JP6841773B2 - 通気性フィルム - Google Patents
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
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Description
しかし、近年、将来的な石油枯渇や地球温暖化などの環境問題などを背景に、樹脂フィルムの原材料として、石油由来樹脂の代わりに、カーボンニュートラルで再生可能な資源である植物由来樹脂を使用することへの関心が高まっている。
このような植物由来樹脂を用いた通気性フィルムとしては、例えば、特定量の乳酸系ポリマー、特定量の可塑剤を含むポリ乳酸系樹脂組成物に特定量の微粉状充填剤を添加して、溶融製膜した後、延伸した多孔性フィルムが提案されている(特許文献1)。
フィラーを含む通気性フィルムにおいて、特定量の植物由来ポリエチレン系樹脂を配合させることにより、石油由来ポリオレフィン系樹脂からなるフィルムより優れた引裂強度と、該フィルムと同程度のヒートシール強度とを有する通気性フィルムを得られることを見出し、本発明の完成させるに至った。すなわち、本発明は下記の通りである。
(1)石油由来ポリオレフィン系樹脂10〜65質量部、植物由来ポリエチレン系樹脂5〜50質量部及び無機フィラー30〜60質量部を含むことを特徴とする通気性フィルム。
(2)前記植物由来ポリエチレン系樹脂のバイオマスプラスチック度が80%以上であることを特徴とする、(1)に記載の通気性フィルム。
(3)引裂強度が1.3mN/μm以上であることを特徴とする、(1)又は(2)に記載の通気性フィルム。
(4)前記石油由来ポリオレフィン系樹脂が直鎖状低密度ポリエチレンとエチレン−α−オレフィン共重合体との混合物であることを特徴とする、(1)乃至(3)のいずれかに記載の通気性フィルム。
(5)温熱医療用途に用いられることを特徴とする、(1)乃至(4)のいずれかに記載の通気性フィルム。
また、本発明の好ましい態様の通気性フィルムとして、下記[1]乃至[3]の通気性を提供する。
[1]石油由来ポリオレフィン系樹脂、植物由来ポリエチレン系樹脂及び無機フィラーを含む通気性フィルムであって、
該石油由来ポリオレフィン系樹脂の含有量は、該通気性フィルム100質量部に対して、25〜50質量部であり、
該植物由来ポリエチレン系樹脂の含有量は、該通気性フィルム100質量部に対して、5〜12質量部であり、
該無機フィラーの含有量は、該通気性フィルム100質量部に対して、30〜60質量部であり、
該石油由来ポリオレフィン系樹脂が石油由来直鎖状低密度ポリエチレンと石油由来エチレン・1−ブテン共重合体との混合物であり、該植物由来ポリエチレン系樹脂が植物由来直鎖状低密度ポリエチレンであり、
該通気性フィルムの引裂強度が1.3mN/μm以上であり、
該通気性フィルムのヒートシール強度が7.5〜10.1N/cmであることを特徴とする、通気性フィルム。
[2]前記植物由来ポリエチレン系樹脂のバイオマスプラスチック度が80%以上であることを特徴とする、[1]に記載の通気性フィルム。
[3]温熱医療用途に用いられることを特徴とする、[1]又は[2]に記載の通気性フィルム。
[通気性フィルム]
本発明の通気性フィルムは、石油由来ポリオレフィン系樹脂10〜65質量部、植物由来ポリエチレン系樹脂5〜50質量部及び無機フィラー30〜60質量部を含むものである。
本発明で用いる石油由来ポリオレフィン系樹脂は、石油などの化石燃料から得られる原料から製造された樹脂であって、少なくともオレフィン成分(エチレン、プロピレン、ブテン−1、ペンテン−1、ヘキセン−1,4−メチル−ペンテン−1、ヘプテン−1、オクテン−1等のα−オレフィンなど)を単量体成分とする樹脂である。
なお、本明細書において、(メタ)アクリル酸とは、アクリル酸とメタクリル酸を指す。
との比率は特に限定されないが、例えば、直鎖状低密度ポリエチレン100質量部に対して、エチレン−α−オレフィン共重合体の含有量は5〜90質量部が好ましく、より好ましくは10〜50質量部である。エチレン−α−オレフィン共重合体の含有量が5質量部未満であるとヒートシール強度などの加工適性を損ねる場合があり、90質量部を超えると引裂強度などが低下する場合がある。
また、石油由来の低密度ポリエチレンのMFRは、特に限定されないが、1.0〜5.0g/10分が好ましく、より好ましくは、2.0〜4.0g/10分である。
また、石油由来の直鎖状低密度ポリエチレンのMFRは、特に限定されないが、1.0〜5.0g/10分が好ましく、より好ましくは、2.0〜4.0g/10分である。
また、石油由来のエチレン−α−オレフィン共重合体のMFRは、特に限定されないが、1.0〜5.0g/10分が好ましく、より好ましくは2.0〜4.0g/10分である。
また、石油由来のエチレン−メタクリル酸メチル共重合体のMFRは、特に限定されないが、1.0〜5.0g/10分が好ましく、より好ましくは2.0〜4.0g/10分である。
本発明で用いる植物由来ポリエチレン系樹脂とは、化石燃料以外の再生可能な資源、特にサトウキビなどの植物由来のバイオエタノールを原料としたポリエチレン系樹脂を意味する。
でも直鎖状低密度ポリエチレンが好ましい。
本発明では、植物由来ポリエチレン系樹脂は1種単独で用いても良く、2種以上を併用しても良い。
また、植物由来の直鎖状低密度ポリエチレンのMFRは、特に限定されないが、0.5〜5.0g/10分が好ましく、より好ましくは、2.0〜4.0g/10分である。
大気中では1012個に1個の割合で放射性炭素14Cが存在し、この割合は大気中の二酸化炭素でも変わらないので、この二酸化炭素を光合成で固定化した植物の中でも、この割合は変わらない。このため、植物由来樹脂の炭素には放射性炭素14Cが含まれる。これに対し、石油由来樹脂の炭素には放射性炭素14Cがほとんど含まれない。そこで、加速器質量分析器で樹脂中の放射性炭素14Cの濃度を測定することにより、樹脂中の植物由来樹脂の含有割合、すなわちバイオマスプラスチック度を求めることができる。
本発明に用いる無機フィラーは延伸加工により無機フィラーの周囲にボイドを発生させることによって、フィルムに通気性を付与する役割を担うものである。
かかる無機フィラーとしては、例えば、タルク、シリカ、石粉、ゼオライト、アルミナ、アルミニウム粉末、鉄粉の他、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸マグネシウム−カルシウム、炭酸バリウム等の炭酸の金属塩、硫酸マグネシウム、硫酸バリウム等の硫酸の金属塩、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化マグネシウム等の金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、水酸化ジルコニウム、水酸化カルシウム、水酸化バリウム等の金属水酸化物、酸化マグネシウム−酸化ニッケルの水和物、酸化マグネシウム−酸化亜鉛の水和物等の金属水和物などが挙げられる。
本発明では、無機フィラーは1種単独で、又は2種以上を組み合わせて使用することができる。
よる比表面積の測定結果から算出した値である。
本発明の通気性フィルムには、さらに、着色剤、老化防止剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、難燃剤及び安定剤などの各種添加剤が、本発明の効果を損なわない範囲内で配合されていてもよい。
本発明の通気性フィルムの製造方法について説明する。上記の石油由来ポリオレフィン系樹脂、植物由来ポリエチレン系樹脂及び無機フィラー、並びに必要に応じて、その他の添加剤を混合機で混合した後、適当な混練機で溶融混練させる。具体的には、ヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、バンバリーミキサー、タンブラーミキサー等の混合機を用いて混合し、その後、Tダイ等を備えた一軸もしくは二軸スクリュー押出機を用いて、170〜240℃、好ましくは190〜220℃において溶融混練し、冷却固化することにより、シート状物を得る。その際、混合した原料の均質性や無機フィラーの分散性をより高める観点からは、混合原料を二軸スクリュー押出機によって十分に溶融混練し、その後冷却固化させて一旦ペレット化したコンパウンドを作製し、このペレット化したコンパウンドを、Tダイ等を備えた一軸もしくは二軸スクリュー押出機を用いて、再び、溶融混練、冷却固化することにより、シート状物を得ることが好ましい。このように、押出機を用いて、溶融混練する工程と冷却固化する工程とを2回以上繰り返すことにより、石油由来ポリオレフィン系樹脂と植物由来ポリエチレン系樹脂と無機フィラーとの混合物の均質性や無機フィラー分散性が高まり、得られる通気性フィルムの厚み斑や引裂強度や通気性のばらつきを小さく抑えやすくなる。
延伸温度は、室温〜石油由来ポリオレフィン系樹脂の軟化点と植物由来ポリエチレン系樹脂の軟化点のうち、低い方の軟化点の温度範囲が好ましい。
延伸後、必要に応じて、得られたフィルムの形態を安定させるために熱固定処理を行っても良い。
A : 石油由来直鎖状低密度ポリエチレン(密度0.919g/cm3、MFR(190℃)2.0g/10分)
B : 石油由来エチレン・1−ブテン共重合体(密度0.885g/cm3、MFR(190℃)3.6g/10分)
C : 植物由来直鎖状低密度ポリエチレン(密度0.916g/cm3、MFR(190℃)2.3g/10分、バイオマスプラスチック度84.0%)
D : 炭酸カルシウム
E : 酸化防止剤(5%濃度ポリエチレン系マスターバッチ)
通気性フィルムの厚さは、JIS K7130に準じて、測定した。通気性フィルムから100mm幅、150mm長さの試験片を裁断し、幅方向に10箇所(n=10)測定し、平均値を測定値とした。
2.引裂強度
通気性フィルムの引裂強度は、JIS P8116に準拠して、測定した。軽荷重引裂試験機(株式会社東洋精機製作所製)を使用して、通気性フィルムから引裂方向に長さ63.5mm[長辺(MD)]及び引裂方向と直角方向に幅50mm[短辺(TD)]の長方形の試験片を切取り、短辺の中央に端から12.7mmの切り込みを入れ、配向方向(MD方向)に対する引裂強度を測定した。そして、通気性フィルム1枚当たりの引裂強度を通気性フィルム1枚当たりの厚さで除することで、通気性フィルムの厚さ1μm当たりの引裂強度を算出した。
3.ヒートシール強度
通気性フィルムのヒートシール強度は、JIS Z0238に準拠して、測定した。通気性フィルムから100mm幅、150mm長さの試験片を裁断し、半分に折って重ね合わせ、ヒートシールテスター(テスター産業株式会社製TP−701−B)を使用して、
シール温度200℃、シール圧力3.06kgf/cm2、シール時間2秒の条件で、ヒートシールを行った。そして、ヒートシールした試験片を幅15mmに切り出し、引張試験機(島津製作所製)を使用して、剥離強度を測定した。
表1記載の原料及び組成をヘンシェルミキサーで混合後、200℃にて二軸押出機で溶融混練してペレット化した。次に、Tダイを付けた一軸押出機にペレットを投入して200〜300μmの未延伸フィルムを作製した。次いで、縦一軸延伸機を使用して、該未延伸フィルムをロール延伸により、延伸温度80℃、延伸倍率3.8倍で長手(MD)方向に延伸して、厚さ67.0μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は1.9mN/μmであり、ヒートシール強度は10.1N/cmであった。
組成を表1記載の組成に変更し、また延伸倍率を3.7倍に変更した以外は実施例1と同様な方法で、厚さ68.7μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は2.0mN/μmであり、ヒートシール強度は9.6N/cmであった。
表1記載の原料及び組成をヘンシェルミキサーで混合後、200℃に加熱したTダイを付けた二軸押出機に原料混合物を投入して200〜300μmの未延伸フィルムを作製した。次いで、縦一軸延伸機を使用して、該未延伸フィルムをロール延伸により、延伸温度80℃、延伸倍率3.6倍で長手(MD)方向に延伸して、厚み49.8μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は1.6mN/μmであり、ヒートシール強度は8.6N/cmであった。
組成を表1記載の組成に変更した以外は実施例3と同様な方法で、厚さ49.4μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は1.9mN/μmであり、ヒートシール強度は7.9N/cmであった。
組成を表1記載の組成に変更し、また延伸倍率を4.2倍に変更した以外は実施例3と同様な方法で、厚さ51.3μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は1.4mN/μmであり、ヒートシール強度は7.5N/cmであった。
組成を表1記載の組成に変更し、また延伸倍率を4.3倍に変更した以外は実施例1と同様な方法で、厚さ72.6μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は1.2mN/μmであり、ヒートシール強度は10.3N/cmであった。
組成を表1記載の組成に変更し、また延伸倍率を4.3倍に変更した以外は実施例1と同様な方法で、厚さ71.4μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は1.1mN/μmであり、ヒートシール強度は9
.8N/cmであった。
組成を表1記載の組成に変更した以外は実施例3と同様な方法で、厚さ51.9μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は1.2mN/μmであり、ヒートシール強度は8.5N/cmであった。
組成を表1記載の組成に変更し、また延伸倍率を4.6倍に変更した以外は実施例3と同様な方法で、厚さ53.8μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は1.0mN/μmであり、ヒートシール強度は9.5N/cmであった。
組成を表1記載の組成に変更した以外は実施例3と同様な方法で、厚さ52.4μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は1.4mN/μmであり、ヒートシール強度は6.7N/cmであった。
組成を表1記載の組成に変更し、また延伸倍率を4.1倍に変更した以外は実施例3と同様な方法で、厚さ50.2μmの通気性フィルムを得た。
得られた通気性フィルムの引裂強度は0.8mN/μmであり、ヒートシール強度は6.3N/cmであった。
Claims (3)
- 石油由来ポリオレフィン系樹脂、植物由来ポリエチレン系樹脂及び無機フィラーを含む通気性フィルムであって、
該石油由来ポリオレフィン系樹脂の含有量は、該通気性フィルム100質量部に対して、25〜50質量部であり、
該植物由来ポリエチレン系樹脂の含有量は、該通気性フィルム100質量部に対して、5〜12質量部であり、
該無機フィラーの含有量は、該通気性フィルム100質量部に対して、30〜60質量部であり、
該石油由来ポリオレフィン系樹脂が石油由来直鎖状低密度ポリエチレンと石油由来エチレン・1−ブテン共重合体との混合物であり、該植物由来ポリエチレン系樹脂が植物由来直鎖状低密度ポリエチレンであり、
該通気性フィルムの引裂強度が1.3mN/μm以上であり、
該通気性フィルムのヒートシール強度が7.5〜10.1N/cmであることを特徴とする、通気性フィルム。 - 前記植物由来ポリエチレン系樹脂のバイオマスプラスチック度が80%以上であることを特徴とする、請求項1に記載の通気性フィルム。
- 温熱医療用途に用いられることを特徴とする、請求項1又は請求項2に記載の通気性フィルム。
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