JP2005503284A - 収縮性虹色フィルム - Google Patents

Abstract

収縮性虹色フィルムは、実質的に均一な厚さの概ね平行な少なくとも１０層の極めて薄い層を有する配向された多層共押し出しされた虹色フィルムであって、この接触する隣接層が異なる熱収縮性の熱可塑性樹脂材料であり、この各々がこのフィルムの面内の少なくとも１つの次元において熱収縮性であり、この連続した隣接層が実質的に均一に収縮性であり、少なくとも約０．０３だけ異なる屈折率を有するものから構成される。この収縮性虹色フィルムは、適切な熱可塑性樹脂材料を選択すること、これらを厚いフィルムに共押し出しすること、および次にこの樹脂材料の熱セット温度以下でこのフィルムを配向させることにより製造される。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、種々の包装用途、例えば収縮ラベルと装飾用収縮ラッピングで使用することができ、加熱エネルギーにより活性化される適当なレベルの弾性記憶を有するフィルムに関する。
【背景技術】
【０００２】
以降では、このようなフィルムを時には「収縮フィルム」と呼ぶ。この目的に使用される慣習的なフィルムは、要求される所望の収縮度と特定の用途に依り、ポリビニルアルコール、エチレングリコールとシクロヘキサンジメタノールとテレフタル酸からできたグリコール変成ポリエチレンテレフタレートおよびポリプロピレンの構造体で製造される。５０または６０％までの収縮を得ることが可能であった。しばしば、この収縮フィルムをチューブに予備成形し、次に容器またいくつかの他の品物への用途に適切なサイズに切断する。このフィルムは、品物の形状に精確に形が合うように品物の周りで収縮することがしばしば望ましい。
【０００３】
光干渉による狭い反射帯を有する多層共押し出しされた光反射性フィルムが知られている。反射帯が可視波長の範囲内に生じる場合には、このフィルムは虹色に見える。このような虹色フィルムを収縮包装用途の収縮フィルムとして使用することが望ましいが、その品物を得ることはこれまで可能でなかった。
【０００４】
この多層共押し出しされた虹色フィルムは、透明な熱可塑性樹脂材料の複数の概ね平行な層であって、屈折率が少なくとも約０．０３だけ異なる種々の樹脂材料であるもので接触する隣接層が構成されているものである。これらのフィルムは少なくとも１０層を含むが、更に通常には少なくとも３５層、好ましくは少なくとも約７０層から構成される。市販のフィルムは、虹色として知られる光学効果を生じる５０層と１００層の間のポリマーの反復する対をしばしば含む。この個別の層の各々は極めて薄く、通常約３０−５００ｎｍのオーダーである。虹色の多層共押し出しされたフィルムの品質は、概ね平行で、実質的に均一な厚さである個別の層に依存する。これらの条件からはずれることは所望の光学効果を妨害する。
【０００５】
従来からの多層共押し出しされた虹色フィルムは少程度の弾性記憶を有し、熱に暴露すると幾分収縮する。しかしながら、これらのフィルムが収縮可能である量は、収縮包装用途にフィルムを使用するのには充分でなく、個別の層の光学的性能の変化も伴い、虹色が変わるか、あるいは失われ、および／または連結層の間の中間層結合が乱され、層の内部層間剥離または剥離を起こす。
【０００６】
収縮フィルムを得る目的ではなかったが、多層共押し出しされた光反射性フィルムの機械的性質を改善するための努力が過去に行われた。（特許文献１）は、熱可塑性テレフタレートポリエステルまたはコポリエステル樹脂を２つの隣接ポリマーフィルムの一つの構成要素として使用することを記述しており、そして熱可塑性エラストマーを樹脂材料の一つとして使用する別の改善が（特許文献２）に記述されている。これらの改善に拘わらず、このフィルムは、慣用のフィルム構造体と比較すると収縮包装用途に不適当な機械的および光学的性質をなお有する。
【特許文献１】
米国特許第４，３１０，５８４号
【特許文献２】
米国特許第５，０８９，３１８号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
異なる熱可塑性樹脂材料を適切に選択すること、そしてこの選択された材料からできた共押し出しフィルムを配向させることにより、許容可能な性質を有する収縮性虹色フィルムを得ることができることが見出された。
【０００８】
したがって、本発明の目的は収縮包装用途に好適な収縮性虹色フィルムを提供することである。次の詳細な説明で本発明のこの目的と他の目的は当業者には明白になるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は収縮包装用途に好適な収縮性虹色フィルムと、このフィルムを製造するための方法とに関する。特に、実質的に均一な厚さの少なくとも１０層の概ね平行な、極めて薄い層から構成される収縮性の多層共押し出しされた虹色フィルムであって、この接触する隣接層が異なる熱収縮性の熱可塑性樹脂材料であり、この熱可塑性樹脂材料の各々が少なくとも１つの次元において加熱に応答して少なくとも１０％の量で熱収縮性であり、そしてこの共押し出しされた接触する隣接層が前記範囲の加熱に応答して実質的に均一の収縮性であり、この収縮の後少なくとも約０．０３だけ異なる屈折率を有し、虹色効果を生じる収縮性の多層共押し出しされた虹色フィルム。この収縮性虹色フィルムは、適切な熱可塑性樹脂材料を選択すること、これらを比較的厚いフィルムに共押し出し、その後、所望の色と収縮性を得るための温度プロフィールを用いる温度でこのフィルムを配向させることにより製造される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明によれば、収縮性の多層共押し出しされた虹色フィルムは、使用される樹脂材料の選択、共押し出しされるフィルムの厚さに関する慣用の製造方法を変更すること、および配向によりこのフィルムに弾性記憶を付与するにより製造される。
【００１１】
多層共押し出しされた虹色フィルムは元来当業界で既知である。この虹色フィルムは、引用により本明細書に組み込まれている、Ｃｏｏｐｅｒ、ＳｈｅｔｔｙおよびＰｉｎｋｓｙへの米国特許第Ｒｅ３１，７８０号と両方ともＳｈｅｔｔｙとＣｏｏｐｅｒへの米国特許第５，０８９，３１８号および第５，４５１，４４９号、および他の特許に記述されている。この虹色フィルムは、その中で記述されているように、少なくとも１０層の、好ましくは少なくとも約３５層の、更に好ましくは少なくとも約７０層の極めて薄い層の透明な熱可塑性樹脂の共押し出しされた積層フィルムであって、この各々が通常約３０−５００ｎｍの、更に好ましくは約５０−４００ｎｍの範囲内にあり、この層が概ね平行であり、そしてこの接触する隣接層の屈折率が少なくとも約０．０３だけ、更に好ましくは少なくとも約０．０６だけ異なる、異なる透明な熱可塑性樹脂材料である積層フィルムである。スキンを構成するフィルムの最外層は、存在する場合には、各々、フィルムの全体の厚さの少なくとも約５％である。
【００１２】
本発明で使用される熱可塑性樹脂材料はいくつかの性能に合致することが要求される。第１に、約１２−１５０μｍの、好ましくは約１５−７５μｍの厚さを有する薄いフィルムに形成される場合には、このフィルムは、フィルムの面内に在る次元の１つ以上において約７０−３００℃の加熱に応答して少なくとも１０％の、好ましくは少なくとも約２０％の、そして更に好ましくは約４０−５０％の量で熱収縮性でなければならない。好ましくは、この樹脂材料は、フィルムとして、このフィルムの面内のすべての次元において全体にわたって実質的に同一である程度で熱収縮性である。第２に、この樹脂材料は、また、接触する隣接フィルム層に形成される場合、層全体にわたって実質的に均一な率で収縮しなければならない。このフィルムの面内の異なる次元における収縮率は同一である必要はないが、両方の接触する層に対しては任意の与えられた次元に対する率は実質的に同一でなければならない。例えば、両方の長手方向の収縮率と両方の横方向収縮率が実質的に同一である限り、長手方向の収縮を横方向の収縮と異なるものとすることができる。最終的に、この樹脂材料は、収縮後の屈折率が少なくとも約０．０３だけ、好ましくは少なくとも約０．０６だけ異なるように、選択されなければならない。配向によって与えられた層の屈折率を変えることができ、それゆえ、配向前に屈折率が０．０３未満だけ異なる２つの層の配向によって配向後に０．０３を超える差が生じるために、配向前に屈折率が上記の値だけ異なる必要はない。大部分の場合、収縮前を除く配向後の屈折率の差および収縮後の屈折率の差はほぼ同一である。
【００１３】
個別の材料が上述のような性能を有し、選択された樹脂材料の組み合わせが上記に詳述した性能を有する限り、虹色フィルムの製造にこれまで使用されている熱可塑性樹脂材料のいずれも本発明で使用することができる。使用可能な組み合わせの通常の非限定的な例は、ポリスチレンとエチレン酢酸ビニル、ポリスチレンとポリエチレン、ＰＥＴＧ−コポリエステル（エチレングリコールとシクロヘキサンジメタノールから製造されるグリコール変成ポリエチレンテレフタレート）とアクリル、およびＰＥＴＧ−ポリエステルとエチレン酢酸ビニルを包含する。
【００１４】
選択された樹脂材料は、配向時の厚さの縮小が可能となるようにフィルムの各プライを更に厚くするように改変した慣用の技術を用いて多層フィルムに成形される。例えば、このフィルムは、２台以上の押し出し機の各々から溶融物を捕集し、所望の層パターンにこれらを配列するフィードブロックと組み合わせて慣用の単一マニホルドフラットフィルムダイを用いる冷ロール流延法により製造可能である。好適なフィードブロックは、例えば米国特許第３，５６５，９８５号および第３，７７３，８８２号に記述されている。フィードブロックを使用して、２つの構成要素（すなわち、ＡＢＡＢ．．．）；３つの構成要素（ＡＢＣＡＢＣＡ．．．またはＡＣＢＡＣＢＣ．．．）あるいはそれ以上のいずれかの交互層を形成することができる。極めて狭い多層流れが単一マニホルドフラットフィルムダイから流れ、層をダイの幅に同時に拡げ、最終のダイ出口厚さに薄くする。異なるフィードブロックモジュールを挿入することにより、層の数とこれらの厚さ分布を変えることができる。通常、このシートの各側の最外層はもう一方の層よりも厚い。厚いほうのスキンは、光学コアを構成する一つの構成要素からなってもよく、あるいは所望の機械的性質、ヒートシール性またはあるいは他の性質を付与するのに使用される異なるポリマーであってもよい。
【００１５】
層の実質的に均一な厚さと平行な配向が維持される限り、任意の慣用のフィルムの配向方法を本発明の方法で利用することができる。この配向は一軸あるいは多軸であってもよい。例えば、このフィルムを必要とされる方向に加えられる張力により延伸することができ、そして引き取りロールまたは引き取りロールの組み合わせにより加えられる張力によって延伸を冷却ロールと引き取りユニットの間で行ってもよい。
【００１６】
配向を行うのに使用することができる別の方法は圧縮ロール掛けである。この場合には、厚さを元の多層フィルムの厚さの約２０−５０％に減少させるように多層フィルムをローラーの間に通す。フィルムが２つのロールの間のニップを通る時、この上に潤滑剤を使用し、そしてローラーの間を通る時にフィルムのダイ表面に移行するようにフィルムまたはローラー表面に直接に潤滑剤を塗布することができる潤滑剤はロールからの圧力をフィルムに加える領域中で液体として作用する任意の液体あるいは材料であることができる。潤滑剤は、ロールとフィルムの間に完全なあるいは部分的な流体フィルムを形成するように作用し、ロール表面とフィルム表面を液体潤滑剤により分離し、それによって接触を妨げ、そしてこの積層体がニップに入る時に動き易さを増加させる。水を潤滑剤として使用することができ、水の中に界面活性剤を包含することも望ましい。
【００１７】
通常、配向時には、配向対象のフィルムをロール接触および／または空気により樹脂材料の結晶の融点以下である温度に加熱する。加工温度は配向対象の特定の虹色のシートに依存し、ほぼ外周温度から約１４５℃以上までの範囲であることができる。配向は加熱時に収縮するように樹脂フィルムに弾性記憶を付与する。ヒートセットまたは強制高温アニーリングはこの特定の虹色の収縮フィルムの活性化範囲を調整することを必要とされる。樹脂材料のヒートセット温度を超えると、この材料のフィルムは所望のように収縮しない。
【００１８】
本発明を例示するために、種々の実施例を以下に示す。これらの実施例においては、この明細書と特許請求の範囲におけるように、特記しない限り、すべての部とパーセントは重量によるものであり、すべての温度は℃によるものである。
【００１９】
実施例
【実施例１】
【００２０】
熱可塑性樹脂材料としての使用にポリスチレンとエチレン酢酸ビニルを選択した。この樹脂材料を共押し出しして、予め決められた厚さに引き続いて延伸配向するのに好適な次元でほぼ１００層の交互層を含む光学コア付きのフィルム試料を製造した。この試料中の表面層はポリオレフィンであった。この共押し出しのフィルムは３５〜７０μｍの範囲の厚さで製造されたが、実質的に全く反射色を呈しなかった。
【００２１】
次に、２段のＭａｒｓｈａｌｌ−Ｗｉｌｌｉａｍｓ装置を用いて、この無色の押し出されたフィルムを加工し、１１０−１１５℃の範囲の種々の配向温度で延伸した。有効な延伸比を１．８〜２．６：１で変え、そして１２〜２５μｍの範囲内の予め決められた最終ゲージを使用した。配向の結果として虹色が発色した。ウエブにわたって色測定を行って、発色した虹色の均一性を求めた。移動するウエブに垂直な面内の個別のミクロ層の不均一な引き取りを示すものはなかった。
【００２２】
ガラス瓶の周りに巻き付けられた配向多層フィルムの試料を熱空気流に２００℃の温度で５秒間暴露した。このフィルムをガラス瓶の輪郭の形にならって約１５％だけ収縮させたが、均一な虹色をフィルム中に観察した。このガラス瓶をオーブン中に２２５℃で５分間置くことにより、類似の結果を得た。
【実施例２】
【００２３】
コポリエステルとポリメチルメタクリレートを共押し出しして、予め決められた厚さに引き続いて延伸配向するのに好適な次元でほぼ２００層の交互層を含む光学コア付きのフィルム試料を製造した。この試料中の表面層はコポリエステルであった。この共押し出しのフィルムは４０〜１２０μｍの範囲の厚さで製造されたが、実質的に全く反射色を呈しなかった。次に、２段のＭａｒｓｈａｌｌ−Ｗｉｌｌｉａｍｓ装置を用いて、この無色の押し出されたフィルムを加工し、８０−１２５℃の範囲の種々の配向温度で延伸した。有効な延伸比を１．８〜３．５：１で変え、そして２５〜４０μｍの範囲内の予め決められた最終ゲージを使用した。配向の結果として虹色が発色した。ウエブにわたって色測定を行って、発色した虹色の均一性を求めた。移動するウエブに垂直な面内の個別のミクロ層の不均一な引き取りを示すものはなかった。
【００２４】
ガラス瓶の周りに巻き付けられた配向多層フィルムの試料を熱空気流に２００℃の温度で５秒間暴露した。このフィルムをガラス瓶の輪郭の形にならって約２５％だけ収縮させたが、均一な虹色をフィルム中に観察した。このガラス瓶をオーブン中に２２５℃で５分間および１７５℃で３分間置くことにより、類似の結果を得た。
【実施例３】
【００２５】
このコポリエステルをエチレン−酢酸ビニルコポリマーと共に共押し出しして、光学コア中で約１００および２００層と７５〜１００μｍの間の全体のフィルムの厚さを有するフィルムを製造することを除いて、実施例２を繰り返す。このフィルムを二軸配向により２：１から５：１以上の範囲の延伸比で加工する。生成するフィルムは、１５−５０％の間の収縮を誘起する熱エネルギーに暴露された場合に保持される虹色の性質を有する。
【実施例４】
【００２６】
この共押し出しされたフィルムが光学コア中に約２００層と１２５〜３００μｍの間の全体のフィルムの厚さを有することを除いて実施例３を繰り返す。
【００２７】
本発明の精神と範囲を逸脱せずに種々の変更と改変を本発明の方法と製品において行うことができる。例えば、ポリマーの流れのいずれかに染料、顔料および加工助剤を組み込むことは目標の光学的効果の明白な拡張である。収縮前の最終のフィルム厚さを実質的に任意の実際のフィルムまたはシート寸法に調整することができる。このフィルムは、また、表面被覆あるいは別な材料に積層も可能である。この明細書で開示された種々の態様は、本発明を例示する目的のみのものであり、本発明を制限することを意図したものでない。

Claims (18)

1. １２〜１５０μｍの厚さを有する配向された多層共押し出しされた虹色フィルムであって、前記フィルムが実質的に均一な厚さの少なくとも１０層の極めて薄い層を含み、
   前記層が概ね平行であり、そして前記接触する隣接層が異なる熱収縮性の熱可塑性樹脂材料であり、前記熱可塑性樹脂材料の各々が、前記フィルムの面内の少なくとも１つの次元において約７０−３００℃の範囲の加熱に応答して少なくとも１０％の量で熱収縮性であり、そして異なる熱収縮性の熱可塑性樹脂材料の共押し出しされた接触する隣接層が前記範囲の加熱に応答して実質的に均一に収縮性であり、前記収縮の後少なくとも約０．０３だけ異なる屈折率を有し、虹色を生じる、配向された多層共押し出しされた虹色フィルム。
2. 前記フィルムが実質的に均一な厚さの少なくとも３５層の極めて薄い層を含み、そして前記熱可塑性樹脂材料の各々が前記フィルムの面内の少なくとも１つの次元において加熱に応答して少なくとも２０％の量で熱収縮性である請求項１に記載の配向された多層共押し出しされた虹色フィルム。
3. 前記熱可塑性樹脂材料が前記収縮の後少なくとも約０．０６だけ異なる屈折率を有する請求項２に記載の配向された多層共押し出しされた虹色フィルム。
4. 前記フィルムが実質的に均一な厚さの少なくとも７０層の極めて薄い層を含み、そして前記熱可塑性樹脂材料の各々が前記フィルムの面内の少なくとも１つの次元において加熱に応答して約４０−５０％の量で熱収縮性である請求項３に記載の配向された多層共押し出しされた虹色フィルム。
5. 前記フィルムが約１５〜７５μｍの厚さを有する請求項４に記載の配向された多層共押し出しされた虹色フィルム。
6. 前記熱可塑性樹脂材料が前記収縮の後少なくとも約０．０６だけ異なる屈折率を有する請求項１に記載の配向された多層共押し出しされた虹色フィルム。
7. 前記フィルムが実質的に均一な厚さの少なくとも７０層の極めて薄い層を含み、そして前記熱可塑性樹脂材料の各々が前記フィルムの面内の少なくとも１つの次元において加熱に応答して約４０−５０％の量で熱収縮性である請求項１に記載の配向された多層共押し出しされた虹色フィルム。
8. 前記フィルムが約１５〜７５μｍの厚さを有する請求項７に記載の配向された多層共押し出しされた虹色フィルム。
9. 前記フィルムが約１５〜７５μｍの厚さを有する請求項１に記載の配向された多層共押し出しされた虹色フィルム。
10. 各々が約１２−１５０μｍの厚さを有する配向された薄いフィルムに形成された場合、前記フィルムの面内の少なくとも１つの次元において約７０−３００℃の範囲の加熱に応答して少なくとも１０％の量で熱収縮性であり、そしてその対が前記範囲の加熱に応答して実質的に均一に収縮性であって、前記収縮の後少なくとも約０．０３だけ異なる屈折率を有する１対の熱可塑性樹脂材料を選択することと；前記材料対を約２４〜７５０μｍの厚さを有するフィルムに共押し出しして、実質的に均一の厚さの少なくとも１０層の概ね平行な、極めて薄い層を含み、そして前記接触する隣接層が異なる熱収縮性の熱可塑性樹脂材料であるフィルムを形成することと；そして前記フィルム厚さを約１２〜１５０μｍまで低減させる一方で、約２４〜７５０μｍの厚さを有する前記フィルムを配向させることにより熱収縮性を付与することとを含む、配向された多層共押し出しされた虹色フィルムを製造する方法。
11. 前記フィルムの面内の少なくとも１つの次元において約７０−３００℃の範囲の加熱に応答して少なくとも２０％の量で熱収縮性である前記熱可塑性樹脂材料対を選択し、そして前記対を少なくとも３５層の概ね平行な、極めて薄い層を含むフィルムに共押し出しする請求項１０に記載の多層共押し出しされた虹色フィルムを製造する方法。
12. 前記収縮の後少なくとも約０．０６だけ異なる屈折率を有するように前記熱可塑性樹脂材料対を選択する請求項１１に記載の多層共押し出しされた虹色フィルムを製造する方法。
13. 前記フィルムの面内の少なくとも１つの次元において約７０−３００℃の範囲の加熱に応答して約４０−５０％の量で熱収縮性である前記熱可塑性樹脂材料対を選択し、そして前記対を少なくとも７０層の概ね平行な、極めて薄い層を含むフィルムに共押し出しする請求項１２に記載の多層共押し出しされた虹色フィルムを製造する方法。
14. 前記共押し出しされたフィルム厚さが約３０〜３７５μｍであり、そして約１５〜７５μｍまで縮小される請求項１３に記載の多層共押し出しされた虹色フィルムを製造する方法。
15. 前記収縮の後少なくとも約０．０６だけ異なる屈折率を有するように前記熱可塑性樹脂材料対を選択する請求項１０に記載の多層共押し出しされた虹色フィルムを製造する方法。
16. 前記フィルムの面内の少なくとも１つの次元において約７０−３００℃の範囲の加熱に応答して約４０−５０％の量で熱収縮性である前記熱可塑性樹脂材料対を選択し、そして前記対を少なくとも７０層の概ね平行な、極めて薄い層を含むフィルムに共押し出しする請求項１０に記載の多層共押し出しされた虹色フィルムを製造する方法。
17. 前記共押し出しされたフィルム厚さが約３０〜３７５μｍであり、そして約１５〜７５μｍまで縮小される請求項１６に記載の多層共押し出しされた虹色フィルムを製造する方法。
18. 前記共押し出しされたフィルム厚さが約３０〜３７５μｍであり、そして約１５〜７５μｍまで縮小される請求項１０に記載の多層共押し出しされた虹色フィルムを製造する方法。