JP3280387B2 - 不透明ポリマーフィルム及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、不透明延伸ポリマーフィルム及びそのよう
なフィルムの製造方法に関し、そしてさらに詳細には、
空洞形成のための非混和性で非相溶性の空洞誘導粒子の
使用を必要としない空洞構造を有する不透明の延伸ポリ
マーフィルム及びそのようなフィルムをポリマー材料か
ら製造する方法に関する。

典型的には、不透明のポリマー包装フィルムは、１以
上のスキン層をその上に有する不透明の熱可塑性ポリマ
ーコア層を含む多層フィルムである。スキン層は、熱シ
ール性、改善された外観、高められた機械操作能力のよ
うな包装フィルムにとって種々の望ましい特性に寄与す
る。

そのような多層不透明包装フィルムがParkらへの米国
特許第4,632,869号中に開示されている。その中に開示
されるものは、空洞化された空洞層を含むポリマーマト
リックスを有する不透明で二軸に延伸されたフィルム構
造体であり、該空洞はポリブチレンテレフタレートの球
形の空洞誘導粒子を含む。開示された構造体はまた熱可
塑性スキン層を含むことができ、そしてフィルムはTiO₂
または着色酸化物のような顔料を１〜３重量％含むこと
ができる。

望まれる不透明性を有するそのようなポリマー包装フ
ィルムのためのコア層を製造する種々の方法が本技術に
おいて既知である。例えば、Ashcraftらへの米国特許第
4,377,616号は、多数の空洞（そのうちの実質的な数が
少なくとも１つの球形の空洞誘導粒子を有する）を有す
る熱可塑性ポリマーマトリックスコア、及びコア層の表
面に接着している透明熱可塑性スキン層を含む、不透明
二軸延伸ポリマーフィルム構造体を開示する。Ashcraft
らの特許によるフィルムの形成において、分散された非
相溶性の固体充填剤粒子が粒子を囲む空洞の形成のため
の部位を提供する。

これらの空洞誘導充填剤粒子は、それらが形状におい
て球形であり、空洞の形成を誘導するように好ましい粒
子サイズの範囲内である限り、有機または無機のもので
あり得ることが教示される。適切な有機粒子の例は、ポ
リアミド、ポリエチレンテレフタレート及びポリブチレ
ンテレフタレート（以降PBT）のようなある種のポリエ
ステル、並びにアクリル樹脂のような熱可塑性樹脂を含
む。充填剤粒子として適切な無機物質は、固体または中
空の予備形成されたガラス球、金属ビーズまたは球、セ
ラミック球等を含む。

Joestenらへの米国特許第5,134,173号も、空洞層を有
するポリプロピレンのような熱可塑性ポリマーマトリッ
クス材料のマトリックスを有する不透明ポリマーフィル
ムの製造するための方法を開示する。

不透明ポリマーフィルムを製造するための上記の方法
は一般に満足なものであり、そして受容できる以上のフ
ィルムがそれらから実現されるが、これらの方法に関連
するいくつかの問題または不利点がある。一つは、空洞
誘導充填剤粒子の原料コストがしばしば、熱可塑性ポリ
マーマトリックス材料のための原料コストに対してかな
り高いことがある。例えば、PBTの充填剤粒子は、これ
はポリプロピレンのようなポリオレフィンのマトリック
ス材料中で空洞を誘導するために広く商業的な受容性が
見いだされるが、マトリックス材料と比較して重量基準
でかなり高価であり、しばしば３倍までさらに経費がか
かる。さらに、PBTのような物質の充填剤粒子はポリプ
ロピレンのようなマトリックス材料よりも大きい密度を
有し、得られるフィルムの単位体積または面積について
の経費上の不利がより大きい。PBT以外の物質の粒子に
ついては、経費の差異は利用する粒状物質に多かれ少な
かれ依存する。

さらに、PBTのようないくつかの物質は、充填剤粒子
として使用されたときには、フィルムの押出中に分解し
て、加工装置の表面に好ましくないスケールまたは付着
物を残し得る。PBTの分解の場合、この付着物は加工装
置上の卵殻の形成において現れる。このスケールは場合
によってばらばらになり、下流の加工においてフィルム
の視覚的欠点または破損を引き起こす。例えば、空洞誘
導粒子としてPBTを使用する白色不透明フィルムを形成
するための典型的なラインは、これらのスケール形成の
問題と生じる必要なダイの清掃等によって、１月あたり
り10時間以上の休止時間を被る。

従って、包装フィルムにおける使用を含む種々の用途
のための高度の不透明度を有するポリマーフィルムを提
供することが本発明の目的である。

不透明ポリマーフィルムの製造の際に空洞誘導粒子の
使用無しに（または実質的な使用なしに）、不透明ポリ
マーフィルムを提供することが本発明の他の目的であ
る。

フィルムを加工する際に材料経費を減じるように、実
質的に減じられた量の非混和性空洞誘導粒子を有する不
透明ポリマーフィルムを製造する方法を提供することが
本発明のさらなる目的である。

スケールの形成を減じまたは削除さえすることによっ
て、改善された操作性を有する白色ポリマーフィルムを
形成する方法、該方法を実施する際の休止時間を減じる
ことを提供することが本発明の他の目的である。

非混和性の空洞誘導粒子をほとんどまたは全く含まな
い不透明ポリマーフィルムを提供すること、そしてその
ようなフィルムの製造において減じられた経費の材料を
利用することが本発明のさらなる特徴である。

セルロース紙のものに匹敵する引裂特性を有する不透
明ポリマーフィルムを提供することが本発明の他の特徴
である。

多孔性を示し及び特に気体酸素透過率に関して少なく
ともいくぶんガス透過性であり、そして従ってそのよう
な性質が有利である種々の包装及び医薬用途において適
切である不透明ポリマーフィルムを提供することが本発
明の他の特徴である。

また、腐敗しやすい食品のような製品のための包装フ
ィルム中に、（特にそのようなフィルムがポリマーフィ
ルム上の１以上の同時押出された遮断スキン層等によっ
て遮断性を備えるときに）使用するために適合した高度
に不透明なポリマーフィルムの提供することが本発明の
特徴である。

本発明は、熱可塑性ポリマーマトリックス材料を含み
第１の表面と第２の表面を有するフィルムを含む不透明
延伸ポリマーフィルム構造体であって、該フィルムが複
数の空洞を有し、少なくともいくつかの空洞が空洞誘導
粒子を含まず、そして少なくともいくつかの空洞がポリ
マーフィルム材料中で隣り合う空洞と相互連結されてお
り、空洞の数はフィルム構造体中に有意な程度の不透明
性を与えるために十分なものである、前記のフィルム構
造体に関する。

本発明はまた、不透明延伸ポリマーフィルム構造体を
製造する方法であって、結晶化ポリマー構造体を形成で
きるポリマーマトリックス材料を含む、該ポリマーマト
リックス材料の融点以上の温度のメルトを製造するこ
と；メルトを溶融ポリマーマトリックス材料を含むシー
トへと成形すること；溶融材料を含むシートを冷却して
ポリマーマトリックス材料の微結晶（クリスタライト）
を含む非晶質ポリマーマトリックス材料を含むシートを
形成すること、並びに微結晶の少なくともいくつかに隣
接する空洞を形成してフィルムに不透明性を付与するよ
うにシートを少なくとも１方向に伸張することによっ
て、非晶質ポリマーマトリックス材料を含むシートをフ
ィルムへと形成すること を含む前記の製造方法に関する。

図面において、図１は従来技術の方法による空洞誘導
粒子を使用いて製造した不透明ポリマーフィルムの構造
体の断面の電子顕微鏡写真である。写真は220倍の倍率
である。そして図２は本発明に従い製造された不透明ポ
リマーフィルムの構造体の断面の1000倍の倍率での電子
顕微鏡写真である。

本発明の概念によると、ポリマーマトリックス材料と
異なる非混和性の空洞誘導粒子が少なくとも量的に大き
く減じられた、または存在しない、複数の空洞を含む不
透明ポリマーフィルムを形成するための既存の方法に対
する魅力的な代替を提示する方法が提供される。

米国特許第4,377,616号による空洞誘導粒子の使用に
よってポリマーマトリックス材料中につくられた空洞は
図１に示され、空洞12を含むフィルム10を示し、そして
空洞誘導粒子14を含む。明らかなように、空洞12はレン
ズまたは引き延ばされた卵の形であることを特徴とし得
る。つくられた各空洞12は空洞誘導粒子14の直径に少な
くとも等しいかまたはそれよりも大きい寸法を有す空間
のものである。特に重要なことは、全てではなくてもほ
とんどの空洞12が閉鎖された小室であり、フィルム10の
１つの側から他の側へ液体または気体が容易に通り抜け
ることができる通路はないことである。隣り合う空洞12
間のポリマーマトリックス材料の厚さは閉鎖された小室
構造を維持するために比較的大きい。

対照的に、本発明の方法はとりわけ、ポリマーマトリ
ックス材料を含む最初の混合物中で、空洞誘導粒子を使
用しないかまたは減じられた量のそのような粒子を少な
くとも利用する。一旦適切な混合物が配合されると、混
合物が溶融され、そして次にフィルムシートへと押し出
される。その後、溶融押出フィルムシートは非晶質状態
へと適切に冷却される。特に重要なことは、この冷却工
程が、押出シートが本方法のこの工程で完全には結晶化
されないが、ポリマーマトリックス材料の結晶化が開始
するように制御されることである。この条件において、
冷却されたシートは、それがこの準冷却非晶質状態であ
る間に迅速に伸張される。これらの制御された熱条件下
で、空洞化または空洞形成はフィルムシート内で伸張手
順の間に自発的に起こる。伸張後、得られたフィルム
は、ポリマーフィルムマトリックスをできるだけ完全に
結晶化するように急冷される。

いかなる特別の理論に束縛されるものではないが、本
発明者は、本発明の理解の助けとなるように、本方法に
おいて起こると仮定される次の微小な機構を考える。考
えられる機構の示された例のように、不透明フィルムを
形成するために使用されるマトリックス材料は種として
ポリプロピレンである。ポリプロピレンは完全な結晶状
態から加熱した後160℃で溶融し始める。もしポリプロ
ピレンが溶融状態から冷却されると、認め得る結晶は、
「結晶化」温度に物質が到るまで材料を冷却したときに
はただちに生じない。この結晶化温度は特別の物質につ
いて固定された温度ではないが、特に冷却速度に依存し
て変化し得る。一般に、迅速な冷却が使用される産業上
の実施におけるポリロピレンについての有効な結晶化温
度は130℃未満である。マトリックス材料の温度を迅速
に下げ、そして120〜130℃の付近に維持するように制御
することによって、小さな結晶核のみが比較的少量形成
され、一方マトリックス材料の大部分は非晶質の状態に
とどまる。本発明の概念によると、冷却と共に物質を押
出した後で材料が認知し得る程に結晶化し始める前の短
い有効期間において、材料は伸張手順において伸張され
る。

ポリマーマトリックス材料のポリプロピレンポリマー
鎖を配向する伸張手順からの応力の付加で、マトリック
ス材料が結晶化する温度範囲は実質的に上にシフトし、
その量は主として延伸の程度に依存する。結果として、
マトリックス材料内の結晶化は突然はなはだしく加速さ
れる。成長する結晶の密度はそれを囲む非晶質材料のも
のよりも高い。

肉眼的な視点から、微結晶に隣接するマトリックス材
料はその以前の非晶質状態に比較して収縮しなければな
らない。外部の応力の非存在下では、それは柔軟なマト
リックス材料を引っ張ることによって収縮するだろう。
しかし、伸張手順からの大きな内部応力の存在下では、
マトリックス材料は微結晶の方に引っ張り込まれるだけ
ではなく、実際に外側へと引かれる。伸張によって生じ
る大きな局部応力が微結晶−非晶質マトリックス材料界
面において発生し、シート内の多数の亀裂の形成及び広
がりにつながり、これは空隙、空洞等として現れる。

本発明に従う、そのような不透明、空洞含有ポリマー
フィルムの例が図２に示される。図２のフィルム20は相
互連結された空洞22を含み、そして空洞内に空洞誘導粒
子を含まない。明らかなように、空洞12は、不規則にそ
してランダムに付形されそしてオープンセル構造を形成
するように破壊または裂かれた壁によって少なくとも部
分的に相互連結されていることを特徴とし得る。隣り合
う空洞20間の壁の多くが極端に薄く、これが１つの空洞
から隣の空洞への流体の拡散による透過を許容し、これ
によってフィルムの液体または酸素のような気体に対す
る透過性に寄与することが特に注意され得る。

図１及び２に示されるフィルムの比較は、本発明に従
うフィルム20内の空洞22が空洞誘導粒子を使用して生成
されたフィルム10の空洞12よりもかなり大きいことを示
す。特に、図２から、もし線をフィルム20の表面へ垂直
に引くとそのような線は10以下の空洞22を横切るが、も
し線を図１のフィルム10の表面に垂直に引くと、その線
は少なくとも20個の空洞12と交差する。上の点におい
て、本発明の不透明ポリマーフィルムは、典型的にはマ
トリックス材料全体に多数の空洞を含むことを特徴とす
ることができ、それによって該フィルムは有意な不透明
度を有する。ポリマーマトリックス材料と異なる物質の
非混和性非相溶性の空洞誘導粒子を使用して製造された
不透明フィルム（粒子は生じた空洞内に含まれる）と比
較して、本発明の不透明フィルムは空洞誘導粒子を含ま
ない空洞を含む。

本発明に従う不透明ポリマーフィルムの含まれた空洞
構造によって、ポリプロピレンのようなポリオレフィン
のフィルムは一般に、0.9g/cm³未満、好ましくは0.7g/c
m³未満、特に0.6g/cm³未満の密度を有する。ポリマーマ
トリックス材料内につくられた空洞の数によって、本発
明によって有意に高められた光散乱効果が得られる。

さらに特別には、本発明の不透明ポリマーフィルムを
形成する際に、ポリマーマトリックス材料は少なくとも
該材料が溶融する温度へ加熱される。ポリマーマトリッ
クス材料の溶融は慣用のフィルム押出機等によって達成
し得る。メルトは次に例えば溶融押出にふされ、溶融シ
ートまたはフィルムを形成する。既知で慣用の押出装置
及び技術がこの目的のために使用し得る。典型的には、
少なくとも5/1のL/D比のスクリュー及びフラットダイま
たはスロットダイを有するスクリュータイプの押出機が
溶融及び押出の目的のために利用される。シートが一旦
押し出されると、シートはポリマーマトリックス材料の
結晶化が開始する温度内に、材料内に微結晶が形成され
るが材料の大部分は非晶質の状態にとどまるように冷却
される。典型的には、この段階におけるマトリックス材
料の結晶化は20％を超えず、好ましくは10％以下であ
る。溶融シートのそのような制御された冷却は、本技術
における当業者に明らかなように、液体−冷却・引取ロ
ール、空気流れ等の気体流れのような種々の手段によっ
て達成できる。

本方法において、形成された非晶質ポリマーマトリッ
クス材料のシートは伸張または延伸にふされて、結晶化
を有意に開始し、そしてマトリックス材料内に空洞を生
じる。マトリックス材料シートの伸張は種々の手段によ
って達成でき、そして一軸または二軸伸張できる。もし
使用するなら、二軸伸張は好ましくは逐次的に実施され
るが、縦及び横方向の両方での同時伸張も考えられる。

一軸または二軸伸張は、得られるフィルム構造体の外
観を含む望まれる物理特性を有意に犠牲にすることな
く、最大の不透明度を得るように計算された程度及び温
度で実施される。ポリマーマトリックス材料を形成する
際に使用する特別の物質が変わると、延伸または伸張の
条件及び程度は望まれる結果を達成するそれに応じて変
えられ得る。一般に、４〜８倍の縦方向延伸及び４〜10
倍の横方向延伸が、不透明性を含む満足な特性のポリオ
レフィンフィルム構造体を生じる。

ポリマーフィルムの延伸のための慣用の装置のある成
分が典型的に本発明の方法における延伸のために使用し
得る。例えば、縦または機械方向伸張または延伸は、望
まれる伸張比によって異なる速度で動作する２つのロー
ルを使用して有利に実施され、そして横伸張または延伸
は適切なテンターフレームを使用して実施し得る。延伸
ロールによってつくられるようないわゆる一軸伸張でさ
え、通常起こるであろう横方向におけるシートの収縮が
ロールとシートとの間の付着によって妨げられるので、
二軸応力を生じることが認識されるべきである。

伸張と結果としてのフィルム内の空洞の形成の後、フ
ィルムは10秒以下またはそれ以上の短時間、熱固定（th
ermofixing）ために熱処理にふされ得る。さらに、本発
明のフィルムの外表面の一方または両方は、例えばフィ
ルムの塩素化、酸化、火炎またはコロナ放電処理等によ
るような表面エネルギーを改善するために処理され得
る。そのような表面処理は、フィルムの金属層、インキ
及び／または他のコーティングまたは積層材料への接着
を改善できる。その後、フィルムは慣用の方法で巻き上
げタイプの装置を使用して巻き上げられ得る。

本発明の不透明フィルムのポリマーマトリックス材料
は主として広い種類の結晶化するポリマー材料から、そ
のような材料が特定の基準に合致する限り成ることがで
きる。特に、適切なポリマー材料は、材料が工業的な操
作において有意の結晶化無しに非晶質状態に冷却できる
が、その後に伸張時に非晶質状態から結晶化され得るよ
うな結晶化速度を有する。換言すれば、結晶化速度は、
結晶化が開始した後、材料を伸張するために十分な時間
を与えることによって本方法が工業的なスケールで実施
できるが、同時にポリマー材料の大部分は非晶質状態の
ままであるように、早過ぎでも遅過ぎてもない。ポリプ
ロピレンに近い結晶化速度を有するポリマー材料が本発
明のために特に適している。さらに、ポリマーマトリッ
クス材料は、本発明の方法に付された後に好ましくは、
例えば少なくとも30％．好ましくは少なくとも50％のよ
うな有意の結晶度を示す不透明ポリマーフィルムを生じ
る。

従って、マトリックス材料のポリマーは１種以上のポ
リオレフィンを単独または上記条件に合致する他のポリ
マー材料と組み合わせて含むことができる。マトリック
ス材料中に含めるための考えられるポリオレフィンは、
ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリブチレン及びコポ
リマー及びそれらのブレンドを含み得る。高密度ポリエ
チレン、線状低密度ポリエチレン、超低密度ポリエチレ
ン、並びにプロピレン及びブチレンのような他のαオレ
フィン10重量％未満と共重合された線状低密度エチレン
のようなこれらのポリオレフィンの独特の種が含まれ得
る。さらに考えられるものは、エチレンとプロピレンの
ブロックコポリマー、他のエチレンホモポリマー、コポ
リマー及びターポリマー、を含むポリオレフィンのコポ
リマー、並びにこれらのブレンドである。他の考えられ
る熱可塑性ポリマーは、ハロゲン化ポリオレフィン；ポ
リエチレンテレフタレートを含むポリアルキレンテレフ
タレートのようなポリエステル；ポリエーテル；及びナ
イロンのようなポリアミドを含む。特に好ましいものは
少なくとも80重量％のアイソタクティックポリプロピレ
ン、好ましくは97〜100％のアイソタクティックポリプ
ロピレンを含むアイソタクティックポリプロピレンであ
る。また、ポリプロピレンが１〜10g/分のメルトフロー
インデックスを有することが好ましい。

ポリマーマトリックス材料はまた、他の物質を、非晶
質状態にあるときにマトリックス材料の微結晶を形成
し、そしてこれらの微結晶から伸張時に空洞を形成する
能力が有意に妨害されない限り、含むことができる。例
えば、フィルムの不透明度は、１〜３重量％の、二酸化
チタン、着色酸化物等の顔料の含有によって高められ
る。顔料は、それがポリマーマトリックス材料中での空
洞誘導にいかなる物質の点においても寄与しないような
粒子サイズであることができるが、空洞誘導に寄与する
顔料の使用は排除される。さらに、充填剤、抗酸化剤、
帯電防止剤、スリップ剤、抗粘着剤、吸収剤等の他の添
加剤が、通常の量で、上記の条件内でポリマーマトリッ
クス材料内に組み込まれ得る。

本発明の不透明、熱可塑性ポリマーフィルムは、種々
の目的のために単独または、コーティング、同じまたは
異なる組成の同時押出フィルム層、同じまたは異なる組
成の接着されたフィルム層等の他の構造体と組み合わさ
れて使用され得る。特別の例として、本方法によって製
造された不透明フィルムは、高い気体透過率及び特に、
少なくとも7750cm³（25μｍ）/m²/日（500cc.ミル/100
平方インチ／日）さらには155000cm³（25μｍ）/m²/日
（10000cc.ミル/100平方インチ／日）以上の高い酸素透
過率を有することができ、その結果フィルムは本質的に
多孔性であるとみなされる。従って、本発明の不透明ポ
リマーフィルムは、その多孔性によって、気体透過が望
まれるある種の包装及び医薬用途のための「通気性」フ
ィルムとして適切である。

本フィルムの上述の多孔性は非混和性の空洞誘導粒子
を使用して製造された不透明フィルムとはっきりと対照
的である。本発明に従う不透明熱可塑性ポリマーフィル
ムの空洞の多くは、液体及び／または蒸気がフィルムの
片側から他の側へ透過できるような通路が存在するよう
に、隣り合う空洞間に延びる開口部を有することができ
る。さらに、隣り合う空洞間の壁の部分は極端に薄く、
従って、気体及び蒸気が１つの空洞から他のものへ拡散
することを許容し、さらに本フィルムの高い気体透過率
特性に寄与する。

不透明熱可塑性ポリマーフィルムの特別の用途の他の
例として、これらのフィルムはそれらの特別な引き裂き
特性によって、適切なコーティングを塗布すると合成紙
として使用し得る。ポリプロピレンフィルムのようなポ
リマーフィルムは一般に、高クレー顔料コーティングの
ような特定のコーティングで被覆でき、フィルム上に優
秀な印刷適性または筆記できる被覆表面を有し、並びに
慣用のセルロース紙のものをはるかに超える耐水及び対
湿性を有する紙代替物を作るが、これらのポリマーフィ
ルムは、慣用のセルロース紙に対して少なくとも２つの
主たる不利点を有する傾向がある。

ポリマー材料の従来のフィルムは非常に高い非誘導引
裂抵抗並びに低い誘導引裂抵抗を有する。前者の性質に
関して、実際にほとんどの場合に、欠損のないポリマー
フィルム中で引裂を手で開始することは不可能である。
しかし、一旦引裂がナイフで開始されると、その方向を
制御することは例え試料が前もって折り目をつけられて
いたとしても、低い誘導引裂抵抗のために困難である。
そのようであるので、従来のフィルムは使用者にとって
紙のように「感じ」ない傾向がある。

一方、本発明の不透明ポリプロピレンフィルムは、真
っ直ぐな欠損のない端部から手で容易に引き裂くことが
できる。さらに、そのようなフィルムで、フィルム中の
引裂はいくつかの抵抗と共に伝播し、その結果、引裂の
方向が手で制御できる。本フィルムのこれらの両方の性
質は、消費者が「天然の触感」を有するとみなし及び筆
記用紙のような用途等の少なくともある種の用途におい
て見いだされることが予期される従来の紙の性質をまね
る傾向がある。

本フィルムのためにこの用途の具体例として、本発明
に従うポリプロピレンフィルムが製造され、そして他の
タイプの紙（合成紙または従来のセルロース紙）と比較
された。下の表は、４種のそのような紙様物質のエルメ
ンドルフ引裂試験データを列挙する。特に、パッドとし
て販売されている２種のタイプの商業的な筆記用紙、空
隙化された空洞誘導粒子から形成された白色不透明ポリ
プロピレンラベルフィルム（モービルオイルコーポレー
ションから商業的に販売されている）が比較された。次
のデータを解釈するうえで、エルメンドルフ試験は促進
された動作速度で進行し、それゆえ手での引き裂きの触
感を完全に示すのではないことを理解するべきである。
縦方向（MD）は従来の紙において知られておらず、そし
てシートの長寸に平行であるものと任意に選択された。
縦方向及び横方向（TD）の両方における引裂における結
果は次の通りである。

上のデータから、非誘導の引裂強度の点から、本発明
に従うフィルムは従来の紙の範囲内であるが、商業的な
空洞化ポリプロピレンフィルムはそうではなかった。誘
導引裂強度の点では、本フィルムは、商業的なポリプロ
ピレンフィルムのものよりも従来の紙に近い。本発明の
不透明ポリマーフィルムは、それらを合成の紙における
使用に特に適したものにする特性を示す。これらの合成
紙は、種々のクレー、顔料等の筆記できるコーティング
のような、合成紙の製造において慣用されるタイプのコ
ーティング（好ましくは適切な結合剤及び／または接着
性物質内によって接着されるかまたはその中に含まれて
いる）が、好ましくは適用される。

前に述べたように、本発明の不透明ポリマーフィルム
はさらに少なくとも１つの主表面に適用された１以上の
スキン層を、特に包装用材料のような用途のために有す
ることができる。スキン層は単一で、経済的な薄い封入
層であることができ、またはそれらはさらに精巧な熱シ
ール性層であることができる。スキン層は、スキン層の
外表面が少なくとも実質的に、マトリックスまたはコア
層を形成するフィルムの表面不規則性を現さないような
厚さのものであることができ、それによってフィルム表
面の外観が高い光沢を達成すること等によって改善され
る。

従っていくつかの場合、フィルムの空洞化された条件
の結果としての不規則な表面の形成を避けるために、ス
キン層の表面は形成された不透明熱可塑性ポリマーフィ
ルムの片面または両面上に同時押出等によって形成され
得る。さらに、同時押出された一層または複数の層は、
本発明の不透明ポリマーフィルムの気体透過性を減じる
かまたは消去さえするために使用できる。結果として、
そのようなスキン層を有する複合フィルムは気体透過が
望ましくない用途に使用できる。

このスキン層（一または複数）は透明または着色され
ていることができ、そしてポリマーマトリックス材料と
同じかまたは異なる材料のものであることができる。異
なるポリマー材料は、例えば熱シール性、印刷適性、機
械加工性等のような特別の性質のために選択され得る。
スキン層（一または複数）の表面を使用するときは、ポ
リマーマトリックス材料を含むコア層が全複合構造体の
厚さの30〜95％であることが好ましい。逆に、スキン層
の合計したスキン厚さは全複合フィルム厚さの５〜70％
であるのが好ましい。望まれるかまたは必要なときは、
スキン層は、複合フィルムの外表面がポリマーマトリッ
クス材料の層上のいかなる不規則または表面突起を現わ
さないように十分に厚いことができる。本発明によるこ
れらのフィルム構造体についての好ましい厚さは、スキ
ン層があってもなくても12.7μｍ〜762μｍ（0.5ミル〜
30ミル）である。

そのようなスキン層は主として種々のポリマー材料か
ら成ることができ、好ましくはスキン層は１種以上のポ
リオレフィンを含む。スキン層を形成する際に使用する
ための材料として考えられるポリオレフィンは、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリブチレン等を含む。高密
度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン、超低密度ポ
リエチレン、並びにプロピレン及びブチレンのような他
のαオレフィンの10重量％未満と共重合された線状低密
度エチレン等のこれらのポリオレフィンの特別の種が含
まれる。さらに考えられるものはそれらのコポリマーで
あり、エチレンとプロピレンのブロックコポリマー、エ
チレンとプロレンのランダムコポリマー、他のエチレン
ホモポリマー、コポリマー及びターポリマーまたはこれ
らのブレンドを含む。考えられるホモポリマーは、本技
術における当業者に周知であるように、塊状または溶液
重合によって達成できる反応性モノマーの重合によって
形成される。

ここでスキン層のための考えられるコポリマーは、多
層化フィルムの製造において典型的に使用されるコポリ
マーから選択し得る。より詳細に以下で論じるように、
エチレンとプロピレンのランダムコポリマーがスキン層
を形成するために有利に使用できる。スキン層のために
特に好ましい物質は２〜３重量％のような10重量％未満
のエチレンを含むエチレン−プロピレン・ランダムコポ
リマーである。

スキン層のために使用し得る、考えられるターポリマ
ーは比較的に低い立体規則ポリマーである。ターポリマ
ーは230℃（446゜F）において２〜10g/10分の範囲、そ
して好ましくは４〜6g/10分の溶融流量を有する。結晶
融点は121℃（250゜F）未満であることができ、いくつ
かの点は121℃（250゜F）未満から188℃（371゜F）より
いくぶん高い。ターポリマーは主としてポリプロピレン
であり、エチレン及び１−ブテンモノマーが互いとの関
係においてほぼ0.3:1〜1:1モル％で存在する。

フィルムの不透明性、白色度及び低い光透過性はさら
に、TiO₂のスキン層への１重量％〜12重量％の量での添
加によって高められ、それは押出の前に中間層のメルト
混合物に加えられる。さらに、この層はタルクをも含み
得る。TiO₂を含めることを生じる白色度はグラフィック
のための優秀な表面を提供する。さらに、白色度は白色
インキを必要としない積層または非積層構造体の印刷を
可能にする。

フィルムの加工性及び機械適性は小百分率の微細に準
分割された無機物質を、スキン層を形成するために使用
するポリオレフィン材料に含めることによって高められ
る。そのような無機材料は本発明の多層フィルム構造体
に抗ブロッキング性を付与するのみならず、構造体に有
害な曇りを付与することなく得られたフィルムの摩擦係
数を減じることができる。

上で言及した考えられる微細に分割された無機物質
は、主としてシリカを含む合成非晶質シリカゲルである
シロイド（syloid）、多孔質で不規則な形状の粒子を含
む珪藻土、粒子が薄くて平坦な小板である脱水カオリナ
イト、及び粒子が多孔質で不規則な形状の合成沈降シリ
ケートを含む。そのような粒子は一般に１〜10ミクロン
の粒子サイズを有する。本フィルム構造体のためのポリ
マーマトリックス材料の場合のように、充填剤、抗酸化
剤、帯電防止剤、スリップ剤抗粘着剤、吸収剤等の他の
添加剤が通常の量で、スキン層内に組み込まれ得る。特
に好ましい組成物は前述した。

本発明の多層フィルム構造体の全ての層が同時押出さ
れるのが好ましい。その後、フィルムは好ましくは二軸
延伸される。例えば、コアマトリックス材料及びスキン
層のためにポリプロピレンが使用されるとき、二軸延伸
されたフィルムを得るために、縦方向の延伸度は４〜８
倍であり、横方向の延伸度は４〜10倍であることができ
る。

もし、同時押出スキン層を形成するポリマー材料が、
本発明の方法における伸張手順の間に空洞を形成しない
物質であると、そのようなスキン層は、多層フィルム構
造体のために平滑で非多孔質の外側表面を形成する。こ
の目的のために特に好ましい熱可塑性ポリマー材料は、
前述の、10重量％未満のエチレンを含むエチレンとプロ
ピレンのランダムコポリマーを含み得る。

スキン層（一または複数）の同時押出の代替として、
またはそれに加えて、スキン層（一または複数）は熱的
手段によってポリマーマトリックス材料上に形成し得
る。例えば、本発明の方法において、溶融ポリマーマト
リックス材料の外表面が、伸張前にかなりの結晶化が起
こる程度に冷却できる。この表面冷却は、溶融材料を適
切な冷却ロール（一または複数）と、表面のみを結晶化
するために選択された適切な接触滞留時間及びロール温
度で接触させることによって達成し得る。結果として、
伸張によってこれらの表面に隣接またはその上に認知い
得る程の空洞は形成されず、そしてフィルムはそれによ
って遮断層として働き得るこれらの表面上に平滑な仕上
げを提供する。

不透明のポリマーフィルムを製造するための本発明の
方法によって、非混和性の空洞誘導粒子を使用するその
ようなフィルムを製造する方法と比較して、多数の有意
な利点が実現される。とりわけ、本方法は、典型的に利
用される大きなキャスターロール、並びに縦方向延伸の
ための余熱帯域及び横方向延伸のための余熱帯域のよう
な延伸前に使用される余熱帯域の多くを、本質的に除去
することによって新しい製造ラインのための主要な支出
を有意に減じる。さらに、急冷が、単に、例えば冷空気
の流れで達成できる。これはフィルムが元の押出シート
よりも典型的には40倍薄いときに、急冷がフィルムに延
伸または伸張が完了した後に適用されるからである。ポ
リマー材料は不良な熱伝導体であるので、より薄いフィ
ルムはさらに効率的に冷却できる。結果として、急冷目
的のために使用される慣用の水浴と関連する経費及び操
作上の問題は除去できる。

以下の実施例において、全ての部数及び百分率は他に
規定しない限り重量による。

実施例 一つの特別の用途において、Fina3371の商品名で販売
されているポリプロピレン樹脂（MP＝160℃［320゜
F）、メルトインデックス＝３］を20/1のL/D比のスクリ
ューを有する押出機内で溶融し、そして204℃（400゜
F）の溶融温度でシート形状へと押し出した。溶融シー
トの表面は、後に続くロールへのフィルムへの固着を避
けるために、一時的に93℃（200゜F）の循環流体を含む
ロール上で冷却される。続いて、121℃（250゜F）の循
環流体を含む２つの連続ロール上でシートを熱的に状態
調節した。次に、遅いロールと組み合わせた速いロール
によって、迅速６×縦方向伸張をかけた。縦方向伸張手
順を実施するための速い（冷）ロール及び遅い（熱）ロ
ールは、シートの滑りを防止するためにゴム被覆されて
いた。速いロール及びそれに続く遅いロールには10℃の
循環水が入っており、そして続く冷却ロールには10℃
（50゜F）の循環水が入っていた。ポリマーマトリック
ス材料は、縦方向（MD）伸張の点まで、（スキン層を除
き）大きく非結晶化されたと考えられる。

得られたMD伸張フィルム構造体は粗く空洞化されてお
り、すなわちシートは粗い空洞を含みそして533μｍ（2
1ミル）の厚さを有した。フィルム構造体の嵩密度は0.4
2g/cc、すなわち固体ポリプロピレンの密度の半分未満
であった。このシートの標準化酸素透過率は24025cm
³（25μｍ）/m²/日（1550cc.ミル/100平方インチ／日）
であることがわかった。この透過率は空洞化または未空
洞化延伸ポリプロピレンよりもほぼ10倍高かった。

別の操作において、上記のMD延伸フィルム構造体はさ
らに横方向（TD）に伸張された。フィルム構造体の一試
料は、49℃（120゜F）に維持された環境室を有するイン
ストロン引張テスターによって、横方向に伸張され、第
２の試料はT.M.Long社によって販売される実験室用伸張
機を使用して160℃（320゜F）で伸張された。両方の試
料について、横伸張比は７であった。最終試料の酸素透
過率を決定しようと試みたが、値が利用できる計測の範
囲を超えたので正確な値は測定できなかった。率は、厚
さについて標準化して、少なくとも155000cm³（25μ
ｍ）/m²/日（10000cc.ミル/100平方インチ／日）であり
得、従って換言すれば、フィルム構造体は本質的に多孔
質であった。

要約して、本発明に従って製造された不透明フィルム
は、光感受性の食品のような種々の物質のための不透明
包装、特に上述のような１以上のスキン層を有する多層
フィルムの形状のもの、の製造のための特別の利点をも
って使用し得る。さらに、フィルムは透明でないポリマ
ーフィルムが必要とされる他の包装目的のために使用し
得る。高い酸素透過性によって、通気性のフィルムが要
求される他の包装目的及び医薬用途のために。さらに、
上で説明したように、フィルムは合成紙等のためのベー
スフィルムとして使用し得、そしてさらに接着テープま
たは類似の接着性製品のような他の目的のためのベース
フィルムとして使用し得る。

本発明が、好ましい態様に関連して記述されてきた
が、本技術の当業者に容易に理解されるように、種々の
修正及び変形が、本発明の精神及び範囲から逸脱するこ
となく利用できることが理解されるべきである。そのよ
うな修正及び変形は請求の範囲の範囲内であるとみなさ
れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) C08J 9/00 B32B 5/18

Claims (9)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】第１の表面及び第２の表面を有する熱可塑
   性ポリマーマトリックス物質を含むフィルムを含む不透
   明の延伸ポリマーフィルム構造体であって、 該フィルムは複数の空洞を有し、該空洞の少なくともい
   くつかは空洞誘導粒子を含まず、そして該空洞の少なく
   ともいくつかはポリマーマトリックス物質中で隣り合う
   空洞と相互連結されており、そして空洞の数はフィルム
   構造体に有意の不透明度を与えるのに十分なものであ
   り、そして 該フィルム構造体はβ晶核剤を含んでいない、前記のフ
   ィルム構造体。
2. 【請求項２】ポリマーマトリックス物質が１種類以上の
   ポリオレフィンを含む、請求項１に記載の不透明の延伸
   ポリマーフィルム構造体。
3. 【請求項３】ポリマーマトリックス物質がポリプロピレ
   ンを含む、請求項２に記載の不透明の延伸ポリマーフィ
   ルム構造体。
4. 【請求項４】フィルム構造体が少なくとも12700cc.μm/
   64516mm²/日（500cc.ミル/100平方インチ／日）の酸素
   透過率を有する、請求項２または３に記載の不透明の延
   伸ポリマーフィルム構造体。
5. 【請求項５】フィルムの第１表面及び第２表面の少なく
   とも１つの上に熱可塑性ポリマー物質を含むスキン層を
   さらに含む、請求項１に記載の不透明の延伸ポリマーフ
   ィルム構造体。
6. 【請求項６】フィルム構造体が、フィルムの第１表面上
   に、熱可塑性ポリマー物質を含む少なくとも１つのスキ
   ン層；並びにフィルムの第２表面上に、熱可塑性ポリマ
   ー物質を含む少なくとも１つのスキン層を含む、請求項
   １に記載の不透明の延伸ポリマーフィルム構造体。
7. 【請求項７】少なくとも１つのスキン層が実質的に空洞
   を含まない、請求項６に記載の不透明の延伸ポリマーフ
   ィルム構造体。
8. 【請求項８】熱可塑性ポリマー物質を含む少なくとも１
   つのスキン層が、10重量％未満のエチレンを含むエチレ
   ン−プロピレン・ランダムコポリマーである、請求項６
   に記載の不透明の延伸ポリマーフィルム構造体。
9. 【請求項９】請求項１または３に記載の不透明の延伸ポ
   リマーフィルム構造体、並びにフィルム構造体上の筆記
   可能なコーティングを含む、合成紙。