JP2005534541A - 高収縮率、高弾性率、低収縮応力の弾性回復フィルム - Google Patents

高収縮率、高弾性率、低収縮応力の弾性回復フィルム Download PDF

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Abstract

フィルムは、均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含むコア層と、オレフィン系ポリマーを含む第一の外層および第二の外層とを含み、前記フィルムのヤング率は約50,000psi〜約200,000psi、収縮率は240°Fにおいて約10%〜約80%であり、また240°Fにおいて収縮応力が約400psi未満であるか収縮力が約20〜約180gである。場合によってメルトインデックスが約2.0g/10分未満のエチレンコポリマーを含む第一の中間層および第二の中間層が含まれていてもよい。あるいは、フィルムは、メルトインデックスが約2.0g/10分未満のエチレンコポリマーを含むコア層と、均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含む第一の中間層および第二の中間層と、オレフィン系ポリマーを含む第一の外層と第二の外層とを含み、前記フィルムは上に開示した性質を有している。

Description

本発明は配向した、熱収縮性熱可塑性フィルムに関する。
「軟収縮」フィルムはこの分野で知られている。これらフィルムは比較的高い収縮率と比較的低い収縮応力を併せ持っている。このように比較的高い収縮率と比較的低い収縮応力で特徴付けられたフィルムはたとえば繊維製品や紙など、強すぎる収縮応力を持ったフィルムの歪みなどに敏感な、あるいは包装の外観の影響を受けやすい物品を梱包するのに適している。
軟収縮フィルムの例としてポリ(塩化ビニル)(以下「PVC」と表記する)フィルムがある。PVCフィルムは弾性回復に優れ、弾性率が大きく、収縮応力が小さい。残念ながら、PVCフィルムはシール性に劣り、収縮率が小さく、引き裂き抵抗性に乏しい。また、熱シールプロセス中に塩化水素を放出し、炭化する。その結果発生する塩化水素が装置の金属表面を攻撃し腐食させる。
ポリオレフィン性包装材料は軟収縮の最終用途用に開発されてきた。例としてCryovac社からD−940(商標)という名前で商業的に供給されているポリオレフィンフィルムがある。このフィルムは塩素を含む物質の欠点を持たない、商業上有用なPVCフィルムの代替品を実現している。しかし、できればPVCフィルムの欠点がなく、現在市場で入手可能な、ポリオレフィンフィルムよりも高い弾性率と良好な弾性回復率を持ちながら、優れた熱シール性、高い収縮率、および低収縮応力を保持した、塩素フリーのフィルムを実現することが望ましいであろう。さらに、塩素フリーのフィルムにおいて、現在の低収縮力で塩素フリーのフィルムにおいて見られるよりも光学的性能の優れた(ヘイズが少ない)、弾性回復率のよい特性を実現できれば好都合であろう。
特開平8−165357号および特開平8−267679号はいずれもエチレン/環状オレフィンコポリマーを含有する層を持った多層フィルムを開示している。前者公報は、そのエチレン/環状オレフィンコポリマーは50℃〜230℃の範囲のガラス転移温度(T)を有しており、大部分の例は、70℃〜210℃の範囲にあると教示している。後者公報は、このコポリマーはTが50℃以上であり、70℃以上が好ましいと教示している。
特開平5−262899は、α−オレフィン/環状オレフィンコポリマーも含むフィルムを教示している。しかしここではα−オレフィン/環状オレフィンコポリマーは30℃以下のガラス転移温度を有すると述べられている。この特許公開は、示されたガラス転移温度は30℃を越えてはならないと明確に述べている。ガラス転移温度がそのように低いとフィルムの弾性率も低くなる。
第一の態様において、固体状態で配向した多層熱収縮フィルムは、均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含む少なくとも1層のコア層およびそれぞれオレフィン系ポリマーを含む第一および第二の外層を含んでおり、前記フィルムは縦方向および横方向の少なくとも一方において約50,000〜約200,000ポンド/平方インチ(psi)のヤング率を持っており、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fにおける収縮率が少なくとも約10%であり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fにおける収縮応力が約400psi未満もしくは収縮力が約20〜約180gである。
第二の態様において、多層の固体状態で配向した熱収縮フィルムは、均一なα−オレフィン/環状オレフィンのランダムコポリマーを含む少なくとも1層のコア層と、約2.0g/10分未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーまたは他のコポリマーを含む第一および第二の中間層と、それぞれオレフィン系ポリマーを含む第一および第二の外層とを含んでおり、前記フィルムは少なくとも縦方向および横方向の一方においてヤング率が約50,000〜約200,000psiであり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fにおける収縮率が少なくとも約10%であり、少なくとも縦方向および横方向の一方において240゜Fにおける収縮応力が約400psi未満もしくは収縮力が約20〜約180gである。
第三の態様において、多層の固体状態で配向した熱収縮フィルムは、約2.0g/10分未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーまたは別のポリオレフィンを含む少なくとも1層のコア層と、それぞれ均一なα−オレフィン/環状オレフィンのランダムコポリマーを含む第一および第二の中間層と、それぞれオレフィン系ポリマーを含む第一および第二の外層とを含んでおり、前記フィルムは少なくとも縦方向および横方向の一方においてヤング率が約50,000〜約200,000psiであり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fにおける収縮率が少なくとも約10%であり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fにおける収縮応力が約400psi未満もしくは収縮力が20〜180gである。
第四の態様において、フィルムを作成する方法は、均一なα−オレフィン/環状オレフィンのランダムコポリマーを含む少なくとも1層のコア層と、それぞれオレフィン系ポリマーを含む第一および第二の外層とを含むフィルムの溶融シートとを共押し出しし、押し出されたフィルムの溶融シートを冷やして固体状態とし、冷却された固体状態のフィルムのシートをその配向温度まで再加熱し、再加熱されたフィルムのシートを延伸して配向したフィルムを製造し、前記配向したフィルムを延伸された配置に保持しながら、配向温度以下に速やかに冷却して、熱収縮フィルムを製造することを含む。前記フィルムは縦方向および横方向の少なくとも一方においてヤング率が約50,000〜約200,000psiであり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fで収縮率が少なくとも約10%であり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fで収縮応力が約400psi未満もしくは収縮力が20〜180gである。
第五の態様において、フィルムを作成する方法は、均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含む少なくとも1層のコア層と、それぞれが約2.0g/10分未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーもしくは他のポリオレフィンを含む第一および第二の中間層と、それぞれオレフィン系ポリマーを含む第一および第二の外層とを含むフィルムの溶融シートを共押し出しし、押し出されたフィルム溶融シートを冷やして固体状態とし、冷却された固体状態のフィルムのシートを配向温度に再加熱し、その再加熱されたフィルムのシートを延伸して配向したフィルムを製造し、そのフィルムを延伸された配置に保持しながら速やかに配向したフィルムのシートを配向温度以下に冷却して熱収縮フィルムを製造することを含む。前記フィルムは縦方向および横方向の少なくとも一方においてヤング率が50,000〜200,000psiであり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fにおいて収縮率が少なくとも約10%であり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fにおいて収縮応力が約400psi未満もしくは収縮力が20〜180gである。
第六の態様において、フィルムを作成する方法は、約2.0g/l0分未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーもしくは他のポリオレフィンを含む少なくとも1層のコア層と、それぞれ均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含む第一および第二の中間層と、それぞれオレフィン系ポリマーを含む第一および第二の外層とを含むフィルムの溶融シートを共押し出しし、押し出されたフィルムの溶融シートを固体状態に冷やし、冷却された固体状態フィルムのシートを配向温度に再加熱し、再加熱されたフィルムのシートを延伸して配向したフィルムを製造し、フィルムをその延伸された配置に保持して配向したフィルムのシートを配向温度未満に速やかに冷却して熱収縮フィルムを製造することを含む。前記フィルムは縦方向および横方向の少なくとも一方においてヤング率が50,000〜200,000psiであり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fにおける収縮率が少なくとも約10%であり、縦方向および横方向の少なくとも一方において240°Fにおける収縮応力が約400psi未満もしくは収縮力が約20〜約180gである。
前述の態様のいずれにおいても、α−オレフィン環状オレフィンコポリマーは、それが存在する層において少なくとも65重量%含まれるのが好ましい。また好みの問題であるが、6つの示した態様のいずれにおいても、そのフィルムはヘイズ値が6よりも小さいのがよい。
上に開示された方法のいずれにおいても、フィルムシートが再加熱される配向温度は、α−オレフィン/環状オレフィンコポリマーのガラス転移温度よりも少なくとも約20℃高いのが好ましい。この温度は、α−オレフィン/環状オレフィンコポリマーのガラス転移温度よりも少なくとも約40℃高いのがさらに好ましい。
さらに、フィルムの冷却された押し出されたシートは、場合によっては再加熱ステップの前に照射されてもよい。
またさらに、フィルムの再加熱されたシートは、たとえばトラップバブル配向またはテンターフレーム配向により2軸配向されてもよい。
定義
「α−オレフィン」は、本明細書においては、鎖の最初の2個の炭素原子がその間に二重結合を持っている、置換していないもしくは置換したオレフィン化合物のことである。例としてはエチレン、プロピレン、ヘキセン、オクテンがある。
「α−オレフィン/環状オレフィンコポリマー」(AO/CO)は、本明細書においては、分子当たり2から8個の炭素原子を有するα−オレフィンモノマーと、脂肪族環状オレフィンモノマーを含むモノマーとから作成されたコポリマーのことである。本明細書では、主としてオレフィン/環状オレフィンコポリマーに焦点を当てるが、ターポリマーもこの用語の範囲に入る。α−オレフィン/環状オレフィンコポリマーは、米国特許第5,837,787号(Harrington)および米国特許第5,993,922号(Babrowiczら)において開示されているプロセスのような当業者に知られている方法によって調製可能であり、これらの特許は全体として参照として本明細書に組み込まれる。α−オレフィン/環状オレフィンコポリマーは、普通、均一な線状のα−オレフィン/環状オレフィンのランダムコポリマーであり、普通、シングルサイト触媒を使用して、特にビス(シクロペントジエニル)ジルコニウムジクロライド、ビス(インデニル)ジルコニウムジクロライドのようなメタロセン触媒を使用して調製される。
「コア層」は、本明細書においては、多層フィルムの内部の層、すなわちその主表面が両方とも別の層に接している層のことである。すべての層の数が奇数であるフィルムにおいては、コア層は、普通フィルムの中心の層である。
「Comp.Ex.」は、本明細書においては、「比較実施例」のことである。「Ex.」は本明細書においては本発明の実施例のことである。
「環状オレフィン」は、本明細書においては、脂肪族シクロアルケンのことである。環状オレフィンはモノシクロ、ビシクロおよびトリシクロアルケンを含む。好ましい環状オレフィンはノルボルネン、置換ノルボルネン、シクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテン、メチルシクロペンテン、ビニルシクロヘキセン、5−ビニルノルボルネン、5メチルノルボルネン、5−エチリデンノルボルネン、2−アダマンチリデン、2−ビニルアダマンタン、テトラシクロドデセンを含む。これらのうちで、ノルボルネンが好ましい。
「エチレン/α−オレフィンコポリマー」(EAO)は、本明細書においては、エチレンとプロピレン、ブテン−l、ヘキセン−1、オクテン−1などのC〜C10のα−オレフィンから選択された1種またはそれ以上の脂肪族コモノマーとのコポリマーのことであり、このコポリマーにおいて、そのコポリマーの分子は、エチレンと反応させられたα−オレフィンから生じる比較的少数の短い鎖の枝を持った長いポリマー鎖で構成されている。この分子の構造は高度に分岐したホモポリマーであり、および長い鎖の枝と短い鎖の枝を両方とも含んでいる通常の高圧低密度ポリエチレン(LDPE)もしくは中密度ポリエチレンとは対照的である。EAOには不均一な物質、特にDowによって供給されているDOWLEX(商標)またはATTANE(商標)樹脂、Exxonによって供給されているESCORENE(商標)樹脂のように、線状中密度ポリエチレン(LMDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレンおよび超超低密度ポリエチレン(VLDPEおよびULDPE)などの不均一なポリマーなどが含まれる。
「収縮率」値は、本明細書においては、ASTM D 2732−83に従ったものである。この試験方法は全体に参照により本明細書に組み込まれる。
「ガラス転移温度」(T)は、示差走査熱量計(Differential Scanning Calorimetry:DSC)により10℃/分で測定される。
「ヘイズ」値は、本明細書においては、ASTM D 1003に従っている。この試験方法は全体に参照により本明細書に組み込まれる。
「均一なエチレン/α−オレフィンコポリマー」(HEAO)は、本明細書においては、いわゆるシングルサイト重合したポリマーのように分子量分布が狭く(Mw/Mn3未満)、組成物分布の狭い重合反応生成物のことである。これには三井石油化学(株)によって供給されているTAFMER(商標)、エクソンによって供給されているEXACT(商標)樹脂のような線状の均一なエチレン/α−オレフィンコポリマー(linHEAO)やダウケミカルによって供給されている長鎖分岐した(lcbHEAO)AFFINITY(商標)樹脂、あるいはデュポン・ダウ・エラストマーズによって供給されているENGAGE(商標)樹脂が含まれる。均一なEAOコポリマーはTAFMER(商標)の製品の場合のようにバナジウム触媒を使用して重合されてもよいし、さらに最近のEXACT(商標)、EXCEED(商標)、ELITE(商標)、あるいはAFFINITY(商標)といった製品のようにメタロセン触媒を使用してもよい。均一なEAOコポリマーはデュポンのVersipol(商標)触媒またはイーストマンケミカルのGravilan(商標)触媒を使用して調製されてもよい。
「不均一な」ポリマーは、本明細書においては、VLDPE、LLDPEのように比較的広い分子量分布および比較的広い組成物分布の重合反応生成物のことである。
「高密度ポリエチレン」(HDPE)は、本明細書においては、密度が0.94〜0.965g/cmのポリエチレンのことである。
「中間」は、本明細書においては、外側の層と少なくとも1層のフィルムのコア層との間にある多層フィルムの一つの層のことである。
「インターポリマー」は、本明細書においては、二種以上の異なるモノマーを使用して組み立てられたポリマーのことであり、コポリマー、ターポリマー、テトラポリマーなど(たとえば、エチレン/ノルボルネンインターポリマー)を含んでおり、この用語は同義語である「コポリマー」の代替語として使用されてもよい。
「ラミネート化」、「ラミネートしたシート」などは、本明細書においては、2以上のフィルムまたは他の物質の層を一緒にくっつけるプロセスおよびそれによって得られる生成物のことである。ラミネート化は複数の層を接着剤で合わせたり、熱および圧力で合わせたり、塗布コーティングおよび押し出しコーティングによっても達成される。ラミネートという用語は本明細書においては一つまたはそれ以上の結合層を含む共押し出された多層フィルムも含む。
「LD」は、本明細書においては、縦方向、すなわち押し出しの進路に平行なフィルムの方向のことである。「TD」は本明細書においては横方向、すなわち押し出しの進路に対して横のフィルムの方向のことである。
「線状低密度ポリエチレン」(LLDPE)は、本明細書においては、密度0.916〜0.925g/cmのポリエチレンのことである。
「線状中密度ポリエチレン」(LMDPE)は、本明細書においては、密度が0.926〜0.939g/cmのポリエチレンのことである。
「メルトインデックス」は、本明細書においては、ASTM D 1238−90、条件190℃/2.16Kgに準拠している。この試験方法は全体として参照として本明細書に組み込まれる。
「多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂」または「IPN樹脂」は、本明細書においては、分子レベルで絡み合ったすなわち真の固溶体である多成分分子のポリマー鎖の混合物のことである。これは元の成分とは異なった性質を示す新しい組成物である。IPN樹脂は、相互連続相をなして、物理的性質を高め、TREFまたはCRYSTAFを使用して分析するとバイモーダルあるいはマルチモーダル曲線となり得る。「IPN樹脂」は低密度分画および高密度分画を持った、架橋したおよび架橋していない多成分分子の混合物を含む準相互貫入ネットワークを含む。IPN樹脂の例にはDowのELITE(商標)樹脂が含まれる。
「外層」は、本明細書においては、典型的には多層フィルムのもっとも外側の層、普通は表面層または皮層のことである。ただし、追加の層、被膜、および/またはフィルムがそれに接着されることも可能である。
「ポリマー」は、本明細書においては、ホモポリマー、コポリマー、ターポリマー、テトラポリマー、などのことである。「コポリマー」は本明細書においてはバイポリマー、ターポリマー、テトラポリマーなども含む。
「ポリオレフィン」は、本明細書においては、1種類またはそれ以上のオレフィンモノマーを加えて製造されるホモポリマー、コポリマー、ターポリマーを含む。ポリオレフィンには低密度ポリエチレン(LDPE)、ポリブテン、エチレン/酢酸ビニルコポリマーがある。
「収縮応力」および「収縮力」は、本明細書においては、指定温度において熱収縮の結果1インチのフィルムの試験片に生じる力のことである。試験はASTM2838に従って行われ、この試験方法は、全体として、本明細書で説明するように実施例1〜8および比較実施例1〜7の変法とともに、参照により本明細書に組み入れられる。
2.8インチ×1インチの試験片(2.8インチは歪みゲージの保持具間の距離)があらかじめ100°F[38℃]に予熱されたオイルバス(Dow Corning200シリコンオイル、20センチストローク(centistroke))に浸漬され、その後約10°F/分の速度で約300°Fまたは試料の融点まで加熱され、その間浸漬された試料を歪みゲージの保持具に拘束しておく。歪み応力が連続的に測定され、10°上昇するごとに報告され、1インチ試験片の初期厚みを使用してpsiに変換される。
「固体状態で配向した」は本明細書においては異なる層の樹脂の共押し出しまたは押し出しコーティングのいずれかによって、最初の厚いシートまたはチューブ(最初のテープ)を得、それを速やかに固体状態まで冷却して、ポリマーの結晶化をクエンチ(停止)し、それによって固体の一次フィルムシートを提供することによって得られたフィルムのことである。この一次シートは次いでいわゆる配向温度にまで再加熱され、その後配向温度でチューブ状固体状態配向プロセス(たとえばトラップバブル法)または平面固体状態配向プロセス(たとえば同時または逐次テンターフレーム)を使用して二軸延伸されて、最後は速やかに配向温度以下に冷やされ、熱収縮フィルムを提供する。トラップバブル固体状態配向プロセスにおいては、前記の一次テープは2個の回転するニップロールの間に保持された空気泡上を通過して、横方向(TD)において延伸され、また泡を含んだ2個セットのニップロールの間のスピード差によって縦方向(LD)において延伸される。テンターフレームプロセスにおいては、シートまたは一次テープはシートを進行方向に加速することによって縦方向において延伸され、一方同時または逐次に熱で柔軟にされたシートを広がり形状のフレームに沿って導きシートを横方向において加速する。このテンタープロセスは普通は比較的厚いフィルムの平らなシートのことである。固体状態で配向したフィルムは溶融状態から直接配向された単純なインフレーションフィルムと違い、フィルムの配向温度で再加熱すると高い収縮率を示し、フィルム融点またはその近辺温度で収縮する。
「ヤング率」または「弾性率」の値は本明細書においてはASTM D 882に従っている。この試験方法は全体として参照により本明細書に組み込まれる。
別に記載しない限り、%、部、などはすべて重量による。特に、モノマーパーセントを含めて、本明細書において使用される組成パーセントはすべて別に明示しない限り「重量」基準によって表す。パーセントにおいて明示したフィルムおよびシートの厚みはすべてフィルムまたはシートの全厚みに対するパーセントである。
本発明の実施形態の詳細な説明は添付図面を参照して行う。
図1は、三層フィルムの断面図である。
図2は、五層フィルムの断面図である。
本発明のフィルムは、押し出し、共押し出し、ラミネート化、または押し出しコーティングなどのいかなる適当なプロセスによっても作成されうる。しかし、固体状態での配向なので共押し出しが好ましい。押し出しに引き続き、厚い、前駆体フィルムはたとえば、カスケード水、冷水バス、冷却金属ローラ、または冷たい空気によるクエンチによって固体状態に冷やされる。いくつかの構造においては、1層または複数の前駆体フィルム層が押し出して形成され、その後に多層フィルムを形成するために追加の層がその上に押し出され被覆されて形成されてもよい。多層チューブもまた、後でチューブの1層が、被覆または押し出しで他の層の上にラミネートされて形成されてもよい。固体状態の前駆体フィルムは、たとえば水蒸気で加熱した金属缶、熱空気または赤外線オーブンと接触させて、フィルム配向温度に再加熱される。熱せられた前駆体フィルムはたとえばトラップバブルまたはテンターフレームを使用して配向したフィルムに延伸され、その後熱収縮フィルムを製造するために、配向したフィルムを高度に延伸された配置に保持しながら速やかに冷却される。
本発明のフィルムはエネルギー放射処理を行うのが好ましい。これにはコロナ放電、プラズマ、火炎、紫外線、高エネルギー電子処理が含まれるが、これらに限定されるものではない。紫外線照射または高エネルギー電子処理が架橋ポリマーネットワークを形成するように実施されてもよい。照射は配向ステップの前に実施されてもよいし、配向ステップ後の任意のときに実施されてもよい。電子線照射量は、たとえば電子線照射による場合、約10〜約200kGray、たとえば約15〜約150kGray、または約20〜約150kGray、または約20〜約100kGray、または約3〜約20Mradとすることができる。また、架橋は化学的手段でも達成され得る。
AO/COはα−オレフィンおよび環状オレフィンを含む。本発明のα−オレフィン/環状オレフィンコポリマーはアモルファスなα−オレフィン/環状オレフィンコポリマーおよび/または均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが好ましい。
好ましいα−オレフィンはエチレンである。適切な環状オレフィンにはシクロペンテンおよび置換シクロペンテンが含まれる。シクロペンタジエンのオレフィンへのディールスアルダー環化付加生成物も適切である。特に、ノルボルネンおよび置換ノルボルネンが使用されてもよい。本発明を実施するのに有用な具体的な環状オレフィンは、ノルボルネン、置換ノルボルネン、シクロプロペン、シクロブテン、シクロペンテン、メチルシクロペンテン、ビニルシクロヘキセン、5−ビニルノルボルネン、5−メチルノルボルネン、5−エチリデンノルボルネン、2−アダマンチリデン、2−ビニルアダマンタン、およびテトラシクロドデセンを含む。
好ましいα−オレフィン/環状オレフィンコポリマーは、エチレン/ノルボルネンコポリマーおよびエチレン/シクロペンテンコポリマー、特にアモルファスなエチレン/ノルボルネンコポリマーおよびエチレン/シクロペンテンコポリマー、および/または均一なエチレン/ノルボルネンランダムコポリマーおよびエチレン/シクロペンテンコポリマーである。エチレン/ノルボルネンコポリマーの場合、ノルボルネンは、約15モル%〜約30モル%、または約15モル%〜約24モル%、または約15モル%〜約28モル%、または約18モル%〜約28モル%、または約18モル%〜約24モル%、または約20モル%〜約24モル%、または約22モル%〜約23モル%含まれるのが好ましい。モルパーセントは13CNMR分析によって測定される。
エチレン/シクロペンテンコポリマーの場合、シクロペンテンは、ポリマーの約75重量%〜約95重量%含まれるのが好ましい。
また、好みの問題であるが、本発明のα−オレフィン/環状オレフィンコポリマーは、ガラス転移温度が約25℃〜約50℃、または約25℃〜約45℃、または約30℃〜約50℃、または約30℃〜約45℃、または約30℃〜約40℃、または約35℃〜約50℃、または約35℃〜約45℃、または約35℃〜約40℃がよい。本発明のα−オレフィン/環状オレフィンコポリマーは、約30℃〜約35℃など約28℃〜約40℃のガラス転移温度を有するのがより好ましい。特に好ましいのは約28℃〜約40℃のガラス転移温度のエチレン/ノルボルネンコポリマーおよびエチレン/シクロペンテンコポリマーである。
α−オレフィン/環状オレフィンコポリマーのTが約45℃以下であれば、フィルムの処理性は、特に配向にトラップバブルプロセスが採用される場合改善される。Tの上限値である約45℃の場合、より強靱なフィルムが得られ、収縮応力が低く優れた弾性回復の優れたものとなる。同様に、Tが約25℃より高いα−オレフィン/環状オレフィンコポリマーの場合、フィルムは望ましい高弾性率のものとなる。さらに、弾性率はAO/CO層以外の層に含まれるポリオレフィンのタイプおよび量に応じてある程度修正することが可能である。
さらに加えて、好みの問題であるが、本発明のα−オレフィン/環状オレフィンコポリマーは、重量平均分子量(Mw)約30,000ダルトン〜約1,000,000ダルトンがよく、約60,000ダルトン〜約300,000ダルトンがより好ましい。さらにまた、AO/CO樹脂は、分子量分布(Mw/Mn)が約4未満であるのが好ましく、約3未満がより好ましく、約1.2〜2.5がさらにより好ましい。
適切なAO/COターポリマーは、エチレン/ノルボルネン/オクテン、エチレン/ノルボルネン/ブテン、プロピレン/ノルボルネン/エチレン、エチレン/ノルボルネン/ヘキセンターポリマーを含む。
AO/COは、密度が約0.91〜約1.2g/cm、たとえば約0.920〜約1.15g/cm、または約0.940〜約1.10g/cm、または約0.950〜約1.05g/cm、または約0.98〜約1.03g/cmのものが好ましい。AO/COはメルトインデックスが約0.05〜約2.0g/10分、たとえば約0.1〜約1.5g/10分、または約0.2〜約1.3g/10分、または約0.50〜約1.0g/10分であるのが好ましい。さらに、AO/COメルトインデックスは約2.0g/10分未満、たとえば約1.5g/10分未満、または約1.2g/10分未満、または約1.0g/10分未満であればよく、メルトインデックスは約1.0g/10分、または約0.5g/10分であるのがより好ましい。
本発明のフィルムは、多層フィルムであるのが好ましい。また好みの問題であるが本発明のフィルムは熱収縮フィルムが好ましい。さらに加えて、本発明のフィルムは、低い収縮応力または低い収縮力、および高い収縮率を実現するのに有用であるのが好ましい。
その多層配置に関して、本発明のフィルムは面対称配置のフィルムが好ましい。また好みの問題ではあるが、本発明のフィルムは、共押し出されたフィルムが好ましい。共押し出された面対称配置の多層フィルムが特に好ましい。
さらにその多層配置についていえば、本発明のフィルムは、典型的には3層またはそれ以上の層のものである。本発明のフィルムは、2層の外層の間に配置された少なくとも1層のコア層を含有するのが好ましい。その2層の外層は、組成(2種類以上の樹脂の有無、あるいはブレンドの量によって生み出される相違など)、一つまたはそれ以上の物理的性質、添加物の量およびタイプ、架橋度、厚さなどが同じでもよいし、異なっていてもよい。2層以上のコア層がある場合、それらは同様に互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
場合によっては、1層またはそれ以上の追加の層が押し出し中にフィルム構造の間、たとえば3層フィルムの少なくとも1層のコア層と1層の外層との間(従って4層またはそれ以上の層のフィルムとなる)、または5層フィルムのコア層と中間層との間、または中間層と外層との間(従って6層以上の層のフィルムとなる)に配置されてもよい。
たとえば、少なくとも1層のコア層および2層の外層に加えて、2層以上の中間層があってもよい。その際、第一の中間層がセットで存在してもよく、その場合少なくとも1層のコア層はそれ故これら2層の中間層の間に配置されており、従ってそれら2層の中間層はそれぞれ少なくとも1層のコア層と外層との間に配置されている。その2層の中間層は組成(2種類以上の樹脂の有無、あるいはブレンドの量によって生み出される相違など)、一つまたはそれ以上の物理的性質、添加物の量およびタイプ、架橋度、厚さなどが互いに同じであってもよいし、異なっていてもよい。
また第一の中間層のセットに加えて、この第一のセットの外側の外層に向かって位置する1層またはそれ以上の引き続く中間層のセット、たとえば、第二の中間層のセット、第三の中間層のセット等々が存在していてもよい。第一の中間層のセットと同様、それぞれ次のセットの2層は同様に同一であっても異なっていてもよい。
本発明のフィルムにおいて、コア層(または2層以上のコア層がある場合少なくとも1層のコア層)は、AO/COの層(すなわち、その中にAO/COが含まれる)でありおよび/または1層またはそれ以上の中間層がAO/COの層である。AO/COは、それが存在する層の100重量%を占める、または100重量%を構成するまたは基本的に100重量%を構成することができ、あるいは他の熱可塑性ホモポリマーまたはコポリマーとのブレンドで、または追加の層を有するフィルム中に存在してもよい。
AO/COは、AO/CO層(すなわちAO/COが存在する層)の、少なくとも約60重量%、または少なくとも約65重量%、または少なくとも約70重量%、または少なくとも約75重量%、または少なくとも約80重量%、または少なくとも約85重量%、または少なくとも約90重量%、または少なくとも約95重量%、を占めるのが好ましい。ブレンドの場合においては、他のポリマーは、本発明のフィルムの要求される機械的および特に光学的な性質が保持されるようにAO/COと相溶性があるよう、選択されなければならない。特にブレンドに適しているのは、熱可塑性のスチレン系ゴム、特にスチレン/ブタジエンブロックコポリマー、Styroflex(商標)樹脂のようなスチレン/エチレン/ブチレンブロックターポリマー、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマーであり、AO/CO樹脂はガラス転移温度が約50℃〜約85℃、または約55℃〜約85℃、または約60℃〜約85℃のものである。
AO/CO層は、フィルム厚さの少なくとも約30%、たとえば少なくとも約40%、または少なくとも約50%、または少なくとも約60%を占めることができる。さらに、AO/CO層は、フィルム厚さの約30%〜約80%、たとえば約40%〜約80%、または約40%〜約70%、または約45%〜約60%を占めることができる。
外層は、それぞれ少なくとも1種のオレフィン系ポリマーを含み、または少なくとも1種のオレフィン系ポリマーで構成され、または少なくとも1種のオレフィン系ポリマーで本質的に構成されるのが好ましい。適当なオレフィン系ポリマーにはエチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸アルキルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、アイオノマー、プロピレンホモポリマー、プロピレンコポリマー、ブチレンホモポリマー、ブチレンコポリマー、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、多成分のエチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂が含まれる。特に選ぶとすれば、外層はそれぞれプロピレンホモポリマーとプロピレン/エチレンコポリマーとのブレンド物、高密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、および高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンのブレンド物からなる群から選択されたオレフィン系ポリマーを含むのがよい。
コア層(または、2層以上のコア層がある場合は少なくとも1層のコア層)、および/または1層または複数の中間層は、少なくとも1種類のメルトインデックスが約2.0g/10分未満、好ましくは約1.5g/10分未満、たとえば約1.0g/10分のエチレンコポリマーを含み、または前記のもので構成され、または本質的に前記のもので構成されることができる。メルトインデックスは約1.0g/10分未満、たとえば約0.5g/10分であるのがより好ましい。メルトインデックスは約0.4〜約1.0g/10分でよく、約0.5〜約0.8g/10分がより好ましい。これらのエチレンコポリマーとして適当な材料は、密度が約0.916g/cm未満のエチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー、超低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、超低密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンとのブレンド物、および多成分のエチレン/α−オレフィンの相互侵入網目樹脂を含む。
2層フィルムも本発明の範囲に入る。このようなフィルムの場合、一方の層は本明細書において説明されたようにAO/CO層であり、他方の層はやはり本明細書において説明したように外層の組成を持っている。
最終的なフィルムの厚みは、プロセス、最終応用用途などに応じて変えられうる。典型的な厚み範囲は、約0.1〜約5ミル、たとえば約0.2〜約2ミル、または約0.3〜約1.5ミル、または約0.4〜約1.0ミル、または約0.5〜約0.8ミル、または約0.75ミルである。
本発明のフィルムは、縦方向および横方向のいずれかまたは両方において、200゜Fの温度において収縮率が少なくとも約10%、たとえば約15%、または少なくとも約18%、または少なくとも約20%、たとえば約20%、または少なくとも約25%、たとえば約25%であるのが好ましい。特に選ぶとすれば、本発明のフィルムは、縦方向および横方向のいずれかまたは両方において、240°Fの温度において収縮率が少なくとも約10%、たとえば少なくとも約15%、または少なくとも約20%、または少なくとも約30%、または少なくとも約40%、または少なくとも約45%、または少なくとも約50%、または少なくとも約60%、または少なくとも約70%を示す。縦方向および横方向のいずれかまたは両方において、240°Fの温度における好ましい収縮率の範囲は、約10%〜約80%、たとえば約20%〜約80%、または約30%〜約80%、または約40%〜約80%、または約40%〜約75%である。さらに、縦方向および横方向のいずれかまたは両方において、240°Fの温度における収縮率は約45%〜約73%、たとえば縦方向および横方向のいずれかまたは両方において約49%〜約72%であってよい。
本発明のフィルムは、縦方向および横方向のいずれかまたは両方において、240°Fの温度において約50〜約400psi、たとえば約50〜約350psi、または約50〜約300psi、または約100〜約250psiの収縮応力を示すのが好ましい。特に選ぶとすれば、本発明のフィルムは、縦方向および横方向のいずれかまたは両方において、240°Fの温度において約400psi未満、約300psi未満、または約250psi未満の収縮応力を示すのがよい。
本発明のフィルムは、縦方向および横方向のいずれかまたは両方において240°Fの温度において約20〜約180g、たとえば約20〜約150g、または約50〜約100gの収縮力を示すのが好ましい。特に選ぶとすれば、本発明のフィルムは縦方向および横方向のいずれかまたは両方において240°Fの温度において約180g未満、たとえば約150g未満、または約100g未満の収縮力を示すのがよい。
本発明のフィルムは縦方向および横方向のいずれかまたは両方において、少なくとも約50,000psi、たとえば少なくとも約60,000psi、または少なくとも約70,000psi、または少なくとも約80,000psi、または少なくとも約90,000psi、または少なくとも約100,000psi、または少なくとも約110,000psi、または少なくとも約115,000psi、または少なくとも約120,000psi、または少なくとも約130,000psi、または少なくとも約135,000psi、または少なくとも約140,000psi、または少なくとも約150,000psiのヤング率値を示すのが好ましい。
特に選ぶとすれば、本発明のフィルムは少なくとも縦方向および横方向の一方でヤング率の値が50,000psi〜250,000psi、たとえば50,000psi〜200,000psiまたは70,000psi〜130,000psiであるのがよい。
本発明のフィルムは耐衝撃性のよいものであるのが好ましい。本発明のフィルムは約45N(ニュートン)/milより大きい、または約50N/milより大きい、または約55N/milより大きい、または約60N/milより大きい、たとえば約70N/mil、または約75N/mil、または約80N/mil、または約90N/mil、または約95N/milの、測定具による衝撃極大負荷値を示すのが好ましい。測定具による衝撃極大負荷値はASTM D 3763−95aに従う。この試験方法は全体として参照として本明細書に組み込まれる。milあたりの値は極大負荷値をゲージに規格化して計算される。
本発明のフィルムの主な応用分野は、繊維製品のような変形しやすい物質、たとえばシート、文房具の、熱収縮フィルムによる包装および梱包である。多くの最終用途で、フィルムの弾性回復は重要な性質である。
弾性回復は、変形、特にくぼみ、が生じた後でその形状を回復するフィルムの性質に関連がある。たとえば突き出したり、突き立てたりといった圧力によってフィルムがへこまされても必要な時間内に元の実質的に平らな形状を回復する場合、そのフィルムは適度な弾性回復を示していることになる。このような回復は、梱包フィルムが鏡面のような外観を与えるのを助け、展示のために梱包される物品にとっては重要である。
弾性回復は、消費者が確かめて購入できるように展示してあるフィルムで包装または梱包された繊維製品などでは特に重要である。買い物客が取り扱うとカバーフィルムに様々な歪みや変形が生じるので、後でしっかりと戻らないと、その製品(または少なくともその包装または梱包フィルム)は店ざらしのようになり始める。
AO/COフィルムの成分のガラス転移温度は、多層フィルムの弾性回復に重大な影響がある。しかし、AO/COの他の性質、およびフィルム中の他のポリマーの性質やフィルムの処理過程も、AO/CO層および非AO/CO層の両方の性質と同様に弾性回復に影響を与える。このような関連のある性質には結晶の有無と結晶化度、架橋の有無と架橋度、ポリマーの分子量、配向度、加熱処理、個々のフィルム層の厚みが含まれる。
弾性回復は、回復期間といわれる指定の時間にわたって比率として測定することができる。特定のフィルムの弾性回復率はASTM D 5459−95に従って測定される(この試験方法は全体として参照により本明細書に組み込まれる)。実施手順は以下の通りである。機械軸(MD)方向の、1インチ×5インチサイズのフィルム試料が5インチ/分で元の長さの150%に延伸され(50%延伸)、次いで緩められる。緩められたフィルムは設定された回復期間、クランプ中に保持される。次にフィルムは回復後の最終サンプル長さを測定するために張力が掛かり始めるサンプル長さまで再度延ばされる。
弾性回復率(%ER)は次式に従って計算される。
%ER=100[(1+EL)L−L]/[(EL)L
上式において
EL=延伸割合
=初期サンプル長さ
=回復後の最終サンプル長さ(張力の掛かり始め)である。
本発明のフィルムは、15分の回復期間で弾性回復率が少なくとも約30%であるのが好ましく、少なくとも約40%がより好ましく、少なくとも約50%がさらにより好ましい。また好みの問題であるが、本発明のフィルムは、60分の回復期間で弾性回復率が少なくとも約40%が好ましく、少なくとも約50%がより好ましく、少なくとも約60%がさらにより好ましい。
本発明のフィルムは、ヘイズ値が約0.1〜約6、たとえば約0.1〜約5、または約0.1〜約4、または約0.1〜約3、または約0.1〜約2.5、または約0.1〜約2が好ましい。本発明のフィルムのヘイズ値は約6未満、約5以下、約4以下、約3.5以下、約3以下、約2.5以下、約2以下、約1.5、または約1であることができる。
本発明のフィルムは、同等な他のフィルムと同様に、当業者によく知られている技術で、下方共押し出しによってでも水平キャスト共押し出し、または「平面キャスト」技術によってでも作成可能である。このフィルムは、比較的厚い一次シートまたは「テープ」を提供するために冷水または冷却した金属ロールを使ってクエンチされてもよい。このフィルムは、場合によって、電子線照射によって、たとえば約30〜約250kGrayの照射量で照射されてもよい。この一次シートまたはテープは、配向温度まで再加熱され、ついでトラップバブルプロセスまたはテンターフレームプロセスによって延伸される。この温度は、α−オレフィン/環状オレフィンコポリマーのガラス転移温度よりも少なくとも約20℃高いのが好ましく、少なくとも約40℃高いのがより好ましい。このフィルムは、縦方向および横方向においてそれぞれ何らかの適当な比率たとえば約3:1〜約7:1、または約4:1、または約5:1で延伸される。テンタープロセスの場合においては、同時2軸配向の方が逐次配向よりも好ましい。
フィルムが下方共押し出しによって作成される場合、押し出し物の溶融強度が重大な問題となる。この制限は、AO/COの分子量分布が狭いことと、この樹脂のアモルファスな性質に由来すると考えられる。この場合、メルトインデックスが約2.0g/10分未満、たとえば約1.5g/10分未満、特に約1.0g/10分未満のAO/COを含有するフィルムが好ましい。フィルムの溶融強度、したがってAO/COのメルトインデックスは、平面キャストフィルム製造においてはそれほど重大ではない。本発明のフィルムは、光学的に劣るほどの、またはそのフィルムが使用される特定の梱包操作の熱収縮ステップにおいて過剰な張力が働くほどの厚さを越えないのが好ましい。
本発明のフィルムは、配向されるのが好ましい。特に選ぶとすれば、本発明のフィルムは固体状態で配向されたフィルムがよい。
本発明のフィルムは、縦方向および横方向のいずれかまたは両方において、たとえば少なくとも約3:1、少なくとも約3.25:1、少なくとも約3,5:1、少なくとも約4:1、少なくとも約4.5:1、少なくとも約4.8:1、少なくとも約5:1、少なくとも約6:1、少なくとも約6.5:1、または少なくとも約7:1などの延伸比で延伸配向することができる。縦方向における延伸比に横方向における延伸比をかけて表される延伸配向比積の範囲は、約9〜約56、たとえば約12〜42、約15〜30、または約20〜25、たとえば約23、または約25が好ましい。配向比の範囲は縦方向および横方向のいずれかまたは両方において、約3:1〜約8:1たとえば縦方向および横方向ともに約4:1〜約7:1、またはたとえば縦方向および横方向ともに約5:1および約6:1が好ましい。
本発明を実施するのに必須というわけではないが、本発明のフィルムは、化学的手段または照射などによって、特に電子線照射で好ましくは約20〜約250kGray、たとえば約40〜約225kGray、または約50〜約200kGray、または約75〜約150kGrayの照射量で架橋されてもよい。本発明のフィルムは、照射されなければならないわけではないが、一実施形態において、加工工程およびフィルムの最終用途のパフォーマンスを改善するために照射を行うことができる。1層またはそれ以上のフィルム層に、米国特許第5,993,922号において開示されている要領でエチレン/プロピレン/ジエンターポリマーのような架橋促進剤を混合することにより架橋を促進することができる。架橋促進剤はスキン層、コア層、および/または基材層のいずれに添加されてもよい。
図1において、フィルム10はコア層l、第一の外層2、および第二の外層3を含んでいる。外層2および3は表面またはスキン層でありうる。
コア層1はAO/COを含有している。コア層1は、一実施形態において、フィルム10の全厚さの少なくとも約30%、たとえば少なくとも約40%、または少なくとも約50%、を占める。コア層1は、フィルム厚さの約30%〜約80%、たとえば約30%〜約70%、または約40%〜約80%、または約42%〜約68%、または約45%〜約60%を占めるのが好ましい。
第一および第二の外層2および3は、それぞれオレフィン系ポリマー、たとえばエチレン/α−オレフィンコポリマー、均一なエチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー(EVA)、エチレン/アクリル酸アルキルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、アイオノマー、プロピレンのホモポリマーおよびコポリマー、ブチレンのポリマーおよびコポリマー、多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂、プロピレンホモポリマーとプロピレン/エチレンコポリマーとのブレンド物、高密度ポリエチレン、高密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとのブレンド物、またはこれらの材料の任意のブレンド物を含有する。たとえば、層2および層3は、それぞれLLDPEとEVAのブレンド物を含んでいてもよい。エチレン/α−オレフィンコポリマーは、密度が約0.86〜約0.96、たとえば約0.89〜約0.94、または約0.90〜約0.93、または約0.900〜約0.915g/cmであってよい。外層2および層3は同一でもよく、組成(たとえば2種以上の樹脂のブレンド物の有無および量によって生じる差異)、一つまたはそれ以上の物理的性質、添加物の量またはタイプ、架橋度、厚さなどにおいて互いに異なっていてもよい。たとえば、層2がプロピレンホモポリマーとプロピレン/エチレンコポリマーとのブレンド物を含有しており、一方層3がプロピレン/エチレンコポリマーを含有していてもよい。別の例としては、層2がプロピレン/エチレンコポリマーを含有していて、一方層3がエチレン/α−オレフィンコポリマーを含有していてもよい。外層2および外層3は、一実施形態において、それぞれフィルム10の全厚さの約15%〜約25%を占めることができる。
本発明によるフィルムの構造は、従ってA/B/AまたはA/B/Cと表すことができ、ここでA、B、Cはそれぞれ多層フィルムの別の層を表す。
別の一実施形態(図2参照)において、フィルム20は、コア層11、第一の外層12、第二の外層13、第一の中間層14、第二の中間層15を含んでいる。
コア層11、ならびに外層12および13は、図1のそれぞれ層1、層2、層3について開示された任意の材料を含有することができる。
中間層14および15は、それぞれメルトインデックスが約2.0g/10分未満、好ましくは約1.5g/10分未満、たとえば約1.0g/10分のエチレンコポリマーを含有する。メルトインデックスは、約1.0g/l0分未満、たとえば約0.5g/10分がより好ましい。メルトインデックスは約0.4〜約1.0g/10分でよく、約0.5〜約0.8g/10分がより好ましい。これらのエチレンコポリマーの適切な例としては、密度が約0.916g/cm未満のエチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー、超低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、超低密度ポリエチレンと線状低密度ポリエチレンとのブレンド物、多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂がある。
一実施形態において、コア層11は、フィルム20の全厚さの約40%〜約60%、たとえば約42%〜約58%、または約45%〜約55%であり、外層2および3はそれぞれフィルム20の全厚さの約5%〜約10%であり、中間層14および15はそれぞれフィルム20の全厚さの約10%〜約25%、たとえば約15%〜約20%である。
第二の別の実施形態(図2参照)において、フィルム20は、コア層11、第一の外層12、第二の外層13、第一の中間層14、第二の中間層15を含む。コア層11は、図2の第一の実施形態の層14および層15のために上に開示されたいずれの物質でも含むことができる。したがって、この第二の別の実施形態のコア層11は、メルトインデックスが2.0g/10分未満のエチレンコポリマーを含むことができ、1.5g/10分未満のものが好ましく、約1.0g/10分のものがより好ましい。外層12および外層13は図1の層2および層3のためおよび図2の第一の別の実施形態の層12および層13のためにそれぞれ開示されたいずれの物質でも含むことができる。したがって、この第二の別の実施形態のコア層11は、メルトインデックスが2.0g/10分未満の環式ポリオレフィンを含むことができる。中間層14および15は、図1の層1のためおよび図2の第一の別の実施形態の層11のために開示された物質のいずれでも含むことができる。したがって、この第二の別の実施形態の中間層14および15はAO/COを含むことができる。一実施形態において、コア層11はフィルム20の全厚さの約20%〜約50%、たとえば約30%〜約40%、であり、外層12および13はそれぞれフィルム20の全厚さの約5%〜約10%であり、中間層14および15はそれぞれフィルム20の全厚さの約20%〜約35%、たとえば約24%〜約30%である。
本発明は以下の手順によって説明される。これらは説明を目的とするものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
実験手順
この処理において使用された材料
実施例および比較実施例において使用された材料が表1にリストされている。
Figure 2005534541
Figure 2005534541
A1は、エチレン含有率がコポリマーの3.2重量%、融点が134℃、メルトインデックスが5.0〜6.0g/10分のプロピレン/エチレンコポリマーである。
A2は、エチレン含有率がコポリマーの3.3重量%、融点が139℃、メルトインデックスが3.8g/10分のプロピレン/エチレンコポリマーである。
A3は、オクテン含有率がコポリマーの6.5重量%、密度が0.920g/cm、融点が124℃、メルトインデックスが1.0g/10分、高濃度の抗酸化剤充填のエチレン/オクテンコポリマーであるLLDPEである。
A4は、酢酸ビニル含有率がコポリマーの8.8重量%、密度が0.928g/cm、メルトインデックスが2.0g/10分のエチレン/酢酸ビニルコポリマーである。
A5は、酢酸ビニル含有率がコポリマーの3.3重量%、密度が0.924g/cm、メルトインデックスが2.0g/10分のエチレン/酢酸ビニル樹脂である。
A6は、オクテン含有率がコポリマーの2.5重量%、密度が0.935g/cm、メルトインデックスが2.5g/10分のエチレン/オクテンコポリマー、であるLLDPEである。
A7は、オクテン含有率がコポリマーの13重量%、密度が0.900g/cm、メルトインデックスが6.0g/10分のシングルサイト触媒によるエチレン/オクタンコポリマーである。
A8は、ノルボルネン含有率がコポリマーの35モル%、ガラス転移温度が69℃、メルトインデックスが1.3g/10分のアモルファスなエチレン/ノルボルネンコポリマーである。
A9は、ノルボルネン含有率がコポリマーの14モル%、ガラス転移温度が13℃、メルトインデックスが0.45g/10分のアモルファスなエチレン/ノルボルネンコポリマーである。
A10は、ノルボルネン含有率がコポリマーの23.7モル%、ガラス転移温度が42.1℃、メルトインデックスが1.06g/10分のアモルファスなエチレン/ノルボルネンコポリマーである。
A11は、ノルボルネン含有率がコポリマーの25モル%、ガラス転移温度が36.5℃、メルトインデックスが1.22g/10分のアモルファスなエチレン/ノルボルネンコポリマーである。
A12は、25重量%のA5と50重量%のA3と25重量%のA6とのブレンド物である。
A13は、25重量%のA5(添加物を含む)と、50重量%のA3と、25重量%のA6とのブレンド物である。
A14は、23モル%のノルボルネンを含み、Tgが33℃、メルトインデックスが1.08g/10分のエチレン/ノルボルネンコポリマーである。
A15は、約35モル%のノルボルネンを含有し、ガラス転移点が約85℃、メルトインデックスが約4g/10分のエチレン/ノルボルネンコポリマーである。
A16は、密度が0.911g/cc、メルトインデックスが0.5g/10分、1−オクテン含有率がコポリマーの9重量%のエチレン/l−オクテンコポリマ−である。
A17は、メルトインデックスが0.40g/10分、酢酸ビニル含有率がコポリマーの13.3重量%のエチレン/酢酸ビニルコポリマーである。
A18は、密度が0.93g/cc、メルトインデックスが0.45g/10分、アクリル酸ブチル含有率がコポリマーの18重量%のエチレン/アクリル酸ブチルコポリマーである。
A19は、23モル%のノルボルネンを含有し、Tgが33℃、メルトインデックスが0.75g/10分のエチレン/ノルボルネンコポリマーである。
A20は、25モル%のノルボルネンを含有し、Tgが40℃、メルトインデックスが0.75g/10分のエチレン/ノルボルネンコポリマーである。
A21は、密度が0.925g/cc、メルトインデックスが0.88g/10分の相互侵入網目樹脂である。
フィルムの調製
実施例1〜8、および比較実施例1〜7のフィルム(それぞれ1層のコア層と2層の同じ組成物の外層を持っている)は、表2において説明するフィルム配合および処理条件を使用し、以下の手順に従って調製された。
押し出し法が採用された比較実施例1および比較実施例2では、3層の押し出し物を、クエンチするために冷却した研磨ロール上に平面キャストして、3層シートが製造された。実施例1〜8および比較実施例3〜7の場合に(これらの実施例および比較実施例はラミネート加工を使用している)、ラミネート化シートは、3枚のそれぞれの層を平面キャストして、その成分を熱盤プレス中で加熱ラミネートして製造された。
押し出しで製造された場合もまたはラミネート加工で製造された場合も、得られたシートは、熱風を用いて表2に示されたその配向温度に加熱された。照射が採用される場合は、シートの加熱の前に示した照射量レベルまで照射された。
この処理の後、押し出されたシートサンプルは、トラップバブル法によって、またラミネート化されたシートサンプルは実験室用フィルム延伸機で延伸することにより、縦方向および横方向において示された配向比で配向され、次いでただちに冷却された。
Figure 2005534541
Figure 2005534541
特に実施例1〜8および比較実施例1〜7について、収縮応力の試験が以下の点を除きASTM 2838に従って行われた。:2.8インチ×1インチの試験片(2.8インチは歪みゲージの保持具間の距離)があらかじめ100°F[38℃]に予熱されたオイルバス(ダウコーニング200シリコンオイル、20センチストローク)中に浸漬され、その後浸漬された試料を歪みゲージの保持具に拘束したまま、1分間に約10°Fの速さで約300°F、または試料の融点まで加熱された。歪み応力は連続的に測定され、10°Fの上昇毎に記録され、1インチの試験片の初期厚さを使用してpsiに変換された。
Figure 2005534541
いずれも架橋エチレンコポリマー混合物の外層を有する比較実施例1および比較実施例2のフィルムの試験結果は、LLDPEの代わりにエチレン/ノルボルネンのコア層を使用するとはるかに高い弾性率が得られることを示している。また、このフィルムのこの選択された配向比(LD−4.8:1;TD−4.8:1)において可能な最低配向温度は、実験室用フィルム延伸機において延伸する間に、冷却しない場合においても(この表に掲載されたサンプルは、いずれも延伸時に冷却されていない)250°Fであることが分かった。これは配向予熱温度がエチレン/ノルボルネンのコアのガラス転移温度よりもほぼ40℃高いことを示している。
いずれもプロピレンコポリマーの外層を有する実施例1と比較実施例3のフィルムの試験結果を比較すると、LLDPEの代わりにアモルファスなエチレン/ノルボルネン層が使用されると、収縮応力が低く、収縮率の性質が同程度または良好であることが分かる。シリコンオイル中でフィルムサンプルを加熱し、最大値になるまで連続的に張力データを採取して得られる極大収縮応力は実施例1でははるかに張力が低く、市販のPVCシュリンクフィルム(比較実施例11)や市販のポリオレフィンのソフトシュリンクフィルム(比較実施例8)のLD方向における極大収縮応力に似ていることを示している。しかし、実施例1のフィルムの弾性率はPVCフィルムの弾性率よりさらにずっと低い。これは、このフィルムを作るのに使用されたA9のエチレン/ノルボルネン樹脂のガラス転移温度が比較的低いことによると考えられる。このガラス転移温度は本発明のα−オレフィン/環状オレフィンコポリマーのガラス転移温度の範囲外である。実施例2は本発明のフィルムの一つの実施例である。なぜならこれは室温より有意に高いが配向温度より有意に低い中程度のガラス転移温度(36.5℃)を持ったA11のエチレン/ノルボルネンコポリマーを使用したことにより、新規なPVCライクの弾性率およびシュリンク性の組合せを示しているからである。
実施例7と比較実施例6のフィルムの試験結果を比較すると、適当なエチレン/ノルボルネンのコア層を使用することによって如何に非常に高い弾性率と非常に低い収縮応力が得られるかが、さらに明らかになる。実施例7のフィルムはアモルファスなENB樹脂の含有率を増やし、別のプロピレンコポリマーのスキン層と、より高い配向温度を採用したが、実施例2のフィルムと似通っていた。
実施例9のフィルムはさらに、弾性回復率の値を決定するために本明細書において論じた手順を使用して弾性回復率を求める試験が行われた。結果は表4に示される。
Figure 2005534541
本発明の範囲から離れない限り、本発明の変形がなされてもよく、その範囲は本明細書において開示された特定の実施形態および実施例に限定されるものではないことは理解されよう。
三層フィルムの断面図である。 五層フィルムの断面図である

Claims (47)

  1. a)均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを少なくとも約65重量%含有するコア層と、
    b)オレフィン系ポリマーを含有する第一の外層と、および
    c)オレフィン系ポリマーを含有する第二の外層とを含有し、
    i)少なくとも縦方向および横方向の一方においてヤング率が約50,000psiから約200,000psiであり、
    ii)縦方向および横方向の少なくとも一方において、240°Fにおける収縮率が約10%から約80%であり、および
    iii)縦方向および横方向の少なくとも一方において、240°Fにおける収縮応力が約400psi未満である
    フィルム。
  2. 前記フィルムが、約6未満のヘイズを有する請求項1に記載のフィルム。
  3. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、約2.0g/分未満のメルトインデックスを有する請求項1に記載のフィルム。
  4. 均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有する前記コア層が、全フィルム厚さの約30%から約80%を占める請求項1に記載のフィルム。
  5. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーおよびエチレン/シクロペンテンコポリマーからなる群から選択されるものを含有している請求項1に記載のフィルム。
  6. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、約25℃から約45℃のガラス転移温度を有する請求項5に記載のフィルム。
  7. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーを含有しており、前記エチレン/ノルボルネンコポリマーは15モル%から30モル%のノルボルネンを含有している請求項5に記載のフィルム。
  8. 前記第一の外層および前記第二の外層がそれぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸アルキルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、アイオノマー、プロピレンホモポリマー、プロピレンコポリマー、ブチレンホモポリマー、ブチレンコポリマー、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂、プロピレンホモポリマーとプロピレン/エチレンコポリマーとのブレンド物、高密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、および高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンのブレンド物からなる群から選択される材料を含有している請求項1に記載のフィルム。
  9. a)少なくとも約65重量%の均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有するコア層と、
    b)約2.0未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーを含有する第一の中間層と、
    c)約2.0未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーを含有する第二の中間層と
    d)オレフィン系ポリマーを含有する第一の外層と、および
    e)オレフィン系ポリマーを含有する第二の外層とを含有し、
    i)縦方向および横方向の少なくとも一方においてヤング率が約50,000psiから約200,000psiであり、
    ii)縦方向および横方向の少なくとも一方における240゜Fにおける収縮率が約10%から約80%であり、および
    iii)縦方向および横方向の少なくとも一方における240°Fにおける収縮応力が約400psi未満である
    フィルム。
  10. 前記フィルムが、約6未満のヘイズを有する請求項9に記載のフィルム。
  11. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが約2.0g/10分未満のメルトインデックスを有する請求項9に記載のフィルム。
  12. 均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有する前記コア層が全フィルム厚さの約30%から約80%を占める請求項9に記載のフィルム。
  13. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーがエチレン/ノルボルネンコポリマーおよびエチレン/シクロペンテンコポリマーからなる群から選択されたものを含有する請求項9に記載のフィルム。
  14. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、約25℃から約45℃のガラス転移温度を有する請求項13に記載のフィルム。
  15. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーがエチレン/ノルボルネンコポリマーを含有しており、前記エチレン/ノルボルネンコポリマーは約15モル%から約30モル%のノルボルネンを含有している請求項13に記載のフィルム。
  16. 前記第一の中間層および前記第二の中間層がそれぞれ、0.916g/cm未満の密度を有するエチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー、超低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、および多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂からなる群から選択される材料を含有している請求項9に記載のフィルム。
  17. 前記第一の外層および前記第二の外層がそれぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸アルキルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、アイオノマー、プロピレンホモポリマー、プロピレンコポリマー、ブチレンホモポリマー、ブチレンコポリマー、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂、プロピレンホモポリマーとプロピレン/エチレンコポリマーとのブレンド物、高密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、および高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンのブレンド物からなる群から選択される材料を含有している請求項9に記載のフィルム。
  18. a)約2.0未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーを含有するコア層と、
    b)少なくとも約65重量%の均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有する第一の中間層と、
    c)少なくとも約65重量%の均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有する第二の中間層と、
    d)オレフィン系ポリマーを含有する第一の外層と、および
    e)オレフィン系ポリマーを含有する第二の外層とを含有し、
    i)縦方向および横方向の少なくとも一方においてヤング率が約50,000psiから約200,000psiであり、
    ii)縦方向および横方向の少なくとも一方における240°Fにおける収縮率が約10%から約80%であり、および
    iii)縦方向および横方向の少なくとも一方における240°Fにおける収縮応力が約400psi未満である
    フィルム。
  19. 前記フィルムが、約6未満のヘイズを有する請求項18に記載のフィルム。
  20. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、約2.0g/分未満のメルトインデックスを有する請求項18に記載のフィルム。
  21. 前記コア層が、0.916g/cm未満の密度を有するエチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー、超低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、および多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂からなる群から選択される材料を含有している請求項18に記載のフィルム。
  22. 前記第一中間層および第二中間層が合わせて全フィルム厚さの約30%から約80%を占める請求項21に記載のフィルム。
  23. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーおよびエチレン/シクロペンテンコポリマーからなる群から選択されるものを含有している請求項18に記載のフィルム。
  24. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、約25℃から約45℃のガラス転移温度を有する請求項23に記載のフィルム。
  25. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーを含有しており、前記エチレン/ノルボルネンコポリマーは15モル%から30モル%のノルボルネンを含有している請求項23に記載のフィルム。
  26. a)約25℃から約45℃のガラス転移温度を有する均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有するコア層と、
    b)オレフィン系ポリマーを含有する第一の外層と、
    c)オレフィン系ポリマーを含有する第二の外層とを含有し、
    ii)縦方向および横方向の少なくとも一方において、ヤング率が約50,000psiから約200,000psiであり、
    ii)縦方向および横方向の少なくとも一方において、240°Fにおいて収縮率が約10%から約80%であり、
    iii)縦方向および横方向の少なくとも一方において、240°Fにおける収縮応力が約400psi未満であるフィルム。
  27. 前記フィルムが、約6未満のヘイズを有する請求項26に記載のフィルム。
  28. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、約2.0g/分未満のメルトインデックスを有する請求項26に記載のフィルム。
  29. 均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有する前記コア層が、全フィルム厚さの約30%から約80%を占める請求項26に記載のフィルム。
  30. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーおよびエチレン/シクロペンテンコポリマーからなる群から選択されるものを含有している請求項26に記載のフィルム。
  31. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーを含有しており、前記エチレン/ノルボルネンコポリマーは約15モル%から約30モル%のノルボルネンを含有している請求項30に記載のフィルム。
  32. 前記第一の外層および前記第二の外層がそれぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸アルキルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、アイオノマー、プロピレンホモポリマー、プロピレンコポリマー、ブチレンホモポリマー、ブチレンコポリマー、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂、プロピレンホモポリマーとプロピレン/エチレンコポリマーとのブレンド物、高密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、および高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとのブレンド物からなる群から選択される材料を含有している請求項26に記載のフィルム。
  33. a)約25℃から約45℃のガラス転移温度を有する均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有するコア層と、
    b)約2.0未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーを含有する第一の中間層と、
    c)約2.0未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーを含有する第二の中間層と、
    d)オレフィン系ポリマーを含有する第一の外層と、および
    e)オレフィン系ポリマーを含有する第二の外層とを含有し、
    i)縦方向および横方向の少なくとも一方において,ヤング率が約50,000psiから約200,000psiであり、
    ii)縦方向および横方向の少なくとも一方において,240°Fにおける収縮率が約10%から約80%であり、および
    iii)縦方向および横方向の少なくとも一方において,240°Fにおける収縮応力が約400psi未満である
    フィルム。
  34. 前記フィルムが、約6未満のヘイズを有する請求項33に記載のフィルム。
  35. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、約2.0g/10分未満のメルトインデックスを有する請求項33に記載のフィルム。
  36. 均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有する前記コア層が、全フィルム厚さの約30%から約80%を占める請求項33に記載のフィルム。
  37. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーとエチレン/シクロペンテンコポリマーからなる群から選択されるものを含有している請求項33に記載のフィルム。
  38. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーを含有しており、前記エチレン/ノルボルネンコポリマーは約15モル%から約30モル%のノルボルネンを含有している請求項37に記載のフィルム。
  39. 前記第一の中間層および前記第二の中間層がそれぞれ、0.916g/cm未満の密度を有するエチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー、超低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、および多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂からなる群から選択される材料を含有している請求項33に記載のフィルム。
  40. 前記第一の外層および前記第二の外層がそれぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸アルキルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、アイオノマー、プロピレンホモポリマー、プロピレンコポリマー、ブチレンホモポリマー、ブチレンコポリマー、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂、プロピレンホモポリマーとプロピレン/エチレンコポリマーとのブレンド物、高密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、および高密度ポリエチレンと低密度ポリエチレンとのブレンド物からなる群から選択される材料を含有している請求項33に記載のフィルム。
  41. a)約2.0未満のメルトインデックスを有するエチレンコポリマーを含有するコア層と、
    b)約25℃から約45℃のガラス転移温度を有する均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有する第一の中間層と、
    c)約25℃から約45℃のガラス転移温度を有する均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーを含有する第二の中間層と、
    d)オレフィン系ポリマーを含有する第一の外層と、および
    e)オレフィン系ポリマーを含有する第二の外層とを含有し、
    i)縦方向および横方向の少なくとも一方においてヤング率が約50,000psiから約200,000psiであり、
    ii)縦方向および横方向の少なくとも一方において、240°Fにおける収縮率が約10%から約80%であり、
    iii)縦方向および横方向の少なくとも一方において、240°Fにおける収縮応力が約400psi未満である
    フィルム。
  42. 前記フィルムが約6未満のヘイズを有する請求項41に記載のフィルム。
  43. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが約2.0g/分未満のメルトインデックスを有する請求項41に記載のフィルム。
  44. 前記コア層が、0.916g/cm未満の密度を有するエチレン/α−オレフィンコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/プロピレン/ジエンターポリマー、超低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレンとエチレン/酢酸ビニルコポリマーとのブレンド物、および多成分エチレン/α−オレフィン相互侵入網目樹脂からなる群から選択される材料を含む請求項41に記載のフィルム。
  45. 前記第一の中間層と前記第二の中間層が、合わせて全フィルム厚さの約30%から約80%を占める請求項44に記載のフィルム。
  46. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーおよびエチレン/シクロペンテンコポリマーからなる群から選択されるものを含む請求項41に記載のフィルム。
  47. 前記均一なα−オレフィン/環状オレフィンランダムコポリマーが、エチレン/ノルボルネンコポリマーを含有し、前記エチレン/ノルボルネンコポリマーはノルボルネンを約15モル%から約30モル%含有する請求項46に記載のフィルム。
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