JP5313917B2 - 層状フィルム、それから作製されたパッケージおよびその製造方法 - Google Patents

層状フィルム、それから作製されたパッケージおよびその製造方法 Download PDF

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関連出願の参照
本出願は、2006年12月21日出願のスペイン特許出願番号200603242に関する利益を請求するものである。これをすべて参照により本明細書に組み込む。
本発明は、少なくとも3層を含む多層フィルムであって、そのフィルムの内層(inner layer)がフィルムの全厚さの20%以下の厚さを有し、その内層が異なるモジュラスを有するか、または、それぞれ外層(表皮層)に対して異なるモジュラスのポリマーから作製されるフィルムに関する。
フィルムは、工業包装、食品包装および特殊品(specialty)包装などの多くの包装用途において使用されている。そうした包装のためには、パッケージは、ダート衝撃抵抗、引き裂き抵抗、フィルム剛性、良好な密封性および良好な光学特性などの特定の特性の組合せを有するフィルムから形成されることが望ましい。高速包装機械を用いて作製されるパッケージには、良好な密封性およびホットタック性も望まれる。既存の技術では、衝撃性または引き裂き性を犠牲にすることなく、フィルム剛性を大幅に向上させる(例えば、フィルムの厚さを小さくし(down gauging)、かつコストや材料を節減するために必要となる)ことは不可能である。他方、包装産業においては、光学的特性やダート衝撃抵抗を犠牲にすることなく、引き裂き抵抗を少なくとも30%向上させることが必要である。望ましいフィルム組成物は、高い剛性と高い光沢および高い引き裂き抵抗の組合せ、好ましくはさらに、高いホットタック性および密封性を有しているものである。あるいは、望ましいフィルム組成物は、高い光沢および高い引き裂き抵抗と共に高いダート性能を有しているものである。
国際公開第WO2005065945号は、高いひずみ速度の下で低い壊損(catastrophic failure)抵抗性を有する延伸フィルムを開示している。その実施例では、複数のエチレンベースのポリマーおよびプロピレンホモポリマーから形成された、10%のコア層を有する注型フィルム構造が示されている。この文献は、最終的な伸縮性、壊損性およびダート衝撃性のバランスが改善されたものを開示している。
国際公開第WO2004024433A2号は、HDPE、ホモポリマーPPまたはランダムコポリマーPPを含むことができる硬化性ポリマーを含む1つまたは複数の内層を備えた多層フィルムを開示している。この文献は、3層フィルムでは15/70/15、5層フィルムでは10/20/40/20/10または10/30/20/30/10の相対的厚さ比を有するフィルムの例を開示している。この文献は、高い剛性、ゼロ%より大きい横断方向(CD)収縮および改善された透明度を有するフィルムを開示している。
米国特許出願公開第2001/0008687A1号は、堅い材料と柔らかい材料を組み合わせた複数(少なくとも5枚)の層を有する多層フィルムを開示している。この文献は、600%/分のひずみ速度で、55%以下のひずみ回復率、10,000〜150,000psiのヤング率および100%以上の伸び率を有するフィルムを開示している。
米国特許第5,604,019号は、5枚を超える層(堅くて延性のある層)を有する多層フィルムを開示しており、そのうちの少なくとも2層はポリエステルまたはコポリエステルから形成され、少なくとも他の2つの層は延性のあるポリマー材料から形成されており、引張特性および引き裂き抵抗が改善された結果を得ている。
欧州特許第0595701B1号(要約)は、1つのコア層と、コア層の各表面に対してあてがわれた2つの外層または中間層(intermediate layers)を含む熱収縮性複合フィルムを開示している。その外層とコア層では、曲げ弾性率およびビカット(Vicat)軟化点が異なっている。この文献は、全厚さの30〜95%のコア層を有するフィルムを開示している(請求項13を参照されたい)。
「ブレンドされた内層を有するLLDPE/HDPEの3層共押し出しインフレーションフィルムの特性と構造(Properties and Structure of LLDPE/HDPE Three-Layer Coextruded Blown Films with Blended Middle Layers)」、Elkounら、ANTEC2003年という文献は、LLDPE/HDPEブレンドを含む内層を有する3層の共押し出しインフレーションフィルムを開示している。各層は全フィルム厚さの1/3である。内層にHDPEをより多く加えると高いモジュラスが得られるが、引き裂き強度とダート衝撃強度は低下する。
「ポリプロピレンーポリエチレン多層フィルム(Polypropylene-Polyethylene Multilayer Films)」、Zhangら、ANTEC2005という文献は、5層間で異なった仕方で分配されている、50%LLDPEポリエチレンおよび50%ポリプロピレン組成を有する5層の共押し出しフィルムを開示している。全体として、共押し出しフィルムと比べて、単層のLLDPE標準品(reference)はより良好な引き裂き抵抗を示している。
特開2000−094604号公報は、両方の表面層としてのポリエチレン樹脂、および内層としてのポリプロピレン樹脂を含む少なくとも3層の積層品から形成された2軸延伸フィルムを含む多層包装フィルムを開示している。3層の積層品を共押し出しした後、フィルムを急冷し、次いでフィルムを縦と横の両方向に2〜5の倍率で延伸する。フィルムの全厚さは5〜50ミクロンであり、ポリプロピレン樹脂から形成される中間層(middle layer)の厚さは、全フィルム厚さの10〜90%である。
特開平06−106679号公報は、コア層の厚さより大きい合計厚さを有するコア層と外層を含む延伸フィルムを開示している。外層とコア層は、異なった引張弾性率およびビカット軟化点を有する。このフィルムは熱収縮性を有する。
特許文献のRD401012(要約)は、表皮層Aに封入されたコア層Bでできた3層のフィルムを開示している。個々の層間の重量比は7〜25重量%、好ましくは10〜20重量%のA;50〜86重量%、好ましくは60〜80重量%のB;7〜25重量%、好ましくは10〜20重量%のAである。層Aは主に低密度ポリエチレン(ホモポリマーまたはコポリマー)から形成される。層Bは主に(i)0.850〜0.900g/ccの密度範囲の15〜40重量%、好ましくは20〜30重量%のプラストマーまたはエラストマー、および(ii)4〜20g/10分(230℃および2.16kgで)のメルトインデックスを有する60〜85重量%、好ましくは70〜80重量%のホモポリプロピレンまたはプロピレン−エチレンコポリマーから形成される。この文献は、高い引き裂き伝播性と高い耐衝撃性を有するフィルムを開示している。
しかし、これらの文献はどれにも、インフレーションフィルム(blown films)で主に使用するための、それぞれ、より厚い表皮層に関して異なるモジュラス材料を有するかまたは異なるモジュラス材料から作製された薄いコア層を含む多層フィルムについては論じられていない。さらに、これらの文献はどれも、ホットタック性、光沢およびヘイズが改善されており、かつ高いモジュラスおよび/または引き裂き性(堅いコアについて)または高いダートおよび/または引き裂き性(柔らかいコアについて)を兼ね備えたフィルムについては論じていない。したがって、光学的特性を犠牲にすることなく、引き裂き抵抗を高めた多層フィルムの必要性がある。さらに、以下の特性、すなわちモジュラス、引き裂き性、光沢、ダートおよびホットタック性の改善された組合せを有する多層フィルムが必要である。これらの必要性のいくつかおよびその他は以下の本発明によってかなえられる。
本発明は、少なくとも3層を含むフィルムであって、少なくとも1層がフィルムの全厚さの20%以下の厚さを有する内層(inner layer)であり、前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)が以下の特性、すなわち:
A)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きいMD引張、2%割線モジュラス、または
B)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラス
のうちの1つを有し;そして
前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)のMD引張、2%割線モジュラスを、ISO527−3−95に従って、前記内層の組成物、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)から形成される単層フィルムで測定し;そして
前記表皮層のMD引張、2%割線モジュラスを、前記表皮層の組成物から形成された単層フィルムを用いて、ISO527−3−95に従って測定し;そして
前記内層、または前記内層の少なくとも1つのポリマー成分が以下の特性、すなわち:
C)2g/10分以下のメルトインデックス、I2(190℃/2.16kg)、または
D)5g/10分以下のメルトフローレート、MFR(230℃/2.16kg)
のうちの1つを有するフィルムを提供する。
本発明は、多層フィルムを形成する方法であって、
a)それぞれの層に適したポリマーまたはポリマーブレンドを選択するステップと;
b)前記ポリマーまたはブレンドから多層フィルムを形成するステップであって、前記多層フィルムが少なくとも3層を含むステップと
を含み;そして
少なくとも1層が前記フィルムの全厚さの20%以下の厚さを有する内層であり、前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)が以下の特性、すなわち:
A)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きいMD引張、2%割線モジュラス、または
B)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラス
のうちの1つを有し;そして
前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)のMD引張、2%割線モジュラスを、前記内層の組成物、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)から形成された単層フィルムを用いて、ISO527−3−95に従って測定し;そして
前記表皮層のMD引張、2%割線モジュラスを、前記表皮層の組成物から形成された単層フィルムを用いて、ISO527−3−95に従って測定し;そして
前記内層、または前記内層の少なくとも1つのポリマー成分が以下の特性、すなわち:
C)2g/10分以下のメルトインデックス、I2(190℃/2.16kg)、または
D)5g/10分以下のメルトフローレート、MFR(230℃/2.16kg)
のうちの1つを有する方法も提供する。
図1は、一連の(a series of)多層フィルムにおけるダート衝撃性対コア厚さの割合のプロファイルを示す図である。 図2は、一連の多層フィルムにおけるエルメンドルフ(Elmendorf)引き裂き性対コア厚さの割合のプロファイルを示す図である。 図3は、一連の多層フィルムにおけるいくつかの光学的特性(光沢およびヘイズ)対コア厚さの割合のプロファイルを示す図である。 図4は、一連の多層フィルムにおけるモジュラス(2%割線CDおよびヤング率CD)対コア厚さの割合のプロファイルを示す図である。
I.概要
本発明は、異なるモジュラス、すなわち、表皮層より低いモジュラスもしくは表皮層より高いモジュラスを有する材料から作製された1つの薄い内層、または、より高いかもしくはより低いモジュラスの材料を含むブレンドから作製された内層を含む多層フィルムを対象とする。コアは、フィルムの全厚さの20%以下、好ましくは15%以下、より好ましくは10%以下である。
フィルム層の厚さは、当業界で知られているように、多層フィルムを形成させるのに使用された押出機の層組成物(layer composition)の質量比と、多層フィルムの最終厚さから決定することができる。各フィルム層について、各組成物の固体状態での密度は決まっており、関係する押出機の質量流量(kg/hr)は通常用いられる質量型フィーダーから分かる。これらの2つのパラメーターから、それぞれの層組成物の体積流量を決定することができる。各層の体積比は、個々の層の体積流量を、すべての層組成物の全体積流量で除することによって決定することができる。全フィルム厚と幅が全体に一定であると、各層の厚さ比は体積比と同じとなる。
フィルム層の厚さは、当業界で知られているように、光学顕微鏡または電子顕微鏡などの顕微鏡技術により決定することも可能である。例としては、フィルムの薄いスライスを、ミクロトームの刃を用いて以下のようにして、フィルムの面に対して垂直に切る。フィルムをミクロトームホルダーの液体窒素の中で冷却する。次いで、ミクロトームの刃で約10〜15ミクロンの厚さの複数のスライスを切り出す。次いでこれらのスライスを光学顕微鏡で観察し、そこから画像を投影する。当業界で知られているようなソフトウェアプログラムを用いて、映像上に示された各層の厚さを測定することができる。画像上の異なる箇所で測定を行って平均値をとることができる。フィルム層は、異なったコントラストにより、はっきり識別することができる。
具体的には、内層、または前記内層を形成させるのに用いるポリマー成分は、以下の特性、すなわち:
A)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きい、好ましくは少なくとも3倍大きい、より好ましくは4倍大きいMD引張、2%割線モジュラス、または
B)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5、好ましくは多くとも1/6、より好ましくは多くとも1/7より小さいMD引張、2%割線モジュラス
の1つを有する。
より低いモジュラスの薄い内層を使用すると、引き裂き抵抗、ダート衝撃抵抗および光学特性(光沢およびヘイズ)のうちの1つまたは複数の大幅な改善がもたらされる。より高いモジュラスの薄い内層を使用すると、引き裂き抵抗、モジュラス、ホットタック強度および温度領域(temperature window)ならびに光学特性(光沢およびヘイズ)のうちの1つまたは複数の大幅な改善がもたらされる。本発明のフィルムは、各表皮層について完全に同じ材料を有し、薄いコア層について異なる材料を有するフィルムにおいて、光沢のような表面関連の特性の予想外の改善を提供する。ホットタック性および密封性の予想外の改善も認められる。
本発明のフィルム構造は、そのうちの少なくとも2つの薄い中間(internal)の非連続層(non-contiguous layers)が表皮層に対して異なった剛性を有する、4層以上の多層フィルムに適用することもできる。本発明のフィルムは、包装用途用のインフレーションフィルム(blown film)に非常に適している。
具体的には、本発明は、少なくとも3層を含むフィルムであって、少なくとも1層がフィルムの全厚さの20%以下の厚さを有する内層であり、前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)が、以下の特性、すなわち:
A)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きいMD引張、2%割線モジュラス、または
B)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラス
のうちの1つを有し;そして
前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)のMD引張、2%割線モジュラスを、前記内層の組成物、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)から形成される単層フィルムで、ISO527−3−95に従って測定し;そして
前記表皮層のMD引張、2%割線モジュラスを、前記表皮層の組成物から形成された単層フィルムを用いて、ISO527−3−95に従って測定し;そして
前記内層、または前記内層の少なくとも1つのポリマー成分が以下の特性、すなわち:
C)2g/10分以下のメルトインデックス、I2(190℃/2.16kg)、または
D)5g/10分以下のメルトフローレート、MFR(230℃/2.16kg)
のうちの1つを有するフィルムを提供する。
メルトインデックスまたはメルトフローレートの関連で用いる「内層(inner layer)」という用語は、そうした組成物から形成されるフィルムに加えて、内側の層を形成させるのに用いる組成物を指す。
一実施形態では、特性C)またはD)を有する少なくとも1つのポリマー成分はポリマー成分(a)である。
一実施形態では、各表皮層は同じ組成物から形成される。
一実施形態では、少なくとも1つの内層は、表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きいMD引張、2%割線モジュラスを有する。
他の実施形態では、少なくとも1つの内層は、表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラスを有する。
他の実施形態では、ポリマー成分(a)は、表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きいMD引張、2%割線モジュラスを有する。
他の実施形態では、ポリマー成分(a)は、表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラスを有する。
一実施形態では、少なくとも1つの内層は、2g/10分以下のメルトインデックス、I2(190℃/2.16kg)を有する。
他の実施形態では、少なくとも1つの内層は、5g/10分以下のメルトインデックス、I2(230℃/2.16kg)を有する。
他の実施形態では、内層の少なくとも1つのポリマー成分は2g/10分以下のメルトインデックス、I2(190℃/2.16kg)を有する。他の実施形態では、少なくとも1つのポリマー成分はポリマー成分(a)である。
他の実施形態では、内層の少なくとも1つのポリマー成分は、5g/10分以下のメルトインデックス、I2(230℃/2.16kg)を有する。他の実施形態では、少なくとも1つのポリマー成分はポリマー成分(a)である。
一実施形態では、前記内層の厚さは、1つの表皮層の厚さより薄く、好ましくは各表皮層の厚さより薄い。
一実施形態では、表皮層のそれぞれは内層のそれぞれの表面に隣接している。
一実施形態では、少なくとも1つの内層はフィルムの全厚さの10〜20%の厚さを有する。
一実施形態では、フィルムの全厚さは50ミクロン以下である。
他の実施形態では、フィルムは3層からなる。
他の実施形態では、フィルムは5層からなる。
一実施形態では、フィルムは、2つのフィルム層間に接着剤層を含まない。
他の実施形態では、少なくとも1つの内層は、エチレンビニルアセテート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアミドおよびその組合せからなる群から選択される極性ポリマーを含まない。
他の実施形態では、少なくとも1つの内層は、プロピレンホモポリマー、プロピレン/α−オレフィンインターポリマー、プロピレン/エチレンインターポリマー、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、プロピレンホモポリマーを含むブレンド、プロピレン/α−オレフィンインターポリマーを含むブレンド、プロピレン/エチレンインターポリマーを含むブレンドまたはエチレン/α−オレフィンインターポリマーを含むブレンドを含む組成物から形成される。
他の実施形態では、内層はエチレン/α−オレフィンインターポリマーまたはエチレン/α−オレフィンインターポリマーを含むブレンドを含む組成物から形成される。他の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、エチレンおよび1−オクテン、エチレンおよび1−ブテン、エチレンおよび1−ヘキセン、エチレンおよび1−ペンテン、エチレンおよび1−ヘプテン、エチレンおよびプロピレン、エチレンおよび4−メチルペンテン−1またはその混合物、好ましくはエチレンおよび1−ブテン、エチレンおよび1−ヘキセンまたはエチレンおよび1−オクテンから選択されるモノマーから形成されるインターポリマーである。他の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.2g/10分〜2g/10分のメルトインデックス(I)を有する。別の場合、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは0.850〜0.920g/ccの密度を有する。
他の実施形態では、内層はプロピレンホモポリマー、プロピレン/α−オレフィンインターポリマー、プロピレン/エチレンインターポリマー、プロピレンホモポリマー含むブレンド、プロピレン/α−オレフィンインターポリマーを含むブレンド、またはプロピレン/エチレンインターポリマーを含むブレンドを含む組成物から形成される。他の実施形態では、内層はプロピレン/エチレンインターポリマー、またはプロピレン/エチレンインターポリマーを含むブレンドから形成される。他の実施形態では、プロピレン/エチレンインターポリマーは0.01g/10分〜5g/10分のメルトインデックス(I)を有する。他の実施形態では、プロピレン/エチレンインターポリマーは0.840g/cc〜0.920g/ccの密度を有する。
一実施形態では、本発明のフィルムはインフレーションフィルム(blown film)である。
本発明のフィルムは、本明細書で述べる2つ以上の実施形態の組合せを含むことができる。
本発明は、本明細書で述べる本発明のフィルムから形成された少なくとも1つの成分を含む物品も提供する。本発明の物品は、本明細書で述べる2つ以上の実施形態の組合せを含むことができる。
本発明は、本明細書で述べる本発明のフィルムから形成される少なくとも1つの成分を含むパッケージも提供する。本発明のパッケージは、本明細書で述べる2つ以上の実施形態の組合せを含むことができる。
本発明は、多層フィルムを形成する方法であって、
a)それぞれの層に適したポリマーまたはポリマーブレンドを選択するステップと;
b)前記ポリマーまたはブレンドから多層フィルムを形成するステップであって、前記多層フィルムが少なくとも3層を含むステップと
を含み;そして
少なくとも1層が前記フィルムの全厚さの20%以下の厚さを有する内層であり、前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)が以下の特性、すなわち:
A)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きいMD引張、2%割線モジュラス、または
B)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラス
のうちの1つを有し;そして
前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)のMD引張、2%割線モジュラスを、前記内層の組成物、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)から形成された単層フィルムを用いて、ISO527−3−95に従って測定し;そして
前記表皮層のMD引張、2%割線モジュラスを、前記表皮層の組成物から形成された単層フィルムを用いて、ISO527−3−95に従って測定し;そして
前記内層、または前記内層の少なくとも1つのポリマー成分が以下の特性、すなわち:
C)2g/10分以下のメルトインデックス、I2(190℃/2.16kg)、または
D)5g/10分以下のメルトフローレート、MFR(230℃/2.16kg)
のうちの1つを有する方法も提供する。
一実施形態では、特性C)またはD)を有する少なくとも1つのポリマー成分はポリマー成分(a)である。
他の実施形態では、フィルムはインフレーションフィルム法(blown film process)を用いて形成させる。
本発明の方法は、本明細書で述べる2つ以上の実施形態の組合せを含むことができる。
II.内層および外層用の材料
内層および表皮層は様々な熱可塑性ポリマーから作製することができる。代表的なポリマーには、これらに限定されないが、スチレンブロックコポリマー;ゴム類、ポリエチレン、ポリプロピレンおよびポリブテンなどのポリオレフィン;エチレンビニルアセテート(EVA)コポリマー;エチレンアクリル酸コポリマー(EAA);エチレンアクリレートコポリマー(EMA、EEA、EBA);ポリブチレン;ポリブタジエン;ナイロン;ポリカーボネート;ポリエステル;ポリエチレンオキシド;ポリプロピレンオキシド;エチレン−プロピレンゴムおよびエチレン−プロピレン−ジエンモノマーゴムなどのエチレン−プロピレンインターポリマー;塩素化ポリエチレン;熱可塑性硬化物;エチレンエチルアクリレートポリマー(EEA);エチレンスチレンインターポリマー(ESI);ポリウレタン;ならびにシラン−グラフト改変オレフィンポリマーまたは無水マレイン酸グラフト改変オレフィンポリマーなどの官能基改変したポリオレフィン;およびこれらのポリマーの2つ以上の組合せなどの天然または合成の樹脂が含まれる。フィルムは、少なくとも1つのエチレンベースのポリマーおよび/または少なくとも1つのプロピレンベースのポリマーを含むことが好ましい。
A.内層および表皮層で用いるためのエチレンベースのポリマー
内層または表皮層で用いるためのエチレンベースのポリマーには、単独のポリマー成分として、または主要(ポリマーの合計重量に対して>50重量%)ポリマー成分としてのエチレンホモポリマーまたはインターポリマーが含まれる。そうしたポリマーには、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、非常に低密度のポリエチレン(VLDPE)、均一に分枝した線状エチレンポリマー、均一に分枝した実質的に線状のエチレンポリマーおよび不均一に分枝した線状エチレンポリマーが含まれる。もしあれば、フィルム組成物中のこれらのポリマーの1つまたは複数の量は、所望の特性、他の成分およびポリエチレンの種類によって変わることになる。
エチレンと重合させるのに有用な適切なコモノマーには、これらに限定されないが、エチレン不飽和モノマー、共役もしくは非共役のジエンまたはポリエンが含まれる。そうしたコモノマーの例には、プロピレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセンなどのC〜C20α−オレフィンが含まれる。好ましいコモノマーには、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテンおよび1−オクテン、より好ましくはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンが含まれ、中でも最後の1−オクテンが特に好ましい。他の適切なモノマーには、スチレン、ハロまたはアルキル置換スチレン、テトラフルオロエチレン、ビニルベンゾシクロブタン、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、ヘキサジエン、オクタジエンおよびシクロアルケン、例えばシクロペンテン、シクロヘキセンおよびシクロオクテンが含まれる。一般に、エチレンはC〜C20α−オレフィンと共重合されている。好ましいコモノマーには、C〜Cα−オレフィン、好ましくはプロピレン、1−ブテン、1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテンおよび1−オクテン、より好ましくはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンが含まれる。
エチレン/α−オレフィンインターポリマーの関連で「均一な」および「均一に分枝した」という用語を用いるが、その場合、α−オレフィンコモノマーは所与のポリマー分子中にランダムに分布しており、ポリマー分子のうちのほぼすべてが同じエチレンとコモノマーの比を有する。
本発明を実施するのに使用できる、均一に分枝したエチレンインターポリマーには、均一に分枝した線状エチレンインターポリマーおよび均一に分枝した実質的に線状のエチレンインターポリマーが含まれる。一実施形態では、フィルムの内層は、均一に分枝した線状エチレンインターポリマーまたは均一に分枝した実質的に線状のエチレンインターポリマーを含む組成物から形成される。
均一に分枝した線状エチレンインターポリマーの中は、長鎖分枝(または測定可能な量の長鎖分枝)はないが、短鎖分枝を有しているエチレンポリマーを含んでおり、その短鎖分枝は、インターポリマー中に重合されているコモノマーから誘導されており、同じポリマー鎖内と異なるポリマー鎖間との両方に均一に分布している。すなわち、均一に分枝した線状エチレンインターポリマーは、ちょうど鎖状低密度ポリエチレンポリマーまたは鎖状高密度ポリエチレンポリマーの場合のように、長鎖分枝(または測定可能な量の長鎖分枝)はなく、これは、例えばElstonによる米国特許第3,645,992号に記載されているような均一分枝分布の重合法を用いて作製される。均一に分枝した線状エチレン/α−オレフィンインターポリマーの市販品の例には、Mitsui Chemical CompanyからのTAFMER(商標)ポリマーおよびExxon Chemical CompanyからのEXACT(商標)ポリマーが含まれる。
均一に分枝した実質的に線状のエチレンインターポリマーは、米国特許第5,272,236号、同第5,278,272号、同第5,703.187号、同第6,054,544号、同第6,335,410号および同第6,723,810号に記載されている。それぞれの内容全体を本明細書に組み込む。これらの文献のいくつかは、上記のポリマーを作製する方法も開示している。
さらに、実質的に線状のエチレンインターポリマーは長鎖分枝を有する均一に分枝したエチレンポリマーである。長鎖分枝は、ポリマー骨格と同じコモノマー分布を有しており、ポリマー骨格の長さとほぼ同じ長さを有することができる。長鎖分枝の炭素長さは、ポリマー骨格中に1つのコモノマーを取り込むことによって形成される短鎖分枝の炭素長さより長い。長鎖分枝は13C核磁気共鳴(NMR)分光法により決定することができ、Randallの方法(Rev.Macromol.Chem.Phys.、C29(2&3)、1989年、285〜297頁)を用いて定量化することができる(その開示を参照により本明細書に組み込む)。
一般に、「実質的に線状(の)」という用語は、バルクポリマーが、平均して、1000個の全炭素(骨格と分枝炭素の両方を含む)当たり0.01個の長鎖分枝〜1000個の全炭素当たり3個の長鎖分枝で置換されていることを意味する。好ましいポリマーは、1000個の全炭素当たり0.01個の長鎖分枝〜1000個の全炭素当たり1個の長鎖分枝、より好ましくは1000個の全炭素当たり0.05個の長鎖分枝〜1000個の全炭素当たり1個の長鎖分枝、特に1000個の全炭素当たり0.3個の長鎖分枝〜1000個の全炭素当たり1個の長鎖分枝で置換されている。
実質的に線状のインターポリマーの市販品の例には、ENGAGE(商標)ポリマー(The Dow Chemical Companyから市販されている)およびAFFINITY(商標)ポリマー(The Dow Chemical Companyから市販されている)が含まれる。
実質的に線状のエチレンインターポリマーは、特異な部類の均一分枝エチレンポリマーを形成する。これらは、Elstonによる米国特許第3,645,992号に記載されている、よく知られている従来の均一分枝分鎖の線状エチレンインターポリマーの部類とは実質的に異なり、さらに、これらは、従来の不均一「チーグラーナッタ触媒で重合した」線状エチレンポリマー(例えば、Andersonらによる米国特許第4,076,698号が開示している技術で作製される、例えば超低密度ポリエチレン(ULDPE)、鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)または高密度ポリエチレン(HDPE))と同じ部類のものではなく、また、高圧で、フリーラジカルにより重合開始される高度に分枝したポリエチレン、例えば低密度ポリエチレン(LDPE)、エチレン−アクリル酸(EAA)コポリマーおよびエチレンビニルアセテート(EVA)コポリマーなどとも同じ部類ではない。
均一に分枝した線状または実質的に線状のエチレンインターポリマーは狭い分子量分布(M/M)を有することを特徴とする。線状および実質的に線状のエチレンポリマーのためには、分子量分布M/Mは、例えば5以下、好ましくは4以下、より好ましくは1.5〜4、より好ましくは1.5〜3、最も好ましくは2.5〜3.5である。1〜5または1.05〜5の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。
均一な線状および実質的に線状のエチレンインターポリマーのためのコモノマー分枝の分布は、そのSCBDI(短鎖分枝分布指数)またはCDBI(組成分布分枝指数)によって特徴付けられ、全モルコモノマー含量中央値(median total molar comonomer content)の50%以内のコモノマー含量を有するポリマー分子の重量%と定義される。ポリマーのCDBIは、例えば、WildらによるJournal of Polymer Science、Poly.Phys.Ed.、第20巻、441頁(1982年)、または米国特許第4,798,081号および同第5,008,204号に記載されているような昇温溶離分別法(本明細書では「TREF」と略記する)などの当業界で知られている技術により得られるデータから算出される。本発明の組成物に有用な、均一に分枝した線状インターポリマーおよび均一に分枝した実質的に線状のインターポリマーのためのSCBDIまたはCDBIは、好ましくは50%超、特に70%超、より好ましくは90%超である。
不均一に分枝した線状エチレンインターポリマーも本発明で使用することができる。不均一線状エチレンインターポリマーには、エチレンと1つまたは複数のC〜Cα−オレフィンのインターポリマーが含まれる。エチレンのホモポリマーは、チーグラーナッタ触媒などの不均一系を生成するのに用いられるのと同じ触媒を用いて生成させることもできる。α−オレフィン共重合により得られる分子量分布と短鎖分枝分布はどちらも、均一な鎖状エチレンポリマーと比べて比較的幅広い。不均一線状エチレンポリマーは、チーグラーナッタ触媒を用いて溶液法、スラリー法または気相法で生成させることができ、これらの方法は当業界で知られている。例えば、米国特許第4,339,507号を参照されたい。その内容全体を参照により本明細書に組み込む。
Kolthammerらによる、米国特許第5,844,045号、同第5,869,575号および同第6,448,341号(その内容全体を参照により本明細書に組み込む)に開示されているような不均一エチレンポリマーと均一なエチレンポリマーの混合体(「複合ポリエチレン」)を、本発明のフィルム組成物に用いることもできる。
エチレンベースのポリマーは、本明細書で述べる2つ以上の実施形態の組合せを含むことができる。
B.内層および表皮層で使用するためのプロピレンベースのポリマー
内層または表皮層で使用するのに適したプロピレンベースのポリマーには、プロピレンホモポリマー、プロピレンインターポリマー、ならびに1〜20重量%のエチレンまたは4〜20個の炭素原子のα−オレフィンコモノマーを含むことができるポリプロピレンの反応器コポリマー(RCPP)が含まれる。ポリプロピレンホモポリマーは、アイソタクチックであっても、シンジオタクチックであってもまたアタクチックポリプロピレンであってもよい。プロピレンインターポリマーは、ランダムもしくはブロックコポリマーであっても、またプロピレンベースのターポリマーであってもよい。
プロピレンベースのポリマーは半結晶性ポリマーであることが好ましい。結晶性のプロピレンベースのポリマーは一般に少なくとも90モル%、好ましくは少なくとも97%、より好ましくは少なくとも99%のプロピレンから誘導された繰り返し単位を有する。
プロピレンと重合させるのに適したコモノマーには、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテン、1−オクテン、1−ノネン、1−デセン、1−ウンデセン、1ドデセン、ならびに4−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ヘキセン、5−メチル−1−ヘキセン、ビニルシクロヘキサンおよびスチレンが含まれる。好ましいコモノマーには、エチレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンが含まれ、より好ましくはエチレンである。
任意選択で、プロピレンベースのポリマーは、少なくとも2つの二重結合を有するモノマーから誘導されたモノマー単位(ジエンまたはトリエンであることが好ましい)を含む。適切なジエンコモノマーおよびトリエンコモノマーには、7−メチル−1,6−オクタジエン;3,7−ジメチル1、6−オクタジエン;5,7−ジメチル1,6−オクタジエン;3,7,11−トリメチル−1,6,10−オクタトリエン;6−メチル−1,5−ヘプタジエン;1,3−ブタジエン;1,6−ヘプタジエン;1,7−オクタジエン;1,8−ノナジエン;1,9−デカジエン;1,10−ウンデカジエン;ノルボルネン;テトラシクロドデセン;またはその混合物;好ましくはブタジエン;ヘキサジエン;およびオクタジエン;最も好ましくは1,4−ヘキサジエン;1,9−デカジエン;4−メチル−1,4−ヘキサジエン;5−メチル−1,4−ヘキサジエン;ジシクロペンタジエン;および5−エチリデン−2−ノルボルネン(ENB)である。
他の不飽和コモノマーには、1,3−ブタジエン、1,3−ペンタジエン、ノルボルナジエンおよびジシクロペンタジエン;スチレン、o−、m−およびp−メチルスチレン、ジビニルベンゼン、ビニルビフェニル、ビニルナフタレンを含むC8〜40ビニル芳香族化合物;ならびにクロロスチレンおよびフルオロスチレンなどのハロゲン置換C8〜40ビニル芳香族化合物が含まれる。
適切なプロピレンコポリマーには、プロピレン/エチレン、プロピレン/1−ブテン、プロピレン/1−ヘキセン、プロピレン/4−メチル−1−ペンテン、プロピレン/1−オクテン、プロピレン/エチレン/1−ブテン、プロピレン/エチレン/ENB、プロピレン/エチレン/1−ヘキセン、プロピレン/エチレン/1−オクテン、プロピレン/スチレンおよびプロピレン/エチレン/スチレンが含まれる。
適切なプロピレンベースのポリマーは、例えばシングルサイト触媒(メタロセンまたは幾何拘束)またはチーグラーナッタ触媒を用いて、当技術分野の範囲内の手段によって生成させる。プロピレン、およびエチレンまたはα−オレフィンモノマーなどの任意選択のコモノマーを、例えば、GalliらのAngew.Macromol.Chem.、第120巻、73頁(1984年)、またはE.P.Mooreらによる、Polypropyrene Handbook、Hanser Publishers、New York、1996年、特に11〜98頁によって開示されているようにして、当技術分野の範囲内の条件下で重合させる。ポリプロピレンポリマーには、Shell社のKF6100ホモポリマーポリプロピレン;Solvay社のKS4005ポリプロピレンコポリマー;Solvay社のKS300ポリプロピレンターポリマー;およびThe Dow Chemical Companyから入手できるINSPIRE(商標)ポリプロピレン樹脂が含まれる。
本発明で用いるプロピレンベースのポリマーはどんな分子量分布(MWD)であってもよい。幅広いかまたは狭いMWDのプロピレンベースのポリマーは、当技術分野の範囲内の手段によって生成される。狭いMWDを有するプロピレンベースのポリマーは、ビスブレーキング法かまたはシングルサイト触媒を用いる反応器グレードの製造法(非ビスブレーキングによる)によって、あるいはその両方の方法によって有利に提供することができる。
プロピレンベースのポリマーは、核生成速度および結晶化速度の増大をもたらすように、反応器グレードであっても、ビスブレーキングされていても、分枝していてもまたカップリングされていてもよい。「カップリングされた(coupled)」という用語は、押し出しの際の流れ(例えば、環状金型の直前の押出機中での)に対する溶融ポリマーの抵抗が変化するようにレオロジー的に改変されたプロピレンベースのポリマーを指す。一方、「ビスブレーキングされた(visbroken)」は鎖の切断の方向であり、「カップリングされた」は架橋すなわち網状化の方向である。カップリングの例としては、カップリング剤(例えば、アジド化合物)を比較的高いメルトフローレートのポリプロピレンポリマーに加えると、押し出し後、得られるポリプロピレンポリマー組成物は、最初のメルトフローレートより大幅に低いメルトフローレートを獲得する。カップリングされるかまたは分枝したポリプロピレンのためには、結果としてのMFRと最初のMFRの比は0.7:1以下、より好ましくは0.2:1以下であることが好ましい。
本発明で用いるための適切な分枝したプロピレンベースのポリマーは、例えば、Profax PF−611およびPF−814という商品名でMontell North Americaから市販されている。あるいは、分枝するかまたはカップリングされた適切なプロピレンベースのポリマーは、例えば、DeNicolaらの米国特許第5,414,027号(低酸素雰囲気での高エネルギー(イオン化)放射線の使用);Himontの欧州特許第0190889号(低温でのアイソタクチックポリプロピレンの電子線照射);米国特許第5,464,907号(Akzo Nobel NV);欧州特許第0754711号Solvay(過酸化物処理);および1998年8月13日出願の米国特許出願番号09/133,576(アジドカップリング剤)によって開示されているような、過酸化物または電子線処理などの当技術分野の範囲の手段によって調製することができる。これらの特許/出願のそれぞれを参照により本明細書に組み込む。
少なくとも50モル%重合したプロピレンを含む適切なプロピレン/α−オレフィンポリマーは本発明に包含される。適切なポリプロピレンベースのポリマーには、VERSIFY(商標)ポリマー(The Dow Chemical Company)およびVISTAMAXX(商標)ポリマー(ExxonMobil Chemical Co.)、LICOCENE(商標)ポリマー(Clariant)、EASTOFLEX(商標)ポリマー(Eastman Chemical Co.)、REXTAC(商標)ポリマー(Hunstman)およびVESTOPLAST(商標)ポリマー(Degussa)が含まれる。他の適切なポリマーには、プロピレン−α−オレフィンブロックコポリマーおよびインターポリマー、ならびに当業界で知られている他のプロピレンベースのブロックコポリマーおよびインターポリマーが含まれる。
好ましいコモノマーには、これらに限定されないが、エチレン、イソブチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、3−メチル−1−ペンテン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン、非共役ジエン、ポリエン、ブタジエン、イソプレン、ペンタジエン、ヘキサジエン(例えば、1,4−ヘキサジエン)、オクタジエン、スチレン、ハロ置換スチレン、アルキル置換スチレン、テトラフルオロエチレン、ビニルベンゾシクロブテン、ナフテン酸、シクロアルケン(例えば、シクロペンテン、シクロヘキセン、シクロオクテン)およびその混合物が含まれる。典型的でありかつ好ましいコモノマーはC2またはC4〜C20α−オレフィンである。好ましいコモノマーには、エチレン、1−ブテン、1−ペンテン、1−ヘキセン、1−ヘプテンおよび1−オクテンが含まれ、より好ましくは、エチレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテンが含まれる。
一実施形態では、プロピレンベースのポリマーは、それぞれが5以下、好ましくは4以下、より好ましくは3以下の分子量分布を有するプロピレン/α−オレフィンインターポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。より好ましくは、プロピレン/α−オレフィンインターポリマーは、1〜5または1.05〜5、より好ましくは1〜4または1.05〜4、より好ましくは1〜3または1.05〜3の分子量分布を有する。他の実施形態では、分子量分布は約3.5、好ましくは約3.0未満、より好ましくは約2.8未満、より好ましくは約2.5未満、最も好ましくは約2.3未満である。1〜5または1.05〜5の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。
他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーは、ポリマーの少なくとも約60重量%、好ましくは少なくとも約80重量%、より好ましくは少なくとも約85重量%の量のプロピレンから誘導される単位を含む。プロピレン/エチレンコポリマー中のエチレンから誘導される単位の典型的な量は少なくとも約0.1重量%、好ましくは少なくとも約1重量%、より好ましくは少なくとも約5重量%であり、これらのコポリマー中に存在するエチレンから誘導される単位の最大量は一般に、インターポリマーの約35重量%以下、好ましくは約30重量%以下、より好ましくは約20重量%以下である。不飽和コモノマーから誘導される単位の量は、存在する場合、一般に少なくとも約0.01重量%、好ましくは少なくとも約1重量%、より好ましくは少なくとも約5重量%であり、不飽和コモノマーから誘導される単位の典型的な最大量は一般に、インターポリマーの約35重量%以下、好ましくは約30重量%以下、より好ましくは約20重量%以下である。エチレンと任意の不飽和コモノマーから誘導される単位の合計量は一般にコポリマーの約40重量%以下、好ましくは約30重量%以下、より好ましくは約20重量%以下である。
他の実施形態では、プロピレンベースのインターポリマーはプロピレンおよび1種または複数の不飽和コモノマー(エチレン以外の)を含み、一般に、コポリマーの少なくとも約60重量%、好ましくは少なくとも約70重量%、より好ましくは少なくとも約80重量%の量のプロピレンから誘導される単位を含む。コポリマーの1種または複数の不飽和コモノマーは、少なくとも約0.1重量%、好ましくは少なくとも約1重量%、より好ましくは少なくとも約3重量%の量で含まれ、不飽和コモノマーの典型的な最大量は、コポリマーの約40重量%以下、好ましくは約30重量%以下である。
一実施形態では、特定のプロピレンベースのポリマー、特に特定のプロピレン/エチレンインターポリマーは、1種または複数の活性化剤(activators)、例えばアルモキサンと共に、金属中心型ヘテロアリール配位子触媒を用いて作製することができる。特定の実施形態では、金属はハフニウムおよびジルコニウムのうちの1つまたは複数である。より具体的には、触媒の特定の実施形態では、ヘテロアリール配位子触媒のためには、ジルコニウム金属と比べて、ハフニウム金属を使用することが好ましいことが分かった。特定の実施形態での触媒は配位子および金属前駆体を含む組成物であり、任意選択で、活性化剤、活性化剤または活性化剤パッケージの組合せをさらに含むことができる。
プロピレンベースのポリマーを作製するのに用いる触媒には、補助配位子−ハフニウム錯体、補助配位子−ジルコニウム錯体および任意選択の活性化剤を含む触媒がさらに含まれる。これらの触媒は、特に、オレフィン、ジオレフィンまたは他の不飽和化合物であるモノマーを用いた重合および共重合反応の触媒作用をする。ジルコニウム錯体、ハフニウム錯体、組成物を用いることができる。金属配位子錯体は中性であっても荷電した状態であってもよい。配位子と金属の比は変化をもたせてもよく、その正確な比は、配位子や金属−配位子錯体の特性によって決まる。金属−配位子錯体(1つまたは複数)は異なる形態をとることができ、例えば、それらは、単量体、二量体またはそれ以上の多量体であってよい。適切な触媒構造および関連する配位子は、米国特許第6,919,407号の段落16、行6〜段落41、行23に記載されている。これを参照により本明細書に組み込む。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーは、少なくとも50重量%、好ましくは50重量%超のプロピレン(重合可能なモノマーの全量に対して)および少なくとも5重量%のエチレン(重合可能なモノマーの全量に対して)を含み、約14.6および15.7ppmで領域エラー(region error)に対応する13CNMRピークを有し、これらのピークはほぼ等強度のものである(例えば、米国特許第6,919,407号、段落12、行64〜段落15、行51を参照されたい。これを参照により本明細書に組み込む)。
プロピレンベースのポリマーは、従来の任意の重合方法で作製することができる。一実施形態では、プロセスで用いる化学薬品、すなわち(i)プロピレン、(ii)エチレンおよび/または1種または複数の不飽和コモノマー(iii)触媒、および(iv)任意選択の溶媒および/または分子量調節剤(例えば、水素)を、任意の適切な設計の単一の反応容器、例えば攪拌槽、ループ型装置(loop)または流動床に供給する。プロセス化学薬品を、適切な条件下(例えば、溶液、スラリー、気相、懸濁液、高圧)、反応容器内で接触させて所望のポリマーを生成させ、次いで、反応後処理のために反応器の生産物を回収する。反応器からの生産物のすべてを一度に回収するか(ワンパス反応器またはバッチ反応器の場合のように)、あるいは、反応マス(reaction mass)の一部だけ、一般にはわずかな部分だけを形成するブリードストリーム(bleed stream)の形で回収する(定常状態で重合を維持するように化学薬品が加えられるのと同じ速度で、製出ストリームを反応器からブリードさせる連続法反応器の場合のように)ことができる。「反応マス(reaction mass)」は、一般に重合中、または重合後の反応器中の内容物を意味する。反応マスは、反応物、溶媒(もしあれば)、触媒ならびに生成物および副生成物を含む。回収溶媒および未反応モノマーは反応容器に再循環させて戻すことができる。適切な重合条件は米国特許第6,919,407号の段落41、行23〜段落45、行43に記載されている。これを参照により本明細書に組み込む。
プロピレンベースのポリマーは、本明細書で述べる2つ以上の実施形態の組合せを含むことができる。
C.添加剤
熱、光または原材料からの残留触媒などによってもたらされる酸素との反応によって引き起こされる分解から樹脂を保護するために、安定剤および酸化防止剤を樹脂配合品に加えることができる。酸化防止剤は、Hawthorn、N.Y.のCiba−Geigyから市販されており、それらには、ヒンダードフェノール系酸化防止剤であるIrganox(登録商標)565、1010および1076が含まれる。これらは、フリーラジカル捕捉剤として作用する主要な酸化防止剤であり、単独で使用することも、またCiba−Geigyから入手できるIrgafos(登録商標)168のようなホスファイト酸化防止剤などの他の酸化防止剤と合わせて使用することもできる。ホスファイト酸化防止剤は補助的な酸化防止剤と考えられており、通常単独では用いられず、主に過酸化物分解剤として使用される。利用できる他の酸化防止剤には、これらに限定されないが、Stamford、Conn.のCytec Industriesから入手できるCyanox(登録商標)LTDP、およびBaton Rouge、LouisianaのAlbemarle Corp.から入手できるEthanox(登録商標)1330が含まれる。他の多くの酸化防止剤を、それ自体で、または、上記のような他の酸化防止剤と合わせて用いることができる。他の樹脂添加剤には、これらに限定されないが、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、染料、核形成剤、増量剤、スリップ剤、難燃剤、可塑剤、加工助剤、滑剤、安定剤、スモークインヒビター、粘度調節剤およびブロッキング防止剤が含まれる。
フィルム層を形成するのに用いる組成物は、上記のような1種または複数の添加剤を含むことができる。
一実施形態では、フィルム組成物は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、染料、核形成剤、増量剤、スリップ剤、難燃剤、可塑剤、加工助剤、滑剤、安定剤、スモークインヒビター、粘度調節剤、ブロッキング防止剤およびその組合せからなる群から選択される少なくとも1種の添加剤を含む。
一実施形態では、フィルム組成物は、酸化防止剤、紫外線吸収剤、帯電防止剤、顔料、染料、核形成剤、増量剤、スリップ剤、難燃剤、可塑剤、加工助剤、ブロッキング防止剤およびその組合せからなる群から選択される少なくとも1種の添加剤を含む。
III.多層フィルム
A.表皮(外)層
表皮層で使用するための適切なポリマーには、エチレンベースのホモポリマーおよびエチレンベースのインターポリマー、ならびにプロピレンベースのホモポリマーおよびプロピレンベースのインターポリマーが含まれる。そうしたポリマーの例には、これらに限定されないが、DOWLEX(商標)およびELITE(商標)などのエチレンベースのポリマー、ならびにINSPIRE(商標)(すべてThe Dow Chemical Company社品)などのプロピレンベースのポリマーが含まれる。各表皮層は、1つのポリマー、またはULDPEとLLDPE、2つの異なるLLDPEもしくはHDPEとULDPEのようなポリマーブレンドなどの2つ以上のポリマーを含むことができる。
表皮層の具体的な特性は、使用するポリマーまたはポリマーブレンドに依存することになる。以下に示す特性は、顕著な特性に包含されるポリオレフィン樹脂および他のポリマー樹脂の代表的な特性である。以下に示す特性は、本発明で用いるのに適したポリオレフィンおよび他のポリマーならびにブレンドの範囲に関して、本発明の範囲を限定するものではない。
一実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、190℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、0.1g/10分以上、好ましくは0.4g/10分以上、より好ましくは0.7g/10分以上のメルトインデックス(I2)を特徴とする。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、190℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、10g/10分以下、好ましくは3g/10分以下、より好ましくは2g/10分以下のメルトインデックス(I2)を特徴とする。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、190℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、0.01〜40g/10分、好ましくは0.1〜20g/10分、より好ましくは0.2〜10g/10分、より好ましくは0.5〜5g/10分のメルトインデックス(I2)を特徴とする。0.01〜40g/10分の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、230℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、0.1g/10分以上、好ましくは1g/10分以上、より好ましくは2g/10分以上のメルトフローレート(MFR)を特徴とする。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、230℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、20g/10分以下、好ましくは10g/10分以下、より好ましくは5g/10分以下のメルトフローレート(MFR)を特徴とする。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、230℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、0.1〜50g/10分、好ましくは0.2〜25g/10分、より好ましくは0.5〜15g/10分、より好ましくは1〜10g/10分のメルトフローレート(MFR)を特徴とする。0.1〜50g/10分の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分かまたはブレンド成分として表皮層で用いるポリマーは一般に、0.900g/cc以上、好ましくは0.910g/cc以上、より好ましくは0.917g/cc以上の密度を有する。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、0.950g/cc以下、好ましくは0.940g/cc以下、より好ましくは0.926g/cc以下の密度を有する。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、0.890g/cc〜0.950g/cc、好ましくは0.900g/cc〜0.940g/cc、より好ましくは0.910g/cc〜0.930g/ccの密度を有する。0.890g/cm〜0.950g/ccの個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、20,000〜1,000,000の重量平均分子量(Mw)を特徴とし、その間の個々のすべての値および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、DSCで測定して60%未満、好ましくは50%未満の全結晶化度%(total percent crystallinity)を有する。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、50℃〜250℃、好ましくは70℃〜200℃、より好ましくは100℃〜180℃、なおより好ましくは110℃〜170℃のDSC融点を特徴とする。50℃〜250℃の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、1〜20または1.05〜20、好ましくは1〜10または1.05〜10、より好ましくは1〜5または1.05〜5、なおより好ましくは1.5〜3.5の分子量分布M/Mを有する。1〜20または1.05〜20の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは一般に、表皮層の成分の全重量に対して50重量%〜100重量%の量で存在する。50重量%〜100重量%の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
単一成分としてまたはブレンド成分として、表皮層で用いるポリマーは、上記実施形態の2つ以上のそれぞれの特性の組合せを有することができる。
B.内層−柔らかいコア(Soft Core)
この層に適したポリマーの例には、これらに限定されないが、AFFINITY(商標)およびFLEXOMER(商標)などのポリエチレンベースのポリマー、ならびにVERSIFY(商標)ポリマーなどのポリプロピレンベースのポリマー(すべてThe Dow Chemical Company社から)が含まれる。ポリオレフィンベースの系以外のポリマー系も内層に使用することができる。内層は、1つのポリマー、またはポリマーブレンドなどの2つ以上のポリマーを含むことができる。
内層の具体的な特性は、使用するポリマーまたはポリマーブレンドに依存することになる。以下に示す特性は、顕著な特性に包含されるポリオレフィン樹脂および他のポリマー樹脂の代表的な特性である。以下に示す特性は、本発明で用いるのに適したポリオレフィンおよび他のポリマーならびにブレンドの範囲に関して、本発明の範囲を限定するものではない。
一実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、190℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、0.1〜20g/10分、好ましくは0.2〜10g/10分、より好ましくは0.2〜5g/10分、より好ましくは0.2〜2g/10分のメルトインデックス(I2)を特徴とする。0.1〜20g/10分の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、230℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、0.2〜50g/10分、好ましくは0.5〜20g/10分、より好ましくは1〜10g/10分、なおより好ましくは1〜5g/10分のメルトフローレート(MFR)を特徴とする。0.2〜50g/10分の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、0.840g/cc〜0.920g/cc、好ましくは0.850g/cc〜0.910g/cc、より好ましくは0.860g/cc〜0.900g/ccの密度を有する。0.840g/cc〜0.920g/ccの個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に実質的に非晶質であり、DSCで測定して50%未満、好ましくは30%未満の全結晶化度%を有する。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、30℃〜150℃、好ましくは40℃〜120℃、より好ましくは50℃〜110℃、最も好ましくは60℃〜100℃のDSC融点または融点範囲を特徴とする。30℃〜150℃の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、10,000〜200,000g/モルの重量平均分子量(Mw)を有し、その間の個々のすべての値および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、1〜20または1.05〜20、好ましくは1〜10または1.05〜10、より好ましくは1〜5または1.05〜5、なおより好ましくは1.5〜3.5の分子量分布M/Mを有する。1〜20または1.05〜20の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、内層の成分の全重量に対して50重量%〜100重量%の量で存在する。0重量%〜100重量%の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、外(表皮)層のMD引張、2%割線モジュラスに対して、多くとも1/5、好ましくは多くとも1/6、より好ましくは多くとも1/7より小さいMD引張、2%割線モジュラスを有する。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、均一に分枝した線状エチレン/α−オレフィンインターポリマーまたは均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンインターポリマー、好ましくは均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーである。
単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、上記実施形態の2つ以上のそれぞれの特性の組合せを有することができる。
C.内層−堅いコア(Stiff Core)
この層に適したポリマーの例には、これらに限定されないが、HDPEおよびMDPEなどの高密度および中密度ポリエチレンベースのポリマー;ポリプロピレンホモポリマーおよびプロピレンインターポリマーが含まれる。各内層は、1つのポリマー、またはポリマーブレンドなどの2つ以上のポリマーを含むことができる。
内層の具体的な特性は、使用するポリマーまたはポリマーブレンドに依存することになる。以下に示す特性は、顕著な特性に包含されるポリオレフィン樹脂および他のポリマー樹脂の代表的な特性である。以下に示す特性は、本発明で用いるのに適したポリオレフィンおよび他のポリマーならびにブレンドの範囲に関して、本発明の範囲を限定するものではない。
一実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、190℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、0.01〜5g/10分、好ましくは0.05〜4g/10分、より好ましくは0.1〜3g/10分、なおより好ましくは0.1〜2g/10分のメルトインデックス(I2)を特徴とする。0.01〜5g/10分の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、230℃、2.16kg負荷(ASTM D−1238)で、0.01〜10g/10分、好ましくは0.05〜8g/10分、より好ましくは0.1〜5g/10分、なおより好ましくは0.5〜5g/10分のメルトフローレート(MFR)を特徴とする。0.01〜10g/10分の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、0.930g/cc以上、好ましくは0.935g/cc以上、より好ましくは0.940g/cc以上の密度を有する。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、0.970g/cc以下、好ましくは0.960g/cc以下、より好ましくは0.950g/cc以下の密度を有する。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、0.93g/cc以下、好ましくは0.92g/cc以下、より好ましくは0.91g/cc以下の密度を有する。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、0.86g/cc以上、好ましくは0.87g/cc以上、より好ましくは0.88g/cc以上の密度を有する。一実施形態では、ポリマーはプロピレンベースのポリマーである。他の実施形態では、ポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、ポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、50℃〜250℃、好ましくは70℃〜200℃、より好ましくは100℃〜180℃、より好ましくは120℃〜170℃のDSC融点を特徴とする。50℃〜250℃の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、20,000〜1,000,000の重量平均分子量(Mw)を特徴とし、その間の個々のすべての値および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、DSCで測定して60%未満、好ましくは50%未満の全結晶化度%を有する。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、1〜20または1.05〜20、好ましくは1〜10または1.05〜10、より好ましくは1〜5または1.05〜5、なおより好ましくは1.5〜3.5の分子量分布M/Mを有する。1〜20または1.05〜20の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは一般に、内層の成分の全重量に対して50重量%〜100重量%の量で存在する。50重量%〜100重量%の個々のすべての値、および下位範囲は、本明細書に包含され、本明細書で開示される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、エチレン/α−オレフィンインターポリマーであり、他の実施形態では、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテンから選択される。他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、プロピレンベースのポリマー、より好ましくはプロピレンホモポリマーまたはプロピレン/エチレンインターポリマーである。一実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレンホモポリマーである。他の実施形態では、プロピレンベースのポリマーはプロピレン/エチレンインターポリマーである。
他の実施形態では、単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きい、好ましくは少なくとも3倍大きい、より好ましくは少なくとも4倍大きいMD引張、2%割線モジュラスを有する。
単一成分としてまたはブレンド成分として、内層で用いるポリマーは、上記実施形態の2つ以上のそれぞれの特性の組合せを有することができる。
IV.いくつかの多層フィルム
本発明のフィルムは、全フィルム厚さの20%以下、全フィルム厚さの好ましくは15%以下、より好ましくは全フィルム厚さの10%以下の内層を含む。他の実施形態では、内層は、全フィルム厚さの2〜20%、好ましくは全フィルム厚さの5〜20%、より好ましくは全フィルム厚さの8〜20%である。
本発明のフィルムは、3つまたは5つのフィルム層を含むことが好ましい。好ましい実施形態では、多層フィルムの2つの表皮層は同じポリマー組成物から形成される。他の実施形態では、多層フィルムは、全フィルム厚さの20%以下、好ましくは全フィルム厚さの15%以下、より好ましくは全フィルム厚さの10%以下の合計厚さを有する少なくとも2つの非隣接内層(non-contiguous inner layers)を含む。
本発明のフィルムは、1000ミクロン以下、好ましくは500ミクロン以下、より好ましくは100ミクロン以下、より好ましくは50ミクロン以下の全厚さを有することが好ましい。他の実施形態では、本発明のフィルムは、25ミクロン以上、好ましくは30ミクロン以上、より好ましくは35ミクロン以上の全厚さを有することが好ましい。
一実施形態では、本発明のフィルムは、1つのタイプのもの、または2つ以上のタイプのブレンドもしくはポリエチレンと他のポリオレフィンのブレンドからなるエチレンベースのポリマーでできた外層または表皮層を有する。好ましい実施形態では、その2つの外層は同じポリマー組成物から形成される。
他の実施形態では、内層は、プロピレンベースのポリマー(ホモポリマー、ランダムコポリマー、耐衝撃性コポリマー、そのブレンド)から形成されるか、または、0.939g/ccより高い密度を有するエチレンベースのポリマーあるいはその組合せから形成される。
他の実施形態では、内層は、0.85g/cc〜0.89g/cc、好ましくは0.855g/cc〜0.88g/ccの密度を有するエチレン/α−オレフィンインターポリマーから形成される。他の実施形態では、内層は、均一に分枝した線状エチレン/α−オレフィンインターポリマー、または均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーから形成される。
他の実施形態では、表皮層は、0.910g/cc〜0.930g/ccの密度、0.5〜1.5g/10分のメルトインデックス(I2)および5〜10、好ましくは6〜9のI10/I2比を有するエチレン/α−オレフィンインターポリマーを含む組成物から形成される。他の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、重合可能なモノマーの全重量に対して、5〜20重量%、好ましくは10〜15重量%のα−オレフィンを含む。好ましくは、α−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテン、より好ましくは1−ヘキセンおよび1−オクテンから選択され、最も好ましくは1−オクテンである。この表皮層は、以下で述べる少なくとも1つの内層と組み合わせて用いるのに特に適している。
他の実施形態では、表皮層は、不均一に分枝したエチレン/α−オレフィンインターポリマー、および均一に分枝したエチレン/α−オレフィンインターポリマー、より好ましくは均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーを含む組成物から形成される。他の実施形態では、組成物は、0.90〜0.94g/cc、好ましくは0.91〜0.93g/ccの密度、および0.5〜2g/10分、好ましくは0.5〜2g/10分のメルトインデックス(I2)を有する。好ましくは、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテン、より好ましくは1−ヘキセンおよび1−オクテンから選択され、最も好ましくは1−オクテンである。他の実施形態では、組成物は反応器内ブレンドから形成される。この表皮層は、以下で述べる少なくとも1つの内層と組み合わせて用いるのに特に適している。
一実施形態では、内層は、0.940g/cc〜0.970g/cc、好ましくは0.950g/cc〜0.970g/ccの密度、1〜5g/10分、好ましくは1.5〜4g/10分のメルトインデックス(I2)を有するポリエチレンホモポリマーを含む組成物から形成される。他の実施形態では、ポリエチレンホモポリマーは、外側(表皮)層の少なくとも2倍のMD引張、2%割線モジュラスを有する。
他の実施形態では、内層は、均一に分枝した線状または均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンインターポリマー、より好ましくは均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンインターポリマーを含む組成物から形成される。他の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.85〜0.89g/cc、好ましくは0.86〜0.88g/ccの密度、および0.1〜2g/10分、好ましくは0.2〜1g/10分のメルトインデックス(I2)を有する。好ましくは、α−オレフィンはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテン、より好ましくは1−ヘキセンおよび1−オクテンから選択され、最も好ましくは1−オクテンである。他の実施形態では、均一に分枝したエチレン/α−オレフィンインターポリマーは、外(表皮)層の多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラスを有する。
他の実施形態では、内層は、(i)均一に分枝したエチレン/α−オレフィンインターポリマー、より好ましくは均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンインターポリマー;および(ii)ポリエチレンホモポリマーを含む組成物から形成される。他の実施形態では、エチレン/α−オレフィンインターポリマーは、0.85〜0.89g/cc、好ましくは0.86〜0.88g/ccの密度、および0.1〜2g/10分、好ましくは0.2〜1g/10分のメルトインデックス(I2)を有する。好ましくは、α−オレフィンは、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンおよび1−オクテン、より好ましくは1−ヘキセンおよび1−オクテンから選択され、最も好ましくは1−オクテンである。他の実施形態では、ポリエチレンホモポリマーは、0.940g/cc〜0.970g/cc、好ましくは0.950g/cc〜0.970g/ccの密度、1〜5g/10分、好ましくは1.5〜4g/10分のメルトインデックス(I2)を有する。
他の実施形態では、内層は、0.880g/cc〜0.920g/cc、好ましくは0.890g/cc〜0.910g/ccの密度、1〜6g/10分、好ましくは2〜5g/10分のメルトフローレート(MFR)を有するポリプロピレンホモポリマーを含む組成物から形成される。他の実施形態では、ポリプロピレンホモポリマーは、外側(表皮)層の少なくとも2倍のMD引張、2%割線モジュラスを有する。
他の実施形態では、内層は、0.840g/cc〜0.920g/cc、好ましくは0.850g/cc〜0.910g/ccの密度、1〜5g/10分、好ましくは1.5〜4g/10分のメルトフローレート(MFR)を有するプロピレン/エチレンインターポリマーを含む組成物から形成される。他の実施形態では、プロピレン/エチレンインターポリマーは、外(表皮)層の多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラスを有する。
他の実施形態では、内層は、ENGAGE(商標)ポリマー、AFFINITY(商標)ポリマーもしくはVERSIFY(商標)ポリマー(すべてThe Dow Chemical Companyから)などのポリオレフィン系エラストマーまたはプラストマーから形成される。
より小さいモジュラスの内層の場合、好ましい材料は、AFFINITY(商標)ポリマーのようなエチレンベースのポリマーまたはVERSIFY(商標)ポリマーのようなプロピレンベースのポリマーである。他の適切なポリマーには、Mitsui Chemical Companyから供給されているTAFMER(商標)ポリマー、Exxon Chemical Companyから供給されているEXACT(商標)ポリマー、VISTAMAXX(商標)ポリマー(ExxonMobil Chemical Co.)、LICOCENE(商標)ポリマー(Clariant)、EASTOFLEX(商標)ポリマー(Eastman Chemical Co.)、REXTAC(商標)ポリマー(Hunstman)およびVESTOPLAST(商標)ポリマー(Degussa)が含まれる。
より大きいモジュラス内層の場合、好ましい材料は、ホモポリマーポリプロピレン、ランダムコポリマーポリプロピレンおよび高密度ポリエチレン(HDPE)である。他の適切な材料は、耐衝撃性コポリマーポリプロピレン、ポリスチレン、中密度ポリエチレン(MDPE)、環状オレフィンコポリマー、またはポリエステル、ポリカーボネートもしくは類似のものなどの極性ポリマーである。他のポリマーには、耐衝撃性改変ポリプロピレンおよび耐衝撃性改変ポリスチレンが含まれる。
表皮(skins)は、DOWLEX(商標)ポリマーもしくはELITE(商標)ポリマー(どちらもThe Dow Chemical Companyから入手できる)のような任意のポリエチレンベースの材料、または、例えばDOWLEX(商標)およびATTANE(商標)(どちらもThe Dow Chemical Companyから入手できる)のようなブレンドであってよい。
本発明は、ポリマー押し出し技術の分野、主に包装用のインフレーションフィルムに関する。ポリエチレンフィルム中に高密度ポリエチレン、ポリプロピレンまたは他の高い剛性材料の薄い内層を使用することによって、改善された剛性、光学的特性、密封性、ホットタック特性および引き裂き抵抗からなる、改善された望ましい組合せを実現することができる。薄い内層が、AFFINITY(商標)ポリマーまたはVERSIFY(商標)ポリマーのようなエラストマー系ポリマーである場合、光学的特性、引き裂き抵抗およびダート衝撃抵抗を得ることができる。
上記に論じたように、内層、または前記内層を形成させるために用いるポリマーは、以下のモジュラス、すなわち:
A)外(表皮)層のMD引張、2%割線モジュラスより、少なくとも2倍大きい、好ましくは少なくとも3倍大きい、より好ましくは少なくとも4倍大きいMD引張、2%割線モジュラス、または
B)外(表皮)層のMD引張、2%割線モジュラスより、多くとも1/5より小さい、好ましくは多くとも1/6より小さい、より好ましくは多くとも1/7より小さいMD引張、2%割線モジュラス
のうちの1つを有する。
いくつかのポリマーおよびその対応するモジュラスの例を以下の表1に示す。
Figure 0005313917
表1から分かるように、内層またはコア層の樹脂(またはその成分の1つ)のMD引張2%割線モジュラスは、表皮層樹脂より少なくとも2倍大きいか、または表皮層樹脂の多くとも1/5より小さい。PE19とPE815のブレンドの場合、ブレンドは表皮層樹脂と同様のモジュラスを有するが、PE19成分は、表皮層を形成させるのに用いられるポリマーより大幅に大きいモジュラスを有する。また、PE815は表皮層より著しく小さいモジュラスを有する。
他の実施形態では、内層、または前記内層を形成させるために用いるポリマーは、表皮層樹脂に対して0.02g/ccを超える密度差(Δ density)を有する。いくつかのポリマーおよびその対応する密度の例を以下の表2に示す。
Figure 0005313917
表2から分かるように、好ましくは、内層またはコア層樹脂、またはコア樹脂中の少なくとも1つの成分(好ましくはそのすべて)は、表皮層樹脂に対して0.02g/ccを超える密度差を有する。50ミクロンフィルムの場合、MD引き裂き抵抗は好ましくは少なくとも900g、光沢は少なくとも60、ヘイズは10未満であるべきである。
一実施形態では、フィルムは2つのフィルム層間に接着剤層を含まない。好ましい実施形態では、本発明のフィルムは3層を含む。他の実施形態では、それぞれの外層または表皮層は、以下のポリマー、A1およびA2の1つを大部分量(組成物の全重量に対して50重量%を超える)で含む組成物から形成され、内層は、以下の適切なポリマーまたはブレンド、B1、B2、B3、C1およびC2の1つを大部分量(組成物の全重量に対して50重量%を超える)で含む組成物から形成される。
A1(表皮層):そのα−オレフィンがプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテン、好ましくは1−ヘキセンおよび1−オクテンから選択され、より好ましくは1−オクテンであり、そのインターポリマーが0.90g/cc〜0.93g/ccの密度、0.5〜2g/10分のメルトインデックス(I2)および5〜10、好ましくは6〜10のI10/I2比を有する鎖状低密度エチレン/α−オレフィンインターポリマー。
A2(表皮層):そのα−オレフィンが好ましくはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテン、好ましくは1−ヘキセンおよび1−オクテンから選択され、より好ましくは1−オクテンである鎖状低密度エチレン/α−オレフィンインターポリマーを含む反応器ブレンド、ならびに、そのα−オレフィンが好ましくはプロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテン、好ましくは1−ヘキセンおよび1−オクテンから選択され、より好ましくは1−オクテンであり、そのブレンドが0.90g/cc〜0.94g/cc、好ましくは0.91g/cc〜0.93g/ccの密度、および0.5〜3g/10分、好ましくは0.5〜2g/10分のメルトインデックス(I2)を有する均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンインターポリマー。
B1(内層):そのホモポリマーが、0.94g/cc〜0.97g/cc、好ましくは0.95g/cc〜0.97g/ccの密度および1〜5g/10分、好ましくは1.5〜4g/10分のメルトインデックス(I2);ならびに外層の少なくとも2倍のMD引張、2%割線モジュラスを有する高密度ポリエチレンホモポリマー。
B2(内層):そのα−オレフィンが、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセンまたは1−オクテン、好ましくは1−ヘキセンおよび1−オクテンから選択され、より好ましくは1−オクテンであり、そのインターポリマーが0.85g/cc〜0.89g/cc、好ましくは0.86g/cc〜0.88g/ccの密度、0.1〜2g/10分、好ましくは0.1〜2g/10分のメルトインデックス(I2)および外層の多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラスを有する均一に分枝した線状または均一に分枝した実質的に線状のエチレン/α−オレフィンインターポリマー。
B3(内層):B1とB2の合計重量に対して50重量%のB1と50重量%のB2。
C1(内層):2〜20重量%のエチレン、好ましくは3〜16重量%のエチレンを含み、かつ0.84g/cc〜0.92g/cc、好ましくは0.85g/cc〜0.91g/ccの密度、1〜5g/10分、好ましくは1.5〜4g/10分のメルトフローレート(MFR)および外(表皮)層の多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラスを有するプロピレン/エチレンコポリマー。
C2(内層):0.85g/cc〜0.91g/cc、好ましくは0.89g/cc〜0.91g/ccの密度、1〜6g/10分、好ましくは2〜5g/10分のメルトインデックス(I2)および外(表皮)層の少なくとも2倍のMD引張、2%割線モジュラスを有するプロピレンホモポリマー。
3層状フィルムの組合せは好ましくは以下のもの、すなわち:A1/B1/A1;A1/B3/A1;A2/B1/A2;A2/B2/A2;A2/B3/A2;A2/C1/A2およびA2/C2/A2を含む。
VI.本発明のフィルム組成物を形成させるための方法
本発明のフィルム組成物は、各層を作製するのに適した熱可塑性ポリマーを選択し、各層のフィルムを形成させ、それらの層を接合するか、または1つもしくは複数の層を共押し出しするか注型することによって作製することができる。これらのフィルム層は、フィルム間の界面領域にわたって連続的に接合されることが望ましい。そのフィルムはインフレーションフィルム法(blown film process)で作製するのが望ましい。
各層のためには、一般に、それらの成分と、スリップ剤、ブロッキング防止剤およびポリマー加工助剤などの他の任意の添加剤を押し出しブレンドするのが適切である。押し出しブレンドは、適度の分散が達成されるような仕方で行われるべきである。押し出しブレンドのパラメーターは必然的にその成分に依存することになる。しかし、一般に、全体的なポリマーの変形、すなわち混合度合が重要であり、それは例えばスクリューの設計や溶融温度によって制御される。フィルム形成の際の溶融温度は、フィルム成分によって変わる。
押し出しブレンドした後、フィルム構造物が形成される。フィルム構造物は、従来の加工技術、例えばインフレーションフィルム法、バブル押し出し法、2軸配向法(テンターフレーム法または二重バブル法など)、注型/シート押し出し法、共押し出しおよびラミネート加工法で作製することができる。通常のバブル押し出し法(ホットインフレーションフィルム法としても知られている)は、例えば、The Encyclopedia of Chemical Technology、Kirk−Othmer、Third Edition、John Wiley & Sons、New York、1981年、第16巻、416〜417頁および第18巻、191〜192頁に記載されている。米国特許第3,456,044号(Pahlke)の「二重バブル」法、ならびに米国特許第4,352,849号(Mueller)、米国特許第4,820,557号、同第4,837,084(どちらもWarrenの)、米国特許第4,865,902号(Golikeら)、米国特許第4,927,708号(Herranら)、米国特許第4,952,451号(Mueller)および米国特許第4,963,419号、同第5,059,481号(どちらもLustigら)に記載されている方法などの2軸配向フィルム製造法も、本発明の新規なフィルム構造物を作製するために用いることができる。これらの特許のすべてを参照により本明細書に組み込む。
本発明の構造物を作製するための製造技術には、C.Glenn Davisによる「包装機械操作(Packaging Machinery Operation)、第8章:製袋−充填−密封(Form-Fill-Sealing)」(Packaging Machinery Manufacturers Institute、2000K Street、N.W.、Washington,D.C.20006);The Wiley Encyclopedia of Packaging Technology、Marilyn Bakker、Editor−in−chief、364〜369頁(John Wiley & Sons);米国特許第5,288,531号(Fallaら)、同第5,721,025号(Fallaら)、同第5,360,648号(Fallaら)および同第6,117,465号(Fallaら)に記載されているものなどの縦型の製袋−充填−密封技術(vertical form-fill-sealing technique);Kenton R.Osborn and Wilmer A Jenkensによる「プラスチックフィルム、技術および包装用途(Plastic Films,Technology and Packaging Applications)」(Technomic Publishing Co.,Inc.(1992年))、39〜105頁で論じられているものなどの他のフィルム製造技術が含まれる。これらの特許および文献のすべて参照により本明細書に組み込む。
他のフィルム製造技術は米国特許第6,723,398号(Chumら)に記載されている。特にプリンティング用途のための放射線処理やコロナ処理などの後加工技術も、本発明の材料を用いて実施することができる。本発明により作製されたフィルムはシラン硬化させることもでき、あるいは、本発明の物品を作製するのに使用するポリマーは、グラフト化された後加工品(post manufacture)であってよい(例えば、米国特許第4,927,888号(Straitら)、同第4,950,541号(Taborら)、同第4,762,890号(Straitら)、同第5,346,963号(Hughesら)、同第4,684,576号(Taborら)に開示されている技術を含む無水マレイン酸グラフト化ポリマー)。これらの特許のすべてを参照により本明細書に組み込む。
フィルム組成物を形成させた後、それを延伸することができる。延伸は、当業界で通常用いられる任意の方法で実施することができる。フィルム組成物は、製袋のためにコンバーターへ送ることができる。
一実施形態では、フィルム組成物のシートを、ヒートシールによるかまたは接着剤を用いて接合させることができる。ヒートシールは、これらに限定されないが、ホットバー法、インパルス加熱法、サイド接合法(side welding)、超音波接合法、または先に論じたような他の代替の加熱手法を含む従来の技術を用いて実施することができる。
上記方法によるフィルム組成物は、用途に応じて任意の厚さで作製することができる。一般に、多層フィルムは1000ミクロン以下、好ましくは500ミクロン以下、より好ましくは100ミクロン以下の厚さを有する。好ましい実施形態では、フィルムは、5〜300ミクロン、好ましくは20〜200ミクロン、より好ましくは40〜100ミクロンの全厚さを有する。フィルムの浸透性は用途に応じて調節することもできる。
定義
本明細書において言及される任意の数値範囲は、1単位の増分で、より低い値からより高い値までのすべての値を含む。ただし、より低い任意の値とより高い任意の値との間の少なくとも2単位は分離されているものとする。例として、例えばブレンド成分の量、軟化、メルトインデックスなどの成分の量または組成的もしくは物理的特性の値が1〜100であると表されている場合、1、2、3等の個々のすべての値、および1〜20、55〜70、197〜100等のすべての下位範囲は、本明細書において明らかに含まれているものとする。1より小さい値については、1単位は、適宜0.0001、0.001、0.01または0.1であるものとする。これらは具体的に意図しようとするものの例に過ぎず、挙げられた最小値と最大値の間の数値の可能なすべての組合せが、本出願において明らかに言及されていると見なされるべきである。本明細書で論じるように、フィルム厚、メルトインデックス、メルトフローレート、重量平均分子量、分子量分布、結晶化度%、密度および他の特性に関連して数値範囲について言及されている。
本明細書で用いる「多層フィルム」という用語は、2つ以上の層(layer)あるいはプライ(ply)を有するフィルム構造物を指す。
本明細書で用いる「フィルム」という用語は、少なくとも1つの層あるいはプライを有するフィルム構造物を指す。本明細書で説明する本発明のフィルムは少なくとも3つの層あるいはプライを含む。
本明細書で用いる「内層(inner layer)」という用語は、その各表面上の別のフィルムと共隣接している内部のフィルム層を指す。
本明細書で用いる「表皮」もしくは「表皮層」または「外層」という用語は、最も外側のフィルム層を指す。
本明細書で用いる「組成物」という用語は、その組成物、ならびにその組成物の原料から生成した反応生成物および分解生成物を含む材料の混合物を含む。
本明細書で用いる「ポリマー」という用語は、同じタイプであっても異なったタイプであってもよい重合性モノマーから作製されるポリマー化合物を指す。したがって、総称としてのポリマーは、1つのタイプのモノマーだけから作製されたポリマーを指すのに通常用いられるホモポリマーという用語と、以下に定義するインターポリマーという用語を包含する。
本明細書で用いる「インターポリマー」という用語は、少なくとも2つの異なるタイプのモノマーの重合によって作製されるポリマーを指す。したがって、総称としてのインターポリマーは、2つの異なるタイプのモノマーから作製されるポリマー、および3つ以上の異なるタイプのモノマーから作製されるポリマーを指すのに通常用いられるコポリマーを含む。
「熱可塑性ポリマー」または「熱可塑性組成物」という用語および同様の用語は、比較的過酷な(aggressive)条件を必要とするかもしれないが実質的に熱的に押し出し可能であるかまたは変形可能であるポリマーまたはポリマー組成物を意味する。
本明細書で用いる「ブレンド」または「ポリマーブレンド」という用語は、2つ以上のポリマーをブレンドしたものを意味する。そうしたブレンドは混和性であっても(分子レベルで相分離されていない)なくてもよい。そうしたブレンドは相分離されていてもいなくてもよい。そうしたブレンドは透過電子分光法、光散乱、X線散乱および当業界で知られている他の方法で判定して1つまたは複数のドメイン構造を含んでもいても含まなくてもよい。
本明細書で用いる「エチレンベースのポリマー」という用語は、重合可能なモノマーの全量に対して50モル%を超える重合したエチレンモノマーを含むポリマーを指す。
本明細書で用いる「エチレンベースのインターポリマー」という用語は、重合可能なモノマーの全量に対して50モル%を超える重合したエチレンモノマーおよび少なくとも1つのコモノマーを含むポリマーを指す。
本明細書で用いる「エチレン/α−オレフィンインターポリマー」という用語は、重合可能なモノマーの全量に対して50モル%を超える重合したエチレンモノマーならびにα−オレフィンコモノマーおよび任意選択の1種または複数の他のコモノマーを含むポリマーを指す。
本明細書で用いる「プロピレンベースのポリマー」という用語は、重合可能なモノマーの全量に対して50モル%を超える重合したプロピレンモノマーを含むポリマーを指す。
本明細書で用いる「プロピレンベースのインターポリマー」という用語は、重合可能なモノマーの全量に対して50モル%を超える重合したプロピレンモノマー、および少なくとも1つのコモノマーを含むポリマーを指す。
本明細書で用いる「プロピレン/α−オレフィンインターポリマー」という用語は、重合可能なモノマーの全量に対して50モル%を超える重合したプロピレンモノマー、ならびにα−オレフィンコモノマーおよび任意選択の1種または複数の他のコモノマーを含むポリマーを指す。
本明細書で用いる「プロピレン/エチレンインターポリマー」という用語は、重合可能なモノマーの全量に対して50モル%を超える重合したプロピレンモノマー、ならびにエチレンコモノマーおよび任意選択の1種または複数の他のコモノマーを含むポリマーを指す。
本明細書で用いる「非極性(nonpolar)」ポリマーという用語は、これらに限定されないが、ヒドロキシル基、カルボニル基、エステル基、アミン基、アミノ基、アミド基、イミド基、シアノ基、チオール基およびカルボン酸基を含む極性部分を含まないポリマーを指す。非極性ポリマーの例には、ポリオレフィンポリマーが含まれる。
本明細書で用いる「極性(polar)」ポリマーという用語は、これらに限定されないが、ヒドロキシル基、カルボニル基、エステル基、アミン基、アミノ基、アミド基、イミド基、シアノ基、チオール基およびカルボン酸を含む1つまたは複数の極性部分を含むポリマーを指す。極性ポリマーの例には、ポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリル酸、ポリエーテル、ポリエーテルブロックアミド、ポリエーテルアミド、ポリエーテルイミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンオキシド、ポリビニルアルコールおよびポリ塩化ビニルが含まれる。
試験手順
各試験における具体的な試験パラメーターは使用するポリマーまたはポリマーブレンドによって変わる。以下の試験のいくつかでは、ポリオレフィン樹脂の代表として示される試験パラメーターを示す。試験の特定のパラメーターは本発明の範囲を限定するものではない。当業者は、具体的な一連の試験パラメーターの限界を理解し、また、他の種類のポリマーやブレンドのための適切なパラメーターを判断することができよう。
エチレンホモポリマーおよびエチレンベースのインターポリマーならびに他のポリオレフィンの密度はASTM D−792−00に従って測定する。この試験で記すように、これは他のポリマーの密度を測定するのに用いることもできる。
エチレンホモポリマーおよびエチレンベースのインターポリマーのメルトインデックス(I2)は、190℃/2.16kgという条件で、ASTM D−1238−04に従って測定する。プロピレンホモポリマーおよびプロピレンベースのインターポリマーのメルトフローレート(MFR)は、230℃/2.16kgという条件で、ASTM D−1238−04に従って測定する。
エチレンベースのポリマーについての平均分子量および分子量分布は、Polymer LaboratoriesモデルPL−210かまたはPolymer LaboratoriesモデルPL−220からなるクロマトグラフシステムで測定することができる。カラムおよびカルーセルコンパートメント(carousel compartment)は、エチレンベースのポリマーでは140℃で動作させる。カラムは3本のPolymer Laboratoriesの「10−ミクロン混合型B」カラムである。溶媒は1,2,4トリクロロベンゼンである。試料は、50mlの溶媒中に0.1gのポリマー濃度で調製する。試料を調製するのに用いる溶媒は200ppmのブチル化ヒドロキシトルエン(BHT)を含有する。160℃で2時間軽く攪拌して試料を調製する。注入量は100マイクロリットルであり、流速は1.0ml/分である。GPCカラムセットの較正を、Polymer Laboratories(UK)から購入した狭い分子量分布のポリスチレン標準品を用いて実施する。以下の式を用いて、ポリスチレン標準品のピーク分子量をポリエチレン分子量に変換する(Williams and Ward、J.Polym.Sci.、Polym.Let.、6、621頁(1968年)に記載されているようにして):
ポリエチレン=A×(Mポリスチレン
ただし、Mは分子量であり、Aは0.4315の値を有し、Bは1.0に等しい。
ポリエチレン相当(equivalent)分子量の算出をViscotek TriSECソフトウェア バージョン3.0を用いて実施する。プロピレンベースのポリマーの分子量は、ASTM D6474.9714−1によるマルク−ホウインク(Mark-Houwink)比を用いて決定することができる。ここで、ポリスチレンについては、a=0.702、logK=−3.9であり、ポリプロピレンについては、a=0.725、logK=−3.721である。プロピレンベースの試料については、カラムおよびカルーセルコンパートメントは160℃で動作させる。
エチレンベースおよびプロピレンベースのポリマーの結晶化度%は、TA InstrumentsモデルQ1000型の示差走査熱量測定装置を用いて示差走査熱量測定(DSC)により測定することができる。試験しようとする材料から約5〜8mgのサイズの試料を切り出し、DSCの分析用皿に直接置く。より高分子量の材料については、薄いフィルムは通常その試料から押圧されるが、いくつかのより低分子量の試料については、それらは押圧の際に非常に粘着性であるかまたは非常に簡単に流動する可能性がある。しかし、試験用の試料を、密度試験用に作製され使用されるプラークから切り出すことができる。まず試料を、約10℃/分の速度で、ポリエチレンポリマーの場合180℃(ポリプロピレンポリマーの場合230℃)に加熱し、その温度で3分間等温的に保持して確実に溶融させる(第1の加熱)。次いで、試料を、10℃/分の速度で、エチレンベースのポリマーの場合−60℃(プロピレンベースのポリマーの場合−40℃)に冷却し、そこで3分間等温的に保持し、続いて、10℃/分の速度で完全に溶融するまで再度加熱する(第2の加熱)。この第2の加熱によるサーモグラムを「第2の加熱曲線」と称する。サーモグラムをワット/g対温度でプロットする。
エチレンベースのポリマーでの結晶化度%は、第2の加熱曲線から得られる融解熱データを用いて計算することができる(融解熱は通常、標準的な市販のDSC装置により、加熱曲線下の該当する面積を積分することによって自動的に算出される)。エチレンベースのポリマーのための式は:
%Cryst.=(H÷292J/g)×100であり、プロピレンベースのポリマーのための式は:
%Cryst.=(H÷165J/g)×100である。「%Cryst.」は結晶化度%を表し、「H」はジュール/グラム(J/g)でのポリマーの融解熱を表す。
ポリマーの融点(T)は、上記したようにしてDSCで得た第2の加熱曲線から決定することができる。結晶化温度(T)は第1の冷却曲線から決定することができる。
フィルム特性測定
ヤング率(Young’s modulus)および2%割線モジュラスはISO527−3−95に従って測定した。「タイプ2試験片」のためのフィルムの寸法は長さ150mm×幅15mm(1mm未満のフィルム厚)であった。試験する前に、試験片を23℃の雰囲気下で40時間コンディショニングした。引張試験機(INSTRONモデルNo.5564)上のクランプ(心出しピンを備えた)距離は100mmであり、試験速度は5mm/分であった。横断方向(CD)と縦方向MD(machine direction、装置方向)で各組成物について5つのフィルム試料を試験した。
例を挙げると、単層フィルム試験片を含むフィルム試験片を、当業界で知られている通常のインフレーションフィルム装置で作製したインフレーションフィルムから切り出した。当業者は、具体的なポリマーまたはポリマーブレンド、および具体的なフィルム構造物についてのインフレーションフィルム加工パラメーターを決定することができる。いくつかの本発明のフィルムおよび比較フィルムについてのインフレーションフィルム加工パラメーターを、以下の実験の項で示す(50ミクロンのフィルム厚)。当業者は、当業界で知られているフィルム加工パラメーターを用いて、注型フィルムなどの他のタイプのフィルムも作製することができる。
引き裂き抵抗値は、ASTM D−1922−06aに準拠するエルメンドルフ引き裂き試験機を用いて得た。各フィルム試料について、10個の試験片を縦方向(MD)と横断方向(CD)の両方で試験した。
落下ダートフィルム衝撃強度を、ダート衝撃性試験機を用いて、ISO7765−1−88に従って試験方法Aにより測定した。
ヘイズおよび透明度は、それぞれASTM D−1003−97およびASTM D−1746−03に従って、BYK−Gardnerヘイズメーターを用いて測定した。ヘイズは、フィルムによって、垂直入射光2.5°を超えて散乱された透過光の割合と定義され、透明度は、4°未満散乱された透過光の割合と定義される。
光沢は、ASTM D−2457−03に準拠して、BYK−Gardnerマイクロ光沢計を用いて45°の角度のもと、装置方向(machine direction)で測定した。光沢は、入射光を反射させるフィルムの能力の測定値である。測定された値をブラックミラーである標準品と相関付ける。結果を表9Aおよび9Bに示す。
本発明のフィルムおよび方法、ならびにその使用を以下の実施例でより完全に説明する。以下の実施例は、本発明を説明するために提供するものであり、本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
実験
以下の表3にそれぞれ示すように、表皮中に主にPE E51またはPE D56を含み、および異なるモジュラスおよび/または密度の薄い内層を含む一連の多層インフレーションフィルム構造物を作製し、以下に論じるように、様々な特性について試験した。表皮層および内層に用いたポリマーを、以下の表3〜5に挙げる。典型的には、1つまたは複数の安定剤、および任意選択の他の添加剤をポリマーに加える。
Figure 0005313917
異なるモジュラスの薄層を組み込むために、異なるポリプロピレンおよびポリエチレングレード品を、以下の表4および5に示すように純品かまたはブレンドの形態で使用した。
Figure 0005313917
Figure 0005313917
フィルム加工
試料を、Collin(タイプ180/400)共同押し出しインフレーションフィルム製造ラインで加工した。3層フィルムを製造するために、製造ラインは3基の押出機(A、C、D)からなるものであったが、5層フィルムの製造には4基の押出機(A、B、C、D)が必要であった。5層フィルムを得るために、溶融流れを分離するための溶融スイッチ装置を押出機Bに設けた。押出機の仕様を表6にまとめる。
Figure 0005313917
次いで、単一の押出機溶融ストリームを、60mm径と1.2mmのダイ間隔を有するらせん状マンドレルディストリビュータ(spiral mandrel distributor)(モデルRWT40)を用いて、一緒にして多層構造(組成物)にした。形成された多層チューブをデュアルリップ式空冷エアリング(Dual lip air cooling ring)で冷却した。
押し出し温度は、ポリエチレンでは約220℃、ポリプロピレンでは約230℃の溶融温度になるように設定した。正確な加工温度は、適切な品質のフィルムを製造する必要性に応じて変動させる。すべてのフィルムを、以下の一定なパラメーターを用いて製造した:
全製出量=8kg/h;インフレーション比(blow-up ratio)(BUR)=2.5;ダイギャップ=1.2、フローズライン高さ(froze line height)(FLH)≒100〜150mm、フィルム厚=50μm。
層比(layer ratios)を、多層フィルムを形成させるのに用いた押出機での組成物の質量比より決定した。いくつかのフィルムについては、光学顕微鏡でも試験してその比を確認した。各層比は全フィルム厚さをベースとする。
フィルム特性測定
引き裂き抵抗、落下ダートフィルム衝撃強度、2%割線モジュラス、ヤング率、ヘイズおよび光沢を、加工した多層フィルムでそれぞれ測定した。結果を以下の表7に示す。
比較例1(フィルム)を、Collin GmbHインフレーションフィルム製造ラインを用いて、3層すべてをPE E51で50ミクロンの全厚で製造した。実施例2は、50ミクロンの全厚を有し、構造A/B/Aで3層(AはPE E51であり、BはPE19(高密度ポリエチレン(スラリー法、I2=2dg/分))であり、相対厚さは45%/10%/45%である)を含む、同じ製造ラインで作製した別のフィルムである。実施例2は、改善された光沢(69対52)、改善された引き裂き性(MDで、968g対666g)、改善されたヤング率(329対281)および改善された2%割線モジュラス(225対198)を有する。
実施例5は実施例2と同様のフィルムであるが、層BはPE815(オクテン−1コモノマー、I2=0.5dg/分、密度=0.868g/cc)でできている。比較例1に対して、実施例5は、改善されたダート衝撃性、光沢、改善されたヘイズ、改善されたMD引き裂き性を有し、若干小さいモジュラスを有する。実施例3では、層BはPE19とPE815の50/50ブレンドである。比較例1に対して、実施例3は、改善された光沢およびヘイズおよびMD引き裂き性を有し、同じようなモジュラスを有する。実施例4では、層BはPP24から形成され、比較例1に対して、改善された特性(衝撃性、光学特性、引き裂き性)を有する。実施例6では、内層Bはランダムポリプロピレンコポリマー、PP2Nから形成され、比較例1に対して、このフィルムは改善されたモジュラス、引き裂き性(両方向について)および光学特性を有する。実施例8(5層フィルム)も比較例1に対して改善された特性を示した。
別の比較例の比較例9は、すべての3層がPE D56(オクテン−1、I2=1.1dg/分、密度=0.919g/cc)でできている。実施例10では、内層BはPE19から形成され、実施例11では、内層BはPE19とPE815の50/50ブレンドから形成される。表8に示すように、比較例9に対して、両方のフィルムは改善された特性を有していた。
別の比較例の比較例12は、PE04(I2=0.85dg/分、密度=0.918g/ccを有するヘキセン−1LLDPEコポリマー)から形成された内層を含む。このフィルムでは、内層は、表皮層材料(PE D56)と組成および剛性が非常に類似したポリマーから形成される。このフィルムでは、機械的特性および光学的特性にそれほどの改善は認められない。
Figure 0005313917
Figure 0005313917
内層厚さ
表9に示すように、光学特性および引き裂き性の改善が得られる内層厚さの範囲を試験するために、一連のフィルムを作製した。
Figure 0005313917
ダート衝撃性、エルメンドルフ引き裂き抵抗、光沢、ヘイズおよびモジュラスについての結果を図1〜4に示す。
MDエルメンドルフ引き裂き性に関しては、5〜20%の範囲で改善が示され、光学特性(光沢)については、その改善の範囲は25%を超える。20%以下の内層厚さを有するフィルムは、改善された組合せの光学特性、ダート衝撃性および引き裂き性を有する。
本発明を、上記の特定の実施形態によりいくらか詳細に説明してきたが、この詳細は、例示するのがその主な目的である。以下の特許請求の範囲で示すような本発明の趣旨および範囲から逸脱することなく、当業者は多くの変更および修正を加えることができる。

Claims (20)

  1. 少なくとも3層を含むフィルムであって、少なくとも1層がフィルムの全厚さの20%以下の厚さを有する内層であり、前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)が以下の特性、すなわち:
    A)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きいMD引張、2%割線モジュラス、または
    B)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラス
    のうちの1つを有し;そして
    前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)のMD引張、2%割線モジュラスを、ISO527−3−95に従って、前記内層の組成物、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)から形成される単層フィルムで測定し;そして
    前記表皮層のMD引張、2%割線モジュラスを、前記表皮層の組成物から形成された単層フィルムを用いて、ISO527−3−95に従って測定し;そして
    前記内層、または前記内層の少なくとも1つのポリマー成分が以下の特性、すなわち:
    C)2g/10分以下のメルトインデックス、I(190℃/2.16kg)、または
    D)5g/10分以下のメルトフローレート、MFR(230℃/2.16kg)
    のうちの1つを有するフィルム。
  2. 前記少なくとも1つの内層が、表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きいMD引張、2%割線モジュラスを有する、請求項1に記載のフィルム。
  3. 前記少なくとも1つの内層が、表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラスを有する、請求項1に記載のフィルム。
  4. 前記少なくとも1つの内層が、2g/10分以下のメルトインデックス、I(190℃/2.16kg)を有する、請求項1に記載のフィルム。
  5. 前記少なくとも1つの内層が、5g/10分以下のメルトフローレート、MFR(230℃/2.16kg)を有する、請求項1に記載のフィルム。
  6. 前記内層の厚さが、前記表皮層の厚さより薄い、請求項1に記載のフィルム。
  7. 前記表皮層のそれぞれが、前記内層のそれぞれの表面に隣接している、請求項1に記載のフィルム。
  8. 前記少なくとも1つの内層がフィルムの全厚さの10〜20%の厚さを有する、請求項1に記載のフィルム。
  9. フィルムの全厚さが50ミクロン以下である、請求項1に記載のフィルム。
  10. 3層からなる、請求項1に記載のフィルム。
  11. 前記少なくとも1つの内層が、エチレンビニルアセテート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、ポリアミドおよびその組合せからなる群から選択される極性ポリマーを含まない、請求項1に記載のフィルム。
  12. 前記少なくとも1つの内層が、プロピレンホモポリマー、プロピレン/α−オレフィンインターポリマー、プロピレン/エチレンインターポリマー、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、プロピレンホモポリマーを含むブレンド、プロピレン/α−オレフィンインターポリマーを含むブレンド、プロピレン/エチレンインターポリマーを含むブレンドまたはエチレン/α−オレフィンインターポリマーを含むブレンドを含む組成物から形成される、請求項1に記載のフィルム。
  13. 前記内層が、エチレン/α−オレフィンインターポリマー、またはエチレン/α−オレフィンインターポリマーを含むブレンドを含む組成物から形成される、請求項12に記載のフィルム。
  14. 前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーが、エチレンおよび1−オクテン、エチレンおよび1−ブテン、エチレンおよび1−ヘキセン、エチレンおよび1−ペンテン、エチレンおよび1−ヘプテン、エチレンおよびプロピレン、エチレンおよび4−メチルペンテン−1またはその混合物からなる群から選択されるモノマーから形成されたインターポリマーである、請求項13に記載のフィルム。
  15. 前記エチレン/α−オレフィンインターポリマーが、0.2g/10分〜2g/10分のメルトインデックス(I)を有する、請求項14に記載のフィルム。
  16. インフレーションフィルムである、請求項1に記載のフィルム。
  17. 請求項1に記載のフィルムから形成された少なくとも1つの部品を含む物品。
  18. 請求項1に記載のフィルムから形成された少なくとも1つの部品を含むパッケージ。
  19. 多層フィルムを形成する方法であって、
    a)それぞれの層に適したポリマーまたはポリマーブレンドを選択するステップと;
    b)前記ポリマーまたはブレンドから多層フィルムを形成するステップであって、前記多層フィルムが少なくとも3層を含むステップと
    を含み;
    少なくとも1層が前記フィルムの全厚さの20%以下の厚さを有する内層であり、前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)が以下の特性、すなわち:
    A)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスより少なくとも2倍大きいMD引張、2%割線モジュラス、または
    B)表皮層のMD引張、2%割線モジュラスの多くとも1/5より小さいMD引張、2%割線モジュラス
    のうちの1つを有し;そして
    前記内層、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)のMD引張、2%割線モジュラスを、前記内層の組成物、または前記内層を形成させるのに使用するポリマー成分(a)から形成された単層フィルムを用いて、ISO527−3−95に従って測定し;そして
    前記表皮層のMD引張、2%割線モジュラスを、前記表皮層の組成物から形成された単層フィルムを用いて、ISO527−3−95に従って測定し;そして
    前記内層、または前記内層の少なくとも1つのポリマー成分が以下の特性、すなわち:
    C)2g/10分以下のメルトインデックス、I(190℃/2.16kg)、または
    D)5g/10分以下のメルトフローレート、MFR(230℃/2.16kg)
    のうちの1つを有する方法。
  20. 前記多層フィルムが、インフレーションフィルム法を用いて形成される、請求項19に記載の方法。
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