JP2022501210A - 包装用超疎水性熱可塑性フィルム及びそれから製造されるパッケージ - Google Patents

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Abstract

本発明は、外側超疎水性耐酷使表面を有する多層包装フィルム及びそれから製造される超疎水性表面を最外側表面とするバッグに関する。本発明のフィルムから製造されたパッケージは、収縮、滅菌又は低温殺菌などの熱水又は蒸気を必要とする包装後処理中に濡れない(図7A)。収縮装置又は滅菌若しくは低温殺菌装置の出口で、パッケージは最終乾燥を必要とせず、出荷のために段ボール箱に直接入れることができ、時間及びエネルギーの節約という明らかな利点がある。

Description

本発明は、超疎水性の外側耐酷使表面を有する包装用熱可塑性フィルム及びそれから製造される撥水パッケージに関する。
食品包装、特に食肉包装は、熱可塑性の真空パウチ及びバッグで長い間行われてきた。これらのパウチ及びバッグは収縮させることができる。
典型的には、従来の包装サイクルには、開いたバッグへの製品の装填、真空化、封止及び場合によってはパッケージの熱収縮が含まれる。
熱収縮は、一般に、専用のタンク又はトンネル内で、パッケージの熱水による浸漬又は吹付けによって行われる。従来の収縮工程から出てくる収縮させたパッケージは濡れており、最終乾燥を必要とする。従来、最終乾燥は、オペレータが手動で行うか、又は熱風吹付けブレードによって行う場合、時間及びコストがかかる。この最後の技術は、特に装置のためのスペースを必要とし、エネルギーを消費する。食肉包装工場は一般に4〜5℃に保冷されていることを考慮すると、冷蔵環境での収縮パッケージの熱乾燥はさらに無駄が多いことは明らかである。
他の種類の食品は、包装後でも熱処理(低温殺菌又は滅菌)を受けて、微生物負荷を減少させて貯蔵寿命を延ばすことができる。例えば、ベビーフード、ソース、卵、飲み物及びミルク、ワイン、ビール、フルーツジュースなどの飲料は、このような熱処理を受ける。
低温殺菌法では、病原菌を減少させるために食品を温和な熱(<100C)で処理する。処理の温度及び期間は、食品の種類及び望ましい貯蔵寿命の延長に依存する。包装された食品の低温殺菌は、熱水又は蒸気によって行われる。
滅菌は低温殺菌よりも効果的であり、細菌、ウイルス、胞子、プリオン、真菌など)の有害な可能性のあるあらゆる生物学的作用物質の破壊又は不活化を目的とする。滅菌を行う方法の1つは、高温(熱)によるものである。加熱滅菌に広く使用されている装置は、オートクレーブ、又は蒸気滅菌器である。オートクレーブは、加圧下で100℃を超えて加熱された蒸気を使用する。
低温殺菌工程又は蒸気滅菌工程のいずれかから出てくるパッケージは濡れており、乾燥ステップが必要である。熱収縮について前述したものと同様に、乾燥ステップは時間及びコストがかかり、特に熱風吹付けブレードによって行われる場合、エネルギーを消費し、装置のためのスペースを必要とする。さらに、熱処理を受ける食品(特に、例えば、ミルク、ジュース)を包装するための工場は、一般に保冷されているため、冷蔵環境での熱水又は蒸気熱処理後のパッケージの熱乾燥はさらに無駄が多くなる。
材料の外側表面は、特定の性質を改質すること、特に表面の疎水性を高めることを目的として処理及び/又はコーティングできることが知られている。処理に応じて、表面は疎水性、すなわち水接触角θが最大130°になるか、又は超疎水性、すなわち接触角θが130°より大きいか若しくは150°より大きくなり得る。
超疎水性表面を作製するための最も一般的なアプローチは、固体表面上の粗さのパターニング、続いて疎水性コーティング材料の薄層の塗布に基づいている。これらの処理は、繊維、金属、金属酸化物、弾性ポリマー及びセラミックなどのいくつかの異なる固体材料に適用されている。
得られる超疎水性コーティングは、関連する技術に応じて多かれ少なかれ脆弱であり、特定の用途では、その耐久性が欠点となり得る。
この点で、特に処理される材料が非常に薄い熱可塑性包装フィルムであり、処理される表面が前記フィルムの耐酷使層の外側表面である場合、超疎水性を達成し、特に経時的に及び使用下で維持することは非常に困難である。
従来の包装サイクルでは、フィルムの外側耐酷使層は、フィルムの他方の外側(シーラント)層よりもはるかに機械的応力及び熱応力にさらされる。実際、外側耐酷使層は、封止中にホットシールバーと直接接触し、包装機の可動部分との摩擦及び最終的な収縮ステップでの熱水の摩耗作用によって引き起こされる表面の摩耗にさらされる。特に、高温で封止すると、コーティングがバーに付着することがある。溶着領域のシールバーへのコーティングの付着は、弱い封止を生じ、したがって密封パッケージでなくなる可能性がある。
包装用途の超疎水性フィルムに関連するいくつかの文献がある。
例えば、Mannaら,「アドバンスド・マテリアルズ(Adv.Mater.)」,2013年,第25巻,p.3085−3089に掲載された論文は、共有結合した分岐ポリ(エチレンイミン)及びアミノ反応性ポリ(ビニル−4,4−ジメチルアズラクトン)(PVDMA)の多層堆積とそれに続く熱収縮によって超疎水性にした熱収縮性ラップフィルムを示す。この手順は、表面微小粗さ(図4Aに示されているものと同様の「マイクロワーム」)の形成を伴う薄いポリマーコーティングの微小な折畳み及びしわを生じさせる。本明細書に記載の超疎水性フィルムは、封止されておらず、実際の包装サイクルに供されることもなく、むしろガラス棒に手動でオーバーラップする。
特許EP2397319B1及びEP2857190B1(東洋アルミニウム株式会社)は、微粒子によって粗面化され、疎水性酸化物微粒子の網状構造でコーティングされたシーラント層を有する超疎水性多層包装フィルムについて記載している。包装された製品への付着性が低いことを特徴とするこれらのフィルムは、トレイの蓋材の用途及び場合によってはバッグの製造に使用される。どちらの場合も、最終パッケージの超疎水性表面は、製品に面する最も内側の表面である。
EP2397319B1は、シーラント表面からの超疎水性層の摩耗の問題を認識している。この明細書によれば、表面に凹凸を形成するシーラント層中に存在する充填粒子は、疎水性酸化物微粒子を捕捉して、それらが除去されることを防止する。この特許は、超疎水性をフィルムの外側耐酷使表面にする可能性を考慮しておらず、また、この処理が、包装フィルムの外側耐酷使層のような、はるかに過酷な条件にさらされる表面に適用された場合に、十分に耐久性があることを示すものでもない。
欧州特許第2397319号明細書 欧州特許第2857190号明細書
Adv.Mater.2013,25,3085−3089(Manna et al.)
出願人は、一般的な多層包装フィルムが外側耐酷使表面で超疎水性にされる場合、パッケージの最外側表面として超疎水性表面を有するそれから製造されたバッグは、包装後の熱水又は蒸気処理(例えば、収縮ステップ又は低温殺菌若しくは滅菌ステップ)の間、濡れないことを見出した。収縮又は熱処理装置の出口で、バッグはあらゆる最終乾燥を必要とせず、出荷のために段ボール箱に直接入れることができ、時間及びエネルギーの節約という明らかな利点がある。驚くべきことに、フィルムの外側耐酷使表面に塗布された超疎水性コーティングは、過酷な包装作業を妨害することも、それによって損傷することもなく、したがって、密封された乾燥パッケージを提供する。
したがって、本発明の第1の目的は、超疎水性熱可塑性の任意に熱収縮可能な多層包装フィルムであって、
−外側熱可塑性ヒートシール性層(A)と、
−層(A)に直接接着している内側熱可塑性単層又は多層基材層(B)と、
−層(B)に直接接着している外側超疎水性コーティング(C)と
を含み、
コーティング(C)に直接接着している基材層(B)の表面は、粗面であり、層(B)に直接接着していないコーティング(C)の外側表面は、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する
超疎水性熱可塑性の熱収縮可能フィルムである。
本発明の第2の目的は、第1の目的の超疎水性熱可塑性多層包装フィルムの製造方法であって、この製造方法は、
i)熱可塑性のコーティングされていない任意に熱収縮可能なフィルム(A)/(B)を提供することと、このフィルム(A)/(B)が、
−熱可塑性ヒートシール性層(A)と、
−層(A)に直接接着している熱可塑性単層又は多層基材層(B)と
を含み、
層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面が粗面である、
ii)この基材層(B)の粗面に疎水性コーティング組成物を塗布することと、
iii)塗布した疎水性コーティング組成物を硬化及び/又は乾燥させて、超疎水性コーティング(C)を形成することと、
を含み、
層(B)に直接接着していないコーティング(C)の外側表面が、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する、
製造方法である。
本発明の第3の目的は、シームレスチューブ又はフレキシブル容器の形態で、製品を導入するための少なくとも1つの開口部を有する、可撓性の任意に収縮可能な包装用物品であって、この物品の最外側表面は、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有するコーティング(C)の超疎水性表面である、第1の目的によるフィルムから製造される包装用物品である。
本発明の第4の目的は、第1の目的のフィルム又は第3の目的の物品が製品を密封した、密封の、任意に真空収縮させたパッケージであって、このパッケージの最外側表面は、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有するコーティング(C)の超疎水性表面である密封パッケージである。
本発明の第5の目的は、第4の目的による密封パッケージを製造するための包装方法であって、この包装方法は、
−少なくとも1つの開口部を有する、第3の目的による任意に収縮可能な包装用物品を提供することと、
−開口部から物品内に製品を挿入することと、
−任意に真空化した後、物品を封止して、任意に真空である密封パッケージを形成することと、
−パッケージを熱水に接触させることにより収縮させること及び/又は
−熱水又は蒸気によりパッケージを低温殺菌又は滅菌することと
を含み、
乾燥ステップなしで乾燥したパッケージを提供することを特徴とする
包装方法である。
本発明の第6の目的は、パッケージの最外側表面が、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する超疎水性表面である可撓性パッケージを製造するための、第1の目的によるフィルムの使用である。
添付の図面は、必ずしも一定の縮尺で描かれているわけではない。
本発明による例示的なフィルムの断面図である。図1Aのフィルムは、外側のヒートシール性層(A)、内側の単層(B)及び外側のコーティング(C)からなる。図1Bに示されているフィルムに関して、点線は、示されているフィルム構造中に層が存在しないこと、1つ以上の層が存在し得ることを意味する。図1Bのフィルムは、ガスバリア層(F)を含む。 本発明による例示的なフィルムの断面図である。図1Aのフィルムは、外側のヒートシール性層(A)、内側の単層(B)及び外側のコーティング(C)からなる。図1Bに示されているフィルムに関して、点線は、示されているフィルム構造中に層が存在しないこと、1つ以上の層が存在し得ることを意味する。図1Bのフィルムは、ガスバリア層(F)を含む。 コーティング0(C)、最外側層1及びヒートシール性層2(A)を含む、本発明による好ましい三層フィルムの断面図である。多層フィルム(図2B及び2C)の場合、最外側層1の下にある層4も存在し、場合により層4と層2との間に他の層(点線)が存在する。 コーティング0(C)、最外側層1及びヒートシール性層2(A)を含む、本発明による好ましい多層フィルムの断面図である。多層フィルム(図2B及び2C)の場合、最外側層1の下にある層4も存在し、場合により層4と層2との間に他の層(点線)が存在する。 コーティング0(C)、最外側層1及びヒートシール性層2(A)を含む、本発明による好ましい多層フィルムの断面図である。多層フィルム(図2B及び2C)の場合、最外側層1の下にある層4も存在し、場合により層4と層2との間に他の層(点線)が存在する。 共焦点顕微鏡(対物レンズの倍率20倍)で撮影された従来のコーティングされていないフィルムの写真(図3A)及び層4(図2Bの概略図、図3B)中及び層1(図2Cの概略図、図3C)中に微粒子が混入されている本発明によるフィルムの前駆体であるコーティングされていないフィルムの写真である。 共焦点顕微鏡(対物レンズの倍率20倍)で撮影された従来のコーティングされていないフィルムの写真(図3A)及び層4(図2Bの概略図、図3B)中及び層1(図2Cの概略図、図3C)中に微粒子が混入されている本発明によるフィルムの前駆体であるコーティングされていないフィルムの写真である。 共焦点顕微鏡(対物レンズの倍率20倍)で撮影された従来のコーティングされていないフィルムの写真(図3A)及び層4(図2Bの概略図、図3B)中及び層1(図2Cの概略図、図3C)中に微粒子が混入されている本発明によるフィルムの前駆体であるコーティングされていないフィルムの写真である。 本発明の実施形態によるフィルムの前駆体である粗面を有するコーティングされていないフィルムの走査型電子顕微鏡(SEM)表面図であり、表面粗さは明細書でさらに説明するマイクロワームによるものであり(図4A)、マイクロ孔(図4B及び図4C)によるものであり、ナノ孔(図4D)によるものであり、ピラー(図4E)によるものである。 本発明の実施形態によるフィルムの前駆体である粗面を有するコーティングされていないフィルムの走査型電子顕微鏡(SEM)表面図であり、表面粗さは明細書でさらに説明するマイクロワームによるものであり(図4A)、マイクロ孔(図4B及び図4C)によるものであり、ナノ孔(図4D)によるものであり、ピラー(図4E)によるものである。 本発明の実施形態によるフィルムの前駆体である粗面を有するコーティングされていないフィルムの走査型電子顕微鏡(SEM)表面図であり、表面粗さは明細書でさらに説明するマイクロワーム(図4A)によるものであり、マイクロ孔(図4B及び図4C)によるものであり、ナノ孔(図4D)によるものであり、ピラー(図4E)によるものである。 本発明の実施形態によるフィルムの前駆体である粗面を有するコーティングされていないフィルムの走査型電子顕微鏡(SEM)表面図であり、表面粗さは明細書でさらに説明するマイクロワーム(図4A)によるものであり、マイクロ孔(図4B及び図4C)によるものであり、ナノ孔(図4D)によるものであり、ピラー(図4E)によるものである。 本発明の実施形態によるフィルムの前駆体である粗面を有するコーティングされていないフィルムの走査型電子顕微鏡(SEM)表面図であり、表面粗さは明細書でさらに説明するマイクロワーム(図4A)によるものであり、マイクロ孔(図4B及び図4C)によるものであり、ナノ孔(図4D)によるものであり、ピラー(図4E)によるものである。 本発明によるバッグの実施形態の概略図である。 本発明によるバッグの実施形態の概略図である。 本発明によるバッグの実施形態の概略図である。 本発明によるバッグの実施形態の概略図である。これらの図では、縞模様の領域は「フィンシール」を表し、ドットの領域は「ラップシール」を表す。 本発明のある種の実施形態による、フィルムに薄いコーティング(C)を塗布するための方法のブロック図である。 熱水での収縮ステップ後の本発明による食肉パッケージ(実施例1のフィルム図7A)の写真であり、従来のフィルム(C1)で製造された食肉パッケージ(水滴を有する従来のパッケージ図7B)の写真である。 熱水での収縮ステップ後の本発明による食肉パッケージ(実施例1のフィルム図7A)の写真であり、従来のフィルム(C1)で製造された食肉パッケージ(水滴を有する従来のパッケージ図7B)の写真である。
定義
本明細書で使用する場合、「フィルム」という用語は、それがフィルムであるか、シートであるか、又はチューブであるかに関係なく、プラスチックウェブを含む。
本明細書で使用する場合、「内側層」及び「内部層」という用語は、その主表面の両方が、フィルムの別の層に直接接着している任意のフィルム層を指す。
本明細書で使用する場合、「外側層」又は「外部層」という語句は、その主表面の一方のみが、フィルムの別の層に直接接着している任意のフィルム層を指す。
本明細書で使用する場合、「シール層」、「シール性層」、「ヒートシール層」及び「シーラント層」という語句は、そのフィルムを、それ自体、特に同じ外側シール層に、又は同じフィルムの他方の外側層に、別のフィルムに、及び/又はフィルムではない別の物品に封止することに関与する外側層を指す。
本明細書で使用する場合、「結合層」又は「接着層」という用語は、2つの層を互いに接着することを主目的とする任意の内部フィルム層を指す。
本明細書で使用する場合、「長手方向」及び「機械方向」という語句は、本明細書では「LD」又は「MD」と略され、フィルムの「長さに沿った」方向、すなわち、共押出し中にフィルムが形成されるときのフィルムの方向を指す。
本明細書で使用する場合、「横断方向」又は「横方向」という語句は、本明細書では「TD」と略され、機械方向又は長手方向に対して垂直な、フィルムを横切る方向を指す。
本明細書で使用する場合、「押出し」という用語は、溶融プラスチック材料をダイを通して押し出し、続いて冷却又は化学的硬化によって連続形状を形成する方法に関して使用される。ダイを通して押し出す直前に、比較的高粘度のポリマー材料は、一般的に、ポリマー材料をダイを通して押し出す可変ピッチの回転スクリュー、すなわち押出機に供給される。
本明細書で使用する場合、「共押出し」という用語は、2つ以上の材料を2つ以上のオリフィスを有する単一のダイを通して押し出す方法を指し、この2つ以上のオリフィスは、押出物が冷却、すなわち急冷される前に合流し、接合して、積層構造となるように配置されている。本明細書で使用する場合、「共押出し」という用語は、「押出しコーティング」も含む。
本明細書で使用する場合、「押出しコーティング」という用語は、基材を溶融ポリマーコーティングでコーティングして、基材及びコーティングを一緒に結合し、したがって完全なフィルムを得るために、1つ以上の層を含む溶融ポリマーの「コーティング」を固体の「基材」上に押し出す方法を指す。
本発明で使用する場合、「共押出し」、「共押出しされた」、「押出しコーティング」などの用語は、単独のラミネート加工、すなわち予め形成されたウェブを接着又は接合することによっては得られない方法及び多層フィルムを指す。
本明細書で使用する場合、「配向」という用語は、「固体状態配向」、すなわち、構造体の層を構成するすべての樹脂のTg(ガラス転移温度)より高く、構造体のすべての層が溶融状態にある温度より低い温度で行われるキャストフィルムの延伸方法を指す。固体状態配向は、一軸、横断方向、若しくは好ましくは長手方向、又は好ましくは二軸であってもよい。
本明細書で使用する場合、「配向比」及び「延伸比」という語句は、プラスチックフィルム材料が、互いに垂直な2つの方向、すなわち、機械方向及び横断方向に引き延ばされる程度の乗算積を指す。したがって、フィルムが、長手方向にその元のサイズの3倍(3:1)、横断方向にその元のサイズの3倍(3:1)配向されている場合、フィルム全体の配向比は3x3、すなわち9:1である。
本明細書で使用する場合、「熱収縮性」、「熱収縮」などの語句は、固体状態配向フィルムが加熱すると収縮する、すなわち、加熱によって縮小し、その結果、フィルムが拘束されていない状態で、そのフィルムのサイズが小さくなる傾向を指す。
本明細書で使用する場合、前記用語は、ASTM D2732により測定した際に、85℃での自由収縮が機械方向及び横断方向の両方向において少なくとも10%、好ましくは少なくとも15%、さらにより好ましくは少なくとも20%である固体状態配向フィルムを指す。
本明細書で使用する場合、「フィルム表面特性」という用語は、表面エネルギー、粗さ及び濡れ性などのプラスチックフィルムの表面の一般的な特性に関する。
本明細書で使用する場合、「真空蒸着」は、分子ごとに、又は固体表面上に分子鎖を形成する分子の基によって材料を堆積させて、この材料の層を形成することを可能にする方法を指す。堆積させる材料は、液体又は固体の形態の配合されたモノマー又はオリゴマーであり得る。減圧及び加熱すると、材料は蒸発し、フィルム表面に堆積する。堆積すると、材料が液体及び固体の両方を使用して配合されている場合、材料は、液体、固体又はゲルであり得るその最初の状態に戻る。減圧下で加熱すると、液体又は固体材料が蒸気に変換されるため、この「真空蒸着」法は、真空「気相堆積」法とも呼ばれる。
本明細書で使用する場合、フィルムの一部、フィルム又はそれらから製造されたパッケージの「外側耐酷使表面」という用語は、最終パッケージにおいて、製品ではなく環境に向けられる最外側表面を意味する。したがって、基材層(B)の外側耐酷使表面は層1であり、一方、コーティングしたフィルムでは、外側耐酷使表面は、層(B)に直接接着していないコーティング(C)の外側表面である。
本明細書で使用する場合、「粗面又は粗面化した表面」という用語は、滑らかでないパターンを有するフィルムの表面、すなわち、例えば、孔、ピラー、スパイク、しわ、引っかき傷、隆起、くぼみなどのマイクロ及び/又はナノサイズのむらが存在する表面を指し、このような構造は、表面に刻まれているか、又は表面から突き出ている。
「接触角θ」という用語は、固体基材の表面上で液滴がなす角度に関し、表面の濡れ性の定量的尺度として使用される。液体が表面全体に完全に広がり、フィルムを形成する場合、接触角θは0°である。水の場合、接触角θが90°より大きい場合、表面又はコーティングは疎水性であると通常は見なされる。水接触角が130°を超える表面又はコーティングは、「超疎水性」とも呼ばれる。
本明細書で使用する場合、「超疎水性」という用語は、水を非常に効果的にはじく表面の特性を指す。この特性は、130°を超える水接触角θで表される。
本明細書で使用する場合、「超疎水性コーティング組成物」という用語は、熱可塑性フィルムの表面に塗布された場合に、超疎水性コーティングを形成することができる組成物を指す。
本明細書で使用する場合、「疎水性表面」という用語は、約90°〜約130の水接触角θで水をはじく表面の特性を指す。本明細書で使用する場合、「親水性」という用語は、水接触角θが90°をはるかに下回る表面を指す。
本明細書で使用する場合、「超疎水性コーティング」という用語は、130°より大きい水接触角θを特徴とするコーティングに関し、前記接触角θは、ASTM D7490−13に従って測定される。
本明細書で使用する場合、「疎水性コーティング組成物」という用語は、硬化及び/又は乾燥によって疎水性コーティングを形成する能力を有する成分を含む疎水性コーティング組成物を指す。
本明細書で使用する場合、「自己洗浄」という用語は、傾斜面上の水のロールオフ角が10°未満である状態で水をはじく特性を指す。ロールオフ角は「転落又は滑空角」とも呼ばれ、液滴が転がり落ちる表面の傾斜角度である。一般に、液滴がほぼ球形である非常に大きい接触角θを持つ超疎水性表面の特性を示すために使用される。接触角θが小さいと、液滴は表面から移動することもできるが、通常、最初に変形し、その後表面上を滑る。
本明細書で使用する場合、「非湿潤性表面」という用語は、自己洗浄表面、すなわち、10°未満の水滴ロールオフ角を示す表面を指す。
本明細書で使用する場合、「無機コーティング」という用語は、主要量の有機化合物、架橋又は硬化ポリマー、有機網状組織などを含まないコーティングに関する。好ましくは、無機コーティングは、有機化合物を全く含まない。
本明細書で使用する場合、「主要量」又は「主要割合」という用語は、言及される要素(例えば、フィルム、層など)の構成成分の総量に関して50重量%を超える構成成分の量を指す。
本明細書で使用する場合、「少量」又は「少量割合」という用語は、言及される要素(例えば、フィルム、層など)の構成成分の総量に関して50重量%未満の構成成分の量を指す。
本明細書で使用する場合、「ポリマー」という用語は、重合反応の生成物を指し、ホモポリマー及びコポリマーを含む。
本明細書で使用する場合、「ホモポリマー」という用語は、単一の種類のモノマーの重合によって得られるポリマー、すなわち、本質的に単一の種類のマー、すなわち繰り返し単位からなるポリマーに関して使用される。
本明細書で使用する場合、「コポリマー」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反応によって生成されるポリマーを指す。例えば、「コポリマー」という用語は、エチレンと、1−ヘキセンなどのアルファ−オレフィンとの共重合反応生成物を含む。一般的な用語として使用される場合、「コポリマー」という用語は、例えば、ターポリマーも含む。「コポリマー」という用語はまた、ランダムコポリマー、ブロックコポリマー及びグラフトコポリマーも含む。
本明細書で使用する場合、「不均質ポリマー」又は「不均一系触媒作用によって得られたポリマー」という語句は、分子量の差異が比較的幅広く、組成分布の差異が比較的幅広い重合反応生成物、すなわち、例えば、従来のチーグラー−ナッタ触媒、例えば、有機金属触媒によって活性化された金属ハロゲン化物、すなわち、トリアルキルアルミニウムと錯体化された、任意選択的に塩化マグネシウムを含む塩化チタンを使用して調製された典型的なポリマーを指し、Goekeらの米国特許第4,302,565号及びKarolらの米国特許第4,302,566号などの特許に見ることができる。不均一系触媒によるエチレンと−オレフィンとのコポリマーには、線状低密度ポリエチレン、極低密度ポリエチレン及び超低密度ポリエチレンが含まれ得る。このタイプのいくつかのコポリマーは、例えば、米国ミシガン州ミッドランドのダウ・ケミカル社から入手可能であり、DOWLEX樹脂の商標で販売されている。
本明細書で使用する場合、「均質ポリマー」又は「均一系触媒作用によって得られたポリマー」という語句は、分子量分布が比較的狭く、組成分布が比較的狭い重合反応生成物を指す。均質ポリマーは、鎖内のコモノマーの比較的均一な配列、すべての鎖における配列分布のミラーリング、及びすべての鎖の長さの類似性、すなわち、より狭い分子量分布を示すという点で、均質ポリマーは不均質ポリマーとは構造的に異なる。この用語には、メタロセン又は他のシングルサイト型触媒を使用して調製された均質ポリマー、並びに均一系触媒作用条件でチーグラーナッタ触媒を使用して得られた均質ポリマーが含まれる。
均一系触媒作用下でのエチレンとアルファ−オレフィンとの共重合、例えば、幾何拘束型触媒、すなわちモノシクロペンタジエニル遷移金属錯体を含むメタロセン触媒系による共重合は、Canichの米国特許第5,026,798号に記載されている。均質エチレン/アルファ−オレフィンコポリマー(E/AO)としては、ダウ・ケミカル社から入手可能なAFFINITY及びATTANE樹脂として公知の長鎖分枝状(8〜20個のペンダント炭素原子)アルファ−オレフィンコモノマーを有する改質又は非改質エチレン/アルファ−オレフィンコポリマー、日本国東京都のMitsui Petrochemical Corporationから入手可能なTAFMER線状コポリマー、及び米国テキサス州ヒューストンのExxonMobil Chemical Companyから入手可能なEXACT樹脂として公知の短鎖分枝状(3〜6個のペンダント炭素原子)−オレフィンコモノマーを有する改質又は非改質エチレン/−オレフィンコモノマーを挙げることができる。
本明細書で使用する場合、「ポリオレフィン」という用語は、線状、分枝状、環状、脂肪族、芳香族、置換又は非置換であり得る任意の重合オレフィンを指す。より具体的には、ポリオレフィンという用語には、オレフィンのホモポリマー、オレフィンのコポリマー、オレフィンと、ビニルモノマーなどのオレフィンと共重合可能な非オレフィン系コモノマーとのコポリマー、それらの改質ポリマーなどが含まれる。具体例としては、ポリエチレンホモポリマー、ポリプロピレンホモポリマー、ポリブテンホモポリマー、エチレンと、コモノマーとしてのブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1などのような1つ以上の−オレフィン(アルファ−オレフィン)とのコポリマーであるエチレン−アルファ−オレフィンなど、プロピレン−アルファ−オレフィンコポリマー、ブテン−アルファ−オレフィンコポリマー、エチレン−不飽和エステルコポリマー、エチレン−不飽和酸コポリマー、(例えば、エチレン−エチルアクリレートコポリマー、エチレン−ブチルアクリレートコポリマー、エチレン−メチルアクリレートコポリマー、エチレン−アクリル酸コポリマー及びエチレン−メタクリル酸コポリマー)、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、イオノマー樹脂、ポリメチルペンテンなどが挙げられる。
本明細書で使用する場合、「環状オレフィンコポリマー(COC)」という用語は、メタロセン触媒を使用して、ノルボルネン又はシクロペンタジエンなどのシクロオレフィンをエチレンと共重合することによって生成される非晶質の透明な熱可塑性プラスチックを指す。
本明細書で使用する場合、「イオノマー」という用語は、エチレンを、不飽和有機酸と、又は任意選択的に、リチウム、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム及び亜鉛などの一価又は二価金属イオンで部分的に中和された不飽和有機酸(C1−C4)−アルキルエステルと重合させた生成物を指す。典型的な不飽和有機酸は、アクリル酸及びメタクリル酸であり、これらは熱的に安定であり、市販されている。不飽和有機酸(C1−C4)−アルキルエステルは、一般的に、(メタ)アクリレートエステル、例えば、メチルアクリレート及びイソブチルアクリレートである。複数の不飽和有機酸コモノマー及び/又は複数の不飽和有機酸(C1−C4)−アルキルエステルモノマーの混合物も、イオノマーの調製において使用することができる。
本明細書で使用する場合、「改質ポリマー」という語句、並びに「改質エチレン/酢酸ビニルコポリマー」、及び「改質ポリオレフィン」などのより具体的な語句は、その上にグラフトさせた及び/又はそれと共重合させた及び/又はそれとブレンドさせた無水物官能基を有する、そのようなポリマーを指す。そのような改質ポリマーは、無水物官能基を単にそれとブレンドさせたものではなく、その上にグラフトさせた又はそれと重合させたものが好ましい。本明細書で使用する場合、「改質」という用語は、化学的誘導体、例えば、ポリマー上にグラフトさせたか、ポリマーと共重合させたか、又は1種以上のポリマーとブレンドさせたかどうかにかかわらず、マレイン酸、クロトン酸、シトラコン酸、イタコン酸、フマル酸などの無水物など任意の形態の無水物官能基を有するものを指し、これらに由来する酸、エステル及び金属塩などの官能基の誘導体も含む。
本明細書で使用する場合、「無水物含有ポリマー」及び「無水物改質ポリマー」という語句は、以下の(1)無水物含有モノマーを第2の異なるモノマーと共重合することによって得られたポリマー及び(2)無水物グラフトコポリマー及び(3)ポリマーと無水物含有化合物との混合物、のうち1つ以上を指す。
本明細書で使用する場合、「エチレン−アルファ−オレフィンコポリマー」という語句は、通常約0.900g/cc〜約0.930g/ccの範囲の密度を有する線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、通常約0.930g/cc〜約0.945g/ccの範囲の密度を有する線状中密度ポリエチレン(LMDPE)、並びに約0.915g/ccより小さい、典型的には0.868〜0.915g/ccの範囲の密度を有する極低密度及び超低密度ポリエチレン(VLDPE及びULDPE)など、並びにExxonから入手可能なメタロセン触媒作用によるEXACT(商標)及びEXCEED(商標)均質樹脂、Dowから入手可能なシングルサイトAFFINITY(商標)樹脂、及びMitsuiから入手可能なTAFMER(商標)均質エチレン−アルファ−オレフィンコポリマー樹脂などの、不均質ポリマー及び均質ポリマーを指す。これらのすべての材料は、一般に、エチレンと、ブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1などのような(C4−C10)−アルファ−オレフィンから選択される1つ以上のコモノマーとのコポリマーを含み、このコポリマーの分子は、側鎖分枝又は架橋構造が比較的少ない長鎖を含む。
本明細書で使用する場合、「EVA」という用語は、エチレン及び酢酸ビニルのコポリマーを指す。酢酸ビニルモノマー単位は、次の一般式によって表すことが可能である。
[CH3COOCH=CH2]
本明細書で使用する場合、「アクリレート又はアクリレート系樹脂」という語句は、ホモポリマー、コポリマーを指し、例えば、ポリマーの主鎖を形成する繰り返し単位の少なくとも1つにアクリレート部分を有するバイポリマー、ターポリマーなどを含む。一般に、アクリレート系樹脂は、ポリアルキルアクリレートとしても知られている。アクリレート樹脂又はポリアルキルアクリレートは、当業者に公知の任意の方法によって調製することができる。本発明で使用するためのこれらの樹脂の好適例には、エチレン/メタクリレートコポリマー(EMA)、エチレン/ブチルアクリレートコポリマー(EBA)、エチレン/メタクリル酸(EMAA)、エチレン/メチルメタクリレート(EMMA)が含まれ、任意選択的にカルボキシル官能基又は好ましくは無水物官能基、イオノマーなどで改質されている。例えば、Arkema社によるLOTRYL 18 MA 002(EMA)、Du Pont社によるElvaloy AC 3117(EBA)、Du Pont社によるNucrel 1202HC(EMAA)、Du Pont社によるSurlyn 1061(イオノマー)などである。
本明細書で使用する場合、「ポリアミド」という用語は、分子鎖に沿ってアミド結合を有する高分子量のポリマーを指し、より具体的には、ナイロンなどの合成ポリアミドを指す。このような用語は、ホモポリアミド及びコポリアミド(又はターポリアミド)の両方を包含する。また、具体的には、脂肪族ポリアミド又はコポリアミド、芳香族ポリアミド又はコポリアミド及び部分芳香族ポリアミド又はコポリアミド、これらの改質体並びにこれらのブレンドも含む。ホモポリアミドは、ポリアミドに特有の化学的官能基を両方、すなわちアミノ基及び酸基を含む単一の種類のモノマー(このようなモノマーは典型的にはラクタム又はアミノ酸である)の重合、又は2種類の多官能性モノマー、すなわちポリアミンと多塩基酸との重縮合に由来する。コポリアミド、ターポリアミド及び多重ポリアミドは、少なくとも2種類(3種類以上)の異なるポリアミドの前駆体モノマーの共重合から生成される。コポリアミドの調製における一例として、2種類の異なるラクタム、又は2種類のポリアミン及びポリ酸、若しくは一方でラクタム及び他方でポリアミン及びポリ酸を使用してよい。例示的なポリマーは、ポリアミド6、ポリアミド6/9、ポリアミド6/10、ポリアミド6/12、ポリアミド11、ポリアミド12、ポリアミド6/12、ポリアミド6/66、ポリアミド66/6/10、これらの改質体及びこれらのブレンドである。前記用語は、結晶性又は部分結晶性の、芳香族又は部分芳香族のポリアミドも含む。
本明細書で使用する場合、「非晶性ポリアミド」という語句は、原子寸法と比較して大きい距離にわたって広がっている分子又は分子のサブユニットの規則的な三次元配列のないポリアミド又はナイロンを指す。しかしながら、構造の規則性は局所的なスケールで存在する。「Amorphous Polymers」,Encyclopedia of Polymer Science and Engineering,第2版,789−842頁(J.Wiley&Sons,Inc.社、1985)を参照のこと。この文献は、米国議会図書館のカタログカード番号が84−19713である。特に、「非晶性ポリアミド」という用語は、示差走査熱量測定(DSC)の当業者によって、測定可能な融点がない(0.5cal/g未満)又はASTM 3417−83を用いてDSCで測定して融解熱がないと認識されている材料を指す。そのようなナイロンとしては、ジアミンとジカルボン酸との縮合重合反応により調製された非晶性ナイロンのようなものが挙げられる。例えば、脂肪族ジアミンが芳香族ジカルボン酸と組み合わせされて、又は芳香族ジアミンが脂肪族ジカルボン酸と組み合わされて、好適な非晶性ナイロンが得られる。
本明細書で使用する場合、「ポリエステル」という用語は、例えば、ラクトンの縮合重合反応によって、又はジカルボン酸とグリコールとの重合によって形成することができるエステル結合をモノマー単位間に有するホモポリマー又はコポリマー(「コポリエステル」としても知られている)を指す。本明細書では「(コ)ポリエステル」という用語で、ホモポリマー及びコポリマーの両方が意図される。
本明細書で使用する場合、「芳香族ポリエステル」という用語は、1種以上の芳香族又はアルキル置換芳香族ジカルボン酸と1種以上のグリコールとの間にエステル結合を有するホモポリマー又はコポリマー(「コポリエステル」としても知られている)を指す。「(コ)ポリエステル」という用語は、ホモポリマー及びコポリマーの両方を指す。
本明細書で使用する場合、「接着している」という用語は、ヒートシール又は他の手段を使用して、互いに直接接着しているフィルム、並びに2枚のフィルム間に存在する接着剤を使用して、互いに接着しているフィルムを含む。
本明細書で使用する場合、層に適用されている「直接接着している」という語句は、サブジェクト層とオブジェクト層との間に結合層、接着剤、又は他の層がない、サブジェクト層のオブジェクト層への接着と定義される。
それに対し、本明細書で使用する場合、他の指定された2つの層の間に存在すると表現された層に適用されている「の間に」という単語は、他の2つの層へのこれらの間に存在するサブジェクト層の直接接着、並びにサブジェクト層が間に存在する他の2つの層の一方又はその両方への直接接着の欠如を含む。すなわち、サブジェクト層とサブジェクト層が間に存在する1つ以上の層との間に、1つ以上の追加層を設けることができる。
本明細書で使用する場合、「ガスバリア」という用語は、層、前記層に含まれている樹脂、又は全体構造に関する場合、層、樹脂又は構造が、これを通過するガスをある程度制限する特性を指す。
層又は全体構造に関する場合、「ガスバリア」という用語は、本明細書では、酸素透過度(ASTM D−3985に従って23℃及びR.H.0%で評価)が500cc/m2・day・atm未満、好ましくは100cc/m2・day・atm未満、さらにより好ましくは50cc/m2・day・atm未満であることを特徴とする層又は構造を特定するために使用される。
本明細書で使用する場合、「PVDC」という用語は、塩化ビニリデンホモポリマー又はコポリマーを指す。
PVDCコポリマーは、主要量の塩化ビニリデン及び少量の1種以上のコモノマーを含む。主要量とは、50%を超える量として定義される。
本明細書で使用する場合、「フレキシブル容器」という語句は、バッグ及びパウチ、特に末端部シール、側部シール、L型シール、U型シールのバッグ及びパウチ、バックシームチューブ及びシームレスチューブを含む。
本明細書で使用する場合、「シームレスチューブの形状の包装用物品」という語句は、丸ダイを通して(共)押出しされ、任意に配向された多層フィルムから一般に作製されたいかなる封止もないチューブであって、ヒートシール性層(A)がこのチューブの最内側層であるチューブに関する。
本明細書で使用する場合、「パッケージ」という用語は、製品を物品内に配置し、製品が包装容器を製造するフィルムによって実質的に囲まれるように物品を封止することによって、そのような物品、すなわちフレキシブル容器又はチューブから製造されるパッケージを含む。
本明細書で使用する場合、「パウチ」という用語は、上部開口部、側縁部及び底縁部を有する包装容器を指す。「パウチ」という用語は、レイフラットパウチ、パウチ、ケーシング(ラップシールケーシング、フィンシールケーシング、及びバックシーミングテープをその表面に有するバットシールバックシームケーシングを含めて、シームレスケーシング及びバックシームケーシング)を包含する。様々なケーシング構成はUS6764729に開示されており、L型シールパウチ、バックシームパウチ及びU型シールパウチを含む様々なパウチ構成はUS6790468に開示されている。
本明細書で使用する場合、「平均粒径」という用語は、走査型電子顕微鏡(FE−SEM)で測定された平均直径を指し、走査型電子顕微鏡の分解能が低すぎる場合には、透過型電子顕微鏡などの別の電子顕微鏡と組み合わせて使用することもできる。具体的には、粒子が球形の場合はその粒径、非球形の場合はその最長径と最短径との平均を直径とし、走査型電子顕微鏡などによって観察されたランダムに選択された20個の粒子の直径の平均を平均粒径とする。
本明細書で使用する場合、「微粒子」という用語は、0.5〜100ミクロンの平均粒径を有する粒子を指す。
本明細書で使用する場合、「ナノ粒子」という用語は、3〜100nmの平均粒径を有する粒子を指す。
特に指示しない限り、すべてのパーセンテージは、重量パーセントである。
本発明の第1の目的は、超疎水性熱可塑性の任意に熱収縮可能な多層包装フィルムであって、
−外側熱可塑性ヒートシール性層(A)と、
−層(A)に直接接着している内側熱可塑性単層又は多層基材層(B)と、
−層(B)に直接接着している外側超疎水性コーティング(C)と
を含み、
コーティング(C)に直接接着している基材層(B)の表面は、粗面であり、層(B)に直接接着していないコーティング(C)の外側表面は、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する
超疎水性熱可塑性の多層包装フィルムである。
以下の説明及び図では、コーティング(C)は(0)、多層基材層(B)の最外側層は(1)、ヒートシール性層は(2)、任意の微粒子は(3)及び層(1)に直接接着している基材層(B)の層は層(4)としても番号が付けられている。
本発明によるフィルムは、外側熱可塑性ヒートシール性層(A)を含む。
好ましくは、本発明のフィルムのヒートシール性層(A)は、エチレン−酢酸ビニルコポリマー(EVA)、ポリエチレン、均質又は不均質の線状エチレン−アルファ−オレフィンコポリマー、ポリプロピレンコポリマー(PP)、エチレン−プロピレンコポリマー(EPC)、アクリレート及びメタクリレート、イオノマー、ポリエステル並びにそれらのブレンドから選択される主要量のポリマーを含む。
好ましくは、ヒートシール性層(A)は、前記ポリマーの1種以上を同じ層に対して60重量%超、70重量%超、80重量%超、90重量%超、95重量%超含み、より好ましくは前記ポリマーの1種以上から実質的になる。
EVAは、エチレン及び酢酸ビニルのモノマーから形成されるコポリマーであり、エチレン単位は主要量で存在し、酢酸ビニル単位は少量で存在する。酢酸ビニルの典型的な量は、約5〜約20%の範囲であり得る。
特に、ヒートシール性層(A)のための好ましいポリマーは、通常約0.910g/cc〜約0.930g/ccの範囲の密度を有する線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、通常約0.930g/cc〜約0.945g/ccの範囲の密度を有する線状中密度ポリエチレン(LMDPE)、並びに約0.915g/cc未満の密度を有する極低密度及び超低密度ポリエチレン(VLDPE及びULDPE)のような不均質材料であり、またExxonから入手可能なメタロセン触媒作用によるEXACT(商標)及びEXCEED(商標)均質樹脂、Dowから入手可能なシングルサイトAFFINITY(商標)樹脂、BorealisによるQUEO、Mitsuiから入手可能なTAFMER(商標)均質エチレン−アルファ−オレフィンコポリマー樹脂などの均質ポリマーである。これらのすべての材料は、一般に、エチレンと、ブテン−1、ヘキセン−1、オクテン−1などのような(C4−C10)−アルファ−オレフィンから選択される1つ以上のコモノマーとのコポリマーを含み、このコポリマーの分子は、側鎖分枝又は架橋構造が比較的少ない長鎖を含む。
当業者に周知であるように、有利には、これらのポリマーを様々な割合でブレンドして、フィルムのシール性を、包装する際におけるそれらの使用に応じて調整することができる。
好ましい実施形態では、ヒートシール性層(A)は、LLDPE及びm−PE樹脂のブレンドからなる。
好ましくは、ヒートシール性層(A)用の樹脂は、110℃未満、より好ましくは105℃未満、さらにより好ましくは100℃未満の封止開始温度を有する。
本発明のフィルムのヒートシール性層(A)は、2〜30ミクロン、好ましくは3〜25ミクロン、より好ましくは4〜20ミクロンの典型的な厚さを有することができる。
本発明によるフィルムは、層(A)に直接接着している熱可塑性単層又は多層基材層(B)を含む。
層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面は粗面である。
好ましくは、層(B)の粗面は、以下に示すように、ISO4287に従って測定した平均粗さ(粗さ平均)Ra、二乗平均平方根(RMS)粗さRq及び平均粗さ深さRzの粗さ値によって特徴付けられる。
第1の実施形態では、基材層(B)は、単層(b)からなる。
単層(b)は、包装フィルムの製造において一般的に使用される1種以上の熱可塑性樹脂を含む。
好ましくは、フィルムのこの第1の実施形態において、層(b)は、ヒートシール性層への接着性を向上させるために、無水物改質ポリオレフィンなどの接着性樹脂と任意にブレンドされるポリエチレン、ポリプロピレン、エチレンビニルアセテート(EVA)、イオノマー、ポリアミド、ポリエステルから選択される1種以上の熱可塑性樹脂を主要割合含み、より好ましくはそれらからなる。
図1Aは、単層基材層(b)を有する本発明のフィルムの断面図を示す。このフィルムは、基材層(b)、基材層(b)の表面に直接接着しているヒートシール性層(A)及び基材層(b)の他方の(粗い)表面に直接接着しているコーティング(C)を含む。
この第1の実施形態における層(b)は、最終的な包装用途に応じて、15〜80ミクロン、より好ましくは20〜70ミクロンの典型的な平均厚さを有し得る。
層(A)に直接接着していない基材層(b)の表面は、本明細書にて後に説明するように、既知である表面の機械的、物理的若しくは化学的処理によって、又はバルク層(b)中に微粒子を混入することによって粗面化される。
図2Aは、微粒子(3)を混入した単層(b)(1)、コーティング(C)(0)及びヒートシール性層(A)(2)を含む、本発明のフィルムの好ましい実施形態を示す。
この実施形態では、層(b)の厚さは、微粒子(3)の直径とともに、所望の表面粗さを得るために重要である。
この好ましい実施形態では、熟練した技術者は、層(b)の厚さを調整し、この厚さを微粒子の直径に適合させることで、又は逆に、層(b)の所望の厚さに適合した直径の微粒子を選択することにより、表面を多かれ少なかれ粗面化することができる。
次に、超疎水性を得るために、層(b)の粗面は、本明細書中以下において多層基材層(B)を含むフィルムについて記載されるように、好適な疎水性コーティング組成物でコーティングされる。
第2の実施形態では、基材層(B)は、2つ以上の熱可塑性樹脂の層を含む。
図1Bは、内側ガスバリア層(F)を有する多層基材層(B)、外側ヒートシール性層(A)、外側コーティング(C)及び1つ以上の追加の内側層(点線)を含む、この第2の実施形態によるフィルムの断面図を示す。
多層基材層(B)は、さらなる層を含むことができる。
例えば、多層基材層(B)は、層間の接着性を改善する主な機能を有する1つ以上の内側結合層(D)を含むことができる。
結合層(D)は、ポリオレフィン及び改質ポリオレフィンから選択される1種以上の接着性ポリマーを主要割合含み、好ましくはそれらからなる。
接着性樹脂の具体的ではあるが限定するものではない例としては、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−(メタ)アクリレートコポリマー、エチレン−アルファ−オレフィンコポリマー、カルボキシル官能基又は無水物官能基で改質された上記のいずれか、エラストマー及びそれらのブレンドが挙げられる。
結合層(D)は、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンコポリマー、スチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー、スチレン−イソプレン−スチレンコポリマー、スチレン−エチレン−ブタジエン−スチレンコポリマー及びスチレン−(エチレン−プロピレンゴム)−スチレンコポリマーからなる群から選択される少なくとも1種のスチレン系ポリマーを含んでよい。
結合層(D)は、2〜15ミクロン、好ましくは3〜10ミクロンの典型的な厚さを有することができる。
多層基材層(B)は、外側耐酷使層(E)(図2B及び2Cのフィルムの層1)を含むことができ、これは、フレキシブル容器において最外側層である。
外側耐酷使層(E)用のポリマーは、シールステップ中のその耐熱性のために選択され得る。実際、この層に、ヒートシール性層(A)のポリマーの融点よりも高い融点を有するポリマーを使用することが有利であり得る。
外側耐酷使層(E)は、好ましくはポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、イオノマー、(メタ)アクリレートコポリマー、ポリアミド、ポリエステル及びそれらのブレンドから選択されるポリマーを主要割合含み、好ましくはそれらからなる。
内側層に接着していない外側耐酷使層(E)の表面は、その表面特性を改質するために、表面的に処理及び/又はコーティングされ得る。
多層基材層(B)は、内側ガスバリア層(F)を含むことができる。
本発明のフィルムの内側ガスバリア層(F)は、好ましくはポリビニルアルコールコポリマー(PV/A)、エチレン/ビニルアルコールコポリマー(EVOH)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリ塩化ビニリデンコポリマー(PVDC)、ポリ塩化ビニリデン/塩化ビニルコポリマー(PVDC−VC)、ポリ塩化ビニリデン/メチルアクリレートコポリマー(PVDC/MA)、ポリ塩化ビニリデン/塩化ビニルコポリマー(PVDC/VC)とポリ塩化ビニリデン/メチルアクリレートコポリマー(PVDC/MA)とのブレンド、(特許EP2064056B1、実施例1〜7に記載されているもののような、特定のチーズのような食品を呼吸させるのに特に有用である)PVdCとポリカプロラクトンのブレンド、ポリエステルホモポリマー及びコポリマー、ポリアミドホモポリマー及びコポリマー並びにそれらのブレンドから選択されるポリマーを主要割合含み、好ましくはそれからなる。
本発明のフィルムの内側ガスバリア層(F)は、少なくとも70%、少なくとも80%、少なくとも90%、少なくとも95%のポリ塩化ビニリデンを含むことができ、好ましくはポリ塩化ビニリデンからなる。ポリ塩化ビニリデンとは、塩化ビニリデンのホモポリマー又は少量の他の好適なモノマーとのそのコポリマーを意味する。ガスバリア層(F)層に好ましいポリマーは、PVDCコポリマーである。特に好ましいコポリマーは、塩化ビニリデン−メチルアクリレートコポリマー、塩化ビニリデン−塩化ビニルコポリマー、塩化ビニリデン−アクリロニトリルコポリマー及び塩化ビニリデン−メチルアクリレート−塩化ビニルターポリマーである。好ましくは、本発明のフィルムは、ポリ塩化ビニリデンを含む1つの内部ガスバリア層(F)のみを含む。
別の実施形態では、内側バリア層(F)は、EVOHを含み、任意にポリアミドとの混合体で含む。
多層基材層(B)は、剛性層(G)又はバルク層(H)などの追加層を含んでもよい。
剛性層(G)は、好ましくはポリアミド、ポリエステル、HDPE、ポリプロピレン、環状オレフィンコポリマー(COC)、ポリスチレン及びそれらのブレンドから選択される剛性ポリマーを主要割合含み、好ましくはそれらからなる。
好ましくは、高温製品の包装の場合又は調理用途の場合、本発明のフィルムは、例えば、オーブンで使用可能なパッケージ(例えば、EP2527142A1及びEP1393897A2並びにそこに記載されている耐熱性材料を参照のこと。)で一般的に使用される芳香族ポリエステル又はポリアミドなどの耐熱性材料の1つ以上の層を含むことができる。
存在する場合、好ましくは、剛性又は耐熱性の剛性層(G)の全体の厚さは、フィルムの総厚に対して5%より高く50%未満、より好ましくは10%より高く及び/又は40%未満である。
バルク層(H)は、好ましくはEVA、アクリレート系樹脂、イオノマー、ポリオレフィン、改質ポリオレフィン及びそれらの混合物から選択されるポリマーを主要割合含み、好ましくはそれらからなる。
好ましくは、1つ以上のバルク層(H)の全体の厚さは、フィルムの総厚に対して60%未満、より好ましくは40%未満及び/又は10%より高く、より好ましくは20%より高い。
本発明のフィルムの層は、このようなポリマー組成物中に通常含まれている適切な量の添加剤を含むことができる。
これらの添加剤としては、タルク、ワックス、シリカなどのようなスリップ剤及び粘着防止剤、酸化防止剤、安定剤、可塑剤、充填剤、顔料及び染料、架橋阻害剤、架橋促進剤、紫外線吸収剤、脱臭剤、脱酸素剤、帯電防止剤、防曇剤又は組成物、並びに包装フィルムの当業者に公知の同様の添加剤が挙げられる。
本発明のフィルムに好ましい非網羅的な層配置は以下のとおりである。
(A)/(b)/(C)、(A)/(E)/(C)、(A)/(D)/(E)/(C)、(A)/(D)/(F)/(D)/(E)/(C)、
(A)/(H)/(D)/(F)/(D)/(H)/(E)/(C)、(A)/(D)/(H)/(D)/(F)/(D)/(H)/(D)/(E)/(C)、
(A)/(H)/(D)/(F)/(D)/(H)/(E)/(C)、(A)/(H)/(D)/(F)/(D)/(G)/(C)、
(A)/(H)/(D)/(F)/(D)/(H)/(G)/(C)、(A)/(H)/(D)/(F)/(D)/(H)/(D)/(G)/(C)。
ここで、層(A)はヒートシール性層であり、層b)は単層基材層(B)であり、層(C)はコーティングであり、層(D)は結合層であり、層(E)は外側耐酷使層であり、層(F)は内側ガスバリア層であり、層(G)は剛性層であり、層(H)はバルク層である。
本発明のフィルムは、外側の超疎水性表面を有することを特徴とする。
超疎水性は、ヒートシール性層(A)と接触していない基材層(B)の表面を粗面化し、続いて前記粗面をコーティング(C)でコーティングすることによって付与することができる。
層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面は粗面である。
好ましくは、層(B)の粗面は、以下に示すように、ISO4287に従って測定したRa、Rq及びRzの粗さ値によって特徴付けられる。
基材層(B)の外側表面を粗面化するのに好適ないくつかの既知の技術がある。
本発明のフィルムの好ましい実施形態では、粗さは、基材層(B)に微粒子を混入することによって得られる。
好ましくは、微粒子は、基材層(B)の最外側層(1)又は層(1)に直接接着している層(4)中に混入される(図2B及び2Cを参照)。
本発明のフィルムの基材層(B)に混入された微粒子は、フィルムの表面を凹凸のある粗面にする。
好ましくは、層(B)において、本発明のフィルムは、0.5〜100ミクロンの平均粒径を有する微粒子を含む。
好ましくは、微粒子は、レーザー粒径分布分析によれば、5〜80ミクロン、より好ましくは10〜60ミクロンの平均粒径を有する。
フィルム表面を粗面化するのに効果的であるために、微粒子は、前記粒子が混入されているフィルムの層の厚さよりも少なくとも20%、好ましくは少なくとも30%、より好ましくは少なくとも50%大きい平均粒径を有することが好ましい。
微粒子は、有機成分及び/又は無機成分を含むことができる。
有機成分は、例えば、アクリル樹脂、ウレタン樹脂、メラミン樹脂、アミノ樹脂、エポキシ樹脂、ポリエチレン樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂、セルロース樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリビニルアルコール、エチレン−酢酸ビニルコポリマー、エチレン−ビニルアルコールコポリマー、エチレン−エチルアクリレートコポリマー、ポリアクリロニトリル又はポリアミドから選択することができる。
無機成分は、例えば、アルミニウム、銅、鉄、チタン、銀、カルシウムなどの金属又はこれらを含む合金若しくは金属間化合物、酸化ケイ素、酸化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン、酸化鉄などの酸化物、リン酸カルシウム、ステアリン酸カルシウムなどの無機酸塩又は有機酸塩、ガラス、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化ケイ素、窒化ケイ素などのセラミックから選択することができる。
好ましくは、微粒子成分は、アクリル微粒子、シリカ微粒子、ケイ酸ホウ素微粒子、リン酸カルシウム微粒子、ステアリン酸カルシウム微粒子、ガラス微粒子及び木炭粉末から選択される。
好ましくは、微粒子は、アクリル微粒子及びガラス微粒子から選択される。
好適な微粒子は、例えば、アルケマのAltuglas B100(平均粒径30ミクロン)及びAltuglas B130(平均粒径20ミクロン)などのアクリレートのマイクロビーズ、Potters IndustriesのSpheriglass 3000(平均粒径35ミクロン)などの固体ガラス微粒子、Sphericel(R)60P18(平均粒径20ミクロン)などの中空ガラスマイクロビーズ、TrelleborgのEccospheres(R)SID230Z(平均粒径55ミクロン)又は3MのiM30Kなどのケイ酸ホウ素マイクロビーズ(平均粒径18ミクロン)である。
微粒子は、球状、回転楕円体状、不定形状、涙滴状、扁平状などのいずれの形状を有していてもよい。
好ましくは、微粒子は、押出し条件に対してより耐性があり、より良好な表面粗さをもたらすような、固体(すなわち、中空又は多孔質ではない)微粒子である。
単層基材層(B)の場合は層(b)に、多層基材層(B)の場合は層(1)及び/又は層(4)並びに任意にさらに他の内側層に相当する熱可塑性層中の微粒子の含有量は、熱可塑性ポリマー及び微粒子の種類、所望の物理的性質などに応じて適切に変更することができる。
一般に、微粒子の含有量は、それらが混入されている熱可塑性層の総重量に基づいて、1〜80%、好ましくは3〜50%、より好ましくは15〜35%である。
図2Bは、多層基材層(B)を有する好ましいフィルムの概略断面図を示す。このフィルムは、ヒートシール性層(A)(2)、最も外側の耐酷使層(1)、微粒子(3)を混入した層(1)に直接接着している層(4)、他の任意の層(点線)を含む多層基材層(B)及び層(1)に直接接着している疎水性酸化物ナノ粒子のコーティング(C)(0)を含む。
図2Cは、多層基材層(B)を有する好ましいフィルムの概略断面図を示す。このフィルムは、ヒートシール性層(A)(2)、微粒子(3)を混入した最も外側の耐酷使層(1)、層(1)に直接接着している層(4)、他の可能な層(点線)を含む多層基材層(B)及び層(1)に直接接着している疎水性酸化物ナノ粒子のコーティング(C)(0)を含む。
図2B及び2Cの好ましい実施形態によれば、多層基材層(B)は、外側耐酷使層(1)に直接接着している層(4)中の微粒子、又は外側耐酷使層(1)中の微粒子を、それぞれ又は両方(図示せず)含む。
任意に、微粒子は、他の内部フィルム層中にさらに存在してもよい。
好ましくは、微粒子は、そのガスバリア特性に対する損傷を回避するために、バリア層(F)中に混入されない。
好ましくは、微粒子は、層(1)にのみ混入される。
層(1)及び/又は(4)の厚さは、微粒子の直径とともに、所望の表面粗さを得るために重要である。
熟練した技術者は、表面を多かれ少なかれ粗面化するために、それらの層の厚さを調整し、この厚さを微粒子の直径に適合させることで、又は逆に、それらの層の厚さに適合した直径の微粒子を選択することができる。
基材層(B)中の微粒子の位置に応じて、基材層(B)の第2の外側表面、すなわち層(A)に直接接着している表面も粗面化され得る。
任意選択的に、微粒子によって既に粗面化している層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面は、他の表面粗面化処理をさらに施されてもよい。
図3A〜Cは、基材層(B)中への微粒子の混入の粗面化効果を示す。特に、図3Aは、微粒子が混入されていない、コーティングされていない対照フィルム(C1)の滑らかな表面を示す。図3Bは、外側耐酷使層(1)の下にある層(4)中に微粒子を有する本発明のコーティングフィルム(実施例1)の、コーティングされていないフィルムA/B前駆体の表面を示す。図3Cは、外側耐酷使層(1)中に微粒子を有する本発明のコーティングフィルム(実施例2)の、コーティングされていないフィルムA/B前駆体の非常に粗い表面を示す。
基材層(B)の表面を粗面化するのに好適な他の技術は、本発明のフィルムの製造方法に関連して、以下に説明される。
図4A〜Eは、それらの手法のいくつかの粗面化効果を示す。
本発明のフィルムでは、コーティングされたときの基材層(B)の粗面は、コーティング(C)の外側表面に対応する粗さをもたらす。
また、本発明のフィルムのコーティング(C)の外側表面の粗さは、ISO4287に従って測定した平均粗さ(粗さ平均Ra)、二乗平均平方根(RMS)粗さ(Rq)及び平均粗さ深さ(Rz)で表すことができる。
好ましくは、この表面は、ISO4287に従って測定した、0.32μmより大きいRa及び/又は0.39μmより大きいRq及び/又は2.42μmより大きいRzを特徴とする。
好ましくは、一実施形態では、この表面は、ISO4287に従って測定した、0.35μmより大きいRa及び/又は0.42μmより大きいRq及び/又は2.96μmより大きいRzを特徴とする。
好ましくは、別の実施形態では、この表面は、ISO4287に従って測定した、0.54μmより大きいRa及び/又は0.65μmより大きいRq及び/又は4.48μmより大きいRzを特徴とする。
本発明のフィルムでは、層(A)に接着していない基材層(B)の外側粗面は、その表面特性を改質するために、特にその疎水性を高めるために、コーティング(C)によってコーティングされる。
コーティング(C)は、フルオロポリマー、ポリシロキサン、疎水性ナノ粒子、例えば前述の疎水性酸化物、特にテトラエチルオルトシリケート(TEOS)などのシリカ及びシリカ前駆体、又は超疎水性ワックスから選択される1つ以上の有機又は無機疎水性成分を含む。
好ましくは、コーティングは、疎水性酸化物ナノ粒子、より好ましくは、シリカ(二酸化ケイ素)、アルミナ、酸化マグネシウム、チタニア及びそれらの混合物から選択される疎水性酸化物ナノ粒子を含む。
本発明によるフィルムは、好ましくは、基材層(B)の外側耐酷使表面に直接接着している疎水性酸化物ナノ粒子を含む無機コーティング(C)を含む。
本発明のフィルムの好ましいコーティング(C)は、無機コーティング、すなわち、主要量の無機成分を含み、主要量の有機化合物、オリゴマー、架橋又は硬化ポリマー、有機網状組織などを含まないコーティングである。好ましくは、コーティング(C)は、有機化合物、オリゴマー、架橋若しくは硬化ポリマー又は有機網状組織を含まない。
好ましくは、コーティング(C)は、0.1〜5.0ミクロン、より好ましくは0.2〜4ミクロン、より好ましくは1.0〜2.5ミクロンの厚さを有する。
無機コーティング(C)の疎水性酸化物ナノ粒子は、3〜100nm、好ましくは5〜50nm、より好ましくは5〜20nmの平均粒径を有する。
平均粒径は、走査型電子顕微鏡(FE−SEM)で、場合により透過型電子顕微鏡などの電子顕微鏡を併用して測定することができる。
疎水性酸化物微粒子の比表面積(BET法)は特に限定されないが、ISO9277に従って測定すると、通常50〜300m/g、好ましくは100〜300m/gである。
基材層(B)の外側耐酷使表面に堆積される疎水性酸化物ナノ粒子の量(乾燥後のグラム数)は、0.01〜10g/m、好ましくは0.1〜2.0g/m、より好ましくは、0.2〜1.5g/mである。
疎水性酸化物ナノ粒子は、それらが疎水性を有するものであれば特に限定されない。したがって、それらは、シランカップリング剤との反応などの好適な表面処理によって疎水性にされた粒子であり得る。
好適な酸化物の例は、シリカ(二酸化ケイ素)、アルミナ、酸化マグネシウム、チタニアなど、及びそれらの混合物である。
シリカの例としては、製品名Aerosil R972、Aerosil R972V、Aerosil R972CF、Aerosil R974、Aerosil RX200及びAerosil RY200(日本アエロジル株式会社製)並びにAerosil R202、Aerosil R805、Aerosil R812及びAerosil R812S(エボニック デグサ社製)が挙げられる。チタニアの例としては、製品名Aeroxide TiO2 T805(エボニック デグサ社製)などが挙げられる。
アルミナの例としては、Aeroxide Alu C(エボニック デグサ社製)などをシランカップリング剤で表面処理して疎水化した微粒子が挙げられる。
好ましくは、疎水性酸化物は、シリカそれ自体又はシリカ前駆体、例えばテトラエチルオルトシリケート(TEOS)などである。
好ましくは、表面トリメチルシリル基を有する疎水性の高いシリカ粒子が使用される。
コーティング(C)は、亜鉛及び/又はマグネシウムなどの他の無機成分をさらに含んでもよい。
コーティング(C)は、フィルム表面に超疎水性を付与する。
コーティング(C)でコーティングされた本発明のフィルムの表面は、ASTM D7490−13に従って測定した、130°より大きい、好ましくは140°より大きい、より好ましくは150°より大きい、さらにより好ましくは160°より大きい水接触角θを特徴とする。
好ましくは、コーティング(C)は、単層コーティングであるが、多層コーティングも可能である。
本発明のフィルムは、7〜250ミクロン、好ましくは10〜200ミクロンの総厚を特徴とする。
本発明のフィルムは、250ミクロン未満、好ましくは200ミクロン未満又は150ミクロン未満の総厚を特徴とする。
本発明のフィルムは、長手方向又は横断方向(LD/TD)の少なくとも一方向に配向させることができ、好ましくは、両方向に二軸配向される。
一実施形態では、本発明のフィルムは、熱収縮性ではない。別の実施形態では、本発明のフィルムは、長手方向又は横断方向(LD/TD)の少なくとも一方向、好ましくは、両方向で熱収縮性である。
本発明のフィルムが熱収縮性である場合、それは、好ましくは、ASTM D2732に従って測定した、85℃でのLD方向及びTD方向のそれぞれにおける自由収縮%が少なくとも10%、好ましくは少なくとも15%、さらにより好ましくは少なくとも20%であり、85℃での全自由収縮が少なくとも45%、好ましくは少なくとも55%、さらにより好ましくは少なくとも60%であることを特徴とする。
好ましくは、本発明のフィルムの収縮特性は、LD方向及びTD方向で非常にバランスが取れており、すなわち、85℃でLD及びTDで測定した自由収縮%は、互いに40%を超えて異ならず、好ましくは30%を超えず、より好ましくは20%を超えて異ならない。
本発明の第2の目的は、第1の目的の超疎水性熱可塑性多層包装フィルムの製造方法であって、この製造方法は、
i)熱可塑性のコーティングされていない任意に熱収縮可能なフィルム(A)/(B)を提供することと、このフィルム(A)/(B)が、
−熱可塑性ヒートシール性層(A)と、
−層(A)に直接接着している熱可塑性単層又は多層基材層(B)と
を含み、
層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面が粗面である、
ii)この基材層(B)の粗面に疎水性コーティング組成物を塗布することと、
iii)塗布した疎水性コーティング組成物を硬化及び/又は乾燥させて、超疎水性コーティング(C)を形成することと、
を含み、
層(B)に直接接着していないコーティング(C)の外側表面が、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する、
製造方法である。
本発明のフィルムの製造方法は、最初に、
−熱可塑性ヒートシール性層(A)と、
−層(A)に直接接着している熱可塑性単層又は多層基材層(B)と
を含む、熱可塑性のコーティングされていない任意に熱収縮可能なフィルム(A)/(B)を提供することを含み、
層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面は粗面である(ステップi)。
コーティングされていない任意に熱収縮可能なフィルム(A)/(B)は、従来の技術に従って、例えば、すべての層の共押出し、いくつかの層の共押出しに続く押出しコーティング又は残りの層の積層、好ましくはすべての層の共押出しによって製造することができる。
好ましくは、コーティングされていないフィルム(A)/(B)は、ポリマー溶融物をチューブ又はフラットフィルムに造形することを可能にする円形又はフラットフィルムダイのいずれかを使用して、共押出し又は押出しコーティングによって製造される。
典型的には、コーティングされていないフィルム(A)/(B)は、丸ダイを通して共押出しされて、溶融ポリマーのチューブが得られ、これは押出し直後に急冷され、任意に架橋され、次に任意に配向される。配向が行われる場合、チューブは、典型的には、チューブを湯浴に通すか又はIRオーブン若しくは熱風で加熱することによって、使用される樹脂すべてのTgを超え、使用される樹脂の少なくとも1種の融点を下回る温度に加熱される。次に、加熱されたチューブは、この温度のまま、内部空気圧によって引き伸ばされて、横断方向の配向が得られ、こうして得られた「トラップ気泡」を保持する異周速のピンチロールによって長手方向に引き伸ばされる。
場合によっては、配向したコーティングされていないフィルム(A)/(B)を、コーティングされていない(A)/(B)熱収縮性フィルムの低温寸法安定性をより良好に制御することを目的とする制御された加熱−冷却処理(いわゆるアニーリング)に供することが望ましい場合がある。
そうでない場合、コーティングされていないフィルム(A)/(B)は、スロットダイを通したフラット共押出しによって得ることができ、その後、フラットテープをその軟化温度であるが、その溶融温度未満に加熱し、同時に又は逐次テンターフレームで固体状態で延伸することによる、任意の架橋及び任意の配向が続く。コーティングされていないフィルム(A)/(B)は、アニールし、次に急速に冷却して、フィルムの分子をそれらの配向状態で何らかの方法で凍結し、巻き取ることができる。
配向したコーティングされていないフィルム(A)/(B)の場合、典型的な固体状態配向比は、各方向(MD及びTD)において2:1〜6:1、又は各方向において3:1〜5:1、又は各方向において3.5:1〜4.5:1であり得る。
コーティングされていないフィルム(A)/(B)において、ヒートシール性層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面は粗面であり、好ましくは既に定義したような粗さパラメータ(Ra、Rq及びRz)を有する。
基材層(B)の表面は、完成したフィルム(A)/(B)上で、又はその製造中の早い段階で粗面化することができる。
基材層(B)の粗面は、コーティング成分を捕捉及び固定することができ、過酷な包装条件及び場合によっては低温殺菌又は滅菌などの収縮及び/又は熱処理にさらされた場合でも、安定な、すなわち、経時的に超疎水性を維持する疎水性の高い材料をもたらす。
いくつかの実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面は、当技術分野において公知の機械的及び/又は化学的な従来の方法を用いて、完成したコーティングされていないフィルム(A)/(B)の表面処理によって粗面化することができる。
一実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面を機械的及び/又は化学的表面処理で処理することは、
a)アクリレートモノマー又はオリゴマーを含む放射線硬化性層を層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面に塗布するステップと、
b)好ましくはUV、電子ビーム又は赤外線によって、塗布された層のアクリレートモノマー又はオリゴマーを硬化させるステップと
を含む。
この方法は、放射線硬化層の収縮のために、微小粗面の形成につながる可能性がある。このような微小粗面又は粗面は、その外観から、ここでは「マイクロワーム」表面とも呼ばれる(図4Aを参照)。
「マイクロワーム」粗面の製造は、当技術分野において公知である。
「マイクロワーム」は、一般に、アクリレートモノマー及び/又はオリゴマーの薄層をフィルムの少なくとも一方の表面に塗布することによって形成される。続いて、アクリレートモノマー及び/又はオリゴマーが架橋されて、図4Aに示されるマイクロパターンが形成される。
通常、「マイクロワーム」の突出部分は、アクリレートモノマー/オリゴマーが塗布されているフィルムの表面から顕微鏡で測定した場合、延在するか又は約1μmの高さを有する。
本発明のある種の実施形態では、「マイクロワーム」の高さは、約0.5μmより高く、約1μmより高く、約1.5μmより高く、約2μmより高く、約2.5μmより高い。
アクリレート層は、気化したアクリレートモノマー及び/又はオリゴマーの形態でフィルム上に堆積させることができる。堆積後、アクリレートモノマー/オリゴマーを重合させてアクリルポリマーを形成する。本発明の一実施形態では、アクリレートモノマー/オリゴマーに、例えば紫外線又は電子ビームを照射して、重合を引き起こす。したがって、記載されているように形成されるアクリレートコーティングは、本発明のある種の実施形態による実質的にモノリシックな層であり得る。
粗面層の形成に用いられる例示的なアクリレート樹脂としては、150〜600Daの範囲の平均分子量を有するモノマー又はオリゴマーが挙げられる。好ましくは、モノマーは、250〜500Daの範囲の平均分子量を有する。
高い蒸気圧を有する高分子量のアクリレート又はメタクリレートは、これらの低分子量材料と同等であり得、また、堆積されたアクリレート層を形成するために使用され得る。
例えば、高い蒸気圧を有する約2000Daの分子量のフッ素化アクリレートは、300Da程度の分子量を有する非フッ素化アクリレートと同様に蒸発及び凝結する。フッ素化アクリレートの許容される分子量の範囲は、約400Da〜3000Daである。フッ素化アクリレートには、モノアクリレート、ジアクリレート及びメタクリレートが含まれる。フッ素化アクリレートは、その迅速な硬化のために好ましい場合がある。メタクリレートは、一般に硬化が遅く、あまり望ましくない場合がある。塩素化アクリレートも有用である場合がある。
例示的なアクリレート樹脂は、ヘキサンジオールジアクリレート、シクロヘキサンジメタノールジアクリレート、ポリエチレングリコール(200)ジアクリレート、トリプロピレングリコールジアクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリシクロデカンジメタノールジアクリレート、プロポキシル化(2)ネオペンチルグリコールジアクリレートである。
より高い分子量のアクリレートも、蒸着チャンバ内で噴霧する前に予熱した場合、使用することができる。予熱は液体の粘度を下げ、蒸発を促進する。粘度が低下すると、噴霧器からの液滴が小さくなり、蒸発が促進される。これはまた、周囲温度で固体であるポリマーの蒸発を可能にし得る。個々のモノマー又はモノマーのブレンドのいずれかを予熱することができる。例えば、ブレンドは、分子量が約300Daの主要割合のモノマーと、分子量が約800Da〜1000Daの範囲の少量割合の別のモノマーとを有し得る。そのようなモノマーブレンドは、蒸着チャンバに噴霧する前に予熱することによって蒸発させることができる。
アクリレートモノマー及び/又はオリゴマーが重合するにつれて、フィルムが収縮する傾向がある。この収縮は、フィルムの表面に「マイクロワーム」を形成するのに役立つ。形成される「マイクロワーム」の程度は、部分的には、表面に塗布されるアクリレートの性質に依存するが、重合コーティングにおける架橋密度の程度にも依存する。例えば、アクリレート層の厚さを部分的に貫通する架橋放射線が使用される場合、表面は硬化及び収縮する。アクリレート層が厚いほど、マイクロワーム表面の凹凸が大きくなる。
部分的に硬化したマイクロワーム表面は、室温で完全に硬化させることができ、又は「マイクロワーム」が形成された後に加熱するか、若しくは表面を追加の放射線に暴露することによって、より迅速に硬化させることができる。
本発明の別の実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)上に、スパッタリング法を使用して表面に液体を塗布することによって微小粗面を形成することができ、その後、冷却(熱可塑性工程)又は反応(熱硬化性工程)させて、硬化した微小粗面を形成する。
別の実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面を機械的及び/又は化学的表面処理で処理することは、フィルムの前記表面をホットエンボス加工することを含む。
ホットエンボス加工とは、本質的に、ポリマーのガラス転移温度のすぐ上に温度を上げることによって軟化したポリマーにパターンを型押しすることである。
層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面は、その表面に粗い金属シムを備えた少なくとも1つのホットローラを押圧することによって粗面化することができる。
金属シムの粗さは、機械的摩耗、レーザーエッチング、化学エッチングを含む種々の方法によって形成してよい。
無線周波数(RF)加熱は、当技術分野において公知のエンボス加工技術である。RF法では、ダイは高電圧源に接続され、エンボス加工されるフィルム材料又はウェブは、接地された金属プレート上に配置され、ダイに接触する。RFは、直接又は間接的にフィルム内に熱を発生させ、エンボス加工される材料をその融点近くで軟化させる。ダイからフィルムに圧力を加えることにより、フィルムに型が転写される。
フィルムをエンボス加工するための別の方法は、エンボス加工されたイメージが押出し加工フィルムに付与される、連続的に移動する滑らかな冷却されたキャスト表面(例えば、冷却ロール)上にフィルムを押し出すことを含む。このような技術は、スロットダイ冷却キャストロールエンボス加工技術としても知られている。経済的な観点から最も工業的に魅力的な「ロール・ツー・ロール」エンボス加工は、一般的にこの方法を使用する。
フィルムをエンボス加工するためのさらに別の方法は、バックアップロールとともに使用される加熱された彫刻エンボスロールの使用を含む。フィルムはロール間を通過し、フィルム上に粗面を形成することができる。この手法を使用するには、エンボスロールのイメージから深く永久的なエンボスパターンを得るために、フィルムを十分に加熱する必要がある。この方法は、「ロール・ツー・ロール」エンボス加工でも一般的に使用されている。
フィルムをエンボス加工するためのさらに別の方法は、熱及び雄型のイメージをフィルムに伝達することができる複数の雄型を備えた可動エンボス加工要素の使用を含む。複数の雌型を有する別のエンボス加工要素が、この技術と並行してさらに使用される。加熱されていない雌型は、雄型を備えた加熱された要素と合わされて、フィルム上に粗面のイメージを形成する。
本発明のある種の実施形態では、粗面は、エンボス加工された孔、エンボス加工されたピラー又はそれらの組み合わせを含む。
図4Bは、本発明の一実施形態によるフィルムの前駆体である、2μmの孔を有するエンボス加工されたコーティングされていないフィルムA/Bの表面図である。
図4Cは、本発明の別の実施形態によるフィルムの前駆体である、1μmの孔を有するエンボス加工されたコーティングされていないフィルムA/Bの表面図である。
図4Dは、本発明のさらに別の実施形態によるフィルム前駆体である、200nmの孔を有するエンボス加工されたコーティングされていないフィルムA/Bの表面図である。
図4Eは、本発明のまたさらに別の実施形態によるフィルムの前駆体である、200nmのピラーを有するエンボス加工されたコーティングされていないフィルムの表面図である。
本発明の一実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面のエンボス加工された孔は、平均直径サイズで約2μm未満、約1.5μm未満、又は好ましくは約1μm未満である。本発明の一実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面のエンボス加工されたピラーは、平均直径サイズで約2μm未満、約1.5μm未満、又は好ましくは約1μm未満である。
別の実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面を機械的及び/又は化学的表面処理で処理することは、前記表面をマイクロエンボス加工することを含む。
コーティングされていないフィルム(A)/(B)は、予熱され、フィルムの表面に粗さを生じさせるように成形された1つのニップローラを備えたニップローラを通過することができる。フィルムの表面に微小な粗さを付与するために、フィルムがニップローラを通過するときに圧力及び熱がフィルムに加えられる。
別の実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面を機械的及び/又は化学的表面処理で処理することは、前記表面にくぼみ及び/又は引っかき傷を付与することを含む。
微小粗面を得るために、様々な種類の剛毛を有する回転ブラシなどの機械的手段によって、前記表面にくぼみ及び/又は引っかき傷を付与することができる。
フィルム表面を粗面化するための方法には、様々なサイズ及び形状の金属、ポリマー及び複合剛毛を含むブラシで表面をブラッシングすることが含まれる。
微小粗面化された表面は、そのパターンが均一であっても不均一であってもよい。
一実施形態では、フィルムの表面に小さなくぼみを残すスラリーを使用する化学機械研磨ステップを使用して、微小粗面を形成することができる。スラリー中の粒子のサイズ、研磨の程度及び研磨を行う方法の特性は、表面に付与される粗さの密度、表面の微小引っかき傷領域の深さ及び表面に付与される微小粗さの均一性又はその欠如を決定するであろう。
別の実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面を機械的及び/又は化学的表面処理で処理することは、ナノインプリントリソグラフィ(NIL)を含む。
典型的なNIL工程では、インプリントレジスト(熱可塑性ポリマー)の薄層が、フィルムの表面上へとスピンコーティングされる。次に、所定の位相パターンを有する型をサンプルと接触させ、特定の圧力下で一緒にプレスする。ポリマーのガラス転移温度を超えて加熱されると、型のパターンが軟化したポリマーフィルムにプレスされる。冷却後、型をサンプルから分離し、パターンレジストをフィルム上に残す。
別の実施形態では、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面を機械的及び/又は化学的表面処理で処理することは、酸素の存在下でフィルムの表面を高エネルギー放射線にさらすことを含む。好適な高エネルギー放射線処理には、コロナ放電、火炎、プラズマ、紫外線及び電子ビーム照射が含まれる。
有利なことに、硬化性モノマー又はオリゴマーを使用しない粗面化方法は、食品包装での使用について規制当局によってより容易に承認され得る。実際、これらの方法は、適切に硬化されない場合、放出される可能性のある反応種をフィルム表面に導入しない。
有利なことに、硬化性モノマー又はオリゴマーの架橋を必要としない粗面化方法は、一般に、硬化した封止面よりも低い温度及び/又は短い時間で封止可能な封止面を提供する。
層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面は、(A)/(B)フィルムの製造中のより早い段階で、特に共押出しの際に基材層(B)に既に定義したような微粒子を混入することによって粗面化することができる。
好ましい粗面化方法は、微粒子の混入及びマイクロエンボス加工であり、最も好ましいのは、既に定義したような微粒子の混入である。
本発明のフィルムの製造方法は、層(A)に直接接着していない基材層(B)の粗面に疎水性コーティング組成物を塗布すること(ステップii)をさらに含む。
層(A)に直接接着していない基材層(B)の粗面への疎水性コーティング組成物の塗布は、例えばグラビアコーティング、スムースロールコーティング、ダイレクトグラビア、リバースグラビア、オフセットグラビア、スプレーコーティング又はディップコーティングなどの任意の標準的なコーティング方法によって行うことができる。
別の方法として、コーティングは真空蒸着によって塗布されてもよい。
図6は、真空蒸着によってコーティングの薄層をフィルムに塗布する方法のブロック図である。
この工程では、真空蒸着を使用して、前述の実施形態による硬化後にフィルム表面の粗面化(マイクロワーム)をもたらすアクリレート及び/又は疎水性コーティング組成物を塗布することができる。
図6の真空蒸着装置10は、フィルム60に塗布される液体疎水性コーティング組成物を保持するための脱ガス容器20を含む。液体疎水性コーティング組成物は、脱ガス容器20から蒸発チャンバ30に運ばれ、そこで液体疎水性コーティング組成物は、その沸点を超えるまでフラッシュ蒸発される。次に、蒸気は、蒸発チャンバ30から蒸着装置40に導かれる。蒸着装置40は、疎水性コーティング組成物を減圧下でフィルム60の表面に塗布するための蒸着ノズル50を含む。フィルム60は、コーティングされていない領域70及び蒸着ノズル50で真空蒸着が生じた後、フィルム60上に形成されたコーティングされた領域80を有する。コーティングされていないフィルム70は、蒸着前又は蒸着中にコールドロール90を通過して、モノマー凝縮工程及び蒸気の液体層への効率的な変換を促進することができる。さらに、疎水性コーティング組成物がマイクロワーム表面を生成するように設計されたアクリレートである場合、コーティングされたフィルムは、放射線硬化装置100の前を通過する。例えば、本発明のある種の実施形態では、硬化装置100は、電子ビーム放射を含む。
このコーティング工程で使用されるフィルム60は、上記のコーティングされていない熱可塑性フィルム(A)/(B)であり、好ましくは基材層(B)に混入されている微粒子により、層(A)に直接接着していない基材層(B)の表面が粗面化されている。
液体のフラッシュ蒸発は、蒸発チャンバ30内で行ってもよい。フラッシュ蒸発では、液体は高温下で加熱されたチャンバ30に導入され、それにより液体は瞬時に蒸発する。蒸着速度及びコーティングの厚さは、液体が蒸発チャンバに供給される速度によって正確に制御することができる。
コーティングされるフィルム60は、フィルムが繰出しリールから巻き出され、コーティング工程の後にロールに巻き直される従来のロール・ツー・ロール法によって取り扱われる。
コーティングされていない熱可塑性フィルム(A)/(B)の層(A)に直接接着していない基材層(B)の粗面に塗布される疎水性コーティング組成物の量は、一般に4〜50g/m(湿潤グラム数)の範囲である。
コーティングされていない熱可塑性フィルム(A)/(B)の基材層(B)の粗面に塗布するのに好適な疎水性コーティング組成物は、熱可塑性包装フィルムの特定の用途と適合することを条件として、疎水性コーティングを形成するその能力で一般に知られている任意の従来の組成物であってもよい。
典型的には、疎水性コーティング組成物は、例えばフルオロポリマー、ポリシロキサン、疎水性ナノ粒子、例えば前述の疎水性酸化物、特にテトラエチルオルトシリケート(TEOS)などのシリカ及びシリカ前駆体、超疎水性ワックスなどの1つ以上の疎水性成分を含む。
任意選択的に、疎水性コーティング組成物は、溶媒、結合剤若しくは接着促進剤又は当技術分野において公知の他の補助剤を含んでもよい。
好ましくは、疎水性コーティング組成物は、10〜100g/lの含有量で既に定義したような疎水性酸化物を含むことができる。
堆積、硬化及び/又は乾燥すると、疎水性コーティング組成物は、粗面上に疎水性材料の薄層、すなわち疎水性コーティング(C)を形成する。
そのように粗面化され、コーティングされた表面は、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを特徴とする。
コーティングされていない熱可塑性フィルム(A)/(B)に超疎水性特性を付与するのに好適な好ましい疎水性コーティング組成物は、液体分散液であり、これは堆積及びその後の乾燥時に、ナノ構造コーティング(C)を形成する。
好ましくは、コーティング組成物は、前述の疎水性酸化物のうち1つ以上の分散液、より好ましくは、シランカップリング剤との反応によって任意に疎水性にされたシリカ、アルミナ、チタニアの分散液、又はそれらの混合物である。
好ましくは、コーティング組成物は、亜鉛又はマグネシウムなどの他の無機成分をさらに含む。
コーティング組成物は、好ましくは、有機フィルム形成ポリマー又は硬化性ポリマーを含まない。
好ましいコーティング組成物の溶媒は、水、又は例えばアルコール、シクロヘキサン、トルエン、アセトン、エチルアセテート、プロピレングリコール、ヘキシレングリコール、ブチルジグリコール、ペンタメチレングリコール、ノルマルペンタン、ノルマルヘキサン、ヘキシルアルコールなどの有機溶媒であり得る。
好ましくは、コーティング組成物の溶媒は、水、アルコール又はそれらの混合物であり、より好ましくは、水、イソプロパノール、エタノール、メタノール又はそれらの混合物である。
分散剤、着色剤、沈降防止剤、粘度調整剤などの添加剤も含めることができる。
コーティング組成物中の疎水性酸化物の量は、一般に約10〜100g/lの範囲である。
本発明のフィルムの製造方法は、塗布された疎水性コーティング組成物を硬化及び/又は乾燥させること(ステップiii)、したがって超疎水性コーティング(C)を形成することをさらに含む。
塗布されたコーティングを硬化させるために、任意の好適な従来の硬化方法を使用することができる。
好ましくは、コーティングされたフィルムは、空気蒸発によって、又は典型的には150℃未満、好ましくは80〜120℃の温度に設定した熱風オーブン若しくは他の従来のオーブン(例えば、IR加熱オーブン)に通すことによって乾燥されることが好ましい。
得られた乾燥コーティング(C)は、一般に、0.1〜5.0ミクロン、好ましくは0.2〜4ミクロン、より好ましくは0.3〜2.0ミクロンの厚さを有する。
本発明のある種の実施形態では、粗面化された表面に2つ以上のコーティング堆積を施すことができる。これらの実施形態では、同一の又は異なる超疎水性化合物を含むコーティングを順次堆積させることができる。
本発明の第3の目的は、シームレスチューブ又はフレキシブル容器の形態で、製品を導入するための少なくとも1つの開口部を有する、可撓性の任意に収縮可能な包装用物品であって、この物品の最外側表面、すなわちこの物品の外側耐酷使表面は、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有するコーティング(C)の超疎水性表面である、第1の目的によるフィルムから製造される包装用物品である。
好ましくは、この物品は食品包装に使用される。
有利なことに、この可撓性物品は、熱水又は蒸気による包装された製品の細菌負荷を低減するための従来の熱処理(例えば、低温殺菌、滅菌)に供される場合、さらなる乾燥ステップを必要としないパッケージを提供する。
同様に、可撓性物品が熱収縮性フィルムから製造される場合、それは、従来の湯浴への浸漬又は熱水シャワーを通過することによって製品の周囲で熱収縮したときに、さらなる乾燥ステップを必要としないパッケージを提供する。
実際、超疎水性表面は、水滴をパッケージから滑り落ちさせ、乾燥したパッケージを提供する。収縮工程及び/又は低温殺菌又は滅菌工程における乾燥ステップの排除は、時間、設備及び全体的なコストの点で大幅な節約をもたらす。
包装用物品は、シームレスチューブ又はパウチ若しくはバッグなどのフレキシブル容器であってもよく、製品を導入するための少なくとも1つの開口部を有し、本発明によるフィルムから製造される。
本発明による包装用物品において、コーティング(C)は、物品の最外側層である。
従来の製造工程を使用して、本発明による包装用物品を製造することができる。
一実施形態では、包装用物品は、チューブの最外側表面として超疎水性表面を有するシームレスチューブである。
シームレスチューブは、既に定義したような本発明のフィルムの層の丸ダイによる共押出し又は押出しコーティングによって製造することができ、任意に、上記のように、放射線照射及び/又はトラップ気泡配向、及び場合によってはアニーリングが続く。
得られたシームレスチューブは、直接加工してフレキシブル包装容器を提供するか、それに代えて、ロールに巻き取られるか又はさらに再加工される前にスリットを入れることによってフラットフィルムに転換させることができる。
一実施形態では、本発明によるフレキシブル容器はパウチである。
好ましくは、本発明によるパウチのフィルムの厚さは、50〜150ミクロンである。
一実施形態では、パウチは非熱収縮性である。
一実施形態では、パウチは熱収縮性である。
一実施形態では、パウチは、熱収縮性及びガスバリア性である。
本発明によるパウチは、本発明によるフィルムを折り畳み、自己封止し、切り離すことによって製造することができる。
本発明によるフィルム自体へのヒートシールは、フィンシール及び/又はラップシール方式で行うことができる。
フィンシール方式では、2つのコーティングされた外側ヒートシール性表面が向かい合って一緒に封止される(つまり、第1の外側ヒートシール性表面は、別の第1の外側ヒートシール性表面に面する)。
ラップシール方式では、第1の外側ヒートシール性表面は、フィルムの第2のコーティングされた外側表面に封止される(つまり、フィルムの第1の外側ヒートシール性表面は、フィルムの第2のコーティングされた外側表面と重なる)。
本発明によるパウチは、2つ又は3つの封止と、製品を挿入するための開口部とを含むことができる。
図5A〜5Dは、本発明のパウチのいくつかの実施形態を示す。
一実施形態(I)では、パウチは、上部開口部、2つのフィンシールされた側部及び折り畳まれた底部を備える(図5A)。
一実施形態(II)では、パウチは、上部開口部、1つの折り畳まれた側部、1つのフィンシールされた側部及びフィンシールされた底部を備える(図5B)。
一実施形態(III)では、パウチは、上部開口部、2つの折り畳まれた側部、1つの中央長手方向ラップシール及びフィンシールされた底部を備える(図5C)。
一実施形態(IV)では、パウチは、上部開口部、2つのフィンシールされた側部及びフィンシールされた底部を備える(図5D)。
本発明によるパウチは、既知の方法に従って、ロールから巻き出されたフィルム(実施形態I〜III)から、若しくは2つの結合フィルム(実施形態IV)から、又は2つのフィルムの場合、場合により2つの分離されたロールから製造することができる。
そうでない場合、本発明によるパウチは、既知の方法に従って、本発明のフィルムの1つ(実施形態I〜III)又は2つ(実施形態IV)の予め切断された断片から製造することができる。
本発明によるパウチは、当技術分野において公知のように、出発フィルム又は出発フィルムの予備切断片の、従来の折畳み、封止及び切断工程によって製造された予め製造されたパウチであり得る。
又は、本発明によるパウチは、HFFS(水平型充填シール)法などの既知のフォームフィルシール法に従って、製造され、製品が直接充填され、インラインで閉じられてもよい。
一実施形態では、本発明によるフレキシブル容器はバッグである。
好ましくは、本発明によるバッグのフィルムの厚さは、35〜90ミクロンである。
一実施形態では、バッグは非熱収縮性である。
一実施形態では、バッグは熱収縮性である。
一実施形態では、バッグは、熱収縮性及びガスバリア性である。
本発明によるバッグは、本発明によるフィルムを折り畳み、自己封止し、切り離すことによって製造することができる。
本発明によるフィルム自体へのヒートシールは、先に説明したように、フィンシール及び/又はラップシール方式で行うことができる。
本発明によるバッグは、例えば、末端部シールバッグ、側部シールバッグ、L型シールバッグ又はU型シールバッグであってもよい。
一実施形態では、バッグは、シームレスチューブから製造された末端部シールバッグであり、この末端部シールバッグは、上部開口部、第1及び第2の折り畳まれた側縁部、並びにバッグの底部にわたる末端部シールを有する。
一実施形態では、バッグは、上部開口部、折り畳まれた底縁部、並びに第1及び第2の側部シールを有する側部シールバッグである。
当技術分野において公知である他のバッグ及びパウチ製造方法は、本発明による多層フィルムからフレキシブル容器を製造するために容易に適合させることができる。
本発明の第4の目的は、第1の目的のフィルム又は第3の目的の物品が製品を密封した、密封の、任意に真空収縮させたパッケージであり、このパッケージの最外側表面は、コーティング(C)の超疎水性表面であり、前記表面は、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する。
本発明のパッケージの一実施形態では、包装用物品は、パウチ、好ましくはガスバリアパウチである。一実施形態では、パッケージは収縮可能なパウチである。
前述のように、食品及び非食品を包装する一般的な方法は、水平型充填シール(HFFS)機又は垂直型充填シール(VFFS)機などのフォームフィルシール機で、好ましくはHFFS機で製造されたパウチを用いるものである。
本発明のパッケージの一実施形態では、包装用物品は、バッグ、好ましくはガスバリアバッグである。一実施形態では、パッケージは収縮可能なバッグである。
従来の包装方法では、本発明のフィルムから製造されるバッグは、通常、製品が充填され、排気され、次いで、ヒートシールによって開放端部で閉じられる。この方法は、排気及びヒートシールが自動的に行われる真空チャンバ内で実施されることが有利である。
典型的には、真空チャンバ内の圧力は、包装される食品に応じて、3〜30mBarの範囲であり得る。真空チャンバ内の一般的な圧力値は、5〜10mBarである。
バッグをチャンバから取り出した後、任意に熱を加えることによって熱収縮させることができる。収縮は、例えば、充填済みバッグを湯浴に浸漬することによって、又はそれを熱水シャワーを通して運ぶことによって行うことができる。熱処理によって、この中に包装された製品の輪郭にぴったりと一致する気密な包装が形成される。有利なことに、収縮装置の出口では、本発明による収縮バッグは乾燥している。
代替的に又は追加的に、バッグは、包装された製品の微生物負荷を減少させるために熱処理を受けることができる。一般的な熱処理は、低温殺菌及び滅菌である。低温殺菌は、一般に、パッケージを蒸気又は100℃未満の温度の湯浴若しくはシャワーに、製品の種類及び所望の細菌負荷の減少に応じて変動する時間にわたってさらすことによって行われる。製品を滅菌する一般的な方法の1つは、典型的にはオートクレーブを使用した、熱及び湿度によるものである。
本発明のパッケージは、任意に、容易に開封するための少なくとも1つの引裂き開始部(tear initiator)を含む。
本発明のフィルムによるバッグは、好ましくは食品包装のための幅広い用途を有する。食肉、牛肉、鳥肉、チーズ、魚、加工肉又は燻製肉、豚肉及び子羊肉を包装するためには、本発明のフィルムによる熱収縮性、好ましくはガスバリアバッグが好ましい。フィルムの収縮特性は、実際に、製品の周囲でバッグが完全に収縮することを保証するものであり、その結果バッグにしわが寄ることがなく、したがって見栄えの良いパッケージを提供する。バッグは、充填、排気、封止、密閉(closed)、任意に熱収縮、箱詰め、出荷、荷降ろし及び小売りスーパーマーケットでの保管という工程を物理的に耐えるために適切な耐酷使性を有し、またその装填工程も改善するのに十分な剛性を有する。
本発明のフィルムによる非加熱収縮性バッグ又はパウチは、例えば、ソース、ベビーフード、ワイン、ビール、ミルク、フルーツジュースのような流体などの滅菌又は低温殺菌法を必要とする食品又は飲料を包装するために都合よく使用することができる。
本発明は、以下の実施例によってさらに例示される。
フィルムの製造には以下の樹脂を使用した。
Figure 2022501210
表中
LLDPE1:密度0.9180g/cc、メルトフローレート(190℃/2.16kg)4.50g/10分、融点114.0℃
LLDPE2:密度0.917g/cc、メルトフローレート(190℃/2.16kg)4.50g/10分
LLDPE3:密度0.912g/cc、メルトフローレート(190℃/2.16kg)1.00g/10分
LDPE1:粘着防止樹脂、灰分9.2%、密度0.97g/cc、メルトフローレート(190℃/2.16kg)3.00g/10分、含水率最大0.20%
LDPE2:粘着防止樹脂、灰分2.40%、密度0.92g/cc、メルトフローレート(190℃/2.16kg)6.5g/10分、融点110℃
EVA1:コモノマー含有量(酢酸ビニル)18%、密度0.940g/cc、メルトフローレート(190℃/2.16kg).0.70g/10分、融点87.0℃、含水率最大0.3%、ビカー軟化点69.0℃
LLDPE−md1:コモノマー含有量(無水マレイン酸)最小0.09最大0.15%、密度0.930g/cc、メルトフローレート(190℃/02.16kg).2.50g/10分、融点126.0℃、ビカー軟化点109℃
LLDPE−md2:密度0.919g/cc、メルトフローレート(190℃/02.16kg).2.3g/10分、融点122.0℃
PA−6:密度1.130g/cc、融点220℃、相対粘度155
EVOH/EVAL1:コモノマー含有量44%、結晶点144℃、密度1.14g/cc、ガラス転移54℃、メルトフローレート(190℃/02.16kg)1.7g/10分、融点165℃、ビカー軟化点152℃
EVOH/EVAL2:コモノマー含有量38%、結晶点148℃、密度1.17g/cc、ガラス転移53℃、メルトフローレート(190℃/02.16kg)1.7g/10分、融点172℃
HDPE:密度0.961g/cc、メルトフローレート(190℃/02.16kg).6.20g/10分、融点135.0℃
ガラス微粒子:固体ガラス微小球、平均粒径:30〜50μm。タップかさ密度:1.59g/cc。
フィルム構造
以下のフィルムを製造した。
Figure 2022501210
Figure 2022501210
Figure 2022501210
Figure 2022501210
比較フィルムC1は、微粒子を含まない、従来のコーティングされていないフィルムを表す。それは下向きに回転するキャストラインで製造した。選択した樹脂を210℃のダイ温度で押し出した。丸ダイからチューブ状に出てくる溶融物をウォーターリング(水温約10℃)を用いて急冷した。急冷したチューブを、2、3のピンチロールによって引っ張り、またそれをプレスして、いわゆるテープを形成した。テープを約65kGyで架橋し、最後に配向させた。最初に湯浴(93℃に設定)を通過させることにより加熱し、次に長手方向及び横断方向の両方向に約3.2:1の延伸比を用いて配向させた。配向は、ダブルバブル法で行った。バブルをエアリング(気温を20℃に設定)を用いて冷却し、2,3の収縮ロールによって引っ張り、チューブの形態で完成したロールに巻き取る。測定した自由収縮%(85℃、水に3秒間浸漬)は、L方向で32%、T方向で38%であった。
比較フィルムC2及びC3は、C1と同様の方法で製造したが、押出し時に、表面粗さを付与するために、表2に示す層にガラス微粒子を混入した。
次に、コーティングされていないフィルムC2及びC3を、無機疎水性コーティング組成物を塗布することによってコーティングし、乾燥後、それぞれ、実施例1及び2の本発明の対応するコーティングフィルムを得た。
無機疎水性コーティング組成物は、疎水性酸化物ナノ粒子(Aerosil R812S(エボニック デグサ社製)、BET比表面積:220m/g、一次粒子平均径:7nm)5gをエタノール100mlに分散させることによって調製した。
疎水性コーティング組成物は、従来の装置での標準的なグラビアコーティング工程によって塗布した。塗布及び乾燥工程の条件は次のとおりである。機械速度:120m/分、コーティングロール:グラビアロール、50ライン/cm、コーティング組成物重量:約15g/m(湿潤グラム数)、オーブン乾燥温度:90℃。最終的なコーティングは約0.5ミクロン厚であり、乾燥重量は約0.3g/mであった。
実施例3及び実施例4のフィルムは、2つのポリアミド層を含む耐酷使性の高いフィルムである。両方のフィルムは、表面粗さを付与するために、表2に示す層にガラス微粒子を混入して、上記のように共押出しによって製造した。共押出し後、上記の無機疎水性コーティング組成物を、上記のように同じ条件で、従来の装置での標準的なグラビアコーティング工程によって塗布した。
フィルムの特性
比較フィルム及び本発明のフィルムを以下の試験に従って特性評価した。
収縮特性
フィルムの自由収縮%をASTM D2732に従って85℃で測定した。
走査型電子顕微鏡(SEM)
フィルムサンプルの粗面の形態を調査するために、環境制御走査型電子顕微鏡(ESEM)分析をQuanta 200(FEI社製(米国))を用いて行った。
粗さ
実施例3及び実施例4のコーティングフィルムの粗さを測定した。実施例3のコーティングフィルムの粗面化された表面は、ISO4287に従って測定した約0.35μmの平均粗さ(粗さ平均Ra)、約0.42μmの二乗平均平方根(RMS)粗さ(Rq)及び約2.96μmの平均粗さ深さ(Rz)を特徴とする。
微粒子がフィルムの最外側層(すなわち、コーティングに隣接する層)にある実施例4のフィルムは、予想通り、より大きな粗さ値、すなわち、ISO4287に従って測定した約0.54μmの平均粗さ(粗さ平均Ra)、約0.65μmの二乗平均平方根(RMS)粗さ(Rq)及び約4.48μmの平均粗さ深さ(Rz)を有する。
水接触角θ
上記のフィルムの静的水接触角θをASTM D7490−13に従って測定した。
比較フィルムC1、C2、並びに実施例1及び2の本発明のフィルムについて接触角を測定した。C1及びC2ではコーティングされておらず、実施例1及び2では超疎水性コーティングでコーティングされている最も外側の耐酷使表面で接触角θを測定した。
結果を以下の表3にまとめる。
Figure 2022501210
以上のように、比較例のコーティングされていないフィルムC1の水接触角θは81.4°であったが、微粒子を混入した比較例のコーティングされていないフィルム(C2)についてはより低い値である72.6°が測定された。これらの値が90°未満であることは、親水性の湿潤性表面に典型的である。
これに対して、実施例1及び2の本発明のフィルムのコーティング表面は、これらの表面が示す低い濡れ性と一致して、非常に大きい接触角を示した。実施例3及び実施例4の本発明のフィルムのコーティング表面の水接触角θは、実施例1及び実施例2のものと一致した。
これらの超疎水性表面は、包装サイクルにおいて熱水収縮装置を出たときに、以下の試験にて記載のように、また図7Aの写真にて示すように、完全に乾燥していた。
水シャワー試験
これは、フィルムの予備審査に有用な非常に迅速な定性試験である。
比較フィルムC1及びC2、並びに本発明の実施例1〜実施例2によるフィルムのサンプルを、10秒間水シャワーにかけた。シャワーの後、本発明によるサンプルはコーティング表面上で完全に乾燥していたが、比較フィルムから作製したサンプルは水滴に覆われていた。
真空収縮パッケージの製造
比較フィルムC1及び実施例1の本発明によるフィルムを使用して、ゴム製の丸型ダミーを真空収縮バッグに包装した。最終パッケージでは、超疎水性表面(C)はバッグの外部表面であり、ヒートシール性表面(A)は製品と直接接触するバッグの内部表面であった。
各フィルムについて5つのバッグ(寸法:230mm×400mm)を、真空化、封止及び85℃での収縮トンネルにおけるパッケージの最終収縮を含む従来の包装サイクル(包装機器:CRYOVAC VS20機、真空度:5mBar、封止時間:1.5秒、冷却時間:2秒、封止設定:Ultraseal 310 170℃、収縮トンネル:ST90 Cryovac、収縮時間:3〜5秒)で製造した。
収縮トンネルの出口で、各バッグの外側表面を吸収紙で軽くたたくことによって乾燥させた。軽くたたいた後、湿った紙の重さを量り、紙の初期重量を差し引くことによって回収した水の量を計算した。収縮トンネルに通した後に各バッグから回収した水のグラム数を以下の表4に報告する。
Figure 2022501210
表4に報告したデータは、本発明のフィルムの超疎水性表面が水をはじくのに効果的であったことを明確に示している。
図7A及び7Bの写真は、水収縮トンネルの出口で、比較フィルムC1から製造されたバッグが水滴で覆われていたことを示す。これに対して、実施例1の本発明のフィルムから製造されたバッグは完全に乾燥していた。
実施例1の本発明のフィルムを用いて上記で製造した5つのパッケージを5℃で保存し、1週間観察した。この時間経過後、すべてのパッケージが初期の真空気密外観を維持し、密封性が保持されていることが確認された。
結論として、上記で報告したデータ及び観察は、本発明によるフィルムが、かなり過酷な包装条件にさらされたとしても、超疎水性性能を保持し、収縮トンネルから出てくるこのフィルムから製造されたバッグの外部表面から水を著しく低減又は排除することを可能にすることを示す。
したがって、乾燥ステップが不要であり、包装された製品は、段ボール箱であっても収縮後そのまま出荷することができる。ファン又はエアブレードなどの乾燥装置が不要になったため、包装工場のエネルギー及びスペースを節約できる。
機械加工性
本発明による実施例3及び実施例4のコーティングフィルムのミルログ(Mill log)を、Dusenberyのスリッターで510mm幅のロールにスリットした。スリットロールを目視検査し、それらの品質は平面性及び端部断面の点で良好であった。次に、スリットロールをOnpack 2070装置で試験して、それらの機械加工性を検査した。両方のコーティングフィルムは良好に機能した。
したがって、疎水性コーティングの存在は、フィルムの機械加工性に悪影響を及ぼさない。

Claims (22)

  1. 超疎水性熱可塑性多層包装フィルムであって、
    −外側熱可塑性ヒートシール性層(A)と、
    −層(A)に直接接着している内側熱可塑性単層又は多層基材層(B)と、
    −層(B)に直接接着している外側超疎水性コーティング(C)と
    を含み、
    前記コーティング(C)に直接接着している前記基材層(B)の表面が、粗面であり、層(B)に直接接着していない前記コーティング(C)の外側表面が、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する、
    超疎水性熱可塑性多層包装フィルム。
  2. 前記外側熱可塑性ヒートシール性層(A)が、エチレン−酢酸ビニルコポリマー(EVA)、ポリエチレン、均質又は不均質の線状エチレン−アルファ−オレフィンコポリマー、ポリプロピレンコポリマー(PP)、エチレン−プロピレンコポリマー(EPC)、アクリレート及びメタクリレート、イオノマー、ポリエステル並びにそれらのブレンドから選択される主要量のポリマーを含む、請求項1に記載のフィルム。
  3. 前記内側熱可塑性基材層(B)が、内側ガスバリア層(F)と、任意選択的に1つ以上の追加層とを含む、請求項1又は2に記載のフィルム。
  4. 前記内側熱可塑性単層又は多層基材層(B)が、微粒子を含む、請求項1〜3のいずれか一項に記載のフィルム。
  5. 前記微粒子が、0.5〜100ミクロン、好ましくは5〜80ミクロン、より好ましくは10〜60ミクロンの平均粒径を有する、請求項4に記載のフィルム。
  6. 前記微粒子が、アクリル微粒子及びガラス微粒子から選択される、請求項4又は5に記載のフィルム。
  7. 前記外側超疎水性コーティング(C)が、フルオロポリマー、ポリシロキサン、疎水性ナノ粒子、ワックス、好ましくは疎水性酸化物ナノ粒子、より好ましくはシリカ、アルミナ、酸化マグネシウム、チタニア微粒子及びそれらの混合物から選択される1つ以上の有機又は無機疎水性成分を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のフィルム。
  8. 前記無機コーティング(C)の疎水性酸化物ナノ粒子が、3〜100nm、好ましくは5〜50nmの平均粒径を有する、請求項7に記載のフィルム。
  9. 前記基材層(B)の外側表面に堆積された前記コーティング(C)中の疎水性酸化物ナノ粒子の量が、0.01〜10g/m、好ましくは0.1〜2.0g/m、より好ましくは、0.2〜1.5g/m(乾燥後のグラム数)である、請求項7又は8に記載のフィルム。
  10. 前記コーティング(C)の外側表面が、ISO4287に従って測定した0.32μmより大きい平均粗さ(粗さ平均)Ra、0.39μmより大きい二乗平均平方根(RMS)粗さRq及び/又は2.42μmより大きい平均粗さ深さRzを特徴とする、請求項1〜9のいずれか一項に記載のフィルム。
  11. 層(B)に直接接着していない前記コーティング(C)の外側表面が、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した150°より大きい、好ましくは160°より大きい水接触角θを有する、請求項1〜10のいずれか一項に記載のフィルム。
  12. 前記フィルムが、熱収縮性である、請求項1〜11のいずれか一項に記載のフィルム。
  13. ASTM D2732に従って測定した85℃での全自由収縮%が、少なくとも45%、好ましくは少なくとも55%、さらにより好ましくは少なくとも60%であることを特徴とする、請求項12に記載のフィルム。
  14. 請求項1〜13のいずれか一項に記載の超疎水性熱可塑性多層包装フィルムの製造方法であって、前記製造方法が、
    i)熱可塑性のコーティングされていない任意に熱収縮可能なフィルム(A)/(B)を提供することと、前記フィルム(A)/(B)は、
    −熱可塑性ヒートシール性層(A)と、
    −層(A)に直接接着している熱可塑性単層又は多層基材層(B)と
    を含み、
    層(A)に直接接着していない前記基材層(B)の表面は粗面である、
    ii)前記基材層(B)の粗面に疎水性コーティング組成物を塗布することと、
    iii)塗布した前記疎水性コーティング組成物を硬化及び/又は乾燥させて、超疎水性コーティング(C)を形成することと、
    を含み、
    層(B)に直接接着していない前記コーティング(C)の外側表面が、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する、
    製造方法。
  15. ステップi)において、コーティングされていない前記フィルム(A)/(B)の層(A)に直接接着していない前記基材層(B)の表面が、機械的及び/又は化学的方法による表面処理によって、又は好ましくは前記フィルム(A)/(B)の共押出し時に前記基材層(B)中に微粒子を混入することによって粗化される、請求項14に記載の方法。
  16. ステップii)において、コーティングされていない前記フィルム(A)/(B)の層(A)に直接接着していない前記基材層(B)の粗面に塗布される疎水性コーティング組成物の量が、4〜50g/m(湿潤グラム数)である、請求項14又は15に記載の方法。
  17. シームレスチューブ又はフレキシブル容器の形態で、製品を導入するための少なくとも1つの開口部を有する、可撓性の任意に収縮可能な包装用物品であって、前記物品は、請求項1〜13のいずれか一項に記載のフィルムから製造され、前記物品の最外側表面が、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する前記コーティング(C)の超疎水性表面である、包装用物品。
  18. 請求項1〜13のいずれか一項に記載のフィルム又は請求項17に記載の物品が製品を密封する密封パッケージであって、前記パッケージの最外側表面が、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する前記コーティング(C)の超疎水性表面である、密封パッケージ。
  19. 前記密封パッケージが、真空収縮されている、請求項18に記載の密封パッケージ。
  20. 請求項18又は請求項19に記載の密封パッケージを製造するための包装方法であって、前記包装方法が、
    −少なくとも1つの開口部を有する、請求項19に記載の任意に収縮可能な包装用物品を提供することと、
    −前記開口部から前記物品内に製品を挿入することと、
    −任意に真空化した後、前記物品を封止して、任意に真空である密封パッケージを形成することと、
    −前記パッケージを熱水に接触させることにより収縮させること、及び/又は
    −熱水又は蒸気によりパッケージを低温殺菌又は滅菌することと
    を含み、
    乾燥ステップなしで乾燥したパッケージを提供することを特徴とする、
    包装方法。
  21. 前記包装された製品が、好ましくは食肉、鳥肉、チーズ、魚、加工肉又は燻製肉、豚肉及び子羊肉、ベビーフードから選択された食品、好ましくはミルク、ワイン、ビール、フルーツジュースから選択された飲料である、請求項18又は19に記載の密封パッケージ又は請求項20に記載の包装方法。
  22. 前記パッケージの最外側表面が、試験方法ASTM D7490−13に従って測定した130°より大きい水接触角θを有する超疎水性表面である可撓性パッケージを製造するための、請求項1〜13のいずれか一項に記載のフィルムの使用。
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