフレーション成形した。環状スリット
（１）の径は100mmφ、環状スリット（１）のクリアラ
ンス（ダイリップのギャップ）は1.0mmで、且つダイリ
ップ（２）及び中子（３）を環状スリットを介して相互
に反対方向に回転できるスパイラル状の回転ダイであ
る。押出機からは樹脂流路（４）を通って樹脂が供給さ
れる。成形温度は190℃、ブローアップ比（BUR）2.0、
ドラフト率7.7及び第１表に示す回転数の条件下で65μ
のインフレーションフィルムを製造した。

かくして得られたフィルムを引取方向にスリットした
ものをロール延伸機により一軸延伸を行った。

延伸条件は下記のとおり 延伸温度:50℃ 延伸倍率:2.2倍 延伸速度:11.0m/min 延伸したフィルムは、多孔化され充分白化したもので
あり、延伸ムラもなく、表面美麗な多孔性フィルムであ
った。

このフィルムの性能を表１に示す。

尚、表１中の性能評価項目の測定方法は下記のとお
り。

１） 延伸性： ◎：切断なし、均一延伸、延伸ムラなし ○：切断なし、延伸ムラ、殆んどなし △：切断なし、延伸ムラ、ややあり ×：切断又は延伸ムラ大 ２） 引張り強伸度:ASTM 882−64Tに準ずる 20mm幅×50mm長さ、引張速度 :50mm/min ３） 透湿度:ASTM E 26−66（Ｅ）に準ずる。

４） フィルムパンクチャー強度（面強度） フィルムを100m/m×100m/mの正方形にサンプリング
し、該サンプリングを内径80m/mの押えリングでフィル
ム上下より固定する。

以上の様にセットされたフィルムに対して直径20mmの
丸棒の先端を半径10mmの半球状としたプランジャーを引
張り試験機に取り付け、クロスヘッドスピード500mm/分
にてフィルムに押し付ける。

この時の抗張力をもって面強度の大小を判断する。

なお、抗張力は最高強度で示し、破断時の伸度はフィ
ルムに当ってからのプランジャーの進行距離で表わし
た。

実施例２〜３ 実施例１において回転数を表１に示す条件に変化させ
て行ったこと以外は同様に行った。

結果を表１に示す。

比較例１〜２ 実施例１において、ブローアップ比及び回転数を表１
に示す条件に変化させて行ったこと以外は同様に行っ
た。結果を表１に示す。

〔発明の効果〕 かくして、得られたフィルム又はシートは次に述べる
優位性をもつ。

ｉ） フィルム又はシート物性 一軸延伸後のフィルム又はシートの異方性を従来の一
軸延伸物よりも大幅に改良できる為、縦、横のバランス
が向上する。

特に横方向（延伸方向と直交する方向）の引張り強度
が大きくなる。

ii） 多孔性：延伸斑が少なく、且つ均一連続気孔を有
するため、透湿性、ガス透過性が格段にすぐれる。又耐
水圧も良好。

iii） 加工性：ヒートシール強度が向上する。

iv） 経済性：液状またはワックス状炭化水素重合体の
配合量の低下ならびに薄肉化ができることにより、大幅
なコストダウンが図れる。

ｖ） 焼却性：易焼却性。有害ガスを発生しない。

本発明により得られたフィルムまたはシートは前記性
能を生かし、一層の用途拡大が期待されよう。

例えば透湿性を生かした衣料用（防水用品、雨具等）
電池セパレーター用、過材用（空気除塵、ミスト除
去、工業廃水）医療用等が挙げられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法に用いられるダイの概略説明図で
ある。 図中１は環状スリット、２はダイリップ、３は中子、４
は樹脂流路をそれぞれ示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２９Ｌ 7:00 (56)参考文献 特開 昭63−158221（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−151429（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−117042（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−250038（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】熱可塑性樹脂100重量部に対して充填剤を2
   5〜400重量部混合したメルトインデックスが10g/10分以
   下の熱可塑性樹脂配合物をインフレーショ成形するにあ
   たり、環状スリットを介していずれか一方が回転し得る
   か、又は相互に反対方向に回転させ得る可動ダイリップ
   及び中子を有するインフレーション成形装置を用いて、
   可動ダイリップ及び中子の少なくとも一方を下記（Ｉ）
   式で示される回転指数（Ｓ）の値以上の回転数で、且つ
   回転指数（Ｓ）の15倍以下の回転数で回転させてフィル
   ム又はシートを成形し、得られたフィルム又はシートを
   フィルム又はシートの引き取り方向に延伸倍率を1.2〜
   ８倍として一軸延伸することを特徴とする多孔性フィル
   ム又はシートの製造方法。