JP2001525737A - アイソタクチックポリプロピレンを含む不透明フィルム - Google Patents

アイソタクチックポリプロピレンを含む不透明フィルム

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Abstract

(57)【要約】 高められた湿分遮断性及び機械的性質を有する不透明フィルム。本フィルムは、93%よりも大きいアイソタクチック立体規則性を有する高結晶度ポリプロピレン及び基層を空洞化するのに有効な量の空洞化剤のブレンドを含む基層を有する。

Description

【発明の詳細な説明】 アイソタクチッタポリプロピレンを含む不透明フィルム 発明の背景 本発明は高められた湿分遮断性及び機械的性質を示す、白色のポリプロピレン を基材とする多層フィルム構造体に関する。 白色ポリマーフィルムは多くの商業的用途に用いられている。一つの特に重要 な用途は、スナック食品及びキャンディーバーのような製品の包装である。食品 包装において使用されるフィルムは、適切な食品の内包のために必要な特性を提 供するように選択され及び/または設計されている。そのような特性は水蒸気遮 断性、酸素及び気体遮断性並びに香味及びアロマ遮断性を含む。 ポリプロピレンは、食品包装産業において使用される不透明フィルムの製造に おいて通常使用されるポリマーである。多層フィルムの場合には、ポリプロピレ ンは典型的には基層またはコア層内に使用され、そしてポリブチレンテレフタレ ート(PBT)のような空洞化剤で空洞化されている。典型的には、望まれる空 洞度を達成するためには、従来技術のフィルムにおいては6〜12重量%の空洞 化剤を使用することが必要であった。 しかし、前述の範囲内のPBT空洞化剤の使用は欠点を伴わないことはない。 特に典型的に本技術において使用される装填範囲は製造動作時間に悪影響し得る 。さらに、PBT自体、本技術において典型的に使用される装填範囲においては 、原料コストのかなりの百分率を占める。 ポリマーフィルム構造体の機械的性質は、特に食品及びキャンディーの包装の ような用途に関する、他の重要な特性である。高められた機械的性質を有するフ ィルムは、そのようなフィルムが典型的な産業機械にさらに容易に適合するので 、操作及び包装を容易にする。ポリプロピレンを基材とするフィルムの機械的性 質(フィルムの剛性及びモジュラスによって測定されたもの)を高めるための試 みが、延伸の増加及び/または添加剤の添加によって行われてきた。しかし、延 伸を増すとしばしば加工中にフィルムの分裂が起こる傾向を増し、一方添加剤の 添加は典型的に機械的性質の限定された向上を提供できるが寸法安定性のような 他のフィルム特性に悪影響し得る。 従って、本技術において、容易に加工でき(すなわち改善された製造動作時間 及び減じられた原料コスト)かつ高められた湿分遮断性及び機械的性質を示す不 透明ポリプロピレン基材フィルムについての必要性がある。 本発明は、従来技術のその必要性を扱い、高められた湿分遮断性及び機械的特 性を有する不透明ポリマーフィルムに関する。本フィルムは93%よりも大きい アイソタクチック立体規則性を有する第1のポリプロピレンポリマーと、基層を 空洞化するために有効な量の空洞化剤とのブレンドを含む基層を有する。 1つの好ましい態様において、基層は、6重量%未満の空洞化剤、好ましくは 2〜5重量%の空洞化剤を含む。他の好ましい態様において、基層はさらに前記 基層の9重量%以下の量の樹脂変性剤を含む。樹脂変性剤は好ましくは水素化炭 化水素である。 さらに他の態様において、少なくとも1つの結合層が空洞化基層に接着されて いる。スキンが好ましくは結合層の他の側に接着している。スキン層の空洞化基 層への接着を容易にする結合層は、好ましくはポリプロピレンから形成される。 スキン層は好ましくはエチレン−プロピレンランダムコポリマーまたはエチレン −プロピレン−ブテン−1ターポリマーから形成される。 結果として、本発明は高められた湿分遮断性及び機械的性質を示す不透明ポリ プロピレン基材フィルム構造体を提供する。これらの改善された性質は寸法安定 性のようなフィルムの性質に悪影響することなく得られる。この点につきさらに 、これらの改善された性質は、有意により低いレベルの空洞化剤を使用して、従 って改善された製造動作時間及び減じられた原料コストを与えて得られる。フィ ルム構造体はさらに、高度の機械適性及び加工性を示す。 本発明は、高結晶度のポリプロピレン(HCPP)をHCPPを空洞化するた めに有効な量の空洞化剤とブレンドすることによって製造される。HCPPは9 3%より大きく、好ましくは94〜98%のアイソタクチック立体規則性を有す る。基層は好ましくは6重量%未満の空洞化剤を含む。 商業的に適切なポリプロピレンはFina 3371(テキサス州ダラスのF ina Oil and Chemical社から入手できる)、Exxon 4612及び4052(テキサス州ヒューストンのExxon Chemica l社から入手できる)及びAmoco 6361(イリノイ州シカゴのAmoc o Chemical社から入手できる)を含む。商業的に適切なHCPPはA moco 9117、Amoco 9119及びAmoco 9218((イリ ノイ州シカゴのAmoco Chemical社から入手できる)、及びChi sso HF5010及びChisso XF2805(日本東京のチッソ化学 から入手できる)を含む。適切なHCPPはヨーロッパのSolvayからも入 手できる。 HCPPは高いアイソタクチック立体規則性を有し、通常のアイソタクチック ポリプロピレンよりも高い結晶度、すなわち93%より大きい結晶度(通常のア イソタクチックポリプロピレンは90〜93%のアイソタクチック立体規則性を 有するものとしてここでは定義する)を生じる。従ってこのHCPPは、通常の アイソタクチックポリプロピレンよりも高い剛性、表面硬度、より高温における より低い撓み、及びより良好なクリープ特性を示す。それらの製造方法を含む、 HCPPに関するさらに他の情報は米国特許第5,063,264号に開示され ている。 本発明の目的のために、立体規則性は、J.L.Koenig及びA.Van Roggenによる「ポリプロピレンにおける立体規則性の積分赤外バンド強 度測定」,Journal of Applied Polymer Scie nce,9巻359〜367頁(1965年)及びWiley−Inersci ence Publication(ニューヨーク、チチェスター、ブリスバー ン、トロント)のJ.L.Koenigによる「ポリマー鎖の化学的微細構造」 中に記載される手順によってIR分光分析によって決定できる。立体規則性はま た、デカヒドロナフタレン(デカリン)溶解度及び核磁気共鳴分光分析(NMR )によって決定できる。 基層内のHCPPの使用は、フィルムを空洞化して望まれる不透明度をつくる ために必要な空洞化剤の量を予期されずに減じた。さらに詳細には、HCPPの 基層内の使用は、フィルムを空洞化するために必要な空洞化剤の量を、ほぼ6〜 12%またはそれ以上の従来技術のレベルから、本発明において6重量%未満、 好ましくは2〜5重量%のレベルに減じた。この空洞化剤の装填レベルにおける 減少はそれがより大きな製造動作時間を生じるので重要である。さらに、基層を 空洞化するために必要な空洞化剤の量における減少は原料の有意なコスト節約に なる。 さらにこの点につき、HCPP及び空洞化剤の基層におけるブレンドは、得ら れたフィルムの湿分遮断性における有意の改善を提供する。以降に述べる実施例 において示されるように、20〜30%までの湿分遮断性における改善が本発明 のフィルムで達成され得る。湿分遮断性における20〜30%の改善が食品包装 産業において重要であることが本技術における当業者によって認識される。 好ましい空洞化剤はポリブチレンレテフタレート(PBT)、炭酸カルシウム (CaCO3)、ポリエステル(PET)、ナイロンを含むポリアミド及び他の ポリマー、並びに/またはHCPPと非相溶性の無機物質を含む。 一つの好ましい態様において、基層中のHCPPは通常のアイソタクチックポ リプロピレン(PP)とブレンドされる。基層は好ましくは基層を可塑化するた めに有効な量のPPを含み、従って得られる押出フィルム構造体の加工性を増す 。ブレンドされた基層は、増加したライン操作能力及びライン百分率動作時間に よって加工効率を増す。例えば、ブレンドされた基層はフィルムを伸張するため に必要な力を減じ、そしてさらに押出フィルムの端部トリミングを容易化する。 従って、ブレンドされた基層はフィルム構造体の加工に関連するコストを減じる 。 他の好ましい態様において、樹脂変性剤は基層前駆体とブレンドされる。樹脂 変性剤は、9重量%以下の量、好ましくは3〜6重量%の量で存在する。この配 合はHCPP及び樹脂変性剤のフィルム押出機への直接供給またはマスターバッ チの使用によって達成し得る。配合の一つの好ましい方法はHCPPと樹脂変性 剤(例えば80%HCPP及び20%樹脂変性剤)から形成されたマスターバッ チを利用する。マスターバッチは次に追加のHCPPとブレンドされ、これは樹 脂変性剤の濃度を最終の望まれるレベルへ減じる。 1995年6月13日に出願された、共通して所有される同時係属米国特許出 願第08/490,081号及び1995年10月12日に出願された08/5 42,209号に開示されるように、HCPPから形成されるポリマーフィルム 構造体は、少量の樹脂変性剤の添加によって予期されない大きな水蒸気透過率減 少を示す。湿分遮断性は樹脂変性剤の装填レベルが増されるとともに、樹脂変性 剤の装填レベルのさらなる増加が湿分遮断性における実質的な増加をさらに与え ない点に達するまで(10%未満の樹脂変性剤)、増加する。さらに、HCPP を基材とするフィルム構造体はまた、最大湿分遮断性を達成するために20%以 上の樹脂変性剤を必要とし得る従来技術のフィルム構造体において通常である、 寸法安定性における損失を被らずに高められた機械的性質を与える。 樹脂変性剤は好ましくは、HCPPポリマーと相溶性であり、かつフィルムの 性質の望まれる向上を与える低分子量の水素化炭化水素である。好ましい樹脂変 性剤は5000未満、好ましくは2000未満、さらに好ましくは500〜10 00の数平均分子量を有する。樹脂変性剤は天然または合成であることができ、 そして好ましくは60〜180℃の軟化点を有する。後に水素化できる特に適切 な炭化水素は炭化水素樹脂である。好ましい炭化水素樹脂は特に、石油樹脂、テ ルペン樹脂、スチレン樹脂及びシクロペンタジエン樹脂を含む。 本発明における使用に適切な、商業的に入手できる水素化炭化水素樹脂の例は デラウエアのハーキュリーズコーポレーションによってPICCOLYTE、R EGALREZ及びREGALITEの商標で販売されているもの、テキサス州 ヒューストンのExxonケミカルカンパニーによってESCOREZの商標で 販売されているものである。ESCOREZ樹脂は特に好ましい水素化炭化水素 樹脂である。 一つの特に好ましい樹脂変性剤はここで飽和脂環式樹脂と呼ばれる。飽和脂環 式樹脂は芳香族炭化水素樹脂の水素化によって得られる。芳香族樹脂はそれ自体 は、主成分として反応性二重結合を一般に側基内に含む芳香族炭化水素を含む反 応性不飽和炭化水素を重合することによって得られる。さらに詳細には、脂環式 樹脂は芳香族樹脂から、芳香族環中の二重結合を含む全てまたはほとんど全ての 不飽和が消失するまで芳香族樹脂を水素化することによって得られる。 本発明において使用される飽和された脂環式樹脂は、環球法によって測定され た85〜140℃、好ましくは100〜140℃の軟化点を有する。本発明にお ける使用に適した商業的に入手できる飽和脂環式樹脂の例は日本の荒川林業化学 工業株式会社によってARKON−Pの商標で販売されるものである。 一つの好ましい態様において、オレフィンポリマーの結合層は基層に接着して いる。下に議論するスキン層は空洞化基層に適切に接着しないかもしれないので 、空洞化基層と相溶性の結合層が最初に基層に接着される。オレフィンポリマー のスキン層は次に、結合層に接着される。結合層及び及びスキン層は好ましくは 基層と同時押出される。結合層はTiO2のような白化剤を含み得る。 スキン層(単数または複数)のために利用される適切なオレフィンポリマーは i)エチレンホモポリマー、ii)エチレンとプロピレンとのコポリマー、ii i)エチレンまたはプロピレン及びブチレンまたは5〜10炭素原子を有する他 のアルファオレフィンのコポリマー、iv)エチレン、プロピレン及びブチレン または5〜10炭素原子を有する他のアルファオレフィンのターポリマー、並び にv)これらの混合物を含む。 スキン層のために特に好ましいオレフィンポリマーは、プロピレンが主成分で エチレン含量が2〜10重量%(コポリマーの重量に対して)のエチレン−プロ ピレンコポリマー、プロピレンが主成分でブチレン含量が0.5〜25重量%( コポリマーの重量に対して)のプロピレン−ブチレンコポリマー、及びプロピレ ンが主成分でエチレンが0.5〜7重量%かつブテン−1が5〜30重量%(タ ーポリマーの重量に対して)のエチレン−プロピレン−ブテン−1・ターポリマ ー、並びにこれらのポリマーの混合物を含む。コポリマー及びターポリマーは好 ましくはランダムポリマーである。 さらに他の好ましい態様において、コーティングがスキン層(単数または複数 )の外表面に適用される。改善された印刷適性、機械適性及びアロマ遮断特性を 与えるアクリルコーティングがスキン層の一つに適用され得る。エチレンメチル アクリレート(EMA)またはエチレンアクリル酸(EAA)のような熱シール コーティングが他のスキン層に適用され得る。他の適切なコーティングは塩化ポ リビニリデン(PVDC)、ポリビニルアルコール(PVOH)及び共通して所 有される米国特許第5,419,960号に開示されるような低温ヒートシール コーティングを含む。 得られるフィルムの他の特性の性質をさらに改善するため、抗ブロッキング剤 、帯電防止剤及び/またはスリップ剤のような有効量の添加剤が基層、結合層( 単 数または複数)及び/またはスキン層(単数または複数)内に含まれ得る。 好ましい抗ブロッキング剤は、シリカ、タルク、クレー、ナトリウムアルミニ ウムシリケート、及び慣用の無機抗ブロッキング剤を含む、他の適切な抗ブロッ キング剤は、二酸化珪素、炭酸カルシウム、珪酸マグネシウム、珪酸アルミニウ ム、燐酸カルシウム等の無機添加剤、及びポリアミド、ポリエステル、ポリカー ボネート等のような非相溶性の有機ポリマーを含む。 好ましい帯電防止剤は、アルカリアルカンスルホネート及び10〜20炭素原 子を有する脂肪族基を有し、かつ2−ヒドロキシアルキル−(C1〜C4)基によ って置換された本質的に直鎖飽和脂肪族第3アミンを含む。好ましいアミンは、 10〜20、好ましくは12〜18の炭素原子をアルキル基中に含むN,N−ビ ス−(2−ヒドロキシエチル)−アルキルアミンである。帯電防止剤の有効量は 層の重量に対して0.05〜3重量%の範囲で変化する。 好ましいスリップ剤は高級脂肪酸アミド、高級脂肪酸エステル、ワックス、金 属石鹸及びポリジメチルシロキサンのようなシリコーンオイルを含む。潤滑剤の 有効添加量は0.1〜2重量%に変化する。 本発明の多層フィルムは樹脂を同時押出するための商業的に入手できるシステ ムを使用して製造し得る。述べたように、ブレンドされたHCPP及び空洞化剤 前駆体は好ましくはポリマー材料の少なくとも2分の1及び少なくとも3分の1 と共に(これらはそれぞれ結合層及びスキン層を形成する)同時押出される。ポ リマーは溶融状態にでき、そして慣用の押出機からフラットシートダイを通して 同時押出され、メルトの流れはダイから押し出される前にアダプター内で結合さ れる。ダイのオリフィスを出た後、多層フィルム構造体は急冷される。 本発明のフィルム構造体は好ましくは二軸延伸される。一つの好ましい態様に おいて、フィルム構造体は縦方向(MD)に4.5〜6倍、そして横方向(TD )に6〜13倍に伸張される。全体の延伸(MD×TD)は好ましくは25〜8 0の範囲である。延伸後、フィルムの端部がトリムされ、フィルムが芯上へ巻か れる。 本発明のフィルム構造体はまた、慣用のアイソタクチックポリプロピレン基材 コア層を有するフィルム構造体に勝る、予期されずに増加された剛性及びモジュ ラス(MD及びTD)を示す。増加された剛性及びモジュラスは後の操作及び包 装を容易化する高められた機械的性質を有するフィルム構造体を提供する。さら に、MD及びTDモジュラスにおける増加、従って減じられた加工コスト及び関 連する減じられた分裂の傾向は比較的低い延伸で達成される。 10ミクロン〜60ミクロン、好ましくは15ミクロン〜50ミクロンの範囲 の厚さを有する本発明のフィルム構造体が形成される。各結合層は構造体の5〜 15%を示し、一方各スキン層は構造体の2〜6%を示す。 実施例 以下の実施例のそれぞれにおける水蒸気透過率(WVTR)は37.8℃(1 00°F)及び90%相対湿度(ASTM F372)において測定され、g/ 100平方インチ/日/ミルで示される。 実施例1 試料1a〜1cを、不透明PP基材フィルム構造体の湿分遮断性を不透明HC PP基材フィルム構造体及び水素化された炭化水素で変性された不透明HCPP 基材フィルム構造体と比較するために製造した。 試料1aを、28.25ミクロンの厚さを有する、94%標準PP(Exxo n4252)及び6%空洞化剤(Celanese1300a)のコア層で製造 し、そしてそれぞれ6.0ミクロンの厚さを有する標準PP(Exxon425 2)のスキン層と共に同時押出し、ABA押出物を製造した。ABA押出物を縦 方向に5.3倍、横方向に9.0倍に伸張した。 試料1bを、26.75ミクロンの厚さを有する、96%HCPP(Amoc o9117)及び4%空洞化剤(Celanese1300a)のコア層で製造 し、そしてそれぞれ5.75ミクロンの厚さを有するHCPP(Amoco91 17)のスキン層と共に同時押出し、ABA押出物を製造した。ABA押出物を 縦方向に5.3倍、横方向に9.0倍に伸張した。 試料1cを、24.5ミクロンの厚さを有する、93%HCPP(Amoco 9117)及び4%空洞化剤(Celanese1300a)及び3%の水素化 炭化水素(Arkon P−115)のコア層で製造し、そしてそれぞれ5.2 5ミクロンの厚さを有するHCPP(Amoco9117)のスキン層と共に同 時押出し、ABA押出物を製造した。ABA押出物を縦方向に5.3倍、横方向 に9.0倍に伸張した。 実施例2 試料2a〜2dを、不透明PP基材フィルムの湿分遮断性を不透明HCPP基 材フィルム構造体と比較するために製造した。 試料2aを、25.0ミクロンの厚さを有する、92%の標準PP(Amoc o6317)及び8%の空洞化剤(Celanese1300a)のコア層で製 造し、そしてそれぞれ5.35ミクロンの厚さを有する、94%の標準PP(A moco6317)、4%のTiO2(酸化チタン)及び2%のタルクのスキン 層と共に同時押出してABA押出物を製造した。このABA押出物を縦方向に5 .5倍、横方向に8.5倍に伸張した。 試料2bを、22.75クロンの厚さを有する、30%の標準PP(Amoc o6317)、66.8%のHCPP(Chisso XA4141)及び3. 2%の空洞化剤(Celanese1300a)のコア層で製造し、そしてそれ ぞれ4.85ミクロンの厚さを有する、94%の標準PP(Amoco6317 )、4%のTiO2(酸化チタン)及び2%のタルクのスキン層と共に同時押出 してABA押出物を製造した。このABA押出物を縦方向に5.5倍、横方向に 8.5倍に伸張した。 試料2cを、22.75クロンの厚さを有する、45%の標準PP(Amoc o6317)、51.8%のHCPP(Chisso XA4141)及び3. 2%の空洞化剤(Celanese1300a)のコア層で製造し、そしてそれ ぞれ4.85ミクロンの厚さを有する、94%の標準PP(Amoco631 7)、4%のTiO2(酸化チタン)及び2%のタルクのスキン層と共に同時押 出してABA押出物を製造した。このABA押出物を縦方向に5.5倍、横方向 に8.5倍に伸張した。 試料2dを、22.75クロンの厚さを有する、30%の標準PP(Amoc o6317)、66.8%のHCPP(Amoco 4141X)及び3.2% の空洞化剤(Celanese1300a)のコア層で製造し、そしてそれぞれ 4.85ミクロンの厚さを有する、94%の標準PP(Amoco6317)、 4%のTiO2(酸化チタン)及び2%のタルクのスキン層と共に同時押出して ABA押出物を製造した。このABA押出物を縦方向に5.5倍、横方向に8. 5倍に伸張した。 1:30.0%の再加工ポリプロピレンを含む全%PP 実施例3 試料3aを、低レベルの空洞化剤を含むHCPP基材フィルム構造体の湿分遮 断性を示すために製造した。 試料3aを、28ミクロンの光学厚さを有する、97%HCPP(Amoco 9218)及び3%の空洞化剤(Celenese1300a)noコア層で 製造した。このコアを、それぞれ3.5ミクロンの厚さを有する、92%のHC PP(Amoco9218)及び8%の白化剤(Schulman CTW50 50)のスキン層と同時押出し、ABA押出物を製造した。このABA押出物を 縦方向に5.3倍、横方向に8.5倍に伸張した。 上に示したデータから、本発明は、従来技術の対称試料(試料1a及び2a) と比較して有意に改善された湿分遮断性を示す不透明フィルム構造体を提供する ことが容易に明らかである。本発明のフィルムは、従来技術の対称試料(1a及 び2a)と実質的に同じ程度の不透明度を示すと同時に、有意に低いレベルの空 洞化剤を利用する。さらに、これらのフィルム構造体は高められた機械的性質、 すなわち改善された剛性及びモジュラスを示し、そして加工の容易さ、例えば増 加されたライン操作能力及びライン百分率動作時間(本フィルム構造体の加工中 に観察されるようなもの)を提供する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 キュン,ジェイ・キン シンガポール共和国 249149 ジャラン・ テュパイ 22

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.93%より大きいアイソタクチック立体規則性を有する第1のポリプロピ レンポリマー及び基層を空洞化するのに有効な量の空洞化剤のブレンドを含む基 層を含む、高められた湿分遮断性及び機械的性質を有する不透明フィルム。 2.前記第1のポリプロピレンが94〜98%のアイソタクチック立体規則性 を有する、請求項1に記載のフィルム。 3.前記基層が6重量%までの前記空洞化剤を含む、請求項1又は2に記載の フィルム。 4.前記基層が2〜5%の前記空洞化剤を含む、請求項1又は2に記載のフィ ルム。 5.前記空洞化剤が、ポリブチレンテレフタレート、炭酸カルシウム、ポリエ ステル及びポリアミドより成る群から選択される、請求項1または2に記載のフ ィルム。 6.前記基層が、前記基層の9重量%までの量で樹脂変性剤をさらに含む、請 求項1または2に記載のフィルム。 7.前記基層が3〜6%の前記変性剤を含む、請求項6に記載のフィルム。 8.前記樹脂変性剤が水素化炭化水素である、請求項6に記載のフィルム。 9.前記水素化炭化水素が水素化された炭化水素樹脂である、請求項8に記載 のフィルム。 10.前記基層が、抗ブロッキング剤、帯電防止剤及びスリップ剤より成る群 から選択される添加剤をさらに含む、請求項1または2に記載のフィルム。 11.少なくとも1つの結合層及び少なくとも1つのスキン層を含み、結合層 が前記空洞化された基層及び前記スキン層との間に挿入されており、そして前記 空洞化基層及び前記スキン層の両方と相溶性のポリマー物質から形成されており 、それによって前記層同士が一緒に接着され得る、請求項1または2に記載のフ ィルム。 12.前記結合層がポリプロピレンである、請求項11に記載のフィルム。 13.前記スキン層が、エチレン−プロピレンタンダムコポリマー及びエチレ ン−プロピレン−ブテン−1ターポリマーより成る群から選択されるポリマーか ら形成される、請求項11に記載のフィルム。 14.前記スキン層が、抗ブロッキング剤、帯電防止剤及びスリップ剤より成 る群から選択される添加剤をさらに含む、請求項11に記載のフィルム。 15.前記スキン層の外表面にコーティング層をさらに含む、請求項11に記 載のフィルム。 16.前記コーティング層が、アクリル樹脂、エチレンメチルアクリレート、 エチレンアクリル酸、塩化ポリビニリデン及びポリビニルアルコールより成る群 から選択される、請求項15に記載のフィルム。 17.前記ブレンドが、90〜93%のアイソタクチック立体規則性を有する 第2のポリプロピレンポリマーをさらに含む、請求項1または2に記載のフィル ム。
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