JP4417835B2 - 螺旋巻き容器のための金属化された高バリア・ラップシール可能なライナー - Google Patents

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Description

本発明は、高バリア・ラップシール可能なバリア、具体的には螺旋巻き容器のための金属化された高バリア・ラップシール可能なライナーに関する。
加工用途、印刷用途、コーティング用途、金属化用途の母体のために、ポリエチレンテレフタレート(PET)が使用される。PETフィルムの熱安定性、寸法安定性、化学抵抗及び相対的な高い表面エネルギーは、典型的な最終用途にとって有益である。例えばPETフィルムは、磁気テープ、熱転写リボン、包装材、熱貼合わせ、及び数多くのその他のウェブ加工製品のためのコーティング用ベースとしてしばしば使用される。
食品及び傷みやすい物品を包装するために、螺旋巻き容器が使用される。これらの容器の剛性は、フレキシブルなパッケージ、例えばバッグ及びパウチに対して際立った特徴である。これらの容器は典型的には円形横断面形状を有するが、多くの横断面形状が可能である。剛性は典型的には、厚紙から形成された厚い構造成分で達成される。バリア特性はライナーで達成される。このような容器内に充填される多くの製品は、周囲気体、例えば湿分又は酸素の汚染からの保護を必要とする。これらの容器内では、厚紙構造には、意図される内容物のバリア要件に応じて、プラスチック層、又はプラスチックでコーティングされたアルミニウム・フォイル層がライニングされる。ライナーは容器を不透過性にし、ひいては周囲気体、並びに、容器を通した拡散による内容成分の損失から内容物を保護する。
螺旋巻き容器は、ライナーがアルミニウム・フォイル成分を含有する場合、良好な水蒸気・酸素バリアを達成することができる。アルミニウム・フォイルにはプラスチック層がコーティングされ、これにより、フォイルは、容器の内容物との接触から生じるフォイルの磨耗損傷から保護される。このような磨耗によってアルミニウム・フォイルに孔が形成されるおそれがあり、この孔は、気体、湿分及びアルミニウム・フォイルを通る他の材料の透過に対するバリアを犠牲にすることになる。プラスチック・コーティング層はしばしば、ヒートシールとして役立つ。このヒートシールは、ライナーのシーム・エッジを融着させ、これにより容器のバリアを改善することができる。これらの容器の剛性特性は、フレキシブルなパッケージにおいて一般的な、アルミニウム・フォイルに対する亀裂及び穴の損傷を防止する。
螺旋容器の形成に伴う1つの主要な問題は、螺旋巻き製造プロセスが、フィン折り畳みシールによって形成される特殊な「アナコンダ」エッジ・シームを形成するための複雑な装置を必要とすることである。アナコンダ・シームは、螺旋シームにおいて露出する構造厚紙層内に湿分が漏れて移動するのを防止する。アナコンダ・シームは湿分の移動を防止するのに効果的ではあるものの、これらのシームはより多くのライナーを消費し、その結果、シール領域を厚く***させ、管の下側及び上側のクロージャのシール端部を妥協して形成することになる。溶剤系接着剤は、ラップ・シールがアルミニウム系ライナーで形成されるのを可能にした。このことは端部シールの問題を排除するが、これらの方法は、溶剤及びアルミニウム・フォイルに起因する環境上の欠点を有する。また、容器の製造は、複合材料を巻くことに限定される。従って、溶剤系接着剤を使用することなしに、アナコンダ・シームを回避し、厚紙に良好に接着する非アルミニウム・フォイル・ライナーの必要性が認められる。
管状容器設計者は、バリア要件の多くを満たしつつ、アルミニウム・フォイルの厚さ、並びに環境上及び接着上の欠点を回避する金属化プラスチックを提案している。残念ながら、厚紙に使用するのに好ましい接着剤を備えた強力なラップ・シール(熱活性化される)を有する金属化ポリエステル(LDPE, EVA, EMA, EAA, EMAA)は入手できていなかった。以前から、厚紙接着剤に対する親和性及びラップ・シール性を有する金属化ポリエステル構造は、金属化収率が低く、その結果としてバリア性が乏しいことによる製造上固有の問題を有している。
管状缶におけるバリア・ライナーのラップシール性の問題を解決する手段として、ライナーの多くの要件を満たすために、複数の層及び副層を有する多層フィルムが、管状缶設計者によって提供されている。
米国特許第4717374号、同第5829669号、及び同第6244500号明細書には、ライナーに関する説明が展開されている。これらの明細書は管状容器の製造方法、及び理想的なライナーの要件のリストを開示している。総体的に見て、これらの説明は、ライナーの僅かな主要機能、すなわち、構造厚紙裏層に対するバリア及びラップ・シール性を提供することしか言及していない。ライナーに関する複雑なダイヤグラム、並びに利用可能なライナーに必要とされる管状缶製造の多くの重要な特徴によって証明されているように、理想的なバリアライナーのための要件リストは、これらの僅かな主要機能よりも著しく多い。
例えば、内向きシール層と外向きシール層との間に異なる熱活性化温度を有するライナーのシーラント層は、厚紙に対する外向きシーラント層の接着の熱活性化中にマンドレルに内向きシーラントが粘着するのを回避する。また、ライナーの内向きシール層と外向きシール層とは、異なる接着特性を有するようになっている。さもなければ、バリア・ライナーにおいて各ライナー・シーラントをそのそれぞれの支持体に接着させるために、異なるつなぎ層が必要とされる。例えば内向きシーラントの支持体はプラスチック表面、例えばポリエステルであり、そして外向きシーラントの支持体はバリア層、例えばアルミ化プラスチック層である。内向き及び外向きのシーラント層の異なる表面摩擦係数(COF)は、粘着したり延伸したりすることなしに、高温マンドレルに対する容易な螺旋巻きを可能にする。さらに、ライナーを厚紙に結合するのに使用される外向き接着剤は、内向き副層と外向き副層とを有し、これにより厚紙とライナー表面との間の異なる特性を適合させる。
理想的なライナーの製造要件は、管状容器製造者の前記特許明細書においては考えられていない。管状容器の前記特許明細書は、特定の材料を有するライナー例をほとんど開示していない。しかし、提案された、低軟化温度のシーラント層を含有するフィルムの金属化の場合、バリア・フィルムの製造効率が著しく低いことが予期される。従って、ライナーを現実に製造するための実際の材料を限定することは避けられている。上記理由から、このような改善されたライナーが依然として必要である。
管状容器設計者は、管状容器ライナーに関して必要とされる、多くの認識された機能を分担させるための極めて多くの個別の機能層を提案している。米国特許第6244500号明細書の図1は、バリア・ライナーを示している。図1は、機能層の総数を概略的に示している。この図面は、容器に対して内向きの副層(IOL)と外向きの副層(OOL)とから成る、ライナーと厚紙との間のシーラント/接着剤を示している。このように多数の個別の副層が必要なのは、厚紙接着剤がプラスチック・ライナーに対する十分な親和性を有さないという制限が認識されていることに起因する。このようにして、厚紙シーラント/接着剤だけではなく、ライナーの表面シーラント内向き層のためにも副層が使用される。図1に示されているような、6つ以上の層を有するコンベンショナルなバリア・ライナーを以下に挙げる。
1. 外向きシーラント副層であって、好ましい厚紙又は厚紙接着剤(ポリエチレン及びポリエチレン・コポリマー)との適合性及び内向きシーラント(6)に対するラップ・シール性、並びにバリアコーティングに対する接着性を有する(2)内向きシーラント副層に対する接着性を有する、外向きシーラント副層；
2. バリアコーティングに対する接着性を有する内向きシーラント副層；
3. 金属層又はバリア層；
4. 金属ライナーとプラスチック・ライナーとの間の任意の金属接着層；
5. ライナーの構造成分；及び
6. コア・ライナー層と内向きシーラント層との間の任意の接着つなぎ層；及び
7. 内向きシーラント層。
8. 従って、アナコンダ・シームを回避し、そして厚紙接着剤に対する良好なラップ・ヒートシールを形成する一方、良好なバリア性及び良好な製造収率をもたらし、また環境に対する不都合な影響がわずかしかないアルミニウム・フォイル非含有ライナーを提供することが極めて有利である。
本発明は、螺旋巻き容器の内側ライナーを形成するのに適した、金属化された多層高バリア延伸熱可塑性ポリエステル・フィルムに関する。このフィルムは、ポリエステルのコア層；該コア層の一方の表面に隣接して置かれたヒートシール可能なコポリエステルの層；該コア層の反対側の表面に隣接して置かれた金属フィルム；及び該金属フィルムに隣接して置かれた、該金属フィルムに接着することができ且つ周囲温度で該ヒートシール可能なコポリエステルには接着しない、バリア層ヒートシール・コーティング(BLHSC)を含む。
別の観点において、本発明は、厚紙支持体とラップシール可能な熱可塑性高バリア・ポリエステルとのウェブ貼合わせから形成された螺旋巻き容器であって、該ラップシール可能な熱可塑性高バリア・ポリエステルが、ポリエステルのコア層と、疎水性コポリエステルの1つ以上の表面層とを含むアルミ化多層熱可塑性支持体から形成されており、該アルミ化ポリエステル・フィルムが、該コポリエステル表面層に対してラップシールすることができるポリエチレン系シーラントと共に押出コートされている、螺旋巻き容器に関する。
本発明は、コンベンショナルな金属化バリア・フィルムの上述な問題に対処し、材料、製造プロセス及びフィルム構成を独自に組み合わせて、アルミニウム・フォイルを含有しない、湿分及び気体に対してバリアを形成する螺旋巻き缶ライナーを製造することにより、改善手段及びその他の利点を提供する。本発明は、フィルム、具体的には2つ以上のポリマー層を有するフィルム、並びにこれらのフィルムの調製、金属化及びコーティングに適用される。
本発明による(バリアコーティング層及びシーラント層を塗布するための)多層ベースフィルムは、当業者に知られた溶融同時押出し技術を用いて容易に製造することができる。多マニホルド・ダイ法又はフィードブロック法を用いることができる。この方法において、個々の層が層流条件下で合体して一体的な多層フィルムを提供する。
その他の製造技術、例えばインタードロー貼合わせ又はコーティング(溶液塗布、分散液塗布、又は押出しコーティング)を用いて、本発明による多層ベースフィルムを調製することができる。ベースフィルムは、インタードロー貼合わせ又はインタードロー・コーティングの工程、すなわち、まずポリエステル・コアを形成し、コアを第1の方向に延伸し、コアの少なくとも1つの側に単層又は多層キャップ層を設け、そして、その結果得られた多層フィルムを第1の方向に対して横方向の第2方向に延伸する工程によって調製される。キャップ層は1つ以上の最外層を含むが、しかし、最外層とコア層との間に挟まれた1つ以上のつなぎ層を含むことができる。コア層は単層、又は、つなぎ層機能を提供する表面層を有する、同時押出しされた多層フィルムを含むことができる。一軸延伸コアのインタードロー・コーティング又はインタードロー貼合わせが、上述の溶融同時押出しプロセスよりも好ましい場合がある。溶融同時押出しプロセスの場合、選択された層を前処理することが望ましく、さもなければ、キャップ層材料は容易には同時押出しされない。インタードロー・コーティング法の一例は、米国特許第3741253号明細書に記載されており、インタードロー貼合わせの一例は米国特許第5156904号明細書に記載されている。
本発明の実施において結晶性コア層、並びに、任意の表面層に有用な材料は、約50℃を上回る高いガラス転移温度(Tg)を有するポリエステルを含む。Tgは約60℃を上回るのが好ましく、さらにより好ましくは70℃を上回る。ジカルボン酸又はそのエステル誘導体及びジオール成分の反応生成物であるポリエステル材料が好ましい。ジカルボン酸成分はテレフタル酸又はナフタレンジカルボン酸(例えばジメチル2,6-ナフタレンジカルボン酸)又はそのエステル誘導体であってよく、そしてジオール成分は、エチレングリコール又は1,4-ブタンジオールであってよい。ポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。
他のコア層材料は、これらの材料に基づいたコポリエステルであり、そして、テレフタル酸及び/又はナフタレンジカルボン酸成分を、1つ又は2つ以上のその他の二酸、例えばアジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、イソフタル酸、ジ安息香酸、及びシクロヘキサンジカルボン酸と共重合することにより形成することができる。同様に、1つ又は2つ以上のその他のジオール、例えばジエチレングリコール、プロパンジオール、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、ネオペンチルグリコール、シクロヘキサンジメタノール、4-ヒドロキシジフェノール、ビスフェノールA、及び1,8-ジヒドロキシビフェニルと共重合することにより、種々の結晶性コポリエステルを形成することができる。重合混合物中に1つ又は2つ以上のその他の二酸及び/又は1つ又は2つ以上のジオールを組み込むことは、有用なコア層コポリエステルを提供する。このような材料の量は、その結果生じるポリマーそれ自体が、選ばれた高速バリアコーティング・プロセス及び螺旋巻き管状缶製造プロセスにとって申し分のない(引張り弾性率、伸長抵抗、クリープ抵抗及び寸法安定性)延伸ポリエステル・フィルムを製造するのに必要な延伸温度及び熱硬化温度を満足させるのに十分な剛性及び剛性を有する限り、広範囲の限度にわたって変化することができる。このようなプロセスは、高温時、例えば熱活性化ラップシーリング作業時、又は螺旋缶製造プロセス中の厚紙裏層に対するライナー・シーラントの熱活性化接着時におけるフィルム・モジュラス、フィルム・クリープ及びフィルム寸法安定性の要件を有することが好ましい。
好ましいポリエステルは、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、及びポリブチレンナフタレートを含む。
所期表面粗さを形成するために、コア層又は表面層内に無機粒子又は架橋有機粒子を組み込み、これにより表面突起を形成する。これらの粒子のサイズ及び量は広範囲にわたって変化することができる。粒子の好ましいサイズ及び量は、任意の2つの隣接する表面層を通るこれらの粒子の結果としての突出度、及び所期のフィルム透明性レベルに依存する。結果として生じる表面突起は、隣接する表面層、隣接する表面層内の粒子のサイズ及び量、延伸の量、速度及び温度、粒子の形状、並びに、その他のあまり明確でないプロセス及び粒子材料特性に依存することができる。
コア内の粒子の好ましい量及びサイズは、平均サイズ約10ミクロン〜約0.1ミクロンの場合にはコア層の約0.05%〜約0.5wt%であり、平均サイズ約0.1ミクロン〜約0.5ミクロンの場合には約0.2〜約1wt%である。コア層内の粒子のより好ましい量及びサイズは、表面層内に存在する粒子の量及びサイズに依存する。
粒子の量及びサイズは下記指針に従って、当業者によって調節することができる。コポリエステル・ヒートシール可能な層は、ヒートシール可能な層の重量を基準にして約0.2〜約0.3wt%、好ましくは約0.28wt%の、平均サイズ約3.5μmの粒子を含有するのがよい。バリア受理層は、約3ミクロン以上の厚さの場合、約0.03〜約0.1wt%の、約1〜約4ミクロン平均サイズの粒子と、約0.03〜約0.1wt%の、約0.1〜約0.5ミクロン・サイズの粒子とを含有するのがよい。バリア受理層を使用しないか、或いは約0.1ミクロンよりも薄い場合には、コア層は、バリア受理層と同様のサイズ及び量の粒子を含有するのがよい。バリア受理層の厚さが粒子のサイズよりも小さい場合には、表面粗さの比例的により多くをコア層内の粒子で達成しなければならない。
本発明において有用なコポリエステル・ヒートシール可能な層は、上述の二酸及び/又はジオールに基づくが、しかし融点(Tm)又は結晶含有率を実質的に低減し、そしてより小さな程度にTgを低減する量のコポリエステルを含む。好ましい組成物は、脂肪族系二酸及び/又は脂肪族系ジオールから誘導された非結晶性コポリエステル、又は低い結晶化速度を有するコポリエステル、又は低結晶含有率のコポリエステルであり、該二酸の脂肪含有率は脂肪族系二酸の約40wt%を上回り、該ジオールの脂肪含有率は脂肪族系ジオールの約60wt%を上回る。
使用することのできるバリアコーティング受理層は、上記コア層材料から成るポリエステル、上記ヒートシール層材料から成るコポリエステル、アクリレート及び/又はスチレン(種々のアクリル酸又はメタクリル酸及びエステル、アルクルアミド及びN-誘導体、アクリロニトリル、スチレン及び誘導体、αメチルスチレン、エチレン及びオレフィン、フマル酸、マレイン酸、マレイミド、ビニル誘導体、単官能性モノマー又は多官能性モノマーとしてのビニルエーテル誘導体)から成るホモポリマー又はコポリマー、アクリレート、ビニルアセテート又はビニルアルコールを有するエチレンコポリマーを含む。バリアコーティング受理層は、層が高速バリアコーティング・プロセスの要件を満たす限り、金属化前又は金属化プロセス中に塗布することができる。好ましいバリアコーティング受理層は、インタードロー・コーティング法によって塗布された約0.8ミクロン層のポリビニルアルコールである。バリアコーティング法は、バリアコーティングの良好な接着性、良好なバリア性及び寸法安定性が達成されることを条件として、バリアコーティング受理層が広範囲にわたって、例えば厚さ、表面粗さ、剛性、及び極性などに関して変化するのを可能にすることができる。
金属フィルムであるバリアコーティングは、スパッタリング、蒸着、プラズマ支援化学蒸着又は処理を含む好適な手段を用いて、多層フィルムに塗布することができる。バリアコーティング層は、好ましくは金属又は金属混合物であり、これを塗布することにより金属化フィルムが形成される。特に好適なバリアコーティングは、金属、例えばアルミニウム、酸化アルミニウム、酸化ケイ素又は他の酸化物材料又は金属を含む。バリアコーティングは好ましくは、約75〜約500オングストロームの厚さで塗被される。
バリアコーティング自体には、バリア層ヒートシール・コーティング(BLHSC)がコーティングされるか又は貼り合わされ、BLHSCはバリアコーティングを保護し、バリアコーティングに良好に接着し、そして、フィルムの反対側に位置するヒートシール可能なコポリエステル層に対してヒートシール可能であり、また、厚紙又は厚紙接着剤に対して接着性を有する。バリア層に塗布されるBLHSCは好ましくは、厚紙をコーティングするのに使用される一般的な接着剤コーティング、例えば低密度ポリエチレン(LDPE)、実質的にLDPE又は厚紙プライマーから成るブレンドとの適合性を有する。このことは、管状缶の厚紙構造成分に対するBLHSC層の接着を容易にする。厚紙及び/又は厚紙接着剤及びプライマーに対するBLHSC層のヒートシール活性化温度は、ヒートシール・コポリエステル層と螺旋缶を巻くのに使用される鋼マンドレルとの間のヒートシール活性化温度よりも低いことが望ましい。
BLHSCにとって有用な材料は、約10〜約70wt%のポリ(エチレン-コ-メチルアクリレート)(EMA)、例えばExxon Chemical Corp.製のOPETEM TC-120と、約30〜70wt%のLDPE、例えばChevron Phillips Chemical Corp.製のChevron 1017と、約0〜約40wt%のポリ(エチレン-コ-メチルアクリレート-コ-アクリル酸)(EMA-EAA)、例えばExxon Chemical Corp.製のESCOR AT-320と、約0〜約40wt%の酸変性ポリ(エチレン-コ-アクリル酸)(遊離酸形態又はナトリウム塩、亜鉛塩及びその他の塩として)と、約0.4〜約5.0wt%の粒状粘着防止剤、例えばAmpacet Corp.製の20wt%のLDPE中に分散された平均粒子サイズ15ミクロンの珪藻土(DE-LDPE)とのブレンドから成っていてよい。
例1
3.1〜3.6ミクロン平均凝集粒子サイズ(一次サイズ0.04ミクロンから形成された凝集体)の0.078wt%の凝集シリカを含有するポリエチレンテレフタレート(PET)ぺレット(30℃の60/40フェノール/テトラクロロエタン中0.61 dl/gの固有粘度)を十分に乾燥させ、これにより過剰湿分を除去して50ppm未満にし、次いで押出機内で285℃で溶融し、これによりコア層のための溶融流(I)を生成した。
テネシー州キングズポート在、Eastman Chemical Company製の、Eastar 6763として知られる30モル%の1,4-シクロヘキサンジメタノール(CHDM)(0.70dl/g固有粘度)のポリ(エチレングリコール-コ-1,4-シクロヘキサンジメタノール)テレフタレート・コポリエステルを、平均凝集サイズ3.2〜3.9ミクロンの0.7wt%凝集シリカ(一次サイズ0.04ミクロンから形成された凝集体)を含有するPETぺレット(0.61 dl/g固有粘度)と60/40(coPET/PET)の重量比で乾燥ブレンドし、十分に乾燥させ、これにより過剰湿分を除去して50ppm未満にし、次いで押出機内で285℃で溶融し、これによりヒートシール層のための溶融流(II)を生成した。
上記層I及びIIを別個に押出し、そして円形フィードブロック内で合体させ、T字形ダイを通して押出すことにより、総厚6.68ミルの多層シートを形成した。総厚のパーセンテージで表される相対層厚はそれぞれ97.5%/2.5%であった。静電流延法を利用して、25℃の表面温度の鏡面仕上げされた流延用ドラムの周りでシートを巻き取り、これにより凝固のためにシートを冷却した。加熱された一連のローラ上を通過させることにより、延伸されていないシートを90℃まで加熱し、次いで機械方向延伸機として当業者によく知られているように、異なるローラ速度を用いて、長手方向に3.2倍延伸した。次いで、その結果得られた一軸延伸シートを、当業者にテンター延伸機としてよく知られた、炉内部の一連の分離用クリップによって、幅方向に4倍延伸した。この二軸延伸フィルムを235℃で熱処理することにより熱硬化し、これに対してクリップ分離距離を8%だけ弛緩させた。得られたフィルムのコポリエステル層(II)厚は0.012ミルであり、総フィルム厚は0.48ミルであった。延伸ポリエステル・フィルムの室温機械方向引張り弾性率は4.8GPaであり、5%伸び率における機械方向応力は125MPaであった。
この多層フィルムを、引き続いて行われるバリアコーティング、すなわち金属化のために巻取ってロールにした。この場合、1400〜1500fpmの速度で、よく知られた真空蒸着技術を用いて、層Iの外側表面上にアルミニウムをコーティングした。アルミニウム層厚を光学濃度によって間接的に測定した(-log 1/T、T=入射光強度に対する透過光強度のIt/Ii比)。アルミニウムを2.2〜3.2の光学濃度までコーティングした。
最終的な管状缶ライナーを製造するために、上述の金属化された多層フィルムのバリア層(金属層)上に、BLHSCとして役立つポリマー又はポリマー・ブレンドをコーティングした。BLHSCは、フィルムの、コポリエステル層IIとは反対側に対してヒートシールしなければならず、また、厚紙に対するヒートシールとして、又は厚紙接着剤のための支持体として役立たなければならない。金属化フィルムのロールを巻出リールから繰り出し、このロールの金属表面上に、溶融押出しされたポリマー・ブレンドを、よく知られた押出しコーティング技術を用いてコーティングした。600℃のポリマー溶融物を、ダイ高さ8インチから、ゴム・ニップと、艶消しチルロールとの間に保持された金属化フィルム上に押し出した。チルロールを55Fの表面温度で保持し、そして表面速度500fpmで回転させた。コーティング厚は0.50〜0.70ミルであった。押出しコーティングは、種々のパーセンテージの下記及び例で説明した材料から成った：Exxon Chemical Corp.製のポリ(エチレン-コ-メチルアクリレート、21wt% MA、MI 6)(EMA)、Chevron Phillips Chemical Corp.製の1017として知られている低濃度ポリエチレン(LDPE, MI 7)、Exxon Chemical Corp.製のポリ(エチレン-コ-メチルアクリレート-コ-アクリル酸、MI 5、酸価45、18wt% MA)(EMA-EAA)、及びAmpacet Corp.から得られ70-12392として知られる、20wt%のLDPE中に分散された15ミクロンの平均粒子サイズの珪藻土粒子(DE-LDPE)。
表1及び下記例の説明に挙げたように、押出しコーティング前に金属表面にインライン・プライマーを塗布することを伴って、又は伴わずに、BLHSCに対するヒートシール層の押出しコーティングを施した。プライマーは、Mica Corporation製のA131Xとして知られるポリ(エチレンイミン)(PEI)の水溶液、又はMichelman Corporation 製の、表1にも示したMichelma Primer 4983Rとして知られるポリ(エチレン-コ-アクリル酸、20wt% AA)(EAA)の水性分散体であった。プライマーは、1リーム湿潤重量(溶液重量又は分散体重量)当たり1ポンドで塗布し、PEI溶液の固形分は1wt%であり、EAA分散体の固形分は2wt%であった。押出しコーティング・ステーションの直前でウェブが炉を通るようにし、プライマーを乾燥させた。プライマーを塗布しない時には、金属表面のコロナ処理を用いた。その結果として得られた押出しコーティング済フィルムを巻取リール上に巻取った。
例1の場合、先ずPEIでプライミングした金属表面上に、98wt% EMAと2wt% DE-LDPEとのブレンドを押出しコーティングした。
例2
例1と同じ金属化フィルムを使用して、例2を調製した。金属化フィルムに同じプロセスを用いて押出しコーティングした。ただしこの例2の場合、押出しコーティング用組成物は、29.4wt% EMA、68.6wt% LDPE及び2wt% DE-LDPEのブレンドであった。金属にはプライミングせず、コロナ処理を施した。
例3
例1と同じ金属化フィルム、及び例1と同じ押出しコーティング配合物を使用して、例3を調製した。ただしこの例3の場合、金属表面にはコロナ処理を施し、プライミングは行わなかった。
例4
例4は、例1に記載したように調製された同時押出しフィルムであったが、しかし、総フィルム厚は0.60ミルであり、機械方向引張り弾性率は同様の4.8GPaであり、5%伸び率における応力は125MPaであった。コア層(I)は0.588ミルであった。層IIは例1と同じ厚さであり、フィルムは例1のように金属化され、そして押出しコーティング組成物は、83.3wt% EMA、14.7wt% EMA-EAA及び2wt% DE-LDPEのブレンドであった。金属表面にはコロナ処理を施した。
例5
例5を例4のように調製した。ただし例5の場合、金属表面にはコロナ処理を施さず、EAAでプライミングした。
例6
例4と同じ金属化フィルムから例6を調製した。押出しコーティング用ポリマー・ブレンドは、19.6wt% EMA、58.9wt% LDPE、19.6wt% EMA-EAA及び2wt% DE-LDPEであり、金属表面にはプライマーを用いずに、コロナ処理を施した。
例7
例4と同じ金属化フィルムから例7を調製した。押出しコーティング用ポリマー・ブレンドは19.6wt% EMA、58.9wt% LDPE、19.6wt% EMA-EAA及び2wt% DE-LDPEであり、そして金属表面にはコロナ処理を施さず、EAAでプライミングした。
例8
例4と同じ金属化フィルムから例8を調製した。押出しコーティング用ポリマー・ブレンドは19.1wt% EMA、57.4wt% LDPE、19.1wt% EMA-EAA及び2.4wt% DE-LDPEであり、そして金属表面にはコロナ処理を施さず、EAAでプライミングした。
例9
例4と同じ金属化フィルムから例9を調製した。押出しコーティング用ポリマー・ブレンドは19.1wt% EMA、57.4wt% LDPE、19.1wt% EMA-EAA及び2.4wt% DE-LDPEであり、そして金属表面にはコロナ処理を施し、プライミングは行わなかった。
例10
例10は例1での0.48ミルの同時押出しポリエステル・フィルムであった。押出しコーティング用ポリマー・ブレンドは19.1wt% EMA、57.4wt% LDPE、19.1wt% EMA-EAA及び2.4wt% DE-LDPEであり、そして金属表面にはコロナ処理を施さず、EAAでプライミングした。
例11
例10と同じ金属化フィルムから例11を調製した。押出しコーティング用ポリマー・ブレンドは19.1wt% EMA、57.4wt% LDPE、19.1wt% EMA-EAA及び2.4wt% DE-LDPEであり、そして金属表面にはコロナ処理を施し、プライミングは行わなかった。
比較例1
比較例1は、例3の押出しコーティング側と、例1のように調製された総厚0.60ミルの2層同時押出しポリエステル・フィルムのヒートシール・コポリエステル層II側との間のシールのヒートシール結果である。ただし比較例1の場合、層IIコポリエステルは厚さ0.12ミルであり、平均粒子サイズ4.0ミクロンの0.6wt%シリカ粒子を含有する、17モル%イソフタル酸(IPA)のポリ(エチレングリコール-コ-イソフタルサン)テレフタレートから形成した。コア層は、1.4ミクロンの0.08wt%シリカ粒子を含有した。このフィルムは、巻き戻し中に過剰量の金属層を除去するブロッキングにより、高速金属化には適さなかった。
比較例2
比較例2は、例3の押出しコーティング側と、例1のように調製された総厚0.60ミルの2層同時押出しポリエステル・フィルムのヒートシール・コポリエステル層II側との間のシールのヒートシール結果である。ただし比較例2の場合、層IIコポリエステルは厚さ0.12ミルであり、テネシー州キングズポート在、Eastman Chemical Company製の、Eastar 6763として知られる33モル%の1,4-シクロヘキサンジメタノール(CHDM)(0.70dl/g固有粘度)のコポリエステルから形成した。層IIは、平均粒子サイズ4.0ミクロンの0.6wt%シリカ粒子を含有した。コア層は1.4ミクロンの0.08wt% シリカ粒子を含有した。このフィルムは、巻き戻し中に過剰量の金属層を除去するブロッキングにより、高速金属化には適さなかった。
比較例3
比較例3は、例9の押出しコーティング側と、商業的に入手可能な同時押出しポリエステル・フィルムMelinex 850Hのヒートシール層II側との間のシールのヒートシール結果である。Melinex 850Hは高速金属化に適しており、総厚0.48ミルを有し、DuPont-Teijin Company によって製造されている。このMelinex 850H試料は、表1で採用されたの同じヒートシーラーを使用して、それ自体に対してコポリエステル側でシールされると、広範囲のヒートシール及び熱間粘着性温度を示した。例えばシール及び熱間粘着性は、0.50秒ドエル、30psiバー圧力、一方の加熱されたバー、及びTeflon(登録商標)でコーティングされた対向側のゴム・バーにおいて、48ga Melinex 850Hに関して測定した。シール強度は600g/inであるか、又は200F〜350Fでシールされるとフィルム引裂強度〜450g/inによって制限された。熱間粘着性は300g/inであるか、又は200F〜350Fでシールされるとフィルム引裂強度300g/inによって制限された。
比較例4
比較例4は、例9の押出しコーティング側と、商業的に入手可能な同時押出しポリエステル・フィルムMelinex 850Hの非ヒートシール側との間のシールのヒートシール結果である。Melinex 850Hは、総厚0.48ミルを有し、DuPon-Teijin Company によって製造されている。Melinex 850Hは高速金属化に適している。
比較例5
比較例5は、例9の押出しコーティング側と、例1のように調製された総厚0.60ミルの2層同時押出しポリエステル・フィルムのヒートシール・コポリエステル層II側との間のシールのヒートシール結果である。ただし比較例5の場合、層IIコポリエステルは厚さ0.12ミルであり、平均粒子サイズ4.0ミクロンの0.6wt%シリカ粒子を含有する、17モル%イソフタル酸(IPA)のポリ(エチレングリコール-コ-イソフタル酸)テレフタレートから形成した。コア層は1.4ミクロンの0.08wt% シリカ粒子を含有した。このフィルムは、巻き戻し中に過剰量の金属層を除去するブロッキングにより、高速金属化には適さない。
比較例6
比較例6は、例9の押出しコーティング側と、例1のように調製された総厚0.60ミルの2層同時押出しポリエステル・フィルムのヒートシール・コポリエステル層II側との間のシールのヒートシール結果である。ただし比較例6の場合、層IIコポリエステルは厚さ0.12ミルであり、テネシー州キングズポート在、Eastman Chemical Company製の、Eastar 6763として知られる33モル%の1,4-シクロヘキサンジメタノール(CHDM)(0.70dl/g固有粘度)のコポリエステルから形成した。層IIは、平均粒子サイズ4.0ミクロンの0.6wt%シリカ粒子を含有した。コア層は1.4ミクロンの0.08wt% シリカ粒子を含有した。このフィルムは、巻き戻し中に過剰量の金属層を除去するブロッキングにより、高速金属化には適さない。
Figure 0004417835
バリア試験に際して、2ミルの透明キャスト・ポリプロピレン接着テープを金属に貼付けることにより、金属化試料を調製した。室温及び0%の相対湿度条件で、酸素透過速度(O2TR)を試験した。O2TR値は0.04〜0.07 cc/100 in2-日-気圧であった。100F及び90%相対湿度で測定して、湿分透過速度(MVTR)値は、0.01〜0.025g/100 in2-日であった。
バリア層(金属化側)上に押出しコーティングされたヒートシール層を塗布した後でも、試料上でMVTR及びO2TR値を測定した。押出しコーティング済フィルムのMVTR及びO2TR値は、押出しコーティング前に金属化試料に対して測定されたものと同等であった。
表1は、BLHSCに使用されるプライマー・タイプ、金属化の好適性、押出しコーティング(BLHSC)されたばかりのロールに対して観察されるブロッキング傾向、セルフシーリング後の剥離力として新鮮コーティング上で測定される、アルミニウムに対するBLHSC押出しコーティングの接着性、押出しコーティング(BLHSC)とコポリエステル層IIとの間の熟成ラップ・ヒートシール強度、及び層IIと50℃のステンレス鋼との間の摩擦係数を挙げている。
先ず押出しコーティング(BLHSC)を3週間以上熟成させておくことによりヒートシールを形成した。次いで、シール強度を測定する前に、50℃で1週間にわたってヒートシールを熟成させておいた。押出しコーティング層(BLHSC)とコポリエステル層表面との間のヒートシールを、Sentinelラボラトリー・ヒートシーラーで形成した。このヒートシーラーは、加熱された一方の鋼フラットバーと、3ミル厚の、Teflon(登録商標)コーティングされたカバーを有する対向側のフラットなゴム・バーとを備えた。カバーは、樹脂で含浸されたファイバーガラス・マットであり、このマットの表面にTeflon(登録商標)剥離剤が塗布されていた。加熱された鋼フラットバーを、ドウェル時間0.6秒及びバー圧力30psi(フィルムに対するバー圧力)で、250Fに設定することにより、シールを形成した。ラップ・ヒートシールをシミュレートするために、3枚のフィルム・シートを使用してシールを形成し、これによりTeflon(登録商標)コーティングされた対向側のフラットなゴム・バーに対するBLHSC層の粘着を回避した。BLHSCとcoPETとの間のシーリング中の試料の位置は、A-B-C/ A-B-C/C-B-Aであり、「A」はコポリエステル層IIを表し、「C」はコーティングを表し、「B」はコアを表し、そして「/」はシール表面を表す。
透明フィルム試料のコポリエステル層II表面(その反対側は金属化されず、またBLHSCコーティングもされない)に対するBLHSCのシール強度を測定するために、透明フィルムのコポリエステル層II表面を、別のフィルムのBLHSCにシールした。この場合、シーリング中の試料の位置は、A-B-C/Ao-Boであった。Aoは透明フィルムのコポリエステル層IIを表し、Boは透明フィルムのコアを表し、そして「A」、「B」及び「C」はそれぞれ、BLHSC層を有するアルミニウム金属化同時押出しOPETのコポリエステル層II、コア層及びBLHSC層を表す。ピークシール強度を1インチのシール長さで測定し、12インチ/分の掴み具分離速度で機械方向に剥離した。剥離角は、分離する表面「A」と表面「C」との間で180度であった。この場合、分離するA-B-Cフィルムを、平らなA-B-C/ A-B-Cのシールされたプライに対して180度の曲げ角を成して剥離した。透明な試料の場合、平らなAo-Boフィルムに対して180度の曲げ角を成して、A-B-Cフィルムを剥離した。180度が選ばれたのは、両支持体間で90度を成して剥離しようとすると、90度の剥離を維持することができず、剥離角が種々異なる試料間で著しく変動するからであった。一定の剥離角を維持する能力は、例の比較にとって重要である。実際の螺旋缶における分離の隔離角は、平らで剛性の第2のライナーから第1のライナー層を180度を成して分離することにより、最良にシミュレートされると予期される。この場合、非屈曲性「A」コポリエステル層II表面は剛性であり、そして屈曲性ライナーは「C」BLHSC表面である。
図1は、コンベンショナルなライナーを概略的に示す断面図である。 図2は、本発明によるライナーを概略的に示す断面図である。

Claims (27)

  1. a) ポリエステルのコア層；
    b) 該コア層の一方の表面に隣接して置かれたヒートシール可能なコポリエステルの層；
    c) 該コア層の反対側の表面に隣接して置かれた金属フィルム；及び
    d) 該金属フィルムに隣接して置かれた、該金属フィルムに接着することができ且つ周囲条件で該ヒートシール可能なコポリエステルには接着しない、バリア層ヒートシール可能なコーティング層
    を含んでなる、螺旋巻き容器の内側ライナーを形成するのに適した、金属化された多層高バリア延伸熱可塑性ポリエステル・フィルム。
  2. 該ヒートシール可能なコポリエステルが、10モル%以上の1,4-シクロヘキサンジメタノールジオールを含む、請求項1に記載のフィルム。
  3. 該金属フィルムが、アルミニウム、酸化アルミニウム及び酸化ケイ素から成る群から選択された材料を含む、請求項1に記載のフィルム。
  4. 該アルミニウムの光学濃度が2.0よりも大きい、請求項3に記載のフィルム。
  5. 該アルミニウムの光学濃度が2.2よりも大きい、請求項3に記載のフィルム。
  6. 該アルミニウムの光学濃度が2.8よりも大きい、請求項3に記載のフィルム。
  7. 該金属フィルムと該コア層との間に置かれた金属バリア受理層をさらに含む、請求項1に記載のフィルム。
  8. 該金属バリア受理層の厚さが0.1〜1μmである、請求項7に記載のフィルム。
  9. 該金属バリア受理層がアクリルポリマー、ポリビニルアルコール、又はコポリエステルである、請求項7に記載のフィルム。
  10. 前記バリア層ヒートシール可能なコーティング層の少なくとも一部が、ポリエチレン及びエチレンメタクリレートのコポリマーのブレンドである、請求項1に記載のフィルム。
  11. 前記バリア層ヒートシール可能なコーティング層の少なくとも一部がポリエチレンである、請求項1に記載のフィルム。
  12. 前記バリア層ヒートシール可能なコーティング層が、ポリエチレン及びエチレンメタクリレートのコポリマーのブレンド、ならびにポリエチレンから成る層から形成されている、請求項1に記載のフィルム。
  13. 前記バリア層ヒートシール可能なコーティング層が、粒子を含有する、請求項1に記載のフィルム。
  14. 該ヒートシール可能なコポリエステルの厚さが1μm未満である、請求項1に記載のフィルム。
  15. 該コア層及び該ヒートシール可能なコポリエステル層が二軸延伸されている、請求項1に記載のフィルム。
  16. 該コア層のガラス転移温度(Tg)が50℃を上回る、請求項1に記載のフィルム。
  17. 該コア層がポリエチレンテレフタレートである、請求項1に記載のフィルム。
  18. 該コア層が、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート及びポリブチレンナフタレートから成る群から選択された1つ以上のポリエステル又はコポリエステルである、請求項1に記載のフィルム。
  19. 該ヒートシール可能なコポリエステルが、ポリエチレンテレフタレート、ならびにポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンイソフタレート及びポリブチレンナフタレートから成る群から選択された1つ以上のポリエステルである、請求項1に記載のフィルム。
  20. 該ヒートシール可能なコポリエステル層の融点(Tm)が、該コア層よりも低い、請求項1に記載のフィルム。
  21. 該ヒートシール可能なコポリエステル層のガラス転移温度(Tg)が、該コア層よりも低い、請求項1に記載のフィルム。
  22. 該ヒートシール可能なコポリエステル層の結晶含有率が、該コア層よりも低い、請求項1に記載のフィルム。
  23. 該ヒートシール可能なコポリエステル層が、脂肪族系二酸及び/又は脂肪族系ジオールから誘導され、該二酸の脂肪含有率が、該脂肪族系二酸の40wt%を上回り、該ジオールの脂肪族系含有率が、該脂肪族系ジオールの60wt%を上回る、請求項1に記載のフィルム。
  24. 該ヒートシール可能なコポリエステル層が、該ヒートシール可能なコポリエステル層の重量を基準にして0.2〜0.3wt%の直径3.5μmの粒子を含有する、請求項1に記載のフィルム。
  25. 該コア層が、該コア層の重量を基準にして0.05〜0.5wt%の平均直径10μm〜0.1μmの粒子を含有し、そして、該コア層の重量を基準にして0.2〜1wt%の平均直径0.1μm〜0.5μmの粒子を含有する、請求項1に記載のフィルム。
  26. 該金属フィルムの厚さが、75オングストローム〜500オングストロームである、請求項1に記載のフィルム。
  27. 1) 厚紙支持体と、2) 金属化された多層高バリア延伸熱可塑性ポリエステル・フィルムとを含む螺旋巻き容器であって、該金属化された多層高バリア延伸熱可塑性ポリエステル・フィルムが、
    a) ポリエステルのコア層；
    b) 該コア層の一方の表面に隣接して置かれたヒートシール可能なコポリエステルの層；
    c) 該コア層の反対側の表面に隣接して置かれた金属フィルム；及び
    d) 該金属フィルムに隣接して置かれた、該金属フィルムに接着することができ且つ該ヒートシール可能なコポリエステルには接着しないバリア層ヒートシール可能なコーティング層
    を含み、
    該バリア層ヒートシール可能なコーティング層の一部が、該ヒートシール可能なコポリエステルの一部にヒートシールされている
    螺旋巻き容器。
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