JP5856350B2 - 摩擦係数の低減した押出被覆ポリマー層 - Google Patents

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Description

本発明は、新規な押出被覆された基材並びに、好ましくは押出被覆ポリマー層の接着性能を損なうことなく、前記層の摩擦係数(COF)を低減させるための、ブロッキング防止剤と併用した非移動性スリップ剤(non−migratory slip agent)の使用に関する。さらに、本発明は、ポリオレフィン、非移動性スリップ剤及びブロッキング防止剤を含む組成物を使用する押出コーティング法に関する。
押出コーティング法において、基材はポリマーで被覆される。基材は、典型的には繊維状基材、例えば紙、板紙又はクラフト紙など;金属箔、例えばアルミニウム箔など;又はプラスチックフィルム、例えば二軸配向ポリプロピレンフィルム、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリアミド(PA)フィルム又はセロハンフィルムなどである。ポリマーは、移動している基材上にフラットダイを通して押し出される。溶融物がダイを出るとき、溶融物フィルムが、ダイの下に位置している加圧ロールと冷却ロールの2つのローラー間に形成されたニップ中に引き落とされる。基材は、溶融物フィルムの速度より大きい速度で移動しており、必要とする厚さまでフィルムを引き伸ばす。2つのロール間の圧力により、フィルムは基材上に配される。さらに、フィルムは低温の冷却ロールにより冷却され固化する。押出コーティング法の特徴パラメータの1つであるドローダウン比は、ダイギャップの、基材上のポリマーフィルムの厚さに対する比である。
通常の押出コーティング法においては、基材を、通常100m/minを超える高速度で通過させる。最新の機械は、最大で1000m/minのライン速度で動作するように設計されている。本出願において、「ライン速度」及び「ドローダウン速度」は、コーティングラインにおける基材の速度を表す同義語とみなす。
押出コーティング法の記述は、例えば、R.A.V.Raff及びK.W.DoakによるCrystalline Olefin Polymers、Part II、(Interscience Publishers、1964)、478から484頁、又はDominick V.RosatoによるPlastics Processing Data Handbook(Chapman&Hall、1997)、273から277頁においてなされている。
通常、ポリマー溶融物は、酸化を促進するために比較的高い温度でダイを出る。酸化は、コーティングと基材の間の接着を改善するために必要である。ポリマー溶融物がダイを出る通常の温度は、275から330℃の間である。しかしながら、これらの温度は非常に高いため、他のフィルム製造方法、例えばブローフィルム法又はキャストフィルム法において潜在的に有用であることが示されている添加剤を、押出コーティング法では用いることができない。通常、他のフィルム製造方法において、2つの隣接する表面間の摩擦を低減させるためにスリップ剤及び/又はブロッキング防止剤が使用される。しかしながら押出コーティング法では、そのような添加剤は、それらが押出コーティングの適用される処理温度で分解又は蒸発するため、一般に使用されていない。
したがって本発明は、好ましくは製造されるコーティング層の接着性を損なうことなく、前記層の摩擦係数(COF)を低減させる押出コーティング法において、当業者がポリオレフィン複合材を使用できるようなコンセプトを提供することを目的とする。
本発明の知見は、非移動性スリップ剤(NM−SA)及びブロッキング防止剤(AB)を含有するポリオレフィン(PO)を使用することである。
したがって本発明は、基材(S)及び前記基材(S)上に押出被覆されたポリマー層(PL)を有する物品であって、
(a)前記基材(S)が金属(M)であり、好ましくは前記基材(S)が、鉄、鋼等の鉄合金、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される金属(M)であり、
(b)前記ポリマー層(PL)が、
(b1)ポリオレフィン(PO)、
(b2)非移動性スリップ剤(NM−SA)、好ましくは、少なくとも400g/molの分子量を有する非移動性スリップ剤(NM−SA)、より好ましくは
− 式(I)の脂肪酸アミド誘導体
Figure 0005856350
(式中
は、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基であり、
は、少なくとも6個の炭素原子を含む長鎖有機残基である。)、
又は
− ポリシロキサン、例えばポリジメチルシロキサン
である非移動性スリップ剤(NM−SA)、
及び
(b3)ブロッキング防止剤(AB)
を含む組成物(Co)を含む、上記物品に関する。
さらなる側面において、本発明は、溶融状態の組成物(Co)を、220から280℃まで、好ましくは240から270℃までの温度でフラットダイを通して基材(S)上に押し出し、それにより前記基材(S)上にポリマー層(PL)を形成することによる、基材(S)の押出コーティング法であって、
(a)前記基材(S)が金属(M)であり、好ましくは前記基材(S)が、鉄、鋼等の鉄合金、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される金属(M)であり、
(b)前記組成物(Co)が、
(b1)ポリオレフィン(PO)、好ましくはポリエチレン(PE)及び/又はポリプロピレン(PP)、
(b2)非移動性スリップ剤(NM−SA)、好ましくは、少なくとも400g/molの分子量を有する非移動性スリップ剤(NM−SA)、より好ましくは
− 式(I)の脂肪酸アミド誘導体
Figure 0005856350
(式中
は、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基であり、
は、少なくとも6個の炭素原子を含む長鎖有機残基である。)、
又は
− ポリシロキサン、例えばポリジメチルシロキサン
である非移動性スリップ剤(NM−SA)
及び
(b3)ブロッキング防止剤(AB)
を含む、上記方法に関する。
なお別の側面において、本発明は、基材(S)上に押出被覆されるポリマー層(PL)の摩擦係数(COF)を低減させるための、前記ポリマー層(PL)における、ブロッキング防止剤(AB)と併用した非移動性スリップ剤(NM−SA)の使用に関する。好ましくは、ポリマー層(PL)は、非移動性スリップ剤(NM−SA)及びブロッキング防止剤(AB)に加えて、ポリオレフィン(PO)、より好ましくはポリエチレン(PE)及び/又はポリプロピレン(PP)を含む。好ましくは、ポリマー層の摩擦係数(COF)が0.5未満、より好ましくは0.3未満、例えば0.2未満である場合に、摩擦係数(COF)は低減したとみなされる。
以下に、本発明をより詳細に記述する。
以下において、本発明の物品の好ましい実施形態又は技術的詳細に言及する場合、これらの好ましい実施形態又は技術的詳細はまた、本発明の押出コーティング法並びに本明細書において記述されている本発明の使用にも関することが理解されるべきである。例えば、物品の組成物(Co)中のポリオレフィン(PO)が好ましくは分岐していると述べられている場合、本発明の方法及び使用において提供されるポリオレフィン(PO)もまた同様に、好ましくは分岐している。
本発明によれば、物品は、基材(S)及び組成物(Co)をベースとする押出被覆ポリマー層(PL)を有さなければならない。
本発明によれば、「ポリマー層」及び「押出被覆層」という用語は同じ対象、すなわち基材上に押出被覆されたポリマー層を定義し、よって交換可能である。
被覆される基材(S)は、金属(M)である。好ましくは金属(M)は、鉄、鋼等の鉄合金、銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金からなる群より選択される。好ましくは、前記金属(M)は、金属シート、金属ストリップ又は金属箔であり、なおより好ましくは、金属(M)は、金属シート又は金属ストリップであり、鉄、鋼等の鉄合金、銅、銅合金、アルミニウム、及びアルミニウム合金からなる群より選択される。特に好ましい実施形態の1つにおいて、金属(M)は、アルミニウム又はアルミニウム合金である。なおさらに好ましくは、金属(M)は、アルミニウム又はアルミニウム合金の金属シート又は金属ストリップである。通常、金属ストリップ又はシート又は箔は、30から500μmの範囲内、好ましくは150から350μmまで、より好ましくは180から280μmの厚さを有する。
上記の通り、基材(S)は押出被覆され、よって基材(S)の少なくとも1方の表面は被覆される。しかしながら、基材の両側、すなわち基材の外部及び内部の表面(側)が押出被覆されることは本発明の範囲内である。
押出により基材(S)「上に被覆される」という用語は、組成物(Co)が基材(S)の表面上に必ずしも直接被覆されることを意味するものではない。より正確に言えば、「〜上に被覆される」という用語は、より広い意味で、すなわち組成物(Co)がその表面上に他の層をすでに有していてもよい基材上に押出被覆されると理解される。通常、本発明の基材(S)は、組成物(Co)が押出被覆されて基材(S)上にポリマー層(PL)を形成する前に、すでに接着剤層(AL)を有する。したがって、ポリマー層(PL)と基材(S)の間に接着剤層(AL)が挿入される。従って、本発明のポリマー層(PL)は、基材(S)とコーティング層の間の接着剤層でもなく、積層体として使用される2つの基材間のグルー層でもない。よって、例えば、本発明の物品は積層体ではない。
したがって本発明のポリマー層(PL)は、接着剤層、すなわち2つの基材間の層とは理解されない。
好ましい実施形態の1つにおいて、ポリマー層(PL)、すなわち押出被覆層は、本発明の物品の表面層である。本発明の「表面層」は、物品の表面層と環境の間にさらなる層が配置されていないことを意味する。言い換えると、本発明のポリマー層(PL)は、物品の最も外側の層である。
よって、本発明においてポリマー層(PL)が基材(S)上にある(押出被覆されている)と述べられる場合、これは、ポリマー層(PL)が基材(S)上に直接ある(押出被覆されている)ことを必ずしも意味しない。言い換えると、基材(S)とポリマー層(PL)の間に、別の層、例えば接着剤層(AL)及び/又はポリオレフィン層、例えばポリエチレン層又はポリプロピレン層が配置されていてもよい。例えば実施形態の1つにおいて、本発明の物品は、基材(S)、接着剤層(AL)、好ましくはポリプロピレン層である中間ポリオレフィン層、及び表面層として本発明において規定されているポリマー層(PL)をこの順序で有し、より好ましくはそれらからなる。別の実施形態において、本発明の物品は、基材(S)、接着剤層(AL)、及び表面層として本発明において規定されているポリマー層(PL)をこの順序で有し、より好ましくはそれらからなる。
本発明によれば、成分は、それがポリマー層及び/又は組成物(Co)の少なくとも50wt%、より好ましくは少なくとも80wt%、例えば少なくとも90wt%を占める場合、主成分とみなされる。
典型的には、接着剤層(AL)は、酸基を有するエチレンの極性コポリマー、例えばエチレンとアクリル酸のコポリマーなど;及び酸又は酸無水物基を有するコモノマーがグラフトされているエチレン又はプロピレンのポリマー、例えばマレイン酸無水物がグラフトされたエチレン及びプロピレンのポリマーなどを含み、より好ましくはそれらからなる。
接着剤層(AL)は、例えばEP 0 572 028において開示されているように、例えばフリーラジカル発生剤(例えば有機過酸化物)の存在下における、無水マレイン酸を用いたポリマーの反応押出により単純な方法で製造することができる。
接着剤層(AL)中の極性化合物に由来する基の好ましい量は、0.5から3.0wt%まで、より好ましくは0.5から4.0wt%まで、なおより好ましくは0.5から3.0wt%までである。
接着剤層(AL)のメルトフローレートMFR(230℃)の好ましい値は、1.0から500g/10minまでである。
本発明の物品は、押出被覆された基材(S)を少なくとも有さなければならず、最終用途に応じて、押出被覆された基材からなっていてもよい。典型的には、物品は、食品及び液体包装において使用される。しかしながら本発明の物品は、剛性包装及び軟包装並びに工業包装物品、さらに使い捨てコップ、プレートなどにおいて使用されてもよい。加えて、物品は、様々な産業用及び家庭用の物品の製造において使用されてもよい。したがって、その最も広い意味で本発明の物品は、押出被覆された基材自体である。押出被覆されたシートは、その後、飲料缶又はブリキ缶といった缶などの異なる最終用途物品に形成することができる。
本発明の実施形態のいくつかにおいて、押出被覆された物品を、下流プロセスにおいて異なる機械加工及び成形操作に供する。そのような操作は、例えば、穴あけ(drilling)、打抜き(punching)及び曲げ(bending)を含む。
押出被覆された基材(S)のポリマー層(PL)は、好ましくは、5から1,000μmの範囲内、より好ましくは5から100μmの範囲内、例えば約7から20μmまでの厚さを有する。基材の性質、予想されるその後の取扱い条件、及び最も重要なその後の最終製品の用途に応じて、特定の厚さが選択される。基材(S)の厚さは、一般に自由に選択されてよく、コーティングプロセスに影響を及ぼさない。基材(S)の厚さは通常、30から500μm、好ましくは150から350μmまで、より好ましくは180から280μmとすることができる。
押出コーティングプロセスは好ましくは、従来の押出コーティング技術を使用して行われる。このため、ポリマー組成物(Co)は押出装置に供給される。押出機から、ポリマー溶融物はフラットダイを通って被覆される基材(S)まで送られる。ダイリップとニップの間の距離のために、溶融プラスチックは短時間、空気中で酸化され、通常、押出被覆層と基材(S)の間の接着の改善をもたらす。被覆された基材(S)は、冷却ロール上で冷却され、その後エッジトリマーまで送られ、巻き取られる。
好ましくは、ライン速度(ドローダウン速度)は、100m/minを超え、例えば、100から1,000m/minまで、例えば100から500m/minまでである。上記の通り、本発明の物品は、グルーの存在を必要とする積層体ではない。したがって本発明の方法は、基材(S)の表面の接着、それらの接合及びキュアリング又は乾燥の工程を包含しない。
ポリマー溶融物、すなわち組成物(Co)溶融物の温度は、通常220から300℃の間、好ましくは240から280℃までである。
異なるポリマーを用いる多層コーティングの製造を可能にするために、少なくとも2つの押出機を備えたコーティングラインを用いることもまた可能である。接着を改善するために、例えばオゾン処理によりダイを出るポリマー溶融物を処理し、及び/又は基材をコロナ処理又は火炎処理で処理するような構成とすることもまた可能である。コロナ処理では、例えば、基材を、電極として機能する2つの導体要素の間に通し、スプレー又はコロナ放電が起こるような非常に高い電圧、通常は交流電圧(約10000V及び10000Hz)を電極間に印加する。スプレー又はコロナ放電のために、基材表面の上の空気はイオン化され、基材表面の分子と反応する。様々な技術の概要は、例えば、Enercon Industries CorporationのDavid A Markgrafによる、http://www.enerconind.com/files/7f/7fb3c045−dee6−461c−b508−259b816d0bf4.pdf(火炎処理については2から8頁、コロナ処理については9から20頁及びオゾン処理については20から21頁を参照されたい)において示されている。
本発明によれば、ポリマー層(PL)は組成物(Co)を含まなければならない。好ましくは、組成物(Co)はポリマー層の主要部分を構成する。したがって、ポリマー層は、少なくとも50wt%、より好ましくは少なくとも70wt%、なおより好ましくは少なくとも85wt%、いっそうより好ましくは95wt%の組成物(Co)を含み、なおいっそうより好ましくは組成物(Co)からなる。したがって、ポリマー層は、70から100wt%、例えば70から90wt%、より好ましくは85から100wt%、例えば85から90wt%、いっそうより好ましくは95から100wt%、例えば95から99wt%の組成物(Co)を含むことが好ましい。
次に、本発明のポリマー組成物(Co)は、ポリオレフィン(PO)、非移動性スリップ剤(NM−SA)及びブロッキング防止剤(AB)を含まなければならない。したがってポリマー組成物(Co)は、本発明において明示的に言及されていないさらなるポリマー、特にさらなる添加剤を含んでもよい。そのため、ポリマー組成物(Co)は、少なくとも50wt%、より好ましくは少なくとも70wt%、いっそうより好ましくは少なくとも80wt%、例えば80から100wt%又は80から90wt%、なおより好ましくは少なくとも90wt%、例えば90から99wt%又は90から100wt%のポリオレフィン(PO)を含み、重量パーセントは、ポリマー組成物中に存在するすべてのポリマーに対するものである。好ましい実施形態において、組成物(Co)は、5wt%以下、より好ましくは2wt%以下、例えば1wt%以下の、本発明のポリオレフィン(PO)以外のポリマーを含有する。
ポリオレフィン(PO)
好ましくは、ポリオレフィン(PO)は、高めのメルトフローレートMFRを有するべきである。したがって、ポリエチレン(PE)は、少なくとも2.0g/10min、より好ましくは2.0〜30.0g/10minの範囲内、例えば2.5〜30.0g/10minの範囲内、いっそうより好ましくは4.0〜20.0g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(190℃)を有し、ポリプロピレン(PP)は、少なくとも2.0g/10min、より好ましくは2.0から60.0の範囲内、いっそうより好ましくは8.0〜40.0g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃)を有することが好ましい。
ポリオレフィン(PO)は、線状(l−PO)又は分岐構造(b−PO)であることができ、後者が好ましい。「分岐」又は「分岐構造」という用語は、当技術分野において一般に公知のように理解される。分岐ポリマーは線状主鎖を有し、そこからかなりの長さの分枝が伸びている。これらの分枝は、さらなる分枝を有しうる。よって例えば、低密度ポリエチレン(LDPE)は、分岐ポリエチレンであるとみなされ、一方、実質的に分岐していない高密度ポリエチレン(HDPE)及び線状低密度ポリエチレン(LLDPE)は、本発明によれば、線状構造である、すなわち分岐していないとみなされる。
分岐ポリマーで観察される現象の1つは、それらが、線状対応物と比較して増加したひずみ硬化を示すということである。したがって分岐ポリオレフィン(b−PO)は、本発明において好ましい候補である。一方では、ひずみ硬化はまた、分子質量を増加させること、又はポリマーの分子量分布を広くすることにより達成することもできる。そのため、非分岐ポリオレフィン、すなわち線状ポリオレフィン(l−PO)もまた、押出コーティングプロセスに合わせて調整されている場合、同様に使用することができる。さらなる選択肢は、分岐ポリオレフィン(b−PO)と線状ポリオレフィン(l−PO)の混合物を使用することである。
したがって、「ポリオレフィン(PO)」という用語は広く理解されるべきであり、よって、異なるポリオレフィンの混合物も包含する。本発明の「異なるポリオレフィン」は、例えばポリプロピレン(PP)に対するポリエチレン(PE)又は線状ポリオレフィン(l−PO)に対する分岐ポリオレフィン(b−PO)のように、化学構造が異なる。よって実施形態の1つにおいて、本発明のポリオレフィン(PO)は、ただ1種のポリオレフィンである。別の実施形態において、ポリオレフィン(PO)は、2種以上の異なるポリオレフィンの、より好ましくは2種の異なるポリオレフィンの混合物である。
したがって、好ましい実施形態において、ポリオレフィン(PO)は、線状ポリエチレン(l−PE)、分岐ポリエチレン(b−PE)、線状ポリプロピレン(l−PP)、分岐ポリプロピレン(b−PP)及びそれらの混合物からなる群より選択される。したがって、実施形態の1つにおいて、ポリオレフィン(PO)はポリエチレン(PE)又はポリプロピレン(PP)のいずれかであり、後者が特に好ましい。より正確には、実施形態の1つにおいて、ポリオレフィン(PO)は、分岐ポリエチレン(b−PE)又は分岐ポリプロピレン(b−PP)のいずれかであり、後者が特に好ましい。別の実施形態において、ポリオレフィン(PO)は、2種の異なるポリエチレン(PE)、例えば分岐ポリエチレン(b−PE)と線状ポリエチレン(l−PE)の混合物である。なお別の実施形態において、ポリオレフィン(PO)は、分岐ポリプロピレン(b−PP)と線状ポリプロピレン(l−PP)の混合物である。さらに別の好ましい実施形態において、ポリオレフィン(PO)は、分岐ポリプロピレン(b−PP)と線状ポリエチレン(l−PE)の混合物である。なおさらに別の実施形態において、ポリオレフィン(PO)は、分岐ポリエチレン(b−PE)と線状ポリプロピレン(l−PP)の混合物である。分岐ポリマーに対する線状ポリマーの重量比は、前記したように、広範囲、例えば95/5から5/95又は80/20から50/50であってよい。
以下に個々のポリオレフィン(PO)をより詳細に記述する。
好ましくは、分岐ポリエチレン(b−PE)は低密度ポリエチレン(LDPE)である。好ましくは、低密度ポリエチレン(LDPE)はエチレンの低密度ホモポリマー(本明細書においてLDPEホモポリマーと称する)である。低密度ポリエチレン(LDPE)は、高圧法(HP)で製造されるポリエチレンである。通常、高圧法(HP)でのエチレン及び任意のさらなるコモノマーの重合は、開始剤の存在下において行われる。そのようなプロセスは、とりわけ、WO−A−96/016119、EP−A−1,777,238、EP−A−1,167,396、DE−A−10351262及びWO−A−2007/134671において開示されている。
低密度ポリエチレン(LDPE)の意味は周知であり、文献中に記述されている。LDPEという用語は低密度ポリエチレンの略語であるが、この用語は、密度範囲を限定するのではなく、低密度、中密度及び高密度のLDPE様HPポリエチレンを含むと理解される。LDPEという用語は、オレフィン重合触媒の存在下で製造されるポリエチレンと比較して、異なる分岐構造などの典型的な特徴を有するHPポリエチレンの性質のみを記述し、区別する。さらに、前記低密度ポリエチレン(LDPE)、好ましくは低密度ポリエチレン(LDPE)ホモポリマーは、不飽和であってもよい。
低密度ポリエチレン(LDPE)がコポリマーである場合、これは、典型的なコモノマー、例えばアクリレート、メタクリレート及びアセテートを含む。
通常、好ましくは、低密度ポリエチレン(LDPE)の密度は860kg/mより高い。好ましくは、低密度ポリエチレン(LDPE)の、すなわちLDPEホモポリマー又はコポリマーの密度は940kg/m以下であり、好ましくは900から930kg/mまで、例えば910から925kg/mまでである。
低密度ポリエチレン(LDPE)のメルトフローレートMFR(2.16kg、190℃)は、好ましくは少なくとも2.5g/10minであり、より好ましくは、2.5から20.0g/10minの範囲内、いっそうより好ましくは4.0から15.0g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(190℃)を有する。
好ましい実施形態の1つにおいて、ポリエチレン(PE)、すなわち低密度ポリエチレン(LDPE)は、3.0s−1のひずみ速度及び2.5のヘンキー(Hencky)ひずみ(140℃)で測定される、少なくとも2.0、より好ましくは2.0から7.0の範囲内、いっそうより好ましくは2.5から6.0の範囲内のひずみ硬化係数(SHF)を有する。
述べたように、低密度ポリエチレン(LDPE)は、好ましくは、フリーラジカル開始重合により高圧で(高圧(HP)ラジカル重合と称する)製造される。高圧(HP)反応器は、例えば、周知の管型又はオートクレーブ反応器又はその混合型、好ましくはオートクレーブ反応器であってよい。高圧(HP)重合及び所望の最終用途に応じたポリオレフィンの別の特性のさらなる適合化のためのプロセス条件の調整は、周知であり、文献に記述されており、当業者は容易に使用することができる。適した重合温度は、400℃まで、好ましくは150から350℃までの範囲であり、圧力は、70MPaから、好ましくは100から400MPa、より好ましくは100から350MPaまでの範囲である。圧力は、少なくとも圧縮段階後及び/又はオートクレーブ反応器後に測定することができる。温度は、すべての工程中で数箇所で測定することができる。重合プロセスの記述は、上述の文献WO−A−96/016119、EP−A−1,777,238、EP−A−1,167,396、DE−A−10351262及びWO−A−2007/134671において、並びにEP−A−2,123,707及びVieweg、Scley及びSchwartz、Kunststoff Handbuch、Band IV、Polyolefine、Carl Hanser Verlag(1969)、39から51頁において見出すことができる。
高圧ラジカル重合によるエチレンポリマーの製造のさらなる詳細は、例えば、Encyclopedia of Polymer Science and Engineering、Vol.6(1986)、383〜410頁及びEncyclopedia of Materials:Science and Technology、2001 Elsevier Science Ltd.:「Polyethylene:High−pressure、R.Klimesch、D.Littmann及びF.−O.Maehling、7181〜7184頁において見出すことができる。
線状ポリエチレン(l−PE)は好ましくは、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)又は線状低密度ポリエチレン(LLDPE)である。より好ましくは、線状ポリエチレン(l−PE)は線状低密度ポリエチレン(LLDPE)である。
線状ポリエチレン(l−PE)は、オレフィン重合触媒の存在下において、任意に1又は2以上のα−オレフィンコモノマーと一緒に、エチレンを重合させることにより製造される。本発明の線状ポリエチレン(l−PE)の密度は、好ましくは880kg/mを超える。より好ましくは、線状ポリエチレン(l−PE)は、900を超え、970kg/mの範囲内、例えば905から935kg/mの密度を有する。線状ポリエチレン(l−PE)のメルトフローレートMFR(2.16kg、190℃)は、好ましくは2.0から50.0g/10minの範囲内、いっそうより好ましくは5.0から30.0g/10minの範囲内である。通常、線状ポリエチレン(l−PE)は、メタロセン触媒、チーグラー・ナッタ触媒又はクロム(「Phillips」)触媒などのシングルサイト触媒を使用するエチレン及び任意のコモノマーの重合により製造される。
よってそのような線状ポリエチレン(l−PE)は、コモノマーに由来する短鎖分枝を含有してもよい。当業者には周知のように、そのような短鎖分枝の含量及び分布は、ポリエチレンの密度に影響を与える。短鎖分枝の長さはコモノマーに応じて決まり、通常、2(1−ブテンがコモノマーとして使用される場合)から6(1−オクテンがコモノマーとして使用される場合)までである。そのような短鎖分岐ポリマーは、本発明の状況において線状ポリエチレン(l−PE)とみなされる。
ポリプロピレン(PP)は線状ポリプロピレン(l−PP)又は分岐ポリプロピレン(b−PP)である。線状ポリプロピレン(l−PP)は、シングルサイト又はチーグラーナッタ触媒を用いることにより公知のように製造することができる。好ましくは、線状ポリプロピレン(l−PP)は、少なくとも2.0g/10min、より好ましくは2.0から60.0g/10minの範囲内、例えば8.0から40.0g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(2.16kg、230℃)を有する。さらに、線状ポリプロピレン(l−PP)は、線状プロピレンホモポリマー(l−H−PP)又は線状プロピレンコポリマー(l−C−PP)であることができる。
本発明の目的のために、「プロピレンホモポリマー」という表現は、実質的に、すなわち少なくとも97mol%、好ましくは少なくとも98mol%、より好ましくは少なくとも99mol%、最も好ましくは少なくとも99.8mol%のプロピレン単位からなるポリプロピレンを指す。好ましい実施形態において、プロピレンホモポリマー中でプロピレン単位のみが検出可能である。
線状ポリプロピレン(l−PP)が線状プロピレンコポリマー(l−C−PP)である場合、これは、プロピレンと共重合可能なモノマー、例えば、エチレン及び/又はC〜C12α−オレフィン、特にエチレン及び/又はC〜C10α−オレフィン、例えば、1−ブテン及び/又は1−ヘキセンなどのコモノマーを含む。好ましくは、線状プロピレンコポリマー(l−C−PP)は、プロピレンと共重合可能な、エチレン、1−ブテン及び1−ヘキセンからなる群からのモノマーを含み、特に、前記モノマーからなる。より詳細には、線状プロピレンコポリマー(l−C−PP)は、プロピレンの他に、エチレン及び/又は1−ブテンに由来する単位を含む。好ましい実施形態において、線状プロピレンコポリマー(l−C−PP)は、エチレン及びプロピレンに由来する単位のみを含む。線状プロピレンコポリマー(l−C−PP)中のコモノマー含量は、好ましくは0.5超から10.0mol%の範囲内、なおより好ましくは0.5超から7.0mol%の範囲内である。
好ましい実施形態の1つにおいて、ポリプロピレン(PP)は分岐ポリプロピレン(b−PP)である。分岐は、特定の触媒、すなわち特定のシングルサイト触媒を使用することによって実現することができる。例えば、メタロセン触媒を使用することによる分岐ポリプロピレン(b−PP)の製造がより詳細に記述されているEP1892264が参照される。通常そのような分岐ポリプロピレン(b−PP)、すなわちシングルサイト触媒の存在下において製造される分岐ポリプロピレン(b−PP)は、1.0未満の、より好ましくは0.9未満の、いっそうより好ましくは0.3から0.9の範囲内、例えば0.4から0.8の範囲内の分岐度g’を有する。さらに、線状プロピレンポリプロピレン(l−PP)のように、分岐ポリプロピレン(b−PP)、すなわちシングルサイト触媒の存在下において製造される分岐ポリプロピレン(b−PP)は、分岐ポリプロピレンホモポリマー(b−H−PP)又は分岐プロピレンコポリマー(b−C−PP)であることができる。コモノマー含量及びコモノマーのタイプについては、線状ポリプロピレン(l−PP)について提供されている情報が参照される。さらに、前記分岐ポリプロピレン(b−PP)は、少なくとも2.0g/10min、より好ましくは2.0から40g/10minの範囲内、例えば8.0から40.0g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(2.16kg、230℃)を有することが好ましい。
別の好ましい実施形態において、分岐ポリプロピレン(b−PP)はいわゆる高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)である。前段落で論じた分岐ポリプロピレン(b−PP)とは異なり、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、下記に詳細に論じる化学修飾により得られたものである。そのようなポリマーは、それらのレオロジー挙動により規定できることが知られている。したがって、分岐ポリプロピレン(b−PP)、特に高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、好ましくは、3.0s−1のひずみ速度及び2.5のヘンキーひずみで測定される少なくとも1.7の、より好ましくは少なくとも1.9、いっそうより好ましくは1.7から7.0の範囲内、なおより好ましくは1.9から6.5の範囲内のひずみ硬化係数(SHF)を有する。加えて、又はあるいは、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、分岐度g’により規定することができる。したがって、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、1.0未満の、より好ましくは0.9未満の、いっそうより好ましくは0.3から0.9の範囲内、例えば0.4から0.8の範囲内の分岐度g’を有することが好ましい。
さらに好ましい実施形態において、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、そのゲル含量により特徴付けられる。よって、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、沸騰キシレン中に不溶性のポリマーの相対量(高温キシレン不溶性画分、XHI)と規定されるゲル含量が、1.0wt%未満、さらにより好ましくは0.80wt%以下、なおより好ましくは0.50wt%以下であることが好ましい。一方では、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、ある程度の分岐、よってある程度の量の、すなわち少なくとも0.15wt%、より好ましくは少なくとも0.27wt%のゲル含量を有さなければならない。よって高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)のゲル含量の好ましい範囲は、0.05から0.90wt%、より好ましくは0.20から0.8wt%である。
好ましくは、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、好ましくは2.0から60.0g/10minの範囲内、より好ましくは8.0から40.0g/10minの範囲内、なおより好ましくは10.0から30.0g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃)を有する。
好ましくは、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、少なくとも130℃、より好ましくは少なくとも135℃、最も好ましくは少なくとも140℃の融点を有する。結晶化温度は好ましくは少なくとも120℃である。
特定の好ましい実施形態の1つにおいて、ポリオレフィン(PO)は、本明細書において規定されている分岐ポリプロピレン(b−PP)、例えば高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)である。分岐ポリプロピレン(b−PP)、例えば高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)の特定の利点は、標準的な低密度ポリエチレン(LDPE)と比較してより低い温度を押出コーティングプロセスにおいて使用できることである。
上記の通り、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は修飾されたポリプロピレンである。したがって、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、得られる方法によりさらに規定することができる。高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は好ましくは、未修飾ポリプロピレンを熱分解性ラジカル形成剤及び/又は電離放射線により処理した結果である。しかしながらそのような場合、未修飾ポリプロピレンが分解されるという高いリスクが存在し、これは不利である。よって、修飾は、二官能性不飽和モノマー及び/又は多官能性不飽和の低分子量ポリマーを化学的に結合される橋かけ単位として使用することにより達成されることが好ましい。高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)を得るための適した方法は、例えばEP0787750、EP0879830A1及びEP0890612A2において開示されている。すべての文献は、参照により本明細書に含まれる。それにより、過酸化物の量は、好ましくは未修飾ポリプロピレンに対して0.05から3.00wt%の範囲内である。
したがって好ましい実施形態の1つにおいて、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、
(i)プロピレン及び
(ii)二官能性不飽和モノマー及び/又は多官能性不飽和の低分子量ポリマー
に由来する単位を含む。
上記で使用している「二官能性不飽和又は多官能性不飽和」は、例えばジビニルベンゼン又はシクロペンタジエン又はポリブタジエンのような、好ましくは2つ以上の非芳香族二重結合の存在を意味する。好ましくはフリーラジカルを用いて重合させることができるそのような二官能性又は多官能性不飽和の化合物のみが使用される。二官能性又は多官能性不飽和化合物中の不飽和部位は、二重結合がそれぞれ未修飾ポリプロピレンのポリマー鎖への共有結合に使用されるため、実際には「不飽和」ではない化学結合した状態にある。
二官能性不飽和モノマー並びに/又は多官能性不飽和の低分子量ポリマーであって、1及び/若しくは2以上の不飽和モノマーと未修飾ポリプロピレンを用いて合成される、好ましくは10000g/mol以下の数平均分子量(M)を有する上記低分子量ポリマーの反応は、熱フリーラジカル形成剤、例えば分解性フリーラジカル形成剤、例えば熱分解可能な過酸化物及び/又は電離放射線若しくはマイクロ波放射線の存在下において実施してもよい。
二官能性不飽和モノマーは、
− ジビニル化合物、例えばジビニルアニリン、m−ジビニルベンゼン、p−ジビニルベンゼン、ジビニルペンタン及びジビニルプロパンなど;
− アリル化合物、例えばアクリル酸アリル、メタクリル酸アリル、マレイン酸アリルメチル及びアリルビニルエーテルなど;
− ジエン、例えば1,3−ブタジエン、クロロプレン、シクロヘキサジエン、シクロペンタジエン、2,3−ジメチルブタジエン、ヘプタジエン、ヘキサジエン、イソプレン及び1,4−ペンタジエンなど;
− 芳香族及び/又は脂肪族ビス(マレイミド)ビス(シトラコンイミド)並びにこれらの不飽和モノマーの混合物
であってよい。
特に好ましい二官能性不飽和モノマーは、1,3−ブタジエン、イソプレン、ジメチルブタジエン及びジビニルベンゼンである。
好ましくは10000g/mol以下の数平均分子量(M)を有する、多官能性不飽和の低分子量ポリマーは、1又は2以上の不飽和モノマーから合成されてもよい。
そのような低分子量ポリマーの例は、
− ポリブタジエン、特にポリマー鎖中の異なる微細構造、すなわち1,4−cis、1,4−trans及び1,2−(ビニル)の大部分が1,2−(ビニル)コンフィギュレーションであるもの
− ポリマー鎖中に1,2−(ビニル)を有するブタジエン及びスチレンのコポリマー
である。
好ましい低分子量ポリマーは、ポリブタジエン、特に1,2−(ビニル)コンフィギュレーションのブタジエンを50.0wt%を超えて有するポリブタジエンである。
高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)は、2種以上の二官能性不飽和モノマー及び/又は多官能性不飽和の低分子量ポリマーを含有してもよい。好ましくは、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)中の二官能性不飽和モノマー及び多官能性不飽和の低分子量ポリマーを合わせた量は、前記高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)に対して0.01から10.0wt%である。
上述したように、二官能性不飽和モノマー及び/又は多官能性不飽和の低分子量ポリマーは、熱分解性フリーラジカル形成剤の存在下において使用されることが好ましい。
過酸化物は、好ましい熱分解性フリーラジカル形成剤である。より好ましくは、熱分解性フリーラジカル形成剤は、過酸化アシル、過酸化アルキル、ヒドロペルオキシド、過酸エステル及びペルオキシカルボネートからなる群より選択される。
以下の列挙されている過酸化物が特に好ましい:
過酸化アシル:過酸化ベンゾイル、4−クロロベンゾイルペルオキシド、3−メトキシベンゾイルペルオキシド及び/又はメチルベンゾイルペルオキシド。
過酸化アルキル:アリルt−ブチルペルオキシド、2,2−ビス(t−ブチルペルオキシブタン)、1,1−ビス(t−ブチルペルオキシ)−3,3,5−トリメチルシクロヘキサン、n−ブチル−4,4−ビス(t−ブチルペルオキシ)バレレート、ジイソプロピルアミノメチル−t−アミルペルオキシド、ジメチルアミノメチル−t−アミルペルオキシド、ジエチルアミノメチル−t−ブチルペルオキシド、ジメチルアミノメチル−t−ブチルペルオキシド、1,1−ジ−(t−アミルペルオキシ)シクロヘキサン、t−アミルペルオキシド、t−ブチルクミルペルオキシド、t−ブチルペルオキシド及び/又は1−ヒドロキシブチルn−ブチルペルオキシド。
過酸エステル及びペルオキシカルボネート:過酢酸ブチル、過酢酸クミル、過プロピオン酸クミル、過酢酸シクロヘキシル、ジ−t−ブチルペルアジペート、ジ−t−ブチルペルアゼレート、ジ−t−ブチルペルグルタレート、ジ−t−ブチルペルタレート(perthalate)、ジ−t−ブチルペルセバケート、4−ニトロクミルペルプロピオネート、1−フェニルエチルペルベンゾエート、ニトロ過安息香酸フェニルエチル、t−ブチルビシクロ−(2,2,1)ヘプタンペルカルボキシレート、t−ブチル−4−カルボメトキシペルブチレート、t−ブチルシクロブタンペルカルボキシレート、t−ブチルシクロヘキシルペルオキシカルボキシレート、t−ブチルシクロペンチルペルカルボキシレート、t−ブチルシクロプロパンペルカルボキシレート、t−ブチルジメチルペルシンナメート、t−ブチル−2−(2,2−ジフェニルビニル)ペルベンゾエート、t−ブチル−4−メトキシペルベンゾエート、t−ブチルペルベンゾエート、t−ブチルカルボキシシクロヘキサン、t−ブチルペルナフトエート、t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボネート、t−ブチルペルトルエート、t−ブチル−1−フェニルシクロプロピルペルカルボキシレート、t−ブチル−2−プロピルペルペンテン−2−オエート、t−ブチル−1−メチルシクロプロピルペルカルボキシレート、t−ブチル−4−ニトロフェニルペルアセテート、t−ブチルニトロフェニルペルオキシカルバメート、t−ブチル−N−スクシイミドペルカルボキシレート、t−ブチルペルクロトネート、t−ブチル過マレイン酸、t−ブチルペルメタクリレート、t−ブチルペルオクトエート、t−ブチルペルオキシイソプロピルカルボネート、t−ブチルペルイソブチレート、t−ブチルペルアクリレート及び/又はt−ブチルペルプロピオネート。
これらの上記に列挙したフリーラジカル形成剤の混合物もまた使用されてよい。
そのような高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)を製造するための未修飾ポリプロピレンは、好ましくは0.05から45.0g/10minの範囲内のメルトフローレートMFR(230℃)を有する。
好ましくは、未修飾ポリプロピレンはプロピレンホモポリマーである。
製造後、高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)を、ポリマーをさらに修飾するための修飾工程に供してもよい。そのような修飾工程は、例えば、1又は2以上の官能性コモノマーをポリプロピレン鎖にグラフトするグラフト化;及び押出機中の溶融状態のポリマーを過酸化物などのフリーラジカル発生剤と合わせることによりポリプロピレンの分子量を低減させるビスブレーキングを含む。そのような工程は当業者に周知であり、それらの参照は文献において見出すことができる。
最後に、ポリマー層がポリプロピレン(PP)を含む、より好ましくはポリプロピレン(PP)、例えば分岐ポリプロピレン(b−PP)、例えば高溶融張力ポリプロピレン(HMS−PP)を主成分として含む場合、基材とポリマー層の間に接着剤層が配置されることが好ましい。
非移動性スリップ剤(NM−SA)及びブロッキング防止剤(AB)
本発明の本質的な知見は、特定の添加剤の組合せがポリマー層(PL)中に存在しなければならず、そうでなければ前記層の接着性を損なうことなく摩擦係数(COF)を低減させることは不可能であるということである。
摩擦係数(COF)は、1つの表面が隣接する表面を滑る相対的な困難さの尺度である。滑動に対する抵抗が大きいほど、摩擦係数(COF)値は高い。
ポリマー層(PL)の表面への移動を全く又は少なくともほとんど全く示さないスリップ剤と併用してブロッキング防止剤が使用されなければならないことが特に見い出された。
スリップ剤の典型的な特性は、それらが組み込まれるポリマーと(少なくとも押出の間)比較的良好な相溶性を示すことである。それと対照的にブロッキング防止剤は、混合されるポリマーと相溶性でなく、通常、押出プロセスの間、固体のままである。ブロッキング防止剤のさらなる顕著な特徴は、それらがポリマー層中にランダムに分布しており、ポリマー層の内部から表面に経時的に移動しないことである。次に、スリップ剤は、2つの異なるクラス、すなわち、ポリマー層の内部から表面に経時的に移動するスリップ剤、及びブロッキング防止剤と同様に挙動する、すなわち移動傾向を全く又はほとんど全く示さないスリップ剤に分けることができる。したがって、スリップ剤並びにブロッキング防止剤の両方が、ポリマー層の耐用期間にわたって移動しないことが本発明において特に好ましい。スリップ剤とブロッキング防止剤の間のさらなる差異は、後者はポリマー層の表面を粗くするが、スリップ剤は表面層に存在する場合滑剤として作用することである。
これを前提に、ブロッキング防止剤(AB)及び非移動性スリップ剤(NM−SA)は、本発明において以下の通り規定される。
その最も広い定義において、本発明のブロッキング防止剤(AB)は、押出コーティングプロセスの間、溶融しない。したがって、好ましい実施形態において、ブロッキング防止剤は、無機材料を含み、より好ましくは無機材料である。好ましい実施形態の1つにおいて、ブロッキング防止剤(AB)は、天然シリカ、合成シリカ、タルク、炭酸カルシウム、セラミック球(アルミニウム−シリケートセラミック)、カオリン、クレー及び雲母からなる群より選択される。したがって特定の実施形態の1つにおいて、タルク又は天然/合成シリカのいずれかが、ブロッキング防止剤(AB)として使用される。
好ましくはタルクであるブロッキング防止剤(AB)は、20μm以下、より好ましくは10.0μm未満、例えば8.0μm未満のカットオフ粒子径d95(沈降)[質量パーセント]を有する。
実施形態の1つにおいて、シリカ、例えば非晶質シリカであるブロッキング防止剤(AB)は、20μm以下、より好ましくは10.0μm未満、例えば8.0μm未満の平均粒子径(レーザー回折)を有する。
好ましくは、組成物(Co)中及び/又はポリマー層(PL)中のブロッキング防止剤(AB)の量は、組成物(Co)及びポリマー層(PL)それぞれの全量に対して0.5から10.0wt%の範囲内、より好ましくは0.5から8.0wt%の範囲内である。
スリップ剤は、それらの潤滑性のために摩擦係数(COF)値を低下させることが知られている。しかしながら、一般に使用されるスリップ剤は、プロセスにおいて適用される温度で劣化するので、本発明の押出コーティングプロセスに適さない。さらに、頻繁に使用される移動性のスリップ剤は、押出被覆される物品において接着要件の観点から不利であると考えられてきた。
したがって、本発明のさらなる知見は、ブロッキング防止剤(AB)に加えて、移動を全く又はほとんど全く示さないスリップ剤が用いられなければないということである。容易に移動し、よって本発明の「非移動性スリップ剤(non−migrating slip agent)(NM−SA)」という用語に該当しない典型的なスリップ剤は、多くの中からいくつか挙げると、エルカミド、オレアミド及びステアルアミドである。したがってその最も広い定義において「非移動性スリップ剤(NM−SA)」という用語は、エルカミド、オレアミド及びステアルアミドを除いたすべてのスリップ剤を包含し、より好ましくは、第一級アミド、例えば脂肪酸の第一級アミドを除いたすべてのスリップ剤を包含する。したがって、好ましい実施形態の1つにおいて、非移動性スリップ剤(NM−SA)は第二級アミド、例えば脂肪酸の第二級アミド、又はポリシロキサンである。第一級アミド及び第二級アミドという用語は、それぞれ、一般に知られている通りに理解され、すなわち第一級アミドは未置換アミド(RCONH)であり、第二級アミドでは水素の1つが有機残基により置き換えられている(RCONHR)。
高めの分子量を有する非移動性スリップ剤(NM−SA)は本発明において特に適していることがさらに見い出された。したがって、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、少なくとも400g/mol、より好ましくは少なくとも500g/mol、いっそうより好ましくは400から1,000,000g/molの範囲内、なおより好ましくは450から800,000g/molの範囲内、なおいっそうより好ましくは450から800,000g/molの範囲内、例えば500から800,000g/molの範囲内の分子量を有することが好ましい。
好ましくは、非移動性スリップ剤(NM−SA)は高めの分解温度を有する。したがって、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、少なくとも200℃、より好ましくは少なくとも230℃、いっそうより好ましくは少なくとも260℃、例えば少なくとも270℃の分解温度を有することが好ましい。
以下に、2つの特に好ましい非移動性スリップ剤(NM−SA)、すなわち第二級アミド、例えば脂肪酸の第二級アミド、及びポリシロキサンを別々に論じる。
好ましくは、前記第二級アミド、例えば脂肪酸の第二級アミドは、少なくとも400g/mol、より好ましくは少なくとも500g/mol、いっそうより好ましくは400から1,000g/molの範囲内、なおより好ましくは500から800g/molの範囲内の分子量を有する。
なおより好ましくは、前記第二級アミド、例えば脂肪酸の第二級アミドは、少なくとも110℃、より好ましくは少なくとも115℃、いっそうより好ましくは115から200℃の範囲内、なおより好ましくは130から190℃の範囲内の溶融温度を有する。
実施形態の1つにおいて、第二級アミドは、脂肪酸の第二級アミドであり、より好ましくは式(I)の脂肪酸アミド誘導体である。
Figure 0005856350
(式中
は、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基であり、
は、少なくとも6個の炭素原子を含む長鎖有機残基である。)
「脂肪酸アミド誘導体」という用語は、アミド基の窒素原子が有機残基を包含する(−CONHR)ことを示す。
「長鎖有機残基」という用語は、長鎖脂肪族残基、例えばアルキル残基及びアルケニル残基、並びに鎖中に官能基、例えば−NH−CO−、−NH−、−CO−又は−O−を有する脂肪族残基を包含する。
通常、脂肪酸アミド誘導体は、非分枝状長鎖脂肪族残基を有する。よって本発明によれば、脂肪酸アミド誘導体の残基は非分枝状である。より正確には、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基及びそれらの具体的な実施形態は非分枝状である。
式(I)の脂肪酸アミド誘導体のR残基は、好ましくはC10〜C25アルキル残基又はC10〜C25アルケニル残基である。
式(I)の脂肪酸アミド誘導体のR残基は、好ましくは、6から30個の炭素原子を含む脂肪族アミド誘導体残基、6から30個の炭素原子を含む脂肪族アルキル残基、及び6から30個の炭素原子を含む脂肪族アルケニル残基からなる群より選択される。
よって特定の実施形態の1つにおいて、R残基はC〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基である。
別の特定の実施形態において、R残基はR−NH−CO−Rであり、式中、
は、共有結合又はC〜Cアルキル残基、例えば−CH−若しくは−CH−CH−であり、
は、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基、より好ましくはC〜C25アルキル残基である。
好ましい実施形態の1つにおいて、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(Ia)の脂肪酸アミド誘導体である。
Figure 0005856350
(式中
及びRは、互いに独立に、C〜C25アルキル残基、より好ましくは非分枝状C〜C25アルキル残基、なおより好ましくは非分枝状C10〜C20アルキル残基、例えば−(CHCHであり、nは、12から18の間の正の整数、例えば16であり、
は、C〜Cアルキル残基、好ましくは非分枝状C〜Cアルキル残基、より好ましくは−CH−又は−CH−CH−、なおより好ましくは−CH−CH−である。)
及びRは同一で、−(CHCHであり、nは、12から18の間の正の整数、例えば16であることが特に好ましい。したがって、好ましい実施形態において、前の段落で述べた式(Ia)の脂肪酸アミド誘導体は、N,N’−ビスステアロイルエチレンジアミド(CH(CH16CONHCHCHNHCO(CH16CH)である。
別の好ましい実施形態において、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(Ia)の脂肪酸アミド誘導体である。
Figure 0005856350
(式中
及びRは、互いに独立に、C〜C25アルケニル残基、より好ましくは非分枝状C〜C25アルケニル残基、なおより好ましくは−(CHCH=CH(CHCHであり、x=4から15及びy=3から10であり、好ましくは、xは7から15の間の正の整数であり、yは、4から9の間の正の整数であり、
は、C〜Cアルキル残基、好ましくは非分枝状C〜Cアルキル残基、より好ましくは−CH−又は−CH−CH−、なおより好ましくは−CH−CH−である。)
及びRは同一で、−(CHCH=CH(CHCHであり、xは4から15の間の正の整数であり、yは3から10の間の正の整数であり、好ましくは、xは7から15の間の正の整数であり、yは4から9の間の正の整数であることが特に好ましい。したがって好ましい実施形態において、式(Ia)の脂肪酸アミド誘導体は、N,N’−エチレン−ビス−オレアミドである。
なお別の好ましい実施形態において、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(Ib)の脂肪酸アミド誘導体である。
Figure 0005856350
(式中
は、C〜C25アルキル残基、より好ましくは非分枝状C〜C25アルキル残基、なおより好ましくは非分枝状C10〜C20アルキル残基、例えば−(CHCHであり、nは12から18の間の正の整数、例えば14であり、
は、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基、好ましくはC〜C25アルケニル残基、より好ましくは−(CHCH=CH(CHCHであり、xは4から15の間の正の整数であり、yは3から10の間の正の整数であり、好ましくは、xは7から15の間の正の整数であり、yは4から9の間の正の整数である。
よって、
は−(CHCHであり、nは12から18の間の正の整数、例えば14であり、
は−(CHCH=CH(CHCHであり、xは4から15の間の正の整数であり、yは3から10の間の正の整数であり、好ましくは、xは7から15の間の正の整数であり、yは4から9の間の正の整数であることが特に好ましい。
したがって好ましい実施形態の1つにおいて、式(Ib)の脂肪酸アミド誘導体はN−9−オクタデセニルヘキサデカンアミドである。
さらに別の好ましい実施形態において、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(Ib)の脂肪酸アミド誘導体である。
Figure 0005856350
(式中
は、C〜C25アルケニル残基、好ましくは非分枝状C〜C25アルケニル残基、より好ましくは非分枝状C10〜C20アルケニル残基、なおより好ましくは−(CHCH=CH(CHCHであり、xは4から15の間の正の整数であり、yは3から10の間の正の整数であり、好ましくは、xは7から15の間の正の整数であり、yは4から9の間の正の整数であり、
は、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基、好ましくはC〜C25アルキル残基、より好ましくは非分枝状C〜C25アルキル残基、なおより好ましくは非分枝状C10〜C20アルキル残基、例えば−(CHCHであり、nは12から18の間の正の整数、例えば14である。
よって、
は、−(CHCH=CH(CHCHであり、xは4から15の間の正の整数であり、yは3から10の間の正の整数であり、好ましくは、xは7から15の間の正の整数であり、yは4から9の間の正の整数であり、
は、−(CHCHであり、nは12から18の間の正の整数、例えば14である
ことが特に好ましい。
したがって前段落の好ましい実施形態において、式(Ib)の脂肪酸アミド誘導体は、N−オクタデシル−13−ドコセンアミドである。
非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(Ia)の脂肪酸アミド誘導体であり、特にN,N’−ビスステアロイルエチレンジアミド(CH(CH16CONHCHCHNHCO(CH16CH)であることが特に好ましい。
非移動性スリップ剤(NM−SA)の別の好ましいクラスは、ポリシロキサンのクラスである。
実施形態の1つにおいて、本発明のポリシロキサンは、少なくとも400g/mol、より好ましくは少なくとも500g/mol、いっそうより好ましくは500から1,000,000g/molの範囲内、なおより好ましくは1,000から800,000g/molの範囲内、なおいっそうより好ましくは2,000から800,000g/molの範囲内、例えば2,500から800,000g/molの範囲内の分子量を有する。
ポリシロキサンは、ただ1つの繰り返し単位又は少なくとも2つの異なる繰り返し単位を含んでよく、好ましくは2つの異なる繰り返し単位を含む。したがって、ポリシロキサンは、以下に規定する式(II)又は(III)の、好ましくは式(III)のポリシロキサンであることができる。
したがって、実施形態の1つにおいて、非移動性スリップ剤(NM−SA)は式(II)のポリシロキサンである。
Figure 0005856350
(R、R1’、R、R2’、R、R3’、R、R4’及びR4’’は、互いに独立に、アルキル又はアリール残基、例えば−CH3、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキルであり、
は、残りの残基R1’、R、R2’、R、R3’、R、R4’及びR4’’とは異なる有機基であり、好ましくはC〜C18アルキル残基、ポリエーテル残基、又はC〜C18アルキル残基及びポリエーテル残基の組合せであり、
nは、0から500までの正の整数、好ましくは1から500であり、
mは、1から25までの正の整数である。)
別の実施形態において、非移動性スリップ剤(NM−SA)は式(II)のポリシロキサンである。
Figure 0005856350
(R、R1’、R、R2’、R、R3’、R、R4’及びR4’’は、同一のアルキル残基で、例えば−CH3、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキルであり、好ましくは−CHであり、
は、C〜C18アルキル残基であり、
nは、0から500までの正の整数、好ましくは1から500であり、
mは、1から25までの正の整数である。)
なお別の実施形態において、非移動性スリップ剤(NM−SA)は式(II)のポリシロキサンである。
Figure 0005856350
(R、R1’、R、R2’、R、R3’、R、R4’及びR4’’は同一のアルキル残基で、例えば−CH3、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキルであり、好ましくは−CHであり、
は、残りの残基R1’、R、R2’、R、R3’、R、R4’及びR4’’とは異なる有機基であり、好ましくはC〜C18アルキル残基、ポリエーテル残基、又はC〜C18アルキル残基及びポリエーテル残基の組合せであり、
nは、0から500までの正の整数、好ましくは1から500であり、
mは、1から25までの正の整数である。)
実施形態の1つにおいて、非移動性スリップ剤(NM−SA)は式(III)のポリシロキサンである。
Figure 0005856350
(式中
、R1’、R、R2’、R、R3’、R及びR4’は、互いに独立に、アルキル又はアリール残基、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル又はフェニルであり、
nは、30から500までの正の整数である。)
より好ましくは、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(III)のポリシロキサンであり、式中、R、R1’、R、R2’、R及びR3’は同一のアルキル残基で、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、好ましくは−CHであり、
及びR4’は、互いに独立に、アルキル又はアリール残基、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル又はフェニルであり、
nは、30から500までの正の整数である。
より好ましくは、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(III)のポリシロキサンであり、式中、R、R1’、R、R2’、R及びR3’は、互いに独立に、アルキル残基、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキルであり、
及びR4’は、アリール残基、例えばフェニル残基であり、
nは、30から500までの正の整数である。
別の好ましい実施形態において、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(III)のポリシロキサンであり、式中、R、R1’、R、R2’、R及びR3’は、同一のアルキル残基で、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、好ましくは−CHであり、
及びR4’は、アリール残基、例えばフェニル残基であり、
nは、30から500までの正の整数である。
いっそうより好ましくは、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(III)のポリシロキサンであり、式中、R、R1’、R、R2’、R及びR3’は、同一のアルキル残基で、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、好ましくは−CHであり、
及びR4’は、互いに独立に、アルキル残基、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキルであり、
nは、30から500までの正の整数である。
さらに別の好ましい実施形態において、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(III)のポリシロキサンであり、式中、R、R1’、R、R2’、R、R3’及びRは、同一のアルキル残基で、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、好ましくは−CHであり、
4’は、残りの残基R、R1’、R、R2’、R、R3’及びRとは異なり、好ましくはR4’は、異なるアルキル残基で、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキルであり、
nは、30から500までの正の整数である。
なおいっそう別の好ましい実施形態において、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(III)のポリシロキサンであり、式中、R、R1’、R、R2’、R、R3’及びRは、−CHであり、
4’は、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル又はフェニルであり、
nは、30から500までの正の整数である。
特定の実施形態において、非移動性スリップ剤(NM−SA)は、式(III)のポリシロキサンであり、式中、R、R1’、R、R2’、R、R3’、R及びR4’は、同一のアルキル残基で、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、好ましくは−CHであり、
nは、30から500までの正の整数、好ましくは90から410までである。
ポリシロキサンである、特に式(III)のポリシロキサンである非移動性スリップ剤(NM−SA)は、マスターバッチとしてポリオレフィン(PO)に添加されることが好ましい。そのようなマスターバッチは、非移動性スリップ剤(NM−SA)及びポリマー、例えばポリエチレン又はポリプロピレンを含有する。この点に関し、組成物(Co)がポリオレフィン(PO)及び非移動性スリップ剤(NM−SA)からなる場合、この配合物は、非移動性スリップ剤(NM−SA)がマスターバッチとして添加されるという選択肢を除外しないことを言及する必要がある。言い換えると、非移動性スリップ剤(NM−SA)という用語は広く理解され、すなわち、非移動性スリップ剤(NM−SA)を含有するマスターバッチもまた包含する。
好ましくは、組成物(Co)中及び/又はポリマー層中の非移動性スリップ剤(NM−SA)の量は、組成物(Co)及びポリマー層それぞれの全量に対して0.05から8.0wt%の範囲内、より好ましくは0.1から6.0wt%の範囲内である。
好ましくは、非移動性スリップ剤(NM−SA)とブロッキング防止剤(AB)の間の重量比[(NM−SA)/(AB)]は10/1から1/10の範囲内である。
本発明の組成物(Co)は、特に押出機、例えば単軸スクリュー押出機並びに二軸スクリュー押出機を含む、ポリマー化合物を製造するために適している溶融混合装置中で、成分を配合することにより製造してもよい。配合は別個に行うことができ、従って、添加剤をポリマーと混合し、次いでこれを造粒し、続いて粒状体を押出コーティングに使用してもよい。しかしながら、ライン上で行ってもよく、従って、非移動性スリップ剤(NM−SA)及びブロッキング防止剤(AB)を押出機中に添加し、組成物(Co)を基材(S)上に押し出してもよい。他の適した溶融混合装置は、遊星式(planet)押出機及び単軸スクリューコニーダーを含む。
上記の通り、本発明は、組成物(Co)を含む物品及び前記物品の製造に関するだけでなく、基材(S)上に押出被覆されるポリマー層(PL)の摩擦係数(COF)を低減させるための、前記ポリマー層(PL)におけるブロッキング防止剤(AB)と併用した非移動性スリップ剤(NM−SA)の使用であって、摩擦係数(COF)が、0.5未満、より好ましくは0.3未満、例えば0.2未満でなければならない、上記使用にも関する。
加えて、摩擦係数(COF)を低減させるためのブロッキング防止剤(AB)と併用した非移動性スリップ剤(NM−SA)の使用は、ポリマー層(PL)の接着性能を損なわないことが好ましく、接着性能は、ポリマー層(PL)の製造の31日後に少なくとも4である。
非移動性スリップ剤(NM−SA)、ブロッキング防止剤(AB)、ポリマー層、基材、ポリマー層(PL)を製造するための組成物(Co)の好ましい実施形態に関しては、上記に示した情報が参照される。
本発明の物品は、改善された引っかき抵抗性、良好な耐摩耗性、良好なはく離性並びに安定した接着及び摩擦特性などの有利な特性を有する。本発明の物品は、様々な工業プロセスにおいて、製造ラインにおけるジャミング又は形成不良などの問題なく、容易に形成及び機械加工することができる。さらに、本発明において、シール性などのポリマーの有利な特性は、非移動性スリップ剤(NM−SA)及びブロッキング防止剤(AB)それぞれのシール面への移動により劣化するということがない。そのため、本発明は、被覆された金属シートが変形され、とりわけ、様々なスタンピング及び曲げ工程に供される、金属缶の製造において特に適している。
以下に、本発明を実施例により記述する。
A.測定方法
以下の用語及び測定方法の定義は、別段の規定がない限り、下記の実施例だけでなく上記の本発明の一般的な記述にも適用される。
ポリエチレン中のコモノマー含量は、Nicolet Omnic FTIRソフトウェアとともにNicolet Magna550IR分光器を使用して、13C−NMRで較正したフーリエ変換赤外分光法(FTIR)に基づいて、公知の方法で測定した。
厚さ約250μmのフィルムを試料から圧縮成形した。コモノマー含量が既知の較正試料から同様のフィルムを作製した。コモノマー含量は、1430から1100cm−1までの波数範囲のスペクトルから決定した。吸光度は、いわゆるショート若しくはロングベースライン又は両方を選択することによりピークの高さとして測定する。ショートベースラインは、約1410〜1320cm−1において極小点を通って引き、ロングベースラインは約1410cm−1と1220cm−1の間に引く。それぞれのベースラインタイプごとに較正を行う必要がある。また、未知試料のコモノマー含量は、較正試料のコモノマー含量の範囲内である必要がある。
ポリプロピレン中のコモノマー含量
コモノマー含量は、当技術分野において周知の方法で、定量的13C核磁気共鳴(NMR)分光法によって較正した基本的な帰属の後に、定量的フーリエ変換赤外分光法(FTIR)により測定する。薄フィルムは250μmの厚さにプレスし、スペクトルは透過モードで記録する。
詳細には、ポリプロピレン−co−エチレンコポリマーのエチレン含量は、720〜722及び730〜733cm−1で見られる定量的バンドのベースライン補正されたピーク面積を使用して決定する。プロピレン−1−ブテン−コポリマーは、767cm−1において評価した。定量的な結果は、フィルム厚さへの参照に基づいて得られる。
メルトフローレート(MFR)
メルトフローレートは、190℃で、2.16kgの荷重(MFR)で測定する。メルトフローレートは、ISO1133に準拠した試験機器がそれぞれ温度190℃及び230℃で、2.16kgの荷重下で10分間のうちに押し出すポリマー量をグラムで表したものである。
SEC/VISC−LSにより決定される分子量平均、分子量分布、分岐度(Mn、Mw、MWD、g’)
多分散指数、PDI=Mw/Mn(式中、Mnは数平均分子量であり、Mwは重量平均分子量である)により記述される分子量平均(Mw、Mn)、分子量分布(MWD)及びその広さは、ISO16014−4 2003に従ってゲル浸透クロマトグラフィー(GPC)により決定した。屈折率(RI)、オンライン4キャピラリーブリッジ粘度計(PL−BV400−HT)、並びに15°及び90°の角度を用いるデュアル光散乱検出器(PL−LS15/90光散乱検出器)を備えたPL220(Polymer Laboratories)GPCを使用した。Polymer Laboratories製の3x Olexis及び1x Olexis Guardカラムを固定相として、及び1,2,4−トリクロロベンゼン(TCB、250mg/Lの2,6−ジtertブチル−4−メチル−フェノールで安定化)を移動相として、160℃及び1mL/minの一定の流速で、適用した。分析ごとに200μLの試料溶液を注入した。対応する検出器定数並びに検出器間ディレイボリュームは、132900g/molのモル質量及び0.4789dl/gの粘度を有する狭PS標準物質(MWD=1.01)を用いて決定した。TCB中の使用されたPS標準物質の対応するdn/dcは0.053cm/gである。
それぞれの溶出スライスにおけるモル質量を、15°と90°の2つの角度の組合せを使用して光散乱により決定した。すべてのデータ処理及び計算は、Cirrus Multi−Offline SEC−Software Version 3.2(Polymer Laboratories a Varian inc.Company)を使用して行った。Cirrusソフトウェア中のオプション「サンプル計算オプションサブフィールドスライスMWデータ(sample calculation options subfield slice MW data from)」フィールドにおける「LS角度の組合せを使用(use combination of LS angles)」を使用して分子量を計算した。
データ処理は、G.Saunders,P.A.G:Cormack,S.Graham;D.C.Sherrington、Macromolecules、2005、38、6418〜6422において詳細に記述されている。その中で、それぞれのスライスにおけるMwは、90°の角度により以下の式により決定される:
Figure 0005856350
90°の角度のレイリー比R(θ)90°は、LS検出器により測定され、RはRI検出器のレスポンスである。粒子散乱関数P(θ)は、C.Jackson及びH.G.Barthらにより記述されているように、両方の角度(15°及び90°)の使用により決定される(C.Jackson及びH.G.Barth、Handbook of Size Exclusion Chromatography and related techniquesの「Molecular Weight Sensitive Detectors」、C.−S.Wu、第2版、Marcel Dekker、New York、2004、103頁)。LS検出器又はRI検出器それぞれにより得られたシグナルがより少なかった低分子及び高分子領域では、線形適合を使用して溶出体積を対応する分子量に相関させた。
式中で使用されるdn/dcは、RI検出器の検出器定数、試料の濃度c及び分析された試料の検出器レスポンスの面積から計算する。
分岐の相対量は、分岐ポリマー試料のg’インデックス(g’−index)を使用して決定する。長鎖分岐(LCB)インデックスは、g’=[η]br/[η]linと規定される。g’値が増加すれば分岐含量が減少することは周知である。[η]は、ある特定の分子量のポリマー試料のトリクロロベンゼン中の160℃における固有粘度であり、オンライン粘度及び濃度検出器により測定される。固有粘度は、Solomon−Gatesman式を使用して、Cirrus Multi−Offline SEC−Software Version 3.2の手引きに記述されている通り測定した。
それぞれの溶出スライスの必要な濃度は、RI検出器により測定する。
[η]linは線状試料の固有粘度であり、[η]brは同じ分子量及び化学組成の分岐試料の粘度である。数平均g’及び重量平均g’は、以下の通り規定する:
Figure 0005856350
Figure 0005856350
式中、aは画分iのdW/dlogMであり、Aは画分iまでのポリマーの累積dW/dlogMである。分子量にわたる線状参照(線状アイソタクチックPP)の[η]linは、オンライン粘度検出器を用いて測定した。logM=4.5〜6.1の分子量範囲における線状参照から、続いてK及びα値が得られた(K=30.68*10−3及びα=0.681)。g’計算のためのスライス分子量ごとの[η]linを、以下の関係式[η]lin,i=K*M αにより計算した。[η]br,iを、オンライン粘度及び濃度検出器により各特定の試料について測定した。
メジアン粒子径d50(レーザー回折)は、ISO13320−1に従ってレーザー回折(Malvern)により決定される粒子径分布[質量パーセント]から計算する。
カットオフ粒子径d95(沈降)は、ISO13317−3(Sedigraph)に従って重力液体沈降により決定される粒子径分布[質量パーセント]から計算する。
密度
密度は、ISO1183−2に従って測定した。試料製造は、ISO1872ー2の表3Q(圧縮成形)に従って行った。
ゲル含量は、1gの細かく切断されたポリマー試料を350mlのキシレンで、ソックスレー抽出器において48時間、沸騰温度で抽出することにより決定されるキシレン高温不溶性(XHI)画分と同一であると仮定される。不溶性成分量を決定するために、残留固体量を90℃で乾燥し、重量を量る。
ひずみ硬化係数(SHF)
ひずみ硬化係数は、
Figure 0005856350
と規定され、式中
Figure 0005856350
は一軸伸張粘度であり;η LVE(t)は、変形の線形範囲における時間依存性せん断粘度η(t)に3を掛けたものである。
IRIS Rheo Hub 2008を使用する、伸張η LVE(t)における線形粘弾性包絡線の決定には、貯蔵弾性率及び損失弾性率データ(G’、G’’(ω))からの離散的緩和時間スペクトルの計算が必要であった。線形粘弾性データ(G’、G’’(ω))は、25mmパラレルプレートと連結したAnton Paar MCR300において、ポリプロピレンでは180℃で又はポリエチレンでは140℃で行う周波数掃引測定により得られる。離散的緩和スペクトルの決定に使用した基本的な計算原理は、全体として参照により援用される、Baumgaertel M、Winter HH、「動的機械的データからの離散的緩和及び遅延時間スペクトルの決定(Determination of the discrete relaxation and retardation time spectra from dynamic mechanical data)」、Rheol.Acta 28:511519(1989)において記述されている。
IRIS RheoHub 2008は、N個のマックスウェル(Maxwell)モードの和として緩和時間スペクトルを表す。
Figure 0005856350
(式中、g及びλは材料パラメータであり、Gは平衡弾性率である。)。
離散的緩和スペクトルの決定に使用される、モードの最大数Nの選択は、IRIS RheoHub 2008の「最適(optimum)」オプションを使用して行う。平衡弾性率Gは、ゼロに設定した。η LVE(t)を得るために使用される非線形適合は、Doi−Edwardsモデルを使用して、IRIS Rheo Hub 2008において行う。
一軸伸張粘度、
Figure 0005856350
は、Sentmanat伸張測定システム(extensional fixture)(SER−1)と組み合わせたAnton Paar MCR501において行った一軸伸張流動測定から得る。一軸伸張流動測定の温度は、180℃に設定し、0.3s−1から10s−1の範囲の伸張(ひずみ)速度∂ε/∂tを適用し、ヘンキーひずみの範囲を包含させた。
ε=ln[(l−l)/l
式中、lは元の試料固定長及びlは実際の試料固定長であり、0.3から3.0までである。伸張流動のための試料の製造に特に注意を払った。試料は、230℃での圧縮成形、その後室温までゆっくり冷却すること(強制水冷又は空冷は使用しなかった)により製造した。この手順により、残留応力のない良好に成形された試料を得ることができた。試料は数分間、試験温度で静置し、熱安定性(設定温度±0.1℃)を確実にし、その後一軸伸張流動測定を行った。
摩擦係数(COF)
フィルムの摩擦挙動の尺度としての動摩擦係数(CoF)を、下記に記述されているISO8295:1995及びASTM D1894−11に従う方法を使用して決定した。
機器は、ASTM D1894の図1(c)に示されているものと同様であった。被覆された材料から、サイズ210×297mmの3つの試料を縦方向に切断し、それらを23℃で少なくとも16時間、一定温度に制御した。試験もまた、この温度で行った。試料は、試料の縦方向が、そりが試験中に移動する方向と一致するように台に固定した。65×140mmのサイズのアルミニウム箔を、そりに固定した。箔を検査して、しわがないことを確かめた。そりの重量(箔を含む)は200グラム±2グラムであった。そりは、ASTM D1894の図1(c)に示されているように、Instronユニバーサル試験機のロードセルに接続した。次いでそりを、一定速度(100mm/min)で台に沿って引っ張った。次いでロードセルの記録を経時的に集めた。次いで、そりを動かし続けるために必要とされた平均の力、すなわち、動摩擦力Fを、ISO8295:1995の段落9.2に記述されている通り決定した。次いで動摩擦係数を、ISO8295:1995において記述されている通り計算した。すなわち、
Figure 0005856350
式中、Fは動摩擦力(N)であり、wはそりの重量(kg)であり、gは重力定数9.81m/sである。3回の反復実験を行った。上述の記述から何らかの情報が欠けている場合、実験条件についてはISO8295:1995、機器についてはASTM D1894、図1及び段落5において提供されている情報を使用するべきである。
基材とコーティングの間の接着を評価するために接着試験を行う。コーティング及び基材は、手で各々から引き剥がした。同じ作業者が比較例及び実施例の試料を試験した。1から5までのランク付けを以下の通り行った:
1 コーティングは、基材から極めて容易に剥離する。コーティングを分離するときに基材は全く引き剥がされない。
2 コーティングは、基材から容易に分離することができるが、分離されたコーティングに基材の部分がついていく。
3 コーティングは、基材にほとんど完全に接着しているが、それでも小領域からは剥離することができる。
4 コーティングは、基材に十分に接着している。ゆっくり引き剥がすことにより、小領域からコーティングを取り除くことが可能である場合がある。
5 コーティングと基材を分離することが不可能である。試みると、基材を引き剥がすはずである。
ドローダウン速度DD(10g/m)は、試験期間中、コーティング重量を一定(10g/m)に保つことにより決定した。開始ライン速度は100m/minであり、これを、フィルムが破断するか又は600m/minに達するまで、5秒間で100m/minずつ段階的に増加させた。
B.実施例
HMS−PPは、Borealis AG製の市販のエチレンHMS−PPホモポリマーWF420HMSであり、以下の特性を有する:反応性修飾された高溶融張力ポリプロピレンは、905kg/mの密度、22g/10minのMFR(230℃/2.16kg)、DSCによる164℃の融点Tm及び伸張における以下のレオロジー特性:3s−1のひずみ速度及び2.5のヘンキーひずみにおける2.03のひずみ硬化係数SHF(180℃)を有する。
ESAは、Fine Organics製の市販のエルカミド「Finawax−E」である。
BSAは、Croda Chemical製の市販のNN’−ビスステアロイルエチレンジアミド「Crodamide EBS」である。
PDSは、280℃の分解温度を有するポリジメチルシロキサンを含有する、A.Schulman製の市販のマスターバッチ「Polybatch Superslip」ILPE 10020である。
タルクは、IMI製の市販の製品タルクHM2である。
シリカは、ポリエチレン及び合成シリカを含有するA.Schulman製の市販のマスターバッチ「Polybatch AB−5」である。
ADHは、22g/10minのMFR、0.88g/cmの密度及び131℃のビカット(Vicat)軟化点を有するMAH−グラフトプロピレンポリマーである、Mitsui製の市販の接着剤AT2059である。
ALは基材であり、これは厚さ200μmのアルミニウムシートであった。
押出コーティング実験は、Beloit共押出コーティングラインにおいて行った。これは、Peter Cloeren’s EBRダイ及び5層フィードブロックを有していた。ライン速度は、150m/minで維持した。構造は、アルミニウム(200μm)−接着剤層(3μm)−HMS−PP(4μm)−HMS−PP(4μm)であった。HMS−PP層は、非移動性スリップ剤(NM−SA)及びブロッキング防止剤(AB)を含有していた。
コーティングラインにおいて、上記のアルミニウムシートを、組成物(Co)、すなわちHMS−PP、NM−SA及びABを含有する組成物の層、及び接着剤層で被覆した。ダイにおける接着プラスチックの温度は、約280℃であり、HMS−PP層の温度は270℃であり、組成物(Co)、すなわちHMS−PP、NM−SA及びABを含有する組成物の温度は255℃であった。冷却ロールの温度は15℃であった。
実施例1:
94.2重量部の量のHMS PP、1.8重量部の量のタルク及び4重量部の量のBSAを押出機内で混合することにより組成物を製造した。上述の組成物を、上記に開示されているHMS−PP層として押出コーティングにおいて使用した。
実施例2:
91重量部の量のHMS PP、6重量部の量のPDS及び3重量部の量のシリカを押出機内で混合することにより組成物を製造した。上述の組成物を、上記に開示されているHMS−PP層として押出コーティングにおいて使用した。
比較例:
98重量部の量のHMS PP、0.25重量部の量のESA及び1.7重量部の量のタルクを押出機内で混合することにより組成物を製造した。上述の組成物を、上記に開示されているHMS−PP層の代わりに押出コーティングにおいて使用した。
Figure 0005856350

Claims (21)

  1. 基材(S)及び前記基材(S)上に押出被覆されたポリマー層(PL)を有する物品であって、
    (a)前記基材(S)が金属(M)であり、
    (b)前記ポリマー層(PL)が、
    (b1)ポリオレフィン(PO)、
    (b2)非移動性スリップ剤(NM−SA)、及び
    (b3)ブロッキング防止剤(AB)
    を含む組成物(Co)を含み、
    前記非移動性スリップ剤(NM−SA)が、
    (c1)ポリシロキサン、又は
    (c2)脂肪酸アミド誘導体、
    である、上記物品。
  2. (a)ポリオレフィン(PO)がポリエチレン(PE)及び/又はポリプロピレン(PP)であり、
    かつ/又は
    (b)金属(M)が、鉄、鋼等の鉄合金、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択される、
    請求項1に記載の物品。
  3. (a)前記物品が、前記基材(S)と前記ポリマー層(PL)の間に接着剤層(AL)を有し、
    かつ/又は
    (b)前記ポリマー層(PL)が前記物品の表面層である、
    請求項1又は2に記載の物品。
  4. ポリオレフィン(PO)、好ましくはポリエチレン(PE)及び/又はポリプロピレン(PP)が、分岐構造を有する、請求項1から3の1項に記載の物品。
  5. ポリオレフィン(PO)が、
    (a)ISO1133に従って測定される少なくとも2.5g/10minのメルトフローレートMFR(190℃)、
    及び/又は
    (b)3.0s−1のひずみ速度及び2.5のヘンキー(Hencky)ひずみ(140℃)で測定される少なくとも2.0のひずみ硬化係数(SHF)
    を有するポリエチレン(PE)である、請求項1から4の1項に記載の物品。
  6. ポリオレフィン(PO)が、
    (a)ISO1133に従って測定される少なくとも2.0g/10minのメルトフローレートMFR(230℃)、
    及び/又は
    (b)3.0s−1のひずみ速度及び2.5のヘンキーひずみ(180℃)で測定される少なくとも1.7のひずみ硬化係数(SHF)
    を有するポリプロピレン(PP)である、請求項1から4の1項に記載の物品。
  7. (a)組成物(Co)中の非移動性スリップ剤(NM−SA)の量が、組成物(Co)の全量に対して0.05から8.0wt%の範囲内であり、
    かつ/又は
    (b)組成物(Co)中のブロッキング防止剤(AB)の量が、組成物(Co)の全量に対して0.5から10.0wt%の範囲内である、
    請求項1から6の1項に記載の物品。
  8. 非移動性スリップ剤(NM−SA)が少なくとも400g/molの分子量を有する、請求項1から7の1項に記載の物品。
  9. 非移動性スリップ剤(NM−SA)が、
    式(III)のポリシロキサン
    Figure 0005856350
    (式中
    、R1’、R、R2’、R、R3’、R及びR4’は、互いに独立に、アルキル又はアリール残基、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル又はフェニルであり、
    nは30から500までの正の整数である。)、
    好ましくは式(II)のポリシロキサン
    Figure 0005856350
    (式中
    、R1’、R、R2’、R、R3’、R及びR4’は、同一のアルキル残基で、例えば−CH3、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、好ましくは−CHであり、
    nは30から500までの正の整数、好ましくは90から410までである。)
    である、請求項1から8の1項に記載の物品。
  10. 非移動性スリップ剤(NM−SA)が脂肪酸アミド誘導体である、請求項8に記載の物品。
  11. 非移動性スリップ剤(NM−SA)が、
    (a)式(I)の脂肪酸アミド誘導体
    Figure 0005856350
    (式中
    は、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基であり、
    は、少なくとも6個の炭素原子を含む長鎖有機残基である。)、
    又は好ましくは
    (b)式(Ia)の脂肪酸アミド誘導体
    Figure 0005856350
    (式中
    及びRは、互いに独立に、C〜C25アルキル残基であり、
    は、C〜Cアルキル残基である。)、
    又はより好ましくは
    (c)N,N’−ビスステアロイルエチレンジアミド
    である、請求項8又は10に記載の物品。
  12. 前記ポリマー層(PL)が、5から1,000μmの範囲内の厚さを有する、請求項1から11の1項に記載の物品。
  13. 溶融状態の組成物(Co)を、220から280℃までの温度でフラットダイを通して基材(S)上に押し出し、それにより前記基材(S)上にポリマー層(PL)を形成することによる、基材の押出コーティング法であって、
    (a)前記基材(S)が金属(M)であり、
    (b)組成物(Co)が、
    (b1)ポリオレフィン(PO)、
    (b2)非移動性スリップ剤(NM−SA)、及び
    (b3)ブロッキング防止剤(AB)
    を含み、
    前記非移動性スリップ剤(NM−SA)が、
    (c1)ポリシロキサン、又は
    (c2)脂肪酸アミド誘導体、
    である、
    上記基材の押出コーティング法。
  14. 前記押出被覆された基材が、続いて飲料缶又はブリキ缶等の缶に形成される、請求項13に記載の方法。
  15. (a)金属(M)が、鉄、鋼等の鉄合金、銅、銅合金、アルミニウム及びアルミニウム合金からなる群より選択され、
    (b)ポリオレフィン(PO)がポリエチレン(PE)及び/又はポリプロピレン(PP)であり、好ましくは
    (b1)ポリオレフィン(PO)が、
    (b1−1)ISO1133に従って測定される少なくとも2.5g/10minのメルトフローレートMFR(190℃)、
    及び/又は
    (b1−2)3.0s−1のひずみ速度及び2.5のヘンキーひずみ(140℃)で測定される少なくとも2.0のひずみ硬化係数(SHF)
    を有するポリエチレン(PE)であるか、又は
    (b2)ポリオレフィン(PO)が、
    (b2−1)ISO1133に従って測定される少なくとも2.0g/10minのメルトフローレートMFR(230℃)、
    及び/又は
    (b2−2)3.0s−1のひずみ速度及び2.5のヘンキーひずみ(180℃)で測定される少なくとも1.7のひずみ硬化係数(SHF)
    を有するポリプロピレン(PP)である、
    請求項13又は14に記載の方法。
  16. (a)
    (a1)組成物(Co)中の非移動性スリップ剤(NM−SA)の量が、組成物(Co)の全量に対して0.05から8.0wt%の範囲内であり、
    及び/若しくは
    (a2)組成物(Co)中のブロッキング防止剤(AB)の量が、組成物(Co)の全量に対して0.5から10.0wt%の範囲内であり、
    並びに/又は
    (b)非移動性スリップ剤(NM−SA)が、
    (b1)
    (b1.1)式(I)の
    Figure 0005856350
    (式中
    は、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基であり、
    は、少なくとも6個の炭素原子を含む長鎖有機残基である。)、
    若しくは
    (b1.2)好ましくは式(Ia)の
    Figure 0005856350
    (式中
    及びRは、互いに独立に、C〜C25アルキル残基であり、
    は、C〜Cアルキル残基である。)、
    若しくは
    (b1.3)より好ましくはN,N’−ビスステアロイルエチレンジアミドである、
    脂肪酸アミド誘導体、又は
    (b2)
    (b2.1)式(III)の
    Figure 0005856350
    (式中
    、R1’、R、R2’、R、R3’、R及びR4’は、互いに独立に、アルキル又はアリール残基、例えば−CH3、−CHCH3、アルキル、Cアルキル、Cアルキル又はフェニルであり、
    nは30から500までの正の整数である。)、
    若しくは
    (b2.2)好ましくは式(III)の
    Figure 0005856350
    (式中
    、R1’、R、R2’、R、R3’、R及びR4’は、同一のアルキル残基で、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、好ましくは−CHであり、
    nは30から500までの正の整数、好ましくは90から410までである。)、
    若しくは
    (b2.3)より好ましくは、少なくとも400g/molの分子量を有するポリジメチルシロキサンである、
    ポリシロキサン
    である、請求項13から15の1項に記載の方法。
  17. 金属(M)である基材(S)上に押出被覆されるポリマー層(PL)の摩擦係数(COF)を低減させるための、前記ポリマー層(PL)中における、ブロッキング防止剤(AB)と併用した非移動性スリップ剤(NM−SA)の使用であって、前記摩擦係数(COF)が0.5未満であり、
    前記非移動性スリップ剤(NM−SA)が、
    (c1)ポリシロキサン、又は
    (c2)脂肪酸アミド誘導体、
    である、
    上記使用。
  18. ブロッキング防止剤(AB)と併用した非移動性スリップ剤(NM−SA)が、前記ポリマー層(PL)の接着性能を損なわず、前記接着性能が、前記ポリマー層(PL)の製造の31日後に少なくとも4である、請求項17に記載の使用。
  19. 組成物(Co)で基材(S)を被覆し、それにより前記基材(S)上にポリマー層(PL)を形成するための、組成物(Co)の使用であって、前記ポリマー層が表面層であり、さらに
    (a)前記基材(S)が金属(M)であり、
    (b)組成物(Co)が、
    (b1)ポリオレフィン(PO)、
    (b2)非移動性スリップ剤(NM−SA)、及び
    (b3)ブロッキング防止剤(AB)
    を含み、
    前記非移動性スリップ剤(NM−SA)が、
    (c1)ポリシロキサン、又は
    (c2)脂肪酸アミド誘導体、
    である、
    上記使用。
  20. 前記ポリマー層(PL)が、前記スリップ剤(SA)に加えてポリオレフィン(PO)を含み、さらに
    (a)ポリオレフィン(PO)が、
    (a1)ISO1133に従って測定される少なくとも2.5g/10minのメルトフローレートMFR(190℃)、
    及び/又は
    (a2)3.0s−1のひずみ速度及び2.5のヘンキーひずみ(140℃)で測定される少なくとも2.0のひずみ硬化係数(SHF)
    を有するポリエチレン(PE)であるか、又は
    (b)ポリオレフィン(PO)が、
    (b2)ISO1133に従って測定される少なくとも5.0g/10minのメルトフローレートMFR(230℃)、
    及び/又は
    (b2)3.0s−1のひずみ速度及び2.5のヘンキーひずみ(180℃)で測定される少なくとも1.7のひずみ硬化係数(SHF)
    を有するポリプロピレン(PP)である、
    請求項17又は18に記載の使用。
  21. (a)
    (a1)組成物(Co)及び/又はポリマー層(PL)中の非移動性スリップ剤(NM−SA)の量が、組成物(Co)の全量に対して0.05から8.0wt%の範囲内であり、
    及び/若しくは
    (a2)組成物(Co)中及び/又はポリマー層(PL)中のブロッキング防止剤(AB)の量が、組成物(Co)の全量に対して0.5から10.0wt%の範囲内であり、
    並びに/又は
    (b)非移動性スリップ剤(NM−SA)が、
    (b1)
    (b1.1)式(I)の
    Figure 0005856350
    (式中
    は、C〜C25アルキル残基又はC〜C25アルケニル残基であり、
    は、少なくとも6個の炭素原子を含む長鎖有機残基である。)、
    若しくは
    (b1.2)好ましくは式(Ia)の
    Figure 0005856350
    (式中
    及びRは、互いに独立に、C〜C25アルキル残基であり、
    は、C〜Cアルキル残基である。)、
    若しくは
    (b1.3)より好ましくはN,N’−ビスステアロイルエチレンジアミドである、
    脂肪酸アミド誘導体、又は
    (b2)
    (b2.1)式(III)の
    Figure 0005856350
    (式中
    、R1’、R、R2’、R、R3’、R及びR4’は、互いに独立に、アルキル又はアリール残基、例えば−CH、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル又はフェニルであり、
    nは30から500までの正の整数である。)、
    若しくは
    (b2.2)好ましくは式(III)の
    Figure 0005856350
    (式中
    、R1’、R、R2’、R、R3’、R及びR4’は、同一のアルキル残基で、例えば−CH3、−CHCH、Cアルキル、Cアルキル、Cアルキル、好ましくは−CHであり、
    nは30から500までの正の整数、好ましくは90から410までである。)、
    若しくは
    (b2.3)より好ましくは少なくとも400g/molの分子量を有するポリジメチルシロキサンである、
    ポリシロキサン
    である、請求項17又は18に記載の使用。
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