JP7053864B2 - 可撓性包装のための耐屈曲亀裂性かつ耐熱性の無菌バルクバッグ - Google Patents
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Description
この出願は、2017年11月14日に出願された米国特許出願第62/585,673号の優先権を主張し、その開示はあたかもその全体がここに記述されているかのように参照によってここに組込まれる。
耐屈曲亀裂性は、流動性物質、特に液体、最も特別には水、牛乳、ジュース、濃縮物、ピューレなどのようなより低い粘度の液体を包装するために使用されるバルクバッグにとって非常に重要である。これらの液体は、充填したパッケージの取り扱い、輸送および配送中にかなり激しくぱちゃぱちゃ動く場合があり、内層のフィルムの屈曲とフィルム材料の屈曲亀裂を引き起こす。
フィルムの耐熱性は、無菌包装における、特にバッグのための無菌水蒸気殺菌充填プロセスのための、重要な要素である。耐熱性の低いフィルムから作られたバッグは、水蒸気殺菌後にバッグの外側に皺、またはいわゆる「ワニ皮様スキン」を発生させる傾向があり、美観とバッグの特性が低下する。この皺は、しばしば、多層バッグの内層と外層がくっついたり、単層フィルムから作られたバッグでさえそれ自体にくっついたりすることに伴って発生する。液体の食品の無菌充填のための典型的な水蒸気殺菌プロセスでは、バッグは、最初にドラム缶または蓋付きの大箱の中に入れられ、次にフィットメントを充填機の充填ヘッドの上に固定する。バッグの上のフィットメントが開けられる前に、フィットメント(または噴出)アセンブリーは、3~60秒間、水蒸気の噴出流にさらされる。その後、フィットメントが開けられ、製品がバッグの中にポンプで送り込まれる。この段階で、水蒸気がバッグの中に入る場合がある。充填ヘッドの中に残った水蒸気は、ほぼ飽和水蒸気条件の温度を維持する。一旦バッグに製品が充填されたならば、フィットメントが閉められる前に、またはフィットメントが閉められている間に、水蒸気噴出流が用いられる。この充填後の水蒸気噴出流は、典型的には2~8.5秒続くことができる。この工程の間、水蒸気がバッグに入ることがよくある。これらの充填操作で使用される水蒸気温度が高ければ高いほど、バッグに皺が寄る可能性が高くなり、したがって、バッグのためのより耐熱性の高いフィルムが必要になる。
(a)少なくとも60%のExceed(登録商標)XP樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEと前記EAOコポリマーのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含み、
前記樹脂ブレンドの全体の密度は少なくとも0.915であり、
前記バルクバッグは、前記フィルムがゲルボ屈曲試験(Gelbo Flex Test)においてASTM F392に従って測定したときに、機械方向と横方向の両方で8,100サイクルにおいて300cm2あたり10個未満のピンホールを生じるような耐屈曲亀裂性を有する、バルクバッグに関する。
(a)少なくとも60%のExceed(登録商標)XP樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEと前記EAOコポリマーのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含む2つの内層を含む、上に記載のバルクバッグであって、
前記樹脂ブレンドの全体の密度は少なくとも0.915であり、
前記バルクバッグは、前記フィルムがASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100サイクルにおいて300cm2あたり10個未満のピンホールを生じるような、耐屈曲亀裂性を有する、バルクバッグに関する。
(I)少なくとも1つの内層を用意する工程を含み、前記少なくとも1つの内層は、
(a)少なくとも60%のExceed(登録商標)XP樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEと前記EAOコポリマーのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含み、
前記樹脂ブレンドの全体の密度が少なくとも0.915であり、
前記バルクバッグは、前記フィルムがASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100サイクルにおいて300cm2あたり10個未満のピンホールを生じるような、耐屈曲亀裂性を有する、方法に関する。
(I)2つの内層を用意する工程を含み、前記2つの内層は、
(a)少なくとも60%のExceed(登録商標)XP樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEと前記EAOコポリマーのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含み、
前記樹脂ブレンドの全体の密度は少なくとも0.915であり、
前記バルクバッグは、前記フィルムがASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100サイクルにおいて300cm2あたり10個未満のピンホールを生じるような、耐屈曲亀裂性を有する、方法に関する。
(a)少なくとも60%のExceed(登録商標)XP樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEと前記EAOコポリマーのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含み、
前記樹脂ブレンドの全体の密度は少なくとも0.915であり、
前記バルクバッグは、前記フィルムがASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100サイクルにおいて300cm2あたり5個未満のピンホールを生じるような、耐屈曲亀裂性を有する、バルクバッグに関する。
内層は、
(a)少なくとも60%のExceed(登録商標)XP樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEと前記EAOコポリマーのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含み、
前記樹脂ブレンドの全体の密度は少なくとも0.915であり、
前記内層の厚さは25μm~100μmの範囲である。
20、21、22、23、24、25、26、27、28、29、30、31、32、33、34、35、36、37、38、39、40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59、60、61、62、63、64、65、66、67、68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98、99、100、101、102、103、104、105、106、107、108、109、110、111、112、113、114、115、116、117、118、119、120、121、122、123、124、125、126、127、128、129、130、131、132、133、134、135、136、137、138、139および140。
40、41、42、43、44、45、46、47、48、49、50、51、52、53、54、55、56、57、58、59および60。
Exceed(登録商標)XPは、0.2~0.80.85dg/minの範囲内のMIおよび0.914~0.918g/cm3の範囲内の密度を有するエチレン-ヘキセン-1コポリマーと第2のエチレン-α-オレフィンコポリマーの樹脂である。図6のDSC吸熱における2つのピークによって実証されるように、それは二峰性の分子量分布を示す。それは先進的分子触媒を使用して調製され、高分子量画分は無菌包装用バルクバッグに耐熱性を付与し、低分子量画分は耐屈曲亀裂性を付与する。Exceed(登録商標)XPグレードのいくつかには、XP6026シリーズ(0.2、0.916)、XP6056ML(0.5、0.916)、XP8318ML(1.0、0.918)、XP8358シリーズ(0.50、0.918)、XP8656MK(0.50、0.916)、XP8656ML(0.50、0.916)およびXP8784シリーズ(0.80、0.914)が含まれる。本発明は、また、正しいメルトインデックスおよび密度に到着するために、XP樹脂グレードの1つまたはそれ以上から調製されたブレンドを含む。括弧内の数は、それぞれ、dg/minおよびg/cm3で測定されたメルトインデックスおよび密度である。Exceed(登録商標)XP樹脂はエクソンモービル社(the ExxonMobil Company)から手に入れられる。
0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7および0.8。
0.914、0.915、0.916、0.917および0.918。
68、69、70、71、72、73、74、75、76、77、78、79、80、81、82、83、84、85、86、87、88、89、90、91、92、93、94、95、96、97、98および99。
LDPEとは低密度ポリエチレンを意味する。一般に、「低密度」とは、0.918~0.930g/cm3の範囲のポリエチレン密度を指す。LDPE分子は、複雑な分岐パターンを有し、容易に識別できる主鎖はない。ポリマー分子は、短いものから長いものまで、様々な長さの枝のネットワーク全体で構成されている。LDPEは、平均分子量が比較的高い、言いかえればメルトインデックスが低い(0.1~1.1dg/min)、高圧低密度ポリエチレン(すなわちHP-LDPE)であり得る。
0、1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24、25、26、27、28、29および30%。
ここで使用されるEAOコポリマーはエチレン-C4~C10-α-オレフィンインターポリマーである。エチレン-C4~C10-α-オレフィンインターポリマーすなわちEAOコポリマーは、0.4~1.5dg/min(g/10min、190℃、2.16kg)のメルトインデックス、0.900~0.916g/cm3の密度を有する。単一のポリマーであってもよいし、2種のポリマーのブレンドであってもよいし、数種の個別のポリマーグレードのブレンドであってもよい。インターポリマーはコポリマー、ターポリマーなどを包含する。このEAOコポリマーは直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)から選ばれてもよい。産業界の慣習を使用して、密度範囲0.915~0.930g/cm3の直鎖状低密度ポリエチレンをLLDPEと呼び、密度範囲0.900~0.915g/cm3のものを超低密度ポリエチレン(ULDPE)または超低密度ポリエチレン(VLDPE)と呼ぶ。
本ブレンドは、加工助剤、酸化防止試剤、紫外線安定剤、顔料、フィラー、相溶化剤またはカップリング剤として追加の成分を、および本発明の本質的な特徴に影響を与えない他の添加剤を含んでもよい。それらは、加工マスターバッチ、着色剤マスターバッチ、本ブレンドの成分(b)のEAOコポリマー成分とは異なる少なくとも1種の低密度エチレンホモポリマー、コポリマーまたはインターポリマー、EVA、EMA、EMを含む群から選ばれる少なくとも1種のポリマー、本ブレンドの成分(b)とは異なる少なくとも1種のポリプロピレンホモポリマーまたはポリプロピレンインターポリマーから選ばれてもよい。一般に「マスターバッチ」と呼ばれる加工添加剤は、様々な加工目的で商業的に入手することができる特別の配合物を含む。
本発明の他の態様は、上記フィルムから作られた流動性物質を入れるためのバッグを含む。本発明のフィルムはバッグを作るための多層フィルムにおける内層として使用される。バッグは、単層であってもよいし、多層であってもよい。本発明の単層フィルムまたは多層フィルムである内層として少なくとも1つのフィルムを組込んだ多層バッグを作ることができる。輸送および取扱性能を向上させるために加えられる多層バッグの内層は、通常、単層フィルムである。多層フィルムは、より高度な特性(例えば、より高い酸素バリヤー)の組み合わせを必要とするバッグを作るために使用される。多層バッグの外層は、多くの場合、多層フィルムである。中間層または内層もまた多層フィルムであってもよく、多くの場合、外層とは組成が異なる。
2、3、4、5、6、7、8、9、10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、250、300、350、400。
一般に、本発明は、改善したバッグ作製方法を提供し、その方法は、内層および外層を有する多層フィルム構造(ただし、内層および外層の少なくとも一方は本発明のフィルムである。)を用意する工程、中に設けた穴を通してフィルム構造の内層および外層に注ぎ口を固定する工程、多層フィルム構造体の幅にわたって内層と外層を一緒に横方向にシールし、1つのバッグの上部シールおよびそのバッグの下部シールと隣接のバッグの上部シールを形成する工程、次に、フィルムのいずれかの側においてバッグラインの長さに平行に内層と外層を一緒にシールする工程、バッグを完全にシールする前に、閉じ込められた空気を除去する工程、および使用の直前にバッグを分離する工程を含む。
1つの態様において、本発明は、また、流動性物質を充填した上に記載のバッグに関する。具体例としては、水、飲料、ジュース、コーヒー、お茶、栄養ドリンク、ビール、ワイン、ソース、マスタード、ケチャップ、フードドレッシング、牛乳、チーズ、サワークリーム、マヨネーズ、サラダドレッシング、レリッシュ、オイル、ソフトマーガリン、コーヒー濃縮物、ペースト、ピューレ、アイスクリームミックス、ミルクセーキミックス、保存食品、エマルション、ドーナッツフィリング、ゼリー、洗剤、コーキング材、医薬品、製造業において使用される物質などのような流動性物質を充填したバッグが挙げられている。
バルクバッグの内層に使用されるフィルムの耐屈曲亀裂性を測定するために、ゲルボ屈曲試験を用いた。その試験について以下に記載する。
この試験は、屈曲に起因するピンホール欠陥に対する可撓性包装材料およびフィルムの耐性を測定する。しかし、それは屈曲欠陥に関連する摩耗特性を測定しない。その試験の着色テレピン油部分は、前記構造体を完全に貫通する物理的な穴によって特徴づけられた欠陥を測定する。
ゲルボ屈曲試験をASTM F-392法に従って行なった。単層フィルムを、1.8ミル(1ミル=1/1000インチ)の厚さでブロー成形した。ピンホールを紙の上で数える前に、フィルムを1分間に8,100サイクルにさらした。
この屈曲試験(ASTM標準に従っていない)では、使用したフィルムサンプルは280mm×200mmのテンプレート(0.056m2に等しい)であった。3つのフィルムサンプル(1つの比較標準サンプルおよび2つの実験用すなわち本発明サンプル)を調製した。3つのサンプルをすべて、同じテンプレートを使用して、同じ条件で切り出した。その材料を、製造現場から受け取った形で試験した。
実施例3:ULDPE樹脂を超える耐熱性の改善
LLDPE樹脂は、ポリマー中の分子量分布により、高融点の「HDPE」ピークと低融点ピークを含む。全融解吸熱に対するHDPEピークの割合が大きいほど、ポリマーはより大きな耐熱性を有するであろう。一連のDSC曲線を以下に示す。その曲線は全融解吸熱中のHDPE部分の割合を測定する。それは以下のように要約することができる。10℃/minの加熱および冷却サイクルで実行されるDSCに基づく。値はすべて第2ヘッドのDSCに基づいた。
Claims (24)
- 流動性物質の無菌包装用の耐屈曲亀裂性かつ耐熱性のバルクバッグであって、前記バッグは少なくとも1つの内層を含み、前記少なくとも1つの内層は、
(a)少なくとも60%の0.914~0.918g/cm 3 の範囲内の密度および0.20~1.0dg/minの範囲内のメルトインデックスを有するエチレン-ヘキセン-1コポリマーとエチレン-α-オレフィンコポリマーのブレンドを含む樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEと前記EAOコポリマーのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含み、
前記樹脂ブレンドの全体の密度は少なくとも0.915g/cm 3 であり、
前記バルクバッグは、前記フィルムがASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100のサイクルにおいて300cm2あたり10個未満のピンホールを生じるような、耐屈曲亀裂性を有し、
樹脂ブレンドのDSC測定における全融解吸熱のパーセントとしてのHDPEピークの融解吸熱が40~60の範囲内にある、バルクバッグ。 - 2つの内層を含む請求項1に記載のバルクバッグであって、各々の内層は、
(a)少なくとも60%の0.914~0.918g/cm 3 の範囲内の密度および0.20~1.0dg/minの範囲内のメルトインデックスを有するエチレン-ヘキセン-1コポリマーとエチレン-α-オレフィンコポリマーのブレンドを含む樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEと前記EAOコポリマーとのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含み、
前記樹脂ブレンドの全体の密度は少なくとも0.915g/cm 3 であり、
前記バルクバッグは、前記フィルムがASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100のサイクルにおいて300cm2あたり10個未満のピンホールを生じるような、耐屈曲亀裂性を有し、
樹脂ブレンドのDSC測定における全融解吸熱のパーセントとしてのHDPEピークの融解吸熱が40~60の範囲内にある、バルクバッグ。 - 前記フィルムがASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100サイクルにおいて300cm2あたり5個未満のピンホールを生じる、請求項1に記載のバルクバッグ。
- LDPE含有量が5%~20%の範囲内にある、請求項3に記載のバルクバッグ。
- LDPE含有量が10%~15%の範囲内にある、請求項4に記載のバルクバッグ。
- EAOコポリマー含有量が40%以下である、請求項1に記載のバルクバッグ。
- EAOコポリマーは密度範囲が0.818~0.922g/cm3のブテン-LLDPE樹脂である、請求項4に記載のバルクバッグ。
- バルクバッグのサイズが20ガロン~400ガロンの範囲である、請求項1に記載のバルクバッグ。
- 前記少なくとも1つの内層が20μm~140μmの範囲内の厚さを有する、請求項1に記載のバルクバッグ。
- 流動性物質を含む請求項1に記載のバルクバッグ。
- バルクバッグがESL、高温充填または低温殺菌バッグである、請求項1に記載のバルクバッグ。
- 樹脂ブレンドのDSC測定における全融解吸熱のパーセントとしてのHDPEピークの融解吸熱が50~60の範囲内にある、請求項1に記載のバルクバッグ。
- バルクバッグを作る方法であって、該方法は、
(I)少なくとも1つの内層を用意する工程を含み、
前記少なくとも1つの内層は、
(a)少なくとも60%の0.914~0.918g/cm 3 の範囲内の密度および0.20~1.0dg/minの範囲内のメルトインデックスを有するエチレン-ヘキセン-1コポリマーとエチレン-α-オレフィンコポリマーのブレンドを含む樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEとEAOコポリマーのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含み、
前記樹脂ブレンドの全体の密度は少なくとも0.915g/cm 3 であり、
前記バルクバッグは、前記フィルムがASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100サイクルにおいて300cm2あたり10個未満のピンホールを生じるような、耐屈曲亀裂性を有し、
樹脂ブレンドのDSC測定における全融解吸熱のパーセントとしてのHDPEピークの融解吸熱が40~60の範囲内にある、方法。 - 請求項13に記載のバルクバッグを作る方法であって、該方法は、
(I)2つの内層を用意する工程を含み、
各々の内層は、
(a)少なくとも60%の0.914~0.918g/cm 3 の範囲内の密度および0.20~1.0dg/minの範囲内のメルトインデックスを有するエチレン-ヘキセン-1コポリマーとエチレン-α-オレフィンコポリマーのブレンドを含む樹脂と、
(b)以下の3つの成分
(i)0~40%のLDPE、
(ii)0~40%のEAOコポリマー、および
(iii)0~40%のLDPEとEAOコポリマーのブレンド
のうちの1種と
を含む樹脂ブレンドから作られたフィルムを含み、
前記樹脂ブレンドの全体の密度は少なくとも0.915g/cm 3 であり、
前記バルクバッグは、前記フィルムがASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100サイクルにおいて300cm2あたり10個未満のピンホールを生じるような、耐屈曲亀裂性を有し、
樹脂ブレンドのDSC測定における全融解吸熱のパーセントとしてのHDPEピークの融解吸熱が40~60の範囲内にある、方法。 - 前記フィルムはASTM F392に従って測定したときにゲルボ屈曲試験において機械方向および横方向の両方で8,100サイクルにおいて300cm2あたり5個未満のピンホールを生じる、請求項13に記載のバルクバッグを作る方法。
- LDPE含有量が5%~20%の範囲内にある、請求項15に記載のバルクバッグを作る方法。
- LDPE含有量が10%~15%の範囲内にある、請求項16に記載のバルクバッグを作る方法。
- EAOコポリマー含有量が40%以下である、請求項13に記載のバルクバッグを作る方法。
- EAOコポリマーは密度範囲が0.818~0.922g/cm3のブテン-LLDPE樹脂である、請求項16に記載のバルクバッグを作る方法。
- バルクバッグのサイズが20ガロン~400ガロンの範囲である、請求項13に記載のバルクバッグを作る方法。
- 前記少なくとも1つの内層が20μm~140μmの範囲内の厚さを有する、請求項13に記載のバルクバッグを作る方法。
- 流動性物質を含む、請求項13に記載のバルクバッグを作る方法。
- バルクバッグがESL、高温充填または低温殺菌バッグである、請求項13に記載のバルクバッグを作る方法。
- 樹脂ブレンドのDSC測定における全融解吸熱のパーセントとしてのHDPEピークの融解吸熱が50~60の範囲にある、請求項13に記載のバルクバッグを作る方法。
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