(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２軸型連続混練機（１）と、２軸型連続混練機（１）で混練された、少なくともポリオレフィン系樹脂と無機充填剤とを含む通気性フィルムの材料を受け入れ得るよう、２軸型連続混練機（１）の吐出側開口部に接続され、メータリングゾーンの長さがスクリュー径の少なくとも８倍である単軸押出機（２）と、単軸押出機（２）の吐出側開口部に接続されるＴダイ（４）と、Ｔダイ（４）に接続される延伸機（５）と、から成る通気性フィルムの製造装置。
【請求項２】
Ｔダイ（４）がメータリングポンプ（３）を介して単軸押出機（２）に接続される請求項１に記載の通気性フィルムの製造装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の通気性フィルムの製造装置を用いた下記の各ステップから成る通気性フィルムの製造方法。
（ａ）２軸型連続混練機（１）に材料として少なくともポリオレフィン系樹脂２５ないし６０重量％及び無機充填剤７５ないし４０重量％を投入し、混練し、単軸押出機（２）に吐出するステップ。
（ｂ）２軸型連続混練機（１）が吐出した材料を単軸押出機（２）により、メータリングポンプ（３）を介してあるいは介せずしてＴダイ（４）に押し出し、製膜するステップ。
（ｃ）Ｔダイ（４）で製膜された材料を延伸機（５）により、少なくとも一軸方向に延伸するステップ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少ない製造工程で通気性フィルムを製造できる装置及びこれを用いた通気性フィルムの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ポリオレフィン樹脂及び無機充填剤を材料とし、これを一軸又は二軸方向に延伸しフィルムにすると、フィルム内に表裏に連通したボイドが発生し、通気性に優れたフィルム（以下、通気性フィルムという。）となる。
このような通気性フィルムは、衛生材料、医療用材料、建築用材料、電池セパレーターを始めとして、幅広く利用されている。
而して、各材料を押出機に直接投入し、延伸機により延伸して通気性フィルムを製造しようとすると、押出量が安定せず、そのため、延伸後に厚みムラができ易くなる上、無機充填剤が凝集してフィルム上に多くのブツが発生するという問題があった。
【０００３】
このため、通気性フィルムは、一般的に、各材料を混練能力が優れた二軸押出機や各種ミキサーで溶融混練してコンパウンドペレットにし、そのコンパウンドペレットを押出機に投入し、これを再び溶融混練して押し出し、Ｔダイ法やインフレ法でフィルムを作り、これを一軸方向又は二軸方向に延伸するという工程で製造されている。
しかしながら、上記の一般的な通気性フィルムの製造方法は、コンパウンドペレットを製造する工程、及びコンパウンドペレットからフィルムを製造する工程の二段階の工程から成るため、手間と費用が多くかかるという問題があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、単一の工程で、優れた特性の通気性フィルムを製造できるようにすることにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的は、
メータリングゾーンの長さがスクリュー径の少なくとも８倍である単軸押出機の、供給側開口部に連続混練機を接続し、吐出側開口部に順次Ｔダイ、延伸機を接続し、連続混練機に材料として少なくともポリオレフィン系樹脂２５ないし６０重量％及び無機充填剤７５ないし４０重量％を投入し、これを単軸押出機及びＴダイを経由して延伸機に送り、フィルムに加工することによって達成される。尚、単軸押出機とＴダイの間にメータリングポンプを設けても良い。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の詳細を説明する。
図１は本発明に係る通気性フィルムの製造装置の構成を示す説明図、図２は図１に示した単軸押出機のスクリューの側面図である。
図中、１は連続混練機、２は単軸押出機、３はメータリングポンプ、４はＴダイ、５は延伸機である。
連続混練機１は、水平方向に延びたチャンババレル内を通る互いに平行で非噛合であって、異方向に回転制御可能な図示しない二本のロータを有する公知の２軸型連続混練機であり、各ロータは、原材料の供給側にフィードスクリュー部を有し、吐出側に混練翼部を有する。
【０００７】
この連続混練機１においては、材料は、チャンババレル内をフィードスクリュー部によって吐出側に送られ、溶融されながら混練翼部で剪断、押し戻し、分散作用によって充分に混練され、吐出側に送られる。
この連続混練機１は、吐出側開口部に図示しないオリフィスゲートを有し、混練された材料の混練品質は、このオリフィスゲートの開度を調節することにより調整される。
単軸押出機２は、連続混練機１の吐出側開口部に接続されるものであり、連続混練機１で溶融混練された材料に圧力をかけて押し出すものである。
この単軸押出機２は、その供給側開口部に連続混練機１が吐出した材料を周期的に単軸押出機２内に押し込むプッシャーを有し、また、材料中の揮発成分を吸引するためのベントを有する。
【０００８】
この単軸押出機２のスクリュー２０のメータリングゾーン２０ａは、図２に示したように、その長さがスクリュー径の８倍以上である。
その長さがスクリュー径の８倍未満であると、吐出量が不安定になると共に、ベントから樹脂が溢れでるベントアップ現象が起こり易くなる。
Ｔダイ４はフィルムの押出加工で一般的に使用されるものであり、単軸押出機２の吐出側開口部に、吐出量を安定させるためのメータリングポンプ３を介して接続される。
延伸機５は、Ｔダイによって製膜されたフィルムをロール法、テンター法等により一軸又は二軸延伸する公知のものである。
なお、単軸押出機２のメータリングゾーン２０ａが長く、吐出量が安定しているので、メータリングポンプ３は省略してもよい。
【０００９】
連続混練機１には、少なくともポリオレフィン系樹脂及び無機充填剤が、所定の割合で投入されるが、以下、投入される材料について説明する。
ポリオレフィン系樹脂は、エチレン、プレピレン、ブテン等のモノオレフィン重合体及び共重合体を主成分とするものであり、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体及びこれらの混合物が挙げられるが、特に線状低密度ポリエチレンが望ましい。
【００１０】
無機充填剤としては、例えば、炭酸カルシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウム、炭酸バリウム、水酸化マグネシウム、水酸化アルミニウム、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、酸化チタン、シリカ、タルク等が挙げられるが、特に炭酸カルシウム及び硫酸バリウムが好ましい。
この無機充填剤の平均粒径は、２０μｍ以下のものが好ましく、更に好ましくは１０μｍ以下であり、０．５ないし５μｍのものが最も好ましい。
また、無機充填剤には、樹脂中における分散性を向上させるために表面処理を施しておくことが好ましい。
この表面処理剤は、無機充填剤の表面を被覆することにより、その表面を疎水化できるものが好ましく、例えば、ステアリン酸、ラウリン酸等の高級脂肪酸又はそれらの金属塩等が挙げられる。
【００１１】
ポリオレフィン系樹脂と、無機充填剤の組成比は、無機充填剤が４０重量部未満になると、ポリオレフィン系樹脂と無機充填剤との界面が剥離してできる隣接したボイド同士が連通しなくなって、通気性がなくなり、反対に、７５重量部を超えると、フィルムの延伸が困難になるため、ポリオレフィン系樹脂が２５ないし６０重量部、好ましくは３０ないし５０重量部、無機充填剤が７５ないし４０重量部、好ましくは７０ないし５０重量部である。
また、本発明に係る通気性フィルムの製造装置によって製造されるフィルムは、基本的にはポリオレフィン系樹脂及び無機充填剤から成るものであるが、無機フィラー用の分散剤をポリオレフィン系樹脂及び無機充填剤の合計１００重量部に対して、０．１ないし１０重量部、好ましくは１ないし５重量部添加することができる。
【００１２】
この分散剤としては、炭素数９ないし４０の飽和又は不飽和脂肪酸エステル、炭素数２ないし３０の飽和又は不飽和脂肪酸を用いたトリグリセライド、１価高級アルコール又はその誘導体、高級脂肪酸アミド、高級アミン、飽和又は不飽和の２価以上アルコールから誘導されるアルコールの単独重合体、共重合体、エーテル化合物、アミン化合物、アミド化合物、エステル化合物から選ばれるアルコール誘導体等の液体又はワックス状の成分が挙げられ、これらを単独で使用しても、複数種類を併用してもよい。
また、分散剤の他にも、樹脂組成物に用いられている添加物を配合してもよい。
このような添加物としては、例えば、酸化防止剤、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、帯電防止剤、スリップ剤、着色剤等が挙げられる。
【００１３】
上記の通気性フィルムの製造装置を用いて通気性フィルムをするときは、まず、ポリオレフィン系樹脂、無機充填剤、必要に応じ、分散剤、添加剤等から成る材料を図示しないヘンシェルミキサー、スーパーミキサー、タンブラー型ミキサー等に投入して混合し、原料フィーダー用いてこの混合された材料を連続混練機１に投入し、溶融混練し、混練された材料をポリオレフィン系樹脂の融点以上、好ましくは＋２０℃以上、分解温度未満に保ちながら押し出し、Ｔダイによって製膜する。
次に、延伸機で、Ｔダイによって製膜されたフィルムを室温ないしポリオレフィン系樹脂の軟化点（ＪＩＳ  Ｋ−６７６０に規定される方法により測定された値）の環境下で一段又は多段階に渡って延伸する。
【００１４】
このとき、ポリオレフィン樹脂と無機充填剤との界面が剥離し、フィルムの通気性が確保される。
延伸倍率は、延伸時のフィルムの破れ、得られるフィルムの通気性、フィルムのソフト感等に影響するので、高すぎても低すぎても好ましくなく、本発明における延伸倍率は１．２ないし５倍、好ましくは１．５ないし３倍である。
二軸延伸する場合は、最初に機械方向、又はそれと直角をなす方向に一軸延伸し、次いで、その方向と直角をなす方向に２軸目の延伸を行う方法と、機械方向及びそれと直角なす方向に同時に二軸延伸する方法があり、どちらの方法でも構わない。
【００１５】
また、延伸した後、必要に応じて得られた開孔の形態を安定させるために熱固定処理を行ってもよい。
この熱固定処理方法としては、例えば樹脂の軟化点以上、融点未満の温度において、０．１ないし１００秒間熱処理する方法が挙げられる。
このようにして得られるフィルムの厚さには特に制限はないが、通常の厚みは１０ないし１００μｍ程度である。
この厚さが１０μｍ未満ではフィルムが破れ易くなり、反対に１００μｍを超えるとフィルムが硬くなって布様のソフト感、良好な風合いを有する通気性フィルムになり難いので好ましくない。
【００１６】
この通気性フィルムの物性は、無機充填剤の充填割合、種類、粒径、ポリオレフィン系樹脂の配合割合、延伸条件（延伸方向、延伸倍率、延伸温度）によって自由に変えることができるが、フィルムの厚みが１０ないし１００μｍであるときは、ＪＩＳ−Ｚ０２０８（４０℃、９０％、ＣａＣｌ2 法の条件）に規定される方法で測定された透湿度が１０００ないし２００００ｇ／ｍ2 ・２４ｈｒとなる。
【００１７】
このような特性を有する通気性フィルムは、適度の通気性、透湿性並びに風合い、及び、優れた機械的特性を有する。
そのため、例えば、使い捨て紙オムツ、体液吸収用パット、ベッドシーツ等の衛生材料、手術衣、温湿布用基材等の医療用材料、ジャンパー、雨着等の衣料用材料、壁紙、屋根防水剤等の建築用材料、乾燥剤、防湿剤、脱酸素剤、使い捨てカイロ、鮮度保持包装、食品包装等の包装材、電池用セパレーター等の資材として極めて好適に使用できる。
【００１８】
【実施例】
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。
なお、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
また、実施例に示したメルトインデックス（以下、ＭＩという。）、透湿度などの物性は下記の方法により測定した値である。
（１）ＭＩ（ｇ／１０分）
ＡＳＴＭ  Ｄ−１２３８−５７Ｔ（Ｅ）に規定される方法により、温度１９０℃、荷重２１６０ｇの条件で測定する。
【００１９】
（２）フィルムの厚みの均一性
得られた通気性フィルムから試料〔機械方向（以下、縦方向という。）：１００ｃｍ、縦方向と直角方向（以下、横方向という。）：５ｃｍ〕をそれぞれ３枚ずつ採取し、縦方向に１ｃｍ間隔で合計３００か所の測定点について、厚み測定機（ＰＥＡＣＯＣＫ社製、ＵＰＲＩＧＨＴ  ＤＩＡＬ  ＧＵＡＧＥ  ＮＯ．２５）を用いて厚みを測定し、平均厚み（Ｘ）、最高厚み（ＭＡＸ）及び最低厚み（ＭＩＮ）を求め、〔（ＭＡＸ）−（ＭＩＮ）〕／（Ｘ）を算出して、これを平均厚みの均一性とする。
（３）フィルムの外観
得られたフィルムを目視することにより、フィルムの表面が均一であるか否かを判断する。
【００２０】
（４）透湿度（ｇ／ｍ2 ・２４ｈｒ）
温度４０℃、相対湿度９０％において、ＪＩＳ−Ｚ０２０８（ＣａＣｌ2 法）に規定される方法により測定する。
（５）フィルムのブツ
フィルム中のブツは、１ｍ四方のフィルム面中にある最大径０．０５ｍｍ以上のブツの個数を数える。
（６）押出機の吐出量安定性
Ｔダイから吐出される樹脂の量を１０秒間隔で５分間サンプリングし、１０秒あたりの吐出量の平均値（Ｘ）と最大値（ＭＡＸ）、最小値（ＭＩＮ）を求め、〔（ＭＡＸ）−（ＭＩＮ）〕／（Ｘ）を算出し、これを吐出量安定性とする。
【００２１】
実施例１
本発明に係る装置として、（株）神戸製鋼所のＮＣＭ６０（連続混練機  Ｌ／Ｄ＝７  スクリュー直径６０ｍｍ）に押出機（Ｌ／Ｄ＝１８  スクリュー直径６５ｍｍ、メータリングゾーンの長さとスクリュー径の比＝８）を接続し、押出機の吐出側開口部に接続用アダプターを介し、幅９００ｍｍのＴダイを取り付けたものを用いた。
材料は、ポリオレフィン系樹脂として、線型低密度ポリエチレン（三井石油化学工業（株）製、商品名ウルトゼックス２０２１Ｌ、密度：０．９２０ｇ／ｃｍ3 、メルトインデックス（ＭＩ）：２．１ｇ／１０分）を４０重量部、無機充填剤として、炭酸カルシウム（同和カルファイン（株）製、商品名：ＳＳＴ−４０、平均粒径：１．０μｍ）を６０重量部用いた。
【００２２】
この材料をタンブラーミキサーを用いて混合した後、定量フィーダー（株式会社クボタ製スクリューフィーダーＣＳ−Ｐ−３型）を用いて上記の装置に投入し、均一に混練し、溶融、製膜した。
このとき、連続混練機のロータの回転数は１分間に９００回転、押出機のスクリューの回転数は１分間に１００回転、樹脂温度は２２０℃、押出量は１時間に１００ｋｇであった。
【００２３】
製膜された材料を、延伸機に送り、７０℃に加熱された予熱ロールと延伸ロールとの間で延伸倍率２．０倍、ライン速度３０ｍ／分で機械方向に一軸延伸し、厚さ４０μｍの通気性フィルムを製造した。
得られた通気性フィルムに関し、透湿度、厚み均一性、フィルム中のブツ及び押出機の吐出量安定性を調べ、その結果を表１に示した。
この試験結果から、得られた通気性フィルムが優れた特性を有し、Ｔダイから吐出される材料の量も安定していることが分かった。
【００２４】
実施例２
押出機の吐出側開口部とＴダイの間にメータリングポンプ（ＭＡＡＧ社製）を挿入したこと以外は、実施例１と同じ方法で通気性フィルムを得た。得られた通気性フィルムの特性及び押出機の吐出量安定性を表１に示した。
この試験結果から、得られた通気性フィルムが優れた特性を有し、Ｔダイから吐出される材料の量も安定していることが分かった。
【００２５】
実施例３
実施例１で用いた材料の全成分１００重量部に対し、硬化ヒマシ油（伊藤製油（株）製、商品名：カスターワックス）１．５重量部、脱水ヒマシ油（伊藤製油（株）製、商品名：ＤＣＯ）１．５重量部を加えたものをタンブラーミキサーで混合した後、実施例１と同じ方法で通気性フィルムを得た。得られた通気性フィルムの特性及び押出機の吐出量安定性を表１に示した。
この試験結果から、得られた通気性フィルムが優れた特性を有し、Ｔダイから吐出される材料の量も安定していることが分かった。
【００２７】
比較例１
押出機として、同方向二軸押出機（日本製鋼所 ＴＥＸ４４ Ｌ／Ｄ＝３１スクリュー直径４４ｍｍ）を用いた以外は実施例１と同様に通気性フィルムを製造した。スクリュー回転数は１分間に３００回転、樹脂温度は２２０℃、押出量は１時間に５０ｋｇで行った。ライン速度は１５ｍ／分とし、４０μｍの通気性フィルムを得た。得られた通気性フィルムの特性及び押出機の吐出量安定性を表１に示した。この試験結果によると、得られた通気性フィルムは、その厚み均一性、外観及びブツの多さの点で実施例１のものより劣るものである。
【００２８】
比較例２
連続混練機と押出機に、（株）神戸製鋼所のＮＥＸ−Ｔ６０（連続混練機 Ｌ／Ｄ＝７ スクリュー直径６０ｍｍ； 押出機 Ｌ／Ｄ＝１６ スクリュー直径６６ｍｍ メータリングゾーンの長さとスクリュー径の比＝６）を用いた以外は実施例１と同様に通気性フィルムを製造した。得られた通気性フィルムの特性及び押出機の吐出量安定性を表１に示した。この試験結果によると、得られた通気性フィルムは、実施例１のものよりブツが多く、この装置における吐出量の安定性も極めて悪い。
【００２９】
【表１】
0003672418.tif 000002
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る通気性フィルムの製造装置及びこれを用いた通気性フィルムの製造方法は上記の如く構成されるので、本発明によるときは、連続混練機に各材料を投入するだけで優れた特性の通気性フィルムを製造できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る通気性フィルムの製造装置の構成を示す説明図である。
【図２】図１に示した単軸押出機のスクリューの側面図である。
【符号の説明】
１・・・・連続混練機
２・・・・単軸押出機
２０・・・スクリュー
２０ａ・・メータリングゾーン
３・・・・メータリングポンプ
４・・・・Ｔダイ
５・・・・延伸機
【図１】
0003672418.tif 000003
【図２】
0003672418.tif 000004