JP6740205B2 - バリアフィルム用塩化ビニリデンコポリマー - Google Patents
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-
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Description
本出願は、2012年10月5日付けで出願された、米国特許仮出願第61/710,
412号の優先権を主張する。
であることが知られている。ガス性チーズは、包装された後に相当量の二酸化炭素(CO
2)を放出する特殊食品である。ガス性チーズはいくらかの酸素保護を必要とするが、包
装用袋もまた、チーズの保存工程中に生成される過剰CO2を排出することができなけれ
ばならない。ガス性チーズなどの多くの特殊食品は、透過性バリアとして機能する包装用
フィルムを必要とする。
生じる。従来の塩化ビニリデン樹脂は急速に結晶化する。急速に結晶化すると、従来の塩
化ビニリデン樹脂は、引出し、成形、および配向時などの押出後の手順において硬直する
。そのような押出後の手順中での急速な結晶化によって、結果として許容できないフィル
ム破損および破れが生じる。
いる。さらに、改善された押出後加工性および特殊食品包装に適した透過性バリア特性を
有する塩化ビニリデン樹脂の必要性も存在する。
、アクリレートポリマーとを含む組成物を対象としている。本組成物から作製されるフィ
ルムは改善された加工性を示し、ガス性チーズなどの特殊食品用包装など、食品包装用透
過性バリアフィルムとして有利な用途を見出す。
(a)6重量%を超えるアクリル酸メチルマー単位をその中に有する、塩化ビニリデン
/アクリル酸メチルインターポリマーと、
(b)6重量%を超えるエポキシ可塑剤と、
(c)4重量%未満のアクリレートポリマーと、を含む。
。
およびその組み合わせから選択されてもよい。
ル酸メチルインターポリマーと、(b)エポキシ可塑剤と、(c)アクリレートポリマー
とを含む。塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマーは、インターポリマー内
に、6重量%を超えるアクリル酸メチルマー単位を有する。組成物はまた、エポキシ可塑
剤を、6重量%を超えて含有する。組成物はさらに、アクリレートポリマーを4重量%未
満で含有する。
本組成物は、塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマーを含む。塩化ビニリ
デンポリマーまたは「VDC」は、塩化ビニリデン樹脂、塩化ビニリデンのインターポリ
マー、塩化ビニリデンインターポリマー、および塩化ビニリデンのコポリマーとしても知
られている。本明細書に用いられるように、用語「塩化ビニリデンのインターポリマー」
、「塩化ビニリデンインターポリマー」または「PVDC」は、その主な成分が塩化ビニ
リデンであり、任意で、塩化ビニリデンモノマーと共重合可能な、塩化ビニル、アクリル
酸アルキル、メタクリル酸アルキル、アクリル酸、メタクリル酸、イタコン酸、アクリロ
ニトリル、およびメタクリロニトリルなどのモノエチレン性不飽和モノマー(モノ不飽和
コモノマー)を1種以上有する、コポリマー、ターポリマー、ならびにより高度なポリマ
ーを含む。
ニリデンポリマーは塩化ビニリデンおよびアクリル酸メチルからのモノマー単位を含む(
以後、「PVDC/MA」と称する)。PVDC/MAインターポリマーは、ポリマー中
に6重量%を超えるアクリル酸メチルマー単位を有する。本明細書に用いられるように、
用語「マー単位」は、単一反応分子、または単一モノマー分子に由来するインターポリマ
ーの部分である。例えば、エチレンからのマー単位は一般式−CH2−CH2−を有する
。
重量%から94重量%、およびアクリル酸メチルモノマーを6重量%から10重量%で含
むモノマー混合物から形成される。重量パーセントはPVDC/MAインターポリマーの
全重量に基づく。
超え、または7%MAを超えて9%MAまで、または9.5%MA、または10%MAで
あり、VDCは対応する逆数の量で含む(すなわち、93.5/6.5、93/7、91
/9、90.5/9.5、90/10のVDC/MAモノマー混合物)。
質的に全く含まない。
本組成物はエポキシ可塑剤を含む。エポキシ可塑剤は、少なくとも600ダルトンの分
子量を有する。一実施形態では、エポキシ可塑剤は少なくとも600ダルトン、または7
00ダルトン、または800ダルトンから、2,000ダルトン、または5,000ダル
トン、または10,000ダルトンの分子量を有する。
的な例としては、エポキシ化大豆油、エポキシ化亜麻仁油、およびそれらの組み合わせが
挙げられる。
10重量%、または12重量%、または13重量%、または14重量%、または15重量
%である。重量パーセントは組成物の全重量に基づく。
本組成物はアクリレートポリマーを含む。一実施形態では、アクリレートポリマーはメ
タクリル系ポリマーであってもよい。メタクリル系ポリマーは、少なくとも1種のメタク
リル酸アルキルモノマーまたはその組み合わせを含むモノマーから、任意に少なくとも1
種のアクリル酸アルキルまたはスチレン系モノマーもしくはその組み合わせを有して調製
され得る。すなわち、メタクリル酸アルキルモノマー、および任意にアクリル酸アルキル
モノマーのマー単位を有する。
たは少なくとも40、または少なくとも50重量%で、および少なくとも1種の追加のメ
タクリル系またはアクリル系アルキルエステルまたはスチレン系モノマーもしくはその組
み合わせ、または少なくとも1つの追加メタクリル系またはアクリル系アルキルエステル
を含む。アクリル酸アルキルおよびメタクリル酸モノマーのアルキル基は少なくとも1つ
の炭素原子を有し、最大で16炭素原子、または最大で8炭素原子、または最大で4炭素
原子を有する。
モノマーを含み、アクリル酸メチル、アクリル酸エチル、アクリル酸ブチル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸ブチルや、スチレン、α−メチルスチレン、パラーメチルスチレ
ン、パラ−tert−ブチルスチレン、およびそれらの組み合わせなどのスチレン系モノ
マーとして、そのようなモノマーを含むメタクリル酸メチルと重合される。
も150,000、または少なくとも200,000から、最大で4,000,000、
または最大で700,000、または最大で400,000ダルトンのポリマー分子量を
有する。
は95℃未満のガラス転移温度を少なくとも1つ有する。
マー、スチレンモノマー、およびそれらの組み合わせを含むポリマーである。好適なアク
リレートポリマーの非限定的な例としては、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタ
クリル酸メチル、メタクリル酸ブチルおよびスチレンが挙げられる。
よびアクリル酸ブチルのインターポリマーである。
たは2重量%から、3重量%、または3.5重量%から4重量%未満まで、または4重量
%である。重量パーセントは組成物の全重量に基づく。
ことで導入されてもよい。別の代替的な方法は、ラテックス状のアクリレートポリマーを
PVDC樹脂の水性スラリーに添加して、次にPVDC樹脂の表面にアクリレートポリマ
ーを凝固させるための凝固剤を添加する方法である。凝固工程についてのさらなる情報は
、Kling、米国特許第6,627,679号に記載される。
本組成物は、任意で1つ以上の添加剤を含んでいてもよい。好適な添加剤の非限定的な
例としては、紫外線安定剤、熱安定剤、酸捕捉剤、顔料、加工助剤、潤滑剤、充填剤、酸
化防止剤、およびそれらの任意の組み合わせが挙げられる。
重量%の添加物を含んでいてもよい。
(a)86重量%超から93.5重量%のPVDC/MAインターポリマーであって、
このポリマー内に6.5%から9%のアクリル酸メチルマー単位を有する、インターポリ
マーと、
(b)6重量%超から10重量%のエポキシ化大豆油と、
(c)メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、およびアクリル酸ブチルのインター
ポリマーである、0.5重量%から4重量%未満のアクリレートポリマーと、を含む。
ら、170分、または200分、または250分の結晶化時間を有する。
させることで樹脂の結晶化速度が増加することが知られている。特に、6重量%を超える
可塑剤を有するPVDC系バリアフィルム樹脂は、可塑剤が6重量%未満のPVDC系バ
リアフィルムに比べてより早い結晶化速度を有する。
と、(2)エポキシ可塑剤の量と、(3)アクリレートポリマーの量との間の独自のバラ
ンスを有する組成を発見した。本組成物は6重量%を越えるエポキシ可塑剤を有するが、
予想外に、遅い結晶化速度を示す(すなわち、35℃での結晶化に対して25分を超える
)。特定の論理に縛られることなく、本組成物においてアクリレート部分はビニリデン部
分と相互作用して核化および結晶の成長を妨害して結晶化速度を遅くすることによって、
本組成物が35℃での結晶化に対して25分を超える結晶化時間が示される。
て250分までの結晶化時間によって、本組成物は、延伸、配向(モノ/バイ−軸状)、
および熱形成などの押出後手順において非晶質であり続けることを可能とする。押出後に
非晶質または「ゴム状」であり続けることによって、本組成物はより伸長およびその他の
押出後の操作によりよく良く適合する。本組成物によって示される、35℃での25分を
超えて250分までの結晶化時間によって、樹脂の押出後手順における割れおよび破損に
対してより耐性を有するようになる。
本開示は物品を提供する。物品は本組成物を含む。一実施形態では、物品は、フィルム
(単層または多層)、シート、繊維、およびそれらの組み合わせから選択される。
層、ならびに表面層の間に配置される1つ以上の内層を含む。少なくとも1つの内層は、
本組成物を含む。特に、多層フィルムの内層は、以下からなる組成を含む:
(a)6重量%超えるアクリル酸メチルマー単位を有する、塩化ビニリデン/アクリル
酸メチルインターポリマー、
(b)6重量%を超えるエポキシ可塑剤、および
(c)4重量%未満のアクリレートポリマー。
オレフィン材料はポリプロピレン系ポリマー、エチレン系ポリマー(低密度ポリエチレン
、分岐低密度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレンおよび超低密度ポリエチレン)、
およびエチレン酢酸ビニルコポリマー(EVA)、ならびにそれらの組み合わせから選択
される。
リオレフィン表面層(A)の、A/B/A構造を有する。
レフィンである。(B)層は本組成物である。(C)層はエチレン酢酸ビニルコポリマー
コポリマーなどのタイ層である。
)はポリオレフィンである。層(B)は本組成物である。層(C)はEVAなどのタイ層
である。層(D)はエチレンアクリレートポリマーのタイ層である。
矛盾して記載されない限りは、内容から暗示されるか従来技術において通例であるよう
に、全ての部およびパーセントは重量に基づくものであり、全ての試験法は本開示の出願
日現在のものである。
組成物の材料から形成される反応生成物および分解生成物を含む。
いかなる追加の成分、ステップ、または手順の存在を除外する意図はない。不確かさを避
けるべく、用語「含む」の使用を介して本明細書中にて請求される全ての組成物は、ポリ
マー系かそうでないかに関わらず、矛盾して記載されない限りは、追加の添加物、補助剤
、または化合物を含み得る。それに対して、用語「実質的にそれからなる」は、動作性に
必須でないものを除き、いかなるその後の記載においていかなるその他の成分、ステップ
または手順を範疇から除外するものである。用語「〜からなる」は、具体的に描写または
列挙されないいかなる成分、ステップまたは手順を除外する。用語「または」は、他に記
載されない限りは、列挙される部材を個々に、および任意の組み合わせとして示す。
呼ばれる、より組織化された、密度の高い、示差走査熱量測定法によって測定可能な構造
に再構成することを意味する。ポリマーの結晶化は通常、半結晶ポリマーの溶融状態から
固体状態への変換中に起きる。
ノマーが重合することによって調製されるポリマーを示す。インターポリマーという総称
は、したがって、コポリマー(2つの異なる種類のモノマーから調製されるポリマーを示
して用いる)、および2つ以上の異なる種類のモノマーから調製されるポリマーを含む。
ために用いられており、ポリスチレンキャリブレーションを用いたサイズ排除クロマトグ
ラフィによって測定される。
はフィルムもしくは繊維などのポリマーから生成される最終生成物の可とう性、柔軟性、
または柔らかさを増加させる物質または材料を示す。通常、可塑剤はプラスチックのガラ
ス転移温度を低下させて柔らかくする。しかしながら、可塑剤を添加した結果として、強
度および硬さがしばしば低下する。
結晶化時間は示差走査熱量計(DSC)で測定される。DSCは所望の試験温度にて等
温モードに設定され、その温度で安定化させられる。溶融混合樹脂の10mgのサンプル
を量り、密閉されているサンプルパンに入れる。サンプルは次に185℃で75秒間、溶
融されて、その後、サンプルは室温の金属バーに15秒間載置されて直ちに急冷される。
次に、サンプルはDSCセルに載置されて、所望の試験温度に設定される。試験は、サン
プルが設定値から0.3℃以内になったときに開始される。試験は等温的に継続されて、
サンプルの結晶化に関連付けられる発熱ピークを結果として得る。ピーク最大までの時間
は、分単位で結晶化速度として記録される。より高い結晶化時間は、より遅い結晶化速度
に対応する。
、35℃にて3つの複製物で測定可能である。35℃での結晶化が非常に遅いサンプルに
ついては、結晶化時間をより高い3つの温度(例えば、50℃、60℃および70℃)で
代替的に測定してもよい。35℃での結晶化時間は、その後、結晶化時間対1/絶対温度
の自然対数をプロットすることによって、高い温度から推定することができる。
℃にて、MOCON OXTRAN2/21を用いて、永久側およびキャリア側の両方で
求められる。
本発明の実施例および比較サンプルの材料は、表1に報告されている。
組成物1−実施例1〜4
7.5重量%のアクリル酸メチル含有量を有する塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマー樹脂と1重量%のエポキシ化大豆油が追加のエポキシ化大豆油(可塑剤)とブレンドされて、表2に示されるさまざまな全重量パーセントのエポキシ可塑剤を有する実施例を得る。PLASTISTRENGTH(商標)L1000(アクリレートポリマー)を添加してその他の成分とブレンドした。結果として得られるブレンド(組成物1)はテープ状(0.012インチ厚さ(0.3048mm厚さ))に押し出されて、ブレンドを溶融混合した。押出しは、WELEX1.75”押出機を用いて、温度プロファイルが127℃から174℃、毎時50ポンド(lb/時)の押出速度で行われた。実施例1〜4(組成物1)の特性は表2に報告されている。
7.7重量%のアクリル酸メチル含有量を有する塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマーおよび10重量%のエポキシ化大豆油(可塑剤)を、2重量%のPLASTISTRENGTH(商標)L1000(アクリレートポリマー)と混合させる。結果として得られるブレンドはテープ状(0.012インチ厚さ(0.3048mm厚さ))に押し出されて、実施例1〜4と同様に溶融混合される。
7.5重量%のアクリル酸メチル含有量を有する塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマー樹脂および1重量%のエポキシ化大豆油を、追加のエポキシ化大豆油9重量%とブレンドして、次にさらに表1からのポリオレフィン加工助剤1.3重量%とブレンドされた。結果として得られるブレンド(比較サンプルA)はテープ状(0.012インチ厚さ(0.3048mm厚さ))に押し出されて、実施例1〜5と同様にブレンドを溶融混合する。その結果は表2に報告されている。
ンジウムと水とで正しく調整される)によって測定され、表2に報告されている。DSC
は所望の試験温度にて等温モードに設定され、その温度で安定化させられる。結晶化速度
試験は、溶融混合樹脂を10mg量り、密閉されているサンプルパンに入れることで測定
される。サンプルは次に185℃で75秒間、溶融されて、その後、サンプルは室温の金
属バーに15秒間載置されて直ちに急冷される。次に、サンプルはDSCセルに載置され
て、所望の試験温度に設定される。試験は、サンプルが設定値から0.3℃以内になった
ときに開始される。試験は等温的に継続されて、サンプルの結晶化に関連付けられる発熱
ピークを結果として得る。ピーク最大までの時間は、分単位で結晶化速度として記録され
る。より高い値は、より遅い結晶化速度に対応する。
、35℃で3つの複製物で測定可能である。35℃での結晶化が非常に遅いサンプルにつ
いては、結晶化時間をより高い3つの温度(例えば、50℃、60℃および70℃)で代
替的に測定してもよい。35℃での結晶化時間は、その後、結晶化時間対1/絶対温度の
自然対数をプロットすることによって、高い温度から推定することができる。
8.5重量%のアクリル酸メチル含有量を有し、1.75重量%のエポキシ化大豆油および2.0重量%のPLASTISTRENGTH L1000(米国特許第6,627,679号にて記載される凝固プロセスを介して添加される)を含有する塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマー樹脂を、追加のエポキシ化大豆油とブレンドして、表3に報告されるようにさまざまな合計重量パーセントのエポキシ可塑剤を有する組成物を得る。ブレンド混合物は60℃で3時間加熱されて、ポリマー内にエポキシ化大豆油を浸み込ませた。ブレンドは次にテープ状(0.012インチ厚さ(0.3048mm厚さ))に押し出された。押出しはWELEX1.75”押出機を用いて、温度プロファイルが127℃から174℃、押出速度が50lb/時で行われた。実施例6〜9の組成物の特性は表3に報告されている。
本発明は、以下の態様を含む。
[1]
(A)インターポリマー内に6重量%を超えるアクリル酸メチルマー単位を有する塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマーと、
(B)6重量%を超えるエポキシ可塑剤と、
(C)4重量%未満のアクリレートポリマーと、を含む、組成物。
[2]
前記組成物は、35℃での結晶化に対して25分を超える結晶化時間を有する、[1]に記載の組成物。
[3]
前記組成物は、35℃での結晶化に対して50分を超える結晶化時間を有する、[1]に記載の組成物。
[4]
前記組成物は、35℃での結晶化に対して75分を超える結晶化時間を有する、[1]に記載の組成物。
[5]
前記塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマーは、前記ポリマー内に、6.5重量%から9重量%のアクリル酸メチルマー単位を有する、[1]〜[4]のいずれかに記載の組成物。
[6]
前記エポキシ化可塑剤は、600ダルトンを超える分子量を有する、[1]〜[5]のいずれかに記載の組成物。
[7]
前記エポキシ可塑剤はエポキシ化大豆油である、[1]〜[6]のいずれかに記載の組成物。
[8]
前記アクリレートポリマーは、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、スチレン、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]〜[7]のいずれかに記載の組成物。
[9]
前記アクリレートポリマーは、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、およびアクリル酸ブチルのインターポリマーである、[1]〜[8]のいずれかに記載の組成物。
[10]
(A)86重量%超から93.5重量%の塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマーであって、前記ポリマー内に6.5%から9%のアクリル酸メチルマー単位を有する、インターポリマーと、
(B)6重量%超から10重量%のエポキシ化大豆油と、
(C)メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、およびアクリル酸ブチルのインターポリマーである、0.5重量%から4重量%未満のアクリレートポリマーと、を含む、[1]〜[9]のいずれかに記載の組成物。
[11]
酸素透過率が1.5から9.0cc−ミル/100インチ2−気圧−日(3.369〜20.21fm/Pa・s)である、[1]〜[10]のいずれかに記載の組成物。
[12]
[1]に記載の組成物を含む、物品。
[13]
前記物品は、フィルム、シート、繊維、およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、[12]に記載の物品。
[14]
前記物品は1.5から15.0cc−ミル/100インチ2−気圧−日(3.369〜33.69fm/Pa・s)の酸素透過率を有する包装用フィルムである、[13]に記載の物品。
[15]
(A)第1および第2の表面層と、
(B)前記表面層の間に配置される内層であって、[1]〜[11]のいずれかに記載の組成物を含む、内層と、を備える、多層フィルム。
Claims (4)
- (A)86重量%超から93.5重量%の塩化ビニリデン/アクリル酸メチルインターポリマーであって、前記インターポリマー内に6重量%超から10重量%のアクリル酸メチルマー単位を有する、インターポリマーと、
(B)6重量%超から15重量%のエポキシ化大豆油と、
(C)0.5重量%から4重量%未満の非塩化ビニリデン系のメタクリレートポリマーと、を含む組成物であって、
前記組成物は、35℃での結晶化に対して25分を超える示差走査熱量計で測定した結晶化時間を有し、かつ、50%相対湿度および23℃にて酸素透過率が3.369〜33.69fm/Pa・sである、組成物。 - 請求項1に記載の組成物を含む、物品。
- 前記物品は3.369〜20.21fm/Pa・sの酸素透過率を有する包装用フィルムである、請求項2に記載の物品。
- (A)第1および第2の表面層と、
(B)前記表面層の間に配置される内層であって、請求項1に記載の組成物を含む、内層と、を備える、多層フィルム。
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