JP6271702B2 - 印刷可能なフィルム - Google Patents

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Description

本発明は、食品接触の規制認可に対する適合性に悪影響を及ぼすことなく、印刷適性を改良するための、基材、特にフィルム基材の表面処理に関する。
包装材およびラベリング材に関する食品接触の認可に対する規制要件は次第により厳しくなっている。そのような材料移行性添加剤の存在は、意図する用途が、例えば食料品包装用フィルムおよび材料におけるように、食品との接触を伴うとき、上記の認可に対する適合性を妨げる恐れがある。そのような考慮は、ラベリングにおいても問題になってきているが、それは、例えば化粧品および洗剤などの食品以外のラベル付き製品でさえも、買い物かご、輸送車、倉庫、スーパーマーケットの棚などにおいて食料製品またはそれらの包装と接触する恐れがあると認識されてきたからである。その結果、ラベルに対する規制要件は、特に、食品接触の状況において認識されている移行性添加剤の不適合性に関してより厳しくなるように思われる。
ラベル類だけでなく多くの包装材料も、しばしば印刷される必要がある。残念なことに、食品接触認可の観点から、この要件のために、ラベルまたは包装材料の印刷適性を改良するための表面改質が多くの場合必要となる。例えば、ラベリングフィルムおよび包装フィルムの場合、そのような改質は、包装基材またはラベリング基材に付着し、印刷インクに受け入れ表面をもたらす表面コーティング−印刷可能なコーティング−の塗布を伴うことがある。しかしながら、そのような表面コーティングは、移行性添加剤、例えばスリップ剤および粘着防止剤、防曇剤、帯電防止剤、ならびに加工助剤などをしばしば含む。それらは、また、移行性ではないが、とはいえ望ましくない(食品接触認可の観点から)他の材料、例えば架橋剤および酸性機能材料なども含み得る。
したがって、食品接触の規制認可に適合した包装またはラベリング用の印刷可能なフィルムを提供する差し迫った必要性が存在する。
調整雰囲気誘電体バリア放電(MADBD:Modified Atmosphere Dielectric Barrier Discharge)処理は、長年、ポリマー基板の表面処理のために用いられている。例えば、US7147758は、キャリアーガス、還元ガスおよび酸化ガスの存在下でのそのような処理に関する。当技術分野においてMADBD処理がプラズマ処理と呼ばれることは珍しいことではない。この明細書においては、一方のプラズマ処理と、他方のMADBD処理との間に区別が付けられていない。しかしながら、両方とも、調整ガス雰囲気(すなわち、空気以外の雰囲気)中で通常行われる処理である。コロナ放電処理(コロナ処理またはD処理としてもまた知られている)は、MADBDまたはプラズマ処理よりも低い電力(かつより大きな電極ギャップを備えた)で通常行われ、かつ調整されていない雰囲気、すなわち空気中で通常行われる別種の誘電体バリア放電である。
コロナ放電処理は、ポリマーフィルムの加工においてMADBD処理よりも相当長い間用いられており、当業界において確立されている技術である。しかしながら、調整雰囲気MADBD処理器の製造業者は、通常、コロナ処理をMADBD処理と組み合わせて用いることに対して警告を発してきたが、MADBD処理されたフィルムの表面の化学的性質がコロナ処理によって悪影響を受けると明らかに考えている。したがって、フィルムにMADBD処理およびコロナ放電処理の両方を施そうと企図されることはほとんど無かった。US5147678は、このような組合せの処理を企図しているように思われるが、研究室の実験に関してのみであり、その商業的有用性は立証されていない。US7824600は明確に二段階の処理を企図しており、その処理においては、一軸延伸フィルムにプラズマ処理を施した後、横方向に延伸しコロナ処理をした後、リールに巻き取る。この文献では、何らかの利益が、フィルムのさらなるまたは代わりの下流処理から生じ得るとは認識しておらず、その代わりに、フィルムをリールに巻き取る前に行われる多重の処理のみに注目している。他方で、US7410675においては、下流処理の利益が明らかに認められるが、既に一度フィルムに対して実施した処理の反復に関してのみである。
MADBD処理に対する1つの問題は、どのようなフィルムの表面改質がそのような処理のもとで行われようと、効果は永続的なものではなく、そのため印刷に好適な表面特性を得た処理済みフィルムは、時間の経過とともにそうした特性を失い、印刷ができないかもしくは不十分にしか印刷できない状態に立ち返りがちであることである。このことは、フィルム製造業者が自作のフィルムの印刷を担当することがめったにないため、フィルム業界において深刻な問題を引き起こす。通例、フィルム製造業者は代わりにフィルムをリールに巻き取り、それを顧客、典型的には印刷業者または加工業者に輸送することになり、その顧客は、フィルムを加工および/または印刷するに先立って、フィルムを巻き戻すことになる。MADBD処理済みフィルムに関しては、フィルムを後で印刷する時までに、MADBD処理によって得た表面特性の多くが失われてしまうことは避けられない。したがって、フィルム製造業者は、MADBD処理とは別の手段−例えば印刷可能なコーティングのフィルム上への付与−によって、フィルムの長期の印刷適性を保障しようとこれまで努めてきたが、食品接触認可に関する限り、その結果は、規制環境において不都合であった。
[先行技術文献]
[特許文献]
[特許文献1]US5147678
[特許文献2]US7824600
[特許文献3]US7410675
[特許文献4]出願PCT/GB2012/052396
[特許文献5]EP0947544
[特許文献6]US7300859
[特許文献7]US7067405
[特許文献8]WO2008102408
[特許文献9]US4929319
[特許文献10]EP1620262
[特許文献11]JP11256338
[特許文献12]JP9314773
本発明者等の同時係属の出願PCT/GB2012/052396において実現されたことは、MADBD処理によって得たフィルムの表面特性は、フィルムの最初の製造およびMADBD処理の後(数か月後でさえも)、既にMADBD処理したフィルムをコロナ処理するという明らかに簡単な方策により、相当程度再生、改善または復元できるということである。当初のMADBD処理(普通は、フィルムの製造中)と、MADBD処理済みフィルムの表面特性を回復させ、または増大さえもさせる下流のコロナ処理とを組み合わせることは、これまで当技術分野においては認識されていなかった。当技術分野において言及され、さらにこのコンセプトを認識できていない他の組合せ処理および/または反復処理は、EP0947544、US7300859、US7067405、WO2008102408、US4929319、EP1620262、JP11256338およびJP9314773に開示されている。
本発明によれば、食品接触の認可適正で、印刷可能なフィルムを製造する方法であって、
a.少なくとも約1cmの幅および/または少なくとも1mの長さおよび/または少なくとも約1gの重量を有しており、食品と接触可能な表面を有するフィルムのウェブを用意するステップ、
b.第1の位置で、前記フィルムのウェブの少なくとも第1の表面に調整雰囲気誘電体バリア放電(modified atmosphere dielectric barrier discharge)(MADBD)処理を施すステップ、
c.リールに前記フィルムのウェブを巻き取るステップ、
d.巻き取られた前記フィルムのウェブを第2の位置に移送するステップ、
e.前記リールから前記フィルムのウェブを巻き戻すステップ、および
f.前記フィルムの第1の表面にコロナ処理を施すステップ
を含む、方法が提供される。
このフィルムのウェブは、
i.移行性添加剤または物質を含まないか、または
ii.1つまたは複数の移行性添加剤または物質を、前記食品と接触可能な表面のdm2当たり100mg以下の任意のかかる移行性添加剤(複数可)または物質(複数可)が、前記フィルムの前記食品と接触可能な表面に移行することができるような量で含んでもよく、
ただし、前記フィルムが移行性添加剤または物質を含まないとき、前記フィルムは、好ましくは、ランダムポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーのコア層と、55μm厚さのうち1μm未満を構成するポリプロピレン/ポリエチレン/ポリブチレンターポリマーの共押出しスキン層とを有する55μm厚さの二軸延伸ポリマーフィルムではないことを条件とする。
このフィルムは、1つまたは複数の移行性添加剤または物質を、前記食品と接触可能な表面のdm2当たり75mg以下、または50mg以下、または25mg以下、または10mg以下の任意のかかる移行性添加剤(複数可)または物質(複数可)が、前記フィルムの前記食品と接触可能な表面に移行することができるような量で含むことができる。
好ましくは、このフィルムは、移行性添加剤または物質を含まない、あるいは約1重量%未満、または約0.5重量%未満、または約0.25重量%未満、または約0.1重量%未満、または約0.05重量%未満、または約0.025重量%未満、または約0.01重量%未満の量で1種または複数の移行性添加剤または物質を含む。
好ましくは、または場合によって、このフィルムのウェブの幅は、少なくとも約2cm、または少なくとも約5cm、または少なくとも約10cm、または少なくとも約25cm、または少なくとも約50cm、または少なくとも約1m、または約1cmから約25mまで、または約2cmから約20mまで、または約5cmから約17.5mまで、または約10cmから約15mまで、または約25cmから約12.5mまで、または約50cmから約12mまで、または約1mから約10mまでである。
好ましくは、または場合によって、このフィルムのウェブの長さは、少なくとも約2m、または少なくとも約5m、または少なくとも約10m、または少なくとも約25m、または少なくとも約50m、または少なくとも約100m、または約2mから約50kmまで、または約5mから約40kmまで、または約10mから約30kmまでである。
好ましくは、または場合によって、フィルムのウェブの重量は、少なくとも約5g、または少なくとも約10g、または少なくとも約50g、または少なくとも約100g、または少なくとも約1kg、または少なくとも約10kg、または約1gから約10,000kgまで、または約5gから約5,000kgまで、または約10gから約2,500kgまで、または約50gから約2,000kgまで、または約100gから約1,500kgまで、または約1kgから約1,250kgまで、または約10kgから約1,000kgまでである。
本明細書において、本発明者等は用語MADBD処理を調整雰囲気(すなわち空気ではない)中で行われる処理を指すために使用する。コロナ処理は、MADBD処理におけるよりもより幅広の電極ギャップによるより低い出力で大気(すなわち空気)中で行われる処理である。MADBDおよびコロナ処理は、当業者例えばフィルム製造業者または印刷機、ラミネート機およびコーティング機のオペレーターなどには理解されると思われる専門用語である。
本発明は、また、ステップf)で得られたコロナ処理したフィルムが、前記コロナ処理のすぐ後に印刷される前述のものに従う方法も提供する。「すぐ後に」により、本発明者等は好ましくは10日以内、より好ましくは5日以内、そして最も好ましくは1日以内を意味する。多くの場合、印刷は、コロナ処理ステップの数分以内、またはさらに数秒以内とまではいかなくても、数時間以内には行われる。
フィルムの印刷は、任意の既知の方法、例えば、UVフレキソ、スクリーンまたはコンビネーション印刷、ならびにグラビア、リバースグラビアによるものであり得る。好ましくは、該フィルムは、食品接触の用途に認可されたまたは認可適正である1つまたは複数のインクを使用して印刷される。
該フィルムは、フィルムのシートをウェブから切断する前または後に印刷ステップにかけることができる。
場合によって、該フィルムは、その他の加工ステップ−ラミネーション加工、すなわち、そのフィルムの印刷の前または後、およびそのフィルムのウェブからのフィルムのシートの分離前または後のフィルムのウェブ上の接着剤層および/または剥離ライナーの供給、を受けることができる。
該フィルムは、その第1の表面のみに、または、場合によっては両方の表面に、MADBD処理を、そしてその後コロナ処理を受けることができることが考えられる。そのフィルムの両方の表面が処理されるとき、本発明の目的に対しては、1つの表面のみがMADBD処理を、そしてその後コロナ処理を受けることで十分である。もう一方の表面は、その第1の表面と同じかまたは類似の処理を、あるいは異なる処理、例えばMADBD処理のみまたはコロナ処理のみを受けることができる。
該フィルムのその第1の表面の特性に関連してその印刷適性を決定する2つの主な要因が存在することを本発明者等は見い出した。これらは、一方においてはそのフィルムの表面化学であり、他方においてはその表面エネルギーである。表面化学はそのフィルムのその表面に塗布されたインクとの結合の能力を決定し、それに対して、表面エネルギーはその表面に塗布されたインクの濡れ特性を決定する。良好な付着力および良好な濡れ性は両方とも良好な印刷可能なフィルムを獲得するために必要であると考えられる。
フィルムのその第1の表面における表面エネルギーは、MADBD処理によって最初に増加される。好ましくは、そのフィルムのその第1の表面におけるMADBD処理直後の表面エネルギーは、少なくとも約46ダイン/cm、好ましくは少なくとも約50ダイン/cm、より好ましくは少なくとも約56ダイン/cm、そして最も好ましくは少なくとも約60ダイン/cmである。
好ましくは、そのフィルムのその第1の表面におけるMADBD処理直後の表面エネルギーは、上記のMADBD処理直前のそのフィルムのその第1の表面における表面エネルギーより、少なくとも約8ダイン/cm、好ましくは少なくとも約15ダイン/cm、より好ましくは少なくとも約20ダイン/cm、そして最も好ましくは少なくとも約24ダイン/cm高い。
MADBD処理後、そのフィルムの表面エネルギーは時間とともに減少する。一般に、そのフィルムのウェブが本発明の方法に従ってコロナ処理にかけられる時間までに、その表面エネルギーは、そのMADBD処理直後の最高点から、少なくとも約10%まで、しばしば少なくとも約15%まで、またはさらに20%もしくは25%程の量までも減少している。好ましくは、コロナ処理直後のそのフィルムの表面エネルギーは、MADBD処理直後のその値の少なくとも15%、または少なくとも10%以内に戻る。時には、コロナ放電処理直後のフィルムの表面エネルギーは、MADBD処理直後のその表面エネルギーより上でさえあり得る。
フィルムの表面化学は、MADBD処理によって同様に影響される。その影響された特性は、疑いもなく、フィルム表面の性質のみでなく他の要因、例えば調整雰囲気の性質、MADBD処理のエネルギーレベル、電極ギャップの大きさおよび処理時間などにも依存する。この発明のために、MADBD処理直後のそのフィルムの表面がMADBD処理前のフィルム表面には存在しなかった多数の極性化学種を含むであろうと述べても差し支えない。本発明者等が今や見い出したのは、その後のコロナ処理がそのフィルムの表面化学にさらなる変化をもたらすことである。
本発明者等が見い出したのは、本発明者等が、フィルムのその官能性に関する表面化学−換言すると、特にそのフィルムの表面に存在する極性化学種の数、を特徴づけることができることである。一般的には、MADBD処理およびその処理されたフィルムのその後の雰囲気への露出(この際、MADBD処理の結果としてフィルム表面に存在する何らかの帯電した化学種はその雰囲気によって中和される)の直後のフィルム表面において測定可能な極性化学種の相対原子濃度は、y%であり、ここでyは正の数である。MADBD処理の効果は、表面官能性に関する限り、時間とともに消散するために、コロナ処理ステップ(一般に少なくとも数日であるが多くの場合はるかに長い時間帯が最初のMADBD処理後経過した後)の直前のフィルム表面において測定可能な極性化学種の相対原子濃度は、y−x%でありここでxは正の数であるであることを本発明者等は一般に見い出す。そのうえ、フィルムの官能性に関するコロナ放電処理の回復および増加的な効果のために、ステップf)のコロナ処理直後のフィルム表面において測定可能な極性化学種の相対原子濃度は、y−x+z%でありここでzは正の数であることを本発明者等は次に見い出す。
MADBD処理前に、該フィルムの表面は、極性化学種をその表面に任意の意味のあるまたはかなりの量(例えば約1%の相対原子濃度)で含むことができるかまたはできない。例えばポリオレフィンフィルムは、炭素−炭素結合および炭素−水素結合のみを基本的に含み、それ故実質的に非極性である。他方で、例えばポリエステルフィルムまたはアクリル塗装したフィルムは、もちろんその表面を含めて、極性化学種を既に含有する。本発明の方法において、MADBD処理直前のフィルム表面で測定可能な極性化学種の相対原子濃度は、q%であり、ここでqはゼロまたは正の数であり、ここでqは、y未満である。好ましくはy−x+zは少なくとも約5であり、好ましくは少なくともqより大きい約10である。
本発明の方法において、y−x+zは、好ましくは少なくとも約10であり、より好ましくは少なくとも約10.5であり、さらにより好ましくは少なくとも約11であり、そして最も好ましくは少なくとも約11.5、またはさらに少なくとも約12である。
MADBD処理によりおよび/またはその後のコロナ処理によってフィルムの表面に引き起こされる化学官能性の正確な性質は、そのフィルム自体のその表面における化学的特性(当てはまる場合、任意のスキン層またはその上のコーティングまたは積層の化学組成を意味するかまたは含める)、MADBD処理中に提供された調整雰囲気の性質、MADBD処理および/またはその後のコロナ処理の出力または持続時間ならびにその他の補助的パラメーター、例えばそのフィルムが処理されおよび/または維持される物理的および化学的な両方の環境など、を含めた多くの要因に依存するであろう。一般的に言えば、ポリマーフィルムに関連して、上記の処理後または処理中にそのフィルムの表面に実在する極性種の例としては、炭素−酸素結合を含んでいる断片が少なくとも挙げられる。そのような断片は、フィルムそれ自体および/またはそのフィルムが処理される雰囲気に由来し得る。その他の極性断片は、単独またはそのフィルムからの材料との組合せでのMADBD処理の調整雰囲気に由来し得る。例えば、MADBD処理の調整雰囲気が窒素ガスを含むとき、MADBD処理後のフィルム表面には炭素−窒素結合を含んでいる極性断片が存在し得る。(しかしながら、フィルムによっては−例えばポリウレタンでは−フィルム表面における炭素−窒素極性断片が存在するので、MADBD処理の調整雰囲気中の窒素ガスの使用を必要としないこともある。)
一般に、MADBD処理後のフィルム表面における極性化学種は、ニトリル、アミン、アミド、ヒドロキシ、エステル、カルボニル、カルボキシル、エーテルおよびオキシランから選択される1つまたは複数の種を含む。
ToF−SIMS分光法の技術は、フィルムの表面官能性(その表面に存在する極性種の正体による)を定性的な表現で測定するための満足できる方法であることが見い出されている。しかしながら、定量的な特性化(フィルム表面における極性種の相対原子濃度に関して)のために、本発明者等は、XPS分光法の技術がより役立つことを見出している。他の決定的方法は、当業者には明らかであろう。
MADBD処理の調整雰囲気は、不活性キャリアーガス、例えば希ガスまたは窒素など、および少なくとも1つの例えばアセチレン、エチレン、水素またはシランのような機能性または還元性流体を一般に含む。酸化性流体、例えば酸素、オゾン、二酸化炭素、一酸化炭素、酸化窒素および亜酸化窒素、ならびに硫黄酸化物、二酸化硫黄または三酸化硫黄などもまた使用され得る。
この発明において使用され得る適切なフィルムのウェブとしては、ポリマーフィルムから形成されたウェブが挙げられる。本発明によるポリマーフィルムのウェブは、当分野で公知の任意の方法によって作製することができ、その用語としては、以下に限定されないが、キャストシート、キャストフィルム、またはインフレーションフィルムが挙げられる。このフィルムのウェブは、ポリオレフィンフィルム、例えばポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブチレン混合物、ブレンドおよびそれらのコポリマー(ブロックおよびランダムの両方)および/またはその他の既知のポリオレフィンを含むことができる。
別法では、このフィルムのウェブは、ポリエステルフィルム、ポリアミドフィルム、ポリウレタンフィルム、ポリビニルハライドフィルム、アセテートフィルムまたはバイオポリマーフィルム、例えばセルロースフィルム、PLAフィルム、デンプンに基づくフィルムおよびPHAフィルムなどを含むことができる。
ラベルとしてあるいは他のタイプの包装において使用するための印刷可能なフィルムにとっては、ポリオレフィンフィルム、特に延伸ポリプロピレンフィルムが好ましく、さらにより好ましいのは、EP−A−0202812による延伸ポリプロピレンフィルムである。そのフィルムはコア層の周りに追加の層を有することができ、例えばエチレンおよびプロピレンのコポリマーまたはプロピレン、エチレンおよびブチレンのターポリマーを含んでいる。そのフィルムは、縦方向および横方向の実質的に等しい延伸比を用いるバランスのとれたフィルムとして調製してもよく、またはフィルムが一方向(MDまたはTD)で著しくより延伸されたバランスを悪くし得る、二軸延伸ポリプロピレン(BOPP)フィルムを含むことができる。連続延伸を用いることができ、そこでは加熱されたローラーがフィルムの延伸を縦方向に行い、テンターオーブンが横方向の延伸を行うためにその後用いられる。別法では、例えば、いわゆるバブル法を用いる同時延伸、または同時テンター延伸が使用され得る。
「印刷可能」とは「インクで印刷可能」を好ましくは意味し、適合したインクで本発明によるフィルムの第1の表面に印刷し、次いで硬化させ(例えばUV硬化させ)、かつ試験前に24時間そのままエージングさせたそのフィルムに対して実施した標準的なインクプルオフテープ試験、スクラッチ試験またはUVフレキソ試験において、その試験で印刷された表面から取り除かれるインクが、50%未満、好ましくは40%未満、より好ましくは30%未満、さらにより好ましくは20%未満、そして最も好ましくは10%未満であることを意味する。本発明の特に好ましい実施形態において、そのような試験で取り除かれるインクは、5%未満または実質的に0%もの低さでさえある。
また「インクで印刷可能」とは、一般に、適合したインクで本発明によるフィルムの第1の表面に印刷し、それからその直後に試験されたそのフィルムに対して実施した標準的なインクプルオフテープ試験、スクラッチ試験またはUVフレキソ試験において、その試験で印刷された表面から取り除かれるインクが、75%未満、好ましくは60%未満、より好ましくは50%未満、さらにより好ましくは40%未満、そして最も好ましくは30%未満であることも意味する。本発明の特に好ましい実施形態において、そのような試験で取り除かれるインクは、20%未満、または10%未満でさえある。
同様に、本発明により提供されるのは、本発明の方法によって得られるまたは得ることができる印刷可能なフィルムである。本発明はまた第1の表面に少なくとも1種のインクで印刷されている上記に沿ったポリマー印刷用粘着シートフィルムにも関する。
本発明は、また、上記に沿ったフィルムを用意するステップと、そのフィルムの第1の表面に、スクリーン、フレキソ、インクジェットまたはその他の印刷手段によって、少なくとも1種の適合したインクを供給するステップとを含むインク印刷のための方法も提供する。
フィルム、または多層フィルムの場合はその層のいずれかは、そのフィルム内の移行性添加剤(複数可)または物質(複数可)の存在(もしあれば)に関する前述の規定を条件として、ブロック防止添加剤、乳白剤、充填剤、UV吸収剤、架橋剤、着色剤、静電防止剤、酸化防止剤、キャビテーション剤、スリップ添加剤等の追加の材料を含むことができる。
本発明に従って用いられるフィルムは、適用要件によって様々な厚さのものであることができる。例えば、それらは、約8μmから約240μmまで、約8μmもしくは20μmから約200μmまで、約8μmもしくは約20μmもしくは約25μmから約150μまで、または8μmもしくは20μmもしくは25μmから約75μmもしくは約100μmもしくは約125μmまでの厚さであり得る。
好ましくは、第1の位置と第2の位置とは互いに離れている。より好ましくは、第1の位置は、第1の工場または製造所であり、第2の位置は、第2の工場または製造所である。本発明の方法は、フィルムの製造業者がこの方法のステップa)およびb)を操作して印刷可能なフィルムを製造し、そのフィルムが、次にリールに巻き取られ、印刷業者または加工業者のような顧客に輸送される(その方法のステップc)およびd))ことができ、その顧客らは、次にその方法のステップe)およびステップf)を操作して、その方法のステップc)、ステップd)およびステップe)の間に起こるそのフィルムの印刷適性の性能における衰退の後に、その性能をそれによってリフレッシュすることを可能にする。
本発明は、また、上記の方法によって得ることができるまたは得られる、食品接触の認可適正なまたは食品接触が認可された印刷可能なまたは印刷されたフィルムのウェブも提供する。
その結果として、本発明によれば、少なくとも約1cmの幅および/または少なくとも1mの長さおよび/または少なくとも約1gの重量を有しており、食品と接触可能な表面を有している、印刷可能で食品接触の認可適正なフィルムのウェブであって、前記フィルムのウェブが、基材、および食品と接触可能な表面に、および/またはそのフィルムの対向表面に存在しており、インクと結合することができる少なくとも1つの極性官能基を含み、前記フィルムの食品と接触可能なおよび/または対抗表面における前記少なくとも1つの極性官能基の相対原子濃度が、少なくとも約1%であり、前記フィルムの食品と接触可能なおよび/または対向表面における少なくとも1つの極性官能基の濃度が、その食品と接触可能なおよび/または対向表面の直下のフィルム中に存在する任意の同じ官能基の濃度より少なくとも約1%高く、前記フィルムが、
i.移行性添加剤または物質を含まないか、または
ii.1つまたは複数の移行性添加剤または物質を、前記食品と接触可能な表面のdm2当たり10mg以下の任意のかかる移行性添加剤(複数可)または物質(複数可)が、前記食品と接触可能な表面に移行することができるような量で含み、
ただし、前記フィルムが移行性添加剤または物質を含まないとき、前記フィルムは、好ましくは、ランダムポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーのコア層と、55μm厚さのうち1μm未満を構成するポリプロピレン/ポリエチレン/ポリブチレンターポリマーの共押出しスキン層とを有する55μm厚さの二軸延伸ポリマーフィルムではないことを条件とし、該フィルムは、
i.コーティングしていないフィルムであり、および/または
ii.主にまたは完全にポリオレフィンフィルムであり、および/または
iii.アクリル成分が実質的に存在せず、および/または
iv.アクリレート成分が実質的に存在せず、および/または
v.架橋剤が実質的に存在せず、および/または
vi.ポリウレタンが実質的に存在せず、および/または
vii.ポリエステルが実質的に存在せず、および/または
viii.可塑剤が実質的に存在せず、および/または
ix.反応性成分が実質的に存在せず、および/または
x.強求電子剤が実質的に存在せず、および/または
xi.連邦政府監督機関の合衆国法典、タイトル21食品医薬品、第1章−食品医薬品局、保健福祉省、177部、1520節、オレフィンポリマー(発行:2012年4月1日)に記載されている手順による抽出試験に、フィルムを不合格にさせると思われる任意量の任意の物質が実質的に存在せず、および/または
xii.欧州規格EN1186:2002(1部〜15部)に記載されている試験方法を用いる食品擬似による移行試験に、フィルムを不合格にさせると思われる任意量の任意物質が実質的に存在しない
印刷可能で食品接触の認可適正なフィルムのウェブが提供される。
「実質的に存在せず」とは、好ましくは<0.5重量%、より好ましくは<0.25重量%、さらにより好ましくは<0.1重量%、そして最も好ましくは0〜0.05重量%または0重量%を意味する。
「直下」とは、約0.5μm下、または約1μm下、または約2μm下を好ましくは意味する。好ましくは、該フィルムの食品と接触可能な表面における少なくとも1つの官能基の濃度は、その食品と接触可能な表面直下のフィルム中に存在する任意の同じ官能基の濃度より少なくとも約2%高く、より好ましくは少なくとも約5%高く、そして最も好ましくは少なくとも約10%高い。誤解を避けるために、フィルム中に存在する少なくとも1つの官能基がいずれも、食品と接触可能な表面の直下に存在する必要はなく、とはいえ存在し得る。
該フィルムは、例としては、アクリレート官能性架橋剤、アジリジン架橋剤、およびアイオノマー架橋剤、例えばポリ酸架橋剤および多価金属含有架橋剤が挙げられる架橋剤を実質的に含まなくても差し支えない。
該フィルムは、例としては、エチレン性不飽和化合物類およびイミン類が挙げられる反応性成分を実質的に含まなくても差し支えない。
前記少なくとも1つの極性官能基は、窒素を含んでいる官能基、例えば、ニトリル、アミンまたはアミド基、酸素を含んでいる基、例えば、ヒドロキシ、エステル、カルボニル、カルボキシル、エーテル、オキシランまたはシリカ基、ハロゲンを含んでおり、そのハロゲンが例えばフッ素または塩素である基、および/または硫黄を含んでいる基、例えば、チオール基であり得る。
好ましくはその少なくとも1つの極性官能基は、窒素を含有している官能基である。
さらに、少なくとも1つの非極性官能基が、その食品と接触可能な表面および/またはそのフィルムの対向表面に存在することができ、そしてインクと結合するように利用可能であり得る。特に、その非極性官能基はエチレン基であり得る。
該基材は、単一層からなることができ、またはそれは複数層からなることができ、その1つまたは複数がそのフィルムのコア層を構成する。好ましくはその単一層またはそのコア層の少なくとも1つの成分は、ランダムポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーではない。ランダムポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーは、場合によってはその単一層またはコア層中に存在することができるが、好ましくはその層の唯一の成分ではない。
好ましくは、該インクは、食品接触の認可適正なまたは食品接触が認可されたインクである。
本発明により、基材と、少なくとも1つの炭素−窒素結合によって基材に結合されたインクとを含む、印刷された食品接触の認可適正なフィルムも提供される。
同様に本発明により提供されるのは、基材およびその基材に少なくとも1つの炭素−窒素結合によって結合されたインクを含む、印刷された食品接触認可されたフィルムである。
本発明は、好ましくは、
a.非ポリオレフィン系ポリマー構成成分を実質的に含んでいないポリオレフィンフィルムであり、
b.その食品と接触可能表面に架橋剤を実質的に含んでおらず、および/または
c.その食品と接触可能表面にアクリルおよび/またはアクリレート材料を実質的に含んでおらず、および/または
d.その食品と接触可能表面にポリウレタン、ポリエステル、可塑剤、反応性成分および/または強求電子剤を実質的に含んでいない
フィルムを生成するために、フィルムの表面における官能化に依存する。
同様に本発明により提供されるのは、そのようなウェブから切断または別の方法で分離されるフィルムのシートである。
本発明は、また、本発明に従うフィルムのシートを含んでいるラベルまたは包装材料も提供する。
同様に提供されるのは、本発明に従うラベルまたは包装材料によりラベルを貼られたまたは包装された品物である。
本発明により、フィルムが食品接触の認可適正であるまたは食品接触が認可されている必要があるラベリングまたは包装用途における、本発明によるフィルムのシートの使用も提供される。
その結果として、本発明は、少なくとも1cmの幅および少なくとも1cmの長さを有している印刷されたポリマーフィルムシートであって、前記フィルムシートの表面にa%の相対原子濃度で存在するが、そのシートの表面の直下の位置には0からb%までの量(bはaより少ない)で存在する官能基により前記フィルムシートの表面に結合した少なくとも1つのインクを含む、印刷されたポリマーフィルムシートを提供する。
aは、例えば、少なくとも約1%、または少なくとも約2%、または少なくとも約3%、または少なくとも約4%、または少なくとも約5%でもよく、bは、例えば、少なくとも約10%、少なくとも約20%、少なくとも約30%、少なくとも約40%、または少なくとも約50%aより少ないことがある。
「直下」とは、約0.5μm下、または約1μm下、または約2μm下を好ましくは意味する。
本発明は、少なくとも約1cmの幅および/または少なくとも1mの長さおよび/または少なくとも約1gの重量を有しており、食品と接触可能な表面を有しており、インクに結合することができるその食品と接触可能な表面に官能基を含んでいる印刷可能なポリマーフィルムのウェブであって、その官能基が、MADBD処理によってそのフィルム表面に誘導できる官能基およびコロナ処理によってそのフィルム表面に誘導できる官能基の組合せからなる、印刷可能なポリマーフィルムのウェブをさらに提供する。
それらの官能基は、MADBD処理によるおよびその後にコロナ処理よる連続処理を用いてそのフィルム表面に誘導できる官能基の組合せを構成することができる。
好ましくは、その後のコロナ処理は、MADBD処理の少なくとも1週間、少なくとも2週間、少なくとも1か月または少なくとも3か月後に行われる。
本発明は、以下の実施例を参照しながらこれからより詳しく説明される。
ランダムポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーのコア層とポリプロピレン/ポリエチレン/ポリブチレンターポリマーの共押出しスキン層とを有する二軸延伸ポリマーフィルムを、バブル法によって2.9mの幅および8,000mの長さを有するウェブの形で製造した。そのフィルムは、55μmの合計厚さを有し、それらの間のスキン層はその厚さの1μm未満を構成している。
下の実施例1から6は、全て、出発物質としてこのフィルムから切断されたシートを使用した。
そのフィルムのコロナ処理は、非多孔性の基材の表面張力を増すために、イオン化空気を用いる電気的過程を伴った。コロナ処理は、基材表面を通常は非極性の状態から極性の状態に変化させる。コロナ放電領域からの酸素分子は、処理されている基材中の分子の末端にその時自由に結合し、表面張力の増加をもたらす。一般に、処理されるべきフィルムは、前記イオン化空気中のストリーミング放電(streaming discharge)がそのフィルム上で印刷工程のための適切なスピードでアースするであろうフィラメントの下を通る。
そのフィルムのMADBD処理は、コロナ処理とは電子衝撃が起こる比率が最大で100倍まで大きいという点で異なる。この増大した架橋活性は、基材表面により大きなイオン衝撃を押しつける。この結果は、基材の表面のエッチングを増し、より強い結合がそのフィルムの長さを通してゆきわたる。これらの表面の反応に加えて、プラズマは、また、その表面での制御された化学反応をその上生ずることができる化学ガス類の使用を容易にする。一般に、処理されるべきフィルムは、調整雰囲気中のグロー放電がそのフィルム上でコーティング処理のために適切なスピードでアースするであろう一連の固体電極の下を通る。
[実施例1〜6]
以下のフィルムサンプルが使用された:
実施例1:未処理フィルム(対照;比較)。
実施例2:N2およびアセチレン、100ppmアセチレン、の雰囲気中50w/cm2でMADBDにより処理されたフィルム。
実施例3:N2およびアセチレン、75ppmアセチレン、の雰囲気中55w/cm2でMADBDにより処理されたフィルム。
実施例4:N2およびアセチレン、100ppmアセチレン、の雰囲気中45w/cm2でMADBDにより処理されたフィルム。
実施例5:N2およびアセチレン、100ppmアセチレン、の雰囲気中75w/cm2でMADBDにより処理されたフィルム。
実施例6:N2およびアセチレン、100ppmアセチレン、の雰囲気中65w/cm2でMADBDにより処理されたフィルム。
各フィルムの2つのサンプルが用意され、各サンプルは、10日間にわたってさらなる処理なしで放置された。その期間の終わりに各フィルムの1つのサンプルが50m/分でコロナ処理され、もう1つは処理されなかった。
全てのフィルムがUVフレキソ法におけるセリコール(Sericol)のインクを使用するインク接着試験に、続いてスクラッチ試験にかけられた。そのスクラッチ試験は、およそ45度で保持され、その試験機から引き離されるニッケルコインを用いて行われた。
その結果は、表1に提示されており、インクの接着は、1〜3の尺度(1は相対的に良好であり、3は相対的に劣る)に基づいて測定された。「N/A」は、インクの完全な非接着を表す。
Figure 0006271702
その結果は、対照サンプルに関してはそのフィルムのコロナ処理がそのフィルムのインク接着性能に顕著な相違をもたらさないことを明らかにしている。対照的に、MADBDにより処理し、その後エージング(10日間)させたフィルムは、コロナ処理によってインク接着性能において顕著な改善を示す。
[実施例7および8]
実施例1のフィルムが持ち込まれ、65w/cm2での窒素/アセチレン、200ppmアセチレン、の雰囲気中で、MADBD処理された。その雰囲気への短期間の暴露の後に得られたフィルム(実施例7)は、次にXPS分光法によって、表面の特性が明らかにされ、その表面における極性種の相対原子濃度が測定された。そのフィルムは、次に、2週間にわたってエージングされた後、同じ技術によって再試験された(実施例8)。
その結果は、表2に提示されている。
Figure 0006271702
XPS分光法によりフィルム表面で測定可能な極性種の合計の相対原子濃度は、MADBD処理直後に11.4%であり、2週間にわたるエージングの後は10.5%であり、そのフィルムの例えばUVフレキソインクに結合する能力における顕著な劣化を示している。
そのエージングしたフィルムのその後のコロナ処理は、そのフィルム表面において測定可能な極性種の相対原子濃度が11.2%に上昇することを引き起こしている。
[実施例9および10]
実施例1のフィルムを取り、65w/cm2での窒素/アセチレン、75ppmアセチレン、の雰囲気中で、MADBD処理をした。その処理されたフィルムは、およそ2か月の期間エージングにかけられ(実施例9)、その後その得られたフィルムは、XPS分光法によって、表面の特性が明らかにされ、その表面における極性種の相対原子濃度が測定された。そのフィルムは、次に、およそ10か月にわたってエージングされた後、同じ技術によって再試験された(実施例10)。
その結果は、表3に提示されている。
Figure 0006271702
[実施例11および12]
実施例1〜6において対照サンプルとして使用されたのと同じタイプのフィルムサンプルが持ち込まれ、N2およびアセチレン、75ppmアセチレン、の雰囲気中65w/cm2でのMADBDにかけられた。
その処理されたフィルムは、6か月間にわたってエージングにかけられ、次いでその表面エネルギーがシャーマン(Sherman)のダイン溶液を用いて測定された。
そのエージングされたフィルムは、次に0.3kWおよび毎分20メートルでコロナ処理され、その表面エネルギーが再び測定された。
その結果は、表4に提示されている。
Figure 0006271702
その結果は、MADBD処理およびその後のエージングの後にフィルムの表面エネルギーが、コロナ処理を受けて再び増強し得ることを示している。
[実施例13]
実施例2〜6のフィルムは、連邦政府監督機関の合衆国法典、タイトル21食品医薬品、第1章−食品医薬品局、保健福祉省、177部、1520節、オレフィンポリマー類(発行:2012年4月1日)に記載されている手順による抽出試験を受ける。それらのフィルムは、上記規制に定められているポリプロピレンに対する、n−ヘキサン中の最大抽出分率(すなわち、還流温度で6.4%以下)およびキシレン中の最大溶解分率(すなわち、25℃で9.8%以下)の限界値に適合することが見い出される。
実施例2〜6のフィルムは、また、欧州規格EN1186:2002(1部〜15部)に記載されている試験方法を用いる食品擬似液による移行試験も受ける。それらのフィルムは、10mg/dm2未満の全般的な移行を示す。
したがって、実施例2〜6のフィルムは、米国およびヨーロッパにおける規制的食品接触認可に対して適している。
[実施例14]
ポリプロピレンのコア層および共押出しポリオレフィンスキン層を有している二軸延伸ポリマーフィルムが、バブル法によって製造された。そのフィルムは、65kW/m2.分での窒素/アセチレン、200ppmアセチレン、の雰囲気中で、MADBD処理された。得られたフィルムは、6週間にわたってエージングされ、その後0.5kWおよび30m/分でコロナ処理された。そのフィルムのサンプルは、3つの方法:
i.Optiflex(登録商標)インクを用いるUVフレキソ
ii.Optiscreen(登録商標)インクを用いるUVスクリーン
iii.UVフレキソ/スクリーンの組合せ
の1つによって印刷された。
それぞれの印刷されたサンプルは、インクプルオフテープ試験およびスクラッチ試験(前述のような)、サンプルの反対側の端が手で保持され、そのサンプルがしわくちゃにされ、次いでバイクのペダルに似た動きのスピードで数秒間こすり合わされるしわ試験、ならびに外観評価を受けた。これらの試験は、印刷された試料が印刷機から離れるとすぐに(すなわち印刷後0時間およびその後24時間)行われた。
その結果は、表5に提示されており、試験されたパラメーターのそれぞれは、1〜3の尺度(1は相対的に良好であり、3は相対的に劣る)に基づいて測定された。
Figure 0006271702
その結果から、良好な印刷品質が、ポリプロピレンベースのフィルムへの全ての3つの印刷方法を用いて達成されるとみなすことができる。
[実施例15]
実施例14のフィルムが、実施例13に概要を示した米国およびヨーロッパの食品接触試験を受ける。
そのフィルムは、上記規制に定められているポリプロピレンに対する、n−ヘキサン中の最大抽出分率(すなわち、還流温度で6.4%以下)およびキシレン中の最大溶解分率(すなわち、25℃で9.8%以下)の限界値に適合することが見い出される。そのフィルムは、また、欧州規格EN1186:2002(1部〜15部)によって求められる全般的な移行が10mg/dm2未満を示すことも見出される。
したがって、そのフィルムは、米国およびヨーロッパにおける規制的食品接触認可に対して適している。

Claims (25)

  1. 食品接触の認可適正で、印刷可能なフィルムを製造する方法であって、
    a.少なくともcmの幅および/または少なくとも1mの長さおよび/または少なくともgの重量を有しており、食品と接触可能な表面を有するフィルムのウェブを用意するステップ、
    b.第1の位置で、前記フィルムのウェブの少なくとも第1の表面に調整雰囲気誘電体バリア放電(MADBD)処理を施すステップ、
    c.リールに前記フィルムのウェブを巻き取るステップ、
    d.巻き取られた前記フィルムのウェブを第2の位置に移送するステップ、
    e.前記リールから前記フィルムのウェブを巻き戻すステップ、および
    f.前記フィルムの第1の表面にコロナ処理を施すステップ
    を含む方法。
  2. 前記フィルムのウェブが、
    i.移行性添加剤もしくは移行性物質を含まないか、または
    ii.1つもしくは複数の移行性添加剤もしくは移行性物質を、前記食品と接触可能な表面のdm2当たり100mgを超えない任意のかかる移行性添加剤(複数可)もしくは移行性物質(複数可)が、前記フィルムの前記食品と接触可能な表面に移行することができるような量で含み、
    ただし、前記フィルムが移行性添加剤または移行性物質を含まないとき、前記フィルムは、好ましくは、ランダムポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーのコア層と、55μm厚さのうち1μm未満を構成するポリプロピレン/ポリエチレン/ポリブチレンターポリマーの共押出しスキン層とを有する、55μm厚さの二軸延伸ポリマーフィルムではないことを条件とする
    請求項1に記載の方法。
  3. 前記フィルムが、1つまたは複数の移行性添加剤または移行性物質を、前記食品と接触可能な表面のdm2当たり75mg以下、または50mg以下、または25mg以下、または10mg以下の任意のかかる移行性添加剤(複数可)または移行性物質(複数可)が、前記フィルムの前記食品と接触可能な表面に移行することができるような量で含む、請求項2に記載の方法。
  4. フィルムが、移行性添加剤または移行性物質を含まない、あるいは1つまたは複数の移行性添加剤または移行性物質を、重量%未満、または0.5重量%未満、または0.25重量%未満、または0.1重量%未満、または0.05重量%未満、または0.025重量%未満、または0.01重量%未満の量で含む請求項2または請求項3に記載の方法。
  5. 前記フィルムのウェブの幅が、少なくともcm、または少なくともcm、または少なくとも10cm、または少なくとも25cm、または少なくとも50cm、または少なくともm、またはcmから25mまで、またはcmから20mまで、またはcmから17.5mまで、または10cmから15mまで、または25cmから12.5mまで、または50cmから12mまで、またはmから10mまでである、請求項1から4までのいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記フィルムのウェブの長さが、少なくともm、または少なくともm、または少なくとも10m、または少なくとも25m、または少なくとも50m、または少なくとも100m、またはmから50kmまで、またはmから40kmまで、または10mから30kmまでである、請求項1から5までのいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記フィルムのウェブの重量が、少なくともg、または少なくとも10g、または少なくとも50g、または少なくとも100g、または少なくともkg、または少なくとも10kg、またはgから10,000kgまで、またはgから5,000kgまで、または10gから2,500kgまで、または50gから2,000kgまで、または100gから1,500kgまで、またはkgから1,250kgまで、または10kgから1,000kgまでである、請求項1から6までのいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記フィルムのMADBD処理直後のその第1の表面における表面エネルギーが、
    i.少なくとも46ダイン/cm、
    ii.少なくとも50ダイン/cm、
    iii.少なくとも56ダイン/cm、または
    iV.少なくとも66ダイン/cm
    である、請求項1から7までのいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記フィルムのMADBD処理直後のその第1の表面における表面エネルギーが、
    i.少なくともダイン/cm、
    ii.少なくとも15ダイン/cm、
    iii.少なくとも20ダイン/cm、または
    iV.少なくとも24ダイン/cm
    前記フィルムのMADBD処理直前のその第1の表面におけるより高い
    請求項1から8までのいずれか一項に記載の方法。
  10. MADBD処理後、前記フィルムの表面エネルギーが時間とともに減少する、請求項1から9までのいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記フィルムの表面エネルギーが減少する時間が、ステップc)、d)およびe)ならびにステップf)の前に起こる任意のその他の中間のまたは追加の随意的なステップの間に経過する時間である、請求項10に記載の方法。
  12. 前記フィルムのウェブが、ステップf)によるコロナ処理を受けようとする時までに、前記表面エネルギーが、MADBD処理直後のその量から、
    i.少なくとも10%、
    ii.少なくとも15%、
    iii.少なくとも20%、
    iV.少なくとも25%、または
    V.少なくとも50
    減少している、請求項10または請求項11に記載の方法。
  13. 前記ステップf)のコロナ処理の直後に、前記フィルムの表面エネルギーが、MADBD処理直後のその値の少なくとも
    i.20%、
    ii.15%、または
    iii.10%
    以内に戻る、請求項12に記載の方法。
  14. コロナ放電処理直後の前記フィルムの表面エネルギーが、MADBD処理直後のその表面エネルギーより上である、請求項13に記載の方法。
  15. MADBD処理直後の前記フィルムの表面が、MADBD処理前のフィルム表面には存在しなかった多数の極性化学種を含む、請求項1から14までのいずれか一項に記載の方法。
  16. MADBD処理直後の前記フィルム表面において測定可能な極性化学種の相対原子濃度が、y%であり、yが正の数である、請求項15に記載の方法。
  17. ステップf)のコロナ処理の直前の前記フィルム表面において測定可能な極性化学種の相対原子濃度が、y−x%であり、xが正の数である、請求項16に記載の方法。
  18. ステップf)のコロナ処理の直後の前記フィルム表面において測定可能な極性化学種の相対原子濃度が、y−x+z%であり、zが正の数である、請求項17に記載の方法。
  19. y−x+zが、
    a.少なくとも10%、
    b.少なくとも10.5%、
    c.少なくとも11%、
    d.少なくとも11.5%、および/または
    e.少なくとも12
    である、請求項18に記載の方法。
  20. 前記フィルム表面の極性化学種の相対原子濃度が、XPS分光法の技術によって測定可能であるまたは測定される、請求項16から19までのいずれか一項に記載の方法。
  21. 前記フィルムのウェブが、ポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、ポリビニルハライド、アセテート、セルロースおよびセルロース誘導体、PLAおよびPHAを含めたバイオポリマー、ならびに2つ以上のそれらの相溶性混合物、ブレンドまたはコポリマーから選択されるフィルム状材料を含む、請求項1から20までのいずれか一項に記載の方法。
  22. さらに、
    g.前記フィルムのウェブ、またはそこから切り離されたフィルムシートを印刷するステップ
    を含む、請求項1から21までのいずれか一項に記載の方法。
  23. 第1の位置と第2の位置とが互いに離れている、請求項1から22までのいずれか一項に記載の方法。
  24. 前記第1の位置が、第1の工場または製造所であり、前記第2の位置が、第2の工場または製造所である、請求項23に記載の方法。
  25. フィルム製造業者が、前記方法のステップa)およびb)を操作し、印刷業者または加工業者の形の顧客が前記方法のステップe)およびf)を操作する、請求項24に記載の方法。
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