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

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 Download PDF

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Abstract

可撓性包装のためのラミネート構造体の実施形態は、エチレン系ポリマーを含むプリントフィルムと、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、シーラントフィルムは、少なくとも3つの層を含み、かつ15〜30μmの全厚を有する。シーラントフィルムは、中間層、外層、およびプリントフィルムと中間層との間に配設された内層を含む。内層は、0.910〜0.925g/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、内層、中間層、および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、第1の組成物は、0.9超の分子量コモノマー分布指数(MWCDI)値と、等式:I10≧7.0−log(I)を満たすメルトインデックス比(I10/I2)と、を含む。
【選択図】図1

Description

関連出願の相互参照
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。
本明細書において説明される実施形態は、概して、可撓性包装材料において使用されるラミネートに関し、より具体的には、可撓性包装材料において使用されるポリエチレンラミネートに関する。
リサイクル性の改善は、可撓性包装メーカーにとって継続的な目標である。可撓性パウチなどの可撓性包装材料は、1つのポリマー群から作製される場合、より容易にリサイクルすることができるため、単一材料のポリマーで作製されるラミネートがこの目標を達成するために検討されている。
従来の可撓性包装ラミネートは、複数のポリマー群を使用するポリマー基材、例えば、プリントフィルムとしてのポリエステル(PET)、シーラントフィルムとしてのポリエチレン(PE)を含む。バリア特性のさらなる強化を必要とし得る製品には、アルミニウム箔、金属化フィルム、またはバリア樹脂の追加の層が含まれ得る。これらの従来のPET/PEラミネートは、容易にリサイクルすることはできないが、酸素、光、および水分からのバリア保護を提供し、可撓性包装内に収容される製品を保護し、また消費者、小売業者、およびサプライヤが必要とする保存期間も提供する。
加えて、ラミネートの厚さを減少することは、可撓性包装の継続的な目標であるが、ラミネートの厚さを減少すると、強度およびバリア特性に妥協が生じる。したがって、リサイクル性ならびに所望のバリア保護および所望の印刷特性を、より薄いラミネートの厚さで達成する、単一材料のポリエチレンラミネートが必要である。
本開示の実施形態は、これらのニーズを満たし、従来のPET/PEラミネートの厚さよりも薄い厚さで所望のリサイクル性、強度、およびバリア保護を達成する、単一材料のポリエチレンラミネート構造体を対象とする。
本開示の少なくとも1つの実施形態に従い、ラミネート構造体が提供される。ラミネート構造体は、エチレン系ポリマーを含むプリントフィルム、および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を含み、シーラントフィルムは少なくとも3つの層を含み、15〜30μmの全厚を有する。シーラントフィルムは、中間層、外層、およびプリントフィルムと中間層との間に配設された内層を含む。内層は、0.900〜0.925g/ccの密度と、0.5〜5g/10分のメルトインデックス(I)と、を有するエチレン共重合体を含む。内層、中間層、および外層のうちの少なくとも1つは、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、第1の組成物は、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/I≧7.0−1.2×log(I)を満たすメルトインデックス比(I10/I)と、を含む。
これらおよび他の実施形態は、以下の発明を実施するための形態でより詳細に説明される。
本開示の特定の実施形態の以下の詳細な説明は、以下の図面と併せて読まれるときに最もよく理解され得、これらの図面では、同様の構造が同様の参照番号で示される。
10個のSCB標準に関する「SCB対IR5領域比」のプロットを示す。 試料組成物に関するIR5高さ比を決定するためのいくつかのGPCプロファイルを示す。 試料組成物に関する「SCB対ポリエチレン当量分子Log Mw(GPC)」のプロットを示す。 試料組成物に関する「モルパーセントコモノマー対ポリエチレン当量Log Mwi(GPC)」のプロットを示す。
ここで、本出願の特定の実施形態について説明する。しかしながら、本開示は、異なる形態で体現されてもよく、本開示に記載される実施形態に限定されると解釈されるべきではない。むしろ、これらの実施形態は、この開示が徹底的で完全なものとなり、かつ本主題の範囲を当業者に十分に伝えるように提供される。
「ポリマー」という用語は、モノマーの種類が同一であるか異なるかに関わらず、モノマーを重合することにより調製されるポリマー化合物を指す。したがって、総称であるポリマーという用語は、1種類のみのモノマーから調製されるポリマーを指すために通常用いられる「ホモポリマー」という用語、ならびに2つ以上の異なるモノマーから調製されるポリマーを指す「コポリマー」という用語を包含する。本明細書で使用される場合、「共重合体」という用語は、少なくとも2つの異なる種類のモノマーの重合により調製されるポリマーを指す。したがって、総称である共重合体という用語は、コポリマーと、ターポリマー等の3種類以上の異なるモノマーから調製されるポリマーとを含む。
「ポリエチレン」または「エチレン系ポリマー」という用語は、エチレンモノマーに由来する単位を50重量%超含むポリマーを意味するものとする。これは、ポリエチレンホモポリマーまたはコポリマー(2つ以上のコモノマーに由来する単位を意味する)を含む。当該技術分野において既知であるポリエチレンの一般的な形態としては、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、極低密度ポリエチレン(VLDPE)、直鎖状および実質的に直鎖状の低密度樹脂の両方を含むシングルサイト触媒直鎖状低密度ポリエチレン(m−LLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、ならびに高密度ポリエチレン(HDPE)が挙げられる。
本明細書で使用されるとき、「プロピレン系ポリマー」という用語は、主要量のプロピレンモノマー(ポリマーの総重量に基づく)を重合形態で含み、任意選択で少なくとも1つの重合コモノマーを含み得るポリマーを指す。
「可撓性包装」または「可撓性包装材料」という用語は、当業者によく知られている様々な非剛性容器を包含する。これらには、パウチ、スタンディングパウチ、ピローパウチ、バルクバッグ、既製の包装などが含まれ得る。
本明細書で使用される場合、「単一材料」という用語は、ラミネート構造体が実質的にポリエチレンから構成されることを意味し、「実質的に」という用語は、ラミネート構造体の総重量に基づいて、少なくとも95重量%のポリエチレン、または少なくとも99重量%のポリエチレン、または少なくとも99.5%のポリエチレン、または少なくとも99.9重量%を意味する。
本明細書で使用される場合、「プリントフィルム」という用語は、可撓性包装の製造において印刷が行われるフィルムである、ラミネート構造体の外側フィルムを指す。「外側」という用語は、多くの実施形態では、印刷プライマー層、バリア層、オーバープリントワニス層、または可撓性包装の当業者に既知の他の層など、プリントフィルム上に外部に配置される追加の層を企図しているため、最外層として解釈されるべきではない。
本明細書で使用される場合、「シーラントフィルム」という用語は、プリントフィルムに対して内側に配設されたラミネート構造体の内側フィルムを指す。「内側」という用語は、いくつかの実施形態は、例えば、バリア層等の、シーラントフィルム上に内部に配設された追加の層を企図しているため、最内層として解釈されるべきではない。
ここで、本開示の様々なラミネート構造体の実施形態、具体的には、可撓性包装材料等の物品において使用されるラミネート構造体について、詳細に言及することとする。一実施形態では、ラミネート構造体は、エチレン系ポリマーを含むプリントフィルムと、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む。プリントフィルムは、少なくとも3つの層を含み、15〜30μmの全厚を有する。シーラントフィルムは、中間層、外層、およびプリントフィルムと中間層との間に配設された内層を含む。シーラントフィルムの内層は、0.900〜0.925g/ccの密度と、0.5〜5g/10分のメルトインデックス(I)と、を有するエチレン共重合体を含む。内層、中間層、および外層のうちの少なくとも1つは、少なくとも1つのエチレン系ポリマーを含む第1の組成物を含む。第1の組成物は、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/I≧7.0−1.2×log(I)を満たすメルトインデックス比(I10/I)と、を含む。
シーラントフィルム
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の組成物の様々な特性は、シーラントフィルムに改善された靭性を付与する。例えば、第1の組成物は、優れたコモノマー分布を有し、これは、同じ全体密度で当該技術の従来のポリマーと比較して、高分子量ポリマー分子のコモノマー濃度が著しくより高く、低分子量ポリマー分子のコモノマー濃度が著しくより低い。また、第1の組成物は、従来のポリマーと比較して、低ZSVRにより示されるように、低LCB(長鎖分岐)を有することが発見されている。コモノマーのこの分布ならびに低LCB性の結果として、第1の組成物は、より多くの結合鎖を有し、したがって改善されたフィルムの靭性を有する。
第1の組成物はエチレン系ポリマーを含み、いくつかの実施形態では、第1の組成物はエチレン系ポリマーからなる。代替的な実施形態では、第1の組成物は、追加のポリマーとブレンドされたエチレン系ポリマーを含む。例えば、これに限定するものではないが、この追加のポリマーは、LLDPE、VLDPE、MDPE、LDPE、HDPE、HMWHDPE(高分子量HDPE)、プロピレン系ポリマー、ポリオレフィンプラストマー、ポリオレフィンエラストマー、オレフィンブロックコポリマー、エチレン酢酸ビニル、エチレンアクリル酸、エチレンメタクリル酸、エチレンメチルアクリレート、エチレンエチルアクリレート、エチレンブチルアクリレート、イソブチレン、無水マレイン酸グラフト化ポリオレフィン、前述の任意のイオノマー、またはそれらの組み合わせから選択される。
上記に考察したように、第1の組成物は、0.9超のMWCDI値を含む。一実施形態では、第1の組成物は、10.0以下、さらに8.0以下、さらに6.0以下のMWCDI値を有する。別の実施形態では、第1の組成物は、5.0以下、さらに4.0以下、さらに3.0以下のMWCDI値を有する。さらに別の実施形態では、第1の組成物は、1.0以上、さらに1.1以上、さらに1.2以上のMWCDI値を有する。さらなる実施形態では、第1の組成物は、1.3以上、さらに1.4以上、さらに1.5以上のMWCDI値を有する。
第1の組成物は、以下の等式:I10/I≧7.0−1.2×log(I)を満たすメルトインデックス比(I10/I)を有する。さらに別の実施形態では、第1の組成物は、7.0以上、さらに7.1以上、さらに7.2以上、さらに7.3以上のメルトインデックス比I10/Iを有する。一実施形態では、第1の組成物は、9.2以下、さらに9.0以下、さらに8.8以下、さらに8.5以下のメルトインデックス比I10/Iを有する。
一実施形態では、第1の組成物は、1.2〜3.0、または1.2〜2.5、または1.2〜2.0のZSVR値を有する。
さらに別の実施形態では、第1の組成物は、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。例えば、総炭素数1,000,000個あたり20個超のビニル、総炭素数1,000,000個あたり50個超のビニル、総炭素数1,000,000個あたり70個超のビニル、または総炭素数1,000,000個あたり100個超のビニル。ビニル不飽和は、以下に定義される核磁気共鳴(NMR)分光法を使用して計算される。
一実施形態では、第1の組成物は、0.900g/cc〜0.960g/cm、0.910〜0.940g/cm、または0.910〜0.930、または0.910〜0.925g/cmの範囲の密度を有する。例えば、密度は、下限の0.910、0.912、または0.914g/cm〜上限の0.925、0.927、または0.930g/cm(1cm=1cc)であり得る。
さらなる実施形態では、第1の組成物は、0.1〜50g/10分、例えば0.1〜30g/10分、または0.1〜20g/10分、または0.1〜10g/10分のメルトインデックス(I、190℃/2.16kg)を有する。例えば、メルトインデックス(I、190℃/2.16kg)は、下限の0.1、0.2、または0.5g/10分〜上限の1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10、15、20、25、30、40、または50g/10分であり得る。
別の実施形態では、第1の組成物は、従来のゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)(従来のGPC)により決定される場合、重量平均分子量対数平均分子量の比(M/M)として表される、2.2〜5.0の範囲の分子量分布を有する。例えば、分子量分布(M/M)は、下限の2.2、2.3、2.4、2.5、3.0、3.2、または3.4〜上限の3.9、4.0、4.1、4.2、4.5、または5.0であり得る。
一実施形態では、第1の組成物は、従来のGPCにより決定される場合、10,000〜50,000g/モルの範囲の数平均分子量(M)を有する。例えば、数平均分子量は、下限の10,000、20,000、または25,000g/モル〜上限の35,000、40,000、45,000、または50,000g/モルであり得る。別の実施形態では、エチレン系ポリマーは、従来のGPCにより決定される場合、70,000〜200,000g/モルの範囲の重量平均分子量(M)を有する。例えば、数平均分子量は、下限の70,000、75,000、または78,000g/モル〜上限の120,000、140,000、160,000、180,000、または200,000g/モルであり得る。
一実施形態では、第1の組成物は、2.2〜7.0の範囲の溶融粘度比、Eta*0.1/Eta*100を有し、Eta*0.1は、0.1rad/秒のせん断速度で計算された動的粘度であり、Eta*100は、100rad/秒のせん断速度で計算された動的粘度である。溶融粘度比および動的粘度の計算のさらなる詳細は、以下に提供される。
一実施形態では、第1の組成物のエチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィン共重合体、さらにエチレン/α−オレフィンコポリマーである。α−オレフィンは、20個以下の炭素原子を有し得る。例えば、α−オレフィンコモノマーは、3〜10個の炭素原子、または3〜8個の炭素原子を有し得る。例示的なα−オレフィンコモノマーとしては、プロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、および4−メチル−1−ペンテンが挙げられるが、これらに限定されない。1つ以上のα−オレフィンコモノマーは、例えば、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンからなる群から選択され得るか、または代替的に、1−ブテン、1−ヘキセン、および1−オクテンからなる群から選択され得、さらに1−ヘキセンおよび1−オクテンからなる群から選択され得る。
エチレン系ポリマーは、1つ以上のα−オレフィンコモノマーに由来する20重量パーセント未満の単位を含み得る。18重量パーセント未満の全ての個々の値および部分範囲は、本明細書に含まれ、かつ本明細書に開示され、例えば、エチレン系ポリマーは、1つ以上のα−オレフィンコモノマーに由来する15重量パーセント未満の単位、または代替的に、1つ以上のα−オレフィンコモノマーに由来する10重量パーセント未満の単位、または代替的に、1つ以上のα−オレフィンコモノマーに由来する1〜20重量パーセントの単位、または代替的に、1つ以上のα−オレフィンコモノマーに由来する1〜10重量パーセントの単位を含み得る。
反対に、エチレン系ポリマーは、エチレンに由来する少なくとも80重量パーセントの単位を含み得る。少なくとも80重量パーセントの全ての個々の値および部分範囲は、本明細書に含まれ、かつ本明細書に開示され、例えば、エチレン系ポリマーは、エチレンに由来する少なくとも82重量パーセントの単位、または代替的に、エチレンに由来する少なくとも85重量パーセントの単位、または代替的に、エチレンに由来する少なくとも90重量パーセントの単位、または代替的に、エチレンに由来する80〜100重量パーセントの単位、または代替的には、エチレンに由来する90〜100重量パーセントの単位を含み得る。
任意選択的に、第1の組成物は、第2のエチレン系ポリマーをさらに含み得る。さらなる実施形態では、第2のエチレン系ポリマーは、エチレン/α−オレフィン共重合体、さらにはエチレン/α−オレフィンコポリマー、またはLDPEである。好適なα−オレフィンコモノマーは、上記に列挙されている。
一実施形態では、第2のエチレン系ポリマーは、不均一分岐エチレン/α−オレフィン共重合体、さらには不均一分岐エチレン/α−オレフィンコポリマーである。不均一分岐エチレン/α−オレフィン共重合体およびコポリマーは、典型的にはチーグラー/ナッタ型触媒系を使用して生成され、ポリマーの低分子量分子中により多くのコモノマーが分布している。
さらなる実施形態では、第2のエチレン系ポリマーは、3.0〜5.0、例えば3.2〜4.6の範囲の分子量分布(M/M)を有する。例えば、分子量分布(M/M)は、下限の3.2、3.3、3.5、3.7、または3.9〜上限の4.6、4.7、4.8、4.9、または5.0であり得る。
さらに別の実施形態では、第1の組成物は、別のポリマーをさらに含む。さらなる実施形態では、ポリマーは、以下:LLDPE、MDPE、LDPE、HDPE、プロピレン系ポリマー、またはそれらの組み合わせ、から選択される。
別の実施形態では、組成物は、LDPEをさらに含む。さらなる実施形態では、LDPEは、組成物の重量に基づいて、5〜50重量%、さらに10〜40重量%、さらに15〜30重量%の量で存在する。さらなる実施形態では、LDPEは、0.915〜0.925g/ccの密度と、0.5〜5g/10分、さらに1.0〜3.0g/10分のメルトインデックス(I)と、を有する。
さらなる実施形態では、第1の組成物は、1つ以上の添加剤を含み得る。添加剤としては、帯電防止剤、カラーエンハンサ、染料、潤滑剤、充填剤(例えば、TiOまたはCaCO)、乳白剤、核剤、加工助剤、顔料、一次酸化防止剤、二次酸化防止剤、UV安定剤、粘着防止剤、スリップ剤、粘着付与剤、難燃剤、抗菌剤、臭気低減剤、抗かび剤、およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
第1の組成物を作製するための重合プロセス
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。
概して、液相重合プロセスは、115〜250℃、例えば、135〜200℃の範囲の温度で、および300〜1000psig、例えば、450〜750psigの範囲の圧力で、1つ以上のループ反応器および/または1つ以上の断熱反応器等の、1つ以上のよく混合された反応器内で起こる。
一実施形態では、エチレン系ポリマーは、直列構成の2つのループ反応器内で生成され得、第1の反応器温度は、115〜200℃、例えば、135〜165℃の範囲であり、第2の反応器温度は、150〜210℃、例えば、185〜200℃の範囲である。別の実施形態では、エチレン系ポリマー組成物は、単一の反応器内で生成され得、その反応器温度は、115〜200℃、例えば、130〜190℃の範囲である。液相重合プロセスにおける滞留時間は、典型的には、2〜40分、例えば5〜20分の範囲である。エチレン、溶媒、1つ以上の触媒系、任意選択で1つ以上の助触媒、および任意選択で1つ以上のコモノマーは、1つ以上の反応器に連続的に供給される。例示的な溶媒としては、イソパラフィンが挙げられるが、それに限定されない。例えば、そのような溶媒は、ExxonMobil ChemicalからISOPAR Eの名称で市販されている。次いで、エチレン系ポリマー組成物および溶媒の得られた混合物を、反応器(複数可)から取り出し、エチレン系ポリマー組成物を単離する。溶媒は、典型的には溶媒回収ユニット、すなわち、熱交換器および分離器槽を介して回収され、次いで溶媒は、重合系に再循環される。
一実施形態では、第1の組成物のエチレン系ポリマーは、溶液重合プロセスを介して、二重反応器システム、例えば二重ループ反応器システムで生成され得、エチレンおよび任意選択で1つ以上のα−オレフィンは、1つ以上の触媒系の存在下で1つの反応器内で重合され、第1のエチレン系ポリマーを生成し、エチレンおよび任意選択で1つ以上のα−オレフィンは、1つ以上の触媒系の存在下で第2の反応器内で重合され、第2のエチレン系ポリマーを生成する。さらに、1つ以上の助触媒が存在してもよい。
別の実施形態では、エチレン系ポリマーは、単一の反応器システム、例えば、単一のループ反応器システムにおいて、溶液重合プロセスにより生成され得、エチレンおよび任意選択で1つ以上のα−オレフィンは、1つ以上の触媒系の存在下で重合される。さらに、1つ以上の助触媒が存在してもよい。
上記に考察したように、本開示は、少なくとも2つのエチレン系ポリマーを含む組成物を形成するためのプロセスを提供し、該プロセスは、以下:構造Iの金属−配位子錯体を含む触媒系の存在下で、エチレンおよび任意選択で少なくとも1つのコモノマーを溶液中で重合させて、第1のエチレン系ポリマーを形成することと、チーグラー/ナッタ触媒を含む触媒系の存在下で、エチレンおよび任意選択で少なくとも1つのコモノマーを重合させて、第2のエチレン系ポリマーを形成することと、を含み、構造Iは、以下:
のとおりであり、
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(C〜C40)ヒドロカルビル、またはP(C〜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):
からなり、
〜R16は、各々独立して、以下:置換または非置換(C〜C40)ヒドロカルビル、置換または非置換(C〜C40)ヘテロヒドロカルビル、Si(R、Ge(R、P(R、N(R、OR、SR、NO、CN、CF、RS(O)−、RS(O)−、(RC=N−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、(RNC(O)−、ハロゲン原子、水素原子からなる群から選択され、各Rは、独立して、(C1〜C30)ヒドロカルビルであり、Rは、(C1〜C30)ヒドロカルビルであり、R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(R〜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。
プロセスは、本明細書に説明されるように、2つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。一実施形態では、プロセスは、構造Iの金属−配位子錯体を含む触媒系の存在下で、エチレンおよび任意選択で少なくとも1つのα−オレフィンを溶液中で重合させて、第1のエチレン系ポリマーを形成することと、チーグラー/ナッタ触媒を含む触媒系の存在下で、エチレンおよび任意選択で少なくとも1つのα−オレフィンを重合させて、第2のエチレン系ポリマーを形成することと、を含む。さらなる実施形態では、各α−オレフィンは独立して、C〜Cα−オレフィンである。
一実施形態では、任意選択的に、R〜R13またはR〜Rの2つ以上のR基は、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。
一実施形態では、Mは、ハフニウムである。
一実施形態では、RおよびR14は、各々独立して、アルキル、さらにはC〜Cアルキル、さらにはメチルである。
一実施形態では、RおよびR16は、各々以下:
のとおりである。
一実施形態では、アリール、ヘテロアリール、ヒドロカルビル、ヘテロヒドロカルビル、Si(R、Ge(R、P(R、N(R、OR、SR、RS(O)−、RS(O)−、(RC=N−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、(RNC(O)−、ヒドロカルビレン、およびヘテロヒドロカルビレン基の各々は、独立して、非置換であるか、または1つ以上のR置換基で置換されていて、Rの各々は、独立して、ハロゲン原子、ポリフルオロ置換、ペルフルオロ置換、非置換の(C−C18)アルキル、FC−、FCHO−、FHCO−、FCO−、RSi−、RGe−、RO−、RS−、RS(O)−、RS(O)−、RP−、RN−、RC=N−、NC−、RC(O)O−、ROC(O)−、RC(O)N(R)−、またはRNC(O)−であるか、またはRのうちの2つが、一緒になって非置換(C〜C18)アルキレンを形成し、各Rは、独立して、非置換(C〜C18)アルキルである。
一実施形態では、2つ以上のR1〜R16は、結合して1つ以上の環構造を形成しない。
一実施形態では、第1のエチレン/α−オレフィン共重合体を生成するのに好適な触媒系は、ビス((2−オキソイル−3−(ジベンゾ−1H−ピロール−1−イル)−5−(メチル)フェニル)−2−フェノキシメチル)−メチレン−1,2−シクロヘキサンジイルハフニウム(IV)ジメチルを含む触媒系であり、以下の構造:IA:
により表される。
本発明における使用に好適なチーグラー/ナッタ触媒は、典型的な担持型チーグラー型触媒であり、これらは溶液プロセスの高い重合温度において特に有用である。そのような組成物の例は、有機マグネシウム化合物、ハロゲン化アルキルもしくはハロゲン化アルミニウム、または塩化水素、および遷移金属化合物に由来するものである。そのような触媒の例は、米国特許第4,612,300号、第4,314,912号、および第4,547,475号に説明されており、その教示は参照により本明細書に組み込まれる。
特に好適な有機マグネシウム化合物としては、例えば、マグネシウムジアルキルおよびマグネシウムジアリールなどの炭化水素可溶性ジヒドロカルビルマグネシウムが挙げられる。例示的な好適なマグネシウムジアルキルとしては、特に、n−ブチル−sec−ブチルマグネシウム、ジイソプロピルマグネシウム、ジ−n−ヘキシルマグネシウム、イソプロピル−n−ブチル−マグネシウム、エチル−n−ヘキシル−マグネシウム、エチル−n−ブチルマグネシウム、ジ−n−オクチルマグネシウムなどが挙げられ、アルキルは1〜20個の炭素原子を有する。例示的な好適なマグネシウムジアリールとしては、ジフェニルマグネシウム、ジベンジルマグネシウム、およびジトリルマグネシウムが挙げられる。好適な有機マグネシウム化合物としては、アルキルおよびアリールマグネシウムアルコキシドおよびアリールオキシド、ならびにアリールおよびアルキルマグネシウムハロゲン化物が挙げられ、ハロゲンを含まない有機マグネシウム化合物がより望ましい。
ハロゲン化物源としては、活性非金属ハロゲン化物、金属ハロゲン化物、および塩化水素が挙げられる。好適な非金属ハロゲン化物は、式R’Xにより表され、式中、R’は、水素または活性一価有機ラジカルであり、Xは、ハロゲンである。特に好適な非金属ハロゲン化物としては、例えば、ハロゲン化水素ならびに活性有機ハロゲン化物、例えば、t−アルキルハロゲン化物、アリルハロゲン化物、ベンジルハロゲン化物、および他の活性ヒドロカルビルハロゲン化物などが挙げられる。活性有機ハロゲン化物とは、少なくとも塩化sec−ブチルのハロゲンと同じくらい活性である、すなわち別の化合物に容易に失われる、好ましくは塩化t−ブチルと同じくらい活性な不安定なハロゲンを含有するヒドロカルビルハロゲン化物を意味する。有機一ハロゲン化物に加えて、上記に定義されるように活性である有機二ハロゲン化物、有機三ハロゲン化物、および他の多ハロゲン化物もまた好適に用いられることが理解される。好ましい活性非金属ハロゲン化物の例としては、塩化水素、臭化水素、塩化t−ブチル、臭化t−アミル、塩化アリル、塩化ベンジル、塩化クロチル、塩化メチルビニルカルビニル、臭化α−フェニルエチル、および塩化ジフェニルメチルなどが挙げられる。最も好ましいのは、塩化水素、塩化t−ブチル、塩化アリル、および塩化ベンジルである。
好適な金属ハロゲン化物としては、式MRy−aXaにより表されるものが挙げられ、式中、Mは、メンデレーエフの元素周期表のIIB、IIIA、またはIVA族の金属であり、Rは、一価有機ラジカルであり、Xは、ハロゲンであり、yは、Mの原子価に対応する値を有し、「a」は、1〜yの値を有する。好ましい金属ハロゲン化物は、式AlR3−aのハロゲン化アルミニウムであり、式中、各Rは、独立して、アルキルなどのヒドロカルビルであり、Xは、ハロゲンであり、aは、1〜3の数である。最も好ましいのは、セスキ塩化エチルアルミニウム、塩化ジエチルアルミニウム、二塩化エチルアルミニウム、および臭化ジエチルアルミニウムなどのハロゲン化アルキルアルミニウムであり、二塩化エチルアルミニウムが特に好ましい。あるいは、三塩化アルミニウムなどの金属ハロゲン化物、または三塩化アルミニウムとハロゲン化アルキルアルミニウムもしくはトリアルキルアルミニウム化合物との組み合わせが、好適に用いられ得る。
担持型触媒成分を調製する際の遷移金属成分として、従来のチーグラー・ナッタ遷移金属化合物のいずれも有用に用いることができる。典型的には、遷移金属成分は、IVB族、VB族、またはVIB族金属の化合物である。遷移金属成分は、概して、式:TrX’4−q(OR1)q、TrX’4−q(R2)q、VOX’、およびVO(OR)により表される。
Trは、IVB族、VB族、またはVIB族金属、好ましくはIVB族またはVB族金属、好ましくはチタン、バナジウムまたはジルコニウムであり、qは、0または4以下の数であり、X’は、ハロゲンであり、R1は、1〜20個の炭素原子を有するアルキル基、アリール基、またはシクロアルキル基であり、R2は、アルキル基、アリール基、アラルキル基、置換アラルキルなどである。
アリール、アラルキル、および置換アラルキルは、1〜20個の炭素原子、好ましくは1〜10個の炭素原子を含有する。遷移金属化合物が、アルキル、シクロアルキル、アリール、またはアラルキル基であるヒドロカルビル基R2を含有する場合、ヒドロカルビル基は、金属炭素結合に対してベータ位にH原子を含有しないことが好ましい。例証的であるが非限定的なアラルキル基の例としては、メチル、ネオペンチル、2,2−ジメチルブチル、2,2−ジメチルヘキシル、ベンジルなどのアリール基、1−ノルボルニルなどのシクロアルキル基が挙げられる。必要に応じて、これらの遷移金属化合物の混合物を用いることができる。
遷移金属化合物の例示的な例としては、TiCl、TiBr、Ti(OCCl、Ti(OC)Cl、Ti(OCCl、Ti(OCCl、Ti(OC13Cl、Ti(OC17Br、およびTi(OC1225)Cl、Ti(O−iC、およびTi(O−nCが挙げられる。バナジウム化合物の例示的な例としては、VCl、VOCl、VO(OC、およびVO(OCが挙げられる。ジルコニウム化合物の例示的な例としては、ZrCl、ZrCl(OC)、ZrCl(OC、ZrCl(OC、Zr(OC、ZrCl(OC)、ZrCl(OC、およびZrCl(OC)3が挙げられる。
無機酸化物担体は、触媒の調製に使用されてもよく、担体は、吸着水分を実質的に含まないように熱的または化学的に脱水された任意の粒状酸化物または混合酸化物であり得る。その教示が参照により本明細書に組み込まれる、米国特許第4,612,300号、第4,314,912号、および第4,547,475号を参照されたい。
上述した触媒系は、それを活性化助触媒に接触させること、もしくはそれを活性化助触媒と組み合わせることにより、または金属系オレフィン重合反応で使用するための当該技術分野において既知のものなどの活性化技術を使用することにより、触媒活性にすることができる。本明細書に使用するのに好適な活性化助触媒としては、アルキルアルミニウム、ポリマーまたはオリゴマーアルモキサン(アルミノキサンとしても知られる)、中性ルイス酸、および非ポリマー、非配位、イオン形成化合物(酸化条件下でのそのような化合物の使用を含む)が挙げられる。好適な活性化技術は、バルク電気分解である。前述の活性化助触媒および技術のうちの1つ以上の組み合わせもまた企図される。「アルキルアルミニウム」という用語は、モノアルキルアルミニウムジヒドリドもしくはモノアルキルアルミニウムジハライド、ジアルキルアルミニウムヒドリドもしくはジアルキルアルミニウムハライド、またはトリアルキルアルミニウムを意味する。アルミノキサンおよびそれらの調製は、例えば、米国特許第6,103,657号で知られている。好ましいポリマーまたはオリゴマーアルモキサンの例は、メチルアルモキサン、トリイソブチルアルミニウム変性メチルアルモキサン、およびイソブチルアルモキサンである。
例示的なルイス酸活性化助触媒は、本明細書に説明されているように1〜3つのヒドロカルビル置換基を含有する第13族金属化合物である。いくつかの実施形態では、例示的な第13族金属化合物は、トリ(ヒドロカルビル)−置換−アルミニウムまたはトリ(ヒドロカルビル)−ホウ素化合物である。いくつかの他の実施形態では、例示的な第13族金属化合物は、トリ(ヒドロカルビル)−置換−アルミニウムであり、またはトリ(ヒドロカルビル)−ホウ素化合物は、トリ((C〜C10)アルキル)アルミニウムもしくはトリ((C〜C18)アリール)ホウ素化合物、およびそれらのハロゲン化(過ハロゲン化を含む)誘導体である。いくつかの他の実施形態では、例示的な第13族金属化合物は、トリス(フルオロ置換フェニル)ボラン、他の実施形態では、トリス(ペンタフルオロフェニル)ボランである。いくつかの実施形態では、活性化助触媒は、トリス((C〜C20)ヒドロカルビル)ボレート(例えば、トリチルテトラフルオロボレート)またはトリ((C〜C20)ヒドロカルビル)アンモニウムテトラ((C〜C20)ヒドロカルビル)ボラン(例えば、ビス(オクタデシル)メチルアンモニウムテトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボラン)である。本明細書で使用される場合、「アンモニウム」という用語は、((C〜C20)ヒドロカルビル)、((C〜C20)ヒドロカルビル)N(H)、((C〜C20)ヒドロカルビル)N(H) 、(C〜C20)ヒドロカルビルN(H) 、またはN(H) である窒素カチオンを意味し、各(C〜C20)ヒドロカルビルは、同一であっても異なっていてもよい。
中性ルイス酸活性化助触媒の例示的な組み合わせとしては、トリ((C〜C)アルキル)アルミニウムとハロゲン化トリ((C〜C18)アリール)ホウ素化合物、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの組み合わせを含む混合物が挙げられる。他の例示的な実施形態は、そのような中性ルイス酸混合物とポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとの組み合わせ、および単一の中性ルイス酸、特にトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとポリマーまたはオリゴマーアルモキサンとの組み合わせである。(金属−配位子錯体):(トリス(ペンタフルオロ−フェニルボラン):(アルモキサン)[例えば(第4族金属−配位子錯体):(トリス(ペンタフルオロ−フェニルボラン):(アルモキサン)])の例示的な実施形態のモル数比は、1:1:1〜1:10:30であり、他の例示的な実施形態は、1:1:1.5〜1:5:10である。
以下の米国特許:US5,064,802、US5,153,157、US5,296,433、US5,321,106、US5,350,723、US5,425,872、US5,625,087、US5,721,185、US5,783,512、US5,883,204、US5,919,983、US6,696,379、およびUS7,163,907には、異なる金属−配位子錯体に関して多くの活性化助触媒および活性化技術が既に教示されている。好適なヒドロカルビルオキシドの例は、US5,296,433に開示されている。付加重合触媒に好適なブレンステッド酸塩の例は、US5,064,802、US5,919,983、US5,783,512に開示されている。付加重合触媒用の活性化助触媒としてのカチオン性酸化剤および非配位性の相溶性アニオンの好適な塩の例は、US5,321,106に開示されている。付加重合触媒用の活性化助触媒としての好適なカルベニウム塩の例は、US5,350,723に開示されている。付加重合触媒用の活性化助触媒としての好適なシリリウム塩の例は、US5,625,087に開示されている。アルコール、メルカプタン、シラノール、およびオキシムとトリス(ペンタフルオロフェニル)ボランとの好適な錯体の例は、US5,296,433に開示されている。これらの触媒のいくつかは、US6,515,155(B1)の一部、第50欄の第39行から第56欄の第55行までに説明されており、その一部のみが参照により本明細書に組み込まれる。
いくつかの実施形態では、カチオン形成助触媒、強ルイス酸、またはそれらの組み合わせなどの1つ以上の助触媒と組み合わせることにより、上述した触媒系を活性化して活性触媒組成物を形成することができる。使用に好適な助触媒としては、ポリマーまたはオリゴマーアルミノキサン、特にメチルアルミノキサン、および不活性、相溶性、非配位性、イオン形成化合物が挙げられる。例示的な好適な助触媒としては、変性メチルアルミノキサン(MMAO)、ビス(水素化タローアルキル)メチル、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1−)アミン、トリエチルアルミニウム(TEA)、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられるが、それらに限定されない。
いくつかの実施形態では、前述の活性化助触媒のうちの1つ以上は、互いに組み合わせて使用される。一実施形態では、トリ((C〜C)ヒドロカルビル)アルミニウム、トリ((C〜C)ヒドロカルビル)ボラン、またはホウ酸アンモニウムの混合物とオリゴマーまたはポリマーアルモキサン化合物との組み合わせを使用することができる。
第1の組成物に加えて、またはその代わりに、内層は、0.900〜0.925g/ccの密度と、0.5〜5g/10分のメルトインデックス(I)と、を有するエチレン共重合体を含み得る。さらなる実施形態では、シーラントフィルムのエチレン共重合体は、0.910〜0.925g/cc、または0.915〜0.920g/ccの密度を有し得る。他の実施形態では、エチレン共重合体は、0.5〜2g/10分、または0.8〜1.2g/10分のメルトインデックス(I)を有し得る。様々な市販の製品がシーラントフィルムに好適であると考えられている。好適な市販の例としては、ELITE(商標)5400GおよびELITE(商標)5401Gが挙げられ、いずれもThe Dow Chemical Company(Midland、MI)から入手可能である。
内層内の様々な量のエチレン共重合体が企図される。例えば、内層は、少なくとも50重量%のエチレン共重合体を含み得る。さらなる実施形態では、内層は、エチレン共重合体の50重量%〜100重量%、または60重量%〜95重量%、または60重量%〜90重量%、または75重量%〜90重量%を含み得る。
さらなる実施形態では、内層は、0.915〜0.930g/ccの密度と、0.5〜5g/10分のメルトインデックス(I)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)を含み得、MWDは、M/Mとして定義され、Mは、重量平均分子量であり、Mは、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。1つ以上の実施形態では、内層は、5〜50重量%、または10〜40重量%、または10〜25重量%のLDPEを含み得る。1つ以上の実施形態では、LDPE組成物は、粘着防止剤、スリップ剤、またはそれらの両方を含み得る。
上記の考察では、15〜30μmの全厚を有する3層多層シーラントフィルムに焦点を当てているが、様々な追加の厚さおよび層構成もまた好適である。例えば、シーラントフィルムは、4つ以上の層を含み得ることが企図される。さらに、シーラントフィルムは、20〜30μm、または20μm〜25μmの全厚を有し得る。さらに、シーラントフィルムは、それぞれ内層、中間層、および外層の層の厚さ比により定義され得る。例えば、1:1:1〜1:5:1など、様々な厚さ比が企図される。一実施形態では、シーラントフィルムは、内層、中間層、および外層それぞれについて、層の厚さ比が1:2:1として定義され得る。
上述のように、シーラントフィルムは、第1の組成物により改善された強度が付与される。一実施形態では、シーラントフィルムは、ASTM D−1709方法Aに従い測定された場合、少なくとも20グラム/ミクロン(g/μm)のダート強度を有し得る。さらなる実施形態では、シーラントフィルムは、ASTM D−1709方法Aに従い測定された場合、1ミクロンあたり少なくとも25グラム(g/μm)のダート強度を有し得る。
プリントフィルム
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。
プリント層の中間層は、剛性を提供し、キャストフィルムまたはインフレーションフィルム押出プロセス中のゲル化に抵抗するポリエチレン組成物を含み得る。一実施形態では、中間層は、0.950〜0.965g/ccの密度と、0.1〜20g/10分のメルトインデックス(I)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、Iは、ASTM D1238に従い、190℃および2.16kgの荷重で測定される。
チーグラー・ナッタ触媒、フィリップス触媒、メタロセン触媒、ポストメタロセン触媒、拘束幾何錯体(CGC)触媒、またはビフェニルフェノール(BPP)錯体触媒などの1種以上の触媒の存在下で、エチレンと1種以上のα−オレフィンコモノマーとの重合から生成されるポリエチレンコポリマー、HDPEを生成するための様々な方法論が企図される。特定の実施形態では、プリントフィルムの中間層のHDPEは、メタロセン触媒から生成され得る。α−オレフィンコモノマーは、C〜C12オレフィンモノマーを含み得る。一実施形態では、HDPE中のα−オレフィンコモノマーは、1−オクテンである。
さらなる実施形態では、プリントフィルムの中間層は、少なくとも95重量%のHDPE、または少なくとも99重量%のHDPE、または100重量%のHDPEを含み得る。理論に制限されることなく、中間層のHDPEは、高速印刷プロセスの伸びに耐える剛性をプリントフィルムに提供する。さらに、従来のポリエチレンプリントフィルムとは異なり、本プリントフィルムは、所望の印刷性能を得るために印刷速度を低下させる必要がない。さらに、プリントフィルムのHDPEは、0.955〜0.965g/cc、または0.960〜0.965g/ccの密度を有し得る。さらなる実施形態では、メルトインデックス(I)は、0.2〜10.0g/10分、または0.3〜5.0g/10分、または0.5〜1.0g/10分であり得る。様々な市販のHDPE製品、例えば、The Dow Chemical Company(Midland、MI)からのELITE(商標)5960Gなどが好適であると考えられている。
内層および外層は、プリントフィルムに対して審美的な利点(例えば、光沢および透明度)を提供する。1つ以上の実施形態では、内層および外層は、ラミネート構造体が少なくとも40%の光沢値を達成することを可能にし得、光沢は、ASTM D2457に従い45℃で測定される。内層および外層は、それぞれ独立して、0.925〜0.965g/ccの密度と、0.1〜20g/10分のメルトインデックス(I)と、を有する直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含み得る。いくつかの実施形態では、内層および外層は、同じLLDPE成分(複数可)または異なるLLDPE成分(複数可)を含む。
HDPEと同様に、内層および外層のLLDPEを生成するための様々な方法論が企図される。LLDPEは、チーグラー・ナッタ触媒、メタロセン触媒、ポストメタロセン触媒、またはCGC触媒などの1種以上の触媒の存在下で、エチレンと1種以上のα−オレフィンコモノマーとの重合から生成されるポリエチレンコポリマーである。
他の実施形態では、プリントフィルムの内層、外層、またはそれらの両方のLLDPEは、0.930〜0.950g/cc、または0.930〜0.940g/ccの密度を有し得る。さらに、LLDPEのメルトインデックス(I)は、0.2〜10g/10分、または0.5〜1.5g/10分であり得る。
さらに、プリントフィルムの内層、外層、またはそれらの両方は、少なくとも50重量%のLLDPE、または少なくとも60重量%のLLDPE、または少なくとも70重量%のLLDPE、または少なくとも80重量%のLLDPE、または少なくとも90重量%のLLDPE、または100重量%のLLDPEを含み得る。
様々な市販のLLDPE製品が、プリントフィルムの内層および外層に好適であると考えられている。好適な例としては、The Dow Chemical Company(Midland、MI)から市販されているDOWLEX(商標)2038.68GおよびDOWLEX(商標)2036Gが挙げられ得る。
さらなる実施形態では、プリントフィルムの内層、外層、またはそれらの両方は、0.5〜5g/10分のメルトインデックス(I)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)を含み得、MWDは、M/Mとして定義され、Mは、重量平均分子量であり、Mは、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。
1つ以上の実施形態では、プリントフィルムの内層、外層、またはそれらの両方のLDPEは、0.915〜0.930g/cc、または0.915g/cc〜0.925g/ccの密度を有し得る。さらに、LDPEのメルトインデックス(I)は、1.0〜5.0g/10分、または1.0〜3.0g/10分、または1.5〜2.5g/10分であり得る。
1つ以上の実施形態では、LDPE組成物は、粘着防止剤、スリップ剤、またはそれらの両方を含み得る。様々な市販のLDPE製品、例えば、いずれもThe Dow Chemical Company(Midland、MI)から入手可能なDOW(商標)LDPE310およびDOW(商標)LDPE312などが、プリントフィルムの内層および外層に好適であると考えられている。
プリントフィルムの内層、外層、またはそれらの両方がLLDPEおよびLDPEを含む実施形態では、プリントフィルムの内層、外層、またはそれらの両方は、少なくとも5重量%のLLDPEを含み得る。一実施形態では、内層、外層、またはそれらの両方は、60〜95重量%のLLDPE、および5〜40重量%のLDPEから構成され得る。さらなる実施形態では、プリントフィルムの内層、外層、またはそれらの両方は、80〜95重量%のLLDPE、および5〜20重量%のLDPEを含み得る。さらに別の実施形態では、プリントフィルムの内層、外層、またはそれらの両方は、90〜95重量%のLLDPE、および5〜10重量%のLDPEを含み得る。
上述したプリントフィルムおよびシーラントフィルムの成分に加えて、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、染料、核剤、充填剤、スリップ剤、難燃剤、可塑剤、加工助剤、潤滑剤、安定剤、発煙抑制剤、粘度調整剤および粘着防止剤などの他のポリマー添加剤が含まれ得る。特定の実施形態では、スリップ剤、粘着防止剤、またはそれらの両方が、プリントフィルムおよび/またはシーラントフィルムのポリマーのうちの1つ以上に含まれる。
上記の考察では、15〜30μmの全厚を有する3層多層プリントフィルムに焦点を当てているが、様々な追加の厚さおよび層構成もまた好適である。例えば、プリントフィルムは、4つ以上の層を含み得ることが企図される。さらに、プリントフィルムは、25μm、もしくは20μm未満の全厚を有し得る。プリントフィルムは、内層、中間層、および外層のそれぞれの層の厚さ比により定義され得る。例えば、1:1:1〜1:5:1など、様々な比が企図される。一実施形態では、プリントフィルムは、内層、中間層、および外層のそれぞれの層の厚さが1:3:1の比で定義され得る。
さらに、ラミネート構造体の全厚は、50μm未満、または36〜48μm、または40〜45μmであり得る。
可撓性包装を製造するための方法
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。
フィルムをインフレーションまたはキャストした後、プリントフィルムに印刷プロセスが行われる場合がある。様々な印刷プロセスが、キャストまたはインフレーションプリントフィルムに好適であると考えられている。これらの印刷プロセスには、輪転グラビア印刷、フレキソ印刷、およびオフセット印刷が含まれるが、これらに限定されない。特定の実施形態では、プリントフィルムは輪転グラビア印刷を行われてもよい。特定の実施形態では、プリントフィルムは、従来のPET/PEラミネートに典型的に利用される印刷速度で逆輪転グラビア印刷される。輪転グラビア印刷機のローラー間の張力は、従来のフィルムの過剰な伸びを引き起こし、印刷登録が不十分になる場合がある。理論に拘束されるものではないが、本プリントフィルムは、過剰な伸びを防ぎ、それにより所望の印刷性能を達成するプリントフィルムために必要な剛性を有すると考えられている。1つ以上の実施形態では、本発明のプリントフィルムは、輪転グラビア印刷機で2mm未満伸びるのに対して、従来のポリエチレンプリントフィルムは約6mm伸びることがある。
当業者によく知られている様々な方法論もまた、プリントフィルムおよびシーラントフィルムをラミネートして本ラミネート構造体を生成するのに好適であると考えられている。プリントフィルムおよびシーラントフィルムを接着する無溶剤型接着剤は、乾燥ラミネート加工プロセスに利用することができる。好適な市販の無溶剤接着剤としては、The Dow Chemical Company(Midland、MI)からのMOR−FREE(商標)無溶剤接着剤が挙げられ得る。
あるいは、様々な追加のプロセスを使用して、ラミネート構造体から可撓性包装を製造してもよい。これらには、ヒートシールまたは当業者によく知られている他のプロセスが含まれ得る。
試験方法
試験方法は、以下を含む。
メルトインデックス(I
メルトインデックス(I)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
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/cm)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。
動的せん断レオロジー
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。
窒素パージ下で、25mm平行プレートを備えたARES歪み制御レオメーター(TA Instruments)で、一定温度周波数掃引測定を行った。各測定について、ギャップをゼロにする前に、レオメーターを少なくとも30分間熱的に平衡化した。試料ディスクをプレート上に置き、190℃で5分間溶融させた。次にプレートを2mmまで閉じ、試料をトリミングし、次いで試験を開始した。この方法は、温度平衡を可能にするために、さらに5分間の遅延が組み込まれた。本実験は、190℃で、10間隔あたり5点で0.1〜100rad/秒の周波数範囲にわたって実施した。歪み振幅は10%で一定であった。振幅および相に関して、応力応答を分析し、そこから貯蔵弾性率(G’)、損失弾性率(G”)、複素弾性率(G*)、動的粘度(η*またはEta*)、およびtanδ(またはタンデルタ)を計算した。
溶融強度
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。
試料を190℃で10分間平衡化した後、ピストンを0.265mm/秒の一定のピストン速度で稼働した。標準試験温度は、190℃であった。試料(約20グラム)を、ダイの100mm下に位置する一組の加速ニップに対して、2.4mm/秒の加速度で、一軸延伸した。引張力を、ニップロールの巻取速度の関数として記録した。溶融強度を、ストランドが破断する前のプラトー力(cN)として報告した。溶融強度測定において以下の条件、プランジャー速度=0.265mm/秒、車輪加速度=2.4mm/秒、キャピラリー直径=2.0mm、キャピラリー長さ=30mm、およびバレル直径=12mmを使用した。
従来のゲル浸透クロマトグラフィー(従来のGPC)
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。
注入温度を摂氏150度に制御した。使用したカラムは、Polymer Laboratories(Shropshire、UK)からの3つの10ミクロン「Mixed−B」カラムであった。使用した溶媒は1,2,4−トリクロロベンゼンであった。試料は、「50ミリリットルの溶媒中0.1グラムのポリマー」の濃度で調製した。クロマトグラフィー溶媒および試料調製溶媒はそれぞれ、「200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)」を含有した。両溶媒源を窒素スパージした。エチレン系ポリマー試料を摂氏160度で3時間静かに撹拌した。注入容量は、「200マイクロリットル」であり、流速は、「1ミリリットル/分」であった。GPCカラムセットは、21の「狭い分子量分布」ポリスチレン標準を実行することにより較正した。標準品の分子量(MW)は、580〜8,400,000g/モルの範囲であり、標準品を6つの「カクテル」混合物に含有させた。各標準混合物には、個々の分子量間に少なくとも10の分離があった。標準混合物は、Polymer Laboratoriesから購入した。1,000,000g/モル以上の分子量については「50mLの溶媒中0.025g」で、および1,000,000g/モル未満の分子量については「50mLの溶媒中0.050g」で、ポリスチレン標準を調製した。
ポリスチレン標準を、80℃で30分間穏やかに撹拌しながら、溶解した。劣化を最小限に抑えるために、まず、狭い標準混合物を、「最高分子量成分」から低い方へ順番に流した。ポリスチレン標準ピーク分子量を、(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Letters,6,621(1968))に説明されているとおり)等式1:
Mpolyethylene=A×(Mpolystyrene)(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。
数平均分子量(Mn(従来のgpc))、重量平均分子量(Mw−従来のgpc)、およびz平均分子量(Mz(従来のgpc))を、以下の等式2〜4に従い計算した。
等式2〜4では、RVは、「1秒あたり1点」で収集されたカラム保持容積(直線的に離間される)であり、IRは、GPC計器のIR5測定チャネル由来の、ベースライン減算IR検出器信号(ボルト単位)であり、MPEは、等式1から決定されたポリエチレン当量MWである。データ計算は、PolymerCharからの「GPC Oneソフトウェア(バージョン2.013H)」を使用して実施した。
クリープゼロせん断粘度測定法
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。
定常状態のせん断速度がニュートン領域内となるのに十分な低さであることを確実にするために、試料の全てに20Paの一定の低せん断応力を加えた。得られた定常状態のせん断速度は、この試験における試料については10−3〜10−4−1の範囲であった。定常状態を、「log(J(t))対log(t)」(J(t)は、クリープコンプライアンスであり、tは、クリープ時間である)のプロットの最後の10%の時間窓内の全てのデータについて直線回帰を取ることにより決定した。直線回帰の傾きが0.97超の場合、定常状態に達したとみなし、次いでクリープ試験を停止した。この研究における全ての場合において、傾きは、1時間以内に基準を満たす。定常状態のせん断速度を、「ε対t」(εは歪みである)のプロットの最後の10%の時間窓における全てのデータ点の直線回帰の傾きから決定した。ゼロせん断粘度を、加えられた応力と定常状態のせん断速度の比から決定した。
クリープ試験中に試料が劣化しているかどうかを決定するために、0.1〜100rad/秒の同じ試料についてクリープ試験の前後に小振幅振動せん断試験を実施した。2つの試験の複素粘度値を比較した。0.1rad/秒における粘度値の差が5%超の場合、クリープ試験中に試料は劣化したとみなされ、結果を廃棄した。
ゼロせん断粘度比(ZSVR)を、以下の等式5に従い、等価重量平均分子量(Mw(従来のgpc))における分岐ポリエチレン材料のゼロせん断粘度(ZSV)対直鎖ポリエチレン材料のZSVの比として定義する(下記のANTECの議事録を参照されたい)。
ZSV値を、上述した方法により、190℃でのクリープ試験から得た。Mw(従来gpc)値を、上記に考察したように、従来のGPC法(等式3)により決定した。直鎖ポリエチレンのZSVとそのMw(従来のgpc)との間の相関を、一連の直鎖ポリエチレン参照材料に基づいて確立した。ZSV−Mwの関係についての説明は、ANTECの議事録:Karjalaら、Detection of Low Levels of Long−chain Branching in Polyolefins、Annual Technical Conference−Society of Plastics Engineers(2008)、66th 887−891に見出すことができる。
H NMR法
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−d(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N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H 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。
2つの実験、すなわち対照実験および二重前飽和実験を実行して、不飽和を得た。対照実験では、データをLB=1Hzの指数窓関数で処理し、ベースラインを7〜−2ppmに補正した。TCEの残留Hからの信号を100に設定し、対照実験において全ポリマーからの信号として−0.5〜3ppmの積分値I合計を使用した。ポリマー中の「CH基の数、NCH」を、以下のとおり、等式1A:
NCH=I合計/2(等式1A)において計算した。
二重前飽和実験では、データをLB=1Hzの指数窓関数で処理し、ベースラインを約6.6から4.5ppmに補正した。TCEの残留Hからの信号を100に設定し、不飽和についての対応する積分(Iビニレン、Iトリ置換、Iビニル、およびIビニリデン)を積分した。ポリエチレン不飽和を決定するためにNMR分光法を使用することは周知であり、例えば、Busico,V.ら、Macromolecules、2005、38、6988を参照されたい。ビニレン、トリ置換、ビニル、およびビニリデンの不飽和単位の数を、以下:
ビニレン=Iビニレン/2(等式2A)、
トリ置換=Iトリ置換(等式3A)、
ビニル=Iビニル/2(等式4A)、
ビニリデン=Iビニリデン/2(等式5A)のとおり計算した。
1,000個の炭素あたりの不飽和単位、主鎖炭素および分岐炭素を含む全てのポリマー炭素を、以下:
ビニレン/1,000C=(Nビニレン/NCH)*1,000(等式6A)、
トリ置換/1,000C=(Nトリ置換/NCH)*1,000(等式7A)、
ビニル/1,000C=(Nビニル/NCH)*1,000(等式8A)、
ビニリデン/1,000C=(Nビニリデン/NCH)*1,000(等式9A)のとおり計算した。
TCE−d2からの残留プロトンからのH信号について、化学シフト基準を6.0ppmに設定した。対照実験を、ZGパルス、NS=4、DS=12、SWH=10,000Hz、AQ=1.64秒、D1=14秒で実行した。二重前飽和実験を、修正されたパルスシーケンス、O1P=1.354ppm、O2P=0.960ppm、PL9=57db、PL21=70db、NS=100、DS=4、SWH=10,000Hz、AQ=1.64秒、D1=1秒(D1は前飽和時間)、D13=13秒を用いて実行した。ビニルレベルのみを、以下の表2に報告した。
13C NMR法
試料を、0.025MのCr(AcAc)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。
全てのデータを、Bruker 400MHz分光計を用いて収集する。データは、6秒パルス反復遅延、90度フリップ角、および120℃の試料温度を用いた逆ゲート付きデカップリングを使用して収集する。全ての測定をロックモードの非回転試料で行う。試料を、データ収集前に7分間熱平衡化させる。13C NMR化学シフトは30.0ppmでのEEEトライアドを内部参照とした。
C13 NMRコモノマー含有量:ポリマー組成物を決定するためにNMR分光法を使用することはよく知られている。ASTM D 5017−96;J.C.Randall et al.,”NMR and Macromolecules”ACS Symposium series 247;J.C.Randall,Ed.,Am.Chem.Soc.,Washington,D.C.,1984,Ch.9、およびJ.C.Randall”Polymer Sequence Determination”,Academic Press,New York(1977)は、NMR分光法によるポリマー分析の一般的な方法を提供する。
分子量コモノマー分布指数(MWCDI)
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。
注入温度を摂氏150度に制御した。使用されたカラムは、Polymer Laboratories(Shropshire、UK)の4つの20ミクロンの「混合−A」光散乱カラムであった。溶媒は1,2,4−トリクロロベンゼンであった。試料は、「50ミリリットルの溶媒中0.1グラムのポリマー」の濃度で調製した。クロマトグラフィー溶媒および試料調製溶媒はそれぞれ、「200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)」を含有した。両溶媒源を窒素スパージした。エチレン系ポリマー試料を摂氏160度で3時間穏やかに撹拌した。注入量は「200マイクロリットル」であり、流速は「1ミリリットル/分」であった。
GPCカラムセットの較正は、580〜8,400,000g/モルの範囲の分子量を有する、21の「狭い分子量分布」ポリスチレン標準で実施した。これらの標準を、個々の分子量間に少なくとも10の分離を置いて、6つの「カクテル」混合物中に配置した。標準はPolymer Laboratories(Shropshire UK)から購入した。1,000,000g/モル以上の分子量については「50ミリリットルの溶媒中に0.025グラム」で、および1,000,000g/モル未満の分子量については「50ミリリットルの溶媒中に0.050グラム」で、ポリスチレン標準を調製した。ポリスチレン標準を、摂氏80度で30分間穏やかに撹拌しながら、溶解した。劣化を最小限に抑えるために、まず、狭い標準混合物を流し、「最高分子量成分」から低い方へ順番に流した。ポリスチレン標準ピーク分子量を、(Williams and Ward,J.Polym.Sci.,Polym.Let.,6,621(1968)に説明されているとおり)等式1B:
Mポリエチレン=Ax(Mポリスチレン)(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)。
等式2Bおよび3Bにおいて、RVは、「1秒あたり1点」で収集されたカラム保持容積(直線的に離間される)である。IRは、GPC計器の測定チャネルからの、ベースライン減算IR検出器信号(ボルト単位)であり、MPEは、等式1Bから決定されたポリエチレン当量MWである。データ計算は、PolymerCharからの「GPC Oneソフトウェア(バージョン2.013H)」を使用して実施した。
IR5検出器比の較正は、ホモポリマー(0SCB/総炭素数1000個)からおよそ50SCB/総炭素数1000個(式中、総炭素数=主鎖中の炭素+分岐中の炭素)までの範囲の既知の短鎖分岐(SCB)頻度(上記に考察したように、13C NMR法で測定される)の少なくとも10個のエチレン系ポリマー標準(ポリエチレンホモポリマーおよびエチレン/オクテンコポリマー、狭い分子量分布および均一コモノマー分布)を使用して、実施した。各標準は、上述したGPC−LALS処理法により決定された36,000g/モル〜126,000g/モルの重量平均分子量を有していた。各標準は、上述したGPC−LALS処理法により決定された2.0〜2.5の分子量分布(Mw/Mn)を有していた。SCB標準のポリマー特性を表1に示す。
「IR5メチルチャネルセンサのベースライン減算領域応答」対「IR5測定チャネルセンサのベースライン減算領域応答」の「IR5領域比(または「IR5メチルチャネル領域/IR5測定チャネル領域」)」(PolymerCharより供給される標準フィルタおよびフィルタホイール:部品番号IR5_FWM01はGPC−IR機器の一部として含まれていた)を、「SCB」標準の各々について計算した。SCB頻度対「IR5領域比」の直線近似を、以下の等式4B:
SCB/総炭素数1000個=A+[Ax(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、A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、A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。
「IR5メチルチャネルセンサ」により生成されたクロマトグラムについての一連の「直線的なベースライン減算クロマトグラフィー高さ」を、カラム溶出体積の関数として確立して、ベースライン補正クロマトグラム(メチルチャネル)を生成した。「IR5測定チャネル」により生成されたクロマトグラムについての一連の「直線的なベースライン減算クロマトグラフィー高さ」を、カラム溶出体積の関数として確立して、ベースライン補正クロマトグラム(測定チャネル)を生成した。
「ベースライン補正クロマトグラム(メチルチャネル)」対「ベースライン補正クロマトグラム(測定チャネル)」の「IR5高さ比」は、試料積分境界にわたって各カラム溶出体積インデックス(各々等間隔で離間されたインデックス、1ml/分の溶出における1秒あたり1データ点を表す)において計算した。「IR5高さ比」に係数Aを掛け、係数Aをこの結果に加えて、試料の予測SCB頻度を得た。結果を、以下の等式5B:
モルパーセントコモノマー={SCB/[SCB+((1000−SCB*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、「SCB」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。
Williams and Wardの方法(上述、等式1B)を使用して各溶出体積指数を分子量値(Mw)に変換した。「モルパーセントコモノマー(y軸)」は、Log(Mw)の関数としてプロットされ、傾きは、15,000のMw〜150,000g/モルのMwで計算された(鎖末端に対する末端基の補正はこの計算では省略された)。EXCEL直線回帰を使用して、15,000〜150,000g/モルの間(境界値を含む)のMwの傾きを計算した。この傾きは、分子量コモノマー分布インデックス(MWCDI=分子量コモノマー分布指数)として定義される。
MWCDIの代表的決定
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(=SCB)」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(A)および勾配(A)を決定した。ここで、A=−90.246SCB/総炭素数1000個、A=499.32SCB/総炭素数1000個である。
試料組成物について「IR5高さ比」を決定した(図2に示した積分を参照されたい)。上述したように、この高さ比(試料組成物のIR5高さ比)に係数Aを掛け、その結果に係数Aを足して、各溶出体積インデックスにおいて、この実施例の予測SCB頻度を得た(A=−90.246SCB/1000個の総C、およびA=499.32SCB/1000個の総C)。SCBを、上記に考察したように、等式1Bを使用して決定されたポリエチレン当量分子量の関数としてプロットした。図3を参照されたい(Log Mwiをx軸として使用した)。
SCBを等式5Bにより「モルパーセントコモノマー」に変換した。「モルパーセントコモノマー」を、上記に考察したように、等式1Bを使用して決定されたポリエチレン当量分子量の関数としてプロットした。図4を参照されたい(Log Mwiを、x軸として使用した)。直線近似は15,000g/モルのMwi〜150,000g/モルのMwiまでであり、「2.27モルパーセントコモノマー×モル/g」の勾配が得られた。したがって、MWCDI=2.27である。EXCEL直線回帰を使用して、15,000〜150,000g/モルの間(境界値を含む)のMwiの傾きを計算した。
ダート落下衝撃試験
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。
以下の実施例は、本開示の特徴を説明するものであり、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
ラミネートポリマーおよび添加剤
以下の樹脂をラミネートにおいて使用した。
ELITE(商標)5401Gは、The Dow Chemical CompanyからのINSITE(商標)技術から生成された強化ポリエチレン樹脂である。ELITE(商標)5401Gは、2.16kgの荷重および190℃の温度でASTM D 1238に従い測定された場合、1.00g/10分のメルトインデックス(I)、および0.918g/cmの密度を有する。The Dow Chemical Company(Midland、MI)から市販されているELITE(商標)5401Gはまた、2500ppmの粘着防止添加剤および1000ppmのスリップ添加剤も含む。
ELITE(商標)5960Gは、2.16kgの荷重および190℃の温度でASTM D1238に従い測定された場合、0.85g/10分のメルトインデックス(I)、および0.962g/cmの密度を有する、高密度強化ポリエチレン樹脂である。The Dow Chemical Company(Midland、MI)から市販されているELITE(商標)5960Gはまた、3000ppmの粘着防止添加剤も含む。
The Dow Chemical Company(Midland、MI)から市販されているDOWLEX(商標)2038.68Gは、2.16kgの荷重および190℃の温度でASTM D 1238に従い測定された場合、1.0g/10分のメルトインデックス(I)、および0.935g/cmの密度を有する、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂である。
The Dow Chemical Company(Midland、MI)から市販されているDOWLEX(商標)2645は、2.16kgの荷重および190℃の温度でASTM D 1238に従い測定された場合、0.85g/10分のメルトインデックス(I)、および0.918g/cmの密度を有する、直鎖状低密度ポリエチレン樹脂である。
The Dow Chemical Company(Midland、MI)から市販されているDOW(商標)LDPE 310Eは、2.16kgの荷重および190℃の温度でASTM D 1238に従い測定された場合、0.75g/10分のメルトインデックス(I)、および0.923g/cmの密度を有する、低密度ポリエチレン樹脂である。DOW(商標)LDPE 310Eは、粘着防止剤またはスリップ剤のいずれも含まない。
The Dow Chemical Company(Midland、MI)から市販されているDOW(商標)LDPE 312Eは、2.16kgの荷重および190℃の温度でASTM D 1238に従い測定された場合、0.75g/10分のメルトインデックス(I)、および0.923g/cmの密度を有する、低密度ポリエチレン樹脂である。DOW(商標)LDPE 312Eは、900ppmの粘着防止剤および385ppmのスリップ剤を含む。
第1の組成物1は、0.9超のMWCDI値と、以下の等式:I10/I2≧7.0−1.2×log(I)を満たすメルトインデックス比(I10/I)と、を有する、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1は、2つのエチレン−オクテンコポリマーを含有する。各組成物を、以下に説明されるように、第1の反応器中に第1の触媒系の存在下で、および以下に説明されるように、第2の反応器中に第2の触媒系の存在下で、米国特許第5,977,251号(この特許の図2を参照されたい)に従い二重直列ループ反応器システムにおいて溶液重合により調製した。
第1の触媒系は、以下の式(触媒1)により表されるビス((2−オキソイル−3−(ジベンゾ−1H−ピロール−1−イル)−5−(メチル)フェニル)−2−フェノキシメチル)−メチレン−1,2−シクロヘキサンジイルハフニウム(IV)ジメチルを含んでいた。
原位置で重合反応器に添加された触媒1の金属対助触媒1((ビス(水素化タローアルキル)メチル、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1−)アミン))の金属、または助触媒2(変性メチルアルミノキサン(MMAO))の金属のモル比を、表2に示す。
第2の触媒系は、チーグラー・ナッタ型触媒(触媒2)を含んでいた。不均一チーグラー・ナッタ型触媒−プレミックスは、ある体積のISOPAR Eに、ISOPAR E中の無水塩化マグネシウムのスラリー、ヘプタン中のEtAlClの溶液、およびヘプタン中のTi(O−iPr)の溶液を順次添加することにより、実質的に米国特許第4,612,300号に従い調製し、0.20Mのマグネシウム濃度および40/12.5/3のMg/Al/Ti比を含有する組成物を得た。この組成物のアリコートをISOPAR−Eでさらに希釈して、スラリー中の最終濃度500ppmのTiを得た。重合反応器に供給されている間、および重合反応器に入る前に、触媒プレミックスを表2に明記されたAl対Tiのモル比でEtAlの希釈溶液と接触させて活性触媒を得た。
第1の組成物1の重合条件を表2に報告する。表2に見られるように、助触媒1(ビス(水素化タローアルキル)メチル、テトラキス(ペンタフルオロフェニル)ボレート(1−)アミン)、および助触媒2(変性メチルアルミノキサン(MMAO))を各々、触媒1のための助触媒として使用した。第1の組成物1の追加の特性を測定し、表3に報告する。第1の組成物1を少量(ppm)の量の安定剤で安定化させた。
以下の実験では、本開示に従うラミネート構造体(実施例1)を、従来のPEシーラントフィルムおよび従来のPETプリントフィルム(比較例1)を有する従来のPET/PEラミネートと比較した。以下のとおり、本明細書において研究されたこれらのラミネート構造体の組成を表4に列挙する。
インフレーションフィルム合成
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。
表6に、インフレーションフィルムラインの温度プロファイル、すなわちインフレーションフィルムラインの異なる位置の温度を列挙する。
ラミネート加工プロセス
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。
可撓性パウチの製造
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。
実験結果
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。
表8に示すように、実施例1のシーラントフィルムは、比較例1のシーラントフィルムに比べて著しいダート強度の改善を示す。例えば、実施例1で故障を達成するダート重量は、比較例1の重量の4倍を超えていた。さらに、1ミクロンあたりのグラム単位のダート強度は、比較例1のシーラントフィルムよりも600%以上高かった。これは、比較例1のシーラントフィルムが38μmの厚さを有し、22μmの厚さを有する実施例1のシーラントフィルムよりも著しく厚いことを考えると、特に重要である。
ラミネート試験およびパウチ落下試験の場合、実施例1の性能は比較例1の性能に匹敵し、したがって、著しく減少したラミネート全厚で可撓性包装メーカーが望む特性を提供した。比較例1と同様に、インドで使用されている従来の可撓性塩包装には、50μm超の厚さを有するラミネートが含まれる。50μm未満の厚さを有し得る本ラミネートの発見以前は、より低い厚さで塩を包装することが可能であるとは考えられていなかった。
添付の特許請求の範囲に定義される本開示の範囲から逸脱することなく、修正および変更が可能であることは明らかであろう。より具体的には、本開示のいくつかの態様は、本明細書において好ましい、または特に有利であると確認されているが、本開示は必ずしもこれらの態様に限定されないことが企図される。
単数形を使用している特許請求の範囲と図面との組み合わせにおいて、複数形の可能性もまた含むことは明らかであろう。例えば、油バリア層への言及は、少なくとも1つの油バリア層への言及もまた暗黙のうちに含む。

Claims (15)

  1. 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(I)と、を有するエチレン共重合体を含み、I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/I≧7.0−1.2×log(I)を満たすメルトインデックス比(I10/I)と、を含む、ラミネート構造体。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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(I)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、M/Mとして定義され、Mが、重量平均分子量であり、M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。
  5. 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。
  6. 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。
  7. 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。
  8. 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/I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。
  9. 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。
  10. 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(I)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、I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(I)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。
  11. 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。
  12. 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(I)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。
  13. 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(I)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。
  14. 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。
  15. 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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