JP2023538150A - バリア強化ポリマーフィルム構造体、その調製方法、及びその物品 - Google Patents

バリア強化ポリマーフィルム構造体、その調製方法、及びその物品 Download PDF

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Abstract

本発明は一般に、包装容器などの成形容器に熱形成するための、硬質又は可撓性の、ポリエチレン又はエチレン/α-オレフィンコポリマーベースの共押出された多層フィルム又はシートに関する。とりわけ、硬質フィルムは、改善されたバリア特性、靭性、及びスナップ性を有する。特に、本発明のフィルムは、ポリプロピレン層の1つ以上のスタックを含む。一実施形態では、スタック内のポリプロピレン層は、任意の2つの隣接する層が、おそらく異なる微細構造及び/又は結晶化度で2つの層の間に界面又は中間相を提供する異なる微細構造を有するように提供される。全体的なポリプロピレンスタック構造は、酸素の輸送を妨害するのを助け、それによって、強化された酸素バリア特性を有する積層体又は構造体、例えば、硬質フィルム又はシートを提供する。本発明はまた、そのようなフィルムから容器などの成形物品を調製するためのプロセスに関し、並びに硬質又は可撓性の、充填済及び未充填の両方のそのような成形物品に関する。

Description

(関連出願の相互参照)
本出願は、2020年8月14日に出願された米国特許仮出願第63/065,662号、2021年4月12日に出願された米国特許仮出願第63/173,784号、及び2021年5月5日に出願された米国特許仮出願第63/184,650号の利益を主張するものであり、これらの出願の全体は、あらゆる目的のために本明細書に組み込まれる。
本発明は、包装用途に関する。本発明は一般に、包装容器などの成形容器に熱形成するための、硬質又は可撓性の、ポリエチレン又はエチレン/α-オレフィンコポリマーベースの共押出された多層フィルム又はシートに関する。とりわけ、フィルムは、改善されたバリア特性、靭性、及びスナップ性を有する。特に、本発明のフィルムは、ポリプロピレン層の1つ以上のスタックを含む。一実施形態では、スタック内のポリプロピレン層は、任意の2つの隣接する層が、おそらく異なる微細構造及び/又は結晶化度で2つの層の間に界面又は中間相を提供する異なる微細構造を有するように提供される。全体的なポリプロピレンスタック構造は、酸素の輸送を妨害するのを助け、それによって、強化された酸素バリア特性を有する積層体又は構造体、例えば、硬質フィルム又はシートを提供する。本発明はまた、そのようなフィルムから容器などの成形物品を調製するためのプロセスに関し、並びに硬質又は可撓性の、充填済及び未充填の両方のそのような成形物品に関する。
包装は、消費者又は産業用の多くの品目の保存及び輸送のための重要な構成要素である。食品及び飲料品、家庭用化学薬品、化粧品、消費財、医療品、並びに工業製品は、包装が製品の保存及び輸送において重要な役割を果たす分野の例である。歴史的には、セラミック、金属及びガラスが貯蔵及び輸送に利用されていた。しかしながら、現代生活に関連する移動性は、容器設計におけるより多くの柔軟性並びに包装及び輸送に関連するコストの削減に対する要求を生み出している。ポリマー材料及び関連する加工技術の開発は、歴史的材料をポリマー溶液で置き換える機会を導入することにより、この要求を満たした。しかしながら、多くの現在の解決策は、持続可能性に悪影響を及ぼす限定的なリサイクル価値を有する。本発明は、リサイクル性及び持続可能性の問題に対処する。
硬質ポリマー容器空間では、容器は、フィルムのロールが巻き解かれて容器に熱形成される、成形充填シール(FFS)などの装置を使用して作製される。そのような硬質容器は、とりわけ以下の産業において使用される:(1)食品、(2)医療品、(3)化粧品、(4)自動車、及び(5)電子機器。このような容器を調製するための硬質プラスチックシートは、ポリスチレン(PS)、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリ乳酸(PLA)、ポリプロピレン(PP)などから作製される。
ポリプロピレンは、ポリエチレンに次いで世界で2番目に多い商品熱可塑性物質である。一般に、ポリエチレンは、様々な食品、医療品、商品、及び自動車用途において包装用途として好ましい。ポリプロピレンは、高い耐熱性、光学的透明度、可撓性、低温衝撃特性、及び全体的な構造剛性を示すが、そのような用途に好ましい材料ではない。特にバリア用途では、すなわち酸素及び水分の輸送に対するバリアが求められる場合、ポリスチレンが好ましい。
酸素移動及び水分移動を阻害することに関するバリア特性は、物品の損傷を回避するために、及び特に、定義により制限される食品及び飲料分野における貯蔵寿命の延長のために、そのような硬質プラスチックシートにおいて望ましい。現在利用可能なバリア材料としては、エチレン-ビニルアルコール(EVOH)又はポリアミド(PA、PA6、PA66)などの高コストかつ高密度のバリアフィルムが挙げられ、これらは、ポリスチレン及びポリプロピレンなどの従来の基材材料と共に、積層として、又は多層共押出プロセスにおいて使用される。
一般に、水蒸気、並びに酸素及び/又は二酸化炭素などの特定のガスに対するバリアとして機能するポリマー材料は、包装材料として機能する成形ポリマー物品を形成するために利用され得る。例えば、バリア特性に関するそのような有効性は、ポリマー材料及び得られる成形ポリマー物品が、その中に貯蔵される製品の貯蔵寿命を延ばすことを可能にすることができる。
水蒸気及びガスに対するバリア特性は、利用される特定のポリマー材料に応じて変化することができる。例えば、いくつかのポリマー材料は、水蒸気に対しては良好なバリア材料として、ガスに対しては不良なバリア材料として効率的に機能するが、他のポリマー材料は、水蒸気に対しては不良なバリア材料として、ガスに対しては良好なバリア材料として機能することが発見されている。場合によっては、技術又は処理を用いて、水蒸気及びこれらのガスの両方に対する有効なバリアとして機能し得るポリマー材料を提供することができる。しかしながら、これらの処理は、包装材料の審美的特性(例えば、透明度)に影響を及ぼす可能性があり、また、特に材料が比較的大きな厚さを有する場合、そのような材料の機械的特性に悪影響を及ぼす可能性もある。
バリア特性、機械的特性、及び光学的特性とは別に、特定のポリマー材料はまた、特定の形成又は成形プロセスに従って成形ポリマー物品を形成するのに有効ではない場合がある。最後に、いくつかの現在のポリマー材料のリサイクルは、バリア性能を作り出すために使用される特定の技術又は処理によって複雑になる可能性があり、望ましくない非効率的な廃棄の流れをもたらす。
別の望ましい特性は、硬質フィルムを作製するためのポリマーの加工性である。例えば、ポリスチレンは、高い機械的強度、より低い収縮率、及び広いプロセスウィンドウを有する非晶質熱可塑性ポリマーである。ポリスチレンは、射出成形又は押出/熱形成/成形充填シール加工であれ、その加工の容易さのために、商品製品及び包装用途のための標準材料と考えられている。
比較すると、ポリプロピレンは、良好な機械的特性、高い耐熱性及び耐薬品性を有するが、狭いプロセスウィンドウを伴うはるかに高い収縮率を有する、半結晶性熱可塑性ポリマーである。したがって、押出、熱形成、及び成形充填シール加工技術を使用する用途では、ポリスチレンは、ポリプロピレンよりも明らかに有利である。更に、ポリプロピレンは、より高い収縮率とは別に、補助的な加熱及び冷却を必要とする。
ポリプロピレン層のスタックを含む本発明の硬質フィルムは、改良された特性を有する容器包装用の上記ポリマーシートの代替物を、より低いコストで、かつ上に記載の分野における包装容器の性能基準を犠牲にすることなく提供する。ポリプロピレンを含むにもかかわらず、本発明の硬質フィルムは、より低い収縮率を有し、ポリスチレンと同様のプロセスを有する。
実際、本発明の硬質フィルムは、酸素透過率及び水蒸気透過率に関して、従来のポリプロピレン及びポリスチレンに匹敵する高い性能を提供する。したがって、本発明の硬質フィルムは、例えば硬質容器用途において、貯蔵寿命延長のための低コストのバリア選択肢である。これらの硬質フィルムはまた、同等の靭性及びスナップ性を示す。要約すると、これらのフィルムは、(i)従来のポリプロピレン又はポリスチレン用に設計された既存の装置上での加工に対する従順性を示すが、収縮が低減されており、(ii)既存の積層、印刷、熱形成、及び成形充填シールプロセスとの適合性を示す。最後に、そのような望ましい特性及び加工性にもかかわらず、本発明の硬質フィルムは、従来の高密度熱可塑性樹脂と比較して高いリサイクル能力を有する、より軽量の材料を提供し、したがって下流の持続可能性を改善する。
結果として、複数回の使用又はライフサイクルにわたって持続可能な所望の物理的特性も示しながら、水蒸気及び特定のガスに対する有効なバリアとして機能する、改善された審美的特性を有する成形ポリマー物品を提供する必要がある。例示的な実施形態の説明は硬質シートに焦点を当てているが、本発明は、可撓性シート及び半硬質シートに等しく適用される。
一実施形態では、本発明は、共押出多層ポリマーフィルムであって、少なくとも1つの2層スタックA-B1又はA-B2を含み、2層スタックの第1の層がAであり、2層スタックの第2の層がB1又はB2のいずれかであり、
Aは、主にポリプロピレンを含む層であり、
B1は、主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む層であり、
B2は、主にIMPEDE(登録商標)ポリマーを含む層であり、
上記2層スタック内の上記2つの層は、互いに接触可能に隣接している、共押出多層ポリマーフィルムに関する。
別の実施形態では、本発明は、以下の層のセットからの1つの層、又は以下の層のセットからの2つ以上の層を更に含む、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する:
(A)主にポリオレフィンを含む少なくとも1つの層、
(B)主にポリプロピレンを含む少なくとも1つの層、
(C)主にIMPEDE(登録商標)を含む少なくとも1つの層、
(D)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む少なくとも1つの層、
(E)主にポリエチレンポリマー又はインターポリマーを含む少なくとも1つの層、
(F)EVOHを含む少なくとも1つのバリア層、
(G)主にナイロンを含む少なくとも1つのバリア層、
(H)主にポリエステルを含む少なくとも1つのバリア層、
(I)少なくとも1つの結合層、並びに
(J)上記の層の組み合わせ。
更に別の実施形態では、本発明は、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムであって、
(I)ポリエチレンを含む外側層と、
(II)EVOHを含むコア層と、
(III)ポリエチレンを含む内側層と、を含み、
上記3つの層のうちの少なくとも1つは、2層スタックを含む、共押出多層ポリマーフィルムに関する。
一実施形態では、本発明は、外側層及び内側層が2層スタックを含む、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
別の実施形態では、本発明は、以下の順序で3つの層を含む、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する:
(I)主にポリプロピレンを含む第1の層、
(II)
(a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
(b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む第2の層、並びに
(III)主にポリプロピレンを含む第3の層。
更に別の実施形態では、本発明は、
(I)1つ以上の層を含む外側層スタックであって、
(A)任意選択的に、上記外側層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
(B)任意選択的に、上記外側層スタックは、
(i)主にポリプロピレンを含む層と、
(ii)
(a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
(b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層と、からなる2層スタックを少なくとも1つ含み、
上記2層スタック内の2つの層は、互いに接触可能に隣接している、外側層スタックと、
(II)1つ以上の層を含むコア層スタックであって、
(C)任意選択的に、上記コア層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
(D)任意選択的に、上記コア層スタックは、
(iii)主にポリプロピレンを含む層と、
(iv)
(a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
(b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層と、からなる2層スタックを少なくとも1つ含み、
上記2層スタック内の2つの層は、互いに接触可能に隣接しており、
(E)任意選択的に、上記コア層スタックの少なくとも1つの層は、EVOHを含む、コア層スタックと、
(III)1つ以上の層を含む内側層スタックであって、
(F)任意選択的に、上記内側層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
(G)任意選択的に、上記内側層スタックは、
(v)主にポリプロピレンを含む層と、
(vi)
(a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
(b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層と、からなる2層スタックを少なくとも1つ含み、
上記2層スタック内の2つの層は、互いに接触可能に隣接している、内側層スタックと、を含み、
上記ポリエチレンインターポリマーが、
(a)任意選択的に、0.894~0.908g/cmの範囲の密度、0.2~1dg/minの範囲のメルトインデックスを有する第1のエチレン/α-オレフィンコポリマー画分と、
(b)任意選択的に、約0.910~0.924g/cmの範囲の密度、0.5~2g/10minの範囲のメルトインデックス、約1.15~2.5の範囲のゼロせん断粘度比(ZSVR)、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)として表される2.0~4.0の範囲の分子量分布を有する第2のエチレン/α-オレフィンコポリマー画分と、を含む、共押出多層ポリマーフィルムに関する。
一実施形態では、本発明は、2~100の範囲から選択される数の層を含む、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
別の実施形態では、本発明は、上記共押出多層ポリマーフィルムに対する上記EVOHコポリマーの重量パーセントが、約0.1%~約10%の範囲である、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
更に別の実施形態では、本発明は、上記EVOHコポリマー中のエチレンのモルパーセントが約10%~約55%の範囲である、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
一実施形態では、本発明は、共押出多層ポリマーフィルムが、30℃以上のDTUL及び500MPa以上の曲げ割線弾性率を示す、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
別の実施形態では、本発明は、フィルムの厚さが約5μm~約1600μmの範囲である、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
更に別の実施形態では、本発明は、第2の層B1中の炭化水素樹脂が、脂肪族炭化水素樹脂、脂肪族/芳香族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂、ポリテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンエステル、ロジン酸、又はこれらの混合物を含む、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
一実施形態では、本発明は、第2の層B1中の炭化水素樹脂が、部分的に水素化されているか、又は完全に水素化されている、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
別の実施形態では、本発明は、第2の層B1中の炭化水素樹脂が、ポリシクロペンタジエンを含む、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
更に別の実施形態では、本発明は、第2の層B1中の炭化水素樹脂が、約400g/mol~約5,000g/molの重量平均分子量を有する、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
一実施形態では、本発明は、炭化水素樹脂が、約110℃以上の環球式軟化点を有する芳香族C9水素化樹脂を含む、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
別の実施形態では、本発明は、3.0cm/m/日以下の水蒸気透過率、及び/又は60cm/100in/日以下の酸素透過率を特徴とする、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
更に別の実施形態では、本発明は、第2の層B1が、安息香酸ナトリウム、タルク、グリセロールアルコキシド塩、環状カルボン酸塩、二環式カルボン酸塩、グリセロレート、ホスフィン、ホスフェート、ジオール、ヘキサヒドロフタル酸塩、アミド、及び糖アルコールから選択される核剤を更に含む、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
一実施形態では、本発明は、上記核剤が、
マンニトール又はマンニトール系化合物、ソルビトール又はソルビトール系化合物、ノニトール又はノニトール系化合物、1,2,3-トリデオキシ-4,6:5,7-ビス-0-((4-プロピルフェニル)メチレン)ノニトール、
2,4,8,10-テトラ(tert-ブチル)-6-ヒドロキシ-12H-ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン6-オキシド、2,4,8,10-テトラ(tert-ブチル)-6-ヒドロキシ-12H-ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン6-オキシドの塩、2,4,8,10-テトラ(tert-ブチル)-6-ヒドロキシ-12H-ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン6-オキシドのナトリウム塩、
ヒドロキシ-ビス[2,2’-メチレンビス[4,6-ジ(tert-ブチル)フェニル]ホスフェート、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスフェート、それらの塩、それらのナトリウム塩、それらのアルミニウム塩、それらのリチウム塩、
(1R)-1-[(4R,4aR,8aS)-2,6-ビス(3,4-ジメチルフェニル)-4,4a,8,8a-テトラヒドロ-[1,-3]ジオキシノ[5,4-d][1,3]ジオキシン-4-イル]エタン-1,2-ジオール、1-[8-プロピル-2,6-ビス(4-プロピルフェニル)-4,4a,8,8a-テトラヒドロ-[1,3]ジオキシノ[5,4--d][1,3]ジオキシン-4-イル]エタン-1,2-ジオール、
N-[3,5-ビス(2,2-ジメチルプロパノイルアミノ)フェニル]-2,2-ジメチルプロパンアミド)、(1S,2R)-シクロヘキサン-1,2-ジカルボキシレートの塩とオクタデセン酸亜鉛、(1S,2R)-シクロヘキサン-1,2-ジカルボキシレートのカルシウム塩とオクタデセン酸亜鉛、シス-エンド-ビシクロ[2,2,1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸二ナトリウム塩と13-ドコセンアミド、非晶質二酸化ケイ素、
ビシクロヘプタンジカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルボキシレート、
シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸のカルシウム塩、シクロヘキサンジカルボン酸と、シクロヘキサンジカルボン酸のカルシウム塩と、ステアリン酸亜鉛とのブレンド、及び
これらのうちの2種以上の核剤の混合物から選択される、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムに関する。
別の実施形態では、本発明は、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムを含む成形ポリマー物品に関する。
更に別の実施形態では、本発明は、成形ポリマー物品が、熱形成された成形ポリマー物品である、上に記載の成形ポリマー物品に関する。
一実施形態では、本発明は、食品を包装するための容器である、上に記載の成形ポリマー物品に関する。
別の実施形態では、本発明は、共押出多層ポリマーフィルムが、以下の層のセットからの1つの層、又は以下の層のセットからの2つ以上の層を更に含む、上に記載の容器に関する:
(A)主にポリオレフィンを含む少なくとも1つの層、
(B)主にポリプロピレンを含む少なくとも1つの層、
(C)主にIMPEDE(登録商標)を含む少なくとも1つの層、
(D)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む少なくとも1つの層、
(E)主にポリエチレンポリマー又はインターポリマーを含む少なくとも1つの層、
(F)EVOHを含む少なくとも1つのバリア層、
(G)主にナイロンを含む少なくとも1つのバリア層、
(H)主にポリエステルを含む少なくとも1つのバリア層、
(I)少なくとも1つの結合層、並びに
(J)上記の層の組み合わせ。
更に別の実施形態では、本発明は、上記共押出多層ポリマーフィルムが、
(I)ポリエチレンを含む外側層と、
(II)EVOHを含むコア層と、
(III)ポリエチレンを含む内側層と、を含み、
上記3つの層のうちの少なくとも1つは、上記2層スタックを含む、上に記載の容器に関する。
一実施形態では、本発明は、上記外側層及び上記内側層が2層スタックを含む、上に記載の容器に関する。
別の実施形態では、本発明は、共押出多層ポリマーフィルムが、以下の順序で3つの層を含む、上に記載の容器に関する:
(I)主にポリプロピレンを含む第1の層、
(II)
(a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
(b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む第2の層、並びに
(III)主にポリプロピレンを含む第3の層。
更に別の実施形態では、本発明は、共押出多層ポリマーフィルムが、
(I)1つ以上の層を含む外側層スタックであって、
(A)任意選択的に、上記外側層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
(B)任意選択的に、上記外側層スタックは、
(i)主にポリプロピレンを含む層と、
(ii)
(a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
(b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層と、からなる2層スタックを少なくとも1つ含み、
上記2層スタック内の2つの層は、互いに接触可能に隣接している、外側層スタックと、
(II)1つ以上の層を含むコア層スタックであって、
(C)任意選択的に、上記コア層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
(D)任意選択的に、上記コア層スタックは、
(iii)主にポリプロピレンを含む層と、
(iv)
(a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
(b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層と、からなる2層スタックを少なくとも1つ含み、
上記2層スタック内の2つの層は、互いに接触可能に隣接しており、
並びに
(E)任意選択的に、上記コア層スタックの少なくとも1つの層は、EVOHを含む、コア層スタックと、
(III)1つ以上の層を含む内側層スタックであって、
(F)任意選択的に、上記内側層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
(G)任意選択的に、上記内側層スタックは、
(v)主にポリプロピレンを含む層と、
(vi)
(a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
(b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層と、からなる2層スタックを少なくとも1つ含み、
上記2層スタック内の2つの層は、互いに接触可能に隣接している、内側層スタックと、を含み、
上記ポリエチレンインターポリマーが、
(a)任意選択的に、0.894~0.908g/cmの範囲の密度、0.2~1dg/minの範囲のメルトインデックスを有する第1のエチレン/α-オレフィンコポリマー画分と、
(b)任意選択的に、約0.910~0.924g/cmの範囲の密度、0.5~2g/10minの範囲のメルトインデックス、約1.15~2.5の範囲のゼロせん断粘度比(ZSVR)、数平均分子量に対する重量平均分子量の比(Mw/Mn)として表される2.0~4.0の範囲の分子量分布を有する第2のエチレン/α-オレフィンコポリマー画分と、を含む、上に記載の容器に関する。
一実施形態では、本発明は、共押出多層ポリマーフィルムが、2~100の範囲から選択される数の層を含む、上に記載の容器に関する。
別の実施形態では、本発明は、上記共押出多層ポリマーフィルムに対する上記EVOHコポリマーの重量パーセントが、約0.1%~約10%の範囲である、上に記載の容器に関する。
更に別の実施形態では、本発明は、上記EVOHコポリマー中のエチレンのモルパーセントが約10%~約55%の範囲である、上に記載の容器に関する。
一実施形態では、本発明は、上に記載の共押出多層ポリマーフィルムを調製するためのプロセスであって、
(I)層A1を提供する工程と、
(II)B1又はB2を含む層を提供する工程と、を含み、
上記A1及び上記B1、又はA1及びB2は、それらの隣接する境界において界面又は中間相を形成し、その結果、中間相が2つの層の間に特性の不連続性を提供して、共押出多層ポリマーフィルムのバリア特性の改善をもたらす、プロセスに関する。
別の実施形態では、本発明は、上に記載のプロセスによって調製された硬質共押出多層ポリマーフィルムから調製される、食品を包装するための容器に関する。
更に別の実施形態では、本発明は、成形ポリマー物品が、熱形成された成形ポリマー物品である、上に記載の成形物品に関する。
一実施形態では、本発明は、共押出多層ポリマーフィルムを含む積層構造体であって、
ポリマーフィルムは、少なくとも1つの2層スタックA-B1又はA-B2を含み、
2層スタックの第1の層はAであり、2層スタックの第2の層はB1又はB2のいずれかであり、
Aは、主にポリプロピレンを含む層であり、
B1は、主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む層であり、
B2は、主にIMPEDE(登録商標)ポリマーを含む層であり、
上記2層スタック内の上記2つの層は、互いに接触可能に隣接しており、
積層構造体の厚さは、5μm~1600μmの範囲である、積層構造体に関する。
本発明の硬質フィルムの多層実施形態を示す。 ポリプロピレンペレット試料の示差走査熱量測定プロファイルを示す。 ポリプロピレンシート試料の示差走査熱量測定プロファイルを示す。 本発明のロールストック又は硬質シートから作製されたカップを示す。 同じく本発明のロールストック又は硬質シートから作製されたカップを示す。
ここで、実施形態を詳細に参照し、その1つ以上の実施例を図面に示す。各実施例は、本開示の限定ではなく、実施形態の説明のために提供される。実際、本開示の範囲又は趣旨から逸脱することなく、実施形態に対して様々な修正及び変更がなされ得ることが、当業者には明らかであろう。例えば、一実施形態の一部として図示又は説明される特徴は、別の実施形態と共に使用されて、更なる実施形態をもたらすことができる。したがって、本開示の態様は、そのような修正及び変形を網羅することが意図されている。
I.定義及び用語
本特許出願において表される全ての百分率は、特に明記しない限り、組成物の総重量の重量によるものである。
本特許出願で表される全ての比は、特に明記しない限り、重量:重量基準である。
範囲は、範囲内の各値及び全ての値を列挙及び記載することを避けるためにのみ、省略表現として使用される。範囲内の任意の適切な値を、範囲の上限値、下限値、又は端点として選択することができる。
文脈からそうでないことが明確に読み取れる場合を除き、単語の単数形はその複数形を含み、逆もまた同様である。したがって、「a」、「an」、及び「the」という言及は、一般に、それらが限定するそれぞれの用語の複数形を含む。例えば、「方法(a method)」への言及は、その複数形の「方法(methods)」を含む。同様に、用語「含む(comprise)」、「含む(comprises)」、及び「含む(comprising)」は、特許請求の範囲において移行句として使用されようとされまいと、排他的にではなく包括的に解釈されるべきである。同様に、「含む(include)」、「含む(including)」及び「又は(or)」という用語は、そのような解釈が文脈から明確に禁止されない限り、包括的であると解釈されるべきである。同様に、「例」という用語は、特に用語の列挙が後に続く場合、単に例示的かつ説明的なものであり、排他的又は包括的であるとみなされるべきではない。
「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」という用語、及びそれらの派生語は、任意の追加の構成要素、工程、又は手順が具体的に開示されているか否かにかかわらず、それらの存在を排除することを意図しない。いかなる疑義も避けるために、用語「含む(comprising)」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、ポリマーであるか否かにかかわらず、任意の追加の添加剤、アジュバント、又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、実施可能性に必須ではないものを除いて、任意の後続の列挙の範囲から任意の他の構成要素、工程、又は手順を除外する。「~からなる」という用語は、具体的に描写又は列挙されていない任意の構成要素、工程又は手順を除外する。
当業者ならば理解するように、本出願に記載される特定の方法論、プロトコル、及び試薬は変化し得るので、本特許出願に開示される方法、組成物、及び他の進歩はそれらに限定されない。更に、本出願で使用される用語は、特定の実施形態のみを説明しており、開示又は特許請求されるものの範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
別段の定義がない限り、本出願で使用される全ての技術用語及び科学用語、専門用語、並びに頭字語は、本発明の分野又はその用語が使用される分野の当業者によって一般的に理解される意味を有する。本特許出願に記載されるものと類似又は同等の任意の組成物、方法、製造品、又は他の手段若しくは材料を本発明の実施において使用することができるが、特定の組成物、方法、製造品、又は他の手段若しくは材料が、例示のためにのみ記載される。
本特許出願において引用又は参照される全ての特許、特許出願、刊行物、技術及び/又は学術論文、並びに他の参考文献は、法律によって許容される範囲で参照によりその全体が組み込まれる。これらの参考文献の考察は、これらの参考文献においてなされた主張を単に要約することを意図している。任意のそのような特許、特許出願、刊行物、若しくは参考文献、又はそれらの任意の部分が、関連する、重要な、又は先行する技術であることを認めるものではない。そのような特許、特許出願、刊行物、及び他の参考文献の、関連する、重要な、又は先行する技術としての任意の主張の正確性及び妥当性に異議を申し立てる権利は、明示的に留保される。
本明細書で使用するとき、用語「組成物」は、組成物を含む材料の混合物、並びに組成物の材料から形成される反応生成物及び分解生成物を含む。
本明細書で使用するとき、用語「ポリマー」は、同じタイプであるか異なるタイプであるかにかかわらず、モノマーを重合することによって調製されるポリマー化合物を指す。したがって、ポリマーという総称は、以下で定義されるホモポリマー(微量の不純物がポリマー構造に組み込まれ得るという理解の下で、1種類のモノマーのみから調製されたポリマーを指すために使用される)、コポリマー及びインターポリマーという用語を包含する。
本明細書で使用するとき、用語「インターポリマー」は、少なくとも2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(2種類のモノマーから調製されたポリマーを指すために使用される)、及び3種類以上のモノマーから調製されたポリマーを含む。
本明細書で使用するとき、用語「エチレン系ポリマー」は、重合形態で、過半量のエチレンモノマー(ポリマーの重量に基づく)を含み、任意選択的に1つ以上のコモノマーを含み得るポリマーを指す。
本明細書で使用するとき、用語「エチレン/α-オレフィンインターポリマー」は、重合形態で、過半量のエチレンモノマー(インターポリマーの重量に基づく)と、1つ以上の追加のα-オレフィンモノマーとを含むインターポリマーを指す。用語「エチレン/α-オレフィンインターポリマー」は、エチレン/α-オレフィンコポリマー、並びにターポリマー及び複数のモノマーから誘導される他のポリマーを含む。
本明細書で使用するとき、用語「エチレン/α-オレフィンコポリマー」は、重合形態で、2つのモノマータイプのみとして、過半量のエチレンモノマー(コポリマーの重量に基づく)と、α-オレフィンとを含むコポリマーを指す。
本明細書で使用するとき、用語「EVOH」は、エチレン及びビニルアルコールの繰り返し単位を含むポリマーを指す。当該技術分野において一般に知られているように、エチレン対ビニルアルコールの重量比がバリア特性を規定する。そのようなポリマー及びそれらの製造方法は、当該技術分野において一般に知られている。
本明細書で使用するとき、「密度」はASTM D 792によって決定され、「メルトインデックス」はASTM D 1238によって決定される。ポリマーの「融点」は、ASTM Procedure D3417-83(rev.88)に記載されているように、示差走査熱量測定(DSC)を行うときのピーク融点として測定される。
II.ポリマーフィルム構造体
一般に、本発明は、共押出ポリプロピレン(「PP」)層の少なくとも1つのスタックを含むポリマーフィルム構造体に関する。ポリマーフィルム構造体は、本明細書及び当該技術分野において記載されるような1つ以上の他の層を含み得る。
一実施形態では、一般に、本発明は、ポリプロピレン(「PP」)層の少なくとも1つのスタックを含む硬質フィルム又は硬質シートに関する。このような硬質フィルムは、とりわけ強化されたバリア特性、剛性、靭性、及び/又はスナップ性を特徴とする。別の実施形態では、一般に、本発明は、ポリプロピレン(「PP」)層の少なくとも1つのスタックを含む可撓性フィルム又は可撓性シートに関する。このような可撓性フィルムは、とりわけ強化されたバリア特性、剛性、及び靭性を特徴とする。
別の実施形態では、一般に、本発明は、共押出又は積層され得るポリプロピレン(「PP」)層の少なくとも1つのスタックを含む硬質フィルム又は硬質シートに関する。別の実施形態では、一般に、本発明は、共押出又は積層され得るポリプロピレン(「PP」)層の少なくとも1つのスタックを含む可撓性フィルム又は可撓性シートに関する。
ポリプロピレンスタックは、硬質であっても可撓性であっても、他のフィルム構造体と共押出することができ、又は他のフィルム構造体と積層することができる。このようなポリプロピレンスタックを含む積層構造体では、ポリプロピレンスタックが共押出又は積層され得ることに留意されたい。
積層は、例えば、熱積層、押出積層、接着積層(溶媒及び無溶媒)、又は印刷若しくは形成若しくは成形であり得る。
「主にある成分を含む層」とは、層がその成分を主に含むことを意味する。明確にすると、「主に」とは、層が約40重量%超の上記成分を含むことを意味する。例えば、層が主にポリプロピレンを含む場合、それは、層中のPPの重量パーセントが約40%を超えることを意味する。
ポリプロピレン層のスタック(「ポリプロピレンスタック」又は「PPスタック」)とは、本明細書に記載されるように、各々が主にポリプロピレンを含む、少なくとも2つの層を意味し、少なくとも1つの他の層は、主に通常のポリプロピレンを含む。
一実施形態では、ポリプロピレン層のこのようなスタックは、各々が主にポリプロピレンを含む、少なくとも2つの層を含み、この中で、少なくとも1つの層は、本明細書に記載されるように、主にImpede(登録商標)ポリプロピレンを含み、少なくとも1つの他の層は、主に通常のポリプロピレンを含む。
より具体的には、一実施形態では、本発明は、共押出多層ポリマーフィルムであって、少なくとも1つの2層スタックA-B1又はA-B2を含み、2層スタックの第1の層がAであり、2層スタックの第2の層がB1又はB2のいずれかであり、Aは、主にポリプロピレンを含む層であり、B1は、主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む層であり、B2は、主にIMPEDE(登録商標)ポリマーを含む層であり、上記2層スタック内の上記2つの層は、互いに接触可能に隣接している、共押出多層ポリマーフィルムに関する。
一実施形態では、1つの2層PPスタックのみを含むポリマーフィルム構造体は、スタック内に散在する任意の他の非PP層を含まない。したがって、例えば、A-Bスタックでは、第3の非PP層、例えばCが、AとBとの間に散在する可能性はない。しかし、A1-B-A2スタックでは、A1-B及びB-A2のうちの少なくとも1対が、それらの間に追加の層Cを配置されない。換言すれば、この実施形態では、1つ以上のA-B層が、散在するC層を有さない。同様に、A1-B1-A2-B2-A3-A4のスタックでは、A1とB1、B1とA2、A2とB2、B2とA3、又はA3とA4のうちの少なくとも一対の間に層Cが散在しない可能性がある。別の言い方をすれば、このスタックでは、A1はB1と平面接触しており、B1はA1及びA2と平面接触しており、A2はB1及びB2と平面接触しており、以下同様である。この実施形態では、Aはポリプロピレンを示し、BはImpede(登録商標)ポリプロピレン、又は主にポリプロピレンと50重量%以下の炭化水素樹脂とを含む層を示し、ここで、A1、A2などは異なるグレードのポリプロピレン、又は2つ以上のグレードのポリプロピレンのブレンドであり、B1、B2などは異なるグレードのImpede(登録商標)ポリプロピレン、又は2つ以上のグレードのImpede(登録商標)のブレンド、又は主にポリプロピレンと50重量%以下の炭化水素樹脂とを含む層、又はその異なるグレードの混合物、又はそのImpede(登録商標)との混合物である。
一実施形態では、PPスタックは、スタック内に散在する任意の他の非PP層を含まない。したがって、例えば、A-Bスタックでは、第3の非PP層、例えばCが、AとBとの間に散在する可能性はない。同様に、A1-B-A2スタックでは、A1とB、又はBとA2との間に追加の層Cが配置される可能性はない。同様に、A1-B1-A2-B2-A3-A4のスタックでは、A1とB1、B1とA2、A2とB2、B2とA3、又はA3とA4との間に層Cが散在する可能性はない。別の言い方をすれば、このスタックでは、A1はB1と平面接触しており、B1はA1及びA2と平面接触しており、A2はB1及びB2と平面接触しており、以下同様である。この実施形態では、Aはポリプロピレンを示し、BはImpede(登録商標)ポリプロピレン、又は主にポリプロピレンと50重量%以下の炭化水素樹脂とを含む層を示し、ここで、A1、A2などは異なるグレードのポリプロピレン、又は2つ以上のグレードのポリプロピレンのブレンドであり、B1、B2などは異なるグレードのImpede(登録商標)ポリプロピレン、2つ以上のグレードのImpede(登録商標)のブレンド、主にポリプロピレンと50重量%以下の炭化水素樹脂とを含む層、その異なるグレードの混合物、又はそのImpede(登録商標)との混合物である。
一実施形態では、ポリプロピレンスタック内の層の数は、2~20の範囲である。別の言い方をすれば、PPスタックは、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、及び20の層数のうちのいずれか1つを有し得る。一実施形態では、PPスタック内の層の数は、ここにある任意の2つの数によって定義される範囲内の任意の数によって選択される。
本発明はまた、1つ又は2つ以上のポリプロピレンスタックを含む硬質共押出フィルムを想定する。
一実施形態では、少なくとも1つのPPスタックを含む本発明の硬質共押出フィルムは、他の層を更に含み、その結果、それらの層は、対称又は非対称に共押出される。
一実施形態では、少なくとも1つのPPスタックを含む本発明の硬質共押出フィルムは、以下の層のうちの1つ以上を更に含む:
(1)主にポリプロピレンを含む少なくとも1つの層、
(2)主にIMPEDE(登録商標)を含む少なくとも1つの層、又は主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む層、
(3)少なくとも1つの結合層、
(4)主にポリエチレンポリマー又はインターポリマーを含む少なくとも1つの層、
(5)主にEVOHを含む少なくとも1つのバリア層、
(6)主にナイロンを含む少なくとも1つのバリア層、
(7)主にポリエステルを含む少なくとも1つのバリア層、並びに
(8)上記の層の組み合わせ。
一実施形態では、本発明は、約60重量%以下の少なくとも1つの他のポリオレフィンポリマー及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含むポリマー材料を含むバリア層として作用するPPスタックを含むポリマーフィルム構造体に関する。本発明者らは、このようなポリマーフィルム構造体が、好適な水蒸気及び酸素透過特性並びに好適な透明性も示しながら、特定の機械的特性において予想外の改善を示すことができることを発見した。本明細書に記載されるような特性のこのような予想外の組み合わせは、延長された貯蔵寿命、高い壁剛性、及び/又は優れた透明度を必要とする用途など、特定の包装用途のために、このようなポリマーフィルム構造体及び結果として得られる成形ポリマー物品を使用することを可能にすることができる。明らかに、PPスタックは本発明のポリマーフィルム構造体に必然的に含まれるが、1つ以上の他のバリア層、例えばEVOH層もまた、以下に記載されるように、本発明の範囲内で想定される。
II.A.荷重たわみ温度
一実施形態では、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料は、より高い温度での改善された性能を示し得る。例えば、荷重たわみ温度(DTUL)によって示されるように、特定の荷重下で変形が生じる温度は、比較的高いものであり得る。この点に関して、DTULは、30℃以上、例えば40℃以上、例えば45℃以上、例えば50℃以上、例えば60℃以上、例えば70℃以上、例えば80℃以上、例えば90℃以上、例えば100℃以上、例えば110℃以上、例えば125℃以上であり得る。DTULは、130℃以下、例えば120℃以下、例えば110℃以下、例えば100℃以下、例えば90℃以下、例えば80℃以下、例えば75℃以下であり得る。前述の特性は、本明細書に開示されるようなポリマー基材、バリア層、及び/又はポリマー材料に適用され得る。
DTULは、℃として表される単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、105、110、115、120、125、及び130。
前述の特性は、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体、バリア層、及び/又はポリマー材料に適用され得る。
II.B.引張弾性率
一実施形態では、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料は、比較的高い引張弾性率(これは一般に剛性の指標である)も示し得る。この点に関して、引張弾性率は、500MPa以上、例えば600MPa以上、例えば700MPa以上、例えば750MPa以上、例えば800MPa以上、例えば900MPa以上、例えば1,000MPa以上、例えば1,250MPa以上、例えば1,500MPa以上、例えば2,000MPa以上、例えば2,250MPa以上、例えば2,500MPa以上、例えば2,750MPa以上、例えば3,000MPa以上、例えば3,250MPa以上、例えば3,500MPa以上、例えば4,000MPa以上であり得る。引張弾性率は、5,000MPa以下、例えば4,500MPa以下、例えば4,000MPa以下、例えば3,750MPa以下、例えば3,500MPa以下、例えば3,000MPa以下、例えば2,500MPa以下、例えば2,000MPa以下、例えば1,500MPa以下、例えば1,000MPa以下であり得る。更に、引張弾性率は、MPaとして表される単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550、1600、1650、1700、1750、1800、1850、900、1950、2000、2050、2100、2150、2200、2250、2300、2350、2400、2450、2500、2550、2600、2650、2700、2750、2800、2850、2900、2950、3000、3050、3100、3150、3200、3250、3300、3350、3400、3450、3500、3550、3600、3650、3700、3750、3800、3850、3900、3950、4000、4050、4100、4150、4200、4250、4300、4350、4400、4450、4500、4550、4600、4650、4700、4750、4800、4850、4900、4950、及び5000。
前述の特性は、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体、バリア層、及び/又はポリマー材料に適用され得る。
II.C.降伏引張強度
一実施形態では、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料は、比較的高い降伏引張強度を示し得る。例えば、降伏引張強度は、20MPa以上、例えば25MPa以上、例えば30MPa以上、例えば35MPa以上、例えば40MPa以上、例えば45MPa以上であり得る。降伏引張強度は、200MPa以下、例えば150MPa以下、例えば100MPa以下、例えば90MPa以下、例えば80MPa以下、例えば70MPa以下、例えば60MPa以下、例えば50MPa以下、例えば45MPa以下であり得る。降伏引張強度は、MPaとして表される単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
20、30、40、50、60、70、80、90、100、110、120、130、140、150、160、170、180、190、及び200。
前述の特性は、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体、バリア層、及び/又はポリマー材料に適用され得る。
II.D.降伏伸び
一実施形態では、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料は、特定の降伏伸び率を示し得る。例えば、降伏伸び率は、10%以下、例えば8%以下、例えば6%以下、例えば5%以下、例えば4%以下、例えば3%以下、例えば2.5%以下、例えば2%以下、例えば1.5%以下であり得る。降伏伸び率は、0.01%以上、例えば0.05%以上、例えば0.1%以上、例えば0.3%以上、例えば0.5%以上、例えば0.8%以上、例えば1%以上、例えば1.3%以上、例えば1.5%以上、例えば1.8%以上、例えば2%以上、例えば2.2%以上、例えば2.4%以上であり得る。降伏伸び率はまた、%の単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.1、0.3.0.5、0.7、0.9、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6、6.8、7.0、7.2、7.4、7.6、7.8、8.0、8.2、8.4、8.6、8.8、9.0、9.2、9.4、9.6、9.8、及び10.0。
前述の特性は、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体、バリア層、及び/又はポリマー材料に適用され得る。
II.E.曲げ特性
引張特性に加えて、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料はまた、所望の曲げ特性を示し得る。例えば、曲げ接線弾性率は、500MPa以上、例えば800MPa以上、例えば1,000MPa以上、例えば1,250MPa以上、例えば1,500MPa以上、例えば2,000MPa以上、例えば2,250MPa以上、例えば2,500MPa以上、例えば2,750MPa以上、例えば3,000MPa以上、例えば3,250MPa以上、例えば3,500MPa以上、例えば4,000MPa以上であり得る。曲げ接線弾性率は、5,000MPa以下、例えば4,500MPa以下、例えば4,000MPa以下、例えば3,750MPa以下、例えば3,500MPa以下、例えば3,000MPa以下、例えば2,500MPa以下、例えば2,000MPa以下、例えば1,500MPa以下、例えば1,000MPa以下であり得る。曲げ接線弾性率はまた、MPaとして表される単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550、1600、1650、1700、1750、1800、1850、900、1950、2000、2050、2100、2150、2200、2250、2300、2350、2400、2450、2500、2550、2600、2650、2700、2750、2800、2850、2900、2950、3000、3050、3100、3150、3200、3250、3300、3350、3400、3450、3500、3550、3600、3650、3700、3750、3800、3850、3900、3950、4000、4050、4100、4150、4200、4250、4300、4350、4400、4450、4500、4550、4600、4650、4700、4750、4800、4850、4900、4950、及び5000。
前述の特性は、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体、バリア層、及び/又はポリマー材料に適用され得る。
本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料は、特定の曲げ割線弾性率を有し得る。曲げ割線弾性率は、500MPa以上、例えば800MPa以上、例えば1,000MPa以上、例えば1,250MPa以上、例えば1,500MPa以上、例えば2,000MPa以上、例えば2,250MPa以上、例えば2,500MPa以上、例えば2,750MPa以上、例えば3,000MPa以上、例えば3,250MPa以上、例えば3,500MPa以上、例えば4,000MPa以上であり得る。曲げ割線弾性率は、5,000MPa以下、例えば4,500MPa以下、例えば4,000MPa以下、例えば3,750MPa以下、例えば3,500MPa以下、例えば3,000MPa以下、例えば2,500MPa以下、例えば2,000MPa以下、例えば1,500MPa以下、例えば1,000MPa以下であり得る。曲げ割線弾性率はまた、MPaとして表される単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
500、550、600、650、700、750、800、850、900、950、1000、1050、1100、1150、1200、1250、1300、1350、1400、1450、1500、1550、1600、1650、1700、1750、1800、1850、900、1950、2000、2050、2100、2150、2200、2250、2300、2350、2400、2450、2500、2550、2600、2650、2700、2750、2800、2850、2900、2950、3000、3050、3100、3150、3200、3250、3300、3350、3400、3450、3500、3550、3600、3650、3700、3750、3800、3850、3900、3950、4000、4050、4100、4150、4200、4250、4300、4350、4400、4450、4500、4550、4600、4650、4700、4750、4800、4850、4900、4950、及び5000。
前述の特性は、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体、バリア層、及び/又はポリマー材料に適用され得る。
II.F.衝撃強度
本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料は、特定の衝撃強度を示し得る。例えば、ノッチ付きアイゾット、例えば、ノッチ付きアイゾット衝撃強度は、0.1J/m以上、例えば0.5J/m以上、例えば1J/m以上、例えば2J/m以上、例えば5J/m以上、例えば8J/m以上、例えば10J/m以上であり得る。ノッチ付きアイゾット衝撃強度はまた、50J/m以下、例えば40J/m以下、例えば30J/m以下、例えば25J/m以下、例えば20J/m以下、例えば18J/m以下、例えば15J/m以下、例えば13J/m以下、例えば10J/m以下であり得る。23℃での衝撃強度はまた、J/mとして表される単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
0.1、0.2、0.5、0.7、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、及び50。
加えて、ガードナー衝撃強度は、0.01J以上、例えば0.1J以上、例えば0.2J以上、例えば0.3J以上、例えば0.5J以上、例えば0.7J以上、例えば0.8J以上、例えば1J以上であり得る。23℃でのガードナー衝撃強度はまた、J/mとして表される単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
0.01、0.03、0.05、0.07、0.09、0.1、0.3.0.5、0.7、0.9、1.0、1.2、1.4、1.6、1.8、2.0、2.2、2.4、2.6、2.8、3.0、3.2、3.4、3.6、3.8、4.0、4.2、4.4、4.6、4.8、5.0、5.2、5.4、5.6、5.8、6.0、6.2、6.4、6.6、6.8、7.0、7.2、7.4、7.6、7.8、8.0、8.2、8.4、8.6、8.8、9.0、9.2、9.4、9.6、9.8、及び10.0。
前述の特性は、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体、バリア層、及び/又はポリマー材料に適用され得る。
II.G.メルトフローレート
本明細書に開示されるようなポリマー材料は、特定のメルトフローレートを有し得る。例えば、メルトフローレートは、1g/10min以上、例えば2g/10min以上、例えば2.2g/10min以上、例えば2.5g/10min以上、例えば3g/10min以上、例えば3.5g/10min以上、例えば4g/10min以上、例えば4.5g/10min以上、例えば5g/10min以上、例えば10g/10min以上、例えば15g/10min以上、例えば20g/10min以上、例えば30g/10min以上であり得る。メルトフローレートは、100g/10min以下、例えば80g/10min以下、例えば60g/10min以下、例えば50g/10min以下、例えば40g/10min以下、例えば30g/10min以下、例えば20g/10min以下、例えば15g/10min以下、例えば11g/10min以下、例えば10g/10min以下、例えば9g/10min以下、例えば8g/10min以下、例えば7.5g/10min以下、例えば7g/10min以下、例えば6.5g/10min以下、例えば6g/10min以下であり得る。メルトフローレートは、g/10minとして表される単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
1、1.2、1.5、2、2.2、2.5、3、3.2、3.5、4、4.2、4.5、5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.5、9、9.5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、及び100。
II.H.曇り度及び透明度
同じく、様々な用途にとって重要なのは、ポリマーフィルム構造体、バリア層、及び/又はポリマー材料の光学特性、特に透明性及び/又は曇り度である。例えば、低い曇り度を有することが望ましい場合がある。特定の添加剤があり、比較的厚い場合であっても、パーセント曇り度は、60以下、例えば50以下、例えば40以下、例えば30以下、例えば20以下、例えば18以下、例えば16以下、例えば14以下、例えば12以下、例えば10以下、例えば8以下、例えば6以下、例えば5以下、例えば4以下であり得る。パーセント曇り度は、0以上、例えば1以上、例えば2以上、例えば3以上、例えば4以上、例えば5以上、例えば10以上、例えば25以上であり得る。加えて、パーセント透明度は、90以上、例えば95以上、例えば96以上、例えば97以上、例えば98以上、例えば99以上であり得る。
特定の添加剤があり、比較的厚い場合であっても、パーセント曇り度は、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23 24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、及び60。
加えて、パーセント透明度は、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、及び100。
前述の特性は、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体、バリア層、及び/又はポリマー材料に適用され得る。加えて、そのような特性は、単一の厚さ値で、又は本明細書に開示されるような厚さの範囲内で実現され得る。例えば、パーセント曇り度又は透明度は、特定の厚さ(例えば、25ミル及び/又は50ミル)で形成されたときのポリマー材料に対するものであり得る。パーセント曇り度及び透明度は、ASTM D1003に従って決定され得る。
II.I.透過特性
望ましい機械的特性及び光学的特性に加えて、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料はまた、比較的低い透過特性を示し得る。そのような透過特性は、ポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料が様々な包装用途に利用されることを可能にし得る。この点に関して、ポリマーフィルム構造体及び/又はバリア層及び/又はポリマー材料は、比較的低い水蒸気透過率及び/又は酸素透過率を示し得る。例えば、水蒸気透過率は、5cm/m/日以下、例えば4cm/m/日以下、例えば3cm/m/日以下、例えば2cm/m/日以下、例えば1cm/m/日以下、例えば0.5cm/m/日以下、例えば0.1cm/m/日以下、例えば0.08cm/m/日以下、例えば0.06cm/m/日以下、例えば0.05cm/m/日以下、例えば0.03cm/m/日以下、例えば0.01cm/m/日以下、例えば0.005cm/m/日以下、例えば0.001cm/m/日以下であり得る。水蒸気透過率は、0cm/m/日超、例えば0.001cm/m/日以上、例えば0.005cm/m/日以上、例えば0.01cm/m/日以上、例えば0.05cm/m/日以上、例えば0.1cm/m/日以上であり得る。水蒸気透過率はまた、cm/m/日の単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
0、0.0005、0.001、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1、2、3、4、及び5。
また、酸素透過率は、60cm/100in/日以下、例えば50cm/100in/日以下、例えば40cm/100in/日以下、例えば30cm/100in/日以下、例えば25cm/100in/日以下、例えば20cm/100in/日以下、例えば15cm/100in/日以下、例えば10cm/100in/日以下、例えば5cm/100in/日以下、例えば4cm/100in/日以下、例えば3cm/100in/日以下、例えば2.5cm/100in/日以下であり得る。酸素透過率は、0cm/100in/日超、例えば0.5cm/100in/日以上、例えば1cm/100in/日以上、例えば3cm/100in/日以上、例えば5cm/100in/日以上、例えば8cm/100in/日以上、例えば10cm/100in/日以上であり得る。酸素透過率は、特定の厚さ(例えば、8ミル、10ミル、及び/又は18ミル)で形成されたときのポリマー材料に対するものであり得る。また、酸素透過率は、cm/100in/日の単位で、以下の数値、又は以下の任意の2つの数値によって形成される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
0、0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、4.5、5、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、及び60。
酸素透過率は、特定の厚さ(例えば、8ミル、10ミル、及び/又は18ミル)で形成されたときのポリマー材料に対するものであり得る。
II.J.ポリマーフィルム構造体の厚さ
例えば、ポリマーフィルム構造体は、200μm超、例えば210μm以上、例えば220μm以上、例えば240μm以上、例えば250μm以上、例えば300μm以上、例えば350μm以上、例えば400μm以上、例えば500μm以上、例えば700μm以上、例えば900μm以上、例えば1mm以上、例えば2mm以上、例えば3mm以上、例えば5mm以上の厚さを有し得る。ポリマーフィルム構造体は、1.25cm以下、例えば1cm以下、例えば8mm以下、例えば5mm以下、例えば3mm以下、例えば2mm以下、例えば1.5mm以下、例えば1.3mm以下、例えば1mm以下、例えば900μm以下、例えば800μm以下、例えば700μm以下、例えば600μm以下、例えば500μm以下、例えば400μm以下、例えば350μm以下、例えば300μm以下、例えば280μm以下、例えば270μm以下の厚さを有し得る。
別の言い方をすれば、ポリマーフィルム構造体の厚さは、μmの単位で、以下の任意の数値、又は以下の任意の2つの数値によって定義される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
5、10、20、30、50、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、525、550、575、600、625、650、675、700、725、750、775、800、825、850、875、900、925、950、975、1000、1025、1050、1100、1125、1150、1175、1200、1225、1250、1275、1300、1325、1350、1375、1400、1425、1450、1475、1500、1525、1600、1700、1800、1900、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、6000、7000、8000、9000、10000、11000、12000及び13000。
前述の特性は、バリア層に適用され得る。加えて、ポリマーフィルム構造体が、本明細書に定義されるようなバリア層を単に含む単層ポリマーフィルム構造体である場合、前述の厚さもまた、バリア層に適用され得る。
一実施形態では、本発明はまた、上記ポリマーフィルム構造体から調製される積層構造体に関する。例えば、一実施形態では、本発明は、少なくとも1つのポリプロピレンスタックを含む本明細書に記載の共押出構造体を含む積層構造体に関する。このような積層としては、押出積層、及び/又は熱積層、及び/又は接着積層(溶媒及び無溶媒)が挙げられる。換言すれば、ポリプロピレンスタックは共押出されるが、PPスタックを含む積層構造体は、共押出された他の層(非PPスタック層)のいくつか若しくは全て、及び/又は熱積層された他の層のいくつか若しくは全て、及び/又は接着積層(溶媒及び無溶媒)された他の層のいくつか若しくは全て、及び/又は印刷、形成/成形などの異なる方法で調製された他の層の全てを有し得る。このような積層から、より厚い積層構造体を構成することができる。別の言い方をすれば、積層構造体の厚さは、μmの単位で、以下の任意の数値、又は以下の任意の2つの数値によって定義される範囲内(そのような範囲の端点を含む)であり得る。
5、10、20、30、50、50、75、100、125、150、175、200、225、250、275、300、325、350、375、400、425、450、475、500、525、550、575、600、625、650、675、700、725、750、775、800、825、850、875、900、925、950、975、1000、1025、1050、1100、1125、1150、1175、1200、1225、1250、1275、1300、1325、1350、1375、1400、1425、1450、1475、1500、1525、1600、1700、1800、1900、2000、2500、3000、3500、4000、4500、5000、6000、7000、8000、9000、10000、11000、12000及び13000。
一実施形態では、このような積層構造体は、10μm~1525μm(0.5ミル~60ミル)の厚さ範囲の硬質シートである。
本発明はまた、印刷、形成、及び成形など、積層以外の他の形成技術を使用してポリマーフィルム構造体を作製することを含む。
本発明はまた、フィルム構造体が可撓性、半硬質、又は硬質である、上に開示されるようなポリマーフィルム構造体を想定する。本発明の範囲内で想定されるように、剛性は一般にポリマーフィルム構造体の厚さに相関するが、必ずしもそうである必要はない。
一実施形態では、主にポリプロピレンを含む層において、層中の他の成分としては、ポリオレフィン、炭化水素樹脂、及び任意選択的に添加剤が挙げられる。ポリプロピレン、ポリオレフィン、炭化水素、及び他の材料は、本明細書に記載されている。本明細書のポリマーフィルム構造体の1つ又は複数のPPスタックの外側の層は、本明細書に記載される他の材料、及び当該技術分野の他の材料を含む。他の層は、主にPPではない。
III.ポリマーフィルム構造体のための材料
III.A.ポリプロピレン
PPの一般的な材料特性を以下に列挙する。
●密度 0.88~0.93g/cm
●メルトインデックス 0.30~10g/10min
●脆化温度 <-20℃
●最大連続使用温度: 82℃(180°F)
●荷重たわみ温度: 115℃(240°F)
本発明では、ポリプロピレン(PP)は、PPスタック内又は他のフィルム内の共押出層において、ホモポリマーポリプロピレン、ポリプロピレンの均一なコポリマー、ポリプロピレンの不均一なコポリマー、ポリプロピレンコポリマーとポリプロピレンホモポリマーとのブレンドである。PP含有量は、PPスタック内又は他の硬質フィルム内のポリプロピレン層の約40~約100重量部の範囲内である。別の言い方をすれば、ポリプロピレン層において、PP含有量は、ポリプロピレン層の重量パーセントによる以下の数値のいずれか1つである。
40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、及び100。
PP含有量はまた、範囲の端点を含む、上記の任意の2つの数値によって定義される範囲内であり得る。
一実施形態では、高衝撃強度バージョンのフィルムを調製するために、使用されるポリプロピレン又はポリプロピレンのブレンドのグレードは、PPのアイゾット衝撃強度が、米国材料試験協会(ASTM)規格D256に従ってノッチ1インチ当たり9ft-lbfを超えるほどのものである。
より好ましくは、特に好適なポリプロピレンは、ノッチ1インチ当たり8~80ft-lbfのアイゾット衝撃強度(ASTM D 257、23℃)及び約0.3~約5.5dg/min(又はg/10min)のメルトフローインデックス(ASTM D 1238、2.16kg、23℃)を有するブローフィルムグレードの高衝撃コポリマーであり得る。アイゾット衝撃強度の範囲はまた、ノッチ1インチ当たり8、9、10、...、78、79、及び80ft-lbfからの任意の2つの数値によって定義することができる。同様に、メルトフローインデックスの範囲はまた、約0.3、約0.35、約0.4、約0.45、...、約5.40、約5.45、及び約5.50dg/minからの任意の2つの数値によって定義することができる。好ましい実施形態では、上記少なくとも1つのポリプロピレンは、約0.45~約0.75dg/minの範囲のメルトインデックスを有する。
本発明で使用されるポリプロピレンはまた、チーグラー・ナッタ触媒、若しくはシングルサイト触媒、又はこれらの触媒の組み合わせを使用して重合される。
アイソタクチックポリプロピレンホモポリマー(「ホモPP」)は、通常、1段反応で重合される均一なポリマーであり、160~165℃の領域に単一の明確なDSC溶融ピークを有する。
均一なポリプロピレンもまた、単一相からなり、単一の明確なDSC溶融ピークを有し、これはホモポリマーのものよりも低い温度で生じる。均一なインターポリマーの溶融エネルギーもまた、ホモポリマーのものよりもいくらか低い。
不均一なポリプロピレンは2段反応で形成される。第1の段では、アイソタクチックポリプロピレンホモポリマー又は均一なポリプロピレンの結晶ネットワークが形成される。第2の段では、大部分が非晶質であるゴム相が、結晶ネットワーク内に形成される。第2の段の反応で形成されたポリマーの一部分は、通常、コモノマーが十分に豊富であり、結晶化して第3の相を形成することができる。コモノマーがエチレンである場合、第3の相は通常、120~125℃の領域にDSC溶融ピークを有する。
III.B.IMPEDE(登録商標)ポリプロピレン
IMPEDE(登録商標)ポリプロピレンとは、以下の特性を有するポリプロピレンホモポリマーを意味する。これは、8128 Up River Road,Corpus Christi,TX 78410のFlint Hills Resourcesから調達される。これは、より高い剛性、改善されたバリア(O2及びH2O)及び高い透明度を提供するImpede強化技術によって清澄化されている。
Figure 2023538150000002
Figure 2023538150000003
III.C.ポリオレフィン
本発明のポリマーフィルム構造体は、少なくとも1つのポリオレフィンを含む1つ以上の層を含み得る。PPスタック層(主にポリプロピレンを含む)でさえ、少なくとも1つの他のポリオレフィンを更に含み得る。
ポリオレフィンポリマーは、α-オレフィンモノマーなどのオレフィンモノマーから形成されたものであり得る。この点に関して、モノマーは、ポリオレフィンポリマーがエチレンポリマーを含むように、エチレンであり得る。加えて、モノマーは、ポリオレフィンポリマーがプロピレンポリマーを含むように、プロピレンであり得る。特定の一実施形態では、ポリオレフィンポリマーはプロピレンポリマーを含む。
一般に、ポリオレフィンポリマーは、ホモポリマー又はコポリマーであり得る。一実施形態では、ポリオレフィンポリマーはホモポリマーを含む。例えば、ポリオレフィンポリマーがプロピレンポリマーを含む場合、そのようなポリマーは、プロピレンホモポリマーであり得る。別の実施形態では、ポリオレフィンポリマーはコポリマーを含む。例えば、ポリオレフィンポリマーがプロピレンポリマーを含む場合、そのようなポリマーは、プロピレンコポリマーであり得る。したがって、一実施形態では、プロピレンポリマーはプロピレンホモポリマーであり得る。別の実施形態では、プロピレンポリマーはプロピレンコポリマーであり得る。特に、プロピレンコポリマーはプロピレンエラストマーであり得る。
同様に、ポリオレフィンポリマーがホモポリマーを含み、ポリオレフィンポリマーがエチレンポリマーを含む場合、そのようなポリマーはエチレンホモポリマーであり得る。別の実施形態では、ポリオレフィンポリマーがコポリマーを含み、ポリオレフィンポリマーがエチレンポリマーを含む場合、そのようなポリマーはエチレンコポリマーであり得る。したがって、一実施形態では、エチレンポリマーはエチレンホモポリマーであり得る。別の実施形態では、エチレンポリマーはエチレンコポリマーであり得る。特に、エチレンコポリマーはエチレンエラストマーであり得る。
コポリマーとして存在する場合、コポリマーは、少なくとも1つのα-オレフィン(すなわち、エチレンコポリマーであればエチレン以外のもの、又はプロピレンコポリマーであればプロピレン以外のもの)を含む少なくとも1つのコモノマーを含み得る。この点に関して、コモノマーは、エチレン(プロピレンコポリマーの場合)、プロピレン(エチレンコポリマーの場合)、C~C20α-オレフィン、又はそれらの組み合わせを含み得る。例えば、コモノマーがC~C20α-オレフィンを含む場合、コモノマーは、特定の実施形態において、C~C12α-オレフィン、例えばC~C10α-オレフィン、例えばC~Cα-オレフィンであり得る。いずれにしても、α-オレフィンの具体例としては、エチレン、ブテン(例えば、1-ブテン、3-メチル-1-ブテン、3,3-ジメチル-1-ブテン)、ペンテン(例えば、4-メチル-1-ペンテン、3-メチル-1-ペンテン)、ヘキセン(例えば、1-ヘキセン、3,5,5-トリメチル-1-ヘキセン)、ヘプテン、オクテン(例えば、1-オクテン、2-オクテン)、ノネン(例えば、5-メチル-1-ノネン)、デセン、ドデセン、及びスチレンが挙げられるが、これらに限定されない。
特定の実施形態では、コモノマーは、エチレン(プロピレンコポリマーの場合)、プロピレン(エチレンコポリマーの場合)、1-ブテン、1-ヘキセン、又は1-オクテンのうちの少なくとも1つを含み得る。例えば、一実施形態では、コモノマーは、少なくともエチレン(プロピレンコポリマーの場合)又はプロピレン(エチレンコポリマーの場合)を含み得る。別の実施形態では、コモノマーは、少なくともエチレンと、1-ブテン、1-ヘキセン、又は1-オクテンのうちの少なくとも1つとを含み得る。
加えて、好適なα-オレフィンは、直鎖又は分岐鎖(例えば、1つ以上のC~Cアルキル分岐鎖又はアリール基)であり得ることを理解されたい。例えば、一実施形態では、α-オレフィンは直鎖であり得る。別の実施形態では、α-オレフィンは分岐鎖であり得る。この点に関して、α-オレフィンは、1つ以上のメチル、ジメチル、トリメチル、エチル又はプロピル置換基などで置換され得る。しかしながら、α-オレフィンはまた、非置換であり得ることも理解されたい。
上述のα-オレフィンコモノマーに加えて、コポリマーは、任意選択的に、他のコモノマーを含み得る。例えば、これらのコモノマーは、芳香族基含有コモノマー、非芳香族環状基含有コモノマー、及び/又はジオレフィンコモノマーを含み得る。例えば、これらのコモノマーは、4個以上、例えば5個以上、例えば8個以上、例えば10個以上、例えば15個以上の炭素原子から30個以下、例えば25個以下、例えば20個以下、例えば15個以下、例えば10個以下の炭素原子を含有し得る。
一実施形態では、コモノマーはジエンを含み得る。ジエンは、直鎖非環式オレフィン、分岐鎖非環式オレフィン、単環脂環式オレフィン、多環脂環式縮合又は架橋環オレフィン、シクロアルケニル置換アルケン、又はこれらの混合物であり得る。ジエンとしては、ブタジエン、ペンタジエン、ヘキサジエン(例えば、1,4-ヘキサジエン、5-メチル-1,4-ヘキサジエン、1,4-シクロヘキサジエン)、ヘプタジエン(例えば、1,6-ヘプタジエン)、オクタジエン(例えば、1,6-オクタジエン、1,7-オクタジエン、3,7-ジメチル-1,6-オクタジエン、3,7-ジメチル-1,7-オクタジエン、1,5-シクロオクタジエン)、ノナジエン(例えば、1,8-ノナジエン)、デカジエン(例えば、1,9-デカジエン)、ウンデカジエン(例えば、1,10-ウンデカジエン)、ドデカジエン(例えば、1,11-ドデカジエン、1,7-シクロドデカジエン)、トリデカジエン(例えば、1,12-トリデカジエン)、テトラデカジエン(例えば、1,13-テトラデカジエン)、ペンタデカジエン、ヘキサデカジエン、ヘプタデカジエン、オクタデカジエン、ノナデカジエン、イコサジエン、ヘネイコサジエン、ドコサジエン、トリコサジエン、テトラコサジエン、ペンタコサジエン、ヘキサコサジエン、ヘプタコサジエン、オクタコサジエン、ノナコサジエン、トリアコンタジエン、テトラヒドロインデン、ノルボルナジエン、メチル-テトラヒドロインデン、ジシクロペンタジエン、ビシクロ-(2.2.1)-ヘプタ-2,5-ジエン、アルケニルノルボルネン、アルキリデンノルボルネン(例えば、エチリジエンノルボルネン)、シクロアルケニルノルボルネン、シクロアルキレンノルボルネン(例えば、5-メチレン-2-ノルボルネン、5-エチリデン-2-ノルボルネン、5-プロペニル-2-ノルボルネン、5-イソプロピリデン-2-ノルボルネン、5-(4-シクロペンテニル)-2-ノルボルネン、5-シクロヘキシリデン-2-ノルボルネン、5-ビニル-2-ノルボルネン)、ビニルシクロヘキセン、アリルシクロヘキセン、ビニルシクロオクテン、4-ビニルシクロヘキセン、アリルシクロデセン、ビニルシクロドデセン、及びテトラシクロ(A-11,12)-5,8-ドデセンが挙げられ得るが、これらに限定されない。
ジエンはまた、低分子量ブタジエンなどのポリブタジエンを含み得る。例えば、ポリブタジエンは、約2,000g/mol以下、例えば約1,500g/mol以下、例えば約1,000g/mol以下の重量平均分子量を有し得る。ジエンは、シクロペンタジエン、ビニルノルボルネン、ノルボルナジエン、エチリデンノルボルネン、ジビニルベンゼン、ジシクロペンタジエン、又は様々な環位置に置換基を有する若しくは有さない高級環含有ジオレフィンなど、環状ジエンを含み得る。
利用されるコモノマーのタイプにかかわらず、主モノマー(すなわち、エチレン又はプロピレン)は、コポリマーの約50モル%以上、例えば約60モル%以上、例えば約65モル%以上、例えば約70モル%以上、例えば約75モル%以上、例えば約80モル%以上、例えば約85モル%以上、例えば約90モル%以上、例えば約93モル%以上を構成し得る。主モノマー(すなわち、エチレン又はプロピレン)は、コポリマーの100モル%未満、例えば約99.5モル%以下、例えば約99モル%以下、例えば約98モル%以下、例えば約97モル%以下、例えば約95モル%以下を構成し得る。したがって、主モノマー(すなわち、エチレン又はプロピレン)は、コポリマーの約50重量%以上、例えば約60重量%以上、例えば約65重量%以上、例えば約70重量%以上、例えば約75重量%以上、例えば約80重量%以上、例えば約85重量%以上、例えば約90重量%以上、例えば約93重量%以上を構成し得る。主モノマー(すなわち、エチレン又はプロピレン)は、コポリマーの100重量%未満、例えば約99.5重量%以下、例えば約99重量%以下、例えば約98重量%以下、例えば約97重量%以下、例えば約95重量%以下を構成し得る。
同様に、α-オレフィンなどのコモノマーは、コポリマーの約0.1モル%以上、例えば約0.3モル%以上、例えば約0.5モル%以上、例えば約1モル%以上、例えば約2モル%以上、例えば約3モル%以上、例えば約5モル%以上を構成し得る。コモノマーは、コポリマーの50モル%未満、例えば約40モル%以下、例えば約35モル%以下、例えば約30モル%以下、例えば約20モル%以下、例えば約15モル%以下、例えば約10モル%以下、例えば約7モル%以下を構成し得る。したがって、コモノマーは、コポリマーの約0.1重量%以上、例えば約0.3重量%以上、例えば約0.5重量%以上、例えば約1重量%以上、例えば約2重量%以上、例えば約3重量%以上、例えば約5重量%以上を構成し得る。コモノマーは、コポリマーの50重量%未満、例えば約40重量%以下、例えば約30重量%以下、例えば約25重量%以下、例えば約20重量%以下、例えば約15重量%以下、例えば約10重量%以下、例えば約8重量%以下、例えば約7重量%以下を構成し得る。前述の百分率は、組み合わせたコモノマーの全て、又はコポリマー中で利用される単一タイプのコモノマーに適用され得ることを理解されたい。
第3のコモノマー(例えば、エチレンを含まないもの)が存在する実施形態では、そのような第3のコモノマーは、コポリマーの重量に基づいて、約10重量%以下、例えば約5重量%以下、例えば約4重量%以下、例えば約3重量%以下、例えば約2重量%以下の量で存在し得る。
特定の一実施形態では、ポリオレフィンポリマーはポリオレフィンコポリマーエラストマーであり得る。例えば、プロピレンコポリマーはプロピレンコポリマーエラストマーであり得る。当該技術分野で一般に理解されているように、エラストマーは、ASTM D1566-19の特性を満たし得る。一実施形態では、エラストマーは、エチレンと、プロピレン、ブテン、ヘキセン、及びオクテンのうちの少なくとも1つのコモノマーとを含み得る。別の実施形態では、エラストマーは、プロピレンと、エチレン、ブテン、ヘキセン、及びオクテンのうちの少なくとも1つのコモノマーとを含み得る。特定の一実施形態では、エラストマーは、プロピレン及びエチレンを含む。例えば、エラストマーは、更なるコモノマーを含み得ない。しかしながら、一実施形態では、エラストマーは、プロピレンと、エチレンと、ブテン、ヘキセン、及びオクテンのうちの少なくとも1つとを含み得る。例えば、エラストマーは、プロピレン-エチレン-ブテン、プロピレン-エチレン-ヘキセン、プロピレン-エチレン-オクテン、又はこれらの混合物を含み得る。この点に関して、一実施形態では、エラストマーは、プロピレン-エチレン-ブテンを含み得る。別の実施形態では、エラストマーは、プロピレン-エチレン-ヘキセンを含み得る。更なる実施形態では、エラストマーは、プロピレン-エチレン-オクテンを含み得る。
一般に、ポリオレフィンコポリマーは、任意のモノマー配列を有し得る。例えば、ポリオレフィンコポリマーはランダムコポリマーであり得る。あるいは、別の実施形態では、ポリオレフィンコポリマーはブロックコポリマーであり得る。更なる実施形態では、ポリオレフィンコポリマーは異相コポリマーであり得る。
ポリオレフィンポリマーは、特定用途のために利用されることを可能にし得る特定の分子構造を有し得る。この点に関して、ポリオレフィンポリマーは、ある程度のタクティシティーを有し得る。例えば、一実施形態では、ポリオレフィンポリマーはアイソタクチックポリオレフィンポリマーであり得る。特に、ポリオレフィンホモポリマーはアイソタクチックポリオレフィンホモポリマーであり得る。この点に関して、ポリオレフィンポリマーは、.sup.13C-NMRによる分析に従って決定されるとき、少なくとも50%、例えば少なくとも60%、例えば少なくとも70%、例えば少なくとも80%、例えば少なくとも85%、例えば少なくとも90%のアイソタクチシティを有し得る。
しかしながら、ポリオレフィンポリマーは代替的にアタクチック又はシンジオタクチック分子構造を有し得ることを理解されたい。例えば、一実施形態では、ポリオレフィンポリマーはアタクチックポリオレフィンポリマーであり得る。別の実施形態では、ポリオレフィンポリマーはシンジオタクチックポリオレフィンポリマーであり得る。例えば、ポリオレフィンポリマーは、.sup.13C-NMRによる分析に従って決定されるとき、少なくとも50%、例えば少なくとも60%、例えば少なくとも70%、例えば少なくとも80%、例えば少なくとも85%、例えば少なくとも90%のシンジオタクチシティを有し得る。
一般に、ポリオレフィンホモポリマーは、より大きなアイソタクチシティ又はシンジオタクチシティ及び一般により低いアタクチシティを有し得る。例えば、シンジオタクチックポリオレフィンホモポリマーは、少なくとも80%、例えば少なくとも85%、例えば少なくとも90%のシンジオタクチシティを有し得る。同様に、アイソタクチックポリオレフィンホモポリマーは、少なくとも80%、例えば少なくとも85%、例えば少なくとも90%のアイソタクチシティを有し得る。したがって、そのようなポリオレフィンホモポリマーは、20%未満、例えば15%未満、例えば10%未満、例えば5%未満のアタクチシティを有し得る。
この点に関して、ポリオレフィンポリマーは、特定の結晶化度を有し得る。例えば、結晶化度は、少なくとも約1%、例えば少なくとも約2%、例えば少なくとも約5%、例えば少なくとも約10%、例えば少なくとも約15%、例えば少なくとも約20%、例えば少なくとも約25%、例えば少なくとも約30%、例えば少なくとも約40%、例えば少なくとも約50%、例えば少なくとも約60%、例えば少なくとも約70%、例えば少なくとも約80%、例えば少なくとも約90%、例えば少なくとも約95%、例えば少なくとも約98%、例えば少なくとも約99%であり得る。結晶化度は、一般に100%未満である。例えば、結晶化度は、100%未満、例えば約99%以下、例えば約98%以下、例えば約95%以下、例えば約90%以下、例えば約80%以下、例えば約70%以下、例えば約60%以下、例えば約50%以下、例えば約40%以下、例えば約30%以下、例えば約20%以下であり得る。例えば、ポリオレフィンホモポリマーは、一般に、ポリオレフィンコポリマーエラストマーよりも高い結晶化度を有し得る。
結晶化度は、キシレン可溶分に基づいて決定され得る。例えば、より高い結晶化度は、より低いキシレン可溶分をもたらす。この点に関して、キシレン可溶重量百分率は、50%以下、例えば40%以下、例えば30%以下、例えば20%以下、例えば15%以下、例えば10%以下、例えば5%以下、例えば4%以下、例えば3%以下、例えば2%以下、例えば1%以下であり得る。限定しようとするものではないが、キシレン可溶分は、ポリオレフィンポリマーの非晶質部分の尺度を提供する。キシレン可溶分は、ASTM D5492-17に従って決定することができる。
一般に、ポリオレフィンポリマーの結晶化度は、ポリマーの溶融温度並びに結晶化温度に影響を及ぼす可能性がある。この点に関して、ポリオレフィンポリマーの溶融温度及び結晶化温度は、比較的低いものであり得る。例えば、溶融温度は、約70℃以上、例えば約85℃以上、例えば約100℃以上、例えば約110℃以上、例えば約120℃以上、例えば約130℃以上、例えば約140℃以上、例えば約150℃以上、例えば約160℃以上、例えば約165℃以上であり得る。溶融温度は、約170℃以下、例えば約160℃以下、例えば約150℃以下、例えば約125℃以下、例えば約115℃以下、例えば約100℃以下であり得る。例えば、ポリオレフィンホモポリマーは、一般に、ポリオレフィンコポリマーエラストマーよりも高い溶融温度を有し得る。
ポリオレフィンポリマーの結晶化温度は、約70℃以上、例えば約80℃以上、例えば約90℃以上、例えば約95℃以上、例えば約100℃以上、例えば約105℃以上、例えば約110℃以上、例えば約115℃以上、例えば約120℃以上、例えば約125℃以上であり得る。結晶化温度は、約140℃以下、例えば約130℃以下、例えば約120℃以下、例えば約110℃以下、例えば約100℃以下であり得る。
ポリオレフィンポリマーのガラス転移温度は、約125℃以下、例えば約115℃以下、例えば約105℃以下、例えば約100℃以下、例えば約90℃以下、例えば約80℃以下、例えば約70℃以下、例えば約50℃以下、例えば約40℃以下、例えば約30℃以下、例えば約20℃以下、例えば約10℃以下、例えば約0℃以下であり得る。ガラス転移温度は、約-50℃以上、例えば約-40℃以上、例えば約-30℃以上、例えば約-20℃以上、例えば約-10℃以上、例えば約0℃以上、例えば約20℃以上、例えば約40℃以上、例えば約50℃以上であり得る。
ポリオレフィンポリマーはまた、特定の用途に利用することを可能にし得る特定の特性を有し得る。この点に関して、ポリオレフィンポリマーは、特定の重量平均分子量(Mw)を有し得る。例えば、Mwは、約2,500g/mol以上、例えば約5,000g/mol以上、例えば約8,000g/mol以上、例えば約10,000g/mol以上、例えば約12,000g/mol以上、例えば約20,000g/mol以上、例えば約25,000g/mol以上、例えば約50,000g/mol以上、例えば約80,000g/mol以上、例えば約90,000g/mol以上、例えば約100,000g/mol以上、例えば約200,000g/mol以上、例えば約300,000g/mol以上であり得る。Mwは、約1,000,000g/mol以下、例えば約800,000g/mol以下、例えば約600,000g/mol以下、例えば約500,000g/mol以下、例えば約400,000g/mol以下、例えば約300,000g/mol以下、例えば約250,000g/mol以下、例えば約200,000g/mol以下、例えば約150,000g/mol以下、例えば約100,000g/mol以下、例えば約50,000g/mol以下であり得る。Mwは、ゲル浸透クロマトグラフィーなど、当該技術分野で公知の技術を使用して決定され得る。
同様に、ポリオレフィンポリマーはまた、特定の数平均分子量(Mn)を有し得る。例えば、Mnは、約2,500g/mol以上、例えば約5,000g/mol以上、例えば約8,000g/mol以上、例えば約10,000g/mol以上、例えば約12,000g/mol以上、例えば約20,000g/mol以上、例えば約25,000g/mol以上、例えば約50,000g/mol以上、例えば約80,000g/mol以上、例えば約90,000g/mol以上、例えば約100,000g/mol以上、例えば約200,000g/mol以上、例えば約300,000g/mol以上であり得る。Mnは、約1,000,000g/mol以下、例えば約800,000g/mol以下、例えば約600,000g/mol以下、例えば約500,000g/mol以下、例えば約400,000g/mol以下、例えば約300,000g/mol以下、例えば約250,000g/mol以下、例えば約200,000g/mol以下、例えば約150,000g/mol以下、例えば約100,000g/mol以下、例えば約50,000g/mol以下であり得る。Mnは、ゲル浸透クロマトグラフィーなど、当該技術分野で公知の技術を使用して決定され得る。
この点に関して、ポリオレフィンポリマーは、特定の多分散指数(Mw/Mn)を有し得る。例えば、多分散指数は、1超、例えば約2以上、例えば約2.3以上、例えば約2.5以上、例えば約3以上、例えば約3.5以上、例えば約4以上であり得る。多分散指数は、約9以下、例えば約8以下、例えば約7以下、例えば約5以下、例えば約4.5以下、例えば約4以下、例えば約3.5以下、例えば約3以下、例えば約2.5以下であり得る。
ポリオレフィンポリマーは、特定の比重を有し得る。例えば、比重は、約0.8g/cm以上、例えば約0.83g/cm以上、例えば約0.85g/cm以上、例えば約0.86g/cm以上、例えば約0.87g/cm以上、例えば約0.88g/cm以上、例えば約0.9g/cm以上であり得る。比重は、1g/cm未満、例えば約0.95g/cm以下、例えば約0.93g/cm以下、例えば約0.92g/cm以下、例えば約0.91g/cm以下、例えば約0.9g/cm以下、例えば約0.89g/cm以下、例えば約0.88g/cm以下であり得る。比重は、ASTM D792-20に従って決定され得る。
ポリオレフィンポリマーは、特定のメルトフローレートを有し得る。例えば、メルトフローレートは、約0.1g/10min以上、例えば約0.2g/10min以上、例えば約0.3g/10min以上、例えば約0.4g/10以上、例えば約0.5g/10min以上、例えば約1g/10min以上、例えば約1.5g/10min以上、例えば約2g/10min以上、例えば約5g/10min以上、例えば約10g/10min以上、例えば約20g/10min以上、例えば約25g/10min以上であり得る。メルトフローレートは、約500g/10min以下、例えば約200g/10min以下、例えば約100g/10min以下、例えば約50g/10min以下、例えば約40g/10min以下、例えば約20g/10min以下、例えば約10g/10min以下、例えば約5g/10min以下、例えば約4g/10min以下、例えば約3g/10min以下、例えば約2g/10min以下、例えば約1.5g/10min以下、例えば約1g/10min以下、例えば約0.8g/10min以下、例えば約0.6g/10min以下、例えば約0.5g/10min以下、例えば約0.45g/10min以下、例えば約0.4g/10min以下、例えば約0.35g/10min以下、例えば約0.3g/10min以下であり得る。メルトフローレートは、ASTM D1238-13に従って、230℃の温度で10分間、2.16kgの荷重をかけて決定され得る。
ポリオレフィンポリマーはまた、特定の融解熱を有し得る。例えば、融解熱は、約40J/g以上、例えば約50J/g以上、例えば約60J/g以上、例えば約70J/g以上、例えば約75J/g以上、例えば約80J/g以上、例えば約90J/g以上、例えば約100J/g以上、例えば約125J/g以上、例えば約150J/g以上、例えば約200J/g以上であり得る。融解熱は、約300J/g以下、例えば約250J/g以下、例えば約200J/g以下、例えば約150J/g以下、例えば約125J/g以下、例えば約100J/g以下、例えば約80J/g以下、例えば約75J/g以下、例えば約70J/g以下、例えば約65J/g以下、例えば約60J/g以下、例えば約50J/g以下であり得る。例えば、ポリオレフィンホモポリマーは比較的高い融解熱を有し得るが、ポリオレフィンコポリマーエラストマーは比較的低い融解熱を有し得る。
ポリオレフィンポリマーはまた、特定の結晶化度も有し得る。例えば、結晶化度は、50%以上、例えば60%以上、例えば70%以上、例えば80%以上、例えば90%以上であり得る。一般に、百分率は、ポリマー総重量当たりの結晶化領域の重量を定義するために使用され、示差走査熱量計、X線回折計(XRD)などの当該技術分野における手段を使用して決定することができる。加えて、ポリオレフィンポリマーは、95%以上、例えば96%以上、例えば97%以上のアイソタクチシティを有し得る。更に、ポリオレフィンポリマーは、5%以下、例えば4%以下、例えば3%以下のアタクチック分率を有し得る。
ポリオレフィンポリマーはまた、特定の曲げ弾性率も有し得る。例えば、縦方向の曲げ弾性率は、約50MPa以上、例えば約100MPa以上、例えば約200MPa以上、例えば約300MPa以上、例えば約400MPa以上、例えば約500MPa以上、例えば約1,000MPa以上、例えば約1,300MPa以上、例えば約1,500MPa以上、例えば約2,000MPa以上であり得る。縦方向の曲げ弾性率は、約4,000MPa以下、例えば約3,000MPa以下、例えば約2,500MPa以下、例えば約2,300MPa以下、例えば約2,100MPa以下、例えば約2,000MPa以下、例えば約1,900MPa以下、例えば約1,800MPa以下、例えば約1,500MPa以下、例えば約1,300MPa以下、例えば約1,000MPa以下、例えば約800MPa以下であり得る。曲げ弾性率は、ASTM D790-17及び1.3mm/minに従って決定され得る。
ポリオレフィンポリマーはまた、特定の荷重たわみ温度(DTUL)も有し得る。例えば、DTULは、約40℃以上、例えば約45℃以上、例えば約50℃以上、例えば約60℃以上、例えば約70℃以上、例えば約80℃以上であり得る。DTULは、約130℃以下、例えば約120℃以下、例えば約110℃以下、例えば約100℃以下、例えば約90℃以下、例えば約80℃以下、例えば約75℃以下であり得る。DTULは、66psiでASTM D648-18に従って決定され得る。
ポリオレフィンポリマーはまた、特定の破断伸びも有し得る。例えば、破断伸びは、約1,000%以下、例えば約800%以下、例えば約600%以下、例えば約500%以下、例えば約400%以下、例えば約300%以下、例えば約250%以下、例えば約200%以下、例えば約150%以下、例えば約100%以下、例えば約50%以下であり得る。破断伸びは、約0.5%以上、例えば約1%以上、例えば約2%以上、例えば約5%以上、例えば約10%以上、例えば約25%以上、例えば約50%以上、例えば約100%以上、例えば約250%以上、例えば約500%以上、例えば約750%以上であり得る。例えば、破断伸びは、ポリオレフィンホモポリマーよりも、ポリオレフィンコポリマーエラストマーなどのポリオレフィンコポリマーに対して比較的高いものであり得る。破断伸びは、ASTM D638-14に従って決定され得る。
更に、本明細書に開示されるポリオレフィンポリマーは、当該技術分野で一般に知られている任意の技術を使用して合成することができることを理解されたい。例えば、ポリマーは、当該技術分野で一般に知られているような触媒、活性化剤、試薬を利用する任意の既知のプロセスを使用して合成することができる。この点に関して、ポリオレフィンポリマーを作製又は重合するための方法は、本発明によって限定されない。
III.D.ポリエチレン
本発明の硬質共押出ポリマーフィルムは、ポリエチレン(PE)又はポリエチレンのインターポリマーを含む1つ以上の層を含み得る。硬質共押出フィルムに適した任意のポリエチレン又はそのインターポリマーが使用され得る。例えば、PEポリマー材料は、MDPE、HDPE、LLDPE、LDPE、又はそれらのブレンドとすることができる。
一実施形態では、ポリエチレン含有層は、約10~100重量%の好ましいエチレン/α-オレフィンインターポリマーを含むことができ、超低密度ポリエチレン(ULDPE)のポリマー(約0.910~0.914g/cmの範囲の密度及び約0.7~1.0dg/minのメルトインデックスを有するエチレン/オクテン-1コポリマーである)又は直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE))(約0.917~0.925g/cmの範囲の密度及び約0.7~1.0dg/minのメルトインデックスを有するエチレン/オクテン-1コポリマーである)を90重量%まで含有することができる。
一実施形態では、ポリエチレン層は、約0.911~0.913g/cmの範囲の密度及び約0.8~0.9dg/minのメルトインデックスを有する約75~90重量%の超低密度ポリエチレン(ULDPE)と、エチレン/オクテン-1コポリマーである、約0.918~0.922g/cmの範囲の密度及び約0.8~0.9dg/minのメルトインデックスを有する10~25重量%の直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)とを含む。
別の実施形態では、PE層は、エチレン-α-オレフィンコポリマーを含む。エチレン-α-オレフィンコポリマーは、上記PE層の約0~約15重量部の範囲である。このコポリマーは、シングルサイト重合触媒を使用する重合プロセスで製造された、エチレンと少なくとも1つのC4~C10α-オレフィンとの超低密度コポリマーであり、約0.859~約0.905g/cmの範囲の密度及び約0.4~約1.1dg/minの範囲のメルトインデックスを有する。密度は、以下の任意の数値によって、又は約0.859、約0.860、約0.861、...、約0.903、約0.904、及び約0.905g/cmからの任意の2つの数値によって定義される範囲(範囲の端点を含む)として定義することができる。同様に、メルトインデックスは、以下の任意の数値によって、又は約0.4、約0.45、約0.5、...、約0.95、約1.05、及び約1.1dg/minからの任意の2つの数値によって定義される範囲(範囲の端点を含む)として定義することができる。
別の実施形態では、エチレン-α-オレフィンコポリマーは、約0重量部~15重量部の範囲であり、シングルサイト重合触媒又はチーグラー・ナッタ重合触媒のいずれかを使用する重合プロセスにおいて製造することができ、上記コポリマーは、約0.909~約0.935g/cmの範囲の密度及び約0.5~約1.5dg/minの範囲のメルトインデックスを有する。他の実施形態では、エチレン-α-オレフィンコポリマーの重量パーセントは、以下の任意の数値によって、又は約0.0、0.5、約1.0、約1.5、約2.0、約2.5、約3.0、約3.5、約4.0.約4.5、約5.0、約5.5、約6.0、約6.5、約7.0、約7.5、約8.0、約8.5、約9.0、約9.5、約10.0、約10.5、約11.0、約11.5、約12.0、約12.5、約13.0、約13.5、約14.0、約14.5及び約15.0重量部からの任意の2つの数値によって定義される範囲(範囲の端点を含む)として定義することができる。密度は、以下の任意の数値によって、又は約0.909、約0.910、約0.911、...、約0.933、約0.934、及び約0.935g/cmからの任意の2つの数値によって定義される範囲(範囲の端点を含む)として定義することができる。同様に、メルトインデックスの範囲は、約0.5、約0.55、約0.60、...、約1.40、約1.45、及び約1.50dg/minからの任意の2つの数値によって定義することができる。
別の実施形態では、エチレンと少なくとも1つのC~C10α-オレフィンとの前述の低密度コポリマー、又はエチレンと少なくとも1つのC~C10α-オレフィンとの上記少なくとも1つの超低密度コポリマーは、エチレン/ブテン-1コポリマー、エチレン/ヘキセン-1コポリマー、エチレン/オクテン-1コポリマー、エチレン/オクテン-1/ブテン-1ターポリマー及びエチレン/ヘキセン-1/ブテン-1ターポリマーから選択される。
一実施形態では、ポリエチレンは、約0.910~0.920g/cmの密度及び約0.8~1.2dg/minのメルトインデックスを有する0~100重量%、又は好ましくは約30~70重量%、又はより好ましくは30~50重量%のエチレン/オクテン-1コポリマーの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)と、約0.918~0.930g/cmの密度及び約0.8~1.2dg/minのメルトインデックスを有する0~100重量%の、エチレン/ブテン-1コポリマー又は低密度エチレン/ヘキセン-1コポリマーなどの直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、又は好ましくは70~30重量%の、又はより好ましくは50~70重量%の上記コポリマーとを含む、ポリマー又はポリマーブレンドである。
~C10α-オレフィンはまた、環状対応物も含む。
III.E.炭化水素樹脂
本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体は、2層PPスタックを含み、このスタックの層のうちの1つは、主にポリプロピレンではなく、主にポリプロピレンと炭化水素樹脂とを含むバリア層である。
一般に、これらの炭化水素樹脂は、石油系原料から作製された樹脂を含む。例えば、これらの樹脂は、石油分解の分留副生成物から合成され得る。特に、これらの炭化水素樹脂は、一般に、石油の深い分解から誘導された混合不飽和モノマーの重合によって得られた樹脂状重合生成物の水素化によって生成される樹脂、並びにテルペン炭化水素の重合及び/又は共重合によって得られるより高いポリマー(これは、続いて加圧下で水素化され得る)を含み得る。
炭化水素樹脂としては、脂肪族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂、脂肪族/芳香族炭化水素樹脂、又はこれらの混合物が挙げられ得るが、これらに限定されない。例えば、脂肪族/芳香族炭化水素樹脂は、部分的に水素化された芳香族炭化水素樹脂であり得る。更に、脂肪族炭化水素樹脂については、それらは、脂環式炭化水素樹脂であり得る。炭化水素樹脂は、上記のものに加えて、又は代替的に、ポリテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンエステル、ロジン酸、グラフト化樹脂、及びそれらの混合物であり得る。
一実施形態では、炭化水素樹脂は、少なくとも部分的に水素化された脂肪族炭化水素樹脂など、脂肪族を含み得る。別の実施形態では、炭化水素樹脂は、少なくとも部分的に水素化された脂肪族芳香族炭化水素樹脂など、脂肪族/芳香族炭化水素樹脂を含み得る。更なる実施形態では、炭化水素樹脂は、少なくとも部分的に水素化された芳香族炭化水素樹脂など、芳香族樹脂を含み得る。別の更なる実施形態では、炭化水素樹脂は、少なくとも部分的に水素化された脂環式樹脂など、脂環式炭化水素樹脂を含み得る。別の実施形態では、炭化水素樹脂は、少なくとも部分的に水素化された脂環式/芳香族炭化水素樹脂など、脂環式/芳香族炭化水素樹脂を含み得る。別の更なる実施形態では、炭化水素樹脂は、ポリテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンエステル、ロジン酸、グラフト化樹脂、又はこれらの混合物を含み得る。
一実施形態では、炭化水素樹脂は、芳香族樹脂又は非芳香族樹脂であり得る。一実施形態では、炭化水素樹脂は、芳香族樹脂であり得る。別の実施形態では、炭化水素樹脂は、非芳香族樹脂であり得る。例えば、炭化水素樹脂は、脂肪族樹脂又は脂肪族/芳香族樹脂であり得る。いずれにしても、炭化水素樹脂は、0重量%以上、例えば約1重量%以上、例えば約2重量%以上、例えば約5重量%以上、10重量%以上、例えば約15重量%以上の芳香族含有量を有し得る。芳香族含有量は、100重量%未満、例えば、約90重量%以下、例えば約70重量%以下、例えば約60重量%以下、例えば約50重量%以下、例えば約40重量%以下、例えば約20重量%以下、例えば約15重量%以下、例えば約10重量%以下、例えば約5重量%以下、例えば約2重量%以下、例えば約1重量%以下、例えば約0.5重量%以下であり得る。一実施形態では、炭化水素樹脂は、0重量%の芳香族含有量を有し得る。
一般に、炭化水素樹脂は、様々なモノマーの重合によって生成される炭化水素樹脂を含み得る。例えば、これらは、ジエン(例えば、直鎖ジエン)、芳香族モノマー、及び天然モノマーを含み得る。一般に、これらのモノマーのいくつかはナフサから誘導され得る。ジエンモノマーは、1,3-ペンタジエン、2-メチル-2-ブテンなど、ピペリレンを含み得る。ジエンモノマーはまた、シクロペンタジエン及びジシクロペンタジエンも含み得る。加えて、芳香族モノマーは、スチレン(その誘導体を含む)、インデン(その誘導体を含む)、及びC-芳香族ナフサ流からの他のものを含み得るが、これらに限定されない。一例として、スチレン芳香族は、スチレン、スチレンの誘導体、及び置換スチレンを含み得る。芳香族の特定の例としては、スチレン、アルファ-メチルスチレン、ベータ-メチルスチレン、インデン、メチルインデン、及びビニルトルエンが挙げられ得る。天然モノマーはまた、アルファ-ピネン又はベータ-カレンといったテルペンなどの天然モノマーも含み得る。更に、これらのモノマーは、単独で又は組み合わせて使用され得ることを理解されたい。特に、1つ以上の芳香族モノマー及び/又は1つ以上の天然モノマーがジエンと組み合わせて使用され得る。
炭化水素樹脂は、当該技術分野で一般に知られている任意の技術を使用して重合され得る。例えば、重合において、触媒が一般に使用され得る。触媒としては、AlCl3及びBFが挙げられ得るが、これらに限定されない。重合はまた、他の改質剤又は試薬も利用し得る。例えば、重合は、重量制御改質剤を利用して、炭化水素樹脂の分子量分布を制御し得る。これらは、2-メチル、2-ブテンなどのモノオレフィン改質剤を含み得るが、これらに限定されない。それらはまた、最終樹脂のMWDを制御するために使用され得る。
市販の炭化水素樹脂の具体例としては、ロジン及びロジンエステル、フェノール変性スチレン及びメチルスチレン樹脂、スチレン化テルペン樹脂、テルペン-芳香族樹脂、テルペンフェノール樹脂、脂肪族芳香族樹脂、脂環式/芳香族樹脂、C脂肪族樹脂、C脂肪族樹脂、C芳香族樹脂、C脂肪族/芳香族樹脂、及び酸変性C樹脂、C/C樹脂、及び酸変性C/C樹脂、混合芳香族/脂環式樹脂、水素化テルペン芳香族樹脂、並びにこれらの混合物が挙げられる。特定の一実施形態では、炭化水素樹脂は、芳香族C樹脂などのC樹脂を含み得る。
加えて、これらの樹脂のいくつかは重合され得ることを理解されたい。例えば、Cモノマー系樹脂は、少なくともCモノマーの重合生成物であり得る。同様に、Cモノマー系樹脂は、少なくともCモノマーの重合生成物であり得る。Cモノマーは、例えば、1-ペンテン、イソプレン、シクロペンタジエン、1,3-ペンタジエン、又はこれらの混合物を含み得る。Cモノマーは、例えば、インデン、ビニル-トルエン、アルファ-メチルスチレン、ベータ-メチルスチレン、又はこれらの混合物を含み得る。
また、炭化水素樹脂は水素化もされ得る。例えば、炭化水素樹脂は、部分的に、実質的に、又は完全に水素化され得る。例えば、一実施形態では、炭化水素樹脂は、少なくとも部分的に水素化され得る。別の実施形態では、炭化水素樹脂は、実質的に水素化され得る。更なる実施形態では、炭化水素は、完全に水素化され得る。この点に関して、本明細書で使用するとき、「少なくとも部分的に水素化された」は、樹脂が、90%未満のオレフィン性プロトン、例えば80%未満のオレフィン性プロトン、例えば70%未満のオレフィン性プロトン、例えば60%未満のオレフィン性プロトン、例えば50%未満のオレフィン性プロトン、例えば40%未満のオレフィン性プロトン、例えば30%未満のオレフィン性プロトン、例えば25%未満のオレフィン性プロトンを含有し得、5%以上のオレフィン性プロトン、例えば10%以上のオレフィン性プロトン、例えば15%以上のオレフィン性プロトン、例えば20%以上のオレフィン性プロトン、例えば25%以上のオレフィン性プロトン、例えば30%以上のオレフィン性プロトンを含有し得ることを意味する。加えて、本明細書で使用するとき、「実質的に水素化された」は、樹脂が、5%未満のオレフィン性プロトン、例えば4%未満のオレフィン性プロトン、例えば3%未満のオレフィン性プロトン、例えば2%未満のオレフィン性プロトンを含有し得、0.1%以上のオレフィン性プロトン、例えば0.5%以上のオレフィン性プロトン、例えば0.8%以上のオレフィン性プロトン、例えば1%以上のオレフィン性プロトン、例えば1.5%以上のオレフィン性プロトン、例えば2%以上のオレフィン性プロトンを含有し得ることを意味する。
水素化に関して、水素化の程度は、50%以上、例えば60%以上、例えば70%以上、例えば80%以上、例えば85%以上、例えば90%以上、例えば95%以上、例えば96%以上、例えば97%以上、例えば98%以上、例えば99%以上、例えば100%であり得る。水素化の程度は、100%以下、例えば99%以下、例えば98%以下、例えば95%以下、例えば90%以下、例えば85%以下、例えば80%以下、例えば75%以下であり得る。理論によって限定されることを意図するものではないが、水素化の程度は、バリア特性に影響を与え得る。例えば、より高い程度の水素化は、材料及び得られる層/フィルムのバリア特性を改善し得る。
一実施形態では、炭化水素樹脂は、1つ以上のオリゴマーを含み得る。例えば、そのようなオリゴマーは、ダイマー、トリマー、テトラマー、ペンタマー、及び/又はヘキサマーを含み得る。オリゴマーは、30℃~210℃の範囲で沸騰する石油蒸留物から誘導され得、及び/又は樹脂重合の副生成物であり得る。オリゴマーは、約100g/mol以上、例えば約115g/mol以上、例えば約130g/mol以上、例えば約150g/mol以上、例えば約175g/mol以上、例えば約200g/mol以上~約500g/mol以下、例えば約450g/mol以下、例えば約400g/mol以下、例えば約350g/mol以下、例えば約300g/mol以下、例えば約270g/mol以下、例えば約250g/mol以下、例えば約225g/mol以下の数平均分子量を有し得る。分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーなど、当該技術分野で公知の技術を使用して決定され得る。
これらのオリゴマーとしては、シクロペンタジエンのオリゴマー、置換シクロペンタジエンのオリゴマー、シクロペンタジエン及び置換シクロペンタジエンのオリゴマー、C~C共役ジオレフィンのオリゴマー、C~C10芳香族オレフィンのオリゴマー、並びにこれらの組み合わせが挙げられ得るが、これらに限定されない。更に、他のモノマーもまた存在し得、C~Cモノ-オレフィン、テルペン、及び/又は芳香族モノマーを含み得る。更に、上記のように、このようなオリゴマーは、少なくとも部分的に水素化され得るか、又は実質的に水素化され得ることを理解されたい。
特定の一実施形態では、炭化水素樹脂は、シクロペンタジエンから誘導されるものであり得る。この点に関して、炭化水素樹脂はポリシクロペンタジエンであり得る。例えば、炭化水素樹脂は、シクロペンタジエンの重合(例えば、熱重合)によって生成されるものであり得る。例えば、重合は、シクロペンタジエン(例えば、非置換シクロペンタジエン)、置換シクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、メチルシクロペンタジエン、又はこれらの混合物の重合であり得る。そのような樹脂はまた、本明細書に記載されるような脂肪族又は芳香族モノマーを更に含み得る。このようなシクロペンタジエンは、炭化水素樹脂中に、炭化水素樹脂の50重量%以上、例えば約60重量%以上、例えば約70重量%以上、例えば約80重量%以上、例えば約85重量%以上、例えば約90重量%以上、例えば約93重量%以上の量で存在し得る。シクロペンタジエンは、炭化水素樹脂の100重量%未満、例えば約99.5重量%以下、例えば約99重量%以下、例えば約98重量%以下、例えば約97重量%以下、例えば約95重量%以下、例えば約90重量%以下を構成し得る。
特定の一実施形態では、ジシクロペンタジエンは、炭化水素樹脂を形成する際に利用されるシクロペンタジエンの過半を構成し得る。この点に関して、ジシクロペンタジエンは、炭化水素樹脂中で利用されるシクロペンタジエンの少なくとも50重量%、例えば少なくとも60重量%、例えば少なくとも70重量%、例えば少なくとも80重量%、例えば少なくとも85重量%、例えば少なくとも90重量%~100重量%以下、例えば約99重量%以下、例えば約97重量%以下、例えば約95重量%以下、例えば約90重量%以下を構成し得る。更に、前述の重量百分率はまた、炭化水素樹脂中に存在するジシクロペンタジエンの総量にも適用され得る。
本明細書に示すように、炭化水素樹脂はスチレンを含み得る。この点に関して、スチレン系モノマーは、炭化水素樹脂中で、少なくとも1重量%、例えば少なくとも5重量%、例えば少なくとも10重量%~30重量%以下、例えば20重量%以下、例えば15重量%以下、例えば10重量%以下、例えば5重量%以下の量で利用され得る。一実施形態では、炭化水素樹脂は、スチレン系モノマーを実質的に含まなくてもよい。例えば、スチレン系モノマーは、1重量%未満、例えば0.5重量%未満、例えば0.1重量%未満、例えば0重量%の量で存在し得る。
本明細書にまた示すように、炭化水素樹脂はインデンを含み得る。この点に関して、インデン系モノマーは、炭化水素樹脂中で、少なくとも1重量%、例えば少なくとも5重量%、例えば少なくとも10重量%~30重量%以下、例えば20重量%以下、例えば15重量%以下、例えば10重量%以下、例えば5重量%以下の量で利用され得る。一実施形態では、炭化水素樹脂は、インデン系モノマーを実質的に含まなくてもよい。例えば、インデン系モノマーは、1重量%未満、例えば0.5重量%未満、例えば0.1重量%未満、例えば0重量%の量で存在し得る。
炭化水素樹脂は、Brookfield粘度計及びサイズ21スピンドルを使用して160℃の温度でASTM D3236-15に従って決定される特定の粘度を有し得る。粘度は、約500センチポアズ以上、例えば約700センチポアズ以上、例えば約1,000センチポアズ以上、例えば約1,500センチポアズ以上、例えば約2,000センチポアズ以上、例えば約3,000センチポアズ以上、例えば約5,000センチポアズ以上、例えば約8,000センチポアズ以上、例えば約10,000センチポアズ以上、例えば約13,000センチポアズ以上、例えば約15,000センチポアズ以上、例えば約18,000センチポアズ以上、例えば約20,000センチポアズ以上であり得る。粘度は、約100,000センチポアズ以下、例えば約80,000センチポアズ以下、例えば約60,000センチポアズ以下、例えば約50,000センチポアズ以下、例えば約30,000センチポアズ以下、例えば約25,000センチポアズ以下、例えば約20,000センチポアズ以下、例えば約17,000センチポアズ以下、例えば約15,000センチポアズ以下、例えば約12,000センチポアズ以下、例えば約10,000センチポアズ以下、例えば約7,000センチポアズ以下、例えば約5,000センチポアズ以下、例えば約4,000センチポアズ以下、例えば約3,000センチポアズ以下、例えば約2,000センチポアズ以下、例えば約1,500センチポアズ以下、例えば約1,000センチポアズ以下、例えば約900センチポアズ以下、例えば約800センチポアズ以下、例えば約750センチポアズ以下、例えば約700センチポアズ以下、例えば約650センチポアズ以下、例えば約625センチポアズ以下、例えば約600センチポアズ以下、例えば約550センチポアズ以下であり得る。
炭化水素樹脂はまた、特定の分子量を有し得る。例えば、炭化水素樹脂は、約200g/mol以上、例えば約300g/mol以上、例えば約400g/mol以上、例えば約500g/mol以上、例えば約600g/mol以上、例えば約700g/mol以上、例えば約800g/mol以上、例えば約1,000g/mol以上、例えば約1,200g/mol以上、例えば約1,300g/mol以上、例えば約1,500g/mol以上、例えば約1,700g/mol以上の重量平均分子量を有し得る。重量平均分子量は、約5,000g/mol以下、例えば約4,000g/mol以下、例えば約3,000g/mol以下、例えば約2,500g/mol以下、例えば約2,300g/mol以下、例えば約2,000g/mol以下、例えば約1,800g/mol以下、例えば約1,600g/mol以下、例えば約1,500g/mol以下、例えば約1,400g/mol以下、例えば約1,200g/mol以下、例えば約1,000g/mol以下、例えば約800g/mol以下、例えば約700g/mol以下、例えば約600g/mol以下であり得る。分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーなど、当該技術分野で公知の技術を使用して決定され得る。
同様に、炭化水素樹脂は、約200g/mol以上、例えば約300g/mol以上、例えば約400g/mol以上、例えば約500g/mol以上、例えば約600g/mol以上、例えば約700g/mol以上、例えば約800g/mol以上、例えば約1,000g/mol以上、例えば約1,200g/mol以上、例えば約1,300g/mol以上、例えば約1,500g/mol以上、例えば約1,700g/mol以上の数平均分子量を有し得る。数平均分子量は、約5,000g/mol以下、例えば約4,000g/mol以下、例えば約3,000g/mol以下、例えば約2,500g/mol以下、例えば約2,300g/mol以下、例えば約2,000g/mol以下、例えば約1,800g/mol以下、例えば約1,600g/mol以下、例えば約1,500g/mol以下、例えば約1,400g/mol以下、例えば約1,200g/mol以下、例えば約1,000g/mol以下、例えば約800g/mol以下、例えば約700g/mol以下、例えば約600g/mol以下であり得る。この点に関して、炭化水素樹脂は、約1以上、例えば約1.2以上、例えば約1.5以上、例えば約1.6以上、例えば約1.7以上、例えば約1.8以上、例えば約1.9以上、例えば約2以上、例えば約2.3以上、例えば約2.5以上~約20以下、例えば約10以下、例えば約8以下、例えば約5以下、例えば約4.5以下、例えば約4以下、例えば約3.5以下、例えば約3以下の多分散指数を有し得る。分子量は、ゲル浸透クロマトグラフィーなど、当該技術分野で公知の技術を使用して決定され得る。
この点に関して、一実施形態では、炭化水素樹脂は低分子量炭化水素樹脂とみなされ得る。特定の一実施形態では、炭化水素樹脂は、高分子量炭化水素樹脂とみなされ得る。
加えて、炭化水素樹脂は、特定のガラス転移温度を有し得る。例えば、ガラス転移温度は、約0℃以上、例えば約20℃以上、例えば約30℃以上、例えば約40℃以上、例えば約50℃以上、例えば約60℃以上、例えば約70℃以上、例えば約80℃以上、例えば約100℃以上であり得る。ガラス転移温度は、約250℃以下、例えば約200℃以下、例えば約180℃以下、例えば約160℃以下、例えば約150℃以下、例えば約130℃以下、例えば約100℃以下、例えば約90℃以下、例えば約80℃以下、例えば約60℃以下であり得る。ガラス転移温度は、示差走査熱量測定など、当該技術分野で公知の技術を使用して決定され得る。
更に、炭化水素樹脂は、特定の引火点を有し得る。例えば、引火点温度は、約100℃以上、例えば約125℃以上、例えば約150℃以上、例えば約175℃以上、例えば約190℃以上、例えば約200℃以上、例えば約210℃以上、例えば約215℃以上、例えば約220℃以上、例えば約230℃以上であり得る。引火点温度は、約400℃以下、例えば約350℃以下、例えば約300℃以下、例えば約280℃以下、例えば約260℃以下、例えば約250℃以下、例えば約240℃以下、例えば約230℃以下であり得る。引火点温度は、ASTMD92-90に従うなど、当該技術分野で公知の技術を使用して決定され得る。
また、炭化水素樹脂は、10℃/minの加熱及び冷却速度でASTM E-28(Revision 1996)に従って決定される特定の環球式軟化点を有し得る。例えば、軟化点は、約0℃以上、例えば約20℃以上、例えば約40℃以上、例えば約50℃以上、例えば約60℃以上、例えば約80℃以上、例えば約100℃以上、例えば約110℃以上、例えば約115℃以上、例えば約120℃以上、例えば約125℃以上であり得る。軟化点は、約250℃以下、例えば約225℃以下、例えば約200℃以下、例えば約180℃以下、例えば約160℃以下、例えば約150℃以下、例えば約140℃以下、例えば約130℃以下、例えば約125℃以下、例えば約120℃以下であり得る。
加えて、炭化水素樹脂はまた、特定のアニリン点も有し得、これは一般に、等体積のアニリン及び樹脂が混和性であるときの最低温度である。理論によって限定されることを意図するものではないが、アニリン点は、樹脂の芳香族炭化水素含有量の指標を提供し得る。例えば、アニリン点は、約0℃以上、例えば約20℃以上、例えば約40℃以上、例えば約50℃以上、例えば約60℃以上、例えば約80℃以上、例えば約100℃以上、例えば約107℃以上、例えば約110℃以上、例えば約115℃以上、例えば約120℃以上、例えば約125℃以上であり得る。アニリン点は、約250℃以下、例えば約225℃以下、例えば約200℃以下、例えば約180℃以下、例えば約160℃以下、例えば約150℃以下、例えば約140℃以下、例えば約130℃以下、例えば約125℃以下、例えば約120℃以下であり得る。一般に、等体積のアニリン及び樹脂を連続的に撹拌し、2つが溶け合って均一な溶液が得られるまで加熱し、次いで、加熱を停止し、両方の相が分離する温度をアニリン点として記録する。アニリン点は、ASTM D611-12に従って決定することができる。
III.F.エチレン-ビニルアルコールコポリマーバリア層
本発明の硬質共押出ポリマーフィルムは、バリア層としても機能する、EVOHを含む1つ以上の層を含み得る。
エチレン-ビニルアルコールコポリマー又はEVOHコポリマー中のエチレンモルパーセントは、約20~約55%の範囲である。EVOHポリマー中のより低いエチレン含量は、改善されたバリア特性に対応する。別の言い方をすれば、EVOHコポリマー中のエチレンモルパーセントは、以下の数値のセットから選択される数値である。
20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、及び55。
一実施形態では、EVOH層中のエチレンモルパーセントは、端点を含む、上記数値のいずれか2つによって定義される範囲内の数値である。
EVOHは、少なくとも50%の加水分解度を有するものなど、鹸化又は加水分解されたエチレン-酢酸ビニルコポリマーを含み得る。別の言い方をすれば、加水分解度は、パーセントで、以下の数値のいずれか1つである。
50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、及び100。
本明細書に記載されるような2つ以上の異なるEVOHコポリマーがEVOH層に使用され得ることも企図される。
好ましくは、EVOH層は0.8~50ミクロンの範囲の厚さを有する。
III.G.ポリアミド及びポリエステルバリア層
追加の層はまた、ポリアミド又はナイロンの一般名を有するポリマーの群から選択されるポリマー材料も有利に含み得る。ポリアミドとしては、例えばPA6及びPA66が挙げられる。これらのポリマーフィルムはまた、二軸延伸ポリアミドも含む。
ポリエステルバリア層もまた、本発明の硬質フィルムに含まれ得る。ポリエステルとしては、例えば、PET、PBT、3GTなどが挙げられる。これらのポリマーフィルムはまた、二軸延伸ポリエステルも含む。
ポリアミド及びポリエステルは、一軸又は二軸延伸ポリマーとすることができる。
III.H.任意選択の添加剤
ポリマーフィルム構造体中のPPスタック層又はバリア層又は他の層は、当該技術分野で一般に利用されるような任意の追加の添加剤を含み得る。更に、本明細書に定義されるような追加の層もまた、そのような添加剤を含み得る。
これらの添加剤としては、核剤、清澄剤、スリップ添加剤、ブロッキング防止添加剤(例えば、シリカ)、着色顔料、UV安定剤、酸化防止剤、光安定剤、難燃剤、帯電防止剤、殺生物剤、粘度破壊剤、耐衝撃性改良剤、可塑剤、充填剤、補強剤、潤滑剤、離型剤、発泡剤、パール化剤などが挙げられ得るが、これらに限定されない。
一実施形態では、核剤が利用され得る。一般に、核剤は、約1,000g/mol以下、例えば約800g/mol以下、例えば約500g/mol以下、例えば約300g/mol以下、例えば約200g/mol以下の分子量を有し得る。一般に、核剤は、熱可塑性材料の結晶化時間を短縮するために利用され得る。
核剤としては、安息香酸ナトリウム、タルク、グリセロールアルコキシド塩、環状カルボン酸塩、二環式カルボン酸塩、グリセロレート、ホスフィン、ホスフェート、ヘキサヒドロフタル酸塩、糖アルコールなどが挙げられ得るが、これらに限定されない。
例えば、糖アルコールは、マンニトール又はマンニトール系化合物、ソルビトール又はソルビトール系化合物、1,2,3-トリデオキシ-4,6:5,7-ビス-0-((4-プロピルフェニル)メチレン)ノニトールなどのノニトール又はノニトール系化合物などを含み得る。
例えば、ホスフィンは、2,4,8,10-テトラ(tert-ブチル)-6-ヒドロキシ-12H-ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン6-オキシドのナトリウム塩などの塩を含み得る。
ホスフェートは、ヒドロキシ-ビス[2,2’-メチレンビス[4,6-ジ(tert-ブチル)フェニル]ホスフェート、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスフェート、それらの塩、又はこれらの混合物を含み得る。例えば、塩は、アルミニウム塩、リチウム塩、ナトリウム塩、又はこれらの混合物であり得る。
他の核剤としては、ジオール(例えば、(1R)-1-[(4R,4aR,8aS)-2,6-ビス(3,4-ジメチルフェニル)-4,4a,8,8a-テトラヒドロ-[1,-3]ジオキシノ[5,4-d][1,3]ジオキシン-4-イル]エタン-1,2-ジオール、1-[8-プロピル-2,6-ビス(4-プロピルフェニル)-4,4a,8,8a-テトラヒドロ-[1,3]ジオキシノ[5,4--d][1,3]ジオキシン-4-イル]エタン-1,2-ジオールなど)が挙げられ得るが、これらに限定されない。
他の核剤としては、アミド(例えば、N-[3,5-ビス(2,2-ジメチルプロパノイルアミノ)フェニル]-2,2-ジメチルプロパンアミド)、(1S,2R)-シクロヘキサン-1,2-ジカルボキシレートのカルシウム塩などの塩とオクタデセン酸亜鉛、及び/又はシス-エンド-ビシクロ[2,2,1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸二ナトリウム塩と13-ドコセンアミド、(Z)-及び非晶質二酸化ケイ素が挙げられる。
特定の一実施形態では、核剤は、少なくとも1つの二環式カルボン酸塩、例えばビシクロヘプタンジカルボン酸、二ナトリウム塩、例えばビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルボキシレートを含み得る。例えば、核剤は、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルボキシレート、二ナトリウム塩、13-ドコセンアミド、及び非晶質二酸化ケイ素のブレンドを含み得る。
別の実施形態では、核剤は、シクロヘキサンジカルボン酸、カルシウム塩、又はシクロヘキサンジカルボン酸、カルシウム塩、及びステアリン酸亜鉛のブレンドを含み得る。
一実施形態では、層のうちの1つは、核剤、スリップ添加剤、ブロッキング防止添加剤、又はこれらの混合物を含み得る。例えば、一実施形態では、添加剤は、少なくとも核剤を含み得る。別の実施形態では、添加剤は、少なくともスリップ添加剤を含み得る。更なる実施形態では、添加剤は、少なくともブロッキング防止添加剤を含み得る。別の更なる実施形態では、添加剤は、核剤、スリップ添加剤、及びブロッキング防止添加剤のうちの少なくとも2つの混合物を含み得る。別の実施形態では、添加剤は、核剤、スリップ添加剤、及びブロッキング防止添加剤の混合物を含み得る。
個々の層及び/又はポリマーフィルム基材は、そのような添加剤を、約20重量%以下、例えば約15重量%以下、例えば約10重量%以下、例えば約8重量%以下、例えば約5重量%以下、例えば約4重量%以下、例えば約3重量%以下、例えば約2重量%以下、例えば約1重量%以下、例えば約0.5重量%以下、例えば約0.3重量%以下、例えば約0.1重量%以下、例えば0重量%の量で含み得る。添加剤は、約0.001重量%以上、例えば約0.005重量%以上、例えば約0.01重量%以上、例えば約0.05重量%以上、例えば約0.1重量%以上、例えば約0.5重量%以上の量で提供され得る。この点に関して、そのような添加剤は、一実施形態において層内に存在しなくてもよいことを理解されたい。
有利には、以下の添加剤が好ましい。
使用可能なスリップ剤の範囲は、層の約200~2000ppm又は0.5~2.5重量%である。好ましいスリップ剤は、エルカミド又は他の脂肪酸アミド、例えばオレアミドである。スリップ剤は、フィルムの摩擦係数を低下させ、フィルムが様々な表面上を容易に滑ることを可能にする。
当業者に周知の任意のフィルムブロッキング防止剤が、層の約1000~5000ppm又は0.5~2.5重量%の範囲でフィルム層に添加され得る。珪藻土、合成シリカ又はタルクなどの典型的なブロッキング防止剤をフィルムの内側及び外側シーラント層に添加することができる。ブロッキング防止材料は、フィルムと、バッグ作製プロセス中にフィルムがその上で引っ張られる金属表面との間の摩擦係数を低減するのに特に有用である。
当業者に周知の任意の加工助剤、好ましくはフルオロエラストマー系ポリマー(これに限定されない)が、ポリマーフィルム基材の外側及び内側シーリング層に添加され得る。
本発明はまた、包装された材料を含有する可撓性容器を対象とし、上記容器は、FFS加工において前述の多層フィルムから作製することができる。FFSプロセス及びその修正は、米国特許第5,538,590号、同第9,327,856号、及び同第9,440,757号に記載されており、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。
本明細書においてメルトインデックスの範囲を指定しているが、フィルムグレードのポリマーに特有のメルトインデックスを有するポリマーを使用できることは理解される。本発明の多層フィルムは、ラップシール並びにフィンシールを形成する能力を有する。それらはまた、積層体のカールを実質的に減少させる。
IV.ポリマーフィルム構造体--バリアフィルムの実施形態
本発明の例示的な実施形態を以下に示す。
IV.A.1.実施形態1
この実施形態は、A-B構造の共押出2層化硬質フィルムを含む。第1の層Aは主に通常のポリプロピレンを含む。第2の層Bは主にImpede(登録商標)ポリマーを含む。硬質フィルムは、インチで測定して、厚さが約X~約Yの範囲である。この実施形態の硬質フィルムは、改善されたバリア特性及び改善された剛性を提供する。
A-B重量含有量は、独立して10/90~90/10の範囲である。換言すれば、A含有量は硬質フィルムの約10重量%~約90重量%の範囲であり、B含有量は硬質フィルムの約10重量%~約90重量%の範囲である。別の言い方をすれば、硬質フィルム中のA及びBの重量含有量は、本発明のこの実施形態の硬質フィルムの重量パーセントで、以下の数値から選択される。
10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、及び90。
A及びBの含有量はまた、上記リストからの任意の2つの数値によって定義される範囲内(そのような範囲の端点を含む)でもある。
IV.A.2.実施形態2
この実施形態は、A1-B-A2構造の共押出3層化硬質フィルムを含む。第1の層A1は主に通常のポリプロピレンを含む。第2の層BはImpede(登録商標)ポリマーを含む。第3の層A2は主に、第1の層A1中の通常のPPと同じグレード又は異なるグレードである通常のPPを含む。
硬質フィルムは、インチで測定して、厚さが約X~約Yの範囲である。この実施形態の硬質フィルムは、改善されたバリア特性及び改善された剛性を提供する。
A1-B-A2重量含有量は、独立して43/14/43~10/80/10の範囲である。一実施形態では、A1含有量は独立して、硬質フィルムの約10重量%~約76重量%の範囲である。同様に、A2含有量は独立して、硬質フィルムの約10重量%~約76重量%の範囲である。B含有量は独立して、硬質フィルムの約14重量%~約80重量%の範囲である。別の言い方をすれば、硬質フィルム中のA1及びA2の重量含有量は、本発明のこの実施形態の硬質フィルムの重量パーセントで、以下の数値から選択される。
10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、及び76。
A1及びA2の含有量はまた、上記リストからの任意の2つの数値によって定義される範囲内(そのような範囲の端点を含む)でもある。
同様に、硬質フィルム中のBの重量含有量は、本発明のこの実施形態の硬質フィルムの重量パーセントで、以下の数値から選択される。
14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、及び80。
B含有量はまた、上記リストからの任意の2つの数値によって定義される範囲内(そのような範囲の端点を含む)でもある。
IV.A.3.実施形態3
この実施形態は、1つの2層化PPスタックを含むA1-B-T1-C-T2-A2構造の共押出6層化硬質フィルムを含む。第1の層A1は主に通常のポリプロピレンを含む。第2の層BはImpede(登録商標)PPポリマーを含む。第3の層T1は結合層である。第4の層Cは主にEVOHを含む。第5の層T2は結合層である。第6の層A2は主に、第1の層A1中の通常のPPと同じグレード又は異なるグレードである、通常のポリプロピレンを含む。
硬質フィルムは、インチで測定して、厚さが約X~約Yの範囲である。この実施形態の硬質フィルムは、改善されたバリア特性及び改善された剛性を提供する。
A1-B重量含有量は、独立して10/90~90/10の範囲である。換言すれば、A1含有量は、2つの層A1+Bの合計重量の約10%~約90%の範囲であり、B含有量は、2つの層A1+Bの合計重量の約10%~約90%の範囲である。別の言い方をすれば、それらの合計重量のパーセントとしてのA1含有量及びB含有量は、それらの合計重量の重量パーセントで、以下の数値から選択される。
10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、及び90。
A1及びBの含有量はまた、上記リストからの任意の2つの数値によって定義される範囲内(そのような範囲の端点を含む)でもある。
IV.A.4.実施形態4
この実施形態は、1つの2層化PPスタックを含むA1-B1-T1-C-T2-B2-T3-D構造の共押出8層化硬質フィルムを含む。第1の層A1は主に通常のポリプロピレンを含む。第2の層B1はImpede(登録商標)PPポリマーを含む。第3の層T1は結合層である。第4の層Cは主にEVOHを含む。第5の層T2は結合層である。第6の層B2は主に、第2の層B1中のImpede(登録商標)PPと同じグレード又は異なるグレードである、Impede(登録商標)ポリプロピレンを含む。第7の層は結合層である。第8の層はシーラント層である。
硬質フィルムは、インチで測定して、厚さが約X~約Yの範囲である。この実施形態の硬質フィルムは、改善されたバリア特性及び改善された剛性を提供する。
A1-B1重量含有量は、独立して10/90~90/10の範囲である。換言すれば、A1含有量は、2つの層A1+B1の合計重量の約10%~約90%の範囲であり、B1含有量は、2つの層A1+B1の合計重量の約10%~約90%の範囲である。別の言い方をすれば、合計重量のパーセントとしてのA1含有量及びB1含有量は、それらの合計重量の重量パーセントで、以下の数値から選択される。
10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、及び90。
A1及びB1の含有量はまた、上記リストからの任意の2つの数値によって定義される範囲内(そのような範囲の端点を含む)でもある。
IV.A.5.実施形態5
この実施形態は、2つの2層化PPスタックを含むA1-B1-B2-A2構造の共押出4層化硬質フィルムを含む。第1の層A1は主に通常のポリプロピレンを含む。第2の層B1はImpede(登録商標)PPポリマーを含む。第3の層B2はImpede(登録商標)PPポリマーを含む。第4の層A2は主に通常のPPを含む。
硬質フィルムは、インチで測定して、厚さが約X~約Yの範囲である。この実施形態の硬質フィルムは、改善されたバリア特性及び改善された剛性を提供する。
A-B重量含有量は、独立して10/90~90/10の範囲である。換言すれば、(A1+A2)含有量は硬質フィルムの約10重量%~約90重量%の範囲であり、(B1+B2)含有量は硬質フィルムの約10重量%~約90重量%の範囲である。別の言い方をすれば、硬質フィルム中の(A1+A2)及び(B1+B2)の重量含有量は、本発明のこの実施形態の硬質フィルムの重量パーセントで、以下の数値から選択される。
10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、及び90。
(A1+A2)及び(B1+B2)の含有量はまた、上記リストからの任意の2つの数値によって定義される範囲内(そのような範囲の端点を含む)でもある。
IV.A.6.実施形態6
この実施形態は、2つの3層化PPスタックを含むA1-B1-A2-T1-A3-B2-A4構造の共押出7層化硬質フィルムを含む。第1の層A1は主に通常のポリプロピレンを含む。第2の層B1はImpede(登録商標)PPポリマーを含む。第3の層B2は主に通常のPPポリマーを含む。第4の層は結合層である。第5の層A3は主に通常のPPを含む。第6の層B1はImpede(登録商標)PPポリマーを含む。第7の層B2は主に通常のPPポリマーを含む。
硬質フィルムは、インチで測定して、厚さが約X~約Yの範囲である。この実施形態の硬質フィルムは、改善されたバリア特性及び改善された剛性を提供する。
A-B重量含有量は、独立して10/90~90/10の範囲である。換言すれば、(A1+A2+A3+A4)含有量は組み合わされたA及びBポリマーの約10重量%~約90重量%の範囲であり、(B1+B2)含有量は組み合わされたA及びBポリマーの約10重量%~約90重量%の範囲である。別の言い方をすれば、A及びBポリマーの合計重量中の(A1+A2+A3+A4)及び(B1+B2)の重量含有率は、A及びBポリマーの合計重量の重量パーセントで、以下の数値から選択される。
10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、及び90。
(A1+A2+A3+A4)及び(B1+B2)の含有量はまた、上記リストからの任意の2つの数値によって定義される範囲内(そのような範囲の端点を含む)でもある。
IV.A.7.追加の実施形態
追加の実施形態は、以下の表3に例示的に記載される共押出硬質フィルムを含み、それらのうちのいくつかが図1に図示されている。表3に含まれる共押出フィルムの命名法を表2に示す。
Figure 2023538150000004
Figure 2023538150000005
フィルムを製造する1つの好ましい方法は、いわゆるブローフィルムプロセスである。フィルムは、製造後、長手方向に適切な幅に切断される。多層フィルムの好ましい製造方法は、ブローフィルム共押出プロセスを用いることによるものであるが、フィルムの他の製造方法を用いてもよい。
V.ポリマーフィルム構造体からの成形物品
本発明のポリマーフィルム構造体は、成形ポリマー物品の少なくとも一部を形成し得る。ポリマーフィルム構造体及び得られる成形ポリマー物品は、当該技術分野において既知の様々な技術を用いて形成され得る。これらの技術としては、熱形成、ブロー成形、射出成形、圧縮成形、回転成形などが挙げられ得るが、これらに限定されない。例えば、一実施形態では、ポリマーフィルム構造体及び得られる成形ポリマー物品は、熱形成された成形ポリマー物品を作製するために、熱形成によって形成され得る。別の実施形態では、ポリマーフィルム構造体及び得られる成形ポリマー物品は、ブロー成形された成形ポリマー物品を作製するために、ブロー成形によって形成され得る。更なる実施形態では、ポリマーフィルム構造体及び得られる成形ポリマー物品は、射出成形された成形ポリマー物品を作製するために、射出成形によって形成され得る。別の更なる実施形態では、ポリマーフィルム構造体及び得られる成形ポリマー物品は、圧縮成形された成形ポリマー物品を作製するために、圧縮成形によって形成され得る。しかしながら、他の加工技術もまた、本発明に従って利用され得ることを理解されたい。
一実施形態では、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム構造体及び成形ポリマー物品は、バリア層、例えばPPスタック層、及び本明細書に定義されるような任意の追加の層を熱形成プロセスに曝露することによって形成され得る。熱形成することは、一般に、層を特定の温度に加熱し、型内で層を成形し、次いで任意選択的に成形ポリマー物品をトリミングして、所望の物品を作製することを含む。
特定の形成技術が重要なのではなく、任意の様々な従来のプロセスが本発明で用いられ得る。好適な技術としては、例えば、真空成形、プラグアシスト成形、雄型成形、プレス成形などが挙げられ得る。例えば、層は、ポリマーを変形又は延伸させるのに十分な温度まで層を加熱する加熱装置(例えば、コンベクションオーブン、抵抗加熱器、赤外線加熱器など)に供給され得る。この温度は一般にガラス転移温度を超え得るが、溶融温度以下であってもよい。例えば、熱形成温度は、溶融温度よりも、約10℃以上、例えば約20℃以上、例えば約30℃以上、例えば約40℃以上、例えば約45℃以上~約100℃以下、例えば約80℃以下、例えば約60℃以下、下であり得る。例えば、層は、約30℃以上、例えば約40℃以上、例えば約50℃以上、例えば約60℃以上~約200℃以下、例えば約150℃以下、例えば約130℃以下、例えば約120℃以下、例えば約110℃以下の温度に加熱され得る。加熱されると、次いで層は型に供給され得、そこでは、層に力(例えば、吸引力)がかけられて、層は型の輪郭に適合させられる。型穴は、物品の形状を層に付与し、それと同時に材料を融点よりも著しく低い温度に冷却することができ、その結果、材料は十分に固化して、型から取り出したときにその形状を保持する。
一実施形態では、熱形成プロセスが利用され得る。フィルム層は、層を変形させるのに十分な温度まで層を加熱する加熱装置に供給される。上記のように、任意の様々な加熱装置が熱形成プロセスにおいて用いられ得る。加熱されると、層は成形装置に供給され、そこで物品に成形される。上記のように、任意の様々な成形装置が熱形成プロセスにおいて用いられ得る。次いで、層は型の輪郭に適合し、その結果、ポリマーフィルム構造体及び成形ポリマー物品が得られ得る。本明細書に開示されるようなまさにバリア層としてのPPスタックである層を含む複数の層又は単一の層を使用することができる。加えて、熱形成用途はまた、当該技術分野において一般に知られているような形成、充填、及びシール用途も包含し得る。
別の実施形態では、成形ポリマー物品は、ブロー成形された成形ポリマー物品であり得る。ブロー成形された物品は、押出ブロー成形、射出ブロー成形、又は射出延伸ブロー成形技術を用いて形成され得る。方法にかかわらず、ブロー成形は、一般に、ポリマー材料を中空型穴内に提供し、空気を吹き込むことによって材料を型内で成形し、次いで任意選択的に成形ポリマー物品をトリミングして、所望の物品を作製することを含む。例えば、バリア層の前述の成分(すなわち、ポリオレフィンポリマー、炭化水素樹脂、及び任意選択の添加剤)を含むポリマー材料が、中空型穴内に直接提供され得る。挿入されると、型は閉じられ、パリソンは適所に把持される。次いで、ノズル又はピンをパリソンの開放端に挿入して空気が導入され、パリソンを型の形状に膨張させ得る。型温度は、材料の溶融温度よりも、約0℃以上、例えば約5℃以上、例えば約10℃以上、例えば約20℃以上、例えば約30℃以上、例えば約40℃以上、例えば約45℃以上であり得る。型温度は、材料の溶融温度よりも、約90℃以下、例えば約85℃以下、例えば約80℃以下であり得る。一実施形態では、型温度は、0℃超から材料の結晶温度までであり得る。特定の実施形態では、例えば、層は、層が成形されるまで、型内で約30℃~約150℃、いくつかの実施形態では約50℃~約130℃、いくつかの実施形態では約60℃~約120℃の温度に加熱され得る。型穴は、物品の形状を層に付与し、それと同時に材料を融点よりも著しく低い温度に冷却することができ、その結果、材料は十分に固化して、型から取り出したときにその形状を保持する。加えて、冷気が型に導入されて、ポリマーを固化させ得る。層が成形されると、型が開かれ、成形ポリマー物品が取り出される。次いで、任意選択的に、成形ポリマー物品を必要に応じてトリミングして、所望の物品を作製する。ブロー成形プロセス、特に射出延伸ブロー成形プロセスの一例は、ボトルを形成するためのものである。
本発明に従って利用され得る別の加工技術は、射出成形である。一般に、射出成形物品を形成することは、ポリマー材料の可塑化又は加熱、型への材料の射出、型へのポリマー材料の充填、物品の冷却、及び物品の離型/排出を含む。
利用される加工技術に応じて、ポリマーフィルム構造体及び成形ポリマー物品は、単層又は多層であり得る。一実施形態では、ポリマーフィルム構造体及び成形ポリマー物品は、単層であり得る。別の実施形態では、ポリマーフィルム構造体及び成形ポリマー物品は、多層であり得る。例えば、多層フィルム及び物品は、熱形成を使用して形成され得る。あるいは、単層フィルム及び物品は、熱形成、ブロー成形、又は射出成形を使用して形成され得る。更に、上記加工技術を用いて、いくつかの実施形態では、本明細書に開示されるようなポリマーフィルム及び物品は、非延伸であり得る。
更に、本明細書に開示されるようなポリオレフィンポリマー及び炭化水素樹脂を利用することによって、得られる基材及びバリア層並びに/又はポリマー材料は、最小限の成形収縮を受け得る。例えば、成形収縮は、10%以下、例えば8%以下、例えば6%以下、例えば5%以下、例えば4%以下、例えば3%以下、例えば2.5%以下、例えば2%以下、例えば1.8%以下、例えば1.6%以下、例えば1.5%以下、例えば1.4%以下、例えば1.3%以下、例えば1.2%以下、例えば1.1%以下、例えば1%以下であり得る。成形収縮は、0.01%以上、例えば0.05%以上、例えば0.1%以上、例えば0.3%以上、例えば0.5%以上、例えば0.8%以上、例えば1%以上、例えば1.1%以上、例えば1.3%以上、例えば1.5%以上であり得る。そのような成形収縮は、一実施形態ではフロー方向であり得る。別の実施形態では、そのような成形収縮は、クロスフロー方向であり得る。更なる実施形態では、そのような成形収縮は、フロー方向及びクロスフロー方向であり得る。
本明細書に開示されるような成形収縮及び機械的特性により、ポリマーフィルム構造体及びバリア層は、その性能及び属性を有する他のポリマー(ポリスチレンなど)を模倣し、それによって、これらの材料が多種多様な用途に使用されることを可能にし得、そのうちのいくつかは、本明細書に提供される。特に、本明細書に開示される材料は、一般に、他のポリマー、特にポリスチレンを模倣する曲げ弾性率、並びに他の機械的特性を示し得る。
上記のように、成形ポリマー物品は、200μm超、例えば210μm以上、例えば220μm以上、例えば240μm以上、例えば250μm以上、例えば300μm以上、例えば500μm以上、例えば700μm以上、例えば900μm以上、例えば1mm以上、例えば3mm以上、例えば5mm以上の平均最終壁厚を有し得る。成形ポリマー物品は、1.25cm以下、例えば1cm以下、例えば8mm以下、例えば5mm以下、例えば3mm以下、例えば2mm以下、例えば1mm以下、例えば800μm以下、例えば500μm以下、例えば400μm以下、例えば350μm以下、例えば300μm以下、例えば280μm以下、例えば270μm以下の平均最終壁厚を有し得る。このような平均厚さは、成形ポリマー物品の各壁厚の平均を得ることによって得られ得る。
利用される技術にかかわらず、バリア層を含むポリマーフィルム構造体は、多種多様な異なる3次元物品のために成形又は利用され得る。例えば、得られる物品は、パッケージ、カップ、タブ、バケツ、ジャー、箱、容器、蓋、トレイ(例えば、食品用)、ブリスター、クラムシェル、ボトル、パウチ、器具部品(例えば、冷蔵庫ライナー)、パレットなどの食品、医療、又は一般小売産業用の包装製品、ダッシュパネル、ドアパネル、ユーティリティビークルベッドなどの自動車又は航空機部品、及びその他であり得る。特定の一実施形態では、成形ポリマー物品は、食品包装物品などの包装物品であり得る。特に、ポリマーフィルム構造体及びバリア層内で利用される材料であることから、フィルム構造体及び層はまた、特に食品包装物品として使用するための、米国食品医薬品局のガイドライン及びコンプライアンスにも合格し得る。
更に、本明細書に開示されるようなポリオレフィンポリマーと共に利用される材料と一緒であっても、バリア層及び得られるポリマーフィルム構造体はまた、リサイクル可能であり得る。例えば、ポリオレフィンポリマーがポリプロピレンである場合、本明細書に開示されるような特定の材料の利用は、バリア層及び得られるポリマーフィルム構造体がリサイクル目的のためのクラス5材料としてコード化されることを依然として可能にすることができる。
本開示の実施形態を一般的に論じてきたが、本開示は、以下の非限定的な実施例によって更に理解することができる。
実験
I.試験方法
I.A.溶融粘度
溶融粘度は、ASTM D 3236(350°F)に従って、Brookfield Digital Viscometer(Model DY-III,version 3)及び使い捨てアルミニウム試料チャンバーを用いて測定される。使用されるスピンドルは、一般に、10~100,000センチポアズの範囲の粘度を測定するのに適したSC-31ホットメルトスピンドルである。試料をチャンバーに注ぎ、次いで、これをBrookfield Thermoselに挿入し、適所に固定する。試料チャンバーは、スピンドルが挿入されて回転しているときにチャンバーが回転できないようにするために、Brookfield Thermoselの底部に適合するノッチを底部に有する。試料(約8~10gの樹脂)を、溶融した試料が試料チャンバーの上部から約1インチ下になるまで、必要な温度に加熱する。粘度計装置を下げ、スピンドルを試料チャンバー内に沈める。粘度計上のブラケットがThermosel上に整列するまで、下降を続ける。粘度計を作動させ、粘度計のrpm出力に基づいて、総トルク容量の40~60パーセントの範囲内のトルク読み取り値をもたらすせん断速度で動作するように設定する。読み取り値を約15分間にわたって毎分取得するか、又は値が安定するまで毎分取得し、安定した時点で最終読み取り値を記録する。
I.B.メルトインデックス
エチレン系ポリマーのメルトインデックス(I2、又はMI)は、ASTM D-1238、条件190℃/2.16kgに従って測定される。高I2ポリマー、すなわち、I2が200g/モル以上である場合、メルトインデックスは、好ましくは、米国特許第6,335,410号、同第6,054,544号、同第6,723,810号に記載されているように、ブルックフィールド粘度から計算される。
I2(190℃/2.16kg)=3.6126[10(log(η)-6.6928)/-1.1363]-9.31851、式中、η=350°Fでの溶融粘度(cP)。
I.C.酸素透過率
酸素透過率(OTR)試験は、本発明の硬質容器を調製するために使用される硬質フィルムにおける酸素透過の減少を決定する。
OTRは、ASTM D 3985規格に従って23℃及び相対湿度80%で決定した。好適なサイズの硬質フィルム試料を、Mocon Oxtran機用のMOCONテンプレートを使用して切断マット上で切断した。次いで、切断した試料をMocon Oxtran内に配置し、特定の機械要件に従って定位置に固定した。パラメータ設定は、業界標準試験に基づいた。試料を、グラフがプラトーを示すまで試験した。試験時間は、グラフ曲線に応じて8時間から70時間まで変化した。全ての結果をcm/100in/日の単位で記録した。
Figure 2023538150000006
以下の表6に、FFS機で押出、熱形成、又は調製された対照試料及び実験試料のOTR及び水蒸気透過率(WVTR又はMVTR)のデータを提供する。
Figure 2023538150000007
上記のデータから、ポリスチレン及び一般的なポリプロピレンと比較したバリア強化が以下のとおりであることは明らかである。
一般的なポリプロピレンと比較して80%のOTRの改善
ポリスチレンと比較して90%のOTRの改善
ポリスチレンと比較して100%のMVTRの改善
一般的なポリプロピレンと比較して80%のMVTRの改善
I.D.示差走査熱量測定
示差走査熱量測定(DSC)は、時間又は温度の関数として、材料への又は材料からの熱流を測定する。これは、ポリマーを溶融するのに必要な熱に基づいて、ポリマー結晶化度、非晶質ポリマーのガラス転移温度、及び結晶性ポリマーの溶融温度を決定する。DSCは、例えば、ポリエチレン(PE)及びポリプロピレン(PP)系の試料における結晶化度を測定するために使用される。
2つの試料をDSCによって試験した。第1の試料は、ペレット形態のXPP樹脂(「XPPペレット」試料)であった。第2の試料は、バリアグレードXPPポリプロピレン(「シート」)試料の内側コア層を有するポリプロピレン(PP)の外側層からなる共押出多層シート(A-B-A)からなった。
TA Instruments Q200 DSC機を使用することにより、試料を試験した。試験方法は、ASTM D3418-15+規格に従った。およそ8mgの重量の試験体を、分析のためにアルミニウムDSC試料パンに封入した。最初に、試験体を25℃で平衡化し、次いで200℃に加熱し、等温で5分間保持した。次いで、試料を25℃に冷却し、等温で5分間保持した。等温工程の後、試料を、全て窒素環境下で、全ての昇温を10℃/分の速度で実施して、200℃に再加熱した。
ガラス転移温度(Tg)を、吸熱段階転移の変曲点として測定した。吸熱転移を積分して、ピーク溶融転移温度(Tm)、及び融解エンタルピー熱(ΔHf)を測定した。図2及び図3に示すように、2つの加熱サイクルを重ね合わせた。受け取ったままのパーセント結晶化度を、第1の加熱サイクルにおける転移からのエンタルピー値及び100%結晶性PPについての融解熱の文献値を使用して計算した。結果の概要を表7に示す。
エンタルピーは、観察された融解熱を理論的な100%結晶性試料の融解熱に対して正規化することによって結晶化度百分率(%Cryst.)として報告した。文献値は100%結晶化度に対するものであった。%Cryst.は、第1の加熱曲線から決定された融解熱(Hf)を、PPの理論的融解熱207J/gで割り、この量に100を掛けることによって計算した。
%Cryst.=(Hf/207J/g)×100
XPPペレット試料は、より高いガラス転移、1つのピークのみを有する溶融転移、及びわずかに高い受け取ったままのパーセント結晶化度を示した。XPPペレット試料の融解ピークは約163℃において観察された。図2を参照されたい。
一方、シート試料は、二峰性の溶融ピーク、すなわち、163℃での溶融温度、及びPP溶融温度の低い側にあると考えられる148℃での二次低温ピークを示した。図3を参照されたい。
Figure 2023538150000008
アイソタクチックポリプロピレンホモポリマーは、30~60%の範囲の高い結晶化度を有する。ここで、XPP樹脂ペレットは、実際にホモポリマーベースであった。しかしながら、シート試料は、以下と等価なA-B-A構造体として構成された。
ランダムコポリマーPP/ホモポリマーXPP/ランダムコポリマーPP
XPP樹脂試料並びにA-B-Aシート試料は、同様の%Cryst.、すなわち、約40%の%Cryst.を示した。驚くべきことに、シート試料は、二次低温ピークを示した。ペレットでのXPP原材料は、粉末形態のPPモノマーを用いて小バッチで作製されるので、得られる低温ピークは、二峰性溶融転移、反応器若しくは押出段階のいずれかにおける高分子量及び低分子量PPのブレンド、又はランダムコポリマーPPを作製する低分子量エチレン、ゴム若しくは両方の組み合わせ、又はABA構造体のスキン層中に存在する市販の二峰性材料であり得る。
I.E.スコア&スナップ試験
スコア及びスナップ試験を3つの試料で行った。
1.厚さ0.040インチのPP/XPP/PP硬質シート、
2.厚さ0.020インチのPP/XPP/結合/EVOH/結合/PPプラスチックシート、及び
3.厚さ0.040インチのPP/XPP/結合/EVOH/結合/PPプラスチックシート。
長さ10インチのプラスチックシートを試験に使用した。0.0045インチまでの狭く浅い切り込みを、使い捨てプラスチックスコアリングナイフを使用して付けた。プラスチックシートを、切り込みを上向きにし、作業台の縁を越えて、作業台に置いた。張り出し部を、迅速であるが一貫した移動衝撃でスナップした。切り込みは、シートの厚さ全体にわたる破断伝播のためのガイドとして作用し、シートを真っ直ぐで比較的きれいな縁部を有する2つの片に分離させた。最終的な結果は、シート内でその幅にわたって滑らかなきれいな縁を持つ切断であった。
下の表では、以下の表記を使用する。
PP 6025N PPホモポリマー
PP R01C-00 PPランダムコポリマー
Impede(登録商標)MP 1250-TC バリアポリプロピレン
PX 3838 直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)
BX6804B エチレン-ビニルアルコールコポリマー(EVOH)
Figure 2023538150000009
I.F.ポリプロピレンシングルサーブカップ-成形充填シール試験
現在のシングルサーブコーヒーポッドにおけるPSを置き換えるために、3つの試料をGabler M60熱形成機にかけて、カップ又はカプセルなどの容器を熱形成した。1cc-ミル/100in2-日未満のOTRを提供する任意のバリアフィルムは、高~中バリア材料とみなされる。この実施例は、シングルサーブコーヒーポッドのための0.040インチでのPP/XPP/PPの熱形成試験に関する。
(1)XPP 803ポリプロピレンは、実験バリアPP試料である。これは、ABA構造を含み、AはPPランダムコポリマーであり、BはIMPEDE(登録商標)MP 2250-XP1ポリプロピレンである。
(2)XPP 802ポリプロピレンもまた、実験バリア試料である。これは、ABA構造を含み、AはPPホモポリマーであり、BはIMPEDE(登録商標)MP 1250ポリプロピレンである。
(3)XPTPCポリプロピレンは実験バリア試料である。これは、クリーマーカップ及びプディングカップの周りに設計された4つの異なるゲージのコア層中にCPS 606バリア添加剤を有するPPのタルク充填ホモポリマーである。
全体として、試験は、加工及び出力に関して成功した。全ての変数と比較した場合、XPP 802は、収縮、形成の容易さ、及び部品のトリミングなどの特性を含むFFSプロセスに関して利点を示した。XPP 802は0.040インチで作製されたが、他の試料のように0.020インチ又は0.045インチの薄い及び厚いゲージのFFS用途では作製されなかったことに留意されたい。
XPP 803試料に関しては、カップはきれいなトリムで良好に見えた。高温のカップに穿刺を試みても成功しなかったが、典型的には、PPシングルサーブカプセルは最低24時間の冷却/硬化期間を必要とする。XPP 802試料に関しては、カップは型内で収縮しなかった。XPTPC試料に関しては、カップは良好に見え、無機充填剤で曇っており、トリムはきれいであった。高温のカップに穿刺を試みても成功しなかったが、典型的には、PPシングルサーブカプセルは最低24時間の冷却/硬化期間を必要とする。これらのカップは、試験した3つの試料の中で最も剛性が高かった。
1つの実験において、XPP 802は、過酸化水素滅菌、形成、充填、蓋付け、及び部品のトリミングを含む実際の条件下での10分間の試験のための完全に機能的なFFSラインにおいて薄いゲージ及び厚いゲージで試験される。縦及び横方向の収縮を評価して、材料及び機械がどのように反応するかを決定する。
II.押出試験
ABA共押出試験を様々なゲージ及び幅で実施して、現在の生産用熱形成及び成形充填シール設備での容器への変換についてのバリア強化PP材料の性能を評価した。4つのグレードを試験に使用した。
(1)XPP 801--ランダムコポリマーベース。標準プディングカップを利用してスコアリング及びスナップ能力を決定するために、このグレードを使用して、FFSにかけるためのポリスチレン(PS)代替物としてのそのシート押出性能を評価した。
(2)XPP 802--ホモポリマーベース。アレイトレイツールを利用して性能を評価するために、このグレードを使用して、ターゲットバリア強化としての、及びPS材料代替物としてのそのシート押出性能を評価した。
(3)XPP 803--変性ランダムコポリマーベース。このグレードを使用して、そのシート押出性能を評価し、また成形性を評価するためにPSツール上でKカップを形成した。バリア性能試験もまた、XPP803で形成されたシートに対して実施される。
(4)PP 23H2A--ランダムコポリマー。
この試験は、25/50/25又は33/33/33の構成を有するフィルムのための生産規模の共押出機で行った。標準的な押出パラメータを使用したが、PPに適応していた。
完成したシートのゲージ又は厚さ及び幅を、Mahloゲージングユニットを使用したオンラインゲージ測定と共に、較正されたマイクロメーター及びメジャーテープを使用して測定した。水分含有量試験結果は、0%の水分を示した。実施の開始及び終了時に各配合に対して材料収縮試験を行った。完成したシートについて、生産後24時間で試験を行った。結果を以下の表9に示す。最終重量層比は25/50/25であった。
Figure 2023538150000010
III.追加の実施例
III.A.実施例
図4に示されるように、カップを、本開示に記載される本発明のロールストック又は硬質シートから作製する。このロールストックは、熱形成及び成形充填シール食品並びに医療用包装のための従来のPS及びPPを超えるバリア及び剛性の強化を提供する。このロールストックは、以下を含むプロセスに適合する:様々な最終用途のための、無菌、高温充填、レトルト、調整雰囲気包装(MAP)、HPP、FFS及びFS。これは、熱形成及びFFS食品包装におけるPSのドロップイン代替物のために、制御された収縮及び強化された剛性を提供する。一実施形態では、これはまた、特殊なバリア材料又はコーティングを使用することなく、従来のPPに対して最大90%/90%のOTR/MVTR及び従来のPSに対して最大100%/150%のOTR/MVTRのバリア改善も提供する。強化された剛性により、この材料は、ダウンゲージングの可能性を提供する。一実施形態では、このロールストックはホモポリマーPPを含み、これは少なくとも1つのグレードのImpede(登録商標)樹脂を含む少なくとも1つの層を含む。一実施形態では、ロールストックは、顧客の用途に基づいて、0.010インチ~0.20インチの範囲の厚さで押出される。一実施形態では、ロールストックは白色である。別の実施形態では、ロールストックは天然色である。一実施形態では、ロールストックは、XPP802材料グレードから作製される。
III.B.実施例
図5に示されるように、カップを、本開示に記載される本発明のロールストック又は硬質シートから作製する。このロールストックは、熱形成及び成形充填シール食品並びに医療用包装のための従来のPS及びPPを超えるバリア及び剛性の強化を提供する。このロールストックは、以下を含むプロセスに適合する:様々な最終用途のための、無菌、高温充填、レトルト、M.A.P.、HPP、FFS及びFS。一実施形態では、これは、熱形成及びFFS食品包装におけるPSのドロップイン代替物のために、制御された収縮及び強化された剛性を提供する。一実施形態では、これはまた、従来のPPに対して最大90%/90%のOTR/MVTR及び従来のPSに対して最大100%/150%のOTR/MVTRのバリア改善も提供し、EVOH層が、常温保存可能な食品包装のための追加のOTRバリア保護を提供する。一実施形態では、このロールストックはホモポリマーPPを含み、これは少なくとも1つのグレードのImpede(登録商標)樹脂を含む少なくとも1つの層を含む。一実施形態では、ロールストックは、顧客の用途に基づいて、0.010インチ~0.20インチの範囲の厚さで押出される。一実施形態では、PP層は、Impede(登録商標)層(PPの総重量%は92.5%である)と、5%のLDPE層と、2.5%のEVOH層とを含む。一実施形態では、ロールストックは白色である。別の実施形態では、ロールストックは天然色である。一実施形態では、PP層は白色である。別の実施形態では、PP層は天然色である。別の実施形態では、ロールストックは、XPP 803材料グレードから作製される。
III.C.実施例--熱形成及び成形充填シール食品包装のためのXPP強化バリアポリプロピレン
III.C.1.設計
一態様では、XPPは、熱形成及び成形充填シール食品包装用途のための特殊なバリア材料又はコーティングを使用することなく、強化されたOTR及びMVTRバリアを提供するモノマテリアルポリプロピレンロールストックである。
一実施形態では、本発明の押出硬質プラスチックロールストックは、様々な食品包装用途のための熱形成及びFFSプロセスにおいて使用される。しかしながら、XPP強化バリアポリプロピレンロールストックは、重要な性能要件を達成するための重要な性能基準に対する改善を提供し、これには、以下のものが含まれる。
プロポジション65ガイドラインに従う食品包装におけるPSの代替物
改善されたバリア性能
改善された持続可能性及びリサイクル性
既存の設備及びプロセスとの適合性
成形充填シールプロセスにおけるポリスチレンのドロップイン代替物
一態様では、本発明のロールストックから作製されたパッケージは、製品の生物学的、化学的及び/又は物理的完全性を首尾よく保護する。ポリオレフィンは、本来、優れた水蒸気透過率(MVTR)を有するが、常温保存可能で貯蔵寿命の長い食品包装に必要とされる酸素バリア保護を達成するために、EVOHなどのバリア材料の使用を必要とする。本発明のポリマーフィルム構造体は、他の汎用熱可塑性材料と比較して、酸素透過率(OTR)及びMVTRの両方に劇的な改善をもたらし、いくつかの実施形態では、特殊なバリア材料又はコーティングを使用しなくても、以下を提供する。
従来のポリプロピレンに対してOTR/MVTRの90%/90%の改善
ポリスチレンに対してOTR/MVTRの100%/150%の改善
バリア特性に対するこの改善は、EVOH又はナイロンなどの従来の機能性バリア材料が唯一の解決策であった包装用途においてポリマーフィルム構造体の使用を可能にする。その結果、材料の解決策は単純化され、したがってより容易にリサイクル可能である。加えて、ポリプロピレン材料は、ポリスチレン及びポリエチレンテレフタレートよりも高い熱安定性を提供し、製品又は包装の完全性を損なうことなく、冷凍庫及びマイクロ波用途での使用を可能にする。
パッキング/加工効率:本発明のポリマーフィルム構造体は、ポリプロピレンから生産され、したがって、PSと比較して12%の密度低下及びPETと比較して30%の密度低下を提供する。この密度低下は、PS及びPETと比較して、熱形成プロセス中のより高い収率(より多くの部品)、より軽量の部品、より少ない重量での固体廃棄物、及び低減された材料使用量をもたらす。
本発明のポリマーフィルム構造体は、以下によって実証されるように、パッケージのライフサイクルにとって有利である。
III.C.2.リサイクル性
一態様では、材料の複合混合物から生産される他のバリア材料構造体と比較して、本発明のポリマーフィルム構造体は、ポリプロピレン材料から生産され、したがって、ポリプロピレン樹脂IDコード#5を使用してリサイクルすることができる。HIPS/PVDCなどの比較バリア材料は、樹脂IDコード#7を使用しなければならず、これは、他の用途におけるリサイクル及び再利用の機会を制限する。加えて、本発明のポリマーフィルム構造体は、他の熱可塑性樹脂と同様に(架橋なしで)加工することができ、したがって容易にリサイクルすることができる。本発明のポリマーフィルム構造体は、その構造的完全性を失うことなく、閉ループ系において、又は循環経済の一部として、複数回リサイクルすることができる。したがって、本発明のポリマーフィルム構造体は、複数回の熱履歴後にその機械的特性を維持しながら、様々な実用用途にリサイクルして戻すことができる。
III.C.3.材料削減
一態様では、本発明のポリマーフィルム構造体の増大した硬さ及び剛性は、ポリスチレン代替イニシアチブのためのドロップイン加工を可能にするだけでなく、材料構造体をダウンゲージする機会も提供し、材料使用量の削減、収率の増大、及び部品の軽量化をもたらす。例えば、一実施形態では、本発明のポリマーフィルム構造体は、本発明のポリマーフィルム構造体の増大した剛性属性の結果として、形成部品において同等のバリア結果並びに同様の機能及び加工特性を有する0.0175インチのロールストックを使用した熱形成を可能にする。比較すると、同様の部品に使用される市販の構造体は、典型的には、0.020インチの耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)ロールストックを使用して生産される。この例は、ゲージの12.5%の減少を表し、これは、年間のプラスチック材料の使用の潜在的な減少に相当し、数十万ポンドの量になる。この減少は、ポリプロピレンの軽量及び低密度の結果として材料代替物を通じて潜在的に実現され得る材料節約を上回るであろう。
III.C.4.性能
既存の包装機械での実行
一態様では、本発明のポリマーフィルム構造体は、強化された剛性及び制御された収縮を提供し、これにより、修正又は追加の資本支出を必要とすることなく、既存の熱形成及びFFSプラットフォーム上での加工を可能にする。
III.C.5.制御された収縮
一態様では、本発明のポリマーフィルム構造体は、制御された収縮を提供し、既存の熱形成及び成形充填シールのシステム及びプラットフォーム上でのドロップイン加工を可能にする。これは、材料の固有の特徴であり、タルク又は炭酸カルシウムなどの無機充填剤を使用せずに達成されるものであり、したがって、ポリプロピレン密度、及びその後のリサイクルのための選別能力を維持する。
III.C.6.増大した剛性
従来のポリスチレン(PS)材料は、約300KPsiの曲げ弾性率/剛性数を提供する。比較すると、本発明の一態様では、XPP材料は、30%超改善した剛性を提供し、それにより、従来のPP及びPSと比較してより強くより硬いフィルムをもたらす。硬さ及び剛性のこの増加は、特定の成形充填シールマルチパック用途において必要とされるPSの「スナップ能力」及び「スコアリング性」を維持する。この重要な機能性は、用途の多様性、並びに機能的属性及び加工特性を犠牲にすることなく、耐衝撃性ポリスチレン(HIPS)及びポリ塩化ビニリデン(PVDC)などの伝統的にリサイクル不可能な材料を完全にリサイクル可能な解決策で置き換える能力を可能にする。
薄いゲージのロールストックである本発明のポリマーフィルム構造体は、硬質熱形成及び成形充填シール包装におけるPSのドロップイン材料代替物の解決策として機能し得る。本発明のポリマーフィルム構造体は、既存の設備及びプラットフォームに大幅な修正を加えることなく、食品包装用途のためのPSの加工用に設計された設備上で首尾よく調製することができる。
III.C.7.環境への影響
プラスチック廃棄物の削減及びより持続可能な包装の解決策に対する世界的な需要は、プロポジション65の結果としての健康及び安全性の懸念と相まって、食品包装用途におけるポリスチレン(PS)(成形充填シール加工に対して好ましい材料)を置き換える幅広いイニシアチブをもたらした。一実施形態では、XPPロールストックは、食品包装をPSから首尾よく移行することを可能にし、PSを本発明の持続可能でリサイクル可能なプロポジション65準拠のポリマーフィルム構造体と置き換える。
加えて、ポリプロピレンの低密度かつ軽量の性質は、より持続可能な包装を可能にし、より少ない重量の固体廃棄物、より少ない重量のCO当量、より低い燃料消費及びより少ない排出をもたらす。また、本発明のポリマーフィルム構造体の強化された剛性属性は、既存の構造体のダウンゲージングを可能にし、これは、全体的な材料使用量を著しく減少させる。加えて、本発明のポリマーフィルム構造体の固有のバリア特性は、構造の単純化及びより容易なリサイクルを可能にする。
一態様では、本発明のポリマーフィルム構造体は、無機充填剤又は添加剤を使用せずに、他の市販の包装材料と比較して固有のバリア改善を提供する。バリア特性に対するこれらの改善は、構造体を最適化し、場合によっては、用途に応じてバリア包装構造体に典型的に見られる追加の材料の使用を低減又は排除する機会を提供する。
本発明のポリマーフィルム構造体は、ポリプロピレンを含んでおり、したがってポリプロピレンリサイクルの流れでリサイクルすることができる。
本発明のポリマーフィルム構造体の固有のバリア特性は、材料の用途の多様性と共に、商業的に包装された食品の貯蔵寿命の延長を可能にし、したがって、廃棄物の低減という長期的な目標に寄与する可能性がある。
IV.酸素バリア特性
以下の表に、単層試料A(通常のPP)及び単層B(ポリプロピレン2層スタックを含む)についてのナノインデンテーションデータの概要を示す。試験は、2つの異なる幾何学的先端部(1つは円錐形、もう1つは「バーコビッチ」又は3面ピラミッド)を使用して行った。いくつかのより短い試験(5秒間の負荷、2秒間の保持、及び5秒間の除荷)、並びにいくつかのより長い試験(20秒間の負荷、30秒間の保持、20秒間の除荷)もまた、それぞれ1mNの最大負荷まで行った。
第1の工程では、試料を磁気試験体ディスクに強接着した。次いで、40回の押込みを行い、平均及び標準偏差を計算した。以下の表に、異なる先端部負荷及び試験期間での弾性率及び硬度の数値を示す。円錐形先端部の押込みがより高い測定硬度を示したことに留意されたい。これは、より鋭いバーコビッチ先端部と比較したとき、円錐形先端部が、より低い負荷でより少ない変形を引き起こすことから、予想することができる。
観察から、他の箇所でXPPと表記した本発明のポリマーフィルム構造体は、PPと比較した場合、統計的に有意な方法で、より高い表面弾性率及び硬度を示した。
理論に束縛されることを望むものではないが、通常のPP(A)及びXPP(B)の結晶化速度は、結晶サイズ及び密度、したがってこれらの材料の押出中に形成される微細構造が明らかに異なるように、有意に異なる。結果として、これは、以下のデータから証明されるように、「ナノスケール」で異なる硬度及び弾性率の測定値をもたらす。データはまた、PP(A及びA’)及びXPP(B)から作製された試験体に対して得られたバルク引張特性及び曲げ特性を更に実証し、これらは、2つの材料AとBとの間の弾性率、剛性、及び曲げ強度特性における材料差を示す。例えば、サンドイッチ構造A/B/A’が上記の材料と共押出される場合、結晶化速度、したがってバルク領域の微細構造は、以下に示されるように同様の性能を有し、2つのA/B及びB/A’の界面/中間相領域にわたる特性の勾配を有する。
輸送現象(この場合、バルク材料A及びB並びにサンドイッチ構造A/B/Aを通る酸素透過)の観点から、輸送データ及びバリアデータは、これらのポリマーフィルム構造体の結晶化速度及び押出後に形成される微細構造に方向的に従うことが見出された。
材料Aは、最も低いバリアを示し、これは、より低い結晶化度%、明確なより大きな結晶ドメイン、及びより低い結晶密度になる。
材料Bは、核剤に起因する可能性のある高いバリアを示し、核剤は、迅速な結晶形成、DSCによって証明されるようなより高い%結晶化度、並びに明確ではないより高い結晶密度及びランダムな結晶形成を容易にする。
材料A及びBが組み合わされ、A/B/A’構造に共押出されると、上記と同じ動力学が生じるが、「材料」差は、A/B及びB/A’界面で生じる特性の不連続性及び/又は勾配(まとめて「不連続性」)において明らかである。いかなる理論にも束縛されることを望むものではないが、あるタイプの微細構造から別の異なる微細構造への不連続性は、輸送現象を妨害すると推測される。本質的に、この不連続性は、酸素分子がバルクAポリマーからA/Bの界面/中間相に移動し、バルクBポリマーへと入り、続いてB/A’中間相領域に入って、バルクA’ポリマーへと入るための、より曲がりくねった経路を生じさせる。これは、A/B/A’構造がバルクB試験体と比較して2~3倍高いバリア性能(酸素バリア)を有する理由を有効に説明する。
Figure 2023538150000011

Claims (35)

  1. 共押出多層ポリマーフィルムであって、少なくとも1つの2層スタックA-B1又はA-B2を含み、前記2層スタックの第1の層がAであり、前記2層スタックの第2の層がB1又はB2のいずれかであり、
    Aは、主にポリプロピレンを含む層であり、
    B1は、主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む層であり、
    B2は、主にIMPEDE(登録商標)ポリマーを含む層であり、
    前記2層スタック内の前記2つの層は、互いに接触可能に隣接している、共押出多層ポリマーフィルム。
  2. (A)主にポリオレフィンを含む少なくとも1つの層、
    (B)主にポリプロピレンを含む少なくとも1つの層、
    (C)主にIMPEDE(登録商標)を含む少なくとも1つの層、
    (D)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む少なくとも1つの層、
    (E)主にポリエチレンポリマー又はインターポリマーを含む少なくとも1つの層、
    (F)EVOHを含む少なくとも1つのバリア層、
    (G)主にナイロンを含む少なくとも1つのバリア層、
    (H)主にポリエステルを含む少なくとも1つのバリア層、
    (I)少なくとも1つの結合層、並びに
    (J)上記の層の組み合わせ、である、層のセットからの1つの層、又は層のセットからの2つ以上の層を更に含む、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  3. (I)ポリエチレンを含む外側層と、
    (II)EVOHを含むコア層と、
    (III)ポリエチレンを含む内側層と、を含み、
    前記3つの層のうちの少なくとも1つは、前記2層スタックを含む、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  4. 前記外側層及び前記内側層が前記2層スタックを含む、請求項3に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  5. (I)主にポリプロピレンを含む第1の層、
    (II)
    (a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
    (b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む第2の層、並びに
    (III)主にポリプロピレンを含む第3の層、の順序で3つの層を含む、請求項3に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  6. 共押出多層ポリマーフィルムであって、
    (I)1つ以上の層を含む外側層スタックであって、
    (A)任意選択的に、前記外側層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
    (B)任意選択的に、前記外側層スタックは、
    (i)主にポリプロピレンを含む層、及び
    (ii)
    (a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
    (b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層、の少なくとも1つの2層スタックを含み、
    前記2層スタック内の前記2つの層は、互いに接触可能に隣接している、外側層スタックと、
    (II)コア層スタックであって、1つ以上の層を含み、
    (C)任意選択的に、前記コア層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
    (D)任意選択的に、前記コア層スタックは、
    (iii)主にポリプロピレンを含む層、及び
    (iv)
    (a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
    (b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層、の少なくとも1つの2層スタックを含み、
    前記2層スタック内の前記2つの層は、互いに接触可能に隣接しており、
    (E)任意選択的に、前記コア層スタックの少なくとも1つの層は、EVOHを含む、コア層スタックと、
    (III)1つ以上の層を含む内側層スタックであって、
    (F)任意選択的に、前記内側層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
    (G)任意選択的に、前記内側層スタックは、
    (v)主にポリプロピレンを含む層、及び
    (vi)
    (a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
    (b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層、の少なくとも1つの2層スタックを含み、
    前記2層スタック内の前記2つの層は、互いに接触可能に隣接している、内側層スタックと、を含み、
    前記ポリエチレンインターポリマーが、
    (a)任意選択的に、0.894~0.908g/cmの範囲の密度、0.2~1dg/minの範囲のメルトインデックスを有する第1のエチレン/α-オレフィンコポリマー画分と、
    (b)任意選択的に、約0.910~0.924g/cmの範囲の密度、0.5~2g/10minの範囲のメルトインデックス、約1.15~2.5の範囲のゼロせん断粘度比(ZSVR)、重量平均分子量の数平均分子量に対する比(Mw/Mn)として表される2.0~4.0の範囲の分子量分布を有する第2のエチレン/α-オレフィンコポリマー画分と、を含む、共押出多層ポリマーフィルム。
  7. 2層~100層の範囲から選択される数の層を含む、請求項2に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  8. 前記共押出多層ポリマーフィルムに対する前記EVOHコポリマーの重量パーセントが、約0.1%~約10%の範囲である、請求項2に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  9. 前記EVOHコポリマー中のエチレンのモルパーセントが約10%~約55%の範囲である、請求項8に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  10. 前記共押出多層ポリマーフィルムが、30℃以上のDTUL及び500MPa以上の曲げ割線弾性率を示す、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  11. 前記フィルムの厚さが約5μm~約1600μmの範囲である、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  12. 前記第2の層B1中の前記炭化水素樹脂が、脂肪族炭化水素樹脂、脂肪族/芳香族炭化水素樹脂、芳香族炭化水素樹脂、ポリテルペン樹脂、テルペンフェノール樹脂、ロジンエステル、ロジン酸、又はこれらの混合物を含む、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  13. 前記第2の層B1中の前記炭化水素樹脂が、部分的に水素化されているか、又は完全に水素化されている、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  14. 前記第2の層B1中の前記炭化水素樹脂が、ポリシクロペンタジエンを含む、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  15. 前記第2の層B1中の前記炭化水素樹脂が、約400g/mol~約5,000g/molの重量平均分子量を有する、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  16. 前記炭化水素樹脂が、110℃以上の環球式軟化点を有する芳香族C9水素化樹脂を含む、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  17. 3.0cm/m/日以下の水蒸気透過率、及び/又は60cm/100in/日以下の酸素透過率を特徴とする、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  18. 前記第2の層B1が、安息香酸ナトリウム、タルク、グリセロールアルコキシド塩、環状カルボン酸塩、二環式カルボン酸塩、グリセロレート、ホスフィン、ホスフェート、ジオール、ヘキサヒドロフタル酸塩、アミド、及び糖アルコールから選択される核剤を更に含む、請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  19. 前記核剤が、
    マンニトール又はマンニトール系化合物、ソルビトール又はソルビトール系化合物、ノニトール又はノニトール系化合物、1,2,3-トリデオキシ-4,6:5,7-ビス-0-((4-プロピルフェニル)メチレン)ノニトール、
    2,4,8,10-テトラ(tert-ブチル)-6-ヒドロキシ-12H-ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン6-オキシド、2,4,8,10-テトラ(tert-ブチル)-6-ヒドロキシ-12H-ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン6-オキシドの塩、2,4,8,10-テトラ(tert-ブチル)-6-ヒドロキシ-12H-ジベンゾ[d,g][1,3,2]ジオキサホスホシン6-オキシドのナトリウム塩、
    ヒドロキシ-ビス[2,2’-メチレンビス[4,6-ジ(tert-ブチル)フェニル]ホスフェート、2,2’-メチレンビス(4,6-ジ-tert-ブチルフェニル)ホスフェート、それらの塩、それらのナトリウム塩、それらのアルミニウム塩、それらのリチウム塩、
    (1R)-1-[(4R,4aR,8aS)-2,6-ビス(3,4-ジメチルフェニル)-4,4a,8,8a-テトラヒドロ-[1,-3]ジオキシノ[5,4-d][1,3]ジオキシン-4-イル]エタン-1,2-ジオール、1-[8-プロピル-2,6-ビス(4-プロピルフェニル)-4,4a,8,8a-テトラヒドロ-[1,3]ジオキシノ[5,4--d][1,3]ジオキシン-4-イル]エタン-1,2-ジオール、
    N-[3,5-ビス(2,2-ジメチルプロパノイルアミノ)フェニル]-2,2-ジメチルプロパンアミド)、(1S,2R)-シクロヘキサン-1,2-ジカルボキシレートの塩とオクタデセン酸亜鉛、(1S,2R)-シクロヘキサン-1,2-ジカルボキシレートのカルシウム塩とオクタデセン酸亜鉛、シス-エンド-ビシクロ[2,2,1]ヘプタン-2,3-ジカルボン酸二ナトリウム塩と13-ドコセンアミド、非晶質二酸化ケイ素、
    ビシクロヘプタンジカルボン酸、ビシクロ[2.2.1]ヘプタンジカルボキシレート、
    シクロヘキサンジカルボン酸、シクロヘキサンジカルボン酸のカルシウム塩、シクロヘキサンジカルボン酸と、シクロヘキサンジカルボン酸のカルシウム塩と、ステアリン酸亜鉛とのブレンド、及び
    これらのうちの2種以上の核剤の混合物から選択される、請求項10に記載の共押出多層ポリマーフィルム。
  20. 請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルムを含む成形ポリマー物品。
  21. 前記成形ポリマー物品が、熱形成された成形ポリマー物品である、請求項20に記載の成形ポリマー物品。
  22. 食品を包装するための容器である、請求項20に記載の成形ポリマー物品。
  23. 前記共押出多層ポリマーフィルムが、
    (A)主にポリオレフィンを含む少なくとも1つの層、
    (B)主にポリプロピレンを含む少なくとも1つの層、
    (C)主にIMPEDE(登録商標)を含む少なくとも1つの層、
    (D)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む少なくとも1つの層、
    (E)主にポリエチレンポリマー又はインターポリマーを含む少なくとも1つの層、
    (F)EVOHを含む少なくとも1つのバリア層、
    (G)主にナイロンを含む少なくとも1つのバリア層、
    (H)主にポリエステルを含む少なくとも1つのバリア層、
    (I)少なくとも1つの結合層、並びに
    (J)上記の層の組み合わせ、である、層のセットからの1つの層、又は層のセットからの2つ以上の層を更に含む、請求項22に記載の容器。
  24. 前記共押出多層ポリマーフィルムが、
    (I)ポリエチレンを含む外側層と、
    (II)EVOHを含むコア層と、
    (III)ポリエチレンを含む内側層と、を含み、
    前記3つの層のうちの少なくとも1つは、前記2層スタックを含む、請求項23に記載の容器。
  25. 前記外側層及び前記内側層が前記2層スタックを含む、請求項24に記載の容器。
  26. 前記共押出多層ポリマーフィルムが、
    (I)主にポリプロピレンを含む第1の層、
    (II)
    (a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
    (b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む第2の層、並びに
    (III)主にポリプロピレンを含む第3の層、の順序で3つの層を含む、請求項24に記載の容器。
  27. 前記共押出多層ポリマーフィルムが、
    (I)1つ以上の層を含む外側層スタックであって、
    (A)任意選択的に、前記外側層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
    (B)任意選択的に、前記外側層スタックは、
    (i)主にポリプロピレンを含む層、及び
    (ii)
    (a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
    (b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層、の少なくとも1つの2層スタックを含み、
    前記2層スタック内の前記2つの層は、互いに接触可能に隣接している、外側層スタックと、
    (II)1つ以上の層を含むコア層スタックであって、
    (C)任意選択的に、前記コア層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
    (D)任意選択的に、前記コア層スタックは、
    (iii)主にポリプロピレンを含む層、及び
    (iv)
    (a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
    (b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層、の少なくとも1つの2層スタックを含み、
    前記2層スタック内の前記2つの層は、互いに接触可能に隣接しており、
    (E)任意選択的に、前記コア層スタックの少なくとも1つの層は、EVOHを含む、コア層スタックと、
    (III)1つ以上の層を含む内側層スタックであって、
    (F)任意選択的に、前記内側層スタックの少なくとも1つの層は、ポリエチレンポリマー又はポリエチレンインターポリマーを含み、
    (G)任意選択的に、前記内側層スタックは、
    (v)主にポリプロピレンを含む層、及び
    (vi)
    (a)主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂、又は
    (b)主にIMPEDE(登録商標)ポリマー、を含む層、の少なくとも1つの2層スタックを含み、
    前記2層スタック内の前記2つの層は、互いに接触可能に隣接している、内側層スタックと、を含み、
    前記ポリエチレンインターポリマーが、
    (a)任意選択的に、0.894~0.908g/cmの範囲の密度、0.2~1dg/minの範囲のメルトインデックスを有する第1のエチレン/α-オレフィンコポリマー画分と、
    (b)任意選択的に、約0.910~0.924g/cmの範囲の密度、0.5~2g/10minの範囲のメルトインデックス、約1.15~2.5の範囲のゼロせん断粘度比(ZSVR)、重量平均分子量の数平均分子量に対する比(Mw/Mn)として表される2.0~4.0の範囲の分子量分布を有する第2のエチレン/α-オレフィンコポリマー画分と、を含む、請求項24に記載の容器。
  28. 前記共押出多層ポリマーフィルムが、2層~100層の範囲から選択される数の層を含む、請求項24に記載の容器。
  29. 前記共押出多層ポリマーフィルムに対する前記EVOHコポリマーの重量パーセントが、約0.1%~約10%の範囲である、請求項23に記載の容器。
  30. 前記EVOHコポリマー中のエチレンのモルパーセントが約10%~約55%の範囲である、請求項29に記載の容器。
  31. 請求項1に記載の共押出多層ポリマーフィルムを調製するためのプロセスであって、
    (I)層A1を提供する工程と、
    (II)B1又はB2を含む層を提供する工程と、を含み、
    前記A1及び前記B1、又はA1及びB2は、それらの隣接する境界において界面又は中間相を形成し、その結果、前記中間相が前記2つの層の間に特性の不連続性を提供して、前記共押出多層ポリマーフィルムのバリア特性の改善をもたらす、プロセス。
  32. 請求項31に記載のプロセスによって調製された硬質共押出多層ポリマーフィルムから調製される、食品を包装するための容器。
  33. 請求項19に記載の共押出多層ポリマーフィルムを含む成形ポリマー物品。
  34. 前記成形ポリマー物品が、熱形成された成形ポリマー物品である、請求項33に記載の成形ポリマー物品。
  35. 共押出多層ポリマーフィルムを含む積層構造体であって、前記ポリマーフィルムは、少なくとも1つの2層スタックA-B1又はA-B2を含み、
    前記2層スタックの第1の層はAであり、前記2層スタックの第2の層はB1又はB2のいずれかであり、
    Aは、主にポリプロピレンを含む層であり、
    B1は、主にポリプロピレン及び50重量%以下の炭化水素樹脂を含む層であり、
    B2は、主にIMPEDE(登録商標)ポリマーを含む層であり、
    前記2層スタック内の前記2つの層は、互いに接触可能に隣接しており、
    前記積層構造体の厚さは、5μm~1600μmの範囲である、積層構造体。
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