JP6454644B2 - 結晶ラメラ配向を制御することにより改善されたガス/水分バリアを有するフィルムのミクロ層コンポーネント - Google Patents
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Description
その反対が述べられるか、文脈から暗示されるか、または当該技術分野における慣例でない限り、全ての部およびパーセントは体積に基づき、全ての試験方法は、本開示の出願日現在のものである。米国特許実務の目的のため、いかなる参照特許、特許出願、または公開の内容も、特に、定義(具体的に本開示で提供されるいかなる定義とも矛盾しない範囲で)および当該技術分野における一般知識の開示に関して、それらの全体が参照により組み込まれる(またはその同等の米国版が参照によりそのように組み込まれる)。
一実施形態において、本発明は、バリア単一層フィルムと比較したときに改善したガス/水分バリア特性を有するミクロ層コンポーネントである。ミクロ層コンポーネントは、少なくとも1つの閉じ込めミクロ層と直接接触する少なくとも1つのバリアミクロ層を含む。一実施形態において、ミクロ層コンポーネントは、計算された単一層バリア透過性に対して、以下の式を使用して計算された少なくとも約1.5倍のバリア改善、より好ましくは少なくとも約1.6倍の改善、最も好ましくは少なくとも約2.0倍の改善を有する。
一実施形態において、本発明のミクロ層コンポーネントは、ミクロ層共押出によって調製され得る。ミクロ層またはナノ層は、閉じ込めポリマー材料およびバリアポリマー材料の交互の層、ならびに他の所望のミクロ層/層のための任意の追加の材料からなる。個々のミクロ層厚さは、ミクロスケールからナノスケールの範囲であり得、個々のミクロ層の厚さは変動し得る。
一実施形態において、本発明は、交互の閉じ込めおよびバリアミクロ層を有する加熱処理されたミクロ層コンポーネントである。ミクロ層コンポーネントは、バリアポリマー材料の融解温度を超える温度に加熱され得、融解温度と結晶化開始温度との間の等温度に冷却され得、バリアポリマーがその最終結晶化度の少なくとも約50%に到達するまで、等温度で維持され得る。
一実施形態において、本発明のミクロ層コンポーネントは、より大きい層状フィルム製品中の1つ以上の層として組み込まれ得る。
材料
PB−1(PB 8640M、低エチレン含有量を有するブテン−1のランダムコポリマー、190℃/2.16kgでMFI=1g/10分)を、Lyondellbasellから得た。
2D広角X線散乱(2D WAXS)測定を、単色CuKa放射線(波長=0.154nm)の高度に収束された平行ビームを作り出す45kVおよび0.88mAで稼動するMicromax002+X線発生装置を使用して実施した。2D WAXSパターンを、フィルムの押出(ED)と平行に入射X線ビームを配列することによって、磁気造影プレート上で収集する。造影プレートを、3時間の露光後にFujifilm PLA700画像読取装置を使用して加工した。使用された平行なX線ビーム寸法は、0.3mmであり、サンプルから検知器の距離は、150mmであり、回折角を、CaF2標準を使用して較正した。
PB−1/COPのミクロ層コンポーネントを2D WAXSを使用して分析した。PB−1/COPミクロ層コンポーネントの2D WAXS画像は、ミクロ層コンポーネントと垂直に配向されたポリマー鎖を示し、結晶ラメラがフィルムのミクロ層と平行に配向されたことを意味する。PB−1/PPのミクロ層コンポーネントもまた、上の手順に従って生成して、ポリマー鎖配向を決定した。PB−1/PPミクロ層コンポーネントの2D WAXS画像はまた、面内ラメラを示した。
なお、本発明には、以下の態様が含まれることを付記する。
〔1〕
ミクロ層コンポーネントであって、
対向する表層面を有する第1のポリマー材料の少なくとも1つのバリアミクロ層(バリアポリマー)からなり、少なくとも1つの表層面が、第2のポリマー材料の少なくとも1つの閉じ込めミクロ層(閉じ込めポリマー)と直接接触し、
前記バリアポリマーが、半結晶であり、
前記ミクロ層コンポーネントが、前記バリアミクロ層中の結晶ラメラを特徴とし、前記ラメラが、前記バリアおよび閉じ込めミクロ層と実質的に平行であり、
前記ミクロ層コンポーネント中の前記ミクロ層の合計数が、少なくとも15枚である、ミクロ層コンポーネント。
〔2〕
前記バリアポリマーが、ポリ(1−ブテン)、ポリ(1−ブテン)コポリマー、ポリプロピレン(PP)、PPコポリマー、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエステル系ポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、〔1〕に記載のミクロ層コンポーネント。
〔3〕
前記閉じ込めポリマーが、シクロ−オレフィンポリマー(COP)、ポリプロピレン(PP)、PPコポリマー、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、エチレンアクリル酸(EAA)、エチレンビニルアルコールポリマー(EVOH)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、スチレン−アクリロニトリル樹脂(SAN)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、〔1〕に記載のミクロ層コンポーネント。
〔4〕
閉じ込めおよびバリアポリマー材料の合計体積に基づいて、約90〜10体積パーセント(体積%)の閉じ込め層ポリマー材料を有する、〔1〕〜〔3〕のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
〔5〕
約0.001mm〜約15mmの合計厚さを有する、〔1〕〜〔4〕のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
〔6〕
少なくとも約10nmおよび多くても約500nmの公称単一バリアミクロ層厚さを有する、〔1〕〜〔5〕のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
〔7〕
バリア単一層フィルムに対して少なくとも約1.5倍、有効酸素透過性が改善され、前記バリア単一層フィルムに対して少なくとも約1.5倍、有効水蒸気透過性が改善される、〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
〔8〕
バリア単一層フィルムに対して少なくとも約5倍、有効酸素透過性が改善される、〔1〕〜〔6〕のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
〔9〕
バリア単一層フィルムに対して少なくとも約5倍、有効水蒸気透過性が改善される、〔1〕〜〔6〕および〔8〕のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
〔10〕
表皮層、結合層、EVOH層、封止剤層、接着剤層、箔層、印刷層、積層、PET層、他のポリマー層、追加のバリア層、追加の閉じ込め層、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの他のミクロ層または層を含む、〔1〕〜〔9〕のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
〔11〕
前記バリアポリマー材料の融解温度を超えて加熱され、前記融解温度と結晶化開始温度との間の等温度に冷却され、前記バリアポリマーがその最終結晶化度の少なくとも約50%に到達するまで、前記等温度で維持される、〔1〕〜〔10〕のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
〔12〕
増加した酸素および水蒸気バリア特性を有するミクロ層コンポーネントを生成する方法であって、
ミクロ層コンポーネントを生成するように少なくとも2つのポリマー材料を共押出するステップであって、1つのポリマー材料が、バリアポリマー材料であり、第2のポリマー材料が、閉じ込めポリマー材料であり、バリアポリマー材料から作製される少なくとも1つのミクロ層が、前記閉じ込めポリマー材料のミクロ層と直接接触する少なくとも1つの表層面を有する、共押出するステップと、
前記ミクロ層コンポーネントを、加熱または延伸で処理するステップと、を含む、方法。
〔13〕
前記ミクロ層コンポーネントを処理する前記ステップが、
(i)前記ミクロ層コンポーネントを、前記バリアポリマー材料の融解温度を超えて加熱し、前記ミクロ層コンポーネントを、前記融解温度と結晶化開始温度との間の等温度に冷却し、前記ミクロ層コンポーネントを、前記バリアポリマーが、その最終結晶化度の少なくとも約50%に到達するまで前記等温度で維持すること、
(ii)前記ミクロ層コンポーネントを一軸または二軸延伸すること、および
(iii)それらの組み合わせ、からなる群から選択される、〔12〕に記載の方法。
〔14〕
〔1〕〜〔11〕のいずれかに記載のミクロ層コンポーネントを含むフィルム製品。
〔15〕
食料包装である〔14〕に記載のフィルム製品を含む物品。
Claims (12)
- 複数の交互のバリアミクロ層および閉じ込めミクロ層を有し、多くても3000および少なくとも15のミクロ層を有するミクロ層コンポーネントであって、
前記バリアミクロ層は、ポリ(1−ブテン)、ポリ(1−ブテン)コポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーを含む第1のポリマー材料から作製され、前記バリアミクロ層が、対向する表層面を有し、前記表層面が、第2のポリマー材料(閉じ込めポリマー)から作製される前記閉じ込めミクロ層と直接接触し、
前記バリアポリマーが半結晶であり、
前記ミクロ層コンポーネントが、前記バリアミクロ層中の結晶ラメラを特徴とし、前記ラメラが、前記バリアミクロ層および前記閉じ込めミクロ層に実質的に平行であり、
前記ミクロ層コンポーネントが、0.001mm〜15mmの合計厚さを有し、
前記ミクロ層コンポーネントが、少なくとも10nmおよび多くても500nmの公称単一バリアミクロ層厚さを有する、前記ミクロ層コンポーネント。 - 前記バリアポリマーがポリ(1−ブテン)を含む、請求項1に記載のミクロ層コンポーネント。
- 前記閉じ込めポリマーが、シクロ−オレフィンポリマー(COP)、ポリプロピレン(PP)、PPコポリマー、ポリカーボネート(PC)、ポリスチレン(PS)、エチレンアクリル酸(EAA)、エチレンビニルアルコールポリマー(EVOH)、ポリ(メチルメタクリレート)(PMMA)、スチレン−アクリロニトリル樹脂(SAN)、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項1に記載のミクロ層コンポーネント。
- 前記閉じ込めおよびバリアポリマー材料の合計体積に基づいて、90〜10体積パーセント(体積%)の閉じ込め層ポリマー材料を有する、請求項1〜3のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
- バリア単一層フィルムに対して少なくとも1.5倍、有効酸素透過性が改善され、前記バリア単一層フィルムに対して少なくとも1.5倍、有効水蒸気透過性が改善される、請求項1〜4のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
- バリア単一層フィルムに対して少なくとも5倍、有効酸素透過性が改善される、請求項1〜4のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
- バリア単一層フィルムに対して少なくとも5倍、有効水蒸気透過性が改善される、請求項1〜4および6のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
- 表皮層、結合層、EVOH層、封止剤層、接着剤層、箔層、印刷層、積層、PET層、他のポリマー層、追加のバリア層、追加の閉じ込め層、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される少なくとも1つの他のミクロ層または層を含む、請求項1〜7のいずれかに記載のミクロ層コンポーネント。
- 増加した酸素および水蒸気バリア特性を有するミクロ層コンポーネントであって、複数の交互のバリアミクロ層および閉じ込めミクロ層を有し、多くても3000および少なくとも15のミクロ層を有する前記ミクロ層コンポーネントを生成する方法であって、
ミクロ層コンポーネントを生成するように少なくとも2つのポリマー材料を共押出するステップであって、1つのポリマー材料が、ポリ(1−ブテン)、ポリ(1−ブテン)コポリマー、およびそれらの組み合わせからなる群から選択されるポリマーを含むバリアポリマー材料であり、第2のポリマー材料が、閉じ込めポリマー材料であり、前記バリアポリマー材料から作製される前記バリアミクロ層が、前記閉じ込めポリマー材料から作製される前記閉じ込めミクロ層と直接接触する対向する表層面を有する、ステップと、
前記ミクロ層コンポーネントを、加熱または延伸で処理するステップと
を含み、
前記バリアポリマー材料が半結晶であり、
前記ミクロ層コンポーネントが、前記バリアミクロ層中の結晶ラメラを特徴とし、前記ラメラが、前記バリアミクロ層および前記閉じ込めミクロ層に実質的に平行であり、
前記ミクロ層コンポーネントが、0.001mm〜15mmの合計厚さを有し、
前記ミクロ層コンポーネントが、少なくとも10nmおよび多くても500nmの公称単一バリアミクロ層厚さを有する、方法。 - 前記ミクロ層コンポーネントを処理する前記ステップが、
(i)前記ミクロ層コンポーネントを、前記バリアポリマー材料の前記融解温度を超えて加熱し、前記ミクロ層コンポーネントを、前記融解温度と前記結晶化開始温度との間の等温度に冷却し、前記ミクロ層コンポーネントを、前記バリアポリマーが、その最終結晶化度の少なくとも50%に到達するまで前記等温度で維持すること、
(ii)前記ミクロ層コンポーネントを一軸または二軸延伸すること、および
(iii)それらの組み合わせ、からなる群から選択される、請求項9に記載の方法。 - 請求項1〜8のいずれかに記載のミクロ層コンポーネントを含むフィルム。
- 食料包装である請求項11に記載のフィルムを含む物品。
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