JP2975116B2 - ヒートシール可能な高防湿性フィルムおよびその製造法 - Google Patents

ヒートシール可能な高防湿性フィルムおよびその製造法

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Description

【発明の詳細な説明】 説明 技術分野 本発明は、同時押出および圧縮ロール延伸によって製
造されたヒートシール可能な高防湿性フィルムに関す
る。
発明の背景 多くの製品が、最近は特に食品の分野で包装されてお
り、この分野では胞装飾品内部の水分含量を適正な水準
に保持することが極めて重要である。例えば、ポップコ
ーン穀粒が乾燥し過ぎると、マイクロウェーブオーブン
で弾けなくなり、またクラッカーやシーリアルの水分含
量が高くなり過ぎると、消費者にとって外観が悪くなる
ことがある。このため、これらの包装を構成するのに用
いられる材料の水蒸気透過度（MVTR）が極めて重要であ
る。
この要件を解決するために試みられる第一の包装材料
の一つは、ワックスコーティングした紙であった。初期
には、セルロースフィルムを用いられた。後になり、合
成ポリマーが開発され、ポリエチレンのようなフィルム
が普通に用いられた。このような需要が増えるに従い、
ポリマーフィルムを延伸することによって防湿性が改良
されることを見いだした。今日では、ポリプロピレンフ
ィルムは、包装材料として極めて一般的に用いられてい
る。
最も普通に用いられる延伸法は、それを一方向（一軸
延伸）または二方向（二軸延伸）に延伸することであ
る。一つの「延伸」技術は「幅出し」と呼ばれ、これは
フィルムを文字通り掴んで、これを引き伸ばす操作を含
んでいる。延伸したポリプロピレンフィルムを用いる
と、二軸延伸によりバリヤー性が増加し、機械方向およ
び横方向のいずれの引張り強さも増加しまた光学的透明
性にも優れたフィルムが得られることが見いだされ、し
たがって、これは今日最も一般的に実施されている技術
である。
フィルムの延伸のもう一つの意味は、Kodak Limited
により1965年１月13日の英国特許第980,260号明細書に
開示されている。この技術は、「圧縮ローリング延伸」
（CRO）と呼ばれていた。
用いた延伸の手段が何であれ、適当なMVTR値を有する
フィルムが生成されると、次にこれを所望な包装、最も
一般的にはバッグの形態および形状にしなければならな
い。バッグを形成するには、フィルムそれ自信をシール
できるようにしなければならない。最も普通に行なわれ
るシーリング法は、「ヒートシーリング」である。
多くの種類の機械装置が、バッグを形成し同時に所望
の内容物をそれに充填する目的で構築されてきた。これ
らは、典型的には垂直型充填およびシールおよび横型充
填およびシール装置として知られている。それらの横ま
たは垂直姿勢についての表現は、フィルムを導入する姿
勢に関するものである。
これらの装置は、典型的には平らなフィルム断片を成
型して一層管状の形態のバッグとした後、高温金属のシ
ーリングジョー開放位置から閉鎖位置までフィルムに接
触しながら動かして、フィルムをツールしてバッグ形状
とする形成カラーまたはバーを有する。ツーリングジョ
ーの高温金属表面と直接接触するフィルムの外側は、フ
ィルムの内側より融点が高いことが極めて重要であるこ
とが多い。熱は、フィルムの外側を通って伝わり、内側
のシーラント側を溶融および融解してシールを形成する
ことができる。ジョーが再度開くと、外側は溶融してお
らず、ツーリングジョーに付着しない。１種類のポリマ
ー材料は２種類の異なる融点を有することはできないの
で、二プライまたは二層フィルムが用いられる。
二プライ材料は、一般的にはバリヤー性のフィルム
を、幾つかの手段のいずれかによってシーラント材料の
フィルムに積層する積層技術を用いて製造される。溶媒
を基剤とする接着剤積層が、水を基剤とした接着剤積層
と同様に一般に用いられる。熱、音波または無線周波数
結合を用いることもできる。インフレートまたはキャス
トフィルムでは、同時押出法が普通である。しかしなが
ら、これらのフィルムは、一軸延伸されている場合に
は、かなりの厚さがない限り、延伸フィルムと同じMVTR
バリヤーを提供することはできない。
もう一つの用いられる方法は、押出コーティングであ
り、シーラントポリマーを通常はバリヤーフィルム上に
押し出してこれが溶融するために接着する方法である。
バリヤーフィルムのシーラント材料によるエマルジョン
コーティングも知られている。
同時押出を除くヒートシール性バリヤーフィルムを提
供する前記方法の総ては、二次的操作として行なわれ
る。また、溶媒を必要とする方法は、溶媒放出の問題を
生じる。したがって、同時押出が基材を提供した後、延
伸を単一操作で行なう連続法が望ましい。
本発明の目的は、多層のヒートシール性で高防湿フィ
ルム、およびこのようなフィルムを製造するための方法
および装置を提供することである。
本発明の装置を用いることによって、一面または二面
ヒートシール性フィルム構造体を製造することができ
る。本発明により製造されるヒートシール性フィルムは
高防湿性を示し、優れたガスバリヤー性も提供すること
ができる。
発明の説明 本発明は異なったポリマーを含んでなる多層同時押出
フィルムを製造するための独特な方法を提供する。意外
なことには、本発明者らは低融点シーラントを延伸する
のに必要な低温で圧縮ロールを行なうことが可能である
ことを見いだした。圧縮ローリングは、固体状態での接
触延伸法である。この方法では、ミルロール表面温度を
低くして、少なくとも１個のミルロールと接触する低融
点シーラントポリマーを有する（複数の）投入フィルム
を延伸する。通常は、これらの低温では、延伸（厚みの
減少）は余りされず、したがって余り望ましくない防湿
性が得られる。意外なことには、本発明者らは、シーラ
ントポリマーの溶融を回避するのに必要な更に低いミル
ロース表面温度でも、6:1以上のの延伸（厚みの減少）
比が可能であることを見いだした。
また、適当な水準の形状安定性（使用時の耐収縮性）
を有するシーラントポリマーを、必要な低温で通常の時
間より長時間延伸を行なった後にアニーリングすること
によって製造することができることを見いだした。
新規なフィルムは、高融点ポリマー（例えば、高密度
ポリエチレンホモポリマー）のような少なくとも１種類
のバリヤー材料を低融点ポリマー（例えば、エチレンビ
ニルアセテートポリマー）と共に同時押出し、この同時
押出した材料を圧縮ロール延伸によって延伸することに
よって製造される。多層フィルムの同時押出には、キャ
ストフィルム、キャストシール、またはインフレートフ
ィルム装置を用いることができる。本発明までは、少な
くとも１種類のヒートシール性ポリマーと少なくとも１
種類のバリヤーポリマーを含んでなり、圧縮ロール延伸
された同時押出多層フィルムはなかった。
一つの態様によれば、多層同時押出系を用いて、チュ
ーブの外側に低融点ポリマーとチューブの内側に高融点
ポリマーとを有するインフレートチューブが製造され
る。チューブを潰して、二プライ材料を形成する。こう
して潰されたチューブは、第一のシーラント層、第一の
バリヤー材料、第二のバリヤー材料、および第二のシー
ラント層をこの順で含んでいる。次に、この潰したチュ
ーブを圧縮ロール延伸ミルに送る。
本発明のもう一つの態様は、同様な方法で、インフレ
ートした一面がヒートシール性のフィルムであって、前
記のようにして二プライまたはウェブを有するチューブ
を形成した後、このチューブ切り開きチューブの一面ま
たはウェブを反転させた後、２個のフェライトを圧縮ミ
ルに送り込む方法で製造したフィルムに関する。このフ
ィルムは、フィルム構造体内部にヒートシール性層を配
し、完成したフィルム構造体が、ヒートシール性ポリマ
ー、高融点バリヤーポリマー、ヒートシール性ポリマ
ー、高融点バリヤーポリマーの層を有するようにする。
図面の簡単な説明 図１は、インフレートフィルム法を用いる同時押出圧
縮ロール延伸法の単純化した模式平面図である。
図２は、図１の線２−２に沿って取ったインフレート
フィルムの断面図である。
図３は、図１に示された部分の拡大断面図であり、空
気浮遊フラットナー付近のチューブを表したものであ
る。
図４は、図１の線４−４に沿って取った平らにしたチ
ューブの断面図である。
図５は、図１の線５−５に沿って取った１つのプライ
を反転した後の２個のウェブの断面である。
図６は、二層で二プライのヒートシール圧縮ロールフ
ィルムの両外表面としてシーラント層を有するフィルム
の断面である。
図７は、フィルムキャスティング法を用いる同時押出
圧縮ロール延伸法の単純化した模式平面図である。
図８は、両外表面としてシーラント層を有する三層で
一プライのヒートシール圧縮ロールフィルムの断面であ
る。
図９は、二層で一プライの一面ヒートシール性の圧縮
ロール延伸フィルムの断面図である。
図10は、シート押出キャスティング法を用いる同時押
出圧縮ロール延伸法の単純化した模式図である。
図11は、三層で二プライの一面がヒートシール性圧縮
ロールフィルムの一方の外表面としてシーラント層と、
他方の外表面としてバリヤー層とを有するフィルムの断
面図である。
図12は、水分およびガスバリヤー性を有する五層で二
プライのヒートシール性の圧縮ロールフィルムのもう一
つの態様の断面図である。
図13は、水分およびガスバリヤー性を有する六層で二
プライのヒートシール性の圧縮ロールフィルムのもう一
つの態様の断面図である。
発明を実施する最良の様式 バッグ・イン・ボックス防湿包装用に製造したフィル
ムは、典型的にはインフレート同時押出製造法によって
製造される。最も普通に用いられる材料は、バリヤー層
用の高密度ポリエチレン（HDPE）およびシーラント層用
のエチレンビニルアセテート（EVA）コポリマーであ
る。
本発明によれば、圧縮ローリングにより改良された防
湿性を有し、低融点シーラント層の存在によりヒートシ
ール性も有するフィルムが提供される。
本発明の同時押出圧縮ロール延伸法を用いることによ
って、従来の方法で製造されたインフレート同時押出フ
ィルムと比較して同等または一層良好なバリヤー性を有
するヒートシール性フィルムを製造することが可能であ
る。この圧縮ロール延伸法によれば、フィルムの厚みを
減少させて、他の方法を用いては得られない改良された
防湿性を有する一層薄いフィルムが提供される。更に、
シーラント層をフィルムの層として組み入れると、フィ
ルムを更に高い厚み減少比で延伸することができる。
また、多層シール性フィルムでは、シーラントまたは
接着剤層により耐破壊性を提供することが容易になる。
他の各種の材料をフィルムに中間層として含めることが
できることも、本発明の意図した範囲内にある。各種の
介在または中間層を提供して、耐破壊性、引裂き抵抗、
不透明度の水準、およびガスバリヤー性のようなフィル
ムの所望な特性を増加することができる。これらの各種
中間体材料は、ガスバリヤー材料、他のシーラント層、
金属粒子層、およびフィルム材料からのトリムまたは余
剰物を包含する層などの他の種類バリヤー材料を包含す
るごとができる。色成分（二酸化チタンなど）を加え
て、フィルムに任意の所望な水準の不透明性または色を
付与することができることも意図されている。
本発明は、多層フィルム、および軟質および剛性ポリ
マーを同時に微粉砕して高バリヤー多層フィルムを形成
する方法を提供する。ある態様では、シーラント層をフ
ィルムの内部表面として並びに外部表面上に有すること
が望ましい。シーラント層は、典型的には多層フィルム
の他の層よりも薄い層である。
本発明のフィルムを製造するための一つの好ましい方
法を、図１に示す。他の多層フィルムを本発明の方法に
したがって製造することができ、下記の説明は単なる例
示のためのものであることを理解されたい。
本発明は、２層以上のフィルムを含んでなる多層フィ
ルムを提供する。第一層は、ガスおよび／または水分バ
リヤー材料、例えば高密度ポリエチレン（HDPE）、中密
度ポリエチレン（MDPE）、低密度ポリエチレン（LDP
E）、線状ポリエチレンと例えばブテン、ヘキセン、オ
クテンとのコポリマー、ポリプロピレン、ナイロン、エ
チレンビニルアルコール（EVOH）、ポリエステル、ポリ
アクリロニトリル、ポリビニリデンクロリド（PvDC）お
よびそれらの混合物を含んでなるバリヤー層である。こ
のバリヤー層は、シーラント層より高い融点を有する材
料からなっている。様々な態様では、バリヤー層の主成
分として高密度ポリエチレンを有するのが好ましい。第
二層は、シール開始温度、高温粘着強さおよび摩擦係数
のような各種のヒートシール性を有する材料を含んでな
ることができるヒートシーラント層である。各種の有用
な接着剤またはヒートシーラント層は、エチレンビニル
アセテートコポリマー（EVA）、エチレンメチルアクリ
レートコポリマー（EMA）、ポリエチレンのブテン、ヘ
キセン、オクテン線状コポリマー、エチレンアクリル酸
コポリマー（EAA）、エチレンメタクリル酸（EMAA）コ
ポリマー（例えば、Nucrel ）、ヘキセン−ブテンコポ
リマー、Surlyn のようなイオノマー、Bynel のよう
な酸および無水物改質エチレンビニルアセテート、中密
度ポリエチレン（MDPE）、低密度ポリエチレン（LDP
E）、超低密度ポリエチレン（ULDPE）、極低密度ポリエ
チレン（VLDPE）、線状ポリエチレン、およびメタロセ
ン触媒を基剤とするポリエチレンであって10〜20％のオ
クテン、ヘキセン、ブテンまたはそれらの混合物と共重
合したもの、およびこれらの接着剤層材料の混合物を含
んでなる。様々な態様では、EVAコポリマーが接着剤層
として好ましい。典型的には、ヒートシーラント層は、
高密度ポリエチレンのようなバリヤー層より低い融点を
有する。ヒートシーラント層は粘着性であり、それ自身
および他の材料と粘着しやすい点が注目される。
スリップ剤のような様々な他の成分を、本発明のフィ
ルム層に配合することができる。一つの好ましいスリッ
プ剤は、エルカミドまたはステアラミドを約０〜2500pp
m、好ましくは約250〜750ppm、およびオレイルパルミト
アミドを約０〜2500ppm、好ましくは約1000〜2000ppm含
んでなる。様々な他成分およびスリップ剤または摩擦減
少剤の共同作因は、本発明のフィルムで有用であること
を理解すべきである。
本発明は、約0.30ミルから約4.00〜5.00ミルまでの範
囲のフィルム厚みを提供する。好ましいフィルムは、0.
75ミル〜約2.0ミルの範囲であり、最も好ましくは約1.0
0〜1.60ミルである。シーラント層は、好ましくはフィ
ルムの全厚の約2.5〜約80％である。２種類以上のシー
ラント層がある態様における本発明のフィルムは、それ
ぞれのシーラント層がフィルムの全厚の2.5％〜約40％
であるのが好ましい。それぞれシーラント層の最も好ま
しい層厚みは約８〜約18％であり、ある種の態様は、約
12.5％であるのが好ましい。フィルムがインフレートフ
ィルム法によって形成される態様では、下記の説明が容
易に理解されるように、フィルムの各ウェブには同量が
含まれることを理解すべきである。
図１について説明すれば、究極的にフィルムの一層を
形成する各材料を押出機から押し出す。図１に示される
態様には、３個の押出機12、14、および16が示されてい
る。図示されていない他のものをも含むいずれか２個以
上の押出機を利用して、本発明の多層フィルムを製造で
きることが分かる。図２〜５について説明すれば、３個
の押出機を用いてこれらの図によって記載された多層フ
ィルムを製造することが理解される。押し出された材料
は同時押出アダプター18を通過して、同時押出ダイ20を
通過する。冷却環22により、低温空気を矢印方向24に送
り、インフレートフィルムバブル30が形成されるように
する。フィルムの温度は、点32では同時押出材料の融点
より高く、フィルムが溶融するようになっている。フィ
ルムが冷却するに従い、通常は垂直線で示されるような
フロストライン34が生じる。フィルムを急冷または冷却
して、フィルムの温度が降下し、点36でフィルムは一般
的には再結晶（Tc）の温度を下回るようにする。フロス
トライン34の面積は、バブル30の冷却媒空気の量、並び
にダイから出て行く溶融体温度およびポリマー流速（ポ
ンド／時）によって決定される。冷却環22からのフロス
トライン34の距離が、フィルムのバリヤー性に影響を与
える。冷却環22からのフロストライン34が高くなりまた
は一層離れると、フィルムの結晶化度が一層大きくな
る。また、フロストライン34が高くなると、溶融材料の
温度降下は緩やかになり、フィルムは最大結晶化率温度
（Tc）での時間が長くなり、これによりまたフィルムの
密度が高くなる。高密度フィルムは、最終的に延伸した
フィルム生成物に一層良好なバリヤー性を生じる。フロ
ストライン34が低くなるかまたは冷却環22に近くなる
と、フィルムの厚みを一層良好に調節することが可能に
なる。
図２について説明すれば、フラットナーで破壊される
前の多層インフレートフィルムバブル30の一面が示され
ている。
図１において押し出される多層フィルムは、接着剤ま
たはシーラント層Ａ、バリヤー層Ｂ、および中間または
介在層Ｍを含んでなる。各種の態様では、介在層Ｍは、
バリヤー材料およびフィルム工程からのトリムまたはス
クラップ材料を含んでなることができる。接着剤層Ａは
バブル30の外側にある。バブル30の連続部分はフラット
ナー40を通過する。空気フラットナー40は、複数の開口
42を含み、これにより空気フラットナー40からバブル30
の方向へ空気が流れるようになってる。空気フラットナ
ー40により内圧が生じて、開口42を通って押し出され、
空気クッション44を与えて、バブル30が空気上を滑るよ
うになっている。接着剤またはシーラント層Ａは、通常
は高い摩擦係数を有する材料を含んでなる。図３の拡大
図に示されるように、空気のクッション44が開口42を通
して流れる空気によって提供され、粘着性の接着剤層Ａ
は空気フラットナー40に接着しないかまたはバブル30が
潰れると皺になるようになっている。バブル30は、空気
フラットナー40の後縁46に隣接した点で潰れ、且つ潰れ
て二プライまたウェブ材料56を形成する。二プライ材料
56は、絞りロール52および54を通過する。好ましい態様
では、絞りロール52は鋼材料を含んでなり、一方絞りロ
ール54はその表面にゴム材料を含んでなる。
次に、図４について説明すると、断面が図１の線４−
４に沿って取られている。図４で分かるように、二プラ
イ材料50は接着剤総Ａ、介在層Ｍ、バリヤー層Ｂバリヤ
ー層Ｂ′、介在層Ｍ′、および接着剤層Ａ′をこの順で
含んでなる。２個のプライは互いに接触しているが、互
いに結合または溶着していない。
図４に示された潰れたフィルムは、ウェブ分離機構60
へと進み、潰れたバブルを２個のウェブ62および64に引
裂きまたは分離する。第一のウェブ62は、COLLIER Codi
ng Machinery Corporation、グリーンタウン、オハイオ
製などのウェブインバーター機構70へと進み、ウェブが
裏返しまたは180゜反転する。これは、ウェブ分離機構6
0がウェブ62および64を分離してしまった時点で図１で
見ることができる。ウェブ62は、Ｏで表された外側表面
とＩで表された内側表面とを有し、ウェブ64は内側表面
Ｉ′と外側表面Ｏ′とを有する。図示した態様では、ウ
ェブインバーター機構70は、通常はウェブ62が第一のバ
ー72を通過してフィルムを45゜回転させる。ウェブ62は
第二のバー74を通過し、これがフィルムを90゜回転し、
第三のバー76を通過して、これがフェライト62を更に45
゜回転する。ウェブ62を反転した後、ウェブ62の外側表
面Ｏは、ウェブ64の内側表面Ｉ′と隣接する。ウェブ62
および64は、少なくとも１個のロール78上で引かれて一
緒になり、再結合したウェブ材料80を形成する。
次に図５について説明すると、ウェブインバーター機
構70を通過した後の再結合した多層フィルムが示されて
いる。再結合したウェブは、第一のシーラント層Ａ、第
一の介在層Ｍ、第一のバリヤー層Ｂ、第二のシーラント
層Ａ′、介在層Ｍ′、および第二のバリヤー層Ｂ′の層
を含んでなる。第一のバリヤー層Ｂと第二のシーラント
層Ａ′との間の界面は、第一のバリヤー層Ｂと第二のシ
ーラント層Ａ′との間に存在する小さな部分81によって
示されるように、この時点では互いに溶着していない。
際結合ウェブ80は一対の圧縮ロール延伸ミルロール82
および84を通過して、際結合ウェブ80のウェブ62および
64を互いに結合または溶着させ、多層フィルム86を形成
する。
多層フィルムの圧縮ロール延伸の際に、２種類の異な
るポリマーが同じ熱、圧力、剪断または伸張力を通過す
る。意外なことには、薄いフィルムの薄い低融点シーラ
ント層は厚い高融点バリヤー層フィルムと異なる速度で
は圧縮ロールされないことを見いだした。本発明まで
は、接着剤層とバリヤーフィルムとを含んでなる多層フ
ィルムを同時押出し、両層を互いに圧縮ロールしたこと
はなかった。意外なことには、シーラント層とバリヤー
層はいずれも容易に互いに延伸されることを見いだし
た。これは、それぞれのポリマーは独特かつ異なったレ
オロジー、熱および形態学的特性を有するので、特に驚
くべきことである。最も注目すべき差異は、低融点シー
ラント層はバリヤー層材料とは異なる速度で薄くされる
ことが予想される伸張粘度または延性が異なることであ
る。本発明の多層フィルムにおいてシーラント層が圧縮
ロールされると、介在層およびバリヤー層と同じ速度で
容易に圧縮ロール延伸されることは、驚くべきことであ
る。意外なことには、軟質ポリマーおよび硬質／剛性ポ
リマーを同時に圧縮延伸することができ、柔らかな方の
ポリマーが置換により不均衡化することがないことによ
り、改良された多層フィルムが提供されることを見いだ
した。更に、ローリング比も改良される。
多層フィルム86は、後アニーリングロール91、92、93
および94を含んでなる後アニーリング機構90を通過す
る。後アニーリングロールの数を変えることができるこ
とを理解すべきである。その後、ある態様では、フィル
ム86はコロナ処理機構100、チルロール102を通過して、
巻取部104へ至ることができる。チルロール102により、
フィルム86の潜熱が除去される。潜熱が除去されない
と、フィルム86は巻取後に応力緩和または収縮を生じ、
これがフィルムを巻き付けるコアを潰すことがある。
フィルムを後アニーリングすると、応力除去がなさ
れ、高温でのフィルムに形状安定性が付与される。形状
安定性は、フィルムが高温で収縮する能力を反映してい
る。好ましい態様では、ロール91〜94の表面の温度を従
来の後アニーリング法より若干低温にしてシーラント層
Ａがアニーリングロールに粘着しないようにするのが望
ましい。また、各種の態様では、標準のアニーリングロ
ールよりも大きくして、時間および温度を操作して多層
フィルムの形状安定性を増加させることも有用であるこ
とを見いだした。時間および温度操作の一つの利点は、
高密度ポリエチレンを高温に保持して、良好な応力緩和
を有する多層フィルムを提供することである。
しかしながら、本発明によれば、各種の他の多層フィ
ルムを製造することができることを理解すべきである。
二面シール性フィルムであって、この場合にはフィルム
が引裂かれたり分離されず、かつ反転されないものを提
供することが可能である。この方法は、二ウェブ材料56
をウェブ分離機構60およびフィルムインバーター70を通
過させないことによって図１と同様に示すことができ
る。この材料56は、その代わりに直接バブルにおいて潰
されたものから圧縮ロール延伸ニップロールまで進む。
チューブまたはバブルを平らにし、次に直接圧縮ローリ
ングミルに供給する。熱および圧力の組み合わせによ
り、バリヤー層の間に高結合力を有する二面シール性フ
ィルムが生成する。図６に示されるように、二面シール
性フィルムは、シーラント層Ａ、バリヤー層Ｂ、第二の
バリヤー層Ｂ′、および第二のシーラント層Ａ′を含ん
でなる。
本発明の範囲内のもう一つの方法は、図１の潰れたバ
ブルウェブ56をウェブ分離装置60を通過させ、これを個
々のウェブ62および64に分割することを含んでいる。ウ
ェブ62はウェブインバーター70では反転されず、それぞ
れのウェブ62および64は更に分離されて、独立した圧縮
ロール延伸ミル、後アニーリング装置および独立した巻
取装置へと供給される。
更にもう一つの方法では、ウェブの一方を中間巻取装
置（図示せず）に巻き取り、巻き取ったロール上に保持
しておき、後日圧縮ロール延伸するか、または独立した
圧縮ロール延伸ミル装置に保持することができる。
他の同時押出法を用いて多層フィルムを提供すること
ができることを理解すべきである。多層熱シール性フィ
ルムは、スロット−ダイフィルムキャスティング手法を
用いて３層の厚いフィルムをキャスティングし、生成す
るフィルムを圧縮ロール延伸することによって製造する
ことができる。単一面の熱シール性フィルムは、二層同
時押出装置から製造される。
図７は、溶融ポリマーを、好ましい態様ではダイギャ
ップが約0.01〜0.06インチの平型ダイ200から押出し、
多層の押し出された材料を大型の金属キャスティングロ
ール204用いて押出ダイ200から薄いフィルム202まで延
伸することを含むフィルムキャスティングを示してい
る。金属ロール204は水槽（図示せず）に入って、フィ
ルムを急冷することができる。フィルム202を、エアー
ナイフ206、真空ボックス、静電荷またはゴムニップロ
ールによってキャスティングロール204に固定すること
ができる。好ましい態様では、最良のバリヤー特性は、
比較的低い溶融体温度、高キャスティングロール温度を
用いることによって水曜は用いずに、得られることを見
いだした。好ましい態様では、ストリッパーロール208
を用いてキャスティングロール204上のフィルム接触時
間を最大にする。フィルム202は、上記のように圧縮ロ
ール延伸機構210および後アニーリング機構220を通過す
る。ゴムニップロールを用いる（図示せず）態様では、
ゴムニップロール上によく磨いて滑らかな表面を有する
のが好ましい。図８には、第一のシーラント層Ａ、バリ
ヤー層Ｂおよび第二のシーラント層Ａ′を有する二面熱
シール性圧縮ロールフィムが示されている。別の態様
は、図９に示されるようなシーラント層Ａおよびバリヤ
ー層Ｂを含んでなる一面熱シール性キャスト圧縮ロール
延伸フィルムである。
更にもう一つのキャスティング法を用いて、シート押
出法を含んでなる多層シートを形成することができる。
この方法は、高結晶化度および非常に滑らかなまたは高
度につやのある表面を有する厚いフィルムを製造するの
に有用である。シート押出法の一例は、概略的に図10に
示されており、同時押出ダイ300が、複数の温度調節し
た磨いたロール304上のシート302材料を押し出すのであ
る。好ましい態様では、見掛けのシート厚みの約75〜約
90％の調節したギャップがあり、シート302が温度調節
した磨いたロール304上を通過するようになっている。
冷却ロール306は、複数の磨いたロール304に隣接して用
いるのが好ましい。本発明によって製造される多層シー
ト302は、0.006〜約0.50″の範囲の厚みを有する一また
は二面ヒートシール性厚フィルムであることができる。
多層シート302は、冷却ロール306上でのシート接触時間
を最大にするのに用いられるストリッパーロール308の
回りを通る。上記のように、シート302は圧縮ロール延
伸ミル装置310及び後アニーリング装置320を通過する。
ポリマーの様々な粘度および流速を調節することができ
る他の同時押出キャストダイ装置なども有用であると考
えられる。この方法を様々なポリマー粘度の差に採用す
ることができることにより、極めて多層多様なポリマー
を選択することができる。例えば、Cloeren Company製
のCloeren同時押出キャストダイ装置であって、分流装
置の側を流れるポリマーの様々な粘度および流速に応じ
て調節しまたは移動することができる分流装置を用いる
ものが、本発明のキャストダイ装置で有用である。
図11は、バリヤー層ＢおよびＢ′より融点が低い接着
剤層ＡおよびＡ′を含んでなる多層シール性バリヤーフ
ィルムの断面図を示している。圧縮延伸ミルからの熱お
よび圧力では、フィルムのバリヤー層ＢおよびＢ′は溶
解しないが、シーラント層Ａ′は軟化して、フィルムの
中央部のバリヤー層Ｂに融合する。介在層ＭおよびＭ′
は、任意の所望な材料であることができる。一つの態様
では、介在層ＭおよびＭ′は、バリヤー樹脂と、フィル
ムの端から切り取られて費用節約のため押出機の再度配
合されるトリムまたは過剰の幅とを含んでなる。トリム
材料はバリヤー材料とシーラント材料とを両方共含み、
ある態様ではフィルムのこれらの層を互いに結合するの
を容易にする。しかしながら、トリムは接着剤層をバリ
ヤー層に結合するための要件ではない。
図12は、接着剤層Ａ、バリヤー層Ｂおよび介在層M1、
M2およびM3を有する多層材料を示す断面図である。図12
に示される多層フィルムは、10層である。介在層M1は、
互いに親和性のない２種類の異なるポリマーのそれぞれ
に親和性を有するように設計された特殊化されたポリマ
ーを含んでなる結束または接着剤層であることができ
る。一例は、DuPont製のBynel 接着剤材料である。結
束層は、例えばナイロンまたはエチレンビニルアルコー
ル（EVOH）などのガスバリヤーポリマーなどを含んでな
る層M2をバリヤーまたはシーラント層に結束するのに用
いることができる。ナイロンおよびEVOHのようなガスバ
リヤーポリマーは極性材料であり、吸湿性である。この
ようなポリマーは水蒸気を吸収して、これに比例してフ
ィルムのガスバリヤー性を減少させる。図12に示した多
層フィルムは、ガスバリヤー層M2′の一つの両面にバリ
ヤー材料の２層ＢおよびＢ′を有する。ガスバリヤー層
M2′は水分吸着から保護されたままであり、一層安定な
ガスバリヤー性を提供し、経時的および水分に暴露した
ときにガスバリヤー性は余り失われない。M3層は、結束
層材料M1と、全ての層Ａ、Ｂ、M1、M2およびM3を含んで
なるトリムとを両方共含む方法からトリム再生材料を含
んでなることができる。
図13は、２個のウェブであってそれぞがシーラント層
Ａ、バリヤー層Ｂおよび４つの介在層M1、M2、M3および
M4を含んでなるウェブを有する多層フィルムを示すもう
一つの態様である。M1層は結束材料であることができ、
層M2およびM3はナイロン層M2およびEVOH層M3のようなバ
リヤー性材料であることができるが、M4層は結束材料、
トリムまたはスクラップ材料を含んでなることができ
る。
好ましい態様では、シーラント層は、多層フィルムの
層厚みに対して約2.5〜約80％接着剤層であり、好まし
くは約８〜約18％であり、ある態様では約12.5％であ
る。バリヤー層（および介在層が存在するときには、一
緒になって）約20〜約97.5％であり、好ましくは約82〜
約92％であり、ある態様では約87.5％である。圧縮ロー
ルフィルムの全厚は、約.30ミル〜約4.0ミルであり、好
ましくは0.80〜1.80ミルである。厚みが約1.4ミルの単
一プライフィルムについては、シーラント層は好ましく
は約0.035〜約1.12ミルであり、好ましくは約0.175ミル
であり、バリヤー層は約0.28〜約1.365ミルであり、好
ましくは約1.225ミルである。
インフレート同時押出圧縮ロールフィルムは、単一ま
たは二プライ多層構造であることができる。1.40ミルの
好ましい厚みに対する下記の層比および層厚みは、下記
の表１に示した通りである。
下記の表２は、延伸した単一プライの多層キャストフ
ィルムについての層比、好ましい範囲に対する百分率お
よびフィルム厚み、および一例を示す。厚みは、1.4ミ
ル厚みのフィルムに対するものである。
下記の表３は、中間層としてトリム再生物を有するイ
ンフレートフィルムを示す。中間層はトリムのみ、トリ
ムとバリヤー層材料、またはトリムと、選択したポリマ
ーと、不透明度、破壊強さおよび／または引裂強さのよ
うな追加の所望な特性を得る目的で選択した無機充填剤
とを含むことができること理解すべきである。この説明
は、図11に示したように一緒に二プライ三層同時押出圧
縮ロールしたものについてのものである。
下記の表４のデーターは、他のフィルムと比較した本
発明の同時押出圧縮ロール延伸したヒートシール性バリ
ヤーフィルムの優れたバリヤー性を示す。最初の３例
は、圧縮ロール延伸法を用いる水蒸気透過率が約.10〜
約.12である単層の高密度ポリエチレン（HDPE）の従来
技術を示す。
次の３例は、水蒸気透過率が約.34のMobil Corporati
onのOHD法によって製造した同時押出高密度ポリエチレ
ン／シーラントフィルムを示す。MobilのOHD法は、２組
のニップロールを用いてフィルムを機械方向に延伸す
る。ニップロールの第二の組は、第一の組よりも高速に
設定して、フィルムが第一および第二のロールの間で延
伸されるようにする。次に、フィルムを、幅だし法を用
いて横方向に延伸する。
次の２例は、Hercules B500フィルムおよびBorden OP
Ptiwraptm CD442フィルムによって示されるように２軸
幅だししたポリプロピレンと単層および同時押出した層
を示す。水蒸気透過率は、それぞれ.30および.35であっ
た。
次の例では、同時押出高密度ポリエチレン／シーラン
トフィルムであって、吹込は行なったが延伸工程は行な
わなかったものであり、水蒸気透過率が約.34であるも
のを示す。
比較では、本発明による圧縮ロール延伸した同時押出
高密度ポリエチレンバリヤーフィルム／シーラント層の
水蒸気透過率は約.16であった。水蒸気透過率の.16と.2
3との間の差は当業者には極めて有意であることに注目
することが重要である。バリヤー性が約.10MVTRである
ことを望む容器設計者は、厚みが約2.3ミルのMobil OHD
フィルムを用いなければならない。しかしながら、容器
設計者は、厚みが約1.6ミルの本発明によって圧縮ロー
ル延伸した同時押出バリヤー／シーラントフィルムを用
いることができる。これは、容器設計者が無数の容器を
製造しなければならない場合には有意な差である。MVTR
性能の基準は満足しているが、約0.7ミルの差を除外す
ることは重大である。
本発明を、好ましい態様に関して詳細に説明してき
た。しかしながら、請求の範囲に定義されている本発明
の範囲から離反することなく改質および変更が可能であ
ることは明らかである。幾つかの変更または改質を、例
示の目的で概説した。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B32B 1/00 - 35/00 B29C 55/00 - 55/30

Claims (29)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】多層ヒートシール性バリヤーフィルムであ
    って、このフィルムが防湿性の熱可塑性材料の少なくと
    も１層のバリヤー層と熱シール性の熱可塑性材料の少な
    くとも１層のシーラント層との同時押出および圧縮ロー
    ル延伸によって製造され、このフィルムの厚みに対して
    シーラント材料約2.5〜約80％およびバリヤー材料約20
    〜約97.5％を含んでなり、平均水蒸気透過率が、厚み１
    ミル当たり100゜Fおよび90％相対湿度で１日当たり約0.
    2g/100平行インチ未満である、フィルム。
  2. 【請求項２】バリヤー層が高密度ポリエチレン、中密度
    ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線状ポリエチレ
    ン、ポリプロピレン、ナイロン、エチレンビニルアルコ
    ール、ポリエステル、ポリアクリロニトリル、ポリビニ
    リデンクロリド、およびそれらの混合物を含んでなる群
    から選択される材料を含んでなる、請求項１のフィル
    ム。
  3. 【請求項３】シーラント層が、エチレンビニルアセテー
    トポリマー、エチレンメチルアクリレートコポリマー、
    ポリエチレンのブテン、ヘキセンおよびオクテンコポリ
    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、ヘキセン−ブテンコポリマー、イオ
    ノマー、酸または無水物改質エチレンビニルアセテート
    コポリマー、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレ
    ン、超低密度ポリエチレン、極低密度ポリエチレン、お
    よびブテン、ヘキセンまたはオクテンのコモノマーを含
    むメタロセン触媒を基剤とするポリエチレン、およびそ
    れらの混合物を含んでなる群から選択される材料を含ん
    でなる、請求項１に記載のフィルム。
  4. 【請求項４】多層二面ヒートシール性バリヤーフィルム
    であって、フィルムが同時押出および圧縮ロール延伸に
    よって製造され、第一のシーラント層、第一のバリヤー
    層、第一のバリヤー層に隣接する第二のバリヤー層、お
    よび第二のバリヤー層に隣接する第二のシーラント層を
    含んでなり、これらの層がフィルムの圧縮ロール延伸に
    よって互いに溶着することを特徴とする、フィルム。
  5. 【請求項５】多層一面ヒートシール性バリヤーフィルム
    であって、フィルムが同時押出および圧縮ロール延伸に
    よって製造され、第一のシーラント層、第一のバリヤー
    層、第一のバリヤー層に隣接する第二のシーラント層、
    および第二のシーラント層に隣接する第二のバリヤー層
    を含んでなり、これらの層が圧縮ロール延伸によって互
    いに結合することを特徴とする、フィルム。
  6. 【請求項６】多層ヒートシート性バリヤーフィルムが、
    更に、少なくとも１層の介在層を含み、少なくとも１層
    の介在層が少なくとも１層のシーラント層と少なくとも
    １層のバリヤー層との間に配置されてなる、請求項１に
    記載のフィルム。
  7. 【請求項７】少なくとも１層の介在層が第一の介在層と
    第二の介在層とからなり、少なくとも１層のシーラント
    層が第一のシーラント層と第二のシーラント層からな
    り、少なくとも１層のバリヤー層が第一のバリヤー層と
    第二のバリヤー層とからなり、第一の介在層が第一のシ
    ーラント層と第一のバリヤー層との間に位置し、第二の
    介在層が第二のシーラント層と第二のバリヤー層との間
    に位置する、請求項６に記載のフィルム。
  8. 【請求項８】介在層がスクラップまたは過剰の多層フィ
    ルムを含んでなる、請求項６に記載のフィルム。
  9. 【請求項９】少なくとも１層の介在層がガスバリヤー材
    料を含んでなる、請求項６に記載のフィルム。
  10. 【請求項１０】第一の及び第二の介在層がガスバリヤー
    層を含んでなる、請求項７に記載のフィルム。
  11. 【請求項１１】フィルムの厚みに対して、シーラント層
    が約８〜約18％であり、バリヤー層が約82〜約92％であ
    る、請求項１に記載のフィルム。
  12. 【請求項１２】0.036mm（約1.4ミル）のフィルム厚みに
    対して、シーラント層の厚みが0.001〜0.028mm（約0.03
    5〜約1.120ミル）であり、バリヤー層の厚みが0.007〜
    0.035mm（約0.280〜約1.365ミル）である、請求項１に
    記載のフィルム。
  13. 【請求項１３】２つの表面を有する多層ヒートシール性
    バリヤーフィルムであって、このフィルムが同時押出お
    よび圧縮ロール延伸によって製造され、フィルムの厚み
    に対して百分率で、一方の表面側に配置される第一のシ
    ーラント層を2.5〜40％、第一のシーラント層に隣接す
    るように配置される第一のバリヤー層を10〜47.5％、他
    方の表面側に配置される第二のシーラント層を2.5〜40
    ％、および第一のバリヤー層と第二のシーラント層との
    間に配置される第二のバリヤー層を10〜47.5％を含んで
    なる、フィルム。
  14. 【請求項１４】フィルムの厚さに対して、第一のシーラ
    ント層が約８〜約18％であり、第一のバリヤー層が約32
    〜約42％であり、第二のシーラント層が約８〜約18％で
    あり、第二のバリヤー層が約32〜約42％である、請求項
    13に記載のフィルム。
  15. 【請求項１５】多層ヒートシール性バリヤーフィルムで
    あって、このフィルムが同時押出および圧縮ロール延伸
    によって製造され、フィルムの厚みに対して百分率で、
    第一のバリヤー層を５〜20％、第一のバリヤー層に隣接
    るように配置される第一の介在層を10〜40％、第一の介
    在層に隣接するように配置される第一のシーラント層を
    ５〜20％、第一のシーラント層に隣接するように配置さ
    れる第二のバリヤー層を５〜20％、第二のバリヤー層に
    隣接するように配置される第二の介在層を10〜40％、お
    よび第二の介在層に隣接するように配置される第二のシ
    ーラント層を５〜20％を含んでなる、フィルム。
  16. 【請求項１６】フィルムの厚みに対して、第一のバリヤ
    ー層が約7.5〜約15％であり、第一の介在層が約20〜約3
    0％であり、第一のシーラント層が約7.5〜約15％であ
    り、第二のバリヤー層が約7.5〜約15％であり、第二の
    介在層が約20〜約30％であり、および第二のシーラント
    層が約7.5〜約15％である、請求項15に記載のフィル
    ム。
  17. 【請求項１７】フィルム厚みが0.008〜0.102mm（約0.3
    ミル〜約4.0ミル）の範囲である、請求項１に記載のフ
    ィルム。
  18. 【請求項１８】フィルムの厚みが0.019〜0.051mm（約0.
    75〜約2.00ミル）の範囲である、請求項１に記載のフィ
    ルム。
  19. 【請求項１９】フィルムの厚みが0.025〜0.041mm（約1.
    00〜約1.6ミル）の範囲である、請求項１に記載のフィ
    ルム。
  20. 【請求項２０】シーラント層の厚みが0.002〜0.028mm
    （約0.07〜約1.12ミル）であり、バリヤー層の厚みが0.
    007〜0.034mm（約0.28〜約1.33ミル）である、請求項１
    に記載のフィルム。
  21. 【請求項２１】第一のシーラント層の厚みが0.001〜0.0
    14mm（約0.035〜約0.560ミル）であり、第一のバリヤー
    層の厚みが0.004〜0.017mm（約0.140〜約0.665ミル）で
    あり、第二のシーラント層の厚みが0.001〜0.014mm（約
    0.035〜約0.560ミル）であり、第二のバリヤー層の厚み
    が0.004〜0.017mm（約0.140〜約0.665ミル）である、請
    求項５に記載のフィルム。
  22. 【請求項２２】第一のシーラント層の厚みが0.003〜0.0
    06mm（約0.112〜約0.252ミル）であり、第一のバリヤー
    層の厚みが0.011〜0.015mm（約0.448〜約0.588ミル）で
    あり、第二のシーラント層の厚みが0.011〜0.015mm（約
    0.448〜約0.558ミル）であり、第二のバリヤー層の厚み
    が0.003〜0.006mm（約0.112〜約0.252ミル）である、請
    求項21に記載のフィルム。
  23. 【請求項２３】少なくとも１層が、フィルムの不透明度
    または色を調節するのに十分な量の材料を含む、請求項
    １に記載のフィルム。
  24. 【請求項２４】少なくとも１層が、フィルムの不透明度
    または色を調節するのに十分な量の顔料材料含む、請求
    項６に記載のフィルム。
  25. 【請求項２５】多層ヒートシール性バリヤーフィルムの
    製造法であって、 少なくとも２層、シーラント材料を含んでなる第一層お
    よびバリヤー材料を含んでなる第二層を同時押出し、 同時押出した層を吹込して、バブルの外側表面としてシ
    ーラント層を有し、バブルの内側表面としてバリヤー層
    を有するバブルとして、 バブルを潰して、第一または外側シーラント層、第一ま
    たは内側バリヤー層、第二または内側バリヤー層、およ
    び第二または外側シーラント層を有する二プライウェブ
    を形成し、 二プライウェブを分離して、第一のシーラント層および
    第一のバリヤー層を含んでなるウェブの第一のプライを
    反転し、 ２個のウェブを再結合して、再結合したウェブが順に第
    一のバリヤー層、第一のシーラント層、第二のバリヤー
    層、および第二のシーラント層を含んでなり、 再結合したウェブに圧縮ロール延伸を施して、層を互い
    に結合し、 結合したウェブに後アニーリング工程を施し、場合によ
    ってはコロナ処理工程を施して、多層フィルムを形成す
    る ことを特徴とする、方法。
  26. 【請求項２６】多層ヒートシール性バリヤーフィルムの
    製造法であって、 少なくとも２層、シーラント材料を含んでなる第一層お
    よびバリヤー材料を含んでなる第二層を同時押出し、 同時押出した層を吹込して、バブルの内側表面としてシ
    ーラント層を有し、バブルの外側表面としてバリヤー層
    を有するバブルとして、 バブルを潰して、第一または外側バリヤー層、第一また
    は内側シーラント層、第二または内側シーラント層、お
    よび第二または外側バリヤー層を有する二プライウェブ
    を形成し、 二プライウェブを分離して、第一のバリヤー層および第
    一のシーラント層を含んでなるウェブの第一のプライを
    反転し、 ２個のウェブを再結合して、再結合したウェブが順に第
    一のシーラント層、第一のバリヤー層、第二のシーラン
    ト層、および第二のバリヤー層を含んでなり、 再結合したウェブに圧縮ロール延伸を施して、層を互い
    に結合し、 結合したウェブに後アニーリング工程を施し、場合によ
    ってはコロナ処理工程を施して、多層フィルムを形成す
    る ことを特徴とする、方法。
  27. 【請求項２７】少なくとも１層が、フィルムの不透明度
    または色は調節するのに十分な量の材料を含む、請求項
    15に記載のフィルム。
  28. 【請求項２８】第一のバリヤー層の厚みが0.002〜0.007
    mm（約0.070〜約0.280ミル）であり、第一の介在層の厚
    みが0.004〜0.014mm（0.140〜0.560ミル）であり、第一
    のシーラント層の厚みが0.002〜0.007mm（0.070〜約0.2
    80ミル）であり、第二のバリヤー層の厚みが0.002〜0.0
    07mm（0.070〜0.280ミル）であり、第二の介在層の厚み
    が0.004〜0.014mm（0.140〜0.560ミル）であり、第二の
    シーラント層の厚みが0.002〜0.007mm（0.070〜0.280ミ
    ル）である、請求項15に記載のフィルム。
  29. 【請求項２９】フィルム全厚が0.008〜0.102mm（約0.3
    ミル〜4.0ミル）の範囲である、請求項15に記載のフィ
    ルム。
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