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JP2022549776A - プラストマー靱化／剛化ポリオレフィン多層フィルムおよびそれを含む積層体 - Google Patents

プラストマー靱化／剛化ポリオレフィン多層フィルムおよびそれを含む積層体 Download PDF

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Abstract

Figure 2022549776000001
本開示は、シーラント層および第１の層を有する多層フィルムであって、第１の層が、第１のポリオレフィン組成物から形成された、多層フィルム、ならびに多層フィルムを含む積層体を提供する。第１の層の第１のポリオレフィン組成物は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂と、プロピレン－エチレンコポリマー熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）と、から本質的になる。第１のポリオレフィン組成物の第１の層、およびシーラント層に加えて、積層体はまた、基材フィルム、ならびに基材フィルムおよび第１の層と接着接触しているポリウレタンを含む接着層を含み、ポリウレタンの弾性率が、ＡＳＴＭ Ｄ４１２に従って測定して、接着層が無溶剤接着剤から形成される場合、接着層が２５ＭＰａ超の弾性率を有し、接着層が溶剤系接着剤から形成される場合、接着層が０．３０ＭＰａ超の弾性率を有する。
【選択図】図１

Description

本開示は、一般に、ポリオレフィン多層フィルム、より具体的には、プラストマー靱化／剛化ポリオレフィン多層フィルム、およびそのような多層フィルムを含む積層体に関する。
自立式パウチ（ＳＵＰ）の多層フィルムまたは積層体で使用される典型的な高靭性ポリオレフィンフィルムは、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、メタロセン触媒ＬＬＤＰＥ（ｍ－ＬＬＤＰＥ）、および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）ブレンドで作製され、フィルムが、５０～１５０μｍの厚さを有し得、個々の共押出層が総厚の一部である。そのような系の組み合わせは、高い剛性および高い靭性を組み合わせた最終多層フィルム／積層体構造を目的としている。
多層フィルムおよび／または積層体で使用されるポリオレフィンフィルムのさらなる改善および薄化には、厚さの低減による曲げ剛性の損失を補うために、フィルムがより薄くなるにつれてより剛性である必要があるという相反する目的を、これらのフィルムが満たす必要がある。しかしながら、剛性を改善するための以前のアプローチはまた、フィルムの靭性および速い耐変形性を低減させた。この靭性は、より薄いフィルムが依然として有する必要がある第２の相反する特性である。（ダーツ、パンクチャー、および引き裂き試験で見られる）フィルムの靭性は、超直鎖状低密度ポリエチレン（ＵＬＬＤＰＥ）またはｍ－ＬＬＤＰＥのようなより低い密度のポリエチレン樹脂を選択することによって改善され、これによって、典型的にはフィルムの剛性が低減する。したがって、多層フィルムおよび／または積層体構造を意図する共押出ポリオレフィンフィルムの剛性と靭性とのバランスをとることに向けた改善が必要とされている。
本開示は、第１の層およびシーラント層を有する多層フィルム、ならびに多層フィルムを含む積層体を提供する。本開示の多層フィルムは、第１のポリオレフィン組成物から形成された第１の層に部分的に起因して、積層体の高い剛性および高い靭性を達成するのに役立つ。本明細書で論じられるように、第１の層によって提供される剛性と靭性とのバランスもまた、他のエラストマーの使用と比較して驚くほど改善される。多層フィルムを有する積層体の１つの主な用途は、剛性と靭性とのバランスを改善する必要がある自立式パウチである。多層フィルムを有する積層体はまた、頑丈な輸送用袋などの他の種類の用途に有用であり得る。
様々な実施形態では、本開示の多層フィルムは、第１のポリオレフィン組成物から形成された第１の層と、第１の層上のシーラント層とを含む。本開示の第１のポリオレフィン組成物は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂と、プロピレン－エチレンコポリマー熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）と、から本質的になる。具体的には、第１の層は、（ａ）第１のポリオレフィン組成物の総重量に基づく重量％で８０～９９．９重量パーセント（重量％）の、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９３５～０．９６６ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．３～８ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有するＨＤＰＥ樹脂、ならびに（ｂ）少なくとも６０重量％のプロピレンに由来する単位および少なくとも０．１重量％のエチレンに由来する単位を含む、第１のポリオレフィン組成物の総重量に基づく重量％で０．１～２０重量％の、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．８５０～０．９００ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って２３０℃／２．１６ｋｇで測定して０．１～１５ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２を有するプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥから本質的になる、第１のポリオレフィン組成物から形成される。追加の実施形態では、第１のポリオレフィン組成物は、９０～９８重量％のＨＤＰＥ樹脂と、２～１０重量％のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥと、を有し得る。様々な実施形態では、第１の層は、３０～１５０マイクロメートル（μｍ）の厚さを有する。様々な実施形態では、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）Ｔｍピークで取得して５０～１３０℃の融解温度を有する。加えて、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥは、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に従って測定して２０～６０メガパスカル（ＭＰａ）の曲げ弾性率を有する。
様々な実施形態では、シーラント層は、シーラント層の５０～１００重量パーセントの、０．８８０～０．９１５ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．５～５ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２、および８５℃～１０５℃の範囲のピーク融点、および２．０～３．０の範囲の分子量分布Ｍｗ／Ｍｎを有するポリエチレンを含み得る。
本開示の積層体は、（ｉ）基材フィルム、（ｉｉ）本明細書で提供される多層フィルム、および（ｉｉｉ）ポリウレタンを含む接着層を含み、接着層が、基材フィルム、および本明細書で提供される多層フィルムの第１の層（第１のポリオレフィン組成物）と接着接触している。様々な実施形態では、基材フィルムは、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸配向ポリプロピレンフィルム、または配向ポリエチレンフィルムを含む。様々な実施形態では、第１の層は、上および本明細書で提供される通りである。様々な実施形態では、第１の層と接触するシーラント層は、本明細書で提供されるようにポリエチレンから形成され得る。様々な実施形態では、基材フィルムおよび第１の層と接着接触しているポリウレタンを含む接着層は、ポリウレタンの弾性率が、ＡＳＴＭ Ｄ４１２に従って測定して、接着層が無溶剤接着剤から形成される場合、接着層が２５ＭＰａ超の弾性率を有し、接着層が溶剤系接着剤から形成される場合、接着層が０．３０ＭＰａ超の弾性率を有する。
本開示の積層体の実施形態は、基材フィルムが、８～２０μｍの厚さを有する二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムであるものをさらに含む。本開示の積層体の実施形態は、基材フィルムが、１５～５０μｍの厚さを有する二軸配向ポリプロピレンフィルムであるものをさらに含む。本開示の積層体の実施形態は、基材フィルムが、１５～５０μｍの厚さを有する二軸配向ポリエチレンフィルムまたは一軸配向ポリエチレンフィルムであるものをさらに含む。本開示の積層体の実施形態は、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥが、ＤＳＣ Ｔｍピークで取得して５０～１３０℃の融解温度を有するものをさらに含む。
本開示の積層体の実施形態は、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥが、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に従って測定して２０～６０メガパスカル（ＭＰａ）の曲げ弾性率を有するものをさらに含む。本開示の積層体の実施形態は、第１のポリオレフィン組成物が、９０重量％のＨＤＰＥ樹脂、および１０重量％のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥを有するものをさらに含む。本開示の積層体の実施形態は、第１の層が３０～１５０μｍの厚さを有するものをさらに含む。本開示の積層体の実施形態は、接着層が、１～５μｍの厚さを有するものをさらに含む。本開示の積層体の実施形態は、第１のポリオレフィン組成物が、５～１５重量％のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥを含むものをさらに含む。様々な実施形態では、シーラント層は、本明細書に記載のようにポリエチレンから形成され得る。
本開示の実施形態はまた、本明細書で提供される積層体を含むパッケージを提供する。例えば、一実施形態では、積層体を含むパッケージは、自立式パウチである。本開示の実施形態はまた、本明細書で提供される積層体を作製する方法を提供し、方法が、フィルムブローイングおよびフィルムキャスティングプロセスのうちの１つ以上によって第１のポリオレフィン組成物からフィルムを形成することを含む。
本開示の実施例および比較例の単一フィルムの機械方向応力／ひずみデータを提供する。 本開示の実施例および比較例の単一フィルムおよび共押出フィルムの靭性／剛性バランスを提供する。 本開示の実施例および比較例の溶剤系および無溶剤の剛性および可撓性接着剤を用いた積層体の限界落下高さを提供する。 本開示の実施例および比較例のいくつかの接着剤を用いたＰＥＴ／共押出フィルムで作製された積層体の引張特性を提供する。
本開示は、第１の層およびシーラント層を有する多層フィルム、ならびに多層フィルムを含む積層体を提供する。本開示の多層フィルムは、第１のポリオレフィン組成物から形成された第１の層に部分的に起因して、積層体の高い剛性および高い靭性を達成するのに役立ち得る。本明細書で論じられるように、第１の層によって提供される剛性と靭性とのバランスもまた、他のエラストマーの使用と比較して驚くほど改善される。多層フィルムを有する積層体の１つの主な用途は、剛性と靭性とのバランスを改善する必要がある自立式パウチである。多層フィルムを有する積層体はまた、頑丈な輸送用袋などの他の種類の用途に有用であり得る。
様々な実施形態では、本開示の多層フィルムは、第１のポリオレフィン組成物から形成された第１の層と、第１の層上のシーラント層とを含む。本開示の第１のポリオレフィン組成物は、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）樹脂と、プロピレン－エチレンコポリマー熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）と、から本質的になる。具体的には、第１の層は、（ａ）第１のポリオレフィン組成物の総重量に基づく重量％で８０～９９．９重量パーセント（重量％）の、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９３５～０．９６６ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．３～８ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有するＨＤＰＥ樹脂、ならびに（ｂ）少なくとも６０重量％のプロピレンに由来する単位および少なくとも０．１重量％のエチレンに由来する単位を含む、第１のポリオレフィン組成物の総重量に基づく重量％で０．１～２０重量％の、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．８５０～０．９００ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って２３０℃／２．１６ｋｇで測定して０．１～１５ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２を有するプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥから本質的になる、第１のポリオレフィン組成物から形成される。
様々な実施形態では、多層フィルムのシーラント層は、ポリエチレンまたはポリエチレンのブレンドを含み得る。いくつかの実施形態では、多層フィルムのシーラント層は、５０～１００重量パーセントの、０．８８０～０．９１５ｇ／ｃｍ３の密度、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．５～５ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２、ＤＳＣ Ｔｍピークで取得して８５℃～１０５℃の範囲のピーク融点、および２．０～３．０の範囲の分子量分布Ｍｗ／Ｍｎを有するポリエチレンを含む。いくつかの実施形態では、シーラント層は、直鎖状低密度ポリエチレンとポリオレフィンプラストマーとのブレンドを含む。しかしながら、シーラント層は、シーラント層用の単一のポリオレフィン成分のみを含み得る（例えば、シーラント層は、１００重量パーセントの直鎖状低密度ポリエチレンまたは１００重量パーセントのポリオレフィンプラストマーから形成される）ことが理解される。
本明細書で使用される場合、「から本質的になること」または「から本質的になる」は、本開示の範囲を、本明細書で提供される第１のポリオレフィン組成物の特定の材料、および本開示の第１の層で使用される第１のポリオレフィン組成物の基本的な特徴に実質的に影響を及ぼさないものに限定することを意図する。本明細書で提供されるように、基本的かつ新規の特徴は、以下の開示のＨＤＰＥ樹脂のセクションに提供される。
本明細書で使用される「組成物」という用語は、組成物、ならびに組成物の材料から形成される反応生成物および分解生成物を含む、材料の混合物を含む。
本明細書で使用される場合、「多層フィルム」という用語は、長さおよび幅の寸法を有し、その間に厚さを有する２つの主要な表面を有するシート、ウェブなど、またはそれらの組み合わせを指す。多層フィルムは、以下の方法：共押出、押出コーティング、蒸着コーティング、溶剤コーティング、エマルションコーティング、または懸濁コーティングのうちの１つ以上によって一緒に結合される２つ以上の層を有する。
本明細書で使用される場合、「積層体」という用語は、２つ以上の個々に形成されたフィルム、および／または次いで、例えば接着剤で一緒に結合される多層フィルムの組み合わせを指す。
本明細書で使用される場合、「ポリマー」という用語は、同じ種類または異なる種類にかかわらず、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。したがって、総称であるポリマーという用語は、１種類のみのモノマーから調製されるポリマーを指すために通常用いられる「ホモポリマー」という用語、ならびに２種類以上の異なるモノマーから調製されるポリマーを指す「コポリマー」という用語を包含する。
「ポリエチレン」は、エチレンモノマーに由来する、５０重量％超の単位を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（単位が２つ以上のコモノマーに由来することを意味する）を含む。当該技術分野において既知の一般的なポリエチレンの形態としては、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（Ｕｌｔｒａ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ）ポリエチレン（ＵＬＤＰＥ）、極低密度（Ｖｅｒｙ Ｌｏｗ Ｄｅｎｓｉｔｙ）ポリエチレン（ＶＬＤＰＥ）、直鎖状および実質的に直鎖状の低密度樹脂の両方を含むシングルサイト触媒直鎖状低密度ポリエチレン（ｍ－ＬＬＤＰＥ）、および高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）が挙げられる。これらのポリエチレン材料は、一般に、当該技術分野において既知であるが、以下の説明は、これらのいくつかの異なるポリエチレン樹脂の違いを理解するのに有益になり得る。
「ＬＤＰＥ」という用語はまた、「高圧エチレンポリマー」、または「高分岐状ポリエチレン」とも称され得、ポリマーが、過酸化物などのフリーラジカル開始剤を使用して、１４，５００ｐｓｉ（１００ＭＰａ）超の圧力で、オートクレーブまたは管状反応器内で、部分的または完全に、ホモ重合または共重合されることを意味するように定義される（例えば、参照により本明細書に組み込まれる、ＵＳ４，５９９，３９２を参照されたい）。ＬＤＰＥ樹脂は、典型的には、０．９１６～０．９４０ｇ／ｃｍ３の範囲の密度を有する。
本明細書で使用される「ポリオレフィンプラストマー」という用語は、エラストマーとプラスチックとの両方の品質を有するポリマー材料を指し、そのようなポリオレフィンプラストマーの例には、０．８７０～０．９０５ｇ／ｃｍ３の密度、および（ＤＳＣ、ＤＯＷ方法を使用して決定して）５５℃～１０８℃の融点を有する、直鎖状低密度ポリエチレン、プロピレン－エチレンコポリマー、およびエチレン－アルファオレフィンコポリマーが含まれる。
「ＬＬＤＰＥ」という用語は、従来型のチーグラーナッタ触媒系を使用して作製された樹脂、ならびにメタロセンなどのシングルサイト触媒を使用して作製された樹脂（時折、「ｍ－ＬＬＤＰＥ」と称される）の両方を含み、直鎖状、実質的に直鎖状または不均一のポリエチレンコポリマーまたはホモポリマーを含む。ＬＬＤＰＥは、ＬＤＰＥよりも短い鎖分岐を含有し、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、および米国特許第５，７３３，１５５号で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号における組成物などの均一分岐直鎖状エチレンポリマー組成物、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たポリマーなどの不均一分岐エチレンポリマー、ならびに／またはそれらのブレンド（ＵＳ３，９１４，３４２もしくはＵＳ５，８５４，０４５に開示されるものなど）を含む。直鎖状ＰＥは、当該技術分野において既知の任意の種類の反応器または反応器構成を使用して、気相および溶液相、またはスラリー重合、またはそれらの任意の組み合わせを介して作製され得、気相およびスラリー相反応器が最も好ましい。
「ＨＤＰＥ」という用語は、約０．９４０ｇ／ｃｍ３超の密度を有するポリエチレンを指し、一般に、チーグラーナッタ触媒、クロム触媒、またはさらにメタロセン触媒で調製される。
本発明において、以下の分析方法を使用する。
「密度」は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って決定される。
「Ｉ２」とも称される「メルトインデックス」は、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って（本明細書に提供されるように、２３０℃、２．１６ｋｇ、または１９０℃、２．１６ｋｇのいずれかで測定して）決定される。
ピーク融点は、フィルム（厚さ０．１～０．２ミル、３～１０ｍｇ、直径６ｍｍの試料）を、１８０℃で５分間調整した後、毎分１０℃の速度で－４０℃の温度まで冷却する、示差走査熱量計（ＤＳＣ）によって決定される。フィルムを５分間－４０℃に保持した後、フィルムを毎分１０℃の速度で２００℃まで加熱する。
分子量分布または「ＭＷＤ」という用語は、重量平均分子量対数平均分子量の比（Ｍｗ／Ｍｎ）として定義される－ＭｗおよびＭｎは、従来のゲル透過クロマトグラフィー（従来のＧＰＣ）を使用する、当該技術分野において既知の方法に従って決定される。
第１の層のＨＤＰＥ樹脂
第１の層のＨＤＰＥ樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９３５～０．９６６ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．３～８ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。様々な実施形態では、ＨＤＰＥ樹脂は、追加の密度およびＩ２値を有し得る。例えば、第１の層のＨＤＰＥ樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９４５～０．９６６ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．３～２ｇ／１０分のＩ２を有し得る。好ましくは、ＨＤＰＥ樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９５５～０．９６６ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．４～１ｇ／１０分のＩ２を有する。いくつかの実施形態では、ＨＤＰＥ樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９５５～０．９６６ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．５～１ｇ／１０分のＩ２を有する。いくつかの実施形態では、ＨＤＰＥ樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９６２～０．９６６ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．８～０．９ｇ／１０分のＩ２を有する。
様々な実施形態では、ＨＤＰＥ樹脂はまた、５００～２０００ＭＰａの弾性率を有し、弾性率が、ＡＳＴＭ Ｄ８８２－１８に従って測定される。ＡＳＴＭ Ｄ８８２－１８下で試験される弾性率は、ＨＤＰＥ樹脂の薄いシート（例えば、０．１ｍｍ～０．２５ｍｍ）の剛性の指標を提供し、ＨＤＰＥ樹脂の靭性が、ＨＤＰＥ樹脂の薄いシートの単位体積当たりの破裂点までに吸収された総エネルギーとみなすことができる。いくつかの実施形態では、ＨＤＰＥ樹脂は、７００～１５００ＭＰａの弾性率を有し、弾性率が、ＡＳＴＭ Ｄ８８２－１８に従って測定される。いくつかの実施形態では、ＨＤＰＥ樹脂は、１０００～１２００ＭＰａの弾性率を有し、弾性率が、ＡＳＴＭ Ｄ８８２－１８に従って測定される。
本開示のＨＤＰＥ樹脂は、単峰性の分子量分布または二峰性の重量分布を有し得る。様々な実施形態では、本開示のＨＤＰＥ樹脂は、当該技術分野において既知の反応器または反応器構成を使用して、気相、溶液相、またはスラリー重合、またはそれらの組み合わせを介して形成され得る。ＨＤＰＥは、実質的に直鎖状のエチレンポリマー、均一に分岐した直鎖状エチレンポリマー、不均一に分岐したエチレンポリマー、および／またはそれらのブレンドとして形成され得る。
ＨＤＰＥ樹脂の商業的な例には、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能な商標ＥＬＩＴＥ（商標）の下で販売されているものが含まれる。ＥＬＩＴＥ（商標）ＨＤＰＥ樹脂の具体例には、とりわけ、ＥＬＩＴＥ（商標）５９６０Ｇが含まれる。
第１の層のプロピレン－エチレンコポリマー熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）
本開示のプロピレン－エチレンコポリマー熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）は、非官能化プロピレン－エチレンコポリマーであり、これは、プロピレン－エチレン交互コポリマーを含み得る。ＴＰＥは、少なくとも２つのセグメントを含有し、一方は、熱可塑性であり、他方は、元の長さを超えて延伸することができるエラストマーの特性、およびまた解放されると実質的に元の長さに収縮する能力をプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥに提供するのに役立つエラストマー性である。プロピレン－エチレンコポリマー熱可塑性エラストマーＴＰＥはまた、熱に曝露されると軟化し、室温まで冷却されると実質的に元の状態に戻る能力を有する熱可塑性のもののように加工することができる。
本明細書で論じられるように、本開示の第１のポリオレフィン組成物は、組成物で形成された多層フィルムの靭性と剛性とのバランスの全体的な特性を向上するプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂で配合される。プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥは、第１のポリオレフィン組成物の０．１～２０重量％を構成する。いくつかの実施形態では、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥは、第１のポリオレフィン組成物の５～１５重量％を構成する。いくつかの実施形態では、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥは、第１のポリオレフィン組成物の５～１０重量％を構成する。
様々な実施形態では、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂は、プロピレンに由来する少なくとも６０重量％の単位、およびエチレンに由来する少なくとも０．１重量％の単位を含む。例えば、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂は、プロピレンに由来する６０重量％～９９．９重量％の単位、およびエチレンに由来する４０重量％～０．１重量％の単位を含み得る。プロピレンに由来する６０重量％～９９．９重量％の単位およびエチレンに由来する４０重量％～０．１重量％の単位のすべての個々の値および部分範囲が含まれ、本明細書に開示される。例えば、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂のプロピレンに由来する単位は、６０、６５、７０、または７５重量％の下限～８０、８５、９０、９５、または９９．９重量％の上限であり得る一方で、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂のエチレンに由来する単位は、０．１、５、１０、１５、または２０重量％の下限～２５、３０、３５、または４０重量％の上限であり得る。具体例には、プロピレンに由来する６０～９９．９重量％の範囲のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂を含み、エチレンに由来する単位が、０．１～４０重量％である。好ましくは、プロピレンに由来する６５～９５重量％の範囲のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂、およびエチレンに由来する単位が５～３５重量％である。より好ましくは、プロピレンに由来する６５～９５重量％の範囲のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂、およびエチレンに由来する単位が、５～３５重量％である。
プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．８５０～０．９００ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って２３０℃／２．１６ｋｇで測定して０．１～１５ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する。０．８５０～０．９００ｇ／ｃｍ３の密度および２３０℃／２．１６ｋｇで測定して０．１～１５ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２のすべての個々の値および部分範囲が本明細書で提供される。例えば、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．８５０、０．８５５、または０．８６０ｇ／ｃｍ３の下限～ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．８６５、０．８７０、０．８７５、０．８８０、０．８８５、または０．９００ｇ／ｃｍ３の上限の密度を有し得る。具体例には、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．８５５～０．８９５ｇ／ｃｍ３、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．８６０～０．８８５ｇ／ｃｍ３、またはＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．８６２～０．８６５ｇ／ｃｍ３の範囲の密度が含まれる。
プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って（２３０℃／２．１６Ｋｇで）測定して、０．１～５ｇ／１０分の範囲のメルトインデックス（Ｉ２）を有し得る。０．１～５ｇ／１０分のすべての個々の値および部分範囲が本明細書に含まれかつ開示されており、例えば、Ｉ２は、０．１、０．２、０．５、１．０、または１．５の下限～５、４、３、または２．５ｇ／１０分の上限であり得る。例えば、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂は、０．５～３ｇ／１０分、または代替的に１．５～２．５ｇ／１０分の範囲のＩ２を有し得る。
プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂は、３．５以下、代替的に３．０以下、または別の代替的に１．８～３．０の、数平均分子量（Ｍｗ／Ｍｎ）によって除算した重量平均分子量として定義される分子量分布（ＭＷＤ）を有する。
プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂は、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に従って測定して２０～６０メガパスカル（ＭＰａ）の曲げ弾性率（１％の割線）を有し得る。２０～６０Ｍｐａのすべての個々の値および部分範囲が本明細書に含まれかつ開示されており、例えば、曲げ弾性率は、２０、２５、３０、または３５の下限～６０、５５、５０、または４５Ｍｐａの下限であり得る。例えば、プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥ樹脂は、２５～５５Ｍｐａ、または代替的に３５～４５ＭＰａの範囲の曲げ弾性率を有し得る。
特に望ましいプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥは、当該技術分野において既知であるように、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）を使用して測定して５０～１３０℃の融解温度を有し、融解温度（Ｔｍ）が、ＤＳＣピークとみなされる。ＤＳＣピークでの融解温度は、フィルム（厚さ０．１～０．２ミル、３～１０ｍｇ、直径６ｍｍの試料）を、１８０℃で５分間調整した後、毎分１０℃の速度で－４０℃の温度まで冷却する、示差走査熱量計（ＤＳＣ）によって決定される。フィルムを５分間－４０℃に保持した後、フィルムを毎分１０℃の速度で２００℃まで加熱する。
そのような非官能化プロピレン－エチレンコポリマーの例には、限定されないが、Ｔｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＥＲＳＩＦＹ（商標）ＤＥ－２４００．０５が含まれる。
シーラント層
様々な実施形態では、シーラント層は、本明細書で提供される多層フィルムおよび／または積層体の外層（ｅｘｔｅｒｎａｌ ｌａｙｅｒ）または外層（ｏｕｔｅｒ ｌａｙｅｒ）のうちの少なくとも１つを指し、シーラント層が、多層フィルムもしくは積層体のそれ自体へのシーリング、またはパッケージと接触してパッケージを閉じるためのパッケージへのシーリング（例えば、自立式パウチ）に関与する。
様々な実施形態では、多層フィルムのシーラント層は、ポリエチレンまたはポリエチレンのブレンドを含み得る。例えば、様々な実施形態では、シーラント層は、５０～１００重量パーセント、好ましくは少なくとも６０、７０、８０、９０、またはさらには１００重量パーセントの、０．８８０～０．９１５ｇ／ｃｍ３、好ましくは０．８９５～０．９０５ｇ／ｃｍ３の密度、ＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．５～５ｇ／１０分、好ましくは０．８～１．２ｄｇ／分、より好ましくは０．９～１．１ｄｇ／分のメルトインデックスＩ２、およびＤＳＣ Ｔｍピークで取得して８５℃～１０５℃、好ましくは９０℃～１００℃の範囲のピーク融点、および２．０～３．０の範囲の分子量分布、Ｍｗ／Ｍｎを有するポリエチレンを含む。いくつかの実施形態では、シーラント層は、直鎖状低密度ポリエチレンとポリオレフィンプラストマーとのブレンドを含む。好ましくは、存在する場合、ポリオレフィンプラストマーは、好ましくは、ポリエチレンプラストマーである。しかしながら、シーラント層は、シーラント層用の単一のポリエチレン成分のみを含み得る（例えば、シーラント層は、１００重量パーセントの直鎖状低密度ポリエチレンまたは１００重量パーセントのポリオレフィンプラストマーから形成される）ことが理解される。
好ましくは、ポリエチレンまたはポリエチレンのブレンドは、９０℃で少なくとも２５Ｎ／２５ｍｍ、より好ましくは少なくとも３０、さらにより好ましくは少なくとも３５Ｎ／２５ｍｍのヒートシール強度をシーラント層に提供する。シーラント層は、５～１５ミクロンの範囲、好ましくは１０～１５ミクロンの範囲の厚さを有することも好ましい。
シーラント層はまた、他の可能なポリオレフィン組成物を含み得る。これらの他のポリオレフィン組成物の例には、エチレン酢酸ビニル（ＥＶＡ）およびエチレンメチルアクリレート（ＥＭＡ）コポリマーが含まれ、これらは、ヒートシール特性を提供することが知られており、ポリブチレンまたはアイオノマーを組み込むことによって剥離可能にすることができる。プロピレン系エラストマーまたはプラストマー（Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから入手可能なＶＥＲＳＩＦＹ（商標）樹脂ファミリーなど）は、特に好ましくはポリエチレンおよびスチレンポリマーからなる群からの第２のポリマーと混合されると、いくつかの実施形態のシーラント層としての使用に良好に好適になる範囲のシール強度を有する。直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）の層をシーラント層として使用することもでき、その場合、シーラント層の厚さを使用して、シールを開くのに必要な剥離力を決定することができる。
第１のポリオレフィン組成物
様々な実施形態では、本開示の第１のポリオレフィン組成物は、両方とも本明細書に提供される、（ａ）８０～９９．９重量パーセント（重量％）のＨＤＰＥ樹脂と、（ｂ）０．１～２０重量％のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥと、から本質的になり、重量％値が、第１のポリオレフィン組成物の総重量に基づく。（ａ）８０～９９．９重量％のＨＤＰＥ樹脂、および（ｂ）０．１～２０重量％のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥのすべての個々の値および部分範囲が本明細書に含まれかつ開示される。例えば、好ましくは、本開示の第１のポリオレフィン組成物は、両方とも本明細書に提供される、（ａ）９０～９８重量％のＨＤＰＥ樹脂と、（ｂ）２～１０重量％のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥと、から本質的になり、重量％値が、第１のポリオレフィン組成物の総重量に基づく。１つの特定の実施形態では、第１のポリオレフィン組成物は、９０重量％のＨＤＰＥ樹脂と、１０重量％のプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥと、を有する。
上に論じられるように、本開示の第１のポリオレフィン組成物は、両方とも本明細書で提供される、（ａ）ＨＤＰＥ樹脂と、（ｂ）プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥと、から本質的になる。「から本質的になること」または「から本質的になる」は、本開示の範囲を、本明細書で提供される第１のポリオレフィン組成物の特定の材料、および本開示の第１の層で使用される第１のポリオレフィン組成物の基本的な特徴に実質的に影響を及ぼさないものに限定する。本開示の第１の層で使用される第１のポリオレフィン組成物の基本的な特徴に実質的に影響を及ぼさない、本開示の第１のポリオレフィン組成物に添加することができる他の成分には、無機充填剤、導電性充填剤、顔料、核形成剤、清澄剤、酸化防止剤、酸スカベンジャー、酸素スカベンジャー、難燃剤、紫外線吸収剤、ステアリン酸亜鉛などの加工助剤、押出助剤、スリップ添加剤、透過性調整剤、帯電防止剤、粘着防止添加剤、およびそれらの組み合わせなどの当該技術分野において既知の添加剤が含まれる。そのような添加剤は、第１のポリオレフィン組成物の最大１０重量パーセントの典型的な量で存在し得る。
本明細書で論じられるように、本開示の多層フィルムは、以下の方法：共押出、押出コーティング、蒸着コーティング、溶剤コーティング、エマルションコーティング、または懸濁コーティングのうちの１つ以上によって一緒に結合される２つ以上の層を含む。本開示の多層フィルムは、第１のポリオレフィン組成物から形成された第１の層と、第１の層上のシーラント層とを含む。様々な実施形態では、多層フィルムは、第１の層およびシーラント層の各々のうちの２つ以上（例えば、２つ以上）を含み得る。例えば、シーラント層は、多層フィルムの第１の外層であり得、第１の層の１番目が、第２の外層であり得、第１の層の２番目が、多層フィルムの第１の外層と第２の外層との間のコア層であり得る。そのような実施形態では、第１の層の１番目および第１の層の２番目の第１のポリオレフィン組成物は、同じであっても、多層フィルムの意図された目的に応じて異なってもよい。追加の実施形態では、多層フィルムは、第１の層、シーラント層、および追加の層のうちの１つ以上を含み得、シーラント層および第１の層が、多層フィルムの外層を提供し、追加の層が、１つ以上のコア相を提供する。そのような実施形態では、追加の層は、第１の層（複数可）の第１のポリオレフィン組成物、およびシーラント層の第１のポリオレフィン組成物のいずれかとは組成的に異なるポリオレフィンであり得る。追加の実施形態では、多層フィルムは、第１の層、シーラント層、および追加の層のうちの１つ以上を含み得、シーラント層および追加の層が、多層フィルムの外層を提供し、第１の層が、１つ以上のコア相を提供する。そのような実施形態では、追加の層は、第１の層（複数可）の第１のポリオレフィン組成物、およびシーラント層の第１のポリオレフィン組成物のいずれかとは組成的に異なるポリオレフィンであり得る。有利には、追加の層（複数可）は、プロピレン系プラストマーもしくはエラストマー、プロピレンホモポリマー、中密度ポリエチレン（ＭＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、エチレン系プラストマーもしくはエラストマー、またはそれらのブレンドからなる群から選択されるポリマー材料を含み得る。そのような追加の層は、存在する場合、当該技術分野において一般に既知であるような追加の機能を提供するように選択され得る。
本開示の多層フィルムは、１０μｍ～４００μｍの範囲の総厚を有し得る。５０μｍ～４００μｍのすべての個々の値および部分範囲が本明細書に含まれかつ本明細書に開示されており、例えば、総厚が、５０、６０、７０、または８０μｍの下限～２００、３００、３５０、または４００μｍの上限を有し得る。例えば、多層フィルムは、６０μｍ～３５０μｍ、または代替的に７０μｍ～３００μｍ、または代替的に８０μｍ～２００μｍであり得る。
本明細書で論じられるように、第１のポリオレフィン組成物から形成された第１の層は、３０～１５０マイクロメートル（μｍ）の厚さを有する。様々な実施形態では、第１のポリオレフィン組成物から形成された第１の層は、多層フィルムの総厚の３０～７０％に相当し得る。３０～７０％のすべての個々の値および部分範囲が本明細書に含まれかつ本明細書に開示されており、例えば、第１の層は、多層フィルムの総厚のパーセンテージの厚さの３０、３５、または４０の下限～５５、６５、または７０％の上限に相当し得る。例えば、第１の層は、フィルム総厚の３０～７０％、または代替的に４０～６５％、または代替的に５０～６５％であり得る。
本開示の多層フィルムは、個々の層を共押し出しすることができる、ブローフィルムおよびキャストフィルムを含む当該技術分野において一般に既知のプロセスを使用して形成され得る。いくつかの実施形態では、本開示の多層フィルムはまた、フィルム形成ステップに続いて、機械方向もしくは交差方向、または機械方向と交差方向との両方に配向され得る。
積層体
本開示はまた、（ｉ）二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸配向ポリプロピレンフィルム、または配向ポリエチレンフィルムを含む基材フィルムと、（ｉｉ）本明細書で提供される多層フィルムと、（ｉｉｉ）基材フィルムおよび本明細書で提供される多層フィルムの第１の層と接着接触するポリウレタンを含む接着層と、を含む、積層体であって、ポリウレタンの弾性率が、ＡＳＴＭ Ｄ４１２に従って測定して、接着層が無溶剤接着剤から形成される場合、接着層が２５ＭＰａ超の弾性率を有し、接着層が溶剤系接着剤から形成される場合、接着層が０．３０ＭＰａ超の弾性率を有する、積層体を提供する。
本明細書で使用される場合、「積層体」という用語は、２つ以上の個々に形成されたフィルム、および／または次いで、例えば接着層で一緒に結合される多層フィルムの組み合わせを指す。「接着層」という用語は、直接隣接するかまたは連続する層に、例えば、両方とも本明細書で提供される多層フィルムと基材フィルムとの層間に、層間接着を提供することを主な目的とする内層を意味する。
様々な実施形態では、本開示の積層体は、（ｉ）基材フィルム、（ｉｉ）多層フィルム、および（ｉｉｉ）基材フィルムおよび多層フィルムの第１の層と接着接触している接着層を積層することによって形成され得、（ｉ）、（ｉｉ）、および（ｉｉｉ）の各々は、本明細書で提供されるものである。そのような積層プロセスのプロセスには、当該技術分野において既知であるような押出積層プロセスが含まれる。
基材フィルム
積層体の基材フィルムは、二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸配向ポリプロピレンフィルム、または一軸配向ポリエチレンフィルムであり得る。様々な実施形態では、基材フィルムは、好ましくは、８～２０μｍの厚さを有する二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムであり得る。代替的な実施形態では、基材フィルムは、１５～５０μｍの厚さを有する二軸配向ポリプロピレンフィルムであり得る。基材フィルムはまた、１５～５０μｍの厚さを有する二軸配向ポリエチレンフィルムまたは一軸配向ポリエチレンフィルムであり得る。
接着層
本明細書で提供されるように、接着層は、基材フィルムおよび第１の層と接着接触しているポリウレタンを含む。いくつかの実施形態では、接着層は、無溶剤接着剤または溶剤系接着剤から形成され得る。実施形態では、接着層は、基材フィルムと第１のポリオレフィン組成物の第１の層との間に直接接触して位置し、基材フィルムと第１の層との間に介在するコーティングまたは層が適用されない。接着層でコーティングされるであろうフィルム表面は、表面エネルギーを増加させ、接着剤成分に十分な湿潤性を提供するようにコロナ処理され得る。
いくつかの実施形態では、接着層は、ポリウレタンを含む。１つ以上の実施形態では、接着剤は、触媒および希釈剤などの任意選択的な成分を含む、２成分のポリオールおよびイソシアネート混合物である。例示的な無溶剤積層体二成分接着剤は、イソシアネート末端プレポリマーである第１の成分を含むポリウレタンを含む。ポリウレタンの第２の成分は、直鎖状および二官能性ポリオールで作製されたポリエステル／ポリエーテルである。例示的な溶剤系接着層は、希釈剤としてメチルエチルケトンをベースにした１００％ポリエステルである第１の成分を含むポリウレタンを含む。第２の成分は、イソシアネート末端プレポリマーである。例えば、使用に好適な無溶剤接着剤には、限定ではなく例として、（１）ＭＯＲ－ＦＲＥＥ（商標）６９８Ａ＋ＭＯＲ－ＦＲＥＥ（商標）Ｃ７９、または（２）ＭＯＲ－ＦＲＥＥ（商標）６９８Ａ＋ポリプロピレングリコール（例えば、Ｍｎ４４６）を含むＭＯＲ－ＦＲＥＥ（商標）の名称のＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙ（Ｍｉｄｌａｎｄ，ＭＩ，ＵＳＡ）からの市販の成分を使用する２成分ポリウレタン接着剤系が含まれ得る。使用に好適な溶剤系接着剤の例には、限定ではなく例として、（１）ＡＤＣＯＴＥ（商標）５６３ＥＡ＋Ｃａｔａｌｙｓｔ Ｆ、または（２）ＡＤＣＯＴＥ（商標）８１１＋ＭＯＲ－ＦＲＥＥ（商標）２００ＣなどのＴｈｅ Ｄｏｗ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｍｐａｎｙから市販の成分を使用する２成分ポリウレタン接着剤系が含まれ得る。上の接着層組成物は、接着層が無溶剤接着剤から形成される場合、２５ＭＰａ超の弾性率を有する接着層を提供し、接着層が溶剤系接着剤から形成される場合、接着層は、０．３０ＭＰａ超の弾性率を有する。弾性率は、ＡＳＴＭ Ｄ４１２に従ってポリウレタンについて測定される。
様々な実施形態では、接着層は、１～５μｍの厚さを有し得る。ある特定の実施形態では、接着層は、約０．５ｇ／ｍ２～５ｇ／ｍ２、より好ましくは１ｇ／ｍ２～３ｇ／ｍ２の平方メートル当たりの重量を有する。接着層は、任意の好適な様式で第１および第２のフィルムに適用され得る。例えば、本開示の方法には、限定ではなく例として、積層マシン、グラビアコーティング、ロールコーティング、ワイヤロッドコーティング、フレキソ印刷、スプレーコーティング、スクリーン印刷などの使用が含まれ得る。
フィルム成形技法
本開示の本開示の多層フィルムおよび／または積層体は、当該技術分野において既知の技法を使用して形成され得る。例えば、本開示で提供される第１のポリオレフィン組成物から作製された第１の層、およびポリオレフィン組成物から作製されたシーラント層の両方を有する多層フィルムは、従来の単純な気泡またはキャスト押出技法を使用して、ならびに「テンターフレーミング」または「ダブルバブル」プロセスなどのより精巧な技法を使用することによって作製され得る。「延伸された」および「配向された」は、当該技術分野で使用され、本明細書では互換的に使用されるが、配向は、実際には、フィルムが、例えば、チューブ上で内部空気圧を押し付けることによって、またはフィルムの端部を引っ張るテンターフレームによって延伸される結果である。
単純なバブルフィルムプロセスは、例えば、その開示が参照により本明細書に組み込まれる、Ｔｈｅ Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｋｉｒｋ－Ｏｔｈｍｅｒ，Ｔｈｉｒｄ Ｅｄｉｔｉｏｎ，Ｊｏｈｎ Ｗｉｌｅｙ ＆ Ｓｏｎｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，１９８１，Ｖｏｌ．１６，ｐｐ．４１６－４１７ ａｎｄ Ｖｏｌ．１８，ｐｐ．１９１－１９２に記載されている。米国特許第３，４５６，０４４号（Ｐａｈｌｋｅ）に記載の「ダブルバブル」プロセスなどの二軸配向フィルムを製造するためのプロセス、および二軸延伸または配向フィルムを調製するための他の好適なプロセスは、米国特許第４，８６５，９０２号（Ｇｏｌｉｋｅ ｅｔ ａｌ．）、米国特許第４，３５２，８４９号（Ｍｕｅｌｌｅｒ）、米国特許第４，８２０，５５７号（Ｗａｒｒｅｎ）、米国特許第４，９２７，７０８号（Ｈｅｒｒａｎ ｅｔ ａｌ．）、米国特許第４，９６３，４１９号（Ｌｕｓｔｉｇ ｅｔ ａｌ．）、および米国特許第４，９５２，４５１号（Ｍｕｅｌｌｅｒ）に記載されており、これらの各々の開示は参照により本明細書に組み込まれる。多層フィルム構造はまた、配向ポリプロピレンに使用されるものなどのテンターフレーム技法に記載のように作製され得る。
ブローバブルプロセスでは、本開示の多層フィルムは、例えば、２．５：１以上の高いブローアップ比を使用して形成され得る。本明細書で「ＢＵＲ」と略されるブローアップ比は、等式：ＢＵＲ＝気泡直径／ダイ直径によって計算される。他の多層フィルム製造技法には、Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ｆｏｏｄｓ Ｗｉｔｈ Ｐｌａｓｔｉｃｓ， ｂｙ Ｗｉｌｍｅｒ Ａ．Ｊｅｎｋｉｎｓ ａｎｄ Ｊａｍｅｓ Ｐ．Ｈａｒｒｉｎｇｔｏｎ（１９９１），ｐｐ．１９－２７、および”Ｃｏｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｂａｓｉｃｓ”ｂｙ Ｔｈｏｍａｓ Ｉ．Ｂｕｔｌｅｒ，Ｆｉｌｍ Ｅｘｔｒｕｓｉｏｎ Ｍａｎｕａｌ：Ｐｒｏｃｅｓｓ，Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｐｐ．３１－８０（ＴＡＰＰＩ Ｐｒｅｓｓ （１９９２）による出版）に記載のものが含まれ、これらの開示は参照により本明細書に組み込まれる。
本開示の積層体はまた、既知の技法から形成され得る。そのような積層プロセスのプロセスには、当該技術分野において既知であるような押出積層プロセスが含まれ、層を接合するための積層プロセスが、最終層フィルム形成プロセスの二次操作で行われる。積層プロセスは、各々本明細書で提供される接着層を使用して多層フィルムを基材フィルムと接合し、そのようなプロセスが、Ｋ．Ｒ．Ｏｓｂｏｒｎ ａｎｄ Ｗ．Ａ．Ｊｅｎｋｉｎｓ ｉｎ”Ｐｌａｓｔｉｃ Ｆｉｌｍｓ，Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ Ｐａｃｋａｇｉｎｇ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ”（Ｔｅｃｈｎｏｍｉｃ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ Ｃｏ．，Ｉｎｃ．（１９９２））に記載されている。多層フィルムおよび／または積層体はまた、二軸配向プロセスなどの他の押出後技法を受け得る。
他の層もまた、この積層体成形プロセスに含まれ得る。例えば、本開示の積層体はまた、限定されないが、バリア層、および／またはタイ層、および／または構造層を含む他の層を含み得る。これらの層には様々な材料が使用され得、それらのうちのいくつかは、同じ積層体構造内の２つ以上の層として使用される。これらの材料のうちのいくつかには、箔、ナイロン、エチレン／ビニルアルコール（ＥＶＯＨ）コポリマー、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリエチレンテレプタレート（ＰＥＴ）、配向ポリプロピレン（ＯＰＰ）、エチレン／酢酸ビニル（ＥＶＡ）コポリマー、エチレン／アクリル酸（ＥＡＡ）コポリマー、エチレン／メタクリル酸（ＥＭＡＡ）コポリマー、ＬＬＤＰＥ、ＨＤＰＥ、ＬＤＰＥ、ナイロン、グラフト接着ポリマー（例えば、無水マレイン酸グラフト化ポリエチレン）、および紙が含まれる。
様々な実施形態では、積層体はまた、積層体の少なくとも１つの層に印刷されたトナーまたはインク画像を含み得る。ある特定の実施形態では、積層体の外面は、印刷を含み得る。積層体のフィルムおよび／または多層フィルムのうちの１つ以上の他の表面もまた、印刷を含み得る。積層体への印刷は、コロナ印刷、デジタルプレス、および液体トナー／インクを使用するなどの、当該技術分野において既知の機械およびプロセスを使用して達成され得る。
本開示の実施形態はまた、本明細書で提供される積層体を含むパッケージを提供し、そのようなパッケージングが、飲料、食品、化粧品、および医薬品などの液体、固体、および／または粒子に使用され得る。パッケージは、限定されないが、可撓性のパッケージング、パウチ、バッグ、および自立式パウチを含む、液体および／または固体を保持するのに好適な任意の形式を有し得る。一実施形態では、積層体を含むパッケージは、自立式パウチである。他のパッケージ構造には、限定されないが、本明細書に開示の第１の層および／または積層体のうちのいずれかから形成された可撓性パッケージが含まれる。特定の態様では、パッケージは、例えば、ＶＦＦＳ、ＨＦＦＳ、およびＤｏｙｐａｃｋ設備を含む、従来のパッケージング設備での加工に適している。
本開示のいくつかの実施形態は、以下の実施例で詳述され、すべての部およびパーセンテージが、別段指定されない限り重量による。実施例では、以下の材料および試験を使用する。
Figure 2022549776000002
Figure 2022549776000003
ポリオレフィン組成、第１の層および方法の説明
Figure 2022549776000004
ポリオレフィン組成物の混和
４６ミリメートルのＬ／Ｄ比を有する単一の混合スクリューを備えたＢｕｓｓ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｒ ＭＤＫ／Ｅ４６（Ｂｕｓｓ ＡＧ，Ｓｗｉｔｚｅｒｌａｎｄ）を使用して、表２に示される比較例（ＣＥ）および実施例（Ｅｘ）のポリオレフィン組成物を混和する。Ｂｕｓｓ Ｃｏｍｐｏｕｎｄｅｒの温度プロファイルは、１９０／２００／２１０／２１０℃であり、出力は、１２ｋｇ／時間であり、水中ペレット化およびペレット乾燥の後に収集した。
第１の層の生成
Ｄｒ．Ｃｏｌｌｉｎ Ｌｉｎｅ（ダイ６０ｍｍ、出力９ｋｇ／時間、ダイ温度２３０℃、および２．５のブローアップ比）、ならびに表２に見られるＣＥおよびＥｘのポリオレフィン組成を使用する研究室規模、またはＡｌｐｉｎｅ Ｌｉｎｅ３層押出ライン（ダイ２００ｍｍ、出力１００ｋｇ／時間、ダイ温度２３０℃、およびブローアップ比２．５）を使用する大規模のいずれかで、第１の層を生成し、表に２に見られる重量パーセントのＨＤＰＥ樹脂およびプロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥを、ブローフィルムラインの押出機で直接乾式ブレンドする。第１の層は、１００μｍの厚さを有する。
落下ダーツ衝撃試験
ＩＳＯ６６０３－４に従った落下ダーツ衝撃試験で、第１の層を試験する。落下ダーツ衝撃試験は、プラスチックフィルムの衝撃強度または靭性を評価する。落下ダーツ衝撃試験は、ダーツの重量を変動させながら、単一のダーツ構成および単一の落下高さを使用する。
たわみ試験
ＩＳＯ１７８に従ったＺｗｉｃｋＺ０１０ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ（Ｚｗｉｃｋ／Ｒｏｅｌｌ）の使用に従って、第１の層の応力－ひずみ挙動を試験する。
弾性率／割線弾性率試験
ＡＳＴＭ Ｄ８８２に従ってＺｗｉｃｋ Ｚ０１０ Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｔｅｓｔｉｎｇ Ｍａｃｈｉｎｅ（Ｚｗｉｃｋ／Ｒｏｅｌｌ）を使用して、割線弾性率を決定する。
高速引張試験
Ｚｗｉｃｋ Ｒｏｅｌｌ ＨＩＴ２５Ｐ（Ｚｗｉｃｋ／Ｒｏｅｌｌ）で、最大２ｍ／秒の速度、および２．５ｋＮの力で高引張試験を記録する。
落下試験
以下のように落下試験を行う。異なる高さでの２０回の落下事象からなるステアケース法を使用し、破損が発生するまで、落下の高さを２００ｃｍ刻みで増やす。試験を繰り返すが、ここでは試料（例えば、パウチ）が破損を示さないところまで、各落下事象の高さを２００ｃｍ下げていく。ステアケース法（ＡＳＴＭ Ｄ２４６３－１０ｂ試験）は、最大の非破損高さ、最小の非破損高さ、および平均破損高さを提供する。平均破損高さは、試験するパウチの半分が破損する可能性が最も高い高さを表し、平均破損高さを使用して、試料を比較する。
降伏応力、ネッキング応力、およびネッキング応力試験に対する相対低減率
流動として、降伏応力、ネッキング応力、およびネッキング応力試験に対する相対低減率を行う。７０ミリメートル（ｍｍ）×１５ｍｍのＣＥ Ａ、ＣＥ Ｂ、およびＥｘ１のフィルムの試験片を調製する。耐振動テーブル上に、パッケージング用途での変形速度の範囲である最大３．８ｍ／秒の衝撃速度を制御するように装備された振り子式引張衝撃試験一式（２５Ｊ Ｐｅｎｄｕｌｕｍ Ｃｅｒａｍｉｃ Ｉｍｐａｃｔ Ｍｅａｓｕｒｉｎｇ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ）を設ける。純粋なフィルム衝撃引張およびヒートシール衝撃引張の振り子式引張衝撃試験一式で、２つの異なる衝撃試験を行う。事前に確定した位置に各試験片を配置し、所望の速度（位置または角度）に振り子を調整する。最大３．８ｍ／秒の任意の速度および２．５ｋＮの力で、試験片の応力－ひずみ曲線、最大試験力、エネルギー、変位、および他の試験パラメータを測定する。測定周波数は、チャネル当たり最大４ＭＨｚである。表３は、これらの試験の結果を提供する。
Figure 2022549776000005
図１は、本明細書で提供されるＣＥ Ａ、ＣＥ Ｂ、およびＥｘ １のポリオレフィン組成物の各々を使用して大規模で調製した厚さ１００μｍのフィルムの引張曲線を表している。ＣＥ Ｃ、ＣＥ Ｄ、およびＣＥ Ｅのデータは、ＣＥ Ｂのものと同様の引張特性を示した。加えて、表３に示される機械方向（ＭＤ）データは、ＣＥ Ａ、ＣＥ Ｂ、およびＥｘ１で調製したフィルムについてのみ提供しており、交差方向（ＣＤ）で得た結果は、ＭＤと非常に類似していた。
靭性／剛性バランス
図２は、本明細書で提供されるＣＥ Ａ、ＣＥ Ｂ、およびＥｘ１の混和配合物の各々を使用して、上に論じられる大規模および実験室規模で調製した厚さ１００μｍのフィルム（単一フィルムおよび共押出フィルム）の靭性／剛性バランスを表している。厚さ１００μｍのフィルムは、ＣＥ Ａ、ＣＥ Ｂ、およびＥｘ１の混和配合物の各々で形成した１００μｍの単一の層のいずれかであるか、またはＣＥ Ａ、ＣＥ Ｂ、またはＥｘ１のいずれかと同じ混和配合物の３つの別個の層を共押し出しすることによって形成した多層フィルムである。
図２に見られるように、ＣＥ ＡまたはＣ ＥＢのいずれかで形成したフィルムと比較して、Ｅｘ１の混和配合物で形成したフィルムの靭性に、大幅かつ驚くほどの増加がある。研究室規模：単一の１００μｍフィルム（ダーツ落下エネルギー×２．９０）、共押出フィルム（ダーツ落下エネルギー×２．５９）、または大規模：単一の１００μｍフィルム（ダーツ落下エネルギー×１．７５）、共押出フィルム（ダーツ落下エネルギー×２．３９）で作製したフィルムでのこの観察は、妥当である。このデータは、ＥＮＧＡＧＥ（商標）８８４２（ＣＥ Ｂ）などの他の熱可塑性ポリオレフィンエラストマー（ＴＰＥ）と比較した、ＶＥＲＳＩＦＹ（商標）ＤＥ２４００．０５（Ｅｘ１）の靭性性能を強調しており、研究するフィルムの種類に応じて、ダーツ落下性能が１．１７～１．２２のみ増倍する。
ＴＰＥの添加はまた、剛性に影響を及ぼす。１０％のＶＥＲＳＩＦＹ（商標）ＤＥ２４００．０５をＥｘ１に添加することによって、大規模でのヤング弾性率の２０％の減少をもたらし、これは、この濃度のＴＰＥをＨＤＰＥマトリックスに使用した場合の剛性の予想される減少の範囲内である。
ＰＥＴ／単押出フィルムおよびＰＥＴ／共押出フィルムを用いる積層体
１２ミクロンの厚さを有する市販の二配向ＰＥＴフィルム（ＢＯＰＥＴ）を使用した。フィルムは、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ ＦｉｌｍからＨＯＳＴＡＰＨＡＮ商品名で購入した。表１の積層接着剤系を使用して、ＮＯＲＤＭＥＣＣＡＮＩＣＡ ＬＡＢＯＣＯＭＢＩＬ４００で、共押出および単押出フィルムを用いるＢＯＰＥＴの積層体を製造した。
ＢＯＰＥＴ／単押出フィルムおよびＢＯＰＥＴ／共押出フィルムをいくつかの無溶剤および溶剤系の剛性および可撓性の接着剤で製造した。使用した接着剤の詳細を表４に記載する。
Figure 2022549776000006
表４では、ポリウレタン接着剤は、以下の特徴を考慮することによって、剛性から可撓性に分類した：（１）平均官能価－平均官能価が高いほど、接着剤はより剛性であり、その逆も同様である、（２）芳香族／脂肪族の重量％－芳香族の濃度が高いほど、接着剤はより剛性であり、その逆も同様である、（３）エーテル基、エステル基、およびウレタン基のモル％画分－エーテルの濃度が高いほど、接着剤はより可撓性である。対照的に、エステルおよびウレタンの濃度が高いほど、接着剤はより剛性である、（４）理論的なハンセン溶解度パラメータ－このパラメータは、系の極性を説明する。ハンセン溶解度パラメータが高いほど、極性基材への接着剤の接着性がより良好である。
ＢＯＰＥＴ／単押出フィルムを用いた積層体
Figure 2022549776000007
図３は、表４に記載の範囲の接着剤で調製した積層体の限界落下高さを比較している。積層体は、上の表５に見られるように、厚さ１２μｍのＢＯＰＥＴフィルム、および１００μｍのＣＥ Ａの混和配合物、ＣＥ Ｂの混和配合物、または実施例１の混和配合物のフィルムで調製した。図３に示されるように、剛性接着剤（溶剤系または無溶剤）の使用に関連してＴＰＥを含有する積層体を使用すると、より高い落下性能値に到達する。
シール性能
ＰＥＴ／共押出フィルムを用いた積層体：引張特性および落下高さ
性能
落下高さ性能は、シール性能に関連し得る。高速引張試験を使用した試験シール性能は、上に論じている。落下高さ試験で使用した積層体を用いるシールに関して得た結果を、表６および表７に要約する。
Figure 2022549776000008
Figure 2022549776000009
シール強度の研究は、上の表６および７に見られるように、Ｅｘ１の混和配合物で作製したフィルムを、剛性溶剤系接着剤と一緒に使用すると、最大のシール性能が観察されたことを強調している。
図４は、いくつかの接着剤を用いた、ＰＥＴ／共押出フィルムで作製した積層体の引張特性を要約している。単押出フィルムで作製した積層体に関する研究と同様に、この研究は、その共押出フィルム（実施例１）中に無溶剤接着剤と一緒にＶＥＲＳＩＦＹ（商標）ＤＥ２４００．０５エラストマーを含有する積層体の関連を使用すると、応力、破断点ひずみ、および最も重要な破損高さの観点で、より高い性能に到達することが強調されている。
上に見られるように、熱可塑性ポリオレフィンエラストマー、特にＶＥＲＳＩＦＹ（商標）ＴＰＥを薄いフィルム（最大１００μｍ）に添加することによって、剛性の減少を制限しながら、ＨＤＰＥフィルムの耐衝撃性を顕著に増加させることが可能になる。さらに、ＰＥＴ層と積層体化した単層または共押出層にＴＰＥ（例えば、ＶＥＲＳＩＦＹ（商標）ＴＰＥ）を添加してパウチを形成することによって、特に、本明細書で見られるフィルムが、無溶剤剛性接着剤で積層体されると、自立式パウチの落下性能に顕著かつ驚くほどの改善を生じる。
本開示の多層フィルムの追加の実施例は、２．５のブローアップ比、および２５／５０／２５の各層の厚さパーセントを有する、Ａｌｐｉｎｅ３層押出ラインで形成した１００マイクロメートルの総厚を有する３層構造（Ａ／Ｂ／Ｃ）を有するものを含み、Ａが、ＥＬＩＴＥ（商標）５９４０ＳＴ＋１０％のＶＥＲＳＩＦＹ（商標）２３００であり、Ｂが、ＥＬＩＴＥ（商標） ５９４０ＳＴ＋１０％のＶＥＲＳＩＦＹ（商標）２３００であり、Ｃが、ＡＦＦＩＮＩＴＹ１８８１Ｇシーラントである。ＭＯＲ－ＦＲＥＥ（商標）接着剤系：Ｌ＋／ＣＲ１２１を使用した１２ミクロンのＢＯＰＥＴフィルムを用いて、Ｎｏｒｄｍｅｃｃａｎｉｃａパイロットラインで、この多層実施例を積層体化する。３７０ｍｌの水を満たした自立式パウチ（ＳＵＰ）に積層体を変換する。ステアケース法に従ってパウチ落下試験機でこれらのパウチに落下試験を行って、残存する限界パウチ落下高さ（この高さから落下させた場合の、パウチの５０％が失敗／破断する）を決定する。実施例の平均パウチ残存落下高さは、２９１ミリメートルであり、これは、Ｖｅｒｓｉｆｙ ２３００のような少量のエラストマー材料で改質した中密度から高密度のコア層の本発明の系では、（ＤＯＷＬＥＸ（商標）５０６５６Ｇで作製した０．９２０ｇ／ｃｍ３の参照フィルムと比較して）はるかに剛性のＰＥフィルムの限界落下高さ、非常に類似する限界落下高さを達成することができることを示しており、これは、単純に中／高密度フィルム単独によっては可能ではない。加えて、このデータは、より剛性のＰＥフィルムの適切な落下試験性能を確保するために、ＡＦＦＩＮＩＴＹ（商標）１８８１またはＤＯＷＬＥＸ（商標）５０５６Ｇ（ＬＬＤＰＥ）のような好適なシーラント層の必要性を示している。より剛性のＰＥフィルムによって、液体で満たされたＳＵＰの落下試験性能を損なうことなく、ＰＥフィルムの薄化が可能になる。

Claims (15)

  1. 多層フィルムであって、
    第１のポリオレフィン組成物から形成された第１の層であって、前記第１のポリオレフィン組成物が、
    （ａ）前記第１のポリオレフィン組成物の総重量に基づく重量％で８０～９９．９重量パーセント（重量％）の、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．９３５～０．９６６ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．３～８ｇ／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）樹脂、ならびに
    （ｂ）少なくとも６０重量％のプロピレンに由来する単位および少なくとも０．１重量％のエチレンに由来する単位を含み、ＡＳＴＭ Ｄ７９２に従って測定して０．８５０～０．９００ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って２３０℃／２．１６ｋｇで測定して０．１～１５ｇ／１０分のメルトインデックス（Ｉ２）を有する、前記第１のポリオレフィン組成物の総重量に基づく重量％で０．１～２０重量％のプロピレン－エチレンコポリマー熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）、から本質的になる、第１の層と、
    前記第１の層上のシーラント層と、を含む、多層フィルム。
  2. 前記プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥが、ＤＳＣ Ｔｍピークで取得して５０～１３０℃の融解温度を有する、請求項１に記載の多層フィルム。
  3. 前記プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥが、ＡＳＴＭ Ｄ７９０に従って測定して２０～６０メガパスカル（ＭＰａ）の曲げ弾性率を有する、請求項１に記載の多層フィルム。
  4. 前記第１のポリオレフィン組成物が、９０～９８重量％の前記ＨＤＰＥ樹脂と、２～１０重量％の前記プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥと、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. 前記第１のポリオレフィン組成物から形成された前記第１の層が、３０～１５０マイクロメートル（μｍ）の厚さを有する、請求項１～４のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  6. 前記シーラント層が、前記シーラント層の５０～１００重量パーセントの、０．８８０～０．９１５ｇ／ｃｍ３の密度、およびＡＳＴＭ Ｄ－１２３８に従って１９０℃／２．１６ｋｇで測定して０．５～５ｇ／１０分のメルトインデックスＩ２、および８５℃～１０５℃の範囲のピーク融点、および２．０～３．０の範囲の分子量分布Ｍｗ／Ｍｎを有するポリエチレンを含む、請求項１～５のいずれか一項に記載の多層フィルム。
  7. 積層体であって、
    （ｉ）二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルム、二軸配向ポリプロピレンフィルム、または配向ポリエチレンフィルムを含む、基材フィルムと、
    （ｉｉ）請求項１～６のいずれか一項に記載の多層フィルムと、
    （ｉｉｉ）前記基材フィルムおよび請求項１～６のいずれか一項に記載の多層フィルムの前記第１の層と接着接触しているポリウレタンを含む接着層であって、前記ポリウレタンの弾性率が、ＡＳＴＭ Ｄ４１２に従って測定して、前記接着層が無溶剤接着剤から形成される場合、前記接着層が２５ＭＰａ超の弾性率を有し、前記接着層が溶剤系接着剤から形成される場合、前記接着層が０．３０ＭＰａ超の弾性率を有する、接着層と、を含む、積層体。
  8. 前記基材フィルムが、８～２０μｍの厚さを有する二軸配向ポリエチレンテレフタレートフィルムである、請求項７に記載の積層体。
  9. 前記基材フィルムが、１５～５０μｍの厚さを有する二軸配向ポリプロピレンフィルムである、請求項７に記載の積層体。
  10. 前記基材フィルムが、１５～５０μｍの厚さを有する二軸配向ポリエチレンフィルムまたは一軸配向ポリエチレンフィルムである、請求項７に記載の積層体。
  11. 前記接着層が、１～５μｍの厚さを有する、請求項７～１０のいずれか一項に記載の積層体。
  12. 前記多層フィルムの前記第１の層の前記第１のポリオレフィン組成物が、５～１５重量％の前記プロピレン－エチレンコポリマーＴＰＥを含む、請求項７～１１のいずれか一項に記載の積層体。
  13. 請求項７～１２のいずれか一項に記載の積層体を含む、パッケージ。
  14. 前記パッケージが、自立式パウチである、請求項１３に記載のパッケージ。
  15. 前記フィルムが、ブローフィルムまたはキャストフィルムである、請求項１～６のいずれか一項に記載の多層フィルム。

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