JP4916195B2 - 積層型多孔性フィルム - Google Patents
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Description
このようなニーズの増大に対応するため、透湿性フィルムには大量生産に適した加工性の向上と同時にコストダウンが求められており、フィルム自体の機械特性および熱特性などを極力維持しつつ、どこまで薄膜化できるかが課題となっている。
特に、使い捨ておむつや生理用品に使用される透湿性フィルムの場合、コストダウンと軽量化などの目的から薄膜化への要求が市場において非常に強い。一方で、最も重要な機能である透湿性はさらに高いレベルを要求されている。
透湿性フィルムとしては、ポリオレフィン樹脂に無機充填剤を配合した樹脂組成物を成形し、その後、延伸処理により微細孔を設けた多孔性フィルムが一般的に用いられている。
前記多孔性フィルムでは、薄膜化すると成形時の樹脂組成物の配向状態が機械方向に偏るため、ボイド(空孔)が厚み方向につながりにくく、十分な透湿度が得られない問題がある。無理に延伸倍率を高倍率として透湿度を得ようとすると強度が極端に低下し、膜厚が薄いほどより強度の低下が顕著となり物性のバランスが崩れる問題がある。
さらに、薄膜化に伴い強度が低くなり、紙オムツや生理用品の製造ラインでの加工性が悪化する。
また、特開平3−53931号公報(特許文献2)では、表層に中層のポリオレフィンよりも融点の低い樹脂からなる層を配置させた積層構造の多孔性フィルムが提供されている。当該発明では、熱的挙動が異なる樹脂を利用してヒートシール性が付与されている。
さらに、特許第3169274号(特許文献3)では、内外層にポリオレフィンからなる層を、中間層にポリアミドからなる層を配置させた積層構造の多孔性フィルムが提供されている。当該積層多孔性フィルムは、優れた引張強度を有し、かつ、粘着テープ剥離耐性も優れたものとされている。
特許文献3の積層型多孔性フィルムでは、内外層を構成する樹脂と中層を構成する樹脂とが異なるために、内層と中層および中層と外層の間にさらに接着樹脂層を介在させたり、内層および外層に接着性樹脂をブレンドしたりする必要がある。その結果、製造工程が煩雑になり、大量生産に適さず、コスト低下を図ることができないという問題がある。
本発明では、前記原シートのフィルムの配向バランスの評価手法として、成形時におけるMD/TDの配向バランスの指標となるabbe屈折率計で測定した複屈折率△nを用いて評価し、透気度を適正とできる複屈折率の範囲を鋭意実験を繰り返して求めた。
なお、前記MD方向とは押し出し成形時における押し出し方向(縦方向)で、TD方向とは直交する横方向を指す。
A層とB層との少なくとも2層を積層している積層型多孔性フィルムであって、
前記A層とB層は共にベース樹脂にフィラーを含有した樹脂組成物からなると共に、A層とB層の前記ベース樹脂は相違させており、
前記A層およびB層のベース樹脂はいずれも、これらベース樹脂のみでシートを成形した場合に、該シートの少なくとも片面はabbe屈折率計で、JISK7142に準拠して測定した複屈折率△nが、Δn<0.9×10−3となるものが用いられ、
かつ、前記積層された多孔性フィルムは、透気度が2000秒/100ml以下、JIS L−1096を準用して測定したシングルタング引裂強度2.0×10−2N以上であることを特徴とする積層型多孔性フィルムを提供している。
前記融解ピーク温度が相違する少なくとも2種の熱可塑性樹脂としては、コストの面などからポリオレフィン系樹脂類を用いて積層構造(A層とB層)とすることが好ましい。 このように、積層型多孔性フィルムの各層を同系統の樹脂で構成することにより、層間の接着性を確保するために特別な処理を行う必要がなく、生産工程を簡単として大量生産に適したものとすることができる。かつ、薄膜化しても優れた透湿性を確保して、従来の単層の多孔性フィルムではなし得なかった薄膜化と透湿性の両立を図ることができるばかりでなく、機械方向の引裂強度が高いため加工性を向上させることができる。
さらに、特にフィルムの柔軟性を重視する場合、エチレン−アクリル酸エチル共重合体、エチレン−アクリル酸メチル共重合体、エチレンアクリル酸共重合体もしくはエチレンメタクリル酸共重合体などのアイオノマーや、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−ブチレンゴムもしくはエチレン−プロピレン−ジエン3元共重合体などのオレフィン系エラストマーや、エチレン・ビニルアルコール共重合体などもポリオレフィン(a)として用いることができる。
なお、ポリオレフィン(a)としては上記の樹脂の2種以上を混合して用いてもよい。
線状低密度ポリエチレンは炭素数が3〜8の分子骨格であるα−オレフィンとエチレンとの共重合体である。
分岐状低密度ポリエチレンはエチレンを公知の高圧法で重合させることによって得られるものである。
線状低密度ポリエチレンと、分岐状低密度ポリエチレンまたは長鎖分岐導入線状低密度ポリエチレンの混合物を用いる場合、その混合比率としては、線状低密度ポリエチレンが通常75〜98質量部好ましくは80〜95質量部と、分岐状低密度ポリエチレンまたは長鎖分岐導入線状低密度ポリエチレンが通常25〜2質量部好ましくは20〜5質量部である。分岐状低密度ポリエチレンまたは長鎖分岐導入線状低密度ポリエチレンが25質量部を超えると溶融状態でのフィルムの伸びが低下し、フィルムに加工することが難しくなる。一方、2質量部未満では均一厚みのフィルムを得ることが難しくなる。
K7121に準拠し、示査走査型熱量計(パーキンエルマ社製、機種名「DSC−7」)を使用し、昇温速度10℃/10分にて得られたDSC融解曲線のピーク値を指す。
ここでいうベース樹脂とは、実際に多孔性フィルムを作成する際に使用する樹脂組成物のうち、フィラーを除いた樹脂混合物のことを指す。このベース樹脂を使った原シートを採取する成形条件は、実際に成形する条件とほぼ同条件で行っている。
複屈折率Δnが、Δn<0.9×10−3を越えると、透気度の数値が高く、また他の物性、特にシングルタング引裂強度とのバランスが悪くなることがあり、前記範囲内であると、物性バランスの特に優れた多孔性フィルムを得ることができる。
Δp≧1.3×10−3であると、透気度の数値が高く、また他の物性、特に引裂強度とのバランスが悪くなる傾向にある。
フィラーの平均粒径は、恒圧式透過法により、島津式粉体比表面積測定器SS−100を用いて測定した比表面積から算出している。測定条件としては、試料重量を3.0g、試料厚を1.35cm、試料層の断面積を2cm2、空気圧力を50cmH2Oとし、空気の粘性係数を181×10−6g/(cm・sec)として計算している。
α層を積層させる場合の層構成も特に限定されない。例えば、A層/α層/B層/α層/A層、またはB層/α層/A層/α層/B層のように5層構造を成していてもよい。さらに、α層/A層/B層/A層、またはα層/B層/A層/B層のように4層構造を成していてもよい。
前記共押出法のうち、引裂強度の観点からはインフレーション成形を採用することが好ましい。インフレーション成形の場合、溶融変形時に横方向にも配向するので、Tダイ成形よりも引裂強度を高めることができる。
前記共押出法のうち、前記したように、引裂強度の観点からインフレーション成形を採用することが好ましい。
K 6760に規定される方法により測定した値)において延伸を行い、樹脂成分とフィラーとの界面剥離を起こさせて微細孔を形成して多孔性フィルムとしている。
延伸方向は一軸方向のみでも二軸方向でも良く、二軸方向を同時に延伸するチューブラー二軸延伸でもクリップレール式のテンターを使用する逐次二軸延伸でもよい。
また、延伸は一段で行ってもよいし、多段階に分けて行ってもよい。
延伸倍率は特に限定されないが、倍率が高すぎても低すぎても好ましくない。フィルムの配向状態を制御して、得られるフィルムの水蒸気および空気の透過性を保持し、液の浸み出しを防止し、フィルムのソフト感等を得られる性状となる延伸倍率とする。かかる観点から、本発明における延伸倍率は、一軸方向の延伸倍率が1.2〜5倍、好ましくは1.5〜3.0倍の範囲内である。二軸方向に延伸する場合は、その面積延伸倍率は1.5〜10.0、好ましくは2.0〜5.0の範囲内である。
前記吸収材しては、吸水紙を複数枚積層したもの、線状化したクラフトパルプを吸水紙などで包んだもの、または高級水性高分子など、従来の衛生用品に使用されていたものが挙げられる。また、不織布としては吸収した体液を吸収材から逆戻りさせないような工夫がなされたポリエステル繊維、ポリオレフィン繊維を主成分とする疎水性の繊維から形成された不織布が好ましい。
さらに、本発明の多孔性フィルムは柔軟性に富んで風合いが良い。特に紙おむつや生理用品などの衛生材料に応用する場合は、柔軟性や風合いが特に重要な製品評価の対象となるため、この点において優れていることは大きな利点である。
本発明の多孔性フィルムは、引裂強度が十分なレベルにあり、このフィルムを使用する製品のライン加工性に優れ、フィルムが製造工程途中で破れる頻度が少なく、大量生産に適している。
図1は第1実施形態の積層型多孔フィルムを示し、A層とB層の2層構造としている。
A層およびB層は全体厚みを100としたとき、A層の厚みを70〜90、B層の厚みを30〜10とし、該全体厚みを10〜20μmとしている。
第三成分の配合量は、A層を構成する樹脂組成物100質量部に対し0.5〜5質量部としている。
なかでも、ポリプロピレンまたはポリメチルペンテンを用いることが好ましい。
まず、A層およびB層を構成する樹脂組成物A、Bをそれぞれ作製する。
具体的には、ポリオレフィン(a)またはポリオレフィン(b)、フィラーおよび第三成分をタンブラー型ミキサーまたはヘンシェルミキサー等を用いて混合した後、タンデム型押出機もしくは二軸スクリュー押出機等を用いて200〜250℃の温度下で加熱混練し、ペレット化する。
延伸方向は一軸方向のみとし一段で行う方が製造工程の簡素化につながり好ましい。延伸倍率は1.2〜5倍の範囲内としている。
さらに、前記積層型多孔性フィルムは、機械(MD)方向のシングルタング引裂強度が2.0×10−2N以上で、高速加工性において優れている。
第1実施形態とはA層/B層/A層と3層構造としている点だけが相違し、A層、B層の組成、製造方法等は同一であり、かつ、製造されたフィルムの透湿度、引裂強度も同一としているため、説明を省略する。
以下、本発明についてさらに具体的に説明するため実施例を示す。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
(1)複屈折率Δnと面配向度Δpの測定。
JISK7142に従って測定を行い、試験数5個の平均値を各数値とした。
(2)膜厚(単位;μm)
JIS K 6250Aに従って膜厚計((株)テックロック製)で測定し、試験数5個の平均値を膜厚とした。
(3)透気度(単位;秒/100ml)
ガーレ式デンソメータを用いて、JIS
p8117に従って測定し、試験数3個の平均値を透気度とした。
(a)機械(MD)方向が150mm、縦(TD)方向が40mmの長方形にサンプルフィルムを切り出す。
(b)上記の長方形の短辺の一方において、中心点(角から20mmの位置)で長辺と平行に端から真ん中に向かって75mmだけ切り込みを入れる。
(c)切り込みを入れた辺の両側が表裏になるように引張試験機のチャックに取り付ける。すなわち、切り込みを入れた方の短辺は切れ込みを境に上下2つの部分に分かれるが、上側の辺を引張試験機のチャックの一方に、下側の辺を引張試験機のチャックの他方に取り付ければ、上側の部分は表(裏)を、下側の部分は裏(表)を向くこととなる。
(d)200mm/分の速度でサンプルフィルムを機械(MD)方向に引き裂き、その時の最大荷重を求め、引裂強度とする。
線状低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、商品名「F30FG」)33質量部に対し、分岐状低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、商品名「LF441」)を5質量部、炭酸カルシウム(平均粒径1.2μm、脂肪酸処理)を60質量部、末端OHポリブタジエン(三菱化学社製、商品名「ポリテールHA」)を2重量部添加した。これをタンブラーミキサーにて混合し、タンデム型混練押出機を用いて220℃で均一に混練し、ペレット状に加工した樹脂組成物A1を得た。高密度ポリエチレン(日本ポリエチレン社製、商品名「HF430」)37質量部に対し、炭酸カルシウム(平均粒径1.2μm、脂肪酸処理)を60質量部、硬化ひまし油(豊国製油社製、商品名「カスターワックスHC−WX」)を3質量部添加した。これを、タンブラーミキサーにて混合し、タンデム型混練押出機を用いて220℃で均一に混練し、ペレット状に加工した樹脂組成物B1を得た。
膜厚の比率がA1/B1/A1=26/48/26となるようにし、延伸倍率を2.2倍にした以外は実施例1と全く同様にして、厚さ15μmの積層型多孔性フィルムを得た。得られた積層型多孔性フィルムの諸特性を上記方法により測定した。
膜厚の比率がA1/B1/A1=17/66/17となるようにし、延伸倍率を2.3倍にした以外は実施例1と全く同様にして、厚さ15μmの積層型多孔性フィルムを得た。得られた積層型多孔性フィルムの諸特性を上記方法により測定した。
(実施例4)
B層をポリメチルベンテン(三井化学社製、商品名「TPX MX002」、密度0.835g/cm3、融解ピーク温度222℃)37質量部に対し、炭酸カルシウム(平均粒径1.2μm、脂肪酸処理)を60質量部、硬化ひまし油(川研ファインケミカル(株)製、商品名「カワスタ−CR」)を3質量部添加した3成分の樹脂組成物を用いたこと、層比を30/40/30とした以外は実施例1と同様にして多孔膜を得た。
実施例1で用いた樹脂組成物A1を多層成型用インフレーションダイでチューブ状に成形し、シート化させた。
60℃に加熱した予備ロールと延伸ロールを用い、延伸倍率2.2倍、ライン速度40m/分で機械方向に一軸延伸し、厚さ15μmの多孔性フィルムを得た。得られた多孔性フィルムの諸特性を上記方法により測定した。
また実施例1と同様に樹脂組成物A1から炭カルの除いた樹脂組成物を用いて原シートを作成し、ΔnとΔpを測定した。
実施例1で用いた樹脂組成物B1を多層成型用インフレーションダイでチューブ状に成形し、シート化させた。
60℃に加熱した予備ロールと延伸ロールを用い、延伸倍率2.2倍、ライン速度40m/分で機械方向に一軸延伸し、厚さ18μmの多孔性フィルムを得た。得られた多孔性フィルムの諸特性を上記方法により測定した。
また、実施例1と同様に樹脂組成物B1から炭カルの除いた樹脂組成物を用いて原シートを作成し、ΔnとΔpを測定した。
実施例1で用いた樹脂組成物A1の代わりに、線状低密度ポリエチレン(日本ポリエチレン(株)製、商品名「SF240」)37質量部に対し、炭酸カルシウム(平均粒径1.2μm、脂肪酸処理)を60質量部、脱水ひまし油(豊国製油(株)製、商品名「DCO」)を3質量部添加した。これをタンブラーミキサーにて混合し、タンデム型混練押出機を用いて220℃で均一に混練し、ペレット状に加工した樹脂組成物A2を得た。A2とB1を用いて、多層Tダイを使ってシート化させた。
60℃に加熱した予備ロールと延伸ロールを用い、延伸倍率2.6倍、ライン速度40m/分で機械方向に一軸延伸し、厚さ16μmの多孔性フィルムを得た。得られた多孔性フィルムの諸特性を上記方法により測定した。
また、実施例1と同様に樹脂組成物B1から炭カルの除いた樹脂組成物を用いて原シートを作成し、ΔnとΔpを測定した。
実施例1〜4は複屈折率△nが0.9×10−3未満となっていた。また、全体膜厚が20μm以下の14〜16μmと薄膜化されているにもかかわらず、透気度が2000秒/100ml以下で透湿性に優れ、かつ、シングルタング引裂強度が2.0×10−2以上の優れた強度を有していることが確認できた。さらに、面配向度△pも1.3×10−3未満であった。
Claims (13)
- A層とB層との少なくとも2層を積層している積層型多孔性フィルムであって、
前記A層とB層は共にベース樹脂にフィラーを含有した樹脂組成物からなると共に、A層とB層の前記ベース樹脂は相違させており、
前記A層およびB層のベース樹脂はいずれも、これらベース樹脂のみでシートを成形した場合に、該シートの少なくとも片面はabbe屈折率計で、JISK7142に準拠して測定した複屈折率△nが、Δn<0.9×10−3となるものが用いられ、
かつ、前記積層された多孔性フィルムは、透気度が2000秒/100ml以下、JIS L−1096を準用して測定したシングルタング引裂強度2.0×10−2N以上であることを特徴とする積層型多孔性フィルム。 - 前記ベース樹脂のみからなるシートの少なくとも片面は、abbe屈折率計で、JISK7142に準拠して測定した面配向度ΔpがΔp<1.3×10 −3 である請求項1に記載の積層型多孔性フィルム。
- 前記ベース樹脂のみからなるシートの少なくとも片面は、abbe屈折率計で測定した複屈折率△nが0.4×10 −3 <Δn<0.9×10 −3 であると共に、面配向度Δpが0.7×10 −3 <△p<1.3×10 −3 である請求項1または請求項2に記載の積層型多孔性フィルム。
- 前記A層とB層のベース樹脂の一方は溶解ピーク温度が130℃未満、他方は130℃以上である請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載の積層型多孔性フィルム。
- 前記A層とB層の少なくとも一方のベース樹脂の1成分としてポリオレフィンを用いている請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の積層型多孔性フィルム。
- 前記A層とB層の少なくとも一方のベース樹脂の1成分として線状低密度ポリエチレンを用いている請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の積層型多孔性フィルム。
- 前記A層とB層の少なくとも一方のベース樹脂の1成分として高密度ポリエチレンを用いている請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の積層型多孔性フィルム。
- 前記A層とB層のすくなくとも一方のベース樹脂の1成分として線状低密度ポリエチレンを用い、他方のベース樹脂の1成分として高密度ポリエチレンを用いている請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の積層型多孔性フィルム。
- 前記A層およびB層を夫々1層以上備え、あるいは1層以上のA層とB層に更にA層とB層とは異なる層が積層されて3層以上に積層している請求項1乃至請求項8のいずれか1項に記載の積層型多孔性フィルム。
- 全体厚みが5〜25μmである請求項1乃至請求項9のいずれか1項に記載の積層型多孔性フィルム。
- 衛生材料用バックシート、医療用材料、電池用セパレーター、分離膜、農業用材料、防水衣料用材料、建築用材、包装用材として用いられる請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の積層型多孔性フィルム。
- 請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載の積層型多孔性フィルムの製造方法であって、
前記少なくともA層とB層とを構成する樹脂組成物を、Tダイ成形あるいはインフレーション成形からなる共押出法により積層シートとして成形し、
前記成形した積層シートを延伸して、前記フィラーを基点として孔をあけて多孔性としていることを特徴とする積層型多孔性フィルムの製造方法。 - 前記共押出法のうち、インフレーション成形を用いている請求項12に記載の積層型多孔性フィルムの製造方法。
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