JP3507496B2 - 多層フィルム構造体 - Google Patents

多層フィルム構造体

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JP3507496B2 JP51032594A JP51032594A JP3507496B2 JP 3507496 B2 JP3507496 B2 JP 3507496B2 JP 51032594 A JP51032594 A JP 51032594A JP 51032594 A JP51032594 A JP 51032594A JP 3507496 B2 JP3507496 B2 JP 3507496B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は優秀な印刷適性及び不粘着特性を有する、多
層の包装用またはラベル素材フィルム構造体に関する。
印刷インクの包装用またはラベル素材フィルム上での
湿潤及び付着を達成するための標準的な商業的アプロー
チは、フィルムを表面変性処理、特にコロナ放電または
ガス火炎にかけることである。このタイプの処理は常に
多くの用途について十分なインク付着を提供するわけで
はない。優秀な付着はインクの塗布前にフィルムに下塗
（primer）層を適用することによって得ることができ
る。このことは印刷インクの湿潤及び付着のための優秀
な表面を与え得るが、予備下塗りされた（preprimed）
フィルムはロール形態で販売することができない。下塗
層は、フィルムが巻かれそしてある期間貯蔵された後
に、フィルムの下塗層が適用された表面とその反対の側
との間に有害なブロッキングを引き起こす。
本発明は有害なブロッキングを起こさない、優秀な印
刷適性を有するフィルムを提供しようとするものであ
る。
本発明は、ポリマーフィルム支持体を含む、印刷でき
るフィルム構造体であって、 ポリマーフィルム支持体は印刷インクと付着性におい
て不適合性の少なくとも１つの表面を有すると共にその
表面上に下塗を有し、下塗はそのように下塗りされたフ
ィルムの接触する層間において有害なブロッキングを引
き起こすことのできるタイプものであり、そして 下塗はその上に、ブロッキングを防止するために、ポ
リエステルまたは水に溶解〜分散性の（water dissipat
able）印刷インクベースのコーティングを、顔料と共に
または顔料を含まずに、有する 前記のフィルム構造体を提供する。
本発明の一面において、印刷インクベースは、25℃に
おいてフェノール／テトラクロロエタンの60/40重量部
の溶液中でかつ溶媒100mL中ポリエステル0.5gの濃度に
おいて測定して、少なくとも0.1の内部粘度を有する水
に溶解〜分散性のコポリエステルのコーティングであ
る。特にここで、コポリエステルは次のモノマー（また
はポリエステル形成性のこれらと同等の物）： ａ） イソフタル酸90〜97モル％；及びこれに相応して ｂ） ５−スルホイソフタル酸３〜10モル％ ｃ） 1,4−シクロヘキサン−ジメタノール70〜85モル
％；及びこれに相応して ｄ） ジエチレングリコール15〜30モル％ の縮合生成物を含んで成る。
本発明の他の面において、コポリエステルは次のモノ
マー（またはポリエステル形成性のこれらと同等の
物）： ａ） テレフタル酸60〜75モル％； ｂ） 式HOOC（CH2）nCOOH（ｎは１〜11である）の少な
くとも１つのジカルボン酸15〜25モル％ ｃ） ジカルボキシル芳香族核に結合したアルカリ金属
スルホネート基を含む少なくとも１つのスルホモノマー
（sulfomonomer）６〜15モル％ ｄ） ２〜11個の炭素原子を有する、少なくとも１つの
共重合可能な脂肪族または脂環式アルキレングリコール
理論量約100モル％ の縮合生成物を含んで成る。
上記のフィルム構造体において、下塗は、（Ａ）酸性
にされた、アミノエチル化ビニルポリマー及びエポキシ
樹脂、（Ｂ）ポリ（エチレンイミン）、並びに（Ｃ）こ
れらの混合物より成る群から選択される一員のコーティ
ングであることができる。
本明細書中において意図される支持体は包装目的、ラ
ベル素材フィルム、または装飾目的のために使用される
全てのポリマーフィルム支持体を含む。この類の物質に
含まれるものはナイロン、ポリエチレンテレフタレー
ト、ポリカーボネート、及びポリオレフィンである。意
図される構造体は上記の物質の同時押出物、２以上のこ
れらの物質から成るラミネート、または単一のベースフ
ィルムとして押し出されたこれらの各物質間のインター
ブレンドを含む。特に好ましい類のフィルムはポリオレ
フィンである。ポリオレフィン類の中で、プロピレンの
ホモポリマー及びコポリマーが好ましい。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
ロピレンを含むアイソタクティックポリプロピレンであ
る。好ましいベース支持体層は約161℃（321゜F）〜169
℃（336゜F）の融点を有するホモポリマーポリプロピレ
ンであることができる。この種別の商業的に入手できる
物質はExxon4252及びFINA3371を含む。好ましい支持体
が使用される場合、それは単独または同時押出若しくは
ラミネートされたスキン層（それぞれ全厚さの２〜18％
量）と共に使用することができる。スキン物質はプロピ
レンと他のオレフィン、例えばエチレン及び／またはブ
テン−１のコポリマーであることができる。他のオレフ
ィンがコポリマー中に１〜７重量％存在することができ
る。白色不透明の空洞（cavitated）ポリプロピレンも
えり抜きの支持体フィルムである。全ての形態及び密度
のポリエチレンも延伸、非延伸を問わず意図される。
使用されるフィルムは一軸または二軸延伸されている
ことができる。好ましい範囲の延伸は縦方向に1.3〜７
倍そして横方向に５〜10倍であることができる。
これらの物質のいずれかを下塗りする前に、それらを
標準的な商業的技術によって38〜42ダイン/cmにコロナ
放電処理し得る。それらを本技術分野で公知の方法によ
って火炎処理することもできる。
上記の、意図される下塗物質は本来、フィルムがぐる
ぐる巻かれそして少なくとも何日か貯蔵されたときに、
コートされたフィルムの接触している層の間に有害なフ
ィルムのブロッキングを引き起こす。上記したように、
下塗は酸性にされたアミノメチル化ビニルポリマー及び
エポキシ樹脂；ポリ（エチレンイミン）；またはこれら
の混合物を含んで成る。
下塗（Ａ）は米国特許第5,066,434号に記述されてい
る。
開示されているように、下塗物質はエポキシ樹脂と酸
性にされたアミノエチル化ビニルポリマーとの反応生成
物を含む。意図されるエポキシ樹脂はポリヒドロキシ化
合物のグリシジルエーテルである。使用し得る典型的な
ポリヒドロキシ化合物はビスフェノールＡ、環置換ビス
フェノールＡ、レゾルシン、ヒドロキノン、フェノール
−ホルムアルデヒド、ノボラック樹脂、脂肪族ジオール
（例えばエチレングリコール、プロピレングリコール、
1,4−ブタンジオール、1,6−ヘキサンジオール、グリセ
ロール）、より低級のアルキルヒダントイン及びこれら
の混合物を含む。
本発明の好ましいエポキシ樹脂は、エピクロロヒドリ
ンとビスフェノールＡとのグリシデーション（glycidat
ion）反応によって製造されるものである。このタイプ
のエポキシ樹脂は通常、１グラム当量のエポキシ基を含
む樹脂の重量（ｇ）として定義されるエポキシ当量（EE
W）によって等級分けされる。EEWが170〜280の樹脂は本
発明において使用できるが、好ましい範囲は180〜210で
ある。
エポキシ樹脂成分の組成の変化は、ヒダントイン化合
物でビスフェノールＡを置換したものである。例えば、
1,1−ジメチルヒダントインは低分子量エポキシ樹脂中
に使用されるが、これはこの物質に基づく樹脂が完全に
水溶性であり、したがって乳化の必要がないからであ
る。
エポキシ樹脂の特定の構造は本発明に使用される下塗
にとって重要ではないが、エポキシ樹脂の選択における
重要な考慮がその物理的状態に依存する。例えば、それ
は液体でなければならず、そして下記に記述するように
第２成分または硬化剤で容易に分散または溶解できなけ
ればならない。もし、エポキシ樹脂が低粘度のものであ
れば、第２成分すなわち硬化剤に直接入れてかき混ぜる
ることができるが、水性エマルジョンとしてのエポキシ
樹脂を使用することが好ましい。
本発明のエポキシ下塗組成物中の第２成分は水溶性の
アミノ変性アクリル系ポリマーである。このポリマーは
エポキシ化合物のための硬化剤である。この好ましい物
質は米国特許第3,719,629号に記述されており、ペンダ
ントアミノアルキレート基を有する、酸性にされたアミ
ノ−エチル化インターポリマーとして総称的に記述され
得る。この物質はアクリレート、メタクリレート、スチ
レンまたは他の適切なモノマーを、−COOH含量7,5〜12,
5％を得るのに十分なメタクリル酸またはアクリル酸と
共に重合することによって製造される。溶媒重合技術が
好ましい。このポリマーを次にエチレンイミンモノマー
と反応させ、そして塩酸で酸性にしてポリマーを水溶性
にする。
下塗は有機ビヒクル（例えば、アルコールまたはキシ
レンのような芳香族炭化水素またはこれらの混合物）の
分散物または溶液として支持体に適用される。
本発明の一態様において、液体エポキシ樹脂は硬化剤
の溶液中で素早く撹拌することによって乳化される。そ
の後、生じた分散物を水で、コーティング用に望まれる
濃度（典型的には約２〜約25％の固体を含む）に希釈す
る。
エポキシ樹脂を硬化剤と混合するとき、エポキシ基と
アミノ基との理論的当量バランスを使用することが一般
に好ましい。しかし、例えば約１つのエポキシ基対約３
つのアミン基〜約３つのエポキシ基対約１つのアミン
基、好ましくは約１つのエポキシ基対約２つのアミン基
〜約２つのエポキシ基対約１つのアミン基のように、下
塗としての製品の有用性に重大な影響を与えることな
く、理論比は広範囲にわたって変化し得ることがわかっ
た。
下塗物質の層（ｂ）の表面への適用を容易化するため
に、エポキシ樹脂及び硬化剤の溶液または分散物が少量
の湿潤剤を含むことができることが理解されるべきであ
る。使用できる慣用の非イオン性湿潤剤はエチレングリ
コールのヘキシル若しくはベンジルエーテル、ジエチレ
ングリコールのヘキシルエーテル、ブチルアルコール、
ヘキシルアルコール、オクチルアルコール及びジアセト
ンアルコールを含む。
エポキシ樹脂と硬化剤との混合物は触媒の添加の必要
なく架橋または硬化するが、場合によってはアミン触媒
の使用が有利であることが発見された。そのような触媒
はプロピレンジアミン及びヘキサメチレンジアミンを含
む。
代替の下塗物質（Ｂ）ポリ（エチレンイミン）もPEI
として公知である。セロファンまたはポリオレフィンの
ようなフィルム支持体上のポリマーコーティングのため
の下塗物質としてのPEIの使用は英国特許第766,827号及
び910,875号に開示されているように本技術分野におい
て公知である。この物質は米国特許第3,230,175号にも
記述されている。商業的に入手できるこのタイプの物質
はニッポンショグビの製品EPOMIN L50として公知であ
る。この物質は、ＡとＢとの混合物が使用され全ての比
率が意図されるとき、溶液中にポリ（エチレンイミン）
0.1〜0.6重量％を含む水性溶媒またはエタノールのよう
な有機溶媒から適用できる。
いずれかの定義された支持体フィルム構造体に適用さ
れるとき、上述の下塗物質は、そのようなフィルムが加
工販売業者への輸送のためにぐるぐる巻かれた場合に有
害なブロッキングの原因の引戻り（draw back）を有す
る。本発明の本質は、ある種の水分散性ポリエステルイ
ンクベースがこれらの下塗の表面上に被覆でき、その後
フィルム構造体は有害なブロッキングが起こる危険なし
にぐるぐる巻くことができるということの発見を含む。
さらに、これらのポリエステルが極端に高い（93℃;200
゜F＋）温度に耐えることができるが発見された。さら
に、これらのポリエステルの表面では、表示または図柄
がその上に印刷されたときに非常に強い結合が生じる。
後に示されるように、多層構造体並びに印刷された情報
及び／または図柄は200゜Fの水温に、それ単独でまたは
印刷表面と接触する中程度の研磨運動との組み合わせに
おいて耐えることができる。これらのポリエステルは、
上記の内部粘度を有し、かつ上記の酸及びヒドロキシ部
分の等モル比を有する線状の、水に溶解〜分散性のポリ
エステルとして記述されている。このポリエステルは次
の成分（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）： （ａ）イソフタル酸90〜97モル％ （ｂ）５−スルホイソフタル酸３〜10モル％ （ｃ）1,4−シクロヘキサンジメタノール70〜85モル
％、及び （ｄ）ジエチレングリコール15〜30モル％ の繰返し単位を含んで成る。成分（ｂ）はナトリウム塩
の形態であってもよい。これらのポリエステルは米国特
許第50,006,598号に詳細に記述されている。
以下の実施例は本発明を例証する。
実施例１ 約1.9ミルの厚さの二軸延伸ホモポリプロピレンを約3
8ダイン/cmにコロナ放電処理し、そして米国特許第4,21
4,039号の実施例３に記述されように酸性にされたアミ
ノエチル化ビニルポリマーとエポキシ樹脂との反応混合
物で一面を下塗りした。0.05グラム/msiの重量まで熱空
気中で乾燥した後、フィルムをぐるぐる巻きそして70゜
Fで７日間貯蔵した。フィルムの巻きを解こうとしたと
き、有害なブロッキングがあり後の加工に使用できない
ことがわかった。
実施例２ 巻く前の実施例１のフィルムを米国特許第5,006,598
号の実施例13に記述のポリエステル組成物でトップコー
トした。このトップコートは0.06グラム/msiよりわずか
に少ない乾燥重量まで適用した。このフィルムをぐるぐ
る巻き、そして70゜Fで７日間貯蔵した。このフィルム
は明瞭なブロッキングはない状態で巻きを解くことがで
き、そして再度巻くことができた。
実施例３ 実施例２のフィルムを水ベースのフレキソ印刷インク
（エンビロンメンタルインクス アンド コーティング
社の「No.WR30007」として公知）で印刷した。3M社から
の＃610スコッチテープＲを付着性試験として使用する
と、印刷は除去できなかった。
実施例４ 実施例３の印刷されたフィルムの反対側を感圧接着剤
でコートしガラス容器へラベルとして貼り付けた。ラベ
ルとガラスを200゜Fの水中に10分間浸し、次にインクを
除去しようとして切り裂いた。インクはポリエステル被
覆されたエポキシ下塗りの延伸ポリプロピレン支持体に
しっかりと結合していることが分かった。フレキソ印刷
インクはコロナ処理されたポリプロピレンフィルムを単
独で濡らさず、そしてそのインクはテープによって容易
に取り上げることができた。
実施例５ 約1.9ミルの厚さの二軸延伸ホモポリプロピレンを約3
8ダイン/cmへコロナ放電処理し、そして米国特許第4,21
4,039号の実施例３に記述されるように、酸性にされた
アミノエチル化ビニルポリマーとエポキシ樹脂との反応
生成物で一面を下塗りした。0.05グラム/msiの重量まで
熱空気中で乾燥した後、フィルムをぐるぐる巻きそして
70゜Fで７日間貯蔵した。フィルムの巻きを解こうとし
たとき、有害なブロッキングがあり後の加工に使用でき
ないことがわかった。
実施例６ 巻く前の実施例５のフィルムを米国特許第4,525,419
号の実施例28の記述のポリエステル組成物でトップコー
トした。このトップコートを0.06グラム/msiよりわずか
に少ない乾燥重量まで適用した。このフィルムをぐるぐ
る巻き、そして70F゜で７日間貯蔵した。このフィルム
は明瞭なブロッキングがない状態で巻きを解くことがで
き、そして再度巻くことができた。
実施例７ 実施例６のフィルムを水ベースのフレキソ印刷インク
（エンビロンメンタルインクス アンド コーティング
社の「No.WR30007」として公知）で印刷した。3M社から
の＃610スコッチテープＲを付着性試験として使用する
と、印刷は除去できなかった。
実施例８ 実施例７の印刷されたフィルムの反対側を感圧接着剤
で被覆し、ガラス容器へラベルとして貼り付けた。ラベ
ルとガラスを200゜Fの水中に10分間浸し、次にインクを
除去しようとして切り裂いた。インクはポリエステル被
覆されたエポキシ下塗りの延伸ポリプロピレン支持体に
しっかりと結合していることが分かった。フレキソ印刷
インクはコロナ処理されたポリプロピレンフィルムを単
独で濡らさず、そしてそのインクはテープによって容易
に取り上げることができた。
以上の実施例は、延伸ポリプロピレンフィルムが、隣
り合った層の間の有害なブロッキングにつながる下塗物
質で下塗りすることができることを示す。このブロッキ
ングは米国特許第4,525,419号または5,006,598号の範囲
内のポリエステル組成物で下塗層をトップコートするこ
とによって消去できる。このポリエステル被覆はフィル
ムの有害なブロッキングを防ぐだけではなく、慣用のラ
ベル印刷インクが強く付着しかつ容器表面へ貼られたラ
ベルの形態のフィルムに対して撹拌による熱水の苛酷な
適用にさえ耐えられる表面を与える。もし下塗がポリ
（エチレンイミン）単独またはエポキシ下塗り物質と組
み合わせたものであっても、同じ効果が経験される。
本発明のポリエステルは基本的に顔料を含まないイン
クである。もし市販の顔料がポリエステルに添加される
と、それらは実際に印刷インク組成物として使用でき
る。下塗りされた支持体を適量のポリエステルで被覆す
ると、フィルム間のブロッキングが防止される。このこ
とは、ポリエステルがインク顔料を含むと含まないとに
かかわらず真実である。したがって、その最も広い意味
において、本発明は、下塗りされた表面上に顔料を添加
したまたは顔料非添加のポリエステルを均一に適用する
ことによって、下塗りされた支持体フィルムのブロッキ
ングする傾向を克服する。示したように、ポリエステル
は基本的に顔料を含まないインクであり、そしてインク
の必要な貢献はそれがそれ自身に対して良好な付着性を
有することなので、下塗り及びポリエステル被覆された
フィルムは優秀な印刷特性を有する。しかし、インクベ
ースのポリエステル組成物は0.06グラム/msiより大きい
程度まで被覆してはならないことが発見された。下限と
して、ポリエステルは下塗りされた支持体フィルムのブ
ロッキングを有効に防止する程度まで被覆できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウェバー，ラルフ・ジョアンズ アメリカ合衆国ニューヨーク州14450, フェアポート，キルクニー・コート ６ (56)参考文献 特開 昭62−187092（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−38343（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−147649（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G09F 3/02 B32B 27/00 B32B 27/20 B32B 27/36

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ポリマーフィルム支持体を含む、印刷でき
    る、包装用又はラベル素材フィルム構造体であって、 ポリマーフィルム支持体は印刷インクと付着性において
    不適合性の少なくとも１つの表面を有すると共にその表
    面上に下塗を有し、下塗はそのように下塗りされたフィ
    ルムの接触する層間において有害なブロッキングを引き
    起こすことのできるタイプのものであり、そして 下塗はその上に、ブロッキングを防止するために、水に
    溶解〜分散性のコポリエステルのコーティングを有し、 該コポリエステルは、25℃においてフェノール／テトラ
    クロロエタンの60/40重量部の溶液中でかつ溶媒100mL中
    ポリエステル0.5gの濃度において測定して、少なくとも
    0.1の内部粘度を有する、 前記のフィルム構造体。
  2. 【請求項２】水に溶解〜分散性のコポリエステルのコー
    ティングが顔料を有する、請求項１に記載のフィルム構
    造体。
  3. 【請求項３】コポリエステルが次のモノマー： ａ） テレフタル酸60〜75モル％； ｂ） 式HOOC（CH2）nCOOH（ｎは１〜11である）の少な
    くとも１つのジカルボン酸15〜25モル％ ｃ） ジカルボキシル芳香族核に結合したアルカリ金属
    スルホネート基を含む少なくとも１つのスルホモノマー
    ６〜15モル％、及び ｄ） ２〜11個の炭素原子を有する、少なくとも１つの
    共重合可能な脂肪族または脂環式アルキレングリコール
    理論量約100モル％ の縮合生成物を含んで成る、請求項１又は２に記載のフ
    ィルム構造体。
  4. 【請求項４】コポリエステルが次のモノマー： ａ） イソフタル酸90〜97モル％；及びこれに相応して ｂ） ５−スルホイソフタル酸３〜10モル％ ｃ） 1,4−シクロヘキサン−ジメタノール70〜85モル
    ％；及びこれに相応して ｄ） ジエチレングリコール15〜30モル％ の縮合生成物を含んで成る、請求項１又は２に記載のフ
    ィルム構造体。
  5. 【請求項５】下塗が、酸性にされたアミノエチル化ビニ
    ルポリマーとエポキシ樹脂；ポリ（エチレンイミン）；
    またはこれらの混合物との反応生成物のコーティングを
    含んで成る、請求項１〜４のいずれかに記載のフィルム
    構造体。
  6. 【請求項６】フィルム支持体が、ナイロン；ポリエチレ
    ンテレフタレート；ポリカーボネート；ポリエチレン；
    ポリプロピレン；またはこれらのいずれか２種以上の同
    時押出物若しくはラミネートを含んで成る、請求項１〜
    ５のいずれかに記載のフィルム構造体。
  7. 【請求項７】支持体がポリプロピレンを含み、該ポリプ
    ロピレンが、ポリエチレン；エチレンと他のオレフィン
    とのコポリマー；プロピレンと他のオレフィンとのコポ
    リマー；オレフィンのターポリマー；無水マレイン酸変
    性ポリマーまたはこれらの混合物を含んで成る同一また
    は異なるスキン層を有する、請求項６に記載のフィルム
    構造体。
  8. 【請求項８】支持体がポリプロピレンを含み、該ポリプ
    ロピレンはポリエチレン；エチレンと他のオレフィンと
    のコポリマー；プロピレンと他のオレフィンとのコポリ
    マー；オレフィンのターポリマー；無水マレイン酸変性
    ポリマーまたはこれらの混合物の少量とインターブレン
    ドされている、請求項６または７に記載のフィルム構造
    体。
  9. 【請求項９】コポリエステルを有する表面と反対の表面
    上に、感圧接着剤を有する、請求項１〜８のいずれかに
    記載のフィルム構造体。
  10. 【請求項１０】ポリマーフィルム支持体を含む印刷でき
    る、包装用又はラベル素材フィルム構造体のブロッキン
    グを防止するための、水に溶解〜分散性のコポリエステ
    ルのコーティングの使用方法であって、 ポリマーフィルム支持体は印刷インクと付着性において
    不適合性の少なくとも１つの表面を有すると共にその表
    面上に下塗を有し、下塗はそのように下塗りされたフィ
    ルムの接触する層間において有害なブロッキングを引き
    起こすことのできるタイプものであり、 該コポリエステルは、25℃においてフェノール／テトラ
    クロロエタンの60/40重量部の溶液中でかつ溶媒100mL中
    ポリエステル0.5gの濃度において測定して、少なくとも
    0.1の内部粘度を有する、 前記の方法。
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