JP6478912B2 - 連続して不可逆的に離層されるべく構成された共押出しポリマーフィルム - Google Patents

連続して不可逆的に離層されるべく構成された共押出しポリマーフィルム Download PDF

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Description

本発明は全般的にポリマーフィルムに関し、具体的には、構成体の残部から個別層又は層群が剥離若しくは離層され得る多層化構成体を有する、この種のフィルムに関する。本発明はまた、関連物品、システム、及び方法に関する。
ここ数十年間にわたり多種多様な適用分野において、ポリエステルフィルム(この用語には、コポリエステル及びポリエステル配合物、合金、及び混合フィルムが包含される)が大いに利用されてきた。配向ポリエステルフィルム製品は、単層形式、及び共押出しによる多層化形式の両方にてロール状商品として生産されており、この種のフィルムの片方又は両方の外側表面には、保護を目的として保護ライナーフィルム(別称:プレマスク)が塗布されることもしばしばである。ライナーフィルムは典型的には、一時的な保護機能を提供するに過ぎないが、その付着先となる有用なポリエステルフィルムは、製造施設間及び/若しくは顧客に輸送されることもあれば、又は処理若しくは加工されることもある。ライナーフィルムは、有用なポリエステルフィルムの変換又は据付の前若しくはその時点においてインハウス変換過程を介して、又は顧客が有用なポリエステルフィルムからシート形態のライナーフィルムを単に剥離した後でライナーフィルムを廃棄するか又はリサイクルすることによって取り除ける設計のものであることが知られている。ライナーフィルムが備える如何なる機能性も、典型的には、有用なポリエステルフィルムの機能性に適合するものではない。例えば、光学偏光フィルムを有用なポリエステルフィルムとしたとしても、そのライナーフィルムでは有意な光学的機能性又は偏光機能性は何ら提供されない。
また、一部の多層化ポリマーフィルムは、構成素(constituent)層又はシートの各々が同様な機能性を有し、そのフィルムの残部から剥離又は離層できる設計になっていることも知られている。この種のフィルムの用途の1つが、アンチグラフィティの施工におけるものである。そのような施工においてフィルムは、その元の形態にて保護対象となる鏡、窓、又は他のアイテムに塗布され得る。鏡、窓、又は他のアイテムの外観に対してフィルムの及ぼす影響が最小限に抑えられるように、フィルムは透明度の高いポリマー材料から作製されている。フィルムの露出表面にグラフィティが塗布されている場合、そのグラフィティが存在する、フィルムの最も外側の部分は、フィルム残部から連続シートの形態で剥離することが可能である。最も外側の部分が取り除かれた後は、フィルム残部がそのアイテム上の所定位置に留まり、この時点で、汚染が無くかつ再びグラフィティを含まない外観を呈する。元々フィルムの内側にあったフィルムの一部分において、最も外側の部分の真下部分が、新たな最も外側の層となる。グラフィティを再び塗布する際には、新たな最も外側の層の露出表面上に、新たなグラフィティが配される。新しいグラフィティは、フィルム残部から、新たな最も外側の層連続シートの形態で剥離することにより、取り除くことができる。新たな最も外側の部分が取り除かれた後は、フィルム残部がそのアイテム上の所定位置に留まり、再び、汚染が無くかつグラフィティを含まない外観を呈する。フィルム原反製品は、この様式で逐次的に取り除くことによって反復的な破損行為から防護できる、最大4つの構成素シートで作製することが可能である。一度に1つのシートのみを取り除き易くする目的から、本製品は、フィルムの端部付近にて深度の異なる、キスカット(kiss-cut)タブ状の特徴部を有して作製される。
離層の目的に設計された公知の多層化ポリマーフィルムは典型的に、まず構成素シートを製造し、次いでシートを感圧性接着剤(PSA)層と一体に積層することによって作製される。この製造手法、及びフィルム設計によって、作製し得るフィルムタイプの内在的限界を招く。例えば、オートメーション化されたフィルム処理設備で、個別シートが過剰な引裂き又は破損なしに処理されるようにするには、構成素シートを物理的に十分な厚さにする必要がある。そうすることで、個別シートの厚さの下限が規定され、それに付随して、それらのシートを一体に積層して十分に薄くかつ柔軟な多層化フィルムを形成し得るような、この種のシートの個数の上限が規定される。
我々が開発した多層化ポリマーフィルムの新規な一群は、連続した構成素層パケットがフィルム残部から連続シートの形態で離層できるように構成されている。新規なフィルムは、公知の共押出し製造技術と適合したものであることが好ましい。また、新規なフィルムは、フィルム残部から個々に剥離できるように調整された層パケット(複数の個別層を有するシート)同士の間に接着剤層を用いずに作製することが好ましいが、これまでは寧ろ、フィルムの内部にある他の層境界面における剥離強度に対して相対的に剥離強度が低い特定の層の対同士の間の境界面に対応する複数の離層表面に沿ってフィルムの離層を起こし易くなるように非粘着性ポリマー層同士を接合することを可能にするポリマー組成物の組み合わせが開発されてきた。剥離可能な層パケット同士の間に接着剤を介在させなければ、離層を元に戻せない。つまり、フィルム残部から層パケットが離層された後は、離層された層パケットを単にフィルムに押し付けただけでは、層パケットを以後永久に又は確実にフィルムに固定し直せなくなる。
我々が本明細書において記載するフィルムは、とりわけ、層パケットに編成されたポリマー層の積層体を具備するフィルムである。層パケットの各々は、表主面と、裏主面と、その表主面と裏主面との間の少なくとも3つのポリマー層と、を有する。積層体中の隣接する第1及び第2の層パケットの全ての対について、第1の層パケットが、その一側面上にて第1の層パケットの内側ポリマー層に接触し、かつその反対側面上にて第2の層パケットの最前方のポリマー層に接触する最後方のポリマー層を備えており、最後方のポリマー層が、内側ポリマー層に対する付着よりも弱く最前方のポリマー層に付着しているため、結果として、第1の層パケットが、最後方のポリマー層と最前方のポリマー層との間の境界面に対応する離層表面に沿って第2の層パケットから不可逆的に離層する傾向にある。ポリマー層の積層体中のポリマー層の全ては、互いに共押出し可能なそれぞれのポリマー組成物を有してなることが好ましい。
ポリマー層の積層体は、それぞれ別々のポリマー組成物A、B及びCからなるポリマー層Aとポリマー層Bとポリマー層Cとを具備してもよいし、かつ最後方のポリマー層がポリマー組成物Cを有し得る。ポリマー組成物Cは、プロピレンコポリマーとスチレン系ブロックコポリマーとの配合物であってもよいし、又はプロピレンコポリマーとエチレンαオレフィンコポリマーとの配合物であってもよいし、又はプロピレンコポリマーとオレフィンブロックコポリマーとの配合物であってもよい。
内側ポリマー層はポリマー組成物Bを有していてもよく、かつ最前方のポリマー層はポリマー組成物Aを有していてもよい。ポリマー組成物Cは、プロピレンコポリマーとスチレン系ブロックコポリマーとの配合物であるか又はそれを含んでいてもよく、かつポリマー組成物Bは、コポリエステルとオレフィンとの不混和性の配合物であるか又はそれを含んでいてもよい。ポリマー組成物Cは、プロピレンコポリマーとスチレン系ブロックコポリマーとの配合物であるか又はそれを含んでいてもよく、ポリマー組成物Bは、非晶質コポリエステルであるか又はその非晶質コポリエステルを含んでいてもよく、かつポリマー組成物Aは、半結晶性ポリエステルであるか又はその半結晶性ポリエステルを含んでいてもよい。ポリマー組成物Cが(少なくとも部分的に)ポリマー組成物Bと混和され得る一方、ポリマー組成物Bは(少なくとも部分的に)ポリマー組成物Aと混和し、かつポリマー組成物Cはポリマー組成物Aと混和しない。
ポリマー層の積層体中のポリマー層の全ては、204℃(400°F)以上の温度にて溶融処理可能なそれぞれのポリマー組成物を有し得る。積層体中のポリマー層の少なくとも幾つかは、配向可能であり、少なくとも0.05の複屈折を有し得る。積層体中のポリマー層がいずれも感圧性接着剤でない場合もあれば、更には、積層体中のポリマー層がいずれも接着剤でない場合もある。
最前方のポリマー層に対する最後方のポリマー層の付着は、剥離力が2〜100グラム/インチ(0.8〜38.6ニュートン/メートル)の範囲であることで特徴付けることができる。更にまた、最前方のポリマー層に対する最後方のポリマー層の付着は、第1の剥離力により特徴付けることができ、内側ポリマー層に対する最後方のポリマー層の付着は、第2の剥離力により特徴付けることができ、かつ第2の剥離力は、第1の剥離力の少なくとも2倍又は少なくとも3倍であり得る。更にまた、内側ポリマー層に対する最前方のポリマー層の付着は、第3の剥離力により特徴付けることができ、かつ第3の剥離力は、第1の剥離力の少なくとも2倍又は少なくとも3倍であり得る。
積層体中の層パケットの各々は、厚さが約1ミル(約25マイクロメートル)又は約2ミル(約50マイクロメートル)以下であり得る。Nを少なくとも5又は少なくとも10とした場合に、ポリマー層を少なくともN個の層パケットに編成することが可能であり、かつフィルムの全厚を約15又は20ミル(それぞれ約380又は510マイクロメートル)以下とすることができる。Mを少なくとも3とした場合に、少なくともN−1個の層パケットは、同数M個のポリマー層を有し得る。M個のポリマー層は、N−1個の層パケットに対して同じ順序で配列することが可能である。ここで言及する層パケットの厚さ及びフィルムの全厚は、多くの配向フィルムに典型的であるが、特に流延(非配向)フィルムの事例においては、厚みの大きい層パケット及びフィルムの製造が可能である限り、制限的であると見なすべきではない。
関連する方法、システム及び物品もまた記載される。
これらの、及び本出願の他の態様が、発明を実施するための形態から明らかになる。しかしながら、上記の概要は、如何なる場合においても特許請求される主題に対する限定として解釈されるべきではなく、手続において補正され得る添付の特許請求の範囲によってのみ定義されるものである。
連続して不可逆的に離層されるべく構成されているポリマーフィルムを被加工物に塗布した、概略側面図、又は概略断面図である。 連続した層パケットがフィルムから離層されて剥離される、図1aのポリマーフィルムの概略側面図、又は概略断面図である。 連続した層パケットがフィルムから離層されて剥離される、図1aのポリマーフィルムの概略側面図、又は概略断面図である。 連続した層パケットがフィルムから離層されて剥離される、図1aのポリマーフィルムの概略側面図、又は概略断面図である。 連続した層パケットがフィルムから離層されて剥離される、図1aのポリマーフィルムの概略側面図、又は概略断面図である。 連続して不可逆的に離層されるべく構成されたポリマーフィルムの一部の概略側面図、又は概略断面図である。この図には、フィルムが3層(A−B−C)の層パケットに編成されているポリマー層の積層体からなる仕組みを示してある。 連続して不可逆的に離層されるべく構成されたポリマーフィルムの一部の概略側面図、又は概略断面図であり、同図には、4層(A−D−B−C)の層パケットに編成された積層体中のポリマー層を示してある。 3つのポリマー材料が共押出しによって多層化ポリマーフィルムを形成する、製造システムの概略図である。 流延多層化ポリマーフィルムの延伸に使用できるフィルム処理設備を概略図である。 剥離強度をポリマー組成物と相関させて示した試験結果の図表である。この図表において試験対象の層は、幾つかの事例ではポリプロピレンとオレフィンブロックコポリマー樹脂との配合物であり、他の事例ではポリプロピレンとエチレン/オクテンコポリマー樹脂との配合物であり、また他の事例ではポリプロピレンとスチレンエチレンプロピレンスチレン(SEPS)ブロックコポリマー樹脂との配合物である。 様々なポリマー組成物を用いて作製し試験した多層化ポリマーフィルムを、連続して不可逆的に離層されるべく構成した、概略側面図、又は概略断面図である。
図面においては、同様の参照番号は、同様の要素を示す。
我々が開発した新規なポリマー材料の組み合わせを使用することにより、ポリマー層の積層体中に適切に組み入れた場合に一度に1つの層パケットをフィルム残部から離層又は剥離可能な多数の層パケットを含んでなる、多層化ポリマーフィルムの生成が可能になる。これらのフィルムは、ポリマー層の全てを積層体の形に共押出しすることにより、別々に製造されたフィルム又は層同士を積層する必要なしに、積層体を構築して作製できる。これにより、(逐次的に剥離可能な)個別層パケットを別の方法で薄くし得るよりもはるかに薄くでき、結果として、指定された全厚のフィルム内に、別々に剥離可能なシートをより多く取り込むことが可能になる。フィルムはまた、如何なる感圧性接着剤、又は他の種類の接着剤も必要とすることなしに、ポリマー層の積層体中に作製することが可能である。これにより、製造の簡素化が可能になるだけでなく、初期の最終製品においてはフィルムの内側にあるが使用時に層パケットが剥離されると外側表面になるフィルム表面を生成することも可能となる。このフィルム表面は、別々の積層工程を使用して作製されたフィルムで達成されたものよりも無垢である。
本明細書に記載のタイプの例示的な多層化ポリマーフィルムは、図1aに概略的に示してある。この図において、フィルム110aは、連続した構成素層パケットが連続シートの形態でフィルム残部から離層できるように構成された、多層化ポリマーフィルムである。フィルム110aは、ポリマー層の積層体120aと、積層体120を関心対象の被加工物(例えば被加工物102)に付着させる接着剤裏張り層112と、から構成されている。積層体120aは、接着剤を使用して被加工物102に付着されるように示してあるが、積層体自体は接着剤を含有しないものであることが好ましい。フィルム110aは典型的に、比較的薄く柔軟であるため、扁平というより寧ろ凹凸のある被加工物に塗布しかつ順応させることが可能である。例えば、フィルム110aは、全厚が約510マイクロメートル以下、又は380マイクロメートル、又は300マイクロメートル、又は200マイクロメートル、又は100マイクロメートルの場合もあれば、又は50マイクロメートルの場合さえある。代わりに、幾つかの事例においては、フィルム110aが比較的厚く硬質又は剛性であることが所望されることもあり得る。
積層体120aの個別ポリマー層は、図1aには図示されていないが、個別層が層パケットと呼ばれる反復的な層群に編成されており、これらのパケットは、層パケット122、124、126、及び128として図示されかつラベル付けされている。層パケットの各々は表主面及び裏主面により特徴付けられ、以下に更に記述するように、個別ポリマー層のうちの少なくとも3つは、層パケットの各々の表主面と裏主面との間に配設されている。層パケット122は、表主面122aと、裏主面122bと、を有する。層パケット124は、表主面124a(裏主面122bと密着している)と、裏主面124bと、を有する。層パケット126は、表主面126a(裏主面124bと密着している)と、裏主面126bと、を有する。層パケット128は、表主面128a(裏主面126bと密着している)と、裏主面128bと、を有する。
読者に理解されるように、用語「前方(front)」、「後方(back)」、及びこれらに類するもの(例えば、最前方、最後方)は、便宜上、フィルム又は積層体の外側主表面に関して層の順序を指定するために本文書全体にわたって使用されているものであって、制限的な意味合いに解釈すべきではない。それ故、フィルム又はパケットが、1つの外側主表面が外方(前方)に面し、かつ他の外側主表面が内方(後方)に面するように使用する目的に意図された場合でも、これらの外側主表面のいずれか一方が「前方」と見なされる場合もあり、その場合は、他の外側主表面は「後方」と見なされる。
層パケットの一部又は全部が、同じ又はそれに類する個数の個別ポリマー層を有する場合もあれば、層パケットの内部にある個別ポリマー層の配列が、層パケットの一部又は全部に対して同じであるか又はそれに類する場合もある。層パケットの各々は、最前方のポリマー層と、最後方のポリマー層と、少なくとも1つの内側ポリマー層と、を具備する。積層体における隣接する第1及び第2の層パケットの全ての対に対して、第1の層パケットの最後方のポリマー層は、第1の層パケットの内側ポリマー層に接触する1つの側面と、第2の層パケットの前方のポリマー層に接触する反対側の側面と、を有する。ポリマー組成物は、最後方のポリマー層が内側ポリマー層に対する付着よりも弱く最前方のポリマー層に付着するように、調整されている。したがって、第1の層パケットは、最後方のポリマー層と最前方のポリマー層との間の境界面に対応する離層表面に沿って、第2の層パケットから不可逆的に離層する傾向にある。
この離層は、図1b〜1eの順序で示してある。図1bにおいて、図1aのフィルム110aは、最上部又は最も外側の層パケット122を取り除くことによって、修正済みフィルム110bとなる。積層体120aの残部から層パケット122が連続シートの形態で離層されるため、減縮した層積層体120bは修正済みフィルム110bの一部として所定位置に留まる。離層は、層パケット122と層パケット124との間の境界面に対応する離層表面に沿って優先的に起こり、かつナイフ又は他の鋭利器具をフィルム110aの縁に当てることによって開始され得る。層パケット122が取り除かれた後、層パケット124はフィルム110bの最も外側の層パケットとなり、層パケット124の表主面124aはフィルム110bの表主面となる。この表主面は典型的には、空気又は他の周囲環境(例えば、水面下で使用されたときには水)に露出される。
後で図1cに図示するように、最も外側の層パケット124は、フィルム110bから取り除かれて、新たな修正済みフィルム110cを形成し得る。層パケット124は、連続シートの形態で積層体120bの残部から離層されるため、減縮した層積層体120cは、修正済みフィルム110cの一部として所定位置に留まる。離層は、層パケット124と層パケット126との間の境界面に対応する離層表面に沿って優先的に起こり、かつナイフ又は他の鋭利器具をフィルム110bの縁に当てることによって開始され得る。層パケット124が取り除かれた後、層パケット126はフィルム110cの最も外側の層パケットとなり、層パケット126の表主面126aはフィルム110cの表主面となる。この表主面は典型的には、空気又は他の周囲環境に露出される。
この後、図1dに図示するように、最も外側の層パケット126は、フィルム110cから取り除かれて、新たな修正されたフィルム110dを形成する。層パケット126は、連続シートの形態で積層体120cの残部から離層されるため、減縮した層積層体120dは、修正済みフィルム110dの一部として所定位置に留まる。この事例において、層積層体120dは、1つの層パケット(即ち、層パケット128)だけを形成するのに十分な個別ポリマー層を収容し得る。離層は、層パケット126と層パケット128との間の境界面に対応する離層表面に沿って優先的に起こり、かつナイフ又は他の鋭利器具をフィルム110cの縁に当てることによって開始され得る。層パケット126が取り除かれた後、層パケット128はフィルム110dの最も外側の層パケットとなり、層パケット128の表主面128aはフィルム110dの表主面となる。この表主面は典型的には、空気に露出される。
図1eにおいて図示されているフィルム110eは、層パケット126が完全に取り除かれた後のフィルム110dと同じである。それ故、層積層体120dは、層パケット128だけを形成するのに十分な個別ポリマー層を収容しており、この層パケットは、接着剤裏張り層112を介して被加工物102に付着されたままの状態に留まる。
読者に理解されるように、フィルム原反110aは4つの層パケットを有し、他の事例においてフィルム原反は、4つより多くの層パケット、又は所望される場合は層パケットを4つ未満ただし少なくとも2つ収容し得ることを想定したものである。1回の共押出し操作で為され得るように個々のポリマー層及び層パケットを極度に薄くすることの利益の1つは、連続シートの形態で逐次的に取り除くことの可能な、4つをはるかに超える層パケットを、フィルム原反に組み入れることが可能になるという点である。
一度に1つのシートのみが逐次的に除去されるのを促す目的で、フィルム110aだけでなく本明細書に開示されている他の多層化ポリマーフィルムも、フィルムの端部付近にて深度の異なるキスカットタブ状の特徴部を有して作製することが可能である。この点に関して、公開済み国際出願(Wuらに付与された国際公開第2012/092478号)は、レーザーカットされた縁線において実質的な離層を一切引き起こすことなしにレーザー放射線を使用して高分子の多層フィルム本体の切断及び細分化を行えるようにする方法を例示している。本方法は、所望されるタブ状の特徴部を形成するうえで有用であり得る。レーザー放射は、少なくともフィルムの幾らかの材料がかなりの吸収度を有し、これにより吸収された電磁放射線が切断線に沿ってフィルム本体を効率的に気化又は削摩できるような波長を有するように選択される。レーザー放射は、適切な合焦光学機器によって成形され、かつ適切な出力レベルに制御されて、狭い切断線に沿った気化を達成する。また、レーザー放射は、予めプログラムされた命令に従って被加工物全体に迅速に走査することも、任意形状の切断線をたどれるように迅速にオン/オフ切り替えを行うことも可能である。
フィルム110aは、多様な目的、及び多様な最終的な利用用途に合わせて調整できる。幾つかの実例において、フィルム110aはアンチグラフィティフィルムであり得る。これらの事例において、フィルム110a及びその全ての構成素コンポーネント(その層パケット及び接着剤裏張り層112を含む)は、実質的に透明であり得るため、その塗布先となる被加工物の外観又はその機能性は、任意の所与の時点において被加工物上に存在するフィルム原反の量には関係なく、変化がない。
他の事例においてフィルム110aは、病院施設などにおいて滅菌(即ち、実質的に細菌を含まない)環境を提供する目的に使用される場合もある。この点に関して、別々に製造されたフィルムのハンドリング、アライメント、及び積層を要する製造操作を別途に行うよりも寧ろ1回の共押出し操作にて個々のポリマー層及び層パケットを作製することにより、もう1つの利益が得られる。その利益は、層パケットの表主面を、所与の層パケットの前方にある層パケットから剥離して露出するまで、はるかに容易に無垢かつ滅菌状態に維持できるようになるという点である。滅菌という最終使用用途の実例において、フィルム110a及びその構成素コンポーネントは、その塗布先となる被加工物に応じて、透明にしてもよいし、又は不透明にしてもよい。
更に他の事例では、フィルム110aを用い、被加工物において制御対象となる表面トポグラフィを提供することも可能である。例えば、高品質な平滑(低粗度の)表面仕上げの被加工物を効率的に提供することが所望される場合もある。被加工物自体の表面を研磨するより寧ろフィルム110aを被加工物に塗布して、必要とされる平滑表面が得られるようにしてもよい。使用時に、フィルムの外側表面が摩耗するか又はさもなければ非平滑になった場合でも、反復的な摩耗事象の後に、層パケットの逐次的な剥離によって、所望される平滑表面を回復できる。他の事例では、被加工物における粗度の制御が所望されることもあり得る。そのような事例において、適切に寸法決めされた被制御量のビーズ又は他の粒子は、層パケットの各々の最前方のポリマー層に供給され得るため、フィルムの最前方の(露出)表面は所望される量の表面粗度を有する。露出表面は、摺り減り、摩耗、他の材料などでの汚染が生じた場合、最も外側の層パケットを単に剥離し、すぐ近隣の層パケットの無垢な表面を暴露させることにより、所望される表面粗度を容易に回復でき、所望される表面粗度が再び得られる。
読者に理解されるように、上記の用途は単なる例示であり、アンチグラフィティフィルム、滅菌フィルム、及び被制御表面トポグラフィフィルムは、開示された多層化ポリマーフィルムに関して考えられる多数の用途のうちの一部に過ぎない。
フィルムの構成体の細部(例えば、図1a〜1eのもの)を、図2に示してある。この図では、概略形態にて、個別ポリマー層が一体に積層化され、多層化ポリマーフィルム210の全部又は一部を形成し得る積層体220が形成されているのが分かる。図示されている実施形態において、積層体220は、3つのタイプのポリマー層(ポリマー層A、ポリマー層B、及びポリマー層C)のみから構成され、これらのポリマー層は、それぞれ別々のポリマー組成物A、B及びCからなることを想定したものである。これらの3通りの層タイプは、反復的な層群A、B、C、A、B、Cなどに編成されており、最も小さい繰り返し単位(A、B、C)は層パケットと呼ばれる。フィルム210は、少なくとも4つの層パケット222、224、226、及び228を有する。これらの層パケットの各々は、表主面(表面222a、224a、226a、228aを参照)、並びに裏主面(表面222b、224b、226b、及び228bを参照)で画定されている。隣接層パケットの表主面及び裏主面は、互いに密接に接触している。図示されている実施形態において、層パケットの各々は、表主面と裏主面との間に配設された厳密に3つのポリマー層(1つのポリマー層A、1つのポリマー層B、及び1つのポリマー層C)を有する。図示されているように、所与のパケットのA層はパケット中の最前方のポリマー層であり、C層はパケット中の最後方のポリマー層であり、B層は所与のパケット中の内側の(即ち、最前方でも最後方でもない)層である。
ポリマー組成物A、B及びCはいずれも、感圧性接着剤(PSA)又は他のタイプの接着剤でないことが好ましい。更にまた、ポリマー組成物A、B、及びCは互いに共押出し可能で、層積層体220全体が、1回の操作にて(別々の操作で為されるのではなく)共押出しされ得ると共に、後になってから接着剤と一体に積層され得るものであることが好ましい。ポリマー組成物A、B、Cはまた、204℃(400°F)以上の温度にて溶融処理可能なものであることが好ましい。幾つかの実例において、多層化ポリマーフィルムは、共押出しによってだけでなく1つ以上の延伸又は配向工程によっても、ポリマー層A、及び/又はポリマー層B、及び/又はポリマー層Cが配向されるように作製できる。そのような配向のある層は、最小レベルの複屈折、例えば、少なくとも0.05の複屈折を有し得る。
ポリマー組成物B、及びA又はCのいずれか一方また、ポリエステル系の材料であることが好ましい。この点に関して我々が開発してきた新規なポリエステル及び非ポリエステル系の材料の組み合わせは、積層体220中の層B、又は層A、又は層Cのそれぞれに適切に組み入れることにより、層パケット222、224などが、隣接する層パケット同士の間の境界面(図2中の破線を参照)に対応する離層表面に沿って優先的に離層を起こし得るものであった。図2の3構成素層の実施形態に関して我々が見出したのは、B層に対するC層の付着よりも実質的に弱くかつA層に対するB層の付着よりも弱くC層をA層に付着させることにより、離層表面をポリマーC層とポリマーA層と間の境界面に合致させることが可能であるという点である。この合致は、ポリプロピレンコポリマーとポリマー組成物Cに適した量の別の樹脂との配合物を使用することによって達成され得る。例えば、ポリマー組成物Cは、プロピレンコポリマーとスチレン系ブロックコポリマーとの混和可能な配合物であってもよいし、又はプロピレンコポリマー及びエチレンαオレフィンコポリマーとの混和可能な配合物であってもよいし、又はプロピレンコポリマーとオレフィンブロックコポリマーとの混和可能な配合物であってもよい。ポリマー組成物Cがプロピレンコポリマーとスチレン系ブロックコポリマーとの混和可能な配合物である場合、ポリマー組成物Bはコポリエステルとオレフィンとの非混和性の配合物であってもよく、又はポリマー組成物Bは非晶質コポリエステル及びポリマーであってもよいし、かつ組成物Aは半結晶性ポリエステルであってもよい。幾つかの実例においては、ポリマー組成物Cがポリマー組成物Bと少なくとも部分的に混和することが可能であり、かつポリマー組成物Bがポリマー組成物Aと少なくとも部分的に混和することが可能であるが、ポリマー組成物Cはポリマー組成物Aと混和できるとは限らない。この点に関して、所与のポリマー組成物は、ポリマー類(例えばポリマー組成物A、B、又はCのうちの任意のもの)の非混和性の配合物であり、その非混和性の配合物の少なくとも1つの成分が別のポリマー組成物と混和する場合、少なくとも部分的に別のポリマー組成物と混和する(又は別のポリマー組成物もまた非混和性の配合物である場合、別のポリマー組成物の少なくとも1つの成分と混和する)と言うことができる。
A−B対、B−C対、及びA−C対の層間の混和度を相違させることは、層の対同士の間の剥離力の相対値に影響を及ぼすための唯一の手段ではない。例えば、層Aの少なくとも1つのコンポーネントが層Bの少なくとも1つのコンポーネントと少なくとも部分的に混和する場合、これらの2つの層間の境界面にまたがって分子間の絡み合いが増加するため、A−B対の剥離力が増強される傾向にある。代わりに、層A及びBのうちの少なくとも1つの、少なくとも1つのコンポーネントに、巨大分子、又は結晶化度、又はその両方が存在する場合、A−B対の剥離力が低減する傾向にあり得る。この原因は2つの層間の境界面にまたがって分子間の絡み合いが減少することであり、この絡み合いの減少は、(乱巻コイル構成においてでなく)分子的に配向し(非晶質状態でなく)構造化結晶子又はその両方に関与するポリマー分子が、可動性を減弱させたことに起因し得る。フィルム作製過程において1つ以上の単軸又は二軸延伸工程(単数又は複数)を行うと、分子の配向、結晶化、又はその両方が起こる可能性がある。それ故、延伸下で配向、結晶化、又は両方の傾向を呈するポリマーから少なくとも部分的に構成される層において、フィルム延伸は、層対同士の間の相対的な剥離力の値に影響を及ぼす手段としての層の組成物を変更することに対する代替又は補足になり得る。つまり、組成物のほかにモルホロジー(結晶性の度合いなど)も用いて、層の対同士の間の相対的な剥離力に影響を与えることも可能である。
図2の層パケットは、3層(A−B−C)の層パケットである。しかしながら、読者に理解されるように、A、B、C層の編成方法はそれぞれ異なる場合があり、かつ/又は3つより多くの個別ポリマー層が層パケット内に収容されるように、他の層タイプ(例えば、ポリマー層D、Eなど)を積層体に追加することもできる。例えば、A、B、C層は、層パケットの各々がポリマー層の5層群(A−B−A−B−C)となるように、A、B、A、B、C、A、B、A、B、Cなどの配列に配列され得る。この事例において、A層に対するC層の付着は、繰り返して言うが、B層に対するC層の付着よりも実質的に弱く、かつA層に対するB層の付着よりも弱いため、離層表面はC層とA層との間の境界面に形成される。しかしながら、フィルムが簡単に崩壊されることのないようにするため、A層に対するC層の付着は、剥離力が0よりも大きいことで特徴付けられる。例えば、剥離力は、少なくとも1グラム/インチ(0.3ニュートン/メートル)又は少なくとも2グラム/インチ(0.8ニュートン/メートル)であることが好ましい。剥離力の単位は、グラム/インチ、又はグラム/インチ幅(略称:g/in)は、時にはグラム/リニアインチ(略称:gli)と呼ばれることもある。1g/inは、0.3860886N/mに等しい。
別の実施例において、ポリマー層Dは、組成物A、B、及びCとは異なるポリマー組成物Dから作製されており、層積層体に追加できることを想定したものである。そのような実施形態を、図3に概略的に示す。図中、多層化ポリマーフィルム310にはポリマー層積層体320が含まれるが、その一部のみが図示されている。層積層体320は、4つの別々のタイプのポリマー層(即ち、ポリマー層A、B、C及びD)から作製され、これらのポリマー層はそれぞれ別々のポリマー組成物A、B、C及びDから構成される。組成物A、B、C、Dはいずれも、感圧性接着剤(PSA)でも他のタイプの接着剤でもなく、これらのポリマー組成物は、互いに共押出し可能で、ひいては層積層体320全体を1回の操作で共押出しすることが可能であることが好ましい。ポリマー組成物A、B、C、Dはまた、204℃(400°F)以上の温度にて溶融処理可能なものであることが好ましい。また、ポリマー層A、B、C、及び/又はDは、その一部又は全部が配向可能であり、かつ少なくとも0.05の複屈折を有し得る。
ポリマー層は、反復的シーケンスA、D、B、C、A、D、B、Cなどに編成されていて、A層に対するC層の付着が積層体320中の他の如何なる隣接の層同士の対の付着よりも弱くなるように、ポリマー組成物が微調整される。このようにして、ポリマー層は、4層(A−D−B−C)からなる層パケットに編成されるため、隣接の層パケット間の境界面に対応する離層表面、即ち、ポリマーC層とポリマーA層との間の境界面(図3における破線を参照)に沿って優先的に離層が起こる。
図4及び5は、開示された多層化ポリマーフィルムの製造に使用され得る製造システムを概略的に表したものである。図4に概略的に図示してあるように、本明細書中の他の箇所に記載されている3つのポリマー組成物A、B、Cの共押出しによって多層化ポリマーフィルム410が形成される。ここで、ポリマー組成物は、二軸スクリュー押出機又は他の好適な手段を介して溶融ポリマー流路をインタリーブするフィードブロック430に給送され得るため、それらのポリマー組成物によって多層化押出物409が形成され、この押出物中のA、B、及びCポリマー層は、完成したフィルムにおいて所望される反復的なパターンにて配置される。幾つかの実例において、押出物409は、1つ以上の層増倍器ユニット内に給送され、複数(例えば、2x、3x、又は4x)の層を有する出力の押出物を元の押出物409中に形成し得る。層増倍器を利用するかどうかに関係なく、その後で多層化押出物をフィルムダイ432内に給送することができ、その出力を鋳造ホイール上で急冷することによって流延多層化ポリマーフィルムを形成することが可能である。幾つかの実例において、流延フィルムは、一切のコンポーネントを追加することなしに、完成した多層化ポリマーフィルム410になり得る。他の事例においては、追加の層及びコーティングを流延フィルムに塗布することによって、追加の機能性を得ることが可能になる。例えば、流延フィルムの露出主表面の片方又は両方に、剥離性ライナーを塗布し得る。また、接着剤裏張り層は、流延フィルムの露出主表面の1つにコーティングすることが可能であり、そのため、関心対象の被加工物に容易に塗布され得る。本明細書中の他の箇所に記述したように、追加で塗布された層及びコーティングの数には関係なく、完成した多層化ポリマーフィルム410は、フィードブロック430を用いた共押出しによって形成されたポリマー層の積層体と、任意選択的な層増倍器(単数又は複数)と、ダイ432と、を具備して構成されており、積層体中の層は、相互に不可逆的に離層されるように調整された層パケットに編成される。
幾つかの実例においては、フィルム内にある一部又は全部の個別層に複屈折を与えるかそれとも個別ポリマー層の一部又は全部の他の材料特性を変えるかには関係なく、多層化流延フィルムを延伸させるか又は配向させることが所望され得る。そのような延伸又は配向は、図5に略図的に図示してある。多層化流延フィルム508は、図4の流延フィルム410と同じであるか又は同様であり得、完成したフィルムにおいて所望される反復的なパターンにて配置された少なくとも3つ別々のポリマー層タイプを備え、下方ウェブ方向及び/又は交差ウェブ方向にフィルムを延伸させる1つ以上の公知のフィルムハンドリングデバイス内に給送され得、逐次的に、同時に、又はそれらを組み合わせるかにかかわらず、配向された多層化ポリマーフィルム510に、本明細書に記述されている離層特性が備わり得る。図5に示してある多層化流延フィルム508は、最初に長さ配向機(L.O.)534に給送される。この長さ配向機は、フィルムを下方ウェブ方向に延伸させ、予備的な配向フィルム509を供給し、続いてフィルムを交差ウェブ方向に延伸させる幅出機536を供給して、完成した配向多層化ポリマーフィルム510を産する。代替実施形態においては、長さ配向機534を省略することも、又は幅出機536を省略することも、又は追加の長さ配向機(単数又は複数)及び/又は幅出機(単数又は複数)を追加することもできる。幅出機は、フィルムを同時に下方ウェブ方向及び交差ウェブ方向の両方へ(不図示)延伸できるように設計されていて、単独で使用することもできるし、又は上述の延伸デバイスと組み合わせて使用することもまた可能である。特別に設計された幅出機、例えば、いわゆるパラボリック幅出機はまた、単独で使用することもできるし、他の延伸ユニットと組み合わせて使用することもできる。他の実施形態(不図示)において、流延フィルムは、扁平ではなくチューブ状のフィルム構成に形成してもよく、続いて、チューブ状の流延フィルムを、インフレーションフィルム成形(blown film process)又はそれに類するものを用いて延伸させてもよい。流延フィルムを延伸フィルムに延伸/配向させる目的に使用され得る方法は、限定されない。
上記の図4に関する説明と同様、完成した配向フィルム510は、一切のコンポーネントを追加することなしに、本明細書に説明されている剥離特性を有する完成した多層化ポリマーフィルムになり得る。他の事例においては、追加の層及びコーティング、例えば剥離性ライナー(単数又は複数)、並びに接着剤裏張り層(単数又は複数)を配向フィルムに塗布することによって、追加の機能性を得ることが可能になる。本明細書中の他の箇所で述べたように、追加で塗布された層及びコーティングの数には関係なく、完成した多層化ポリマーフィルムは、当初に共押出しにより形成されてから任意選択的に延伸により配向された、ポリマー層の積層体を具備しており、積層体中の層は、相互に不可逆的に離層されるように調整された層パケットに編成されている。
層積層体中のポリマー層は、図4に図示されているような共押出しによる同時形成と好適に適合した結果として、個々に剥離され得る層パケットを別途に作製してから相互に積層させた場合よりも薄くすることが可能になる。積層体中の層パケットの各々は、好ましくは、厚さが約2ミル(約50マイクロメートル)以下であり得る。更にまた、層積層体は合計N個の層パケットを収容でき、Nは少なくとも5又は少なくとも10であってよく、フィルムは全厚が約15又は20ミル(それぞれ約380又は510マイクロメートル)以下であり得る。少なくともN−1個の層パケットは同数M個のポリマー層を有することが可能であり、Mは少なくとも3であり得る。M個のポリマー層は、N−1個の層パケット又はN個全ての層パケットに対して同じ順序で配列され得る。
積層体の内部にある様々な層タイプのポリマー組成物を適切に選択することは、開示されたフィルムがポリマー層の積層体全体にわたって繰り返される特定のタイプの境界面にて優先的に離層するうえで幾分重要である。ここでは説明の目的上、積層体が個別ポリマー層を備え、それらの個別ポリマー層が層パケットに編成されている一方、層パケットの各々が最前方のポリマー層と最後方のポリマー層と少なくとも1つの内側ポリマー層と、を有してなる、ことを想定し得る。ここでは、層積層体が隣接層パケットの最前方の層と最後方の層との間の境界面に対応する離層表面にて優先的に離層されるように調整されていることも、更に想定している。そのような事例においては、慨して、最前方の層に適した組成物は、ポリエステル、コポリエステル類、アクリル類、及びシリコーン熱可塑性物質から選択され得る。なお、オレフィン類の配合物(例えば、ポリプロピレン若しくはポリエチレンと、好適な量のスチレン系ブロックコポリマー、又はエチレンαオレフィンコポリマー、又はオレフィンブロックコポリマーとの配合物)から、最後方の層に適した組成物を選択することも可能である。また更に、内側ポリマー層に適した組成物は、様々なポリマー及びポリマー配合物(限定されないが、コポリエステル類、PMMA、co−PMMA、スチレン系ブロックコポリマー類、ポリプロピレン、及びシリコーンポリオキサミド類を含む)から選択され得る。ここで注意すべき点は、それぞれ異なる層タイプに対して前述した好適な組成物の全ての組み合わせが必ずしも所望される結果をもたらすとは限らず、所望される機能性及び離層特性を得るためには、別々の層タイプに使用されるポリマー材料の適切な組み合わせを識別するための判断が必要となることである。例えば、最前方の層が半結晶性ポリエステルでであるか又はそれを具備する場合もあれば、最後方の層が、ポリプロピレンとスチレン系ブロックコポリマー、エチレンαオレフィンコポリマー若しくはオレフィンブロックコポリマーとの配合物であるか又はそれを具備する場合もあれば、内側層がコポリエステルであるか又はそれを具備する場合もある。別の実施例においては、最前方の層がポリメタクリル酸メチル(PMMA)若しくはco−PMMAであるか又はそれを具備する場合もあれば、最後方の層がポリプロピレンとスチレン系ブロックコポリマーの配合物であるか又はそれを具備する場合もあれば、内側層がPMMA又はco−PMMAとスチレン系ブロックコポリマー又はポリプロピレンとの配合物である場合もある。更に別の実施例においては、最前方の層が、シリコーンポリオキサミドであるか又は具備する場合もあれば、最後方の層が、ポリプロピレン及びスチレン系ブロックコポリマーであるか又は具備する場合もあれば、内側層がスチレン系ブロックコポリマーである場合もある。
層積層体中の或るポリマー層が他のポリマー層に付着する強度(時にはまた、剥離強度又は剥離力とも呼ばれる)の調整に対するアプローチについては、ここで図6に関連して説明する。特に、我々が見出したのは、ポリプロピレンと幾つかのコポリマー樹脂類のうちの1つとの配合物からなるポリマー組成物が、他のポリプロピレン層に対して配合済み原料の比率と相関する付着強度を呈することであり、この付着強度は、5層フィルムの実施形態に対する実験に関連して確認された。実験において、3つの押出機を5層のフィードブロックに連結させた。第1のポリマー材料(ここでは、ポリマー組成物Aと呼ぶ)を押出機のうちの1つに給送し、押出機の出力時に2つの外側又は表面薄層を生成した。これらの層は、「A」層と呼ばれる。別々のポリマー材料(ここでは、ポリマー組成物Cと呼ぶ)を別の押出機のうちの1つに給送し、押出機の出力時に1つの中央層又はコア層を生成した。この層は、「C」層と呼ばれる。更に別のポリマー材料(ここでは、ポリマー組成物Bと呼ぶ)を残りの押出機に給送し、押出機の出力に2つの内側層を生成した。これらの層は、「B」層と呼ばれる。「A」、「B」、及び「C」層を、ABCBAの順序で5層の構造体に配列した。5層の押出物を8インチ(20センチメートル)のダイに流し入れ、静電ピン止めによってチル鋳造ホイール(chilled casting wheel)に流延した。実験において、ポリマー組成物A及びBは一定の状態に維持されたのに対して、ポリマー組成物Cは或るランから次のランで変わった。また、実験では、流延フィルムを単軸に延伸させ、続いて、標準の90度剥離試験を用い、結果として生じた延伸フィルムに関して、中央の「C」層と隣接の「B」層との間の剥離力値を測定した。
各実験において、ポリマー組成物Aは、その押出機に20ポンド/時間(9.1kg/hr)の速度で給送された固有粘度0.48のcoPEN樹脂(90mol%のナフタレンジカルボン酸、NDC、10mol%のテレフタル酸ジメチル、DMT)であった。各実験において、ポリマー組成物Bは、その押出機に5ポンド/時間(2.3kg/hr)の速度で給送されたPETgコポリエステル(製品コードEASTAR GN071、供給元Eastman Chemical Co.,Kingsport,TN,USA)であった。各実験において、ポリマー組成物C(フィルムランごとにそれぞれ異なるもの)をその押出機に5ポンド/hr(2.3kg/hr)の速度で給送した。これらの実験では、押出機、ダイ、及びフィードブロックを全て520〜530°F(271〜277℃)の温度まで加熱した。各実験において、5層の流延ウェブは、厚さが約20ミル(約510マイクロメートル)であり、約135℃の温度にてKARO延伸機で原寸の500%×100%に単軸に配向(延伸)させた。これにより、厚さ約4ミル(約100マイクロメートル)の5層の配向フィルムが生成された。フィルムランごとに、剥離強度4ミル厚の配向フィルムを試験した。剥離強度は中央の「C」層と隣接の「B」層との間の剥離力値を示した。
初期のコントロールラン又はベースラインランでは、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー(製品コードPP8650、供給元Total Petrochemicals,Inc.,Houston,TX,USA)をポリマー組成物Cとした。このコントロールランにおいて、剥離力の測定値は0g/in(0N/m)であった。
次いで、1つの実験群において、ポリマー組成物Cをポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーとオレフィンブロックコポリマー樹脂との配合物に変えた。使用された特定のオレフィンブロックコポリマーは、製品コードがINFUSE D9500で、供給元がDow Chemical Company(Midland,MI,USA)であった。この実験群において、オレフィンブロックコポリマーの量を、オレフィンブロックコポリマー:10%(0.5ポンド/hr(0.23kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:4.5ポンド/hr(2.04kg/hr))、オレフィンブロックコポリマー:20%(1ポンド/hr(0.45kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:4ポンド/hr(1.81kg/hr))、及びオレフィンブロックコポリマー:50%(2.5ポンド/hr(1.13kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:2.5ポンド/hr(1.13kg/hr))として、フィルムランを行った。これらのランで測定された剥離力はそれぞれ6、12、及び47g/in(2.3、4.6、18.1N/m)であった。これらの結果を図6に曲線610として示す。
別の実験群において、ポリマー組成物Cをポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーとエチレン/オクテンコポリマー樹脂との配合物に変えた。使用された特定のエチレン/オクテンコポリマーは、製品コードEXACT 8201(供給元ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX,USA)であった。この実験群において、オレフィンブロックコポリマーの量を、エチレン/オクテンコポリマー:10%(0.5ポンド/hr(0.23kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:4.5ポンド/hr(2.04kg/hr))、エチレン/オクテンコポリマー:20%(1ポンド/hr(0.45kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:4ポンド/hr(1.81kg/hr))、エチレン/オクテンコポリマー:30%(1.5ポンド/hr(0.68kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:3.5ポンド/hr(1.59kg/hr))、エチレン/オクテンコポリマー:50%(2.5ポンド/hr(1.13kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:2.5ポンド/hr(1.13kg/hr))、及びエチレン/オクテンコポリマー:75%(3.75ポンド/hr(1.70kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:1.25ポンド/hr(0.57kg/hr))として、フィルムランを行った。これらのランで測定された剥離力はそれぞれ3、7、11、7、及び114g/in(1.2、2.7、4.2、2.7、44.0N/m)であった。これらの結果を図6に曲線612として示す。
別の実験群において、ポリマー組成物Cをポリプロピレン/ポリエチレンコポリマーとスチレンエチレンプロピレンスチレン(SEPS)ブロックコポリマー樹脂との配合物に変えた。使用された特定のSEPSブロックコポリマーは、製品コードKRATON G1730(供給元Kraton Performance Polymers Inc.,Houston,TX,USA)であった。この実験群において、SEPSブロックコポリマーの量を、SEPSブロックコポリマー:10%(0.5ポンド/hr(0.23kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:4.5ポンド/hr(2.04kg/hr))、SEPSブロックコポリマー:20%(1ポンド/hr(0.45kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:4ポンド/hr(1.81kg/hr))、SEPSブロックコポリマー:50%(2.5ポンド/hr(1.13kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:2.5ポンド/hr(1.13kg/hr))、及びSEPSブロックコポリマー:100%(5ポンド/hr(2.27kg/hr)、ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー:0ポンド/hr(0kg/hr))として、フィルムランを行った。これらのランで測定された剥離力はそれぞれ7、10、57、及び2000g/in(2.7、3.9、22.0、772.2N/m)であった。これらの結果(100%ランを除く)は、図6に曲線614として示してある。
図6における曲線610、612、614から確認されるように、ポリプロピレンと幾つかのコポリマー樹脂類のうちの1つとの配合物からなるポリマー組成物においては、他のポリプロピレン層への付着の強度が配合済み原料の比率に対し相関性を呈する。
上述の原理を利用して、本明細書に説明されている離層特性を有する幾つかの多層化ポリマーフィルムを作製した。
実施例において、図7に概略的に示す構造を有する多層化ポリマーフィルムを作製した。その図を参照すると、ポリマーフィルム710は、図示してあるように編成されている非粘着性ポリマー層A、B及びCの積層体720を具備し、15個の別個の層パケットを形成している。これらの層パケットは、図7において722−1、722−2、...、722−14及び722−15といったようにラベル付けされている。これらの層パケットの各々は、3層の(A−B−C)層積層体であり、1つの最前方の主表面(722−1a、722−2a、722−3aなど)と、1つの最後方の主表面(722−1b、722−2bなど)と、を具備する。15個の層積層体は、45個の個別ポリマー層に相当した。合計46個の個別ポリマー層が得られるように、積層体720の底部に1つの付加的なポリマー層Aを追加した。製造されたフィルムにおいて、これら46個の層を46層のフィードブロックにより供給した。フィードブロックを3つの押出機(1つはポリマー組成物Aを含み、1つはポリマー組成物Bを含み、1つはポリマー組成物Cを含む)を介して給送した。ポリマー組成物Dを含む1つの付加的な押出機は、表面薄層ブロックを給送し、この表面薄層ブロックは、1つのポリマー層Dを46層の組み合わせの反対側に供給して、図示されているような48層の組み合わせを形成する。48層の組み合わせを8インチ(約200mm)のダイに流し入れ、チル鋳造ホイールを静電ピン止めで流延した。全ての事例において、ポリマー組成物A、B、及びCはいずれも明瞭に互いに異なる。しかしながら、幾つかの事例において、ポリマー組成物Dは他の3つのポリマー組成物とは異なる一方、他の事例においてポリマー組成物Dはポリマー組成物Aと同じであった。後者の例で、48層の組み合わせが46層の組み合わせになったのは、A及びD層の外側の対が同じポリマー組成物を有するためマージされたことに起因する。
ポリマー組成物A、B及びCはいずれも互いに共押出し可能であり、かついずれも204℃(400°F)以上の温度にて溶融処理可能である。これらの例に記載の試料の押出し中に、押出機、ダイ、及びフィードブロックを500〜530°F(260〜277℃)の温度まで加熱した。
実施例においては、これらの層の組み合わせの多層化流延ウェブ又はフィルムを、鋳造ホイールの速度を制御することにより別々の厚さで作製した。殆どの場合(実施例1、2、4、及び5)、流延ウェブもまた、二軸延伸で配向させた。標準の90度剥離試験を用い、結果として得られた流延(実施例3)又は延伸(実施例1、2、4、及び5)フィルムに関して、ポリマー積層体の内部にある様々な境界面における剥離強度を評価した。
(実施例1)
実施例1で使用したポリマー組成物及び押出機の流速は、以下の通りである。
・ポリマー組成物A:固有粘度0.60、流速15ポンド/hr(6.8kg/hr)のPET樹脂;
・ポリマー組成物B:PETgコポリエステル(製品コードEASTAR GN071、供給元Eastman Chemical Co.,Kingsport,TN,USA)、流速5ポンド/hr(2.3kg/hr);
・ポリマー組成物C:ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー(製品コードPP8650、製品コードTotal Petrochemicals,Inc.,Houston,TX,USA)、70重量%(流速7ポンド/hr(3.2kg/hr))とスチレンエチレンプロピレンスチレン(SEPS)ブロックコポリマー樹脂(製品コードKRATON G1657、製品コードKraton Performance Polymers Inc.,Houston,TX,USA)、30重量%(流速3ポンド/hr(1.4kg/hr))との配合物、及び
・ポリマー組成物D:流速10ポンド/hr(4.5kg/hr)であること以外は、ポリマー組成物Aと同じである。
これらの材料を使用して、上述の流延ウェブフィルムを作製した。流延ウェブフィルムは、厚さが約40ミル(約1000マイクロメートル)であった。続いて、流延フィルムを100℃にてKARO IV laboratoryフィルム延伸機(Bruckner Maschinenbau,Siegsdorf,Germany)で、原寸の350%×350%まで二軸に延伸させた。二軸延伸によって、ポリマー層Aが複屈折になった一方、ポリマー層B及びCは、実質的に非晶質又は等方性のままに維持された。結果として得られた延伸フィルムは、厚さ3.25ミル(83マイクロメートル)で、光ヘイズが5%未満であった。フィルムの剥離強度を評価した。
延伸フィルムの積層体の内部にある別々の層境界面における剥離力を測定した。結果は以下の通りである。
・ポリマー層A、B間の境界面:1000g超/in(386N/m);
・ポリマー層B、C間の境界面:35.5g/in(13.7N/m);
・ポリマー層C、A間の境界面:12.5g/in(4.8N/m)。
これらの試験から、ポリマー層Aに対するポリマー層Cの付着が、ポリマー層Bに対するポリマー層Cの付着よりも実質的に弱く、かつポリマー層Bに対するポリマー層Aの付着よりも実質的に弱いことが確証された。この実施例1のフィルムにおいて、不可逆的な離層は、ポリマー層C、A間の境界面に対応する離層表面にて優先的に起こるため、結果として、個別層パケットが連続シートの形態でフィルム残部から連続して剥離できることが観測された。
(実施例2)
実施例2で使用したポリマー組成物及び押出機の流速は、以下の通りである。
・ポリマー組成物A:固有粘度0.60、流速10ポンド/hr(4.5kg/hr)のPET樹脂;
・ポリマー組成物B:ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー(製品コードPP8650、供給元Total Petrochemicals,Inc.,Houston,TX,USA)、70重量%(流速7ポンド/hr(3.2kg/hr))とスチレンエチレンプロピレンスチレン(SEPS)ブロックコポリマー樹脂(製品コードKRATON G1645、供給元Kraton Performance Polymers Inc.,Houston,TX,USA)、30重量%(流速3ポンド/hr(1.4kg/hr))との配合物;
・ポリマー組成物C:ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー(製品コードPP8650、供給元Total Petrochemicals,Inc.,Houston,TX,USA)、90重量%(流速9ポンド/hr(4.1kg/hr))とスチレンエチレンプロピレンスチレン(SEPS)ブロックコポリマー樹脂(製品コードKRATON G1645、供給元Kraton Performance Polymers Inc.,Houston,TX,USA)、10重量%(流速1ポンド/hr(0.45kg.hr))との配合物、及び
・ポリマー組成物D:ポリマー組成物Aと同じ。また同様に、流速も10ポンド/hr(4.5kg/hr)とした。
これらの材料を使用して、上述の流延ウェブフィルムを作製した。流延ウェブフィルムは、厚さが約40ミル(約1000マイクロメートル)であった。続いて、流延フィルムを100℃にてKARO IV laboratoryフィルム延伸機(Bruckner Maschinenbau,Siegsdorf,Germany)で、原寸の350%×350%まで二軸に延伸させた。二軸延伸によって、ポリマー層Aが複屈折になった一方、ポリマー層B及びCは、実質的に非晶質又は等方性のままに維持された。結果として得られた延伸フィルムは、厚さ3.25ミル(83マイクロメートル)で、光ヘイズが5%未満であった。フィルムの剥離強度を評価した。
延伸フィルムの積層体の内部にある別々の層境界面における剥離力を測定した。結果は以下の通りである。
・ポリマー層A、B間の境界面:62g/in(23.9N/m);
・ポリマー層B、C間の境界面:1000g超/in(386N/m);
・ポリマー層C、A間の境界面:16.4g/in(6.3N/m)。
これらの試験から、ポリマー層Aに対するポリマー層Cの付着が、ポリマー層Bに対するポリマー層Cの付着よりも実質的に弱く、かつポリマー層Bに対するポリマー層Aの付着よりも実質的に弱いことが確証された。この実施例2のフィルムにおいては、ポリマー層C、A間の境界面に対応する離層表面にて優先的に不可逆的な離層が起こるため、結果として、個別層パケットが連続シートの形態でフィルム残部から連続して剥離できることが観測された。
(実施例3)
実施例3で使用したポリマー組成物及び押出機の流速は、以下の通りである。
・ポリマー組成物A:メタアクリル酸メチル/メタアクリル酸エチル(MMA/EA)コポリメタクリル酸メチル(coPMMA)(製品コードATOGLAS 510A、供給元Arkema Inc.,King of Prussia,PA,USA、流速5ポンド/hr 2.3kg/hr);
・ポリマー組成物B:スチレンエチレンプロピレンスチレン(SEPS)ブロックコポリマー樹脂(製品コードKRATON G1645、供給元Kraton Performance Polymers Inc.,Houston,TX,USA)、流速10ポンド/hr(4.5kg/hr);
・ポリマー組成物C:ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー(製品コードPP8650、供給元Total Petrochemicals,Inc.,Houston,TX,USA)、80重量%(流速8ポンド/hr(3.6kg/hr))とスチレンエチレンプロピレンスチレン(SEPS)ブロックコポリマー樹脂(製品コードKRATON G1645、供給元Kraton Performance Polymers Inc.,Houston,TX,USA)、20重量%(流速2ポンド/hr(0.91kg/hr))との配合物、及び
・ポリマー組成物D:ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー(製品コードPP8650、供給元Total Petrochemicals,Inc.,Houston,TX,USA)、流速10ポンド/hr(4.5kg/hr)。
これらの材料を使用して、上述の流延ウェブフィルムを作製した。流延ウェブフィルムは、厚さが約40ミル(約1000マイクロメートル)であった。流延ウェブフィルムは延伸させなかったため、ポリマー層A、B及びCはいずれも実質的に非晶質又は等方性のままに維持された。この流延フィルムの外側「D」層を剥離させて、厚さ30ミル(760マイクロメートル)の流延フィルムを残した。この流延フィルムの光ヘイズは、5%未満であった。この流延フィルムの剥離強度を評価した。
流延フィルムの積層体の内部にある別々の層境界面における剥離力を測定した。結果は以下の通りである。
・ポリマー層A、B間の境界面:34.3g/in(13.2N/m);
・ポリマー層B、C間の境界面:1000g超/in(386N/m);
・ポリマー層C、A間の境界面:10.3g/in(4.0N/m)。
これらの試験から、ポリマー層Aに対するポリマー層Cの付着が、ポリマー層Bに対するポリマー層Cの付着よりも実質的に弱く、かつポリマー層Bに対するポリマー層Aの付着よりも実質的に弱いことが確証された。この実施例3のフィルムにおいて、不可逆的な離層は、ポリマー層C、A間の境界面に対応する離層表面にて優先的に起こるため、結果として、個別層パケットが連続シートの形態でフィルム残部から連続して剥離され得ることが観測された。
(実施例4)
実施例4で使用したポリマー組成物及び押出機の流速は、以下の通りである。
・ポリマー組成物A:固有粘度0.60、流速15ポンド/hr(6.8kg/hr)のPET樹脂;
・ポリマー組成物B:ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー(製品コードPP8650、供給元Total Petrochemicals,Inc.,Houston,TX,USA)、20重量%(流速1.5ポンド/hr(0.68kg/hr))とPETgコポリエステル(製品コードEASTAR GN071、供給元Eastman Chemical Co.,Kingsport,TN,USA)、80重量%(流速6ポンド/hr(2.7kg/hr))との非混和性の配合物;
・ポリマー組成物C:ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー(製品コードPP8650、供給元Total Petrochemicals,Inc.,Houston,TX,USA)、90重量%(流速6.8ポンド/hr(3.1kg/hr))とスチレンエチレンプロピレンスチレン(SEPS)ブロックコポリマー樹脂(製品コードKRATON G1645、供給元Kraton Performance Polymers Inc.,Houston,TX,USA)、10重量%(流速0.7ポンド/hr(0.32kg/hr))との配合物、及び
・ポリマー組成物D:流速10ポンド/hr(4.5kg/hr)であること以外は、ポリマー組成物Aと同じである。
ポリマー組成物Aは部分的にポリマー組成物Bと混和し、かつポリマー組成物Bは部分的にポリマー組成物Cと混和したが、ポリマー組成物Aはポリマー組成物Cと混和しなかった。これらの材料を使用して、上述の流延ウェブフィルムを作製した。流延ウェブフィルムは、厚さが約20ミル(約500マイクロメートル)であった。続いて、流延フィルムを100℃にてKARO IV laboratoryフィルム延伸機(Bruckner Maschinenbau,Siegsdorf,Germany)で、原寸の350%×350%まで二軸に延伸させた。二軸延伸によって、ポリマー層Aが複屈折性になった一方、ポリマー層B及びCは、実質的に非晶質又は等方性のままに維持された。結果として得られた延伸フィルムは、厚さ3.25ミル(83マイクロメートル)で、光ヘイズが5%超かつ10%未満であった。フィルムの剥離強度を評価した。
延伸フィルムの積層体の内部にある別々の層境界面における剥離力を測定した。結果は以下の通りである。
・ポリマー層A、B間の境界面:1000g超/in(386N/m);
・ポリマー層B、C間の境界面:11.6g/in(4.5N/m);
・ポリマー層C、A間の境界面:5.5g/in(2.1N/m)。
これらの試験から、ポリマー層Aに対するポリマー層Cの付着が、ポリマー層Bに対するポリマー層Cの付着よりも実質的に弱く、かつポリマー層Bに対するポリマー層Aの付着よりも実質的に弱いことが確証された。この実施例4のフィルムにおいては、ポリマー層C、A間の境界面に対応する離層表面にて優先的に不可逆的な離層が起こるため、結果として、個別層パケットが連続シートの形態でフィルム残部から連続して剥離され得ることが観測された。
(実施例5)
実施例5で使用したポリマー組成物及び押出機の流速は、以下の通りである。
・ポリマー組成物A:固有粘度0.60、流速10ポンド/hr(4.5kg/hr)のPET樹脂;
・ポリマー組成物B:PETgコポリエステル(製品コードEASTAR GN071、供給元Eastman Chemical Co.,Kingsport,TN,USA)、流速10ポンド/hr(4.5kg/hr);
・ポリマー組成物C:ポリプロピレン/ポリエチレンコポリマー(製品コードPP8650、供給元Total Petrochemicals,Inc.,Houston,TX,USA)、70重量%(流速7ポンド/hr(3.2kg/hr))とエチレンαオレフィン(エチレンオクテン)コポリマー樹脂(製品コードEXACT 8201、供給元ExxonMobil Chemical Company,Houston,TX,USA)、30重量%(流速3ポンド/hr(1.4kg/hr))との配合物、及び
・ポリマー組成物D:ポリマー組成物Aと同じ。同様に、流速も10ポンド/hr(4.5kg/hr)とした。
これらの材料を使用して、上述の流延ウェブフィルムを作製した。流延ウェブフィルムは、厚さが約40ミル(約1000マイクロメートル)であった。続いて、流延フィルムを100℃にてKARO IV laboratoryフィルム延伸機(Bruckner Maschinenbau,Siegsdorf,Germany)で、原寸の350%×350%まで二軸に延伸させた。二軸延伸によって、ポリマー層Aが複屈折性になった一方、ポリマー層B及びCは、実質的に非晶質又は等方性のままに維持された。結果として得られた延伸フィルムは、厚さ3.25ミル(83マイクロメートル)で、光ヘイズが5%未満であった。フィルムの剥離強度を評価した。
延伸フィルムの積層体の内部にある別々の層境界面における剥離力を測定した。結果は以下の通りである。
・ポリマー層A、B間の境界面:1000g超/in(386N/m);
・ポリマー層B、C間の境界面:7.5g/in(2.9N/m);
・ポリマー層C、A間の境界面:3.7g/in(1.4N/m)。
これらの試験から、ポリマー層Aに対するポリマー層Cの付着が、ポリマー層Bに対するポリマー層Cの付着よりも実質的に弱く、かつポリマー層Bに対するポリマー層Aの付着よりも実質的に弱いことが確証された。この実施例5のフィルムにおいて、不可逆的な離層は、ポリマー層C、A間の境界面に対応する離層表面にて優先的に起こるため、結果として、個別層パケットが連続シートの形態でフィルム残部から連続して剥離され得ることが観測された。
特に断らない限り、本明細書及び特許請求の範囲において使用される量、特性の測定値などを表す全ての数は、「約」なる語によって修飾されているものとして理解されるべきである。したがって、そうではないことが示されていない限り、本明細書及び特許請求の範囲に記載される数値的パラメータは、本出願の教示を利用する当業者が得ようとする所望の特性に応じて異なり得る近似的な値である。特許請求の範囲に対する均等論の適用を制限しようとするものではないが、各数値的パラメータは、少なくとも記載される有効桁数を考慮し、更に一般的な四捨五入法を適用することによって解釈されるべきである。本発明の広義の範囲を示す数値的範囲及びパラメータは近似的な値ではあるが、任意の数値が本明細書に述べられる具体例に記載される限りにおいて、これらは妥当な程度に可能な範囲で精確に記載されるものである。しかしながら、如何なる数値も試験又は測定限界に伴う誤差を含み得るものである。
本出願では、以下の態様が提供される。
1. ポリマー層の積層体を具備するフィルムであって、前記ポリマー層が層パケットに編成されていて、前記層パケットの各々が、表主面と、裏主面と、前記表主面と前記裏主面との間の少なくとも3つの前記ポリマー層とを有してなる、前記フィルムにおいて、前記積層体中の隣接する第1及び第2の層パケットの全ての対について、前記第1の層パケットが、その一側面上にて前記第1の層パケットの内側ポリマー層に接触し、その反対側面上にて前記第2の層パケットの最前方のポリマー層に接触する最後方のポリマー層を備え、前記最後方のポリマー層が、前記内側ポリマー層に対する付着よりも弱く前記最前方のポリマー層に付着しているため、結果として、前記第1の層パケットが、前記最後方のポリマー層と前記最前方のポリマー層との間の境界面に対応する離層表面に沿って前記第2の層パケットから不可逆的に離層する傾向にあり、かつ前記ポリマー層の積層体中の前記ポリマー層の全てが互いに共押出し可能なそれぞれのポリマー組成物を有する、フィルム。
2. 前記ポリマー層の積層体が、それぞれ別々のポリマー組成物A、B及びCからなるポリマー層Aとポリマー層Bとポリマー層Cとを備え、かつ前記最後方のポリマー層が前記ポリマー組成物Cを有する、態様1に記載のフィルム。
3. 前記ポリマー組成物Cが、プロピレンコポリマーとスチレン系ブロックコポリマーとの配合物である、態様2に記載のフィルム。
4. 前記ポリマー組成物Cが、プロピレンコポリマーとエチレンαオレフィンコポリマーとの配合物である、態様2に記載のフィルム。
5. 前記ポリマー組成物Cが、プロピレンコポリマーとオレフィンブロックコポリマーとの配合物である、態様2に記載のフィルム。
6. 前記内側ポリマー層が前記ポリマー組成物Bを有し、前記最前方のポリマー層が前記ポリマー組成物Aを有する、態様2に記載のフィルム。
7. 前記ポリマー組成物Cがプロピレンコポリマーとスチレン系ブロックコポリマーとの配合物であり、前記ポリマー組成物Bがコポリエステルとオレフィンとの不混和性の配合物である、態様6に記載のフィルム。
8. 前記ポリマー組成物Cがプロピレンコポリマーとスチレン系ブロックコポリマーとの配合物であり、前記ポリマー組成物Bが非晶質コポリエステルであり、かつ前記ポリマー組成物Aが半結晶性ポリエステルである、態様6に記載のフィルム。
9. 前記ポリマー組成物Cがプロピレンコポリマーとエチレン/オクテンコポリマーとの配合物であり、前記ポリマー組成物Bが非晶質コポリエステルであり、かつ前記ポリマー組成物Aが半結晶性ポリエステルである、態様6に記載のフィルム。
10. 前記ポリマー組成物Cがプロピレンコポリマーとオレフィンブロックコポリマーとの配合物であり、前記ポリマー組成物Bが非晶質コポリエステルであり、かつ前記ポリマー組成物Aが半結晶性ポリエステルである、態様6に記載のフィルム。
11. 前記ポリマー組成物Cが前記ポリマー組成物Bと少なくとも部分的に混和し、かつ前記ポリマー組成物Bが前記ポリマー組成物Aと少なくとも部分的に混和するが、前記ポリマー組成物Cが前記ポリマー組成物Aとは混和しない、態様6に記載のフィルム。
12. 前記ポリマー層の積層体中の前記ポリマー層の全てが、204℃(400°F)以上の温度にて溶融処理可能なそれぞれのポリマー組成物を有する、態様1に記載のフィルム。
13. 前記積層体中の前記ポリマー層の少なくとも幾つかが配向されていて、少なくとも0.05の複屈折を有する、態様1に記載のフィルム。
14. 前記積層体中の前記ポリマー層が、いずれも感圧性接着剤でない、態様1に記載のフィルム。
15. 前記積層体中の前記ポリマー層が、いずれも接着剤でない、態様14に記載のフィルム。
16. 前記積層体中の前記層パケットの各々の厚さが、2ミル(50マイクロメートル)以下である、態様1に記載のフィルム。
17. 前記ポリマー層が少なくともN個の層パケットに編成されており、Nが少なくとも5である、態様1に記載のフィルム。
18. Nが少なくとも10であり、かつ前記フィルムの全厚が15ミル(380マイクロメートル)以下である、態様17に記載のフィルム。
19. 前記層パケットのうちの少なくともN−1個が、同数M個の前記ポリマー層を有し、Mが少なくとも3である、態様17に記載のフィルム。
20. 前記M個のポリマー層が、前記N−1個の層パケットに対して同じ順序で配列される、態様19に記載のフィルム。
21. 前記最前方のポリマー層に対する前記最後方のポリマー層の付着が、2〜100グラム/インチ(0.8〜38.6N/m)の範囲の剥離力で特徴付けられる、態様1に記載のフィルム。
22. 前記最前方のポリマー層に対する前記最後方のポリマー層の付着が、第1の剥離力で特徴付けられ、前記内側ポリマー層に対する前記最後方のポリマー層の付着が第2の剥離力で特徴付けられ、かつ前記第2の剥離力が前記第1の剥離力の少なくとも2倍である、態様1に記載のフィルム。
23. 前記第2の剥離力が、前記第1の剥離力の少なくとも3倍である、態様22に記載のフィルム。
24. 前記最前方のポリマー層に対する前記最後方のポリマー層の付着が第1の剥離力で特徴付けられ、前記内側ポリマー層に対する前記最前方のポリマー層の付着が第3の剥離力で特徴付けられ、かつ前記第3の剥離力が前記第1の剥離力の少なくとも2倍である、態様1に記載のフィルム。
25. 前記第3の剥離力が、前記第1の剥離力の少なくとも3倍である、態様24に記載のフィルム。
本発明の様々な修正及び変更は、本発明の趣旨及び範囲から逸脱することなく、当業者にとって明らかとなり、本発明は本発明において説明される例示的な実施形態に限定されないものと理解されるべきである。読者は、開示される一実施形態の特徴はまた、他に指示がない限り、他の全ての開示される実施形態に応用され得る。また当然のことながら、本明細書において参照される米国特許、特許出願公開、並びに他の特許文献及び非特許文献はすべて、先行する開示と矛盾しない限りにおいて参照として組み込まれる。

Claims (3)

  1. ポリマー層の積層体を具備するフィルムであって、前記ポリマー層が層パケットに編成されていて、前記層パケットの各々が、表主面と、裏主面と、前記表主面と前記裏主面との間の少なくとも3つの前記ポリマー層とを有してなる、前記フィルムにおいて、
    前記積層体中の隣接する第1及び第2の層パケットの全ての対について、前記第1の層パケットのポリマー層のうち前記第2の層パケットに接触するポリマー層を最後方のポリマー層とし、前記最後方のポリマー層が接触する前記第1の層パケットのポリマー層を内側ポリマー層とし、前記最後方のポリマー層が接触する前記第2の層パケットのポリマー層を最前方のポリマー層とするとき、前記最後方のポリマー層が、前記内側ポリマー層に対する付着よりも弱く前記最前方のポリマー層に付着しているため、結果として、前記第1の層パケットが、前記最後方のポリマー層と前記最前方のポリマー層との間の境界面に対応する離層表面に沿って前記第2の層パケットから不可逆的に離層する傾向にあり、
    前記ポリマー層の積層体中の前記ポリマー層の全てが互いに共押出し可能なそれぞれのポリマー組成物を有し、前記積層体中の前記ポリマー層の少なくとも幾つかが配向されていると共に少なくとも0.05の複屈折を有する
    フィルム。
  2. 前記最前方のポリマー層に対する前記最後方のポリマー層の付着が、2〜100グラム/インチ(0.8〜38.6N/m)の範囲の剥離力で特徴付けられる、請求項1に記載のフィルム。
  3. 前記最前方のポリマー層に対する前記最後方のポリマー層の付着が、第1の剥離力で特徴付けられ、前記内側ポリマー層に対する前記最後方のポリマー層の付着が第2の剥離力で特徴付けられ、かつ前記第2の剥離力が前記第1の剥離力の少なくとも2倍である、請求項1に記載のフィルム。
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