JP2001507296A - 改良されたシール特性を有するフィルム - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、単一部位触媒SSCまたはメタロセンポリマー表面シール層のシール特性表面シール層のシール特性がこのようなポリマーの単層フィルムと比較し実質的に上昇している、フィルム構造体およびその製法、ならびにフィルム構造体から形成した包装を提供する。本発明は、1つの実施形態で、表面シール層と熱間粘着強さ増強層とを含む、多層フィルムのシーラント成分としてまたはパッケージのシーラントフィルムとして使用する少なくとも2つの層を有するフィルムであって、表面シール層が、密度約0.87から約0.930g/cc、メルトインデックス約0.2から約10dg/分の、エチレンと1つまたは複数のC3〜C20のα−オレフィンの単一部位触媒(SSC)インターポリマーからであり、熱間粘着強さ増強層が表面シール層の熱間粘着強さ増強を実質的に上昇させ、密度少なくとも約0.945から約0.960g/cc、メルトインデックス約0.2から約20dg/分のエチレンの単一部位および非単一部位触媒コポリマー、ホモポリマーおよびターポリマー並びにそれらの混合物から選択され、SSC層と増強層との密度の差が少なくとも約0.03g/ccから約0.75g/ccであるフィルムを提供する。
Description
【発明の詳細な説明】
改良されたシール特性を有するフィルム
発明の分野
フィルムのシール特性は、例えば、衝撃または熱シール技法を使用する形成充
填機で製造することができる流体含有使い捨てポーチ、不定形な製品や調理済み
食肉、チーズ等のための真空包装、鶏肉の収縮包装や透明包装などの多くの包装
の用途に有効に利用するために重要なものである。本発明はすべての形の包装を
対象とするが、液体包装の分野、すなわち液体含有ポーチの製造に特に有用であ
る。
包装機械は常により速く動作できるように設計され続けている。このような機
械では、包装するために使用されるフィルムのシール温度をより低くすることと
、熱間粘着強さを改良することが必要とされている。
発明の背景
包装の領域で使用するフィルム、特に流動性物質の包装に使用するフィルムの
シール特性を改良するために多くの努力が払われてきた。単一部位(singl
e−site)触媒ポリマーまたはメタロセンポリマーの出現により、改良され
た熱間粘着強さを持つフィルムが提供されたが、このような包装のシールをさら
に改善する必要性がまだ残っている。これは特に、流体含有ポーチ、例えばミル
クポーチについていえる。
熱間粘着強さとは、フィルムが溶融状態にある間に応力下でシールする力であ
る。この特性は、機械が高速で稼働し、包装材の溶融状態のシール成分間でシー
ルが起こり、包装が形成、充填、シールされるときに、シール成分すなわちシー
ルが応力下に置かれる包装の用途では最も重要な特性の1つである。
形成、充填およびシールを行う装置で製造された流体含有ポーチの場合には、
シールの漏れの頻度と熱間粘着強さの間に相関関係があると思われる。このこと
は、乳業界で収集されたデータで支持される。
単一部位触媒(SSC)またはメタロセン技術の発展により、結晶性材料から
エラストマー材料にわたり改良されたポリマーがもたらされた。これらのポリマ
ーは、改良された衝撃強さおよび靭性、分子構造のコントロールによる優れた溶
融特性、優れた明澄性などの特徴を有している。ExxonおよびDowは、S
SCまたはメタロセン触媒を使用して製造したエチレンインターポリマーを開発
し、それぞれこれらのポリマーに関連するいくつかの特許の恩典を有している。
Exxonはモノおよびビス−シクロペンタジエニルメタロセンを使用している
といわれており、Dowは「拘束形状触媒」と呼んでいるチタンシクロペンタジ
エニルメタロセンに焦点を当てている。
実際、Exxonはエチレン−ブテンおよびエチレン−ヘキセンインターポリ
マーを製造しており、一方、DowはメタロセンまたはSSC型のエチレン−オ
クテンインターポリマーを製造している。Dowは、Dowのメタロセンまたは
SSCポリマーでは、長鎖分岐が少ないため、その他の部分が線状ポリマーであ
るこれらのポリマーの加工性が改善されていることから、これらは異なるもので
あると主張している。
背景技術
Exxonのポリマーの例は、次の特許および特許出願、Stehling他
の1995年1月17日発行の米国特許第5,382,630号およびMeka
他の1993年2月18日発行のWO93/03093号にあり、それらの開示
は参照して本明細書に組み込むものとする。
Dowのポリマーの例は、次の特許、Falla他の1996年4月16日発
行の米国特許第5,508,051号、Falla他の1994年11月1日発
行の米国特許第5,360,648号、Lai他の1994年1月11日発行の
米国特許第5,278,272号およびLai他の1993年12月21日発行
の米国特許第5,272,236号にあり、それらの開示は参照して本明細書に
組み込むものとする。
1995年4月20日公開のDUPONT CANADA社のPCT国際公開
WO95/10566号には、シーラントフィルムをエチレンと少なくとも1つ
のC4〜C10のα−オレフィンのSSCコポリマーから製造する流動性物質用の
ポーチが開示されており、この開示は参照して本明細書に組み込むものとする。
これらのSSCコポリマーと、エチレンと少なくとも1つのC4〜C10のα−オ
レフィンの多部位触媒線状コポリマー、高圧ポリエチレンおよびそれらの混合物
から選択した少なくとも1つのポリマーとの混合物がある。
1995年8月17日公開のDUPONT CANADA社のPCT国際公開
WO95/21743号には、流体含有ポーチの製造に使用する剛度の改良され
たエチレンコポリマーフィルムが開示されており、その開示は参照して本明細書
に組み込むものとする。一般に、この構造体は、厚さ5から20ミクロンの範囲
、密度少なくとも0.93g/cc、メルトインデックス約1から10dg/分
を有するポリエチレンの中間層と、密度0.88から0.93g/ccの範囲を
有することのできるSSCまたはメタロセンポリエチレン/α−オレフィンフィ
ルムである少なくとも1枚の外層とを有している。硬化剤である中間層に対する
唯一の要件は、特定の厚さおよび密度を有していることである。厚さおよび密度
は、メタロセンまたはSSC層より硬化剤層の方が大きい。この用途では、流体
含有ポーチが適切に直立し、ポーチを支持容器内に入れたときに、流体をポーチ
から注ぐことができるように、硬化剤層を含むことを示している。
DUPONT CANADA社の米国特許第4,503,102号(Moll
ison)および第4,521,437号(Storms)は、ミルクなどの液
体用の使い捨てポーチを形成、充填およびシール法で製造するために使用するポ
リエチレンフィルムを開示しており、この開示は参照して本明細書に組み込むも
のとする。米国特許第4,503,102号は、エチレンとC4〜C10のα−オ
レフィンの線状コポリマーとエチレンと酢酸ビニルを共重合したエチレン−酢酸
ビニルポリマーとの混合物から製造したポーチを開示している。この線状ポリエ
チレンコポリマーの密度は0.916〜0.930g/cm3、メルトインデッ
クスは0.3から2.0g/10分である。このエチレン−酢酸ビニルポリマー
のエチレンと酢酸ビニルの重量比は2.2:1から24:1であり、メルトイン
デックスは0.2から10g/10分である。Mollisonの米国特許第4
,503,102号に開示された混合物の、線状低密度ポリエチレンとエチレン
−酢酸ビニルポリマーの重量比は1.2:1から24:1である。米国特許第4
,
503,102号も、シーラントフィルムとして上記の混合物を含む多層フィル
ムを開示している。
米国特許第4,521,437号(Storms)は、密度0.916から0
.930g/cm3、メルトインデックス0.3から2.0g/10分を有する
エチレンとオクテン−1の線状コポリマー50から100重量部と、密度0.9
16から0.930g/cm3、メルトインデックス0.3から2.0g/10
分を有するエチレンとC4〜C10のα−オレフィンの線状コポリマー、密度0.
916から0.924g/cm3、メルトインデックス1から10g/10分を
有する高圧ポリエチレンおよびそれらの混合物からなる群から選択した少なくと
も1つのポリマー0から50重量部であるシーラントフィルムから製造したポー
チを記載している。米国特許第4,521,437号に開示のシーラントフィル
ムは、(a)密度約0.919g/cm3、メルトインデックス約0.75g/
10分を有する線状エチレン/ブテン−1コポリマー85部と、密度約0.91
8g/cm3、メルトインデックス約8.5g/10分を有する高圧ポリエチレ
ン15部の混合物のフィルムで作製したポーチについて得られた値より、実質的
に低いM試験値および同じフィルム厚を有するポーチ、(b)体積が1.3超か
ら5リットルのポーチについては、約12%未満のM(2)試験値を有するポー
チ、または(c)体積が0.1から1.3リットルのポーチについては、約5%
未満のM(1.3)試験値を有するポーチを提供することに基づいて選択される
。M、M(2)およびM(1.3)試験は米国特許第4,521,437号で定
義されたポーチドロップ試験である。このポーチは、シーラントフィルムが少な
くとも内層を形成する複合フィルムから製造することもできる。
1993年2月18日公開のFalla他のWO93/02859には、流体
含有ポーチの製造に使用するフィルムの製造における線状エチレンコポリマーの
使用を記載しており、この開示は参照して本明細書に組み込むものとする。これ
らのコポリマーは、DowがATTANE(商標)として市販している超低密度
線状ポリエチレン(「ULDPE」)として特徴付けられ、少なくとも1つの炭
素原子数3から10個のα−オレフィンとエチレンの線状コポリマーを記載して
おり、例えば、ULDPEはエチレン−1−プロピレン、エチレン−1−ブテン
、
エチレン−1−ペンテン、エチレン−4−メチル−1−ペンテン、エチレン−1
−ヘキセン、エチレン−1−ヘプテン、エチレン−1−オクテンおよびエチレン
−1−デセンコポリマーから選択することができ、好ましくは、エチレン−1−
オクテンコポリマーである。
1993年2月18日公開のMeka他のWO93/03093号には、少な
くとも50%のCDBIと狭い分子量分布を有するエチレンインターポリマーま
たは複数の前記エチレンインターポリマーを混合物成分として含むポリマー混合
物を含む、シールした物品の製造に有用なメタロセンポリマーを記載しており、
この開示は参照して本明細書に組み込むものとする。
発明の概要
本発明は、表面シール層のシール特性がこのようなポリマーの単層フィルムと
比較し実質的に上昇している、フィルム構造体およびその製法、ならびにフィル
ム構造体から形成した包装を提供する。「シール特性」とは、このような構造体
で観察でき、性能特性が非常に上昇したフィルムおよび包装製品の製造を可能に
する熱間粘着強さの実質的な上昇を意味する。
本明細書で提起したフィルム構造体は、単相SSCフィルムと比較して実質的
に高い熱間粘着強さを持つことが発見された。この上昇は、全温度域にわたり、
またピーク値についても、単相フィルム自体で測定された値の少なくとも2倍で
あるため、非常に予期しないことである。シールにおけるこの特性の重要性を考
えると、このことは非常に重要である。また、非メタロセンおよび非SSCポリ
マーフィルム構造体では認められないため、非常に予想外である。例えば、SS
Cポリマーは400g/3インチ程度から約600から800g/3インチ程度
の熱間粘着強さを有していたが、本発明の構造体では約1200から1800g
/3インチの熱間粘着強さが測定された。明らかに、本明細書で提起する構造体
では相乗作用が認められる。
本発明は、1つの態様で、表面シール層と熱間粘着強さ増強層とを含む、多層
フィルムのシーラント成分としてまたは多層構造体のシーラントフィルムとして
使用する少なくとも2つの層を有するフィルムであって、表面シール層が、密度
約0.87から約0.930g/cc、メルトインデックス約0.2から約10
dg/分の、エチレンと1つまたは複数のC3〜C20のα−オレフィンの単一部
位触媒(SSC)インターポリマーから選択され、熱間粘着強さ増強層が表面シ
ール層の熱間粘着強さ増強を実質的に上昇させ、密度少なくとも約0.900g
/cc、メルトインデックス約0.2から約20dg/分のエチレンの単一部位
および非単一部位触媒コポリマー、ホモポリマーおよびターポリマー並びにそれ
らの混合物から選択され、SSC層と増強層との密度の差が約0.003g/c
cから約0.35g/ccであるフィルムを提供する。
より好ましくは、密度の差は少なくとも約0.005から約0.06g/cc
であり、最も好ましくは、約0.015から約0.03g/ccである。
別の好ましい形態では、本発明は、SSCインターポリマーがエチレンとC4
〜C8のα−オレフィンおよび他のエチレンポリマーとの混合物を含み、密度範
囲が約0.88g/ccから約0.920g/cc、メルトインデックスが約0
.5から2.0dg/分であり、増強層がエチレンと1つまたは複数のC3〜C2 0
のα−オレフィンのインターポリマー、高圧法で製造したエチレンホモポリマ
ー、エチレン酢酸ビニルポリマー、酸性コポリマー、共押し出し可能なエチレン
コポリマー接着剤およびこのようなポリマーブレンドから選択した、エチレンの
単一部位触媒および非単一部位触媒コポリマー、ホモポリマーおよびターポリマ
ーおよびそれらの混合物から選択され、密度範囲が約0.900g/ccから約
0.960g/ccであり、メルトインデックスが約0.5から約2.0dg/
分であり、層間の密度の差が少なくとも約0.005から約0.06であるフィ
ルムを提供する。
フィルムは、多層構造体の一方または両方の表面にある主成分または構成要素
であることができる。
フィルムは、好ましくは、フィルム厚約0.5ミルから約3.0ミルのSSC
層を含み、熱間粘着増強層のフィルム厚は約0.5ミルから約6.0ミルであり
、SSC層のフィルム厚と増強層のフィルム厚の比は約0.08から約6である
。
より好ましくは、SSC層の融点は約60℃から約120℃であり、熱間粘着
強さ増強層の融点は約70℃から約130℃であり、SSC層と増強層の間の融
点の差は少なくとも約10℃であり、増強層の融点の方が高い。
上記フィルムは流動性物質を含有するポーチの製造に使用することができる。
このポーチは管状形であり、横方向にヒートシールされている端部を有する。
別の態様では、本発明は、包装フィルム構造体のシール層として使用する単一
部位触媒(SSC)樹脂層のシール特性を増強するための方法を提供し、ここで
、SSC樹脂層はより高密度の別のポリマー層と隣接しており、層間の密度の差
は少なくとも約0.003g/ccから約0.35g/ccである。上記のフィ
ルム構造体は、この方法の結果を提供する。
最後に、本発明は、縦型の形成、充填およびシール装置を使用して、流動性物
質を充填したポーチを製造する方法を提供し、この方法では、長手方向にシール
して管状フィルムを形成し、次いで、最初の場所で管状フィルムを平坦にし、そ
の平坦にした場所で管状フィルムを横方向にヒートシールし、管状フィルムに最
初の場所の上部で所定量の流動性物質を充填し、第二の場所で所定量の流動性物
質の上部で管状フィルムを平坦にし、第二の場所で管状フィルムを横方向にヒー
トシールすることにより、各ポーチをフィルムの平坦なウェブから製造する方法
であって、改良点が上記のフィルムを含むフィルムの平坦なウェブからポーチを
製造することを含む方法を提供する。
上記のように、ポリマーブレンドは、加工性および/または経済的要件から、
増強層に使用することができる。一般に、加工助剤として、約25重量%までの
高圧ポリエチレンを加える。約25%を超えると、混合物のフィルム特性が主ポ
リマー単独の場合とは異なる。通常経済的理由から、他の線状低密度ポリエチレ
ンポリマーLLDPEを混合することができる。本発明で使用することのできる
混合物は、当技術分野で周知のもの、上記特許および特許出願に記載のものいず
れでもよい。増強層の密度は、好ましくは、0.900から約0.960g/c
cの範囲であるが、増強層がエチレンビニルアルコールコポリマー製の場合には
、この範囲は約1.10から約1.20g/cc、好ましくは、約1.17から
約1.19g/ccである。
単一部位触媒インターポリマーは、好ましくは、エチレンと少なくとも1つの
C4〜C8のα−オレフィン、特にブテン、ヘキセン、オクテン、n−メチル−ペ
ンタンおよびそれらの混合物を含むインターポリマーから選択することができる
。市販のポリマーには、ExxonのEXACT(商標)およびEXCEED(
商標)ならびにDowのAFFINITY(商標)およびELITE(商標)が
含まれる。SSCインターポリマーのより好ましい密度範囲は、約0.88から
約0.92g/ccとすることができる。
上記のように、増強層は、エチレンの単一部位触媒および非単一部位触媒ホモ
ポリマー、コポリマーおよびターポリマーから選択することができる。エチレン
と1つまたは複数のC3〜C20、最も好ましくはC4〜C10、最も好ましくはC4
〜C6のα−オレフィン、特に、ブテン、ヘキセン、オクテンおよびn−メチル
−ペンタンとのインターポリマーが特に好ましい。非単一部位触媒ポリマーが好
ましい群である。
市販の線状低密度ポリエチレン材料の例には、NovacorのSCLAIR
(商標)およびDowのDOWLEX(商標)が含まれる。超低密度ポリエチレ
ン材料の例はDowのATTANE(商標)である。しかし、広範なエチレンポ
リマーを増強層として使用でき、唯一の基準は、その層がSSCポリマー層の熱
間粘着強さを増強し、意図した用途の要件に適合することである。これらに含ま
れるポリマーには、単一部位触媒および非単一部位触媒エチレンポリマーおよび
インターポリマーが含まれ、後者には、例えば、チーグラーナッタ触媒ポリマー
が含まれる。
これらのポリマーの他の例には、高圧法で製造されるポリエチレンホモポリマ
ーが含まれる。市販の例には、E.I.du Pont de Nemours
から市販のALATHON(商標)およびエチレン酢酸ビニルポリマーが含まれ
、この例には、例えば、E.I.du Pont de Nemoursからの
商標ELVAX(商標)がある。
他の実施形態では、増強層は、E.I.du Pont de Nemour
sから市販のSURLYN(商標)およびNUCREL(商標)などのエチレン
ー酸コポリマー、またはKurarayのEVAL(商標)またはNippon
GohseiのSOARNOL(商標)などのエチレンビニルアルコールコポ
リマーとすることができる。これらのポリマーはポリエチレンと直接結合するこ
と
はできず、(E.I.du Pont de Nemoursから市販の)BY
NEL(商標)などの共押し出し可能な接着剤で固定することができる。このよ
うな場合、共押し出し可能な接着剤は増強層として作用できる。
本発明のフィルムをシーラントフィルムとしてまたはより複雑な多層構造体の
成分として使用することができる。一般的な構造体は当技術分野で周知で、包装
の用途に適したものであり、メタロセンまたはSSC層のシール特性の増強の利
点を構造体に利用することができる。
これまで参照した特許および特許出願は、本発明のポーチの製造に使用できる
さまざまな方法を記載している。縦型の形成、充填、シール装置を使用して、本
発明のポーチを製造することができる。フィルムの平坦なウェブをロールから巻
き戻し、ラップシールまたはフィンシールで長手方向の縁部をシールすることに
より、管形成部分で連続した管に形成する。この管を充填部に向かって垂直に引
き、次いで、管の横断面を横切ってつぶすが、この断面の位置は充填部の下のシ
ール装置と一致する。この部分で、横方向に熱シールし、管に空気および液体を
通さないシールを提供する。
包装すべき材料が横方向のシールの上部に入り、管はその荷重にかかる重力の
影響下に所定の距離だけ落下する。シール装置を再度動作させ、二番目のシール
を行い、材料が管に入るごとに管を切断する。こうして、この操作で、迅速な一
連のステップで、細長い枕型のポーチが形成され、充填され、シールされる。こ
の方法には多くの変法が可能であり、当業者には明らかである。この種の製造に
使用する一般的な包装装置は、例えば、Hayssen、Thimonnier
およびPrepacが製造している。
本明細書で使用する「流動性物質」という用語は、重力下で流動するまたはポ
ンプで注入できる材料を包含する。気体材料はこの定義に含まれない。流動性物
質には、液体、例えば、ミルク、水、果汁、オイル;エマルジョン、例えば、ア
イスクリームミックス、ソフトマーガリン;ペースト、例えば、肉のペースト、
ピーナッツバター;プレザーブ、例えば、ジャム、パイ用詰め物、マーマレード
;ジェリー;ドウ;挽き肉、例えば、ソーセージ用の肉;粉末、例えば、ゼラチ
ン粉末、洗剤;粒状の固体、例えば、ナッツ、砂糖、および同様の物質が含ま
れる。本発明のポーチは、液体食品、例えば、ミルクに特に有用である。
本発明のフィルムの製造に使用する樹脂は、好ましくは公知の方法で共押し出
しするが、積層体、コーティング等に関与する他の好適な方法も使用できる。押
し出しコーティング、ロールコーティング、100%固体積層、水および溶媒ベ
ースの接着積層等などの従来の積層およびコーティング法のいずれも本発明フィ
ルムの製造に使用できる。混合物を使用する場合、押し出し機で再溶融する直前
、押し出し前または押し出し時に成分を混合して混合物を製造する。フィルム押
し出し機を使用することができ、公知の技法を使用してフィルムを製造する。ブ
ローフィルム法の例は、1949年11月8日発行のFullerのカナダ特許
第460,963号に見られる。1972年2月15日発行のBunga他のカ
ナダ特許第893、216号は、ブローフィルム法に外部および内部冷却マンド
レルを使用する好ましい方法を記載している。
抗ブロック剤、スリップ接着剤、UV安定剤、顔料、高圧ポリエチレンを含め
た加工助剤などの当業者に周知の添加剤を、本発明のポーチを製造するポリマー
に添加することができる。一般に、これらの添加剤は樹脂総重量の50重量%ま
でとすることができるが、上記のように、追加の添加剤および他の成分がこの割
合に達したときには、この構造体の所望の熱間接着強さの増強に気を付けること
が重要である。
上記のように、本発明のフィルムは、シール特性、特に熱間接着強さが重要な
包装の用途に使用できる。The Wiley Encyclopaedia
of Packaging Technology,1986,John Wi
ley & Sons社のHeat Sealingの項を参照のこと。この開
示は参照して本明細書に組み込むものとする。この参考文献中にはバー、バンド
、衝撃、ワイヤまたはナイフ、超音波、摩擦、気体、接触、ホットメルト、水圧
、誘電、磁性、誘導、輻射、および溶媒シールなどのすべての型のヒートシール
が記載されている。本発明のフィルムを含む包装材料に適するこれらの技法はい
ずれも、本開示の範囲に含まれる。衝撃シールで製造したパッケージが最も好ま
しい。
図面の簡単な説明
本発明を説明するために使用する添付図面中、
図1から図9は、メタロセン層に隣接する高密度ポリエチレン層の熱間接着強
さに対する作用をプロットしたグラフである。
熱間接着強さの測定方法
本明細書に記載の方法は、この特性の測定に使用できる多くの方法の1つであ
る。以下の実施例に示す値は一般に、他の従来の方法を使用して得られるものと
同等である。
原理
シール操作完了直後に、フィルムシールに応力をかけて、このシールの熱間強
さの表示を得る。この方法はすべてのポリオレフィンフィルムおよび積層体に使
用できる。多くの自動充填操作で、充填操作完了直後に、シール領域に応力をか
ける。優れた熱間接着強さを有するフィルムがこの用途に望ましい。
試験方法
1.準備したフィルムサンプルをローラー上、熱間接着銃のジョー(jaw)
の間に挟んだ。銃のスイッチを入れ、銃装置のジョーの中にフィルムサンプルを
しっかりと締め付ける。
2.装置の応力リング上に重りをおく。一般的な開始重量は200gである。
3.Sentinel(商標)ヒートシーラのジョーの圧力を20psiに、
滞在時間を1秒に設定する。125℃(薄いフィルムの場合にはより低く、厚い
フィルムの場合にはより高い)に調節するように、温度を設定する。最終的なシ
ール域が見つかるまで、温度を5℃ずつ上昇させる。
4.フットスイッチを使用して、「Sentinel」ヒートシーラのジョー
を4回開閉して、ジョーの温度を均一にする。
5.テープをしたフィルムまたは積層片の同等の領域がシーラのジョーの間に
伸びるように銃装置を設置する。
6.フットスイッチを押して、Sentinel(商標)ヒートシーラのジョ
ーを閉める。
7.経過時間表示器が0.5秒になったら、熱感接着銃上のスイッチを入れて
、銃のジョーを外す。
8.サンプルを銃装置から取り外し、シールの一体性を判定する。1mmの分
離を許容可能とする。
9.シールが良好な場合、新しいサンプルを使用し、ストレスリングにかける
重量を増やして、上記の手順を繰り返す。
ヒータが新しい設定に落ち着くのを待つ間に、別のサンプルを準備できる。
装置
1.100グラム単位の重りを有するDuPontの熱間接着銃
2.圧力計および温度コントローラを有するSentinal(商標)ヒート
シーラ。1インチ(2.54cm)のTeflon(商標)コーティングしたバ
ーを上部のジョーに載せる。底部のジョーは、厚さ0.5インチ(1.27cm
)、巾1インチ(2.54cm)のゴムのペイド(paid)に載せた1.5イ
ンチ(3.81cm)巾の耐熱性織物片で止められている。底部ジョーの下にブ
ラケットをつけ、試験の間、銃とサンプルを支持し、一列に並べる。上部のジョ
ーのみを加熱する。
3.3.0インチ(7.6cm)×9.25インチ(23.5cm)の型板
4.3.5インチ(8.9cm)×9.0インチ(22.9cm)の型板
5.Scotch(商標)#352ポリエステル包装用テープ
6.硬質ゴムロールを有するハンドヘルドローラ
手順
A.支持なしポリオレフィンフィルム
1.3.5インチ(8.9cm)×9.0インチ(22.9cm)の型板を使
用し、フィルムのMDに平行な長片でサンプルを切る。熱間接着試験を実施する
前に、フィルムサンプルを24時間コンディショニングさせる。
2.サンプルの両端を横切って#352テープをかけ、テープがフィルムの緑
で約1/8インチ(0.32cm)重なるようにする。
3.ローラでテープを巻き、気泡を除去し、テープとフィルムの間が確実に均
一接触するようにする。
4.1.8インチ(0.32cm)のテープの重なりを使用して、サンプルに
ループ状にテープをかける。
5.3.0インチ(7.6cm)×9.25インチ(23.5cm)の型板を
使用して、過剰なテープやフィルムを縁から切り取り、テープを巻いた安全シー
ルのついた3.0インチ(7.6cm)×9.0インチ(22.9cm)のフィ
ルムのループを得る。
B.積層体
ポリエステルテープの目的は、ポリオレフィンフィルムを支持することと、ポ
リオレフィンフィルムがジョーにくっつくのを防ぐことである。したがって、ナ
イロン、ポリエステル、セルロースフィルムなどの外層を有する積層体ではテー
プを巻く必要がないため、次の手順を使用できる。
1.3.0インチ(7.6cm)×9.25インチ(23.5cm)の型板を
使用して、フィルムのMDに平行な長片でサンプルを切る。熱間接着試験を実施
する前に、フィルムサンプルを24時間コンディショニングさせる。
2.サンプル片からループを形成し、端部で1.8インチ(0.32cm)の
セーフティヒートシールを作成する。シールを冷却する。
計算
シールレーティングを温度に対してプロットする。通常、シール点を通る曲線
を描いて、任意の所与の温度でのシールの一体性を示す。
ASTM手順D1505に記載のように、当技術分野で周知の方法にしたがっ
て密度を測定する。メルトインデックスは周知の方法で測定し、特に、ASTM
手順D1238−94aにしたがって測定できる。融点は、示差走査比色計(D
SC)を使用して測定できる。ポリマーの初期溶融プロフィールを得る。MW中
のヒートフローを、最低値のヒートフローが起こる温度の関数として測定する。
発明の詳細な説明
実施例1
2つの単層フィルムの熱間接着強さを同じ2つのポリマーから製造した共押し
出しフィルムの熱間接着強さと比較し、その結果を図1にプロットしたが、ブロ
ー比1.4:1の内部冷却マンドレルを使用するブローフィルム法について得た
ものであった。厚さ76μmの共押し出しフィルムの各層の厚さは25/25/
25μmであった。試験した各温度で、共押し出しフィルムの熱間接着強さは単
層フィルムの熱間接着強さの少なくとも2倍であった。密度0.902g/cc
、メルトインデックス1.0g/10分@190℃/2.16kgおよび単一部
位触媒エチレン/オクテンコポリマー(Dow Affinity(商標)PL
1880)製の厚さ76μmの単層フィルムの熱間接着強さは120℃および1
25℃で700g/3インチの最高値を示した(曲線#2)。密度0.957g
/cc、メルトインデックス1.0を有する多部位触媒高密度線状ポリエチレン
(Sclair(商標)19℃)製の厚さ19μmの単層フィルムの熱間接着強
さは155℃でわずかに300g/3インチであった(曲線#3)。コア層が密
度0.957g/ccの高密度ポリエチレンであり、外層が密度0.902g/
ccのメタロセンプラストマーである2つのポリマーの共押し出しフィルムの熱
間接着強さは最高値1100から1500g/3インチであった(曲線#1)。
換言すると、メタロセンプラストマーに高密度ポリエチレンのコア層を加えると
、同じ単層プラストマーフィルムと比べ、全熱間接着温度範囲にわたり、熱間接
着強さが約2倍上昇する。これは完全に予想外であった。
実施例2
Affinity(商標)PL1880の外層と中高密度ポリエチレンのコア
層でできた3つの共押し出しフィルムの熱間接着強さを比較し、結果を図2に示
す。コア層の密度は0.935(曲線#1)、0.945(曲線#2)および0
.957g/cc(曲線#3)であった。Affinity(商標)PL188
0
の単層の熱間接着強さを比較のために示した(曲線#4)。フィルムはすべて厚
さ76μmであり、ブロー比1.4:1の内部冷却マンドレルを使用して、ブロ
ーフィルム法で製造した。共押し出しフィルムの各層の厚さは約25/25/2
5μmであった。判るように、Affinity(商標)PL1880の熱間接
着強さはより高密度のコア層を加えることにより少なくとも2倍になった。3つ
の共押し出しフィルムの熱間接着性能は同様であった。共押し出しフィルムのコ
ア層は次の樹脂で製造した。
Sclair(商標)14K−密度0.935g/cc、メルトインデックス5
.0の多部位触媒エチレン/オクテンコポリマー、
Sclair(商標)16A−密度0.945g/cc、メルトインデックス0
.28の多部位触媒エチレン/ブテンコポリマー、および
Sclair(商標)19C−密度0.957g/cc、メルトインデックス1
.0の多部位触媒高密度線状ポリエチレン。
実施例3
密度0.901g/ccのExact(商標)3132メタロセンプラストマ
ーの外層と、異なる密度、0.919g/cc(曲線#1)、0.945g/c
c(曲線#2)および0.957g/cc(曲線#3)のポリエチレンの各コア
層で製造した3つの共押し出しフィルム(見かけ上の厚さ76μm)の熱間接着
強さを試験し、図3にプロットした。厚さ76μmの単層Exact(商標)3
132フィルムの熱間接着強さを比較のために示した(曲線#4)。フィルムは
従来のブローフィルム法で製造した。ブロー比2.2:1で共押し出しフィルム
を製造し、一方、単層フィルムはブロー比2.8:1で製造した。共押し出しフ
ィルムの各層の厚さは約15/46/15mmであった。密度0.919g/c
cのコア層は、Sclair(商標)11L4B LLDPE樹脂85重量%と
Nova LF0521A(商標)(低密度エチレンホモポリマー)15重量%
の混合物で構成されていた。密度0.945および0.957g/ccのコア層
はそれぞれSclair(商標)16Aおよび19Cで100%構成されていた
。曲線の中心部分の熱間接着値はその特定の温度でのフィルムの値ではなく、
試験法の限界を示している。しかし、本発明の共押し出しフィルムは熱間接着曲
線の低温部分と高温部分の両方で単フィルムより顕著に優れていることが判る。
共押し出しフィルムの熱間接着強さは、単フィルムに比べ、より広い温度範囲で
所与の値を超えている。メタロセンプラストマーフィルムに約0.920から約
0.960g/ccの密度のより高いコアを加えることにより予想外に、熱間接
着強さ二倍になることが明らかである。
Exact(商標)3132−密度0.901g/cc、メルトインデックス
1.2の単一部位触媒エチレン/ヘキセンコポリマー。Sclair(商標)1
1L4B−密度0.919g/cc、メルトインデックス0.75の多部位触媒
エチレン/オクテンコポリマー。Nova LF0521A(商標)−密度0.
921g/cc、メルトインデックス5.0の高圧法で製造したエチレンホモポ
リマー。Sclair(商標)16A−密度0.945g/cc、メルトインデ
ックス0.28の多部位触媒エチレン/ブテンコポリマー。Sclair(商標
)19C−密度0.957g/cc、メルトインデックス1.0の多部位触媒高
密度線状ポリエチレン。
実施例4
図4では、Affinity(商標)PL1880コポリマー樹脂の外層とS
clair(商標)D332−05中密度樹脂のコア層で製造した、厚さ76μ
m(曲線#2)および51μm(曲線#3)の2つのブローフィルム共押し出し
フィルムの熱間接着強さを76μmのAffinity(商標)PL1880単
フィルム(曲線#1)の熱間接着強さと比較する。予想外の熱間接着の改善は厚
さ76μmのフィルムに限定されるものではないことが判る。本発明の厚さ51
μmの共押し出しフィルムは、最も高いシール温度範囲を除き、76μmのモノ
フィルムより高い熱間接着強さを有している。共押し出しフィルムの各層の厚さ
は、76μmのフィルムでは13/50/13μm、51μmのフィルムでは8
.5/34/8.5μmであった。
Affinity(商標)PL1880−密度0.902g/cc、メルトイ
ンデックス1.0の単一部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。Sclair
(商標)D332−05−密度0.930g/cc、メルトインデックス1.0
の多部位エチレン/オクテンコポリマー。
実施例5
図5に示すように、76μmフィルムの両面について、2層のブローフィルム
共押し出しフィルムの熱間接着強さを測定する。フィルムの一方の側はExac
t(商標)3132メタロセンプラストマーであった。もう一方の側はScla
ir(商標)11L4B線状低密度エチレン−オクテンコポリマー樹脂であった
。メタロセンポリマー側(曲線#1)について測定したフィルムの熱間接着強さ
は非常に広い温度範囲で驚くほど高かったが、線状低密度ポリエチレン側につい
て測定した熱間接着強さの曲線#2は高くも広くもない。共押し出しフィルムの
層の厚さは、Exact(商標)3132が約15μm、Sclair(商標)
11L4Bが約61μmであった。
Exact(商標)3132−密度0.901g/cc、メルトインデックス1
.2の単一部位触媒エチレン/ヘキセンコポリマー、および
Sclair(商標)11L4B−密度0.919g/cc、メルトインデック
ス0.75の多部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
実施例6
図6では、0.912g/ccのAttane(商標)4201の外層、Do
wlex(商標)XSS84652.38低密度ポリエチレン(曲線#1)およ
びSclair(商標)D332−05中密度ポリエチレン(曲線#2)で製造
した2つのブローフィルム共押し出しフィルムの熱間接着強さを単層のAtta
ne(商標)4201フィルム(曲線#3)と比較した。フィルムの厚さはすべ
て76μmであった。Attane(商標)4201はメタロセン触媒ではなく
、従来の方法で製造した線状極低密度エチレン−オクテンコポリマー樹脂である
。この共押し出しフィルムは本発明のものではなく、驚くべき熱間接着強さの増
加は認められない。共押し出し層の厚さは約19/38/19μmであった。
Attane(商標)4201−密度0.912g/cc、メルトインデックス
1.0の多部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
Dowlex(商標)XSS84652.38−密度0.920g/cc、メル
トインデックス0.85の多部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
Sclair(商標)D332−05−密度0.930g/cc、メルトインデ
ックス1.0の多部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
実施例7
Affinity(商標)PL1880の外層とSoarnol(商標)ET
3803EVOHのコア層を有する厚さ100μmのブローフィルム共押し出し
フィルムの熱間接着強さを厚さ76μmのAffinity(商標)PL188
0モノフィルムの熱間接着強さと比較した。図7から判るように、Affini
ty(商標)PL1880の固有の熱間接着強さ(曲線#1)は、密度の高いコ
ア層を加えることにより(曲線#2)少なくとも2倍になった。EVOH共押し
出しフィルムでは、Bynel(商標)4109共押し出し可能な接着樹脂の層
をEVOH層のどちらかの側に含めて、Affiniy(商標)プラストマー外
層に適切に結合するようにした。共押し出しフィルムの各層の厚さは41/4/
10/5/41μmであった。熱間接着増強層はBynel(商標)4109層
およびSoarnol(商標)ET3803コア層の両層を加えたものと考える
ことができる。
Affinity(商標)PL1880−密度0.902g/cc、メルトイン
デックス1.0の単一部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
Soarnol(商標)ET3803−密度1.17g/cc、210℃/2.
16kgで測定したメルトインデックス3.3g/10分のエチレン含量38モ
ル%のエチレン/ビニルアルコールコポリマー。
Bynel(商標)4109−密度0.928g/cc、メルトインデックス3
.2の無水物&ゴム修飾線状低密度ポリエチレン接着性ポリマー。
実施例8
異なる密度のメタロセンプラストマー外層を有する厚さ76μmのブローフィ
ルム共押し出しフィルム2つの熱間接着強さを厚さ76μmのAffinity
(商標)PL1880モノフィルムの熱間接着強さと比較した。図8の曲線#2
で、外層を形成するために使用したメタロセンプラストマーはAffinity
(商標)PL1880(密度0.902g/cc)であり、曲線#3では外層は
Affinity(商標)PL1840(密度0.908g/cc)製であった
。共押し出しフィルムの層の厚さはそれぞれ約13/50/13μmであった。
Affinity(商標)PL1880の外層を使用して製造したフィルムはS
clair(商標)D332−05中密度ポリエチレン製のコア層を有していた
。Affinity(商標)PL1840外層はSclair(商標)E431
−06中密度ポリエチレン製のコア層を有していた。判るように、共押し出しフ
ィルムの熱間接着強さの曲線はモノフィルムの曲線(曲線#1)より巾も高さも
大きい。
Affinity(商標)PL1880−密度0.902g/cc、メルトイン
デックス1.0の単一部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
Affinity(商標)PL1840−密度0.908g/cc、メルトイン
デックス1.0の単一部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
Sclair(商標)D332−05−密度0.930g/cc、メルトインデ
ックス1.0の多部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
Sclair(商標)E431−06−密度0.935g/cc、メルトインデ
ックス1.0の多部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
実施例9
熱間接着強さは、単一部位触媒ポリマーシーラント層と裏打ち層の間の密度の
違いに依存する。図9は、3つのブローフィルム共押し出しフィルムの熱間接着
強さをAffinity(商標)PL1880モノフィルム(曲線#1)と比較
した。共押し出しフィルムはすべて、密度0.902g/ccのAffinit
y(商標)PL1880樹脂の外層を有している。曲線#2のコア層の密度は0
.930g/ccであり、曲線#3および#4のコア層の密度はそれぞれ0.9
12および0.908g/ccであった。フィルムの厚さはすべて76μmであ
っ
た。共押し出しフィルムの層の厚さはそれぞれ約13/50/13μmであった
。中密度コア層により得られた熱間接着の増強が最も劇的であったが、外層とコ
ア層の間の密度の差が0.006g/ccまで小さくても性能は明らかに改善さ
れる。
Affinity(商標)PL1880−密度0.902g/cc、メルトイン
デックス1.0の単一部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
Sclair(商標)D332−05−密度0.930g/cc、メルトインデ
ックス1.0の多部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
Attane(商標)4201−密度0.912g/cc、メルトインデックス
1.0の多部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
Affinity(商標)PL1840−密度0.908g/cc、メルトイン
デックス1.0の単一部位触媒エチレン/オクテンコポリマー。
本発明は、当業者には明らかなように多くの変形が可能であり、すべての明白
な均等物などは本発明の記載および請求の範囲に入ることを意味する。本明細書
の記載は請求の範囲の理解を助けるものであり、不必要に請求の範囲を限定する
ものではない。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1.表面シール層と熱間粘着強さ増強層とを含む、多層フィルムのシーラント成 分としてまたは多層構造体のシーラントフィルムとして使用する少なくとも2つ の層を有するフィルムであって、表面シール層が、密度約0.87から約0.9 30g/cc、メルトインデックス約0.2から約10dg/分の、エチレンと 1つまたは複数のC3〜C20のα−オレフィンの単一部位触媒(SSC)インタ ーポリマーから選択され、熱間粘着強さ増強層が表面シール層の熱間粘着強さ増 強を実質的に上昇させ、密度が少なくとも約0.900g/cc、メルトインデ ックス約0.2から約20dg/分のエチレンの単一部位および非単一部位触媒 コポリマー、ホモポリマーおよびターポリマー並びにそれらの混合物から選択さ れ、SSC層と増強層との密度の差が約0.003g/ccから約0.35g/ ccであることを特徴とするフィルム。 2.SSC層のフィルム厚が約0.5ミルから約3.0ミル(12.7ミクロン から76.2ミクロン)であり、熱間粘着増強層のフィルム厚が約0.5ミルか ら約6.0ミル(12.7ミクロンから152.4ミクロン)であり、SSC層 のフィルム厚と増強層のフィルム厚の比が約0.08から約6であることを特徴 とする請求項1に記載のフィルム。 3.SSC層の融点が約60℃から約120℃であり、熱間粘着強さ増強層の融 点が約70℃から約130℃であり、SSC層と増強層の間の融点の差が少なく とも約10℃であり、増強層の融点の方が高いことを特徴とする請求項1に記載 のフイルム。 4.SSCインターポリマーがエチレンとC4〜C8のα−オレフィンおよび他の エチレンポリマーとの混合物を含み、密度が約0.88g/ccから約0.92 0g/ccの範囲であり、メルトインデックス約0.5から2.0dg/分であ り、増強層がエチレンと1つまたは複数のC3〜C20のα−オレフィンのイン ターポリマー、高圧法で製造したエチレンホモポリマー、エチレン酢酸ビニルポ リマー、酸性コポリマー、共押し出し可能なエチレンコポリマー接着剤およびこ のようなポリマーブレンドから選択した、エチレンの単一部位触媒および非単一 部位触媒コポリマー、ホモポリマーおよびターポリマーおよびそれらの混合物か ら選択され、密度が約0.900g/ccから約0.960g/ccの範囲であ り、メルトインデックスが約0.5から約2.0dg/分であり、層間の密度の 差が少なくとも約0.005から約0.06であることを特徴とする請求項1に 記載のフイルム。 5.層間の密度の差が約0.015から約0.03g/ccであることを特徴と する請求項4に記載のフィルム。 6.請求項1から5のいずれか一項に記載のシーラントフィルムを含み、管状形 態であり、横方向にヒートシールした端部を有する流動性物質を入れることを特 徴とするポーチ。 7.包装用フィルム構造体のシール層として使用する単一部位触媒(SSC)樹 脂層のシール特性を増強する方法であって、SSC樹脂層がより高密度の別のポ リマー層に隣接しており、両層の密度差が約0.003g/ccから約0.35 g/ccであることを特徴とする方法。 8.包装用フィルム構造体のシール層として使用する単一部位触媒(SSC)樹 脂層のシール特性を増強する方法であって、SSC樹脂層がより高密度の別のポ リマー層に隣接しており、SSC樹脂層とより高密度のポリマー層が請求項1に 定義のものであることを特徴とする方法。 9.包装用フィルム構造体のシール層として使用する単一部位触媒(SSC)樹 脂層のシール特性を増強する方法であって、SSC樹脂層がより高密度の別のポ リマー層に隣接しており、SSC樹脂層とより高密度のポリマー層が請求項4に 定義のものであることを特徴とする方法。 10.縦型の形成、充填およびシール装置を使用して、流動性物質を充填したポ ーチを製造する方法を提供し、この方法では、長手方向にシールして管状フィル ムを形成し、次いで、最初の場所で管状フィルムを平坦にし、その平坦にした場 所で管状フィルムを横方向にヒートシールし、管状フィルムに最初の場所の上部 で所定量の流動性物質を充填し、第二の場所で所定量の流動性物質の上部で管状 フィルムを平坦にし、第二の場所で管状フィルムを横方向にヒートシールするこ とにより、各ポーチをフィルムの平坦なウェブから製造する方法であって、改良 点が請求項1に記載のフィルムを含むフィルムの平坦なウェブからポーチを製造 することを含むことを特徴とする方法。
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