JP2018524214A - 再密封可能なpet包装用多層フィルム - Google Patents

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Abstract

1)熱溶融押出し可能な自己接着性組成物からなる粘着剤層Aと、複合化薄層Bと、少なくとも1つのジオール(i)と、テレフタル酸またはそのジエステル誘導体の一つから選択される少なくとも1種の化合物(ii)と、(iii)芳香族または脂肪族カルボン二酸またはそれらのジエステルまたは無水物誘導体の一つから選択される少なくとも1種の化合物とを含むモノマー組成物mの重縮合によって得られる直鎖共重合体C1の熱シールと分離が可能な層Cとを有する多層フィルムであって、重縮合に用いるモノマー(i)、(ii)および(iii)の量をC1の軟化温度が190℃未満になるような量である。2)150℃〜200℃の温度で共押出ブロー成形する上記多層フィルムの製造方法。3)多層フィルムの熱シールと分離が可能な層(C)が容器上に熱シールされたPETベースの容器と、蓋とを含む再密封可能なパッケージ。

Description

本発明は、押出可能な自己粘着性(auto-adhesive)組成物から成る層を含む多層フィルムと、ブロー共押出し成形による上記フィルムの製造方法とに関するものである。本発明はさらに、容器がポリエチレンテレフタレート(PET)として知られるポリ(エチレンテレフタレート)から成り、カバー(蓋、opercule)が上記の多層フィルムで構成される再密封可能なパッケージ(包装材料、emballages refermables)にも関するものである。
[特許文献1](国際公開第WO2012/045950号公報)には公知の再密封可能なパッケージの分野で使用される多層フィルムが記載されている。このパッケージは生鮮食品などの生鮮食品を包装(パッケージ)するために食品業界およびスーパーマーケットで使用されている。
このパッケージは一般に熱シールによって互いに密封固定される収容容器(または容器)とカバー(蓋)を含む。ユーザは容器を最初に開封し、その中に収容された食品の一部を消費した後に、容器に再び蓋をすることでパッケージを実質的に気密に密封することができ、従って、必要に応じて冷蔵庫で製品の残りの部分を保存することができる。また、再開封と再密封を繰り返すことも可能である。
一般に、包装容器はPETシートを含み、その最小厚さは100μmであり、一般には200μm〜1000μmである。このシートは食品収容する平らな底部と平らな帯状外周部とに熱成形される。帯状外周部は一般に底部と平行で、熱シールによって平らでフレキシブルなカバー(蓋)に結合される。このカバー(蓋)は多層フィルム(複合体またはコンポジットともよばれる)から成り、その厚さは一般に40μm〜150μmの間であり、多くの場合、蓋のフィルムの呼び名によって指定される。
消費者がパッケージを開封する時には、蓋フィルムを平らな帯状外周部の所で容器から手で除去する。この操作によって、互いに接着していた上記の平らな帯状外周部と容器の帯状部分との両方において、平らな帯状外周部の所の接着剤層が露出される。この2つの接着剤層(連続または不連続層)は当初の一つの接着層または「マザー層」が破断して生じた「ドーター層」であるか、複合多層積層フィルムの互いに隣接した2つの層を分離(または剥離)して得られる層である。従って、上記の当初の接着層は多層複合フィルムの一つの層であり、この多層複合フィルム自体は蓋フィルムを構成する複合フィルムに含まれる一つの要素である。
包装開封後に容器および蓋のそれぞれの帯状外周部に存在する2つの接着剤層は互いに対向しているので、消費者は蓋を容器上の開封前のパッケージの位置に再配置するだけで2つのドーターの帯状接着層を再び互いに接着させることができ、手で軽く圧力を加えるだけでパッケージを再密封することができる。
従って、「マザー層」および「ドーター層」を構成する接着剤は粘着剤組成物である(自己接着性組成物またはPSA「Pressure Sensitive Adhesive、感圧接着剤」ともよばれる)。
市場で入手可能なほとんどの再密封可能パッケージでは、蓋フィルムは下記(1)〜(3):
(1)押出成形可能な自己粘着性組成物から成る層A、
(2)複合化可能な薄い層B
(3)熱シールおよび分離が可能な薄い層C
から成る多層フィルムであり、層AはBとCの間を結合する。
このフィルムはパッケージングに望ましい開封・再密封特性を有する。
複合化可能な薄い層Bは多層フィルムを形成するための他の層、例えば多層フィルムの機械的強度を改善するための硬質層と複合体を形成(または互いに接着)することができる。
熱シール(ヒートシールと同義)および分離が可能な薄い層Cは低温ヒートシール性の観点から、多くの場合、ポリオレフィン、特にポリエチレン(PE)から作られる。この層Cによって下記の(1)と(2)が保証される:
(1)食品包装時の平らな帯状外周部の所での蓋フィルムの容器への熱シールによるパッケージの密封、
(2)消費者が加える手の力と層Cの表面に位置した破断可能帯域の破断によって得られる包装物の最初の開封。
すなわち、この最初の開封は破断可能帯域の破断によって開始され、その後、接着層Aに沿った破断の拡大が続き、容器から蓋が完全に分離するまで続く。この破顔の伝播は粘着剤層Aの破断(凝集破断とよばれる)および/または粘着剤層Aとそれに隣接する2つの層BまたはCの一方および/または他方との界面の破断(接着破断と呼ばれる)によって行われる。
容器上への蓋フィルムの熱シールは結合帯域をウェブ(またはジョー)によって加熱加圧接触させてフィルムのC層および容器の外周表面層を構成する材料を互いにインターカレーションさせて固体集合体とすることで実施できる。この操作では熱シールする材料の融点(または軟化点)を互いに近接させ、化学特性がある程度類似している必要がある。
そのため、熱シールおよび分離が可能な薄い層Cがポリオレフィン(特に、溶融温度TFがグレードに応じて90〜110℃であるポリエチレンまたはPE)から成る多層フィルムの蓋をPETから成る容器に工業的に熱シールすることは極めて困難である。すなわち、非晶質PETの軟化温度TFは140〜180℃であり、半結晶性PETの軟化温度TFは220〜260℃である。
この難しさを克服するために、商業的に入手可能なパッケージの蓋はPETの層以外にPEシートを含む多層フィルム(複合体またはコンポジットともよばれる)から熱成形されている。この多層フィルムは約250℃の温度で加熱共押出しによって製造されている。この熱成形はPE層が容器の底面とは反対側の蓋の水平外周帯状表面上にくるように行われる。従って、PE層のCの熱シールは工業的条件下で容易に行うことができる。しかし、このような複雑なPET/PEフィルムを製造し、それを熱成形する方法は、互いに分離できないPETとPEの2つの材料が存在するため、リサイクル上に問題がある。
PETの容器にポリオレフィンをベースにした熱シールと分離が可能な薄い層Cを熱シールすることの困難性を克服するために[特許文献2](米国特許出願第US2013/0029553号明細書)には下記(1)〜(4)からなる再密封可能なパッケージ用多層構造が一般的な形で開示されている([0018]参照):
(1)熱シール層、
(2)自己接着層(または感圧接着剤、PSAともよばれる)、
(3)連結層、
(4)構造層。
この特許では熱シール層は融解温度が200℃以上の非晶質PET(またはAPET)から成る([0019]参照)。この特許ではAPETという用語はホモポリエステルまたは半芳香族共重合体を意味する([0052]参照)。
しかし、上記多層構造をこの従来技術の共押出しで製造する方法は容易ではない(vrai defi)([0013]、[0056]参照)。すなわち、APETの溶融最低温度は250℃以上であるので、このような高い温度ではAPETの熱シール可能な層に隣接する層を構成する自己接着層PSAが劣化する危険性がある。
国際公開第WO2012/045950号公報 米国特許出願第US2013/0029553号明細書
本発明の目的は、上記のリスクを回避することにある。すなわち、本発明は、多層フィルムをブロー共押出法、特に、押出ヘッドの所の温度をより低くし、特に250℃以下の温度、好ましくは220℃以下、より好ましくは200℃以下の温度でのブロー共押出で製造できる、熱シールおよび分離が可能な層CをPETの容器にヒートシールすることができる、簡単に開封および再密封が可能な包装用多層フィルムを提供する。
ブロー共押出し成形を低い温度で実施することはプロセスの省エネルギー化と生産性の面でも有利であり、製造ラインを短い時間で始動できるという利点ある。
本発明の他の目的は、PET100%で作られた容器上に蓋の熱シールおよび分離が可能な層を熱シールすることが可能な、再密封可能なパッケージのシールとして使用可能な多層フィルムを提供することにある。
本発明の別の目的は、下記の(1)と(2):
(1)消費者がパッケージを容易に開封できるように適合された最初の第1開封力と、
(2)消費者が最初にパッケージを再密封した後に実質的に再密封状態にすることを可能にする第2開封力と、
を有するPET上に熱シールされた多層フィルムを提供することにある。
本発明の別の目的は、再封可能なパッケージを製造する時に、顆粒の形をした原料から共押出によって、特にブロー共押出し成形によって製造することができる多層フィルムを提供することにある。
上記の目的の全てにまたは一部は以下で説明する本発明による多層フィルムを用いることよって達成できるということが確認された。
従って、本発明の対象は、下記(1)〜(3):
(1)厚さが7〜50μmの190℃の温度、2.16kgの加重下で測定した流動指数(またはMFI)が0.01〜200g/10分である押出し可能な自己粘着性組成物から成る接着層Aで、上記自己粘着性組成物は下記の下記(a1)と(a2)から成り:
(a1)上記自己粘着性組成物の総重量に対して40〜70重量%の少なくとも一つのエラストマーブロックを含むスチレンブロックコポリマーal、このブロックコポリマーalは下記(α)と(β)から成る:
(α)alの総重量に対して30〜90重量%のSI、SBI、SIB、SB、SEB、SBP等からなる群の中から選択される少なくとも一つのジブロックコポリマー、
(β)alの総重量に対して10〜70重量%のSIS、SIBS、SBS、SEBSおよびSEPS等から成る群の中から選択される少なくとも一つのトリブロック共重合体、
ただし、スチレン単位の全含有量はブロックコポリマーalの総重量に対して10〜40重量%の範囲であり、
(a2)上記組成物の総重量に対して30〜60重量%の軟化温度が5℃〜140℃である1種または複数の粘着付与樹脂a2、
(2)熱可塑性材料bから成る薄い複合化層B、
(3)熱シールと分離が可能な層C、
から成り、上記の層Bと層Cの間は層Aによって連結されている多層フィルムであって、
上記の層Cは下記モノマー(i)〜(iii):
(i)少なくとも一つのジオール、
(ii)テレフタル酸またはアルキル基で置換されていてもよいそのジエステル誘導体から選択される少なくとも1種の化合物、
(iii)芳香族または脂肪族ジカルボン酸もしくはそのジエステルまたは無水物誘導体から選択される少なくとも1種の化合物、
を含む組成物cから成り、この組成物cは上記モノマーの組成物mの重縮合によって得られる少なくとも1つの直鎖コポリエステルClを組成物cの総重量に対して少なくとも95重量%含み、モノマー(i)(ii)(iii)の量はClの軟化温度が190℃以下となるような量で重縮合されることを特徴とする多層フィルムにある。
驚くことに、[特許文献2](米国特許出願第US2013/0029553号明細書)の教示とは違って、軟化温度が190℃以下であるある種の線形コポリエステルは、250℃以下の温度、特に220℃以下の温度、好ましくは200℃以下、さらに好ましくは180℃以下の温度で本発明の多層フィルムの互いに隣接する各層の構成材料と一緒に共押出しすることができることが見出された。その結果、自己粘着性組成物Aに隣接する層の劣化または破壊の危険なしに上記多層フィルムを共押出しによって工業プロセスで製造することが可能になった。さらに、上記多層フィルムをPETから成る容器を有する再密封可能パッケージに取り付け後に、消費者が多層フィルムを簡単に開封でき、その後、必要に応じて、実質的に機密な状態で再密封することもできる。
層Cの組成物cの説明:
熱シールと分離が可能な層Cは組成物cで構成される。この組成物cは軟化温度が190℃以下の少なくとも一つの直鎖コポリエステルClを組成物cの総重量に対して少なくとも95重量%含む。
軟化温度(または軟化点)は接着剤の分野では「環/球軟化温度、temperature Bille/ Anneau」(英語ではsoftening point Ring and Bail)という用語(R&Bと略記される)で知られている。
この温度は標準化された試験ASTM規格E28に従って求められ、その原理は以下の通りである。直径が約2cmの真鍮リングに披試験コポリエステル(または樹脂)を溶融状態で充填し、室温に冷却した後、温度を毎分5℃の変化で温度調節可能なグリセリン浴中にリングと固体樹脂を水平に配置する。固体樹脂の円板の中心に直径が9.5mmの鋼球を置く。軟化温度は毎分5℃の速度で浴の温度を上昇させ、鋼球が粘性流体状態にあるコポリエステルの円板を通過し、25.4mmの高さをボールの自重で落下する時の温度である(半結晶性コポリエステルの場合には融点に対応する)。
半結晶性共重合ポリエステルの場合も軟化温度が得られ、示差走査熱量(DSC pour Differential Scanning Calorimetry)の測定で得られる溶融温度よりも高い。
直鎖コポリエステルClの軟化温度は180℃以下、より好ましくは175℃以下であるのが好ましい。直鎖コポリエステルClの軟化温度は一般に95℃以上、大抵は110℃以上である。
直鎖コポリエステルC1は下記(i)〜(iii)の モノマー組成物mの重縮合によって得られるランダム共重合体である:
(i)少なくとも一つのジオール、
(ii)アルキル基で置換されていてもよいテレフタル酸またはそのジエステル誘導体から選択される少なくとも1種の化合物、
(iii)−芳香族または脂肪族ジカルボン酸またはそのジエステルまたは無水物誘導体から選ばれる少なくとも1種の化合物。
(i)のジオールはエチレングリコール、ジエチレングリコール、トリメチレングリコール、ヘキサメチレングリコール、プロピレン(またはプロパン−1,2−ジオール)、プロパン−1,3−ジオール、ブタンジオール(−1.4、−1.3または−1.2)、ネオペンチルグリコール、2−メチル−1,3−プロパンジオール、ヘキサンジオール、トリメチロールプロパンまたはシクロヘキサンから選択することができる。
化合物(ii)はテレフタル酸またはそのジエステル誘導体、例えばジメチルテレフタレートから選択される。
化合物(iii)は例えばイソフタル酸、アジピン酸、アゼライン酸、セバシン酸、シクロヘキサンジカルボン酸、ドデカンジカルボン酸、1,10−デカンジカルボン酸、コハク酸、無水フタル酸、無水マレイン酸からを選択できる。
の軟化温度の観点から、本発明の多層フィルムに有利な直鎖コポリエステルClはモノマー100モル当たりのモル%で表して、下記(i)〜(iii)比率の組成物mの重縮合によって得るのが望ましい:
(i)のジオール 約50%、
(ii)の化合物 10〜38%、好ましくは10〜34%、
(iii)の化合物12〜40%、好ましくは16〜40%。
特に有利な組成物mはジオール(i)としてエチレングリコールを使用することで得られる。
こうして得られた直鎖コポリエステルClは20〜100kDaの平均分子量Mwを有する。特に記載がない場合、本明細書に記載の重量平均分子量Mwはゲル透過クロマトグラフィーまたは立体排除クロマトグラフィーによって求められ、ダルトン(Da)で表される。カラムはポリスチレン標準品で較正される。
直鎖コポリエステルClは組成物mのモノマーの含有量に応じて非晶質または半結晶性の構造を有する。半結晶の構造を有する場合、直鎖コポリエステルClの溶融温度は一般に195℃以下である。
熱シールと分離が可能な層Cを構成する組成物cに含まれる直鎖コポリエステルC1は上記モノマーの組成物mの重縮合によって得られる。
モノマー(ii)および(iii)の中の一部がジエステル誘導体、例えばメチルジエステル誘導体の時には、そのモノマーを第1段階で一種または複数のジオールモノマー(i)と混合し、その混合物を190℃の温度まで加熱し、好ましくはチタンまたは亜鉛をベースにした触媒の存在下でエステル交換反応を実施し、生成したメタノールを除去する。第2段階で、二酸のモノマー(ii)および(iii)を加え、一種または複数のジオールモノマー(i)と混合し、反応媒体を230℃の温度に加熱し、エステル化反応を実施し、生成した水を除去する。最後の第3段階で、圧力を約5ミリバール以下の値まで下げ、反応媒体を250℃に近い値まで高い温度に上げて、Mwを上記範囲内とるようにコポリエステルの鎖長を伸ばす。
本発明の多層フィルムの熱シールと分離が可能な層Cを構成する組成物cは、直鎖コポリエステルC1の他に、一種または複数の添加剤、例えば粘着防止剤またはスリップ剤、例えばエルカミド、オレアミド、ベヘンアミド、ステアリン酸、パルミチン、エチレン二ステアルアミド、エチレンビスオレイン酸アミド、シリカまたはタルクを5重量%まで、好ましくは0.5重量%まで含むことができる。
層Bの組成物bの説明:
本発明の多層フィルムに含まれる薄い複合化層Bは熱可塑性材料bから成り、この熱可塑性材料bは下記の中から有利に選択ができる:
ポリエチレン(PE)
ポリプロピレン(PP)
エチレンとプロピレンの共重合体、
ポリアミド(PA)
ポリエチレンテレフタレート(PET)、さらには、
エチレンをベースにした共重合体、例えば無水マレイン酸がグラフトされた共重合体、エチレンと酢酸ビニルの共重合体(EVA)、エチレンとビニルアルコールの共重合体(EVOH)、エチレンとアルキルアクリレートの共重合体、例えばメチルアクリレート(EMA)、ブチルアクリレート(EBA)
ポリスチレン(PS)、
ポリ塩化ビニル(PVC)、
ポリフッ化ビニリデン(PVDF)
乳酸のポリマー(PLA)、または
ポリヒドロキシアルカノエート(PHA)。
層Bは容器を作るために他の層、例えばパッケージの硬質層と複合化(またはに接着)される。
層Aの組成aの説明
組成物aは押出し可能な自己粘着性組成物で、その流動指数(またはMFI)は0.01〜200g/10分である。
流動指数(または流動指数、MFI)はISO規格1133の条件dに従って190℃および2.16kgの加重下で測定される。このMFIは2.16kgの加重を乗せたピストンによって加えられる圧力下で直径2.095mmの通路中を10分間に流れる組成物(予め垂直シリンダ中にに配置)の質量である。特に記載しない限り、本明細書に記載のMFI値は上記と同じ条件下で測定される。
上記の自己接着性組成物は2〜70g/10分の範囲のMFIを有しているのが特に好ましい。
この自己接着性組成物はこの組成物の総重量に対して下記の(a1)と(a2)を含む:
(a1)40〜70重量%の少なくとも一つのエラストマーブロックを含むスチレンブロック共重合体の組成物a1、この組成物a1はその総重量に対して下記の(α)と(β)とを含む:
(α)30〜90重量%のSI、SBI、SIB、SB、SEBおよびSEMPからなる群の中から選択される少なくとも一つのジブロックコポリマー、
(β)10〜70重量%のSIS、SIBS、SBS、SEBSおよびSEPSから成る群の中から選択される少なくとも一つのトリブロック共重合体、
(ここで、組成物a1中のスチレン単位の総含有量は組成物a1の総重量に対して10〜40%の範囲である)
(a2)30〜60重量%の5℃〜140℃の軟化温度を有する一種以上の粘着付与樹脂a2。
HMPSA組成物成分に含まれる上記組成物a1は自己接着性組成物の層Aの一つの構成要素で、重量平均Mwが一般に50kDa〜500kDaであるスチレンブロックコポリマーを含む。
このスチレンブロックコポリマーはフリーラジカル重合方法によって製造される互いに重合した少なくとも1つのポリスチレンブロックを含む異なるモノマーのブロックで構成される。
特に記載しない限り、本明細書に記載の重量平均分子量Mwはダルトン(Da)で表示され、ゲル浸透クロマトグラフィーで求められる。カラムの較正はポリスチレン標準を用いて行う。
トリブロックコポリマーは2つのポリスチレンブロックと1つのエラストマーブロックとを含み、種々の構造すなわち直鎖、星型(ラジアルともよばれる)、分枝鎖または櫛型を取ることができる。ジブロックコポリマーは1つのポリスチレンブロックと1つのエラストマーブロックとを含む。
トリブロックコポリマーは下記一般式を有する:
ABA (I)
(ここで、
Aは非エラストマー性スチレンブロック(またはポリスチレン)を表し、
Bは下記(1)〜(5)にすることができるエラストマーブロックを表す:
(1)ポリイソプレン:次の構造を有するブロック共重合体:
ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリスチレン(SIS)
(2)ポリブタジエンブロックが続くポリイソプレン:次の構造を有するブロック共重合体:
ポリスチレン−ポリイソプレン−ポリブタジエン−ポリスチレン(SIBS)
(3)ポリブタジエン:次の構造を有するブロック共重合体:
ポリスチレン−ポリブタジエン−ポリスチレン(SBS)
(4)完全または部分的に水素化されたポリブタジエン:次の構造を有するブロック共重合体:
ポリスチレン−ポリ(エチレン−ブチレン)−ポリスチレン(SEBS)
(5)完全または部分的に水素化されたポリイソプレン:次の構造を有するブロック共重合体:
ポリスチレン−ポリ(エチレン−プロピレン)−ポリスチレン(SEPS)
ジブロック共重合体は下記一般式を有する:
AB (II)
(ここで、AおよびBは上記で定義のもの)
組成物alが複数のトリブロックスチレンコポリマーを含む場合、このコポリマーはSIS、SBS、SEPS、SIBS、SEBSからなる群の中から選択される。これらのトリブロックはこれら5つのコポリマーのファミリーの一つまたは複数にすることができる。ジブロックの場合も同様である。
同一のエラストマーブロックを有するトリブロックコポリマーおよびジブロックコポリマーを含む組成物a1を使用するのが好ましい。その理由はそうした混合物が市販されているためである。
特に好ましい実施形態では、組成物a1におけるジブロックコポリマーの含有量は40〜90%、好ましくは50〜90%、さらに好ましくは50〜60%であるのが好ましい。
本発明の多層フィルムに含まれる層Aの組成物aの特に有利な実施形態では、組成物a1はSISトリブロックコポリマーとジブロックコポリマーSIとで構成される。この場合、組成物a1の総含有量でのスチレン単位の含有量は10〜20%の範囲であるのが好ましい。
組成物a1中に含まれトリブロックコポリマーは直鎖状構造を有するのが好ましい。
組成物Aに用いられるエラストマーブロックのスチレンブロックコポリマー、特にSIおよびSISは、多くの場合、トリブロック/ジブロックの混合物の形で市販されている。
SISおよびSIからなる組成物a1の例はKraton 社のKraton(登録商標)Dl113BTとZeon Chemicals社のQuintac(登録商標)3520である。
Kraton(登録商標)Dl113BTは総スチレン単位の含有量が16%の組成物で、45%のMwが約250kDaのSIS直鎖トリブロック共重合体と55%のMwが約100kDaのジブロックSIとを含む。
Quintac(登録商標)3520は、SIS直鎖トリブロック共重合体(Mwが約300kDa)とSIジブロック(Mwが約130kDa)から構成され、それぞれ22%と78%である組成物で、スチレン単位の全含有量は15%である。
A層を構成するHMPSA組成物は5〜140℃の軟化温度を有する1種以上の粘着付与樹脂a2をさらに含む。
使用可能なA2粘着付与樹脂は一般に300〜5000Daのは重量平均分子量Mwを有し、下記(i)〜(iv)の中から選択される:
(i)天然または変性したロジン。例えば、パインガムから抽出したロジン、ウッドロジン、木の根から抽出したロジンおよびこれらの水素化、脱水素化、二量化、重合またはモノアルコールまたはポリオール、例えばグリセロールのエステル化誘導体、
(ii)石油留分に由来する約5、9または10個の炭素原子を有する不飽和脂肪族炭化水素混合物の水素化、重合または(芳香族炭化水素との)共重合によって得られる樹脂、
(iii)一般にフリーデル−クラフツ触媒存在下でのテルペン炭化水素、例えばモノテルペン(またはピネン)の重合で得られる、必要に応じてフェノールの作用で変成したテルペン樹脂。
(iv)天然テルペンをベースとしたコポリマー、例えばスチレン/テルペン、α−メチルスチレン/テルペンおよびビニルトルエン/テルペン。
本発明の好ましい実施形態で使用される上記カテゴリの(ii)または(iii)に属する脂肪族樹脂の例としては下記の市販の樹脂を挙げることができる:
(ii)Exxon Chemicals社から入手可能なEscorez(登録商標)1310LC(これは約5個の炭素原子を有する不飽和脂肪族炭化水素混合物を重合して得られる樹脂で、94℃の軟化温度と、約1800DaのMwを有する)およびExxon Chemicals社から入手可能なEscorez(登録商標)5400(これは約9または10個の炭素原子を有する不飽和脂肪族炭化水素混合物の重合および水素化によって得られる樹脂であり、100℃の軟化温度と、約570DaのMwを有する)。
(iii)Derives Resiniques et Terpeniques社(DRT) から市販のDercolyte(登録商標)SI15(これは115℃の軟化温度と約2300DaのMwを有するテルペン樹脂)
本発明の好ましい実施形態では、A層を構成するHMPSA組成物aは本質的に下記から成る:
40〜70%のスチレンブロックコポリマー組成物a1、
30〜60%の5〜140℃の軟化温度を有する少なくとも一種の粘着付与樹脂a2。
本発明の別の好ましい実施形態では、A層を構成するHMPSA組成物aは本質的に下記から成る:
50〜70%のスチレンブロックコポリマー組成物a1、
30〜50%の5℃〜140℃の軟化温度を有する少なくとも1種の粘着付与樹脂a2。
本発明のさらに別の好ましい実施形態では、A層を構成するHMPSA組成物aは、上記の組成物a1および粘着付与樹脂a2の他に、0.1〜2%の1種または複数の安定剤(または抗酸化剤)を含むことができる。これらの化合物は熱、光または残留触媒の作用によって発生する可能性の酸素が特定の原料、例えば粘着付与樹脂と反応して組成物が劣化するのを保護するために添加される。これらの化合物はフリーラジカルを除去する一次酸化防止剤を含むことができ、一般に置換フェノールで、例えばCIBA社のIrganox(登録商標)1010である。一次酸化防止剤は単独またはホスファイトのような他の抗酸化剤、例えばCIBA社のIrganox(登録商標)168またはアミンのようなUV安定剤と組み合わせて使用することができる。
組成物aはさらに、可塑剤を含むことができるが、その量は5%を超えない。可塑剤油としてはパラフィン系およびナフテン(ESSO社のPRIMOL(登録商標)352)の可塑剤油が使用でき、必要に応じて芳香族化合物(例えばNyflex222B)を含むことができる。
組成物aはさらに、無機または有機の充填剤、顔料または染料を含むこともできる。
接着剤組成物aは、ダイを出た押出物を切断する工具を備えた二軸スクリュー押出機を用いて各成分を150〜200℃、好ましくは160℃のホットな状態に単に混合することで、1〜10mm、好ましくは2〜5mmのサイズのペレットに調製することができる。
本発明の多層フィルムは、上記の層A、BおよびCに加えて、包装材料を作るに必要な下記のような他の薄い層をさらに含むことができる:
(1)層Bに層Aを結合する中間層(結合層ともよばれる)Dおよび/または層Cに層Aを結合する接着層E
(2)容器の機械的強度のために必要な剛性層
(3)印刷可能層
(4)酸素、水蒸気、一酸化炭素に対するバリア層。
結合層Dと接着層Eは同一または異なるポリマー組成物にすることができる。このポリマーは一般にポリエチレンのホモポリマーまたはコポリマー、プロピレンのホモポリマーまたはコポリマー、エチレンと極性コモノマーとの共重合体またはグラフトされたポリオレフィンコポリマーから選択される。結合層と接着層の組成に関する詳細は[特許文献2](米国特許出願第US2013/0029553号明細書)に記載されている。
任意層の他の層を形成するのに適した材料は互いに同一でも異なっていてもよく、一般には熱可塑性ポリマーで、層Bのための上記ポリマーから選択することができる。
A層の厚さは8〜25μm、好ましくは10〜20μmであるのが好ましい。
DとEの結合層の厚さは一般に1〜10μm、好ましくは2〜8μmである。
B層とC層および本発明の多層フィルムを作るのに必要な他の層の厚さは5〜150μmの広い範囲で変えることができる。
変形実施例では、本発明の多層フィルムは接着剤層Aと、2つの中間層DおよびEと、2つの外層BおよびCとからなるB/D/A/E/C配列をした5層フィルムである。ここで、記号「/」は対応する層の表面が直接接触していることを意味ひる。
別の実施形態では、本発明の多層フィルムは接着層Aの層と、2つの外層BおよびCを有するB/A/Cの配列をした3層フィルムである。
本発明はさらに、上記定義の多層フィルムの製造方法にも関するものである。この製造方法の特徴は、自己接着性組成物aと組成物bおよびcとを150℃〜200℃の温度で共押出しする点にある。
この方法の変形例では、共押出を四角形のダイを用いて実施するか。
好ましい実施形態では、共押出を下記(i)〜(v)の工程を有するフィルムブロー成形(バブル吹き込み成形ともいう)によって行う:
(i)層A、B、Cの組成物および構成成分および必要に応じて用いる層DとEの材料をそれぞれ別々の押出機へ導入して寸法が1〜10mm、好ましくは2〜5mmのペレットにし、
(ii)このペレットを加熱して粘性液体の形にし、
(iii)対応する各流れを200℃以下の温度に加熱された同一平面上の複数の同心環状チャネルを有する押出ヘッドを通過させて最終フィルムの所望順番に対応した多層の管状バブルを形成し、
(iv)このバブルを(環状ダイの面に対して)半径方向に拡大且つ(上記の面に対して直角に)延伸し、
(v)バブルを冷却する。
ダイの幾何学的特性と半径方向拡大率および延伸速度のようなプロセスパラメータは多層フィルムの各層の所望の厚みが得られるように設定される。これに関するより詳細な説明は[特許文献2](米国特許出願第US2013/0029553号明細書)に記載のバブルのブロー共押出プロセスを参照できる。
本発明方法の好ましい変形では、工程(iii)で使用する押出ヘッドがモノブロックの押出ヘッドで、環状ダイは200℃以下の一つの同じ温度にされる。市場で入手可能なフィルムブロー共押出し装置の大部分の要素を上記押出ヘッドに備えることでプロセスの実行を容易にすることができる。
共押出温度は170〜190℃の範囲にするのが好ましい。
本発明はさらに、下記(1)と(2)からなる再封可能な包装材料(パッケージ)にも関するものである:
(1)非晶質PETからなるか、非晶質PETと半結晶性PETの2層系から成る平らな底部と平らな帯状外周部とを有するPETをベースにした容器、
(2)上記定義の多層フィルムから成る蓋(この蓋の熱シールと分離が可能な層(C)は非晶質PETと接触して上記容器の帯状外周部に熱シールされる)。
上記包装材料を食品工業で使用する場合には、包装される食品を容器の底面上に入れ、本発明の多層フィルムを110℃〜160℃の温度で熱シールによって容器の外周部の非晶質PET上に固定する。
以下の実施例は本発明を例示するためのもので、本発明の範囲を限定するものと解釈してはならない。
実施例A(参考例)
熱シールと押出し成形が可能な自己接着性組成物
重量/重量%で59.5%のKraton(登録商標) D1113BTと、25%のEscorez(登録商標)1310LCと、15%のDercolyte(登録商標)S115と、0.5%のIrganox(登録商標)1010とを2軸スクリュー押出機を用いて160℃で各成分を単に混合することによって粘性のある液体形態の組成物に調製した。
測定されたMFIは57g/10分である。
実施例B(参考例)
実施例Aの組成物からなる層Aと、LDPEから成る熱シールと分離が可能な層Cとを含むBAC三層フィルム
この3層フィルムは190℃の温度のモノブロックの押出ヘッドを備えたバブルの吹き込み成形用共押出しパイロット装置を用いて製造した。3台の押出機に下記を連続的に供給した:
一台には実施例Aの組成物、
他の二台には低密度ポリエチレン(LDPE)。
3つの組成物は寸法が約4mmのペレットの形をしている。
プロセスパラメータは下記(1)〜(3)のの3層フィルムを製造するように調整した:
(1)層Aとして、押出および熱シールが可能な実施例Aの自己接着性組成物から成る厚さ15μmの層、
(2)薄い複合化層Bとして、LDPEから成る厚さ30μmの層、
(3)熱シールと分離が可能な層Cとして、LDPEから成る厚さが15μmの層。
通常の固定パラメータの中ではバブルの半径方向膨張比=3と、延伸速度=7m/分と、吐出量=11kg/時を挙げることができる。
得られた3層フィルムは全厚が60μm、長さが50mで、幅が250mmのコイルの形に巻き取った。
これを以下で説明するテストB1およびB.2でテストした。
テストB.1
上記3層フィルムをPET/PE複合体上に予め熱シールし、23℃の温度Tで剥離する第1回開封力の測定
上記で予め製造した3層フィルムからA4(21×29.7cm)の長方形シートの形のサンプルを切断した。
このサンプルの複合化層Bの外周面は、
(1)第1段階で(プラズマを用いて)コロナ表面処理し、
(2)第2段階で厚さ23μmのPETフィルム上にMayerバー型コーティング装置を用いてポリウレタン系溶剤系接着剤で複合化(すなわち積層または接着)した。
次いで、長方形シートを24時間プレスした。その後、長方形シートを長さ10cm、幅2cmの長方形サンプルE1に切断した。
また、PEの層で被覆された厚さが約200μmのPETシートから成る硬質プレートから長さ10cm、幅2cmの長方形サンプルE2もカットした。
2つのサンプルE1およびE2は、E1の熱シールと分離が可能な層がE2のPE層と接触するように互いに対向して配置し、2つの130℃に加熱されたジョーを用いて1秒間、6バールの圧力を加えて、長さ8cm、幅1cmの四角形の熱シール領域が得られるように部分的に熱シールした。この熱シール領域は2つの四角形サンプルE1、E2の長さ方向の各短辺の一方が互いに接触し、対向したプレートE2の端部上に2つの四角形サンプルの他方の短辺にE1の長さ約2cmの熱シールしていない自由なフィルムの帯部がくるように位置している。
E1の自由なフィルムと硬質プレートE2の端部とを引張試験機の縦軸線に沿って配置された固定部と可動部(ジョーとよばれる)のそれぞれに接続する。この引張試験機は動力計である。
可動部は駆動機構に連結され、300mm/分の一定速度で熱シールされた2つのサンプルE1とE2を剥離する。両端部は垂直軸に沿って徐々に180°の角度で移動する。可動部に連結された力センサでサンプルが維持された力を測定する。この測定は23℃の温度に維持された気候室中で行う。得られた力(強度)は[表1]に示す。
テストB.2
上記3層フィルムをPET/PE複合体上に熱シールし、23℃の温度Tで剥離する第2回開封力の測定
剥離後に上記の2つのサンプルを互いに対向させ、手で接触させて再配置した後、サンプルの長さと平行な方向に往復移動する2kgの質量のローラーによって2つのサンプルに圧力を加える。
その後、上記の剥離試験で同じ引張試験を繰り返す。得られた力(強度)は[表1]に示す。
実施例1
実施例Aの組成物からなる層Aと熱シールと分離が可能な層Cとを有する本発明による3層フィルム
最初に、下記モノマー組成物m(比率はモノマーの総モル数に対する比率):
50モルのモノエチレングリコール、
30モル%のジメチルテレフタレート、
20モル%のイソフタル酸、
を下記3工程からなる手順に従って重縮合反応して得られる直鎖非晶質コポリエステルC1を製造する。
第1工程
攪拌機、蒸留塔、加熱手段および温度計を備え、真空ポンプに接続された1リットルの密閉反応器に100g(1.61モル)のモノエチレングリコールと、291g(1.5モル)のジメチルテレフタレートと、0.19gチタンベースの触媒(式(nBuO)4Ti)と、0.05gの亜鉛ベースの触媒(酢酸亜鉛)とを導入した。全体を室温から190℃まで5時間かけて加熱し、生成したメタノールを除去する。
第2工程
次いで、第1工程の反応器中に190℃で窒素を流しながら70gのモノエチレングリコール(1.13モル)と、166gのイソフタル酸(1モル)とを導入する。重縮合反応を190℃〜230℃で5時間続け、形成された水を除去する。反応の進行は酸指数IA(mgKOH/gで表示)を測定することで行う。
第3工程
第2工程の反応混合を約2ミリバールの圧力下で10時間かけて250℃の温度にして分子量を増加させる。
得られた非晶質の直鎖コポリエステルClは35kDaの分子量Mwを有し、その軟化温度は175℃であった。
得られたコポリエステルClは押出し成形して寸法が約4mmのペレットの形にした後、3層フィルムBACの層Cの構成材料として使用した。
実施例Bの手順を繰り返し、特に、押出ヘッドの温度を同じ190℃にして、下記構成の3層フィルムBACを製造した:
(1)層Aとして、実施例Aの熱シールおよび押出しが可能な自己接着性組成物から成る厚さ15μmの層、
(2)薄い複合化層Bとして、LDPEからなる厚さ30μmの層、
(3)熱シールおよび分離が可能な層Cとして、同じく上記で製造したアモルファス直鎖コポリエステルClの厚さが8μmの層
得られた3層フィルムは、全厚さが53μmで、長さがる50mで、幅が250mmのコイルの形に巻き取った。
その後、実施例BのテストB.1とB.2を繰り返したが、サンヌルE2を製造するための硬質プレートとして非晶質PETシートのみからなる約200μmの厚さを有するプレート(PE層で被覆されていない)使用した。
テストで得られた力を[表1]に示す。
Figure 2018524214
実施例2
実施例Aの組成物からなる層Aと本発明による熱シールと分離が可能な層Cとを含む3層フィルムBAC
最初に、下記のモノマー組成物mの重縮合反応で得られる直鎖非晶質コポリエステルC1を下記の2つの工程からなる手順に従って製造した(比率はモノマーの総モルに対する比率):
50モルのモノエチレングリコール、
30モル%のテレフタル酸、
20モル%のアゼライン酸。
第1工程
攪拌機、蒸留塔、加熱手段および温度計備え、真空ポンプに接続された1リットルの密封反応器に、100g(1.61モル)のモノエチレングリコールと、142g(0.85モル)のテレフタル酸と、107g(0.57モル)のアゼライン酸と、0.0011gのチタン触媒(式(2−EtHexO)4Ti)および0.04gのゲルマニウム触媒(二酸化ゲルマニウム)とを仕込み、170℃〜230℃の温度に5時間に加熱し、形成された水を除去する。
反応の進行は酸価IA(mgKOH/gで表示)を測定して確認した。
第2工程
第1工程の反応混合物を約2ミリバールの圧力下で10時間で250℃の温度にして分子量を増加させる。
得られた非晶質の直鎖コポリエステルClの分子量Mwは75kDaで、軟化温度は150℃である。
得られた直鎖非晶質コClを用いて、実施例1の操作を繰り返した。
テストB.1およびB.2の結果の力は[表1]に示してある。
従って、190℃の温度で共押出成形した実施例1、2で得られた3層フィルムは、PET支持体上に熱シールした後に、容易に開封し、実質的に密封状態で再密封することができるという特性を有し、これはPE層上に熱シールする参考実施例Bの3層フィルムと同じレベルに密封できるということが確認できた。

Claims (15)

  1. 下記(1)〜(3):
    (1)190℃の温度、2.16kgの加重下で測定した流動指数(またはMFI)が0.01〜200g/10分である押出成形可能な下記(a1)と(a2)から成る自己粘着性組成物から成る、厚さが7〜50μmの接着層A:
    (a1)上記自己粘着性組成物の総重量に対して40〜70重量%の少なくとも一つのエラストマーブロックを含むスチレン系ブロックコポリマーalであって、このブロックコポリマーalは下記(α)と(β)から成る:
    (α)alの総重量に対して30〜90重量%のSI、SBI、SIB、SB、SEBおよびSBPからなる群の中から選択される少なくとも一つのジブロックコポリマー、
    (β)alの総重量に対して10〜70重量%のSIS、SIBS、SBS、SEBSおよびSEPSから成る群の中から選択される少なくとも一つのトリブロック共重合体、
    ただし、スチレン単位の全含有量はブロックコポリマーalの総重量に対して10〜40重量%の範囲であり、
    (a2)上記組成物の総重量に対して30〜60重量%の軟化温度が5℃〜140℃である1種または複数の粘着付与樹脂a2、
    (2)熱可塑性材料bから成る薄い複合化層B、
    (3)熱シールと分離が可能な層C、
    から成り、層Bと層Cの間は層Aによって結合されている多層フィルムであって、
    上記の層Cは組成物cで構成され、この組成物cは下記(i)〜(iii):
    (i)少なくとも一つのジオール、
    (ii)テレフタル酸またはアルキル基で置換されていてもよいそのジエステル誘導体から選択される少なくとも1種の化合物、
    (iii)芳香族または脂肪族ジカルボン酸もしくはそのジエステルまたは無水物誘導体から選択される少なくとも1種の化合物、
    のモノマー組成物mを重縮合して得られる少なくとも1つの直鎖コポリエステルClを組成物cの総重量に対して少なくとも95重量%含み、重縮合で使用する上記モノマー(i)、(ii)および(iii)は組成物Clの軟化温度が190℃以下と成るような量であることを特徴とする多層フィルム。
  2. 熱シールと分離が可能な層Cを構成する組成物cに含まれる直鎖コポリエステルClの軟化温度が180℃以下、好ましくは175℃以下である請求項1に記載の多層フィルム。
  3. 直鎖コポリエステルClがモノマー100モル当たりモル%で表して下記の重量比率を有する組成物の重縮合によって得られる請求項1または2に記載の多層フィルム:
    (i)のジオール 約50%、
    (ii)の化合物 10〜38%、
    (iii)の化合物 12〜40%
  4. ジオール(i)としてエチレングリコールを使用する請求項1〜3のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  5. A層を構成する組成物の流動指数が2〜70g/10分である請求項1〜4のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  6. 層Aを構成する組成物に含まれるスチレンブロックコポリマーの組成物alがトリブロック共重合体SISとジブロック共重合体SIとから構成される請求項1〜5のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  7. A層を構成する組成物に含まれる樹脂a2が下記(ii)または(iii)の中から選択される請求項1〜6のいずれか一項に記載の多層フィルム:
    (ii)石油留分に由来する炭素原子数が約5、9または10である不飽和脂肪族炭化水素の混合物の水素化、重合または(芳香族炭化水素との)共重合によって得られる樹脂、または
    (iii)フリーデル−クラフツ触媒の存在下で必要に応じてフェノールの作用で変成されていてもよいテルペン炭化水素の重合で得られるテルペン樹脂。
  8. A層を構成する組成物が下記の(1)と(2)から成る請求項1〜7のいずれか一項に記載の多層フィルム:
    (1)50〜70%のスチレンブロック共重合体組成物al、
    (2)30〜50%の粘着付与樹脂a2。
  9. 層AをB層に結合する連結層Dおよび/または層Aを層Cに結合する連結層Eをさらに含む請求項1〜8のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  10. A層の厚さが8〜25μmである請求項1〜9のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  11. 自己粘着性組成物aと組成物bおよびcとを200〜150℃の間の温度で共押出しすることを特徴とする請求項1〜10のいずれか一項に記載の多層フィルムの製造方法。
  12. 共押出しをフィルムブロー成形で行う請求項11に記載の製造方法。
  13. 下記の(i)〜(v)の工程を含む請求項11または12に記載の製造方法:
    (i)層A、B、Cを構成する組成物および材料、必要な場合にはさらにDとEを構成する材料を寸法が1〜10mmのペレットの形で別々の押出機に導入し、
    (ii)ペレットを加熱して粘性液体の形にし、
    (iii)それぞれが200℃以下の温度に加熱された同一平面上に複数の同心な環状チャネルを有する押出ヘッドを通して対応する各流れを通過させて最終フィルムでの所望の順番に対応する順番を有する複数の層から成る多層の管状バフルを形成し、
    (iv)管状バフルを半径方向の拡張、延伸し、
    (v)バブルを冷却する。
  14. 工程(iii)を実施する押出ヘッドが環状チャネルの温度を200℃以下の一つの同一温度にしたモノブロックの押出ヘッドである請求項13に記載の方法。
  15. 下記の(1)と(2)から成る再封止可能なパッケージ:
    (1)平らな底部と平らな帯状外周部とを有する、非晶質PETまたは非晶質PETと半結晶性PETの2層系から成るPETをベースにした容器、
    (2)熱シールと分離が可能な層Cが非晶質PETと接触して上記容器の外周縁に熱シールされる、請求項1〜10のいずれか一項に記載の多層フィルムで構成された蓋、
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