JP7438118B2 - ポリウレタンコーティングされた熱収縮性フィルム - Google Patents
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Description
本出願は、2018年2月28日に出願された米国仮特許出願第62/636,471号の利益を主張し、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
「ポリマー」という用語は、同一または異なる種類のモノマーに関わらず、モノマーを重合することによって調製されたポリマー化合物を指す。このため、総称のポリマーは、通常、1種類のみのモノマーから調製されたポリマーを指すために用いられる「ホモポリマー」という用語、および2種類以上の異なるモノマーから調製されたポリマーを指す「コポリマー」を包含する。
本明細書で別途指示されない限り、本発明の態様を説明する際に、以下の分析法を使用する:
メルトインデックス
メルトインデックスI2およびI10は、それぞれ、ASTM D-1238に従って、190℃、2.16kgおよび10kgの荷重で測定される。それらの値は、g/10分で報告される。「メルトフローレート」は、ポリプロピレン系樹脂に使用され、ASTM D1238(230℃で2.16kg)に従って測定される。
密度測定のための試料は、ASTM D4703に従って調製される。測定は、ASTM D792、方法Bに従って、試料加圧の1時間以内に測定を行う。
ピーク融点は、フィルムが、毎分10℃の速度で-40℃の温度まで冷却する前に230℃で3分間調整される、示差走査熱量計(DSC)によって決定される。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。
フィルムダート落下試験は、自由落下ダートによる衝撃の特定の条件下で、プラスチックフィルムを破壊させるエネルギーを測定する。試験結果は、試験される試験片の50%の破損をもたらすことになる、規定の高さから落ちる飛翔体の重量として表されるエネルギーである。
フィルムMD(縦方向)およびCD(横方向)2%割線弾性係数を、ASTM D882に従って、20インチ/分のクロスヘッド速度で決定した。試験片の幅は1インチであり、初期グリップの間隔は4インチである。報告された2%割線弾性係数値は、5つの測定値の平均であった。
縦方向(MD)および横方向(CD)の両方のエルメンドルフ引裂試験は、ASTM D1922、種類B-一定半径に従って行われた。
穿刺抵抗は、TestXpertIIソフトウェアを備えたZWICKモデルZ010で測定される。試験片のサイズは「6インチ×6インチ」であり、平均穿刺値を判定するために、少なくとも5回の測定が行われる。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。穿刺抵抗手順は、本明細書に記載のプローブに対する修正を伴って、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。穿刺エネルギーは、荷重/伸び曲線の曲線下面積である(ジュール単位)。
MD(縦方向)およびCD(横方向)ヤング率、または弾性率は、ASTM D882に従って決定される割線弾性係数と同じ装置で取得する。試験片の幅は、1インチであり、初期グリップの間隔は、20インチ/分のクロスヘッド速度で4インチである。報告されるヤング率の値は、5回の測定の平均であった。ヤング率は、応力-ひずみ図の直線部分の傾きである。
プラスチックフィルムおよびシートの拘束されていない線形熱収縮は、ASTM D 2732-70に基づくダウ内部法に従って測定する。直径50mmの5個の試験片を準備し、試験前に、23±2℃および50±5%の相対湿度で40時間調整する。試験は、HANATEK Mod2010で実施する。試験温度が150℃に達し、安定したら、数滴のシリコン油を銅ディスクに添加する。油が所定の温度で広がり、安定したら、試料をホットプレートに20秒間できるだけ平らに注意深く配置する。次に、試料をキャリアディスクから取り外し、冷却エリアに配置し、収縮率が読み取れるように、中央に置く。
フィルム上のヒートシール測定は、ASTM F-88(技法A)に従って市販の引張試験機で実施する。ヒートシール試験は、可撓性バリア材料のシールの強度(シール強度)のゲージである。これは、シールを含有する材料の試験ストリップを分離するのに必要な力を測定することによって行い、試験片の破損のモードを特定する。シール強度は、開封力とパッケージの完全性に関連する。切断する前に、フィルムをASTM D-618(手順A)に従って23℃(+2℃)および50%(+5%)のRH(相対湿度)で最低40時間調整する。次に、シートを、3層の共押出積層フィルムから縦方向に約11インチの長さおよび約8.5インチの幅に切断する。シートを、シーリング圧力または滞留力0.138N/mm2(20psi)、および0.3秒および0.5秒の滞留時間の条件下で一定の温度範囲で、Brugger HSG-Cシーラー上で縦方向にヒートシールする。
エチレン系ポリマー熱収縮性単層フィルムは、比較フィルム1としてインフレートフィルム押出により製造した。比較フィルム1は、市販されているエチレン系ポリマー熱収縮性フィルムに現在利用されている標準配合に従って調製した。調合物は、表2として提供される個々の樹脂の特性と共に、表1として以下に提供される。比較フィルム1は、3.0のブローアップ比(B.U.R.)、80mmのダイ直径、1.8mmのダイギャップを備えたCollin Blown Filmラインで製造し、40ダインのコロナで処理した。さらに、比較フィルム1は、219℃の溶融温度、235℃のダイ温度、59rpmのRPM、22.43kg/時の出力、258バールの圧力、および377mmのレイフラットの処理条件で調製した。
比較フィルム1と本発明のフィルム2との比較試験は、一次パッケージに対する収縮性フィルムの粘着性を評価するために完了した。具体的には、比較フィルム1および本発明のフィルム2の各々を使用して、6つの異なる種類の一次パッケージを束ねた。各種類の一次パッケージの説明を表4に示す。一次パッケージを比較フィルム1および本発明のフィルム2の各々に個別に束ね、2m/分および180℃で稼働するSmipack BP収縮トンネルに通した。2m/分および180℃での通過は、パッケージングラインの収縮トンネルで使用される典型的な温度範囲内である。
3つのエチレン系ポリマー熱収縮性多層フィルムをインフレーションフィルム押出により製造した。調製された各多層フィルムの調合物を表8として以下に示し、個々の樹脂の特性を表9として示す。同じポリマー調合物を含む第1の層および第2の層と、第2のポリマー調合物を含む内層とを有する比較フィルム3と指定される第1の多層フィルムを調製した。同じポリマー調合物を含む第1の層および第2の層と、第2のポリマー調合物を含む内層とを有する比較フィルム4と指定される第2の多層フィルムも調製した。最後に、同じポリマー調合物を含む第1の層および第2の層と、第2のポリマー調合物を含む内層とを有する比較フィルム5と指定される第3の多層フィルムも調製した。比較フィルム3、比較フィルム4、および比較フィルム5の各々は、3.0のブローアップ比(B.U.R.)、80mmのダイ直径、1.8mmのダイギャップを備えたCollin Blown Filmラインで製造し、40ダインのコロナで処理した。
コーティングされていない多層フィルム(比較フィルム4)に対する、OPULUX(商標)HGT2020/2021コーティングが施された本発明の多層フィルム(本発明のフィルム6~14)の下にあるパッケージへの接着特性と、コーティングされていない多層フィルム(比較フィルム4)に対する、Bayderm(登録商標)Bottom51UDコーティングが施された比較多層フィルム(本発明のフィルム15~23)の下にあるパッケージへの接着特性との比較を確立するために、ヒートシール研究を完了した。具体的には、研究の各多層実施例フィルム(実施例フィルム3~23)を、コーティングされていない標準ポリエチレン照合収縮性フィルム(比較フィルム4)を使用してヒートシール試験に提出して、内部のユニット化されたパックを包むそのような外部フィルムの接触および収縮トンネルを通る通路をシミュレートした。ヒートシール試験は、ASTM F88に従って、20ポンド/平方インチ(psi)の滞留力、ならびに第1の試験で0.3秒(s)および第2の試験で0.5秒の滞留時間で完了した。試験はまた、フィルムの組み合わせおよび滞留時間ごとに、150℃のシーリング温度および180℃のシーリング温度で完了した。試験された実施例フィルムを比較フィルム4の一般的なコーティングされていないポリエチレン収縮性フィルムから分離するために必要な、結果として得られるヒートシール力(平方インチ当たりのグラム力-grf/in2)を表12~表17に示す。具体的には、表12、表13、および表14は、0.3秒の滞留時間で、融合したフィルムを分離するために必要なヒートシール力を示し、表15、表16、および表17は、0.5秒の滞留時間で、融合したフィルムを分離するために必要なヒートシール力を示す。
なお、本発明は以下の態様を含みうる。
[1]熱収縮性フィルムであって、
(a)
(i)30~100重量パーセントの第1のエチレン系ポリマーを含む第1の層であって、前記第1のエチレン系ポリマーが、0.905~0.930g/cm 3 の密度、190℃および2.16kgの荷重でASTM D 1238に従って測定したときに0.1~2.0g/10分のメルトインデックス(I 2 )、および示差走査熱量測定(DSC)を使用して測定したときに126℃未満のピーク融点を有する、第1の層、
(ii)50~100重量パーセントの第2のエチレン系ポリマーを含む第2の層であって、前記第2のエチレン系ポリマーが、0.905~0.970g/cm 3 の密度およびDSCを使用して測定したときに100℃~135℃の範囲のピーク融点を有する、第2の層、ならびに
(iii)前記第1の層と前記第2の層との間の少なくとも1つの内層であって、0.930~0.970g/cm 3 の密度および120℃~135℃の範囲のピーク融点を有する10~50重量パーセントの第3のエチレン系ポリマーを含む、内層、を含む多層フィルムと、
(b)前記フィルムの前記第1の層または第2の層の外面上のコーティングであって、(a)ポリオールと(b)芳香族イソシアネート官能性プレポリマーとの重合反応生成物であるポリウレタンを含む、コーティングと、を含む、熱収縮性フィルム。
[2](i)前記第1の層および前記第2の層が各々、ASTM D 1238に従って測定される0.1~0.4g/10分のメルトインデックス(I 2 )および120℃未満のピーク融点を有する50~70重量パーセントのエチレン系ポリマーを含み、
(ii)前記第1の層と前記第2の層との間の前記少なくとも1つの内層が、0.930~0.970g/cm 3 の密度および120℃~135℃の範囲のピーク融点を有する20~40重量パーセントのエチレン系ポリマーを含む、上記[1]に記載の熱収縮性フィルム。
[3](i)前記第1の層および前記第2の層が各々、ASTM D 1238に従って測定される0.4~1.0g/10分のメルトインデックス(I 2 )および125℃未満のピーク融点を有する30~50重量パーセントのエチレン系ポリマーを含み、
(ii)前記第1の層と前記第2の層との間の前記少なくとも1つの内層が、0.910~0.930g/cm 3 の密度および120℃~135℃の範囲のピーク融点を有する60~80重量パーセントのエチレン系ポリマーを含む、上記[1]または[2]のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
[4](i)前記第1の層および前記第2の層が各々、ASTM D 1238に従って測定される0.3~1.2g/10分のメルトインデックス(I 2 )および115℃~135℃のピーク融点を有する60~80重量パーセントのエチレン系ポリマーを含み、
(ii)前記第1の層と前記第2の層との間の前記少なくとも1つの内層が、0.910~0.930g/cm 3 の密度および120℃~135℃の範囲のピーク融点を有する60~85重量パーセントのエチレン系ポリマーを含む、上記[1]~[3]のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
[5]前記多層フィルムが、0.905~0.930g/ccの密度および0.1~2.0g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有する40~60重量%の低密度ポリエチレンを含む、上記[1]~[4]のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
[6]前記コーティングが、前記多層フィルムの前記第1の層または第2の層の前記外面上のコーティングされた領域およびコーティングされていない領域の規定されたパターンに従って適用される、上記[1]~[5]のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
[7]熱収縮性フィルムであって、
(a)30~60重量パーセントの第4のエチレン系ポリマーを含む単層フィルムであって、前記第4のエチレン系ポリマーが、0.905~0.930g/cm 3 の密度、190℃および2.16kgの荷重でASTM D 1238に従って測定したときに0.1~0.9g/10分のメルトインデックス(I 2 )、および示差走査熱量測定(DSC)を使用して測定したときに126℃未満のピーク融点を有する、単層フィルムと、
(b)(a)ヒドロキシル末端ポリオールと(b)芳香族イソシアネート官能性プレポリマーとの重合反応生成物であるポリウレタンを含む、前記単層フィルムの外面上のコーティングと、を含む、熱収縮性フィルム。
[8]前記単層フィルムが、
0.910~0.930g/cm 3 の密度およびASTM D 1238に従って測定される0.2~0.3g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有する40~60重量パーセントのエチレン系ポリマーと、
0.910~0.930g/cm 3 の密度および0.9~1.1g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有する20~40重量パーセントのエチレン系ポリマーと、
0.940~0.960g/cm 3 の密度および0.85~1.05g/10分のメルトインデックス(I 2 )を有する10~30重量パーセントのエチレン系ポリマーと、を含む、上記[7]に記載の熱収縮性フィルム。
[9]前記ポリオールが、ヒドロキシル末端ポリエーテルポリオールである、上記[1]~[8]のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
[10]前記ヒドロキシル末端ポリオールが、ヒドロキシル末端ポリエーテルポリオール、ヒドロキシル末端ポリエステルポリオール、またはそれらの組み合わせを含む、上記[9]に記載の熱収縮性フィルム。
[11]前記芳香族イソシアネート官能性プレポリマーが、トルエンジイソシアネート、メチルジフェニルジイソシアネート、またはそれらの組み合わせを含む、上記[1]~[10]のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
[12]前記熱収縮性フィルムが、インフレーションフィルムである、上記[1]~[11]のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
[13]前記コーティングが、前記外面上のコーティングされた領域およびコーティングされていない領域の規定されたパターンに従って適用される、上記[1]~[12]のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
[14]パッケージ用組立品であって、
複数のパッケージであって、各パッケージが、ポリマー材料を含む一次パッケージ用フィルムによって一緒に束ねられた複数の品物を含み、前記一次パッケージ用フィルムが、前記複数の品物の周りに巻き付けられて、一次パッケージを形成する、複数のパッケージと、
前記複数のパッケージを束ねるために使用される二次パッケージ用フィルムであって、上記[1]~[13]のいずれかに記載の熱収縮性フィルムを含む、二次パッケージ用フィルムと、を含む、パッケージ用組立品。
[15]ポリマーで包まれた一次パッケージをユニット化する方法であって、
前記一次パッケージのうちの1つ以上を上記[1]~[14]のいずれかに記載の熱収縮性フィルムで包むことと、
前記熱収縮性フィルムの寸法を縮小するために熱エネルギーを適用して、前記一次パッケージを前記熱収縮性フィルム内に拘束することと、を含み、
ポリウレタンを含む前記コーティングが、前記1つ以上の一次パッケージの近位に配置される、方法。
Claims (14)
- 熱収縮性フィルムであって、
(a)
(i)30~100重量パーセントの第1のエチレン系ポリマーを含む第1の層であって、前記第1のエチレン系ポリマーが、0.905~0.930g/cm3の密度、190℃および2.16kgの荷重でASTM D 1238に従って測定したときに0.1~2.0g/10分のメルトインデックス(I2)、および示差走査熱量測定(DSC)を使用して測定したときに126℃未満のピーク融点を有する、第1の層、
(ii)50~100重量パーセントの第2のエチレン系ポリマーを含む第2の層であって、前記第2のエチレン系ポリマーが、0.905~0.970g/cm3の密度およびDSCを使用して測定したときに100℃~135℃の範囲のピーク融点を有する、第2の層、ならびに
(iii)前記第1の層と前記第2の層との間の少なくとも1つの内層であって、0.930~0.970g/cm3の密度および120℃~135℃の範囲のピーク融点を有する10~50重量パーセントの第3のエチレン系ポリマーを含む、内層、を含む多層フィルムと、
(b)前記フィルムの前記第1の層または第2の層の外面上のコーティングであって、(a)ポリオールと(b)芳香族イソシアネート官能性プレポリマーとの重合反応生成物であるポリウレタンを含む、コーティングと、を含み、
前記コーティングの量が、0.1~0.8g/m2である、熱収縮性フィルム。 - (i)前記第1の層および前記第2の層が各々、前記第1のエチレン系ポリマー及び前記第2のエチレン系ポリマーとして、ASTM D 1238に従って測定される0.1~0.4g/10分のメルトインデックス(I2)および120℃未満のピーク融点を有する50~70重量パーセントのエチレン系ポリマーを含み、
(ii)前記第1の層と前記第2の層との間の前記少なくとも1つの内層が、前記第3のエチレン系ポリマーとして、0.930~0.970g/cm3の密度および120℃~135℃の範囲のピーク融点を有する20~40重量パーセントのエチレン系ポリマーを含む、請求項1に記載の熱収縮性フィルム。 - (i)前記第1の層が、前記第1のエチレン系ポリマーとして、ASTM D 1238に従って測定される0.4~1.0g/10分のメルトインデックス(I2)および125℃未満のピーク融点を有する30~50重量パーセントのエチレン系ポリマーを含み、
(ii)前記第1の層と前記第2の層との間の前記少なくとも1つの内層が、0.910~0.930g/cm3の密度および120℃~135℃の範囲のピーク融点を有する60~80重量パーセントのエチレン系ポリマーをさらに含む、請求項1または2のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。 - (i)前記第2の層が、前記第2のエチレン系ポリマーとして、ASTM D 1238に従って測定される0.3~1.2g/10分のメルトインデックス(I2)および115℃~135℃のピーク融点を有する60~80重量パーセントのエチレン系ポリマーを含み、
(ii)前記第1の層と前記第2の層との間の前記少なくとも1つの内層が、0.910~0.930g/cm3の密度および120℃~135℃の範囲のピーク融点を有する60~85重量パーセントのエチレン系ポリマーをさらに含む、請求項1に記載の熱収縮性フィルム。 - 前記多層フィルムが、0.905~0.930g/ccの密度および0.1~2.0g/10分のメルトインデックス(I2)を有する40~60重量%の低密度ポリエチレンを含む、請求項1~4のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
- 前記コーティングの量が、0.3~0.8g/m2である、請求項1~5のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
- 前記コーティングが、前記多層フィルムの前記第1の層または第2の層の前記外面上のコーティングされた領域およびコーティングされていない領域の規定されたパターンに従って適用される、請求項1~6のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
- 前記ポリオールが、ヒドロキシル末端ポリオールである、請求項1~7のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
- 前記ヒドロキシル末端ポリオールが、ヒドロキシル末端ポリエーテルポリオール、ヒドロキシル末端ポリエステルポリオール、またはそれらの組み合わせを含む、請求項8に記載の熱収縮性フィルム。
- 前記芳香族イソシアネート官能性プレポリマーが、トルエンジイソシアネート、メチルジフェニルジイソシアネート、またはそれらの組み合わせを含む、請求項1~9のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
- 前記熱収縮性フィルムが、インフレーションフィルムである、請求項1~10のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
- 前記コーティングが、前記外面上のコーティングされた領域およびコーティングされていない領域の規定されたパターンに従って適用される、請求項1~11のいずれかに記載の熱収縮性フィルム。
- パッケージ用組立品であって、
複数のパッケージであって、各パッケージが、ポリマー材料を含む一次パッケージ用フィルムによって一緒に束ねられた複数の品物を含み、前記一次パッケージ用フィルムが、前記複数の品物の周りに巻き付けられて、一次パッケージを形成する、複数のパッケージと、
前記複数のパッケージを束ねるために使用される二次パッケージ用フィルムであって、請求項1~12のいずれかに記載の熱収縮性フィルムを含む、二次パッケージ用フィルムと、を含む、パッケージ用組立品。 - ポリマーで包まれた一次パッケージをユニット化する方法であって、
前記一次パッケージのうちの1つ以上を請求項1~12のいずれかに記載の熱収縮性フィルムで包むことと、
前記熱収縮性フィルムの寸法を縮小するために熱エネルギーを適用して、前記一次パッケージを前記熱収縮性フィルム内に拘束することと、を含み、
ポリウレタンを含む前記コーティングが、前記1つ以上の一次パッケージの近位に配置される、方法。
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