JP2006520274A - 低固着性および高すべり特性を有するポリマーフィルム - Google Patents

低固着性および高すべり特性を有するポリマーフィルム Download PDF

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Abstract

フィルムは、それぞれの層がポリマーを含む、第1外側層および第2外側層、コア層および第1基層および第2基層を含み、基層の少なくとも1つは、アミドのワックスを含み、外側層の少なくとも1つは、それぞれ、第1基層および第2基層におけるワックスの量の1%〜50%の量で存在するアミドのワックスを含む。ワックスはステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸エステルとブレンドされ得る。別法として、フィルムは第1外側層および第2外側層および基層を含み、それぞれの層はポリマーを含み、第1外側層、第2外側層および基層の少なくとも1つはアミドのワックスおよびステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルのブレンドを含む。

Description

本発明は、包装用途において使用する低固着性および高すべり特性を有するポリマーフィルムに関する。
アミドワックス(amide waxe)は、フィルム生産時の滑剤として長年使用されてきた。化学的には、このワックスは、オレイン酸アミドおよびエルカ酸アミドなどの、第一級、第二級、第三級、またはビス脂肪アミドである。
アミドワックスは、通常、押出し工程を介して共存しているホストポリマーと、通常不混和である。通常、ホストポリマーには、ポリプロピレン、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)、または(イオノマー樹脂、エチレン/アクリル酸またはメタクリル酸コポリマー、エチレン/アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルコポリマーなどの)他のエチレンコポリマー、または低密度ポリエチレン(LDPE)が含まれる。
ポリマーフォームの製造者は、ワックス分子はホストポリマーと比較して低分子量であり、したがって通常ホストポリマーより移動しやすいという原理に基づいて操業する。ホストポリマーが、(押出し中に)溶融状態の場合は、ワックスは、ホストポリマーを通ってより自由に移動することができる。ワックスは、同様に固体状態のホストポリマーを通って移動するが、速度は遙かに遅い。このワックスの移動、およびワックス分子の極性アミド成分により、ワックスがポリマーフィルムの表面に拡散するという現象をもたらすことになる。表面移動に関する拡散速度は、「ブルーム速度」である。ブルーム速度は、ワックスおよびホストポリマーの相対的分子量のみならず、ワックスの炭化水素鎖の飽和の程度、ホストポリマーの極性、および第二級、第三級およびビス脂肪アミド分子の構造にも影響される。
また、ポリマーフィルムの製造者は、包装用途においては通常低い摩擦係数(COF)を有するフィルムが要求されるという第2の原理に基づいて操業する。この要求は、食品加工業者および他の包装業者により使用される包装装置を適切に運転するためのフィルムへの必要性によって決定的に左右される。例えば、垂直型充填シール(VFFS)装置の場合は、通常のフィルムに要求される必要条件は、0.3未満のフィルム対フィルムのCOFである。低分子量のアミドワックスでは、最終フィルムにおいて低いCOFが得られる前に、表面に「ブルーム」するための十分な時間が必要である。VFFSフィルムの表面層に使用する樹脂を選択する際には、樹脂は十分な熱密閉性を有していなければならない。したがって、通常、シーラント層は、LLDPE、メタロセン触媒によるポリマー、およびEVAポリマーなど、上述の樹脂を含む。これらの材料は、ポリプロピレン(PP)またはプロピレン/エチレンコポリマー(EPC)より遙かにべとついており、適切な、COFまたはすべりなどの、フィルム表面特性の開発に対する挑戦的な課題を突きつけている。
この表面のべとつきまたはポリマーフィルムがそれ自体にくっつくまたは固着(block)する傾向を低減させることを促進するために、表面層には通常、固着防止剤が使用される。通常の微粒子固着防止剤には、さまざまなシリカ、炭酸塩、合成微粒子などが含まれる。固着防止剤の別の種類には、ビス脂肪アミドなどのアミドワックスそれ自体が含まれる。このような固着防止剤は、べとつきを低減させることはできるが、高すべり特性のポリマーフィルムを生み出すことができないこともある。
ある包装用途のために、ポリマーフィルムは管状形に押し出され、フィルムの一端または両端が切り離され、平らなフィルムは、当技術分野においてよく知られたやり方で、巻かれるかまたは中心で折りたたまれる。シリンダ状に成形された断片は、当初のフィルム厚さおよび直径を有する管の形の中に、溶融ポリマーを流し込むために使用される。溶融ポリマーは、成形シリンダを通過する間に、水槽または噴霧により、急冷され、連続した、ある長さの前駆体フィルム管になる。
この方法において遭遇する問題は、押出しダイのところで、前駆体フィルムが押出しダイの下流に設置されているフィルム製造装置と接触するときに、大量のワックスが、丁度現れる管の表面に移動することである。最終の熱収縮し得るフィルムにおいて必要とされる、適切な(十分に低い)COFおよび適切な(十分に高い)すべり特性をもたらすのに必要な水準に、ワックスが押出し工程においてホストポリマーに添加されていると、時間の経過と共に、装置はワックスで覆われてしまう。このようなワックス状の堆積物は、最終的に、固体の形態で粉々になるか液体の形態で管に移り、最終のフィルムに美的異常をもたらす。フィルムの美的または表面的異常は、汚染がある水準になれば、フィルムの商業的な生産可能性に影響を及ぼすのにそれだけで十分であり、またフィルムの物理的特性も低下させうる。したがって、フィルム製造装置をしばしば清掃することが必要となり得、これにより、機械の望ましくない不稼働期間をもたらすことになる。フィルムの最終的な用途により、清掃の間隔が決められているので、これによって、連続押し出しが可成り短い時間に限定され、フィルム生産のコストを上昇させる。
包装用途のために意図されている多くのポリマーフィルムの製造に伴う第2の問題は、上述の前駆体フィルム成形段階の後に、追加の配向段階が完成され、得られた熱収縮性フィルムは通常ロールの形態で巻き取られることである。包装装置上で十分な加工ができるように、エルカ酸アミドなどのアミドワックスが、フィルムの外表面上に十分な平衡濃度に到達するのに、しばしば最低でも24時間を必要とする(すなわち、フィルムの外表面にブルームするのに最低でも24時間を要する)。ポリマーフィルム、特に熱収縮性フィルムが作製されると、フィルムロールの底(すなわち、フィルムのコア部に近い内側で巻かれたもの)が、平方インチ当たり数百ポンドという比較的高い張力を受けるように、フィルムは、巻き上げられる。このロール圧力が、フィルムがロールの形態に巻かれた後に、大量のワックスがフィルム表面にブルームすることを遅らせるまたは阻止さえすることが分かった。加えて、高圧力下で巻かれたフィルムロールは、数層のフィルム層を通るワックスの拡散をもたらし、ロールのいくつかの領域でワックスを減少させ、その他の領域で増量させる。ロール内でのワックスの移動は、ロールの最初から最後まで、望ましい、安定したフィルム性能を弱める。その結果、フィルム表面上のワックスの水準は、ロール圧力がより小さいロールの最上部(すなわち、ロールの外側に近いところで巻かれたもの)において、金属、紙またはプラスチックのロールコア構成物に最も近接しているロールの終端にある場合よりも、大きいことが示された。このことは、フィルムの最終的な性能、特に、高速包装装置上の「トラック」上をフィルムが動くプロセスに関して、大きな影響を及ぼす。加えて、ある場合には、フィルムロールのほんの一部が包装装置上で使用されるだけで、残りは望ましくないことには、「固着」し、すなわち、ロール上のフィルム表面で接着され、ロールの大きな長さを無駄にする結果となる。
出願人は、上述の第1の問題(フィルム作製工程中にワックスが堆積されること)に対する解決策は、多層フィルムの内側の層に1つまたは複数のアミドワックスを配設することであることを発見した。この解決策により、フィルム成形の最初の段階の間は、多層フィルムの表面層にアミドワックスが存在しないか、または1つまたは複数の内部基層におけるよりも遙かに少ない量のワックスが表面層に存在するという結果になる。
出願人は、上述の第2の問題(巻かれたフィルム内部の表面ワックスの差分的な水準)に対する解決策は、1つのまたは複数の内部基層、および/またはフィルムの表面層において、ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸エステルを含むことであることを発見した。出願人は、ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸エステルが、ワックスをより速くフィルム表面にブルームさせる促進剤として作用することを発見した。そのような加速されたブルームにより、望ましい表面特性を有する多層フィルムが提供される。したがって、内部基層のワックスは、フィルムが巻かれてロールになる前にフィルムの外表面に拡散し、コアの構成物上にフィルムが巻かれている間に遭遇する圧力を受けないうちに、十分なすべりを与える。このようにブルーム時間を制御することにより、フィルムロール内部における上述のワックスの移動の必要性が軽減され、その結果、ロールの長さ方向全体にわたってフィルム表面のワックスはより一様な水準となる。
適切に組み合わされた2つの解決策により、良好なすべり(すなわち、低いCOF)特性を有しながら、フィルム作製装置の部品上でワックスの大きな増量を回避する、熱収縮性フィルムなどの、多層ポリマーフィルムが提供される。ワックスの移動を制御する能力により製造上の無駄が減少され、ポリマーフィルムのロールの至る所で安定性を確保することにより改善された性能がもたらされる。
定義:本明細書において、「ポリマーフィルム」という言葉は、物品を包装するために使用され得る、熱可塑性ポリマーフィルム、積層板、シート、ウエブなどを意味する。このフィルムは、単独で、または剛性、半剛性または可撓性製品の構成要素として使用されることができ、紙または金属などの非ポリマーまたは非熱可塑性の基材に接着され得る。
本明細書において、「ポリマー」などは、ホモポリマーのみならず、ビスポリマー、ターポリマーなどを含むこれらのコポリマーを意味する。外側の、基層のまたはコアのフィルム層を作製するのに使用され得るポリマーには、例として、以下のポリマー、それらのコポリマー、またはブレンドなどの包装用途のフィルムにおいて通常使用されるあらゆる樹脂が含まれる:ポリオレフィン、ポリエチレン、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;イオノマー樹脂;エチレン/アクリル酸またはメタクリル酸コポリマー;エチレン/アクリル又はメタクリル酸エステルコポリマー;低密度ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリカーボネート、ポリアミド(ナイロン)、アクリルポリマー、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ塩化ビニリデン、ポリエステル、エチレン/スチレンコポリマー、ノルボルネン/エチレンコポリマー、エチレン/ビニルアルコールコポリマーなど。作製される特定の物品に対して、望ましい性質を付与するために、添加剤が組成物中に含まれうる。そのような添加剤には、これに限らないが、充填剤、顔料、染料、酸化防止剤、安定剤、加工助剤、可塑剤、難燃剤、曇り防止剤などが含まれる。
本明細書において、「ポリオレフィン」は、エチレン、プロピレン、ブチレン、ヘキセン、オクテン、ノルボルネンなどの、C〜C10の脂肪族α−オレフィンのホモポリマー、コポリマー、ターポリマーなどを意味する。
本明細書において、「エチレン/α−オレフィンコポリマー」(EAO)は、コポリマーの分子が、エチレンと反応させられたα−オレフィンから生じる、比較的少数の側鎖分岐を有する長いポリマー鎖を含む、プロペン、ブテン−1、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つまたは複数のコモノマーを有するエチレンのコポリマーを指す。この分子構造は、EAOに関して高度に枝分かれしていて、高圧ポリエチレンは長鎖および短鎖分岐の両方を含む、通常の高圧、低または中密度ポリエチレンとは対照的である。EAOには、線状中密度ポリエチレン(LMDPE)、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)ならびに超および超超低密度ポリエチレン(VLDPEおよびULDPE)、例えばDowにより供給されるDOWLEX(商標)またはATTANE(商標)樹脂、Exxonにより供給されるESCORENE(商標)またはEXCEED(商標)樹脂、などの不均一な材料;および線状の均一なエチレン/α−オレフィンコポリマー(HEAO)、例えば三菱石油化学により供給されるTAFMER(商標)樹脂、Exxonにより供給されるEXACT(商標)樹脂など、またはDow Chemical Companyにより供給される長鎖分岐(HEAO)AFFINITY(商標)樹脂、またはDuPont Dow Elastomersにより供給されるENGAGE(商標)樹脂、が含まれる。又、EAOには、IPN樹脂、例えばDowにより供給されるElite(商標)など、が含まれる。
本明細書において、「ホストポリマーまたはホスト樹脂」は、本発明の包装フィルムの最も外側または基層を作製するのに使用され得るポリマーであって、アミドワックスを収容しているポリマーを意味する。通常使用され得るホストポリマーには、以下のポリマー、それらのコポリマーまたはブレンドが含まれる:ポリエチレン、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、イオノマー樹脂、エチレン/アクリル酸またはメタクリル酸コポリマー、エチレン/アクリル酸またはメタクリル酸エステルコポリマー、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、プロピレン/エチレンコポリマー、プロピレン/エチレン/ブテンターポリマー、ポリスチレン、シンジオタクチックポリスチレン、エチレン/スチレンコポリマー、およびノルボルネン/エチレンコポリマー。
本明細書において、「コア層」は、多層フィルムの中心の層を意味する。すなわち、3層フィルムにおいては、コア層は、一連の層の中で2番目の層であり、5層フィルムにおいては、コア層は、一連の層の中で3番目の層である。
本明細書において、「基層(substrate layer)」は、フィルムの最も外側の層ではなく、多層フィルムの内側のホスト層を意味する。すなわち、3層のフィルムにおいては、基層は、それぞれの最も外側の層の間に配設される。4層フィルムにおいては、基層は、一連の層の中で2番目および3番目の層であり、それぞれの最も外側の層の間に配設される。5層のフィルムにおいては、基層は、最も外側の層の間に配設されたホスト層を指す。
本明細書において、「相互侵入網目ポリマー」(IPN樹脂)は、ポリマー鎖の多成分分子混合物を指す。分子混合のせいで、IPN樹脂は、化学結合を切断しない限り分離され得ない。IPN樹脂として結合されたポリマー鎖は、分子水準で絡み合わされており、したがって、真の固溶体であると考えられる。相互侵入網目はブレンドとは異なり、母体の構成成分とは異なる性質を示す新しい組成物となる。相互侵入網目により、相が共に連続することになり、物理的性質が驚くほど強化される。少なくとも2種類の分子の混合物であることにより、これらの組成物は、TREFまたはCRYSTAFを用いて分析されると、ピークが2つまたはピークが多数ある曲線を示す。本明細書において使用される相互侵入網目は、半相互侵入網目(semi−interpenetrating networks)を含み、したがって、低密度部分および高密度部分を有する、架橋された、および架橋されていない多成分の分子混合物を表す。本発明を実施するのに役立つIPN樹脂を調製するための具体的な製造方法は、参照によりすべてが本明細書に組み込まれる、米国特許第5,747,594号(deGrootら)、米国特許第5,370,940号(Hazlittら)、およびWO 94/17112(Kolthammer)に開示されている。IPN樹脂は、並列または直列の多数の反応器のシステムを使用して調製されることができ、また、溶液重合システムから製造され得る。別法として、この独創的なフィルムに有用なIPNは、均一成分の重合を開始する前に不均一成分の重合を完了させることにより、単一反応器内で調製され得る。均一成分を製造するのに適した触媒の例は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第5,026,798号、第5,055,438号(Canich);第3,645,992号(Elston);第5,017,714号(Welborn);および第4,076,698号(Anderson)に記載されている。
本明細書において、「均一な」は、比較的狭い分子量分布(3.0に等しいかまたはそれ未満のM/M)および比較的狭い組成分布の重合反応生成物を指す。均一なポリマーは、鎖内部のコモノマーの比較的規則正しい配列、すべての鎖における配列分布の鏡映、およびすべての鎖の長さの相似性、すなわち、狭い分子量分布を示すという点で、不均一ポリマーとは構造的に異なる。さらに、通常、均一なポリマーは、例えば、チーグラナッタ触媒よりも、メタロセンまたは他の単一サイト触媒を用いて調製される。線状均一ポリオレフィンの調製および使用方法は、それらのすべてが参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第5,206,075号、米国特許第5,241,031号、PCT国際出願WO 93/03093、米国特許第5,026,798号および第5,055,438号(Canich);第3,645,992号(Elston);第5,017,714号(Welborn);および第4,076,698号(Anderson)に開示されている。線状均一エチレン/α−オレフィンコポリマーの製造および使用に関するさらなる詳細は、両方ともExxon Chemical Patents,Inc.が出願人とされている、PCT国際公表WO 90/03414およびPCT国際公表WO 93/03093に開示されており、両方とも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。さらに、均一ポリオレフィンの別の種類が、両方とも参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第5,272,236号(LAlら)および米国特許第5,278,272号(LAlら)に開示されている。これらの特許のそれぞれが、Dow Chemical Companyにより製造され、市販されている「実質的に線状の」均一な長鎖が分岐されたエチレン/α−オレフィンコポリマーを開示している。均一ポリオレフィンのさらに別の種類は、均一な超分岐ポリオレフィンであり、SSHポリオレフィンを含む。「実質的に球形の均一なポリオレフィン」(すなわち、「SSHポリオレフィン」)という語句は、主鎖の炭素原子1000個ごとに主鎖から分かれた、少なくとも50個の側鎖、例えば少なくとも60個の側鎖、が存在するポリマー構造を有する、単一サイト触媒樹脂を指す。超分岐均一ポリエチレンは、低多分散指数(3.0未満かそれに等しい、例えば2.7未満のM/M、または1.9〜2.5のM/Mを有する)などの面で他の均一な樹脂に似ているが、少なくとも、超分岐均一ポリエチレンは、側鎖の分岐水準が高く、異なった長さの側鎖が混合された集団を有することを特徴とし得るという点で、市販の線状均一エチレン/α−オレフィンコポリマー、または長鎖分岐均一エチレン/α−オレフィンコポリマーに似ていない。加えて、超分岐均一ポリエチレンの短鎖側鎖の少なくともいくつかは、それら自体が分岐された短鎖であることが可能である。1つのポリマー鎖から次のポリマー鎖までの分子量は似たものであるが、異なった側鎖長および/または構造により、Mitsui TAFMER(登録商標)ポリマーまたはDow ENGAGE(登録商標)ポリマーなどの市販の均一樹脂とは異なった仕方で、結晶化度が影響される。
本明細書において、「不均一な」は、分子量が比較的広範囲に変動(3.0を超えるM/M)し、組成分布が比較的広範囲に変動する重合反応生成物、すなわち、例えば、通常のチーグラナッタ触媒を使用して調製された通常のポリマーを指す。通常、不均一なコポリマーは、比較的広範囲にわたる主鎖長およびコモノマー百分率を有する。不均一な樹脂を調製する方法は、すべてが参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第4,314,912号(Loweryら)、米国特許第4,547,475号(Glassら)、および米国特許第4,612,300号(Coleman、III)に記載されている。
本明細書において、「ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステル」は、ステアリン酸亜鉛などのステアリン酸の遷移金属塩、またはモノステアリン酸グリセロールなどのステアリン酸のエステル、またはそれらのブレンドを意味する。
本明細書において、「固着防止剤」は、外側のフィルム表面の摩擦および/または付着係数を低下させるために使用され得る粒子を意味しており、さまざまなシリカ(ヒューム、沈殿、ゲル)、天然ケイ酸塩(タルク、珪藻土など)、ケイ酸マグネシウム、炭酸塩、合成ケイ酸塩、天然アルミナ、合成アルミナ、アルミノケイ酸塩、合成微粒子(非架橋スチレンポリマー粒子、架橋スチレンポリマー粒子、高分子量および超高分子量シロキサン、非架橋アクリルポリマー粒子、架橋アクリルポリマー粒子、ポリエチレン粒子、スチレン、アクリル、シロキサン、フルオロポリマーなど)が含まれる。固着防止剤の別の種類には、ビス脂肪アミドなどのアミドワックスが含まれる。固着防止剤の量は、少なくとも部分的には、粒子の大きさによって決まる。一般に、粒子が大きいほど、必要な量は少なくなる。例えば、寸法が1μm未満の場合は、20,000ppmの量で十分なすべり特性がもたらされるが、約5μmの粒径の場合は、約1000ppmの固着防止剤を充填すると、同じ効果がもたらされる。良好な固着防止性能を有するフィルムを製造する具体的な方法は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第5,925,454号に開示されている。
本明細書において、「熱収縮性の」は、200°Fに加熱されたとき、フィルムの長さ方向に少なくとも8%、横方向に少なくとも8%の自由収縮(ASTM D 2732−83)を示すことになる、材料の性質を指す。本発明の熱収縮性フィルムは、溶融状態で配向させられている熱間インフレートフィルム(hot blown film)とは対照的に、固体状態で配向させられている。熱収縮性フィルムは、熱間インフレート(単一気泡(single bubble))フィルムとは対照的に、軟化点で自由収縮を示すのに対して、熱間インフレートフィルムは、低温では収縮挙動を示さず、フィルム樹脂の融点に近い温度に加熱されなければならない。
本明細書において、「アミドワックス」は、第一級、第二級、第三級、またはビス脂肪アミドを指す。異なった種類の例には、エルカ酸アミド、ベヘン酸アミド、オレイン酸アミドまたはステアリン酸アミドなどの第一級脂肪アミド;ステアリールエルカ酸アミド、エルシルエルカ酸アミド、オレイルパルミチン酸アミド、ステアリールステアリン酸アミドまたはエルシルステアリン酸アミドなどの第二級脂肪アミド;ジメチルステアリン酸アミド、ジエチルステアリン酸アミドなどの第3級脂肪アミド;およびN,N’−エチレンビス(ステアリン酸アミド)、N,N’−メチレンビス(ステアリン酸アミド)、N,N’−エチレンビス(オレイン酸アミド)またはN,N’−プロピレンビス(オレイン酸アミド)などのN,N’−ビス(脂肪)アミドが含まれる。これらのワックスは、単独でまたは組み合わせて、本発明によって使用され得る。
本明細書において使用されるすべての組成百分率は、別に指示されていない限り、「重量」を規準として示される。
(発明の要旨)
本発明の第1の態様において、多層フィルムは、それぞれの層がポリマーを含む第1外側層および第2外側層、ポリマーを含むコア層、ならびにそれぞれがポリマーを含む第1基層および第2基層を備えており、第1基層および第2基層はそれぞれコア層と第1外側層の間およびコア層第2外側層との間に配設されており、前記第1基層および第2基層の少なくとも1つはアミドワックスを含み、および前記第1外側層および第2外側層の少なくとも1つはアミドワックスを含み、前記アミドワックスは、それぞれ第1基層および第2基層内のワックスの量の1%〜50%の量で存在する。
本発明の第2の態様において、多層フィルムは、それぞれの層がポリマーを含む第1外側層および第2外側層、ポリマーを含むコア層、およびそれぞれがポリマーを含む第1基層および第2基層を備えており、前記第1基層および第2基層はそれぞれコア層と第1外側層の間およびコア層と第2外側層との間に配設されており、第1基層、第2基層、第1外側層および第2外側層の少なくとも1つは、i)アミドワックスおよびii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルのブレンドを含む。
本発明の第3の態様において、多層フィルムは、それぞれの層がポリマーを含む第1外側層および第2外側層、およびポリマーを含む基層を備えており、第1外側層、第2外側層および基層の少なくとも1つは、i)アミドワックスおよびii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルのブレンドを含む。
添付図は、本発明のいくつかの実施形態を説明する;
(図面の簡単な説明)
図1は本発明によるフィルムの断面を示す図である。
図2は本発明によるフィルムの第2の実施形態の断面を示す図である。
図3は本発明によるフィルムの第3の実施形態の断面を示す図である。
本発明によるフィルムは、3、4、5またはそれ以上の層を含むことができる。多層フィルムは、押出し、共押出し、積層、被覆を含むさまざまな方法により、および中央折り込み(centerfolding)、ポーチ(pouch)、またはバッグ(bag)の製造方法により、製造され得る。
(実施例1)
図1を参照すると、5層の多層ポリマーフィルム10は、それぞれポリマーを含む第1外側層12および第2外側層13、ポリマーを含むコア層14、およびそれぞれポリマーを含む第1基層15および第2基層16を備え、前記第1基層および第2基層は、コア層とそれぞれの外側層との間に配設されている。前記第1基層および第2基層は、それぞれアミドワックスを含み、前記第1外側層および第2外側層のそれぞれは、前記第1基層および第2基層のアミドワックスの量の1%〜50%の量のアミドワックスをそれぞれ含む。
別法として、前記第1外側層および第2外側層は、アミドワックスを含まないか、または実質的に含まない。
第1外側層および第2外側層、コア層、および第1基層および第2基層は、上述のホストポリマーのどれでも含むことができる。
第1基層および第2基層、および第1外側層および第2外側層のアミドワックスは、上述のアミドワックスのどれでも含むことができる。基層のアミドワックスは、第1基層および第2基層のそれぞれの重量を基準として、4,000ppm〜20,000ppm、例えば8,000ppm〜15,000ppm、または10,000ppm〜12,000ppmの量を含む。外側層のアミドワックスは、基層のアミドワックス量の1%〜50%、例えば5%〜45%、10%〜40%、15%〜35%、または20%〜30%を含むことができる。外側層のアミドワックスは、基層のアミドワックス量の50%未満、例えば40%未満、30%未満、20%未満、および10%未満を含むことができる。外側層のアミドワックスは、第1外側層および第2外側層のそれぞれの重量を基準として、1,000ppm〜10,000ppm、例えば2,000ppm〜8,000ppm、または3,000ppm〜6,000ppmの間の量を含むことができる。
第1基層および第2基層のワックスの量および組成は、第1外側層および第2外側層のそれぞれのワックスの量および組成と同様に、互いに異なることができる。
第1基層および第2基層のワックスの量および組成は、第1外側層および第2外側層のそれぞれのワックスの量および組成と同様に、同じであるかまたは実質的に同じであり得る。
第1基層および第2基層のワックスの組成は、第1外側層および第2外側層のワックスの組成と異なることができる。
第1基層および第2基層のワックスの組成は、第1外側層および第2外側層のワックスの組成と同じかまたは実質的に同じであり得る。
第1外側層および第2外側層は、それぞれ、上に挙げられたものなどの固着防止剤を、適切な、どのような量ででも、例えば、50ppm〜20,000ppm、100〜18,000ppm、500〜15,000ppm、1,000〜10,000ppm、および3,000〜8,000ppmの範囲で、含むことができる。
別に指示されていない限り、本明細書において指示されてる固着防止剤の百分率は、固着防止材料それ自体の百分率を指し、固着防止剤が支持されているマスタバッチまたは他の担体の百分率を指してはいない。
ある実施形態において、第1外側層および第2外側層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、コア層は線状低密度ポリエチレンを含み、第1基層および第2基層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、第1基層および第2基層にはアミドワックスが存在する。
別の実施形態において、第1外側層および/または第2外側層は、それぞれエチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、コア層は線状低密度ポリエチレンを含み、第1基層および第2基層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、第1基層および/または第2基層、ならびに第1外側層および/または第2外側層にはアミドワックスが存在する。
最終フィルムは、3〜15マイクログラム/インチ、例えば、4〜15マイクログラム/インチ、5〜12マイクログラム/インチ、または6〜10マイクログラム/インチのアミドワックスの外側表面被覆を有する第1外側層および/または第2外側層を有する。最終フィルムは、3マイクログラム/インチを超える、例えば、4、5、6、7、または8マイクログラム/インチを超えるアミドワックスの外側表面被覆を有する第1外側層および/または第2外側層を有する。
(実施例2)
図2を参照すると、5層の多層ポリマーフィルム30は、それぞれ、ポリマーを含む第1外側層32および第2外側層33、ポリマーを含むコア層34、および、それぞれポリマーを含む第1基層35および第2基層36を含み、第1基層および第2基層は、コア層とそれぞれの外側層との間に配設されている。i)第1基層および第2基層、およびii)第1外側層および第2外側層の少なくとも1つは、i)アミドワックスおよびii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステル、のブレンドを含む。
第1外側層および第2外側層のポリマー、コア層、および第1基層および第2基層は、上に挙げたホストポリマーのいずれをも含むことができる。
第1基層および第2基層、ならびに第1外側層および第2外側層のアミドワックスは、実施例1について示された割合で、上に挙げたアミドワックスのいずれをも含むことができる。
第1外側層および第2外側層は、それぞれ、実施例1について示された割合で、上に挙げられたものなどの固着防止剤を含むことができる。
ある実施形態において、第1外側層および第2外側層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、コア層は線状低密度ポリエチレンを含み、第1基層および第2基層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、第1基層および第2基層にはi)アミドワックスおよびii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルのブレンドが存在する。
別の実施形態において、第1外側層および第2外側層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、コア層は線状低密度ポリエチレンを含み、第1基層および第2基層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、第1基層および第2基層、ならびに第1外側層および第2外側層にはi)アミドワックスおよびii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルのブレンドが存在する。
別の実施形態において、第1外側層および第2外側層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、コア層は線状低密度ポリエチレンを含み、第1基層および第2基層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、第1外側層および第2外側層にはi)アミドワックスおよびii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルのブレンドが存在する。
最終フィルムは、それぞれが、実施例1において示されているような、外側の表面ワックス水準を有する第1外側層および第2外側層を有する。
ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルは、第1基層および第2基層のそれぞれ、および第1外側層および第2外側層のそれぞれの重量を基準として、500ppm〜5,000ppm、例えば、1,000〜4,000ppm、または2,000〜3,000ppmを含むことができる。
(実施例3)
図3を参照すると、3層の多層ポリマーフィルム40は、それぞれ、ポリマーを含む第1外側層42および第2外側層43、およびポリマーを含む基層44を含む。基層は、i)アミドワックス、およびii)ステアリン酸の遷移金属塩、またはステアリン酸のエステルの、ブレンドを含む。
ある実施形態において、第1外側層および第2外側層は、また、それぞれ、アミドワックスとステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルとのブレンドを含む。
別の実施形態においては、第1外側層および第2外側層は、それぞれ、基層におけるアミドワックスの量の1%〜50%の量、例えば5%〜45%、10%〜40%、15%〜35%、または20%〜30%の量のアミドワックスを含む。
第1外側層および第2外側層、および基層は、上に挙げられたホストポリマーのいずれでも含むことができる。
基層および第1外側層および第2外側層のアミドワックスは、上に挙げたアミドワックスのいずれでも含むことができる。
基層のアミドワックスは、基層の重量を基準として4,000ppm〜20,000ppm、例えば、8,000ppm〜15,000ppm、または10,000〜12,000ppmを含むことができる。第1外側層および第2外側層のアミドワックスは、基層におけるアミドワックスの量の50%未満、例えば、40%未満、例えば、30%未満、20%未満、および10%未満を含有することができる。外側層のアミドワックスは、第1外側層および第2外側層のそれぞれの重量を基準として、1,000ppm〜10,000ppm、例えば、2,000ppm〜8,000ppm、又は3,000ppm〜6,000ppmを含むことができる。
それぞれ、各々の外側層におけるワックスの量および/または組成は、それぞれ、各々の外側層におけるワックスの量および/または組成が、基層と比較して異なることができるのと同様に、互いに異なることができる。
それぞれ、各々の外側層におけるワックスの量および/または組成は、同一又は実質的に同一であり得る。
それぞれ、各々の外側層におけるワックスの量および/または組成は、基層におけるワックスの量および/または組成と比較して、それ未満、それと同一、または実質的に同一であり得る。
第1外側層および第2外側層は、それぞれ、実施例1について示された割合で、上に挙げられたものなどの固着防止剤を含むことができる。
ある実施形態において、第1外側層および第2外側層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、基層は線状低密度ポリエチレンを含み、基層にはi)アミドワックスおよびii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルのブレンドが存在する。
別の実施形態において、第1外側層および第2外側層は、それぞれ、エチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含み、基層は線状低密度ポリエチレンを含み、第1外側層および第2外側層、ならびに基層にはアミドワックスおよびステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルのブレンドが存在する。
最終フィルムは、それぞれが、実施例1において示されているような、外側の表面ワックス水準を有する第1外側層および第2外側層を有する。
基層および第1外側層および第2外側層のステアリン酸の遷移金属塩は、例えば、ステアリン酸亜鉛などの後周期遷移金属のステアリン酸塩を含むことができる。ステアリン酸遷移金属の選択は、非食品用途であるかまたは食品規制法によりある種類のものの使用が制限される食品用途であるかに基づいて行われる。ステアリン酸の遷移金属塩は、ステアリン酸カルシウムなどのアルカリ金属塩とは対照的である。ステアリン酸のエステルには、モノステアリン酸グリセロールが含まれる。
ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルは、基層および第1外側層および第2外側層のそれぞれの重量を基準として、500ppm〜10,000ppm、例えば、1,000〜7,000ppm、2,000〜6,000ppm、または3,000〜5,000ppmを含むことができる。
(実施例4)
フィルムは、実施例3のフィルムと同様に作製されるが、第1外側層および第2外側層は、それぞれ、i)アミドワックスおよびii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステルのブレンドを有するエチレン/α−オレフィンコポリマーおよび/またはエチレン/酢酸ビニルコポリマーを、第1外側層および第2外側層内に含み、基層は線状低密度ポリエチレンを含む。
さらなる実施例および比較例:以下の本発明の実施例の熱収縮性フィルム、および比較のためのフィルム例が、当技術分野でよく知られた、下方キャスト押出し(downward cast extrusion)(単層フィルム)または共押出し(多層フィルム)により作製された。前駆体フィルムは、カスケード水を使用して固体状態に急冷され、配向温度に再加熱され、通常の捕捉気泡法(trapped bubble process)により、縦方向および横方向が、約3〜5:1の比率で引き伸ばされ、配向温度以下に冷却され、熱収縮性フィルムをもたらし、次いで、紙芯の上に巻き取られた。あるいはまた、フィルムは10〜35キログレイの線量で電子ビーム照射された。
本発明の熱収縮性フィルムは、共押出し、積層、押出し被覆、またはコロナ接着(corona bonding)を含む適切な方法により作製することができ、それぞれが、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第4,551,380号(Schoenberg)、または米国特許第6,423421号(Banaszak)、または米国特許第6,514583号(Ahlgren)に示されたものなどの、管状キャスト共押出しにより、作製することもできる。フィルムから作製されたバッグ(bag)は、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、米国特許第3,741,253号(Braxら)に示されているものなどの適切な、いずれの方法によっても作製し得る。側面または末端が閉じられたバッグは、一重または二重に巻かれたフィルムから作製し得る。本発明のフィルムは、捕捉気泡法または、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる米国特許第6,106,934号(Forloni)に示されているものなどの同時テンタ法(simultaneous tenterframe process)を含む、適切な、いかなる方法によっても配向され得る。本発明のフィルムは、フィルムが使用される特定の包装操作のための望ましい性質をもたらす限り、所望の、いかなる全厚さでも有することができる。最終のフィルム厚さは、方法、最終用途に応じて変化し得る。通常の厚さは、0.1〜20ミル、例えば0.2〜15ミル、さらに例えば、0.3〜10ミル、さらに例えば、0.3〜5ミル、さらに例えば、0.3〜2ミル、例えば0.3〜1ミルなどの範囲にわたる。
本発明のフィルムは、長さ方向および横方向の両方向において、25〜50グラムのエルメンドルフ引裂強度(ASTM 1922)を有することができる。本発明のフィルムは、0.1〜5、例えば0.1〜4.5、または0.1〜4、または0.1〜3.5、または0.1〜3.5、または0.1〜3、または0.1〜2.5、または0.1〜2のヘーズ値を有することができる。本発明のフィルムは、5またはそれ未満、4またはそれ未満、3.5またはそれ未満、3またはそれ未満、2.5またはそれ未満、2またはそれ未満、1またはそれ未満のヘーズ値を有することができる。
(実施例5)
第1外側層/第1基層/コア層/第2基層/第2外側層構造を有するパリンドローム(palindromic)構造の5層前駆体フィルムが、共押出しされ、水により急冷された。前記フィルムの各層の相対的な層厚さは、
A/B/C/B/Aの順に、
12.5/12.5/50/12.5/12/5であった。
第1外側および第2外側(A)層および第1基層および第2(B)基層のポリマーは、25%Huntsman PE 1335、3.3%酢酸ビニルを有するエチレン酢酸ビニル、Dow Chemicalから市販されている50%DOWLEX(商標) 2045、0.920g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマー、および25%DOWLEX(商標) 2037、0.935g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマーのブレンドであり、コア(C)層はDOWLEX(商標) 2045であった。前駆体フィルムは、10〜35キログレイの線量で電子線照射され、配向温度に再加熱され、次いで、通常の捕捉気泡法により長さ方向および横方向のそれぞれが約5:1の比で伸ばされた。
5層フィルムは、次いで、強制空気を使用して冷却され、機械的巻き取り機を使用してフィルムのロールとして集められた。それぞれのA層は、Crompton KEMAMIDE w20(商標)エチレンビス−オレイン酸アミドを1500ppm、2000ppmのCrompton ステアリン酸亜鉛、および4000ppmのCrompton KEMAMIDE W−40(商標) N,N’−エチレンビス−ステアリン酸アミドを含有し、それぞれのB層は、5000ppmのCrompton KEMAMIDE E(商標)エルカ酸アミド、5000ppmのCrompton KEMAMIDE VO(商標) オレイン酸アミド、2000ppmのCrompton KEMAMIDE W−40(商標) N,N’−エチレンビスーステアリン酸アミドおよび2000ppmのCromptonステアリン酸亜鉛を含んでいた。コア層には、添加物は置かれていなかった。
(実施例6)
第1外側層/第1基層/コア層/第2基層/第2外側層構造を有するパリンドローム構造の5層前駆体フィルムが共押出しされ、水により急冷された。前記フィルムの各層の相対的な層厚さは、
A/B/C/B/Aの順に、
10/10/60/10/10であった。
第1外側および第2外側(A)層および第1基層および第2(B)基層のポリマーは、43%Dow AFFINITY(商標) PL 1880(商標)、0.902g/cmの密度を有する均一なエチレン/α−オレフィン、Dow Chemicalから市販されている31%DOWLEX(商標) 2045、0.920g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマー、および26%DOWLEX(商標) 2037、0.935g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマーのブレンドであり、コア(C)層のポリマーは、43%Dow AFFINITY(商標) PL 1880(商標)、32.8%DOWLEX(商標) 2037、および18.8%DOWLEX(商標) 2045のブレンドであった。前駆体フィルムは、10〜35キログレイの線量で電子線照射され、配向温度に再加熱され、次いで、通常の捕捉気泡法により長さ方向および横方向のそれぞれが約5:1の比で伸ばされた。
5層フィルムは、次いで、強制空気を使用して冷却され、機械的巻き取り機を使用してフィルムのロールとして集められた。それぞれのA層は、Crompton KEMAMIDE E(商標)エルカ酸アミドを2400ppm、2000ppmのCromptonステアリン酸亜鉛、および5900ppmのCrompton KEMAMIDE W−40(商標) N,N’−エチレンビス−ステアリン酸アミドを含有し、それぞれのB層は、8000ppmのCrompton KEMAMIDE E(商標)エルカ酸アミド、8000ppmのCrompton KEMAMIDE VO(商標) オレイン酸アミド、5000ppmのCrompton KEMAMIDE W−40(商標) N,N’−エチレンビスーステアリン酸アミドおよび2000ppmのCromptonステアリン酸亜鉛を含んでいた。コア層には、添加物は置かれていなかった。
(実施例7)
以下の組成を除外して、実施例6において説明された手順により、5層熱収縮性フィルムが調製された。第1外側および第2(A)外側層のポリマーは、34%Dow AFFINITY(商標) PL 1840(商標)、0.909g/cmの密度を有する単一サイト触媒エチレン/α−オレフィンコポリマー、50%エチレンオクテンIPN、16%DOWLEX(商標) 2247、0.917g/cmの密度を有するエチレン/α−オレフィンコポリマーのブレンドから形成され、第1基層および第2(B)基層は、50%エチレンオクテンIPN、30%Dow AFFINITY PL 1840、および20%DOWLEX2247のブレンドであり、コア層(C)は、75重量%のDow XUS 59900.48、0.923の密度を有するエチレン/オクテンIPN、および25%Dow AFFINITY(商標) PL 1840(商標)、0.909g/cmの密度を有する長鎖分岐均一エチレン/α−オレフィンコポリマー、のブレンドから形成された。それぞれのA層は、Crompton KEMAMIDE E(商標)エルカ酸アミドを2000ppm、1650ppmのCromptonステアリン酸亜鉛、および5000ppmのCrompton KEMAMIDE W−40(商標) N,N’−エチレンビスーステアリン酸アミドを含有し、それぞれのB層は、7600ppmのCrompton KEMAMIDE E(商標)エルカ酸アミド、7600ppmのCrompton KEMAMIDE VO(商標)オレイン酸アミド、4600ppmのCrompton KEMAMIDE W−40(商標) N,N’−エチレンビスーステアリン酸アミド、および2000ppmのCromptonステアリン酸亜鉛を含有していた。コア(C)層には、添加物は置かれていなかった。
(実施例8)
以下の組成を除外して、実施例6において説明された手順により、5層熱収縮性フィルムが調製された。第1外側および第2外側(A)層のポリマーは、17%Dow ATTANE(商標) 4202、67%エチレン/オクテンIPN1、および16%DOWLEX(商標) 2247のブレンドから形成され、第1基層および第2(B)基層は、67%エチレン/オクテンIPN、13%Dow ATTANE(商標) 4201、0.912g/cmの密度を有するエチレン/α−オレフィンコポリマー(VLDPE)、および20%DOWLEX(商標) 2247のブレンドであり、およびコア層;(C)は、75重量%のDow XUS 59900.48(商標)、0.923の密度を有するエチレン/オクテンIPN、および25%Dow ATTANE(商標) 4201、0.912g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマー(VLDPE)、のブレンドから形成された。
(実施例9)
以下のことを除外して、実施例8において説明された手順により、5層熱収縮性フィルムが調製された。第1外側および第2外側(A)層のポリマーは、84%エチレン/オクテンIPN1、および16%DOWLEX(商標)2247のブレンドから形成され、第1基層および第2(B)基層の組成は、40%エチレン/オクテンIPN、40%Dow ATTANE(商標) 4201、0.912g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマー(VLDPE)、および20%DOWLEX(商標)2247のブレンドであった。
(実施例10)
以下の組成を除外して、実施例7において説明された手順により、5層熱収縮性フィルムが調製された。第1外側および第2外側(A)層のポリマーは、84%エチレン/オクテンIPN、および16%DOWLEX(商標)2247のブレンドから形成され、第1基層および第2(B)基層は、80%エチレン/オクテンIPN、および20%DOWLEX(商標)2247のブレンドであり、およびコア層;(C)は、75重量%のDow XUS 59900.48(商標)、0.923の密度を有するエチレン/オクテンIPN、および25%Exxon EXACT(商標) 4151、0.895g/cmの密度を有する線状均一エチレン/ヘキセンコポリマー、のブレンドから形成された。
(実施例11)
コア層(C)が、60重量%のDow XUS 59900.48(商標)、0.923の密度を有するエチレン/オクテンIPNおよび40%Exxon EXACT(商標) 4151、0.895g/cmの密度を有する線状均一エチレン/ヘキセンコポリマー、のブレンドから形成されたことを除外して、実施例10により、5層熱収縮性フィルムが調製された。
(比較例12)
第1外側層/コア層/第2外側層構造を有するパリンドローム構造の3層前駆体フィルムが共押出しされ、水により急冷された。前記フィルムの各層の相対的な層厚さは、
A/C/Aの順に、
20/60/20であった。
第1外側および第2外側(A)層のポリマーは、25%Huntsman PE 1335、3.3%の酢酸ビニルを有するエチレン酢酸ビニル、Dow Chemicalから市販されている50%DOWLEX(商標)2045、0.920g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマー、および25%DOWLEX(商標)2037、0.935g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマー、のブレンドであり、コア(C)層のポリマーは、Dow XUS 59900.48(商標)であった。熱収縮性フィルムを提供するために、前駆体フィルムは、20〜35キログレイの線量で電子線照射され、配向温度に再加熱され、次いで、通常の捕捉気泡法により長さ方向および横方向のそれぞれが約5:1の比で伸ばされた。
3層フィルムは、次いで、強制空気を使用して冷却され、機械的な巻き取り機を使用してフィルムのロールとして集められた。それぞれのA層は、Crompton KEMAMIDE E(商標)エルカ酸アミドを6100ppm、1000ppmのKEMAMIDE B(商標)ベヘン酸アミド、および5900ppmのCrompton KEMAMIDE W−40(商標) N,N’−エチレンビス−ステアリン酸アミドを含有していた。コア層には、添加物は置かれていなかった。
Figure 2006520274
表1には、コア層が0.922g/cmを超えない密度を有するときは、良好なすべり特性を有するフィルムが、また、比較的高いエルメンドルフ引裂強度をも示しているある実施形態が含まれている。比較例12は、本発明のフィルムが有する、ワックスのブルーム時間の制御および表面ワックスの均一性を欠く上に、0.922g/cmより大きいコア層密度を有し、本発明のあるフィルムより低いエルメンドルフの引裂強度を示した。本発明のいくつかの実施形態は、少なくとも28グラム/ミル、例えば30グラム/ミルのエルメンドルフ引裂強度をもたらすことができ、25グラム/ミル〜50グラム/ミル、例えば30グラム/ミル〜50グラム/ミルのエルメンドルフ引裂強度を有する。コア層の密度を適切に選択することにより、ワックスのブルームが制御されており、また、約32グラム/ミルのエルメンドルフ引裂強度を有するフィルムである市販のフィルム、Cryovac D955(商標)、と同程度の大きさのエルメンドルフ引裂強度を示すフィルムを提供することができる。
表2には、本発明により作製され得る、各層の通常の範囲の成分を含む、通常のフィルム構造物が示されている。
Figure 2006520274
表2の注釈:
1. これらのフィルムのゲージは、例えば、0.4〜1.25ミルであり得る。
2. 各層の厚さは、全体のフィルム厚さの百分率として、表2の第2行に示されている。
3. 各層の組成は、表2に示されている。各層は、下の表3において示されるポリマー、および表2に示される添加物を含む。
4. 外側層(層1)が約12%の厚さより厚くなると、ワックスが表面に移動する時間がなくなり、大部分のすべり効果が失われることが、観測された。
5. 2つの外側層は、組成が対称的、または別々であることができ、すなわち、第1外側層1および第2外側層5は、組成が異なることができる。同じことが、第1基層2および第2基層4にも当てはまる。
6. フィルムは、3またはそれ以上の層で構成され得る。
7. 層1から5までの各層において、層は、1種のポリマー、例えば、本明細書において開示されたホストポリマーの1種などを含む。表2に示されたアミドワックスおよび固着防止成分は、普通、通常の押出し法による各層の押出しまたは共押出しの前に、当技術分野でよく知られたマスタバッチまたは適切な他の手段を介して、個々のホストポリマーに添加される。
Figure 2006520274
以下の追加のフィルム実施例および比較例(13〜32)は、表2の指針の範囲内の水準で、ワックス、エルカ酸アミドおよびオレイン酸アミド、およびステアリン酸エステル、ステアリン酸亜鉛およびモノステアリン酸グリセロールを含むものを示す。すべてのフィルム構造は、別に表示されていない限り、5層である。表のアミドワックスの数値は、表示された外側、基層、またはコア層のそれぞれにおいて、重量百万分率で表示されている。製造後直ちにフィルム表面にブルームされたワックスの量は、平方インチ当たりのマイクログラム(μg/in)で定量化されている。
Figure 2006520274
比較例13〜15は、パリンドローム構造の3層フィルムであり、各層の相対的な厚さは、
A/C/Aの順に
25/50/25である。
熱収縮性フィルムは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれるSchoenbergの方法(米国特許第4,551,380号)により、製造される。第1外側および第2外側(A)層のポリマーは、25%Huntsuman PE 1335、3.3%の酢酸ビニルを含有するエチレン酢酸ビニル、Dow Chemicalから市販されている50%DOWLEX(商標)2045、0.920g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマー、および25%DOELEX(商標)2037、0.935g/cmの密度を有するエチレン/オクテンコポリマーのブレンドであり、コア(C)層のポリマーは、Dowlex(商標)2045であった。前駆体フィルムは、20〜35キログレイの線量で電子線照射され、配向温度に再加熱され、次いで、通常の捕捉気泡法により長さ方向および横方向のそれぞれが約5:1の比で伸ばされた。
各A層は、Crompton KEMAMIDE E(商標)エルカ酸アミドを4000ppm、4000ppmのCrompton KEMAMIDE W−40(商標)N,N’−エチレンビス−ステアリン酸アミド、1000ppmのKEMAMIDE B(商標)ベヘン酸アミド、および2000ppmのCelite SUPERFINE SUPERFLOSS(商標)珪藻土を含有していた。コア層には、添加物は置かれていなかった。比較フィルム13は、表面層の下にある層のワックス水準が、本発明の実施例の場合のように、有利な、より高い水準ではない。また、このフィルムは、配向されたフィルムのワックス表面の迅速な移動を容易にするための、ステアリン酸の後周期遷移金属塩またはステアリン酸のエステルを含んでいない。その結果、この従来技術によるフィルムには、前駆体フィルムを形成する間にワックス表面が加工装置へ移動するという望ましくない事柄を伴い、ロール巻き取りの前に、ワックスが熱収縮性フィルムの表面に急速にブルームすることができなくなる。したがって、これは、フィルムロールの至る所でワックス水準が不均一であるという前述の問題を示す熱収縮性フィルムの一例である。
表4から分かるように、比較フィルム実施例(13〜15)を試験すると、約5〜6マイクログラム/inのエルカ酸アミドワックスが表面に存在することが示された。この量のアミドワックスにより、外側または外部の包装またはフィルムロールの巻き取りに関して、十分なフィルム性能(すなわち、高すべりまたは低COF)が、包装装置に対して提供されるが、フィルムが、紙の巻き取り芯近くの終端に近づくと、時々固着を生じた。また、フィルムを製造する最初の段階の間に、フィルム製造装置上に積み上げられた多量のワックスが、押出しダイの下流に存在した。
Figure 2006520274
上の表5の実施例において、フィルム構造は5層フィルムである。いくらかのアミドワックスが外側層に置かれているが、3層フィルムで使用されるよりも著しく少ない。外側層の下にある基層には、それぞれの外側層に存在するものよりも実質的に多量のワックスが、それぞれ積載されている。これらの実施形態において、ワックスは、押出しおよび前駆体フィルム成形の間に、ブルームすることができるだけの十分な時間がなく、それにより、フィルム成形装置上のワックス汚染を防止する。しかし、表5から分かるように、フィルムが巻き取られているときの、表面のアミドワックスの量は、3層フィルムの量に匹敵する。
Figure 2006520274
表6に見られるように、後周期遷移金属のステアリン酸塩は、ポリマーフィルム外側表面へのワックスブルームを容易にするように作用し得ることが分かった。上の表6のフィルムは、5層フィルムの外側層に、エルカ酸アミドまたはオレイン酸アミドを有しないように作製された。表6に示されるように、これらのワックスは、最初は外側層に存在しなくても、表面にブルームされることができた。
Figure 2006520274
別のステアリン酸エステル、モノステアリン酸グリセロール(GMS)は、外側層により少量のエルカ酸アミドが置かれ、基層内部にオレイン酸アミドおよびGMSが置かれた状態で、表7に示されたように試験された。また、このステアリン酸エステルにより、フィルム巻き取り工程段階の前に、ワックスがフィルムの外側層へブルームする速度が増加された。
Figure 2006520274
外側層および基層内におけるステアリン酸亜鉛の量および配置を変えて、追加実験が行われた。表8で見られるように、基層におけるステアリン酸亜鉛の量を増加すると、または外側層および基層の両方においてステアリン酸亜鉛を含むと、表面へのワックスブルームが促進される。
フィルム表面上に高濃度のワックスを存在させ、押出成形法において汚染を最小限にするために、外側層および基層において、ワックスのさまざまな水準のブレンドに到達するための最適化研究が行われた。結果は、表9に示されている。
Figure 2006520274
表5〜9について、上に示された5層の実施例において、2つの外側層および2つの基層のそれぞれが、表示された量のワックスおよび/またはステアリン酸塩を有していた。
10〜15μg/inの総アミドワックス量を有する本発明のフィルムにより、ロールの最初から最後まで、実質的に一貫したフィルム性能がもたらされることが分かった。折られたフィルムが、包装装置の開放バーの上で上手く分離する開放性は優れており、包装装置に過剰なワックスを堆積することなしに包装装置を通るフィルムの追従性(film tracking)は、フィルムロール全体を通じて実質的に終始一貫していた。
本発明の追加の実施形態においては、本明細書において記載されたフィルムの「コア層」は、2、3、5またはそれ以上の層を、実際に含むことができる。
したがって、本発明のフィルムのコア層は、酸素バリア層を備えることができ、その酸素バリア層は、例えば、高分子接着剤、例えば無水物グラフトポリオレフィンなどの接着層(時には、「タイ(tie)」層と呼ばれる)を有するそれぞれの側に位置されているエチレン/ビニルアルコールコポリマー(EVOH)を含むことができる。この配列は、次の3層の「コア」を、効果的に含むことになるはずである:
接着層(tie)/酸素バリア/接着層
別法として、本発明のフィルムのコア層は、酸素バリア層を備えることができ、その酸素バリアは、例えば、ポリアミド(コポリアミドを含む)を有するそれぞれの側に位置されているエチレン/ビニルアルコールコポリマー(EVOH)、および酸素バリア層と反対側のそれぞれのポリアミド層の側に、高分子接着剤、例えば無水グラフト重合ポリオレフィン、などの接着層を含む。この配列は、次の5層の「コア」を、効果的に含むことになるはずである:
接着層(tie)/ポリアミド/酸素バリア/ポリアミド/接着層
そのような構造の例は、表10〜13に示されている。
Figure 2006520274
表10の注釈:
1. 外側層および基層のそれぞれの残りは、ポリオレフィンまたはエチレン/α−オレフィンコポリマーである。酸素バリアおよびタイ層は、適切な添加物を除いて、関係する層の100%を形成するが、他のポリマーとブレンドされ得る。
実施例34は、実施例33と類似であるが、外側層および基層のいくつかまたはすべてにおいて、ステアリン酸亜鉛を含む。実施例34の構造は、表11に示されている。
Figure 2006520274
Figure 2006520274
表12の注釈:
1.外側層および基層のそれぞれの残りは、ポリオレフィンまたはエチレン/α−オレフィンコポリマーである。酸素バリア層、ポリアミド層、およびタイ層は、適切な添加物を除いて、それぞれの層の100%を形成するが、他のポリマーとブレンドされ得る。
実施例36は、実施例35と類似であるが、外側層および基層のいくつかまたはすべてにおいて、ステアリン酸亜鉛を含む。実施例36の構造は、表13に示されている。
Figure 2006520274
本発明のフィルムは、第1外側層および第2外側層を有し、その各々が、アミドワックスが3〜15マイクログラム/in、例えば、4〜15マイクログラム/in、5〜12マイクログラム/in、または6〜10マイクログラム/inなどである外側表面被覆を有する。このフィルムは、第1外側層および第2外側層を有し、その各々が、アミドワックスが3マイクログラム/インチを超える、例えば、4、5、6、7、または8マイクログラム/inを超える外側表面被覆を有する。
本発明の一実施形態において、フィルムは、0.910g/cm〜0.922g/cmの密度を有する、エチレン/α−オレフィンコポリマーを含むコア層を備えている。
本発明の別の実施形態において、フィルムは、均一なエチレン/C6〜8α−オレフィンを含むコア層を備えている。
本発明の別の実施形態において、フィルムは、不均一なエチレンエチレン/C6〜8α−オレフィンを含むコア層を備えている。
本発明の別の実施形態において、フィルムは、不均一および均一なエチレンエチレン/C6〜8α−オレフィンのブレンドを含むコア層を備えている。
本発明の別の実施形態において、フィルムは、相互侵入網目ポリマーを含むコア層を備えている。
本発明の別の実施形態において、フィルムは、エチレン/スチレンインタポリマーを含むコア層を備えている。
本発明の別の実施形態において、フィルムは、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる、「弾性回復を有する、高自由収縮、高弾性率および低収縮張力フィルム」と題された、2002年8月5日に出願された、米国特許出願第60/401066号のフィルム構造のような、ノルボルネン/エチレンコポリマーを含むコア層を備えている。
本発明の別の実施形態において、フィルムは、プロピレンホモポリマーまたはコポリマーを含むコア層を備えている。
本発明の別の実施形態において、フィルムは、エチレン/酢酸ビニルコポリマーを含むコア層を備えている。
本発明の別の実施形態において、フィルムは、ポリスチレンを含むコア層を備えている。
Figure 2006520274
表14の注釈:
1. これらのフィルムのゲージは、例えば、0.4〜1.25ミルであり得る。
2. 各層の厚さは、全体のフィルム厚さの百分率として、この表の第2行に示されている。
3. 2つの外側層は、組成が対称的、または別々であることができ、すなわち、第1外側層1および第2外側層3は、組成が異なることができる。
4. 層1〜3までの各層において、層は、例えば、本明細書において開示されたホストポリマーの1種などの、適切などのポリマーでも含む。表14に示されたアミドワックスおよび固着防止成分は、普通、通常の押出し法による各層の押出しまたは共押出しの前に、当技術分野でよく知られたマスタバッチまたは適切な他の手段を介して、個々のホストポリマーに添加される。
本明細書において開示されたフィルムの例は、通常、0.4〜1.25ミルの厚さを有するが、他の厚さのフィルムが通常の方法によって作製され得ることを、当業者は理解するはずである。そのような厚さには、0.5〜15ミル、例えば、1〜10ミル、3〜7ミル、および4〜6ミルなどが含まれる。厚さは、加工装置の選択、意図されている最終用途、各層のホストポリマーの選択、フィルム層の総数などを含む、さまざまな因子の影響を受けて、選択され得る。同様に、フィルムの各層の厚さ%を用いて、または各層の重量%(フィルムの重量を合計した重量を規準として)を用いて、それぞれの層により表されたフィルムの百分率は、変化し得る。
非対称性の実施形態:本明細書において開示されたフィルムの例は、通常、対称性またはパリンドローム構造を有し、例えば、
A/B/A
または
A/B/C/B/A
であって、「A」層は、すべての点で同一であり;「B」層は、すべての点で同一であるが、組成および構造が非対称のフィルムも、また、本発明に関連する恩典を受けて作製され得る。
したがって、例えば、本発明によるフィルムは、次の構造を有し得る:
A/B/D
または
A/B/C/E/D
であって、「A」および「D」層、および/または「B」および「E」層は、以下のいずれに関しても、互いに異なる:
− ホストポリマーの組成または量;
− アミドワックスの組成または量;
− ステアリン酸塩の組成または量;
− 固着防止剤の組成または量;および
− 層の厚さ。
ある最終用途において有用であり得る、ある特別なフィルム実施形態は、フィルムの1つの外側層および/または基層に(しかし、第2外側層または第2基層にではなく)、アミドワックスか、またはアミドワックスおよびステアリン酸塩のブレンドを取り込むことである。フィルムの1つの表面を代表している、フィルムの第2外側層が、フィルムが製造された後で第2のフィルム、ウエブなどに積層されることになっており、第2外側層にアミドワックスが存在して、このフィルムが第2フィルムへ適切に接着することを妨げることになる場合は、この実施形態は有益であり得る。望ましくないことには、そのようなワックスは、積層工程またはフィルムとフィルムの接着強度、またはなにか他のやり方で積層板の性能に影響する。表面にブルームするワックスは、もともと第2外側層に存在することができたか、または第2基層(もし存在するなら)から移動することができたものである。
本発明の非対称フィルムの例は、以下の図において見られる:
A/B/D//第2フィルム
ここで、第2外側層「D」の外側表面は、適切な、いずれかの手段により第2フィルムに接着されている。この実施形態については、アミドワックスまたはワックス/ステアリン酸塩のブレンドは、第2外側層「D」に存在していないかまたは実質的に存在していない。
同様に、5層の例は以下の通りである:
A/B/C/E/D//第2フィルム
ここで、第2外側層「D」の外側表面は、適切な、いずれかの手段により第2フィルムに接着されている。この実施形態については、アミドワックスまたはワックス/ステアリン酸塩のブレンドは、第2外側層「D」、または層「E」のいずれにも存在していないかまたは実質的に存在していない。
本発明は、単なる例示と考えられる、本明細書に記載の例に限るものではなく、形態、大きさ、部品の配列および操作の詳細の変更を受け入れる余地がある。
本明細書において列挙されたいずれの数値も、どれでもより小さい方の値と、どれでもより大きい方の値との間に、少なくとも2単位の差が存在するという条件で、1単位で増加する、小さい方の値から大きい方の値までのすべての値を含む。例として、成分の量、または、例えば、温度、圧力、時間などの工程変数の値が、例えば、1〜90、例えば20〜80など、例えば30〜70など、であると記述されている場合は、15〜85、22〜68、43〜51、30〜32などの値は、本明細書において明確に列挙されているものと意図されている。1未満の値に関しては、1単位は、必要に応じて、0.0001、0.001、0.01または0.1であると考えられる。これらは、具体的に意図されていることの単なる例であり、列挙された最小値から最大値までの数値の、すべての可能な組合せが、同様の仕方で、本出願において明確に述べられていると考えられるべきである。
本発明によるフィルムの断面を示す図である。 本発明によるフィルムの第2の実施形態の断面を示す図である。 本発明によるフィルムの第3の実施形態の断面を示す図である。

Claims (10)

  1. a)それぞれがポリマーを含む第1外側層および第2外側層;
    b)ポリマーを含むコア層;および
    c)コア層および第1外側層の間ならびにコア層および第2外側層の間にそれぞれ配設されている、それぞれポリマーを含む第1基層および第2基層;
    を備え、
    第1基層および第2基層の少なくとも1つは、アミドワックスを含み、
    第1外側層および第2外側層の少なくとも1つは、アミドワックスを含み、前記アミドワックスは、それぞれ、第1基層および第2基層におけるワックスの量の1%から50%の量で存在する
    多層フィルム。
  2. a)それぞれがポリマーを含む第1外側層および第2外側層;
    b)ポリマーを含むコア層;および
    c)コア層および第1外側層ならびにコア層および第2外側層の間にそれぞれ配設されている、それぞれがポリマーを含む第1基層および第2基層;
    を備え、
    i)第1基層、
    ii)第2基層、
    iii)第1外側層、および
    iv)第2外側層
    の少なくとも1つは、
    i)アミドワックス、および
    ii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステル
    のブレンドを含む
    多層フィルム。
  3. a)それぞれがポリマーを含む第1外側層および第2外側層;および
    b)ポリマーを含む基層;
    を備え、
    i)第1外側層、
    ii)第2外側層、および
    iii)基層、
    の少なくとも1つが、
    i)アミドワックス、および
    ii)ステアリン酸の遷移金属塩またはステアリン酸のエステル
    のブレンドを含む
    多層フィルム。
  4. 第1外側層および外側層、コア層、ならびに前記第1基層および第2基層が、それぞれ、
    a)エチレン/α−オレフィンコポリマー;
    b)エチレン/酢酸ビニルコポリマー;
    c)イオノマー樹脂;
    d)エチレン/アクリル酸またはメタクリル酸コポリマー;
    e)ノルボルネン/エチレンコポリマー;
    f)ポリスチレン
    g)エチレン/スチレンコポリマー
    h)プロピレンホモポリマーまたはコポリマー
    i)エチレン/アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルコポリマー;
    j)ポリエチレン
    からなる群から選択されたポリマーを含む、請求項1に記載のフィルム。
  5. 外側層および基層が、それぞれ、
    a)エチレン/α−オレフィンコポリマー;
    b)エチレン/酢酸ビニルコポリマー;
    c)イオノマー樹脂;
    d)エチレン/アクリル酸またはメタクリル酸コポリマー;
    e)エチレン/アクリル酸エステルまたはメタクリル酸エステルコポリマー;および
    f)低密度ポリエチレン
    からなる群から選択されたポリマーを含む、請求項2または3に記載のフィルム。
  6. 前記アミドワックスが、
    a)第一級アミド、
    b)第二級アミド、
    c)第三級アミド、および
    d)N,N’−ビス(脂肪酸)アミド
    からなる群から選択された材料を含む請求項1から3のいずれかに記載のフィルム。
  7. ステアリン酸の遷移金属塩がステアリン酸亜鉛を含む請求項2または3に記載のフィルム。
  8. 第1外側層および第2外側層が、それぞれ、固着防止剤を含む請求項1から3のいずれかに記載のフィルム。
  9. 前記フィルムが、1ミル当たり25グラムを超えるエルメンドルフ引裂強度(ASTM D 1922−94A)を示す請求項1から3のいずれかに記載のフィルム。
  10. 前記フィルムが、熱収縮性である請求項1から3のいずれかに記載のフィルム。
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