JP2018511504A - 積層構造体及びそれから作製されるスタンドアップパウチ - Google Patents
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Abstract
Description
SUPが最初に生産されたのは、約50年前である。初期の設計では、ポリエチレンテレフタラート(PET)の層とポリエチレン(PE)の層との積層体が使用されている。このタイプの設計では、未だ、PETの薄い層(厚さ約0.5ミル、又は0.12mm)とPEのより厚い層(約3ミル又は0.75mm)とをする典型的な構造を、商業的に使用している。
ポリエチレンのみを用いて、(又は多くのリサイクル施設が、少なくとも95%のPEを含有する同時押出又は積層フィルムを、「純粋」なPE材料として、リサイクルすることができるので、少なくとも95%のPEを用いて、)調製される「リサイクル可能な」SUPを調製することが知られている。
しかし、ポリエチレンには、唯一の構造材料としてポリエチレンを使用して、SUPを設計するのを困難にするいくつかの欠点がある。
例えば、高密度ポリエチレン(「HDPE」)は、自立構造に必要な剛性(stiffness)をもたらすが、HDPEの物理的特性及び光学的特性(例えば、ヘイズ及び光沢)は、比較的低い。対照的に、線状低密度ポリエチレン(「LLDPE」)は、物理的及び光学的特性は、非常に良好であるが、剛性は低い。中密度ポリエチレン(MDPE)の物理的及び光学的特性は、一般的に、HDPE及びLLDPEの特性の間に入る。従って、単純な「全てPE」のSUP設計には、PETの層及びPEの層を含む先行技術の設計によってもたらされる光学的特性及び剛性特性の組合わされた特性がないであろう。
本発明により、少なくとも95重量%のPE(SUPを調製するのに使用されるポリマー材料の全重量に基づいて)を用いて調製されるリサイクル可能なSUPを調製することができ、且つ剛性及び光学的特性の所望のバランスをとることができる。
一実施形態では、本発明は:
ポリマー材料から作製される積層構造体であって、前記積層構造体が、
A)
A.1) HDPE組成物を含む第1−A層;並びに
A.2) LLDPE、MDPE及びHDPEからなる群から選択されるポリエチレンを含む第2−A層、
を含む外側ウェブ、
B)
B.1) 前記外側ウェブと接触する第1−B層であって、前記第1−B層が、LLDPE及びMDPEからなる群から選択されるポリエチレンを含む層;
B.2) HDPE組成物を含む第2−B層;並びに
B.3) シーラントポリエチレン組成物を含む第3−B層、
を含む内側ウェブ、
但し、
I) 前記外側ウェブが、前記内側ウェブに積層され;
II) 前記積層構造体が、前記外側層と前記内側層との境界面に印刷され;
III) 前記HDPE、MDPE、LLDPE及びシーラントポリエチレンが、全体として、前記積層構造体を調製するのに用いられる前記ポリマー材料の少なくとも95重量%を形成すること
を含む、構造体。
一実施形態では、ポリマー材料は、異なるタイプのポリエチレンから本質的になる−この実施形態のSUPを作製するのに用いられる唯一のポリマー材料は、ポリエチレンである。好適なタイプのポリエチレンには、
1)高密度ポリエチレン(HDPE)−密度約0.95から約0.97g/ccを有するポリエチレンホモポリマー又はコポリマー;
2)中密度ポリエチレン(MDPE)−密度約0.93から約0.95g/ccを有するポリエチレンコポリマー;
3)線状低密度ポリエチレン(LLDPE)−密度約0.915から約0.93g/ccを有するポリエチレンコポリマー;及び
4)シーラントポリエチレン−熱成形シールの調製に適したポリエチレン材料、特に、1)密度約0.88から0.915g/ccを有するポリエチレンコポリマー(「VLDPE」);及び2)高圧低密度ポリエチレン(LD)−高圧法にてフリーラジカル開始剤を用いて調製され、密度約0.91から約0.93g/ccを有するポリエチレンホモポリマー、からなる群から選択されるポリエチレン
が含まれる。
各ウェブは、少なくとも1層のHDPEを含む。HDPE層は、SUPに、硬性/剛性(rigidity/stiffness)をもたらす。これらのHDPE層は、少なくとも1層のより低密度のポリエチレン(例えばLLDPE)によって分離されており、このより低密度のポリエチレンは、耐衝撃性及び耐穿刺性をもたらす。更に、硬質HDPEの層を分離することによって、SUPの全体的な硬性及びねじれ強さが、単一層に等しい量/厚さのHDPEを含有する構造体と比べて改善される−これは、「Iビーム」効果と称されることもある(建物の建設に広く使用(sue)されている鋼Iビームに類似しているので、)。
本発明の積層構造体は、スタンドアップパウチ(「SUP」)の調製に特に適している。
SUP設計及び製造については、米国特許第6,722,106号(Bartelら;Recot、Inc.に譲渡)及びその特許に含有されている参考文献において充分に検討されている。
SUPは、多くのサイズにて製造され、典型的に、消費財を少量(例えば、約25ミルから2リットル)にて包装するのに使用される。SUP包装容器の内容物は、典型的に「流動性」であるものと説明されている−「流動性」の用語には、粒子状固体(例えば、キャンディー、ナッツ、及び朝食用シリアル);液体(特に、飲料);及びペースト/乳濁液/ピューレ(例えば、ヨーグルト及びベビーフード)が包含されることを意図する。一実施形態では、SUPは、開封された包装容器の内容物が、SUPから容易に流れることができるように(及び/又はSUPから直接、食べられるように)設計されている。例えば、SUPの頂部には、(飲料のための)一体型のストロー又はペースト、乳濁液、ピューレ等のための注ぎ口が備えられる場合がある。このような設計は周知であり、一例が、カナダ特許出願第2,612,940号(Rogers)に開示されている。
前記のように、従来のPET/PEのSUPは、剛性(又は硬性)と光学的特性とのバランスがとれており、それは、SUP用の従来の「全てPE」の設計の特性よりはるかに優れている。良好な硬性を有する「全てPE」のSUPを(HDPEを用いて、)調製することは知られているが、このような包装容器の光学的特性は低い。
一実施形態では、本発明は、この問題を、(内側ウェブにて)少なくとも1層のより低密度のポリエチレンを使用することによって軽減する。
別の実施形態では、光学的特性は、核形成剤の使用によって改善される。別の実施形態では、光学的特性は、(実施例にて説明するように)外側/印刷ウェブの縦方向配向(Machine Direction Orientation:MDO)を使用することによって改善される。更に別の実施形態では、光学的特性は、核形成HDPEの層を含むウェブにMDOを使用することによって改善される。
本発明の積層構造体は、2つのウェブを用いて調製されるが、その各々が、少なくとも1層のHDPEを含有していなければならない。第1ウェブの少なくとも1層のHDPE層は、より低密度のポリエチレンの層によって第2ウェブの少なくとも1層のHDPE層から分離され、それにより所定量のHDPEに対するSUPの硬性(rigidity)を最適化する。
2つのウェブを、一緒に積層する。
一実施形態では、積層構造体は、2つのウェブの間の境界面に、−即ち、第1ウェブの内側表面上又は第2ウェブの外側表面上のいずれかに印刷される。
続いて、第1(外側)ウェブ;第2(内側)ウェブ;接着剤、及び印刷を詳細に説明する。
第1(外側)ウェブは、積層構造体の外壁を形成する。
一実施形態では、本発明の積層構造体は、第1ウェブと第2(内部)ウェブとの間の境界面に印刷される。
従って、これは、印刷を見るために、外側ウェブ「を介して見る」ことが必要であることを意味する。従って、外側ウェブのヘイズ値が低いことが望ましい。加えて、「光沢」については、多くの消費者が、高光沢仕上げを高品質の指標であると認識しているので、高いのが望ましい。
更に、積層構造体から作製されたSUPが自立するように、外側層により、積層構造体に剛性/硬性(stiffness/rigidity)がもたらされることが望ましい。
従って、良好な光学的特性と剛性とのバランスが、外側ウェブに求められる。HDPEは、所望の剛性をもたらすことが知られているが、HDPEは、光学的特性が低いこともまた知られている。本発明は、この問題を以下のように解決する。
一実施形態では、HDPEの非常に薄い層が、外側ウェブにて、より低密度のポリエチレンの層と共に使用される;
別の実施形態では、外側ウェブには、ウェブのモジュラス(剛性(stiffness))及び光学的特性を改善するのに十分な量にて、縦方向配向(MDO)が施される。
続いて、これらの2つの実施形態を更に説明する。
一般に、SUPの外側ウェブを形成するのに用いられる厚い単層HDPEフィルムは、構造体に適切な剛性を付与するのに使用することができる。しかし、HDPEの厚い層には、光学的特性が低いという欠点がある。このことは、SUPを不透明にする外側ウェブの外側(スキン)の側を印刷することによって解決できる。しかし、この設計では、印刷が、SUPの輸送及び取扱いの間に、容易に傷つき且つ損傷する可能性があるので、乱暴な扱い対して余り耐性がない。
一実施形態では、本発明は、少なくとも1層(「層A.1」)が、HDPEから調製され、且つ少なくとも1層(「層A.2」)が、より低密度のポリエチレン(例えば、LLDPE、LD又はVLDPE)から調製される同時押出多層フィルムを外側ウェブに対して使用することによって、これらの問題を軽減する。
一実施形態では、HDPEは、メルトインデックス(I2)0.1から10(特に、0.3から3)グラム/10分を有することによって、更に特徴付けられる。
一実施形態では、LLDPEは、メルトインデックス(I2)0.1から5(特に、0.3から3)グラム/10分を有することによって、更に特徴付けられる。
一実施形態では、LLDPEは、シングルサイト触媒(例えば、メタロセン触媒)を用いて調製されることによって、分子量分布(Mw/Mn)(即ち、重量平均分子量を数平均分子量によって割算したもの)約2から約4を有することによって、更に特徴付けられる。このタイプのLLDPEは、典型的に、sLLDPEと称される。
より低密度のポリエチレンは、多層ウェブの光学的特性を改善する。一実施形態では、多層構造体は、A/B/Aタイプの同時押出フィルムである3層であり、AがLLDPE(特に、シングルサイト触媒によるLLDPE)であり、BがHDPE組成物である。このタイプのフィルムは、これらのフィルムのいくつかが、同じLLDPEを用いて作製された単層フィルムよりも良好な光学的特性を有することが観察されている程度まで、優れた光学的特性をもたらす。
メルトインデックス約0.2から0.8グラム/10分を有するLD樹脂を使用することは、この目的に特に有効であることが観察されている(当業者は、このタイプのLD樹脂を、普通、「分別溶融LD」と称する。)。
別の実施形態では、ウェブAに用いられるLLDPEを、少量(0.2から10重量%)のHDPE樹脂及び核形成剤とブレンドする。
核形成剤の用語は、本明細書中で使用される場合、核形成ポリオレフィン組成物を調製する技術分野の当業者に、通常の意味を伝えることを意図し、それは、即ち、ポリマー溶融物が冷却されるのに伴って、ポリマーの結晶化挙動を変化させる添加剤のことである。
商業的に入手可能であり、且つポリプロピレン添加剤として広範に使用されている従来の核形成剤の例としては、ジベンジリデンソルビタールエステル(例えば、Milliken ChemicalによってMILLAD(登録商標)3988の商標及びCiba Specialty ChemicalsによってIRGACLEAR(登録商標)の下で販売されている製品)が挙げられる。
核形成剤は、ポリエチレン中に良好に分散されていなければならない。使用される核形成剤の量は、比較的少量であり、−(ポリエチレンの重量に基づいて)200から10,000重量ppm(parts by million per weight)であるので、当業者には、核形成剤が充分に分散されるのを確実にするために、注意を払わなければならないことがわかるであろう。混合を容易にするために、核形成剤を、細かく分割した形態(即ち、50ミクロン未満、特に、10ミクロン未満)でポリエチレンに添加することが好ましい。
これらのLLDPE/HDPE/核形成剤のブレンドもはまた、100%LLDPEよりも、優れた光学的特性及び高いモジュラス(高い剛性(stiffness))をもたらすことが見出されている。
別の実施形態では、外側ウェブは、タイプA/B/Aの同時押出フィルムである3層であり、AがHDPEであり、Bが低密度ポリエチレン、特に、上記のLLDPE組成物(LDとブレンドしたLLDPE組成物、及びHD及び核形成剤とブレンドしたLLDPE組成物を含む。)である。これらのフィルムは、良好な硬性をもたらす。
別の実施形態では、外側ウェブは、少なくとも1層のHDPEと、少なくとも1層のより低密度のポリエチレン、例えば、MDPE又はLLDPEとを含む同時押出フィルムである多層である。この構造体を、縦方向配向(又は、MDO)に供する。
続いて、このような構造体及びその構造体の調製を説明する。
MDOウェブは、多層フィルムから調製されるが、その層の少なくとも1層が、HDPE組成物から調製され、その層の少なくとも1層が、HDPE組成物よりも、低い密度を有するポリエチレン組成物から調製される。
縦方向配向(MDO)は、当業者に周知であり、この方法は文献に広く記載されている。MDOは、フィルムが形成された後に行われる。「前駆体」フィルム(即ち、MDOプロセスの前に存在するフィルム)は、任意の従来のフィルム成形プロセスにて形成することができる。広く商業的に使用され、(及び前駆体フィルムの調製に適している)2つのフィルム成形プロセスは、インフレーションフィルムプロセス及びキャストフィルムプロセスである。
前駆体フィルムは、MDOプロセスにおいて延伸される(又は、換言すれば、歪みが与えられる)。延伸は、主に、一方向、即ち、最初のフィルム成形プロセスから「縦方向」(即ち、横方向とは反対の方向)である。延伸に伴ってフィルムの厚さは、減少する。最初の厚さが10ミルであり、延伸後の最終的な厚さが1ミルである前駆体フィルムは、「延伸比(stretch ratio)」又は「ドローダウン(draw down)」比10:1を有すると記載され、最初の厚さが10ミルであり、最終的な厚さが2ミルである前駆体フィルムは、「延伸」又は「ドローダウン」比2:1を有すると記載される。
典型的なMDOプロセスでは、フィルムに延伸力を加えるために、異なる速度で動作する一連のローラーを利用する。加えて、フィルムに、類似した力(comparison force)(又は「ニップ(nip)」)を加えるために、2つ以上のローラーを一緒に協働させることができる。
一般的に、延伸フィルムを、過加熱して(即ち、高められた温度−典型的に、約90から約125℃に維持して)、延伸フィルムを弛緩させることができる。
MDOポリエチレンからSUPを調製することは、米国特許出願第2012/0033901号(Votawに発行)にて教示されている。しかし、Votawによって教示されるSUPは、MDOフィルム及びシーラントフィルムのみから調製される。MDOポリエチレンフィルムは、加熱されると収縮する傾向があることが、当業者には分かるであろう。従って、VotawによるMDO包装容器は、例えば、熱いものを充填する用途にて使用される場合、収縮及び/又はしわが生じる傾向がある可能性がある。対照的に、本発明の積層構造体は、第2(内側)ウェブを含有しなければならない。この内側ウェブは、熱いものを充填する作業中に、過剰な熱から外側(MDO)ウェブを保護する。更に、第2ウェブは、第1ウェブに積層される。得られる積層構造体は、SUPが熱に暴露される場合、MDOウェブに加えられる可能性のある収縮力に対抗して抵抗を示す。
内側ウェブは、積層構造体から調製されたSUPの内側を形成する。
内側ウェブは、少なくとも3つの層を含む同時押出フィルムである、即ち、
B.1) LLDPE及びMDPEからなる群から選択される少なくとも1種のポリエチレンから調製される第1層(又は境界面スキン層);
B.2) HDPE組成物を含むコア層;及び
B.3) シーラントポリエチレンから調製されるシーラント層(又は内側スキン層)。
続いて、更に説明する。
内側ウェブの1層のスキン層は、HDPEよりも低い密度を有するポリエチレン組成物から調製され、HDPEから調製された層と比べて、衝撃及び引裂強度特性が強化された層をもたらす。一実施形態では、この層は、メルトインデックス0.3から3グラム/10分を有するLLDPE(sLLDPEを含む)から主に作製される。この層は、主要量のLLDPE(又はsLLDPE)及び少量のLD(特に、上記のような分別溶融LD)又はLLDPE+HDPE+核形成剤の上記のようなブレンドを用いて調製してもよい。
別の実施形態では、このスキン層は、MDPE(又は、MDPEと少量の別のポリエチレンとのブレンド、例えば、LDとのブレンド;及び上記のHDPE及び核形成剤とのブレンド)を用いて調製することができる。
一実施形態では、このスキン層が印刷される。従って、印刷プロセスを容易にする周知のフィルム改変手段のいずれかを組込むことは、本発明の範囲内である。例えば、スキン層に、コロナ処理を施して、インクの付着を改善することができる。別の実施形態では、スキン層には、印刷表面の外観を改善するために、不透明化剤(例えば、タルク、酸化チタン又は酸化亜鉛)が含有され得る。
内側ウェブには、HDPE組成物から調製される少なくとも1つのコア層が含まれる。
HDPEは、商業上の普通の品目である。最も商業的に入手可能なHDPEは、少なくとも金属(特に、クロム又はIV族遷移金属−Ti、Zr又はHf)を含有する触媒から調製される。
Cr触媒から作製されるHDPEは、典型的に、いくぶん長い鎖の分枝(LCB)を含有する。IV族金属から作製されるHDPEは、一般的に、Cr触媒から作製されるHDPEよりもLCBの含有が少ない。
本明細書で使用される場合、HDPEの用語は、密度約0.95から0.97グラム/立方センチメートル(g/cc)を有するポリエチレン(又は、文脈によって要求されるようなポリエチレンブレンド組成物)を指す。一実施形態では、HDPEのメルトインデックス(「I2」)は、約0.2から10グラム/10分である。
一実施形態では、HDPEは、メルトインデックスが少なくとも10離れている2つのHDPEを含むブレンド組成物として提供される。続いて、このHDPEブレンド組成物を更に詳述する。
ブレンド成分
ブレンド成分a)
この実施形態で使用されるポリエチレン組成物のブレンド成分a)には、比較的高いメルトインデックスを有するHDPEが含まれる。本明細書で使用される場合、「メルトインデックス」の用語は、ASTM D1238(2.16kgの荷重を使用して、190℃にて行われる場合)によって得られる値を指すことを意味する。また、この用語は、本明細書では、「I2」(10分間の試験期間中に流れるポリエチレンのグラム、即ち「グラム/10分」で表される)とも称される。当業者には分かるように、メルトインデックス(I2)は、一般に、分子量に反比例する。一実施形態では、ブレンド成分a)は、ブレンド成分b)と比べて、比較的高いメルトインデックス(又は、換言すれば、比較的低い分子量)を有する。
これらのブレンドにおけるブレンド成分a)のI2の絶対値は、一般的に、5グラム/10分よりも大きい。しかし、ブレンド成分a)のI2の「相対値」が、より重要であり、ブレンド成分b)のI2値よりも少なくとも10倍高いはずである[ブレンド成分bのI2値は、本明細書では、I2’と称される。]。従って、説明のために、ブレンド成分b)のI2’値が1グラム/10分である場合、ブレンド成分a)のI2値は、好ましくは少なくとも10グラム/10分である。
i) 密度0.95から0.97g/ccを有すること;及び
ii) 全HDPEブレンド組成物の5から60重量%の量で、(ブレンド成分b)が、全組成物の残部を形成する。)一般的に好ましくは、10から40重量%、特に、20から40重量%の量で存在すること
によって、更に特徴付けられる。2種以上の高密度ポリエチレンを使用して、ブレンド成分a)を形成してもよい。
成分a)の分子量分布[それは、重量平均分子量(Mw)を、数平均分子量(Mn)によって割算されることによって決定され、Mw及びMnは、ASTM D6474−99に準拠して、ゲルパーミエーションクロマトグラフィーによって測定される。]は、好ましくは、2から20、特に2から4である。理論に拘束されることを望まないが、成分a)のMw/Mn値が低い(2から4)と、本発明に従って調製されるインフレーションフィルム及びウェブ構造体の結晶化速度及び全体的なバリア性能を向上させることができると考えられている。
ブレンド成分b)もまた、密度0.95から0.97g/cc(好ましくは0.955から0.968g/cc)を有する高密度ポリエチレンである。
ブレンド成分b)のメルトインデックスもまた、ASTMD1238に準拠して、2.16kgの荷重を使用して、190℃にて測定される。ブレンド成分b)のメルトインデックス値(本明細書では、I2’と称する)は、ブレンド成分a)のメルトインデックス値よりも低く、これは、ブレンド成分b)が、比較的より高い分子量を有することを示している。I2’の絶対値は、好ましくは、0.1から2グラム/10分である。
成分b)の分子量分布(Mw/Mn)は、本発明の成功にとって重要ではないが、好ましくは、成分b)のMw/Mnは、2から4である。
最後に、成分b)のメルトインデックスを、成分a)のメルトインデックスによって割算した比は、好ましくは10/1より大きい。
ブレンド成分b)もまた、2種以上のHDPE樹脂を含有することができる。
全体的な高密度ブレンド組成物は、ブレンド成分a)とブレンド成分b)とを一緒にブレンドすることによって形成される。一実施形態では、この全体的なHDPE組成物は、メルトインデックス0.5から10グラム/10分(好ましくは、0.8から8グラム/10分)(ASTM D1238、190℃にて、荷重2.16kgを用いて測定)を有する。
ブレンドは、任意のフレンドプロセスによって作製することができる;例えば、1)粒子状樹脂の物理的ブレンド;2)異なるHDPE樹脂の共通の押出機への同時供給;3)溶融混合(任意の従来のポリマー混合装置にて);4)溶液ブレンド;又は5)2つ以上の反応器を利用する重合プロセスである。
好適なHDPEブレンド組成物は、以下の2つのブレンド成分を押出機にて溶融ブレンドすることによって調製することができる:
10から30重量%の成分a):成分a)は、メルトインデックス(I2)15から30グラム/10分及び密度0.95から0.97g/ccを有するHDPE樹脂である、
90から70重量%の成分b):成分b)は、メルトインデックス(I2)0.8から2グラム/10分及び密度0.95から0.97g/ccを有するHDPE樹脂である。
ブレンド成分b)に適した商業的に入手可能なHDPE樹脂の例には、(典型的なメルトインデックス及び密度値を括弧内に示す):
SCLAIR(登録商標)19G(メルトインデックス=1.2グラム/10分、密度=0.962g/cc);
MARFLEX(登録商標)9659(Chevron Phillipsから入手可能、メルトインデックス=1グラム/10分、密度=0.962g/cc);及び
ALATHON(登録商標)L5885(Equistarから入手可能、メルトインデックス=0.9グラム/10分、密度=0.958g/cc)
が含まれる。
一実施形態では、HDPE組成物は、エチレンホモポリマーのみを用いて調製される。このタイプの組成物は、構造体のバリア特性を最適化(最大化)することが望ましい場合に、特に適している。
別の実施形態では、HDPE組成物は、これが、物理的性質、特に耐衝撃性において幾らか改善できるので、コポリマーを用いて調製することができる。更に別の実施形態では、少量(30重量%未満)のより低密度のポリエチレンを、HDPE組成物にブレンドしてもよい(これもやはり、耐衝撃性を改善することができる。)。
このタイプの「核形成」コア層は、優れたバリア特性(即ち、水、ガス、及びグリースの透過率の低下)をもたらすことが観察されており、それは、多くの包装容器の用途に対して望ましい。
上記のタイプの核形成HDPEブレンド組成物を使用すると、酸素及び水の透過に対する「バリア」をもたらす。このバリア層の性能は、多くの品物に適している。しかし、当業者には、「バリア」性能は、エチレン−ビニルアルコール(EVOH);アイオノマー及びポリアミド等の特定の「バリア」ポリマーを使用することによって改善することができることがわかる。このような非ポリエチレンバリア樹脂を多量に使用すると、ポリエチレンと非ポリエチレン材料の組合せを用いて作製されるフィルム/構造体/SUPをリサイクルするのが非常に困難になり得る。しかし、非ポリエチレン材料が少量(10重量%未満、特に5重量%未満)の場合、このような構造体をリサイクルすることは依然として可能である。
特定の非ポリエチレンバリア樹脂を使用すると、非ポリエチレンバリア層とポリエチレンの残りの層との間の接着を可能にするための「結合層」を更に使用することが必要となることもまた、当業者には分かるであろう。
内側ウェブは、2つの外側層、又は「スキン」層、即ち、境界面スキン層(上のB.1の層)及び内側スキン層(本明細書では、シーラント層とも称される)を有する。シーラント層は、「シーラント」ポリエチレン−即ち、シーリング条件に供された場合、容易に融解してシールを形成する、あるタイプのポリエチレン、から調製される。当業者には、シーラントとして使用するのに2つのタイプのポリエチレンが、好ましいことが分かるであろう、即ち:
1)密度約0.88から0.915g/ccを有するポリエチレンコポリマー;及び
2)LDポリエチレン(前記のような)。
より低密度のポリエチレンコポリマーを使用するのが好ましい。一般に、これらのより低密度のポリエチレンコポリマーのコストは、密度が低下するにつれて高くなるので、「最適な」ポリエチレンシーラント樹脂は、典型的に、最高密度のポリエチレンであり、これは、満足のいくシール強度をもたらす。密度約0.900から0.912g/ccを有するポリエチレンは、多くの用途に対して満足のいく結果をもたらすであろう。
EVA及び/又はアイオノマーを使用すると、SUPがリサイクルされる場合に困難になり得るため、余り好ましくない(しかし、前記のように、多くのリサイクル施設は、EVA又はアイオノマーを5%まで含有するSUPを受け入れ、SUPを、それが100%ポリエチレンから構成されているかのようにリサイクルする)。
前記したように、本発明の積層構造体は、2つのウェブの間の境界面に印刷される。好適なプロセスには、周知のフレキソ印刷及びグラビア印刷技術が含まれ、それらは、典型的に、ニトロセルロース又は水系インクを使用する。
積層構造体の組立てにおける1つの段階には、第1ウェブを第2ウェブに積層することが必要である。積層段階には、液体接着剤(溶媒系、無溶媒系、又は水系であり得る);ホットメルト接着剤、及び熱接合の使用を含む、多くの商業上入手可能な技術がある。
一実施形態では、内側ウェブBは、外側ウェブAの約2倍の合計厚さを有する。
例えば、外側ウェブAは、厚さ約1から約1.4ミルを有し、内側ウェブは、厚さ約2から約3ミルを有し得る。
上記の厚さは、SUPの物理的特性を変化させるために容易に改変できることが、当業者には分かるであろう。例えば、(より剛性の高いSUPの製造を望む場合、)HDPE層の厚さを増加させることができ、又は、耐衝撃性を改善するために、LLDPE層(単数又は複数)の厚さを増加させることができる。
積層構造体(即ち、外側ウェブ及び内側ウェブ)の全厚さは、一実施形態では、約3から約4ミルである。その後、SUPは、当業者に既知の技術及び機械を使用して、積層構造体から調製される。一実施形態では、積層構造体は、ヒートシールを使用して、シールされて、SUPを形成する。別の実施形態では、シールは、超音波シールを使用して形成することができる。
1. メルトインデックス:「I2」は、ASTM D1238に準拠して測定した。[注:I2の測定は、190℃にて2.16kgの荷重を用いて行う。]試験結果は、グラム/10分の単位で、又は代わりに、デシグラム/分(dg/分)の単位で報告する。
2. 密度は、ASTM D792に準拠して置換法を使用して測定した。
3. 光沢は、ASTM D2457によって測定した。
4. ヘイズは、ASTM D1003によって測定した。
5. 硬性試験(rigidity test)、以下に記載した。
フィルムの硬性は、ASTM D2923(「ポリオレフィンフィルム及びシートの硬性」)に実質的に従う試験手順を使用して測定した。試験装置には、直線状のスロットを含有するサンプル台がある。試験すべきフィルムのサンプルが、その台に載置され、その後、ブレードを使用して、フィルムをスロットの中に押込む。スロットの幅は10mmである。フィルムサンプルは、4”x4”(10.2cm対10.2cm)である。試験の結果を、荷重(グラム)対延伸(gm)グラフにプロットする。試験中に観察されるピーク荷重(グラム)を、サンプルの長さ(10.16cm)によって割算して、「硬性」値(グラム/cmで報告)を得る。試験は、縦方向(MD)及び横断方向(TD)の両方で行われる。硬性の結果はMD;TD;又はMD+TDの平均として報告することができる。
食品を含有している2つのSUPを食料品店で購入した。これらのSUPの両方は、従来のPET/PE構造を用いて調製されていた。これらの包装容器の硬性を、硬性試験を使用して測定したところ、MD及びTDの両方向で約5.5g/cmであることがわかった。この値を、本発明のSUP設計の基準として設定した。
パート2 材料リスト
以下のポリエチレン樹脂を、実施例にて使用した。
先頭記号ZNは、ポリエチレンが、チーグラー ナッタ触媒系を用いて調製されたことを示す。先頭記号SSCは、ポリエチレンが、シングルサイト触媒系を用いて調製されたことを示す。(nuc)の用語は、樹脂が、核形成剤(目標点1200重量ppmの、Milliken Chemicalsによって商標HYPERFORM(登録商標)20Eの下で販売されている商業的に入手可能な核形成剤)を含有していることを示す。
5つのインフレーションフィルムを、スタンドアップパウチの外側ウェブの候補として調製した。これらのフィルムは、従来のインフレーションフィルムラインで調製した。全てのフィルムの全厚さは、1.15ミル(0.29mm)であった。フィルム1.1及び1.4は、1種類のみの樹脂から作製された。フィルム1.2、1.3及び1.5は、HDPEと、MDPE又はLLDPEのいずれかとを含有する多層構造であった。これらのフィルムの各々について、縦方向(MD)及び横方向(TD)の剛性値(g/cmで表す)を表1に示す。多層フィルムにおけるZN−1層の厚さは1.15ミルであった。
16のフィルムを、従来のインフレーションフィルムラインで調製した。これらのフィルムの元の厚さは、表2に示すように、約6から7ミルであった。その後、フィルムに、縦方向配向プロセスにて延伸を施した。延伸の程度の目標点を表2に示す。例えば、フィルム2.1は、厚さ6ミルで開始し、MDO係数6で延伸されて、その結果、最終的なインフレーションフィルム厚さは、1ミルとなった。
2層のフィルム(即ち、2種類以上のポリマーを有するものとして示されるフィルム、例えば2.3)を、ZN−1とZN−2との間の厚さ比が0.75/0.4であるように、即ち、最終的な厚さが1.15ミルの延伸フィルムは、0.75ミルのZN−1層と0.40ミルのZN−2層とを有するように、調製した。フィルム構造2.1;2.2;2.8;2.12;2.13は、単層構造であるため、比較例である。更に、これらの比較例のフィルムの光学的特性は、本発明のフィルムに比べて、明らかに劣っていた。最も顕著には、構造2.15の層は、わずか8%(92%の透明度)であり、構造2.17のヘイズは、わずか3%(97%の透明度)であった。
前記のように、内側ウェブは、少なくとも以下の3層を含む同時押出フィルムである:
1)LLDPE及びMDPEからなる群から選択される少なくとも1種類のポリエチレンから調製された第1層;
2)HDPE組成物を含むコア層;及び
3)シーラントポリエチレンから調製されたシーラント層。
一実施形態では、内側ウェブの全厚さは、1.8から2.6ミル、特に2.0から2.4ミルである。
一実施形態では、第1層の厚さは、(3層の全厚さの)15から25%であり;第2層は60から75%であり;第3の層は10から20%である。
特定の実施形態では、3層フィルムは以下の構造を有する。
表3に示す構造は、光学的特性と硬性のバランスが非常に良い。SSC−1をZN−1に置き換えることにより、光学的特性を改善する(ヘイズを低減する)ことが可能であるが、これは、硬性を低下させる犠牲を払って行われる。
最終的な積層構造体は、第1(外側)ウェブを第2(内側)ウェブに積層することによって調製される。
表4は、2つの最終的な構造体の代表的なデータを示している。
本発明のスタンドアップパウチは、多種多様な消費財、特に食品及び飲料を包装するのに適している。本SUPは、リサイクル可能であるが、従来のSUP(PETのウェブとPEのウェブを用いて作製されている)はリサイクルが非常に難しい。
Claims (14)
- ポリマー材料から作製される積層構造体であって、前記積層構造体が、
A)
A.1) HDPE組成物を含む第1−A層;並びに
A.2) LLDPE、MDPE及びHDPEからなる群から選択されるポリエチレンを含む第2−A層
を含む外側ウェブ、
B)
B.1) 前記外側ウェブと接触する第1−B層であって、前記第1−B層が、LLDPE及びMDPEからなる群から選択されるポリエチレンを含む層;
B.2) HDPE組成物を含む第2−B層;並びに
B.3) シーラント組成物を含む第3−B層
を含む内側ウェブ、
但し、
I) 前記外側ウェブが、前記内側ウェブに積層され、
II) 前記積層構造体が、前記外側層と前記内側層との境界面にて印刷され、
III) 前記HDPE、MDPE、LLDPE及びシーラントポリエチレンが、全体として、前記積層構造体を調製するのに用いられる前記ポリマー材料の少なくとも95重量%を形成すること
を含む、構造体。 - 前記第1−A層が、核形成剤を含有するHDPE組成物を含む、請求項1に記載の構造体。
- 前記外側ウェブが、2:1から10:1のドローダウン比を有する縦方向配向に供される、請求項1に記載の構造体。
- 前記外側ウェブが、2:1から10:1の縦方向配向に供される、請求項2に記載の構造体。
- 前記第2−B層が、核形成剤を含有するHDPE組成物を含む、請求項1に記載の構造体。
- バリア層が、前記第1−B層と前記第2−B層との間に位置するときはいつも、前記内側ウェブが、前記バリア層を更に含む、請求項1に記載の構造体。
- 前記バリア層が、EVOHを含み、前記バリア層の全重量が、前記EVOHの合計重量と前記構造体に使用されるポリエチレンの全重量とに基づいて、5重量%未満であることを更に条件とする、請求項6に記載の構造体。
- 2つの結合層が、第1結合層が、前記バリア層の一方の側に位置し、第2結合層が、前記バリア層の他方の側に位置するように含まれる、請求項7に記載の構造体。
- 請求項1に記載の構造体から調製されるスタンドアップパウチ。
- 請求項2に記載の構造体から調製されるスタンドアップパウチ。
- 請求項3に記載の構造体から調製されるスタンドアップパウチ。
- 請求項4に記載の構造体から調製されるスタンドアップパウチ。
- 請求項5に記載の構造体から調製されるスタンドアップパウチ。
- 請求項6に記載の構造体から調製されるスタンドアップパウチ。
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