JP5182980B2 - ポリエチレン系樹脂組成物及びそれを使用する衛生用品のバックシート - Google Patents
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Description
日用品においては、日常生活における利便性向上や清潔性志向のために、日用品のひとつとして生理用ナプキンや使い捨てオムツなどが多用されるようになり、従来から、ポリエチレン系樹脂が、生理用ナプキンやオムツなどの衛生用品(衛生材料)の原料として汎用されている。
このような衛生用品は、剥離性向上の処理がされた包装用フィルムによって、下着や肌に固定するための粘着剤層との接着を介して、個別に包装されているものが主流になっている。消費者が使用する時には、包装用フィルムを粘着剤層から剥離除去し、包装を解いて本体を取り出し、下着の内側や肌に直接に(使用態様によっては、バックシートの端部を折り込んで)貼着して使用する。
なお、重要なことであるが、この基本発明における主要な構成の要件は、後記する実施例の実験データ及び実施例と比較例の対照により、その合理性と有意性が実証されている。
そして、本発明は、(i)衛生用品のバックシートにおける、引張強度と伸び特性を向上させて、バックシートが高い粘着力を有していても、使用後におけるバックシートの下着等からの易剥離性を高めることができ、(ii)併せて成形加工性も改良され、(iii)バックシート用材料として特に有用なポリエチレン系樹脂組成物であり、格別の特徴(作用効果と用途)を奏するものである。これらの特徴は、後記する実施例の実験データ及び実施例と比較例の対照により、実証されている。
[3] 線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)が、メタロセン系触媒により製造されたものであることを特徴とする、[1]又は[2]におけるポリエチレン系樹脂組成物。
[4]ポリエチレン系樹脂組成物が、MFRは2.0〜5.0g/10分であり、密度は0.918〜0.926g/cm3であることを特徴とする、[1]〜[3]のいずれかにおけるポリエチレン系樹脂組成物。
[5]線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)のMFRは0.1〜50g/10分であり、分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)の密度は0.915〜0.930g/cm3であり、分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(C)の密度は0.915〜0.930g/cm3であることを特徴とする、[1]〜[4]のいずれかにおけるポリエチレン系樹脂組成物。
[6]分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)のMFRと分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(C)のMFRとが、次の関係式を満たしていることを特徴とする、[1]〜[5]のいずれかにおけるポリエチレン系樹脂組成物。
0.1≦log(MFRc/MFRb)≦1
[7][1]〜[6]のいずれかにおけるポリエチレン系樹脂組成物を成形したシートにより形成される、衛生用品のバックシート。
密度が0.880〜0.930g/cm3であり、引張試験における伸度荷重曲線の微分値(dN/dS)の最小値が0より大きい線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)40〜87重量%と、MFRが6g/10分未満の分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)10〜40重量%と、MFRが6g/10分以上の分岐状低密度ポリエチレン系樹脂3〜20重量%とを含有することを特徴とするポリエチレン系樹脂組成物である。
(1)線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)
本発明に係る線状低密度ポリエチレン系樹脂(LLDPE)とは、エチレンと炭素数3〜20のα−オレフィンより選ばれる一種以上のα−オレフィンとの共重合体である。
この炭素数3〜20のα−オレフィンとしては、好ましくは炭素数3〜12のものであり、具体的にはプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−オクテン、1−デセン、1−ドデセンなどが挙げられる。また、これらのα−オレフィンの含有量は、合計で通常30モル%以下、好ましくは1〜20モル%の範囲で選択される。
線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)の密度は、0.880〜0.930g/cm3、好ましくは0.895〜0.925g/cm3、より好ましくは0.910〜0.920g/cm3である。密度が0.880g/cm3未満では、当組成物によるシートの腰が弱くて取り扱い難く、0.930g/cm3を超えると、引張降伏点後にネッキングが発生することから易剥離性が劣る。なお、密度の値は、JIS−K7112に準拠して測定した値である。
線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)は、引張試験における伸度荷重曲線の微分値(dN/dS)の最小値が0より大きく、好ましくは0.001より大きく、より好ましくは0.002より大きいと規定される。微分値(dN/dS)の最小値が0以下となると、易剥離性が低下する。
ここで、本発明における易剥離性とは、具体的には、例えば、使用後における衛生用品のバックシートを下着等から剥離する易剥離性であり、より具体的には、粘着剤層が設けられたバックシートが破けたり伸ばされずに衛生用品本体を下着等の被貼着物から剥離する、易剥離性を意味する。
ここで引張試験における伸度荷重曲線の微分値(dN/dS)は、実施例の段落0043に記載した手順で求めることができ、具体的には任意の荷重量において、一定量伸びた時(例えば5%伸びた時)の荷重の変化量が0より大きいかを求める。
そして、上記のとおり、伸度荷重曲線の微分値(dN/dS)の最小値が0より大きいと、易剥離性が高くなり、微分値(dN/dS)の最小値が0以下となると、易剥離性が低下する。
本発明で使用される線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)は、重合用触媒の存在下に、エチレンとα−オレフィンとを共重合されることにより得ることができる。ここで重合用触媒には制限はないが、生成重合体における組成分布と分子量分布が狭く、高強度の成形品が得られ易いメタロセン系触媒により製造されたものであることが好ましい。また、上記特性を損なわない範囲でコスト低減化のためにチーグラー系触媒などのメタロセン系触媒以外の触媒で得られた線状低密度ポリエチレン系樹脂をブレンドして使用してもよい。
メタロセン触媒とは、通常に知られているメタロセン−アルモキサン触媒、又はメタロセン化合物と反応して安定なアニオンとなる化合物などからなる触媒である。
本発明に係る線状低密度ポリエチレン系樹脂においては、その製造方法に制限はなく、スラリー重合や気相重合及び溶液重合などの方法により行うことができる。
(1)分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)
本発明に係る分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)は、長鎖分岐を有するポリエチレン系樹脂であり、例えばエチレンを高圧ラジカル重合法で重合することによって得られるポリエチレンである。高圧ラジカル重合法によって得られるポリエチレンは、高圧法低密度ポリエチレン(いわゆるHP−LDPE)とも呼称される。分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)は、エチレンとα−オレフィンとの共重合体でもよい。
分岐状低密度ポリエチレン系樹脂は、製造方法が限定されるものではなく、公知の製造方法が採用でき、例えば、チューブラープロセスやオートクレーブプロセスなどが挙げられる。なお、MFR値の調整は、重合温度を変化させることにより行うことが可能である。
密度は、特に限定されないが、好ましくは0.915〜0.930g/cm3、より好ましくは0.918〜0.930g/cm3である。この範囲であれば、本発明のポリエチレン系樹脂組成物において、引張伸びに対する荷重の増加が大きく、シートの腰が有ることから取り扱い易いシートとなる。
本発明に係る分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(C)の製造は、段落0027に記載された、分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)の製造と同様に行われる。また、分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(C)は、エチレンとα−オレフィンとの共重合体でもよい。
分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(C)は、MFRが6g/10分以上、好ましくは7〜20g/10分、より好ましくは8〜15g/10分である。MFRが6g/10分未満であると、本発明のポリエチレン系樹脂組成物の加工性が不足する。
密度は、特に限定されないが、好ましくは0.915〜0.930g/cm3、より好ましくは0.918〜0.930g/cm3である。この範囲であれば、本発明のポリエチレン系樹脂組成物において、引張伸びに対する荷重の増加が大きく、シートの腰が有ることから取り扱い易いシートとなる。
0.1≦log(MFRc/MFRb)≦1
この関係式を満たすことにより、ポリエチレン系樹脂組成物における加工性とシートの腰が良好であるのみならず、ムラの発生がなく、シート表面の外観が優れるといった利点がある。
(1)組成物の組成割合
本発明のポリエチレン系樹脂組成物における組成割合は、線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)成分は40〜87重量%、好ましくは44〜80重量%、より好ましくは50〜70重量%であり、分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)成分は10〜40重量%、好ましくは15〜38重量%、より好ましくは20〜35重量%であり、分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(C)成分は3〜20重量%、好ましくは5〜18重量%、より好ましくは10〜15重量%である。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物においては、特に限定されないが、密度は好ましくは0.918〜0.926g/cm3、より好ましくは0.919〜0.925g/cm3であり、MFRは好ましくは2.0〜5.0g/10分、より好ましくは3.0〜4.0g/10分である。
(1)着色剤
本発明のポリエチレン樹脂組成物には、着色剤を配合することができる。着色剤としては、酸化チタン、硫酸バリウム、硫酸マグネシウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、タルク、シリカ、アルミナ、リトポン、酸化亜鉛、硫化亜鉛、炭酸鉛、酸化アンチモン、ゼオライト、クリストバライト、ハンタイト、マグネサイト、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、白色顔料、白色染料、その他の色の顔料や染料などが挙げられ、特に白色系の酸化チタンが望ましい。
着色剤はバックシートの透明性をなくし、オムツなどの衛生用品の内部を見えなくするもので、ポリエチレン系樹脂組成物100重量部に対して0.5〜10重量部を配合することが好ましい。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、物性をより高め或いは他の物性を付与するために、ポリエチレン系樹脂において通常に使用される各種の添加剤を配合してもよい。
各種の添加剤としては、酸化防止剤、耐候性改良剤、熱安定剤、光安定剤、紫外線吸収剤、中和剤、滑剤、防曇剤、アンチブロッキング剤、粘着付与剤、帯電防止剤、スリップ剤、核剤、発泡剤、難燃剤、架橋剤、抗菌剤、有機充填剤、無機充填剤、香料、加工助剤などが挙げられる。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物には、本発明の効果を損なわない範囲で、他の樹脂成分を、それらの性能を部分的に付加するために、任意に配合することができる。
他の樹脂成分としては、例えば、高密度ポリエチレン、エチレン・α−オレフィン共重合体、エチレン−酢酸ビニル共重合体、エチレン−アクリル酸エステル共重合体、アイオノマー、ポリプロピレン、エチレン系エラストマー、スチレン系エラストマーなどが挙げられる。
(1)ポリエチレン系樹脂組成物の製造
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は、線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)成分及び分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)成分と分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(C)成分とを、必要に応じて他の成分の着色剤や他の樹脂成分或いは添加剤などを付与して、混合することにより製造される。
混合方法には特に制限はなく、通常のヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、タンブラー型などの公知の混合機を用いて混合する。その後、通常の一軸或いは二軸スクリュー押出機や連続混練機などによって混練し、ペレット化してもよい。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物を用いて、インフレーション成形やTダイ成形などの公知の成形方法により、厚さ10〜50μmのシートを製造し、衛生用品のバックシートとすることができる。
本発明のポリエチレン系樹脂組成物は成形加工性に優れているので、フィルムやシートの製造に適している。
特に、本発明のポリエチレン系樹脂組成物によるシートは、引張強度と伸び特性を向上させて、使用後におけるバックシートの下着等からの易剥離性を高くされているので、生理用ナプキンや失禁用パッド及びオムツや授乳パッドなどの衛生用品におけるバックシートとして好適に用いることができる。
(1)メルトフローレート(MFR)
JIS−K7210に準拠して、190℃・21.18N荷重の条件で測定した。
ペレットを熱プレスして2mm厚のプレスシートを作成し、該シートを1000ml容量のビーカーに入れ蒸留水を満たし、時計皿で蓋をしてマントルヒーターで加熱した。蒸留水が沸騰してから60分間煮沸後、ビーカーを木製台の上に置き放冷した。この時60分煮沸後の沸騰蒸留水は500mlとし室温になるまでの時間は60分以下にならないように調整した。また、試験シートはビーカー及び水面に接しないように水中のほぼ中央部に浸漬した。
シートを23℃・湿度50%の条件で16時間以上24時間以内でアニーリングを行った後、縦横2mmになるように打ち抜き、試験温度23℃でJIS−K7112に準拠して測定した。
幅600mm・リップ幅0.8mmのTダイを備えた40/65/40mmφTダイフィルム成形装置により、成形温度を240℃・キャストロール速度100m/minで坪量23.5g/m2となるように成形したシートから幅25mmの縦方向の試験片を切り出し、200mm/分の引張速度で試験を行い、降伏点荷重、破断点荷重、破断点伸度を求めた。標線間距離は50mmとした。更に微分値の算出については、伸度と荷重のデータを伸度0から破断まで(但し500%を上限とする)伸度1%毎に計測し、前後各二点(計五点)のデータから表計算ソフト(エクセル)のSLOPE関数機能を用いて伸度1%毎の微分値とした。
幅600mm・リップ幅0.8mmのTダイを備えた40/65/40mmφTダイフィルム成形装置により、成形温度を240℃・キャストロール速度100m/minで坪量23.5g/m2のシートを成形する際の樹脂圧力を測定した。樹脂圧力が低いほど加工性が優れる。
150×200mmに切り出したシートの片面にアクリル系粘着剤を塗工した。塗工面に150×200mmの市販の綿製の布を重ね合わせ、45℃で24時間及び23℃で24時間、150Nの荷重をかけた状態で養生した。荷重を除去後、手でシートと布とを引き剥がした後の、シートの状態を観察した。
○:変化なし ×:破れたり、回復不能な変形が残る。
線状低密度ポリエチレン(密度0.918g/cm3、MFR3.5g/10分、微分値dN/dSの最小値は0.002、日本ポリエチレン製、商品名:NC564A)56重量%、分岐状低密度ポリエチレン(密度0.923g/cm3、MFR3.7g/10分、日本ポリエチレン製、商品名:LC520)32重量%、分岐状低密度ポリエチレン(密度0.921g/cm3、MFR9.4g/10分、日本ポリエチレン製、商品名:LC720)12重量%をミキサーにて混合した後に、フィルム成形機に供してシートを成形した。成形したシートの評価の結果を表1に示す。
線状低密度ポリエチレン(密度0.935g/cm3、MFR5.0g/10分、微分値dN/dSの最小値は−0.038、日本ポリエチレン製、商品名:UF960)56重量%、分岐状低密度ポリエチレン(密度0.923g/cm3、MFR3.7g/10分、日本ポリエチレン製、商品名:LC520)32重量%、分岐状低密度ポリエチレン(密度0.921g/cm3、MFR9.4g/10分、日本ポリエチレン製、商品名:LC720)12重量%をミキサーにて混合した後に、フィルム成形機に供してシートを成形した。成形したシートの評価の結果を表1に示す。
なお、使用した線状低密度ポリエチレンの伸度荷重挙動が適切でなかったため(dN/dS≦0)、剥離試験において回復不能の変形が生じた。
線状低密度ポリエチレン(密度0.918g/cm3、MFR3.5g/10分、微分値dN/dSの最小値は0.002、日本ポリエチレン製、商品名:NC564A)56重量%、分岐状低密度ポリエチレン(密度0.920g/cm3、MFR6.0g/10分、日本ポリエチレン製、商品名:LC608B)44重量%、をミキサーにて混合した後に、フィルム成形機に供してシートを成形した。成形したシートの評価の結果を表1に示す。
なお、実施例1において相互にMFRの異なる二種類の分岐状低密度ポリエチレンを、中間のMFRを有する一種類の分岐状低密度ポリエチレンに置き換えたところ((B)成分を使用しない)、加工性が低下し、剥離試験において回復不能の変形が生じた。
本発明の請求項1における構成の要件を全て満たす実施例1においては、フィルム物性における引張強度と引張伸度の特性が優れ、線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)成分の引張試験における伸度荷重曲線の微分値(dN/dS)の最小値が>0なので、衛生用品のバックシートを下着等から剥離する際に剥し易く、粘着剤層が設けられたバックシートが破けたり伸ばされずに衛生用品本体を下着等から剥離できる、易剥離性を備えている。また、フィルム成形加工性の指標である樹脂圧力が小さく、成形加工性も優れていることが示されている。
一方、比較例1では、フィルム物性における引張強度と引張伸度の特性は概ね優れ、フィルム成形加工性の指標である樹脂圧力も小さいが、線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)成分の密度が高過ぎ、また、微分値(dN/dS)の最小値が≦0なので、バックシートにおける易剥離性を欠いている。
比較例2では、分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)成分が配合されていないので、フィルム物性における引張強度と引張伸度の特性及びフィルム成形加工性が共に劣り、バックシートにおける易剥離性も欠いている。
以上の実施例と比較例の対照結果よりして、本発明のポリエチレン系樹脂組成物が従来の材料より、バックシートの剥離性と各性能において悉く優れており、本発明の構成の要件の合理性と有意性が実証され、従来技術への卓越性も明らかにされている。
Claims (2)
- 密度が0.880〜0.930g/cm3であり、引張試験における伸度荷重曲線の微分値(dN/dS)の最小値が0より大きい線状低密度ポリエチレン系樹脂(A)40〜87重量%と、メルトフローレート(MFR:190℃・21.18N荷重の条件)が6g/10分未満の分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(B)10〜40重量%と、MFRが6g/10分以上の分岐状低密度ポリエチレン系樹脂(C)3〜20重量%とを含有することを特徴とする、衛生用品のバックシート用ポリエチレン系樹脂組成物。
- 請求項1に記載されたポリエチレン系樹脂組成物を成形したシートにより形成される衛生用品のバックシート。
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