JP7329452B2 - 可撓性包装材料において使用するための多層ポリエチレンラミネートおよびフィルム - Google Patents
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Description
本出願は、2017年6月30日に出願された、「MULTILAYER POLYETHYLENE LAMINATES AND FILMS FOR USE IN FLEXIBLE PACKAGING MATERIALS」と題された米国仮特許出願第62/527,452号に対する優先権を主張し、その内容は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
式中、
Mは、各々独立して、+2、+3、または+4の形式酸化状態にあるチタン、ジルコニウム、またはハフニウムであり、
nは、0~3の整数であり、nが、0であるとき、Xは、存在せず、
各Xは、独立して、中性、モノアニオン性、またはジアニオン性の単座配位子であるか、または2つのXが一緒になって、中性、モノアニオン性、またはジアニオン性である二座配位子を形成し、
Xおよびnは、式(I)の金属-配位子錯体が全体として中性であるように選択され、
各Zは、独立して、O、S、N(C1~C40)ヒドロカルビル、またはP(C1~C40)ヒドロカルビルであり、
Z-L-Zフラグメントは、式(1)からなり、
R1~R16は、各々独立して、以下:置換または非置換(C1~C40)ヒドロカルビル、置換または非置換の(C1~C40)ヘテロヒドロカルビル、Si(RC)3、Ge(RC)3、P(RP)2、N(RN)2、ORC、SRC、NO2、CN、CF3、RCS(O)-、RCS(O)2-、(RC)2C=N-、RCC(O)O-、RCOC(O)-、RCC(O)N(R)-、(RC)2NC(O)-、ハロゲン原子、水素原子からなる群から選択され、各RCは、独立して、(C1~C30)ヒドロカルビルであり、RPは、(C1~C30)ヒドロカルビルであり、RNは、(C1~C30)ヒドロカルビルであり、任意選択的に、2つ以上のR基(R1~R16)は、一緒に組み合わさって1つ以上の環構造となり得、そのような環構造は、各々独立して、環中に水素原子を除く3~50個の原子を有する。
様々な方法論が、印刷フィルム、およびシーラントフィルムを生成するために企図される。例えば、多層印刷フィルムは、キャストフィルム押出、またはインフレーションフィルム押出によって調製され得る。同様に、多層シーラントフィルムもまた、キャストフィルム押出、またはインフレーションフィルム押出によって調製され得る。
試験方法は、以下を含む。
メルトインデックス(I2)を、ASTM D-1238に従って、2.16kg、190℃で測定した。メルトインデックス(I10)を、ASTM D-1238に従って、10kg、190℃で測定した。値を、10分あたりに溶出したグラムに対応する、g/10分で報告する。
密度測定用の試料を、ASTM D4703に従って調製し、グラム/立方センチメートル(g/ccまたはg/cm3)で報告した。測定は、ASTM D792、方法Bを用いて、試料圧縮の1時間以内に行った。
シールを引き離すために必要とされる力を、「シール強度」(「ヒートシール強度」しても既知)と称する。シール強度を、ASTM F88-94に従って測定する。シール強度を、周囲条件で測定する。
ピーク融点は、フィルムが毎分10℃の速度で-40℃の温度に冷却する前に230℃で3分間調整される、示差走査熱量計(DSC)によって決定する。フィルムを-40℃で3分間保持した後、フィルムを毎分10℃の速度で200℃に加熱する。
各試料を、空気中で、10MPaの圧力下で、5分間、177℃で「厚さ3mm×直径25mm」の円形プラークに圧縮成形した。次いで、試料を圧縮機から取り出し、カウンターに配置して、冷却した。
Mpolyethylene=A×(Mpolystyrene)B(等式1)を使用してポリエチレン分子量に変換し、
式中、Mは、分子量であり、Aは、0.4316に等しく、Bは、1.0に等しい。
ゼロせん断粘度は、190℃で、「直径25mm」の平行プレートを使用してAR-G2応力制御レオメーター(TA Instruments、New Castle、Del)上で行ったクリープ試験により得た。固定具をゼロにする前に、レオメーターオーブンを少なくとも30分間試験温度に設定した。その試験温度で、圧縮成形された試料ディスクをプレート間に挿入し、5分間平衡させた。次いで、上側プレートを所望の試験間隙(1.5mm)を超えて50μm(機器設定)まで下げた。余分な材料をトリミングして除去し、上側プレートを所望の間隙まで下げた。測定は、5L/分の流速で、窒素パージ下で行った。デフォルトのクリープ時間を2時間に設定した。各試料は、空気中で、10MPaの圧力下で、5分間、177℃で「厚さ2mm×直径25mm」の円形プラークに圧縮成形した。次いで、試料を圧縮機から取り出し、カウンターに配置して、冷却した。
原液(3.26g)を10mmのNMR管中の「0.133gのポリマー試料」に添加した。原液は、テトラクロロエタン-d2(TCE)およびペルクロロエチレン(50:50、w:w)と0.001MのCr3+との混合物であった。管内の溶液を5分間N2でパージして酸素量を減らした。蓋をした試料管を室温で一晩放置してポリマー試料を膨潤させた。試料を110℃で周期的にボルテックスを混合しながら溶解した。試料は、不飽和の一因となり得る添加剤、例えばエルカミドなどのスリップ剤を含まなかった。各1H NMR分析は、Bruker AVANCE 400MHz分光計で120℃において10mmの凍結プローブを用いて実行した。
Nビニレン=Iビニレン/2(等式2A)、
Nトリ置換=Iトリ置換(等式3A)、
Nビニル=Iビニル/2(等式4A)、
Nビニリデン=Iビニリデン/2(等式5A)。
Nビニレン/1,000C=(Nビニレン/NCH2)*1,000(等式6A)、
Nトリ置換/1,000C=(Nトリ置換/NCH2)*1,000(等式7A)、
Nビニル/1,000C=(Nビニル/NCH2)*1,000(等式8A)、
Nビニリデン/1,000C=(Nビニリデン/NCH2)*1,000(等式9A)。
試料は、0.025MのCr(AcAc)3を含有するテトラ-クロロエタン-d2/オルトジクロロベンゼンの50/50(重量基準)混合物およそ3gを、10mmのNMRチューブ中の「ポリマー試料0.25g」に添加することによって、調製する。窒素で管ヘッドスペースをパージすることにより、試料から酸素を除去する。次いで、加熱ブロックおよびヒートガンを使用して、管およびその内容物を約150℃に加熱することにより、試料を、溶解し、均質化する。各溶解試料を目視検査して均質性を確認する。
PolymerChar(Valencia、Spain)のGPC-IR高温クロマトグラフィーシステムには、精密検出器(Amherst、MA)2角度レーザー光散乱検出器モデル2040、ならびにIR5赤外線検出器(GPC-IR)および4毛細管粘度計(いずれもPolymerChar)が備えられていた。光散乱検出器の「15度の角度」を計算目的に使用した。データ収集は、PolymerChar Instrument Controlソフトウェアおよびデータ収集インターフェースを使用して実施した。このシステムには、Agilent Technologies(Santa Clara、CA)からのオンラインの溶媒脱ガスデバイスおよびポンプシステムが備わっていた。
Mポリエチレン=A×(Mポリスチレン)B(等式1B)を使用してポリエチレン分子量に変換し、
式中、Mは、分子量であり、Aは、およそ0.40の値を有し、Bは、1.0に等しい。NBS1475A(NIST)直鎖状ポリエチレンの重量平均分子量が以下の等式3Bによって計算される場合、52,000g/モルに相当するように、A値を0.385~0.425の間で調節した(特定のカラムセット効率に依存する)。
MWCDIの決定を例示するために、MWCDIの代表的な決定を試料組成物について提供する。測定された「総炭素数1000個あたりのSCB(=SCBf)」対SCB標準の観察された「IR5領域比」のプロットを生成し(図1を参照)、切片(A0)および傾き(A1)を決定した。ここで、A0=-90.246SCB/総炭素数1000個、A1=499.32SCB/総炭素数1000個。
落下ダート衝撃強度は、ASTM D-1709方法Aに従って、固定重量で衝撃試験機を使用して評価した。落下ダート衝撃試験を、衝撃強度を決定する際に使用する。加重ラウンドヘッドダートをしっかりと固定されたフィルムのシート上に落下させ、破損(フィルムの裂け目または穴)について試料を検査する。様々な重量の十分な落下を行い、50%の破損点の重量をグラムで決定する。試験方法Aでは、0.66m(26’’)から落下させた直径38mm(1.5’’)のダートを明記する。
2%歪みでの割線弾性係数は、ASTM D882に従って、Instron Universal試験機を使用して、縦方向(MD)および横方向(CD)で測定する。
曇り度は、ASTM D1003に従って、BYK Gardner Haze-gardを使用して測定した。
光沢は、ASTM D2457に従って、BYK Gardner Glossmeter Microgloss 45°を使用して測定した。
エルメンドルフ引裂抵抗は、ASTM D1922に従って、縦方向(MD)および横方向(TD)で測定する。
穿刺強度は、TestXpertIIソフトウェアを備えたZWICKモデルZ010で測定する。試験片のサイズは「6’’×6’’」であり、少なくとも5回測定を行って平均穿刺値を決定する。丸型試験片ホルダーと共に、1000ニュートンのロードセルを使用する。試験片は、直径4インチの円形試験片である。穿刺強度手順は、本明細書に説明されるプローブに対する修正を伴い、ASTM D5748-95規格に従う。穿刺プローブは、直径1/2インチのボール型研磨ステンレススチールプローブである。ゲージ長は存在せず、プローブは、試験片に可能な限り接近しているが接触はしていない。プローブが試験片に接触するまでプローブを上げることによって、プローブを設定する。次いで、プローブが試験片に接触しなくなるまで、プローブを徐々に下げる。次いで、クロスヘッドをゼロに設定する。最大移動距離を考慮すると、この距離はおよそ0.10インチであろう。使用されるクロスヘッド速度は、250mm/分である。厚さを、試験片の中央で測定する。フィルムの厚さ、クロスヘッドの移動距離、およびピーク荷重を使用して、ソフトウェアによる穿刺を判定する。穿刺プローブを、各試験片後に洗浄する。穿刺強度は、破断時の最大ピーク荷重(単位ft*lbf/in3)である。
以下の多層ポリオレフィンフィルムおよびラミネート実施例では、表1に列挙される以下の樹脂を使用した。
Ampacet 10063は、主成分が8.0g/10分のメルトインデックス(I2)を有するポリエチレンである、20%の粘着防止剤を含有する粘着防止剤マスターバッチであり、Ampacetから市販されている。Ampacet 10090は、主成分が8.0g/10分のメルトインデックス(I2)を有するポリエチレンである、5%のスリップ剤を含有するスリップ剤マスターバッチであり、Ampacetから市販されている。
第1の組成物1は、0.9を超えるMWCDI値、および以下の等式:I10/I2≧7.0-1.2×log(I2)を満たすメルトインデックス比(I10/I2)を有する、少なくとも1つのエチレン系ポリマーを含む。第1の組成物1は、2つのエチレン-オクテンコポリマーを含有する。各組成物を、以下に説明されるように、第1の反応器中に第1の触媒系の存在下で、および以下に説明されるように、第2の反応器中に第2の触媒系の存在下で、米国特許第5,977,251号(この特許の図2を参照)に従って二重直列ループ反応器システムにおいて溶液重合により調製した。
以下の実施例において、多層フィルムを7層Alpineインフレーションフィルムラインを使用して製造した。Alpineインフレーションフィルムラインを表4に示すように構成して、多層フィルムを調製した。
さらに、シーラントフィルムおよびラミネートに対する第1の組成物1の影響を示すために、実験用ラミネートを生成した。本発明のラミネート1ならびに比較ラミネートAおよびBの組成の詳細を以下の表7に提供する。シーラントフィルムの層Cおよび印刷フィルムの層Dにコロナ処理を実施した。
Comexi印刷機で250メートル/分の速度でフレキソ8色印刷を行った後、COIM GROUPから入手可能なポリウレタン二成分無溶剤接着剤を使用して、反転印刷された印刷フィルムおよびシーラントフィルムをラミネートした。ラミネーションを、Nordmecanica SpAからのSLラミネーターで、300メートル/分の実行速度で行った。
形成速度は、SUPサイズ、機能(ジッパーまたはスパウト)、およびフィルムまたはラミネートの構造により異なる。ラミネート実施例において使用される条件を、以下のとおり表8に提供する。
比較ラミネートAでは、シール層において100%のAFFINITY PL1881 Gを使用すると共押出中の粘着が増加し、これは過剰量の粘着防止剤を使用することで部分的に解決されたが、依然として押出速度の低下が必然であった。AFFINITY PL1881 Gのより低い耐熱性のため、パウチの作製プロセス中にシール領域における包装の外観もまた損なわれた。シール層のAFFINITY(0.902g/ccの密度)と他の表面フィルム層のELITE 5960G(0.962g/cc密度)との弾性係数の差によって、過剰なカールもまた留意された。カールはラミネーションプロセスに不利な影響を及ぼした。
本出願は例えば以下の発明もまた提供する。
[1] 少なくとも3つの層を含む多層ポリオレフィンフィルムであって、前記多層ポリオレフィンフィルムが、
第1の表面層であって、
少なくとも1つのエチレン系ポリマーを含む第1の組成物であって、0.9を超える分子量コモノマー分布指数(MWCDI)値、および以下の等式:I 10 /I 2 ≧7.0-1.2×log(I 2 )を満たすメルトインデックス比(I 10 /I 2 )を含む、第1の組成物、ならびに
0.890~0.925g/ccの密度および0.2~2.0g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有するエチレン系ポリマーを含む第2の組成物、を含む、第1の表面層と、
前記第1の組成物を含む第1の中間層と、を含む、多層ポリオレフィンフィルム。
[2] 前記第1の中間層が、0.950~0.965g/ccの密度および0.1~1.3g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有する高密度ポリエチレン(HDPE)をさらに含む、[1]に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
[3] 前記第1の中間層が、40~80重量%の前記第1の組成物、および20~60重量%の前記HDPEをさらに含む、[2]に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
[4] 前記第2の組成物が、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含む、[1]~[3]のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルム。
[5] 前記第2の組成物が、0.890~0.910g/ccの密度を有するポリオレフィンプラストマーを含む、[1]~[4]のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルム。
[6] 前記第1の表面層が、粘着防止剤、スリップ剤、またはそれらの両方を含む、[1]~[5]のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルム。
[7] 前記第1の表面層が、30~90重量%の前記第1の組成物、および10~70重量%の前記第2の組成物を含む、[1]~[6]のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルム。
[8] 前記第1の組成物が、0.910~0.926g/ccの密度を有する、[1]~[7]のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルム。
[9] ラミネート構造体であって、
[1]~[8]のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルムと、
前記多層ポリオレフィンフィルムにラミネートされた第2の多層ポリオレフィンフィルムと、を含む、ラミネート構造体。
[10] 前記第2の多層ポリオレフィンフィルムが、0.950~0.965g/ccの密度および0.1~1.3g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有する高密度ポリエチレン(HDPE)を含む、[10]に記載のラミネート構造体。
[11] 前記第2の多層ポリオレフィンフィルムが、前記第1の組成物を含む、[9]または[10]に記載のラミネート構造体。
[12] 前記多層ポリオレフィンフィルムが、シーラントフィルムであり、前記第2の多層ポリオレフィンフィルムが、印刷フィルムであり、前記第1の表面層が、シーラント層である、[9]~[11]のいずれかに記載のラミネート構造体。
[13] 前記ラミネートが、単一材料のポリエチレンラミネートである、[9]~[12]のいずれかに記載のラミネート構造体。
[14] [10]~[13]のいずれかに記載のラミネート構造体を含む物品であって、可撓性包装材料である、物品。
[15] 前記可撓性包装材料が、スタンドアップパウチである、[14]に記載の物品。
[16] 少なくとも3つの層を含む多層ポリオレフィンフィルムであって、前記多層ポリオレフィンフィルムが、
前記第1の組成物を含む第1の中間層であって、前記第1の組成物が、少なくとも1つのエチレン系ポリマーを含み、前記第1の組成物が、0.9を超える分子量コモノマー分布指数(MWCDI)値、および以下の等式:I 10 /I 2 ≧7.0-1.2×log(I 2 )を満たすメルトインデックス比(I 10 /I 2 )を含む、第1の中間層と、
第2の組成物を含む第1の表面層であって、前記第2の組成物が、0.890~0.925g/ccの密度および0.2~2.0g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有するエチレン系ポリマーを含む、第1の表面層と、を含む、多層ポリオレフィンフィルム。
[17] 多層ポリオレフィンフィルムが、少なくとも15%の前記第1の組成物を含む、[16]に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
[18] 前記第2の組成物が、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含む、[16]または[17]に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
[19] 前記第2の組成物が、0.890~0.910g/ccの密度を有するポリオレフィンプラストマーを含む、[16]または[17]に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
Claims (18)
- 少なくとも3つの層を含む多層ポリオレフィンフィルムであって、前記多層ポリオレフィンフィルムが、
第1の表面層であって、
少なくとも1つのエチレン/α-オレフィンコポリマーを含む第1の組成物であって、0.9を超える分子量コモノマー分布指数(MWCDI)値、および以下の等式:I10/I2≧7.0-1.2×log(I2)を満たすメルトインデックス比(I10/I2)を含む、第1の組成物、ならびに
0.890~0.925g/ccの密度および0.2~2.0g/10分のメルトインデックス(I2)を有するエチレン/α-オレフィンコポリマーを含む第2の組成物、を含む、第1の表面層と、
前記第1の組成物を含む第1の中間層と、
0.950~0.965g/ccの密度および0.1~1.3g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有する高密度ポリエチレン(HDPE)を含む、第2の中間層と
を含む、多層ポリオレフィンフィルム。 - 前記第1の中間層が、40~80重量%の前記第1の組成物、および20~60重量%の前記HDPEをさらに含む、請求項1に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
- 前記第2の組成物が、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含む、請求項1または2に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
- 前記第2の組成物が、0.890~0.910g/ccの密度を有するポリオレフィンプラストマーを含む、請求項1~3のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルム。
- 前記第1の表面層が、粘着防止剤、スリップ剤、またはそれらの両方を含む、請求項1~4のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルム。
- 前記第1の表面層が、30~90重量%の前記第1の組成物、および10~70重量%の前記第2の組成物を含む、請求項1~5のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルム。
- 前記第1の組成物が、0.910~0.926g/ccの密度を有する、請求項1~6のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルム。
- ラミネート構造体であって、
請求項1~7のいずれかに記載の多層ポリオレフィンフィルムと、
前記多層ポリオレフィンフィルムにラミネートされた第2の多層ポリオレフィンフィルムと、を含む、ラミネート構造体。 - 前記第2の多層ポリオレフィンフィルムが、0.950~0.965g/ccの密度および0.1~1.3g/10分のメルトインデックス(I2)を有する高密度ポリエチレン(HDPE)を含む、請求項8に記載のラミネート構造体。
- 前記第2の多層ポリオレフィンフィルムが、前記第1の組成物を含む、請求項8または9に記載のラミネート構造体。
- 前記多層ポリオレフィンフィルムが、シーラントフィルムであり、前記第2の多層ポリオレフィンフィルムが、印刷フィルムであり、前記第1の表面層が、シーラント層である、請求項8~10のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 前記ラミネートが、単一材料のポリエチレンラミネートである、請求項8~11のいずれかに記載のラミネート構造体。
- 請求項9~12のいずれかに記載のラミネート構造体を含む物品であって、可撓性包装材料である、物品。
- 前記可撓性包装材料が、スタンドアップパウチである、請求項13に記載の物品。
- 少なくとも3つの層を含む多層ポリオレフィンフィルムであって、前記多層ポリオレフィンフィルムが、
前記第1の組成物を含む第1の中間層であって、前記第1の組成物が、少なくとも1つのエチレン/α-オレフィンコポリマーを含み、前記第1の組成物が、0.9を超える分子量コモノマー分布指数(MWCDI)値、および以下の等式:I10/I2≧7.0-1.2×log(I2)を満たすメルトインデックス比(I10/I2)を含む、第1の中間層と、
0.950~0.965g/ccの密度および0.1~1.3g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有する高密度ポリエチレン(HDPE)を含む、第2の中間層と、
第2の組成物を含む第1の表面層であって、前記第2の組成物が、0.890~0.925g/ccの密度および0.2~2.0g/10分のメルトインデックス(I2)を有するエチレン/α-オレフィンコポリマーを含む、第1の表面層と、
を含む、多層ポリオレフィンフィルム。 - 多層ポリオレフィンフィルムが、少なくとも15%の前記第1の組成物を含む、請求項15に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
- 前記第2の組成物が、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)を含む、請求項15または16に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
- 前記第2の組成物が、0.890~0.910g/ccの密度を有するポリオレフィンプラストマーを含む、請求項15または16に記載の多層ポリオレフィンフィルム。
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