JP2023542783A - 多層構造体、積層体、及び関連物品 - Google Patents

多層構造体、積層体、及び関連物品 Download PDF

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Abstract

多層構造体、そのような構造体から形成された積層体及び物品が提供される。一態様では、多層構造体は、（ａ）外層が、少なくとも１つのエチレン系ポリマー及び少なくとも１つのエチレン酸コポリマーのポリマーブレンドを含む多層ポリエチレンフィルムであって、前記エチレン酸コポリマー及び前記エチレン系ポリマーのメルトインデックス（Ｉ２）の差が１８未満であり、前記ポリマーブレンドの酸含有量が０．２％超である多層ポリエチレンフィルムと、（ｂ）前記ポリエチレンフィルムの外層に沈着した金属を含む金属層とを含む。

Description

本発明は、多層構造体、そのような多層構造体を含む積層体、及びそのような多層構造体又は積層体を含む物品に関する。
序論
食品包装などのいくつかの包装は、外部環境から内容物を保護し、より長い有効期間を促進するように設計されている。かかる包装は、多くの場合、低い酸素透過率（ＯＴＲ）及び水蒸気透過率（ＷＶＴＲ）を有するバリアフィルムを使用して構築される。しかしながら、バリア特性のバランスを保つ上で、例えば、漏出を避けるための包装の統合性もまた考慮される。
バリアフィルムを作製するための典型的なアプローチは、真空金属化プロセスによりポリマー基材フィルム上に金属層を配置することである。金属、多くの場合、アルミニウムの薄コーティングを使用して、それ自体では蒸気及び／又は気体の透過に対する耐性を欠く可能性があるポリマーフィルムに、バリア特性を提供することができる。そのような基材フィルムを作製し、高品質の金属化製品を得るためには、基材は、概して、高い剛性、張力下での寸法安定性、並びに安定した生産及び光沢のある外観のための平滑な表面を有している必要がある。典型的な金属化基材としては、ポリプロピレン（ＰＰ）、二軸延伸ポリプロピレン（ＢＯＰＰ）、及びポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）が挙げられる。
真空金属化ＢＯＰＰ構造体及び真空金属化ＰＥＴ構造体は、食品包装において広く使用されている。従来の多層構造体は、３枚のフィルム：印刷されたＰＥＴ外層（例えば、製品情報、ブランド表示、装飾などを有する）、金属化ＢＯＰＰ又は金属化ＰＥＴ構造体である中間層、及び封止のためのポリエチレン内層（例えば、シーラントフィルム）を利用する。
ポリエチレンフィルムは、特に高速真空金属化プロセスにおける張力下での寸法安定性が劣っているため、また金属層とポリエチレンフィルムとの間には優れた接着が必要とされるため、金属化のための基材として広くは使用されていない。例えば、真空金属化アルミニウム層とポリエチレンフィルム表面との間の接着が弱いと、アルミニウム層で欠陥が生じる恐れがあり、これが、次いで、酸素／水蒸気がフィルムを通過するための経路を提供し、良好なバリア特性の欠如を引き起こす恐れがあるとの仮説が立てられる。
良好なバリア特性、金属層とフィルム層との間の良好な接着、望ましいパッケージの完全性、好ましい封止条件、及び他の特性を提供する多層構造体への新しいアプローチが依然として必要とされている。
本発明は、金属層とポリエチレンフィルムの外層との間に良好な接着を有する金属化ポリエチレンフィルムである多層構造体を提供する。そのような多層構造体は、単一の金属化フィルムにおいてバリア特性及び封止特性の良好な相乗作用をもたらすことができる。例えば、本発明の多層構造体は、いくつかの実施形態では、ポリエチレンシーラントフィルムに積層された金属化ＢＯＰＰフィルム（又は金属化ＢＯＰＥＴフィルム）を含んでいた以前の構造体の代わりに使用することができる。その結果、積層体又は物品を使用するためのより単純な構造体（金属化フィルム及びシーラントフィルムに代わる単一の金属化フィルム）が得られる。本発明の多層構造体は、いくつかの実施形態では、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、又はポリエチレンを含む第２のフィルムに積層することができ、その結果、物品で使用することができる積層体が得られる。本発明のいくつかの実施形態によれば、そのような積層体は、本発明の多層構造体によってもたらされる利点により、３枚のフィルムの代わりに２枚のフィルムのみを含む。
一態様では、本発明は、（ａ）外層が、少なくとも１つのエチレン系ポリマー及び少なくとも１つのエチレン酸コポリマーのポリマーブレンドを含む多層ポリエチレンフィルムであって、
（１）当該エチレン系ポリマーが、エチレンα－オレフィンコポリマー、エチレンホモポリマー、又はそれらの組み合わせを含み、当該エチレン系ポリマーが、０．９００～０．９７０ｇ／ｃｍ３の密度及び０．１～２０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有し、
（２）当該エチレン酸コポリマーが、エチレンモノマーであって、当該エチレン酸コポリマー中に存在する当該モノマーの総重量に基づいて少なくとも５０重量％の、エチレンモノマーと、モノカルボン酸及びジカルボン酸からなる群から選択されるモノマーであって、当該エチレン酸コポリマー中に存在する当該モノマーの総重量に基づいて１～３０重量％の、モノカルボン酸及びジカルボン酸からなる群から選択されるモノマーとの重合反応生成物であり、当該エチレン酸コポリマーが、メルトインデックス（Ｉ２）又は０．７～３５ｇ／１０分を有し、
当該エチレン酸コポリマーと当該エチレン系ポリマーとのメルトインデックス（Ｉ２）の差が１８未満であり、当該ポリマーブレンドの酸含有量が０．２％超である、多層ポリエチレンフィルムと、（ｂ）当該ポリエチレンフィルムの当該外層に蒸着された金属を含む金属層と、
を含む、多層構造体を提供する。
別の態様では、本発明は、本明細書に開示される本発明の多層構造体のいずれかと第２のフィルムとを含む、積層体に関する。第２のフィルムは、いくつかの実施形態では、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、又はポリエチレンを含む。別の態様では、本発明は、本明細書に開示される本発明の積層体のいずれかを含む、食品包装などの物品に関する。
別の態様では、本発明は、本明細書に開示される本発明の多層構造体のいずれかを含む、食品包装などの物品に関する。
これら及び他の実施形態は、「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。
矛盾する記述がなく、文脈から暗に示されてもおらず、当該技術分野において慣習的でもない限り、全ての部及びパーセントは重量に基づき、全ての温度は℃であり、全ての試験方法は本開示の出願日時点で最新のものである。
本明細書で使用される場合、「組成物」という用語は、組成物を構成する材料、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の混合物を指す。
「ポリマー」は、同じ種類であるか又は異なる種類であるかにかかわらず、モノマーを重合させることによって調製されるポリマー化合物を意味する。したがって、ポリマーという総称は、ホモポリマーという用語（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に、１種類のモノマーのみから調製されるポリマーを指すために用いられる）及び本明細書において以下に定義されるインターポリマーという用語を包含する。微量の不純物（例えば、触媒残渣）は、ポリマー中及び／又はポリマー内に導入される場合がある。ポリマーは、単一ポリマー、ポリマーブレンド、又はポリマー混合物であってよい。
本明細書で使用するとき、「インターポリマー」という用語は、少なくとも２種類の異なるモノマーの重合によって調製されるポリマーを指す。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種類の異なるモノマーから調製されるポリマーを指すために用いられる）及び２種類を超える異なる種類のモノマーから調製されるポリマーを含む。
本明細書で使用するとき、「オレフィン系ポリマー」又は「ポリオレフィン」という用語は、（ポリマーの重量に基づいて）過半量のオレフィンモノマー、例えば、エチレン又はプロピレンを重合形態で含み、任意選択で１つ以上のコモノマーを含み得るポリマーを指す。
「ポリプロピレン」又は「プロピレン系ポリマー」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有するポリマーを意味する。「ポリプロピレン」という用語は、アイソタクチックポリプロピレンなどのプロピレンのホモポリマー、プロピレンが少なくとも５０モルパーセントを構成するプロピレンと１つ以上のＣ２、４～８α－オレフィンとのランダムコポリマー、及びポリプロピレンの耐衝撃性コポリマーを含む。
本明細書で使用するとき、「エチレン／α－オレフィンインターポリマー」という用語は、（インターポリマーの重量に基づいて）過半量のエチレンモノマー、及びα－オレフィンを重合形態で含むインターポリマーを指す。
本明細書で使用するとき、「エチレン／α－オレフィンコポリマー」という用語は、２種のみのモノマーとして、（コポリマーの重量に基づいて）過半量のエチレンモノマー、及びα－オレフィンを重合形態で含むコポリマーを指す。
「接着接触」などの用語は、両方の層の層間表面（すなわち、接触している対向面（facial surfaces）に損傷を与えることなく一方の層を他方の層から除去することができないように、１つの層の１つの対向面と別の層の１つの対向面とが互いに触れておりかつ結合接触していることを意味する。
「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、それらが具体的に開示されているか否かにかかわらず、任意の追加の成分、工程、又は手順の存在を除外することを意図するものではない。いかなる疑念も避けるために、「含む（comprising）」という用語の使用を通して特許請求される全ての組成物は、別段矛盾する記述がない限り、ポリマー性か又は別のものであるかにかかわらず、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、操作性に必須ではないものを除き、任意の以降の記述の範囲から任意の他の成分、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記されていない任意の成分、工程、又は手順を除外する。
「ポリエチレン」又は「エチレン系ポリマー」は、５０重量％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又はコポリマー（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のポリエチレンの一般的な形態は、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、線状低密度ポリエチレン（Linear Low Density Polyethylene、ＬＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（Ultra Low Density Polyethylene、ＵＬＤＰＥ）、超低密度ポリエチレン（Very Low Density Polyethylene、ＶＬＤＰＥ）、線状及び実質的に線状低密度樹脂の両方を含む、単一部位触媒による線状低密度ポリエチレン（ｍ－ＬＬＤＰＥ）、中密度ポリエチレン（Medium Density Polyethylene、ＭＤＰＥ）、並びに高密度ポリエチレン（High Density Polyethylene、ＨＤＰＥ）が挙げられる。これらのポリエチレン材料は、概して、当該技術分野において既知である。しかしながら、以下の記載は、これらの異なるポリエチレン樹脂のうちのいくつかの間の差異を理解するのに役立ち得る。
「ＬＤＰＥ」という用語はまた、「高圧エチレンポリマー」又は「高度分岐ポリエチレン」と称されてもよく、ポリマーが、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又は管型反応器中で部分的又は完全にホモポリマー化されるか、又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、並びにビス－メタロセン触媒及び束縛構造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る樹脂（「ｍ－ＬＬＤＰＥ」と称されることもある）を含み、線状、実質的に線状、又は不均質なポリエチレンコポリマー又はホモポリマーも含む。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、及び米国特許第５，７３３，１５５号に更に定義されている実質的に線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、均質に分岐した線状エチレンポリマー組成物、米国特許第４，０７６，６９８号に開示されてい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、及び／又はこれらのブレンド（米国特許第３，９１４，３４２号又は米国特許第５，８５４，０４５号に開示されているものなど）が挙げられる。ＬＬＤＰＥは、当該技術分野で既知の任意の種類の反応器又は反応器構成を使用して、気相、溶液相、若しくはスラリー重合、又はそれらの任意の組み合わせを介して作製され得る。
「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、クロム若しくはチーグラー・ナッタ触媒を使用して、又はビス－メタロセン触媒及び束縛構造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、全般的に、チーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、又はビス－メタロセン触媒及び束縛構造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。
「ＵＬＤＰＥ」という用語は、全般的に、チーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、又はビス－メタロセン触媒及び束縛構造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用いて調製される、０．８８０～０．９１２ｇ／ｃｍ３の密度を有するポリエチレンを指す。
一態様では、本発明は、（ａ）外層が、少なくとも１つのエチレン系ポリマー及び少なくとも１つのエチレン酸コポリマーのポリマーブレンドを含む多層ポリエチレンフィルムであって、
（１）当該エチレン系ポリマーが、エチレンα－オレフィンコポリマー、エチレンホモポリマー、又はそれらの組み合わせを含み、当該エチレン系ポリマーが、０．９００～０．９７０ｇ／ｃｍ３の密度及び０．１～２０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有し、
（２）当該エチレン酸コポリマーが、エチレンモノマーであって、当該エチレン酸コポリマー中に存在する当該モノマーの総重量に基づいて少なくとも５０重量％の、エチレンモノマーと、モノカルボン酸及びジカルボン酸からなる群から選択されるモノマーであって、当該エチレン酸コポリマー中に存在する当該モノマーの総重量に基づいて１～３０重量％の、モノカルボン酸及びジカルボン酸からなる群から選択されるモノマーとの重合反応生成物であり、当該エチレン酸コポリマーが、メルトインデックス（Ｉ２）又は０．７～３５ｇ／１０分を有し、
当該エチレン酸コポリマーと当該エチレン系ポリマーとのメルトインデックス（Ｉ２）の差が１８未満であり、当該ポリマーブレンドの酸含有量が０．２％超である、多層ポリエチレンフィルムと、（ｂ）当該ポリエチレンフィルムの外層に沈着した金属を含む金属層と、
を含む、多層構造体を提供する。
いかなる特定の理論にも束縛されることを望むものではないが、エチレン酸コポリマーとエチレン系ポリマーとのメルトインデックス（Ｉ２）の差、及びポリマーブレンドの酸含有量は、金属とポリエチレンフィルムの外層との間の接着を促進すると考えられる。いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーは、低密度ポリエチレン又は線状低密度ポリエチレンである。いくつかの実施形態では、酸モノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、又はそれらの組み合わせを含む。
金属層は、いくつかの実施形態では、２０～６０ナノメートルの厚さを有する。いくつかの実施形態では、金属は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｓｎ、それらの酸化物、及びそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態では、金属は、Ａｌ金属、Ａｌの酸化物、又はその両方を含む。いくつかの実施形態では、真空金属化によってポリエチレンフィルム上に金属を蒸着させる。
いくつかの実施形態では、外層は、ポリエチレンフィルムの外層の重量に基づいて２００～４０００ｐｐｍのフルオロエラストマー加工助剤を更に含む。フルオロエラストマー加工助剤は、いくつかの実施形態では、フッ化ビニリデンのコポリマー、並びにヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、１－ヒドロペンタフルオロプロピレン、及び２－ヒドロペンタフルオロプロピレンから選択されるコポリマー；フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンと、ヘキサフルオロプロピレン又は１－若しくは２－ヒドロペンタフルオロプロピレンとのコポリマー；あるいはテトラフルオロエチレン、プロピレン、及び任意選択でフッ化ビニリデンのコポリマーであってよい。いくつかの実施形態では、フルオロポリマー加工助剤は、ｉ）フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン；ｉｉ）フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレン；ｉｉｉ）テトラフルオロエチレン／プロピレン；又はｉｖ）テトラフルオロエチレン／プロピレン／フッ化ビニリデンの共重合した単位を含む。
本発明の多層構造体は、本明細書に記載の２つ以上の実施形態の組み合わせを含むことができる。
他の態様では、本発明は、本明細書に開示される本発明の多層構造体のいずれかと第２のフィルムとを含む、積層体に関する。このような積層体は、第２のフィルムと接着接触している本明細書に開示される本発明の多層構造体のいずれかを含む。第２のフィルムは、いくつかの実施形態では、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、又はポリエチレンを含む。
他の態様では、本発明は、食品包装などの物品に関する。いくつかの実施形態では、物品は、本明細書に開示される本発明の多層構造体のいずれかを含む。いくつかの実施形態では、物品は、本明細書に開示される本発明の積層体のいずれかを含む。本発明の物品は、本明細書に記載される２つ以上の実施形態の組み合わせを含み得る。
多層ポリエチレンフィルム
本発明の多層構造体は、多層ポリエチレンフィルムを含む。多層ポリエチレンフィルムは、いくつかの実施形態では、金属層（後述）の接着を促進する、また有利なことに単一の金属化フィルムにおいて良好なバリア特性と封止特性との相乗的組み合わせをもたらす、外層を含む。
ポリエチレンフィルムは、多層フィルムである。いくつかの実施形態では、金属化フィルムは、少なくとも１つの他のフィルム（例えば、ポリアミドフィルム、ポリエチレンテレフタレートフィルム、ポリプロピレンフィルム、又は第２のポリエチレンフィルム）を含む積層体の一部として、シーラントフィルムとして機能し得る。そのような実施形態では、ポリエチレンフィルムは、金属化された外層の反対側に第２の外層であるシーラント層を含んでいてもよい。
金属化される多層ポリエチレンフィルムの外層は、少なくとも１つのエチレン系ポリマーと少なくとも１つのエチレン酸コポリマーとのポリマーブレンドを含む。エチレン系ポリマーとしては、エチレンα－オレフィンコポリマー、エチレンホモポリマー、又はそれらの組み合わせが挙げられる。エチレン系ポリマーは、０．９００～０．９７０ｇ／ｃｍ３の密度、及び０．１～２０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。一実施形態では、エチレン系ポリマーは、低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、又はそれらの組み合わせである。
エチレン系ポリマーは、チーグラー・ナッタ触媒による線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）による線状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、及び０．９７０ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する条件で高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、並びに前述のうちの２つ以上の組み合わせを含み得る。０．９７０ｇ／ｃｍ３以上の全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、エチレン系ポリマーの密度は、０．９１０、０．９１５、０．９２０、０．９２５、０．９２８、０．９３１、又は０．９３４ｇ／ｃｍ３の下限からであってよい。いくつかの態様では、ポリエチレン系ポリマーは、０．９７０ｇ／ｃｍ３以下の密度を有する。０．９７０ｇ／ｃｍ３未満の全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、エチレン系ポリマーは、０．９６５、０．９６０、０．９５５、０．９５０、０．９４０、又は０．９３０ｇ／ｃｍ３の上限からの密度を有し得る。いくつかの実施形態では、エチレン系ポリマーは、０．９１０～０．９６０ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
エチレン系ポリマーは、２０ｇ／１０分以下のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。２０ｇ／１０分からの全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、エチレン系ポリマーは、２０、１８、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３．５、３、２．５、２、１．９、１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、又は１．１ｇ／１０分の上限からのＩ２を有し得る。特定の態様では、エチレン系ポリマーは、下限が０．１ｇ／１０分であるＩ２を有する。０．１ｇ／１０分からの全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、エチレン系ポリマーは、０．１、０．２、０．３、０．４、０．４５、又は０．５ｇ／１０分以上のＩ２を有し得る。少なくとも１つの層で使用されるエチレン系ポリマーは、０．３～２０ｇ／１０分、０．３～１０ｇ／１０分、０．５～４ｇ／１０分、又は更には０．３～１．１ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有することを特徴とし得る。
いくつかの実施形態では、金属が沈着する外層で使用されるエチレン系ポリマーは、線状低密度ポリエチレンである。いくつかの実施形態では、外層は、１つ以上の線状低密度ポリエチレンを含む。外層で使用することができるＬＬＤＰＥは、チーグラー・ナッタ触媒による線状低密度ポリエチレン、及びシングルサイト触媒（メタロセンを含む）による線状低密度ポリエチレン、並びに前述の２つ以上の組み合わせを含み得る。
いくつかの実施形態では、外層は、０．９００～０．９４０ｇ／ｃｍ３の密度を有する線状低密度ポリエチレンを含む。０．９００～０．９４０ｇ／ｃｍ３の全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、線状低密度ポリエチレンの密度は、０．９００、０．９０２、０．９０４、０．９０６、０．９０８、０．９１０、０．９１５、０．９１８、又は０．９２０ｇ／ｃｍ３の下限から０．９２０、０．９２５、０．９３０、０．９３５、又は０．９４０ｇ／ｃｍ３の上限までであってよい。いくつかの実施形態では、線状低密度ポリエチレンは、０．９０８～０．９４０ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
いくつかの実施形態では、線状低密度ポリエチレンは、２０ｇ／１０分以下のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。２０ｇ／１０分からの全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、線状低密度ポリエチレンは、２０、１８、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３．５、３、２．５、２、１．９、１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、又は１．１ｇ／１０分のＩ２上限を有し得る。特定の態様では、線状低密度ポリエチレンは、下限が０．１ｇ／１０分であるＩ２を有する。０．１ｇ／１０分からの全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、線状低密度ポリエチレンは、０．１、０．２、０．３、０．４、０．４５、又は０．５以上のＩ２を有し得る。
いくつかの実施形態において外層に使用することができる線状低密度ポリエチレンの例としては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＤＯＷＬＥＸ（商標）線状低密度ポリエチレン、例えば、ＤＯＷＬＥＸ（商標）２０４５Ｇ、ＤＯＷLＥＸ（商標）ＮＧ ２０３８Ｇ、及びＤＯＷＬＥＸ（商標）２０４５．１１Ｇ、並びにＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ ＣｏｍｐａｎｙからＤＯＷＬＥＸ（商標）ＮＧ、ＥＬＩＴＥ（商標）、ＥＬＩＴＥ（商標）ＡＴ、及びＩＮＮＡＴＥ（商標）の名称で市販されている他のポリエチレンが挙げられる。
いくつかの実施形態では、金属が沈着する外層で使用されるエチレン系ポリマーは、低密度ポリエチレンである。いくつかの実施形態では、外層は、１つ以上のＬＤＰＥを含む。
いくつかの実施形態では、０．９００～０．９４０ｇ／ｃｍ３の密度を有する低密度ポリエチレンを含む。０．９００～０．９４０ｇ／ｃｍ３の全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、低密度ポリエチレンの密度は、０．９００、０．９０２、０．９０４、０．９０６、０．９０８、０．９１０、０．９１５、０．９１８、又は０．９２０ｇ／ｃｍ３の下限から０．９２０、０．９２５、０．９３０、０．９３５、又は０．９４０ｇ／ｃｍ３の上限までであってよい。いくつかの実施形態では、低密度ポリエチレンは、０．９１０～０．９３５ｇ／ｃｍ３の密度を有する。
いくつかの実施形態では、低密度ポリエチレンは、２０ｇ／１０分以下のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。２０ｇ／１０分からの全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、低密度ポリエチレンは、２０、１８、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３．５、３、２．５、２、１．９、１．８、１．７、１．６、１．５、１．４、１．３、１．２、又は１．１ｇ／１０分のＩ２上限を有し得る。特定の態様では、低密度ポリエチレンは、下限が０．１ｇ／１０分であるＩ２を有する。０．１ｇ／１０分からの全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、低密度ポリエチレンは、０．１、０．２、０．３、０．４、０．４５、又は０．５以上のＩ２を有し得る。
いくつかの実施形態において外層に使用することができる低密度ポリエチレンの例としては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＤＯＷ（商標）低密度ポリエチレン、例えば、ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ １５０Ｅ、ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ ３２０Ｅ、ＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ ４５０Ｅ、及びＤＯＷ（商標）ＬＤＰＥ ７２２が挙げられる。
いくつかの実施形態では、外層は、（上述のような）少なくとも１つの線状低密度ポリエチレン及び（上述のような）低密度ポリエチレンを含む。
いくつかの実施形態では、多層ポリエチレンフィルムの外層を形成するポリマーブレンドは、相当量のエチレン系ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーブレンドは、当該ポリマーブレンドの重量に基づいて、少なくとも６０重量％のエチレン系ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーブレンドは、当該ポリマーブレンドの重量に基づいて、少なくとも７０重量％のエチレン系ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーブレンドは、当該ポリマーブレンドの重量に基づいて、少なくとも８０重量％のエチレン系ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーブレンドは、当該ポリマーブレンドの重量に基づいて、少なくとも８５重量％のエチレン系ポリマーを含む。いくつかの実施形態では、ポリマーブレンドは、当該ポリマーブレンドの重量に基づいて、最大９０重量％のエチレン系ポリマーを含む。
上述のように、様々な実施形態では、ポリマーブレンドは、エチレン酸コポリマーを更に含む。エチレン酸コポリマーは、エチレンモノマー、モノカルボン酸及びジカルボン酸からなる群から選択されるモノマーの重合反応生成物である。様々な実施形態では、エチレンモノマーは、エチレン酸コポリマー中に存在するモノマーの総重量に基づいて少なくとも５０重量％の量で含まれる。例えば、エチレンモノマーは、エチレン酸コポリマー中に存在するモノマーの総重量に基づいて、５０重量％、６０重量％、７０重量％、７５重量％、８０重量％、８５重量％、９０重量％、９５重量％、又は更には９８重量％の量で含まれ得る。エチレンモノマーは、例えば、５０重量％～９８重量％、５０重量％～９０重量％、５０重量％～８０重量％、又は５０重量％～７５重量％の量で含まれ得る。
様々な実施形態では、酸モノマーは、モノカルボン酸及びジカルボン酸からなる群から選択される。いくつかの実施形態では、酸モノマーは、モノカルボン酸である。いくつかの実施形態では、モノカルボン酸モノマーは、アクリル酸、メタクリル酸、又はそれらの組み合わせである。モノマーは、エチレン酸コポリマー中に存在するモノマーの総重量に基づいて、１重量％～３０重量％の量で含まれる。例えば、エチレン酸コポリマーは、エチレン酸コポリマー中に存在するモノマーの総重量に基づいて、２重量％、５重量％、１０重量％、１５重量％、２０重量％、２５重量％、又は更には３０重量％のモノマーを含み得る。エチレン酸コポリマーは、例えば、エチレン酸コポリマー中に存在するモノマーの総重量％に基づいて、１重量％～３０重量％、５重量％～２５重量％、又は１０重量％～２０重量％のモノマーを含み得る。
いくつかの実施形態では、エチレン酸コポリマーは、０．７～３５ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。０．７～３５ｇ／１０分の全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、エチレン酸コポリマーは、３５、３３、３０、２９、２７、２５、２４、２１、２０、１８、１５、１４、１３、１２、１１、１０、９、８、７、６、５、４、３．５、３、２．５、又は２ｇ／１０分のＩ２上限を有し得る。例えば、エチレン酸コポリマーは、０．７、０．８、０．９、１、２、３、４、５、６、７、８、９、又は０．５以上のＩ２を有し得る。いくつかの実施形態では、エチレン酸コポリマーは、１～３０ｇ／１０分、他の実施形態では、２～２７ｇ／１０分のＩ２を有する。
様々な実施形態では、ポリマーブレンドは、３～４０重量％のエチレン酸コポリマーを含む。例えば、ポリマーブレンドは、ポリマーブレンドの総重量に基づいて、３重量％、５重量％、１０重量％、２０重量％、２５重量％、３０重量％、又は更には４０重量％のエチレン酸コポリマーを含み得る。ポリマーブレンドは、例えば、３～４０重量％のエチレン酸コポリマー、５～３０重量％のエチレン酸コポリマー、又は１０～２５重量％のエチレン酸コポリマーを含み得る。
いくつかの実施形態では、ポリマーブレンドは、任意選択で、アクリレートモノマーを含む。例えば、エチレン酸コポリマーがアルキルアクリレートモノマーを含む混合物の反応生成物であるいくつかの実施形態では、アルキルアクリレートモノマーは、メチルアクリレート、エチルアクリレート、ｎ－ブチルアクリレート、若しくはイソ－ブチルアクリレート、又はそれらの組み合わせであってよい。例えば、アルキルアクリレートモノマーは、エチレン酸コポリマー中に存在するモノマーの総重量に基づいて、０～１０重量％、０重量％超～１０重量％、又は１～８重量％の量で含まれ得る。例えば、アルキルアクリレートモノマーは、エチレン酸コポリマー中に存在するモノマーの総重量に基づいて、１重量％、２重量％、３重量％、４重量％、５重量％、６重量％、７重量％、又は８重量％の量で含まれ得る。アルキルアクリレートモノマーは、例えば、１～８重量％、２～７重量％、又は３～６重量％の量で含まれ得る。
いくつかの実施形態では、多層ポリエチレンフィルムの外層に使用することができる市販のエチレン酸コポリマーの例としては、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販されているＮＵＣＲＥＬ（商標）エチレン酸コポリマー、例えば、ＮＵＣＲＥＬ（商標）ＡＥ、ＮＵＣＲＥＬ（商標）０４２７ ＨＳ、及びＮＵＣＲＥＬ（商標）０４０３が挙げられる。
既に述べた通り、ポリマーブレンドの酸含有量、及びエチレン酸コポリマーとエチレン系ポリマーとのメルトインデックス（Ｉ２）の差は、金属とポリエチレンフィルムの外層との間の接着を促進すると考えられる。
本発明の実施形態では、多層ポリエチレンフィルムの外層中のポリマーブレンドの酸含有量は、０．２％超である。いくつかの実施形態では、外層中のポリマーブレンドの酸含有量は、０．３％以上である。いくつかの実施形態では、外層中のポリマーブレンドの酸含有量は、１％以下である。いくつかの実施形態では、外層中のポリマーブレンドの酸含有量は、０．５％以下である。外層中のポリマーブレンドの酸含有量は、いくつかの実施形態では０．２％～１％であり、他の実施形態では０．２％～０．５％である。ポリマーブレンドの酸含有量は、まず、当業者に公知の技術を使用して、中に組み込まれた酸モノマーの重量パーセントに基づいてエチレン酸コポリマーの平均酸含有量を求め、次いで、（エチレン酸コポリマーの）酸含有量を使用して、ポリマーブレンド中のエチレン酸コポリマーの重量パーセントに基づいてポリマーブレンド中の酸含有量を計算することによって計算される。
例えば、エチレンメタクリル酸（ＥＭＡＡ）コポリマーの酸含有量は、全ＥＭＡＡコポリマーのメタクリル酸（ＭＡＡ）モノマー重量パーセントとして定義される。エチレンアクリル酸（ＥＡＡ）コポリマーの場合、酸濃度は、分子量に基づいて対応するメタクリル酸に対して調整される。アクリル酸含有量（ＡＡ％）をメタクリル酸含有量（ＭＡＡ％）に換算する一例は、
ＭＡＡ％＝（８６／７２）×ＡＡ％であり、
その理由は、アクリル酸の分子量が７２であり、メタクリル酸の分子量が８６であるためである。
エチレン酸コポリマーとエチレン系ポリマーとのメルトインデックス（Ｉ２）の差に関して、いくつかの実施形態では、当該差（エチレン酸コポリマーのＩ２－エチレン系ポリマーのＩ２、又は「メルトインデックス差」）は、１８未満である。いくつかの実施形態では、メルトインデックス差は、少なくとも２である。いくつかの実施形態では、メルトインデックス差は、少なくとも３である。いくつかの実施形態では、メルトインデックス差は、２～１８である。いくつかの実施形態では、メルトインデックス差は、２～１５である。いくつかの実施形態では、メルトインデックス差は、３～１８である。いくつかの実施形態では、メルトインデックス差は、３～１５である。ポリマーブレンド中に複数のポリエチレンが存在する場合、ポリエチレンのブレンドのメルトインデックスが使用される。
いくつかの実施形態では、多層ポリエチレンフィルムの外層は、ポリエチレンフィルムの外層の重量に基づいて２００～４０００ｐｐｍのフルオロエラストマー加工助剤を更に含む。フルオロエラストマー加工助剤を含めると、いくつかの実施形態では、フィルムの外層への金属層の接着が更に改善されると考えられる。
本発明において有用なフルオロポリマー加工助剤は、２５℃未満のＴｇ値を有するフッ素含有有機ポリマーである弾性フルオロポリマー（フルオロエラストマー）であり、結晶性をほとんど又は全く示さない。好適なフルオロポリマーを得るために共重合し得るフッ素化モノマーとしては、フッ化ビニリデン、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、テトラフルオロエチレン、及びペルフルオロアルキルペルフルオロビニルエーテルが挙げられる。使用することができるフルオロポリマーの具体例としては、フッ化ビニリデンと、ヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、１－ヒドロペンタフルオロプロピレン、及び２－ヒドロペンタフルオロプロピレンから選択されるコモノマーとのコポリマー；フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレン、及びヘキサフルオロプロピレン、又は１－若しくは２－ヒドロペンタフルオロプロピレンのコポリマー；並びにテトラフルオロエチレン、プロピレン、及び任意選択でフッ化ビニリデンのコポリマーが挙げられ、これらは全て当該技術分野において既知である。いくつかの場合では、これらのコポリマーはまた、米国特許第４，０３５，５６５号に教示されているような臭素含有コモノマー、又は米国特許第４，２４３，７７０号に教示されているような末端ヨード基を含んでいてもよい。いくつかの実施形態では、ポリエチレンフィルムの外層に用いられるフルオロポリマーは、少なくとも１：２、いくつかの更なる実施形態では少なくとも１：１のフッ素対炭素モル比を含有する。フルオロポリマー加工助剤として使用するのに特に望ましいフルオロポリマーは、ｉ）フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン；ｉｉ）フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレン；ｉｉｉ）テトラフルオロエチレン／プロピレン；又はｉｖ）テトラフルオロエチレン／プロピレン／フッ化ビニリデンの共重合した単位を含む。本発明のいくつかの実施形態によるポリエチレンフィルムの外層に使用することができる好適なフルオロポリマーの例は、米国特許第６，７７４，１６４号、同第６，６４２，３１０号、同第６，６１０，４０８号、同第６，５９９，９８２号、同第６，５１２，０６３号、同第６，０４８，９３９号、同第５，７０７，５６９号、同第５，５８７，４２９号、同第５，０１０，１３０号、同第４，８５５，３６０号、同第４，７４０，３４１号、同第３，３３４，１５７号、及び同第３，１２５，５４７号に開示されている。
本発明のいくつかの実施形態で使用されるポリエチレンフィルムは、ポリエチレンフィルムの外層の重量に基づいて２００～４０００ｐｐｍのフルオロエラストマー加工助剤を含み得る。いくつかの実施形態では、ポリエチレンフィルムは、ポリエチレンフィルムの外層の重量に基づいて２００～１，５００ｐｐｍのフルオロエラストマー加工助剤、又はポリエチレンフィルムの外層の重量に基づいて２００～１，０００ｐｐｍのフルオロエラストマー加工助剤を含み得る。
本発明のいくつかの実施形態に示されるように、ポリエチレンの外層に極少量のフルオロエラストマー加工助剤を含めることで、金属層のフィルムへの接着を著しく改善できることが判明した。
本発明の実施形態において使用することができる市販のフルオロエラストマー加工助剤の非限定的な例としては、３Ｍから市販されているＤｙｎａｍａｒ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ａｄｄｉｔｉｖｅｓ、例えば、Ｄｙｎａｍａｒ ＦＸ ９６１３が挙げられる。
いくつかの実施形態では、フルオロエラストマー加工助剤に加えて、ポリエチレンフィルムは、１つ以上の界面剤を更に含んでもよい。「界面剤」は、（１）押出温度で液体状態である（又は溶融している）こと、（２）フルオロエラストマー加工助剤よりも低い溶融粘度を有すること、及び（３）押出可能な組成物中のフルオロエラストマー加工助剤の表面を自由に濡らすことを特徴とする熱可塑性ポリマーを指す。そのような界面剤の例は、米国特許第７，６５２，１０２号に開示されている。
ポリエチレンフィルムの外層は、当該技術分野において概ね既知である１つ以上の添加剤を含有し得る。そのような添加剤としては、ＩＲＧＡＮＯＸ１０１０及びＩＲＧＡＦＯＳ１６８（ＢＡＳＦから市販）などの酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、染料、核形成剤、充填剤、滑剤、難燃剤、可塑剤、加工助剤、潤滑剤、安定剤、発煙抑制剤、粘度制御剤、表面改質剤、及びブロッキング防止剤が挙げられる。
多層フィルムとして、ポリエチレンフィルムは、用途に応じて、例えば、シーラント層、バリア層、タイ層、他のポリエチレン層などを含む典型的に多層フィルムに含まれる他の層を更に含んでいてもよい。
一例として、いくつかの実施形態では、ポリエチレンフィルムは、上対向面及び底対向面を有する別の層（層Ｂ、層Ａは前述の外層である）を含み得、層Ｂの上対向面は、層Ａの底対向面と接着接触している。いくつかのそのような実施形態では、層Ｂは、シーラント層において使用するのに好適であることが当業者に知られている１つ以上のエチレン系ポリマーから形成されるシーラント層であってよい。
しかしながら、上記のように、層Ｂは、任意の数の他のポリマー又はポリマーブレンドを含んでもよい。追加の層及び多層フィルムの組成に応じて、いくつかの実施形態では、追加の層をフィルムにおける他の層と共押出してもよい。
前述の層のいずれも、例えば、酸化防止剤、紫外線安定剤、熱安定剤、滑剤、ブロッキング防止剤、顔料又は着色剤、加工助剤、架橋触媒、難燃剤、充填剤、及び発泡剤などの当業者に既知の１つ以上の添加剤を更に含み得ることを理解すべきである。
多層構造体に使用されるポリエチレンフィルムは、実質的にポリエチレンで構成される。いくつかの実施形態では、ポリエチレンフィルムは、フィルムの総重量に基づいて９５重量パーセント以上のポリエチレンを含む。他の実施形態では、ポリエチレンフィルムは、フィルムの総重量に基づいて、９６重量パーセント以上、９７重量パーセント以上、９８重量パーセント以上、又は９９重量パーセント以上のポリエチレンを含む。
そのようなポリエチレンフィルムは、例えば、層の数、フィルムの意図される用途、及び他の要因に応じて、様々な厚さを有し得る。いくつかの実施形態では、そのようなポリエチレンフィルムは、二軸延伸前に３２０～３２００マイクロメートル（典型的には、６４０～１９２０マイクロメートル）の厚さを有する。
ポリエチレンフィルムは、本明細書の教示に基づいて、当業者に既知の技術を使用して形成することができる。例えば、フィルムは、インフレーションフィルム（例えば、水急冷インフレーションフィルム）又はキャストフィルムとして調製することができる。例えば、多層ポリエチレンフィルムの場合、共押出され得る層については、そのような層は、本明細書の教示に基づいて、当業者に既知の技術を使用してインフレーションフィルム又はキャストフィルムとして共押出することができる。
いくつかの実施形態では、フィルムの外層上に金属層を沈着させる前に、ポリエチレンフィルムを延伸する。例えば、ポリエチレンフィルムは、本明細書の教示に基づいて当業者に既知の技術を使用して、一軸延伸（例えば、機械方向に一軸延伸）又は二軸延伸することができる。
いくつかの実施形態では、ポリエチレンフィルムは、テンタフレーム逐次二軸延伸プロセスを使用して二軸延伸される。そのような技術は、概ね、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、本明細書の教示に基づいて、二重気泡延伸プロセスなどの当業者に既知の他の技術を使用して二軸延伸することもできる。全般的に、テンタフレーム逐次二軸延伸プロセスでは、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した後、フィルムを冷却ロール上で冷却し、室温の水を充填した水浴に浸漬する。次いで、キャストフィルムは異なる回転速度を有する一連のローラ上に通されて、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、並びに弛緩及びアニーリング用ローラとして逐次作動する。ローラの各対の温度は、別々に制御される。機械方向における延伸後、フィルムウェブが、加熱ゾーンを有するテンタフレーム熱風炉に通されて、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、ポリエチレンフィルムは、２：１～６：１の延伸比で、あるいは３：１～５：１の延伸比で機械方向に延伸され得る。いくつかの実施形態では、ポリエチレンフィルムは、２：１～９：１の延伸比で、あるいは３：１～８：１の延伸比で横断方向に延伸され得る。いくつかの実施形態では、ポリエチレンフィルムは、２：１～６：１の延伸比で機械方向に、及び、２：１～９：１の延伸比で横断方向に延伸される。ポリエチレンフィルムは、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、及び、３：１～８：１の延伸比で横断方向に延伸される。
いくつかの実施形態では、機械方向における延伸比の横断方向における延伸比に対する比は、１：１～１：２．５である。いくつかの実施形態では、機械方向における延伸比の横断方向における延伸比に対する比は、１：１．５～１：２．０である。
いくつかの実施形態では、二軸延伸ポリエチレンフィルムは、８～５４の全体延伸比（機械方向における延伸比×横断方向における延伸比）を有する。いくつかの実施形態では、二軸延伸ポリエチレンフィルムは、９～４０の全体延伸比（機械方向における延伸比×横断方向における延伸比）を有する。
延伸後、いくつかの実施形態では、二軸延伸ポリエチレンフィルムは、１０～６０マイクロメートルの厚さを有する。いくつかの実施形態では、二軸延伸ポリエチレンフィルムは、２０～５０マイクロメートルの厚さを有する。
いくつかの実施形態では、多層フィルムが一軸又は単軸延伸される場合、フィルムは、機械方向のみに延伸される。様々な加工パラメータは、本明細書の教示に基づいて、当業者に既知であるように、機械方向における延伸に好適であると考えられる。例えば、一軸延伸多層フィルムは、１：１超かつ８：１未満の延伸比で、又は４：１～８：１の延伸比で機械方向に延伸され得る。延伸後、いくつかの実施形態では、機械方向延伸ポリエチレンフィルムは、１０～６０マイクロメートルの厚さを有する。いくつかの実施形態では、機械方向延伸ポリエチレンフィルムは、２０～５０マイクロメートルの厚さを有する。
金属層
多層構造体は、ポリエチレンフィルムの外層（本明細書に記載されるエチレン系ポリマーとエチレン酸コポリマーとのポリマーブレンドを含む）上に沈着した金属を含む金属層を更に含む。金属層は、真空金属化を使用してポリエチレンフィルムの外層に適用され得る。真空金属化は、金属源を真空環境で蒸発させ、フィルムが真空槽を通過するにつれて金属蒸気がフィルムの表面上で凝縮して薄層を形成する、金属を沈着させるための周知の技術である。
二軸延伸ポリエチレンフィルムの外層上に沈着させることができる金属としては、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｓｎ、又はそれらの酸化物が挙げられる。いくつかの実施形態では、金属層は、アルミニウム又はアルミニウムの酸化物（Ａｌ２Ｏ３）から形成される。
ポリエチレンフィルム上の金属層については、以下の試験方法の章に記載の通り測定したときの光学密度によって多層構造体を特徴付けることができる。いくつかの実施形態では、多層構造体は、１．０～３．０の光学密度を有する。いくつかの実施形態では、多層構造体は、２．０～２．８の光学密度を有する。
金属層は、酸素及び水蒸気に対する良好なバリアを有利に提供する。
多層構造体
いくつかの実施形態では、本発明の多層構造体は、ポリエチレンフィルムと、（上記の通り）その上に沈着した金属層と、を含む。指定の酸含有量、及びエチレン酸コポリマーのメルトインデックスとエチレン系ポリマーのメルトインデックスとの間の差を提供するためにポリエチレンフィルムの外層にエチレン酸コポリマーを組み込むと、有利なことに、金属とフィルムの外層との間の接着が改善され、これは、フィルム及びそれが組み込まれ得る他の構造体（例えば、積層体）の性能に利益をもたらす。上述したように、金属層は、良好なバリア特性を提供することができ、ポリエチレンフィルムにシーラント層を含めることにより、フィルムを多層構造体においてシーラントフィルムとして機能させることができる。
積層体
本明細書に記載される様々な実施形態の多層構造体を使用して、積層体を形成することができる。そのような積層体は、本明細書に記載の多層構造体のいずれからも形成することができる。
積層体は、１つ以上の追加のフィルムと接着接触している様々な実施形態の多層構造体を含み得る。例えば、上述の１つ以上の実施形態の多層構造体を第２のフィルムに接着させてもよい。第２のフィルムは、例えば、ポリエチレン、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、又はそれらの組み合わせを含み得る。多層構造体は、当業者に既知である通り、接着剤層を介して第２のフィルムに接着されてもよい。
物品
本発明の多層構造体又は積層体を使用して、包装などの物品を形成することができる。そのような物品は、本明細書に記載の多層構造体又は積層体のいずれからも形成することができる。
本発明の多層構造体又は積層体から形成することができる物品の例としては、可撓性包装、パウチ、自立型パウチ、及び予め作られた包装又はパウチを挙げることができる。いくつかの実施形態では、本発明の多層構造体又は物品は、食品包装に使用することができる。そのような包装に含まれ得る食品の例としては、肉、チーズ、シリアル、ナッツ、ジュース、ソースなどが挙げられる。そのような物品は、本明細書の教示に基づいて、また包装の具体的な用途（例えば、食品の種類、食品の量など）に基づいて、当業者に既知の技術を使用して形成され得る。
試験方法
本明細書に別段示されない限り、本発明の態様の説明では以下の分析方法を使用する。
密度
密度測定のための試料は、ＡＳＴＭ Ｄ １９２８に従って調製する。ポリマー試料は、３分間、１９０℃及び３０，０００ｐｓｉ（２０７ＭＰａ）で、次いで１分間、２１℃及び２０７ＭＰａで押圧される。測定は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２、方法Ｂを使用して、試料の押圧から１時間以内に行う。
メルトインデックス
メルトインデックスＩ２（又はＩ２）及びＩ１０（又はＩ１０）は、それぞれ、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って、１９０℃、２．１６ｋｇ及び１０ｋｇ荷重で測定する。その値は、ｇ／１０分で報告する。「メルトフローレート」は、ポリプロピレン系の樹脂に関して使用し、ＡＳＴＭ Ｄ１２３８（２３０℃、２．１６ｋｇ）に従って求める。
メルトフローレート
メルトフローレートは、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８又はＩＳＯ１１３３（２３０℃、２．１６ｋｇ）に従って測定する。
光学密度
金属化フィルム（例えば、その上に金属層が沈着しているポリエチレンフィルムを含む多層構造体）の光学密度は、光学密度計（Ｓｈｅｎｚｈｅｎ Ｌｉｎｓｈａｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ製のモデル番号ＬＳ１７７）を使用して測定する。
ここで、本発明のいくつかの実施形態を、以下の実施例に詳細に説明する。
以下の材料を、実施例として評価されるインフレーションフィルムで使用する。
上記材料を使用して、Ｇｌｏｕｃｅｓｔｅｒ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ製のインフレーションフィルムラインを使用して多数の３層インフレーションフィルムを作製する。各フィルムは、同じ条件を用いて調製する。各フィルムの指定の配合物は、３つの押出機（各層につき１つの押出機）を通して提供される。層が複数の樹脂を含む場合、樹脂を乾式ブレンドした後、押出機に装填する。ブローアップ速度は２．３であり、出力速度は１８ｋｇ／ｈである。各フィルムは、１：３：１の層比（外層：コア層：内層）（外層から内層まで、それぞれ１０マイクロメートル：３０マイクロメートル：１０マイクロメートル）の５０マイクロメートルの見掛け厚さを有する。インフレーションフィルムの条件は、以下の通りである：
以下のインフレーションフィルムを作製する：
表３中「ＦＰＡ含有量」と記載された列は、ポリエチレンフィルムの外層の重量に基づく、フィルム中のフルオロエラストマー加工助剤の量を指す。後述するように、金属化されると、フィルム１～１０は本発明の多層構造体１～１０となり、フィルムＡ～Ｇは比較多層構造体Ａ～Ｇとなる。
フィルムを調製した後、商業的条件をシミュレートするために、周囲条件で１週間超保管して、添加剤をフィルム表面に移動させる。１週間超保管した後、当業者に既知の技術を用いて、フィルムをコロナ処理する。
コロナ処理に続いて、フィルムを以下のように金属化する。Ｓｈｅｎｙａｎｇ Ｖａｃｕｕｍ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅによって製造されたラボスケールの真空蒸着チャンバ内で膜の金属化を行う。コロナ処理後、フィルムを基材ホルダー上にテープで貼る。抵抗ヒーター（加熱ボート）の容器にアルミニウムワイヤを挿入する。まず真空ポンプを作動させて、１５℃の冷却システムを備えるチャンバ内で５０Ｐａ未満の圧力を誘導する。カットオフバルブを素早く開き、コーナーバルブを閉じ、バタフライバルブを開くことによって、チャンバの排気設定を真空ポンプから分子ポンプに変更する。このような操作によって、チャンバは分子ポンプによってはるかに高い真空まで排気されるが、真空ポンプは分子ポンプの操作を保護していない。真空レベルが３×１０－３Ｐａに達すると、加熱ボートをオンにする。基材表面を一時的に覆うようにマスクを調整し、一方、より均一な沈着を容易にするために基材の一定速度回転を駆動するように回転部品をオンにする。次いで、ＱＣＭ（水晶振動子マイクロバランス、Ｆｉｌ－Ｔｅｃｈ Ｉｎｃ．）に基づく厚さモニターをオンにする。必要とされるアルミニウム沈着速度（通常１０～５０Ａ／ｓ）を得るために加熱ボートの電流を調整し、次いで、基材上のマスクを素早く除去し、同時にＱＣＭ上の厚さ読み取り値を０にリセットする。４０～６０ナノメートルの目標厚さが達成されるまで沈着を継続する。次いで、加熱ボートを直ちにオフする。分子ポンプは、停止させるが、速度が０に低下するまでオフにしない。この段階中、真空ポンプからの保護も継続した。真空ポンプをオフにした後、チャンバを通気する。次に、金属化された生成物をチャンバから取り出し、防塵ボックスに入れる。
次に、フィルムの外層に対する金属層の結合強度を、各多層構造体について以下の通り測定する。多層構造体の金属層がＥＡＡフィルムと接触している状態で、約７％のアクリル酸含有量を有するエチレンアクリル酸コポリマーから作製された１００マイクロメートルのフィルム（「ＥＡＡフィルム」）に多層構造体をヒートシールする。上側ジョーがＥＡＡフィルムと接触し、下側ジョーが多層構造体と接触している状態で、１１０℃の上側ジョーと７０℃の下側ジョーとの間にフィルムを配置することによって、多層構造体及びＥＡＡフィルムをヒートシールする。ジョーを、５バールの圧力下で２０秒間、ＥＡＡフィルム及び多層構造体と接触させる。室温で２４時間エージングした後、次いで、１００Ｎのロードセルを用いて１２インチ／分の試験速度でＴ－剥離を測定することによって、Ｉｎｓｔｒｏｎ ５５６７引張試験機を使用して結合強度を測定する。平均値をフィルムと金属層との間の結合強度として使用する。
本発明の多層構造体１～６及び比較多層構造体Ａ～Ｃは、フィルムの外層中のエチレン系ポリマーとして低密度ポリエチレンを使用した多層構造体であると考える。結果を、表４に示す。
酸含有量は、フィルムの外層中の酸含有量である。メルトインデックス差は、エチレン酸コポリマー（ＥＭＡ－１）のメルトインデックス（Ｉ２）とエチレン系ポリマーのメルトインデックス（Ｉ２）との間の差である。
上記に示すように、０．３％の酸含有量が外層に組み込まれた場合、結合強度は１．４から２．８に増加する（比較多層構造体Ａと本発明の多層構造体１とを比較）。メルトインデックス差が１８未満である場合、結合強度は、１８を超える場合（比較多層構造体Ｂ～Ｃ）よりもかなり良好である（本発明の多層構造体１～６）。
本発明の多層構造体７～１０及び比較多層構造体Ｄ～Ｇは、フィルムの外層中のエチレン系ポリマーとして線状低密度ポリエチレンを使用した。結果を、表５に示す。
酸含有量は、フィルムの外層中の酸含有量である。メルトインデックス差は、エチレン酸コポリマー（ＥＭＡ－１又はＥＭＡ－２）のメルトインデックス（Ｉ２）とエチレン系ポリマーのメルトインデックス（Ｉ２）との間の差である。
上記に示すように、フィルムの外層に０．２％以下の酸含有量を含めると、結合強度はそれほど改善されなかった（比較多層構造体Ｄ～Ｆを参照）。比較多層構造体Ｇでは、エチレン系ポリマー（ＬＬＤＰＥ－２）は、滑剤及びブロッキング防止剤を含み、比較多層構造体Ｄと比較して低くなった結合強度を示す。フィルムの外層中の酸含有量が０．３％以上である場合、結合強度は著しい改善を示す（本発明の多層構造体７～８を比較多層構造体Ｄ～Ｆと比較し、本発明の多層構造体９を比較多層構造体Ｇと比較）。本発明の多層構造体１０は、（０．３％の酸含有量及び１０のメルトインデックス差を有することに加えて）３００ｐｐｍのフルオロエラストマー加工助剤が組み込まれており、改善された結合強度を示す。

Claims (14)

  1. 多層構造体であって、
    （ａ）外層が、少なくとも１つのエチレン系ポリマー及び少なくとも１つのエチレン酸コポリマーのポリマーブレンドを含む多層ポリエチレンフィルムであって、
    （１）前記エチレン系ポリマーが、エチレンα－オレフィンコポリマー、エチレンホモポリマー、又はそれらの組み合わせを含み、前記エチレン系ポリマーが、０．９００～０．９７０ｇ／ｃｍ３の密度及び０．１～２０ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有し、
    （２）前記エチレン酸コポリマーが、エチレンモノマーであって、前記エチレン酸コポリマー中に存在する前記モノマーの総重量に基づいて少なくとも５０重量％の、エチレンモノマーと、モノカルボン酸及びジカルボン酸からなる群から選択されるモノマーであって、前記エチレン酸コポリマー中に存在する前記モノマーの総重量に基づいて１～３０重量％の、モノカルボン酸及びジカルボン酸からなる群から選択されるモノマーとの重合反応生成物であり、前記エチレン酸コポリマーが、メルトインデックス（Ｉ２）又は０．７～３５ｇ／１０分を有し、
    前記エチレン酸コポリマー及び前記エチレン系ポリマーのメルトインデックス（Ｉ２）の差が１８未満であり、前記ポリマーブレンドの酸含有量が０．２％超である、多層ポリエチレンフィルムと、
    （ｂ）前記ポリエチレンフィルムの前記外層に沈着した金属を含む金属層と、
    を含む多層構造体。
  2. 前記エチレン系ポリマーが、低密度ポリエチレン又は線状低密度ポリエチレンである、請求項１に記載の多層構造体。
  3. 前記酸モノマーが、アクリル酸、メタクリル酸、又はそれらの組み合わせを含む、請求項１又は請求項２に記載の多層構造体。
  4. 前記金属が、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｇｅ、Ｓｅ、Ｔｉ、Ｓｎ、それらの酸化物、及びそれらの組み合わせを含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の多層構造体。
  5. 前記金属が、Ａｌ金属、Ａｌの酸化物、又はその両方を含む、請求項１～３のいずれか一項に記載の多層構造体。
  6. 前記金属が、真空金属化によって前記ポリエチレンフィルム上に蒸着されている、請求項１～５のいずれか一項に記載の多層構造体。
  7. 前記金属層が、２０～６０マイクロメートルの厚さを有する、請求項１～６のいずれか一項に記載の多層構造体。
  8. 前記外層が、前記外層の重量に基づいて２００～４０００ｐｐｍのフルオロエラストマー加工助剤を更に含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の多層構造体。
  9. 請求項８に記載の多層構造体であって、前記フルオロエラストマー加工助剤が、フッ化ビニリデンのコポリマー、並びにヘキサフルオロプロピレン、クロロトリフルオロエチレン、１－ヒドロペンタフルオロプロピレン、及び２－ヒドロペンタフルオロプロピレンから選択されるコポリマー；フッ化ビニリデン、テトラフルオロエチレンと、ヘキサフルオロプロピレン又は１－若しくは２－ヒドロペンタフルオロプロピレンとのコポリマー； あるいはテトラフルオロエチレン、プロピレン、及び任意選択でフッ化ビニリデンのコポリマーである、多層構造体。
  10. 請求項８又は請求項９に記載の多層構造体であって、前記フルオロポリマー加工助剤が、ｉ）フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン；ｉｉ）フッ化ビニリデン／ヘキサフルオロプロピレン／テトラフルオロエチレン；ｉｉｉ）テトラフルオロエチレン／プロピレン；又はｉｖ）テトラフルオロエチレン／プロピレン／フッ化ビニリデンの共重合した単位を含む、多層構造体。
  11. 第２のフィルムと接着接触している請求項１～１０のいずれか一項に記載の多層積層体を含む、積層体。
  12. 前記第２のフィルムが、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、又はポリエチレンを含む、請求項１１に記載の積層体。
  13. 請求項１１又は請求項１２に記載の積層体を含む、物品。
  14. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の多層構造体を含む、物品。
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