JP2024506274A - エチレンコポリマー押出ウェブ層を含むバリア積層体 - Google Patents

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Abstract

ポリエチレン及び押出ウェブ層を含む積層体を提供する。積層体は、無接着剤であり、ポリエチレンリサイクル流と完全に適合し得る。それらは、ポリエチレンリサイクル流と完全に適合しない既存の積層体構造と比較して、改善されたか、維持されたか、又は望ましい特性を示し得る。積層体は、第1のフィルムと、押出ウェブ層と、第2のフィルムと、を含み、押出ウェブ層は、第1のフィルムと、第2のフィルムの積層層との間にあり、積層体は、押出ウェブ層の押出積層を介して形成される。

Description

本開示の実施形態は、概して、積層体に関し、より具体的には、ポリエチレン及び押出ウェブ層を含む積層体に関する。
序論
ポリプロピレン、ポリアミド、及びポリエチレンテレフタレートを組み込んだ積層体は、複数の層を含有し、消費者製品の可撓性包装に広く使用されている。例えば、積層体は、二軸配向ポリプロピレン(biaxially oriented polypropylene、BOPP)の外側印刷基材、ポリウレタン系接着剤、金属化フィルムのバリア層、及びポリエチレンのシーラント層を含む可撓性包装のために形成することができる。層及び材料の組み合わせは、広いシール窓、良好な印刷適性、高いバリア性能、及び収縮なしでシールするための耐熱性を可能にし得る。しかし、そのような積層体は、不可能ではない場合でも、互いにリサイクルに適合しない異なる種類の材料に起因して、一緒にリサイクルすることが困難であり得る。持続可能かつリサイクル可能な材料の需要が上昇し続けているため、より容易にリサイクルされ、既存の構造に同等又は改善された性能特性を示し得る積層体に対する強い必要性が依然として存在する。
本開示の実施形態は、押出積層によって形成することができ、かつリサイクル適合性ポリエチレンを含む押出ウェブ層と接合させることができる積層体を提供することによって、前述の必要性のうちの1つ以上を満たす。積層体は、いくつかの実施形態では、ポリエチレンリサイクル流において完全にリサイクル適合し得る。本発明の積層体の性能は、BOPPを含む積層体などの他の積層体に対してより良好であるか、又は少なくとも同等であることができ、例えば、いくつかの実施形態では、製造中に、より速い包装速度の使用を可能にすることができる。いくつかの態様では、リサイクル可能な積層体は、既存の積層体と比較して改善された又は維持された特性、例えば、接合強度、酸素透過率(oxygen transmission rate、OTR)、水蒸気透過率(water vapor transmission rate、WVTR)、ヒートシール開始温度(heat seal initiation temperature、HSIT)、ヒートシール強度、ホットタック強度、ホットタック開始温度、及び/又は収縮を示すことができる。
本明細書では、積層体が開示される。一態様では、積層体は、(a)少なくとも95重量%のポリエチレンを含む第1のフィルムと、(b)(i)エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性ポリエチレン、無水物変性エチレン/酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレンエラストマー/プラストマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるエチレンコポリマーを含む積層層、(ii)108℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有するポリマーを少なくとも70重量%含むシーラント層、(iii)エチレンビニルアルコールコポリマーを含むバリア層、(iv)積層層とバリア層との間に第1の結着層、及び(v)バリア層とシーラント層との間に第2の結着層、を含む、第2のフィルムと、(c)第2のフィルムの積層層を第1のフィルムに接着させる押出ウェブ層であって、その押出ウェブ層が、エチレン/メチルアクリレートコポリマー、エチレン/ブチルアクリレートコポリマー、エチレン/エチルアクリレートコポリマー、エチレン/ビニルトリメトキシシランコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/メタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸変性ポリエチレン、エチレン-酸ターポリマー、又はエチレン/メタクリル酸/アクリレートターポリマーのうちの少なくとも1つを含む、押出ウェブ層と、を含む。
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。
以下で論じられる比較例及び本発明の実施例のヒートシール強度のグラフである。 以下に論じられる比較例及び本発明の実施例のホットタック強度グラフである。
開示された積層体の態様は、以下でより詳細に記載される。積層体は、例えば、パウチ、スタンドアップパウチ、ピローパウチ、バルクバッグ、予め作製された包装、サシェなどを含む、多種多様な用途を有し得る。しかしながら、本開示は、本開示が本明細書に記載の実施形態の例示的な実装であるため、以下に記載の実施形態を限定するものと解釈されるべきではない。
本明細書で使用される場合、「ポリマー」という用語は、同じ種類又は異なる種類にかかわらず、モノマーを重合することによって調製された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、(1種類のみのモノマーから調製されたポリマーを指すために用いられる)ホモポリマーという用語、及びコポリマー又は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/又はポリマー内に組み込まれ得る。ポリマーは、単一のポリマー、ポリマーブレンド、又は重合中にその場で形成されるポリマーの混合物を含むポリマー混合物であり得る。
本明細書で使用される場合、「コポリマー」という用語は、少なくとも2つの構造的に異なるモノマーの重合反応によって形成されたポリマーを意味する。「コポリマー」という用語は、ターポリマーを含む。例えば、エチレンコポリマー、例えば、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、及びエチレン/アクリレートコポリマーは、少なくとも2つの構造的に異なるモノマー(例えば、エチレン/酢酸ビニルコポリマーは、少なくともエチレンモノマーと酢酸ビニルモノマーとの共重合単位を含み、エチレン/アクリル酸コポリマーは、少なくともエチレンモノマーとアクリル酸モノマーとの単位を含み、エチレン/アクリレートコポリマーは、少なくともエチレンモノマーとアクリレートモノマーとの単位を含み)を含み、追加のモノマー又は官能性材料若しくは変性剤(modifier)、例えば、酸、アクリレート、又は無水物官能基を任意選択的に含むことができる。別の言い方をすれば、本明細書に記載のコポリマーは、少なくとも2つの構造的に異なるモノマーを含み、コポリマーは2つの構造的に異なるモノマーのみからなり得るが、それらは必ずしも2つの構造的に異なるモノマーのみからなるわけではなく、追加のモノマー又は機能性材料若しくは変性剤を含み得る。
本明細書で使用する場合、「ポリエチレン」又は「エチレン系ポリマー」という用語は、過半量(>50mol%)の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であろう。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。特に明記しない限り、本明細書で開示されるエチレンコポリマー又はターポリマー(例えば、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性ポリエチレン、無水物変性エチレン/酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレンプラストマー、ポリエチレンエラストマー、エチレン/ブチルアクリレートコポリマー、エチレン/エチルアクリレートコポリマー、エチレン/ビニルトリメトキシシランコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/メタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸変性ポリエチレン、エチレン-酸ターポリマー、又はエチレン/メタクリル酸/アクリレートターポリマー)は、エチレン系ポリマーである。
当該技術分野において周知のポリエチレンの一般的な形態としては、低密度ポリエチレン(Low Density Polyethylene、LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(Linear Low Density Polyethylene、LLDPE)、極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)、直鎖状低密度樹脂及び実質的に直鎖状の低密度樹脂の両方を含む、シングルサイト触媒による直鎖状低密度ポリエチレン(m-LLDPE)、エチレン系プラストマー(ethylene-based plastomer、POP)及びエチレン系エラストマー(ethylene-based elastomer、POE)、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)が挙げられるが、これらに限定されない。これらのポリエチレン材料は、一般に、当該技術分野において周知である。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つ場合がある。
「LDPE」という用語はまた、「高圧エチレンポリマー」、又は「高分岐ポリエチレン」とも称されてもよいが、ポリマーが、過酸化物などの、フリーラジカル開始剤を使用して、14,500psi(100MPa)を上回る圧力で、オートクレーブ又は管状反応器中で、部分的に又は完全に、ホモ重合又は共重合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、米国特許第4,599,392号を参照のこと)。LDPE樹脂は、典型的には、0.916~0.935g/cmの範囲内の密度を有する。
「LLDPE」という用語は、伝統的なチーグラー・ナッタ触媒系及びクロム系触媒、並びにモノ-又はビス-シクロペンタジエニル触媒(典型的にはメタロセンと称される)、幾何拘束触媒、ホスフィンイミン触媒及び多価アリールオキシエーテル触媒(典型的にはビスフェニルフェノキシと称される)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両方の樹脂を含み、かつ直鎖状、実質的に直鎖状、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を含む。LLDPEは、LDPEよりも少ない長鎖分岐を含み、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直鎖状のエチレンポリマー、米国特許第3,645,992号のものなどの、均質に分岐した直鎖状エチレンポリマー組成物、米国特許第4,076,698号に開示され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号又は同第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/cmの密度を有するポリエチレンを指す。「MDPE」は、典型的には、クロム又はチーグラー・ナッタ触媒を使用して、又は置換モノ-又はビス-シクロペンタジエニル触媒(典型的にはメタロセンと称される)、束縛構造触媒、ホスフィンイミン触媒、及び多価アリールオキシエーテル触媒(典型的にはビスフェニルフェノキシと称される)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製造され、典型的には、2.5超の分子量分布(「molecular weight distribution、MWD」)を有する。
「HDPE」という用語は、一般にチーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、又は置換モノ-若しくはビス-シクロペンタジエニル触媒(典型的にはメタロセンと称される)、幾何拘束触媒、ホスフィンイミン触媒、及び多価アリールオキシエーテル触媒(典型的にはビスフェニルフェノキシと称される)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/cm超~最大約0.980g/cmの密度を有するポリエチレンを指す。
「ULDPE」という用語は、一般にチーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、又は置換モノ-若しくはビス-シクロペンタジエニル触媒(典型的にはメタロセンと称される)、幾何拘束触媒、ホスフィンイミン触媒、及び多価アリールオキシエーテル触媒(典型的にはビスフェニルフェノキシと称される)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、0.855~0.912g/cmの密度を有するポリエチレンを指す。ULDPEとしては、ポリエチレン(エチレン系)プラストマー及びポリエチレン(エチレン系)エラストマーが挙げられるが、これらに限定されない。
本明細書で使用する場合、「ポリエチレンエラストマー/プラストマー」又はエチレン系プラストマー(POP)とエチレン系エラストマー(POE)という用語は、エチレンに由来する単位、及び少なくとも1つのC-C10α-オレフィンコモノマー、若しくは少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマー、若しくは少なくとも1つのC-Cα-オレフィンコモノマーに由来する単位を含む均質な短鎖分岐分布を含有する実質的に直鎖状又は直鎖状のエチレン/α-オレフィンコポリマーを意味するものとする。ポリエチレンエラストマー/プラストマーは、0.865g/cm、又は0.870g/cm、又は0.880g/cm、又は0.890g/cm~0.900g/cm、又は0.902g/cm、又は0.904g/cm、又は0.909g/cm、又は0.910g/cmの密度を有する。ポリエチレンエラストマー/プラストマーの非限定的な例としては、AFFINITY(商標)プラストマー及びエラストマー(The Dow Chemical Companyから入手可能)、EXACT(商標)プラストマー(ExxonMobil Chemicalから入手可能)、Tafmer(Mitsuiから入手可能)、Nexlene(商標)(SK Chemicals Co.から入手可能)、及びLucene(商標)(LG Chem Ltd.から入手可能)が挙げられる。
「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、あらゆる追加の成分、工程、又は手順の存在を、それらが具体的に開示されているか否かにかかわらず、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(consisting essentially of)」という用語は、操作性に必須ではないものを除き、あらゆる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(consisting of)」という用語は、具体的に描写又は列記されていないあらゆる成分、工程、又は手順を除外する。
本明細書では、積層体が開示される。本明細書に開示される実施形態による積層体は、第1のフィルム、第2のフィルム、及び押出ウェブ層を含み、第2のフィルムは、積層層を含み、押出ウェブ層は、第2のフィルムの積層層を第1のフィルムに接着させて積層体を形成する。
積層体の第1のフィルム
本明細書で開示される積層体は、第1のフィルムを含む。本明細書で開示される実施形態による第1のフィルムは、押出ウェブ層(後述)を介して第2のフィルム(後述)の積層層に接着される。本明細書で開示される実施形態による第1のフィルムは、第1のフィルムの総重量に基づいて、少なくとも95重量%のポリエチレンを含む。少なくとも95重量%のポリエチレンに関する全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に含まれ、開示される。例えば、第1のフィルムは、フィルムの総重量に基づいて、少なくとも95重量%、少なくとも96重量%、少なくとも97重量%、少なくとも98重量%、若しくは少なくとも99重量%のポリエチレンを含むことができ、又は第1のフィルムは、第1のフィルムの総重量に基づいて、95~100重量%、96~100重量%、97~100重量%、98~100重量%、99~100重量%、95~99重量%、95~98重量%、95~97重量%、95~96重量%、96~99重量%、96~98重量%、96~97重量%、97~99重量%、97~98重量%、又は98~99重量%のポリエチレンを含むことができる。
少なくとも95重量%のポリエチレンを含む以外は、積層体の第1のフィルムは、特に限定されない。例えば、いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、単一の層又は複数の層を含むことができる。いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、機械方向及び/又は横方向に配向されている配向フィルムであることができる。いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、インフレーションフィルムである。いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、キャストフィルムである。
いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、0.900~0.970g/cmの密度を有するエチレン系ポリマーを含むことができる。0.900~0.970g/cmの全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれる。例えば、エチレン系ポリマーは、0.900~0.970g/cm、0.910~0.957g/cm、0.920~0.947g/cm、0.920~0.937g/cm、0.920~0.930g/cm、又は0.920~0.927g/cmの密度を有し得る。
いくつかの実施形態では、第1のフィルムのエチレン系ポリマーは、0.1g/10分~10g/10分、又は0.5g/10分~8g/10分、又は0.5g/10分~5g/10分のメルトインデックス(I)を有することができる。
いくつかの実施形態では、第1のフィルムのエチレン系ポリマーは、第1のフィルムの総重量に基づいて、第1のフィルムの少なくとも50重量%を占めることができる。少なくとも50重量%の全ての個々の値及び部分範囲は、本明細書に開示され、含まれる。例えば、エチレン系ポリマーは、第1のフィルムの総重量に基づいて、第1のフィルムの少なくとも50重量%、少なくとも75重量%、少なくとも90重量%、少なくとも99重量%、又は少なくとも99.9重量%を占めることができる。
エチレン系ポリマーに加えて、いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、少なくとも1つの追加のポリマーを更に含むことができ、少なくとも1つの追加のポリマーは、第1のフィルムの5重量%未満の量で、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、ポリエチレンエラストマー/プラストマー、エチレンビニルアルコールコポリマー(ethylene vinyl alcohol copolymer、EVOH)、エチレン酢酸ビニルコポリマー、エチレンアクリル酸コポリマー、又はこれらの組み合わせの群から選択することができる。
いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、機械方向の配向フィルムである。他の実施形態では、第1のフィルムは、二軸配向である。そのような実施形態では、第1のフィルムは、二軸配向ポリエチレン(biaxially oriented polyethylene、BOPE)フィルムであることができる。第1のフィルムがBOPEフィルムであるいくつかの実施形態では、BOPEフィルムは、テンタフレーム逐次二軸配向プロセスを使用して二軸配向され得、テンタフレーム二軸配向ポリエチレン(tenter frame biaxially oriented polyethylene、TF-BOPE)と称され得る。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、第1のフィルムは、本明細書の教示に基づいて、二重気泡配向プロセスなどの当業者に既知の他の技法を使用して二軸配向することができる。一般に、テンタフレーム逐次二軸配向プロセスを用いて、テンタフレームは、押出し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、第1のフィルムは、エチレン系ポリマーを含む単層TF-BOPEフィルムであることができる。他の実施形態では、第1のフィルムは、少なくとも2つの層を含む。例えば、いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、3つの層(例えば、単一のエチレン系ポリマー樹脂を使用して3つの層を共押出しすることによって作製された、A/B/C構造のTF-BOPEフィルム)を含む多層TF-BOPEフィルムであることができる。第1のフィルムの実施形態は、例えば、結着層、シーラント層、又はバリア層を含むことができる。いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、エチレンビニルアルコールコポリマーを含むバリア層を含む。
いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、2:1~6:1の延伸比で、又は代替では3:1~5:1の延伸比で、機械方向に配向することができる。実施形態では、第1のフィルムは、2:1~9:1の延伸比で、又は代替では3:1~8:1の延伸比で配向することができる。
いくつかの実施形態では、例えば、最終用途に応じて、第1のフィルムは、第2のフィルムへの押出積層の前又は後に、当業者に既知の技法を使用して、コロナ処理又は印刷することができる。
第1のフィルムは、例えば、層の数に応じて、様々な厚さを有することができる。例えば、いくつかの実施形態では、第1のフィルムは、10~200ミクロン、又はあるいは10~100ミクロン、又はあるいは10~50ミクロン、又はあるいは15~25ミクロンの厚さを有することができる。
積層体の第2のフィルム
本明細書で開示される積層体は、第2のフィルムを含む。本明細書で開示される実施形態による第2のフィルムは、積層層、バリア層、シーラント層、第1の結着層、及び第2の結着層を含む。
第2のフィルムの積層層
積層体の第2のフィルムは、積層層を含む。積層層は、積層物を形成する際に押出ウェブ層(後述)を介して第1のフィルム(上述)に接着される機能層又は結着層として機能する第2のフィルムの外層である。本明細書に開示される実施形態による積層層は、押出ウェブ層の高い接合強度を補助又は可能にして、第2のフィルムからの層間剥離を防止する。
いくつかの実施形態では、第2のフィルムの積層層は、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性ポリエチレン、無水物変性エチレン/酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレンエラストマー/プラストマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるエチレンコポリマーを含む。
積層層がエチレン-酢酸ビニルコポリマーを含むいくつかの実施形態では、エチレン-酢酸ビニルコポリマーは、0.930~0.980g/cmの範囲の密度を有することができる。0.930~0.980g/cmの密度の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれ、例えば、エチレン/酢酸ビニルコポリマーは、0.930~0.980g/cm、0.935~0.970g/cm、0.935~0.950g/cm、0.935~0.945g/cm、又は0.940~0.945g/cmの範囲の密度を有することができる。
積層層がエチレン-酢酸ビニルコポリマーを含むいくつかの実施形態では、エチレン/酢酸ビニルコポリマーは、0.1g/10分~500g/10分、又は0.2g/10分~400g/10分、又は0.5g/10分~100g/10分、又は0.1~30g/10分、又は0.1~10g/10分のメルトインデックス(I)を有することができる。
積層層がエチレン/酢酸ビニルコポリマーを含むいくつかの実施形態では、エチレン/酢酸ビニルコポリマーは、エチレン酢酸ビニルコポリマーの総重量に基づいて、5~50重量%の酢酸ビニル含有量を有することができる。5重量%~50重量%の酢酸ビニル含有量の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、エチレン/酢酸ビニルコポリマーは、エチレン/酢酸ビニルコポリマーの総重量に基づいて、5~10重量%、10~30重量%、又は30~50重量%の酢酸ビニル含有量を有することができる。
積層層で使用することができる市販のエチレン/酢酸ビニルコポリマーの例としては、The Dow Chemical Company,Midland,MIから入手可能なELVAX(商標)470(18重量%の酢酸ビニル含有量)が挙げられる。
積層層がエチレン/アクリレートコポリマーを含むいくつかの実施形態では、エチレン/アクリレートコポリマーは、0.925~0.955g/cmの範囲の密度を有することができる。0.925~0.955g/cmの密度の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれ、例えば、エチレン/アクリレートコポリマーは、0.925~0.955g/cm、0.925~0.945g/cm、0.930~0.955g/cm、0.930~0.945g/cm、0.935~0.955g/cm、又は0.935~0.945g/cmの範囲の密度を有することができる。
積層層がエチレン/アクリレートコポリマーを含むいくつかの実施形態では、エチレン/アクリレートコポリマーは、0.1g/10分~50g/10分、又は0.5g/10分~20g/10分、又は1.0g/10分~10g/10分のメルトインデックス(I)を有することができる。
積層層に使用することができるエチレン/アクリレートコポリマーの市販の例としては、例えば、BYNEL(商標)22E780接着樹脂及びBYNEL(商標)22E757接着樹脂を含む、The Dow Chemical Company(Midland,MI)からBYNEL(商標)の名称で市販されているものが挙げられる。
積層層がポリエチレンエラストマー/プラストマーを含むいくつかの実施形態では、ポリエチレンエラストマー/プラストマーは、0.865~0.910g/cmの範囲の密度を有することができる。0.865~0.910g/cmの密度の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれ、例えば、ポリエチレンエラストマー/プラストマーは、0.865~0.910g/cm、0.865~0.900g/cm、0.865~0.890g/cm、0.865~0.880g/cm、0.870~0.910g/cm、0.870~0.900g/cm、0.870~0.890g/cm、0.870~0.880g/cm、0.880~0.910g/cm、0.880~0.900g/cm、0.880~0.890g/cm、0.890~0.910g/cm、0.890~0.900g/cm、又は0.900~0.910g/cmの範囲の密度を有し得る。
積層層がポリエチレンエラストマー/プラストマーを含む実施形態では、ポリエチレンエラストマー/プラストマーは、0.50~20g/10分(g/10分)の範囲のメルトインデックス(I)を有することができる。0.50~20g/10分のメルトインデックスの全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含み、例えば、ポリエチレンエラストマー/プラストマーは、0.50、1.0、2.0、5.0、10.0、15、又は18g/10分の下限~1.0、2.0、5.0、10.0、15、18、19、又は20g/10分の上限のメルトインデックス(I)を有することができる。
積層層に使用することができるポリエチレンプラストマー/エラストマーの市販の例としては、例えば、AFFINITY(商標)VP 8770G1、AFFINITY(商標)PF7266、AFFINITY(商標)PL 1881G、及びAFFINITY(商標)PF1140Gを含む、The Dow Chemical Company(Midland,MI)からAFFINITY(商標)の名称で市販されているものが挙げられる。
いくつかの実施形態では、積層層は、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、又は高密度ポリエチレンのうちの少なくとも1つを更に含む。 そのような実施形態では、積層層は、最高50重量%の、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、又は高密度ポリエチレンのうちの少なくとも1つを含み得る。
第2のフィルムのバリア層
積層体の第2のフィルムは、バリア層を含む。
いくつかの実施形態では、第2のフィルムのバリア層は、第1の結着層(後述)及び積層層(上述)の隣又は近くに配置することができる。本明細書に開示される実施形態によるバリア層は、エチレンビニルアルコールコポリマー(EVOH)を含む。
いくつかの実施形態では、バリア層のEVOHは、20~50mol%のエチレン含有量を有する。20~50mol%のエチレン含有量の全ての部分範囲及び個々の値が、本明細書に開示され、含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、バリア層のEVOHは、20~50mol%、又は22~45mol%、又は25~40mol%のエチレン含有量を有する。当業者は、EVOHのエチレン含有量が、本明細書に開示される積層体のより低いOTR又はより高いOTRに寄与し得ることを理解するであろう(すなわち、一般に、エチレン含有量が低いほど、達成可能なOTR値はより低くなる)。当業者はまた、より低いエチレン含有量を有するEVOHを含むバリア層が可撓性ボトル及び管用途に好適であり得、より高いエチレン含有量を有するEVOHを含むバリア層が、より容易な加工、長期実行安定性、及び熱成形性などの可撓性(屈曲亀裂耐性)を必要とする包装タイプを可能にし得ることも理解するであろう。
バリア層に使用することができるEVOHの市販の例としては、例えば、EVAL H171B(38mol%のエチレン含有量)、及びEVAL F171B(32mol%のエチレン含有量)を含む、Kuraray Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)からEVALの名称で市販されているものが挙げられる。
第2のフィルムには様々な厚さが企図される。いくつかの実施形態では、バリア層は、第2のフィルムの全厚の5~25%である。
第2のフィルムのシーラント層
積層体の第2のフィルムは、シーラント層を含む。
第2のフィルムのシーラント層は、108℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有するポリマーを少なくとも70重量%含む。シーラント層は、積層体の内表面として作用することができ、例えば、包装された製品の周りの包装をシールするための方法を提供し得る。シーラント層の組成は、積層体層及びシーラント層がより低いシール温度で高いシール接合強度を得る能力に影響を与え得る。いくつかの実施形態では、シーラント層は、少なくとも10ミクロンの厚さである。更なる実施形態では、シーラント層は、多層フィルムの全厚の25~60%である。
第2のフィルムのシーラント層は、シーラント層の総重量に基づいて、少なくとも70重量%のポリマーを含む。少なくとも70重量%の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、シーラント層は、シーラント層の総重量に基づいて、少なくとも70重量%、少なくとも80重量%、少なくとも90重量%、少なくとも95重量%、少なくとも99重量%、少なくとも99.5重量%、又は70重量%~100重量%、75重量%~99重量%、80重量%~95重量%、又は90~95重量%のポリマーを含み得る。
第2のフィルムのシーラント層は、108℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有するポリマーを少なくとも70重量%含む。108℃以下の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、シーラント層のポリマーは、108℃以下、106℃以下、104℃以下、102℃以下、100℃以下、98℃以下、96℃以下、94℃以下、又は92℃以下、又は70℃~108℃、70℃~100℃、70℃~95℃、75℃~108℃、75℃~100℃、又は75℃~95℃の範囲の最高ピーク溶融温度(T)を有し、最高ピーク溶融温度(T)は、以下に記載のDSC試験方法に従って測定することができる。
いくつかの実施形態では、シーラント層のポリマーは、108℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有するポリエチレンエラストマー/プラストマーを含むか又はそれからなる。そのような実施形態では、シーラント層のポリエチレンエラストマー/プラストマーは、0.865~0.910g/cmの範囲の密度を有し得る。0.865~0.910g/cmの密度の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれ、例えば、ポリエチレンエラストマー/プラストマーは、0.865~0.910g/cm、0.865~0.900g/cm、0.865~0.890g/cm、0.865~0.880g/cm、0.865~0.870g/cm、0.870~0.910g/cm、0.870~0.900g/cm、0.870~0.890g/cm、0.870~0.880g/cm、0.880~0.910g/cm、0.880~0.900g/cm、0.880~0.890g/cm、0.890~0.910g/cm、0.890~0.900g/cm、又は0.900~0.910g/cmの範囲の密度を有し得る。
シーラント層のポリマーがポリエチレンエラストマー/プラストマーを含むか、又はそれからなるいくつかの実施形態では、ポリエチレンエラストマー/プラストマーは、0.50~20g/10分(g/10分)の範囲のメルトインデックス(I)を有することができる。0.50~20g/10分のメルトインデックスの全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示されて、含まれ、例えば、ポリエチレンエラストマー/プラストマーは、0.50、1.0、2.0、5.0、10.0、15、又は18g/10分の下限~1.0、2.0、5.0、10.0、15、18、19、又は20g/10分の上限のメルトインデックスを有し得る。
シーラント層に使用することができるポリエチレンエラストマー/プラストマーの市販の例としては、例えば、AFFINITY(商標)VP 8770G1、AFFINITY(商標)PF7266、AFFINITY(商標)PL 1881G、及びAFFINITY(商標)PF1140Gを含む、The Dow Chemical Company(Midland,MI)からAFFINITY(商標)の名称で市販されているものが挙げられる。
いくつかの実施形態では、シーラント層のポリマーは、108℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有するエチレン(メタ)アクリル酸コポリマーのイオノマー(本明細書では「エチレン酸コポリマーのイオノマー」とも称される)を含むか、又はそれからなる。エチレン酸コポリマーのイオノマーのカチオン源は、ホルメート、アセテート、水酸化物、ニトレート、カーボネート、及びジカーボネートを含む、単価又は二価カチオン源であり得る。いくつかの実施形態では、エチレン酸コポリマーのイオノマーは、マグネシウム、ナトリウム、亜鉛、又はこれらの組み合わせを含み得る1つ以上のカチオン又はカチオン源で処理された。
いくつかの実施形態では、エチレン酸コポリマーのイオノマーのエチレン含有量は、エチレン酸コポリマーのイオノマーの総重量に基づいて、50重量%超、又は60重量%超である。例えば、エチレン酸コポリマーのイオノマーのエチレン含有量は、エチレン酸コポリマーのイオノマーの総重量に基づいて、50重量%~95重量%、50重量%~90重量%、50重量%~85重量%、又は60重量%~80重量%であり得る。
いくつかの実施形態では、エチレン酸コポリマーのイオノマーは、0.1g/10分~16g/10分、0.5g/10分~16g/10分、2g/10分~16g/10分、3g/10分~13g/10分、0.5g/10分~6g/10分、3.5g/10分~10g/10分、又は5g/10分~8g/10分のメルトインデックス(I)を有する。エチレン酸コポリマーの市販のイオノマーとしては、The Dow Chemical Company(Midland,MI)からSURLYN(商標)の名称で入手可能なものが挙げられる。
いくつかの実施形態では、シーラント層のポリマーは、108℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有するポリエチレンを含むか、又はそれからなる。例えば、いくつかの実施形態では、シーラント層のポリマーは、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含むか、又はそれからなることができる。直鎖状低密度ポリエチレンは、0.930g/cm以下の密度を有し得る。0.930g/cm以下の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に含まれ、開示され、例えば、直鎖状低密度ポリエチレンの密度は、0.870g/cmの下限~0.928、0.925、0.920、又は0.915g/cmの上限であり得る。0.870~0.930g/cmの全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に含まれ、開示される。
シーラント層に使用することができるポリエチレンの市販の例としては、例えば、ELITE(商標)AT6202及びELITE(商標)AT6410を含む、The Dow Chemical CompanyからELITE(商標)ATの名称で市販されているものが挙げられる。
108℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有する、少なくとも70重量%のポリマーに加えて、シーラント層は、いくつかの実施形態では、少なくとも1つの追加のポリマー及び/又は少なくとも1つの添加剤を更に含むことができる。例えば、少なくとも1つの追加のポリマーは、セレント層の30重量%未満の量で、ポリエチレン、エチレン酢酸ビニル、エチレンアクリル酸、又はそれらの組み合わせの群から選択され得る。例えば、少なくとも1つの添加剤は、セレント層の30重量%未満の量で、酸化防止剤、紫外線安定剤、熱安定剤、スリップ剤、粘着防止剤、帯電防止剤、顔料若しくは着色剤、加工助剤、架橋触媒、難燃剤、充填剤、発泡剤、又はそれらの組み合わせの群から選択され得る。
第2のフィルムの第1及び第2の結着層
第2のフィルムは、積層層とバリア層との間に第1の結着層を含む。第1の結着層は、バリア層を積層層に接着させることができる。第2のフィルムはまた、バリア層とシーラント層との間に第2の結着層も含む。第2の結着層は、バリア層をシーラント層に接着させることができる。第1の結着層及び第2の結着層は、同じポリマー組成又は異なるポリマー組成を有することができる。
いくつかの実施形態では、第1の結着層及び/又は第2の結着層は、無水物グラフト化エチレン系ポリマー、エチレン/アクリレートコポリマー、エチレン酸コポリマー、及びエチレン/酢酸ビニルコポリマーからなる群から選択される接着樹脂を含む。無水物グラフティング部分の例としては、限定されるものではないが、マレイン酸無水物、シトラコン酸無水物、2-メチルマレイン酸無水物、2-クロロマレイン酸無水物、2,3-ジメチルマレイン酸無水物、ビシクロ[2,2,1]-5-ヘプタン-2,3-ジカルボン酸無水物及び4-メチル-4-シクロヘキセン-1,2-ジカルボン酸無水物、ビシクロ(2.2.2)オクト-5-エン-2,3-ジカルボン酸無水物、lo-オクタヒドロナフタレン-2,3-ジカルボン酸無水物、2-オキサ-1,3-ジケトスピロ(4.4)ノナ-7-エン、ビシクロ(2.2.1)ヘプタ-5-エン-2,3-ジカルボン酸無水物、テトラヒドロフタル酸無水物、ノルボル-5-エン-2,3-ジカルボン酸無水物、ナジック酸無水物、メチルナジック酸無水物、ヒミック酸無水物、メチルヒミック酸無水物、並びにx-メチル-ビ-シクロ(2.2.1)ヘプト-5-エン-2,3-ジカルボン酸無水物を挙げることができる。一実施形態では、無水物グラフト部分は、無水マレイン酸を含む。
いくつかの実施形態では、第1の結着層及び/又は第2の結着層は、無水物変性直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、又は高密度ポリエチレンのうちの少なくとも1つを含む。例えば、いくつかの実施形態では、第1の結着層及び/又は第2の結着層は、無水物変性直鎖状低密度ポリエチレンを含む。いくつかの実施形態では、無水物変性直鎖状低密度ポリエチレンは、0.860g/cm~0.935g/cmの範囲の密度を有する。0.860g/cm~0.935g/cmの全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれ、例えば、無水物変性直鎖状低密度ポリエチレンは、0.875g/cm~0.935g/cm、0.900g/cm~0.925g/cm、0.910g/cm~0.935g/cm、0.910g/cm~0.925g/cm、0.915g/cm~0.935g/cm、又は0.920g/cm~0.930g/cmの範囲の密度を有することができる。いくつかの実施形態では、無水物変性直鎖状低密度ポリエチレンは、0.1g/10分~50g/10分、又は0.5g/10分~20g/10分、又は1.0g/10分~10g/10分のメルトインデックス(I)を有する。
いくつかの実施形態では、第1の結着層及び/又は第2の結着層は、無水物変性直鎖状低密度ポリエチレンが存在する結着層の総重量に基づいて、0~100重量%の無水物変性直鎖状低密度ポリエチレンを含む。0~100重量%の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、第1の結着層及び/又は第2の結着層は、無水物変性直鎖状低密度ポリエチレンが存在する結着層の総重量に基づいて、10~90重量%、20~80重量%、30~70重量%、又は40~60重量%の無水物変性直鎖状低密度ポリエチレンを含むことができる。
実施形態で使用することができる市販の無水物変性直鎖状低密度ポリエチレンの例としては、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から入手可能なBYNEL(商標)41E710及びBYNEL(商標)41E687などのBYNEL(商標)シリーズ4100樹脂が挙げられる。
いくつかの実施形態では、第1の結着層及び/又は第2の結着層は、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、又は高密度ポリエチレンのうちの少なくとも1つを含む。例えば、いくつかの実施形態では、第1の結着層及び/又は第2の結着層は、0.945g/cm~0.970g/cmの範囲の密度を有する高密度ポリエチレンを含む。0.945g/cm~0.970g/cmの全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれ、例えば、高密度ポリエチレンは、0.945g/cm~0.965g/cm、0.950g/cm~0.970g/cm、0.950g/cm~0.965g/cm、0.955g/cm~0.970g/cm、0.955g/cm~0.965g/cm、又は0.955g/cm~0.965g/cmの範囲の密度を有し得る。
高密度ポリエチレンが第1の結着層及び/又は第2の結着層に存在する実施形態では、高密度ポリエチレンは、エチレンとC-C12コモノマーとのコポリマーであることができる。いくつかの実施形態では、第1の結着層及び/又は第2の結着層は、高密度ポリエチレンが存在する結着層の総重量に基づいて、0~90重量%の高密度ポリエチレンを含む。0~90重量%の全ての個々の値及び部分範囲が、本明細書に開示され、含まれる。例えば、いくつかの実施形態では、結着層は、高密度ポリエチレンが存在する結着層の総重量に基づいて、10~90重量%、20~80重量%、30~70重量%、又は40~60重量%の高密度ポリエチレンを含むことができる。いくつかの実施形態では、高密度ポリエチレンのメルトインデックス(I)は、0.3~10.0g/10分、0.3~7.0g/10分、0.3~5.0g/10分、0.3~4.0g/10分、0.3~3.0g/10分、0.3~2.0g/10分、若しくは0.3~1.5g/10分、又は0.5~1.0g/10分であることができる。
結着層に使用することができる高密度ポリエチレンの市販の例としては、The Dow Chemical Company(Midland,MI)からELITE(商標)5960G1、ELITE(商標)AT 6900、及びDOWLEX(商標)2006Gという名称で市販されているものが挙げられる。
押出ウェブ層
積層体はまた、押出ウェブ層を含む。押出ウェブ層は、第2のフィルムの積層層を第1のフィルムに接着させる。特に、押出ウェブ層は、押出積層を介して形成することができ、押出ダイを出る押出物又は溶融ポリマー流は、押出ウェブ層が積層層を第1のフィルムに接着させるように、第1のフィルムと、第2のフィルムの積層層との間に押出される。積層体は、第1のフィルムと、押出ウェブ層を有する第2のフィルムとを、一対のローラの間に通すことによって形成することができる。
いくつかの実施形態では、押出ウェブ層は、エチレン/メチルアクリレートコポリマー、エチレン/ブチルアクリレートコポリマー、エチレン/エチルアクリレートコポリマー、エチレン/ビニルトリメトキシシランコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/メタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸変性ポリエチレン、エチレン-酸ターポリマー、又はエチレン/メタクリル酸/アクリレートターポリマーのうちの少なくとも1つを含む。他の実施形態では、押出ウェブ層は、エチレン/メチルアクリレートコポリマー、エチレン/メタクリル酸/アクリレートターポリマー、又はエチレン/酢酸ビニルコポリマーのうちの少なくとも1つを含む。
いくつかの実施形態では、押出ウェブ層のポリマーは、105℃以下、104℃以下、103℃以下、102℃以下、101℃以下、100℃以下、98℃以下、96℃以下、又は94℃以下、又は70℃~105℃、70℃~100℃、70℃~95℃、75℃~105℃、75℃~100℃、又は75℃~95℃の範囲の最高ピーク溶融温度(T)を有し、最高ピーク溶融温度(T)は、以下に記載のDSC試験方法に従って測定することができる。いかなる理論にも束縛されるものではないが、105℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有するポリマーの使用は、従来のLDPE押出ウェブ層(290~310℃)と比較して、より低いコーティング温度(250℃未満)を可能にし、接着性を向上させ、積層体が形成されるときの収縮又はしわを防止する。
押出ウェブ層での使用に好適なエチレン/メチルアクリレートコポリマーの例としては、Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているELVALOY(商標)AC 12024Sアクリレートコポリマーが挙げられる。押出ウェブ層での使用に好適なエチレン/メタクリル酸/アクリレートターポリマーの例としては、Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているNUCREL(商標)N0427HSが挙げられる。押出ウェブ層での使用に好適なエチレン/酢酸ビニルコポリマーの例としては、Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているELVAX(商標)3180エチレン酢酸ビニルコポリマーが挙げられる。
添加剤
押出ウェブ層及びフィルムの層を含む前述の層のいずれもが、例えば、酸化防止剤、紫外線安定剤、熱安定剤、スリップ剤、粘着防止剤、帯電防止剤、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むことができることを理解すべきである。例えば、いくつかの実施形態では、第2のフィルムのシーラント層は、スリップ剤又は粘着防止剤のうちの少なくとも1つを含む。
積層体
本発明の積層体は、様々な実施形態において、いくつかの望ましい特性を有することができる。いくつかの実施形態では、積層体は、50~150ミクロン、又はあるいは75~125ミクロン、又はあるいは90~110ミクロンの厚さを有する。
いくつかの実施形態では、本発明の積層体は、積層体の全重量に基づいて、少なくとも90重量%のエチレン系ポリマー、又は少なくとも95重量%のエチレン系ポリマー、又は少なくとも99重量%のエチレン系ポリマー、又は少なくとも99.5重量%のエチレン系ポリマー、又は少なくとも99.9重量%のエチレン系ポリマーを含む。いくつかの実施形態における積層体は、少なくとも90重量%のエチレン系ポリマーを含むため、それらは、ポリエチレンリサイクル流と適合し得る。
いくつかの実施形態では、本発明の積層体は、積層接着剤(例えば、The Dow Chemical Companyから商品名MOR-FREE(商標)(ポリウレタン技術に基づく無溶媒積層接着剤)、ADCOTE(商標)(2成分ポリウレタン系を有する溶媒系積層接着剤)、ROBOND(商標)(1成分又は2成分アクリルコポリマーを有する水系接着剤)で市販されている接着剤などの溶媒系又は水系積層接着剤)を含まない。本明細書で使用される場合、「積層接着剤」という用語は、2つの表面を接合するための化学物質(例えば、ポリウレタン又はポリアクリレート)の液体懸濁物又はエマルジョンを指し、これは、従来の乾燥ラミネーター又は無溶媒ラミネーターコーティング装置を使用して適用されて、第1の基材を積層接着剤でコーティングし、乾燥させて接着剤層を形成し、そして第2の基材に圧力によって接触させて、即時接合を形成し、続いて硬化させて積層物を形成する。本明細書で使用する場合、「積層接着剤」という用語は、「押出ウェブ層」(すなわち、押出ダイを出る押出物又は溶融ポリマー流がフィルム間に押出される押出積層によって形成される層)を含まない。本明細書に記載の押出ウェブ層は、乾燥トンネルを通した溶媒又は水の乾燥及びその後の硬化条件を必要とせずに、押出積層によって形成することができる。押出ウェブ層は、フィルムのポリマーと、押出ウェブ層のエチレンコポリマー(複数可)との間の極性-極性相互作用を(熱及び圧力とともに)使用して、第1のフィルムと第2のフィルムとの間に接合を形成することができる。
本発明の積層体は、次の特性のうちの1つ以上を有することができる:少なくとも2.00N/25mmの接合強度、3.00cm/日/m未満のOTR、5.50g/日/m未満のWVTR、110℃未満の5Nでのヒートシール開始温度、少なくとも7.0N/25mmの120℃でのシール強度、85℃未満の1Nでのホットタック開始、少なくとも2.00N/25mmの110℃でのホットタック強度、及び70℃~120℃の範囲の温度でのゼロパーセント(0%)収縮。
物品
本発明の実施形態は、本明細書に記載の本発明の積層体のいずれかから形成された物品も提供する。そのような物品の例としては、包装、可撓性包装、パウチ、及びサシェが挙げられ得る。いくつかの実施形態では、本発明のパッケージは、液体、粉末、食品、又は他の品目を含むことができる。本発明の物品及び包装は、本明細書の教示を考慮して当業者に既知の技法を使用して、本明細書に開示される積層体から形成され得る。
積層体を製造する方法
本発明の積層体は、本明細書に開示される教示に基づいて、当業者に知られている方法によって製造することができる。例えば、本明細書に開示される積層体を製造するための方法は、(a)少なくとも95重量%のポリエチレンを含む第1のフィルムを提供することと、(b)(i)エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性ポリエチレン、無水物変性エチレン/酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレンエラストマー/プラストマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるエチレンコポリマーを含む積層層、(ii)108℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有するポリマーを少なくとも70重量%含むシーラント層、(iii)エチレンビニルアルコールコポリマーを含むバリア層、(iv)積層層とバリア層との間の第1の結着層、及び(v)バリア層とシーラント層との間の第2の結着層、を含む、第2のフィルムを提供することと、(c)第1のフィルムと第2のフィルムの積層層との間に、ポリマーを含むウェブ層を押出すことであって、そのポリマーが、エチレン/メチルアクリレートコポリマー、エチレン/ブチルアクリレートコポリマー、エチレン/エチルアクリレートコポリマー、エチレン/ビニルトリメトキシシランコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/メタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸変性ポリエチレン、エチレン-酸ターポリマー、又はエチレン/メタクリル酸/アクリレートターポリマーのうちの少なくとも1つを含む、ウェブ層を押出すことと、(d)第1のフィルムと、押出ウェブ層を有する第2のフィルムとを、一対のローラの間に通して、積層体を形成することと、を含むことができる。
積層体を製造する方法が、第1のフィルムと、押出ウェブ層を有する第2のフィルムとを、一対のローラの間に通して、積層体を形成する工程を含む実施形態では、積層体を形成する一対のローラは、加熱された圧力ローラ及び/又はエンボス加工ローラを含むことができる。
試験方法
密度
密度は、ASTM D792によって測定し、グラム/cm(g/cm)で表す。
メルトインデックス(I
メルトインデックス(I)を2.16kgで190℃でのASTM D-1238に従って測定する。値を10分当たりに溶出されたグラムに対応するg/10分で報告する。
酸素透過率(OTR)
酸素透過率(OTR)を、Mocon Ox-Tran2/21を使用してASTM D3985に従って測定する。試料を、23℃、100%Oガス乾燥、0%RH、50cmの試料サイズで試験する。値をcm/日/mで報告する。
水蒸気透過率(WVTR)
水蒸気透過率(Water Vapor Transmission Rate、WVTR)を、Mocon Permatran-W3/34及び3/60を使用してASTM F1249に従って測定する。試料を、37.8℃、100%RH、50cmの試料サイズで試験する。値をg/日/mで報告する。
ホットタック開始及びホットタック強度
ホットタック試験を、25mmのシール幅、0.5秒の滞留シール時間、0.275N/mm(40psi)のシール圧力、及び200mm/秒でのホットタック引張速度で、J&Bホットタックテスター4000を使用して行う。ホットタック開始を1ニュートン力に達するための摂氏度の最小温度として報告する。ホットタック強度を25mm当たりのニュートンの単位(N/25mm)で測定する。
ヒートシール開始温度及びシール強度
ヒートシール開始温度(heat seal initiation temperature、HSIT)及びシール強度を決定するために、試料をJ&Bホットタック4000テスターによって封止する。試料幅は25mmであり、滞留シール時間は0.5秒であり、シール圧力は0.275N/mmである。ヒートシールした試料を24時間調整し、次いで200Nのロードセルを備えたZwick引張機を使用して、かつ500mm/分の引張速度で測定する。HSITを5ニュートン力に達するための摂氏度の最小温度として報告する。シール強度値をN/25mmで報告する。
収縮
収縮(%)を、フィルムをともにヒートシールした後、機械方向(machine direction、MD)及び横断又は横方向(Transverse Direction、TD)の両方でシール領域の長さ及び幅を測定し、1mm~15mmであり得る、シールバーの幅と比較した変化のパーセンテージを計算することによって得る。PULSAインパルスシーラー又はJ&Bホットタックテスターを含む、標準的なヒートシール機を使用することができるが、但し、機械が正確かつ調整可能な温度コントローラを有することを条件とする。シール条件は、ジョー圧力(40~80psi又は0.275~0.552N/mm)、滞留時間(0.1~1.5秒)、及びシール温度(60~150℃)窓を含み、包装速度に依存し、高速包装機に関する典型的な条件は、40psi(0.275N/mm)のジョー圧力及び0.5秒の滞留時間である。
接合強度
接合強度を、250mm/分の引張速度及び25mm幅のストリップを用いて、Zwick引張テスターを使用して測定する。引張試験機は、グリッパ固定器(試料をT字型に保持)が装備されて、部分的に層間剥離した、又は部分的に剥離した試料の両端を保持してから引き離す。クロスヘッドに接続されている上部グリッパを引張方向に駆動して、多層試料の2つの隣接する層の間に必要な力又は接合強度を測定する。最大力及び平均力の結果は、5回の測定から計算され、ニュートン(N/25mmストリップ)単位で記録される。
最高ピーク溶融温度(Tm)
示差走査熱量測定(Differential Scanning Calorimetry、DSC)は、広範囲の温度にわたるポリマーの溶融及び結晶化挙動を測定するために使用される。例えば、RCS(refrigerated cooling system、冷蔵冷却システム)及びオートサンプラを備えたTA Instruments Q1000DSCを使用して、この分析を実行する。機器は、最初にソフトウェア較正ウィザードを使用して較正する。アルミニウムDSCパンに試料が全くない状態で、セルを、-80℃~280℃に加熱することによって、ベースラインを得る。その後、較正ウィザードの指示に従って、サファイア標準を使用する。次に、1~2ミリグラム(mg)の新鮮なインジウム試料を、その標準試料を180℃まで加熱し、10℃/分の冷却速度で120℃まで冷却し、次いで、標準試料を1分間120℃で等温に保つことによって分析する。次いで、標準試料を10℃/分の加熱速度で、120℃~180℃まで加熱する。次いで、インジウム標準試料が、融解熱(H)=28.71±0.50ジュール/グラム(J/g)、及び溶融開始=156.6℃±0.5℃を有する、ことが決定される。次いで、試験試料を、DSC機器で分析する。
試験中、使用する窒素パージガス流量は50ml/分である。各試料を約175℃で融解圧縮して薄膜にし、その後、溶融した試料を室温(約25℃)まで空冷する。「0.1~0.2グラム」の試料を、175℃、1,500psi、及び30秒でプレスすることによってフィルム試料を形成して、「0.1~0.2ミル厚」のフィルムを形成する。冷却されたポリマーから3~10mg、直径6mmの試験片を抽出し、これを秤量し、軽いアルミニウムパン(約50mg)に入れ、圧着により閉じる。次に、その熱特性を決定するために分析を実行する。
試料の熱挙動は、試料温度を昇降させて熱流対温度のプロファイルを創出することにより決定する。まず、試料を、180℃まで急速に加熱し、その熱履歴を除去するために、5分間等温に保持する。次に、試料を、10℃/分の冷却速度で-40℃まで冷却し、-40℃で5分間等温に保持する。次いで、試料を、10℃/分の加熱速度で150℃まで加熱する(これは「第2の加熱」勾配である)。冷却曲線及び第2の加熱曲線を記録する。ベースラインエンドポイントを結晶化の開始から-20℃までに設定することによって、冷却曲線を分析する。ベースラインエンドポイントを-20℃から融解終了までに設定することによって、熱曲線を分析する。決定した値は、最高ピーク溶融温度(T)、最高ピーク結晶化温度(T)、開始結晶化温度(Tc開始)、融解熱(H)(ジュール/グラム)、及びPEの結晶化度%=((Hf)/(292J/g))×100を使用して計算されたポリエチレン試料の結晶化度%、及びPPの結晶化度%=((Hf)/165J/g))×100を使用して計算されたポリプロピレン試料の結晶化度%である。融解熱(H)及び最高ピーク溶融温度は、第2の熱曲線から報告する。最高ピーク結晶化温度及び開始結晶化温度を冷却曲線から決定する。
本発明のいくつかの実施形態を、以下の実施例において詳細に説明する。
使用した材料及びフィルム
以下で論じられる実施例の積層体には以下の材料が含まれていた。
ELITE(商標)5960G1、0.962g/cmの密度及び0.85g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されている強化ポリエチレン樹脂。
DOW(商標)LDPE450E、0.923g/cmの密度及び2.0g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されている低密度ポリエチレン樹脂。
BYNEL(商標)22E780、0.94g/cmの密度及び2g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているエチレン/アクリレートコポリマー樹脂。
ELVAX(商標)3180(「ELVAX」)、70℃の最高ピーク溶融温度(T)、0.95g/cmの密度、及び25g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているエチレン/酢酸ビニルコポリマー。
BYNEL(商標)41E710、0.922g/cmの密度及び2.7g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されている無水物変性直鎖状低密度ポリエチレン樹脂。
EVAL H171B、1.17g/cmの密度及び1.7g/10分のメルトインデックス(I)を有し、Kuraray Co.,Ltd.(Tokyo,Japan)から市販されている38mol%のエチレンビニルアルコールコポリマー。
SURLYN(商標)1707、92℃の最高ピーク溶融温度(T)、0.95g/cmの密度、及び0.9g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているナトリウムカチオン源で中和されたエチレン酸コポリマーのイオノマー。
AFFINITY(商標)PF7266、76℃の最高ピーク溶融温度(T)、0.885g/cmの密度、及び2.5g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているポリエチレンエラストマー/プラストマー。
NUCREL(商標)N0427HS(「NUCREL」)、0.94g/cmの密度及び27g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているエチレン/メタクリル酸/アクリレートターポリマー。
ELVALOY(商標)AC12024S(「ELVALOY」)、88℃の最高ピーク溶融温度(T)、0.944g/cmの密度、及び20g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているエチレン/メチルアクリレートコポリマー。
AFFINITY(商標)PL 1881G、100℃の最高ピーク溶融温度(T)、0.904g/cmの密度、及び1.0g/10分のメルトインデックス(I)を有し、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているポリエチレンエラストマー/プラストマー。
POLYBATCH CE505、Lyondell Basell(Houston,TX)から市販されているスリップマスターバッチ。
POLYBATCH AB5、Lyondell Basell(Houston,TX)から市販されている粘着防止マスターバッチ。
CONPOL 13B、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されている粘着防止マスターバッチ。
CONPOL(商標)20S1、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されているスリップマスターバッチ。
ADCOTE(商標)545S/共反応物F854、The Dow Chemical Company(Midland,MI)から市販されている溶媒系2成分ポリウレタン接着剤。
BOPP基材(「BOPP」)、36ダインで処理され、印刷のために2ミクロンの厚さで18ミクロンのゲージを有する印刷二軸配向プロピレンフィルム。
PE基材(「PE」)、(1)100%ELITE(商標)5960G1と、(2)100%のELITE(商標)5960G1と、(3)100%のELITE(商標)5960G1と、(4)100%のELITE(商標)5960G1と、(5)100%DOW(商標)LDPE 450Eと、の25ミクロンの厚さ及び層構造を有する多層5層フィルムであり、(1)ELITE(商標)5960G1は積層体の外側に向けられた。フィルムは、4つの押出機、構成:A/B/C/B/D、層比:1/1/1/1/1、各押出機の溶融温度250~260℃、コートハンガー形状によるスロットダイ、8kg/時の総スループット、21.5m/分のライン速度で、Collin5層キャスト共押出ライン上で形成される。
本発明の実施例1~6及び比較例1~6と称した積層体を、「PRINT-WEB-A-B-C-B-D」の構成で形成する。「PRINT」は、本発明の実施例についてはPE基材(第1のフィルム)に対応し、比較例についてはBOPP基材に対応している。「A-B-C-B-D」は、5層多層フィルム(第2のフィルム)に対応し、「A」は積層層であり、「B」は結着層であり、「C」はバリア層であり、及び「D」はシーラント層である。「A-B-C-B-D」5層多層フィルムは、以下のパラメータを有するCollin5層ブロー同時押出ライン上で形成される-ターゲットフィルム厚:55ミクロン、押出機:4つの押出機、層構成:A/B/C/B/D、添加剤:層A=5000ppmの粘着防止剤及び層D=5000ppmのスリップ及び5000ppmの粘着防止剤、層比:18.2%/13.65%/18.2%/13.65%/36.4%、BUR:3.0、層厚(μm):10/7.5/10/7.5/20、及び;レイフラット幅(mm):235。「ウェブ」は、ポリマー押出物が「PRINT」フィルムと「A-B-C-B-D」フィルムとの間に押出積層を介して押出される押出ウェブ層に対応している。押出積層プロセスのために、フィルムを、コロナ電力2KWで約40~42ダインまでコロナ処理した。押出ウェブ層に関する始動押出機条件は、次のように設定される:押出機温度:120/140/170/170℃、ジョイント/アダプタ:170/170℃、ダイ:170℃。最終加工押出積層条件は次の通りである:スクリュー速度16rpmで溶融温度200℃、ライン速度6m/分、及びエアギャップ100mm。目標とする押出ウェブ層の厚さは20ミクロン(又は20gsm)である。押出ウェブ層を、「PRINT」フィルムと「A-B-C-B-D」フィルムとの間に押出し、得られた構造体を、一対のローラに通して積層体を形成する。
比較例7及び8は、押出ウェブ層を用いた押出積層によって形成されず、その代わりに、積層接着剤を用いたホットロール積層によって形成される。これらの実施例では、3~3.5gsmのコーティング重量で適用されたADCOTE(商標)545S/共反応物F854を使用して、多層フィルムの層「A」に対して「PRINT」基材を積層した。実施例を、室温(25℃)で2日間硬化させ、ホットロール積層プロセスを、ChemInstruments#007416上で、75℃の温度、60psiの圧力、及び1.66m/分の速度で行った。
以下の表1には、積層体実施例、本発明の実施例1~6及び比較例1~8の構造及び組成を提供する。

96%BYNEL(商標)22E780に加えて、層Aは、4%CONPOL(商標)13Bを含む。
**80%AFFINITY(商標)PF 7266に加えて、層Dは、10%POLYBATCH(登録商標)CE505
及び10%POLYBATCH(登録商標)AB5を含む。
***93.5%SURLYN(商標)1707に加えて、層Dは、4%CONPOL(商標)13B及び2.5%CONPOL(商標)20S1を含む。
積層体の厚さ、酸素透過率(OTR)、水蒸気透過率(WVTR)、及び接合強度を測定した。表2は、結果を提供する。本発明の実施例は、OTR及びWVTR値を維持し、ポリエチレンリサイクル流と適合しない比較例と概して同等又はより高い接合強度を有する。また、当業者は、バリア層の厚さ及びバリア層のEVOHのエチレン含有量に応じて積層体のOTRが調整され得ることを理解するであろう(すなわち、一般に、バリア層が厚くなるか、又はエチレン含有量が低いほど、達成可能なOTR値はより低くなる)。

比較例のBOPPフィルムは、溶媒系積層接着剤を使用して、印刷インク側が5層フィルムに積層された印刷BOPPであり、そのため接合強度を、5層フィルムに対するBOPPの印刷インク側に沿って測定した。
ヒートシール開始温度(HSIT)、ヒートシール強度、1ニュートンでのホットタック開始温度、及びホットタック強度を測定した。図1は、比較例1、3、5、及び7、並びに本発明の実施例1、3、及び5のヒートシール強度曲線を示している。図2は、比較例2、4、6、及び8、並びに本発明の実施例2、4、及び6のホットタック強度曲線を示している。表3は、比較例及び本発明の実施例の結果を提供しており、AFFINITY(商標)PF7266はシーラント層/層Dの一部である。表4は、比較例及び本発明の実施例の結果を提供しており、SURLYN(商標)1707はシーラント層/層Dの一部である。表3及び4から、本発明の実施例は、望ましい又は維持された低いホットタック開始温度及び低いHSITを示している。本発明の実施例はまた、望ましい、維持された、又は改善されたシール強度性能を態様において達成する。

測定されず
実施例の70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、及び130℃でのヒートシール領域の収縮率(%)を測定した。いずれの実施例も、機械方向(MD)、又は横断若しくは横方向(TD)で70℃、80℃、90℃、100℃、110℃又は120℃で収縮を示さない。実施例の収縮(%)の結果を表5に報告した。本発明の実施例のいくつかは、比較例と比較して、130℃で収縮を示すが、本発明の実施例は、約70℃~120℃の温度範囲において比較例と同等又は同様に機能することができ、これは、少なくとも50℃の広いヒートシール窓を示す。

シールバー寸法:0.5cm(MD方向)×2.5cm(TD方向)。
存在する場合、あらゆる相互参照されるか又は関連する特許又は出願、及び本出願が優先権又はその利益を主張するあらゆる特許出願又は特許を含む、本明細書に引用される全ての文献は、明示的に除外されるか、又は別段限定されない限り、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる。あらゆる文献の引用は、それが本明細書に開示若しくは特許請求されたあらゆる発明に関する先行技術であること、又はそれ単独で、若しくはあらゆる他の参考文献とのあらゆる組み合わせで、そのような発明を教示、示唆、若しくは開示することを認めるものではない。更に、本文書における任意の用語の意味又は定義が、参照により組み込まれた文書における同じ用語の任意の意味又は定義と矛盾する場合は、本文書においてその用語に割り当てられた意味又は定義が適用されるものとする。
本発明の特定の実施形態を例示し、説明したが、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく様々な他の変更及び修正を行い得ることは当業者には明らかであろう。そのため、添付の特許請求の範囲において、本発明の範囲内にあるそのような変更及び修正を全て網羅することが意図されている。

Claims (10)

  1. 積層体であって、
    (a)少なくとも95重量%のポリエチレンを含む第1のフィルムと、
    (b)
    (i)エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性エチレン/アクリレートコポリマー、無水物変性ポリエチレン、無水物変性エチレン/酢酸ビニルコポリマー、ポリエチレンエラストマー/プラストマー、及びこれらの組み合わせからなる群から選択されるエチレンコポリマーを含む積層層、
    (ii)108℃以下の最高ピーク溶融温度(T)を有するポリマーを少なくとも70重量%含むシーラント層、
    (iii)エチレンビニルアルコールコポリマーを含むバリア層、
    (iv)前記積層層と前記バリア層との間に第1の結着層、及び
    (v)前記バリア層と前記シーラント層との間に第2の結着層、
    を含む、第2のフィルムと、
    (c)前記第2のフィルムの前記積層層を、前記第1のフィルムに接着させる押出ウェブ層であって、前記押出ウェブ層が、エチレン/メチルアクリレートコポリマー、エチレン/ブチルアクリレートコポリマー、エチレン/エチルアクリレートコポリマー、エチレン/ビニルトリメトキシシランコポリマー、エチレン/酢酸ビニルコポリマー、エチレン/アクリル酸コポリマー、エチレン/メタクリル酸コポリマー、無水マレイン酸変性ポリエチレン、エチレン-酸ターポリマー、又はエチレン/メタクリル酸/アクリレートターポリマーのうちの少なくとも1つを含む、押出ウェブ層と、
    を含む、積層体。
  2. 前記第1の結着層及び前記第2の結着層の各々が、無水物変性直鎖状低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、又は高密度ポリエチレンのうちの少なくとも1つを含む、請求項1に記載の積層体。
  3. 前記押出ウェブ層が、エチレン/メチルアクリレートコポリマー、エチレン/メタクリル酸/アクリレートターポリマー、又はエチレン/酢酸ビニルコポリマーのうちの少なくとも1つを含む、請求項1又は2に記載の積層体。
  4. 前記積層層が、直鎖状低密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、又は高密度ポリエチレンのうちの少なくとも1つを更に含む、請求項1~3のいずれか一項に記載の積層体。
  5. 前記シーラント層中の前記ポリマーが、エチレン酸コポリマーのイオノマー、又は100℃以下の最高ピーク融解温度(T)を有するポリエチレンエラストマー/プラストマーである、請求項1~4のいずれか一項に記載の積層体。
  6. 前記積層層の前記エチレンコポリマーが、エチレン/アクリレートコポリマーである、請求項1~5のいずれか一項に記載の積層体。
  7. 前記第1のフィルムが、機械方向に配向されたフィルムである、請求項1~6のいずれか一項に記載の積層体。
  8. 前記第1のフィルムが、二軸配向フィルムである、請求項1~7のいずれか一項に記載の積層体。
  9. 前記積層体が、50~150ミクロンの厚さを有する、請求項1~8のいずれか一項に記載の積層体。
  10. 前記積層体が、積層接着剤を含まない、請求項1~9のいずれか一項に記載の積層体。
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