JP2020526409A - 可撓性包装材料において使用するためのポリエチレンラミネート - Google Patents
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Abstract
【選択図】図1
Description
本出願は、2017年6月30日に出願された、「POLYETHYLENE LAMINATES FOR USE IN FLEXIBLE PACKAGING MATERIALS」と題されたインド特許出願第2017/41023065号に対する優先権を主張する。
1つ以上の実施形態では、中間層および外層は、それぞれ第1の組成物を含む。さらなる実施形態では、3つの層、すなわち内層、中間層、および外層の全てが、第1の組成物を含み得る。あるいは、他の実施形態では、内層、中間層、および外層のうちの1つのみが、第1の組成物を含み得る。内層、中間層、および/または外層は、第1の組成物に加えて、追加のポリマーまたは添加剤を含み得ることが企図される。
第1の組成物のエチレン系ポリマーを生成するために、好適な重合プロセスは、1つ以上の従来の反応器、例えば、ループ反応器、等温反応器、断熱反応器、撹拌槽反応器、オートクレーブ反応器の並列、直列、および/またはそれらの任意の組み合わせを使用する溶液重合プロセスを含み得るが、これらに限定されない。エチレン系ポリマー組成物は、例えば、1つ以上のループ反応器、断熱反応器、およびそれらの組み合わせを使用して、液相重合プロセスにより生成することができる。
式中、
Mは、各々独立して、+2、+3、または+4の形式的酸化状態にあるチタン、ジルコニウム、またはハフニウムであり、
nは、0〜3の整数であり、nが0であるとき、Xは存在せず、
各Xは、独立して、中性、モノアニオン性、またはジアニオン性の単座配位子であるか、または2つのXが一緒になって、中性、モノアニオン性、またはジアニオン性である二座配位子を形成し、
Xおよびnは、式(I)の金属−配位子錯体が全体として中性であるように選択され、
各Zは、独立して、O、S、N(C1〜C40)ヒドロカルビル、またはP(C1〜C40)ヒドロカルビルであり、
ここで、Z−L−Zフラグメントは、式(1):
R1〜R16は、各々独立して、以下:置換または非置換(C1〜C40)ヒドロカルビル、置換または非置換(C1〜C40)ヘテロヒドロカルビル、Si(RC)3、Ge(RC)3、P(RP)2、N(RN)2、ORC、SRC、NO2、CN、CF3、RCS(O)−、RCS(O)2−、(RC)2C=N−、RCC(O)O−、RCOC(O)−、RCC(O)N(R)−、(RC)2NC(O)−、ハロゲン原子、水素原子からなる群から選択され、各RCは、独立して、(C1〜C30)ヒドロカルビルであり、RPは、(C1〜C30)ヒドロカルビルであり、RNは、(C1〜C30)ヒドロカルビルであり、ここで、任意選択的に、2つ以上のR基(R1〜R16)は、一緒に結合して1つ以上の環構造を形成することができ、そのような環構造は、各々独立して、水素原子を除く、3〜50個の原子を環中に有する。
プリントフィルムは、単層または多層のエチレン系ポリマーフィルムを含み得る。1つ以上の多層実施形態では、プリントフィルムは、少なくとも3つの層、具体的には中間層、シーラントフィルムと中間層との間に配設された内層、および外層を含む。
様々な方法論が、プリントフィルムおよびシーラントフィルムを生成するために企図される。例えば、多層プリントフィルムは、キャストフィルム押出、またはインフレーションフィルム押出により調製され得る。同様に、多層シーラントフィルムもまた、キャストフィルム押出、またはインフレーションフィルム押出により調製され得る。
試験方法は、以下を含む。
メルトインデックス(I2)
メルトインデックス(I2)を、190℃、2.16kgで、ASTM D−1238に従い測定した。メルトインデックス(I10)を、190℃、10kgで、ASTM D−1238に従い測定した。10分あたりに溶出したグラムに対応するg/10分で値を報告する。
密度測定用の試料を、ASTM D4703に従い調製し、グラム/立方センチメートル(g/ccまたはg/cm3)で報告した。ASTM D792、方法Bを使用して、試料圧縮の1時間以内に測定を行った。
各試料を、空気中で、10MPaの圧力下で5分間、177℃で「3mmの厚さ×25mmの直径」の円形プラークに圧縮成形した。次いで、試料を圧縮機から取り出し、カウンター上に配置して冷却した。
溶融強度測定を、Gottfert Rheotester2000細管レオメーターに取り付けたGottfert Rheotens71.97(Goettfert Inc.、Rock Hill、SC)で実行した。ポリマー溶融物は、平坦な入口角(180度)、2.0mmの細管直径、および15のアスペクト比(細管長/細管直径)を有する細管ダイを通して押出した。
PolymerChar(Valencia、Spain)からのGPC−IR高温クロマトグラフィーシステムには、Precision Detectors(Amherst、MA)の2角度レーザー光散乱検出器モデル2040と、いずれもPolymerCharからのIR5赤外線検出器および4毛細管粘度計とが備わっていた。データ収集は、PolymerChar Instrument Controlソフトウェアおよびデータ収集インターフェースを使用して実施した。このシステムには、Agilent Technologies(Santa Clara、CA)からのオンラインの溶媒脱ガスデバイスおよびポンプシステムが備わっていた。
Mpolyethylene=A×(Mpolystyrene)B(等式1)を使用してポリエチレン分子量に変換し、
式中、Mは、分子量であり、Aは、0.4316に等しく、Bは、1.0に等しい。
ゼロせん断粘度を、「直径25mm」の平行板を使用して、190℃でAR−G2応力制御レオメーター(TA Instruments、New Castle、Del)で実施したクリープ試験により得た。固定具をゼロにする前に、レオメーターオーブンを少なくとも30分間試験温度に設定した。その試験温度で、圧縮成形された試料ディスクをプレート間に挿入し、5分間平衡させた。次いで、上側プレートを所望の試験間隙(1.5mm)を超えて50μm(機器設定)まで下げた。余分な材料をトリミングして除去し、上側プレートを所望の間隙まで下げた。測定は、5L/分の流速で、窒素パージ下で行った。デフォルトのクリープ時間を、2時間に設定した。各試料を、空気中で、10MPaの圧力下で5分間、177℃で「2mmの厚さ×25mmの直径」の円形プラークに圧縮成形した。次いで、試料を圧縮機から取り出し、カウンター上に配置して冷却した。
原液(3.26g)を10mmのNMR管中の「0.133gのポリマー試料」に添加した。原液は、テトラクロロエタン−d2(TCE)およびペルクロロエチレン(50:50、w:w)と0.001MのCr3+との混合物であった。管内の溶液を、5分間N2でパージして、酸素量を減らした。蓋をした試料管を、室温で一晩放置して、ポリマー試料を膨潤させた。試料を110℃で周期的にボルテックス混合しながら溶解した。試料は、不飽和の一因となり得る添加剤、例えば、エルカミドなどのスリップ剤を含まなかった。各1H NMR分析を、Bruker AVANCE 400MHz分光計で、120℃で、10mmの凍結プローブを用いて実行した。
NCH2=I合計/2(等式1A)において計算した。
Nビニレン=Iビニレン/2(等式2A)、
Nトリ置換=Iトリ置換(等式3A)、
Nビニル=Iビニル/2(等式4A)、
Nビニリデン=Iビニリデン/2(等式5A)のとおり計算した。
Nビニレン/1,000C=(Nビニレン/NCH2)*1,000(等式6A)、
Nトリ置換/1,000C=(Nトリ置換/NCH2)*1,000(等式7A)、
Nビニル/1,000C=(Nビニル/NCH2)*1,000(等式8A)、
Nビニリデン/1,000C=(Nビニリデン/NCH2)*1,000(等式9A)のとおり計算した。
試料を、0.025MのCr(AcAc)3を含有するテトラ−クロロエタン−d2/オルトジクロロベンゼンの50/50混合物約3gを、10mmのNMR管中の「ポリマー試料0.25g」に添加することにより、調製する。窒素で管ヘッドスペースをパージすることにより、試料から酸素を除去する。次いで、加熱ブロックおよびヒートガンを使用して、チューブおよびその内容物を約150℃に加熱することにより、試料を溶解し、均質化する。各溶解試料を目視検査して均質性を確認する。
PolymerChar(Valencia、Spain)からのGPC−IR高温クロマトグラフィーシステムには、Precision Detectors(Amherst、MA)の2角度レーザー光散乱検出器モデル2040と、いずれもPolymerCharからのIR5赤外線検出器(GPC−IR)および4毛細管粘度計とが備えられていた。光散乱検出器の「15度の角度」を計算目的に使用した。データ収集は、PolymerChar Instrument Controlソフトウェアおよびデータ収集インターフェースを使用して実施した。このシステムには、Agilent Technologies(Santa Clara、CA)からのオンラインの溶媒脱ガスデバイスおよびポンプシステムが備わっていた。
Mポリエチレン=Ax(Mポリスチレン)B(等式1B)を使用してポリエチレン分子量に変換し、
式中、Mは、分子量であり、Aは、およそ0.40の値を有し、Bは、1.0に等しい。NBS1475A(NIST)直鎖ポリエチレンの重量平均分子量が以下の等式3Bにより計算されたとき、52,000g/モルに相当するように、A値を0.385〜0.425で調節した(特定のカラムセット効率に依存する)。
SCB/総炭素数1000個=A0+[A1x(IR5メチルチャネル領域/IR5測定チャネル領域)](等式4B)の形態で構築し、式中、A0は、ゼロの「IR5領域比」における「SCB/総炭素数1000個」の切片であり、A1は、「SCB/総炭素数1000個総」対「IR5領域比」の傾きであり、「IR5領域比」の関数としての「SCB/総炭素数1000個」の増加を表す。
モルパーセントコモノマー={SCBf/[SCBf+((1000−SCBf*コモノマーの長さ)/2)]}*100(等式5B)のとおり、モルパーセントコモノマーに変換し、式中、「SCBf」は、「総炭素数1000個あたりのSCB」であり、「コモノマーの長さ」=オクテンの場合8、ヘキセンの場合6などである。
MWCDIの決定を例示するために、MWCDIの代表的な決定を試料組成物について提供する。測定された「1000個の総CあたりのSCB(=SCBf)」対SCB標準の観察された「IR5領域比」のプロットを生成し(図1を参照されたい)、切片(A0)および勾配(A1)を決定した。ここで、A0=−90.246SCB/総炭素数1000個、A1=499.32SCB/総炭素数1000個である。
落下ダート衝撃強度を、ASTM D−1709方法Aに従い、固定重量で衝撃試験機を使用して評価した。落下ダート衝撃試験を、衝撃強度を決定する際に使用する。加重ラウンドヘッドダートをしっかりと固定されたフィルムのシートに落下させ、破損(フィルムの裂け目または穴)について試料を検査する。様々な重量の十分な落下を行い、50%の破損点の重量をグラムで決定する。試験方法Aでは、0.66m(26’’)から落下させた直径38mm(1.5’’)のダートを明記する。
以下の樹脂をラミネートにおいて使用した。
表4のインフレーションシーラントフィルムおよびインフレーションプリントフィルムを作製するために使用されるインフレーションフィルム押出プロセスを、Windmoller&Holscher(Germany)インフレーションフィルムラインで実施した。インフレーションフィルムラインは、以下のとおり表5に列挙する以下の特性を有していた。
250メートル/分の速度で、Rotomac8輪転グラビアカラー印刷機で輪転グラビア印刷した後、反転印刷されたプリントフィルムおよびシーラントフィルムを、Henkel Corporationの無溶剤接着剤系を使用してラミネートした。ラミネート加工を、Nordmeccanica社の無溶媒ラミネーターで250メートル/分の実行速度で行った。
可撓性パウチを製造するために使用した垂直型製袋充填密封(Vertical Form Fill Sealing、VFFS)機は、Bosch社のポリヒートシール(Poly Heat Seal、PHS)機であった。動作パラメータを以下のとおり表7に提供する。
本実験では、実施例1および比較例1のシーラントフィルム、実施例1および比較例1のラミネート、ならびに実施例1および比較例1のラミネートから製造されたパウチについて試験を行った。シーラントフィルムおよびラミネートはダート衝撃試験を受け、パウチを落下試験で試験した。具体的には、実施例1および比較例1のパウチを1kgの塩で充填し、1.8メートルの高さから6回落下した。結果を以下の表8に提供する。
Claims (15)
- ラミネート構造体であって、
エチレン系ポリマーを含むプリントフィルムと、
前記プリントフィルムにラミネートされたシーラントフィルムと、を含み、前記シーラントフィルムが、少なくとも3つの層を含み、かつ15〜30μmの全厚を有し、前記シーラントフィルムが、中間層、外層、および前記プリントフィルムと前記中間層との間に配設された内層を有し、
前記内層が、0.900〜0.925g/ccの密度と、0.5〜5g/10分のメルトインデックス(I2)と、を有するエチレン共重合体を含み、I2が、190℃および2.16kgの荷重でASTM D1238に従い測定され、
前記内層、前記中間層、および前記外層のうちの少なくとも1つが、少なくとも1つのエチレン系ポリマーを含む第1の組成物を含み、前記第1の組成物が、0.9超の分子量コモノマー分布指数(MWCDI)値と、以下の等式:I10/I2≧7.0−1.2×log(I2)を満たすメルトインデックス比(I10/I2)と、を含む、ラミネート構造体。 - 前記中間層および前記外層が、それぞれ前記第1の組成物を含む、請求項1に記載のラミネート構造体。
- 前記内層が、少なくとも50重量%の前記エチレン共重合体を含む、請求項1または2に記載のラミネート構造体。
- 前記内層が、0.915〜0.930g/ccの密度と、0.5〜5g/10分のメルトインデックス(I2)と、3〜10の分子量分布(MWD)と、を有する低密度ポリエチレン(LDPE)をさらに含み、前記MWDが、MW/Mnとして定義され、Mwが、重量平均分子量であり、Mnが、ゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により測定される数平均分子量である、請求項1〜3のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 前記内層が、60〜90重量%の前記エチレン共重合体と、10〜40重量%の前記LDPEと、を含む、請求項1〜4のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 前記第1の組成物が、10.0以下のMWCDI値を有する、請求項1〜5のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 前記第1の組成物が、1.2〜3.0のゼロせん断粘度比(ZSVR)値を有する、請求項1〜6のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 前記第1の組成物が、9.2以下のメルトインデックス比I10/I2を有する、請求項1〜7のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 前記第1の組成物が、総炭素数1,000,000個あたり10個超のビニルのビニル不飽和レベルを有する、請求項1〜8のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 前記プリントフィルムが、少なくとも3つの層を含み、前記プリントフィルムが、中間層、外層、および前記シーラントフィルムの前記内層に隣接して配設された内層を含み、
前記中間層が、0.950〜0.965g/ccの密度と、0.1〜20g/10分のメルトインデックス(I2)と、を有する少なくとも90重量%の高密度ポリエチレン(HDPE)を含み、I2が、190℃および2.16kgの荷重でASTM D1238に従い測定され、
前記内層、前記外層、またはそれらの両方が、0.925〜0.965g/ccの密度と、0.1〜20g/10分のメルトインデックス(I2)と、を有する直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含む、請求項1〜9のいずれかに記載のラミネート構造体。 - 前記プリントフィルムの前記中間層が、100重量%のHDPEを含む、請求項10に記載のラミネート構造体。
- 前記プリントフィルムの前記内層、前記外層、またはそれらの両方が、3〜10のMWDと、0.5〜5g/10分のメルトインデックス(I2)と、を有する低密度ポリエチレン(LDPE)をさらに含み、前記MWDが、Mw/Mnとして定義され、Mwが、重量平均分子量であり、Mnが、数平均分子量である、請求項10または11に記載のラミネート構造体。
- 前記プリントフィルムの前記内層、前記外層、またはそれらの両方が、少なくとも50重量%のLLDPEを含み、前記プリントフィルムの前記内層、前記外層、またはそれらの両方中の前記LLDPEの前記密度が、0.930〜0.940g/ccであり、前記メルトインデックス(I2)が、0.5〜1.5g/10分である、請求項10〜12のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 前記ラミネート構造体が、50μm未満の全厚を有する、請求項1〜13のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 請求項1〜14のいずれかに記載のラミネート構造体を含む物品であって、可撓性包装材料である、物品。
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