JP2004514756A - 空気および湿気蒸気通気性の生分解性フィルムおよびその製法 - Google Patents

Abstract

液体に対するバリヤーとして作用する、湿気蒸気および空気に対して透過性の生分解性フィルムが高速方法によって製造される。このフィルムはＡＳＴＭ Ｅ９６Ｅに従って約１０００〜約４５００ ｇ／ｍ^２／日のオーダーの高い湿気蒸気透過度（ＭＶＴＲｓ）と、９０ｐｓｉ空気圧で約３０〜約２０００ ｃｃ／ｃｍ^２／分の空気通気性とを有する。

Description

【０００１】
（関連出願）
本願は１９９８年５月１５日に出願され今や米国特許第６，０１３，１５１号になっている米国出願第０９／０８０，０６３号の部分継続出願である２０００年１月１０日に出願された米国出願第０９／４８０，３７４号と１９９９年９月１４日に出願された米国出願第０９／３９５，６２７号との部分継続出願である。上記出願の全てはそれらの全体が本願明細書の中に組み入れられる。
【０００２】
（発明の分野）
本発明は空気および湿気蒸気通気性（ａｉｒ ａｎｄ ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｖａｐｏｒ ｂｒｅａｔｈａｂｌｅ）の生分解性プラスチックフィルムおよびその製法に関する。
【０００３】
（発明の背景）
プラスチックフィルムの製造方法はかなりの年数さかのぼる。たとえば、３０年以上も前にＴｒｏｕｎｓｔｉｎｅ他に対して発行された米国特許第３，４８４，８３５号（１９６８年）は望ましい取扱特性を有しそしておむつのような有用な物品に加工する型押プラスチックフィルム（ｅｍｂｏｓｓｅｄ ｐｌａｓｔｉｃ ｆｉｌｍ）に関する。この時点以降、この分野では多数の特許が発行された。米国特許第４，３７６，１４７号（１９８３年）は横方向（ｃｒｏｓｓ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）（ＣＤ）と縦方向（ｍａｃｈｉｎｅ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ）（ＭＤ）に型押されたフィルムを開示している。米国特許第５，２０２，１７３号（１９９３年）および第５，２９６，１８４号（１９９４年）は型押フィルムを漸増延伸しそして通気性達成のための穿孔（ｐｅｒｆｏｒａｔｉｏｎ）を形成することによって製造された超ソフトな熱可塑性フィルムを教示している。フィルムは充填剤を含有していてもよい。米国特許第５，２００，２４７号および第５，４０７，９７９号に開示されているように、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）とスターチポリマーまたはポリビニルアルコール（ＰＶＯＨ）のポリマーフィルムも漸増延伸（ｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌ ｓｔｒｅｔｃｈｉｎｇ）で通気性製品を生成する。より最近では、米国特許第５，８６５，９２６号は、液体バリヤー性と共に空気および湿気蒸気透過性を有する、不織繊維状ウェブと熱可塑性フィルムとの布様の微孔性ラミネート（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｕｓ ｌａｍｉｎａｔｅ）を製造する方法について、発行された。
【０００４】
微孔性フィルム製品を製造する方法もかなり前から知られている。たとえば、Ｌｉｕ米国特許第３，８３２，２６７号はフィルムの気体および湿気蒸気の透過を改良するために延伸または配向（ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）に先立って非晶質ポリマー分散相を含有するポリオレフィンフィルムを溶融型押すること教示している。Ｌｉｕ特許’２６７号によれば、分散された非晶質ポリプロピレン相を有する結晶質ポリプロピレンのフィルムはより大きな透過性（ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）を有する配向された非穿孔フィルムを製造するために２軸伸張（延伸）前にまず型押される。分散された非晶質相は微小ボイド（ｍｉｃｒｏｖｏｉｄ）を付与するように作用して他の点では非穿孔のフィルムの透過性を向上させて湿気蒸気透過（ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）（ＭＶＴ）を改良する。
【０００５】
１９７６年には、Ｓｃｈｗａｒｚは微孔性基体を製造するためのポリマーブレンドおよび組成物を記載した論文を公開した（Ｅｃｋｈａｒｄ Ｃ．Ａ． Ｓｃｈｗａｒｔｚ （Ｂｉａｘ−Ｆｉｂｅｒｆｉｌｍ）， ”Ｎｅｗ Ｆｉｂｒｉｌｌａｔｅｄ Ｆｉｌｍ Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ， Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｅ ａｎｄ Ｕｓｅｓ”， Ｐａｐ． Ｓｙｎｔｈ． Ｃｏｎｆ． （ＴＡＰＰＩ）， １９７６， ｐａｇｅｓ ３３−３９）。この論文によれば、一方のポリマーが連続相を成しそして第二のポリマーが不連続相を成す２つ又はそれ以上の不混和性ポリマーのフィルムは延伸されると相離隔し、それによってポリマーマトリックスの中のボイドに至らしめそしてフィルムの多孔度（ｐｏｒｏｓｉｔｙ）を増大させる。結晶化可能なポリマーの連続フィルムマトリックスは延伸されたポリマー基体の中に微孔構造（ｍｉｃｒｏｐｏｒｏｓｉｔｙ）を付与するのにクレー、二酸化チタン、炭酸カルシウムなどのような無機充填剤を充填されていてもよい。
【０００６】
多数のその他特許および刊行物は微孔性の熱可塑性フィルム製品をつくる現象を開示している。たとえば、欧州特許第１４１５９２号は延伸されたときにフィルムの湿気蒸気透過性を改良するボイドのあるフィルムを製造する分散ポリスチレン相を含有するポリオレフィン特にエチレンビニルアセテート（ＥＶＡ）の使用を開示している。この欧州特許’５９２号はまた、ＥＶＡフィルムを厚い領域と薄い領域をもって型押し、その後で延伸してまずボイドのあるフィルムを提供し、それを更に延伸してネット（ｎｅｔ）様の製品を生成する、順次工程を開示している。米国特許第４，４５２，８４５号および第４，５９６，７３８号も延伸された熱可塑性フィルムを開示しており、そこでは、分散相は延伸で微小ボイドを付与するのに炭酸カルシウムを充填されたポリエチレンであってもよい。米国特許第３，１３７，７４６号、第４，７７７，０７３号、第４，８１４，１２４号、および第４，９２１，６５３号は、充填剤を含有するポリオレフィンフィルムをまず型押してからそのフィルムを延伸して微孔性製品を提供する工程を伴う上記刊行物によって記載されたのと同じ方法を開示している。その他の特許公報も発行されており、そこには、ＷＯ９８／２３６７３も包含され、それはコポリエステル樹脂と無機充填剤を混合することによって製造される改良された湿気蒸気透過度（ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅ）を有する熱可塑性コポリエステルフィルムに関する。
【０００７】
生分解性および／または堆肥化性の製品は環境資源を保存すること及び追加廃棄物の発生を阻止することを助ける。生産者および消費者どちらも埋立地およびその他処分場の空きが有限な量であることに気づいており、そして非生分解性および／または非堆肥化性の製品よりも生分解性および／または堆肥化性の製品を是認して探求するであろう。生分解性（ｂｉｏｄｅｇｒａｄａｂｉｌｉｔｙ）および／または堆肥化性（ｃｏｍｐｏｓｔａｂｉｌｉｔｙ）の要求は赤ちゃん用おむつ、女性用衛生用品、病院用滅菌布（ｈｏｓｐｉｔａｌ ｄｒａｐｅ）などのような使用頻度の高い使い捨て製品においては特に重要である。
【０００８】
生分解性および／または堆肥化性である熱可塑性フィルムは従来から知られている。上記米国特許第５，４０７，９７９号は３つの成分、アルカノイルポリマーとデストラクチャードスターチ（ｄｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ ｓｔａｒｃｈ）とエチレンコポリマー、から構成された生分解性の熱可塑性フィルムを開示している。成分は押出されることができ、そしてフィルムは通気性フィルムを形成するために延伸されることができる。米国特許第５，２００，２４７号はアルカノイルポリマー／ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）ブレンドを含有する生分解性の熱可塑性フィルムを開示している。米国特許第５，１９６，２４７号は堆肥化性ポリマー複合体シートおよびそれの製造または複合体化方法を開示している。
【０００９】
完全に生分解性および／または堆肥化性の柔らかい布様複合体は米国特許第５，８５１，９３７号に開示されている。複合体は完全に生分解性および／または堆肥化性の不織ウェブとプラスチックフィルムの一つまたはそれ以上のプライ（ｐｌｙ）を漸増延伸して柔らかい布様感触を与えることによって製造される。
【００１０】
液体バリヤーである通気性のフィルムおよびラミネートの製造には欠点が依然存在している。生分解性、空気通気性および湿気蒸気透過の諸性質を維持しながら十分な強度の液体バリヤーフィルムを得ることは困難である。
【００１１】
（発明の概要）
本発明は空気と湿気蒸気の両方を通すことができ且つ液体に対するバリヤーである生分解性フィルムに関している。これらフィルムはＡＳＴＭ Ｅ９６Ｅに従って１００°Ｆおよび相対湿度（ＲＨ）９５％で約１０００ ｇ／ｍ^２／日より大きい湿気蒸気透過度（ｍｏｉｓｔｕｒｅ ｖａｐｏｒ ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ ｒａｔｅｓ）（ＭＶＴＲｓ）と、９０ｐｓｉ空気圧で約３０ ｃｃ／ｃｍ^２／分より大きい空気透過性（ａｉｒ ｐｅｒｍｅａｂｉｌｉｔｙ）とを有する。
【００１２】
先に示した米国特許出願第０９／０８０，０６３号および第０９／４８０，３７４号には、高いＭＶＴＲｓを有する漸増延伸フィルムが開示されている。これら出願は好ましくは約１２００〜約４５００ ｇ／ｍ^２／日のオーダーのＭＶＴＲｓを有する漸増延伸された型押フィルムおよび非型押フィルムに関していた。これらフィルムと不織基体との通気性ラミネートも開示されていた。
【００１３】
本発明は空気と湿気蒸気の両方に対して透過性である生分解性のフィルムおよびラミネートにおける更なる改良に関する。本発明の広い形態においては、生分解性フィルムは生分解性熱可塑性ポリマーと機械的細孔形成剤（ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｐｏｒｅ ｆｏｒｍｉｎｇ ａｇｅｎｔ）たとえば炭酸カルシウム、シリカおよびゼオライトの無機充填剤とのブレンドを含む。フィルムまたはラミネートの中の細孔形成剤は延伸好ましくは漸増延伸で作用させられて微孔性の、フィルム、または繊維状ウェブとフィルムのラミネート、を形成する。フィルム形成できる、スターチポリマーまたはポリビニルアルコール（ＰＶＡ）とブレンドされたポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、のような生分解性ポリマーが適する。他の生分解性ポリマーはポリラクチド（ＰＬＡ）、ポリエステルおよびコポリエステルを包含する。
【００１４】
生分解性のフィルムおよびラミネートはおむつの裏当てシート、生理用ナプキンおよびパット、及びその他医療、包装および衣料用途のために使用できる。生分解性フィルムはそれの空気通気性、湿気蒸気通気性かつ水不透過性の故にこれらの及びその他同様の応用には特に適する。本発明の生分解性フィルムの利点および性質およびそれの製法は以下の詳細な記述を参考にして更に理解されるであろう。
【００１５】
（発明の詳細な説明）
本発明の主な目的は９０ｓｐｉ空気圧で少なくとも約３０ ｃｃ／ｃｍ^２／分の空気透過性と、ＡＳＴＭ Ｅ９６Ｅに従って１００°Ｆおよび相対湿度（ＲＨ）９５％で約１０００ ｇ／ｍ^２／日より大きいＭＶＴＲとを有する空気および湿気蒸気通気性の生分解性フィルムを提供することである。本発明の更なる目的は規則的なゲージの、均一な多孔度の、そして破損なしの、これら通気性を有する漸増延伸された生分解性熱可塑性フィルムを製造することである。
【００１６】
Ａ．生分解性のフィルムおよびラミネート材料
生分解性フィルム組成物は生分解性熱可塑性ポリマーを適切な添加剤および細孔形成用充填剤と配合することによって達成することができ、押出物またはフィルムを提供する。フィルムは不織ウェブとラミネートされてもよい。炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカ、およびゼオライト粒子は最も普通の充填剤である。上に説明した通り、フィルムが周囲温度または室温で延伸されたときに通気性および湿気蒸気透過を付与する微小ボイドが生成されるようにフィルムの中に異なるポリマー相をもつ生分解性フィルムを提供することは知られている。これら方法は米国特許第５，２００，２４７号及び第５，４０７，９７９号に記載されている。対照的に、本発明は生分解性フィルムに液体バリヤー性と共に高い空気透過性と高いＭＶＴＲｓを付与するために無機充填剤を使用することに関係している。
【００１７】
上に説明した通りのこれら及びその他目的は、本発明の好ましい形態では、（ａ）約４０〜約７５重量％の、上に同定されたタイプの生分解性ポリマーと、（ｂ）約２５〜約６０重量％の無機充填剤粒子、たとえば、炭酸カルシウム、ゼオライト、シリカ、タルク、硫酸バリウム、マイカなど、との組成物をまず溶融ブレンドし、それから、前記溶融ブレンド組成物を他の添加剤と共にローラーのニップの中へ押出して引取共振現象（ｄｒａｗ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）なしで少なくとも約５５０ ｆｐｍ〜約１２００ ｆｐｍのオーダーの速度でフィルムを形成し、そして前記速度において前記フィルムにフィルムを実質的かつ一様に横断するラインに沿って且つその深さを通して漸増延伸力を適用して生分解性微孔性フィルムを提供する、ことによって達成される。
【００１８】
特に、好ましい態様においては、溶融ブレンド組成物は本質的に約６０〜約７５％のポリエステル、たとえば、本願明細書の中に組み込まれるＷＯ９８／２３６７３の中に記載されている脂肪族−芳香族コポリエステル、からなる。特に、これら熱可塑性コポリエステルは少なくとも一つの脂肪族ジカルボン酸、少なくとも一つの芳香族ジカルボン酸、および４個〜約１２個の炭素原子を有する少なくとも一つの脂肪族ジオールから構成されてもよい。代わりに、熱可塑性コポリエステルは少なくとも一つの芳香族ジカルボン酸、少なくとも一つの脂肪族ジカルボン酸およびポリアルキレンエーテルから構成されてもよい。脂肪族ジカルボン酸はアジピン酸、グルタミン酸、シクロヘキサン酸、およびそれらの混合物からなる群から選ばれ；前記芳香族ジカルボン酸の少なくとも一つはテレフタル酸、イソフタル酸、ナフタレンジカルボン酸、およびそれらの混合物からなる群から選ばれ；そして前記脂肪族ジオールの少なくとも一つは、１，４−ブタンジオール、シクロヘキサンジメタノール、ポリアルキレンエーテル化合物（それはポリ（エチレングリコール）、ポリ（テトラメチレングリコール）およびポリ（プロピレングリコール）からなる群から選ばれる）、およびそれらの混合物からなる群から選ばれる。熱可塑性コポリエステルは本発明の範囲内のコポリエステルの例としては、芳香族ジカルボン酸、脂肪族ジオール、環式脂肪族ジカルボン酸、ポリアルキレンエーテルなどの様々な組合せから構成されてもよく、それらはいずれもＷＯ９８／２３６７３に記載されている。
【００１９】
他のポリマーはエステル−エーテルポリエステル（ＨｙｔｒｅｌおよびＡｒｍｔｅｌ）；ナイロン−エーテルポリエステル（Ｐｅｂａｘ）；ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）；ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）；ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）；スターチ；ポリラクチド（ＰＬＡ）；スターチとＰＶＡ、ＰＣＬまたはＰＬＡとのブレンド；ポリヒドロキシ（ブチレート）（ＰＨＢ）、ポリヒドロキシ（バレレート）（ＰＨＶ）、のようなポリエステル；およびそれらの混合物、を包含する。好ましくは、約２５〜４０％の、炭酸カルシウム、シリカ、硫酸バリウム、またはゼオライトが使用され、それらは約１〜約１０μの平均粒子サイズを有する。
【００２０】
このフィルムには生分解性不織布が積層されてもよく、それらは好ましくは、米国特許第５，５３９，０８１号に開示されたタイプの溶融安定性ラクチドポリマー、すなわち、ポリラクチド不織布（ＰＬＡ）、を包含する。不織布のフィラメントはどれも、乳酸、すなわち、Ｌ乳酸、Ｄ乳酸、またはＬ乳酸とＤ乳酸の混合物、から誘導されたポリマーまたはポリマー混合物からもっぱらつくられる。生分解性かつ／または堆肥化性であるその他不織布はコットン不織布、セルロース系不織布、脂肪族−芳香族コポリエステル、およびそれらのブレンドを包含する。
【００２１】
上記方法においては、溶融ブレンドされた組成物はスロットダイからウェブとして押出されエアナイフによって与えられた冷却ゾーンを通って、それからローラーのニップに通されて高速でフィルムになる。型押フィルム又はフラット（非型押）フィルムが製造できる。エアナイフの使用は、上に説明したとおり、引取共振現象の解消を助け、それはたとえば米国特許第４，６２６，５７４号を引用することによって知られている。また、本願明細書の中にその全体が組み込まれる１９９９年９月１４日出願の同時係属中の米国出願第０９／３９５，６２７号に記載されているように、冷却ガスの流れを冷却ゾーンでウェブ表面に実質的に平行に流れるように指向させるための装置が使用される。たとえば、米国特許第４，７１８，１７８号および第４，７７９，３５５号に示されているような装置が使用されてもよく、そしてこれら特許の全開示は本願明細書の中に組み込まれる。冷却後、フィルムに漸増延伸力が、フィルムを実質的に一様に横断するラインに沿って且つその深さを通して適用されて、高いＭＶＴＲと空気透過性を有する漸増延伸された型押フィルムまたはフラットフィルムを提供する。
【００２２】
フラットフィルムはフラットフィルムを形成するための磨かれたクロム表面を与えるローラーのニップの中へウェブを押出して本発明に従って製造される。フラットフィルムは高速での漸増延伸で、約１０００ ｇ／ｍ^２／日より大きい高いＭＶＴＲを有する微孔性フィルム製品を生じる。フラットフィルムは型押フィルムよりも均一に漸増延伸されることができるということが判明した。延伸プロセスはこの技術分野で理解されているように、周囲温度、室温、または高温で行われてもよい。やはり、この分野で理解されているように、「周囲（ａｍｂｉｅｎｔ）」はフィルムの周囲に存在するプロセス条件がどうであれ可能な周囲の温度または雰囲気を意味する。上記のように、微孔性フィルムのラミネートは不織繊維状ウェブをもって得られてもよい。
【００２３】
好ましい態様においては、微孔性ラミネートは０．２５〜１０ミルのゲージまたは厚さを有するフィルムを用いており、そして用途に依存して、フィルム厚さは変動するであろう、そして最も好ましくは、使い捨て用途においては、約０．２５〜２ミルのオーダーの厚さである。積層されるシートの不織繊維状ウェブは通常、約５ ｇ／ｙｄ^２〜７５ ｇ／ｙｄ^２の重さ、好ましくは、約２０〜約４０ ｇ／ｙｄ^２、を有する。複合体またはラミネートは横方向（ＣＤ）に漸増延伸されてＣＤ延伸複合体を形成することができる。さらに、ＣＤ延伸の後に縦方向（ＭＤ）の延伸がなされてＣＤおよびＭＤ両方向に延伸された複合体を形成してもよい。上に指摘されているように、この微孔性フィルムまたはラミネートは赤ちゃんのおむつ、赤ちゃんのトレーニングパンツ、月経用パッドおよび下着、および、流体バリヤー性ばかりでなく湿気蒸気と空気を透過する性質が要求される同様のもの、のような多数の様々な応用に使用されてもよい。
【００２４】
Ｂ．微孔性フィルムおよびラミネートのための延伸機
不織繊維状ウェブと微孔性形成性フィルムのフィルムまたはラミネートを延伸するのには多数の種々の延伸機を使用できる。ステープルファイバーの不織カーデッド繊維状ウェブ（ｎｏｎｗｏｖｅｎ ｃａｒｄｅｄ ｆｉｂｒｏｕｓ ｗｅｂ）または不織スパンボンデッド繊維状ウェブ（ｎｏｎｗｏｖｅｎ ｓｐｕｎ−ｂｏｎｄｅｄ ｆｉｂｒｏｕｓ ｗｅｂ）のこれらラミネートは下記の延伸機および技術をもって延伸されてもよい：
【００２５】
１．対角かみ合い延伸機
対角かみ合い延伸機（ｄｉａｇｏｎａｌ ｉｎｔｅｒｍｅｓｈｉｎｇ ｓｔｒｅｔｃｈｅｒ）は平行シャフト上の一対の左螺旋と右螺旋のはすば歯車（ｈｅｌｉｃａｌ ｇｅａｒ）様の要素からなる。シャフトはマシンの２つのサイドプレート間に配置されており、下方シャフトは固定ベアリングの中に置かれており、そして上方シャフトは垂直にスライド可能な部材の中のベアリングの中に置かれている。スライド可能部材はスクリューを調節することによって操作可能なウェッジ形状の要素によって垂直方向に調節可能である。ウェッジをまわして外す又は嵌めこむことは垂直にスライド可能な部材をそれぞれ下げるか又は上げるように動かすので更には上方かみ合いロールのギヤ様の歯を下方かみ合いロールにかみ合わせるか又はかみ合い解除する。サイドフレームに搭載されたマイクロメーターはかみ合いロールの歯のかみ合い深さ（ｄｅｐｔｈ ｏｆ ｅｎｇａｇｅｍｅｎｔ）を指示するのに使用できる。
【００２６】
調節ウェッジに抗して、スライド可能部材をそれらの下方かみ合い位置に、延伸中の材料によって加えられる上向きの力に逆行してしっかりと保持させるために、エアシリンダーが使用される。これらシリンダーは、かみ合い装置に材料を通す目的で又は作動されたときにマシンのニップポイント全てを開く安全回路との組合せで、上方と下方のかみ合いロールを互いにかみ合いから解除するように後退させられることもできる。
【００２７】
固定かみ合いロールを駆動するのには、代表的には、駆動手段が使用される。マシンに材料を通す目的で又は安全性のために上方のかみ合いロールがかみ合い解除可能である場合には、再びかみ合わせるときに一方のかみ合いロールが他方のかみ合いロールの歯の間に必ず収まること及びかみ合う歯の歯先（ａｄｄｅｎｄｕｍ）同士が損傷する可能性のある物理的接触を回避されることを確実にするためには上方と下方のかみ合いロール間のがた防止伝達配置（ａｎｔｉｂａｃｋｌａｓｈ ｇｅａｒｉｎｇ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ）を使用することが好ましい。かみ合いロールが定かみ合い状態に維持されるべきであるならば、上方のかみ合いロールは典型的に駆動される必要がない。駆動は延伸中の材料を介して被動かみ合いロールによって遂行されてもよい。
【００２８】
かみ合いロールは細かいピッチのはすば歯車によく似ている。好ましい態様においては、ロールは５．９３５インチの直径、４５°のらせん角（ｈｅｌｉｘ ａｎｇｌｅ）、０．１００インチの法線ピッチ（ｎｏｒｍａｌ ｐｉｔｃｈ）、３０の直径ピッチ（ｄｉａｍｅｔｒａｌ ｐｉｔｃｈ）、１４ １／２°の圧力角（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ａｎｇｌｅ）を有し、そして基本的には長い歯先のギヤである。これは約０．０９０インチまでのかみ合いと材料厚さのための歯側面での約０．００５インチのクリアランスを可能にする狭い深い歯のプロフィールを生じる。歯は回転トルクを伝達するようには設計されていないし、そして通常のかみ合い延伸操作においては金属−対−金属の接触がない。
【００２９】
２．横方向かみ合い延伸機
ＣＤかみ合い延伸装置はかみ合いロールの設計及びその他下記の小さな領域に相違点を有するが対角かみ合い延伸機と同じである。ＣＤかみ合い要素は大きなかみ合い深さが可能であるので、装置はトップシャフトが上がったり下がったりするときに２つのかみ合いロールのシャフトを平行に維持させる手段を組み込んであることが重要である。これは一方のかみ合いロールが他方のかみ合いロールの歯の間に必ず収まること及びかみ合う歯同士が損傷する可能性のある物理的接触を回避されることを確保するのに必要である。この平行な動きはラックとギヤの配置によって確保され、固定ギヤラックは垂直にスライド可能な部材に対して並置して各サイドフレームに取り付けられている。シャフトはサイドフレームに掛け渡されており、そして垂直にスライド可能な部材の各々におけるベアリングの中で作動する。このシャフトの各端部にはギヤが存在しており、そしてラックとかみ合った状態で作動して所期の平行な動きを生じさせる。
【００３０】
比較的高い摩擦係数をもつ材料をかみ合い延伸する場合以外では、ＣＤかみ合い延伸機の駆動は上方と下方の両方のかみ合いロールを操作しなければならない。しかしながら、小量の縦方向の心狂い（ｍｉｓａｌｉｇｎｍｅｎｔ）または駆動滑りは問題を生じさせないであろうので、駆動はがた防止（ａｎｔｉｂａｃｋｌａｓｈ）である必要がない。この理由はＣＤかみ合い要素の記述によって明らかになるであろう。
【００３１】
ＣＤかみ合い要素は固体材料から機械製作されるが、２つの異なる直径のディスクの交番スタック（ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ ｓｔａｃｋ）として最もよく記載されることができる。好ましい態様においては、かみ合いディスクは直径が６インチ、厚さが０．０３１インチであり、そしてそれらの縁端が完全な丸みを有する。かみ合いディスクの間にはさまれているスペーサーディスクは直径が５ １／２インチ、そして厚さが０．０６９インチであろう。この構成の２つのロールは全ての側面に材料のための０．０１９インチのクリアランスを残して０．２３１インチまでかみ合わされることが可能であろう。対角かみ合い延伸機と同じように、このＣＤかみ合い要素構成は０．１００インチのピッチを有するであろう。
【００３２】
３．縦方向かみ合い延伸機
ＭＤかみ合い延伸装置はかみ合いロールの設計以外は対角かみ合い延伸と同じである。ＭＤかみ合いロールは細かいピッチの平歯車（ｓｐｕｒ ｇｅａｒ）によく似ている。好ましい態様においては、ロールは５．９３５インチの直径、０．１００インチのピッチ、３０の直径ピッチ、１４ １／２°の圧力角を有し、そして基本的には長い歯先のギヤである。より大きいクリアランスをもつ狭めた歯を提供するために０．０１０インチのギヤホブオフセット（ｇｅａｒ ｈｏｂ ｏｆｆｓｅｔ）をもったこれらロール上で第二通過が行われた。約０．０９０インチのかみ合いでは、この構成は材料厚さのための側面での約０．０１０インチのクリアランスを有するであろう。
【００３３】
４．漸増延伸技術
上記の、対角、ＣＤまたはＭＤかみ合い延伸機は本発明の微孔性フィルム製品を形成するために不織繊維状ウェブと微孔性形成性フィルムの漸増延伸フィルムまたはラミネートを製造するのに使用されてもよい。たとえば、延伸操作はステープルファイバーまたはスパンボンデッドフィラメントの不織繊維状ウェブと微孔性形成性熱可塑性フィルムとの押出ラミネートに対して使用されてもよい。本発明独特の局面の一つにおいては、スパンボンデッドフィラメントの不織繊維状ウェブのラミネートを漸増延伸して布のように見えるラミネートになった非常にソフトな繊維状最終物を提供してもよい。不織繊維状ウェブと微孔性形成性フィルムのラミネートはたとえばＣＤおよび／またはＭＤかみ合い延伸機を使用して約５５０ ｆｐｍ〜１２００ ｆｐｍまたはそれより速い速度で約０．０６０インチ〜０．１２０インチのローラーかみ合い深さで延伸機に一回通して漸増延伸される。かかる漸増またはかみ合いの延伸の結果は優れた通気性と液体バリヤー性を有しそれでいて優れた結合強さとソフトな布様の質感（ｔｅｘｔｕｒｅ）を提供するラミネートを製造する。
【００３４】
下記実施例は本発明の微孔性フィルムおよびラミネートを製造する方法を例証する。これら実施例およびこの更なる詳細に照らして、そのバリエーションが本発明の範囲を逸脱せずに可能であるということは当業者には明らかである。
【００３５】
実施例１Ａおよび１Ｂ
これら実施例には、ＷＯ９８／２３６７３の実施例に十分に記載されているような芳香族−脂肪族タイプの生分解性コポリエステルが使用される。より詳しくは、約２５％〜約４０％のゼオライトまたは炭酸カルシウムを含有している、この刊行物の実施例に記載された代表的な生分解性コポリエステルを有するフィルムは当業者に周知の通常のスロットダイ流延フィルム押出技術を使用することによって押出される。特に、約２ミルの厚さを有するフィルム（５０ ｇ／ｍ^２）は約４２５°Ｆ〜４７５°Ｆのオーダーの溶融温度で押出される。かかるフィルム表面の顕微鏡写真は図１に示されており、そして断面は図２に示されている。このフィルムは試験されて空気透過性でないことがわかったが、ＡＳＴＭ Ｅ９６Ｅ試験方法に従って９３９ ｇ／ｍ^２／日のＭＶＴＲ（湿気蒸気透過度）を有していた。
【００３６】
実施例１Ａのフィルムは上記装置で０．０７０インチのＣＤかみ合いおよびその後の０．０５０インチのＭＤかみ合いをもって約７２°Ｆで漸増延伸されたときには、空気通気性になりそして増加した湿気蒸気透過度を有した。ＭＶＴＲは９３９ ｇ／ｍ^２／日（実施例１Ａ）から２３５０ ｇ／ｍ^２／日（実施例１Ｂ）へと増加した。元来ゼロの通気性（実施例１Ａ）を有していたフィルムの空気通気性は９０ｐｓｉ空気圧で５７０ ｃｃの空気／ｃｍ^２／分になった（実施例１Ｂ）。
【００３７】
実施例１Ａおよび１Ｂのフィルム表面および断面の顕微鏡写真は無機粒子が埋め込まれていることを示している（図１〜５を参照）。本発明の高いＭＶＴＲおよび空気透過性の生分解性フィルムは漸増延伸で無機粒子のまわりに細孔形成を有していた（図４および５を参照）。また、非延伸領域は細孔形成を示さなかった（図３参照）。実施例１Ｂフィルムの断面（図５参照）は細孔が連絡されていて空気が流れるのを可能にするということをはっきりと示していた。実施例１Ａフィルム（図２の断面を参照）には、空気がその中を流れるのを可能にするための細孔連絡が存在しなかった。
【００３８】
実施例１Ａフィルムの機械的性質は下記の通りである：

【００３９】
実施例１Ｂの生分解性フィルムは、着用中の皮膚ケアと快適さのために、空気フロー（通気（ｖｅｎｔｉｌａｔｉｏｎ））、高い湿気蒸気透過、および液体バリヤーの諸性質が必要とされている、おむつの裏当てシート、生理用ナプキン、およびヘルスケア衣料の用途に適している。
【００４０】
実施例２Ａ〜２Ｈ
これら実施例においては、実施例１Ａに使用されたとおりの芳香族−脂肪族タイプのコポリエステルが同様の仕方でフィルム状に押出される。実施例２Ａ〜２Ｈのこれらフィルムは室温でＣＤおよび／またはＭＤ延伸されて下記に示されているとおり空気および湿気蒸気通気性の生分解性フィルムになる。
【００４１】

【００４２】
その他の生分解性ポリマー、たとえば、ポリラクチド、ポリカプロラクトン、スターチ、ポリビニルアルコール、ポリエステル、およびコポリエステル、は上記の観点での空気および湿気通気性フィルムを提供するように無機充填剤粒子をもって加工されることができる。
【００４３】
上記記述に照らして、当業者に理解されるであろうように、本発明の原理を使用して材料および条件に依存してバリエーションが生じるであろうことは理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】
実施例１Ａのフィルム表面の１０００倍率の顕微鏡写真である。
【図２】
実施例１Ａのフィルムの断面の２０００倍率の顕微鏡写真である。
【図３】
実施例１Ｂのフィルム表面の、かみ合いによる非延伸領域の、１０００倍率の顕微鏡写真である。
【図４】
実施例１Ｂのフィルム表面の、かみ合い延伸による延伸領域の、１０００倍率の顕微鏡写真である。
【図５】
実施例１Ｂのフィルムの延伸表面領域を通る断面の２０００倍率の顕微鏡写真である。

Claims (21)

1. 無機充填剤粒子の分散相を含有する生分解性熱可塑性ポリマーを含む、空気および湿気通気性の生分解性フィルムであって、
   ＡＳＴＭ Ｅ９６Ｅに従って約１０００ ｇ／ｍ^２／日より大きい湿気蒸気透過度ＭＶＴＲと９０ｐｓｉ空気圧で約３０ ｃｃ／ｃｍ^２／分より大きい空気通気性とを有するフィルムの中に微孔構造を付与する延伸領域をもった液体不透過性厚さを有する、前記フィルム。
2. 生分解性熱可塑性ポリマーがポリカプロラクトン、スターチ、ポリビニルアルコール、ポリラクチド、ポリエステル、およびコポリエステル、およびそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１のフィルム。
3. 前記充填剤が炭酸カルシウム、シリカ、タルク、硫酸バリウム、ゼオライト、およびマイカ、およびそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１のフィルム。
4. 生分解性繊維状ウェブに積層された請求項１のフィルム。
5. 前記繊維状ウェブの繊維がセルロース系ポリマー、ポリエステル、コポリエステル、完全にＬ乳酸のポリマー、完全にＤ乳酸のポリマー、Ｌ乳酸とＤ乳酸のコポリマー、およびＬ乳酸とＤ乳酸のポリマー類のブレンドからなる群から選ばれる、請求項４のフィルム。
6. 生分解性繊維状ポリマーがポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、スターチ、スターチとＰＶＡ、ＰＣＬまたはＰＬＡとのブレンド、ポリヒドロキシ（ブチレート）（ＰＨＢ）、ポリヒドロキシ（バレレート）（ＰＨＶ）、および脂肪族−芳香族コポリマー類、およびそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１のフィルム。
7. 微孔性フィルムが約０．２５〜約１０ミルのオーダーの厚さを有する、請求項１のフィルム。
8. 微孔性フィルムが約０．２５〜約２ミルのオーダーの厚さを有する、請求項１のフィルム。
9. 湿気蒸気透過度（ＭＶＴＲ）がＡＳＴＭ Ｅ９６Ｅに従って約２０００〜約４５００ ｇ／ｍ^２／日であり、そして空気透過性が９０ｐｓｉ空気圧で約２００〜約１６００ ｃｃ／分／ｃｍ^２である、請求項１のフィルム。
10. 前記無機充填剤が炭酸カルシウム、硫酸バリウム、マイカ、タルク、シリカおよびゼオライトからなる群から選ばれる、請求項１のフィルム。
11. 液体バリヤー性を有する、空気および湿気通気性の生分解性熱可塑性フィルムを製造する高速方法であって、
    約４０〜約７５重量％の生分解性熱可塑性ポリマーと約２５〜約６０重量％の無機充填剤粒子を溶融ブレンドして生分解性熱可塑性ポリマー組成物を生成し、
    前記溶融熱可塑性組成物のウェブをスロットダイから冷却ゾーンを通ってローラーのニップの中へ押出して約０．２５〜約１０ミルの厚さを有するフィルムを引取共振現象なしで少なくとも約５５０ ｆｐｍ〜約１２００ ｆｐｍのオーダーの速度で形成し、
    前記速度において前記フィルムに前記フィルムを実質的かつ一様に横断するラインに沿って且つその深さを通じて漸増延伸力を適用してＡＳＴＭ Ｅ９６Ｅに従って約１０００ ｇ／ｍ^２／日より大きいＭＶＴＲと９０ｐｓｉ空気圧で約３０ ｃｃ／ｃｍ^２／分より大きい空気通気性とをもった生分解性微孔性フィルムを提供する、
    ことを含む前記方法。
12. ＭＶＴＲがＡＳＴＭ Ｅ９６Ｅに従って約２０００〜約４５００ ｇ／ｍ^２／日のオーダーにあり、そして空気透過性が９０ｐｓｉ空気圧で約２００〜約１６００ ｃｃ／分／ｃｍ^２である、請求項１１の方法。
13. 生分解性の不織繊維状ウェブを前記ローラーニップの中へ導き、そして圧縮力をコントロールしてウェブをフィルムに結合させそして延伸して積層された生分解性フィルムを形成することを含む、請求項１１の方法。
14. 生分解性熱可塑性ポリマーがポリカプロラクトン、スターチ、ポリビニルアルコール、ポリラクチド、ポリエステル、コポリエステル、およびそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１１の方法。
15. 前記充填剤が炭酸カルシウム、シリカ、タルク、硫酸バリウム、ゼオライト、およびマイカ、およびそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１１の方法。
16. 前記繊維状ウェブの繊維がセルロース系ポリマー、ポリエステル、コポリエステル、完全にＬ乳酸のポリマー、完全にＤ乳酸のポリマー、Ｌ乳酸とＤ乳酸のコポリマー、およびＬ乳酸とＤ乳酸のポリマー類のブレンドからなる群から選ばれる、請求項１１の方法。
17. 生分解性熱可塑性ポリマーがポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、ポリカプロラクトン（ＰＣＬ）、ポリラクチド（ＰＬＡ）、スターチ、スターチとＰＶＡ、ＰＣＬまたはＰＬＡとのブレンド、ポリヒドロキシ（ブチレート）（ＰＨＢ）、ポリヒドロキシ（バレレート）（ＰＨＶ）、および脂肪族−芳香族コポリマー類、およびそれらの混合物からなる群から選ばれる、請求項１１の方法。
18. 微孔性フィルムが約０．２５〜約１０ミルのオーダーの厚さを有する、請求項１１の方法。
19. 微孔性フィルムが約０．２５〜約２ミルのオーダーの厚さを有する、請求項１１の方法。
20. 湿気蒸気透過度（ＭＶＴＲ）がＡＳＴＭ Ｅ９６Ｅに従って約２０００〜約４５００ ｇ／ｍ^２／日のオーダーにある、請求項１１の方法。
21. 前記無機充填剤が約１〜約１０ミクロンの平均粒子サイズを有し、そして炭酸カルシウム、硫酸バリウム、シリカおよびゼオライトからなる群から選ばれる、請求項１１の方法。