JP2003533578A - ポリオレフィン/コポリアミドrf活性接着フィルム - Google Patents

ポリオレフィン/コポリアミドrf活性接着フィルム

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 無線周波数(RF)により加工できるフィルム形成性のポリマーブレンド組成物に関し、特にハロゲン含有ポリマーを実質的に含まない組成物の提供。 【解決手段】 コポリアミドとカルボン酸またはカルボン酸無水物の官能基を有するポリオレフィンとのブレンドから本質的になり、該ブレンドは、23℃で27メガヘルツの周波数で少なくとも0.05の誘電損率を有し、該コポリアミドは全ブレンド重量に基づいて20−80重量%の範囲の量で存在することを特徴とするポリマー組成物。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無線周波数(radio frequency)(RF)により影
響をうけるフィルム形成性のポリマーブレンド組成物に関し、特にハロゲン含有
ポリマー例えばポリ(塩化ビニル)またはPVCを実質的に含まない組成物に関
する。換言すれば、現在の分析技術は、検出可能な量の化学的に結合したハロゲ
ンの存在を明らかにしない。本発明は、特に、これらの組成物から製造された1
層のフィルム、並びにこれらの組成物から製造された少なくとも1つの層を配合
した共押し出し多層フィルム構造体に関する。本発明は、さらに特に、コポリア
ミド及び酸官能基化ポリオレフィンからなるこれら組成物、並びにこれらのフィ
ルム及び構造体におけるそれらの用途に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
可撓性のPVC(f−PVC)から製造された生成物は、種々の末端用途(そ
のRFシール能力、蒸気或いは気体のバリヤーまたは可撓性に依存するものを含
む)に長い間好んで使用されてきた。特にそれらの製造及び廃棄中のハロゲン化
ポリマー例えばf−PVCの環境上の影響を懸念することから、ハロゲンのない
代替物を開発するように努力してきている。代表的には、組成物の重量に基づい
て10−40重量%のレベルでのf−PVCにおけるフタレート可塑剤は、f−
PVCが医療用製品、子ども用の玩具及び食品の包装に使用されるとき、論議を
生ずる。論議は、使用または時間の経過とともにf−PVCから移行または浸出
する可塑剤の傾向に集中している。
【0003】 懸念をなくするために、オレフィンポリマー、例えばポリプロピレン(PP)
、ポリエチレン(PE)、スチレン性ブロックコポリマー、例えばスチレン/エ
チレン/ブテン/スチレン(SEBS)、及びエチレンコポリマー、例えばエチ
レン/オクテン−1またはエチレン/酢酸ビニル(EVA)コポリマーに関心が
集中している。オレフィンポリマーは、f−PVCにより示される多くの物理的
性質に合致するかまたは等しく、そして同様なコストにおいてそのようなことが
起こる。これらのポリマーから形成されたフィルムは、それらがあまりに低い誘
電損率(DLF)を有するので一般に高周波(HF)シーリングまたは特にRF
シーリングを行うことができないので、加熱シーリングを必要とする。
【0004】 参考文献には、HFまたはRF融着またはシーリングを可能にする誘電性性質
を有する種々のハロゲンのないポリマーを記述している。これらのポリマーは、
例えば、熱可塑性ポリウレタン(TPU);ポリアミド(ナイロン)及びグリコ
ール変性ポリエステル(PETG)を含む。しかし、これらのポリマーのコスト
は、PVCより高く、f−PVCの直接的な置換を経済的に魅力のないものにし
ている。さらに、いくつかのRF活性ポリマーの代替物は、f−PVCよりはる
かに高い引張モジュラスまたは剛性を有し、可撓性のフィルムの包装またはバッ
グに使用することを利点のないものにしている。
【0005】 RF活性であると知られているコポリアミドは、 f−PVCに比べて不適切
な物理的性質及び高いコストの点で欠点を有する。ナイロンとしても知られてい
る高い数平均分子量(Mn)ポリアミドは、一般に、f−PVCに比べてそれら
を剛いと分類するほど充分に高いモジュラスを有し、そしてシールすることが困
難でありしかも高価である。低いMnコポリアミド、例えば本発明で使用される
ものは、代表的に低い粘度のホットメルト接着剤で使用される。それ自体、それ
らは、低い溶融強さ、低い引張強さ、従来の押し出し装置における低い加工性、
接着剤のタイプの粘着性及び過剰なコストを有する。
【0006】 ハロゲンのないポリマーによりf−PVCを置換する他の検討は、オレフィン
とアクリル酸エステル(アクリレート)またはビニルエステル例えば酢酸ビニル
(VA)とのコポリマーを使用する。高いレベル(一般に、コポリマーの重量に
基づいて15重量%より多い)のVAまたはアクリル酸メチルとエチレンとのコ
ポリマーは、RF活性の或る目安をもたらす。これらのオレフィンコポリマーは
f−PVCのそれらに似た引張及びモジュラスの性質を示しそしてTPU、ナイ
ロン及びPETGより低いコストのものであるが、それらは、f−PVCのそれ
よりかなり低いDLFを有する。低いDLFは、資本的支出及びエネルギー源の
使用の両者を同時に増加させるとともにRF発生器のサイズの増大を実際上必要
とする。これらの増加は、より長い融着時間とあいまって、より高い最終の部分
のコストを生じさせる。
【0007】 より大きなRF発生器に頼ることを避ける検討は、フィルム形成性オレフィン
ポリマー組成物中へ、代表的には高い添加レベルでRF活性無機または有機の粒
状の添加物をブレンドすることを含む。
【0008】
【特許文献1】 ヨーロッパ特許193902 特許文献1は、組成物の重量に基づいて1−20重量%のレベルで無機の添加
物例えば酸化亜鉛、ベントナイト粘土、及びアルカリ土類金属アルミノシリケー
トを含むRFに感度を有する組成物を開示している。
【0009】
【特許文献2】 PCT出願WO92/09415 特許文献2は、熱硬化性の化合物及びフィルム中にRF受容体、例えばホスホ
ネート化合物、ホスフェート化合物、第四級アンモニウム塩、ポリスチレンスル
ホネートナトリウム塩、アルカリ土類金属サルフェート、及びアルミニウム三水
和物を配合することを記載している。
【0010】
【特許文献3】 米国特許5627223 特許文献3は、カップリング剤も含むポリオレフィンブレンドに1−50重量
%の澱粉(RF融着可能性を付与するために)を添加することを開示している。
【0011】 これらの添加物は、RF融着可能性を改善するが、他の性質例えばフィルムの
光学性及び透明性、引張強さ及びタフネスに悪影響を及ぼしつつ、それを行う。
【0012】
【特許文献4】 WO95/13918 特許文献4は、4種の成分に基づくRFにより影響をうける層を含む多層構造
体を開示する。成分は、プロピレンに基づくポリマー、プロピレン以外のポリオ
レフィン、RFにより影響をうけるポリマー、及びポリマー性の相溶剤である。
RFで影響をうけるポリマーは、EVA、EMA、エチレン/ビニルアルコール
(EVOH)、ポリアミド(ナイロンを含む)、PVC、塩化ビニリデンポリマ
ー、フッ化ビニリデンポリマー、及びビスフェノールAとエピクロロヒドリンと
のコポリマーの任意のものである。相溶剤は、スチレン/炭化水素ブロックコポ
リマー、好ましくは無水マレイン酸(MAH)、エポキシまたはカルボキシレー
ト官能基により変性されたSEBSブロックコポリマーである。
【0013】
【特許文献5】 WO96/40512 特許文献5は、表層、バリヤー層及びRFにより影響をうける層からなる多層
構造体を開示している。4種のポリマーの混合物は、RFにより影響をうける層
を生ずる。ポリマーは、プロピレンポリマー、プロピレン以外のポリオレフィン
、RFにより影響をうけるポリマー及びポリマー性相溶剤である。RFにより影
響をうけるポリマーは、充分なコモノマー含量を有するEVAまたはEMAコポ
リマー、ポリアミド、EVOHコポリマー、PVC、塩化ビニリデン、フッ化物
またはビスフェノールAとエピクロロヒドリンとのコポリマーである。スチレン
/炭化水素ブロックコポリマー、特に無水マレイン酸(MAH)、エポキシまた
はカルボキシレート官能基により変性されたSEBSブロックコポリマーは、好
適な相溶剤として働く。
【0014】
【特許文献6】 WO95/14739 特許文献6は、医薬品用の包装のような物品に使用して好適なポリマー組成物
を開示している。組成物は、熱抵抗性ポリマー、RFにより影響をうけるポリマ
ー及び相溶性ポリマーを含む。RFにより影響をうけるポリマーは、極性ポリマ
ーの2種の群の何れかから選ばれる。1つの群は、コモノマーが、アクリル酸、
メタクリル酸、アクリル酸またはメタクリル酸のエステル誘導体(1−10個の
炭素原子を有するアルコールを含む)、酢酸ビニル及びビニルアルコールから選
ばれるエチレンコポリマーを含む。他の群は、ポリウレタン、ポリエステル、ポ
リ尿素、ポリイミド、ポリスルホンまたはポリアミドのセグメントを有するコポ
リマーを含む。相溶剤は、スチレン性ブロックコポリマー(例えば、SEBS)
、好ましくはMAH官能基を含むものである。
【0015】
【特許文献7】 ヨーロッパ特許出願0688821 特許文献7は、RFにより発生した誘電熱によりシールが可能なシート及びフ
ィルムに形成できるポリオレフィン組成物を開示している。組成物は、不均一相
のオレフィンポリマーと少なくとも(≧)0.01の誘電熱損失ファクター(D
HLFまたはDLF)を有する少なくとも1種のポリマー3−15%とからなる
。不均一相のオレフィンポリマーは、結晶性のプロピレンホモポリマーまたはコ
ポリマー、任意の結晶性エチレンコポリマー、及びエラストマー性エチレン/プ
ロピレン(EP)コポリマーからなる。不均一相のオレフィンポリマーは、0.
03−0.3%の少なくとも1種の極性モノマー、例えばMAHにより変性でき
る。DHLFの要件に合致するポリマーは、ポリアミド、ビニルポリマー、ポリ
エステル及びポリウレタンを含む。ポリアミド、特にMn≧1000を有するも
のが好ましい。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の第一の態様は、無線周波数により融着可能なフィルム構造体に製造す
るのに好適なポリマー組成物であって、該組成物は、コポリアミド及びカルボン
酸またはカルボン酸無水物の官能基を有するポリオレフィンのブレンドから主と
してなり、該ブレンドは、23℃の27メガヘルツの周波数で少なくとも0.0
5の誘電損率を有し、該コポリアミドは全ブレンド重量に基づいて20−80重
量%の範囲の量で存在するポリマー組成物である。
【0017】 これらのポリマー組成物は、ポリオレフィン(物理的強さ、加工性及び比較的
低いコスト)とコポリアミドのRF活性との望ましい特徴を組み合わせて、新規
なRFにより融着可能なフィルム構造体を生ずる。酸−または酸無水物の官能性
は、2種のさもなければ不相溶性のポリマーの間に相溶性を与え、それにより等
しい量の同じコポリアミド及び非官能基化ポリオレフィン(同じポリオレフィン
であるが酸または酸無水物の官能基を有しない)から製造されたブレンドと比較
して、望ましいブレンドの均一性そしてそれにより生ずる改善されたフィルム性
をもたらす。
【0018】 本発明の第二の態様は、第一の態様のポリマー組成物から形成された少なくと
も1つの相からなるRFにより融着可能なフィルム構造体である。フィルム構造
体は、1層または多層である。多層構造体は、23℃で27MHzの周波数で0
.05より低い(<0.05)DLFを有する1つ以上の層を含むことができる
【0019】 本発明の第三の態様は、第二の態様のフィルム構造体から製造された製造物で
あって、該製造物は、バッグ、容器、パッケージ、自動車の内装の布帛及びパー
ツ、浮揚装置、防水シート及びテントのカパーリングからなる群から選ばれる。
他の好適な用途は、それらのいくつかは前記のより特定の例であるが、例えば、
医療用または泌尿器科用のバッグ、医療用の人工肛門または人工膀胱などのバッ
グ、医療用の注入または静脈内(IV)のバッグ、脹らますことのできる部材例
えばエア・マットレス、浮揚部材または玩具、食品の包装、小売り用の製品ブリ
スター包装、子ども用の製造物及び玩具、テント及び防水シート用の補強ラミネ
ート、屋根用膜及びジオテキスタイル、並びに文房具の用途例えばバインダーの
カバーを含む。本発明のフィルムを生成する組成物は、またRF活性の外層を有
する管に押し出すことができる。この管は、RFにより融着可能なフィルムと関
連して容易に使用できて、完全なRFにより融着されたポリオレフィンフィルム
構造体例えば医療用の採集バッグを提供する。当業者は、HFまたはRFにより
シール可能な可撓性の1層または多層のフィルム構造体を必要とする実質上任意
の装置または用途を含むように、この例示のリストを容易に拡げることができる
。本発明のフィルムを製造するのに使用されるポリオレフィン材料の比較的低い
(f−PVCに比べて)コスト並びにこのフィルムの性能の特徴は、可撓性の可
塑化されたハロゲン化フィルム例えばf−PVCの置換に多くのチャンスをもた
らす。
【0020】 それ以外に述べられていない限り、それぞれの範囲は、範囲を確立するために
使用される終点を含む。
【0021】 ブレンドは、23℃でテストされたとき、27MHzでDLF≧0.05、好
ましくは≧0.10を有するブレンドをもたらすのに充分なポリアミド含量を有
する。ポリアミド含量は、ブレンド重量に基づいて望ましくは≧20重量%、好
ましくは≧30重量%である。このポリアミド含量を有するブレンドは、より低
いポリアミド含量を有するブレンドと比較したとき、標準のRF融着装置を使用
して短いRF融着時間をもたらす。RF融着時間は、0.5インチ(幅1.3c
m、長さ8インチ(20.3cm)及び面積4平方インチ(26.4cm)の
真鍮のシールバーを備えそして27.12MHzの周波数で操作する2キロワッ
トのRF融着装置(Callanan Companyから市販)を使用して、
約0.5−1.0秒である。
【0022】 「DLF」は、材料の比誘電率(DC)とその誘電正接(DDF)(または損
失正接)とをかけることにより求められた計算された値である。DC及びDDF
は、装置による誘電テスト法により容易に求められる。特に好ましいテスト装置
は、 Hewlett−Packard Dielectric Test F
ixtureモデル16543Aを備えたHewlett−Packard I
mpedance/Material Analyzerモデル4291Bを利
用する。誘電性は、ポリマーまたはブレンドされたポリマー化合物のような材料
から形成される圧縮成形されたプラーク(直径2.5インチ(64mm)、厚さ
0.050インチ(1.3mm))で測定される。
【0023】 「HFシール可能性」は、0.1−30000MHzの広い周波数の範囲にわ
たって電磁気エネルギーまたは電磁波を使用してシール可能なポリマーをそれ自
体の一部または他の材料に結合することをいう。これは、従来の加熱シールより
むしろRF加熱及びマイクロ波(MW)加熱を含む。HFの範囲は、超音波周波
数の範囲(18−1000KHz)、RFの範囲(1−300MHz)そしてM
W周波数の範囲(300−10000MHz)と普通いわれる3種の周波数の範
囲を包括的にカバーする。RF及びMWの範囲は、とくに興味がある。用語「活
性化」、「シーリング」、「結合」及び「融着」(そして各語の変化)は、本明
細書では交互に交換して使用される。
【0024】 「RF活性」は、RFの範囲におけるエネルギーによる誘電性の活性化をうけ
やすい物質を意味し、その適用は、物質の急速な加熱を誘発する。同様に、「H
F活性」は、HFの範囲におけるエネルギーによる誘電性の活性化をうけやすい
物質を意味する。
【0025】 一般に、当業者は、<0.05のDLFを有する物質をRFまたはHF不活性
とみなす。かれらは、0.05−0.1のDLFを有する物質を弱いRFまたは
HF活性と分類する。かれらは、0.1より高いDLFを有する物質を良好なR
FまたはHF活性を有すると考え、0.2より高いDLFを有する物質を非常に
RFまたはHF活性を有すると考える。0.05のDLFは満足な結果を生ずる
が、当業者は、代表的には、一般にHF波そして特にRF波の適用により充分な
シーリングを得るために、DLF>0.1、さらにしばしば>0.2を好ましい
【0026】 二量体酸コポリアミドは、代表的に、二量体状脂肪酸例えばアゼライン酸と少
なくとも1種のアルキルまたは環状ジアミン例えばエチレンジアミン、ヘキサメ
チレンジアミン、ピペラジンまたはプロピレングリコールジアミンとの間の重合
反応から生ずる。コポリアミドは、望ましくは、0.5−15(樹脂1gあたり
水酸化カリウム(KOH)のmg)の範囲内の酸価、及び1−50(mgKOH
/g樹脂)の範囲内のアミン価を有する。コポリアミドは、有利には、80−1
90℃そしてさらに好ましくは90−150℃の範囲内の環及びボール軟化点(
ASTM E−28)を有する。低分子量のコポリアミドは、さらに、低い粘度
及び5000−15000のMn価を有する。低いMnコポリアミドの代表的なブ
ロックフィールド溶融粘度は、ASTM D−3236に従って190℃でテス
トしたとき、約900−約13000cpsに及ぶ。これらの基準に適合するコ
ポリアミドは、代表的に、ホットメルト接着剤組成物例えばMACROMELT
(商標)(Henkel)及びUNIREZ(商標)(Union Camp)
に使用されている。本発明で使用するのに好適にするために、コポリアミドは、
23℃でテストされたとき27MHzでDLF≧0.05、好ましくはDLF≧
0.1を有しなければならない。
【0027】 他の満足すべき低いMnコポリアミドは、カプロラクタムまたはラウリルラク
タム及び水またはヘキサメチレンジアミン及びアジピン酸の反応生成物から由来
する。ナイロン6またはナイロン12として知られている高いMnポリマーと化
学的に同様に、これらのコポリアミドは、主として無定形であり、そして従来の
ナイロン樹脂より実質的に低い融点及びMn値を有する。望ましい無定形のコポ
リアミドは、90−140℃の融点及び10000−25000の重量平均分子
量(Mw)を有する。それらは、ホットメルト接着剤として商品名GRILTE
X(商標)(EMS−American GrilonまたはEMS−Chem
ie)で販売されている。
【0028】 本明細書で記載されたコポリアミド樹脂の比較的低いMn及び低い粘度のため
に、それらは、高分子量ポリマーのためにデザインされている従来のフィルムま
たはシートの押し出し装置で処理することが困難である。さらに、樹脂は、比較
的低い引張及び引き裂き強さの性質を示し、1層のフィルムに押し出されたとき
、粘着性を有する。本発明のブレンド組成物は、本発明で使用される低分子量の
コポリアミドに固有な制限を克服する。
【0029】 ポリマーに関連して、「酸官能基」は、エチレン性不飽和カルボン酸をその中
に重合したポリマー特にオレフィンポリマー、並びにポリマー骨格上にこの酸を
グラフトする反応から生ずるポリマーに関する。好適な酸は、アクリル酸(AA
)及びメタクリル酸(MAA)を含む。特に好ましい酸官能基オレフィンポリマ
ーは、エチレンに基づくポリマー及びコポリマーから製造されるものである。市
販されているエチレン/アクリル酸(EAA)コポリマーは、PRIMACOR 樹脂(The Dow Chemical Companyの商標)を含む
。市販されているエチレン/メタクリル酸(EMAA)コポリマーは、商品名N
UCREL(商標)でE.I.du Pont de Nemours and
Companyから市販されているものを含む。市販されているエチレン/ア
クリル酸メチル/アクリル酸ターポリマー(EMAAA)は、商品名ESCOR
(商標)ATX樹脂でExxon Chemicalから市販されているものを
含む。酸コモノマーは、オレフィンとコポリアミドとの充分な相溶性を付与する
ために、ポリマー重量に基づいて≧3重量%好ましくは≧6重量%の量で存在し
なければならない。特に好ましい酸コポリマーは、9−20重量%のAAまたは
MAA含量を有する。アクリル酸グラフトポリオレフィンは、商品名POLYB
OND(商標)でBP Chemicalから市販されているものを含む。
【0030】 同様に、「無水物官能性」は、ポリマーの骨格上にエチレン性不飽和カルボン
酸無水物例えば無水マレイン酸(MAH)をグラフトする反応から生ずるポリマ
ーに関する。ポリエチレン(PE)、ポリプロピレン(PP)及びエチレンコポ
リマー例えばEVAが好適な骨格ポリマーとして働く。市販されているMAHグ
ラフト(MAH−g)ポリオレフィンは、BYNEL(商標)CXA及びFUS
ABOND(商標)樹脂( E.I.du Pont de Nemours
and Company)、PLEXAR(商標)(Equistar Che
micals)及びLOTADER(商標)(Elf Atochem)を含む
。代表的なMAH−gポリマーは、全ポリマー重量に基づいて0.05−1.5
重量%のMAH含量を有する。
【0031】 イオノマーは、酸−及び酸無水物−官能基化ポリオレフィンの好適な置換物と
して機能する。「イオノマー」は、代表的には、カルボン酸コポリマーのイオノ
マー化金属塩、例えばEAAまたはEMAAのナトリウム、カリウムまたは亜鉛
のイオノマーをいう。市販されているイオノマーは、 E.I.du Pont
de Nemours and Companyからの商品名SURLYN(
商標)で市販されているものを含む。
【0032】 イオノマー及び酸−または酸無水物−官能基化オレフィンポリマーは、代表的
には、1立方センチあたり0.86−0.99g好ましくは0.89−0.97
gの密度、そして190℃及び2.16kg(ASTM D−1238)でテス
トしたとき、10分あたり0.5−300g好ましくは2−20gの溶融指数ま
たはI値を有する。
【0033】 ポリマーブレンドは、望ましくは、ブレンド重量に基づいて、≧20重量%の
コポリアミド含量及び≦80重量%の酸または酸無水物官能基化ポリマー含量を
有する。コポリアミド含量は、望ましくは、20−80重量%に及び、そして補
足的な酸または酸無水物官能基化ポリマーの含量は80−20重量%に及ぶ。さ
らに好ましくは、ブレンドのコポリアミド含量は、ブレンドの重量に基づいて3
0−70重量%である。もしコポリアミドが<20重量%のレベルそして特に<
10重量%のレベルで使用されるならば、ブレンドは、あまりに低いDLFを有
するので容易なRFの融着を可能にしない。>80重量%特に>90重量%のコ
ポリアミドのレベルで、ブレンドは、低い溶融強さのコポリアミドと同様に処理
され、従来の押し出し装置で押し出すのが困難であり、そして低い溶融強さ、高
い粘着性またはフィルムのブロッキング、さらに一般に優れていない物理的性質
例えば引張強さ、引き裂き及び衝撃強さを示す。
【0034】 酸または酸無水物の官能基化ポリマーは、押し出し処理中の増加した溶融粘度
、増加したフィルム強さ及び可撓性、増大した接着剤のピーリング強さ及び結合
耐久性、並びに改善された水分抵抗性を有するブレンドをもたらし、これらの改
善及び増大のすべては、このような官能基化ポリオレフィンのないブレンドと比
較した上のことである。コポリアミド成分は、RF融着可能性を付与するのに充
分なDLF特性を有するブレンドをもたらす。コポリアミドは、またブレンドに
改良された酸素及び二酸化炭素のバリヤー性を付与できる。さらに、ほとんどの
コポリアミドの軟化点は、>100℃であり、多くのものは>120℃もあり、
一方ほとんどの酸官能基化エチレンポリマーの軟化点は100℃より僅かに上か
または下である。それゆえ、ブレンドのコポリアミド成分は、温度安定性及び高
温度(>100℃)における結合強さを改善できる。
【0035】 本発明のフィルムを形成するポリマーブレンドは、またフィルムに官能基の属
性を付与するがHFまたはRF照射への露出によるフイルムのシール可能性を著
しく減退させない1種以上の従来の添加物を含むことができる。これらの添加物
は、抗酸化剤または加工安定剤、紫外線(UV)安定剤、粘着付与剤、難燃剤、
無機充填剤及び顔料を含むが、これらに限定されない。
【0036】 本発明のポリマー組成物に必要なコポリアミド及び酸官能基化オレフィンポリ
マーに加えて、オレフィンのポリマー及びコポリマーの量は、組成物が≧20重
量%のコポリアミドを含む限り、所望のフィルム属性を達成するのに添加できる
。 本発明の目的に好適なオレフィンポリマーは、ホモポリマー例えばPEまたはP
P、及びコポリマー例えばエチレン/ブテン−1(EB)、エチレン/オクテン
−1(EO)またはエチレン/プロピレン(EP)を含む。有用な非極性オレフ
ィンポリマーは、低密度ポリエチレン(LDPE)、線状低密度ポリエチレン(
LLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、高密度ポリエチレン(H
DPE)、ポリエチレンプラストマー(メタロセン触媒、0.86−0.92g
/ccの密度、(mPE))、PPホモポリマー、PPコポリマー(co−PP
)、EVA、EMA、エチレン/アクリル酸n−ブチル(EnBA)、エチレン
/アクリル酸エチル(EEA)、EAA、EMAA、EMAAA、カルボン酸コ
ポリマーのイオノマー化金属塩例えばEAAまたはEMAAのナトリウム、カリ
ウムまたは亜鉛のイオノマー、エチレン/プロピレン/ジエンコポリマー(EP
DM)、エチレン/スチレンインターポリマー(ESI)、EVOH、ポリブテ
ン(PB)、ポリイソブテン(PIB)、スチレン/ブタジエン(SB)ブロッ
クコポリマー、スチレン/イソプレン/スチレン(SIS)ブロックコポリマー
、スチレン/エチレン−ブテン/スチレン(SEBS)ブロックコポリマーまた
はMAH−gオレフィンポリマー例えばMAH−g−EVA、MAH−g−PE
及びMAH−g−PP及びMAH−gスチレン性ブロックコポリマー例えばSE
BS−g−MAHを含む。
【0037】 本発明のフィルムは、所定の必要性に応じる任意のゲージのものであるが、代
表的には、1−100ミル(25−2500μm)好ましくは2−20ミル(5
0−500μm)の範囲に入る。任意の従来のフィルム形成方法が、これらのフ
ィルムを製造するのに使用できる。方法の例は、環状の押し出された吹き込みフ
ィルム法、スロットダイキャスト押しだしフィルム法、及びフィルムまたは基体
上の1層以上の押し出しコーティングを含むが、これらに限定されない。本発明
のフィルムは、1層のフィルムであるか、または多層のフィルム構造体の1層以
上として機能する。これらの多層フィルムは、好ましくは、共押しだし法並びに
ラミネーション法から得られる。さらに、本発明のHF活性ブレンド組成物は、
押し出されたプロフィル成型物例えば管に製造される。例えば、RFにより融着
可能な1層または共押し出しされた多層の管構造体は、フィルムまたは他の基体
に結合されて、複合物のパーツ例えば医療用の採集バッグに製造される。さらに
、本明細書で記述されたポリマーブレンド組成物は、溶媒に溶解されるかまたは
水性の分散物またはエマルションとして分散され、そして従来の液体コーティン
グ法を使用して液相から被覆される。
【0038】 本発明の好ましい態様では、ポリマー組成物またはRF活性ポリマーブレンド
は、非RF活性または弱RF活性のポリマー層とともに、共押し出しされるか、
またはそれ以外に組み立てられて多層の複合物になる。共押し出されたフィルム
構造体に非RF層を有するRF活性層を配合することは、望ましくは、全フィル
ムをRFに融着させる。本発明の特に好ましいフィルム構造体は、「AB」また
は「ABA」(但し、「A」層は非RFまたは弱RF活性でありそして「B」層
は本発明のRF活性ポリマーブレンド組成物である)として示すことができる。
さらなる非RFまたは弱RF活性層「C」は、また「ABC」共押し出しにおけ
るように配合できる。当業者は、これらの構造体が非常に広い想像可能な構造体
をたんに説明していることを容易に理解するだろう。
【0039】 本明細書で記載されたフィルムの任意のものは、従来のHFシーラー例えばR
Fシーラーを使用して、それ自体にまたは他の基体にシールまたは融着できる。
市販されているRFウエルダー、例えばCallanan Company,W
eldan,Colpitt,Kiefel Technologies,Th
ermatron,Raydynなどは、代表的に、27.12MHzの周波数
で操作する。2つのより頻繁には使用されていない無線周波数は、13.56及
び40.68MHzである。代表的なMWシーリングまたは融着の装置は、24
50MHz(2.45ギガヘルツまたはGHz)、5.8GHz及び24.12
GHzの周波数で機能する。RFシーラーを使用するとき、ダイまたは工具は、
周囲温度(通常23℃)で操作できるか、または40℃または60℃のような温
度に予熱される。僅かに高い温度は、RF活性化を改善しそしてシール時間を短
縮する。
【0040】 RFまたはMW活性化(シーリング及び結合)は、例えば高速製造の場合にお
けるような急速なシーリングが主要なファクターになるとき、従来の熱的または
熱シーリングよりも性能の有利さをもたらす。HF(RF及びMWを含む)結合
技術は、エネルギーをHF活性層に集中させ、それにより全構造体を通して熱を
移動する必要をなくす。この利点は、増大したフィルムのゲージ、特に比較的厚
い(ゲージ>5ミルまたは125μm)フィルムではさらに明白になる。その場
合、従来の熱的シーリング技術は、結合する界面へフィルムを通して熱を移動さ
せるために比較的長い接触時間(RFシーリングに比べて)を必要とする。例え
ば、RFシーリングは、約0.4秒で生ずるが、同じ厚さを有するフィルムの従
来の熱的接触またはインパルスシーリングは、代表的には、同様なシールを得る
ためには少なくとも数秒を要する。HF結合またはシーリングは、また、複合体
構造体が熱的に敏感な物質例えば色彩に敏感な染めた布帛または不織材料、また
は加熱により軟化しそして望ましくないことに縮む配向されたフィルムを含むと
き、従来の熱的シーリングよりも有利である。RFダイは、また、熱的シーリン
グ装置で処理されるとき、困難な仕事である非常に複雑な形状で製造できる。
【0041】 本発明のフィルムは、HFシーリングにより種々の構造体を製造するのを容易
にする。例えば、フィルムは、畳まれそしてそれ自体少なくとも部分的にHFシ
ールされてバッグまたはポーチを形成する。同じフィルムの2つの層は、畳まれ
ることなく同様なバッグまたはポーチを容易に形成する。HFシーリングは、ま
たこのフィルムを基体、例えば異なるフィルム、不織布、射出成形されたまたは
押し出されたパーツまたは紙へ結合することを促進する。ほとんどの用途で、充
分なHFシーリングまたは結合は、少なくとも4Lb/in(0.72ニュート
ン/mm)の接着強さに匹敵する。医療用の採集バッグまたは排液ポーチは、フ
ィルムの2層間のRF融着がフィルムそれ自体の引き裂き強さを超過する強さを
有することを要求する。換言すれば、フィルムをひきはがすことが、フィルムの
少なくとも1つを引き裂くことになる。ASTM D−903の180゜ピール
テストによりテストされるとき、少なくとも4Lb/in(0.72N/mm)
のRF融着またはシール接着強さが、この要件を満たす。脹らます用途に使用さ
れるもののような厚いフィルム構造体は、一般に、より大きな融着または結合の
強さを要する。本発明のそれらに類似しているがDLF<0.05を有するフィ
ルムは、HFシーリングを容易にせず、そして代表的には、同じレベルのHF照
射に曝されるとき、上記の接着強さの要件を満たさない剥がれるシールを生ずる
【0042】 HF融着可能性が強調されているにもかかわらず、本発明組成物のフィルム構
造体またはフィルムは、また、従来の熱的方法例えばホットロールラミネーショ
ン、フレームラミネーション及び熱シーリングを使用して、熱的にラミネートさ
れ、シールされまたは融着できる。この能力により、熱的方法とHF融着とを組
み合わせることができる。この組み合わせの1つの例は、布帛のような基体に本
発明のフィルムを熱的にラミネートしそれによりフィルム/布帛の複合物を形成
する第一の工程、並びにフィルム/フィルムの界面で2つの複合物をともにHF
融着しそれによりフィルムの内面と布帛の外面とを生じさせる第二の次の工程を
含む。その上に本発明のフィルムがラミネートされるさらなる関心のある基体は
、多胞性発泡体例えばポリウレタンまたはポリオレフィン発泡体、布帛または不
織布、紙またはペーパーボード製品、熱可塑性フィルムまたはシート、木材ベニ
ヤまたは木材製品、及び木材或いはセルロース性複合物である。
【0043】 以下の実施例は、本発明を説明するが、制限するものではない。アラビア数字
またはアラビア数字の組み合わせ及びアルファベットは、本発明の実施例(Ex
)を示す。ただそれだけのアルファベットは、比較例(Comp Ex)を示す
【0044】
【実施例】
実施例 1−DLF測定 上述の装置及び手順を使用していくつかの材料についてDLFテストを行う。
材料及びそれらの対応するDLF値は、以下の通りである。LDPE(LDPE
501、0.922g/cc密度、1.9g/10分の溶融指数、The D
ow Chemical Company)<0.001;9.7重量%のアク
リル酸(AA)含量を有するEAA(EAA−1)(PRIMACOR143
0、5g/10分の溶融指数、The Dow Chemical Compa
ny)=0.003;20重量%のアクリル酸(AA)含量を有するEAA(E
AA−2)(PRIMACOR1430、5g/10分の溶融指数、 The
Dow Chemical Company)=0.003;20重量%のA
A含量を有するEAA(EAA−2)(PRIMACOR5980、300g
/10分の溶融指数、 The Dow Chemical Company)
=0.007;9.7重量%のAA含量を有するEAA(EAA−3)(PRI
MACOR3460、20g/10分の溶融指数、 The Dow Che
mical Company)=0.007;コポリアミド ナンバー1(CP
A−1)(MACROMELT(商標)6211、Henkel)=0.221
; CPA−2(MACROMELT(商標)6238、Henkel)=0.
082; CPA−3(MACROMELT(商標)6206、Henkel)
=0.057; CPA−4(GRILTEX (商標)1G、EMS−Chem
ie )=0.11; CPA−5(GRILTEX (商標)D1330、EM
S−Chemie )=0.07; CPA−6(GRILTEX (商標)D1
472、EMS−Chemie )=0.08;ブレンド ナンバー1(B−1
)、80%EAA−1と20%CPA−1とのブレンド=0.03; B−2、
60%EAA−1と40%CPA−1とのブレンド=0.06;並びにB−3、
40%EAA−1と60%CPA−1とのブレンド=0.083;イオノマー−
1(SURLYN(商標)1605、 E.I.du Pont de Nem
ours and Company)=0.008;イオノマー−2(SURL
YN(商標)1702、 E.I.du Pont de Nemours a
nd Company)=0.003。は、 The Dow Chemic
al Companyの商標を意味する。
【0045】 実施例 2−1層フィルムシールのテスト 300゜F(149℃)で操作する直径2.5インチ(6.4cm)、長さ対
直径比(L/D)24:1の1軸押し出し機及び300゜F(149℃)の温度
で操作する幅28インチ(71cm)のスロットダイを有する従来のスロットダ
イ注型フィルムラインを使用して、溶融処理可能なポリマー組成物を冷たい(7
5゜F(25℃))の注型ロール上に注型して4ミル(102μm)の1層フィ
ルムを形成し、その後フィルムをロールに卷く。溶融処理可能なポリマー組成物
は、100pbw(重量部)のポリマーあたり3pbwのCN−744抗ブロッ
ク濃縮物(LDPE中の20重量%のSiO)及び2pbwのCN−4420
スリップ/抗ブロック濃縮物(EVA担体中の20重量%の二酸化珪素( Si
)、4重量%のステアラミド及び4重量%のエルシルアミド)を含む。So
uthwest Plasticsが後者の2種の物質を供給する。
【0046】 加熱されていない幅0.5インチ(1.25cm)×長さ8インチ(20.3
cm)のバーシールダイを備えた50%動力設定でそして1秒のシール時間で操
作するCallanan 2.0kW RF融着機を使用して、2層の各フィル
ムをともに誘電的にシールする。フィルムをシールに垂直に幅1インチ(2.5
cm)の片に切断する。ASTMテストD−903に従って12インチ/分(3
0.5cm/分)の引張速度でInstron引張テスターを使用する180゜
ピールテストに片をかける。
【0047】 フィルム組成物及び対応するシール強さは以下の通りである:100%EAA
−1 測定可能なシールなし;80%EAA−1/20%CPA−1=4.15
Lb/in/0.73N/mm;60%EAA−1/40%CPA−1=4.7
5Lb/in(0.83N/mm);そして40%EAA−1/60%CPA−
1=>6Lb/in(1.05N/mm)。CPA−1は、145℃の環及びボ
ール軟化点、2−10mgKOH/g樹脂の酸価、<2mgKOH/g樹脂のア
ミン価、及び190℃で約5000cpsの溶融粘度を有する。
【0048】 ピールテストのデータは、コポリアミドを有しないポリオレフィンフィルムは
、代表的にはRFによりシールできないが、約20重量%のコポリアミドをポリ
オレフィンとブレンドすると、満足すべき接着強さを得る。コポリアミドのレベ
ルを増加(例えば40重量%及び60重量%のCPA−1)すると、より強い接
着強さの評価を得る。
【0049】 実施例 3 直径1インチ(2.5cm)のダイ中に供給される直径1インチ(2.5cm
)の押し出し機を使用する従来の吹き込みフィルムライン上で、1層のコポリア
ミド/ポリオレフィンブレンドの5.0ミル(125μm)フィルムを製造する
。押し出し機のゾーンの温度を280゜F(138℃)から330゜F(165
℃)に一定の割合で上昇させ、ダイを330゜F(165℃)で操作する。フィ
ルムは、55%のBYNEL CXA 3101( E.I.du Pont
de Nemours and Company、酸変性EVA樹脂、3.5g
/10分の溶融指数、0.96g/ccの密度)、30%のCPA−1、10%
のLDPE 5011(実施例1と同じ)並びに5%のCN734抗ブロック濃
縮物(Southwest Plastics、LDPE中の15%SiO
からなる。得られたフィルムは、1360psi(9.4N/mm)の機械方
向(MD)最終引張強さ、560%の最終伸び、5020psi(34.6N/
mm)の2%セカントモジュラス、160g/ミル(6.3g/μm)のEl
mendorf引き裂き強さ及び270g/ミル(10.5g/μm)のSpe
ncer衝撃強さを示す。フィルムは0.08のDLFを有する。
【0050】 実施例2におけるように2層のフィルムをともに誘電的にシールするが、但し
0.5秒の低いパワー予備加熱及び1.0秒のRFシールの時間、次に0.5秒
の休止時間(パワーなし)を用いそして22のClaytonエアキャパシター
プレートを用いる。これは、高い強さシール(>6.0Lb/in(1.05N
/mm))を生ずる。シールは、シールがだめになる前にフィルムの破れを促進
するのに充分なほど強い。
【0051】 実施例 4 実施例3を繰り返すが、但し40重量%のEAA−1、40重量%のCPA−
1、15重量%の実施例3におけるのと同じLDPE及び実施例3におけるのと
同じ5重量%の抗ブロック濃縮物のブレンドを用いる。フィルムは、1560p
si(10.8N/mm)のMD最終引張強さ、530%の最終伸び、705
0psi(48.6N/mm)の2%セカントモジュラス、160g/ミルの
Elmendorf引き裂き強さ及び260g/ミル(10.1g/μm)のS
pencer衝撃強さを有する。
【0052】 2層のフィルムをともに誘電シールすると、>5.5Lb/インチ(1.0N
/mm)のピール強さを生ずる。
【0053】 実施例 5 実施例3を繰り返すが、但し75重量%のSURLYN(商標)1605(E
.I.du Pont de Nemours and Company)、2
0重量%のCPA−1及び5%の実施例3におけるのと同じ抗ブロック濃縮物の
ブレンドを使用する。フィルムは、2640psi(18.2N/mm)の機
械方向(MD)最終引張強さ、215%の最終伸び、27300psi(188
.3N/mm)の2%セカントモジュラス及び300g/ミル(11.7g/
μm)のSpencer衝撃強さを有する。フィルムは、0.06のDLFを有
する。
【0054】 実施例 6 直径5インチ(12.7cm)のダイ及び2.5インチ(6.4cm)の押し
出し機を備えた従来の上方吹き込みフィルムラインを使用して3層の7.4ミル
(188μm)のフィルムを共押し出すをする。フィルムは、対称的なABA構
造体を有し、最も内側及び最も外側の層の「A」は、それぞれ15%(1.1ミ
ル、28μm)の全体のフィルムのゲージからなり、そして芯の「B」の層は、
70%(5.2ミル、131μm)のフィルムの厚さからなる。表層の「A」層
は、95重量%のEAA−1及び5重量%の実施例3におけるのと同じ抗ブロッ
ク濃縮物からなる。「B」または芯の層は、60重量%のEAA−1及び40重
量%のCPA−1からなる。すべての3つの押し出し機は、275゜F(135
℃)から330゜F(166℃)に一定割合で上昇するゾーンであり、ダイのゾ
ーンは330゜F(166℃)に設定される。これは、幅16インチ(41cm
)の底の平らなバブルを生成する。得られたフィルムは、595g/ミル(23
.2g/μm)のSpencer衝撃強さ、375cc−ミル/100in
日(147cc−mm/m−日)の酸素透過速度(OTR)及び4.1/g
−ミル/100in−日(1.62g−mm/m−日)の水蒸気透過速度(
WVTR)を有する。以下の表1は、追加のフィルムの物理的性質のデータ(M
Dと横方向(TD)の両方で測定された)を示す。
【0055】表 1 MD TD 最終引張強さ(psi/(N/mm)) 2640/18.2 2295/15.8 最終伸び(%) 470 540 2%セカントモジュラス(psi/(N/mm)) 7540/52.0 7520/51.9 Elmendorf引き裂き強さ 250/9.8 350/13.6 (g/ミル/(g/μm)
【0056】 芯の層「B」は、0.06のDLFを有する。実施例3におけるように2層の
フィルムをともに誘電シールするが、1.5秒のRFシール時間を使用しさらに
23のClaytonエアキャパシタープレートの設定を行う。得られたシール
は、>7.1Lb/in(1.2N/mm)のピール強さを有し、シールがだめ
になる前にフィルムが破れる。
【0057】 実施例 7 実施例6を繰り返して、共押し出した対称的な(AB配置)2層の9.0ミル
(228μm)のフィルムを製造するが、但し3台よりむしろ2台の押し出し機
を使用する。層「A」は、名目上最も内部の層であるが、50%(4.5ミル、
114μm)の全体のフィルムゲージをもたらし、そして実施例6の層Aと同じ
組成を有する。層「B」は、名目上最も外側の層であるが、50%(4.5ミル
、114μm)の全体のフィルムゲージをもたらし、そして55重量%のEAA
−1、40重量%のCPA−1及び5重量%の実施例3の抗ブロック濃縮物から
なる。得られるフィルムは、590g/ミル(23.0g/μm)のSpenc
er衝撃強さ、330cc−ミル/100in−日(130cc−mm/m −日)のOTR及び2.4g−ミル/100in−日(0.95g−mm/
−日)のWVTRを有する。以下の表2は、追加のフィルムの物理的性質の
データ(MDとTDの両方)を示す。
【0058】表 2 MD TD 最終引張強さ(psi/(N/mm)) 2930/20.2 2670/18.4 最終伸び(%) 475 495 2%セカントモジュラス(psi/(N/mm)) 9970/68.8 9620/66.3 Elmendorf引き裂き強さ 240/9.4 295/11.5 (g/ミル/(g/μm)
【0059】 外側の層「B」は、0.06のDLFを有する。実施例6のそれらと同じ条件
を使用して、「B」層を互いに隣接させつつ、2層のフィルムをともに誘電シー
ルし、>5.0Lb/in(0.9N/mm)のピール強さを生ずる。
【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成14年7月31日(2002.7.31)
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 4F071 AA14X AA15 AA15X AA16 AA16X AA18 AA18X AA20 AA20X AA32X AA33X AA36X AA54 AA54X AA55 AA55X AA77 AA78 AA78X AF40Y AF58 AG14 AH04 AH05 AH11 AH17 BB06 BB09 BC01 BC04 BC12 4J002 BB06X BB07X BB08X BB09X BB21X BN05X CL04W GG01 GG02 GN00

Claims (13)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 無線周波数融着可能な(radio frequency
    weldable)フィルム構造体に加工するのに好適なポリマー組成物であっ
    て、該組成物は、コポリアミドとカルボン酸またはカルボン酸無水物の官能基を
    有するポリオレフィンとのブレンドから本質的になり、該ブレンドは、23℃で
    27メガヘルツの周波数で少なくとも0.05の誘電損率を有し、該コポリアミ
    ドは全ブレンド重量に基づいて20−80重量%の範囲の量で存在することを特
    徴とするポリマー組成物。
  2. 【請求項2】 コポリアミドが二量体状脂肪酸から誘導されている請求項1
    の組成物。
  3. 【請求項3】 ポリオレフィンが、分子中にエチレン性不飽和カルボン酸及
    びエチレン性不飽和カルボン酸無水物から選ばれる少なくとも1種のモノマーを
    重合している請求項1の組成物。
  4. 【請求項4】 ポリオレフィンが、全ポリマー重量に基づいて少なくとも3
    重量%の酸コモノマー含量を有するエチレン/アクリル酸コポリマーまたはエチ
    レン/メタクリル酸コポリマーである請求項3の組成物。
  5. 【請求項5】 ポリオレフィンが、エチレン性不飽和カルボン酸及びエチレ
    ン性不飽和カルボン酸無水物からなる群から選ばれる少なくとも1種のモノマー
    をグラフトしているベースポリオレフィンである請求項1の組成物。
  6. 【請求項6】 ベースポリオレフィンが、線状低密度ポリエチレン、低密度
    ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、エチレンと少なくとも1種のアルファ−
    オレフィンモノマーとのコポリマー、線状エチレン/アルファ−オレフィンコポ
    リマー、実質的に線状のエチレン/アルファ−オレフィンコポリマー、プロピレ
    ンのポリマー及びコポリマー、並びにエチレンと、コポリマーの重量に基づいて
    、30重量%より少ない極性モノマーとのコポリマーからなる群から選ばれる請
    求項5の組成物。
  7. 【請求項7】 極性モノマーが、酢酸ビニル、アクリル酸メチル、アクリル
    酸及びメタクリル酸からなる群から選ばれる請求項6の組成物。
  8. 【請求項8】 アルファ−オレフィンモノマーが3−20個の炭素原子を含
    む請求項6の組成物。
  9. 【請求項9】 ポリオレフィンが、0.86−0.94g/cmの範囲内
    の密度を有するエチレン/アルファ−オレフィンコポリマーである請求項6の組
    成物。
  10. 【請求項10】 請求項1−9の何れか1つの項の組成物から形成された少
    なくとも1つの層をもつ無線周波数融着可能なフィルム構造体。
  11. 【請求項11】 23℃の温度で27メガヘルツの照射に曝されるとき、0
    .1より低い誘電損率を有するポリマー組成物の少なくとも1つの層をさらに含
    む請求項10の構造体。
  12. 【請求項12】 フィルム構造体が27.12MHzで操作される高周波シ
    ーラーを使用してそれ自体にシールされるとき、該構造体が1インチあたり少な
    くとも3ポンド(1mmあたり少なくとも0.56ニュートン)のシーム強さを
    有する請求項10の構造体。
  13. 【請求項13】 バッグ、容器、パッケージ、自動車の内装材及び部品、布
    帛ラミネート、空気インフレーション部材、浮揚部材、防水シート及びテントの
    カパーからなる群から選ばれる請求項10の構造体から加工された製造物。
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