JP2022522597A - 積層構造体およびそれを組み込む可撓性パッケージ材料 - Google Patents
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Abstract
本開示の実施形態は、エチレン系ポリマーを含む一軸配向の第１の多層フィルムであって、一軸配向の第１の多層フィルムが、少なくとも２対１の、横断方向の破断点伸び率の機械方向の破断点伸び率に対する比を有する、一軸配向の第１の多層フィルムと、一軸配向の第１の多層フィルムに接着され、かつエチレン系ポリマーを含む、二軸配向の第２の多層フィルムであって、二軸配向の第２の多層フィルムが、少なくとも２対１の、機械方向の破断点伸び率の横断方向の破断点伸び率に対する比を有する、二軸配向の第２の多層フィルムと、を含む、積層体を対象とする。【選択図】なし
Description
本明細書に記載の実施形態は、概して、積層構造体に関し、より具体的には、可撓性パッケージ材料用の積層構造体に関する。
二軸配向ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）、二軸配向ポリアミド（ＢＯＰＡ）、二軸配向ポリエチレンテレフタレート（ＢＯＰＥＴ）を含む従来の積層構造体は、剛性、靭性、シーリングなどのバランスの取れた特性を提供するために、可撓性パッケージ市場で広く使用されている。しかしながら、リサイクル可能なパッケージに対する需要の高まりにより、市場では単一材料ベースのパッケージを提供することが望まれている。しかしながら、従来のポリエチレン（ＰＥ）フィルムは、これらの従来の積層構造体に比べて機械的特性が劣っている。
したがって、改良された積層体およびこれらの積層体を作製するためのプロセスが必要であり、積層体は、リサイクル可能性および機械的強度の二重の利点を有する。
本開示の実施形態は、リサイクル可能性および機械的強度を有する積層体を提供することによって、これらの必要性を満たす。本積層体は、二軸配向ポリエチレン（ＢＯＰＥ）フィルムの利点を、機械方向の配向ポリエチレンフィルム（ＭＤＯ－ＰＥ）フィルムの利点と組み合わせる。ＭＤＯ／ＢＯＰＥ積層体の機械的および熱的特性は、相互に有益に強化され、可撓性パッケージ用途に必要なリサイクル可能性および適合性を提供する構造体を提供する。
具体的には、ＭＤＯフィルムの高い機械方向（ＭＤ）剛性および引張強度と、横断方向（ＣＤ）の低い剛性および引張強度とは、ＭＤ方向のＢＯＰＥフィルムの低い剛性および引張強度と、ＣＤ方向の高い剛性および引張強度とによって補正される。得られた積層フィルムは、バランスの取れたＭＤおよびＣＤの剛性および引張強度、ならびに良好な引張伸びを有し、パッケージの乱用、具体的には落下試験でのパッケージの乱用に耐える強力な積層体を提供する。
少なくとも１つの積層体の実施形態によると、積層体は、０．９３０～０．９７０ｇ／ｃｃの密度および０．１～１０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有するエチレン系ポリマーを含む、一軸配向の第１の多層フィルムを含み、一軸配向の第１の多層フィルムは、３：１超かつ８：１未満の延伸比で機械方向に配向され、一軸配向の第１の多層フィルムは、少なくとも２対１の、横断方向の破断点伸び率の機械方向の破断点伸び率に対する比を有する。積層体はまた、一軸配向の第１の多層フィルムに接着され、かつ０．９００～０．９６２ｇ／ｃｃの密度を有するエチレン系ポリマーを含む、二軸配向の第２の多層フィルムを含み、二軸配向の第２の多層フィルムは、その機械方向の延伸比よりも大きい横断方向の延伸比を有し、二軸配向の第２の多層フィルムは、少なくとも２対１の、機械方向の破断点伸び率の横断方向の破断点伸び率に対する比を有する。
これらの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においてより詳細に説明される。
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具体化されてもよく、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、この開示が徹底的かつ完全であり、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。
定義
「ポリマー」という用語は、同一または異なる種類のモノマーに関わらず、モノマーを重合することにより調製されたポリマー化合物を指す。このため、ポリマーという総称は、通常、１種類のみのモノマーから調製されたポリマーを指すために用いられる「ホモポリマー」という用語、および２種類以上の異なるモノマーから調製されたポリマーを指す「コポリマー」を包含する。本明細書で使用される場合、「インターポリマー」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によって調製されたポリマーを指す。したがって、インターポリマーという総称は、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たポリマーとを含む。
「ポリマー」という用語は、同一または異なる種類のモノマーに関わらず、モノマーを重合することにより調製されたポリマー化合物を指す。このため、ポリマーという総称は、通常、１種類のみのモノマーから調製されたポリマーを指すために用いられる「ホモポリマー」という用語、および２種類以上の異なるモノマーから調製されたポリマーを指す「コポリマー」を包含する。本明細書で使用される場合、「インターポリマー」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によって調製されたポリマーを指す。したがって、インターポリマーという総称は、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たポリマーとを含む。
「ポリエチレン」または「エチレン系ポリマー」は、５０モル％を超える、エチレンモノマーに由来する単位を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場合、「プロピレン系ポリマー」という用語は、５０重量％を超える、プロピレンモノマーに由来する単位を含むポリマーを指す、重合形態で、含むポリマーを指す。これには、プロピレンホモポリマー、ランダムコポリマーポリプロピレン、インパクトコポリマーポリプロピレン、プロピレン／α－オレフィンコポリマー、およびプロピレン／α－オレフィンコポリマーが含まれる。
「ＬＤＰＥ」という用語はまた、「高圧エチレンポリマー」または「高度分岐ポリエチレン」と呼ばれてもよく、ペルオキシドなどのフリーラジカル開始剤を用いて、１４，５００ｐｓｉ（１００ＭＰａ）超の圧力でオートクレーブまたは管型反応器中で部分的または完全に、ポリマーがホモポリマー化されるかまたはコポリマー化されることを意味するように定義される（例えば、参照として本明細書に組み込まれるＵＳ４，５９９，３９２を参照のこと）。ＬＤＰＥ樹脂は、典型的には、０．９１６～０．９３５ｇ／ｃｍ３の範囲内の密度を有する。
「ＬＬＤＰＥ」という用語は、従来のチーグラー・ナッタ触媒系、ならびにビス－メタロセン触媒（「ｍ－ＬＬＤＰＥ」と呼ばれることもある）および拘束幾何触媒を含むがこれに限定されないシングルサイト触媒を使用して作製される樹脂の両方を含み、直鎖状、実質的に直鎖状、または不均質なポリエチレンコポリマーまたはホモポリマーを含む。ＬＬＤＰＥは、ＬＤＰＥよりも少ない長鎖分岐を含有し、米国特許第５，２７２，２３６号、米国特許第５，２７８，２７２号、米国特許第５，５８２，９２３号、および米国特許第５，７３３，１５５号でさらに定義される実質的に直鎖状のエチレンポリマー、米国特許第３，６４５，９９２号のものなどの均質分岐直鎖状エチレンポリマー組成物、米国特許第４，０７６，６９８号に開示されるプロセスに従って調製されるものなどの不均質分岐エチレンポリマー、ならびに／またはそれらのブレンド（ＵＳ３，９１４，３４２もしくはＵＳ５，８５４，０４５に開示されるものなど）を含む。ＬＬＤＰＥは、当該技術分野において既知である任意の種類の反応器または反応器構成を使用して、気相、液相、もしくはスラリー重合、またはそれらの任意の組み合わせにより作製され得る。
「ＭＤＰＥ」という用語は、０．９２６～０．９３５ｇ／ｃｍ３の密度を有するポリエチレンを指す。「ＭＤＰＥ」は、典型的には、クロムもしくはチーグラー・ナッタ触媒を使用して、またはビス－メタロセン触媒および拘束幾何触媒を含むがこれらに限定されないシングルサイト触媒を使用して作製され、典型的には、２．５を超える分子量分布（「ＭＷＤ」）を有する。
「ＨＤＰＥ」という用語は、一般に、チーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、またはシングルサイト触媒（ビスメタロセン触媒および拘束幾何触媒を含むが、これらに限定されない）を用いて調製される、約０．９３５ｇ／ｃｍ３を超える密度を有するポリエチレンを指す。
本明細書で使用される場合、「単一材料」という用語は、積層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、積層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重量％のポリエチレン、または少なくとも９９．９重量％を意味する。
「多層構造体」とは、２つ以上の層を有する任意の構造体を意味する。例えば、多層構造体は、２、３、４、５、またはそれ以上の層を有してもよい。多層構造体は、文字で示される層を有するものとして説明され得る。例えば、コア層Ｂ、ならびに２つの外部層ＡおよびＣを有する３層構造体は、Ａ／Ｂ／Ｃとして示されてもよい。
「可撓性パッケージ」または「可撓性パッケージ材料」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、スタンドアップパウチ、ピローパウチ、バルクバッグバルクバッグ、既製のパッケージなどが含まれ得る。可撓性パッケージのいくつかの典型的な最終用途は、スナック、乾燥食品、液体、またはチーズ用のパッケージである。他の最終用途には、ペットフード、スナック、チップス、冷凍食品、肉、ホットドッグ、および多くの他の用途が含まれるが、これらに限定されるものではない。
「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、「有する（ｈａｖｉｎｇ）」という用語、およびこれらの派生語は、任意の追加の成分、ステップ、または手順が、本明細書で具体的に開示されているかに関わらず、それらの存在を除外するよう意図されない。疑義を回避するために、「含む（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」という用語の使用を通じて特許請求される全ての組成物は、反対の記載がない限り、ポリマーであろうとなかろうと、任意の追加の添加剤、アジュバント、または化合物を含み得る。対照的に、「から本質的になる」という用語は、実施可能性に不可欠でないものを除き、任意の次に続く詳説の範囲から、任意の他の成分、ステップ、または手順を除外する。「からなる」という用語は、具体的に規定または列挙されていない任意の成分、ステップ、または手順を除外する。
ここで、本開示の積層構造体の実施形態、具体的には、可撓性パッケージ材料で使用される積層構造体について詳細に言及する。
実施形態は、０．９００～０．９６２ｇ／ｃｍ３の密度および０．１～１０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有するエチレン系ポリマーを含む一軸配向の第１の多層フィルムを含む、積層体を対象とする。本明細書においてＭＤＯフィルムまたはＭＤＯ－ＰＥフィルムとも呼ばれ得る一軸配向の第１の多層フィルムは、１：１超かつ８：１未満の延伸比で機械方向に配向される。さらに、一軸配向の第１の多層フィルムは、少なくとも２対１の、横断方向の破断点伸び率の機械方向の破断点伸び率に対する比を有する。
加えて、積層体は、一軸配向の第１の多層フィルムに接着された二軸配向の第２の多層フィルムを含む。積層体は、０．９００～０．９６２ｇ／ｃｍ３の密度を有するエチレン系ポリマーを含む。二軸配向の第２の多層フィルムは、その機械方向の延伸比よりも大きい横断方向の延伸比を有し、二軸配向の第２の多層フィルムは、二軸配向の第２の多層フィルムは、少なくとも２対１の、機械方向の破断点伸び率の横断方向の破断点伸び率に対する比を有する。
一軸配向の第１の多層フィルム
１つ以上の実施形態では、一軸配向の第１の多層フィルムは、ヒートシール中に積層体に耐熱性を提供するために、少なくとも１つの層にＨＤＰＥを含み得る。１つ以上の実施形態では、一軸配向の第１の多層フィルムは、少なくとも１０重量％のＨＤＰＥ、または少なくとも１５重量％のＨＤＰＥ、または少なくとも２０重量％のＨＤＰＥを含む。一軸配向の第１の多層フィルムは、９５重量％のエチレン系ポリマー、または９９重量％のエチレン系ポリマー、または９９．９重量％のエチレン系ポリマー、または１００重量％のエチレン系ポリマーを含み得る。一軸配向の第１の多層フィルムの高密度ポリエチレンは、少なくとも０．９５０ｇ／ｃｃ、または少なくとも０．９５０ｇ／ｃｃ、または少なくとも０．９６０ｇ／ｃｃの密度を有し得る。他の実施形態では、高密度ポリエチレンは、０．９５０～０．９７５ｇ／ｃｃ、または０．９５５～０．９７０ｇ／ｃｃの密度を有し得る。さらに、高密度ポリエチレンは、０．５～２ｇ／１０分、または０．６～１ｇ／１０分のメルトインデックスを有し得る。市販の例としては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩのＥＬＩＴＥ（商標）５９６０Ｇが挙げられ得る。
１つ以上の実施形態では、一軸配向の第１の多層フィルムは、ヒートシール中に積層体に耐熱性を提供するために、少なくとも１つの層にＨＤＰＥを含み得る。１つ以上の実施形態では、一軸配向の第１の多層フィルムは、少なくとも１０重量％のＨＤＰＥ、または少なくとも１５重量％のＨＤＰＥ、または少なくとも２０重量％のＨＤＰＥを含む。一軸配向の第１の多層フィルムは、９５重量％のエチレン系ポリマー、または９９重量％のエチレン系ポリマー、または９９．９重量％のエチレン系ポリマー、または１００重量％のエチレン系ポリマーを含み得る。一軸配向の第１の多層フィルムの高密度ポリエチレンは、少なくとも０．９５０ｇ／ｃｃ、または少なくとも０．９５０ｇ／ｃｃ、または少なくとも０．９６０ｇ／ｃｃの密度を有し得る。他の実施形態では、高密度ポリエチレンは、０．９５０～０．９７５ｇ／ｃｃ、または０．９５５～０．９７０ｇ／ｃｃの密度を有し得る。さらに、高密度ポリエチレンは、０．５～２ｇ／１０分、または０．６～１ｇ／１０分のメルトインデックスを有し得る。市販の例としては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩのＥＬＩＴＥ（商標）５９６０Ｇが挙げられ得る。
一軸配向の第１の多層フィルムには、様々な厚さが企図される。一実施形態では、一軸配向の第１の多層フィルムは、１５～３０μｍの厚さを有する。
別の実施形態では、一軸配向の第１の多層フィルムは、少なくとも０．９５０ｇ／ｃｃの密度、および０．３～５ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を含む高密度ポリエチレンを有する、少なくとも１つの外層と、０．９２０ｇ／ｃｃ未満の密度および０．５～５ｇ／１０分のメルトインデックスを有するエチレン系ポリマーを含む、少なくとも１つの内層と、少なくとも１つの内層と少なくとも１つの外層との間に配置された少なくとも１つの中間層であって、中間層が、０．９３０ｇ／ｃｃ超える密度を有するエチレン系ポリマーを含む、中間層と、を含み得る。
外層の高密度ポリエチレンは、上記で提供された密度範囲およびメルトインデックス値を含み得る。外層は、２～１０μｍ、または２～４μｍの厚さを有し得る。
上記のように、少なくとも１つの内層は、０．９２０ｇ／ｃｃ未満の密度および０．５～５ｇ／１０分のメルトインデックスを有するエチレン系ポリマーを含む。１つ以上の実施形態では、内層は、０．９００ｇ／ｃｃ未満、または０．９００ｇ／ｃｃ未満、または０．８９０ｇ／ｃｃ未満、または０．８８０ｇ／ｃｃ未満、または０．８７５ｇ／ｃｃ未満の密度を有するポリオレフィンプラストマーを含み得る。さらなる実施形態では、内層のポリオレフィンプラストマーは、０．８６０～０．９００ｇ／ｃｃ、または０．８６０～０．８８５ｇ／ｃｃ、または０．８６５～０．８７５ｇ／ｃｃの密度を有する。さらに、内層のポリオレフィンプラストマーは、０．５～３ｇ／１０分、または０．６～１．５ｇ／１０分、または０．８～１．２ｇ／１０分のメルトインデックスを有する。ポリオレフィンプラストマーの市販の例としては、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）８１００、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）８２００、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）１８８０、およびＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）１１４０が挙げられ、これらは全て、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩから入手可能である。
いくつかの実施形態では、例えば、ブロックされていない非対称フィルムの実施形態では、内層が、ポリオレフィンプラストマーとブレンドされた追加のエチレン系ポリマーを含むことが企図される。エチレン系ポリマーには、様々な実施形態が企図される。１つ以上の実施形態では、内層は、０．９１０ｇ／ｃｃを超える密度および０．５～５ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を含む。好適な市販の例としては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩから入手可能なＥＬＩＴＥ（商標）またはＩＮＮＡＴＥ（商標）ポリマーが挙げられ得る。内層は、２～１０μｍ、または２～５μｍの厚さを有し得る。
一軸配向の第１の多層フィルムの中間層では、エチレン系ポリマーは、０．９３０ｇ／ｃｃを超えるか、または０．９３５ｇ／ｃｃを超える密度を有し得る。他の実施形態では、エチレン系ポリマーは、０．９２０～０．９５０ｇ／ｃｃ、または０．９２５～０．９４５ｇ／ｃｃ、または０．９３５～０．９４５ｇ／ｃｃの密度を有し得る。さらに、中間層のエチレン系ポリマーは、０．５～２ｇ／１０分、または０．６～１ｇ／１０分のメルトインデックスを有し得る。市販の例としては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩのＥＬＩＴＥ（商標）５９４０ＳＴが挙げられ得る。中間層は、８～３０μｍの厚さを有し得る。
さらに別の実施形態では、一軸配向の第１の多層フィルムは、プロピレン系ポリマーを含み得る。プロピレン系ポリマーは、単独で、または本明細書に記載の実施形態と組み合わせて使用してもよい。プロピレン系ポリマーは、０．８５０ｇ／ｃｃ～０．９００ｇ／ｃｃ、または０．８５５～０．８９５の密度を有し得る。プロピレン系ポリマーは、１～２５、または１～１０ｇ／１０分のメルトフローレート（ＭＦＲ）を有し得る。様々な商品の実施形態が好適であると企図される。これらには、ＥｘｘｏｎＭｏｂｉｌによって生産されるＶｉｓｔａｍａｘｘ（商標）３０００、Ｖｉｓｔａｍａｘｘ（商標）３０２０ＦＬ、Ｖｉｓｔａｍａｘｘ（商標）３５８８ＦＬ、およびＶｉｓｔａｍａｘｘ（商標）６１０２／６１０２ＦＬが含まれ得る。加えて、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩのＶＥＲＳＩＦＹ（商標）２０００およびＶＥＲＳＩＦＹ（商標）２３００も利用され得る。
機械方向における延伸には、様々な処理パラメータが好適であると考えられる。例えば、一軸配向の第１の多層フィルムは、３：１超かつ８：１未満の延伸比で、または４：１～８：１の延伸比で機械方向に配向され得る。
上記のように、一軸配向の第１の多層フィルムは、少なくとも２対１の、横断方向の破断点伸び率の機械方向の破断点伸び率に対する比を有する。さらなる実施形態では、横断方向の破断点伸び率の機械方向の破断点伸び率に対する比は、一軸配向の第１の多層フィルムについて、少なくとも３対１、または少なくとも５対１、または少なくとも８対１である。別の言い方をすれば、一軸配向の第１の多層フィルムは、機械方向の破断点伸び率よりも少なくとも１００％超えるか、または少なくとも２００％超えるか、または少なくとも３００％超える、横断方向の破断点伸び率を有する。
二軸配向の第２の多層フィルム
二軸配向の第２の多層フィルムが、単層フィルムまたは多層フィルムであり得ることが企図される。例えば、二軸配向の第２の多層フィルムは、例えば、シーラント層、バリア層、結合層、他のポリエチレン層などを含む、用途に応じた多層フィルムに典型的に含まれる他の層をさらに含み得る。１つ以上の実施形態では、二軸配向の第２の多層フィルムは、１５～１００μｍ、または１５～４０μｍの厚さを有し得る。二軸配向の第２の多層フィルムは、９５重量％のエチレン系ポリマー、または９９重量％のエチレン系ポリマー、または９９．９重量％のエチレン系ポリマー、または１００重量％のエチレン系ポリマーを含み得る。
二軸配向の第２の多層フィルムが、単層フィルムまたは多層フィルムであり得ることが企図される。例えば、二軸配向の第２の多層フィルムは、例えば、シーラント層、バリア層、結合層、他のポリエチレン層などを含む、用途に応じた多層フィルムに典型的に含まれる他の層をさらに含み得る。１つ以上の実施形態では、二軸配向の第２の多層フィルムは、１５～１００μｍ、または１５～４０μｍの厚さを有し得る。二軸配向の第２の多層フィルムは、９５重量％のエチレン系ポリマー、または９９重量％のエチレン系ポリマー、または９９．９重量％のエチレン系ポリマー、または１００重量％のエチレン系ポリマーを含み得る。
二軸配向の第２の多層フィルムのエチレン系ポリマーは、０．９１５～０．９４０ｇ／ｃｃ、または０．９２０～０．９３５ｇ／ｃｃ、または０．９２０～０．９３０ｇ／ｃｃの密度を有し得る。二軸配向の第２の多層フィルムは、０．５～２ｇ／１０分、または０．６～１ｇ／１０分のメルトインデックスを有し得る。
二軸配向の第２の多層フィルムは、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）を含み得る。ＭＤＰＥが０．９４０ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する限り、好適なＬＬＤＰＥには、チーグラー・ナッタ触媒直鎖状低密度ポリエチレン、シングルサイト触媒（メタロセンを含む）直鎖状低密度ポリエチレン、および中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、ならびに前述のもののうちの２つ以上の組み合わせが含まれる。ＬＬＤＰＥは、上記の範囲により定義される密度およびメルトインデックス（Ｉ２）を有し得る。二軸配向の第２の多層フィルムは、いくつかの実施形態では、５０重量パーセントを超える、他の実施形態では、６０重量パーセントを超える、および他の実施形態では７０重量パーセントを超えるＬＬＤＰＥを含み得る。
いくつかの実施形態では、二軸配向の第２の多層フィルムは、例えば、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレン、ポリエチレンプラストマー、ポリエチレンエラストマー、エチレン酢酸ビニル、またはそれらの組み合わせを含む、１つ以上の追加のポリマーをさらに含み得る。そのような実施形態では、１つ以上の追加のポリマーは、５０重量パーセント未満の量で存在し得る。
二軸配向ポリエチレンフィルムは、例えば、抗酸化剤、亜リン酸塩、粘着添加剤、帯電防止剤、顔料、着色剤、充填剤、またはそれらの組み合わせなど、当業者に既知である１つ以上の添加剤をさらに含み得る。
１つ以上の実施形態では、二軸配向の第２の多層フィルムは、テンタフレーム逐次二軸配向プロセスを使用して二軸配向される。そのような技術は一般に、当業者に既知である。他の実施形態では、ポリエチレンフィルムは、二重気泡配向プロセスなどの、本明細書の教示に基づいて、当業者に既知である他の技術を使用して二軸配向され得る。一般に、テンタフレーム逐次二軸配向プロセスでは、テンタフレームは、多層共押出ラインの一部として組み込まれる。フラットダイから押出された後、フィルムを冷却ロール上で冷却し、室温の水で充填した水浴に浸漬させる。次いで、キャストフィルムを異なる回転速度を有する一連のローラに通して、機械方向における延伸を達成する。製作ラインのＭＤ延伸セグメントには数対のローラがあり、それらは全て油加熱されている。対のローラは、予熱ローラ、延伸ローラ、ならびに弛緩およびアニーリング用ローラとして逐次作動する。各ローラ対の温度は、別々に制御される。機械方向における延伸後、加熱ゾーンを有するテンタフレーム熱風炉にフィルムウェブを通して、横断方向における延伸を実行する。最初のいくつかのゾーンは予熱用であり、その後に延伸用のゾーン、次いでアニーリング用の最終ゾーンが続く。
いくつかの実施形態では、二軸配向の第２の多層フィルムは、２：１～６：１の延伸比で機械方向に、および２：１～９：１の延伸比で横断方向に配向される。二軸配向の第２の多層フィルムは、いくつかの実施形態では、３：１～５：１の延伸比で機械方向に、および３：１～８：１の延伸比で横断方向に配向される。
二軸配向の第２の多層フィルムは、その機械方向の延伸比よりも大きい横断方向の延伸比を有し、二軸配向の第２の多層フィルムは、二軸配向の第２の多層フィルムは、少なくとも２対１の、機械方向の破断点伸び率の横断方向の破断点伸び率に対する比を有する。さらなる実施形態では、機械方向の破断点伸び率の横断方向の破断点伸び率に対する比は、二軸配向の第２の多層フィルムについて、少なくとも３対１、または少なくとも４対１である。別の言い方をすれば、二軸配向の第２の多層フィルムは、横断方向の破断点伸び率よりも少なくとも１００％を超えるか、または少なくとも２００％を超えるか、または少なくとも３００パーセントを超える、機械方向の破断点伸び率を有する。
接着剤層
積層体に使用される接着剤には、様々な接着剤組成物が好適であると考えられる。これらには、ポリウレタン、エポキシ、アクリルなどが含まれ得る。一実施形態では、積層体は、ポリウレタン接着剤を含む接着剤層を含み得る。ポリウレタン接着剤は、無溶剤または溶媒系であり得る。さらに、ポリウレタン接着剤は、二液型配合物であり得る。
積層体に使用される接着剤には、様々な接着剤組成物が好適であると考えられる。これらには、ポリウレタン、エポキシ、アクリルなどが含まれ得る。一実施形態では、積層体は、ポリウレタン接着剤を含む接着剤層を含み得る。ポリウレタン接着剤は、無溶剤または溶媒系であり得る。さらに、ポリウレタン接着剤は、二液型配合物であり得る。
積層体
理論に制限されることなく、２つのフィルムの組み合わせは、等方性積層体を提供する。本明細書で使用される場合、「等方性」は、積層体が、機械方向の破断点伸び率の３０％以内の横断方向の破断点伸び率を有することを意味する。別の言い方をすれば、これは、積層体がＭＤ方向または横断方向で同様の引張結果をもたらすことを意味する。さらなる実施形態では、本積層体は、機械方向の破断点伸び率の２５％以内、または２０％以内の横断方向の破断点伸び率を有し得る。
理論に制限されることなく、２つのフィルムの組み合わせは、等方性積層体を提供する。本明細書で使用される場合、「等方性」は、積層体が、機械方向の破断点伸び率の３０％以内の横断方向の破断点伸び率を有することを意味する。別の言い方をすれば、これは、積層体がＭＤ方向または横断方向で同様の引張結果をもたらすことを意味する。さらなる実施形態では、本積層体は、機械方向の破断点伸び率の２５％以内、または２０％以内の横断方向の破断点伸び率を有し得る。
物品
上記のように、積層体は、スタンドアップパウチなどの可撓性パッケージ材料に含まれ得る。
上記のように、積層体は、スタンドアップパウチなどの可撓性パッケージ材料に含まれ得る。
試験方法
試験方法は、以下を含む。
試験方法は、以下を含む。
メルトインデックス（Ｉ２）
エチレン系ポリマーのメルトインデックス（Ｉ２）を、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って、１９０℃、２．１６ｋｇで測定した。値をｇ／１０分で報告し、これは１０分あたりに溶出したグラムに対応する。
エチレン系ポリマーのメルトインデックス（Ｉ２）を、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って、１９０℃、２．１６ｋｇで測定した。値をｇ／１０分で報告し、これは１０分あたりに溶出したグラムに対応する。
メルトフローレート（ＭＦＲ）
プロピレン系ポリマーのメルトフローレートを、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って、２３０℃および２．１６ｋｇで測定した。値をｇ／１０分で報告し、これは１０分あたりに溶出したグラムに対応する。
プロピレン系ポリマーのメルトフローレートを、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って、２３０℃および２．１６ｋｇで測定した。値をｇ／１０分で報告し、これは１０分あたりに溶出したグラムに対応する。
密度
密度測定用の試料を、ＡＳＴＭ Ｄ４７０３に従って調製し、グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｃまたはｇ／ｃｍ３）で報告した。測定は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２、方法Ｂを使用して、試料圧縮の１時間以内に行った。
密度測定用の試料を、ＡＳＴＭ Ｄ４７０３に従って調製し、グラム／立方センチメートル（ｇ／ｃｃまたはｇ／ｃｍ３）で報告した。測定は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２、方法Ｂを使用して、試料圧縮の１時間以内に行った。
引張特性
伸び率、破断点伸び、および破断点力を、ＡＳＴＭ Ｄ－８８２法に従って、機械方向（ＭＤ）および横断方向（ＣＤ）の両方で決定した。使用した機械は、Ｉｎｓｔｒｏｎ ５９６５引張試験機であり、５００ｍｍ／分の引抜速度で動作した。試料幅は、１インチであった。
伸び率、破断点伸び、および破断点力を、ＡＳＴＭ Ｄ－８８２法に従って、機械方向（ＭＤ）および横断方向（ＣＤ）の両方で決定した。使用した機械は、Ｉｎｓｔｒｏｎ ５９６５引張試験機であり、５００ｍｍ／分の引抜速度で動作した。試料幅は、１インチであった。
ヒートシール試験
ヒートシール強度およびヒートシール開始温度を決定するために、試料をＪ＆Ｂ Ｈｏｔ Ｔａｃｋ ４０００試験機でシールした。試料幅は、１インチであり、シール時間は、０．５秒であり、シール圧力は、０．２７５Ｎ／ｍｍ２であった。次いで、シールされた試料を２４時間エージングした後、ヒートシール強度をＩｎｓｔｒｏｎ ５９６５引張試験機で５００ｍｍ／分の引抜速度で試験した。
ヒートシール強度およびヒートシール開始温度を決定するために、試料をＪ＆Ｂ Ｈｏｔ Ｔａｃｋ ４０００試験機でシールした。試料幅は、１インチであり、シール時間は、０．５秒であり、シール圧力は、０．２７５Ｎ／ｍｍ２であった。次いで、シールされた試料を２４時間エージングした後、ヒートシール強度をＩｎｓｔｒｏｎ ５９６５引張試験機で５００ｍｍ／分の引抜速度で試験した。
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。
使用される市販のポリマー
以下に記載の実験用積層体には、以下に列挙されるポリマーを使用した。全てのポリマーは、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩによって生産されている。
以下に記載の実験用積層体には、以下に列挙されるポリマーを使用した。全てのポリマーは、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩによって生産されている。
ＢＯＰＥフィルムの製作
以下の表２を参照すると、ＢＯＰＥ試料１および２は、Ｄｅｃｒｏ製の市販のＢＯＰＥ製品であり、具体的には、４０μｍのＢＯＰＥ試料１ではＤＬ４０、５０μｍのＢＯＰＥ試料２ではＤＬ５０である。ＤＬ４０およびＤＬ５０のＢＯＰＥフィルムは、０．９２５ｇ／ｃｃの密度の密度を有するポリエチレンポリマーを有する。
以下の表２を参照すると、ＢＯＰＥ試料１および２は、Ｄｅｃｒｏ製の市販のＢＯＰＥ製品であり、具体的には、４０μｍのＢＯＰＥ試料１ではＤＬ４０、５０μｍのＢＯＰＥ試料２ではＤＬ５０である。ＤＬ４０およびＤＬ５０のＢＯＰＥフィルムは、０．９２５ｇ／ｃｃの密度の密度を有するポリエチレンポリマーを有する。
表２に示すように、様々な厚さのこれらのＢＯＰＥ試料を研究した。データは、フィルムのＭＤ方向では、引張曲線がかなり平坦であり、破断点伸びが高いことを示す。ＣＤの引張方向は、非常に硬く、破断点伸びは低かった。ＭＤおよびＣＤの引張挙動のこの非対称的な違いは、落下試験抵抗には有益ではない。加えて、このＢＯＰＥフィルムの熱抵抗は、所望のものより低く、フィルムを１３０℃を超えて加熱すると収縮が発生する可能性があった。
ＭＤＯフィルムの製作
以下の表３を参照すると、ＭＤＯフィルム（ＭＤＯ試料１）を、６．５の延伸比でブローフィルムＭＤＯライン上に調製した。ダイヘッドの直径は４００ｍｍ、出力は４４８ｋｇ／時、最終巻き速度は２２６ｍ／分であった。使用したブローアップ比（ＢＵＲ）は２．６であった（延伸前のレイフラットは１６５０ｍｍであった）。一次フィルム厚さ（ブロッキング前）は、６４μｍであった。二次フィルム厚さ（延伸後）は、２５μｍであった。（６００％延伸）。最後の２つのゾーンの２１０℃を除いて、ダイ温度は２００℃であった。押出温度は、全て２００℃に設定した。
以下の表３を参照すると、ＭＤＯフィルム（ＭＤＯ試料１）を、６．５の延伸比でブローフィルムＭＤＯライン上に調製した。ダイヘッドの直径は４００ｍｍ、出力は４４８ｋｇ／時、最終巻き速度は２２６ｍ／分であった。使用したブローアップ比（ＢＵＲ）は２．６であった（延伸前のレイフラットは１６５０ｍｍであった）。一次フィルム厚さ（ブロッキング前）は、６４μｍであった。二次フィルム厚さ（延伸後）は、２５μｍであった。（６００％延伸）。最後の２つのゾーンの２１０℃を除いて、ダイ温度は２００℃であった。押出温度は、全て２００℃に設定した。
ＭＤＯフィルムのフィルム引張挙動を、以下の表４に列挙する。示されているように、ＭＤＯフィルムは、ＣＤ方向に約１６９．７％の高い破断点伸びを有するが、ＭＤ方向よりもはるかに硬かった。したがって、これは、ＢＯＰＥフィルムの引張特性を補正する。
積層手順
積層体プロセスでは、接着剤をＭＤＯフィルムに塗布した後、第２のフィルム（ＭＤＯ－ＰＥフィルム）をそれに押し付けて、二重積層体を生産した。使用した接着剤は、１００／５０の重量比で十分混合してから、酢酸エチルを使用して固形分３０％の溶液に希釈したＭＯＲ－ＦＲＥＥ（商標）６９８Ａ／Ｃ７９の接着剤であった。次いで、接着剤を、ハンドドローダウンコーター、Ｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏａｔｅｒ １０１を使用して、１．６ｇ／ｍ２の乾燥コーティング重量で、Ａ４サイズのＭＤＯフィルム上にコーティングした。コーティングされたフィルムを、ＢＯＰＥフィルムとの積層の前に、８０℃のオーブンで４０秒間乾燥した。手動ラボ積層を、熱間圧延積層機を使用して、３バールのニップ圧力および６５℃のニップ温度で実行した。次いで、ＭＤＯ／／ＢＯＰＥフィルムの積層フィルムを、４５℃で２４時間硬化させた。以下の表５は、二重試料の引張特性を含む。
積層体プロセスでは、接着剤をＭＤＯフィルムに塗布した後、第２のフィルム（ＭＤＯ－ＰＥフィルム）をそれに押し付けて、二重積層体を生産した。使用した接着剤は、１００／５０の重量比で十分混合してから、酢酸エチルを使用して固形分３０％の溶液に希釈したＭＯＲ－ＦＲＥＥ（商標）６９８Ａ／Ｃ７９の接着剤であった。次いで、接着剤を、ハンドドローダウンコーター、Ｋ Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｃｏａｔｅｒ １０１を使用して、１．６ｇ／ｍ２の乾燥コーティング重量で、Ａ４サイズのＭＤＯフィルム上にコーティングした。コーティングされたフィルムを、ＢＯＰＥフィルムとの積層の前に、８０℃のオーブンで４０秒間乾燥した。手動ラボ積層を、熱間圧延積層機を使用して、３バールのニップ圧力および６５℃のニップ温度で実行した。次いで、ＭＤＯ／／ＢＯＰＥフィルムの積層フィルムを、４５℃で２４時間硬化させた。以下の表５は、二重試料の引張特性を含む。
示されているように、ＭＤＯおよびＢＯＰＥの組み合わせにより、両方の二重試料を等方性にすること、つまり、ＭＤ方向の破断点伸び率をＣＤ方向の破断点伸び率の３０％以内に維持することが可能になった。実際、ＭＤ方向の破断点伸び率は、ＣＤ方向の破断点伸び率の２０％以内である。
加えて、表６に示すように、表５の二重試料を、ヒートシール強度に基づいて評価した。
表６に示されるように、比較のＢＯＰＥフィルムは、概して、本発明の二重積層体よりも低いシール強度を示した。９０℃という低い温度で、ＢＯＰＥフィルムは収縮を示し、これは、パッケージ用途には非常に望ましくない。対照的に、ＭＤＯ－ＰＥフィルムとの積層の後、耐熱性が改善され、本発明の二重積層体は、いかなる収縮も示さなかった。
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認識されているが、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。
Claims (11)
- 積層体であって、
０．９３０～０．９７０ｇ／ｃｍ３の密度および０．１～１０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有するエチレン系ポリマーを含む、一軸配向の第１の多層フィルムであって、前記一軸配向の第１の多層フィルムが、３：１超かつ８：１未満の延伸比で機械方向に配向され、前記一軸配向の第１の多層フィルムが、少なくとも２対１の、横断方向の破断点伸び率の機械方向の破断点伸び率に対する比を有する、一軸配向の第１の多層フィルムと、
前記一軸配向の第１の多層フィルムに接着され、かつ０．９００～０．９６２ｇ／ｃｍ３の密度を有するエチレン系ポリマーを含む、二軸配向の第２の多層フィルムであって、前記二軸配向の第２の多層フィルムが、その機械方向の延伸比より大きい横断方向の延伸比を有し、前記二軸配向の第２の多層フィルムが、少なくとも２対１の、前記機械方向の破断点伸び率の前記横断方向の破断点伸び率に対する比を有する、二軸配向の第２の多層フィルムと、を含む、積層体。 - 前記一軸配向の第１の多層フィルムが、前記機械方向の破断点伸び率よりも少なくとも１００％を超える前記横断方向の破断点伸び率を有し、前記二軸配向の第２の多層フィルムが、前記横断方向の破断点伸び率よりも少なくとも１００％を超える前記機械方向の破断点伸び率を有する、請求項１に記載の積層体。
- 前記一軸配向の第１の多層フィルムについて、少なくとも３対１の、前記横断方向の破断点伸び率の前記機械方向の破断点伸び率に対する前記比、前記二軸配向の第２の多層フィルムについて、少なくとも３対１の、前記機械方向の破断点伸び率の前記横断方向の破断点伸び率に対する比を有する、請求項１～２のいずれかに記載の積層体。
- 前記一軸配向の第１の多層フィルムが、１５～３０μｍの厚さを有し、前記二軸配向の第２の多層フィルムが、１５～１００μｍの厚さを有する、請求項１～３のいずれかに記載の積層体。
- 前記一軸配向の第１の多層フィルムが、
少なくとも０．９５０ｇ／ｃｃの密度、および０．３～５ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を含む高密度ポリエチレンを有する、少なくとも１つの外層と、
０．９００ｇ／ｃｃ未満の密度および０．５～５ｇ／１０分のメルトインデックスを有するポリオレフィンプラストマーを含む、少なくとも１つの内層と、
前記少なくとも１つの内層と前記少なくとも１つの外層との間に配置された少なくとも１つの中間層であって、前記中間層が、０．９３０ｇ／ｃｃ超える密度を有するエチレン系ポリマーを含む、中間層と、を含む、請求項１～４のいずれかに記載の積層体。 - 前記二軸配向多層フィルムが、シーラント層を含有する、請求項１～５のいずれかに記載の積層体。
- 前記一軸配向の第１の多層フィルムが、少なくとも１０重量％のＨＤＰＥを含む、請求項１～６のいずれかに記載の積層体。
- 前記二軸配向の第２の多層フィルムの前記エチレン系ポリマーが、０．９１５～０．９４０ｇ／ｃｃの密度、および０．５～２．０ｇ／１０分のメルトインデックスを有する、請求項１～７のいずれかに記載の積層体。
- 前記積層体が、ポリウレタン接着剤を含む接着剤層を含む、請求項１～８のいずれかに記載の積層体。
- 前記積層体が、前記機械方向の破断点伸び率の４０％以内の前記横断方向の破断点伸び率を有する、請求項１～９のいずれかに記載の積層体。
- 請求項１～１０のいずれかに記載の積層構造体を含む物品であって、可撓性パッケージ材料である、物品。
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