JP2021535847A - 可撓性包装材料に使用するための多層フィルム - Google Patents
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Abstract
多層フィルムは、少なくとも第１の層および第２の層を含む第１のフィルムと、第１のフィルムの第１の層上に押出コーティングされた第２のフィルムとを含む。多層フィルムは接着剤を含まない。第１のフィルムの第１の層は、０．９３５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および０．３〜２．０のメルトインデックスＩ２を有する第１の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含み、第１のフィルムの第２の層は、０．８８５〜０．９１０ｇ／ｃｃの密度を有するポリオレフィンプラストマーを含む。第２のフィルムは、０．９４５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および４．０〜２０．０のメルトインデックスＩ２を有する第２の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含む。第２のフィルムは、ＡＳＴＭ Ｄ２４５７に従って、６０°で６５％〜９５％の光沢度を有する。【選択図】なし
Description
関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年８月２９日に出願された欧州特許出願第１８３８２６３０．４号の利益を主張し、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１８年８月２９日に出願された欧州特許出願第１８３８２６３０．４号の利益を主張し、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書に記載の実施形態は、概して、可撓性包装材料に使用するための多層フィルム、より具体的には、可撓性包装材料に使用するための、ポリエチレンフィルムが第２のポリエチレンフィルム上に押出コーティングされた接着剤不含の多層フィルムに関する。
持続可能性の改善は、可撓性包装の製造業者にとって継続的な目標である。可撓性パウチなどの可撓性包装材料は、１つのポリマー群から作製される場合、より容易にリサイクル可能であるため、この目標を達成するために単一材料のポリマー製の包装材料が検討されている。
従来の可撓性包装材料としては、多数のポリマー群、例えば、印刷フィルムとしてのポリエステル（ＰＥＴ）およびシーラントフィルム用のポリエチレン（ＰＥ）を使用するポリマー基材が挙げられる。バリア特性のさらなる向上を必要とし得る製品には、アルミニウム箔、金属化フィルム、またはバリア樹脂の追加の層が含まれ得る。従来の可撓性包装材料は、リサイクル性を困難にし得る接着剤をさらに含む。
さらに、光学特性の維持または改善は、可撓性包装の継続的な目標であるが、特に接着剤を使用せずに単一材料の包装材料に移行すると、光学特性において相反関係が生じる。したがって、持続可能性を改善しながら所望の光学特性を維持する単一材料のポリエチレン材料のニーズが存在する。
本開示の様々な実施形態は、これらのニーズを満たし、接着剤を使用することなく、所望の持続可能性、強度、および光沢度などの光学特性を達成するポリエチレンフィルム構造体を対象とする。
本開示の少なくとも１つの実施形態によると、多層フィルムが提供される。この多層フィルムは、少なくとも第１の層および第２の層を含む第１のフィルムと、第１のフィルムの第１の層上に押出コーティングされた第２のフィルムとを含み、多層フィルムは、接着剤を含まない。第１のフィルムの第１の層は、０．９３５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および０．３〜２．０のメルトインデックスＩ２を有する第１の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含み、第１のフィルムの第２の層は、０．８８５〜０．９１０ｇ／ｃｃの密度を有するポリオレフィンプラストマーを含む。第２のフィルムは、０．９４５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および４．０〜２０．０のメルトインデックスＩ２を有する第２の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含む。第２のフィルムは、ＡＳＴＭ Ｄ２４５７に従って、６０°で６５％〜９５％の光沢度を有する。
これらのおよび他の実施形態は、以下の発明を実施するための形態においてより詳細に説明される。
ここで、本出願の特定の実施形態について記載する。しかしながら、本開示は異なる形態で具体化されてもよく、本開示に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が徹底的かつ完全であり、本主題の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。
「ポリマー」という用語は、同一または異なる種類のモノマーに関わらず、モノマーを重合することにより調製されたポリマー化合物を指す。したがって、総称であるポリマーという用語は、１種類のみのモノマーから調製されるポリマーを指すために通常用いられる「ホモポリマー」という用語、ならびに２種類以上の異なるモノマーから調製されるポリマーを指す「コポリマー」という用語を包含する。本明細書で使用される、「インターポリマー」という用語は、少なくとも２つの異なる種類のモノマーの重合により調製されるポリマーを指す。したがって、総称であるインターポリマーという用語は、コポリマーと、ターポリマー等の３種類以上の異なるモノマーから調製されるポリマーとを含む。
「ポリエチレン」または「エチレン系ポリマー」は、５０モル％を超える、エチレンモノマーに由来する単位を含むポリマーを意味するものとする。これは、ポリエチレンホモポリマーまたはコポリマー（２つ以上のコモノマーに由来する単位を意味する）を含む。当該技術分野において既知であるポリエチレンの一般的な形態としては、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）、極低密度ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状および実質的に直鎖状の低密度樹脂の両方を含むシングルサイト触媒直鎖状低密度ポリエチレン（ｍ−ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、ならびに高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が挙げられる。
「ＵＬＤＰＥ」という用語は、０．８９５〜０．９１５ｇ／ｃｃの範囲の密度を有するポリエチレン系コポリマーとして定義される。
「ＬＤＰＥ」という用語はまた、「高圧エチレンポリマー」、または「高分岐ポリエチレン」とも称され得、ポリマーが、過酸化物などのフリーラジカル開始剤を使用して、１４，５００ｐｓｉ（１００ＭＰａ）超の圧力で、オートクレーブまたは管状反応器内で、部分的または完全に、ホモ重合または共重合されることを意味するように定義される（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第４，５９９，３９２号を参照されたい）。ＬＤＰＥ樹脂は、典型的には、０．９１６〜０．９４０ｇ／ｃｃの範囲の密度を有する。
「ＬＬＤＰＥ」という用語は、従来のチーグラー・ナッタ触媒系、ならびにメタロセンなどのシングルサイト触媒を使用して作製された樹脂（時折「ｍ−ＬＬＤＰＥ」と称される）の両方を含む。ＬＬＤＰＥは、ＬＤＰＥほど長くない分岐鎖を含有し、米国特許第５，２７２，２３６号、米国特許第５，２７８，２７２号、米国特許第５，５８２，９２３号、および米国特許第５，７３３，１５５号でさらに定義される、実質的に直鎖状のエチレンポリマー、米国特許第３，６４５，９９２号などの均一な分岐直鎖状エチレンポリマー組成物、米国特許第４，０７６，６９８号に開示されているプロセスに従って調製されたものなどの不均一な分岐鎖エチレンポリマー、および／またはそれらのブレンド（米国特許第３，９１４，３４２号または米国特許第５，８５４，０４５号に開示されるものなど）を含む。直鎖状ＰＥは、気相、液相、もしくはスラリー重合、またはそれらの任意の組み合わせを介して、当該技術分野で既知の、任意の種類の反応器または反応器構成を使用して作製することができ、反応器には気相および液相反応器が挙げられるが、これらに限定されない。
「ＨＤＰＥ」という用語は、約０．９４０ｇ／ｃｃ超の密度を有するポリエチレンを指し、一般的に、チーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、またはさらにメタロセン触媒で調製される。
本明細書で使用される、「プロピレン系ポリマー」という用語は、重合形態で、過半量のプロピレンモノマーを含み（ポリマーの総重量に基づく）、任意選択で、少なくとも１つの重合コモノマーを含み得るポリマーを指す。
「可撓性包装」または「可撓性包装材料」という用語は、当業者によく知られている様々な非剛性容器を包含する。これらには、パウチ、スタンドアップパウチ、ピローパウチ、バルクバッグ、既製の包装などが含まれ得る。
本明細書で使用される場合、「単一材料」という用語は、多層フィルムが実質的にポリエチレンからなることを意味し、ここで「実質的」とは、多層フィルムの総モル数を基準として、少なくとも９５重量％のポリエチレン、または少なくとも９９重量％のポリエチレン、または少なくとも９９．５重量％のポリエチレン、または少なくとも９９．９重量％、または１００重量％のポリエチレンを意味する。
本明細書で使用される場合、「印刷フィルム」という用語は、可撓性包装の製造において印刷が実施されるフィルムである、多層フィルムの外側フィルムを指す。いくつかの実施形態では、印刷プライマー層、バリア層、オーバープリントワニス層、または可撓性包装の当業者に既知の他の層などの、外部で印刷フィルム上に配置された追加の層が企図されるので、「外側」という用語は最外層と解釈されるべきではない。
本明細書で使用される場合、「シーラントフィルム」という用語は、印刷フィルムに対して内部に配置されたシーラント層を含む多層フィルムの内側フィルムを指す。いくつかの実施形態では、シーラントフィルムは単層フィルムであり、他の実施形態では、シーラントフィルムは多数の層を含み、そのうちの１つはシーラント層である。シーラントフィルムが多数の層を含む実施形態では、シーラントフィルムは、押出コーティングと接触する層とシーラント層との間で内部に配置された１つ以上の追加の層、例えば、バリア層、構造層などを含み得る。
本明細書で使用される場合、「押出コーティング」とは、シーラントフィルム上に配置された、多層フィルムの押出コーティング層を指す。いくつかの実施形態では、押出コーティングは印刷保護フィルムである。他の実施形態では、押出コーティングがシーラントフィルムに塗布された後に、プリントを押出コーティングの外側に塗布することができる。
本明細書で使用される場合、「接着剤」とは、２つのフィルム表面の間に、例えば、押出コーティングとシーラントフィルムとの間に塗布されて、それから硬化を受けて２つのフィルム表面を互いに結合する、ポリウレタン系またはアクリル系の液体接着剤を指す。
これより、本開示の様々な多層フィルムの実施形態、具体的には、可撓性包装材料などの物品において使用される多層フィルムについて詳細に言及する。一実施形態では、この多層フィルムは、少なくとも第１の層および第２の層を含む第１のフィルムと、第１のフィルムの第１の層上に押出コーティングされた第２のフィルムとを含み、ここで多層フィルムは、接着剤を含まない。第１のフィルムの第１の層は、０．９３５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および０．３〜２．０のメルトインデックスＩ２を有する第１の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含み、第１のフィルムの第２の層は、０．８８５〜０．９１０ｇ／ｃｃの密度を有するポリオレフィンプラストマーを含む。第２のフィルムは、０．９４５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および４．０〜２０．０のメルトインデックスＩ２を有する第２の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含む。第２のフィルムは、ＡＳＴＭ Ｄ２４５７に従って、６０°で６５％〜９５％の光沢度を有する。
シーラントフィルム
１つ以上の実施形態では、第１のフィルムは、少なくとも第１の層および第２の層を含むシーラントフィルムである。いくつかの実施形態では、シーラントフィルムは、少なくとも３つの層、具体的には、中間層、第２のフィルムと中間層との間に配置された内層、および外層を含む。シーラントフィルムは、エチレン系ポリマー層を含んでも、またはこれからなってもよい。
様々な実施形態において、シーラントフィルムの第１の層は、インク層および押出コーティングを受ける印刷層である。第１の層は、剛性をもたらし、かつキャストフィルムまたはインフレーションフィルム押出プロセス中のゲル化に抵抗するポリエチレン組成物を含み得る。一実施形態では、第１の層は、０．９３５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および０．３〜２．０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する少なくとも７０重量％の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含み、ここでＩ２は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って、１９０℃および荷重２．１６ｋｇで測定される。
チーグラー・ナッタ触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒、ポストメタロセン触媒、拘束幾何錯体（ＣＧＣ）触媒、またはビフェニルフェノール（ＢＰＰ）錯体触媒などの１種以上の触媒の存在下で、エチレンと１種以上のα−オレフィンコモノマーとの重合から生成されるポリエチレンコポリマー、ＨＤＰＥを生成するための様々な方法論が企図される。α−オレフィンコモノマーは、Ｃ３〜Ｃ１２オレフィンモノマーを含むことができる。一実施形態では、ＨＤＰＥ中のα−オレフィンコモノマーは、１−オクテンである。
さらなる実施形態では、シーラントフィルムの第１の層は、少なくとも９５重量％のＨＤＰＥ、または少なくとも９９重量％のＨＤＰＥ、または１００重量％のＨＤＰＥを含み得る。理論に制限されるものではないが、第１の層のＨＤＰＥは、高速印刷プロセスの伸びに耐える剛性を多層フィルムにもたらす。さらに、シーラントフィルムのＨＤＰＥは、０．９３５〜０．９６５ｇ／ｃｃまたは０．９４０〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度を有し得る。さらなる実施形態では、メルトインデックス（Ｉ２）は、０．３〜４．０ｇ／１０分、または０．３〜３．０ｇ／１０分、または０．３〜２．０ｇ／１０分、または０．３〜１．５ｇ／１０分、または０．５〜１．０ｇ／１０分であり得る。様々な市販の製品、例えば、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）からのＥＬＩＴＥ（商標）５９６０Ｇ、ＥＬＩＴＥ（商標）５９４０ＳＴ、ＤＯＷＬＥＸ（商標）２７４０Ｇ、または好適な密度およびメルトインデックスＩ２を有する他のＨＤＰＥ製品が好適であると考えられる。他の好適なＨＤＰＥとしては、ＰＣＴ公開第ＷＯ２０１７／０９９９１５号に記載のものが挙げられ、これは、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
シーラントフィルムは、低温シーリング層として機能する低密度ポリオレフィンプラストマーを含む第２の層をさらに含む。様々な実施形態において、ポリオレフィンプラストマーは、ポリエチレンプラストマーまたはポリプロピレンプラストマーであり得る。ポリオレフィンプラストマーとしては、メタロセンなどのシングルサイト触媒や、拘束幾何形状触媒（ｃｏｎｓｔｒａｉｎｅｄ ｇｅｏｍｅｔｒｙ ｃａｔａｌｙｓｔｓ）を使用して作製された樹脂が挙げられ得る。ポリオレフィンプラストマーは、０．８８５〜０．９１０ｇ／ｃｍ３の密度を有する。０．８８５ｇ／ｃｍ３〜０．９１０ｇ／ｃｍ３の全ての個々の値および部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示されており、例えば、ポリオレフィンプラストマーの密度は、０．８９５、０．９００、または０．９０５ｇ／ｃｍ３の下限から０．９０５、０．９１０、または０．９１５ｇ／ｃｍ３の上限までであり得る。いくつかの実施形態では、ポリオレフィンプラストマーは、０．８８５〜０．９０７ｇ／ｃｍ３または０．８８５〜０．９０２ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
いくつかの実施形態では、ポリオレフィンプラストマーは、最大２０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。最大２０ｇ／１０分の全ての個々の値および部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、ポリオレフィンプラストマーは、１．０、２．０、３．０、４．０、５．０、６．０、７．０、８．０、９．０、１０．０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、または２０ｇ／１０分の上限のメルトインデックスを有し得る。本発明の特定の態様では、ポリオレフィンプラストマーは、０．５ｇ／１０分の下限のＩ２を有する。ポリオレフィンプラストマーのメルトインデックスを特定する際の１つの要素は、第２の層がインフレーションフィルムとして製造されるか、またはキャストフィルムとして製造されるかである。
第２の層に使用することができるポリオレフィンプラストマーの例としては、例えばＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）ＰＬ１８８１ＧおよびＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）ＰＦ１１４０Ｇを含む、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）という名称でＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているものが挙げられる。
いくつかの実施形態では、シーラントフィルムは、第１の層と第２の層との間に追加の層を含み得る。例えば、実施形態では、シーラントフィルムは、１つ以上のエチレン系ポリマーを含む第３の層を含み得る。第３の層は、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ＨＤＰＥとＬＤＰＥとの組み合わせなどを含み得る。いくつかの実施形態では、シーラントフィルムは、第１の層と第２の層との間に３つの追加の層を含み得、そのうちの２つは、バリア層（例えば、ＥＶＯＨ層）を第１の層および第２の層に結合する結合層である。追加の層が企図されるが、そのような追加の層は、いくつかの実施形態では任意選択的であると理解されるべきである。
押出コーティング
様々な実施形態において、本明細書で押出コーティング層または押出コーティングフィルムと称されることもある第２のフィルムは、第１のフィルムの第１の層上に押出コーティングされる。いくつかの実施形態において印刷保護フィルムであると考えられ得る第２のフィルムは、多層フィルムに審美的利益（例えば、光沢および透明性）をもたらす。１つ以上の実施形態では、第２のフィルムは、多層フィルムが少なくとも６５％の光沢値を達成することを可能にし得、光沢度は、ＡＳＴＭ Ｄ２４５７に従って６０°で測定される。
第２のフィルムは、０．９４５ｇ／ｃｃ〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および４．０〜２０．０ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２を有する第２の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含み、ここでＩ２は、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って、１９０℃および荷重２．１６ｋｇで測定される。上記のように、第２のフィルムのＨＤＰＥを製造するために、様々な方法論が企図される。
様々な実施形態において、第２のフィルムは、同じ配合または異なる配合を有し得る内層および外層を含む。１つ以上の実施形態では、内層は、シーラントフィルムの第１の層と接触している。いくつかの実施形態では、外層は、第２のＨＤＰＥを含む。１つ以上の実施形態では、外層は、１００重量％の第２のＨＤＰＥを含むか、またはこれからなる。しかしながら、他の実施形態では、外層は、第２のＨＤＰＥおよびＬＤＰＥまたは他のポリエチレン系ポリマーを含み得る。そのような実施形態では、外層は、５０重量％〜９９重量％、５５重量％〜９５重量％、６０重量％〜９０重量％、６５重量％〜８５重量％、または７５重量％〜９５重量％の第２のＨＤＰＥを含み得る。実施形態では、内層は、５μｍ〜１０μｍまたは７μｍ〜９μｍの厚さを有する。外層は、１μｍ〜５μｍまたは２μｍ〜４μｍの厚さを有し得る。第２のフィルムの厚さは、特定の実施形態に応じて変化し得る。しかしながら、様々な実施形態では、第２フィルムは、９ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２、１０ｇ／ｍ２〜１８ｇ／ｍ２、または１１ｇ／ｍ２〜１５ｇ／ｍ２のコート重量を有する。いくつかの実施形態では、第２のフィルムは、１２ｇ／ｍ２未満のコート重量を有する。そのようなコート重量は、第２のフィルムが良好な透明度を維持しながらインクを保護することを可能にする。
様々な実施形態の内層は、ＨＤＰＥおよび低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を含む。内層のＨＤＰＥは、０．９３５〜０．９６５ｇ／ｃｃまたは０．９４０〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度を有する。さらなる実施形態では、メルトインデックス（Ｉ２）は、４．０〜１５．０ｇ／１０分または５．０〜１５．０ｇ／１０分であり得る。内層のＨＤＰＥおよびＬＤＰＥを一緒にブレンドして内層を形成しても、またはＨＤＰＥおよびＬＤＰＥを共押出して内層を形成してもよい。
１つ以上の実施形態では、第２のフィルムの内層のＬＤＰＥは、０．９１５〜０．９３０ｇ／ｃｃまたは０．９１５ｇ／ｃｃ〜０．９２５ｇ／ｃｃの密度を有し得る。さらに、ＬＤＰＥのメルトインデックス（Ｉ２）は、１．０〜１５．０ｇ／１０分、または１．０〜１０．０ｇ／１０分、または２．５〜１０．０ｇ／１０分であり得る。
１つ以上の実施形態では、ＬＤＰＥ組成物は、粘着防止剤、スリップ剤、またはそれらの両方を含み得る。様々な市販のＬＤＰＥ製品、例えば、ＡＧＩＬＩＴＹ（商標）ＥＣ７０００、ＡＧＩＬＩＴＹ（商標）ＥＣ７２２０、ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ７００８、およびＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ７００４が、第２のフィルムの内層に好適であると考えられ、これらは全て、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ （Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能である。
第２のフィルムがＬＤＰＥを含む実施形態では、第２のフィルムは、３０重量％以下のＬＤＰＥまたは２５重量％以下のＬＤＰＥを含み得る。一実施形態では、内層は、５〜３０重量％のＬＤＰＥを含み得る。さらなる実施形態では、内層は、５〜２５重量％のＬＤＰＥを含み得る。さらなる別の実施形態では、内層は、５〜１０重量％のＬＤＰＥを含み得る。実施形態では、ＬＤＰＥは、押出コーティングの加工性を向上させながらも、光沢度および透明度などの光学特性を改善し得る。
様々な実施形態では多層フィルム（例えば、外層および内層を含む）として説明されているが、実施形態では、押出コーティングは単層フィルムであってもよい。例えば、多数の層として共押出するのではなく、ＨＤＰＥおよびＬＤＰＥを一緒にブレンドして、単一の層を形成してもよい。
本明細書に記載の様々な実施形態では、第２のフィルムは、ＡＳＴＭ Ｄ２４５７に従って、６０°で６５％〜９５％の光沢度を有する。いくつかの特定の実施形態では、第２のフィルムは、７０％〜９０％または８０％〜８５％の光沢度を有する。
第２のフィルムは、１１０℃〜１３５℃の融点（最高示差走査熱量測定（ＤＳＣ）融解ピーク温度）をさらに有し得る。
先に記載のシーラントフィルムおよび押出コーティングフィルムの成分に加えて、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、染料、核剤、充填剤、スリップ剤、難燃剤、可塑剤、加工助剤、潤滑剤、安定剤、発煙抑制剤、粘度調整剤および粘着防止剤などの他のポリマー添加剤が含まれ得る。特定の実施形態では、スリップ剤、粘着防止剤、またはそれらの両方が、シーラントフィルムおよび／または押出コーティングフィルムのポリマーのうちの１つ以上と一緒に含まれる。しかしながら、様々な実施形態において、多層フィルムは、多層フィルムの総重量を基準として９５重量％超のエチレン系ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、多層フィルムは、多層フィルムの総重量を基準として９８重量％超のエチレン系ポリマー、またはさらには９９重量％超のエチレン系ポリマーを含む。
上の考察は、総厚１５０μｍ未満の多層フィルムに焦点を当てているが、様々な追加の厚さおよび層構成も好適である。例えば、多層フィルムは、本明細書で先に記載された第１の層および第２の層よりも多くを含み得ることが企図される。例えば、多層フィルムは、第１のフィルムと第２のフィルムとの間にインク層を含み得る。インク層は、例えば、画像または単語の形態にあり得る。そのような実施形態では、以下でより詳細に説明されるように、インク層が、第１のフィルム上に印刷され得、第２の層が、インク層上に押出され得る。
先に述べたように、接着剤を使用することなく、多層フィルムに、高い光沢度と高い剛性との独自の組み合わせが付与される。一実施形態では、多層フィルムは、１５０μｍ未満の厚さを有する多層フィルムの場合、ＡＳＴＭ Ｄ７４７に従って測定して、０．０１４Ｎ／ｍｍ２超の見かけの曲げ係数を有し得る。
可撓性包装を製造するための方法
様々な方法論が、シーラントフィルムおよび押出コーティングフィルムを製造するために企図される。例えば、多層シーラントフィルムは、キャストフィルム押出またはインフレーションフィルム押出により調製され得る。多層押出コーティングフィルムは、フラットダイフィルム押出（ｆｌａｔ ｄｉｅ ｆｉｌｍ ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ）により調製され得る。
シーラントフィルムをインフレーションまたはキャストした後に、シーラントフィルムは印刷プロセスにかけられ得る。様々な印刷プロセスが、キャストまたはインフレーション印刷フィルムに好適であると考えられる。これらの印刷プロセスとしては、輪転グラビア印刷、フレキソ印刷、およびオフセット印刷が挙げられるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、シーラントフィルムは輪転グラビア印刷にかけられ得る。特定の実施形態では、シーラントフィルムは、従来のＰＥＴ／ＰＥラミネートに典型的に利用される印刷速度で逆輪転グラビア印刷される。輪転グラビア印刷機のローラー間の張力は、従来のフィルムの過剰な伸びを引き起こし、印刷登録が不十分になる場合がある。理論に縛られるものではないが、本シーラントフィルムは、過剰な伸びを防止し、それにより所望の印刷性能を達成するのに必要な剛性を有すると考えられる。１つ以上の実施形態では、本シーラントフィルムは、輪転グラビア印刷機において２ｍｍ未満伸び得るのに対して、従来のポリエチレン印刷フィルムは約６ｍｍ伸び得る。
他の実施形態では、押出コーティングフィルムは、シーラントフィルム上に直接コーティングされ得、多層フィルムは、プリントが押出コーティングフィルム上に塗布されるように印刷プロセスにかけられる。しかしながら、そのような実施形態では、押出コーティングフィルムは、インク層に保護をもたらさない場合がある。
あるいは、様々な追加のプロセスを使用して、ラミネート構造体から可撓性包装を生成してもよい。これらには、ヒートシールまたは当業者によく知られている他のプロセスが含まれ得る。
試験方法
試験方法は、以下を含む。
試験方法は、以下を含む。
メルトインデックス（Ｉ２）
メルトインデックス（Ｉ２）を、１９０℃、２．１６ｋｇで、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８に従って測定した。メルトインデックス（Ｉ１０）を、１９０℃、１０ｋｇで、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８に従って測定した。値はｇ／１０分で報告し、ｇ／１０分は１０分あたりに溶出したグラムに対応する。
メルトインデックス（Ｉ２）を、１９０℃、２．１６ｋｇで、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８に従って測定した。メルトインデックス（Ｉ１０）を、１９０℃、１０ｋｇで、ＡＳＴＭ Ｄ−１２３８に従って測定した。値はｇ／１０分で報告し、ｇ／１０分は１０分あたりに溶出したグラムに対応する。
密度
密度測定用の試料を、ＡＳＴＭ Ｄ４７０３に従って調製し、グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｃまたはｇ／ｃｍ３）で報告した。測定は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２、方法Ｂを用いて、試料圧縮の１時間以内に行った。
密度測定用の試料を、ＡＳＴＭ Ｄ４７０３に従って調製し、グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｃまたはｇ／ｃｍ３）で報告した。測定は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２、方法Ｂを用いて、試料圧縮の１時間以内に行った。
光沢度
光沢度は、ＡＳＴＭ Ｄ２４５７の方法に従って６０°で測定した。報告された値は、５つの試料について測定された光沢度の平均である。
光沢度は、ＡＳＴＭ Ｄ２４５７の方法に従って６０°で測定した。報告された値は、５つの試料について測定された光沢度の平均である。
融点
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して、広範囲の温度にわたるポリマーの溶融および結晶化挙動を測定する。例えば、ＲＣＳ（冷蔵冷却システム）およびオートサンプラーを備えるＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｑ１０００ ＤＳＣを使用し、この分析を行う。機器は、最初にソフトウェア較正ウィザードを使用して較正される。ベースラインは、アルミニウムＤＳＣ皿に試料を全く入れずに、セルを−８０℃〜２８０℃まで加熱することにより得られる。その後、較正ウィザードの指示に従って、サファイア標準が使用される。次に、標準試料を１８０℃まで加熱し、１０℃／分の冷却速度で、１２０℃まで冷却し、次いで標準試料を、１分にわたり１２０℃で等温に保つことにより、１〜２ミリグラム（ｍｇ）の新鮮なインジウム試料を分析する。その後、標準試料を、１０℃／分の加熱速度で１２０℃〜１８０℃まで加熱する。次に、インジウム標準試料が、融解熱（Ｈｆ）＝２８．７１±０．５０ジュール／グラム（Ｊ／ｇ）、および溶融開始＝１５６．６℃±０．５℃を有することが判定される。次いで、試験試料を、ＤＳＣ機器で分析する。
示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して、広範囲の温度にわたるポリマーの溶融および結晶化挙動を測定する。例えば、ＲＣＳ（冷蔵冷却システム）およびオートサンプラーを備えるＴＡ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｑ１０００ ＤＳＣを使用し、この分析を行う。機器は、最初にソフトウェア較正ウィザードを使用して較正される。ベースラインは、アルミニウムＤＳＣ皿に試料を全く入れずに、セルを−８０℃〜２８０℃まで加熱することにより得られる。その後、較正ウィザードの指示に従って、サファイア標準が使用される。次に、標準試料を１８０℃まで加熱し、１０℃／分の冷却速度で、１２０℃まで冷却し、次いで標準試料を、１分にわたり１２０℃で等温に保つことにより、１〜２ミリグラム（ｍｇ）の新鮮なインジウム試料を分析する。その後、標準試料を、１０℃／分の加熱速度で１２０℃〜１８０℃まで加熱する。次に、インジウム標準試料が、融解熱（Ｈｆ）＝２８．７１±０．５０ジュール／グラム（Ｊ／ｇ）、および溶融開始＝１５６．６℃±０．５℃を有することが判定される。次いで、試験試料を、ＤＳＣ機器で分析する。
試験中、５０ｍｌ／分の窒素パージガス流量を使用する。各試料を、約１７５℃で溶融圧縮して薄いフィルムにし、次いで、溶融試料を、室温（およそ２５℃）まで空冷する。フィルム試料は、「０．１〜０．２グラム」の試料を、１７５℃、１，５００ｐｓｉ、および３０秒間押して、「０．１〜０．２ミル厚」のフィルムを形成することにより形成される。３〜１０ｍｇ、直径６ｍｍの試験片を冷却したポリマーから抽出し、秤量し、軽量アルミニウム皿（約５０ｍｇ）内に置き、圧着して閉じる。次いで、その熱的特性を決定するために分析を行う。
試料の熱挙動は、試料温度を昇降して熱流量対温度プロファイルを作成することにより決定する。まず、試料を、その熱履歴を除去するために、１８０℃まで急速に加熱して、５分にわたり等温に保持する。次に、試料を、１０℃／分の冷却速度で、−４０℃まで冷却し、５分にわたり−４０℃で等温に保持する。次いで、試料を、１０℃／分の加熱速度で、１５０℃（これは「第２の加熱」勾配である）まで加熱する。冷却および第２の加熱曲線を記録する。冷却曲線は、結晶化の開始から−２０℃までのベースライン終点を設定することにより分析する。熱曲線は、ベースライン終点を−２０℃〜溶融終点に設定することにより分析する。判定された値は、ピーク溶融温度（Ｔｍ）、ピーク結晶化温度（Ｔｃ）、開始結晶化温度（Ｔｃ開始）、融解熱（Ｈｆ）（ジュール当たりのグラム）、およびＰＥの結晶化度％＝（（Ｈｆ）／（２９２Ｊ／ｇ））×１００を使用してポリエチレン試料について算出された結晶化度％、およびＰＰの結晶化度％＝（（Ｈｆ）／１６５Ｊ／ｇ））×１００を使用して算出されたポリプロピレン試料の結晶化度％である。融解熱（Ｈｆ）およびピーク溶解温度は、第２の熱曲線から報告される。ピーク結晶化温度および開始結晶化温度を冷却曲線から決定する。
酸素透過率
酸素透過率は、ＡＳＴＭ Ｄ３９８５に従って、２３℃、７５％ＲＨで測定する。
酸素透過率は、ＡＳＴＭ Ｄ３９８５に従って、２３℃、７５％ＲＨで測定する。
水蒸気透過率
水蒸気透過率は、ＡＳＴＭ Ｅ−３９８に従って、３８℃、９０％ＲＨで測定する。
水蒸気透過率は、ＡＳＴＭ Ｅ−３９８に従って、３８℃、９０％ＲＨで測定する。
見かけの曲げ係数
見かけの曲げ係数は、ＡＳＴＭ Ｄ７４７に従って測定される。
見かけの曲げ係数は、ＡＳＴＭ Ｄ７４７に従って測定される。
以下の実施例は、本開示の特徴を説明するものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。全ての部およびパーセンテージは、特に指示がない限り重量による。様々な実施例、比較例、ならびに実施例および比較例で使用される材料に関して、おおよその特性、特性、パラメータなどを以下に提供する。さらに、実施例で使用した原料の説明は以下の通りである。
ＨＤＰＥ１は、０．９５０ｇ／ｃｍ３の密度および１．５ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有するチーグラー・ナッタ触媒高密度ポリエチレンであり、これは、ＷＯ２０１７／０９９９１５の発明の樹脂１について記載されているように調製される。
ＰＯＬＹＢＡＴＣＨ（登録商標）ＡＭＦ７０５ＨＦは、Ａ．Ｓｃｈｕｌｍａｎから入手可能な加工助剤である。
ＰＯＬＹＢＡＴＣＨ（登録商標）ＶＬＡ５５は、Ａ．Ｓｃｈｕｌｍａｎから入手可能な帯電防止添加剤である。
ＰＯＬＹＢＡＴＣＨ（登録商標）ＮＧ８１６０は、Ａ．Ｓｃｈｕｌｍａｎから入手可能な添加剤である。
ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）１８８１Ｇは、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能なエチレン／オクテンプラストマーである。
ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ３１０Ｅは、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能なＬＤＰＥである。
ＡＤＣＯＴＥ（商標）Ｌ７１９Ａは、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能な溶剤系ポリウレタン接着剤である。
ＭＯＲＦＲＥＥ（商標）ＬＰＬＵＳ１は、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ、ＭＩ）から入手可能な無溶剤接着剤である。
以下の実験において、本開示による多層フィルム（実施例１）を、従来のＰＥ印刷フィルムに接着した従来のＰＥフィルムを有する従来のＰＥＴ／ＰＥラミネート（比較例１）、従来のＰＥ印刷フィルムに接着した従来のＰＥフィルムを有するＰＥ／ＰＥラミネート（比較例２）、およびラッカーコーティングされた従来のＰＥＴ印刷フィルム（比較例３）と比較した。表１には、以下の通り、本明細書において調べたこれらの多層フィルムの組成が一覧にされている。
実施例１、比較例２、および比較例３の場合、シーラント層は、Ａ、Ｂ、およびＣの３つの層を含み、ここで層Ｃは、低温シーリング層である。層Ａは、９８．５％のＨＤＰＥ１、１％のＰＯＬＹＢＡＴＣＨ ＡＭＦ７０５ＨＦ、および０．５％のＰＯＬＹＢＡＴＣＨ ＶＬＡ５５を含む。層Ｂは、８４％のＨＤＰＥ１および１６％のＰＯＬＹＢＡＴＣＨ ＮＧ８１６０を含む。層Ｃは、８４％のＡＦＦＩＮＩＴＹ １８８１Ｇ、１４．５％のＬＤＰＥ ３１０Ｅ、１％のＰＯＬＹＢＡＴＣＨ ＡＭＦ７０５ＨＦ、および０．５％のＰＯＬＹＢＡＴＣＨ ＶＬＡ５５を含む。比較例１のシーラント層は、低温シーリング層と、ＬＬＤＰＥおよび／またはＬＤＰＥを含む層とを含むフィルムである。比較例３のラッカーは、耐熱性をもたらすための市販のラッカーである。
実施例１の場合、押出コーティングは、２０重量％のＡＧＩＬＩＴＹ（商標）ＥＣ７２２０（ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９１８ｇ／ｃｍ３の密度ならびにＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って１９０℃および２．１６ｋｇで測定して１．５ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２を有するＬＤＰＥ）と、ＤＯＷＬＥＸ（商標）２００６（ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９６１ｇ／ｃｍ３の密度ならびにＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って１９０℃および２．１６ｋｇで測定して８．０ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２を有するポリエチレン製品）とのブレンドであった。
多層フィルムの合成
表１の多層フィルムを作製するために使用されたフィルム押出プロセスは、Ｋａｓｃｈｉｅｒ（ドイツ）のインフレーションフィルムラインで実施した。インフレーションフィルムラインは、以下の表２に記載される以下の特性を有していた。
表３に、インフレーションフィルムラインの温度プロファイル、すなわち、インフレーションフィルムラインの様々な位置の温度を示す。
実施例１の場合、表１に記載の組成を有する押出コーティングを、以下の条件を使用してインフレーションフィルムに塗布した：ＳＭＬ押出コーティングライン；コーティング溶融温度３０９℃；エアギャップ２８０ｍｍ；チルロール温度−１６〜１８℃。
実験結果
本実験では、光沢度、酸素透過率（ＯＴＲ）、水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）、および剛性を、実施例１および比較例１〜３について測定した。これらの結果は、以下の通り、表４に示される。
表４のデータにより示されるように、押出コーティングを含む実施例１は、類似したＯＴＲまたはＷＶＴＲを維持しながら、比較例２および比較例３と比較して、６０°で改善された光沢度を呈す。押出コーティングは、各比較例と類似した見かけの曲げ係数をさらに呈する。
したがって、本明細書に記載の様々な実施形態は、接着剤を使用することなく、所望の持続可能性、強度、および光沢度などの光学特性を達成する多層ポリエチレンフィルム構造体を提供する。
添付の特許請求の範囲に定義される本開示の範囲から逸脱することなく、修正および変更が可能であることは明らかであろう。より具体的には、本開示のいくつかの態様は、本明細書において好ましいまたは特に有利であると認識されているが、本開示は、必ずしもこれらの態様に限定されることはないと企図される。
単数形を使用する特許請求の範囲および図面の組み合わせにおいて、複数形の可能性もまた含むことは明らかであろう。例えば、油バリア層への言及は、少なくとも１つの油バリア層への言及もまた暗黙のうちに含む。
Claims (12)
- 少なくとも第１の層および第２の層を含む第１のフィルムであって、
前記第１の層が、０．９３５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および０．３〜２．０ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２を有する第１の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含み、Ｉ２が、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８に従って、１９０℃および荷重２．１６ｋｇで測定され、かつ
前記第２の層が、０．８８５〜０．９１０ｇ／ｃｃの密度を有するポリオレフィンプラストマーを含む、第１のフィルムと、
前記第１のフィルムの前記第１の層上に押出コーティングされた第２のフィルムであって、前記第２のフィルムが、０．９４５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度および４．０〜２０．０ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２を有する第２の高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）を含む、第２のフィルムと、を含む多層フィルムであって、
前記多層フィルムが接着剤を含まず、かつ
前記第２のフィルムが、ＡＳＴＭ Ｄ２４５７に従って、６０°で６５％〜９５％の光沢度を有する、多層フィルム。 - 前記第２のフィルムが、
０．９１５〜０．９３０ｇ／ｃｃの密度を有する低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）および０．９３５〜０．９６５ｇ／ｃｃの密度を有する高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）のブレンドを含む内層と、
第２のＨＤＰＥを含む外層と、を含む、請求項１に記載の多層フィルム。 - 前記外層が、１００重量％の前記第２のＨＤＰＥを含む、請求項２に記載の多層フィルム。
- 前記第２のフィルムが、０．９１５〜０．９３０ｇ／ｃｃの密度を有する３０重量％以下の低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）を含む、請求項１〜３のいずれかに記載の多層フィルム。
- 前記多層フィルムが、前記多層フィルムの総重量を基準として９５重量％超のエチレン系ポリマーを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の多層フィルム。
- 前記多層フィルムが、前記多層フィルムの総重量を基準として９８重量％超のエチレン系ポリマーを含む、請求項１〜５のいずれかに記載の多層フィルム。
- 前記多層フィルムが、１５０μｍ未満の総厚およびＡＳＴＭ Ｄ７９０に従って測定して０．０１４Ｎｍｍ超の曲げ剛性を有する、請求項１〜６のいずれかに記載の多層フィルム。
- 押出コーティングが、９ｇ／ｍ２〜２０ｇ／ｍ２のコート重量を有する、請求項１〜７のいずれかに記載の多層フィルム。
- 押出コーティングフィルムが、１１０℃〜１３５℃の最高示差走査熱量測定（ＤＳＣ）融解ピーク温度を有する、請求項１〜８のいずれかに記載の多層フィルム。
- 前記第１のフィルムと前記第２のフィルムとの間にインク層をさらに含む、請求項１〜９のいずれかに記載の多層フィルム。
- 物品が可撓性包装材料である、請求項１〜１０のいずれかに記載の多層フィルムを含む、物品。
- 前記可撓性包装材料がスタンドアップパウチである、請求項１１に記載の物品。
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