JP6975145B2 - 多層構造に使用されるポリマーブレンド及びポリマーブレンドを含む多層構造 - Google Patents

多層構造に使用されるポリマーブレンド及びポリマーブレンドを含む多層構造 Download PDF

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Description

本発明は、多層構造に使用され得るポリマーブレント、及びそのようなポリマーブレンドから形成される1つ以上の層を備える多層構造に関する。
The Dow Chemical CompanyからPRIMACOR(商標)という名称で入手可能なもの等のエチレンアクリル酸コポリマー(「EAA」)は、アルミニウム等の金属基板に対する優れた接着を提供する。この理由から、EAA樹脂は、典型的には多層梱包構造におけるアルミニウム箔のためのタイ層として使用される。タイ層におけるEAA樹脂の有用性にもかかわらず、場合によっては、タイ層のEAAがタイ層の温度感受性に悪影響を与える可能性がある。そのため、望ましくない影響を最小限に抑えながら、多層構造中の箔、金属化フィルム、または同様の基板への望ましい接着を提供することができるポリマーへの代替アプローチの必要性が依然として存在する。
本発明は、いくつかの態様において、タイ層におけるエチレンアクリル酸の量を減少させる一方で、多層構造中のタイ層として使用された場合に望ましい接着を提供するポリマーブレンドを提供する。さらに、いくつかの態様において、本発明は、ドローダウン及びネックイン等の望ましくない影響を最小限に抑えながら、多層構造を形成するための押出被覆を容易にする。例えば、本発明の実施形態は、望ましい接着を達成するのに十分なエチレンアクリル酸(または同様の高分子樹脂)が組み込まれた樹脂の注意深く選択されたブレンドを含む。
一態様において、本発明は、コポリマーの重量に基づいて4重量パーセントより高く最大25重量パーセントの酸含有量を有し、1〜60g/10分のメルトインデックス(I)を有する、エチレンとアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方とを含むコポリマーであって、エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの総量は、ブレンドの総重量に基づいてブレンドの45〜99重量パーセントを占める、コポリマーと、0.870g/cm以上の密度を有し、20g/10分以下のメルトインデックス(I)を有するポリオレフィンであって、ブレンドの総重量に基づいてブレンドの1〜55重量パーセントを占める、ポリオレフィンと、を含むポリマーブレンドを提供する。
別の態様において、本発明は、コポリマーの重量に基づいて4重量パーセントより高く最大25重量パーセントの酸含有量を有し、1〜60g/10分のメルトインデックス(I)を有する、エチレンとアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方とを含むコポリマーであって、エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの総量は、ブレンドの総重量に基づいてブレンドの45〜99重量パーセントを占める、コポリマーと、低密度ポリエチレンまたは直鎖状低密度ポリエチレンを含み、10g/10分以下のメルトインデックス(I)を有するポリエチレンであって、ブレンドの総重量に基づいてブレンドの15〜55重量パーセントを占める、ポリエチレンと、を含み、ポリエチレンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの相対粘度比は<0.15である、ポリマーブレンドを提供する。
別の態様において、本発明は、少なくとも2つの層を備える多層構造であって、各層は対向する表側面を有し、A層は、本明細書に開示される本発明のポリマーブレンドのいずれかを含み、B層は、基板を備え、B層の上部表側面は、A層の下部表側面と接着接触している、多層構造を提供する。いくつかの実施形態において、基板はアルミニウム箔を含む。
これら及び他の実施形態を、発明を実施するための形態により詳細に記載する。
別段の記載がないか、文脈から暗示されないか、または当該技術分野の通例でない限り、全ての部及びパーセントは重量に基づき、全ての温度は℃であり、全ての試験方法は本開示の出願日現在のものである。
用語「組成物」は、本明細書で使用される場合、組成物を含む材料の混合物、ならびに組成物の材料から形成される反応生成物及び分解生成物を指す。
「ポリマー」は、同じ種類または異なる種類であろうと、モノマーを重合することによって調製される高分子化合物を意味する。したがって、ポリマーという総称は、ホモポリマーという用語(微量の不純物がポリマー構造に組み込まれ得るという理解の下に、1種類のモノマーのみから調製されるポリマーを指すために用いられる)、及びこれ以降に定義されるインターポリマーという用語を包含する。微量の不純物(例えば、触媒残渣)がポリマー中及び/またはポリマー内に組み込まれてもよい。ポリマーは、単一のポリマー、ポリマーブレンド、またはポリマー混合物であり得る。
用語「インターポリマー」は、本明細書で使用される場合、少なくとも2つの異なる種類のモノマーの重合によって調製されるポリマーを指す。したがって、インターポリマーという総称は、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指して用いられる)、及び2つより多く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。
用語「オレフィン系ポリマー」または「ポリオレフィン」は、本明細書で使用される場合、(ポリマーの重量に基づいて)過半量のオレフィンモノマー、例えば、エチレンまたはプロピレンを重合形態で含み、任意選択的に1つ以上のコモノマーを含み得るポリマーを指す。
「ポリプロピレン」は、プロピレンモノマーに由来する単位を50重量%超有するポリマーを意味する。
用語「エチレン/α‐オレフィンインターポリマー」は、本明細書で使用される場合、(インターポリマーの重量に基づいて)過半量のエチレンモノマーと、α‐オレフィンとを重合形態で含むインターポリマーを指す。
用語「エチレン/α‐オレフィンコポリマー」は、本明細書で使用される場合、2つのみのモノマータイプとして、(コポリマーの重量に基づいて)過半量のエチレンモノマーと、α‐オレフィンとを重合形態で含むコポリマーを指す。
用語「接着接触している」及び同様の用語は、ある層の1つの表側面と別の層の1つの表側面とが互いに触れて結合接触した状態にあるため、両方の層の層間面(すなわち、接触している表側面)に損傷を与えることなく一方の層を他方の層から離すことができないことを意味する。
用語「含む(comprising)」、「含む(including)」、「有する(having)」、及びその派生語は、同じことが具体的に開示されているかどうかにかかわらず、いかなる追加の成分、ステップ、または手順の存在も除外することを意図するものではない。あらゆる疑義を避けるために、用語「含む(comprising)」の使用によって請求される全ての組成物は、別段の記載のない限り、高分子であろうとそうでなかろうと、任意の追加の添加剤、アジュバント、または化合物を含み得る。対照的に、用語「〜から本質的になる」は、操作性にとって必須ではないものを除いて、それに続く任意の記述の範囲からいかなる他の成分、ステップ、または手順も除外する。用語「〜からなる」は、具体的に明記または列挙されていないいかなる成分、ステップ、または手順も除外する。
「ポリエチレン」または「エチレン系ポリマー」は、エチレンモノマーに由来する単位を50重量%超含むポリマーを意味するものとする。これは、ポリエチレンホモポリマーまたはコポリマー(2つ以上のコモノマーに由来する単位を意味する)を含む。当該技術分野で既知のポリエチレンの一般的な形態は、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、超低密度ポリエチレン(VLDPE)、シングルサイト触媒による直鎖状低密度ポリエチレン(直鎖状及び実質的に直鎖状の両方の低密度樹脂(m−LLDPE)を含む)、中密度ポリエチレン(MDPE)、及び高密度ポリエチレン(HDPE)を含む。これらのポリエチレン材料は、当該技術分野で一般的に知られているが、これらの異なるポリエチレン樹脂のいくつかの間の違いを理解する上で以下の説明が役立ち得る。
用語「LDPE」はまた、「高圧エチレンポリマー」または「高度に分岐したポリエチレン」と称されてもよく、ポリマーが、過酸化物等のフリーラジカル開始剤を使用して、オートクレーブまたは管型反応器内で14,500psi(100MPa)より高い圧力で部分的または全体的にホモポリマー化またはコポリマー化されることを意味すると定義される(例えば、参照により本明細書に組み込まれる米国特許第4,599,392号を参照されたい)。LDPE樹脂は、典型的には0.916〜0.935g/cmの範囲の密度を有する。
用語「LLDPE」は、伝統的なチーグラー・ナッタ触媒系、ならびに限定されないがビス−メタロセン触媒(時に「m−LLDPE」と称される)及び束縛構造触媒を含むシングルサイト触媒を使用して作製される両方の樹脂を含み、直鎖状、実質的に直鎖状、または不均一なポリエチレンコポリマーもしくはホモポリマーを含む。LLDPEは、LDPEよりも少ない長鎖分岐を含有し、米国特許第5,272,236号、米国特許第5,278,272号、米国特許第5,582,923号、及び米国特許第5,733,155号においてさらに定義される実質的に直鎖状のエチレンポリマー、米国特許第3,645,992号に記載されるような均一に分岐した直鎖状エチレンポリマー、米国特許第4,076,698号に開示されるプロセスに従って調製されるような不均一に分岐した直鎖状エチレンポリマー、及び/またはそれらのブレンド(米国特許第3,914,342号または米国特許第5,854,045号に開示されるもの等)を含む。LLDPEは、当該技術分野で既知の任意の種類の反応器または反応基構成を使用して、気相重合、溶液相重合、もしくはスラリー重合、またはそれらの任意の組み合わせによって作製することができる。
用語「MDPE」は、0.926〜0.935g/cmの密度を有するポリエチレンを指す。「MDPE」は、典型的には、クロム触媒もしくはチーグラー・ナッタ触媒を使用して、または限定されないがビス−メタロセン触媒及び束縛構造触媒を含むシングルサイト触媒を使用して作製され、典型的には、2.5より高い分子量分布(「MWD」)を有する。
用語「HDPE」は、約0.935g/cmよりも高い密度を有し、チーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、または限定されないがビス−メタロセン触媒及び束縛構造触媒を含むシングルサイト触媒を用いて一般的に調製されるポリエチレンを指す。
用語「ULDPE」は、0.880〜0.912g/cmの密度を有し、チーグラー・ナッタ触媒、クロム触媒、または限定されないがビス−メタロセン触媒及び束縛構造触媒を含むシングルサイト触媒を用いて一般的に調製されるポリエチレンを指す。
用語「多層構造」は、異なる組成を有する2つ以上の層を備える任意の構造を指し、限定されないが、多層フィルム、多層シート、積層フィルム、多層剛性容器、多層パイプ、及び多層被覆基板を含む。
本明細書において別段の指示のない限り、本発明の態様を説明する際に以下の分析方法が用いられる。
「密度」は、ASTM D792に従って決定される。
「メルトインデックス」:メルトインデックスI(またはI2)及びI10(またはI10)は、ASTM D−1238に従って190℃で、それぞれ2.16kg及び10kgの負荷で測定される。これらの値はg/10分で記録される。「メルトフローレート」は、ポリプロピレン系樹脂に用いられ、ASTM D1238(230℃、2.16kg)に従って決定される。
「酸含有量」:エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーの酸含有量は、ASTM D4094に従って測定される。
「金属基板への接着」:金属基板への層の接着は、3インチ/分または10インチ/分のクロスヘッド速度(指定通り)でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて決定される。ポリマーブレンドから形成される層の金属基板への接着を特徴づける場合、ポリマーブレンド層及び金属基板を含む試料を調製し、実施例に記載されるように試験を行う。
「190℃及び1000s−1での粘度」:直径1mm及び長さ20mm(L/D比20)のステンレス鋼製の平坦な入口ダイを有するRheotester 2000キャピラリーレオメータを使用してポリマーの流動曲線を作成する。試験は190℃で行われる。見かけのせん断速度を150〜10000s−1に指定し、ディケード当たり5つの対数的な間隔の点を収集する。直径15mmのバレルに樹脂を充填し、試験前に10分間溶融させる。浸漬時間の間、貯蔵部から材料が滴るのを避けるために、ロッドをキャピラリー底部のストッパとして使用することができる。ピストンの速度を制御して指定された見かけのせん断速度を達成する。対応する測定値を測定する前に、流動する溶融ポリマーをそれぞれの課せられたせん断速度で平衡に到達させる。当業者には既知であるように、壁における見かけのせん断速度及びせん断応力は、キャピラリーの寸法、キャピラリーにわたる圧力低下、及びピストンの速度に基づいて計算される。樹脂の補正されたせん断粘度は、壁におけるせん断応力と補正されたせん断速度との比を用いて計算される。補正されたせん断速度は、ワイセンベルグ−ラビノビッチ補正を適用することにより得られる。この計算にはバーグレー補正は適用されない。190℃及び補正されたせん断速度1000s−1でのポリマーの粘度は、線形内挿プロセスを用いて決定される。補正されたせん断粘度の対数及び補正されたせん断速度の対数は、補正されたせん断速度1000s−1を下回る最も近い点及びそれを上回る最も近い点として用いられる。これらの2つの点を通過する線の傾き及び切片を計算して、補正されたせん断粘度の対数を表す方程式を補正されたせん断速度の対数の関数として得る。この方程式は、3に等しい補正されたせん断速度の対数の値で補正されたせん断粘度の対数の値を決定するために使用される(1000のlog10)。補正されたせん断速度1000s−1で内挿されたせん断粘度値は、補正されたせん断粘度の対数の真数を用いて最終的に計算される。
さらなる特性及び試験方法を、本明細書にさらに記載する。
一態様において、本発明は、コポリマーの重量に基づいて4重量パーセントより高く最大25重量パーセントの酸含有量を有し、1〜60g/10分のメルトインデックス(I)を有する、エチレンとアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方とを含むコポリマーであって、エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの総量は、ブレンドの総重量に基づいてブレンドの45〜99重量パーセントを占める、コポリマーと、0.870g/cm以上の密度を有し、20g/10分以下のメルトインデックス(I)を有するポリオレフィンであって、ブレンドの総重量に基づいてブレンドの1〜55重量パーセントを占める、ポリオレフィンと、を含むポリマーブレンドを提供する。いくつかの実施形態において、ポリオレフィンは、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、ポリオレフィンプラストマー、ポリオレフィンエラストマー、ポリプロピレン、エチレン/環状オレフィンコポリマー、またはそれらの組み合わせを含む。ポリオレフィンは、いくつかの実施形態において、低密度ポリエチレンまたは直鎖状低密度ポリエチレンを含む。いくつかの実施形態において、ポリオレフィンの代わりにまたはポリオレフィンに加えて、ポリマーブレンドはポリスチレンをさらに含む。
別の態様において、本発明は、コポリマーの重量に基づいて4重量パーセントより高く最大25重量パーセントの酸含有量を有し、1〜60g/10分のメルトインデックス(I)を有する、エチレンとアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方とを含むコポリマーであって、エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの総量は、ブレンドの総重量に基づいてブレンドの45〜99重量パーセントを占める、コポリマーと、低密度ポリエチレンまたは直鎖状低密度ポリエチレンを含み、10g/10分以下のメルトインデックス(I)を有するポリエチレンであって、ブレンドの総重量に基づいてブレンドの15〜55重量パーセントを占める、ポリエチレンと、を含み、ポリエチレンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの相対粘度比は<0.15である、ポリマーブレンドを提供する。
いくつかの実施形態において、エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの総量は、ブレンドの50重量パーセント超を占め、ポリオレフィンは、ブレンドの50重量パーセント未満を占める。いくつかの実施形態において、エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの総量は、ブレンドの55重量パーセント超を占め、ポリオレフィンは、ブレンドの45重量パーセント未満を占める。
いくつかの実施形態において、ポリマーブレンド中のポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの相対粘度比は<0.15であり、いくつかの実施形態において<0.10である。ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの粘度比は、いくつかの実施形態において1超10未満であり、いくつかの実施形態において1.5超10未満であり、いくつかの実施形態において1.5超5未満である。いくつかの実施形態において、ポリオレフィンのメルトインデックス(I)は、10g/10分未満である。
いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、無機充填剤をさらに含む。無機充填剤は、いくつかの実施形態において、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、またはそれらの組み合わせを含む。ポリマーブレンドが無機充填剤を含むいくつかの実施形態において、無機充填剤は、ブレンドの総重量に基づいてブレンドの最大50重量パーセントを占める。
いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、酸化剤、着色剤、スリップ剤、粘着防止剤、加工助剤、またはそれらの組み合わせのうちの少なくとも1つをさらに含む。
ポリマーブレンドは、本明細書に記載される2つ以上の実施形態の組み合わせを含むことができる。
本発明の実施形態はまた、本発明のポリマーブレンドから形成される層を含む多層構造にも関する。一態様において、多層構造は、少なくとも2つの層を備え、各層は対向する表側面を有し、A層は、本明細書に開示される実施形態のいずれかによるポリマーブレンドを含み、B層は、基板を備え、B層の上部表側面は、A層の下部表側面と接着接触している。いくつかの実施形態において、基板は、アルミニウム箔または金属化フィルムを含む。A層のB層への接着は、いくつかの実施形態において、3インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて測定した場合に少なくとも3N/インチである。A層のB層への接着は、いくつかの実施形態において、3インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて測定した場合に少なくとも5N/インチである。いくつかの実施形態において、A層は、300℃の溶融温度でB層上に押出被覆される。
いくつかの実施形態において、多層構造はさらにC層を備え、A層の上部表側面は、C層の下部表側面と接着接触している。いくつかのそのような実施形態において、C層はポリオレフィンを含む。
本発明の多層構造は、本明細書に記載される2つ以上の実施形態の組み合わせを含む。
本発明の実施形態はまた、本明細書に開示される多層構造(例えば、多層フィルム)のいずれかを含む物品にも関する。
ポリマーブレンド
本発明の実施形態によるポリマーブレンドは、本明細書に規定される特定の特徴を有するエチレンとアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方とを含むコポリマーと、本明細書に規定されるような特定の特徴を有するポリオレフィンとを含む。参照しやすいように、エチレンとアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方とを含むコポリマーは、いくつかのそのようなコポリマーはアクリル酸モノマーとメタクリル酸モノマーの両方を含むことができるという理解の下に、本明細書において「エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマー」とも称される。
本発明の実施形態において使用されるエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、ランダムコポリマーとして特徴づけられる。そのようなエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、当業者に既知の技術を用いて、エチレンとアクリル酸及び/またはメタクリル酸モノマーとの混合物に作用するフリーラジカル重合開始剤の作用によって高圧で調製することができる。本発明のポリマーブレンドに使用されるエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、「グラフト法」または「ブロック重合法」によって作製されるコポリマーとは対照的にコモノマーの混合物の重合によって形成されるため、それらはより正確にはインターポリマーと称される。
本発明のいくつかの実施形態において使用されるエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、コポリマーの重量に基づいて4重量パーセントより高く最大25重量パーセントの酸含有量を有するとして特徴づけることができる。エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、いくつかの好ましい実施形態において、コポリマーの重量に基づいて5重量パーセントより高く最大15重量パーセントの酸含有量を有する。エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、いくつかの好ましい実施形態において、コポリマーの重量に基づいて6重量パーセントより高く最大12重量パーセントの酸含有量を有する。エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、いくつかの好ましい実施形態において、コポリマーの重量に基づいて7重量パーセントより高く最大12重量パーセントの酸含有量を有する。
エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、いくつかの実施形態において、1〜60g/10分のメルトインデックス(I)を有するとしてさらに特徴づけられてもよい。1〜60g/10分の全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、1、5、10、15、または20g/10分の下限値から10、15、20、25、30、35、40、45、50、または55g/10分の上限値までのメルトインデックスを有することができる。いくつかの実施形態において、エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーは、1〜40g/10分、またいくつかの実施形態において1〜30g/10分のメルトインデックス(I)を有する。
ポリマーブレンドは、いくつかの実施形態において、ブレンドの重量に基づいて45〜99重量パーセントのエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーを含む。いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、いくつかの実施形態において、ブレンドの重量に基づいて50重量パーセントより多くのエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーを含む。いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、ブレンドの重量に基づいて少なくとも55重量パーセントのエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーを含む。いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、ブレンドの重量に基づいて50重量%超〜95重量%のエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーを含むことができる。50〜99重量%の全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される;例えば、ポリマーブレンド中のエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーの量は、50、55、60、65、70、75、または80重量%の下限値から75、80、85、90、95、または99重量%の上限値までであり得る。例えば、ポリマーブレンド中のエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーの量は、50〜99重量%であってもよく、または代替例において55〜95重量%、または代替例において55〜85重量%、または代替例において57〜75重量%であってもよい。
本発明の実施形態において使用することができる市販のエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーの例として、The Dow Chemical Companyから市販されているPRIMACOR(商標)エチレン/アクリル酸コポリマー、Exxon Mobil Corp.から市販されているEscorエチレン/アクリル酸コポリマー、DuPontから市販されているNucrel ethylene/メタクリル酸コポリマー、及びINEOSから市販されているエチレン/メタクリル酸コポリマーが挙げられる。
エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーに加えて、本発明のポリマーブレンドは、0.870g/cm以上の密度及び20g/10分以下のメルトインデックス(I)を有するポリオレフィンをさらに含む。そのようなポリオレフィンは、(ポリマーの重量に基づいて)過半量のエチレンまたはプロピレンモノマーを重合形態で含み、任意選択的に1つ以上のコモノマーを含み得るポリマーを含む。
いくつかの実施形態において、ポリオレフィンは、0.870g/cm以上の密度及び20g/10分以下のメルトインデックス(I)を有するポリエチレンを含む。0.870g/cm以上の全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される;例えば、ポリエチレンの密度は、0.870g/cm以上であってもよく、または代替例において0.900g/cm以上、または代替例において0.910g/cm以上、または代替例において0.925g/cm以上、または代替例において0.935g/cm以上であってもよい。特定の実施形態において、ポリエチレンは、0.970g/cm以下の密度を有する。0.970g/cm以下の全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、ポリエチレンの密度は、0.970g/cm以下であってもよく、または代替例において0.960g/cm以下、または代替例において0.955g/cm以下、または代替例において0.950g/cm以下、または代替例において0.940g/cm以下であってもよい。ポリオレフィンがポリプロピレンを含む場合、当業者は、本明細書の教示に基づいて、ポリプロピレンに適した密度を特定することができる。
いくつかの実施形態において、ポリオレフィンは、20g/10分以下のメルトインデックス(I)を有する。最大20g/10分の全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される。例えば、ポリオレフィンは、0.2、0.25、0.5、0.75、1、2、4、5、10、または15g/10分の下限値から1、2、4、5、10、または15g/10分の上限値までのメルトインデックスを有することができる。ポリオレフィンは、いくつかの実施形態において、最大15g/10分のメルトインデックス(I)を有する。ポリオレフィンは、いくつかの実施形態において、最大10g/10分のメルトインデックス(I)を有する。いくつかの実施形態において、ポリオレフィンは、5g/10分未満のメルトインデックス(I)を有する。
本発明のいくつかの実施形態における使用に特に適したポリエチレンは、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、ポリオレフィンエラストマー、ポリオレフィンプラストマー、環状オレフィンコポリマー、オレフィンブロックコポリマー、及びそれらの組み合わせを含む。いくつかの実施形態において、ポリオレフィンは、低密度ポリエチレン(LDPE)及び/または直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含む。
ポリオレフィンがLDPE及び/またはLLDPEを含む場合、LDPEまたはLLDPEの密度は、典型的には0.916〜0.935g/cmの範囲である。ポリオレフィンがHDPEを含む場合、HDPEの密度は、典型的には0.935g/cm超〜最大0.970g/cmの範囲である。
本発明の実施形態において使用することができる市販のLDPEの例として、The Dow Chemical Companyから市販されているDOW(商標)LDPE 132i、DOW(商標)LDPE 4012、及びAGILITY(商標)1001、ならびに他の低密度ポリエチレンが挙げられる。本発明の実施形態において使用することができる市販のLLDPEの例として、The Dow Chemical Companyから市販されているDOWLEX(商標)直鎖状低密度ポリエチレン、例えば、DOWLEX(商標)2045及びDOWLEX(商標)2740G、ならびに他の製品が挙げられる。本発明の実施形態において使用することができる市販のHDPEの例として、The Dow Chemical Companyから市販されているDOW(商標)HDPE樹脂及びDOWLEX(商標)2050B、ならびに他の他の高密度ポリエチレンが挙げられる。HDPE樹脂に加えて、ポリマーブレンドに使用されるポリオレフィンは、0.935g/cmよりも高い密度を有する強化ポリエチレンも含むことができる。本発明の実施形態において使用することができる高い密度を有する市販の強化ポリエチレン樹脂の例として、The Dow Chemical Companyから市販されているELITE(商標)及び他の強化ポリエチレン樹脂が挙げられる。さらに、いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドに使用されるポリオレフィンは、0.935g/cm以下の密度を有する強化ポリエチレン、例えば、The Dow Chemical Companyから市販されているELITE(商標)強化ポリエチレン等も含むことができる。本発明の実施形態において使用することができる市販のポリオレフィンプラストマーの例として、AFFINITY(商標)ポリオレフィンプラストマー、例えば、The Dow Chemical Companyから市販されているAFFINITY(商標)PL 1880G及び他の製品が挙げられる。本発明の実施形態において使用することができる市販のオレフィンブロックコポリマーの例として、INFUSE(商標)オレフィンブロックコポリマー、例えば、The Dow Chemical Companyから市販されているINFUSE(商標)9107及び他の製品が挙げられる。
当業者は、本明細書の教示に基づいて、ポリマーブレンドに使用するのに適した市販のポリプロピレンを選択することができる。
ポリマーブレンドは、いくつかの実施形態において、ブレンドの重量に基づいて1〜55重量パーセントのポリオレフィンを含む。いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、いくつかの実施形態において、ブレンドの重量に基づいて50重量パーセント以下のポリオレフィンを含む。いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、ブレンドの重量に基づいて45重量パーセント未満のポリオレフィンを含む。いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、ブレンドの重量に基づいて5〜50重量%のポリオレフィンを含むことができる。1〜55重量%の全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される;例えば、ポリマーブレンド中のポリオレフィンの量は、1、5、10、15、20、25、30、35、または40重量%の下限値から25、30、35、40、45、50、または55重量%の上限値までであり得る。例えば、ポリマーブレンド中のポリオレフィンの量は、1〜50重量%であってもよく、または代替例において5〜45重量%、または代替例において15〜45重量%、または代替例において25〜43重量%であってもよい。
ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの相対粘度比は、いくつかの実施形態において重要であり得る。本明細書で使用される場合、「相対粘度比」または「RVR」は、第1の成分のメルトインデックス(I)を第2の成分のメルトインデックス(I)で除したものを指す。したがって、ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとのRVRは、ポリオレフィンのメルトインデックス(I)をエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーのメルトインデックス(I)で除すことによって決定される。いくつかの実施形態において、ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとのRVRは、0.15未満であり、好ましくは0.10未満である。任意の特定の理論によって拘束されることを望むものではないが、ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとのそのようなRVR値は、多層構造中のタイ層として使用された場合、特に、層の1つが金属箔または金属化フィルムである場合に、望ましい接着に寄与すると考えられる。さらに、いくつかの実施形態において、アルミニウム箔の層への接着強度は、ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとのRVRを変更することによって調整することができる。
ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの粘度比は、いくつかの実施形態において重要であり得る。本明細書で使用される場合、「粘度比」は、粘度が1000s−1の適用せん断速度にて190℃の温度で決定される場合に、第1の成分の粘度を第2の成分の粘度で除したものを指す。したがって、ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの粘度比は、ポリオレフィンの決定された粘度をエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーの決定された粘度で除すことによって決定される。本明細書で使用されるような2つの成分間の「粘度比」を計算するために、各成分の190℃及び1000s−1での粘度が前述のように測定される。
いくつかの実施形態において、ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの粘度比は、1,000s−1の適用せん断速度下にて190℃超で前述のように粘度を測定した場合、1超10未満、好ましくは1.5超10未満、またより好ましくは1.5超5未満である。任意の特定の理論によって拘束されることを望むものではないが、ポリオレフィンとエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとのそのような粘度比の値は、多層構造中のタイ層として使用された場合、特に、層の1つが金属箔または金属化フィルムである場合に、望ましい接着に寄与すると考えられる。当業者は、成分間の粘度比を計算するために用いられるポリマーブレンド中の各成分の決定された粘度は、処理条件に基づいて変化するのは当然であることを認識するであろう。実験的に使用可能な条件が成分の粘度を測定するための基準として用いられるが、本明細書に開示される実施形態のいずれかに対する制限として機能することを意図するものではない。
いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、1つ以上の無機充填剤をさらに含む。いくつかの実施形態によるポリマーブレンドに組み込むことができる無機充填剤の例として、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、またはそれらの組み合わせが挙げられる。無機充填剤は、いくつかの実施形態において、コストを削減するため、密封特性を改善するため、印刷を改善するため、または他の理由のために含めることができる。ポリマーブレンドは、いくつかの実施形態において、ブレンドの重量に基づいて最大50重量パーセントの無機充填剤を含む。0〜50重量%の全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される;例えば、ポリマーブレンド中の無機充填剤の量は、1、5、10、15、20、25、30、35、または40重量%の下限値から25、30、35、40、45、または50重量%の上限値までであり得る。
いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、例えば、酸化防止剤、着色剤、スリップ剤、粘着防止剤、加工助剤、及びそれらの組み合わせを含む、当業者に既知の1つ以上の添加剤をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、そのような添加剤を最大5重量パーセント含む。0〜5重量%の全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される;例えば、ポリマーブレンド中の添加剤の総量は、0.5、1、1.5、2、2.5、3、3.5、4、または4.5重量%の下限値から1、2、3、4、または5重量%の上限値までであり得る。
後述の実施例1に記載される技術を用いてポリマーブレンドのいくつかの実施形態の電子顕微鏡写真が調製される場合、個別のポリエチレンドメイン(島)がエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーの連続相(海)に点在する「海の中の島」に似た二相形態が観察される。いくつかのそのような実施形態において、かなりの数のポリエチレンドメインが細長い形状を有する(それらの幅の少なくとも2倍の長さを有する)。いくつかのそのような実施形態において、細長い形状を有するポリエチレンドメインの少なくとも過半数は、0.2ミクロン以上の幅を有する。いくつかの実施形態において、細長い形状を有するポリエチレンドメインの少なくとも過半数は、0.2ミクロン〜0.5ミクロンの幅を有する。
後述するように、本発明のポリマーブレンドは、本明細書の教示に基づいて、当業者に既知の技術を用いた押出被覆(または他の機器)によって最終製品(例えば、多層構造)に組み込む/変換することができる。
本発明のポリマーブレンドは、フィルム製造のために押出コーター(または他の機器)に供給する前に、二軸押出機を用いて所定量の成分を溶融ブレンドすることによって調製することができる。そのようなポリマーブレンドはまた、フィルム製造のために押出コーター(または他の機器)に供給する前に、所定量の成分をタンブルブレンドすることによっても調製することができる。いくつかの実施形態において、本発明のポリマーブレンドはペレットの形態であってもよい。例えば、本明細書の教示に基づいて、個々の成分を溶融ブレンドし、次いで、二軸押出機または当業者に既知の他の技術を用いてペレットを形成することができる。いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、押出コーターに供給する前にタンブルブレンドされる配合ペレットと追加のポリマーとの組み合わせを含むことができる。例えば、エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとポリオレフィン(例えば、LDPE)とのブレンドを含むペレットを、追加のポリオレフィン(例えば、追加のLDPE)とともにタンブルブレンドして、所望の重量パーセントのエチレン/(メタ)アクリル酸コポリマー及びポリオレフィンを有するポリマーブレンドを得ることができる。
多層構造
いくつかの実施形態において、本発明は、少なくとも1つの層が本明細書に開示される任意の実施形態によるポリマーブレンドから形成される多層構造に関する。多層構造は、いくつかの実施形態において、少なくとも2つの層を備え、各々が対向する表側面を有する。そのような実施形態において、第1の層(A層)(例えば、本発明のポリマーブレンドを含む層)は、第2の層(B層)と接着接触しており、第2の層(B層)の上部表側面は、第1の層(A層)の下部表側面と接着接触している。
第1の層(A層)が本発明のポリマーブレンドから形成される実施形態において、第2の層(B層)は基板を備えることができる。本発明の実施形態において第2の層(B層)として使用され得る基板の例として、金属箔、織物マット(例えば、ガラス繊維織物マット)、不織マット(例えば、不織ガラス繊維マット)、スクリム、金属化フィルム(例えば、金属化PET)、及び高分子フィルム(例えば、配向ポリプロピレン、配向PET等)が挙げられる。本発明のポリマーブレンドは、金属箔または金属化フィルムへの接着において特に有用である。任意の金属箔または金属化フィルムが、その上にポリマーブレンド層が塗布される基板を形成し得る。例示的な金属箔として、アルミニウム箔及び銅箔が挙げられる。箔は、存在する場合、必ずではないが、湿潤性及び/または接着性を改善するために火炎処理もしくはコロナ処理され得るか、または他の処理に供され得る。例示的な金属化フィルムとして、金属化PETフィルム、金属化配向ポリプロピレンフィルム、金属化ポリアミドフィルム、及び金属化ポリエチレンフィルムが挙げられる。いくつかの実施形態において、金属箔以外の基板も、湿潤性及び/または接着性を改善するために火炎処理もしくはコロナ処理され得るか、または他の処理に供され得る。いくつかのそのような実施形態において、基板は、配向ポリプロピレンまたは配向ポリアミドフィルムを含む。当業者は、本明細書の教示に基づいてそのような基板を特定することができる。
いくつかの実施形態において、本発明の多層構造は、本明細書に開示される実施形態のいずれかによるポリマーブレンドから形成される第1の層(A層)と、第1の層と接着接触している金属基板(例えば、金属箔または金属化フィルム)を備える第2の層(B層)とを備え、第1の層の金属基板(例えば、金属箔)への接着は、3インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて測定した場合に少なくとも3N/インチであり、いくつかの実施形態において少なくとも5N/インチであり、他の実施形態において少なくとも6N/インチである。いくつかの実施形態において、金属基板はアルミニウム箔である。
多層構造が金属箔層(例えば、アルミニウム箔層)を含む実施形態において、金属箔は、0.20〜2.0ミル、より好ましくは0.20〜0.50ミルの厚さを有する。0.20〜0.50ミルの全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される;例えば、金属箔層の厚さは、0.20、0.25、0.30、0.35、0.40、または0.45ミルの下限値から0.30、0.35、0.40、0.45、または0.50ミルの上限値までの範囲であり得る。例えば、金属箔層の厚さは、0.20〜0.50ミルの範囲であってもよく、または代替例において0.20〜0.60ミル、または代替例において0.60〜1.0ミル、または代替例において0.25〜0.50ミルであってもよい。当業者には、金属箔層の厚さは塗布に十分であるとして定義される。
多層構造が金属化フィルム層(例えば、金属化PETフィルム、金属化配向ポリプロピレンフィルム、金属化ポリアミドフィルム、または金属化ポリエチレンフィルム)を含む実施形態において、フィルム上の金属化層は、性能(例えば、バリア性、不透明性等)及びコスト等の要因に応じて様々な厚さを有することができる。いくつかの実施形態において、金属化フィルム層上の金属化層は、3〜40nmの厚さを有する。3〜40nmの全ての個々の値及び部分範囲が本明細書に含まれ、本明細書に開示される;例えば、金属化層の厚さは、3、5、10、17、20、22、25、30、または35nmの下限値から10、12、15、20、23、25、32、35、37、または40nmの上限値までの範囲であり得る。当業者には、金属化フィルムの金属化層の厚さは塗布に十分であるとして定義される。
ポリマーブレンドから形成される層は、押出積層及び/または押出被覆等の任意の許容される様式によって金属基板層(例えば、金属箔)に塗布され得る。ポリマーブレンド層を金属基板層(例えば、金属箔)上に押出被覆する際、いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドは、金属箔層に許容される接着を提供しながら、許容レベルのネックイン及びドローダウン速度を維持することができる。本発明のポリマーブレンドは、いくつかの実施形態において、なおも金属基板に許容される接着を提供しながら、低密度ポリエチレンのみを含むポリマー層が押出被覆される場合に用いられる温度(例えば、〜320℃)よりも低い温度(例えば、〜300℃)で金属基板層上に押出被覆され得る。したがって、許容される接着を達成する一方で比較的低い温度で押出被覆する能力が、本発明のいくつかの実施形態の利点の1つである。
いくつかの実施形態において、本発明のポリマーブレンドから形成される層は、基板に加えて(例えば、金属箔層に加えて)別の層と接着接触することができる。例えば、いくつかの実施形態において、ポリマーブレンドから形成される層は、ポリオレフィンを含む層とさらに接着接触することができる。すなわち、そのような実施形態において、本発明のポリマーブレンドから形成される層は、基板の上部表側面がポリマーブレンド層の下部表側面と接着接触し、ポリマーブレンド層の上部表側面がポリオレフィン層の下部表側面と接着接触した状態で、ポリオレフィン層と基板(例えば、金属箔)との間にあってもよい。
ポリオレフィン層を含む実施形態において、ポリオレフィンは、本明細書の教示に基づいて多層構造中の層としての使用に適していることが当業者に既知である任意のポリエチレン、ポリプロピレン、及びそれらの誘導体(例えば、エチレン−プロピレンコポリマー)であり得る。例えば、そのような層及び多層構造中の他の層に使用することができるポリエチレンは、いくつかの実施形態において、超低密度ポリエチレン(ULDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、高溶融強度高密度ポリエチレン(HMS−HDPE)、超高密度ポリエチレン(UHDPE)、メタロセン触媒または束縛構造触媒等のシングルサイト触媒を用いて作製される均一に分岐したエチレン/α‐オレフィンコポリマー、及びそれらの組み合わせであり得る。いくつかの実施形態において、ポリオレフィン層に使用されるポリエチレンは、気相重合によって作製することができる。いくつかの実施形態において、ポリオレフィン層に使用されるポリエチレンは、当該技術分野で既知の任意の種類の反応器または反応基構成を使用して、気相重合、溶液相重合、もしくはスラリー重合、またはそれらの任意の組み合わせによって作製することができる。
多層構造のいくつかの実施形態は、上記のもの以外の層を含むことができる。例えば、本発明によるポリマーブレンドから形成される層と必ずしも接着接触しているわけではないが(いくつかの実施形態において、そのような層はそのようなポリマーブレンドから形成される層と接触していてもよいが)、多層構造は、例えば、バリア層、シーラント層、タイ層、他のポリエチレン層、ポリプロピレン層等を含む用途に応じて、多層構造に典型的に含まれる他の層をさらに含むことができる。加えて、印刷層、高弾性層、高光沢層等の他の層が本発明の多層構造(例えば、フィルム)に積層されてもよい。さらに、いくつかの実施形態において、多層構造は、紙またはガラス繊維等の繊維を含有する基板(例えば、不織マット、織物マット、スクリム等)に押出被覆することができる。
押出被覆に加えて、本発明の多層構造は、本明細書の教示に基づいて、当業者に既知の技術を用いてインフレーションフィルムまたはキャストフィルムとして共押出しすることができる。いくつかの実施形態において、本発明の多層構造はまた、積層によって、またはインフレーション/キャストフィルムの組み合わせに続く熱積層によって形成することもできる。
包装
いくつかの実施形態において、本発明は、本明細書に開示される任意の実施形態の多層構造を含む包装に関する。特定の実施形態において、包装は、レトルト及び/または滅菌包装である。包装は、種々の実施形態において、固体、スラリー、液体、または気体を収容するために使用され得る。限定ではなく例として、包装は、酸性溶液、トウモロコシ油、アルコール、肉、チーズ、日焼け止め剤、シャンプー、スパイス、醤油、コーヒー用クリーム、フレーバーコーヒー、牛乳、ジュース、洗剤、無菌食品、加熱充填ジュース、脂肪分の多い食品、赤ちゃん用おしり拭き、ヨウ素溶液、サラダドレッシング、ケチャップ、ソース、及び他の品物を収容するために使用され得る。
次に、本発明のいくつかの実施形態を以下の実施例において詳細に説明する。
以下の原料は、後に記載する実施例において使用される。なお、本発明の実施例11、本発明の実施例21、および本発明の実施例26は参考例である。
[表]
Figure 0006975145
前述の手順を用いて、各原料について190℃及び1000s−1での粘度を決定する。関連データ及び粘度は以下の通りである。
[表]
Figure 0006975145
以下に記載する実施例1〜7は、アルミニウム基板に対する本発明のポリマーブレンドの接着を説明するために用いられる。各実施例で使用されるアルミニウム基板は、以下のように調製される。DOW(商標)LDPE 722(The Dow Chemical Company)を用いて、漂白した30ポンド/連の紙を0.00035インチ(0.35ミリ)の湿潤可能なグレードAアルミニウム箔に押出積層する。次いで、積層シートを3〜4フィートの長さに切断してアルミニウム基板を得る。アルミニウム基板の前端部にマスキングテープを貼付する。アルミニウム基板は、実施例1〜7のいずれにおいてもコロナ処理されない。
実施例1
表1に示すように様々な多層構造を調製する。
Figure 0006975145
本明細書の全ての実施例は、Black Clawsonの押出コーターを利用してポリマー層(A層)をアルミニウム基板(B層)上に押出被覆することによって調製される。比較例A及びBでA層に使用されるポリマーのペレットは、市販の材料の箱から直接供給される。比較例Cならびに本発明の実施例1及び2のA層は、押出コーターにブレンドを供給する前に、汎用スクリューを備えた二軸押出機を通して所定量の2つの成分を溶融ブレンドすることによって調製される。アルミニウム基板は、冷却ロール/ゴムロールニップの直前に移動中の50ポンド/連のクラフト紙上に降ろされ、そこでアルミニウム基板がニップに引き入れられ、それによってアルミニウム基板の箔側にA層が塗布される。その結果として生じるダイからの流速は、ダイ開口1インチ当たり〜10ポンド/時間のポリマーである。6インチの一定の空隙が試料を製造する際に用いられる。各試料は、アルミニウム基板上に被覆された厚さ1ミルのA層の単層からなる。試料は、300℃の溶融温度、及び1分当たり440フィートのライン速度で作製される。
各試料について、A層のアルミニウム基板への接着を3インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて決定する。各比較例/本発明の実施例の少なくとも5つの試料を測定し、平均値及び標準偏差を計算する。その結果を表2に示す。
Figure 0006975145
これらの試料についてネックイン及びドローダウン速度も測定し、その結果を(RVRに加えて)表3に示す。
Figure 0006975145
次いで、本発明の実施例1及び2ならびに比較例Cの形態を以下のように調べる。2つの本発明の実施例及び比較例の各々について、被覆されたアルミニウム基板(A層+B層)の一部をEpoFix(商標)低粘度エポキシに埋め込み、次いで研磨及び切削する。両面テープを使用してスライドガラス上に切削試料を載せ、四酸化ルテニウム(RuO)の2%水溶液の蒸気に周囲温度で3時間曝露してコントラストを強調する。スクリュートップキャップ付きのガラス瓶内で、0.2gの塩化ルテニウム(III)水和物(RuCl・HO)を10mLの5.25%次亜塩素酸ナトリウム水溶液と混合することにより染色液を調製した。RuOの蒸気はエチレン/アクリル酸コポリマー相を優先的に染色し、電子顕微鏡法のためのコントラストを提供する。染色したブロック面を低温で研磨し、アルミニウム試料スタブに載せる。Emitech K575Xターボスパッタコーターを25秒間使用してイリジウムプラズマで試料をスパッタリングし、走査型電子顕微鏡法のためにそれらを導電性にした。後方散乱電子像モード下にて加速電圧5kVでFEI Nano−600走査型電子顕微鏡を使用して、低温研磨したブロック面試料からデジタル画像を取得した。上記の設定下では、染色相(すなわち、エチレン/アクリル酸コポリマー)がより明るく見えるのに対し、非染色相(すなわち、ポリエチレン)はより暗く見える。
比較例Cならびに本発明の実施例1及び2の電子顕微鏡写真を、機械方向に垂直に撮影する。個別のポリエチレンドメイン(島)がエチレン/アクリル酸コポリマーの連続相(海)に点在する「海の中の島」に似た二相形態が各試料に顕著に見られる。同じ倍率(例えば、5×)で画像を比較した場合、本発明の実施例1及び2の画像におけるポリエチレンドメイン(島)の平均サイズは互いに類似している。しかしながら、同じ倍率で本発明の実施例1または2のいずれかの画像を比較例Cの画像と比較した場合、本発明の実施例におけるポリエチレンドメイン(島)の平均サイズは、比較例Cにおけるポリエチレンドメインの平均サイズと比べて少なくとも一桁小さい。分散相の平均ドメインサイズは、ポリマーブレンド中の各成分の粘度の比に関連する。サイズの違いに加えて、本発明の実施例1及び2におけるポリエチレンドメイン(島)の数は、比較例Cのポリエチレンドメインの数と比較して少ない。ポリエチレンドメイン(島)のサイズ及び数は、本発明の実施例1及び2と比較例Cとの間で異なるが、それらの全体的な形状は類似している。具体的には、各試料中のポリエチレンドメイン(島)は、溶融ポリマーブレンドの処理中に適用される変形プロファイルの結果として概ね細長い。しかしながら、本発明の実施例1及び2において、ポリエチレンドメイン(その幅の少なくとも2倍の長さを有するドメイン)は細長い形状を有し、ポリエチレンドメインの幅は、一般的に0.2〜0.5ミクロンであるのに対し、比較例Cのポリエチレンドメインの幅は、一般的に0.1ミクロン未満である。本発明の実施例における分散相(ポリエチレン)と連続相(エチレン/アクリル酸コポリマー)との間における粘度の大きな差に関連するより粗い形態は、観察されたより高い接着値に寄与していると考えられるため、有益である。
実施例2
さらなる多層構造を表4に示されるように調製する。
Figure 0006975145
各実施例は、Black Clawsonの押出コーターを利用してポリマー層(A層)をアルミニウム基板(B層)上に押出被覆することによって調製される。本発明の実施例3及び4のA層は、押出コーターにブレンドを供給する前に、(汎用スクリューと比較して)軽量設計されたスクリューを備えた二軸押出機を通して所定量の2つの成分を溶融ブレンドすることによって調製される。本発明の実施例3及び4の酸化防止剤は、溶融ブレンド前のマスターバッチ処理によってブレンドに組み込まれる。アルミニウム基板は、冷却ロール/ゴムロールニップの直前に移動中の50ポンド/連のクラフト紙上に降ろされ、そこでアルミニウム基板がニップに引き入れられ、それによってアルミニウム基板の箔側にA層が塗布される。各試料は、アルミニウム基板上に被覆された厚さ1ミルのA層の単層からなる。試料は、300℃の溶融温度、及び1分当たり440フィートのライン速度で作製される。
各試料について、A層のアルミニウム基板への接着を実施例1で前述したように測定する。各本発明の実施例の少なくとも5つの試料を測定し、平均値及び標準偏差を計算する。その結果を表5に示す。
Figure 0006975145
実施例3
さらなる多層構造を表6に示されるように調製する。
Figure 0006975145
各実施例は、Black Clawsonの押出コーターを利用してポリマー層(A層)をアルミニウム基板(B層)上に押出被覆することによって調製される。本発明の実施例5及び6のA層は、押出コーターに供給する前に所定量の2つの成分を〜30分間タンブルブレンドすることによって調製される。アルミニウム基板は、冷却ロール/ゴムロールニップの直前に移動中の50ポンド/連のクラフト紙上に降ろされ、そこでアルミニウム基板がニップに引き入れられ、それによってアルミニウム基板の箔側にA層が塗布される。各試料は、アルミニウム基板上に被覆された厚さ1ミルのA層の単層からなる。試料は、300℃の溶融温度、及び1分当たり440フィートのライン速度で作製される。
各試料について、A層のアルミニウム基板への接着を実施例1で前述したように測定する。各本発明の実施例の少なくとも5つの試料を測定し、平均値及び標準偏差を計算する。その結果を表7に示す。
Figure 0006975145
実施例4
さらなる多層構造を表8に示されるように調製する。
Figure 0006975145
本発明の実施例7は、Black Clawsonの押出コーターを利用してポリマー層(A層)をアルミニウム基板(B層)上に押出被覆することによって調製される。A層は、押出コーターにブレンドを供給する前に、(汎用スクリューと比較して)軽量設計されたスクリューを備えた二軸押出機を通して所定量の2つの成分を溶融ブレンドすることによって調製される。酸化防止剤は、溶融ブレンド前のマスターバッチ処理によってブレンドに組み込まれる。アルミニウム基板は、冷却ロール/ゴムロールニップの直前に移動中の50ポンド/連のクラフト紙上に降ろされ、そこでアルミニウム基板がニップに引き入れられ、それによってアルミニウム基板の箔側にA層が塗布される。各試料は、アルミニウム基板上に被覆された厚さ1ミルのA層の単層からなる。試料は、300℃の溶融温度、及び1分当たり440フィートのライン速度で作製される。
各試料について、A層のアルミニウム基板への接着を実施例1で前述したように測定する。4つの試料を測定し、平均値及び標準偏差を計算する。その結果を表9に示す。
Figure 0006975145
実施例5
さらなる多層構造を表10に示されるように調製する。
Figure 0006975145
本明細書の全ての実施例は、Black Clawsonの押出コーターを利用してポリマー層(A層)をアルミニウム基板(B層)上に押出被覆することによって調製される。比較例DでA層に使用されるポリマーのペレットは、市販の材料の箱から直接供給される。本発明の実施例8、9、及び10のA層は、押出コーターにブレンドを供給する前に、汎用スクリューを備えた二軸押出機を通して所定量の2つの成分を溶融ブレンドすることによって調製される。本発明の実施例11のA層は、押出コーターに供給する前に所定量の2つの成分を〜30分間タンブルブレンドすることによって調製される。アルミニウム基板は、冷却ロール/ゴムロールニップの直前に移動中の50ポンド/連のクラフト紙上に降ろされ、そこでアルミニウム基板がニップに引き入れられ、それによってアルミニウム基板の箔側にA層が塗布される。その結果として生じるダイからの流速は、ダイ開口1インチ当たり〜10ポンド/時間のポリマーである。6インチの一定の空隙が試料を製造する際に用いられる。各試料は、アルミニウム基板上に被覆された厚さ2ミルのA層の単層からなる。試料は、300℃の溶融温度、及び1分当たり440フィートのライン速度で作製される。
各試料について、A層のアルミニウム基板への接着を10インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて決定する。各本発明の実施例の少なくとも5つの試料を測定し、平均値及び標準偏差を計算する。その結果を表11に示す。
Figure 0006975145
これらの試料についてネックイン及びドローダウン速度も測定し、その結果を(RVRに加えて)表12に示す。
Figure 0006975145
実施例6
さらなる多層構造を表13に示されるように調製する。
Figure 0006975145
本明細書の全ての実施例は、Black Clawsonの押出コーターを利用してポリマー層(A層)をアルミニウム基板(B層)上に押出被覆することによって調製される。比較例E及びFでA層に使用されるポリマーのペレットは、市販の材料の箱から直接供給される。本発明の実施例12及び比較例GのA層は、押出コーターにブレンドを供給する前に、汎用スクリューを備えた二軸押出機を通して所定量の2つの成分を溶融ブレンドすることによって調製される。アルミニウム基板は、冷却ロール/ゴムロールニップの直前に移動中の50ポンド/連のクラフト紙上に降ろされ、そこでアルミニウム基板がニップに引き入れられ、それによってアルミニウム基板の箔側にA層が塗布される。その結果として生じるダイからの流速は、ダイ開口1インチ当たり〜10ポンド/時間のポリマーである。6インチの一定の空隙が試料を製造する際に用いられる。各試料は、アルミニウム基板上に被覆された厚さ2ミルのA層の単層からなる。試料は、300℃の溶融温度、及び1分当たり440フィートのライン速度で作製される。
各試料について、A層のアルミニウム基板への接着を10インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて決定する。各実施例の少なくとも5つの試料を測定し、平均値及び標準偏差を計算する。その結果を表14に示す。
Figure 0006975145
これらの試料についてネックイン及びドローダウン速度も測定し、その結果を(RVRに加えて)表15に示す。
Figure 0006975145
実施例7
さらなる多層構造を表16に示されるように調製する。
Figure 0006975145
上記の例で使用されるアルミニウム基板2は、以下のように調製される。100:12の比のADCOTE(商標)550/Coreactant F混合物を用いて、48ゲージPETを0.00035インチの湿潤可能なグレードAアルミニウム箔に積層する。ADCOTE(商標)550及びCoreactant Fは両方ともThe Dow Chemical Companyから市販されている。180°Fのニップ温度で150°Fから180°Fに上昇させたオーブン温度を用いて、グラビアシリンダーを介して接着剤混合物を3ポンド/連で塗布する。積層構造は、使用前に最低でも7日間77°Fで硬化させる。次いで、積層シートを3〜4フィートの長さに切断してアルミニウム基板を得る。アルミニウム基板の前端部にマスキングテープを貼付する。アルミニウム基板はコロナ処理されない。A層は、後述のように単層としてアルミニウム基板上に被覆される。
本明細書の全ての実施例は、Black Clawsonの押出コーターを利用してポリマー層(A層)をアルミニウム基板(B層)上に押出被覆することによって調製される。比較例HでA層に使用されるポリマーのペレットは、市販の材料の箱から直接供給される。本発明の実施例13〜16のA層は、押出コーターにブレンドを供給する前に、汎用スクリューを備えた二軸押出機を通して所定量の2つの成分を溶融ブレンドすることによって調製される。アルミニウム基板は、冷却ロール/ゴムロールニップの直前に移動中の50ポンド/連のクラフト紙上に降ろされ、そこでアルミニウム基板がニップに引き入れられ、それによってアルミニウム基板の箔側にA層が塗布される。その結果として生じるダイからの流速は、ダイ開口1インチ当たり〜10ポンド/時間のポリマーである。6インチの一定の空隙が試料を製造する際に用いられる。各試料は、アルミニウム基板上に被覆された厚さ1ミルのA層の単層からなる。試料は、300℃の溶融温度、及び1分当たり440フィートのライン速度で作製される。
各試料のホットタック強度は、Enepay Corporationの試験機器を使用してASTM F1921のMethod Aに従って測定される。「ホットタック強度」は、試料が冷却する前の、シーリング操作直後のヒートシールの強度を指す。試料を機械方向に1インチのストリップに切断し、0.5秒の滞留時間で10℃ごとに試験を行う。その結果を表17に示す。
Figure 0006975145
実施例8
さらなる多層構造を表18に示されるように調製する。
Figure 0006975145
配向ポリプロピレン(oPP)は、以下の組成を有する多層構造である:配向ポリプロピレンを1.0ワットで処理した25ポンドBLMG(漂白光沢)紙/5.5番LDPE/60ゲージ金属化配向ポリプロピレン。A層は、後述のように、配向ポリプロピレン基板の非金属化側に単層として被覆される。
本明細書の全ての実施例は、Black Clawsonの押出コーターを利用してポリマー層(A層)を配向ポリプロピレン基板(B層)上に押出被覆することによって調製される。比較例IでA層に使用されるポリマーのペレットは、市販の材料の箱から直接供給される。本発明の実施例17〜20のA層は、押出コーターにブレンドを供給する前に、汎用スクリューを備えた二軸押出機を通して所定量の2つの成分を溶融ブレンドすることによって調製される。本発明の実施例21のA層は、押出コーターに供給する前に所定量の2つの成分を〜30分間タンブルブレンドすることによって調製される。配向ポリプロピレン基板は、冷却ロール/ゴムロールニップの直前に移動中の50ポンド/連のクラフト紙上に降ろされ、そこで基板がニップに引き入れられ、それによって基板上にA層が塗布される。その結果として生じるダイからの流速は、ダイ開口1インチ当たり〜10ポンド/時間のポリマーである。6インチの一定の空隙が試料を製造する際に用いられる。各試料は、配向ポリプロピレン基板上に被覆された厚さ2ミルのA層の単層からなる。試料は、300℃の溶融温度、及び1分当たり440フィートのライン速度で作製される。
各試料について、A層の配向ポリプロピレン基板への接着を10インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて決定する。各実施例の少なくとも5つの試料を測定し、平均値及び標準偏差を計算する。その結果を表19に示す。
Figure 0006975145
実施例9
さらなる多層構造を表20に示されるように調製する。
Figure 0006975145
これらの実施例における基板は配向ポリアミド(oPA)フィルムである。A層は、後述のように単層として配向ポリアミド基板上に被覆される。
本明細書の全ての実施例は、Black Clawsonの押出コーターを利用してポリマー層(A層)を配向ポリアミド基板(B層)上に押出被覆することによって調製される。比較例JでA層に使用されるポリマーのペレットは、市販の材料の箱から直接供給される。本発明の実施例22〜25のA層は、押出コーターにブレンドを供給する前に、汎用スクリューを備えた二軸押出機を通して所定量の2つの成分を溶融ブレンドすることによって調製される。本発明の実施例26のA層は、押出コーターに供給する前に所定量の2つの成分を〜30分間タンブルブレンドすることによって調製される。配向ポリアミド基板は、冷却ロール/ゴムロールニップの直前に移動中の50ポンド/連のクラフト紙上に降ろされ、そこで基板がニップに引き入れられ、それによって基板上にA層が塗布される。その結果として生じるダイからの流速は、ダイ開口1インチ当たり〜10ポンド/時間のポリマーである。6インチの一定の空隙が試料を製造する際に用いられる。各試料は、配向ポリアミド基板上に被覆された厚さ2ミルのA層の単層からなる。試料は、300℃の溶融温度、及び1分当たり440フィートのライン速度で作製される。
各試料について、A層の配向ポリアミド基板への接着を10インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて決定する。各実施例の少なくとも5つの試料を測定し、平均値及び標準偏差を計算する。その結果を表21に示す。
Figure 0006975145
なお、本発明は以下の態様を含みうる。
[1]ポリマーブレンドであって、
コポリマーの重量に基づいて4重量パーセントより高く最大25重量パーセントの酸含有量を有し、1〜60g/10分のメルトインデックス(I )を有する、エチレンとアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方とを含むコポリマーであって、エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの総量は、前記ブレンドの総重量に基づいて前記ブレンドの45〜99重量パーセントを占める、コポリマーと、
0.870g/cm 以上の密度を有し、20g/10分以下のメルトインデックス(I )を有するポリオレフィンであって、前記ブレンドの総重量に基づいて前記ブレンドの1〜55重量パーセントを占める、ポリオレフィンと、を含む、ポリマーブレンド。
[2]前記ポリオレフィンは、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン、またはそれらの組み合わせを含む、上記[1]に記載のポリマーブレンド。
[3]前記ポリオレフィンは、低密度ポリエチレンまたは直鎖状低密度ポリエチレンを含む、上記[1]に記載のポリマーブレンド。
[4]エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの前記総量は、前記ブレンドの50重量パーセント超を占め、前記ポリオレフィンは、前記ブレンドの50重量パーセント未満を占める、上記[1]〜[3]のいずれか一項に記載のポリマーブレンド。
[5]前記ポリオレフィンと前記エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの相対粘度比は、<0.15である、上記[1]〜[4]のいずれか一項に記載のポリマーブレンド。
[6]ポリオレフィンと前記エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの前記粘度比は、1超10未満である、上記[1]〜[5]のいずれか一項に記載のポリマーブレンド。
[7]前記ポリオレフィンの前記メルトインデックス(I )は、10g/10未満である、上記[1]〜[6]のいずれか一項に記載のポリマーブレンド。
[8]無機充填剤をさらに含み、前記無機充填剤は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、またはそれらの組み合わせを含む、上記[1]〜[7]のいずれか一項に記載のポリマーブレンド。
[9]前記無機充填剤は、前記ブレンドの総重量に基づいて前記ブレンドの最大50重量パーセントを占める、上記[8]に記載のポリマーブレンド。
[10]ポリマーブレンドであって、
コポリマーの重量に基づいて4重量パーセントより高く最大25重量パーセントの酸含有量を有し、1〜60g/10分のメルトインデックス(I )を有する、エチレンとアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方とを含むコポリマーであって、エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの総量は、前記ブレンドの総重量に基づいて前記ブレンドの45〜99重量パーセントを占める、コポリマーと、
低密度ポリエチレンまたは直鎖状低密度ポリエチレンを含み、10g/10分以下のメルトインデックス(I )を有するポリエチレンであって、前記ブレンドの総重量に基づいて前記ブレンドの15〜55重量パーセントを占める、ポリエチレンと、を含み、
前記ポリエチレンと前記エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの相対粘度比は、<0.15である、ポリマーブレンド。
[11]少なくとも2つの層を備える多層構造であって、各層は対向する表側面を有し、
A層は、上記[1]〜[10]のいずれか一項に記載のポリマーブレンドを含み、
B層は、基板を備え、B層の上部表側面は、A層の下部表側面と接着接触している、多層構造。
[12]前記基板は、金属箔、金属化フィルム、織物マット、不織マット、またはスクリムを含む、上記[11]に記載の多層構造。
[13]C層をさらに備え、A層の上部表側面は、C層の下部表側面と接着接触し、C層はポリオレフィンを含む、上記[11]または上記[12]に記載の多層構造。
[14]A層のB層への接着は、3インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて測定した場合に少なくとも3N/インチである、上記[10]〜[12]のいずれか一項に記載の多層構造。

Claims (10)

  1. ポリマーブレンドであって、
    コポリマーの重量に基づいて4重量パーセントより高く最大25重量パーセントの酸含有量を有し、1〜25g/10分のメルトインデックス(I)を有する、エチレンとアクリル酸及びメタクリル酸の少なくとも一方とを含むコポリマーであって、エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの総量は、前記ブレンドの総重量に基づいて前記ブレンドの45〜75重量パーセントを占める、コポリマーと、
    0.870g/cm以上の密度を有し、20g/10分以下のメルトインデックス( )を有するポリオレフィンであって、前記ブレンドの総重量に基づいて前記ブレンドの25〜55重量パーセントを占める、ポリオレフィンと、を含み、
    前記ポリオレフィンと前記エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの相対粘度比は、<0.15であり、
    前記ポリオレフィンは、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、低密度ポリエチレン(LDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、ポリオレフィンプラストマー、0.935cm/m以下の密度を有する強化ポリエチレン、およびそれらの組み合わせを含む、ポリマーブレンド。
  2. 前記コポリマーのメルトインデックス(I )が、1〜15g/10分である、請求項1に記載のポリマーブレンド。
  3. 前記ポリオレフィンは、直鎖状低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、高密度ポリエチレン、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1または2に記載のポリマーブレンド。
  4. エチレンアクリル酸コポリマー及びエチレンメタクリル酸コポリマーの前記総量は、前記ブレンドの50重量パーセント超を占め、前記ポリオレフィンは、前記ブレンドの50重量パーセント未満を占める、請求項1〜3のいずれか一項に記載のポリマーブレンド。
  5. 前記ポリオレフィンと前記エチレン/(メタ)アクリル酸コポリマーとの粘度比は、1超10未満である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のポリマーブレンド。
  6. 無機充填剤をさらに含み、前記無機充填剤は、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1〜5のいずれか一項に記載のポリマーブレンド。
  7. 少なくとも2つの層を備える多層構造であって、各層は対向する表側面を有し、
    A層は、請求項1〜6のいずれか一項に記載のポリマーブレンドを含み、
    B層は、基板を備え、B層の上部表側面は、A層の下部表側面と接着接触している、多層構造。
  8. 前記基板は、金属箔、金属化フィルム、織物マット、不織マット、またはスクリムを含む、請求項に記載の多層構造。
  9. C層をさらに備え、A層の上部表側面は、C層の下部表側面と接着接触し、C層はポリオレフィンを含む、請求項7または8に記載の多層構造。
  10. A層のB層への接着は、3インチ/分のクロスヘッド速度でASTM F904に基づく180度剥離試験を用いて測定した場合に少なくとも3N/インチである、請求項7〜9のいずれか一項に記載の多層構造。
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