JP2015501237A - 制御された剥離可能なシールフィルムのためのフィルム組成物 - Google Patents

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Abstract

本発明は、ポリマーフィルム、より詳細には、均一ポリプロピレンの1または複数の構造層と;ランダムコポリマーポリプロピレンの1または複数の構造層と:1または複数の無水物修飾ポリエチレン系タイ層と;直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)主成分、LLDPE副成分および任意選択のLDPE添加剤成分を有する1または複数のLLDPEブレンドシーラント層とを含む複数層ポリマーフィルムを提供する。

Description

本発明の態様は、ポリマーフィルムに関し、より詳細には、複数層ポリマーフィルムであって、均一ポリプロピレンの1もしくは複数の構造層と、ランダムコポリマーポリプロピレンの1もしくは複数の構造層と、1または複数の無水物で修飾されたポリエチレン系タイ層(以下、無水物修飾ポリエチレン系タイ層)、ならびに直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)主成分、任意選択のLLDPE副成分および任意選択のLDPE添加剤成分を有する1もしくは複数のLLDPEブレンドシーラント層とを含む複数層ポリマーフィルムに関する。
産業において今日使用されているポリマーフィルムの多くは、依然としてリサイクルすることができない。環境への意識および環境影響の低減へ要望が増加していることから、調節可能な物理的特性およびシーラント特性、例えば、良好な成形性、靭性および薄い厚さでの衝撃強度を有するリサイクル可能なポリプロピレン/ポリエチレンフィルムが依然として必要とされている。さらに、ポリエチレンの剥離可能なシーラント技術における進展にも関わらず、シーラント性能を最適化できないことから、低いシール性能および直接シール紙への狭いシール処理ウィンドウが生じ得る。例えば、剥離強度が強すぎると、繊維引裂きがもたらされ、剥離強度が弱すぎると、滅菌製品に悪影響を及ぼす可能性がある。
特許文献1(名称「Packaging Obtained by Direct Contact Seal」)は、剥離シール用途の30%までのポリブテン−1を含むTm<135℃のポリオレフィン系シール層、およびTm>135℃の第2のポリプロピレン系支持層で構成される、共押出しされた複数層フィルムを備える直接接触シールを開示している。しかしながら、特許文献1のフィルムは、ポリブテン−1の添加、ならびに/または特定のTmおよびシール層と支持層との間の弾性率の差を必要とする。
特許文献2(名称「Peelable Seal Film」)は、様々な基材に対して剥離可能な、ヒートシール可能な共押出しされた複数層フィルムを開示している。シール層は、50〜80wt%のエチレンホモポリマーおよび/またはコポリマー、15〜25wt%のスチレンホモポリマーおよび/またはコポリマー、ならびに5〜20wt%の熱可塑性エラストマーSBSコポリマーを含み、好ましくは10〜20wt%の均一に分岐したLLDPEを添加して剥離シールを制御する。しかしながら、特許文献2は、SBSまたはスチレンホモポリマーおよび/もしくはコポリマーの添加を必要とする。
特許文献3(名称「Peelable Seal Film」)は、様々な基材に対して剥離可能な、ヒートシール可能な共押出しされた複数層フィルムを開示している。シール層は、15〜80wt%のエチレンホモポリマーおよび/またはコポリマー、15〜25wt%のスチレンホモポリマーおよび/またはコポリマー、ならびに5〜20wt%の熱可塑性エラストマーSBSコポリマーを含み、好ましくはLLDPEおよび/またはポリブチレン−1を添加して剥離シールを制御する。特許文献2と同様に、特許文献3は、SBSまたはスチレンホモポリマーおよび/もしくはコポリマーの添加を必要とする。
特許文献4(名称「Medium Modulus Polyethylene Film and Fabrication Method」)は、高分子量直鎖PE(0.92〜0.96g/ccおよび0.1から3MI)ならびに直鎖エチレン/アルファ−オレフィンインターポリマー(0.85から0.92g/ccおよび0.3から3MI)を含み、全体的密度が0.923から0.95g/ccの間であるフィルムを開示している。示されている追加の補助的な例は、a)LLDPEおよびLDPE、b)HDPE、およびゴムまたは他のエラストマー、c)LLDPEおよび低MW HDPE、d)LLDPEおよび高MFR HDPE、ならびにLLDPEおよびアイソタクチックコポリマーを含んでいた。発明の本文において、厚さを増加させることは、フィルムの物理的特性を比例的に向上させるものではないことが指摘された。特許文献4において開示されるフィルムの全体的密度範囲は、効果的な低温ヒートシールおよびホットタック性能を妨げる。特許文献4は、その中で開示されるフィルムのシール性能について検討していない。
特許文献5(名称「Layered Film and Packaging Product Thereof」)および特許文献6(名称「Layered Film and Packaging Product Thereof」)は、樹脂の少なくとも2つの層、すなわち、組成物層A)シングルサイト触媒を使用して生成された60〜90質量%LLDPEおよび40〜10質量%のポリブテン−1、ならびに層B)HDPE(0.950〜0.970)を備える層状フィルムを開示している。特許文献5および特許文献6は、シール層へのポリブテン−1の添加を必要とする。
特許文献7(名称「Dual Reactor Polyethylene Resins for Medical Packaging −Films, Bags and Pouches」)および特許文献8(名称「Dual Reactor Polyethylene Resins for Medical Packaging − Films, Bags and Pouches」)は、ホスフィンイミン触媒、およびアルミニウム系共触媒を含む共触媒系の存在下での、タンデム二重反応器液相重合を開示している。
特許文献9(名称「Polymeric Films and Packages Produced Therefrom」)および特許文献10(名称「Polymeric Films and Packages Produced Therefrom」)は、LDPE(0.915〜0.930g/ccおよびMFI2.0〜40.0g/10分)ならびにポリ(アルキルスチレン)のブレンドからなる少なくとも1つの外側層を有するポリマーフィルムを開示している。
特許文献11(名称「Polymeric Films and Packages Produced Therefrom」)および特許文献12(名称「Polymeric Films and Packages Produced Therefrom」)は、Tg>30℃を有する少なくとも1種のポリエチレンおよび環式オレフィン/エチレンコポリマーをブレンドしたシール層を含むヒートシール可能なフィルムを開示している。
欧州特許出願公開第1736309号明細書 欧州特許第1453671号明細書 国際公開第03/04343816A1号 米国特許第5,681,523A号明細書 米国特許出願公開第2003/0143416A1号明細書 米国特許第6,794,029B2号明細書 国際公開第2006/108266A1号 米国特許出願公開第2006/0235146A1号明細書 米国特許第6,632,521B2号明細書 欧州特許出願公開第1167437号明細書 米国特許出願公開第2002/0160135A1号明細書 国際公開第01/66639A1号
したがって、環境への意識および環境影響の低減へ要望が増加していることから、調節可能な物理的特性およびシーラント特性を有する、リサイクル可能な汎用ポリプロピレン/ポリエチレンフィルムを形成することが、産業において必要とされている。改善された特性、例えば向上した光学的特性(高い透明度/低いヘーズ)、改善された成形性、ならびに高い靭性および衝撃強度を含む改善された機械的特性を有する、従来のポリエチレン系シーラント構造のシーリング性能と匹敵するシーリング性能を有するポリプロピレンフィルムを生成することが望ましい。
本発明の1または複数の実施形態は、調節可能な物理的特性およびシーラント特性を有する、ポリプロピレン/ポリエチレンを含むリサイクル可能な汎用可撓性熱成形可能フィルムを形成する。
本発明の一態様において、0.5から10MFRのメルトフローレートを有する、均一ポリプロピレンの1または複数の構造層と、0.5から10MFRのメルトフローレートを有する、ランダムコポリマーポリプロピレンの1または複数の構造層と、0.7から3.5のメルトインデックスを有する1または複数の無水物修飾ポリエチレン系タイ層、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)主成分を有する1または複数のLLDPEブレンドシーラント層とを備え、ASTM D 882に従い測定して400%を超える破断時伸び、ASTM D 3420に従い測定して800mJを超えるスペンサー衝撃強度、7lbsを超える穿刺強度、120℃以下のシール開始温度、ASTM F88−07aに従い測定して100gf/inから2000gf/inの範囲内のシール強度、および30℃を超えるシールウィンドウを有することを特徴とする、複数層ポリマーフィルムが提供される。前記1または複数のLLDPEブレンドシーラント層はまた、LLDPE副成分および/またはLDPE添加剤成分を含んでもよい。
前記LLDPE主成分は、低い長鎖分岐ならびに不均一な分子量および短鎖分岐(コモノマー)分布を含んでもよい。前記LLDPE副成分は、低い長鎖分岐ならびに均一な分子量および短鎖分岐コモノマー分布を含んでもよい。均一ポリプロピレンの前記1または複数の構造層は、50%までのランダムコポリマーまたはポリプロピレンもしくはポリエチレン系プラストマー/エラストマーを含有してもよい。
本発明の別の態様において、複数層ポリマーフィルムであって、0.7から3.5のメルトインデックスを有する、高密度ポリエチレン(HDPE)の1または複数の層と、0.7から3.5のメルトインデックスを有する、1または複数の無水物修飾ポリエチレン系タイ層と、0.5から10MFRのメルトフローレートを有する、均一ポリプロピレンの1または複数の構造層と、0.5から10MFRのメルトフローレートを有する、ランダムコポリマーポリプロピレンの1または複数の構造層と、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)主成分を有する、LLDPEブレンドシーラント層とを備え、前記複数層ポリマーフィルムは、400%を超える破断時伸び、800mJを超えるスペンサー衝撃、7lbsを超える穿刺強度、120℃以下のシール開始温度、ASTM F88−07aに従い測定して100gf/inから2000gf/inの範囲内のシール強度、および30℃を超えるシールウィンドウを有し、前記破断時伸びは、ASTM D 882に従い測定され、穿刺は、ASTM D7192に従い測定され、スペンサー衝撃は、ASTM D 3420に従い測定され、最終シール強度は、ASTM F88−07aに従い測定されることを特徴とする、複数層ポリマーフィルムが提供される。前記1または複数のLLDPEブレンドシーラント層はまた、LLDPE副成分および/またはLDPE添加剤成分を含んでもよい。
1または複数の実施形態において、HDPEの前記1または複数の層は、前記フィルムの合計重量を基準として、前記フィルムの0から30重量パーセントであってもよく、均一ポリプロピレンの前記構造層は、10から60重量パーセントであってもよく、任意選択で外部環境に直接暴露されていない。
1または複数の実施形態において、均一ポリプロピレンの前記1または複数の構造層は、メタロセン触媒系アイソタクチックホモPP樹脂であってもよい。
1または複数の実施形態において、ランダムコポリマーポリプロピレンの前記1または複数の構造層は、前記フィルムの合計重量を基準として、前記フィルムの20から70重量パーセントであってもよく、前記1または複数のシーラント層は、前記フィルムの10から35重量パーセントであってもよい。ランダムコポリマーポリプロピレンの前記1または複数の構造層は、エチレンのコモノマーと共に、1〜5%のアルファオレフィンコモノマーを有してもよい。
1または複数の実施形態において、前記ブレンドシーラント層のLLDPE副成分は、前記シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、前記シーラント層ブレンドの0から40重量パーセントの量のメタロセンまたはポストメタロセン触媒樹脂であってもよい。別の実施形態において、前記ブレンドシーラント層の前記LLDPE副成分は、第2の不均一触媒LLDPEであってもよい。前記ブレンドシーラント層の前記LLDPE副成分は、0.850から0.930g/cmの範囲内の密度および0.7から3.5MIのメルトインデックスを有してもよい。
前記ブレンドシーラント層の前記LLDPE主成分は、前記シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、前記シーラント層ブレンドの60から100重量パーセントの量のチーグラー−ナッタ触媒樹脂である。前記ブレンド層の前記LLDPE主成分は、0.850から0.930g/cm3の範囲内の密度および0.7から3.5MIのメルトインデックスを有してもよい。
1または複数の実施形態において、前記ブレンドシーラント層の前記添加剤は、前記シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、前記シーラント層ブレンドの0から40重量パーセントの量の低密度ポリエチレン(LDPE)であってもよい。前記ブレンドシーラント層の前記LDPE添加剤成分は、0.910から0.935g/cm3の範囲内の密度を有してもよい。
1または複数の実施形態において、HDPEの1または複数の層は、0.94から0.97g/cm3の範囲内の密度を有してもよい。
フィルムの剥離強度は、100gf/inから2000gf/inの範囲内であってもよい。前記複数層ポリマーフィルムは、熱成形可能およびリサイクル可能である。
本発明のさらに別の態様は、ブリスター包装、縦型または横型製袋充填シール包装およびフローラップにおける使用を含むがこれらに限定されない、本明細書に記載のポリマーフィルムの様々な用途に関連する。
高密度ポリエチレン(HDPE)の層と、無水物修飾ポリエチレン系タイ層と、均一ポリプロピレンの第1の構造層と、ランダムコポリマーポリプロピレンの第2の構造層と、第2の無水物修飾ポリエチレン系タイ層と、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)シーラント層とを有する、本発明の複数層ポリマーフィルムの実施形態を示す図である。 均一ポリプロピレンの第1の構造層と、ランダムコポリマーポリプロピレンの第2の構造層と、無水物修飾ポリエチレン系タイ層と、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)シーラント層とを有する、本発明の複数層ポリマーフィルムの実施形態を示す図である。
本発明のいくつかの例示的実施形態を説明する前に、本発明は、以下の説明に記載の構造物またはプロセスステップの詳細に限定されないことを理解されたい。本発明は、他の実施形態が可能であり、また様々な様式で実践または実行され得る。
本発明は、性能および低コストを提供する、オレフィン系ポリマーのみで構成される複数層ポリマーフィルムに関する。1または複数のポリプロピレン層、無水物修飾ポリエチレン系タイ層、およびポリエチレン(PE)シーラント層の使用により、本発明の複数層ポリマーフィルムは、リサイクル可能および持続可能なフィルムを提供する。本発明の1または複数の実施形態は、縦型または横型製袋充填シール包装、パウチフィルム、フローラップ、および医療デバイス用の1次包装等の可撓性ブリスター包装用の上部または底部ウェブポリマーフィルムを含むがこれらに限定されない、本明細書に記載のポリマーフィルムの様々な用途に関する。本発明の1または複数の実施形態は、厚さ、%支持層、ならびに樹脂選択およびブレンド比を含むシーラント層組成の変更により調節可能な物理的特性およびシーラント特性を有する、汎用ポリマーフィルムを提供する。PE系シーラント層組成物は、エチレン系エラストマーまたはプラストマーを含む、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)樹脂のブレンドを含んでもよい。フィルムのシーラント性能は、2つのLLDPE成分比の調整により、ならびに分子量(MW)、MW分布、コモノマー(または短鎖分岐)の種類、コモノマー含量、コモノマー分布、および長鎖分岐含量を含むPE樹脂選択に基づいて調節することができる。フィルムのシーラント性能は、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、または他のアルファオレフィンコポリマーとのブレンドによりさらに調節することができる。
本発明の実施形態は、シーラントコート紙、ポリマー不織物、例えばTyvekおよびシーラント層でコーティングされたもの、上部ウェブポリマー系フィルム、ならびに非コート紙または直接シール紙に、包装樹脂、例えばアイオノマー(Surlyn)およびエチレン酢酸ビニル(EVA)等のコポリマーに匹敵するシール性能を提供すると共に、広範な処理ウィンドウ、剥離強度の最適化、コスト削減およびリサイクル性を可能にする。
本発明のポリマーフィルムの成分を、以下でより詳細に説明する。
高密度ポリエチレン(HDPE)の層
複数層ポリマーフィルム10の1または複数の層は、高密度ポリエチレン(HDPE)の層20を備えてもよく、高密度ポリエチレン(HDPE)の各層は、フィルムの合計重量を基準として、0から30重量パーセントであってもよい。HDPEの層は、0.94から0.97g/cm3の範囲内の密度を有することを特徴とする。層は、0.7から3.5MI、最も好ましくは1から2MIのメルトインデックスを有し、0.850から0.930g/cm3の密度範囲を有する、LLDPE、好ましくはメタロセンまたはポストメタロセン触媒樹脂を任意選択で含んでもよい。また、同じMIおよび密度範囲のZ.N.触媒LLDPEが使用されてもよい。LDPEの0〜40%のブレンド、好ましくは0〜20%が、任意選択で添加されてもよい。LDPEは、0.7〜3.5MI、最も好ましくは1〜2MIのメルトインデックス、および0.910から0.93g/cm3の密度範囲を有する。
タイ層
無水物修飾LLDPEを含む1または複数のタイ層30が、複数層ポリマーフィルム内に存在してもよく、各タイ層は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの0から15重量パーセントの範囲内であってもよい。タイ層30は、0.908から0.935g/cm3の範囲内の密度を有することを特徴とする。本発明の特定の実施形態において、タイ層30は、1から2MIのメルトインデックスを有することを特徴とする。さらに、追加的なLLDPEおよび/または低密度PE(LDPE)が、コスト削減のためにタイ層またはシーラント層構造にブレンドされてもよい。
ホモポリプロピレンの構造層
複数層ポリマーフィルム10の1または複数の構造層は、ホモポリプロピレン樹脂の層40を含んでもよく、ホモポリプロピレン樹脂の各層は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの10から60重量パーセントであってもよい。所望の物理的特性を標的として、0.5から10MFRのメルトフローレートが使用されてもよい。向上した光学的特性および機械的特性、ならびに表面層におけるより低い摩擦係数(CoF)のために、メタロセン系アイソタクチックPPが使用されてもよい。
ランダムエチレンコポリマーPPの構造層
複数層ポリマーフィルム10の1または複数の構造層は、ランダムエチレンコポリマーポリプロピレン(PP)の層50を含んでもよく、ランダムエチレンコポリマーPPの各層は、ランダムエチレンコポリマーPPを含むフィルムの合計重量を基準として、フィルムの20から70重量パーセントであってもよい。ランダムエチレンコポリマーPPの構造層50は、エチレンのコモノマーと共に1〜5%のアルファオレフィンコモノマーを有することを特徴とする。所望の物理的特性を標的として、0.5から10MFRのメルトフローレートが使用されてもよい。
直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)シーラント層
複数層ポリマーフィルム10は、1または複数の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)シーラント層60を備えてもよく、各LLDPEシーラント層は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの10から35重量パーセントである。1または複数のシーラント層60は、0.880から0.930g/cm3の範囲内の全体的密度を有することを特徴とする。1または複数のシーラント層60は、0.7から3.5MIのメルトインデックスを有することをさらに特徴とする。本発明の特定の実施形態において、1または複数のシーラント層は、1から2MIのメルトインデックスを有する。
1または複数のシーラント層のLLDPE主成分は、低い長鎖分岐ならびに不均一な分子量および単鎖分岐(コモノマー)分布を含む。ブレンドシーラント層のLLDPE主成分は、シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、シーラント層ブレンドの60から100重量パーセントの量のチーグラー−ナッタ触媒樹脂である。本発明の1または複数の実施形態において、チーグラー−ナッタ触媒樹脂は、シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、シーラント層ブレンドの70から80重量パーセントの量である。ブレンドシーラント層のLLDPE主成分は、0.850から0.930g/cm3の範囲内の密度を有することを特徴とする。1または複数の実施形態において、ブレンドシーラント層のLLDPE主成分は、0.7から3.5MIのメルトインデックスを有する。1または複数の実施形態において、ブレンドシーラント層のLLDPE主成分は、1から2MIのメルトインデックスを有することをさらに特徴とする。シーラント層のLLDPE主成分はまた、不均一分岐、直鎖エチレンインターポリマー、エラストマーまたはプラストマーを含んでもよい。
任意選択のLLDPE副成分は、低い長鎖分岐ならびに均一な分子量および短鎖分岐コモノマー分布を含む。ブレンドシーラント層のLLDPE副成分は、シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、シーラント層ブレンドの0から40重量パーセントの量のメタロセンまたはポストメタロセン触媒樹脂である。本発明の1または複数の実施形態において、ブレンドシーラント層のLLDPE副成分は、0.7から3.5MIのメルトインデックスを有する。本発明の特定の実施形態において、ブレンドシーラント層のLLDPE副成分は、1から2MIのメルトインデックスを有する。
ブレンドシーラント層の任意選択のLLDPE副成分は、0.850から0.930g/cm3の範囲内の密度を有することを特徴とする。シーラント層のLLDPE副成分はまた、均一分岐、直鎖エチレンインターポリマー、エラストマーまたはプラストマーを含んでもよい。
ブレンドシーラント層の添加剤
ブレンドシーラント層の添加剤は、シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、シーラント層ブレンドの0から40重量パーセントの量の低密度ポリエチレン(LDPE)である。本発明の特定の実施形態において、添加剤は、シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、シーラント層ブレンドの20から30重量パーセントの量である。ブレンドシーラント層の添加剤成分は、0.910から0.935g/cm3の範囲内の密度を有することを特徴とする。ブレンドシーラント層の添加剤成分は、0.7から3.5MIの範囲内のメルトインデックスを有することを特徴とする。本発明の特定の実施形態において、ブレンドシーラント層の添加剤成分は、1から2MIのメルトインデックスを有する。剥離強度は、100gf/inから2000gf/inの範囲内である。中密度PE(MDPE)または高密度PE(HDPE)がそのように使用され得る。また、主シーラント樹脂よりも低いMIおよび密度を有する第2のZ.N.触媒LLDPEが使用されてもよい。
添加剤は、帯電防止剤、酸化防止剤(例えばヒンダードフェノール(例えばテトラキス(メチレン−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート)メタン)、例えばBASF社からのIrganox(商標)1010もしくはSongwon社からのSongnox 1010(商標))、または(例えばオクタデシル−3−(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシフェニル)プロピオネート、例えばBASF社からのIrganox(商標)1076)、UV安定剤(例えばΝ,Ν−ジステアリルヒドロキシルアミン、例えばBASF社からのIrgastab FS 042、またはヒンダードアミン光安定剤(HALS)、例えばビス(1,2,2,6,6−ペンタメチル−4−ピペリジニル)セバケート、例えばMayzo,Inc.からのBLS 929およびBayer社からのトリフェニルホスフェート)、放射線安定剤、スリップ剤、ブロッキング防止剤、清澄剤、核形成剤、黄変防止剤、加工助剤、着色剤、充填剤、剛性化または靭性化剤、顔料、発泡剤、可塑剤、例えばジ−イソノニルフタレート(DINP)、架橋剤、および粘着添加剤を含むが、これらに限定されない。
フィルム構造のいずれかの層または全ての層において使用され得る添加剤の追加的な例は、トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)イソ−シアヌレート、1,3,5−トリメチル−2,4,6−トリス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンジル)ベンゼン;トリ(ブチルクレシル)ブタン、N,N’−ヘキサメチレンビス(3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシヒドロシンナムアミド)、4−エチル−2,6−ジ−tert−ブチルフェノール、Ν,Ν−ジステアリルヒドロキシルアミン、トリス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ホスファイト、ビス(2,4−ジ−tert−ブチルフェニル)ペンタエリスリトールジホスファイト、ジステアリルペンタエリスリトールジホスファイト、トリフェニルホスフェート、ポリ[6−[1,1,3,3−テトラメチルブチル)アミノ]−s−トリアジン−2,4−ジニル][2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル)イミノ]ヘキサメチレン[2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジル]イミノール]、コハク酸ジメチルおよび4−ヒドロキシ−2,2,6,6−テトラメチル−1−ピペリジンエタノールのポリマー、ビス(2,2,6,6−テトラメチル−4−ピペリジニル)セバケート、ヘキサデシル−3,5−ジ−tert−ブチル−4−ヒドロキシベンゾエート、2−ヒドロキシ−4−n−オクトキシベンゾフェノン、2−(2’−ヒドロキシ−5’−メチルフェニル)ベンゾトリアゾール、ならびに2−[2’−ヒドロキシ−3’,5’−ジ(1,1−ジメチルベンジル)フェニル]−2H−ベンゾトリアゾールを含むが、これらに限定されない。
本発明のフィルムの物理的特性および処理特性は、全体的組成物中の構造層(複数を含む)の割合を変えることにより、または、ホモポリプロピレン層およびランダムポリプロピレン層の比、反応器、触媒およびビスブレーキング技術を含むPP樹脂選択、メルトフローレート(MFR)および/またはエチレンコモノマー含量、ならびに核形成剤等の添加剤の使用を変更することにより、または、フィルムの全体的厚さを変えることにより調節することができる。フィルムのシーラント性能は、追加的なLLDPE成分のブレンド、ならびにMW、MW分布、コモノマーの種類、コモノマー(または短鎖分岐)含量、コモノマー分布、および長鎖分岐含量を含むPE樹脂選択により調節することができる。フィルムのシーラント性能は、HDPE、LDPE、またはプラストマーもしくはエラストマーなどの他のアルファオレフィンコポリマーとのブレンドによりさらに調節することができる。LLDPEは、低い長鎖分岐、ならびに不均一な分子量分布(MWD)および短鎖分岐(コポリマー)分布(SCBD)を有し、これは、チーグラー−ナッタ触媒により達成され得る。シーラント層内の不均一なLLDPEの量、および選択された樹脂の分子特性は、ヒートシールおよびホットタック開始温度、ホットタックおよびヒートシールウィンドウの幅、ならびに最終ホットタックおよびヒートシール強度を含むシール性能を左右する。任意選択のLLDPE副成分は、低い長鎖分岐、ならびに均一な分子量分布および短鎖分岐(コモノマー)分布、それぞれMWDおよびSCBDを有する。これは、メタロセン触媒、好ましくはポストメタロセン触媒により達成され得る。フィルムのシーラント性能は、追加的なLLDPE成分のブレンドにより調節することができる。フィルムのシーラント性能は、HDPE、LDPE、または他のアルファオレフィンコポリマー、例えばプラストマーもしくはエラストマーとブレンドすることによりさらに調節することができる。特定の実施形態において、好ましい全体的メルトインデックス(MI)は、1〜3MIであり、全体的密度は、0.910から0.918g/ccである。
任意選択の均一LLDPE成分は、その低レベルの長鎖分岐ならびに狭いMWおよび短鎖分岐(SCB)分布に起因して、より高い最終ホットタックおよびシール強度を提供する。不均一LLDPE成分の広いMWおよびSCB分布は、より低い温度で測定可能なヒートシールおよびホットタック強度を提供し、ホットタックおよびヒートシールウィンドウを広げる。
ベースのZ.N.触媒LLDPEよりも低いMIおよびMWを有する任意選択の第2の不均一LLDPE成分は、さらにより低い温度で測定可能なヒートシールおよびホットタック強度を提供し、ホットタックおよびヒートシールウィンドウをさらに広げる。これはまた、LDPEの添加によっても達成され得る。LDPEは、低コスト添加剤として役立ち、ブローフィルム製造プロセス中の気泡安定性の増加を提供する。
したがって、LLDPEまたはLDPE成分のwt%を調整することにより、繊維引裂きまたは他の望ましくない包装破損様式なしに適切な剥離可能なシールを確実とするように、フィルムのシール強度を調節することができる。所望によって、より高いレベルの均一LLDPE成分を使用して、溶接シールを形成することができる。
HDPEは、LLDPEと比較してより高いその融点により、フィルムが包装形成プロセス中に付着しないことを確実とするための表面層として使用されてもよい。埋設されたPPは、包装された製品の寿命にわたり、フィルムの環境暴露に対する安定性の増加を提供する。ヘーズの低減および物理的靭性を含む追加的な性能向上のために、メタロセンまたはポストメタロセン触媒LLDPEがHDPEの代わりに使用されてもよい。また、より低いコストおよび気泡安定性のために、0〜40%の追加的なLDPEの可能性により、Z.N.LLDPEがHDPEの代わりに使用されてもよい。
その後、ポリプロピレンまたはそのブレンドの選択により、フィルムの物理的特性および成形特性を調節することができる。ホモポリプロピレンは、高いバリア特性を提供する一方で、高い剛性および靭性と共に、核形成剤または清澄剤が使用される場合は高い透明度、ならびに耐薬品性および耐温度性を提供する。ポリプロピレンは安価であり、処理が容易であり、リサイクル可能である。ランダムコポリマーポリプロピレンの添加は、向上した靭性、耐衝撃性、可撓性、および改善された光学を提供する。衝撃コポリマーポリプロピレンの添加は、最適な衝撃/剛性バランスを提供する。リサイクル性を保持するためには、本発明のフィルムは、シロキサン、酢酸ビニル、スチレン、アルキルスチレン、ビニルアルコール、塩化物、フタレート、アクリレート、アクリル酸、グリコール酸、メタクリル酸、酢酸ビニル、ウレタン、アクリルまたは無水物のいずれも含有しない。
本発明のポリマーフィルム構造における使用のためのホモポリプロピレン、ランダムPP、無水物で修飾されたLLDPE(以下、無水物修飾LLDPE)ならびにZ.Nおよびm−LLDPE樹脂は全て、アイオノマー(Surlyn)、およびエチル酢酸ビニル(EVA)等のコポリマー等の、より高性能の包装樹脂に勝るコスト上の利点を提供する、商品グレードのオレフィン樹脂である。厚さの低減および商品グレード樹脂の使用は、さらなる環境上の利点を提供し、より低いコストを提供する。
シーラント層に提案されるLLDPE樹脂は、現在のクラス最高のEVAまたはアイオノマー樹脂に勝るコスト上の利点を提供しながら、匹敵するシーラント性能を提供する、商品グレードPE樹脂である。本発明のLLDPEシーラント層により提供される広いホットタックおよびヒートシールウィンドウは、より強固な生産ウィンドウをもたらす。さらに、ポリプロピレン構造層、無水物修飾ポリエチレン系タイ層、およびポリエチレンシーラント層を備えるフィルムは、リサイクル性を提供する。
図1は、高密度ポリエチレン(HDPE)の任意選択の層20と、無水物修飾ポリエチレン系タイ層30と、外部環境に直接暴露されていない均一ポリプロピレンの第1の構造層40と、ランダムコポリマーポリプロピレンの第2の構造層50と、第2の無水物修飾ポリエチレン系タイ層30と、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)主成分、任意選択のLLDPE副成分、および任意選択の低密度ポリエチレン(LDPE)添加剤成分を有するLLDPEブレンドシーラント層60とを備える、本発明の複数層ポリマーフィルム10の実施形態を示す。図1に関して、高密度ポリエチレン(HDPE)の層は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの0から30重量パーセント、好ましくはフィルムの10から20%重量パーセントを占め、0.7から3.5のメルトインデックスを有する。無水物修飾ポリエチレンの第1および第2のタイ層は、それぞれ、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの0から15重量パーセント、好ましくはフィルムの10%重量パーセントを占め、0.7から3.5のメルトインデックスを有する担体樹脂を有してもよい。ホモポリプロピレンの第1の構造層は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの10から50重量パーセント、好ましくはフィルムの10から30%重量パーセントを占め、0.5から10MFRのメルトフローレートを有する。ランダムコポリマーポリプロピレンの第2の構造層は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの20から70重量パーセント、好ましくはフィルムの30から40%重量パーセントを占め、0.5から10MFRのメルトフローレートを有する。直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)ブレンドシーラント層60は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの10から35重量パーセント、好ましくはフィルムの10から20%重量パーセントを占め、LLDPE主成分、任意選択のLLDPE副成分、および任意選択のLDPE成分を有する。図1に示されるような複数層ポリマーフィルムは、ASTM D 882に従い測定して400%を超える破断時伸び、800mJを超えるスペンサー衝撃、7lbsを超える穿刺強度、120℃以下のシール開始温度、ASTM F88−07aに従い測定して100gf/inから2000gf/inの範囲内のシール強度、ならびに30℃超のシールウィンドウを有し、破断時伸びは、ASTM D 882に従い測定され、穿刺は、ASTM D7192に従い測定され、スペンサー衝撃は、ASTM D 3420に従い測定され、最終シール強度は、ASTM F88−07aに従い測定される。フィルムは、リサイクル可能であり、1ミルから80ミルの範囲内の厚さを有する。
図2は、均一ポリプロピレンの第1の構造層40と、ランダムコポリマーポリプロピレンの第2の構造層50と、無水物修飾ポリエチレン系タイ層30(複数を含む)と、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)主成分、任意選択のLLDPE副成分、および任意選択のLDPE添加剤成分を有するLLDPEシーラント層60とを備える、本発明の複数層ポリマーフィルム10の別の実施形態を示す。図2に関して、均一ポリプロピレンの第1の構造層40は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの20から60重量パーセント、好ましくはフィルムの20から40%重量パーセントを占め、0.5から10MFRのメルトフローレートを有する。ランダムコポリマーポリプロピレンの第2の構造層50は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの30から70重量パーセント、好ましくはフィルムの30から50%重量パーセントを占め、0.5から10MFRのメルトフローレートを有する。無水物修飾ポリエチレン系タイ層(複数を含む)30は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの5から15重量パーセント、好ましくはフィルムの10%重量パーセントを占め、0.7から3.5のメルトインデックスを有する。直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)ブレンドシーラント層60は、フィルムの合計重量を基準として、フィルムの10から35重量パーセント、好ましくはフィルムの15から20%重量パーセントを占め、LLDPE主成分、任意選択のLLDPE副成分、および任意選択のLDPE成分を有する。図2に示されるような複数層ポリマーフィルムは、ASTM D 882に従い測定して400%を超える破断時伸び、800mJを超えるスペンサー衝撃、7lbsを超える穿刺強度、120℃以下のシール開始温度、ASTM F88−07aに従い測定して100gf/inから2000gf/inの範囲内のシール強度、および30℃を超えるシールウィンドウを有し、破断時伸びは、ASTM D 882に従い測定され、穿刺は、ASTM D7192に従い測定され、スペンサー衝撃は、ASTM D 3420に従い測定され、最終シール強度は、ASTM F88−07aに従い測定される。
1または複数の実施形態において、ホットタックウィンドウは、20℃を超える。1または複数の実施形態において、ポリマーフィルムの最終ホットタック強度は、50gf/inを超える。
本発明の1または複数の実施形態において、本明細書に記載のポリマーフィルムの用途は、ブリスター包装、縦型または横型製袋充填シール包装、パウチフィルム、およびフローラップ包装における使用を含むが、これらに限定されない。
本発明の1または複数の実施形態において、複数層ポリマーフィルムは、ASTM D 882に従い測定される、400%を超える破断時伸びを有する。
本発明の1または複数の実施形態において、複数層ポリマーフィルムは、ASTM D 3420に従い測定される、800mJを超えるスペンサー衝撃を有する。
本発明の1または複数の実施形態において、複数層ポリマーフィルムは、ASTM D 7192に従い測定される、7lbsを超える穿刺を有する。
本発明の1または複数の実施形態において、複数層ポリマーフィルムは、120℃以下のシール開始温度を有する。
本発明の1または複数の実施形態において、複数層ポリマーフィルムは、ASTM F88−07aに従い測定される100〜2000gf/inの範囲内のシール強度を有する。
本発明の1または複数の実施形態において、複数層ポリマーフィルムは、30℃を超えるシールウィンドウを有する。
フィルムは、熱成形可能および完全にリサイクル可能である。
製造
本発明の複数層フィルム構造は、既知の従来のブロー、キャスト、押出しまたはラミネートフィルム技術を使用して製造され得る。前述したLLDPEシーラントブレンド、ならびに全ての他のブレンドおよび潜在的に全ての他の添加剤は、2つの成分をブレンドするように押し出され、2次配合ステップの追加的コストを排除するフィルム製造ラインの押出機に依存して、溶融ブレンド、配合または乾式ブレンドされ得る。
特許請求の範囲に記載されるフィルム特性は、5ミルの厚さおよび1.5:1のブローアップ比を有するブローフィルムに基づいている。
試験方法の説明
透明プラスチックのヘーズおよび視感透過率は、ASTM D−1003−07に従い測定され、0.1%の位までのパーセントヘーズとして報告される。ASTM D−1003−07に定義されるように、ヘーズは、それを通して観察される物体のコントラストの低下の原因となる、試験試料による光の散乱である。
耐衝撃性は、自由落下ダートの衝撃の指定条件下でプラスチックフィルムを破損させるエネルギーの決定として定義され、ASTM D1709−08に従い測定される。耐衝撃性は、1gの位までの衝撃破損重量として報告される。
ホットシール強度(ホットタック)は、シールが形成された直後、およびそれが周囲温度まで冷却される前の、可撓性ウェブの熱可塑性表面間に形成されるヒートシールの強度の測定として定義される。ホットシール強度(ホットタック)は、ASTM F−1921に従い測定され、gf/inの単位で報告される。
剥離強度とも呼ばれるシール強度は、可撓性材料を硬質材料または別の可撓性材料から徐々に分離するために必要な、シールの単位幅当たりの力として定義され、ASTM F88−07aに従い測定され、gf/inの単位で報告される。本発明のフィルムのシール強度は、最小100gf/inから最大2000gf/inの範囲内である。シール強度測定は、標準的なバーシーラーを使用して、互いにヒートシールされた時に行われ、上部シールバーは280F、保持時間1.0秒、50psiである。底部バーは100Fに加熱され、ガスケットタイプ(シリコーンゴム、60ショアA、厚さ1/8インチ、中(ダイヤモンド、0.012インチ分解能))であり、シール試料は剥離試験の24時間前に調製される。
密度は、ASTM D−792に従い測定され、グラム/立方センチメートル(g/cc)として報告される。
メルトインデックス測定は、ASTM D−1238に従い行われる。メルトインデックスは、ポリマーの分子量に反比例する。したがって、分子量が大きいほどメルトインデックスは低いが、その関係は直線的ではない。メルトインデックスは、g/10分として報告される。また、メルトインデックス決定は、例えばASTM D−1238に従って、さらにより高い重量で行われてもよい。ASTM D−1238はまた、熱可塑性材料のメルトフローレート(MFR)を決定するために使用される。測定単位は、材料のグラム/10分(g/10分)である。これは、所与の期間にわたりダイから押し出される材料の質量の測定に基づく。
スペンサー衝撃強度は、衝撃−穿刺貫通に対するフィルムの耐性の決定のために、ASTM D 3420に従い測定される。平均衝撃強度は、ジュールまたはセンチメートル重量キログラムで測定される。
低速穿刺は、穿刺に対するフィルムの耐性の決定のために、ASTM D7192に従い測定される。平均穿刺強度は、重量ポンドで測定される。
フィルムの引張特性は、ASTM D882に従い測定される。破断時伸びは、破断する前のフィルムの可能な変形の量の尺度である。破断するまでの伸びは、初期ゲージ長の%変化で測定される。
ヒートシール開始温度は、50gf/inのシール強度が達成される最低温度として定義される。
ホットタック開始温度は、20gf/inのシール強度に到達するために必要な最低シール温度として定義される。
本明細書全体にわたる、「一実施形態」、「ある特定の実施形態」、「1または複数の実施形態」または「実施形態」の言及は、実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、材料または特性が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれることを意味する。したがって、本明細書全体にわたる様々な箇所での「1または複数の実施形態において」、「ある特定の実施形態において」、「一実施形態において」または「実施形態において」等の語句の出現は、必ずしも本発明の同じ実施形態を指しているとは限らない。さらに、特定の特徴、構造、材料または特性は、1または複数の実施形態において任意の好適な様式で組み合わされてもよい。
本明細書において、本発明は、特定の実施形態を参照して説明されているが、これらの実施形態は、単に本発明の原理および用途を説明するものであることを理解されたい。本発明の精神および範囲から逸脱せずに、本発明の方法および装置に様々な修正および変形がなされてもよいことが、当業者に明らかである。したがって、本発明は、添付の特許請求の範囲およびその均等物の範囲内である修正および変形を含むことが意図される。

Claims (24)

  1. 0.5から10MFRのメルトフローレートを有する、均一ポリプロピレンの1または複数の構造層と、
    0.5から10MFRのメルトフローレートを有する、ランダムコポリマーポリプロピレンの1または複数の構造層と、
    0.7から3.5のメルトインデックスを有する、無水物修飾ポリエチレン樹脂の1または複数のタイ層と、
    直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を主成分として有する、1または複数のLLDPEブレンドシーラント層と、
    を備え、
    ASTM D 882に従い測定して400%を超える破断時伸び、ASTM D 7192に従い測定して7lbsを超える穿刺強度、ASTM D 3420に従い測定して800mJを超えるスペンサー衝撃強度、120℃以下のシール開始温度、ASTM F88−07aに従い測定して100gf/inから2000gf/inの範囲内のシール強度、および30℃を超えるシールウィンドウを有することを特徴とする、複数層ポリマーフィルム。
  2. 前記1または複数のLLDPEブレンドシーラント層は、LLDPE副成分をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の複数層ポリマーフィルム。
  3. 前記1または複数のLLDPEブレンドシーラント層は、LDPE添加剤成分をさらに含むことを特徴とする、請求項1に記載の複数層ポリマーフィルム。
  4. 前記LLDPE主成分は、低い長鎖分岐ならびに不均一な分子量および短鎖分岐(コモノマー)分布を含むことを特徴とする、請求項1に記載の複数層ポリマーフィルム。
  5. 前記LLDPE副成分は、低い長鎖分岐ならびに均一な分子量および短鎖分岐コモノマー分布を含むことを特徴とする、請求項2に記載の複数層ポリマーフィルム。
  6. 均一ポリプロピレンの前記1または複数の構造層は、50%までのランダムコポリマーまたはポリプロピレンもしくはポリエチレン系プラストマー/エラストマーを含有してもよいことを特徴とする、請求項1に記載の複数層ポリマーフィルム。
  7. 0.7から3.5のメルトインデックスを有する、高密度ポリエチレン(HDPE)の1または複数の層と、
    0.7から3.5のメルトインデックスを有する、1または複数の無水物修飾ポリエチレン系タイ層と、
    外部環境に直接暴露されず、0.5から10MFRのメルトフローレートを有する、均一ポリプロピレンの1または複数の構造層と、
    0.5から10MFRのメルトフローレートを有する、ランダムコポリマーポリプロピレンの1または複数の構造層と、
    直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を主成分として有する、1または複数のLLDPEブレンドシーラント層と、
    を備え、
    ASTM D 882に従い測定して400%を超える破断時伸び、ASTM D 7192に従い測定して7lbsを超える穿刺強度、ASTM D 3420に従い測定して800mJを超えるスペンサー衝撃強度、120℃以下のシール開始温度、ASTM F88−07aに従い測定して100gf/inから2000gf/inの範囲内のシール強度、および30℃を超えるシールウィンドウを有することを特徴とする、複数層ポリマーフィルム。
  8. 前記1または複数のLLDPEブレンドシーラント層は、LLDPE副成分をさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  9. 前記1または複数のLLDPEブレンドシーラント層は、LDPE添加剤成分をさらに含むことを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  10. HDPEの前記1または複数の層は、前記フィルムの合計重量を基準として、0から30重量パーセントであることを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  11. 均一ポリプロピレンの前記構造層は、前記フィルムの合計重量を基準として、前記フィルムの10から50重量パーセントであることを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  12. 均一ポリプロピレンの前記1または複数の構造層は、メタロセン触媒系アイソタクチックホモPP樹脂であることを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  13. ランダムコポリマーポリプロピレンの前記1または複数の構造層は、前記フィルムの合計重量を基準として、前記フィルムの20から70重量パーセントであることを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  14. 前記1または複数のシーラント層は、前記フィルムの合計重量を基準として、前記フィルムの10から35重量パーセントであることを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  15. 前記ブレンドシーラント層の前記LLDPE副成分は、前記シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、前記シーラント層ブレンドの0から40重量パーセントの量のメタロセンまたはポストメタロセン触媒樹脂であることを特徴とする、請求項8に記載の複数層ポリマーフィルム。
  16. 前記ブレンドシーラント層の前記LLDPE主成分は、前記シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、前記シーラント層ブレンドの60から100重量パーセントの量のチーグラー−ナッタ触媒樹脂であることを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  17. 前記ブレンドシーラント層の前記添加剤は、前記シーラント層ブレンドの合計重量を基準として、前記シーラント層ブレンドの0から40重量パーセントの量の低密度ポリエチレン(LDPE)であることを特徴とする、請求項9に記載の複数層ポリマーフィルム。
  18. 前記ブレンド層の前記LLDPE主成分は、0.850から0.930g/cmの範囲内の密度および0.7から3.5MIのメルトインデックスを有することを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  19. 前記ブレンドシーラント層の前記LLDPE副成分は、0.850から0.930g/cmの範囲内の密度および0.7から3.5MIのメルトインデックスを有することを特徴とする、請求項8に記載の複数層ポリマーフィルム。
  20. 前記ブレンドシーラント層の前記LLDPE副成分は、第2の不均一触媒LLDPEであり、0.850から0.930g/cmの範囲内の密度および0.7から3.5MIのMI範囲を有することを特徴とする、請求項8に記載の複数層ポリマーフィルム。
  21. 熱成形可能であることを特徴とする、請求項1に記載の複数層ポリマーフィルム。
  22. リサイクル可能であることを特徴とする、請求項1に記載の複数層ポリマーフィルム。
  23. 熱成形可能であることを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
  24. リサイクル可能であることを特徴とする、請求項7に記載の複数層ポリマーフィルム。
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