JP2004202923A

JP2004202923A - 積層体及びその製造方法

Info

Publication number: JP2004202923A
Application number: JP2002376257A
Authority: JP
Inventors: Yukio Yamakawa; 幸夫山川; Tadashi Furuya; 太多司古谷; Akifumi Ueno; 彰文植野
Original assignee: Kanebo Synthetic Fibers Ltd; Kanebo Ltd
Current assignee: Kanebo Synthetic Fibers Ltd; Kanebo Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP4119743B2

Abstract

【課題】透湿性を有し、透明性に優れ、しかも製品として作業性に優れ、柔軟性を有するウレタンフィルムの積層体を得る。
【解決手段】ウレタンフィルムと不織布を積層した積層体を製造するに際して、離型性能を有するシート上にコーティングされたウレタンフィルムと不織布を引き揃え、不織布側から加熱エンボスローラーで圧着するエンボス加工を施して、ウレタンフィルムと不織布を積層一体化させ、次いで離型性シートを分離することを特徴とする積層体の製造方法。
【選択図】図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、伸縮性と透湿防水性に優れる積層体に関するものであり、医療用ドレッシングや手袋の素材に好適に用いられる積層体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ウレタンフィルムは伸縮性に優れる素材として広く使われている。その中でも厚みが比較的小さいものは優れた透湿防水性を有しており、医療用ドレッシングやディスポーザブル手袋、各種スポーツ衣料の材料として利用される。
しかし、このような透湿防水能を有するウレタンフィルムはあまりに薄すぎるため（ブロッキングしやすくてシワになり易いなどの理由で）実際に使用する際には他の素材と貼り合せて使用されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載された考案は、ウレタンフィルムに接着剤を介して不織布を貼り合わせ、さらにフィルムの不織布とは反対側の全面に粘着剤層を設けた「接着性ドレッシング」に関する考案である。
また、特許文献２と特許文献３にはウレタンフィルムに接着剤を介して予めエンボス加工を施した不織布を貼り合わせ、さらに不織布面又はウレタンフィルム面のいずれかに粘着剤を塗布しその上から離型紙を貼った「ドレッシング」に関するものである。
更に特許文献４には、ウレタンフィルムに接着剤を介して不織布を貼り合わせたフィルムを２枚重ねて作られた手袋が開示されている。
【０００４】
ところで、このような先行技術の問題点として次のようなことが挙げられる。
１）ウレタンフィルムと不織布の間の接着剤の作用により、積層体の透湿度が大きく低下してしまう。さらに、製品の透明性が下がる。この為、接着剤の組成を工夫したり塗布方法を工夫するなどの方法がとられているが、満足いくものではない。
【０００５】
２）ウレタンフィルム自体は大きな伸縮性と柔軟性を有するが、これに不織布を貼り合わせることによってウレタンフィルムの伸縮性が著しく阻害される。これは単にウレタンフィルムと不織布の積層体の伸縮率が小さくなるということだけでなく、積層体を伸ばすためには比較的強い力を加える必要がある、即ち柔軟性が損なわれるという問題もある。この為、例えば上記特許文献４記載の手袋は着脱時の操作性の悪さが指摘されている。
【０００６】
【特許文献１】
実開昭６３−１２０６２０号公報
【特許文献２】
実用新案登録第２５３５４７３号公報
【特許文献３】
実用新案登録第２５３５４７４号公報
【特許文献４】
特開平５−１９５３０３号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本願発明の目的はこのような従来技術の問題点を改良することであり、具体的には、透湿防水性を有し、透明性に優れ、しかも製品として作業性に優れ、柔軟性を有するウレタンフィルムの積層体を得ることである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、ウレタンフィルムと不織布を積層した積層体であって、両者は接着剤を用いずに一体化されており、両者が一体エンボス加工されていることを特徴とする積層体、を要旨とするものである。
又、積層体の製造方法の発明として、離型性能を有するシート上にコーティングされたウレタンフィルムと不織布を引き揃え、不織布側から加熱エンボスローラーで圧着するエンボス加工を施して、ウレタンフィルムと不織布を積層一体化させ、次いで離型性シートを分離することを特徴とする積層体の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に用いられるウレタンフィルムは、公知のものである。一般に、比較的エーテル結合の多いセグメントを有し、厚さが５０μｍ以下のウレタンフィルムは透湿防水性に優れると言われている。従って、本発明でもこの範囲の厚さのウレタンフィルムを用いることが好ましく、６μｍ以上３０μｍ以下の厚さのフィルムを用いることが更に好ましい。なお、現在実用化されているこの種のフィルムのうち、最も薄いものは６μｍ程度である。
【００１０】
ウレタンフィルムに積層される不織布は、特に限定しない。例えば短繊維不織布、長繊維不織布、メルトブロー不織布などどのような製法により製造したものでも利用可能である。また、素材もＰＥＴやポリ乳酸のようなポリエステル類、ナイロン６、ナイロン１２のようなポリアミド類、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニールアルコールの様なポリオレフィン類、各種熱可塑性エラストマー類などがなどが例として挙げられる。これらの中で、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、ポリウレタン系エラストマー、ポリオレフィン系エラストマー、ポリスチレン系エラストマーなどからなる伸縮性不織布が望ましい不織布である。更に、これらの伸縮性不織布の中で、ポリウレタン系不織布はウレタンフィルムとの熱接着性が良好なため、特に望ましい不織布である。
【００１１】
中でも本発明に好適に用いられるのは熱可塑性ポリウレタンのメルトブロー不織布である。この不織布は、他の不織布に較べて伸縮性並びに柔軟性に富み、また十分な通気性も有するので好ましい。
【００１２】
不織布を構成する繊維の平均径は特に規定されないが、３〜３０μｍが好ましく、更には５〜２５μｍが好ましい。
特に繊維径が６〜２０μｍの細い製品は、不織布を構成する繊維本数が多く、その結果製品物性が均一にして外観の良い不織布になる為特に望ましい。
【００１３】
又、不織布の目付けは、２０〜１５０ｇ／ｍ^２が好ましく、更には２５〜１３０ｇ／ｍ^２が好ましい。
【００１４】
ウレタンフィルム、並びに不織布を構成する繊維中には、耐熱剤、紫外線吸収剤、難燃剤等の添加剤が適宜存在しても良い。本発明の積層体の用途として、厳密な透明性が要求されない場合は顔料などの添加も可能である。例えば絆創膏の基材として使用する場合は肌色の顔料を不織布中に添加しておいても良い。
【００１５】
本発明では上述したウレタンフィルムと不織布の間に接着剤層が存在しない。従って、ウレタンフィルムの有する優れた透湿性と透明性を維持出来る。又、接着剤を用いることなくウレタンフィルムと不織布をエンボス加工による熱により貼り合わせ、両面にエンボス柄の凹凸が現れる積層体になる為、表面積が増加した状態になっている。その結果として、思わぬ効果が得られることが分かった。
【００１６】
その効果のひとつは、透湿性能が著しく向上することである。すなわち、従来のウレタンフィルムと不織布を接着剤で貼り合わせた積層体に較べて、格段に透湿性能が向上し、ウレタンフィルム単独使用並か或いはそれ以上の透湿性能を維持できる。
【００１７】
本発明積層体の望ましい透湿度は、１時間当たり６５ｇ／ｍ^２以上、更に望ましくは８０ｇ／ｍ^２以上である。１時間当たり６５ｇ／ｍ^２以上の透湿性を有する積層体は、手袋用途、或いはサージカルドレッシング用途において、蒸れ感無く使用出来るので好ましい。透湿度の最大値は大きいほど望ましいが、現在の技術レベルでは１時間当たり４００ｇ／ｍ^２程度が上限である。
【００１８】
本発明品は、優れた透湿性を有する為、例えば、本発明の積層体を加工して作られた手袋は長時間着用しても蒸れない。
又、絆創膏に代表されるサージカルドレッシングに使用しても、長時間に亘り肌に貼り付けておいても、肌が蒸れにより白化する現象が殆どない。
【００１９】
本発明の積層体のもう１つの特徴は、初期伸長応力が著しく低い事である。その理由は、初期伸長段階で積層体自体が引き伸ばされるのと同時に凹凸構造はフラットな状態へ変化する構造変化を伴う為と推測される。即ちこの構造変化を伴う為、本発明製品は初期応力が低く、柔軟性に優れた積層体になる。
【００２０】
図２のＮｏ．１は実施例−１に記載の本発明品である積層フィルムのＳ−Ｓ曲線を示したものである。横軸は伸度であり、縦軸は応力を示す。本発明の積層フィルムの特徴は、初期の引っ張り段階においては比較的弱い力で伸びやすいと言うことを示している。
【００２１】
又、Ｎｏ．２はウレタンフィルムに接着剤層を介して、予めエンボス加工をした不織布を積層した比較例−２のＳ−Ｓ曲線である。カーブの立ち上がりが急激であると言うことは、フィルムを少しだけ伸ばす際にも比較的強い力を加えなければならないと言うことを示している。
【００２２】
このような、本願発明品と従来品の物性差は次のような具体的用途において顕著な効果の差として現れる。例えば、本願発明品のフィルムを加工して得られた手袋は、従来品のフィルムを加工して得られた手袋に較べて、初期伸長応力が低い（即ち伸びやすい）為、着脱時の作業性に非常に優れる。これは、着脱時に手袋の手首部分を広げる際に、比較的小さな力を加えるだけで良いからである。このような作用効果は、その他のゴム手袋に較べても格段に優れるものである。
【００２３】
エンボス処理は、従来公知の方法が採用できる。エンボスの形状は、格子状、斜格子状、（楕）円状などがある。エンボスは積層体全面に施されることが好ましいが、用途によっては積層体の一部面へ施したものも利用できる。
【００２４】
しかし、上述した本願発明特有の作用効果を得るためには、積層体がエンボス加工される必要がある。予めエンボス加工した不織布とフィルムを貼り合わせる特許文献２乃至３に記載されたような方法では本願発明の効果は得られない。
【００２５】
本発明の積層体の製造方法の一例を示す。図４に本発明の製造方法の工程の略図を示した。ウレタンフィルムは膠着性が強いので「離型紙」と呼ばれる離型性のあるシートにコーティングされた状態で用いられる。
【００２６】
ウレタンフィルムの厚さは５０μｍ以下が好ましく、６μｍ以上３０μｍ以下の厚さのフィルムを用いることが更に好ましい。なお、現在実用化されているこの種のフィルムのうち、最も薄いものは６μｍ程度である。
【００２７】
また、ウレタンフィルムの透湿度は１時間当たり６５ｇ／ｍ^２以上、特に１時間当たり８０ｇ／ｍ^２以上が好ましい。
【００２８】
このウレタンフィルムに積層する不織布（１２）については、上述したものが用いられる。
【００２９】
最初の工程では、離型紙にコーティングされロール状に巻かれているウレタンフィルム（１１）と、別にロール状に巻かれている不織布（１２）を引き揃え、重ね合わせる。
【００３０】
次いで加熱したエンボスローラー（１３）とそのエンボスローラーと対になったペーパーローラー（１４）などの間を通してエンボス処理を行う。その際、加熱エンボスローラーを不織布側から押し当てることが必要である。次いで、離型紙と（ウレタンフィルム−不織布の）積層体を引き剥がし装置（１５）により分離して、積層体（１６）と離型紙（１７）を別々のローラーに巻き取る。
【００３１】
エンボス処理は、従来公知の方法が採用できる。温度等の条件は、使用する材料に合わせて適宜決定する。エンボスの形状は、格子状、斜格子状、（楕）円状などがある。エンボスは積層体全面に施されることが好ましいが、用途によっては積層体の一部面への加工にとどめても良い。
【００３２】
エンボス加工と離型紙引き剥がしの間には冷却のための工程を設けることが好ましい。例えば、エンボス加工後の中間体（複合エンボス加工品）を数個の冷却ローラー（図４には記載せず）を経て離型紙引き剥がし装置に供給する。
【００３３】
また、エンボス加工を施し離型紙がついたままの中間体をいったん巻き取った後、これから離型紙を引き剥がして積層体を得てもよい。
【００３４】
このように、本発明の積層体の製造に際しては、接着剤を用いないので、工程も簡略化でき作業効率を上げ、コストを下げることも可能となる。それだけでなく、溶剤を使用しない為（接着剤として溶剤タイプが一般的）、環境保全にも優れている。又、得られた積層体がこれまでにない優れた性能を有していることは、先に述べた通りである。
【００３５】
本発明の積層体はその特徴を生かして様々な用途に利用が可能である。例えばウレタンフィルム側に感圧接着剤を塗布して絆創膏に代表される医療用のドレッシング材料としたり、或いは半導体工場で使用される手袋材料としたり、又は手術用手袋材料として用いることが出来る。
【００３６】
【実施例】
以下実施例により、本発明を具体的に述べる。
まず最初に、各種物性の測定方法を記載する。
（１）ウレタンフィルム及び積層体の透湿度測定方法
ＪＩＳＬ１０９９Ａ−１法にて測定した。
（２）透明性評価方法
新聞紙の上に積層体を重ねて、目視によりその透明性を評価した。
（３）Ｓ−Ｓ曲線測定方法
ＪＩＳＬ１０９６法に準じて下記条件で測定した。
試料幅：２０ｍｍ
試料長：１００ｍｍ
引っ張り速度：５０ｍｍ／分
温度×湿度：２３℃×６５％ＲＨ
【００３７】
ウレタンフィルムの製造例
ポリテトラメチレングリコールとポリエチレングリコールの混合物と４，４’−ジフェニルメタンジイソシアネート（ＭＤＩ）と１，４−ブタンジオールからなるポリウレタンのジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）３０ｗｔ％溶液を離型紙の上にコーティングし、次いでＤＭＦを除去して厚み１５μｍの透湿性フィルムを得た。このフィルムＡの透湿度は１時間当たり２０５ｇ／ｍ^２であった。
【００３８】
ウレタン不織布の製造例
ポリへキサメチレンアジペートジオールとＭＤＩと１，４−ブタンジオールからなる熱可塑性ポリウレタンをメルトブロー紡糸して、目付５０ｇ／ｍ^２、平均繊維径１３μｍのウレタン不織布を得た。
【００３９】
エンボス接着
上の製造例で述べた剥離型紙付きウレタンフィルムの上にウレタン不織布を引きそろえて積層し、次いで１２５℃に加熱したエンボスローラーとペーパーローラーの間を通し、前記引きそろえ品をエンボス加工により接着した。尚、エンボスの柄は格子柄で、圧着面積は２５％であった。
【００４０】
エンボス加工された複合引きそろえ品を、離型紙分離装置を使用し、離型紙を除去した。離型紙から引きはがされたポリウレタンフィルムとポリウレタン不織布は強固に熱接着され、尚且つ両面に鮮明なエンボス柄が現れるまでエンボス加工されていた。
【００４１】
実施例−１
上述した製造例に基づいて、厚み１５μｍのウレタンフィルムと厚み０．２５ｍｍ、目付け５０ｇ／ｍ^２のウレタン不織布からなる積層体を得た。エンボス形状は「格子柄」で、圧着面積が２５％のエンボスローラーとペーパーローラーの組み合わせでエンボス接着を施した。
この積層体は両面にエンボス柄の凹凸は鮮明に刻印されていた。その表面写真を図３に示した。
【００４２】
比較例−１
特許文献１に基づいて、実施例−１に使用した離型紙付の厚み１５μｍのウレタンフィルム上に接着剤（ウレタン系接着剤、溶剤はＭＥＫ、ＤＭＦ系溶剤）を塗布し、実施例−１に使用したウレタン系不織布、厚み０．２５ｍｍ、目付け５０ｇ／ｍ^２のウレタン不織布を貼り合わせた、次いで加熱下で溶剤を除去して積層体を得た。この積層体のフィルム面はフラットであった。
【００４３】
比較例−２
特許文献２に基づいて、実施例−１に使用した厚み１５μｍのウレタンフィルムに比較例−１の方法で接着剤を塗布して、実施例−１に使用したウレタン系不織布に予めエンボス加工を施していた厚み０．２３ｍｍ、目付け５０ｇ／ｍ^２のウレタン不織布を貼り合わせた積層体を得た。
この積層体の不織布面はエンボス柄が刻印されていたが、フィルム側はフラットであった。
【００４４】
比較例−３
実施例−１に使用した厚み１５μｍのウレタンフィルムに、スパンボンド方法で製造した市販の厚み０．２８ｍｍの６−ナイロン不織布を比較例−２の方法にて接着剤を使用して貼り合わせて、溶剤除去後にナイロン不織布側から格子柄で圧着面積が２５％のエンボス加工し、両面に凹凸のある積層体を得た。
【００４５】
４種類の積層体の透湿度並びに透明性を測定・評価した結果を表１に示す。ウレタンフィルムにナイロン不織布を貼り合わせたもの（比較例−３）は透湿度が著しく低下していた。一方、接着剤を使用していない本願発明品は比較例−１、２に較べて透湿性並びに透明性に優れることが示された。
【００４６】
実施例−１、比較例−２の積層体の長さ方向にサンプリングした製品のＳ−Ｓ曲線を測定した。測定チャートを図２に示す。図２が示すように、実施例−１製品（図２のＮｏ．１）は初期伸長応力（２５％以下の伸長）は極めて低いが、接着剤を使用した比較例−２の製品（図２のＮｏ．２）は初期伸長応力が極めて大きい事を示す。即ち、実施例−１製品は、比較例−２製品より初期応力が小さくなり、極めて柔軟で伸びやすいことを示している。又、実施例―１と比較例―２のこの応力差異が、エンボス構造の構造変化に伴う応力ダウンと接着剤の有無による差異を示している。
【００４７】
手袋製作
上記積層体から、それぞれウレタンフィルムが外側になる方向で重ね合わせ、高周波ウェルダー装置を使用して手袋を作製した。これを、６名のモニターに着用させ、▲１▼着脱時の操作性と、▲２▼着用時の蒸れ状況を４段階で評価した。着脱時の評価は「操作性が良い」ものを４、「やや操作性が良い」ものを３、「やや操作性が悪い」ものを２、「操作性が悪い」ものを１とした。
又、着用時の蒸れ状況は「蒸れ感の無い」を４、「若干蒸れ感有り」を３、「蒸れ感を感じる」を２、「着用しているとベトベトする」を１として評価した。
【００４８】
脱着時の操作性評価に関し、比較例−３の積層体を用いたものは伸縮性がないので評価１であった。比較例−１，２の積層体を用いたものは、評価２であった。これらの結果に対して実施例−１の積層体からなる手袋は評価４を得た。又、着用時の蒸れ感は、比較例−３はベトベト感のある評価１であったが、実施例−１、比較例−１、２は蒸れ感の無い評価４であった。
【００４９】
【表１】

【００５０】
実施例−２〜４
実施例−１に記載した方法に準じて、ポリテトラメチレングリコールとポリエチレングリコールの混合比率を変えたポリウレタン溶液を試作し、そのウレタン溶液から２０μｍのフィルムＢ、Ｃ、Ｄを試作した。
それぞれのフィルムの透湿度はそれぞれ１時間当たり１５０、８０、６０ｇ／ｍ^２であった。
【００５１】
又、ポリエーテル系ポリウレタンを使用してメルトブロー法で目付け１００ｇ／ｍ^２の伸縮性不織布を試作した。次いで、上記した離型紙にコーティングされたウレタンフィルムの上にこの伸縮性不織布を重ね合わせ、１２０℃に加熱されたエンボスローラーを使用してウレタンフィルムと伸縮性不織布をエンボス熱接着し、次いでウレタンフィルムと伸縮性不織布の熱接着積層体と離型紙とを分離して積層体Ｂ、Ｃ、Ｄを得た。各積層体共に、両面に明確なエンボス柄が刻印されていた。
【００５２】
手袋製作
上記ウレタンフィルム積層体Ｂ、Ｃ、Ｄをそれぞれウレタンフィルムが外側になる方向で重ね合わせ、次いで高周波ウェルダーを使用して３種類の手袋を製作した。この手袋を実施例−１、比較例−１、２、３に記載したのと同方法で着脱性評価、並びに着用時の蒸れ性評価を実施した。
【００５３】
評価結果は表２の通りで着脱時の操作性は何れも評価４で良好であった。しかしながら、着用時の蒸れ感は、実施例−２は評価４、実施例−３は評価３であった。実施例−４は特に長時間の着用の際に蒸れ感を感じる評価２であった。上記結果より、手袋着用時の蒸れに関し、透湿度が１時間当たり８０ｇ／ｍ^２以上の積層体は優れた結果であった。
【００５４】
【表２】

【００５５】
絆創膏試作評価
実施例−１の積層体のウレタンフィルム面に、気泡を多量混入させたアクリル系粘着剤を塗布した。次いでこれを絆創膏に加工した。この絆創膏の粘着剤層には多数の細孔がある事が確認出来た。又、この粘着剤塗布シートの透湿度は１時間当たり１１０ｇ／ｍ^２であった。
次いで、この絆創膏と市販の塩ビシートからなる絆創膏の２種類を使用して、主婦６人に着用評価を実施した。１日着用後の絆創膏を剥がした肌状態を観察した。本発明積層体シートから作った絆創膏では肌の変化は殆ど認められなかった。一方、市販の塩ビシートからなる絆創膏では全員の肌が蒸れの為白く変化していた。
【００５６】
【発明の効果】
本発明によれば、優れた透湿性を有し、透明性に優れ、しかも製品として柔軟性に優れるウレタンフィルムの積層体が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の積層体断面図
【図２】Ｓ−Ｓ曲線
【図３】本発明の積層体の表面を不織布側から撮った写真（約３０倍）
【図４】製造装置略図
【符号の説明】
１ウレタンフィルム
２不織布
３積層体
１１離型紙の付いたウレタンフィルム
１２不織布
１３エンボスローラー
１４ペーパーローラー
１５離型紙引き剥がし装置
１６積層体
１７引き剥がされた離型紙

Claims

ウレタンフィルム（１）と不織布（２）を積層した積層体であって、両者は接着剤を用いずに一体化されており、両者が一体エンボス加工されていることを特徴とする積層体。
不織布がウレタンメルトブロー不織布である請求項１記載の積層体。
不織布を構成する繊維の平均径が３〜３０μｍである、請求項１又は２記載の積層体。
不織布の目付けが２０〜１５０ｇ／ｍ^２である、請求項１乃至３いずれかに記載の積層体。
積層体の透湿度が１時間当たり６５ｇ／ｍ^２以上である、請求項１乃至４いずれかに記載の積層体。
積層体の透湿度が１時間当たり８０ｇ／ｍ^２以上である、請求項１乃至４いずれかに記載の積層体。
離型性能を有するシート上にコーティングされたウレタンフィルムと不織布を引き揃え、不織布側から加熱エンボスローラーで圧着するエンボス加工を施して、ウレタンフィルムと不織布を積層一体化させ、次いで離型性シートを分離することを特徴とする積層体の製造方法。
不織布がウレタンメルトブロー不織布である請求項７記載の積層体の製造方法。
不織布を構成する繊維の繊維径が３〜３０μｍである、請求項７又は８記載の積層体の製造方法。
不織布の目付けが２０〜１５０ｇ／ｍ^２である、請求項７乃至９いずれかに記載の積層体の製造方法。
ウレタンフィルムの厚みが５０μｍ以下である請求項７乃至１０いずれかに記載の積層体の製造方法