JP7270108B2 - 多層フィルム及びその製造方法 - Google Patents

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Description

本開示は、多層フィルム及びその製造方法に広く関する。
熱可塑性保護フィルムは、例えば、窓保護フィルム、ビークル(vehicle)塗料保護フィルム、一時的なカーペットランナー、及び電子ディスプレイ保護シートを含む、様々な用途で使用される。これらの用途のいくつかにおいて、接着剤層は、熱可塑性保護フィルムの1つの主表面に適用される。
いくつかの用途では、熱可塑性保護フィルムは、特定の形状を実現するために熱成形される。熱成形は、典型的にプラスチックフィルムが加熱されて鋳型内に真空引きされる、広く使用されている技術である。例示的な熱成形フィルムとしては、商品を保護するために使用される保護包装フィルム(例えば、ブリスターパック)、歯科アライナー、バッテリー保護カバー、及びスマートフォンカバーが挙げられる。
これらの用途及び他の用途については、優れた透明性、低いヘイズ、並びに(例えば、穿刺及び引裂きに関して)優れた靭性を有する熱可塑性フィルムに対する必要性が引き続き存在する。
多層保護フィルムの場合、使用中の隣接層間の分離は、審美的及び/又は機械的に望ましくない変化をフィルムにもたらし得る。有利には、本開示による多層フィルムは、特定の用途の必要性に応じて透明性、低ヘイズ、及び(例えば、穿刺及び引裂きに対する)靭性について微調整され得、使用中の層間剥離に対して耐性がある。
第1の態様では、本開示は、
熱可塑性であり、少なくとも1つの芳香族ポリエステルを含み、1ヘルツ及び25℃における少なくとも70メガパスカルの損失弾性率を有する第1の層と、
第1の層と接触する第2の層であって、熱可塑性であり、1ヘルツ及び25℃における60メガパスカル以下の損失弾性率を有し、
熱可塑性エラストマー及び
(i)非芳香族ジカルボン酸二量体酸を含み、非芳香族ジカルボン酸二量体酸のモル分率が、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00である、ジカルボン酸と、
(ii)ジアミンと
の反応生成物であるポリアミド樹脂を含み、ポリアミド樹脂は、アミン末端処理されており、アミン末端基を有する、第2の層と、
第2の層と接触する第3の層であって、熱可塑性であり、少なくとも1つの芳香族ポリエステルを含み、1ヘルツ及び25℃における少なくとも70メガパスカルの損失弾性率を有する、第3の層と、を含む、多層フィルムであって、
第2の層は、第1の層と第3の層の間に挟まれている、多層フィルムを提供する。
第2の態様では、本開示は、多層フィルムを製造する方法であって、第1、第2、及び第3の層を共押出することを含み、
第1の層は、熱可塑性であり、少なくとも1つの芳香族ポリエステルを含み、1ヘルツ及び25℃における少なくとも70メガパスカルの損失弾性率を有し、
第2の層は、第1の層に接触しており、熱可塑性であり、1ヘルツ及び25℃における60メガパスカル以下の損失弾性率を有し、且つ
第2の層は、熱可塑性エラストマー及び
(i)非芳香族ジカルボン酸二量体酸を含み、非芳香族ジカルボン酸二量体酸のモル分率が、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00である、ジカルボン酸と、
(ii)ジアミンと
の反応生成物であるポリアミド樹脂を含み、ポリアミド樹脂は、アミン末端処理されており、アミン末端基を有し、
第3の層は、熱可塑性であり、1ヘルツ及び25℃における少なくとも70メガパスカルの損失弾性率を有し、少なくとも1つの芳香族ポリエステルを含み、
第2の層は、第1の層と第3の層の間に挟まれている、方法を提供する。
本明細書で使用される場合、用語「エラストマー」は、弾性ポリマーを指す。
本明細書で使用される場合、用語「ポリマー」は、コポリマーを包含する(例えば、ポリエステルは、コポリエステルを包含する)。
本明細書で参照される損失弾性率値は、「Standard Test Method for Plastics:Dynamic Mechanical Properties:In Tension」と題されたASTM試験方法D5026-15(2015)に従って決定することができる。
本開示の特徴及び利点は、詳細な説明及び付属する特許請求の範囲を考慮することで、更に理解されるであろう。
本開示による例示的な多層フィルム100の模式的側面図である。
明細書及び図面での参照文字の繰り返しの使用は、本開示の同じ又は類似の特徴部又は要素を表すことが意図されている。当業者は多くの他の修正形態及び実施形態を考案することができ、それらは本開示の原理の範囲及び趣旨の範疇であることを理解されたい。図は、縮尺通りに描かれていないことがある。
ここで図1を参照すると、例示的な多層フィルム100は、第1、第2、及び第3の層(それぞれ110、120、及び130)を含む。第2の層120は、第1の層110と第3の層130の間に挟まれている。任意の第4の層140は、第3の層130と第5の層150の間に挟まれている。任意の第6の層160は、任意の第5の層150と任意の第7の層170との間に挟まれている。いくつかの好ましい実施形態では、必要条件ではないが、偶数層(例えば、層120、140、及び160)は同じ組成を有し、奇数層(例えば、層110、130、150、及び170)は全て同じ組成を有する。
同じであっても異なっていてもよい、奇数番号(すなわち、第1、第3、第5及び第7)の層は、熱可塑性であり、1ヘルツ及び25℃における少なくとも70メガパスカル(MPa)(例えば、少なくとも75MPa、少なくとも80MPa、少なくとも85MPa、少なくとも90MPa、少なくとも95MPa、少なくとも100MPa、少なくとも110MPa、少なくとも120MPa、少なくとも130MPa、少なくとも140MPa、少なくとも150MPa、少なくとも160MPa、少なくとも170MPa、又は少なくとも180MPa)の損失弾性率を有し、それぞれ独立して少なくとも1つの芳香族ポリエステルを含む。例示的な好適な芳香族ポリエステルとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)(例えば、ポリエチレン2,6-ナフタレート)、及びグリコール変性ポリエチレンテレフタレート(PETG)が挙げられる。
PET及びPENは、商業的供給元から広く入手可能である。PETGは、少量のシクロヘキサングリコール又は他のグリコールをエチレングリコールと共に重合することによって生成されたシクロヘキサングリコール又は他のグリコール変性ポリエチレンテレフタレートコポリエステルである。他のグリコールとしては、プロピレングリコール、ジエチレングリコール、又はエチレングリコール以外の任意の他の直鎖状低分子量が挙げられる。PETGは通常、主にエチレングリコールとより少ない量の1,4-シクロヘキサンジメタノールとの混合物によりエステル化されたテレフタル酸の非晶質ポリエステルである。PETGは、広範囲の商業的製造業者及び供給業者から市販されており、商品名「EASTAR」でEastman Chemical Company社から入手可能なものが挙げられる。特に有用な市販のPETGポリマーとしては、Eastman Chemical社、Kingsport社、Tennessee社から入手可能なEASTAR6763及びGN071が挙げられる。1,4-シクロヘキサンジメタノール又は他のグリコールに由来する成分の量は、PETGの総100重量部を基準として、約0.5~約20重量部、好ましくは約1~約5重量部である。
多くの好ましい実施形態では、PETGとPETのブレンド、又はPETGとPENとのブレンドが使用される。いくつかの好ましい実施形態では、それぞれの重量比が4:1~9:1であるPET又はPENとグリコール変性ポリエチレンテレフタレートとのブレンドが使用される。
偶数番号(すなわち、第2、第4、及び第6)の層は、熱可塑性であり、1ヘルツ及び25℃における少なくとも60MPa以下(例えば、55MPa以下、50MPa以下、45MPa以下、40MPa以下、35MPa以下、又は30MPa以下)の損失弾性率を有し、それぞれ独立して、熱可塑性エラストマー及び(i)非芳香族ジカルボン酸二量体酸を含み、非芳香族ジカルボン酸二量体酸のモル分率が、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00である、ジカルボン酸と、(ii)ジアミンとの反応生成物であるポリアミド樹脂を含み、ポリアミド樹脂は、アミン末端処理されており、アミン末端基を有する。
例示的な好適なエラストマーとしては、熱可塑性アイオノマーエラストマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー(TPO)、EP-ジエンゴム(EPDM)、熱可塑性コポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリエーテルブロックアミドエラストマー、スチレンブロックコポリマーエラストマー、エチレンとプロピレン(EPR)のエラストマーコポリマー、又はエチレン-酢酸ビニル(EVA)エラストマーのうちの少なくとも1つが挙げられる。前述のタイプのエラストマーは、商業的供給業者から多くのグレードで広く入手可能である。
いくつかの好ましい実施形態では、熱可塑性エラストマーは、例えば、スチレン-ブタジエン-スチレン(SBS)、スチレン-イソプレン-スチレン(SIS)、スチレン-(エチレン-ブチレン)-スチレン(SEBS)、スチレン-(エチレン-プロピレン)-スチレン(SEPS)などのスチレンブロックコポリマーエラストマーを含む。典型的には、これらのエラストマーは、10重量パーセント~70重量パーセント以上の非スチレン系モノマーを含有する。そのようなポリマーは、商品名KRATONで、例えば、KRATON Corp.(Houston、Texas)などの商業製造業者から広く入手可能である。
本開示のポリアミド樹脂は、(i)ジカルボン酸二量体酸を含み、ジカルボン酸二量体酸のモル分率が、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00である、ジカルボン酸と、(ii)ジアミンとの反応生成物であり、ポリアミド樹脂は、アミン末端処理されており、アミン末端基を有する。いくつかの実施形態では、本開示のポリアミド樹脂は、(i)非芳香族ジカルボン酸二量体酸を含み、非芳香族ジカルボン酸二量体酸のモル分率が、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00である、ジカルボン酸と、(ii)ジアミンとの反応生成物であるポリアミド樹脂であり、ポリアミド樹脂は、アミン末端処理されており、アミン末端基を有する。少なくとも10モルパーセント(すなわち、0.1のモル分率)の二量体酸、例えば、非芳香族二量体酸の使用が、得られたポリアミド樹脂に特有の性質を付与する。二量体酸は、ポリアミドの構造的規則性を破壊し、それによって、得られたポリアミド樹脂中のH結合相互作用を保持しながら結晶化度を大幅に低減又は排除する。驚くべきことに、アミン末端を含む本開示のポリアミド樹脂は、本開示の硬化性組成物の硬化剤及び強靭化剤(toughening agent)の両方として機能する。理論に束縛されることを望むものではないが、ポリアミド樹脂の結晶化度の低減及び/又は排除は、ポリアミド樹脂が硬化したとき、本開示の硬化性組成物に高められた強化及び柔軟特性を付与すると考えられる。
本開示のポリアミド樹脂の合成に有用なジカルボン酸は、ジカルボン酸が、ジカルボン酸二量体酸を含み、ジカルボン酸のモル分率が、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00であることを除いて、特に制限されない。ジカルボン酸は、少なくとも1つのアルキル又はアルケニル基を含んでもよく、3個~30個の炭素原子を含有してもよく、2つのカルボン酸基を有することによって特徴付けられる。アルキル又はアルケニル基は、分枝鎖であってもよい。アルキル基は、環状であってもよい。有用なジカルボン酸としては、プロパン二酸、ブタン二酸、ペンタン二酸、ヘキサン二酸、ヘプタン二酸、オクタン二酸、ノナン二酸、デカン二酸、ウンデカン二酸、ドデカン二酸、ヘキサデカン二酸、(Z)-ブタン二酸、(E)-ブテン二酸、ペント-2-エン二酸、ドデカ-2-エン二酸、(2Z)-2-メチルブタ-2-エン二酸、(2E,4E)-ヘキサ-2,4-ジエン二酸を挙げることができる。フタル酸、イソフタル酸、テレフタル酸、及び2,6-ナフタレンジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸を使用することができる。しかしながら、芳香族ジカルボン酸は、それらの芳香族構造により、ポリアミド樹脂の柔軟性を低下させることがあり、これにより、いくつかの用途においてそれらの有用性が制限され得る。いくつかの実施形態では、ジカルボン酸は、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0パーセント~30パーセント、0パーセント~20パーセント、0パーセント~10パーセント、0パーセント~5パーセント、又は更には0パーセント~2パーセントの芳香族ジカルボン酸を含有する。芳香族ジカルボン酸は、ジカルボン酸中の炭素原子の総数に対する芳香族基中の炭素原子の数の比Rが、少なくとも0.25、少なくとも0.33、少なくとも0.37、少なくとも0.42、少なくとも0.5、少なくとも0.6、又はそれ以上であるジカルボン酸として定義される。例えば、テレフタル酸は、合計8個の炭素原子を有し、6個はアリール基中にある。したがって、比Rは、0.75に等しくなる。2つ以上のジカルボン酸の混合物を使用してもよく、好ましい場合がある。異なるジカルボン酸の混合物は、ポリアミドの構造規則性を破壊する助けとなり得、それによって、得られるポリアミド樹脂の結晶化度が大幅に低減又は排除され得るためである。
本開示のポリアミド樹脂の合成に有用なジカルボン酸二量体酸は、特に限定されない。ジカルボン酸二量体酸は、少なくとも1つのアルキル又はアルケニル基を含んでもよく、12個~100個の炭素原子、16個~100個の炭素原子、又は更には18個~100個の炭素原子を含有してもよく、2つのカルボン酸基を有することによって特徴付けられる。二量体酸は、飽和であっても、部分的に不飽和であってもよい。いくつかの実施形態において、二量体酸は、脂肪酸の二量体であってもよい。本明細書で使用される語句「脂肪酸」は、5個~22個の炭素原子を含有し、末端カルボン酸基によって特徴付けられるアルキル基又はアルケニル基から構成される有機化合物を意味する。有用な脂肪酸は、「Fatty Acids in Industry:Processes,Properties,Derivatives,Applications」,Chapter 7,pp153-175,Marcel Dekker,Inc.,1989に開示されている。いくつかの実施形態において、二量体酸は、オレイン酸又はトール油脂肪酸などの18個の炭素原子を有する不飽和脂肪酸の二量体化によって形成され得る。二量体酸は、多くの場合、少なくとも部分的に不飽和であり、多くの場合、36個の炭素原子を含有する。二量体酸は、比較的高い分子量であってもよく、様々な比の様々な大きな又は比較的高い分子量の置換シクロヘキセンカルボン酸、主に炭素数36のジカルボン酸二量体酸を含む混合物から構成されてもよい。構成要素構造は、以下に示すように、非環式、環式(単環式若しくは二環式)又は芳香族であってもよい。芳香族環を含む下記の二量体酸構造は、Rが0.167であるとき、非芳香族ジカルボン酸であると考えられることに留意されたい。
Figure 0007270108000001
二量体酸は、オレイン酸、リノール酸、大豆酸、又はトール油酸などの不飽和単官能性カルボン酸を、それらのオレフィン性不飽和基を通して、酸性粘土などの触媒の存在下で縮合させることによって調製することができる。二量体酸(名目上C36の二塩基酸)における様々な構造の分布は、それらの製造に使用される不飽和酸に依存する。典型的には、オレイン酸は、約38%の非環、約56%の単環及び二環、並びに約6%の芳香族を含有するジカルボン酸二量体酸を与える。大豆酸は、約24%の非環、約58%の単環及び二環、並びに約18%の芳香族を含有するジカルボン酸二量体酸を与える。トール油酸は、約13%の非環、約75%の単環及び二環、並びに約12%の芳香族を含有するジカルボン酸二量体酸を与える。二量体化手順はまた、三量体の酸を生成する。市販の二量体酸生成物は、典型的には、ある範囲のジカルボン酸含量を生成するために蒸留によって精製される。有用な二量体酸は、少なくとも80%のジカルボン酸、より好ましくは90%のジカルボン酸含量、更により好ましくは少なくとも95%のジカルボン酸含量を含有する。特定の用途では、米国特許第3,595,887号(Kulkarniら)に開示されているように、不飽和の水素化を含む減色技術によって二量体酸を更に精製することが有利であり得る。水素化二量体酸はまた、高温での酸化安定性の増加をもたらし得る。他の有用な二量体酸は、Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,Organic Chemicals:Dimer Acids(ISBN 9780471238966),copyright 1999-2014,John Wiley and Sons,Inc.に開示されている。有用な二量体酸は、少なくとも80%のジカルボン酸、より好ましくは90%のジカルボン酸含量、更により好ましくは少なくとも95%のジカルボン酸含量を含有する。特定の用途では、米国特許第3,595,887号(Kulkarniら)に開示されているように、不飽和の水素化を含む減色技術によって二量体酸を更に精製することが有利であり得る。水素化二量体酸はまた、高温での酸化安定性の増加をもたらし得る。他の有用な二量体酸はまた、Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology,Organic Chemicals:Dimer Acids(ISBN 9780471238966),copyright 1999-2014,John Wiley and Sons,Inc.に開示されている。市販のジカルボン酸二量体酸は、例えば、商品名EMPOL1008及びEMPOL1061(両方とも、BASF,Florham Park,New Jerseyから)並びにPRIPOL 1006、PRIPOL 1009、PRIPOL 1013、PRIPOL 1017及びPRIPOL 1025(全て、Coroda Inc.,Edison,New Jerseyから)で入手可能である。
いくつかの実施形態では、ジカルボン酸二量体酸、例えば非芳香族ジカルボン酸二量体酸の数平均分子量は、300g/mol~1400g/mol、300g/mol~1200g/mol、300g/mol~1000g/mol、又は更には300g/mol~800g/molであってもよい。いくつかの実施形態において、ジカルボン酸二量体酸、例えば非芳香族ジカルボン酸二量体酸中の炭素原子の数は、12~100、20~100、30~100、12~80、20~80、30~80、12~60、20~60、又は更には30~60であってもよい。ジカルボン酸として含まれる、ジカルボン酸二量体酸、例えば非芳香族ジカルボン酸二量体酸のモル分率は、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00である。いくつかの実施形態において、ジカルボン酸として含まれる、ジカルボン酸二量体酸、例えば非芳香族ジカルボン酸二量体酸のモル分率は、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00、0.30~1.00、0.50~1.00、0.70~1.00、0.80~1.00、0.90~1.00、0.10~0.95、0.30~0.95、0.50~0.95、0.70~0.95、0.80~0.95、又は更には0.90~0.95である。いくつかの実施形態において、ジカルボン酸として含まれる、ジカルボン酸二量体酸、例えば非芳香族ジカルボン酸二量体酸のモル分率は、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、1.00である。2つ以上の二量体酸の混合物が使用されてもよい。
本開示のポリアミド樹脂の合成に有用なジアミンは、特に限定されない。ジアミンは、多くの場合、アルキレンジアミン又はヘテロアルキレンジアミンである。ベンゾオキサジン樹脂の合成に使用される、以前に開示されたジアミンは、ポリアミド樹脂の合成に使用されてよい。好ましいジアミンは、式HNRNH[式中、Rは、直鎖又は分枝鎖脂肪族脂環式又は芳香族基であり得る]を有する。Rはまた、ジアミンが、Huntsman Corp,Salt Lake City,Utahから商品名「JEFFAMINE」で販売されているジアミンのファミリーに属するような、ポリエーテル結合であり得る。ジアミンはまた、アミン末端ブタジエン又はブタジエン-アクリロニトリル、例えば、Emerald Performance Materials,Moorestown,New Jerseyの一部門であるCVC Thermoset Specialtiesから商品名「HYPRO」で販売されているものであり得る。ジアミンはまた、Croda,Inc.,New Castle,Delawareから商品名「PRIAMINE」で販売されているものなどの二量体ジアミンであり得る。ジアミンの混合物を使用してもよい。また、芳香族ジアミンを使用してもよい。ただし、いくつかの実施形態では、ジアミンはアリール部分を含まない。すなわち、ジアミンはアリール部分を含有しない。ジアミンは、低分子量分子、オリゴマー分子、又は更には低分子量ポリマー分子であり得る。ジアミンは、アミン末端ポリマー、例えば、アミン末端ポリエチレングリコール、及びアミン末端ポリプロピレングリコールのうちの少なくとも1つであり得る。いくつかの実施形態では、ジアミンは、以下の構造:HNRNH[式中、Rは、2個~20個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式、及び芳香族炭化水素のうちの少なくとも1つである]を有する。いくつかの実施形態では、ジアミンは、以下の構造:HNRNRH[式中、Rは、2個~20個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式、及び芳香族炭化水素のうちの少なくとも1つである]を有する。いくつかの実施形態では、ジアミンは、以下の構造:HRNRNRH[式中、Rは、2個~20個の炭素原子を有する脂肪族、脂環式、及び芳香族炭化水素のうちの少なくとも1つである]を有する。2つの末端上のR基は、ピペラジンの場合と同様に、環化され得る。他の例としては、アミノエチルピペラジン(混合された第一級ジアミン及び第二級ジアミン);4,4’-(1,3-プロパンジイル)ビスピペリジン;Vertellus Industrial Specialties,Indianapolis,Indianaから商品名「DIPIP」で入手可能な1,3-ジ-4-ピペリジルプロパン;Huntsman International,LLC,Salt Lake City,Utahから商品名「JEFFLINK 754 DIAMINE」で入手可能な脂環式ビス(第二級アミン)、及びDorfKetal,Houston,Texasから商品名「CLEARLINK1000」で入手可能な脂肪族第二級ジアミンが挙げられるが、これらに限定されない。各種ジアミンの2つ以上の組み合わせが使用されてもよい。いくつかの実施形態では、第二級ジアミンは、単独で又は第一級ジアミンと組み合わせて、使用されてよい。第二級アミンは、強靱化の向上に寄与し得るH結合ネットワークの密度を低下させるのに役立ち得る。第一級ジアミンと第二級ジアミンとの比を変えることにより、硬化した硬化性組成物の機械的特性、例えば弾性率を変化させることができる。
いくつかの実施形態では、ジアミンの数平均分子量は、60g/mol~10000g/mol、60g/mol~5000g/mol、60g/mol~4000g/mol、60g/mol~3000g/mol、100g/mol~10000g/mol、100g/mol~5000g/mol、100g/mol~4000g/mol、100g/mol~3000g/mol、200g/mol~10000g/mol、200g/mol~5000g/mol、200g/mol~4000g/mol、又は更には200g/mol~3000g/molである。ジアミンのアミン基は、第一級アミン及び第二級アミンのうちの少なくとも1つであり得る。いくつかの実施形態では、ジアミンのアミン基は、両方とも第一級アミンであり得る。いくつかの実施形態では、ジアミンのアミン基は、両方とも第二級アミンであり得る。いくつかの実施形態では、ジアミンのアミン基は、第一級アミン及び第二級アミンであり得る。2つの第一級アミン、2つの第二級アミン、又は第一級及び第二級アミンを有するアミンの混合物を使用してもよい。
本開示のポリアミド樹脂は、少なくとも1つのジカルボン酸と少なくとも1つのジアミンとの間の従来の縮合反応に従って形成され得る。少なくとも2つのジカルボン酸型と少なくとも1つのジアミンとの混合物、少なくとも2つのジアミン型と少なくとも1つのジカルボン酸との混合物、又は少なくとも2つのジカルボン酸型と少なくとも2つのジアミン型との混合物が使用されてよい。本開示のポリアミド樹脂は、アミン末端化されており、アミン末端基を有する。アミン末端は、アミン基の酸基に対する適切な化学量論比、例えば、ポリアミドの合成中にジアミンとジカルボン酸との適切な化学量論比を使用することによって、得ることができる。いくつかの実施形態では、ジアミン対ジカルボン酸のモル比は、1.01/1.00~2.00/1.00、1.01/1.00~1.90/1.00、1.01/1.00~1.80/1.00、1.01/1.00~1.70/1.00、1.01/1.00~1.60/1.00、1.01/1.00~1.50/1.00、1.01/1.00~1.40/1.00、1.05/1.00~2.00/1.00、1.05/1.00~1.90/1.00、1.05/1.00~1.80/1.00、1.05/1.00~1.70/1.00、1.05/1.00~1.60/1.00、1.05/1.00~1.50/1.00、1.05/1.00~1.40/1.00、1.10/1.00~2.00/1.00、1.10/1.00~1.90/1.00、1.10/1.00~1.80/1.00、1.10/1.00~1.70/1.00、1.10/1.00~1.60/1.00、1.10/1.00~1.50/1.00又は更には1.10/1.00~1.40/1.00である。
いくつかの実施形態では、ポリアミド樹脂のアミン末端基は、1モルパーセント~100モルパーセント、10モルパーセント~100モルパーセント、20モルパーセント~100モルパーセント、30モルパーセント~100モルパーセント、40モルパーセント~100モルパーセント、50モルパーセント~100モルパーセント、60モルパーセント~100モルパーセント又は更には70モルパーセント~100モルパーセントの第一級アミン末端基を含み得る。
いくつかの実施形態では、ポリアミド樹脂のアミン数は、1mgKOH/g~80mgKOH/g、2mgKOH/g~22mgKOH/g、又は更には5mgKOH/g~15mgKOH/gであり得る。
本開示のポリアミド樹脂は、触媒又は他の硬化剤を使用せずに本開示の硬化性組成物を硬化させることができる。いくつかの実施形態では、二次硬化剤を用いてもよい。
ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、ジカルボン酸二量体酸を少なくとも0.1のモル分率で含有する、本開示のポリアミド樹脂は、ジカルボン酸二量体酸を含まないポリアミドと比較して特有の特性を有する。ポリアミド樹脂は、結晶化度の低さ又は完全な欠如、低い軟化点、並びに全体として低い転移温度範囲(融解温度及び低いガラス転移温度)を特徴とする。これらの特性は、典型的に高い融解温度を有し高結晶性である、当該技術分野で既知の高結晶性ナイロン系ポリアミドと対照的である。いくつかの実施形態では、ポリアミド樹脂は、非晶質ポリアミド樹脂である。本開示のポリアミド樹脂がベンゾオキサジン樹脂(例えば、ビスフェノール-A-ベンゾオキサジン及び/又はビスフェノール-F-ベンゾオキサジン)の硬化剤として使用される場合、得られる硬化組成物は、220℃超、230℃又は更には240℃超という驚くほど高いガラス転移温度並びに改善された柔軟性及び靭性を有することが見出された。得られる特性により、硬化性組成物は、様々な用途(例えば、金属用の高温保護コーティングとして使用する等)に適用可能になる。いくつかの実施形態において、ポリアミド樹脂は、室温にて液体である。いくつかの実施形態では、ポリアミド樹脂は、室温にて固体(例えば、粉末又はペレット)である。
有用な市販のポリアミド樹脂としては、Henkel Corp.,Rocky Hill,Connecticutから商品名MACROMELT(例えば、MACROMELT OM633、MACROMELT OM641、MACROMELT OM652、MACROMELT OM673、MACROMELT OM6208、MACROMELT7001、MACROMELT7002、MACROMELT7003)で入手可能なもの;Henkel Corp.、Rocky Hill、Connecticut、Arizona Chemical LLC,Jacksonville,Floridaから商品名UNI-REZ(例えば、UNI-REZ2600、UNI-REZ2620、UNI-REZ2700、及びUNI-REZ2720)で入手可能なもの;並びにGabriel Performance Chemicals,Ashtabula,Ohioから商品名VERSAMID(例えば、VERSAMID100及びVERSAMID115×70)で入手可能なものが挙げられる。他の有用なポリアミド樹脂は、米国特許第3,377,303号(Peermanら)、第3,242,141号(Vertnikら)及び第3,483,237(Vertnikら)に記載されている。
図1は7層多層フィルムを示しているが、追加の層(例えば、9層、11層、13層、又は任意の他の奇数層)も、(例えば、第2の層のような)比較的低い損失弾性率及び(例えば、第3の層のような)比較的高い損失弾性率を有する交互層を加えることによって、フィルムに含まれ得ることが想定される。
多層フィルムは、任意の厚さを有してよい。いくつかの実施形態では、厚さは、10ミクロン~600ミクロン、より好ましくは50ミクロン~270ミクロン、より好ましくは150ミクロン~200ミクロンの範囲である。同様に、多層フィルムを構成する個々の層は、任意の所望の厚さを有してよい。例えば、いくつかの実施形態では、奇数(第1、第3など)の層は、20ミクロン~30ミクロンであり、偶数(第2、第4など)の層は、1.5ミクロン~2.5ミクロンである。
必要に応じて、多層フィルム中の層のうちの1つ以上は、不透明化顔料、着色剤、鉱物充填剤、安定剤、潤滑剤、UV吸収剤、加工助剤、及び必要に応じて他の添加剤などの他の成分を含み得る。例示的な有用なUV吸収剤としては、ベンゾフェノン、ベンゾトリアゾール、及びトリアジンが挙げられる。有用な充填剤としては、粘土、シリカ、タルク、雲母、ワロストナイト、硫酸バリウム、及び炭酸カルシウムが挙げられる。所望であれば、有用な酸化防止剤を使用することができ、酸化防止剤はフェノール系酸化防止剤を含み、有用な光安定剤としては、有機リン酸塩、及び有機スズチオレート(メルカプチド)が挙げられる。有用な潤滑剤としては、金属ステアリン酸塩、パラフィン油、及びワックスが挙げられる。
いくつかの好ましい実施形態では、多層フィルムは一軸配向又は二軸配向であるが、これは要件ではない。配向は、引張強度、靭性、熱安定性、引裂開始抵抗、及びガスバリアとしての有効性としてのそのような特性に影響を及ぼし得る。
いくつかの好ましい実施形態では、多層フィルムは、多層フィルムの厚さに沿って見た場合に、少なくとも90パーセント、好ましくは少なくとも95パーセント、より好ましくは少なくとも97パーセント、更により好ましくは少なくとも99パーセントの透明度を有するが、これは要件ではない。
いくつかの好ましい実施形態では、多層フィルムは、多層フィルムの厚さに沿って見た場合に、5パーセント未満、より好ましくは4パーセント未満、より好ましくは3パーセント未満、更により好ましくは1パーセント未満の透過ヘイズを有するが、これは要件ではない。
本出願の多層フィルムは、任意の既知の方法を使用して製造され得る。
共押出は、フィルムを製造する既知の方法である。共押出は、本出願では、例えば単一の押出しダイからの、複数の溶融流を同時溶融加工し、そのような溶融流を組み合わせて、単一の一体化構造又は共押出フィルムにすることを意味する。
プロセスは、一般に、ダイを通して溶融温度以上の供給原料を処理し、共押出フィルムをもたらすことによって実行される。共押出フィルムは、一般に、共押出プロセス内に配置された全ての溶融した供給原料の複合物である。得られる共押出フィルムは、一般に多層である。各層は、溶融状態で互いに接触している。特定の実施形態では、各層は押出全体を通して接触しており、例えば、各層はダイ内で接触している。
あるいは、多層フィルムは、連続的インライン押出によって製造されてよく、層は、一度に、又は共押出及びインライン押出の任意の組み合わせで、スタック上に押し出される。多層フィルムは、当技術分野で知られているように、各層を一緒にラミネート(laminating)することによって更に製造され得る。更に、多層フィルムは、共押出、インライン押出、及びラミネートの任意の組み合わせによって製造され得る。
共押出多層フィルムは、例えば、配向によって更に加工されてもよい。フィルムの配向の一例は、二軸配向である。二軸配向は、概してダウンウェブ方向及びクロスウェブ方向に、フィルムを互いに垂直な2方向に延伸することを伴う。典型的な動作では、新たに押出された溶融フィルムをチルロール上に供給して、ダウンウェブ方向に短時間加熱及び延伸された急冷非晶質フィルムを製造し、次いで、中等度の加熱で横方向に延伸されるテンターフレームを通して実施される。ダウンウェブ方向の延伸は、2セットのニップロール間を通過することによって達成され得、第2のセットは、第1のものより高速で回転する。二軸配向は、同時であっても順次であってもよい。
共押出に関する更なる詳細は、例えば、米国特許第3,565,985号(Schrenkら)、第3,555,128号(Schrenck)、第3,448,183号(Chisholm)、及び第4,405,547号(Kochら)に見出すことができる。
本開示の目的及び利点は以下の非限定的な実施例によって更に例証されるが、これらの実施例に引用される具体的な材料及びそれらの量、並びに他の条件及び詳細は、本開示を過度に制限するものと解釈されるべきではない。
別段の記載がない限り、実施例及び本明細書のその他の箇所における全ての部、百分率、比などは、重量によるものである。
実施例では、全ての損失弾性率値は、特に明記しない限り、1ヘルツ及び25℃におけるASTM試験方法D5026-15によるものである。
表1(下記)に、実施例で使用した材料を示す。
Figure 0007270108000002
実施例1~6及び比較例A~E
ABCBA構造のフィルムキャストシートは、全てをLeistritz Extrusionstechnik GMBH,Nuremberg,Germanyから入手した3つの押出機を使用して製造した。層Aは、ゾーン1:260℃、ゾーン2及び3:265℃、ゾーン4~6:268℃、ゾーン7及び8:271℃の温度プロファイルにより18mmの二軸スクリューを使用した。層Bは、ゾーン1:121℃、ゾーン2:135℃、ゾーン3:149℃、ゾーン4:163℃、ゾーン5:190℃、ゾーン6~8:204℃の温度プロファイルを有する27mmの二軸スクリューであった。R4を有する試料について、層B押出機の温度プロファイルは、ゾーン1:149℃、ゾーン2:163℃、ゾーン3:177℃、ゾーン4:190℃、ゾーン5:204℃、ゾーン6:218℃、ゾーン7:265℃、ゾーン8:282℃であった。層Cは、ゾーン1:232℃、ゾーン2:246℃、ゾーン3:254℃、ゾーン4:260℃、ゾーン5:265℃、ゾーン6-ダイ:271℃の温度プロファイルを有する25mm二軸スクリュー押出機であった。全ての押出速度を表2にkg/時で示す。ペレット形態の全ての熱可塑性樹脂をフィーダー(Coperion K-Tron America,Pitman,New Jersey製モデル KCL24/KQX4)により二軸スクリューに供給した。表2(下記)は、製造されたフィルム鋳造シートの説明を記載し、A=スキン層(第1及び第5の層)、B=接続層(第2及び第4の層)、及びC=中心層(第3の層)である。
Figure 0007270108000003
実施例1~11のフィルムキャストシートを、特定の方法によって引張特性及びエルメンドルフ引裂抵抗について試験した。表3は、これらのフィルムキャストシートについて得られた機械的特性を報告する。接着促進剤の組み込みは、Bとスキン(A)層とBと中心(C)層との間の中間層接着を増加させた。接着レベルを定量化することは困難であったが、層は強力な接着テープ及び高速な引っ張りの助けを借りて分離することができず、又は熱成形又は延伸中に分離されなかった。
Figure 0007270108000004
実施例1~6及び比較例A~Eのフィルムキャストシートも、特定の方法によってヘイズ及び透過率について試験した。全てが92%近くの光透過率を示し、多くは2%未満のヘイズレベルを示した。結果を以下の表4に示す。
Figure 0007270108000005
実施例7
実施例1のキャストシートから製造したフィルムを、歯科装置、BIOSTAR VI(Scheu-Dental GmbH,Iserlohn,Germany)用の圧力成形機を使用して熱成形した。次に、フィルムキャストシートを直径125mmのディスクへと打ち抜いた。ディスクをBIOSTAR上に置き、IRヒーターを使用して150℃に加熱した後、91psi(627kPa)の圧力下でアライナトレイの3Dプリント成形型に対して熱成形した。次いで、超音波カッターを使用して熱成形トレイをトリミングし、手で3Dプリント成形型から取り外した。
実施例8及び9
ABCBA構造のフィルムキャストシートは、全てをLeistritz Extrusionstechnik GMBH,Nuremberg,Germanyから入手した3つの押出機を使用して製造した。層Aは、ゾーン1:260℃、ゾーン2及び3:265℃、ゾーン4~6:268℃、ゾーン7及び8:271℃の温度プロファイルにより18mmの二軸スクリューを使用した。層Bは、ゾーン1:121℃、ゾーン2:135℃、ゾーン3:149℃、ゾーン4:163℃、ゾーン5:190℃、ゾーン6~8:204℃の温度プロファイルを有する27mmの二軸スクリューであった。層Cは、ゾーン1:232℃、ゾーン2:246℃、ゾーン3:254℃、ゾーン4:260℃、ゾーン5:265℃、ゾーン6-ダイ:271℃の温度プロファイルを有する25mm二軸スクリュー押出機であった。全ての押出速度を表5にkg/時で示す。ペレット形態の全ての熱可塑性樹脂をフィーダー(Coperion K-Tron America,Pitman,New Jersey製モデルKCL24/KQX4)により二軸スクリューに供給した。最終フィルムキャストシート厚さは、52ミル~55ミル(1.32mm~1.40mm)の範囲であった。表5(下記)は、製造されたフィルムキャストシートの説明を記載し、A=スキン層(第1及び第5の層)、B=接続層(第2及び第4の層)、及びC=中心層(第3の層)である。
Figure 0007270108000006
実施例10~19
元のフィルムキャストシートから100mm×100mmの正方形を切り出した。正方形を装填して実験室二軸フィルムストレッチャー(Bruckner Maschinenbau GmbH&Co.KG,Siegsdorf,Germany製KARO IV)を使用して延伸した。表6に示すように、95℃~130℃の範囲の温度を、機械の全てのゾーンの設定点として使用し、ファン速度設定を50%に設定した。フィルムキャストシートを、10%/秒の速度で同時に二軸延伸した。45秒の予熱及び30秒の後熱を使用した。後熱中、フィルムをサイクル中に到達した最大伸びでクランプして保持した。最終延伸フィルムの厚さを、キャリパーゲージで測定した。表6(下記)は、延伸(配向)フィルムを製造するためのプロセス条件を示す。
Figure 0007270108000007
実施例20~22
2つの二軸スクリュー押出機を使用して、個々の重量測定フィーダーを各々使用し、13層フィルムを製造した。第1の押出機(A層)は、Coperion GmbH,Stuttgart,Germany製K-トロン二軸スクリューフィーダーを有するBerstorff,Germany製の固定40mmであった。第2の押出機は、Coperion GmbHの携帯型K-Tronコンパクト重量測定フィーダーを有する、Berstorff,Germany製の携帯型25mmであった。押出機温度プロファイルは、ゾーン1:176.7℃、ゾーン2:204.4℃、ゾーン3:232.2℃、ゾーン4:260℃、ゾーン5~8:273.9℃であった。フィードブロック及びダイも273.9℃に保持した。フィルムを約3.6fpmの速度でダイから引き出し、次いで、長さ方向に配向し(Killion Davis Standard,Hartford,CT)、ロール1及び3を79.5℃に設定し、ロール2及び4を82℃に設定し、ロール5を54.5℃に設定した。長さ方向への配向に続いて、テンター(Cellier/Bruckner,Germany)を介してフィルムを横方向に配向し、ゾーン1:87.8℃、ゾーン2:93.3℃、ゾーン3:98.9℃、ゾーン 4~6:107.2℃、並びにゾーン7及び8:121.1℃とした。配向後の最終フィルム厚さは、0.12~0.14mmの範囲であった。表7(下記)は、層A=奇数番目の層、及び層B=偶数番目の層であるように層が交互になっている、13個の層フィルムの説明を示す。
Figure 0007270108000008
実施例20~22を、特定の方法によって引張特性及びエルメンドルフ引裂抵抗について試験し(表8)、同様に、透過率及びヘイズについて試験した(表9)。
Figure 0007270108000009
Figure 0007270108000010
本出願において引用された文献、特許、及び特許出願は全て、一貫した方法で参照によって組み込まれる。組み込まれた参照文献の一部分と本出願との間に不一致又は矛盾がある場合、本出願における情報が優先するものとする。前述の記載は、当業者が、特許請求の範囲に記載の開示を実践することを可能にするためのものであり、本開示の範囲を限定するものと解釈すべきではなく、本開示の範囲は特許請求の範囲及びその全ての等価物によって定義される。

Claims (14)

  1. 熱可塑性であり、少なくとも1つの芳香族ポリエステルを含み、1ヘルツ及び25℃における少なくとも70メガパスカルの損失弾性率を有する第1の層と、
    前記第1の層と接触する第2の層であって、熱可塑性であり、1ヘルツ及び25℃における60メガパスカル以下の損失弾性率を有する、第2の層と
    記第2の層と接触する第3の層であって、熱可塑性であり、少なくとも1つの芳香族ポリエステルを含み、1ヘルツ及び25℃における少なくとも70メガパスカルの損失弾性率を有する、第3の層と、を含む、多層フィルムであって、
    前記第2の層は、
    熱可塑性エラストマー、並びに下記(i)及び(ii)の反応生成物であるポリアミド樹脂:
    (i)非芳香族ジカルボン酸二量体酸を含み、前記非芳香族ジカルボン酸二量体酸のモル分率が、前記ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00である、ジカルボン酸、及び
    (ii)ジアミン
    を含み、
    前記ポリアミド樹脂は、アミン末端処理されており、アミン末端基を有し、
    前記第2の層は、前記第1の層と前記第3の層の間に挟まれている、
    多層フィルム。
  2. 前記第2の層が、少なくとも10パーセントの引張伸びに対応して実質的に弾性である、請求項1に記載の多層フィルム。
  3. 前記多層フィルムが、前記多層フィルムの厚さ方向に沿って見た場合に、少なくとも90パーセントの透明度を有する、請求項1又は2に記載の多層フィルム。
  4. 前記多層フィルムが、前記多層フィルムの厚さ方向に沿って見た場合に、5ヘイズパーセント未満の透過ヘイズを有する、請求項1~3のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  5. 前記多層フィルムが、一軸配向又は二軸配向である、請求項1~4のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  6. 前記1のが、ポリエチレンテレフタレートを含む、請求項1~5のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  7. 前記1のが、グリコール変性ポリエチレンテレフタレートを含む、請求項1~6のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  8. 前記1のが、それぞれの重量比が4:1~9:1であるポリエチレンテレフタレートとグリコール変性ポリエチレンテレフタレートとのブレンドを含む、請求項1又は7に記載の多層フィルム。
  9. 前記熱可塑性エラストマーが、アイオノマーエラストマー、熱可塑性ポリウレタンエラストマー、熱可塑性ポリエステルエラストマー、熱可塑性コポリエステルエラストマー、熱可塑性ポリエーテルブロックアミドエラストマー、スチレンブロックコポリマーエラストマー、エチレンとプロピレンのエラストマーコポリマー、又はエチレン-酢酸ビニルエラストマーのうちの少なくとも1つを含む、請求項1~8のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  10. 第4の層及び第5の層を更に含み、前記第4の層は前記第3の層と前記第5の層との間に挟まれ、前記第2及び第4の層が同じ組成を有し、前記第1、第3、及び第5の層が同じ組成を有する、請求項1に記載の多層フィルム。
  11. 第6の層及び第7の層を更に含み、前記第の層が前記第5の層と前記第7の層との間に挟まれ、前記第2、第4、及び第6の層が同じ組成を有し、前記第1、第3、第5、及び第7の層が同じ組成を有する、請求項10に記載の多層フィルム。
  12. 前記非芳香族ジカルボン酸二量体酸の数平均分子量が、300g/mol~1400g/molである、請求項1~11のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  13. 前記非芳香族ジカルボン酸二量体酸中の炭素原子の数が、12~100である、請求項1~12のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  14. 多層フィルムを製造する方法であって、第1、第2、及び第3の層を共押出することを含み、
    前記第1の層は、熱可塑性であり、少なくとも1つの芳香族ポリエステルを含み、1ヘルツ及び25℃における少なくとも70メガパスカルの損失弾性率を有し、
    前記第2の層は、前記第1の層に接触しており、熱可塑性であり、1ヘルツ及び25℃における60メガパスカル以下の損失弾性率を有し、且つ
    前記第2の層は、熱可塑性エラストマー及び
    (i)非芳香族ジカルボン酸二量体酸を含み、前記非芳香族ジカルボン酸二量体酸のモル分率が、ポリアミド樹脂を形成するために使用されるジカルボン酸の総モルを基準として、0.10~1.00である、ジカルボン酸と、
    (ii)ジアミンと
    の反応生成物であるポリアミド樹脂を含み、前記ポリアミド樹脂は、アミン末端処理されており、アミン末端基を有し、
    前記第3の層は、熱可塑性であり、1ヘルツ及び25℃における少なくとも70メガパスカルの損失弾性率を有し、少なくとも1つの芳香族ポリエステルを含み、
    前記第2の層は、前記第1の層と前記第3の層の間に挟まれている、
    方法。
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