(57)【要約】良好な透湿度、透湿度を持ち縦横強度バランスが改良された薄肉の多孔性フィルム及びその製造方法を提供することを目的として、ポリオレフィン樹脂２５〜７０重量％及び無機充填剤７５〜３０重量％を含む樹脂組成物をフィルム成形し、得られたフィルムをギア延伸法により機械方向と直交する方向に１．２〜３倍延伸して開孔する多孔性フィルムの製造方法、及び機械方向の強度と機械方向と直交方向の強度との比が０．２５〜４．０、透気度が１０００秒／１００ｃｃ以下、透湿度が少なくとも２０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ、目付が７〜３５ｇ／ｍ２である多孔性フィルムが提供される。【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリオレフィン樹脂２５〜７０重量％及び無機充填剤７５〜３０重量％を含む樹脂組成物をフィルム成形し、得られたフィルムをギア延伸法により機械方向と直交する方向に１．２〜３倍延伸して開孔することを特徴とする多孔性フィルムの製造方法。
【請求項２】
機械方向と直交する方向に１．３〜３倍延伸することを特徴とする請求項１記載の多孔性フィルムの製造方法。
【請求項３】
ギア延伸に用いるギアロールのギア山部の頂点角度が５〜１０６度であり、頂点部のＲ加工が０．０１５ｍｍ≦Ｒ≦０．５５ｍｍであることを特徴とする請求項１記載の多孔性フィルムの製造方法。
【請求項４】
ギア延伸に先立ち、ロール延伸法により機械方向に延伸処理を行うことを特徴とする請求項１記載の多孔性フィルムの製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の製造方法により得られる多孔性フィルムであって、透湿度が少なくとも２０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ、透気度が１０００秒／１００ｃｃ以下、機械方向の強度（ＭＤ）と機械方向と直交方向の強度（ＴＤ）との比（ＭＤ／ＴＤ）が０．２５〜４、目付が７〜３５ｇ／ｍ２である多孔性フィルム。
【請求項６】
透湿度が少なくとも２０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ、透気度が１０００秒／１００ｃｃ以下、機械方向の強度（ＭＤ）と機械方向と直交方向の強度（ＴＤ）との比（ＭＤ／ＴＤ）が０．４〜２．５、目付が７〜２０ｇ／ｍ２である多孔性フィルム。
【請求項７】
請求項５又は６記載の多孔性フィルムを構成要素として含む衛生材料。
【発明の詳細な説明】
技術分野
本発明は、多孔性フィルム及びその製造方法に関する。詳しくは、良好な透湿度、透気度を有し、且つ、フィルムの縦横強度バランスが改良された多孔性フィルム及びその製造方法に関する。さらには、膜厚が薄く目付が非常に小さい多孔性フィルム及びその製造方法に関する。
背景技術
従来、ポリオレフィン樹脂及び無機充填剤を含むフィルムを一軸方向または二軸方向に延伸し、フィルムに連通したボイドを発生させて多孔性フィルムを製造する方法が多数提案されている。そして、この多孔性フィルムは、衛生材料、医療用材料、衣料用材料、建築用材料、電池用セパレーター等の多種用途に使用されている。
例えば、特開昭５７−４７３３４号公報には、ポリオレフィン樹脂に充填剤と液状ゴムを配合してなる組成物を溶融成形して得たフィルムまたはシートを延伸処理する事を特徴とする多孔性フィルムまたはシートの製造方法が開示されている。該発明に係わる延伸方法としては、ロール延伸やチューブ延伸が例示されており、これらの内でロール延伸が好ましいことが記載されている。さらに、ロール延伸等の一軸延伸の利点として、低延伸倍率でも多孔化が生じる、延伸応力が低い、低温での延伸が可能などが挙げられている。
しかしながら、ロール延伸等による一軸延伸法は、低延伸倍率に於いては良好な透湿度、透気度が実現出来ないという問題がある。解決の方策として、延伸倍率を上げる必要がある。しかしながら、延伸倍率を上げていくと、今度はフィルムの縦横強度バランス（機械方向と機械方向と直交する方向との強度バランス）が悪くなる。その結果、横方向のフィルム強度が低下したり、縦引裂強度が低下する等、実用上問題が多くなる。また、ロール延伸等による一軸延伸のみでは、薄肉化した際に延伸破れが増加する傾向にあり、生産上好ましくない。このように、良好な透湿度、透気度を持ちつつ、縦横強度バランスが良好で、且つ膜厚が薄く目付の小さいフィルムをロール延伸等による一軸延伸法により得ることは困難である。
そこで、縦横の強度バランスの改良を目的にチューブ延伸（マンドレル延伸）やテンター延伸等の二軸延伸法が提案されている。しかしながら、これらの方法は、装置が大がかりなものになり、生産上のコストが高くなるため、特に使い捨ておむつ、生理用ナプキンのような衛生材料用途には好ましくない。特に、インフレーション成形（場合によってチューブ延伸との組合せ）による場合、一般的にインフレーション成形では厚み精度をあげることに限界があり、より一層の薄肉化は極めて困難である。
これら一般既存の延伸法の解決法として、特開昭５２−３６１６６号公報には、（１）熱可塑性の配向可能な重合体の膜、または、（２）非相溶性重合体、無機物質、無機充填剤含有重合体マトリックスから成る群から選択した非相溶性の第２相を含む熱可塑性の配向可能な重合体混合物の膜を長手方向に伸展する方法が開示されている。さらに、長手方向に伸展する方法を補う方法として、ローラの軸にほぼ直角な溝を有する相互に噛み合う第２のローラ対の噛み合い部に膜を導入する工程が挙げられている。この工程は、長手方向に伸展する工程に対し補助的に組み合わされることが想定されており、全体として二軸延伸が実現されている。
すなわち、上記二軸延伸工程では、まず、機械方向の伸展工程で歯車状の噛み合いロールに導入され一軸延伸される。この時点で材料には山と谷の凹凸が形成される。次いで、この凹凸の形成された材料が、波状の噛み合いロールに導入されて、結果として二軸延伸となる。
しかしながら、本発明者らの知見によれば、すでに凹凸が形成されたフィルムを溝状の噛み合いロールに導入すると、フィルムの厚みが不均一で平板性が劣るため、噛み合い時にフィルム破れやピンホールが非常に発生しやすい。そのため、多孔性フィルムの二軸延伸方法としては適当ではない。
また、特開平９−３２２７号公報には、ポリオレフィン樹脂と充填材とを必須成分とする樹脂組成物の溶融混練物から成形したシートを、一方のロールの凸部分が他方のロールの凹部分に対応するように模様が彫られている一対のエンボスロールであり、該模様がロール軸に対して直交方向の縞模様である一対のエンボスロールにより横方向に延伸処理した後、縦方向に延伸処理することにより得られることを特徴とする多孔性シートが開示されている。
すなわち、上記二軸延伸工程は、まず、波状の噛み合いロールに導入され、次いで何らかの方法で縦方向に延伸される工程である。
しかしながら、波状の噛み合いロールに導入された時点でフィルムには山と谷の凹凸が形成され、フィルムとして厚みが不均一で平板性が劣るものになる。従って、前述同様、これに次ぐ縦方向の延伸工程では、フィルム破れやピンホールが非常に発生しやすい。このフィルム破れは、フィルムが薄肉化した場合に顕著になる傾向にある。したがって、上記の方法で薄肉の多孔性フィルムを得ることは困難である。
また、上記公報に記載の実施例での横方向の延伸処理のみでは、本発明が目的としている程度の良好な透湿度、透気度は得られない。従って、それに続く縦方向の延伸処理が必須となり、これは前述のような問題を有している。また、フィルムの膜厚を厚くし目付を上げるなどして全体の強度等を増す方法があるが、原料コストが高くなる上にフィルムの風合い、ゴワゴワ感が悪化するため、特に、使い捨ておむつや生理用ナプキンのような衛生材料用途には好ましい方法ではない。さらに、上記公報には、一対のエンボスロールにより横方向に延伸処理することで所望の物性を有するフィルムを多孔化する技術思想については何ら言及されていない。
従って、良好な透湿度、透気度を持ちつつも、縦横強度バランスが改良され、フィルム破れなど実用上問題が少なく、コストの低いフィルム、薄肉化されたフィルム、及び生産性良くこれを得る技術が待ち望まれていた。
発明の開示
本発明の目的は、上記問題に鑑み、従来と同様の生産性を有し、良好な透湿度、透気度を持ちつつ、縦横の強度バランスが改良された薄肉の多孔性フィルム及びその製造方法を提供することにある。
本発明者らは、鋭意検討した結果、特定量のポリオレフィン樹脂と特定量の無機充填剤を含む樹脂組成物から得られたフィルムをギア延伸法により機械方向（以下、ＭＤ方向という）と直交する方向（以下、ＴＤ方向という）に特定の倍率で延伸・開孔することにより、上記目的が達成し得ることを見出し、遂に本発明に到達した。
すなわち、本発明は、ポリオレフィン樹脂２５〜７０重量％及び無機充填剤７５〜３０重量％を含む樹脂組成物をフィルム成形し、得られたフィルムをギア延伸法により機械方向と直交する方向に１．２〜３倍延伸して開孔することを特徴とする多孔性フィルムの製造方法である。
また、本発明の他の発明は、透湿度が少なくとも２０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ、透気度が１０００秒／１００ｃｃ以下、機械方向の強度（ＭＤ）と機械方向と直交方向の強度（ＴＤ）との比（ＭＤ／ＴＤ）が０．４〜２．５、目付が７〜２０ｇ／ｍ２である多孔性フィルムである。
本発明によれば、従来公知のものと同等以上の生産性を有し、しかも、良好な透湿度、透気度を持ち、ＭＤ方向とＴＤ方向の強度バランスが改良された薄肉の多孔性フィルムが得られる。そのため、衛生材料、医療用材料、衣料用材料、建築用材料、包装材料等の分野において好適に使用することができる。特に、使い捨てオムツ、生理用ナプキン、医療用ガウン等の衛生材製品の資材として好適に使用することができる。
発明を実施するための最良の形態
以下、本発明について詳細に説明する。先ず、本発明に係わる多孔性フィルムの製造方法について説明する。本発明に係わる多孔性フィルムの製造方法の概要は、特定量のポリオレフィン樹脂と無機充填剤を含む樹脂組成物から得られたフィルムを、ギア延伸法によりＴＤ方向に特定の倍率で延伸して開孔・多孔化する多孔性フィルムの製造方法である。本発明に係わるギア延伸法の好ましい方法として、凹部と凸部を歯車状に噛み合わせた少なくとも一対のギアロールにフィルムを噛ませてＴＤ方向に延伸する方法が挙げられる。
本発明に使用されるポリオレフィン樹脂とは、エチレン、プロピレン、ブテン等のモノオレフィン重合体及びそれらの共重合体を主成分とするものである。例えば、低密度ポリエチレン、線型低密度ポリエチレン（エチレン−α−オレフィン共重合体）、中密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン等のポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン、エチレン−ポリプロピレン共重合体等のポリプロピレン系樹脂、ポリ４−メチルペンテン、ポリブテン、エチレン−酢酸ビニル共重合体等が挙げられる。これらは、単独でも２種以上の重合体を混合して使用しても良い。
これらのポリオレフィン樹脂は、ツィーグラー触媒を用いて製造された樹脂であっても、また、メタロセン触媒の如きシングルサイト触媒を用いて製造された樹脂であってもよい。これらの内、ポリエチレン系樹脂が好ましい。エチレン−α−オレフィン共重合体である線型低密度ポリエチレン樹脂、及び低密度ポリエチレンが最も好ましい。これらの樹脂は単体で用いても、混合して用いてもよい。また、フィルムの成形性、延伸性等を考慮すると、ポリオレフィン樹脂のメルトインデックスは、全体として０．５〜５ｇ／１０ｍｉｎ程度であることが好ましい。
ポリエチレン系樹脂の密度は、ギア延伸時のフィルムのピンホールや破れに影響する。密度が高すぎると、ギア延伸を実施する前のフィルムのＴＤ方向の強度や伸度が低下し、ギア延伸時のフィルム破れやピンホールの発生が多くなることがある。密度が低すぎると、ギア延伸時のフィルム破れやピンホールの発生は少ないが、樹脂と無機充填剤との界面剥離が起こり難くくなる。かかる点を考慮すると、上記ポリエチレン系樹脂の密度は０．９００〜０．９３５ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
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。これらの内、硫酸バリウム及び炭酸カルシウムが好ましい。
ポリオレフィン樹脂と無機充填剤との組成比は、フィルムの成形性、延伸性、得られる多孔性フィルムの透湿度、透気度、強度等に影響を及ぼす。無機充填剤の量が少ないと、延伸性は優れるが、ポリオレフィン樹脂と無機充填剤との界面剥離によって得られる隣接したボイド同士が連通しなくなり、良好な透湿度、透気度等を有する多孔性フィルムが得られない。また、無機充填剤の量が多いと、フィルム成形する場合に成形不良を生じたり、延伸性が低下して十分な延伸が行えなくなるので好ましくない。かかる観点から、ポリオレフィン樹脂と無機充填剤との組成比は、ポリオレフィン樹脂が２５〜７０重量％、無機充填剤が７５〜３０重量％であることが好ましい。更に好ましくは、ポリオレフィン樹脂が３０〜６０重量％、無機充填剤が７０〜４０重量％である。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、０．１〜５μｍのものが最も好ましい。
無機充填剤は、ポリオレフィン樹脂との分散性を向上させるために表面処理が施されたものが好ましい。表面処理剤としては、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またはそれらの金属塩等を挙げることができる。
本発明の多孔性フィルムには、本発明の目的を妨げない範囲で延伸助剤、分散剤、安定剤、酸化防止剤、着色剤、紫外線吸収剤等の他の添加剤を添加してもよい。また、ポリオレフィン樹脂の基本性能を向上させるために、ポリオレフィン樹脂の特性を損なわない範囲で他の樹脂を混合しても差し支えない。
次いで、本発明の多孔性フィルムの製造方法を例示する。例えば、上記ポリオレフィン樹脂、無機充填剤、必要に応じて延伸助剤や分散剤、安定剤などその他の添加物を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を用いて混合した後、一軸または二軸スクリュー型押出機を用いて混練してペレット化する。ここで樹脂中への無機充填剤の分散性をより向上させるためには、二軸押出機の方がより好ましい。
次いで、そのペレットをポリオレフィン樹脂の融点以上、好ましくは融点＋２０℃以上、分解温度未満の温度において、Ｔダイ等が装着された押出成形機、円形ダイが装着されたインフレーション成形機等の公知の成形機を用いて溶融、製膜する。前述の通り、フィルム厚みの平板性はギア延伸時のフィルム破れに影響を及ぼす。フィルムの厚み精度やＭＤ方向の強度等を勘案すると、Ｔダイが装着された押出成形機により溶融、製膜する方法が好ましい。場合によってはペレット化せず直接成形機で製膜することもできる。その場合は、二軸押出機にＴダイを装着する方法が挙げられる。
本発明に係わる多孔性フィルムの製造方法は、上記の様にして、ポリオレフィン樹脂及び無機充填剤を含む樹脂組成物からフィルム成形し、得られたフィルムをギア延伸法によりＴＤ方向に延伸することにより、フィルムを開孔・多孔化することに特徴がある。ＴＤ方向にギア延伸する方法として、低コストで生産性よく行うためには、凹部と凸部を歯車状に噛み合わせた一対のギアロール（波状ロール）にフィルムを噛ませるギア延伸法が好ましい。ギアロールの波（山）と波（山）の間隔（ギアピッチという）、波の高さ（ギア深さという）の関係は、フィルムの均一延伸性や延伸可能倍率に影響を与える。ギアピッチ（Ｗ）とギア深さ（Ｈ）の関係は、フィルム原反の目付、樹脂の種類、組成、ギア延伸速度、フィルム巻き取り速度等により大きく変化する。ギアピッチを（Ｗ）、ギア深さを（Ｈ）とすると、従来のフィルム原反の目付、樹脂組成における一般的なギアロール（例えば、ロール径１００〜５００ｍｍ、幅２５〜２０００ｍｍ程度）の場合の好適な条件として、下記数式（１）を例示する。
Ｈ／Ｗ≧１・・・（１）
（ここで、Ｗは１〜２５ｍｍ）
Ｈ／Ｗ＜１の場合は、ギア深さ（Ｈ）がギアピッチ（Ｗ）に対して浅くなっている状態を表す。
Ｈ／Ｗの数値は、前述のとおり、条件により好適な範囲が異なっている。例えば、延伸倍率の実測値が２倍程度の延伸を行おうとする場合、Ｈ／Ｗは、約１．０以上とすることが好ましい。実測値が１．２倍程度の延伸を行おうとする場合は、Ｈ／Ｗは、約０．４〜約１．５程度でも対応可能なことがある。
延伸倍率を上げる際はギアの噛み合わせ度（Ｖ）を増やし、逆に延伸倍率を下げる場合はギアの噛み合わせ度を減らすという操作を行う。しかしながら、ギアピッチ（Ｗ）に対するギア深さ（Ｈ）が浅い場合には、この噛み合わせの操作範囲が狭くなり、延伸倍率の変更範囲が狭くなることがある。さらに、延伸倍率を上げるため、無理に噛み合わせ度（Ｖ）を増やし、ギア深さ（Ｈ）の値まで近づけていくと、フィルム破れが発生することがある。
上記のことを勘案すると、Ｗは１〜２５ｍｍの範囲が好ましい。Ｗが小さくなると、ギア間隔が狭くなり、フィルムが破れやすくなる上、ギア歯のメンテナンスが困難となることがある。また、Ｗが大きくなると、延伸間距離が広くなり均一な延伸が出来にくくなる。かかる点を考慮すると、Ｗは１〜１０ｍｍがより好ましい。さらに好ましくは１〜５ｍｍである。また、ギア深さ（Ｈ）はあまり大きすぎるとギアの強度が低下するが、式（１）を満たす限りでは特に制限されるものではない。通常、ギア深さ（Ｈ）は２〜１００ｍｍ程度であることが好ましい。
ギアロールのギア山部の形状は、得られる多孔性フィルムの面状態やフィルムの破れに影響を及ぼす。ギア山部（頂点部）は、ギア延伸時にフィルムを支える支点となる。したがって、フィルムとの接触部分があまりに狭いと延伸の際にフィルムに無理な応力がかかり、フィルム破れ等の原因になる。一方、山部に接触しているフィルム部分はほとんど延伸されないため、フィルムとの接触部分はできるだけ狭い方が好ましい。フィルムとの接触部分が広く、ギア未延伸部分が広すぎると、ギア延伸によるフィルムの透湿度、透気度等の改良が不十分になる。また、延伸部に無理な応力がかかりやすいため、フィルム破れが発生し好ましくない。多孔性フィルムとしての十分な効果を得るためには、ギア未延伸部をできる限り狭くする必要があり、そのためには、ギアロールのギア山部の頂点角度が５〜１０６度であることが好ましい。より好ましくは、５〜５３度、さらに好ましくは５〜４５度である。なお、ギア山部の頂点角度は、ギア山部の中心（頂点）と、両隣のギアの谷部の中心（谷底）とを繋ぐ直線により算出する。また、頂点部のＲ加工は、曲率半径（Ｒ）で示すと、０．０１５ｍｍ≦Ｒ≦０．５５ｍｍであることが好ましい。より好ましくは０．０２５ｍｍ≦Ｒ≦０．５ｍｍである。さらに好ましくは、０．０３ｍｍ≦Ｒ≦０．３ｍｍである。また、多孔性フィルムの機械方向に形成されたギア未延伸部の幅は０．０５〜０．５ｍｍ幅であることが好ましい。より好ましくは０．０７〜０．３ｍｍ幅である。
上記のように、一対のギアロール同士の噛み合い度（Ｖ）は、所望のＴＤ方向の延伸倍率に応じて調整を行う。Ｖが大きすぎるとギア延伸時のフィルムのピンホールや破れが多くなり好ましくない。かかる点を考慮すると、Ｖは、ＴＤ方向の延伸倍率が下記の範囲内となるように調整することが好ましい。また、原理上Ｖ≦Ｈである。
ＴＤ方向の延伸倍率は、得られる多孔性フィルムの透湿度、透気度、生産性、強度に影響を及ぼす。ギア延伸する前のフィルム目付をＢ０、ギア延伸後のフィルム目付をＢとすると、ＴＤ方向の延伸倍率はＢ０／Ｂで表される。本発明におけるギア延伸の延伸倍率（Ｔと表す）は１．２〜３倍であることが好ましい。延伸倍率は、前述の通り、ギアの噛み合わせ度を増やす、または減らすという操作により変更可能である。延伸倍率が１．２倍に満たない場合は、ポリオレフィン樹脂と無機充填剤との界面剥離によって得られる隣接したボイド同士が十分連通しなくなり、良好な透湿性が得られないため好ましくない。さらに、ギア延伸による縦（ＭＤ方向）と横（ＴＤ方向）の強度バランスの改良が不十分となるため好ましくない。また、延伸倍率が３倍を超える場合、十分な透湿度、透気度、縦（ＭＤ方向）と横（ＴＤ方向）の強度バランスは得られるが、延伸時のフィルム破れやピンホールが発生するので好ましくない。より好ましくは１．３〜３倍である。更に好ましくは１．４〜３倍である。ギアピッチＷとギア噛み合い度Ｖを用いると、幾何学計算により理論上の延伸倍率が計算できる。しかしながら、実際は、理論上期待される延伸倍率が得られない。理論ではフィルムの弾性回復が考慮されていないためである。したがって、当発明では、上記の通り、延伸倍率をＢ０／Ｂで算出する。
前述の通り、ギア延伸時に破れやピンホールを発生させないためには、ギア延伸前のフィルムは、フィルム厚みが均一で平板性に優れ、ＴＤ方向の強度や伸度が極端に低下していない必要がある。これを満たす限り、ギア延伸を実施する前にＭＤ方向の延伸処理を行っておいてもよい。
フィルムの平板性の観点から、ギア延伸を実施する前にＭＤ方向の延伸を行う場合は、フィルム厚みが均一で平板性に優れたフィルムが得られるロール延伸法により行うことが好ましい。また、生産性を勘案してもロール延伸法により行うことが好ましい。本発明におけるＭＤ方向のロール延伸処理は、多孔化処理を主目的としたものではなく、ギア延伸後の多孔性フィルムのＭＤ方向の機械強度等を補足するために行われるものである。
上記ＭＤ方向の延伸倍率は、ギア延伸前のフィルムのＴＤ方向の強度や伸度に影響する。ＭＤ方向の延伸倍率が大きすぎると、ギア延伸前のフィルムのＴＤ方向の強度や伸度が極端に低下し、ギア延伸する際にフィルムにピンホール、破れ等が発生しやすくなる恐れがある。従って、ギア延伸前のＭＤ方向の延伸は高倍率に延伸することは好ましくない。かかる観点から、ＭＤ方向の延伸倍率は、１．１〜３．５倍であることが好ましい。より好ましくは１．１〜３倍である。但し、延伸倍率がこの範囲外であっても、ギア延伸前のＴＤ方向の強度や伸度に低下が見られなければ、この限りではない。
ギア延伸時の破れやピンホールを防止するために、ギア延伸前のフィルムを、室温〜樹脂の軟化点（ＪＩＳＫ−６７６０に規定される方法により測定した値）の範囲にて予熱処理しておくことも可能である。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良い。熱固定処理としては、樹脂の軟化点以上、融点未満の温度において、０．１〜１００秒間熱処理する方法が挙げられる。
ギア延伸後のフィルムのシワを伸ばす方法として、湾曲した金属棒、金属ロール、樹脂ロール等のロールを１本または複数本並べ、フィルムを這わせることでシワを伸ばす方法（ロールは固定してあっても、自由に回転しても、駆動してあってもよい）、フィルムの両端部をチャックや、ベルト、ロール等で掴み拡張する方法等があげられるが、特にこれに限定されるものではない。なお、しわ伸ばしを十分に行い、かつ、前述の仕様のギアロールを使用すれば、ギア延伸後のロール延伸における不具合は解消できる。
上記のようにして製造される本発明の多孔性フィルムの目付は７〜３５ｇ／ｍ２であることが好ましい。目付が７ｇ／ｍ２未満ではフィルムが破れ易い傾向を示す。３５ｇ／ｍ２を超えるとフィルムの原料コストが高くなる上にフィルムの風合い、ゴワゴワ感が強くなり、特に使い捨ておむつ、生理用ナプキンのバックシートなどの用途には適さない。従って、目付は７〜３５ｇ／ｍ２が好ましい。より好ましくは７〜２５ｇ／ｍ２である。さらに好ましくは７〜２０ｇ／ｍ２である。特にこのような低目付の多孔性フィルムは、現在に至るまで実用化されていない。また、目付が低い場合、取り扱い性を改良及びさらなる強度向上のために、本発明の多孔性フィルムを不織布やその他の部材と複合化してもよい。
多孔性フィルムの透湿度と透気度は、例えば使い捨ておむつ、生理用ナプキンのバックシートに用いた場合、着用者の快適性に影響を与える。本発明の多孔性フィルムは、高い透湿度、すなわち高い透湿性と、低い透気度、すなわち高い通気性とが両立されている。本発明の多孔性フィルムの透湿度は、ＪＩＳ−Ｚ０２０８準用の４０℃、６０％ＲＨ、純水法の条件に規定される方法で測定した透湿度が少なくとも２０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒ、好ましくは少なくとも３０００ｇ／ｍ２・２４ｈｒである。透気度は、ＪＩＳ  Ｐ−８１１７に規定される方法で測定した透気度が１０００秒／１００ｃｃ以下、好ましくは５００秒／１００ｃｃ以下である。また、ＭＤ方向の強度（ＭＤ）とＴＤ方向の強度（ＴＤ）との比（ＭＤ／ＴＤ）が０．２５〜４であり、十分な縦横強度バランスを有する。より好ましくは０．３３〜３である。最も好ましい形態としては０．４〜２．５である。このような物性の多孔性フィルムは、現在に至るまで実用化されていない。
得られた多孔性フィルムのＭＤ方向の引裂強度（ＪＩＳ−  Ｋ−７１２８）は少なくとも１０ｇであることが好ましい。但し、本発明の多孔性フィルムを不織布等と積層することにより強度の補強等を行う場合は、ＭＤ方向の引裂強度に特に制限はない。この場合、取り扱い上、最低限のＭＤ方向の引裂強度として、少なくとも３ｇであることが好ましい。
かかる特性を有する本発明の多孔性フィルムは、良好な透湿性を持ち、ＭＤ方向の引裂強度が改良されており、生産性が良好である。また、非常に低目付であり、フィルムの風合いが従来品よりさらに優れている。そのため、使い捨てオムツ、生理用ナプキン、医療用ガウン、体液吸収用パッド、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、雨衣等の衣料用材料、壁紙、屋根防水材、ハウスラップ等の建築用材料、乾燥剤、除湿剤、脱酸素剤、防虫剤、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分野で好適に使用できる。特に、使い捨てオムツ、生理用ナプキン、医療用ガウン等に代表される衛生材料の部材として好適に使用できる。
実施例
以下、本発明について更に具体的に説明するため、以下に実施例を示す。尚、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例に示したメルトインデックス（以下、ＭＩという）、目付、透湿度、透気度、縦横強度比、ギア延伸倍率、ピンホール・破れ、及びＭＤ方向の引裂強度は、下記方法により測定した値である。
（１）ＭＩ（ｇ／１０ｍｉｎ）
ＡＳＴＭＤ−１２３８−５７Ｔ（Ｅ）に規定される方法により、温度１９０℃、荷重２１６０ｇの条件下で測定する。
（２）目付（ｇ／ｍ２）
得られた多孔性フィルムより、ＭＤ方向１００ｍｍ、ＴＤ方向１００ｍｍの正方形試料を５ｃｍ間隔で２０点採取して電子天秤によりその重量を測定し、その平均値から１ｍ２当たりの重量を算出する。
（３）透湿度（ｇ／ｍ２・２４ｈｒ）
ＪＩＳ−Ｚ０２０８（純水法）に規定される方法により、得られた多孔性フィルムからサンプルを１０箇所採取し、温度４０℃、相対湿度６０％において、２４時間の透湿量を測定する。平均値を算出する。
（４）透気度（秒／１００ｃｃ）
得られた多孔性フィルムより、ＭＤ方向１００ｍｍ、ＴＤ方向１００ｍｍの正方形試料を５ｃｍ間隔で２０点採取して、各サンプルについて王研式透気度測定計（形式：ＫＧ１Ｓ）にて透気度を測定する。平均値を算出し測定値とする。
（５）縦横強度比（ＭＤＳ／ＴＤＳ）
ＭＤ方向強度測定試料：ＴＤ方向２５ｍｍ、ＭＤ方向１５０ｍｍの長方形。
ＴＤ方向強度測定試料：ＭＤ方向２５ｍｍ、ＴＤ方向１５０ｍｍの長方形。
得られた多孔性フィルムより、ＪＩＳ  Ｐ−８１１３に基づき、ＭＤ方向、及びＴＤ方向について、上記形状の試料を１０箇所からそれぞれ１０枚ずつ採取し、テンシロン引張試験機を用いてチャック間距離５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎ、測定温度２３±２℃の条件でＭＤ方向、及びＴＤ方向の引張強度を測定する。ＭＤ方向強度をＭＤＳ、ＴＤ方向強度をＴＤＳとすると、下記数式により縦横強度比を算出し、その平均値で示す。
縦横強度比＝ＭＤＳ／ＴＤＳ
（６）ギア延伸倍率（倍）
ギア延伸前のフィルム目付を（Ｂ０）、ギア延伸後のフィルム目付を（Ｂ）として、Ｂ０／Ｂを計算することにより算出する。目付の測定方法は（２）項と同様である。
（７）ピンホール及び破れの有無
得られた多孔性フィルムについて、ＴＤ方向３００ｍｍ、ＭＤ方向５０ｍの範囲を観察範囲とする。手前に多孔性フィルムを置き、背後に光源を配置し、目視にてピンホール（大きさ１ｍｍ以下）、破れ（大きさ１ｍｍを超えるもの）を観察する。○：ピンホール、または破れが認められない。×：ピンホール、または破れが観察される。
（８）ＭＤ方向の引裂強度（ｇ）
得られた多孔性フィルムを採取し、ＪＩＳ  Ｋ−７１２８に基づき、ＭＤ方向について、ＴＤ方向５０ｍｍ、ＭＤ方向１５０ｍｍの長方形試料を１０箇所からそれぞれ１０枚ずつ採取し、ＴＤ方向辺の中央２５ｍｍの位置にＭＤ方向に７５ｍｍの切り込みを入れる。この切り込みして出来た二端を互いに１８０°方向に引っ張り測定する。チャック間距離５０ｍｍ、引張速度２００ｍｍ／ｍｉｎの条件で測定を行い、測定データの平均値を算出する。なお、測定時の温度は２３±２℃とする。
（９）未延伸部幅（ｍｍ）
得られた多孔性フィルムについて、ＭＤ方向に形成されたギア未延伸部の幅（ＴＤ方向幅）をスケールルーペ（ＰＥＡＫ製、倍率１５倍）にて測定する。尚、ギア未延伸部は、周辺部（ギア延伸部）より透明性が高い部分とする。
＜同一ギア形状によるギア延伸倍率との関係＞
実施例１
線形低密度ポリエチレン（三井化学（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／１０ｍｉｎ）３８．４重量部、低密度ポリエチレン（三井化学（株）製、商品名：ミラソンＦ９６７、密度：０．９１８ｇ／ｃｍ３、メルトインデックス（ＭＩ）：１．０ｇ／１０ｍｉｎ）１．６重量部に対し、炭酸カルシウム（同和カルファイン（株）製、商品名：ＳＳＴ−４０、平均粒子径：１．０μｍ）６０重量部、ステアリン酸カルシウム１重量部をタンブラーミキサーにて混合した後、タンデム型押出機を用いて２００℃において均一に混練しペレット状に加工した。このペレットをＴダイが装着された押出成形機を用いて、２４０℃において溶融製膜した。その後、ギアピッチ（Ｗ）２．５ｍｍ、ギア深さ（Ｈ）６ｍｍ、ギアの噛み合い度（Ｖ）２．０ｍｍ、ギア山部の頂点角度２３．５度、ギア頂点部の曲率半径（Ｒ）０．１５ｍｍとして、ＴＤ方向にギア延伸を行い、目付３０．２ｇ／ｍ２の多孔性フィルムを得た。ギア延伸倍率は１．３倍であった。得られた多孔性フィルムの透湿度、透気度、ＭＤ方向の引き裂き強度を上記方法により測定した。得られた結果を表１に示す。
実施例２、比較例１
実施例１の条件において、ギアの噛み合い度（Ｖ）を３ｍｍ（実施例２）、４ｍｍ（比較例１）と上げた。比較例１ではギアの延伸倍率を４倍にしようとしたためフィルムが破れた。得られた結果を〔表１〕及び〔表３〕に示す。
比較例２
実施例１と同様にギア延伸前のフィルムを溶融製膜し、そのフィルムにはギア延伸を施さなかった。ギア延伸をしなかったため透湿度、透気度がまったく無かった。得られた結果を〔表３〕に示す。
実施例３
線形低密度ポリエチレン（三井化学（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／１０ｍｉｎ）４０重量部に対し、炭酸カルシウム（同和カルファイン（株）製、商品名：ＳＳＴ−４０、平均粒子径：１．０μｍ）６０重量部、硬化ヒマシ油〔伊藤製油（株）製、商品名：ヒマシ硬化油〕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、ステアリン酸カルシウム１重量部をタンブラーミキサーにて混合した後、タンデム型押出機を用いて２００℃において均一に混練しペレット状に加工した。このペレットをＴダイが装着された押出成形機を用いて、２４０℃において溶融製膜した。この時得られたフィルムの目付は５３．２ｇ／ｍ２であった。その後、ギアの噛み合い度（Ｖ）３．８ｍｍした以外は、実施例１と同様にしてＴＤ方向にギア延伸を行い、多孔性フィルムを得た。得られた結果を〔表１〕に示す。
実施例４〜７、比較例３
ギアの噛み合い度（Ｖ）を〔表１〕及び〔表３〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを得た。比較例３はギア延伸倍率が低く、目付が大きく、透湿度、透気度が劣った。得られた結果を〔表１〕及び〔表３〕に示す。
実施例８〜９
ギア延伸前のフィルム目付を３０．２ｇ／ｍ２とし、ギアの噛み合い度（Ｖ）を〔表２〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを得た。得られた結果を〔表２〕に示す。
実施例１０〜１１、比較例４〜５
線型低密度ポリエチレン、及び炭酸カルシウムの配合割合を〔表２〕及び〔表３〕に示すように変更した以外は、実施例１と同様にして多孔性フィルムを製造した。比較例４では無機充填剤量が少ないため透湿度、透気度が不足した。比較例５では、無機充填剤量が多いためギア延伸時にフィルムが破れた。得られた結果を〔表２〕及び〔表３〕に示す。
実施例１２〜１３、比較例６〜７
線形低密度ポリエチレン、炭酸カルシウムの配合割合、及びギアの噛み合い度（Ｖ）を〔表２〕及び〔表３〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを製造した。得られた結果を〔表２〕及び〔表３〕に示す。比較例６は、無機充填剤量が多いためギア延伸時にフィルムが破れた。比較例７は無機充填剤量が少ないため透湿度が不足した。
実施例１４
無機充填剤として沈降性硫酸バリウム（バライト工業（株）製、商品名：ＨＤ、平均粒子径０．９μｍ）を用い、ギアの噛み合い度（Ｖ）を〔表２〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを製造した。得られた結果を〔表２〕に示す。
比較例８
線形低密度ポリエチレン、炭酸カルシウムの配合割合を〔表３〕に示したように替え、円形ダイが装着されたインフレーション押出成形機にてフィルムを溶融製膜後、テンター延伸法によりＭＤ方向１．７倍、ＴＤ方向１．４倍に延伸し多孔化した以外は、実施例１と同様にして多孔性フィルムを製造した。得られた結果を〔表３〕に示す。透気度が不足し、目付２０ｇ／ｍ２以下の薄肉のフィルムが得られなかった。
＜ギア頂点角度、ギア頂点Ｒ及びギア延伸倍率の関係＞
実施例１５〜１７
ギアピッチＷ１．５ｍｍ、ギア深さＨ３．８ｍｍとし、ギアの噛み合い度（Ｖ）、ギアの頂点角度及び頂点部の曲率半径（Ｒ）を〔表４〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを製造した。得られた結果を〔表４〕に示す。
実施例１８
ギアピッチＷ５．０ｍｍ、ギア深さＨ８．０ｍｍとし、ギアの噛み合い度（Ｖ）、ギアの頂点角度及び頂点部の曲率半径（Ｒ）を〔表４〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを製造した。得られた結果を〔表４〕に示す。
比較例９
ギアピッチＷ３．０ｍｍ、ギア深さＨ２．０ｍｍとし、ギアの噛み合い度（Ｖ）、ギアの頂点角度及び頂点部の曲率半径（Ｒ）を〔表４〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを製造した。得られた結果を〔表４〕に示す。ギア延伸倍率が１．０倍のため、透湿度、透気度が不足した。
比較例１０
線形低密度ポリエチレン、炭酸カルシウムの配合割合、及びギアの噛み合い度（Ｖ）、ギア頂点Ｒ加工（曲率半径）を〔表４〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを製造した。頂点のＲが大きいために、フィルムに形成されるギア未延伸部が大きく（広く）なった。また、ギア延伸時に破れが多発した。
実施例１９、比較例１１〜１４
ギアピッチＷ、ギア深さＨ、ギアの噛み合い度（Ｖ）、ギアの頂点角度及び頂点の曲率半径（Ｒ）を〔表４〕及び〔表５〕に示す値とした以外は、実施例１と同様にして多孔性フィルムを製造した。得られた結果を〔表４〕及び〔表５〕に示す。比較例１１はギア深さが浅く、Ｈ／Ｗが１より小さいためギア延伸倍率が１．１倍までしか上げられず透湿度、透気度が不足した。またピンホールも発生した。比較例１２はギア延伸倍率が１．１倍のため、透湿度、透気度が不足した。比較例１３はギアピッチが広すぎる上に、ギア延伸倍率が１．１倍のため透湿度、透気度が不足した。比較例１４はギアピッチが狭すぎてフィルムが破れた。
比較例１５〜１６
ギアピッチＷ１．５ｍｍ、ギア深さＨ３．８ｍｍとし、ギアの噛み合い度（Ｖ）、ギアの頂点角度及び頂点部の曲率半径（Ｒ）を〔表５〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを製造した。得られた結果を〔表５〕に示す。比較例１５はギア延伸倍率が１．１倍のため、透湿度、透気度が不足した。比較例１６は噛み合い度を増やし、ギア延伸倍率を４倍程度としようと試みたが、フィルム破れが多発しサンプルが得られなかった。
＜ギア延伸前ロール延伸＞
実施例２０〜２１、比較例１７
実施例１と同様にしてフィルムを溶融製膜し、先ず、〔表６〕及び〔表８〕に示す延伸倍率でロール延伸法によりＭＤ方向に延伸し、次いで、実施例１と同様にしてＴＤ方向にギア延伸した。比較例１７では、ロール延伸法によりＭＤ方向に２倍延伸したのみで、ギア延伸処理を施さなかった。比較例１７は、ギア延伸処理を施さなかったために、縦横強度比が高くなった。得られた結果を〔表６〕及び〔表８〕に示す。
実施例２２〜２６
実施例３と同様にしてフィルムを溶融製膜し、先ず、ロール延伸法によりＭＤ方向に延伸した。次いで、ＴＤ方向にギア延伸した。主な製造条件、及び得られた結果を〔表６〕に示す。
実施例２７〜３１
ポリオレフィン系樹脂として、線形低密度ポリエチレン（三井化学（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／１０ｍｉｎ）２０重量部、及び、線形低密度ポリエチレン（三井化学（株）製、商品名：エボリューＳＰ２０４０、密度：０．９２０ｇ／ｃｍ３、メルトインデックス（ＭＩ）：４．０ｇ／１０ｍｉｎ）２０重量部を用い、ロール延伸により２倍延伸し、ギア延伸時のギアの噛み合い度（Ｖ）を〔表７〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様にして多孔性フィルムを得た。得られた結果を〔表７〕に示す。
実施例３２〜３３
ロール延伸法によるＭＤ方向の延伸倍率を３倍とし、ギアの噛み合い度（Ｖ）を〔表７〕に示したように替えた以外は、実施例３と同様に多孔性フィルムを得た。得られた結果を〔表７〕に示す。
比較例１８〜２０
実施例３と同様にしてフィルムを溶融製膜し、ロール延伸法によりＭＤ方向に延伸した。ロール延伸法によりＭＤ方向に２倍延伸したのみで、ギア延伸処理を施さなかった。主な製造条件、及び得られた結果を〔表８〕に示す。
比較例２１
実施例１と同様にしてフィルムを溶融製膜し、〔表８〕に示す延伸倍率でロール延伸法によりＭＤ方向に延伸した。ロール延伸法によりＭＤ方向に延伸したのみで、ギア延伸処理を施さなかった。ギア延伸処理を施さなかったために、縦横強度比が高くなった。得られた結果を〔表８〕に示す。
比較例２２
実施例３と同様にしてフィルムを溶融製膜し、先ず、〔表８〕に示す延伸倍率でロール延伸法によりＭＤ方向に延伸し、次いで、表８に示した条件でＴＤ方向にギア延伸した。ロール延伸倍率が高すぎてピンホールが発生し、縦横強度比も高くなった。得られた結果を〔表８〕に示す。
比較例２３
実施例１と同様にしてフィルムを溶融製膜し、先ず、ロール延伸法によりＭＤ方向に延伸した。次いで、表８に示した条件でＴＤ方向にギア延伸した。ギア延伸前のフィルムの横強度、横伸度が低下したため、ギア延伸時にピンホールが多発した。主な製造条件、及び得られた結果を〔表８〕に示す。
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＜表１〜表８の記号の説明＞
ＬＬＤＰＥ１：三井化学（株）製、線形低密度ポリエチレン、商品名；ウルトゼックス２０２１Ｌ、ＬＬＤＰＥ２：三井化学（株）製、線形低密度ポリエチレン、商品名；ウルトゼックス２０２１Ｌ、及び同エボリューＳＰ２０４０の混合物、ＬＤＰＥ：三井化学（株）製、低密度ポリエチレン、商品名；ミラソンＦ９６７、ＣａＣＯ３：同和カルファイン（株）製、商品名；ＳＳＴ−４０、炭酸カルシウム、ＢａＳＯ４：バライト工業（株）製、沈降性硫酸バリウム、商品名；ＨＤ、「−」印：実施せず、又はデータなし、「測定不能」：フィルム破れのため測定不能を示す。
【国際調査報告】
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