JP7554189B2 - 伸縮フィルム - Google Patents

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Description

本発明は、伸縮フィルムに関する。
本願は、２０１９年６月６日に、日本国に出願された特願２０１９－１０６４０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
伸縮フィルムは、衛生用品、スポーツ用品、医療用品等の広い分野において、取扱い性、着用感（フィット感）等を改善するために使用されている。例えば、下着等の衣服、紙おむつのウエストバンド、サイドパネル、レッグギャザー、失禁用品、生理用ナプキン、包帯、外科的ドレープ、締め付け用バンド、帽子、水泳パンツ、スポーツ用サポーター、医療品サポーター等に用いられている。
伸縮フィルムには、スチレン－イソプレン－スチレンブロック共重合体、エチレンコポリマー等のエラストマーが用いられる。エラストマーを用いた伸縮フィルムは、ブロッキングの問題がある。そこで、ブロッキングを抑制するため、エラストマー層の表面にオレフィン層等の表面層を設けた伸縮フィルムが提案されている。特許文献１には、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）又はホモポリプロピレン（Ｈ－ＰＰ）を含むオレフィン層をエラストマー層の表面に設けた伸縮フィルムが開示されている。
日本国特開２０１６－１１２８７８号公報
特許文献１のように、表面層にＨＤＰＥ等のポリエチレンを用いた伸縮フィルムは、耐熱性が不充分であるため、例えばホットメルト接着剤を用いてバックフィルムや不織布等と接着する際に、変形が生じたり、穴空きが生じたりしやすい。また、表面層にＨ－ＰＰを用いた伸縮フィルムは、充分な伸縮性が得られにくい。エラストマー層を厚くすれば伸縮性は改善されるが、剛性が高くなりすぎるため、伸ばす際に強い力が必要になる。
本発明は、剛性が低く、耐ブロッキング性、耐熱性及び伸縮性に優れた伸縮フィルムを提供することを目的とする。
本発明は、以下の構成を有する。
［１］エラストマー層と、前記エラストマー層の第１の面及び第２の面のいずれか一方又は両方に設けられた表面層と、を有し、前記表面層は、エチレンとの共重合体であるブロックポリプロピレン、及びエチレンとの共重合体であるランダムポリプロピレンからなる群から選ばれる１種以上のポリプロピレン系樹脂と、炭酸カルシウムとを含み、前記表面層中の前記炭酸カルシウムの含有量が、前記表面層の総質量に対して１０～７５質量％であり、前記エラストマー層の厚みが２０～５５μｍであり、前記表面層の厚みが０．４～５．０μｍである、伸縮フィルム。
［２］前記表面層が、前記表面層の総質量に対して、３０～７０質量％の前記ポリプロピレン系樹脂と、３０～７０質量％の前記炭酸カルシウムとを含む、［１］に記載の伸縮フィルム。
［３］前記ポリプロピレン系樹脂の融点が１６０℃未満である、［１］又は［２］に記載の伸縮フィルム。
本発明によれば、剛性が低く、耐ブロッキング性、耐熱性及び伸縮性に優れた伸縮フィルムを提供できる。
本発明の伸縮フィルムの一例を示した断面図である。 本発明の伸縮フィルムの一例を示した断面図である。
以下の用語の定義は、本明細書及び特許請求の範囲にわたって適用される。
流れ方向（ＭＤ）は、帯状の樹脂フィルムの押出方向（長手方向）である。また、幅方向（ＴＤ）は、樹脂フィルム面に沿って流れ方向（ＭＤ）に対して垂直方向である。
本発明の伸縮フィルムは、エラストマー層と、エラストマー層の第１の面及び第２の面のいずれか一方又は両方に設けられた表面層と、を有する。
本発明の伸縮フィルムの実施態様としては、例えば、図１及び図２に例示した伸縮フィルム１，２が挙げられる。伸縮フィルム１は、図１に示すように、エラストマー層１０と、エラストマー層１０の第１の面１０ａに設けられた第１表面層２０とを備えている。伸縮フィルム２は、図２に示すように、エラストマー層１０と、エラストマー層１０の第１の面１０ａに設けられた第１表面層２０と、エラストマー層１０の第２の面１０ｂに設けられた第２表面層２２とを備えている。
なお、図１及び図２の寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、請求項に定義される本発明の範囲で適宜変更して実施することが可能である。
エラストマー層は、エラストマーを含む層である。
エラストマーとは、ガラス転移温度以上でゴム弾性を有するポリマーを指す。したがって、エラストマーは一般に常温（２３℃）以下のガラス転移温度を持つ。エラストマーとしては、具体的には、スチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、ウレタン系エラストマー、ポリエステル系エラストマー等が挙げられる。これらの中でも、強度及び復元性の点から、オレフィン系エラストマーが好ましい。また、フィルム搬送時の寸法安定性が高いという点から、スチレン系エラストマーが好ましい。エラストマー層に含まれるエラストマーは、１種でもよく、２種以上でもよい。
スチレン系エラストマーとしては、スチレン－イソプレン－スチレン共重合体（ＳＩＳエラストマー）、スチレン－イソプレンブロック共重合体、スチレン－ブタジエン－スチレンブロック共重合体、スチレン－ブタジエンブロック共重合体、スチレン－イソプレン－スチレンブロック共重合体の水素添加物（スチレン－エチレン－プロピレン－スチレンブロック共重合体）、スチレン－ブタジエン－スチレンブロック共重合体の水素添加物（スチレン－エチレン－ブチレン－スチレンブロック共重合体）等が挙げられる。これらの中でも、強度及び復元性がより高いことから、ＳＩＳエラストマーが好ましい。
ＳＩＳエラストマーのスチレン単位含有率は、１４～４８質量％が好ましい。ＳＩＳエラストマーのスチレン単位含有率が前記下限値以上であれば、成形性が向上する。ＳＩＳエラストマーのスチレン単位含有率が前記上限値以下であれば、充分に高い伸縮性を得ることができる。
ＳＩＳエラストマーとしては、市販品を使用することができる。
ＳＩＳエラストマーの市販品としては、例えば、Ｑｕｉｎｔａｃ３３９０（ＳＩＳブロック共重合体、ガラス転移温度：－５３℃、スチレン単位含有率：４８質量％、日本ゼオン社製）、Ｑｕｉｎｔａｃ３６２０（ＳＩＳブロック共重合体、ガラス転移温度：－５０℃、スチレン単位含有率：１４質量％、日本ゼオン社製）等が挙げられる。
オレフィン系エラストマーとしては、炭素数３以上のオレフィンを主成分とした共重合体又は単独重合体、並びにエチレンを主成分とした炭素数３以上のオレフィンとの共重合体等が挙げられる。具体的には、例えば、立体規則性が低いプロピレン単独重合体や１－ブテン単独重合体等のα－オレフィン単独重合体；プロピレン－エチレン共重合体、プロピレン－エチレン－１－ブテン共重合体、１－ブテン－エチレン共重合体、１－ブテン－プロピレン共重合体、４－メチルペンテン－１－プロピレン共重合体、４－メチルペンテン－１－１－ブテン共重合体、４－メチルペンテン－１－プロピレン－１－ブテン共重合体、プロピレン－１－ブテン共重合体、エチレン－プロピレン共重合体、エチレン－ヘキセン共重合体、エチレン－１－オクテン共重合体等のα－オレフィン共重合体；エチレン－プロピレン－エチリデンノルボルネン共重合体、エチレン－プロピレン－ブタジエン共重合体、エチレン－プロピレン－イソプレン共重合体等のエチレン－α－オレフィン－ジエン三元共重合体；等が挙げられる。また、結晶性ポリオレフィンのマトリクスに上記エラストマーが分散したエラストマーとしてもよい。オレフィン系エラストマーは、１種を単独で使用してもよく、２種以上を併用してもよい。
オレフィン系エラストマーとしては、強度及び復元性の点から、プロピレンを主成分とした共重合体又は単独重合体であるプロピレン系エラストマー（プロピレン－エチレン共重合体等、以下「ＰＰ系エラストマー」ともいう。）、エチレンを主成分とした共重合体又は単独重合体であるエチレン－オクテンエラストマー（エチレン－オクテン共重合体等）が好ましい。
ＰＰ系エラストマーの全単位に対するプロピレン単位含有率は、７０～９５質量％が好ましく、８０～９０質量％がより好ましい。ＰＰ系エラストマーのプロピレン含有率が下限値以上であれば、成形性が向上する。ＰＰ系エラストマーのプロピレン含有率が上限値以下であれば、高い伸縮性が得られやすい。
オレフィン系エラストマーとしては、市販品を使用することができる。
オレフィン系エラストマーの市販品としては、例えば、商品名「ＶＩＳＴＡＭＡＸＸ６１０２」（プロピレン－エチレン共重合体、エチレン単位含有率：１６質量％、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌ社製）、商品名「Ｉｎｆｕｓｅ９００７」（エチレン－オクテン共重合体、Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ社製）等が挙げられる。
エラストマーとしては、強度及び復元性の点から、ＰＰ系エラストマー及びエチレン－オクテンエラストマーからなる群から選ばれる１種が好ましい。しかしながら、２種以上のエラストマーを混合して使用してもよい。
また、エラストマーとしては、フィルム搬送時の寸法安定性が高いという点から、スチレン系エラストマーが好ましい。しかしながら、２種以上のスチレン系エラストマーを混合して使用してもよい。
エラストマー層は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、熱可塑性エラストマー以外の他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、耐候安定剤、帯電防止剤、防曇剤、金属石鹸、ワックス、防かび剤、抗菌剤、造核剤、難燃剤、紫外線吸収剤、光安定剤、酸化防止剤、変色防止剤、顔料、染料、充填剤等の添加物が挙げられる。
エラストマー層の厚みは、２０～５５μｍであり、２５～５３μｍが好ましく、３０～５０μｍがより好ましい。エラストマー層の厚みが前記範囲の下限値以上であれば、伸縮性に優れる。エラストマー層の厚みが前記範囲の上限値以下であれば、剛性が低くなる。
エラストマー層は、単層であってもよく、複層であってもよい。エラストマー層が複層である場合は、エラストマー層の合計の厚みが前記範囲とされる。
また、エラストマー層が複層である場合、異なるエラストマー層の成分は同一であっても良く、異なっていても良い。
表面層は、エチレンとの共重合体であるブロックポリプロピレン（以下、「Ｂ－ＰＰ」とも記す。）、及びエチレンとの共重合体であるランダムポリプロピレン（以下、「Ｒ－ＰＰ」とも記す。）からなる群から選ばれる１種以上のポリプロピレン系樹脂（以下、「ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）」とも記す。）と、炭酸カルシウムとを含む層である。エラストマー層の表面に表面層が設けられることで、優れた耐ブロッキング性が得られる。
表面層に含まれるポリプロピレン系樹脂（Ｂ）は、１種でもよく、２種以上でもよい。
エラストマー層の両面に第１表面層と第２表面層を設ける場合、第１表面層に含まれるポリプロピレン系樹脂（Ｂ）と第２表面層に含まれるポリプロピレン系樹脂（Ｂ）は、同じであってもよく、異なっていてもよい。
Ｈ－ＰＰはプロピレンの単独重合体であり、タクシティーが高いため、結晶化度が大きい。そのため、Ｈ－ＰＰを用いたフィルムは、剛性が大きく、柔軟性に欠ける傾向がある。これに対し、Ｒ－ＰＰはプロピレンにエチレンを共重合しているため、Ｈ－ＰＰに比べてタクシティーが低下し、結晶化度が下がるため、柔軟性に優れ、耐熱性も有する。Ｂ－ＰＰは、ポリプロピレンの海部分とエチレンの島部分とで構成される海島構造を形成しており、Ｈ－ＰＰと同等の耐熱性を保有しつつ、海島の境界線部にＥＰＲ相を形成することで、柔軟性も有している。
ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）の融点は、１６０℃未満が好ましく、１３５℃以上、１６０℃未満がより好ましい。ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）の融点が１６０℃未満であれば、ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）が必要なエチレン樹脂を含有しており、ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）の柔軟性に優れるため、伸縮フィルムの伸縮性に優れる。ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）の融点が１３５℃以上であれば、ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）が必要なプロピレン樹脂を含有しており、耐熱性に優れる。
なお、融点は、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）法によって測定されるピーク温度である。
表面層中のポリプロピレン系樹脂（Ｂ）の含有量は、前記表面層の総質量に対して、２５～９０質量％が好ましく、２７～８０質量％がより好ましく、３０～７０質量％がさらに好ましい。ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）の含有量が前記範囲の下限値以上であれば、耐熱性に優れる。ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）の含有量が前記範囲の上限値以下であれば、剛性が低くなり、伸縮性に優れる。
表面層中の炭酸カルシウムの含有量は、前記表面層の総質量に対して、１０～７５質量％であり、２０～７３質量％が好ましく、３０～７０質量％がより好ましい。炭酸カルシウムの含有量が前記範囲の下限値以上であれば、剛性が低くなり、伸縮性に優れる。炭酸カルシウムの含有量が前記範囲の上限値以下であれば、伸縮フィルムの製造が安定になる。
表面層は、本発明の効果を損なわない範囲であれば、ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）及び炭酸カルシウム以外の他の成分を含んでもよい。他の成分としては、例えば、エラストマー層で挙げた添加物が挙げられる。また、ゼオライト、シリカ等の炭酸カルシウム以外の無機フィラーを含んでもよい。ホモポリプロピレン（Ｈ－ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）等のポリプロピレン系樹脂（Ｂ）以外の樹脂を含んでもよい。
表面層の厚みは、０．４～５．０μｍであり、０．５～４．５μｍが好ましく、１～４．０μｍがより好ましい。表面層の厚みが前記範囲の下限値以上であれば、伸縮フィルムの製造がより安定になる。表面層の厚みが前記範囲の上限値以下であれば、伸縮フィルムを薄肉化でき、特にエラストマーに比べて剛性が高いポリプロピレン系樹脂（Ｂ）で形成される表面層が薄肉化することで、表面層の剛性が伸縮フィルムに与える影響が小さくなる。そのため、伸縮フィルムの剛性が低くなり、伸縮性に優れる。
エラストマー層の両面に第１表面層と第２表面層を設ける場合、それら第１表面層の厚みと第２表面層の厚みがそれぞれ前記範囲とされる。
なお、第１表面層の厚みと、第２表面層の厚みは、等しくても良く、異なっていても良い。
伸縮フィルムの総厚みは、２０～６０μｍが好ましく、２５～５５μｍがより好ましく、３０～５０μｍがさらに好ましい。伸縮フィルムの総厚みが前記範囲の下限値以上であれば、伸縮性に優れる。伸縮フィルムの総厚みが前記範囲の上限値以下であれば、伸縮フィルムを薄肉化でき、剛性が低くなり、伸縮性に優れる。
伸縮フィルムの製造方法は、特に限定されず、例えば、インフレーション法、キャストフィルムプロセス法等が挙げられる。なかでも、生産性の点から、キャストフィルムプロセス法が好ましい。
本発明の伸縮フィルムの用途は、特に限定されず、衛生用品、スポーツ用品、医療用品等に使用できる。例えば、下着等の衣服、紙おむつのウエストバンド、サイドパネル、レッグギャザー、失禁用品、生理用ナプキン、包帯、外科的ドレープ、締め付け用バンド、帽子、水泳パンツ、スポーツ用サポーター、医療品サポーター等に使用できる。
以上説明したように、本発明の伸縮フィルムは、エラストマー層の第１の面及び第２の面のいずれか一方又は両方に、ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）と特定の比率の炭酸カルシウムとを含む表面層を設け、かつエラストマー層及び表面層の厚みを特定の範囲に制御している。このような表面層を設けることで、優れた耐ブロッキング性が得られるうえ、剛性が低く、優れた耐熱性及び伸縮性も得られる。
（実施例）
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［測定方法、評価方法］
（各層の厚み）
伸縮フィルムにおけるエラストマー層及び表面層の厚みは、マイクロスコープによる断面観察によって求めた。
（耐熱性）
伸縮フィルムに１３５℃のホットメルトを塗布し、１分間放置した後、フィルムの形状を目視により観察し、下記基準で耐熱性を評価した。
〇（良好）：フィルムの変形又はフィルムの破断が見られず、耐熱性に優れていた。
×（不良）：フィルムの変形又はフィルムの破断が見られ、耐熱性が不充分であった。
（伸縮フィルムの永久ひずみ）
伸縮フィルムから、フィルムの延伸方向に１００ｍｍ、延伸方向に対して垂直方向に２５ｍｍの短冊状試験片を切り取った。試験片を精密万能試験機（島津製作所社製、オートグラフ、材料試験オペレーションソフトウエア：ＴＲＡＰＥＺＩＵＭ２）のつかみ具につかみ具間距離が２５ｍｍとなるように固定した。試験片を長手方向に速度２５４ｍｍ／分にて下記式（Ｉ）で算出される伸びが１００％となるように伸長した後、直ちに試験片を同速度にて収縮させた。下記式（ＩＩ）から永久ひずみを算出した。試験は、２３℃±２℃で行った。
伸び＝（Ｌ１－Ｌ０）／Ｌ０×１００ （Ｉ）
永久ひずみ＝（Ｌ２－Ｌ０）／Ｌ０×１００ （ＩＩ）
ただし、Ｌ０は、伸長する前のつかみ具間距離（ｍｍ）である。Ｌ１は、伸長した後のつかみ具間距離（ｍｍ）である。Ｌ２は、収縮させる際に試験片の荷重（Ｎ／２５ｍｍ）が０になるときのつかみ具間距離（ｍｍ）である。
フィルムの延伸方向は、オレフィン系エラストマーを用いる場合はＭＤであり、スチレン系エラストマーを用いる場合はＴＤである。
（剛性）
伸縮フィルムの剛性について、永久ひずみ試験で測定された応力－ひずみ曲線（Ｓ－Ｓカーブ）から下記基準で評価した。
〇（良好）：伸長時の伸びが５０％の時点の試験力が４Ｎ以下。
×（不良）：伸長時の伸びが５０％の時点の試験力が４Ｎ超。
（伸縮性）
伸縮フィルムの伸縮性について、永久ひずみ試験で測定された応力－ひずみ曲線（Ｓ－Ｓカーブ）から下記基準で評価した。
〇（良好）：永久ひずみが２０％以下。
×（不良）：永久ひずみが２０％超。
［原料］
本実施例で使用した原料を以下に示す。
（エラストマー）
エラストマー（Ａ－１）：エチレン－オクテンエラストマー（Ｉｎｆｕｓｅ９００７、ダウケミカル社製）
エラストマー（Ａ－２）：ＰＰ系エラストマー（Ｖｉｓｔａｍａｘｘ６１０２ＦＬ、エクソン社製）
エラストマー（Ａ－３）：ＳＩＳエラストマー（Ｑｕｉｎｔａｃ３３９０、スチレン含有率４８質量％、日本ゼオン社製）
エラストマー（Ａ－４）：ＳＩＳエラストマー（Ｑｕｉｎｔａｃ３６２０、スチレン含有率１４質量％、日本ゼオン社製）
（ポリプロピレン系樹脂（Ｂ））
樹脂（Ｂ－１）：Ｒ－ＰＰ（Ｆ２２７、融点１５２℃、プライムポリマー社製）
樹脂（Ｂ－２）：Ｂ－ＰＰ（ＭＦＸ３、融点１５７℃、ＷＡＹＭＡＸ社製）
（無機フィラー）
炭酸カルシウム（ライトンＳ、備北粉化工業社製）
（比較対象樹脂）
樹脂（Ｘ－１）：ホモポリプロピレン（Ｈ－ＰＰ、Ｄ１０１、融点１６３℃、ノーブレン社製）
樹脂（Ｘ－２）：ポリエチレン（ＰＥ、ＣＥ３５０６、融点１１７℃、スミカセン社製）
［実施例１～８、比較例１～７］
表面層を形成する各成分を表１及び表２に示す配合でタンブラーミキサーにより混合して樹脂混合物を得た。次いで、キャストフィルムプロセス法により、エラストマー層と、エラストマー層の両面側に前記樹脂混合物で形成された第１表面層及び第２表面層を有する伸縮フィルムを製造した。
Figure 0007554189000001
Figure 0007554189000002
表１に示すように、ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）を含み、かつ炭酸カルシウムを特定の比率で含む表面層を有する実施例１～８の伸縮フィルムは、剛性が低く、耐熱性及び伸縮性に優れていた。
一方、ポリプロピレン系樹脂（Ｂ）の代わりにＨ－ＰＰを用いた比較例１のフィルムは、剛性が高かった。表面層にポリプロピレン系樹脂（Ｂ）の代わりにＰＥを用いた比較例２のフィルムは、耐熱性が不充分であった。表面層が炭酸カルシウムを含まない比較例３、エラストマー層が薄すぎる比較例４のフィルムは、伸縮性が不充分であった。エラストマー層が厚すぎる比較例５、表面層が厚すぎる比較例６のフィルムは、剛性が高く、伸縮性が不充分であった。表面層を形成する樹脂混合物中の炭酸カルシウムの含有量が高すぎる比較例７では、フィルムを製造できなかった。
本発明によれば、剛性が低く、耐ブロッキング性、耐熱性及び伸縮性に優れた伸縮フィルムを提供できる。
１，２…伸縮フィルム、１０…エラストマー層、１０ａ…第１の面、１０ｂ…第２の面、２０…第１表面層、２２…第２表面層

Claims (5)

  1. エラストマー層と、前記エラストマー層の第１の面及び第２の面のいずれか一方又は両方に設けられた表面層と、を有し、
    前記表面層は、エチレンとの共重合体であるブロックポリプロピレン、及びエチレンとの共重合体であるランダムポリプロピレンからなる群から選ばれる１種以上のポリプロピレン系樹脂と、炭酸カルシウムとを含み、
    前記表面層中の前記炭酸カルシウムの含有量が、前記表面層の総質量に対して１０～７５質量％であり、
    前記エラストマー層の厚みが２０～５５μｍであり、
    前記表面層の厚みが０．４～５．０μｍであり、
    前記ポリプロピレン系樹脂の融点が１３５℃以上１６０℃未満である、伸縮フィルム。
  2. 前記表面層が、前記表面層の総質量に対して、３０～７０質量％の前記ポリプロピレン系樹脂と、３０～７０質量％の前記炭酸カルシウムとを含む、請求項１に記載の伸縮フィルム。
  3. 前記エラストマー層が、オレフィン系エラストマーを含む、請求項１又は請求項２に記載の伸縮フィルム。
  4. 前記オレフィン系エラストマーが、プロピレン系エラストマーを含む、請求項３に記載の伸縮フィルム。
  5. 前記オレフィン系エラストマーが、プロピレン―エチレン共重合体を含む、請求項４に記載の伸縮フィルム。
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